KR20120043637A - Long-arc type discharge lamp and light irradiation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 롱 아크형 방전 램프 및 광조사 장치에 관한 것이며, 특히, 발광관 내에 수은, 및 철 등의 금속과, 할로겐이 봉입된 롱 아크형 방전 램프, 및 이것을 구비하는 광조사 장치에 관련되는 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a long arc discharge lamp and a light irradiation apparatus, and in particular, to a light arc device including a metal such as mercury and iron, a halogen and a halogen in a light emitting tube, and a light irradiation apparatus including the same. Will be.
종래부터, 수은과, 수은 이외의 금속과, 할로겐이 발광관 내에 봉입된 롱아크형 방전 램프, 이른바 롱아크 메탈 할라이드 램프는, 자외선을 방사하는 램프로서, 예를 들면, 수지, 접착제, 잉크, 포토레지스트의 경화나, 건조, 용융, 혹은 연화와 같은 여러가지 처리의 용도에 폭넓게 이용되고 있다. 구체적으로는, 접착제 등이 도포된 피조사물(워크)에 대해서 자외선을 조사하고, 화학반응을 일으키게 함으로써 처리가 된다.Conventionally, mercury, a metal other than mercury, and a long arc type discharge lamp in which halogen is enclosed in a light emitting tube, a so-called long arc metal halide lamp, are lamps that emit ultraviolet rays, for example, resins, adhesives, inks, It is widely used for the use of various processes, such as hardening of a photoresist, drying, melting, or softening. Specifically, the treatment is performed by irradiating ultraviolet rays to the irradiated object (workpiece) coated with an adhesive or the like to cause a chemical reaction.
일본국 특개평 03-250551호 공보에는, 이런 종류의 방전 램프에 대해서 기재되어 있다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 03-250551 discloses a discharge lamp of this kind.
도 1을 이용하여 롱 아크형 방전 램프에 대해서 설명한다.A long arc type discharge lamp is demonstrated using FIG.
롱 아크형 방전 램프(1)는, 석영 유리제의 긴 발광관(2)의 양단에 있어서, 한 쌍의 전극(4, 4)이 서로 관축 방향으로 대향하도록 배치되고, 발광관(2)의 양단의 시일부(3, 3)에 시일링되고, 전극(4)과 외부 리드(5)가 금속박(6)에 의해 전기 적으로 접속되어 있다.The long arc
발광관(2)의 내부에는, 수은 120㎎, 철 4㎎, 요오드화 수은 12㎎, 요오드화 비스무트 5.3㎎ 봉입되어 있다. 그리고, 비스무트의 봉입량이 철에 대해서 특정의 범위내임으로써, 철과 수은의 발광 스펙트럼에 악영향을 주지 않고, 발광관(2)의 내벽에 철이 부착하는 것을 방지하고 있다.Inside the
근래에는, 이러한 방전 램프에 대한 환경 부하 저감의 요청이 강하고, 발광관 내에 봉입하는 수은량이 저감되는 것이 요구되고 있다. 더불어, 방전 램프의 사용 전력 저감도 요구되고 있다.In recent years, the request for reducing the environmental load for such a discharge lamp is strong, and the amount of mercury encapsulated in the light emitting tube is required to be reduced. In addition, there is a demand for reducing the power consumption of the discharge lamp.
종래에서는, 수은량이 낮은 경우에는, 철의 발광 강도 분포가 심하게 불균일해지는 것이 특허문헌 1에 기재되어 있지만, 점등 장치의 안정기의 성능 향상 등에 의해, 적은 수은량의 램프에서도 양호한 조도 분포를 취하는 점등이 가능해진다.Conventionally, in the case where the amount of mercury is low,
그러한 배경으로부터, 램프의 수은량을 적게 하고, 사용 전력 저감을 위해, 빈번하게 투입 전력을 전환하여 사용하는 것이 요구되고 있다.From such a background, in order to reduce the amount of mercury in a lamp and to reduce the power used, it is required to frequently change the input power.
예를 들면, 워크 조사시에는 통상 점등시의 전력으로 점등하고, 대기시에는 그것 보다도 전력을 내리고, 조사가 필요한 때에 다시 전력을 올리는 점등 전력의 전환을 하는 점등 방법이다. 이때, 실제로 사용되는 점등 램프의 대기 시간은, 예를 들면 1분 이내이다.For example, it is the lighting method which switches on the lighting power which turns on by the electric power at normal lighting at the time of a work irradiation, turns down electric power at the time of standby, and raises electric power again when irradiation is needed. At this time, the waiting time of the lighting lamp actually used is 1 minute or less, for example.
