KR101246412B1 - Lighting apparatus - Google Patents
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Abstract
외관의 내부에 방전관이 설치되고, 외관의 내경과 방전관의 외경이 거의 동일하여, 외관과 방전관의 적어도 일부가 접촉하고 있는 고압 방전 램프에 있어서, 표면 온도의 불균일 등에 의해 발생하는 조도 불균일을 억제하는 것이다.In the high-pressure discharge lamp in which the discharge tube is provided inside the exterior, and the inner diameter of the exterior and the outer diameter of the discharge tube are almost the same, and at least a part of the exterior and the discharge tube are in contact with each other, it is possible to suppress the roughness unevenness caused by the surface temperature unevenness. will be.
고압 방전 램프(10)는 방전관(11)과 외관(20)으로 구성되어, 고압 방전 램프(10)의 한 쌍의 전극(16)에 급전부(1)로부터 교류 전압을 인가함으로써 점등한다. 점등시, 냉각수 유로(65) 내에 냉각수(W)를 순환시킴으로써 고압 방전 램프(10)는 냉각된다. 급전부(1)는, 정상 점등 주파수 f1의 구동 신호로 인버터를 구동하여 램프(10)를 점등시키는데, 조도 불균일이 발생하기 전에, 조도 불균일을 해소할 수 있는, 그것보다 주파수가 낮은 주파수 f2의 구동 신호로 전환하여 램프(10)를 점등시킨다. 이에 의해, 정상 점등시에 발생하는 양이온의 밀도 분포 불균일을 해소하여 조도 분포가 불균일해지는 것을 억제할 수 있다.The high-pressure discharge lamp 10 is composed of a discharge tube 11 and an appearance 20, and is turned on by applying an alternating voltage from the power supply unit 1 to the pair of electrodes 16 of the high-pressure discharge lamp 10. At the time of lighting, the high pressure discharge lamp 10 is cooled by circulating the cooling water W in the cooling water flow path 65. The power supply unit 1 drives the inverter with a drive signal of the normal lighting frequency f1 to light the lamp 10. Before the illuminance unevenness occurs, the frequency unevenness of the frequency f2 lower than that of the unevenness unevenness can be eliminated. The lamp 10 is turned on by switching to the drive signal. Thereby, the density distribution nonuniformity of the cation which arises at the time of normal lighting can be eliminated, and unevenness distribution can be suppressed.
Description
본 발명은, 양단이 시일되고, 내부에, 한 쌍의 전극이 대향 배치됨과 함께, 적어도 금속이 봉입된 방전관과, 방전관의 바깥쪽에 설치된 외관을 가지는 고압 방전 램프의 점등 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a light-emitting device of a high-pressure discharge lamp having both ends sealed and a pair of electrodes opposed to each other, and at least a metal-sealed discharge tube, and an appearance provided outside the discharge tube.
예를 들면 접착제 등의 수지의 경화 처리나 프린트 기판 등의 노광 처리에 있어서는, 자외선 광원으로서, 예를 들면 고압 방전 램프(자외선 조사 램프)가 이용되고 있다. For example, in hardening processing of resin, such as an adhesive agent, and exposure processing, such as a printed board, a high pressure discharge lamp (ultraviolet irradiation lamp) is used as an ultraviolet light source, for example.
이 고압 방전 램프(자외선 조사 램프)는, 램프 점등시에 고온이 되기 때문에, 특허 문헌 1에 기재되는 바와 같이 냉각된다.Since this high-pressure discharge lamp (ultraviolet ray irradiation lamp) becomes a high temperature at the time of lamp lighting, it cools as described in
특허 문헌 1에는, 방전관(이하, 특허 문헌 1에서는 발광관)의 바깥쪽에 이중관 구조의 수냉 재킷을 설치하여, 발광관과 수냉 재킷 내관 사이에 냉각풍을 흘리는 기술이 기재되어 있다.
도 10에 특허 문헌 1의 도 1에 나타내는 광원을 나타낸다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 자외선 조사 램프(101)와 수냉 재킷(102)과 수냉 재킷 양단의 단(端) 캡(103a, 103b)을 구비하고 있다. 자외선 조사 램프(101)는 직관형상의 석영 유리제 발광관(106)의 양단에 한 쌍의 전극을 봉착하고, 내부에 희가스와 수은 및 금속 할로겐화물을 봉입한 것이다.The light source shown in FIG. 1 of
수냉 재킷(102)은 원통형상의 석영 유리 등의 투명한 재료로 이루어지고, 내관(121)과 외관(122)으로 이루어지는 이중관 구조로 되어 있으며, 또, 양단 외주에 설치된 접속관(123a, 123b)을 통해 외부로부터 냉각수(104)가 재킷 내를 순환하여, 공기층을 통해 근접하는 발광관(106)을 냉각함과 함께 램프(101)로부터 방사되는 열을 흡수한다.The water-cooled
수냉 재킷(102)의 한쪽의 단 캡(103a)에는 냉기의 통기구(131)가, 다른쪽의 단 캡(103b)에는 배기구(132)가 설치되어 있다. 그리고, 외부로부터 냉각풍(105)이 화살표로 나타내는 바와 같이 통기구(131)로부터 수냉 재킷(102)의 내측으로 들어가, 발광관(106)과 수냉 재킷(102)의 내관(121)의 공간을 흘러, 발광관 표면으로부터 열을 빼앗아 발광관(106)을 냉각한다.The
특허 문헌 1의 단락 번호［0011］에 기재된 수치예로부터, 특허 문헌 1에 기재된 것은, 예를 들면 발광관(106)의 외경은 24mm, 수냉 재킷 내관(121)이 26mm으로, 양자의 간극이 1mm(=1000μm)인 것을 판독할 수 있다.From the numerical example described in Paragraph No. [0011] of
도 10(b)에 특허 문헌 1에 기재된 발광관(106)과 내관(121)을 관축방향에 수직인 평면으로 자른 단면도를 나타낸다.10B is a cross-sectional view of the
특허 문헌 1에 기재된 냉각에서는, 고압 방전 램프(자외선 조사 램프)가 충분하게 냉각되지 않기 때문에, 최근 특허 문헌 2에 기재되는 기술이 개발되었다.In the cooling described in
특허 문헌 2에 기재된 것은, 고압 방전 램프를 이중관 구조로 하여, 방전관 과 그 바깥쪽에 위치하는 외관의 간극을 근접시킴으로써, 외관의 외주에 흐르는 냉각수에 의해, 방전관으로의 냉각 효과를 높이도록 한 것이다.Patent Document 2 uses a high-pressure discharge lamp as a double tube structure to close the gap between the discharge tube and the external appearance located outside thereof to increase the cooling effect to the discharge tube by the cooling water flowing in the outer periphery of the external appearance.
도 11에 특허 문헌 2에 나타내는 광조사 장치의 단면 구성을 나타내고, 도 12에 도 11에 나타내는 광조사 장치의 방전관과 외관의 단면 구성을 나타낸다. 또한, 도 12(b)는, 도 12(a)에 있어서의 B-B선 단면도이다.The cross-sectional structure of the light irradiation apparatus shown in patent document 2 is shown in FIG. 11, and the cross-sectional structure of the discharge tube and external appearance of the light irradiation apparatus shown in FIG. FIG. 12B is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 12A.
이 광조사 장치는, 고압 방전 램프(10)를 광원으로서 구비한다. 고압 방전 램프(10)는, 전체가 봉형상인 방전관(11)과, 이 방전관(11)이 내부에 배치된 예를 들면 석영 유리로 이루어지는 외관(20)에 의해 구성되어 있다.This light irradiation apparatus is equipped with the high pressure discharge lamp 10 as a light source. The high-pressure discharge lamp 10 is comprised by the discharge tube 11 which is the rod shape as a whole, and the exterior 20 which consists of quartz glass, for example, in which this discharge tube 11 was arrange | positioned inside.
방전관(11)은, 양단이 시일된 예를 들면 석영 유리로 이루어지는 직관형상의 내관(12)의 내부에, 각각 예를 들면 텅스텐으로 이루어지는 한 쌍의 봉형상의 전극(16)이 대향 배치된 것이며, 각 전극(16)이 내관(12)에 형성된 로드형상의 시일부(13)에 기밀하게 매설된 예를 들면 몰리브덴으로 이루어지는 금속박(1)을 통해 시일부(13)의 외단으로부터 축방향 바깥쪽으로 돌출하여 신장되는 외부 리드(18)에 전기적으로 접속되어 있다.In the discharge tube 11, a pair of rod-shaped electrodes 16 each made of, for example, tungsten are disposed to face each other inside a straight tube inner tube 12 made of, for example, quartz glass, which is sealed at both ends, Each electrode 16 projects axially outward from the outer end of the
고압 방전 램프(10)의 방전관(11)과 외관(20) 사이의 공극에는, 공기층 또는 적절한 가스에 의한 가스층이 형성되어 있다.In the gap between the discharge tube 11 and the appearance 20 of the high-pressure discharge lamp 10, an air layer or a gas layer made of a suitable gas is formed.
이 광조사 장치는, 상기 고압 방전 램프(10)의 관축을 따라 신장하도록 설치되어, 고압 방전 램프(10)의 외주면과의 사이에 냉각수(W)가 흘려 보내지는 냉각수 유로(65)를 형성하는 원통형상의 냉각 재킷(60)과, 고압 방전 램프(10) 및 냉각 재킷(60)의 양단에 배치된, 내부 공간이 고압 방전 램프(10)와 냉각 재킷(60) 사이의 냉각수 유로(65)에 연통하는 냉각수 공급 유로 형성 부재(61) 및 냉각수 배출 유로 형성 부재(62)에 의해 구성된 냉각 기구를 갖는다.This light irradiation apparatus is provided so that it may extend along the tube axis of the said high pressure discharge lamp 10, and forms the cooling water flow path 65 through which the cooling water W flows between the outer peripheral surface of the high pressure discharge lamp 10. FIG. A cylindrical cooling jacket 60 and an inner space disposed at both ends of the high pressure discharge lamp 10 and the cooling jacket 60 are connected to the cooling water flow path 65 between the high pressure discharge lamp 10 and the cooling jacket 60. It has a cooling mechanism comprised by the cooling water supply flow path formation member 61 and the cooling water discharge flow path formation member 62 which communicate.
또, 광조사 방향(도 11에 있어서 하방향)에 대해서 고압 방전 램프(10)의 배면측에는, 예를 들면 단면이 포물형상의 반사면(71)을 가지는 홈통형상의 반사경(70)이, 그 제1 초점이 고압 방전 램프(10)의 중심(고압 방전 램프(10)에 있어서의 한 쌍의 전극(16)의 중심을 잇는 직선)과 일치하는 상태로, 고압 방전 램프(10)를 따라 신장하도록 배치되어 있으며, 고압 방전 램프(10)로부터 방사되는 광이 직접적으로 혹은 반사경(70)에 의해 반사되어 평행광이 되어 마스크 스테이지(75)에 유지된 마스크(M)를 통해 워크 스테이지(76) 상에 재치된, 예를 들면 레지스트 등의 감광제가 도포된 액정 패널이나 반도체 소자 등의 워크(77)에 조사된다.Moreover, in the back side of the high-pressure discharge lamp 10 with respect to the light irradiation direction (down direction in FIG. 11), for example, the groove-shaped reflector 70 which has the parabolic reflecting surface 71 in the cross section is Stretch along the high pressure discharge lamp 10 in a state in which the first focus coincides with the center of the high pressure discharge lamp 10 (a straight line connecting the center of the pair of electrodes 16 in the high pressure discharge lamp 10). And the light emitted from the high-pressure discharge lamp 10 is directly or reflected by the reflector 70 to become parallel light and the work stage 76 through the mask M held on the mask stage 75. It is irradiated to the workpiece | work 77, such as a liquid crystal panel and a semiconductor element, where the photosensitive agent, such as a resist, was apply | coated on the image.
상기 광조사 장치에 있어서는, 고압 수은 램프(10)의 점등시에 있어서, 냉각수(W)가 도시하지 않은 적절한 냉각수 공급 수단(펌프)에 의해 공급된다.In the light irradiation apparatus, the cooling water W is supplied by an appropriate cooling water supply means (pump) not shown in the case of lighting the high-pressure mercury lamp 10.
공급되는 냉각수(W)는, 고압 방전 램프(10)와 냉각 재킷(60) 사이에 형성된 냉각수 유로(65) 내를, 고압 방전 램프(10)의 벽면, 구체적으로는 외관(20)의 외주면을 따라 축방향으로 흘려 보내져 고압 방전 램프(10) 전체를 냉각한 후, 냉각수 배출 유로 형성 부재(62)를 통해 배출된다.The cooling water W supplied is formed inside the cooling water flow path 65 formed between the high-pressure discharge lamp 10 and the cooling jacket 60, and the wall surface of the high-pressure discharge lamp 10, specifically, the outer circumferential surface of the exterior 20. It flows along the axial direction, and cools the whole high pressure discharge lamp 10, and is discharged | emitted through the cooling water discharge flow path formation member 62. FIG.
이들 고압 방전 램프의 방전관 내에는, Hg, 혹은, Hg와 함께 Fe, Tl, Sn, Zn, In 등의 양이온이 봉입되어 있으며, 이들이 램프 점등 중에 여기되어 광이 방사된다.In the discharge tubes of these high-pressure discharge lamps, cations such as Fe, Tl, Sn, Zn, and In are sealed together with Hg or Hg, and they are excited during lamp lighting to emit light.
[특허 문헌 1] 일본국 공개특허 평06-267512호 공보[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. 06-267512
[특허 문헌 2] 일본국 공개특허 2008-146962 공보[Patent Document 2] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-146962
방전관과, 외주면에 냉각수가 흐르는 외관 사이의 평균 간극, 즉, 방전관의 외경과 외관의 내경의 차를 작게 하여, 예를 들면 평균 간극을 100μm 이하로 하면 방전관의 길이 방향에 있어서의 조도 분포가 불균일(이른바 조도 불균일)해지는 일이 있었다. 이는 특허 문헌 1에 기재된 것인 경우에는 발생하지 않았던 것이다.If the average gap between the discharge tube and the external appearance of the cooling water flows to the outer circumferential surface, that is, the difference between the external diameter of the discharge tube and the internal diameter of the external appearance is small, for example, the average gap is 100 μm or less, the illuminance distribution in the longitudinal direction of the discharge tube is uneven. (So-called unevenness of illumination) This did not occur when it was described in
본 발명자들의 예의 검토의 결과, 이는 간극을 특허 문헌 1의 것보다도 작게 한 것에 기인한 것을 알 수 있었다.As a result of earnestly examining by the present inventors, it turned out that this was due to making the clearance smaller than the thing of
구체적으로는, 방전관과 외관을 구성하는 부재는 유리 부재이기 때문에, 그 외면형상은 물결형상이 되는 것 같이 불균일하다. 이 때문에, 방전관과 외관의 간극은, 예를 들면 ±100μm의 변동을 받아, 평균 간극이 예를 들면 100μm 이하인 경우, 그 간극이 100% 이상 변동하게 된다.Specifically, since the member constituting the discharge tube and the external appearance is a glass member, the outer surface thereof is nonuniform as if it becomes a wave shape. For this reason, the gap between the discharge tube and the external appearance is subject to variation of, for example, ± 100 µm, and when the average gap is, for example, 100 µm or less, the gap is 100% or more.
즉, 방전관과 외관은 곳곳에 맞닿는 부분이 있으며, 다른 곳에서는 예를 들면 200μm 이하의 간극이 존재하게 된다. 외관의 외주면에 냉각수를 흘리면, 방전관은, 맞닿는 부분은 열전도성이 양호하기 때문에, 효율적으로 냉각되는데 반해, 간극이 200μm인 부분은 맞닿는 부분보다 열전도성이 좋지 않기 때문에, 효율적으로 냉각되지 않았다. 방전관의 길이 방향에 있어서도, 효율적으로 냉각되는 부분과, 냉각되지 않는 부분이 생기게 된다.In other words, the discharge tube and the external part are in contact with each other, and in other places, for example, a gap of 200 μm or less exists. When the coolant flows to the outer peripheral surface of the external appearance, the discharge tube is efficiently cooled because the parts to be contacted have good thermal conductivity, whereas the parts having a gap of 200 μm are not cooled as efficiently because they are less thermally conductive than the parts to be contacted. Also in the longitudinal direction of the discharge tube, a portion that is efficiently cooled and a portion that is not cooled are formed.
방전관의 내부에는, Hg, 혹은, Hg와 함께 Fe, Tl 등의 양이온이 봉입되어 있 다. 이들 양이온은, 열평형 상태로 온도가 낮은 부분에서 밀도가 높아지고, 온도가 높은 부분에서 밀도가 낮아지므로, 특허 문헌 2에 기재되는 고압 방전 램프의 경우, 그 길이 방향에서, 효율적으로 냉각되는 부분에서 양이온의 밀도가 높아지고, 냉각되지 않는 부분에서 밀도가 낮아진다. 이와 같이, 방전관 내의 길이 방향에서 양이온의 밀도 분포가 불균일해져, 조도 분포가 불균일(조도 불균일)해졌다고 생각된다.Inside the discharge tube, cations such as Fe and Tl are sealed together with Hg or Hg. Since these cations have a high density at a low temperature part in the thermal equilibrium state and a low density at a high temperature part, in the case of the high-pressure discharge lamp described in Patent Document 2, at a part that is efficiently cooled in the longitudinal direction thereof. The density of the cation is high and the density is low in the uncooled part. In this way, it is considered that the density distribution of the cations in the longitudinal direction in the discharge tube is uneven, and the illuminance distribution becomes uneven (roughness unevenness).
또한, 특허 문헌 1의 경우는, 평균 간극이 1000μm이기 때문에, 방전관과 외관의 외면형상이 물결 형상이 됨으로써 그 간극이 예를 들면 ±100μm의 변동을 받아도, 그 간극의 변동은 10% 정도에 지나지 않는다. 이 때문에, 특허 문헌 1에 기재된 고압 방전 램프는 그 길이 방향에 있어서의 냉각 분포가 거의 발생하지 않아, 조도 분포가 불균일(조도 불균일)해지는 일도 없었다고 생각된다.In addition, in the case of
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어지는 것으로서, 본 발명의 목적은, 방전관과, 그 바깥쪽에 설치된 외관을 구비하고, 외관의 내경과 방전관의 외경이 거의 동일하며, 외관과 방전관의 적어도 일부가 접촉하고 있는 고압 방전 램프에 있어서, 조도 불균일을 억제한 점등 장치 및 점등 방법을 제공하는 것에 있다.This invention is made | formed in view of the said situation, The objective of this invention is equipped with a discharge tube and the external appearance provided in the outer side, the inner diameter of an external appearance and the outer diameter of a discharge tube are substantially the same, and an external appearance and at least one part of a discharge tube contact, The high-pressure discharge lamp which exists is providing the lighting apparatus and lighting method which suppressed illumination intensity nonuniformity.
본 발명에 있어서는, 상기 과제를 다음과 같이 하여 해결한다.In this invention, the said subject is solved as follows.
(1) 양단이 시일되고, 내부에, 한 쌍의 전극이 대향 배치됨과 함께, 적어도 금속이 봉입되어 이루어지는 전체가 봉형상인 방전관과, 그 방전관의 바깥쪽에 설치된 외관을 구비하고, 외관의 내경과 방전관의 외경이 거의 동일하며, 외관과 방 전관이 곳곳에서 접촉하고 있으며, 외관의 내경과 방전관의 외경의 차의 평균값이 예를 들면 100μm 정도인 고압 방전 램프와, 이 고압 방전 램프의 관축을 따라 신장하도록 설치되어, 고압 방전 램프의 외관과의 사이에 냉각수가 흘려 보내지는 유로를 형성하는 유로 형성 부재와, 이 한 쌍의 전극에 전기적으로 접속되어 상기 고압 방전 램프에 급전하는 급전부를 구비한 점등 장치에 있어서, 급전부를 다음과 같이 구성한다.(1) Both ends are sealed, and a pair of electrodes are opposed to each other, and at least a whole is formed in a rod-shaped discharge tube formed by encapsulating a metal, and an outer diameter of the discharge tube is provided. The outer diameter of the lamp is almost the same, and the outer tube and the discharge tube are in contact with each other, and the average value of the difference between the inner diameter of the tube and the outer tube of the discharge tube is, for example, about 100 μm, and extends along the tube axis of the high-pressure discharge lamp. And a flow path forming member that forms a flow path through which the coolant flows between the exterior of the high pressure discharge lamp, and a feeder that is electrically connected to the pair of electrodes to feed the high pressure discharge lamp. In the apparatus, the power supply unit is configured as follows.
즉, 상기 고압 방전 램프를 점등시키기 위한 정상 점등 주파수 f1를 가지는 제1 신호와 상기 고압 방전 램프의 조도 불균일을 해소시키기 위한 그 정상 점등 주파수 f1보다 낮은 주파수 f2를 가지는 제2 신호를 생성하는 신호 생성 수단과, 상기 제1 신호 혹은 제2 신호를 선택적으로 출력시키는 전환 수단과, 상기 제1 신호 혹은 제2 신호에 의해 구동되어, 상기 고압 방전 램프에 주파수 f1 혹은 주파수 f2의 교류 전압을 공급하는 인버터 회로로 구성된다. 그리고, 정상 점등 주파수 f1로 고압 방전 램프를 점등시켜, 조도 불균일이 발생하기 전에, 조도 불균일을 해소할 수 있는, 그것보다 주파수가 낮은 주파수 f2로 전환하여 램프(10)를 점등시킨다.That is, a signal generation generates a first signal having a normal lighting frequency f1 for lighting the high-pressure discharge lamp and a second signal having a frequency f2 lower than the normal lighting frequency f1 for solving the unevenness unevenness of the high-pressure discharge lamp. Means, switching means for selectively outputting the first signal or the second signal, and an inverter driven by the first signal or the second signal to supply an alternating voltage of frequency f1 or frequency f2 to the high-pressure discharge lamp. It consists of a circuit. Then, the high-pressure discharge lamp is turned on at the normal lighting frequency f1, and the lamp 10 is turned on by switching to a frequency f2 having a lower frequency than that at which the illuminance unevenness can be eliminated before the illuminance unevenness occurs.
(2) 상기 (1)에 있어서, 전환 수단에 타이머 수단을 설치하고, 이 타이머 수단에 의해, 방전 램프에 주파수 f1의 교류 전압을 공급하고 나서 제1 소정 시간 후에, 상기 고압 방전 램프에 공급하는 교류 전압의 주파수를 f1로부터 f2로 저하시켜, 제2 소정 시간 동안, 상기 고압 방전 램프에 상기 주파수 f2의 교류 전압을 공급한다.(2) In the above (1), a timer means is provided in the switching means, and the timer means supplies the alternating voltage at a frequency f1 to the discharge lamp after the first predetermined time to supply the high pressure discharge lamp. The frequency of the AC voltage is lowered from f1 to f2, and the AC voltage of the frequency f2 is supplied to the high-pressure discharge lamp for the second predetermined time.
(3) 상기 (1)(2)에 있어서, 정상 점등 주파수 f1［Hz］와 주파수 f2［Hz］의 관계를, f2≤0.3 f1로 한다.(3) In (1) and (2), the relationship between the normal lighting frequency f1 [Hz] and the frequency f2 [Hz] is set to f2 ≦ 0.3 f1.
(4) 상기 (1)(2)(3)에 있어서, 상기 방전관 내에 봉입된 금속에는 수은이 포함되고, 상기 정상 점등 주파수 f1［Hz］를, 방전관에 봉입된 수은 밀도［mg/cm3］를 Hg로 하고, 전극간 거리［m］를 AL로 했을 때, f1<(Hg/30)-0.33×250/AL로 한다.(4) In above (1) (2) (3), containing mercury, the metal filled in the discharge vessel, the mercury density encapsulating the normal lighting frequency f1 [Hz], the discharge tube [mg / cm 3] in the Is Hg, and when the distance [m] between electrodes is AL, it is set as f1 <(Hg / 30) -0.33x250 / AL.
본 발명에 있어서는, 이하의 효과를 얻을 수 있다.In the present invention, the following effects can be obtained.
(1) 정상 점등 주파수 f1를 가지는 제1 신호와, 조도 불균일을 해소시키기 위한 f1보다 낮은 주파수 f2를 가지는 제2 신호를 생성하고, 상기 제1의 신호와 제2 신호를 전환하여 고압 방전 램프를 점등시키도록 했으므로, 정상 점등시에 발생하는 양이온의 밀도 분포 불균일을 해소하여, 조도 분포가 불균일(조도 불균일)해지는 것을 억제할 수 있다.(1) generate a first signal having a normal lighting frequency f1 and a second signal having a frequency f2 lower than f1 for eliminating unevenness of illuminance, and switching the first signal and the second signal to Since it is made to light, the density distribution nonuniformity of the cation which generate | occur | produces at the time of normal lighting can be eliminated, and it can suppress that illumination intensity distribution becomes nonuniform (illuminance nonuniformity).
즉, 주파수 f1보다 낮은 주파수 f2로 전환함으로써, 양이온이 한쪽의 전극측에 끌어 당겨져, 정상 점등 주파수 f1로 점등하고 있었을 때에 발생하는 양이온의 밀도 분포 불균일을 해소할 수 있는, 이에 의한 조도 불균일을 억제할 수 있다.In other words, by switching to a frequency f2 lower than the frequency f1, cation is attracted to one electrode side, thereby suppressing roughness unevenness, which can eliminate the density distribution unevenness of cations generated when the light is turned on at the normal lighting frequency f1. can do.
(2) 타이머 수단을 이용하여, 상기 고압 방전 램프에 공급하는 교류 전압의 주파수를 전환하도록 함으로써, 비교적 간단한 구성의 수단으로, 실용상에 지장 없을 정도로, 조도 분포의 불균일(조도 불균일)을 억제할 수 있다.(2) By using a timer means to switch the frequency of the alternating voltage supplied to the high-pressure discharge lamp, it is possible to suppress the unevenness (illuminance unevenness) of the illuminance distribution by means of a relatively simple constitution so that practically it does not interfere. Can be.
(3) 정상 점등 주파수 f1［Hz］와 주파수 f2［Hz］의 관계를, f2≤0.3 f1로 함으로써, 조도 불균일을 효과적으로 해소할 수 있다.(3) The illumination unevenness can be effectively eliminated by setting the relationship between the normal lighting frequency f1 [Hz] and the frequency f2 [Hz] to f2 ≦ 0.3 f1.
(4) 정상 점등 주파수 f1［Hz］를, 방전관에 봉입된 수은 밀도［mg/cm3］를 Hg로 하고, 전극간 거리［m］를 AL로 했을 때, f1<(Hg/30)-0.33×250/AL로 함으로써, 음향 공명을 억제할 수 있어, 가스 분포나 이온의 소밀한 정재파의 발생에 의한 색불균일을 억제할 수 있다.(4) When the normal lighting frequency f1 [Hz] is Hg and the mercury density [mg / cm 3 ] enclosed in the discharge tube is set to Hg, and the inter-electrode distance [m] is set to AL, f1 <(Hg / 30) -0.33 By setting it as x250 / AL, acoustic resonance can be suppressed and color nonuniformity by the gas distribution and generation | occurrence | production of the dense standing wave of an ion can be suppressed.
우선, 본 발명이 대상으로 하는 광조사 장치에 대해서 설명한다.First, the light irradiation apparatus made into object of this invention is demonstrated.
본 발명의 광조사 장치는, 상기 도 11에 나타낸 것과 마찬가지로, 고압 방전 램프를 구비하여, 램프 점등시에 있어서 램프를 냉각하는 냉각수가 외관의 벽면을 따라 흘려 보내지는 유로를 구획하는 유로 형성 부재가 설치된 구성의 것이다.The light irradiation apparatus of this invention is equipped with the high pressure discharge lamp similarly to the said FIG. 11, The flow path formation member which partitions the flow path through which the coolant which cools a lamp flows along the external wall surface at the time of lamp lighting is provided. It's an installed configuration.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관련된 광조사 장치의 구성의 개략을 나타내는 단면도이며, 도 2는, 도 1에 있어서의 A-A선 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating an outline of a configuration of a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view along the line A-A in FIG. 1.
이 광조사 장치는, 고압 방전 램프(10)를 광원으로서 구비하고 있으며, 고압 방전 램프(10)가 내부에 삽입 통과된 상태로 고압 방전 램프(10)의 관축을 따라 신장하도록 설치되고, 고압 방전 램프(10)의 외주면과의 사이에 냉각수(W)가 흘려 보내지는 냉각수 유로(65)를 형성하는 유로 형성 부재인 원통형상의 냉각 재킷(60)을 갖는다.This light irradiation apparatus is provided with the high pressure discharge lamp 10 as a light source, and is installed so that it may extend along the tube axis of the high pressure discharge lamp 10 in the state which the high pressure discharge lamp 10 inserted in the inside, and is a high pressure discharge. It has the cylindrical cooling jacket 60 which is a flow path formation member which forms the cooling water flow path 65 through which the cooling water W flows between the outer peripheral surface of the lamp 10. As shown in FIG.
고압 방전 램프(10) 및 냉각 재킷(60)의 양단에는, 내부 공간이 고압 방전 램프(10)와, 냉각 재킷(60) 사이의 냉각수 유로(65)에 연통하는 냉각수 공급 유로 형성 부재(61) 및 냉각수 배출 유로 형성 부재(62)가 배치되어, 이들에 의해 냉각 기구를 구성한다. ·At both ends of the high-pressure discharge lamp 10 and the cooling jacket 60, an internal space is formed in the cooling water supply flow path forming member 61 in communication with the high-pressure discharge lamp 10 and the cooling water flow path 65 between the cooling jacket 60. And the cooling water discharge flow path forming member 62 are configured to constitute a cooling mechanism. ·
냉각수 공급 유로 형성 부재(61) 및 냉각수 배출 유로 형성 부재(62)는 전체가 대략 L자형의 관형상이며, 고압 방전 램프(10) 및 냉각 재킷(60)이, 예를 들면 관축이 수평 방향으로 신장되는 자세로 접속되어 있다.The cooling water supply flow path forming member 61 and the cooling water discharge flow path forming member 62 are generally L-shaped tubular, and the high-pressure discharge lamp 10 and the cooling jacket 60 have, for example, a tube axis in a horizontal direction. It is connected in an extended posture.
그리고, 축방향 안쪽측의 막음부(63)에 의해 예를 들면 ○링(도시하지 않음)을 통해 냉각 재킷(60)의 외주면이 유지 고정되어 있음과 함께, 축방향 바깥쪽측의 막음부(64)에 의해 예를 들면 ○링(도시하지 않음)을 통해 고압 방전 램프(10)의 외주면이 유지 고정되어 있다.The outer peripheral surface of the cooling jacket 60 is held and fixed by, for example, a ring (not shown) by the blocking portion 63 on the inner side in the axial direction, and the blocking
냉각 재킷(60)은, 고사 방전 램프(10)로부터 방사되는 자외선을 투과하는 재료, 예를 들면 석영 유리에 의해 구성되어 있다.The cooling jacket 60 is comprised by the material which transmits the ultraviolet-ray radiated | emitted from the dead discharge lamp 10, for example, quartz glass.
광조사 방향(도 1 및 도 2에 있어서 하방향)에 대해서 고압 방전 램프(10)의 배면측에는, 예를 들면 단면이 포물형상의 반사면(71)을 가지는 홈통형상의 반사경(70)이, 그 제1 초점이 고압 방전 램프(10)의 중심(고압 방전 램프(10)에 있어서의 한 쌍의 전극(16)의 중심을 잇는 직선)과 일치하는 상태로, 고압 방전 램프(10)를 따라 신장하도록 배치되어 있다.On the back side of the high-pressure discharge lamp 10 with respect to the light irradiation direction (downward in FIGS. 1 and 2), for example, a groove-shaped reflector 70 having a parabolic reflecting surface 71 in cross section, Along the high-pressure discharge lamp 10 in a state where the first focus coincides with the center of the high-pressure discharge lamp 10 (a straight line connecting the center of the pair of electrodes 16 in the high-pressure discharge lamp 10). It is arranged to extend.
고압 방전 램프(10)로부터 방사되는 광은 직접적으로 혹은 반사경(70)에 의해 반사되어 평행광이 되어 마스크 스테이지(75)에 유지된 마스크(M)를 통해 워크 스테이지(76) 상에 재치된, 예를 들면 레지스트 등의 감광제가 도포된 액정 패널이나 반도체 소자 등의 워크(77)에 조사된다.The light emitted from the high-pressure discharge lamp 10 is directly or directly reflected by the reflector 70 to be parallel light and placed on the work stage 76 through the mask M held on the mask stage 75. For example, it irradiates to the workpiece | work 77, such as a liquid crystal panel and a semiconductor element, to which photosensitive agents, such as a resist, were apply | coated.
이에, 반사면(71)은, 예를 들면 이산화티타늄 및 실리카 등의 다른 반사층을 교대로 증착시켜 형성한 다층막에 의해 형성되어 있다.Thus, the reflective surface 71 is formed of a multilayer film formed by alternately depositing other reflective layers such as titanium dioxide and silica, for example.
고압 방전 램프(10)의 한 쌍의 전극(16)에는, 외부 리드(18)를 통해 급전부(1)가 전기적으로 접속되고, 급전부(1)로부터 한 쌍의 전극간에 교류 전압을 인가함으로써, 고압 방전 램프(10)는 점등한다.The
고압 수은 램프(10)의 점등시에 있어서, 냉각수(W)가 도시하지 않은 적절한 냉각수 공급 수단(펌프)에 의해 공급된다. 이에, 고압 방전 램프(10)의 냉각은, 냉각수(W)를 예를 들면 5L(리터)/min의 유량으로 순환시킴으로써 달성된다.At the time of lighting of the high-pressure mercury lamp 10, the cooling water W is supplied by appropriate cooling water supply means (pump) not shown. Thus, cooling of the high pressure discharge lamp 10 is achieved by circulating the cooling water W at a flow rate of, for example, 5 L (liter) / min.
공급되는 냉각수(W)는, 고압 방전 램프(10)와 냉각 재킷(60) 사이에 형성된 냉각수 유로(65) 내를, 고압 방전 램프(10)의 벽면, 구체적으로는 외관(20)의 외주면을 따라 흐른다.The cooling water W supplied is formed inside the cooling water flow path 65 formed between the high-pressure discharge lamp 10 and the cooling jacket 60, and the wall surface of the high-pressure discharge lamp 10, specifically, the outer circumferential surface of the exterior 20. Flows along.
다음에 상기 고압 방전 램프(10)에 대해 설명한다.Next, the high pressure discharge lamp 10 will be described.
고압 방전 램프(10)는, 외관(20)의 내경과 방전관(11)의 외경이 거의 동일하고, 외관(20)과 방전관(11)이 곳곳에서 접촉하고 있으며, 외관과 방전관의 평균 간극이 100μm 이하로 구성된 이중관 구조인 것이다.In the high-pressure discharge lamp 10, the inner diameter of the outer tube 20 and the outer diameter of the discharge tube 11 are almost the same, the outer tube 20 and the discharge tube 11 are in contact with each other, and the average gap between the outer tube and the discharge tube is 100 μm. It is a double pipe structure comprised below.
또한, 여기서 말하는 평균 간극이란, 외관(20)과 방전관(11)을 조립하기 전에, 외관(20)의 내경(L4)과 방전관(11)의 외경(L5)을 복수 개소에서 측정하여, 그 차분을 1/2한 평균값이며, 유효 발광 영역의 복수 개소에서 측정한 전극간의 직경 방향의 간극의 평균값을 말한다. In addition, the average clearance here means measuring the inner diameter L4 of the outer appearance 20 and the outer diameter L5 of the discharge tube 11 in multiple places before assembling the outer appearance 20 and the discharge tube 11, and the difference Is an average value obtained by halving, and refers to an average value of the gap in the radial direction between the electrodes measured at a plurality of locations in the effective light emitting region.
예를 들면, 외관(20)의 내경(L4)은, 이하와 같이 구한다.For example, the inner diameter L4 of the external appearance 20 is calculated | required as follows.
외관(20)과 방전관(11)을 조립하기 전의 외관(20)의 외경(L1)을 측정하고, 외관(20)의 내측 두께의 두꺼운 곳의 두께(L2)와 얇은 곳의 두께(L3)를 측정하여, L4=L1-L2-L3에 의해 외관(20)의 내경(L4)을 구한다.The outer diameter L1 of the exterior 20 before assembling the exterior 20 and the discharge tube 11 is measured, and the thickness L2 of the thick portion and the thickness L3 of the thin portion of the inner thickness of the exterior 20 are measured. It measures and calculates the inner diameter L4 of the external appearance 20 by L4 = L1-L2-L3.
또, 방전관(11)의 외경(L5)은, 외관(20)과 방전관(11)을 조립하기 전에 측정한 방전관(11)의 외경이다.In addition, the outer diameter L5 of the discharge tube 11 is the outer diameter of the discharge tube 11 measured before assembling the external appearance 20 and the discharge tube 11.
도 3은, 본 발명의 실시 형태에 관련된 고압 방전 램프의 구성의 개략을 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing an outline of the configuration of the high-pressure discharge lamp according to the embodiment of the present invention.
이 고압 방전 램프(10)는, 상기 도 11에 나타낸 바와 마찬가지로, 양단이 시일된, 예를 들면 석영 유리로 이루어지는 직관형상의 내관(12)의 내부에, 각각 예를 들면 텅스텐으로 이루어지는 한 쌍의 봉형상의 전극(16)이 대향 배치되고, 각 전극(16)이 내관(12)에 형성된 로드형상의 시일부(13)에 기밀하게 매설된 예를 들면 몰리브덴으로 이루어지는 금속박(1)을 통해 시일부(13)의 외단으로부터 축방향 바깥쪽으로 돌출하여 신장되는 외부 리드(18)에 전기적으로 접속되어 이루어지는, 전체가 봉형상인 방전관(11)과, 이 방전관(11)이 내부에 배치된, 예를 들면 석영 유리로 이루어지는 외관(20)에 의해 구성되어 있다. 방전관(11)과 외관(20)의 양단 부분은, 베이스(25)를 통해 접착제(24)에 의해 고정되어 있다.As shown in FIG. 11, this high-pressure discharge lamp 10 is a pair of each made of tungsten, for example, inside a straight inner tube 12 made of, for example, quartz glass sealed at both ends. The rod-shaped electrodes 16 are disposed to face each other, and the electrodes 16 are sealed through a
방전관(11)에 있어서의 시일부(13)는, 예를 들면, 내관(12)의 구성 재료인 파이프체에 있어서의 양단부를 용융 상태로 하고 내부를 감압하는 쉬링크 시일법에 의해 형성된 것이며, 방전관(11)의 중앙부(발광 영역에 상당하는 부분)보다 소경으로 되어 있다The
이 고압 방전 램프(10)는 고압 수은 램프, 혹은, 메탈할라이드램프이며, 방전관(11)의 내부에, 예를 들면 1mg/mm3 이상의 수은이 봉입됨과 함께 아르곤 가스 등의 희가스가 적절한 양으로 봉입되어 있다. 또한, 수은(Hg)과 함께 철(Fe), 탈륨(Tl), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In) 등의 할로겐 화합물이 봉입되어 있어도 되고, 또, 수은(Hg)을 포함하지 않는 것도 있다. 그리고, 예를 들면 파장이 350~450nm인 자외선을 포함하는 광을 방사한다.The high-pressure discharge lamp 10 is a high-pressure mercury lamp or a metal halide lamp. In the discharge tube 11, for example, 1 mg / mm 3 or more of mercury is sealed and a rare gas such as argon gas is sealed in an appropriate amount. It is. In addition, halogen compounds such as iron (Fe), thallium (Tl), tin (Sn), zinc (Zn), and indium (In) may be encapsulated with mercury (Hg), and further, mercury (Hg) is contained. Some do not. And it emits the light containing the ultraviolet-ray whose wavelength is 350-450 nm, for example.
고압 방전 램프(10)의 한 쌍의 전극에는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 급전부(1)가 전기적으로 접속된다.The
도 4는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 급전부의 상세를 나타낸 구성도이다.4 is a configuration diagram showing details of a power supply unit according to the first embodiment of the present invention.
급전부(1)는, 직류 전압이 공급되는 승압 정류 회로(2)와, 승압 정류 회로(2)의 출력측에 접속되어 직류 전압을 교류 전압으로 변화시켜 방전 램프(10)에 공급하는 풀 브릿지형 인버터 회로(3)와, 풀 브릿지형 인버터 회로(3)와 고압 방전 램프(10) 사이에 고압 방전 램프(10)에 직렬 접속된 코일(LL1), 스타터 코일(LL2) 및 스타터 회로(4)와, 풀 브릿지형 인버터 회로(3)의 스위칭 소자(예를 들면 IGBT)의 구동을 제어하는 제어부(5)에 의해 구성된다.The
승압 정류 회로(2)는, 교류 전원(2a)에 접속되어, 승압 트랜스(T1), 정류 다이오드(D1), 평활 콘덴서(C1)에 의해 구성되는 정류 회로이며, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하고, 그 후의 코일(LL3), 스위칭 소자(S1), 다이오드(D1), 콘덴 서(C2)에 의해 구성되는 승압 쵸퍼 회로로 승압된 직류 전압을 풀 브릿지형 인버터 회로(3)에 공급한다.The booster rectifier circuit 2 is a rectifier circuit connected to the
승진 쵸퍼 회로의 IGBT나 FET 등의 스위칭 소자(S1)에는 제어 회로(2b)가 접속되어 있으며, 스위칭 소자(S1)의 스위칭 주파수 및 ON, OFF 기간을 변화시킴으로써, 원하는 전압을 공급할 수 있게 되어 있다.The
풀 브릿지 인버터 회로(3)는, 브릿지형상으로 접속된 IGBT나 FET 등의 스위칭 소자(Q1~Q4)로 구성되어 있다. 풀 브릿지 인버터 회로(3)의 스위칭 소자의 ON, OFF는, 후술하는 드라이버 회로에 의해 구동된다.The full bridge inverter circuit 3 is comprised by switching elements Q1-Q4, such as IGBT and FET connected in bridge shape. ON and OFF of the switching element of the full bridge inverter circuit 3 are driven by the driver circuit mentioned later.
풀 브릿지형 인버터 회로(3)의 동작은, 스위칭 소자 Q1, Q4와 스위칭 소자 Q2, Q3를 교대로 ON, OFF를 반복한다. 스위칭 소자 Q2, Q3가 ON할 때에는, 승압 정류 회로(2)→스위칭 소자(Q3)→코일(LL1)→스타터 코일(LL2)→방전 램프(10)→스위칭 소자(Q2)→승압 정류 회로(2)에 전류가 흐른다.In the operation of the full bridge inverter circuit 3, the switching elements Q1 and Q4 and the switching elements Q2 and Q3 are alternately turned ON and OFF. When the switching elements Q2 and Q3 are turned on, the boost rectification circuit 2 → the switching element Q3 → the coil LL1 → the starter coil LL2 → the discharge lamp 10 → the switching element Q2 → the boost rectification circuit ( Current flows in 2).
한편, 스위칭 소자 Q1, Q4가 ON 할 때에는, 승압 정류 회로(2)→스위칭 소자(Q1)→방전 램프(10)→스타터 코일(LL2)→코일(LL1)→스위칭 소자(Q4)→승압 정류 회로(2)의 경로로 방전 램프(10)에 교류 직사각형파 전류를 공급한다.On the other hand, when the switching elements Q1 and Q4 are turned on, the boost rectification circuit 2 → the switching element Q1 → the discharge lamp 10 → the starter coil LL2 → the coil LL1 → the switching element Q4 → the boost rectification. An alternating rectangular wave current is supplied to the discharge lamp 10 through the path of the circuit 2.
제어부(5)는, 멀티 바이브레이터, LC발진 회로 등으로 구성되고, 기본 발진 파형인 신호 A를 발신하는 기본 주파수 발진 회로(5a)와, 그 신호 A보다도 저주파인 신호 B를 발신하는 저주파 발진 회로(5c)와, 소정 시간에 ON-OFF를 전환하는 타이머 신호 T를 발신하는 타이머 회로(5b)에 의해 구성된다. 상기 기본 주파수 발진 회로(5a), 타이머 회로(5b), 저주파 발진 회로(5c)가 출력하는 각 신호 A, T, B는, 드라이버 회로(5d)에서 조합된다.The control part 5 is comprised by the multivibrator, LC oscillation circuit, etc., The fundamental
각 신호 A, B, T가 조합되어, 풀 브릿지형 인버터 회로(3)를 제어하기 위한 신호의 합성에 대해서, 도 5~도 7을 이용하여 설명한다.Each signal A, B, T is combined, and the synthesis | combination of the signal for controlling the full bridge type inverter circuit 3 is demonstrated using FIGS.
도 5는 드라이버 회로의 상세도이다.5 is a detailed view of the driver circuit.
발진 회로(5a)가 출력하는 주파수 f1를 가진 신호 A는, 논리 회로 L1(AND 회로)의 한쪽의 입력 단자에 입력되고, 논리 회로 L1의 다른쪽의 입력 단자에는, 타이머 회로(5b)의 출력 신호 T가 입력된다. 타이머 회로(5b)의 출력 신호 T는, 후술하는 도 7에 나타내는 바와 같이 예를 들면, 신호 A의 하강시에 하이레벨(H레벨)로부터 로우레벨(L레벨), 혹은 로우레벨(L레벨)로부터 하이레벨(H레벨)로 바뀌는 신호이며, 신호 A의 제1 소정 주기마다 상태가 H로부터 L레벨로 바뀌고, 신호 A의 제2 소정 주기마다 상태가 L로부터 H레벨로 바뀐다.The signal A having the frequency f1 output by the
논리 회로 L1는, 타이머 회로(5b)의 출력이 H레벨일 때, 신호 A를 출력한다.The logic circuit L1 outputs a signal A when the output of the
또, 타이머 회로(5b)의 출력 신호 T는 논리 회로 L2(반전 회로)에 입력되어 반전되고, 논리 회로 L3(AND 회로)의 한쪽의 입력 단자에 입력된다. 논리 회로 L3의 다른쪽의 입력 단자에는, 저주파 발진 회로(5c)의 출력［주파수 f2(f2<f1)를 가지는 신호 B］가 입력된다. 논리 회로 L3는, 타이머 회로(5b)의 출력 신호 T가 L레벨일 때 신호 B를 출력한다.The output signal T of the
논리 회로 L1, L2의 출력은 논리 회로 L4(OR 회로)의 입력 단자에 입력되고, 논리 회로 L4는, 타이머 회로(5b)의 출력이 H레벨일 때에는 신호 A를 출력하고, 타이머 회로(5b)의 출력이 L레벨일 때에는 신호 B를 출력한다. 즉, 타이머 회로(5b) 와 논리 회로(L1, L2, L3, L4)로 전환 회로(SL)를 구성하고, 전환 회로(SL)는, 타이머 회로(5b)의 출력 신호 T에 따라, 신호 A 또는 신호 B를 선택적으로 출력한다.The outputs of the logic circuits L1 and L2 are input to an input terminal of the logic circuit L4 (OR circuit), and the logic circuit L4 outputs a signal A when the output of the
논리 회로 L4의 출력 신호 C1는, 지연 회로(DD1)에 입력되고, 지연 회로(DD1)는 신호 C1을 지연시킨 신호 C2를 출력한다. 신호 C1, C2는 논리 회로 L5(AND 회로)의 입력 단자에 입력되고, 논리 회로 L5는, 그 AND 신호인 신호 X를 출력한다. 이 신호 X는, 풀 브릿지형 인버터 회로(3)의 스위칭 소자 Q1, Q4의 구동 신호가 된다.The output signal C1 of the logic circuit L4 is input to the delay circuit DD1, and the delay circuit DD1 outputs a signal C2 delayed by the signal C1. Signals C1 and C2 are input to an input terminal of a logic circuit L5 (AND circuit), and the logic circuit L5 outputs a signal X which is the AND signal. This signal X becomes the drive signal of the switching elements Q1 and Q4 of the full bridge inverter circuit 3.
또, 신호 C1, C2는 논리 회로 L6, L7(반전 회로)에서 반전되어, 논리 회로 L8(AND 회로)의 입력 단자에 입력되고, 논리 회로 L8는, 그 AND 신호인 신호 Y를 출력한다. 이 신호 Y는, 풀 브릿지형 인버터 회로(3)의 스위칭 소자 Q2, Q3의 구동 신호가 된다.The signals C1 and C2 are inverted by the logic circuits L6 and L7 (inverting circuits) and input to the input terminal of the logic circuit L8 (AND circuit), and the logic circuit L8 outputs the signal Y which is the AND signal. This signal Y becomes a drive signal of switching elements Q2 and Q3 of the full bridge inverter circuit 3.
도 6은 제어부의 동작을 나타낸 플로우차트도, 도 7은 제어부에서의 타이밍 차트이며, 도 5, 도 6, 도 7에 의해, 동작을 설명한다.FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the control unit, FIG. 7 is a timing chart of the control unit, and the operation will be described with reference to FIGS. 5, 6 and 7.
우선, 스텝 S1에서, 기본 주파수 발진 회로(5a)로부터 기본 발진 파형인 신호 A가 작성된다.First, in step S1, the signal A which is a basic oscillation waveform is created from the fundamental
다음에, 스텝 S2에서, 기본 발진 파형을 바탕으로 주파수 f1, f2의 점등파형, 타이머파형이 생성된다. 즉, 발진 회로(5a)가 출력하는 신호 A를 바탕으로 저주파 발진 회로(5c)에서, 신호 A보다도 저주파인 신호 B가 작성되고, 또, 신호 A를 이용하여 타이머 회로(5b)에서, 소정 시간에 ON-OFF를 전환하는 타이머 신호 T가 작성된다.Next, in step S2, the lighting waveform and the timer waveform of the frequencies f1 and f2 are generated based on the basic oscillation waveform. That is, based on the signal A output from the
스텝 3에서, 신호 A(주파수 f1), 신호 B(주파수 f2) 및 신호 T가 조합되어, 풀 브릿지형 인버터 회로의 IGBT 등으로 구성되는 스위칭 소자(Q1~Q4)의 구동 신호 X, Y가 작성된다.In step 3, the signal A (frequency f1), the signal B (frequency f2), and the signal T are combined, and the drive signals X and Y of the switching elements Q1-Q4 comprised from the IGBT etc. of a full bridge inverter circuit are created. do.
스텝 4에서 X, Y파형에 기초하여, 상기 스위칭 소자(Q1~Q4)가 온, 오프하여 교류 점등한다.In
즉, 신호 T가 H레벨인 기간은, 정상 점등 주파수 f1의 신호 X, Y를 출력하여, 고압 방전 램프를 정상 점등 주파수 f1로 점등시킨다.That is, in the period in which the signal T is at the H level, the signals X and Y of the normal lighting frequency f1 are output to light the high-pressure discharge lamp at the normal lighting frequency f1.
다음에, 고압 방전 램프가 조도 불균일을 일으키기 전의, 정상 점등 주파수 f1로 점등 개시하고 나서 소정 시간 후에, 신호 T를 L레벨로 하고, 정상 점등 주파수 f1보다도 낮은 주파수 f2로 고압 방전 램프를 점등시킨다.Next, a predetermined time after the start of lighting at the normal lighting frequency f1 before the high voltage discharge lamp causes uneven illuminance, the signal T is set to the L level, and the high pressure discharge lamp is turned on at a frequency f2 lower than the normal lighting frequency f1.
이 때, 고압 방전 램프의 방전관의 양이온은, 저주파가 입력됨으로서, 음극에 끌어 당겨지는 시간이 길어져, 플라스마 중의 양이온이 교란된다. 그 교반 효과에 의해 양이온의 분포가 균일해져, 정상 점등 주파수 f1가 입력되었을 때보다도 양이온의 밀도 분포의 불균일을 해소할 수 있어, 조도 불균일을 억제할 수 있다.At this time, since the low frequency is input to the cation of the discharge tube of the high-pressure discharge lamp, the time attracted to the cathode becomes long, and the cation in the plasma is disturbed. Due to the stirring effect, the distribution of cations becomes uniform, the variation in density distribution of the cations can be resolved more than when the normal lighting frequency f1 is input, and the roughness variation can be suppressed.
또한, 도 5의 회로에서는, 지연 회로(DD1)를 설치하여 지연한 신호 C2를 생성하고, 신호 C1와 신호 C2(혹은 그 반전 신호)의 논리곱을 행하여, 신호 X의 ON시와 신호 Y의 ON시 사이에, 양쪽의 신호가 OFF가 되는 휴지 기간을 설치하고 있다. 이는 스위칭 소자(Q1~Q4)가 동시에 ON되면 파괴되는 문제를 해소하기 위해, 데드 타임을 형성한 것이다.In the circuit of Fig. 5, a delayed circuit DD1 is provided to generate a delayed signal C2, and a logical product of the signal C1 and the signal C2 (or its inverted signal) is performed to turn on the signal X and the signal Y. In the interim period, a rest period in which both signals are turned OFF is provided. This is to form a dead time in order to solve the problem of destruction when the switching elements Q1 to Q4 are turned on at the same time.
본 실시 형태에 있어서는, 정상 점등 주파수 f1를 가지는 신호 A와, f1보다 낮은 주파수 f2를 가지는 신호 B를 생성하여, 타이머 회로(5b)에 의해 소정 시간마다 신호 A와 신호 B를 전환하여, 정상 점등 주파수 f1의 신호와, 조도 불균일을 해소할 수 있는, 그것보다 주파수가 낮은 주파수 f2의 신호에 의해 풀 브릿지형 인버터 회로(3)의 스위칭 소자(Q1~Q4)를 구동하여, 고압 방전 램프를 점등시키도록 했으므로, 정상 점등시에 발생하는 양이온의 밀도 분포 불균일을 해소하여, 조도 분포가 불균일(조도 불균일)해지는 것을 억제할 수 있다.In the present embodiment, the signal A having the normal lighting frequency f1 and the signal B having the frequency f2 lower than f1 are generated, and the
즉, 소정 시간마다, 정상 점등 주파수 f1보다 낮은 주파수 f2로 전환함으로써, 양이온이 한쪽의 전극측에 끌어 당겨져, 정상 점등 주파수 f1로 점등하고 있었을 때에 발생하는 양이온의 밀도 분포 불균일을 해소할 수 있고, 이에 의해 조도 불균일을 억제할 수 있다.That is, every predetermined time, by switching to the frequency f2 lower than the normal lighting frequency f1, the cation is attracted to one electrode side and the density distribution unevenness of the cation which arises when it is lighting at the normal lighting frequency f1 can be eliminated, Thereby, roughness nonuniformity can be suppressed.
또한, 고압 방전 램프가 조도 불균일을 발생시키는 시간을 미리 알 수 있기 때문에, 상기 서술한 타이머 회로(5b)의 신호 T는, 고압 방전 램프에 조도 불균일이 발생하기 전의 소정 시간에, 신호 AB가 전환되는 타이밍으로 설정되어 있다.In addition, since the time at which the high-pressure discharge lamp generates the uneven illuminance is known in advance, the signal T of the
또한 후술하는 실험 결과에 나타내는 바와 같이, 저주파 f2는, 5Hz 이상이며, 또한, 정상 점등 주파수 f1의 30% 이하이면, 전극 변형을 억제하면서, 조도 불균일 억제에 효과적이다.Moreover, as shown in the experimental result mentioned later, low frequency f2 is 5 Hz or more, and when it is 30% or less of normal lighting frequency f1, it is effective in suppressing roughness nonuniformity, suppressing electrode deformation.
또, 저주파 f2를 정상 점등 주파수 f1에 삽입하는 타이밍으로서는, 양이온의 불균일 분포가 발생하기 전으로 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 정상 점등 주파수 f1로 점등을 개시하고 나서 10분 이내에 저주파 f2를 삽입하는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable to set it as before the nonuniform distribution of cation generate | occur | produces as a timing which inserts the low frequency f2 into the normal lighting frequency f1. For this reason, it is preferable to insert the low frequency f2 within 10 minutes after starting lighting at the normal lighting frequency f1.
또한, 저주파 f2가 삽입되는 기간은, 1주기~10주기(1주기는 주파수 f2의 신호의 ON-OFF 기간)이며, 정상 점등 주파수 f1로 점등하는 기간은, 시간으로서 0.1~6초간의 범위로 하는 것이 바람직하다.The period in which the low frequency f2 is inserted is 1 cycle to 10 cycles (one cycle is the ON-OFF period of the signal of the frequency f2), and the period of lighting at the normal lighting frequency f1 is in the range of 0.1 to 6 seconds as time. It is desirable to.
또한, 저주파 f2로 점등시키는 기간 및 저주파 f2로 점등시키는 주기는, 램프의 사양, 점등 조건, 외관과 발광관이 맞닿는 면적이나 맞닿아 있는 부분의 수 등에 의해 정해지는 것으로 생각된다.In addition, it is thought that the period for turning on the low frequency f2 and the period for turning on the low frequency f2 are determined by the specifications of the lamp, the lighting conditions, the area where the external appearance and the light emitting tube abut, the number of the abutting portions, and the like.
여기서, 교류 점등시키는 램프에 있어서는, 음향 공명에 의해, 조도 불균일이 발생하는 것이 종래 알려져 있다(예를 들면, 일본국 공개특허 소63-285899호 공보의 2페이지째 좌측 상란의 15행째~등을 참조).Here, in the lamp which turns on AC lighting, it is conventionally known that illumination intensity nonuniformity generate | occur | produces by acoustic resonance (for example, 15th line etc. of the upper left column of 2nd page of Unexamined-Japanese-Patent No. 63-285899) Reference).
음향 공명은, 다음식 (1)을 만족하는 조건에서 발생한다. 또한, 다음식 (1)에서 나타내는 fa는 음향 공명 주파수, m은 상수, V는 음속(m/s), AL은 전극간 거리(단위：m)이다.Acoustic resonance occurs under the condition that the following expression (1) is satisfied. In addition, fa shown by following formula (1) is an acoustic resonance frequency, m is a constant, V is sound speed (m / s), and AL is the distance between electrodes (unit: m).
fa=mv/(2AL)…(1)fa = mv / (2AL)... (One)
이 (1) 식을 만족하는 조건에서는, 램프의 축방향으로 가스 분자나 전리 이온의 소밀한 정재파가 발생하여(「음향 공명」이라고 한다), 색불균일이 발생하는 것이 알려져 있다.Under conditions satisfying this formula (1), it is known that dense standing waves of gas molecules and ionizing ions are generated in the axial direction of the lamp (referred to as "acoustic resonance"), whereby color irregularities are generated.
(1)식에 있어서의 음속 v는, 일반적으로, 비열비γ, 밀도 p(단위：kg/m3) 및 압력 ρ(단위：N/m2)으로 나타낼 수 있다(다음식 (2) 참조)In general, the sound velocity v in Formula (1) can be represented by specific heat ratio γ, density p (unit: kg / m 3 ), and pressure ρ (unit: N / m 2 ) (see the following equation (2)). )
v=(γp/ρ)0.5…(2)v = (y p / p) 0.5 . (2)
(1) 식에 (2) 식을 대입하면, 다음식 (3)식이 된다.Substituting (2) into (1), the following equation (3) is obtained.
fa=m(γp/ρ)0.5/(2AL)…(3)fa = m (γp / ρ) 0.5 / (2AL)... (3)
이 음향 공명 주파수(fa)는, 봉입물의 증기압, 기체 밀도, 온도 등에 의존하고 있다.This acoustic resonance frequency fa depends on the vapor pressure, gas density, temperature, and the like of the encapsulated product.
실제의 램프에서는, 이들의 수치는 일정하지 않아, 램프 사이즈(내경, 전극간 거리, 이들의 비)나 점등 조건(입력), 방전관의 냉각 조건(내표면 온도 등)에 크게 의존한 분포를 가지기 때문에, 엄밀하게는 실험적으로 구할 필요가 있다.In actual lamps, these values are not constant, and have a distribution largely dependent on lamp size (inner diameter, distance between electrodes, their ratio), lighting condition (input), and cooling condition (internal surface temperature, etc.) of the discharge tube. Therefore, it is necessary to obtain it experimentally strictly.
본 발명은 조도 불균일을 억제하는 것을 목적으로 하고 있으며, 이 조도 불균일은 상기한 바와 같이 음향 공명에 의해서도 발생하므로, 음향 공명도 억제하는 것이 바람직하다.An object of the present invention is to suppress illuminance unevenness, and since this illuminance unevenness is also caused by acoustic resonance as described above, it is preferable to suppress acoustic resonance as well.
그래서, 본원에 있어서의 정상 점등 주파수 f1가, 상기의 음향 공명 주파수 fa를 만족하지 않는 범위를 실험적으로 구했다.Therefore, the range where the normal lighting frequency f1 in this application does not satisfy said acoustic resonance frequency fa was experimentally calculated | required.
그 결과, 근사적으로 이하의 조건(4)이 되는 것을 알 수 있었다. 또한, 조건(4)에서 나타내는 Hg는 봉입 수은 밀도(단위：mg/cm3), AL는 상기 서술한 바와 마찬가지로 전극간 거리(단위：m)이다.As a result, it turned out that the following conditions (4) are approximated. In addition, Hg shown in the condition (4) is a sealed mercury density (unit: mg / cm <3> ), and AL is distance between electrodes (unit: m) similarly to the above.
f1<(Hg/30)-0.33×250/AL…(4)f1 <(Hg / 30) -0.33 x 250 / AL... (4)
도 4의 점등 장치에 있어서는, 신호 A와 신호 B의 전환을, 소정 시간에 전환하는 타이머 회로(5b)와 논리 회로(L1~L4)로 이루어지는 전환 회로(SL)를 이용하여 행했지만, 신호 A와 신호 B를 전환하는 수단으로서는, 타이머 회로에 한정되는 것 은 아니고, 이하에 설명 수단을 이용해도 된다.In the lighting device of FIG. 4, the switching between the signal A and the signal B is performed using the switching circuit SL including the
도 8은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관련된 급전부의 구성도이며, 동 도면에 의해 그 외의 구성예에 대해 설명한다.FIG. 8: is a block diagram of the power supply part which concerns on 2nd Embodiment of this invention, and another structural example is demonstrated by the same figure. FIG.
도 8에 나타내는 점등 장치는, 고압 방전 램프의 길이 방향을 따라 복수의 조도계(PS1, PS2, PS3,…)를 설치함과 함께, 그 조도계에 의한 측정 결과를 서로 비교하는 비교 회로(5e)와, 그 출력의 차가 일정값 이상이 되면, 신호 A와 신호 B를 전환하는 피드백 제어 회로(5f)를 설치하고 있다.The lighting device shown in Fig. 8 is provided with a plurality of illuminometers PS1, PS2, PS3, ... along the longitudinal direction of the high-pressure discharge lamp, and a
즉, 도 4의 타이머 회로(5b) 대신에, 비교 회로(5e)와 피드백 제어 회로(5f)를 설치하고, 비교 회로(5e)의 비교 결과에 기초하여, 피드백 제어 회로(5f)에 의해 신호 A와 신호 B를 전환하고 있다.That is, instead of the
도 8은, 드라이버 회로(4d)를 동작시키는 신호 T를 생성하는 회로가 상이할 뿐이며, 그 외의 구성은 도 4에 나타낸 것과 기본적으로는 동일하여 이하, 도 4와의 상이점만 설명한다.In FIG. 8, only the circuit which produces | generates the signal T which operates the driver circuit 4d differs, and the other structure is basically the same as that shown in FIG. 4, and only the difference with FIG. 4 is demonstrated below.
램프 점등시, 고압 방전 램프(10)의 전극간의 직경 방향에 위치하도록, 복수의 조도계(PS1, PS2, PS3,…)가 설치된다(이하 3개의 조도계(PS1, PS2, PS3)가 설치되어 있는 것으로서 설명한다).When the lamp is turned on, a plurality of illuminometers PS1, PS2, PS3, ... are provided so as to be located in the radial direction between the electrodes of the high-pressure discharge lamp 10 (hereinafter, three illuminometers PS1, PS2, PS3 are provided). It is explained as).
복수의 조도계(PS1, PS2, PS3)는, 고압 방전 램프(10)의 길이 방향에 있어서의 각 조도를 측정하고, 그 측정 결과를 비교 회로(5e)에 송신한다. 비교 회로(5e)에 있어서, 각 조도계(PS1, PS2, PS3)에 의한 측정 결과를 비교하여, 측정 결과에, 어느 일정값 이상의 어긋남이 발생하면, 피드백 제어 회로(5f)에 전환 신호 D를 송 출한다.The plurality of illuminometers PS1, PS2, and PS3 measure the illuminance in the longitudinal direction of the high-pressure discharge lamp 10, and transmit the measurement result to the
피드백 제어 회로(5f)는, 고압 방전 램프(10)의 길이 방향에 있어서의 조도 분포가 소정 범위로부터 벗어난 경우, 점등 주파수를 전환하는 신호를 드라이버 회로(5d)에 송출한다. 즉, 피드백 제어 회로(5f)는 신호 E를 L레벨로 하고, 드라이버 회로(5d)는, 이 신호 E가 L레벨이 되면, 풀 브릿지형 인버터 회로의 스위칭 소자(Q1~Q4)의 구동 신호 X, Y의 주파수를 정상 점등 주파수 f1로부터 f2로 전환한다.The
이것에 의해, 상기 조도계의 측정 결과의 어긋남이 해소되면, 비교 회로(5e)는, 전환 신호 D의 송출을 정지하고, 피드백 제어 회로(5f)는 신호 E를 H레벨로 한다. 드라이버 회로(5d)는, 이 신호 E가 H레벨이 되면, 풀 브릿지형 인버터 회로의 스위칭 소자(Q1~Q4)의 구동 신호 X, Y의 주파수를 정상 점등 주파수 f1로 되돌린다.As a result, when the deviation of the measurement result of the illuminometer is eliminated, the
여기서 말하는 소정 범위란, 고압 방전 램프(10)로부터의 자외선이 조사되는 피조사물에 의해, 허용되는 조도 분포의 균일성이 있어, 이 허용되는 조도 분포의 균일성을 유지할 수 있는 범위, 예를 들면 ±10%의 조도 분포를 말한다.The predetermined range referred to here is a range in which uniformity of allowable illuminance distribution is maintained by the irradiated object irradiated with ultraviolet rays from the high-pressure discharge lamp 10, and the uniformity of the allowable illuminance distribution can be maintained, for example A roughness distribution of ± 10%.
또한, 드라이버 회로의 내부의 구성은, 도 5에 나타낸 것과 기본적으로는 동일하며, 그 동작도 도 7에 나타낸 대로이며, 도 5에 있어서 신호 T가 입력되는 단자에 상기 신호 E가 입력된다.The internal structure of the driver circuit is basically the same as that shown in FIG. 5, and the operation thereof is as shown in FIG. 7, and the signal E is input to the terminal to which the signal T is input in FIG. 5.
상기 제1 실시 형태와 본 실시 형태의 상이는, 정상 점등 주파수 f1로부터 f2로 전환되는 타이밍이, 제1 실시 형태에서는 소정 시간 마다인데 반해, 본 실시 형태에서는 소정의 조도 분포로부터 벗어난 경우라는 차이이며, 그 이외의 작용·효과는 공통이다.The difference between the first embodiment and the present embodiment is that the timing at which the switching from the normal lighting frequency f1 to f2 is every predetermined time in the first embodiment, while in the present embodiment is a deviation from the predetermined illuminance distribution. Other actions and effects are common.
본 발명의 효과를 확인하기 위해, 이하의 실험을 행했다.In order to confirm the effect of this invention, the following experiment was done.
(1) 실험예 1(1) Experimental Example 1
실험에 이용한 광조사 장치의 구성을 도 9(a)에 나타낸다. 상기 도 1에 나타낸 광조사 장치와 동일한 구성을 가지며, 그 사양은 이하와 같다.The structure of the light irradiation apparatus used for an experiment is shown to FIG. 9 (a). It has the same structure as the light irradiation apparatus shown in the said FIG. 1, The specification is as follows.
·방전관(발광관)：내경 5.4mm 외경 9mmDischarge tube (light emitting tube): inner diameter 5.4 mm outer diameter 9 mm
·외관：내경 9.15mm 외경 12mmAppearance: Inner diameter 9.15mm Outer diameter 12mm
·전극간 거리：500mmInterelectrode distance: 500 mm
·봉입물· Inclusion
수은 밀도 5mg/cm3 Mercury density 5mg / cm 3
·수냉 재킷과 외관 사이에 흐르는 냉각수의 유량: 20L/minFlow rate of coolant flowing between the water cooling jacket and the exterior: 20 L / min
실험에 이용한 고압 방전 램프의 점등 조건은, 정상 점등 주파수 f1를 1초간 입력하고, 다음에 저주파 f2를 1주기분 (주파수 f1의 ON-OFF로 1주기) 입력과 같이 주파수 f1과 f2의 신호를 교대로 입력했다. 즉, 정상 점등 주파수 f1가 1초간→저주파 f2가 1주기→정상 점등 주파수 f1가 1초간→…(이하 동일)이다.The lighting condition of the high-pressure discharge lamp used in the experiment is to input the signal of the frequency f1 and f2 as the input of the normal lighting frequency f1 for 1 second, and then input the low frequency f2 for one cycle (one cycle at ON-OFF of the frequency f1). Entered alternately. In other words, the normal lighting frequency f1 is 1 second → the low frequency f2 is 1 cycle → the normal lighting frequency f1 is 1 second →... (Hereafter the same).
점등 주파수는, 이하와 같다The lighting frequency is as follows.
·정상 점등 주파수 f1： 100, 500, 800, 1000HzNormal lighting frequency f1: 100, 500, 800, 1000 Hz
·저주파 f2： 3, 5, 10, 30, 50, 100, 150, 200, 300, 500HzLow frequency f2: 3, 5, 10, 30, 50, 100, 150, 200, 300, 500 Hz
실험에 이용한 고압 방전 램프의 전극간의 직경 방향 바깥쪽에는, 냉각 재킷을 통해 복수의 조도계가 배치된다. 이 복수의 조도계는, 고압 방전 램프의 길이 방향을 따라 배치되어, 그 길이 방향에 있어서의 조도 분포를 측정한다.A plurality of illuminometers are arranged outside the radial direction between the electrodes of the high-pressure discharge lamp used for the experiment through the cooling jacket. These several illuminometers are arrange | positioned along the longitudinal direction of a high pressure discharge lamp, and measure the illuminance distribution in the longitudinal direction.
이 조도계는, 전극 선단으로부터 축방향으로 5cm 떨어진 개소로부터, 고압 방전 램프의 길이 방향을 향해 10mm 간격으로 배치했다.This illuminometer was arranged at intervals of 10 mm from the position 5 cm away from the tip of the electrode in the axial direction toward the longitudinal direction of the high-pressure discharge lamp.
그리고, 조도계에 의해 전극 선단으로부터 5cm의 위치로부터 축방향으로 1cm 마다 대향하는 전극의 5cm 전까지의 조도를 측정하여, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, 각 조도계로부터 측정된 각 조도로부터, 평균값을 구하고, 그 평균값과 각 조도의 편차(즉, 조도 불균일)를 관찰했다.Then, the illuminometer measures the illuminance up to 5 cm of the electrode facing each 1 cm in the axial direction from the position of 5 cm from the electrode tip. As shown in Fig. 9B, the average value is obtained from the illuminance measured from each illuminometer. It calculated | required and observed the difference (that is, roughness nonuniformity) of the average value and each roughness.
관찰의 결과를 표 1에 정리했다. 표 1에서는, 평균값으로부터 최대 15% 이상의 편차가 있을 때 ×로 하고, 최대 10%~15% 사이의 편차일 때 △로 하고, 최대 5%~10% 사이의 편차일 때 ○로 하고, 최대 5% 미만의 편차일 때 ◎로 했다.The results of the observation are summarized in Table 1. In Table 1, when there is a deviation of at least 15% or more from the average value, it is set as X, when the deviation is between 10% and 15% at maximum, and when it is deviation between at most 5% and 10%, it is set as 5 and at most 5 When deviation was less than%, it was set as (circle).
표 1에 나타내는 바와 같이, 저주파 f2가 정상 점등 주파수 f1의 30% 이하일 때, 조도 불균일의 억제 효과를 얻을 수 있다.As shown in Table 1, when the low frequency f2 is 30% or less of the normal lighting frequency f1, the effect of suppressing the unevenness in illuminance can be obtained.
단, 저주파 f2가 3Hz일 때, 전극 변형이 발생했다. 이는 한쪽의 전극으로부터 다른쪽의 전극을 향해 전류가 흐르는 기간, 즉 직류 점등 기간이 길었기 때문에, 일방적으로 전자의 충돌을 받은 전극이 변형된 것이라고 생각된다. 이 때문에, 저주파 f2의 바람직한 범위로서는, 5≤f2≤0.3 f1가 된다.However, when the low frequency f2 was 3 Hz, electrode deformation occurred. This is considered to be a deformation of the electrode which unilaterally collided with electrons because the period in which the current flowed from one electrode to the other electrode, that is, the DC lighting period was long. For this reason, as a preferable range of low frequency f2, it becomes 5 <= f2 <= 0.3f1.
또, 표 1에서는, 정상 점등 주파수 f1이 1000Hz에 있어서는, 모두 △인데 반해, 정상 점등 주파수 f1가 800Hz 이하인 범위에 있어서, 조도 불균일이 억제되는 일이 있는 것을 나타내고 있다. 이는 f1：80Hz 이하의 범위가, 상기 서술에서 말하는, 음향 공명을 억제하기 위한 조건인 (4)식의 f1<(Hg/30)-0.33×250/AL에 상당하고 있으며, 이 때문에, 음향 공명에 의한 조도 불균일을 억제할 수 있었던 것을 알 수 있다.In addition, in Table 1, although the normal lighting frequency f1 is all (triangle | delta) in 1000 Hz, it shows that illuminance unevenness may be suppressed in the range where the normal lighting frequency f1 is 800 Hz or less. This corresponds to f1 <(Hg / 30) -0.33 x 250 / AL in the formula (4), in which the range of f1: 80 Hz or less is a condition for suppressing acoustic resonance, as described above. It turns out that the roughness nonuniformity by was able to be suppressed.
(2) 실험예 2(2) Experimental Example 2
램프의 발광 길이(전극간 거리)를 1000mm로 변경하여, 상기 실험예 1과 동일한 조건에서 실험을 행했다. 램프 사양은 다음과 같다.The light emission length (interelectrode distance) of the lamp was changed to 1000 mm, and the experiment was performed under the same conditions as in Experimental Example 1. The lamp specifications are as follows.
·방전관(발광관)：내경 5.4mm 외경 9mmDischarge tube (light emitting tube): inner diameter 5.4 mm outer diameter 9 mm
·외관：내경 9.15mm 외경 12mmAppearance: Inner diameter 9.15mm Outer diameter 12mm
·발광 길이(전극간 거리)：1000mm Emission length (distance between electrodes): 1000 mm
·봉입물 · Inclusion
수은 밀도 5mg/cm3 Mercury density 5mg / cm 3
·수냉 재킷과 외관 사이에 흐르는 냉각수의 유량: 25L/minFlow rate of cooling water flowing between the water cooling jacket and the exterior: 25 L / min
그 결과를 표 2에 나타낸다.The results are shown in Table 2.
이 경우는, 주파수 f1이 400Hz와 500Hz의 사이에서, 음향 공명에 의한 조도 불균일의 억제가 기능하고 있는 것을 알 수 있다.In this case, it can be seen that suppression of the unevenness of illuminance due to acoustic resonance functions between the frequencies f1 between 400 Hz and 500 Hz.
(3) 실험예 3(3) Experimental Example 3
램프의 봉입물을 변경하고, 메탈할라이드램프를 이용하여, 상기 실험예 1과 동일한 조건에서 동일한 실험을 행했다. 램프 사양은 다음과 같다.The inclusions of the lamp were changed, and the same experiment was conducted under the same conditions as in
·방전관(발광관): 내경 4.6mm 외경 10.3mmDischarge tube (light emitting tube): inner diameter 4.6mm outer diameter 10.3mm
·외관： 내경 10.45mm 외경 13mmAppearance: inner diameter 10.45mm outer diameter 13mm
·발광 길이(전극간 거리)：500mmEmission length (distance between electrodes): 500 mm
·봉입물· Inclusion
수은 밀도 ： 2.5mg/cm3 Mercury Density ： 2.5mg / cm 3
요오드화철 ： 0.45mg/cm3 Iron Iodide ： 0.45mg / cm 3
요오드화탈륨： 0.06mg/cm3 Thallium Iodide: 0.06mg / cm 3
·수냉 재킷과 외관 사이에 흐르는 냉각수의 유량: 20L/minFlow rate of coolant flowing between the water cooling jacket and the exterior: 20 L / min
그 결과를 표 3에 나타낸다.The results are shown in Table 3.
이 경우는, 주파수 f1가 1000Hz와 1200Hz의 사이에서, 음향 공명에 의한 조도 불균일의 억제가 기능하고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 수은 이외의 메탈의 첨가량과 비교하여, 수은의 첨가량이 많은 경우(다른 금속보다 5배 정도 이상), 상기 (4) 식의 f1<(Hg/30)-0.33×250/AL를 적용할 수 있는 것을 알 수 있다.In this case, it can be seen that the suppression of the uneven illuminance due to acoustic resonance is functioning between the frequency f1 between 1000 Hz and 1200 Hz. That is, compared with the addition amount of metal other than mercury, when the addition amount of mercury is large (about 5 times or more than other metals), f1 <(Hg / 30) -0.33 x 250 / AL of the above formula (4) can be applied. I can see.
또, 상기 (2)-(3)의 실험 결과로부터, 실험예 1에서 얻어진, 저주파 f2의 바람직한 범위인 5≤f2≤0.3 f1의 식을, 그 외의 램프에도 적용할 수 있는 것이 확인되었다.Moreover, it was confirmed from the experiment result of said (2)-(3) that the formula of 5 <= f2 <= 0.3f1 which is a preferable range of the low frequency f2 obtained by the experiment example 1 is applicable also to other lamp | ramp.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관련된 광조사 장치의 구성의 개략을 나타내는 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows the outline of the structure of the light irradiation apparatus which concerns on embodiment of this invention.
도 2는 도 1에 있어서의 A-A선 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. 1.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관련된 고압 방전 램프의 구성의 개략을 나타 내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing an outline of the configuration of the high-pressure discharge lamp according to the embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 급전부의 상세를 나타낸 구성도이다.4 is a configuration diagram showing details of a power supply unit according to the first embodiment of the present invention.
도 5는 도 4에 나타내는 제어부의 드라이버 회로의 상세도이다.FIG. 5 is a detailed view of a driver circuit of the control unit shown in FIG. 4.
도 6은 제어부의 동작을 나타내는 플로우차트이다.6 is a flowchart showing the operation of the control unit.
도 7은 제어부의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.7 is a timing chart for explaining the operation of the controller.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태에 관련된 급전부의 구성도이다.8 is a configuration diagram of a power supply unit according to the second embodiment of the present invention.
도 9는 실험에 이용한 광조사 장치의 구성 및 측정 위치와 조도를 나타내는 도이다.9 is a diagram showing the configuration, the measurement position and the illuminance of the light irradiation apparatus used in the experiment.
도 10은 종래에 관련된 광원의 구성을 나타내는 도이다.10 is a diagram illustrating a configuration of a light source according to the related art.
도 11은 종래에 관련된 광조사 장치의 구성을 나타내는 도이다.It is a figure which shows the structure of the conventional light irradiation apparatus.
도 12는 도 11에 나타내는 광조사 장치의 방전관과 외관을 나타내는 도이다.It is a figure which shows the discharge tube and external appearance of the light irradiation apparatus shown in FIG.
<부호의 설명><Code description>
1 : 급전부 2 : 승압 정류 회로1: Feeding part 2: Boosting rectifier circuit
2a : 교류 전원 2b : 제어 회로2a:
3 : 풀 브릿지형 인버터 회로 4 : 스타터 회로3: full bridge inverter circuit 4: starter circuit
5 : 제어부 5a : 기본 주파수 발진 회로5: control
5c : 저주파 발진 회로 5b : 타이머 회로5c: low
5d : 드라이버 회로 5e : 비교 회로5d:
5f : 피드백 제어 회로 10 : 고압 방전 램프5f: feedback control circuit 10: high pressure discharge lamp
11 : 방전관 12 : 내관11: discharge tube 12: inner tube
13 : 시일부 16 : 전극13: seal part 16: electrode
17 : 금속박 18 : 외부 리드17 metal foil 18 external lead
20 : 외관 60 : 냉각 재킷20: appearance 60: cooling jacket
61 : 냉각수 공급 유로 형성 부재 61: cooling water supply flow path forming member
62 : 냉각수 배출 유로 형성 부재62: cooling water discharge flow path forming member
63, 64 : 막음부 65 : 냉각수 유로63, 64: blocking portion 65: cooling water flow path
70 : 반사경 75 : 마스크 스테이지70: reflector 75: mask stage
76 : 워크 스테이지 77 : 워크 76: work stage 77: work
T1 : 승압 트랜스 D1 : 다이오드T1: step-up transformer D1: diode
C1 : 평활 콘덴서 C2 : 콘덴서C1: smoothing capacitor C2: condenser
LL1 : 코일 LL3 : 코일LL1: Coil LL3: Coil
S1 : 스위칭 소자 SL : 전환 회로S1: switching element SL: switching circuit
DD1 : 지연 회로 PS1, PS2, PS3 : 조도계DD1: delay circuit PS1, PS2, PS3: illuminometer
W : 냉각수 M : 마스크W: Coolant M: Mask
Q1~Q4 : 스위칭 소자 L1~L8 : 논리 회로Q1 to Q4: Switching elements L1 to L8: Logic circuit
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