그러나, 수은량을 저감한 램프에 대해서, 상기와 같이 빈번하게 전력 전환을 행한 점등을 한 바, 조도가 단시간에 현저하게 저하한다고 하는 문제가 발생했다.However, when the lamp which reduced the amount of mercury turned on by switching power frequently as mentioned above, the problem that illumination intensity fell remarkably in a short time arises.
이 문제에 대해서, 본 발명자가 예의 검토한 바, 이하의 지견을 얻었다.The present inventors earnestly examined this problem and obtained the following knowledge.
조도가 단시간에 저하한 램프의 발광관을 파괴하여, 그 파편의 내벽 부분에 대해서 내벽의 석영 유리 최표면을 불화 수소 수용액으로 세정한 후에, 마찬가지로 불화 수소 수용액으로 표면으로부터 10㎛ 정도까지 에칭하여 조사하면, 발광관의 내벽으로부터 일정한 깊이까지의 영역에, 봉입한 금속이 함유되어 있었다.After destroying the light-emitting tube of the lamp whose illuminance fell in a short time, and wash | cleaned the quartz glass outermost surface of an inner wall with the aqueous solution of hydrogen fluoride with respect to the inner wall part of the fragment, it irradiated to about 10 micrometers from the surface with the aqueous solution of hydrogen fluoride similarly. The encapsulated metal contained in the area from the inner wall of the light emitting tube to a constant depth.
이 점으로부터, 봉입 금속은 발광관의 내벽에 부착하는 것에 머물지 않고, 발광관의 내부에 주입되어 있다고 생각되었다. 이러한 현상은, 대기시부터 조사시로의 급격히 전류가 증가할 때에 발생한다고 생각된다. 그 이유는 이하와 같이 추측되었다.From this point of view, it is thought that the encapsulation metal is injected into the light emitting tube instead of remaining attached to the inner wall of the light emitting tube. This phenomenon is considered to occur when the current suddenly increases from the stand-by to irradiation. The reason was estimated as follows.
낮은 전력의 대기시에는, 발광관 내벽 부근의 할로겐 밀도가 낮은 상태로 되어 있다. 그래서, 높은 전력으로의 전력 전환을 행하면, 급격하게 아크의 전자 밀도가 증가하고, 철이나 비스무트 등의 봉입 금속의 원자가 아크 내에서 전자와 충돌하고, 발광관 내벽을 향해 날아온다.At low power standby, the halogen density near the inner wall of the light emitting tube is low. Therefore, when the power is switched to high power, the electron density of the arc rapidly increases, and atoms of the encapsulating metal such as iron and bismuth collide with the electrons in the arc and fly toward the inner wall of the light emitting tube.
종래라면 수은이 많이 존재하기 때문에, 수은이 완충적인 역할을 다하고, 봉입 금속의 발광관 내로의 주입을 억제하고 있었다. 그러나, 수은량을 저하시키고 있기 때문에, 완충의 효과가 얇아, 철이나 비스무트 등의 봉입 금속이 주입되기 쉽게 되어 있다고 생각되었다.Conventionally, since much mercury exists, mercury plays a buffer role and suppresses the injection of the encapsulated metal into the light emitting tube. However, since the amount of mercury is being reduced, it is thought that the buffering effect is thin and it is easy to inject | fill encapsulated metals, such as iron and bismuth.
특히, 대기시와 조사시의 전력차가 1.5배를 넘으면 급격하게 주입량이 증가하는 것을 알 수 있었다.In particular, when the power difference between the standby and the irradiation exceeds 1.5 times, it can be seen that the injection amount rapidly increases.
이와 같이 봉입 금속이 발광관 내부에 주입되면, 발광관 내부의 발광 물질이 감소하고, 조도가 저하함으로써, 조도 유지율이 저하하는 것이라고 생각되었다.In this way, when the encapsulation metal is injected into the light emitting tube, it is considered that the light emitting substance inside the light emitting tube decreases and the illuminance decreases, thereby decreasing the illuminance retention.
이상에 의해, 본원 발명은, 발광관 내에 한 쌍의 전극이 대향 배치되고, 0.5㎎/㎤ 이하의 수은과, 철 등의 금속과, 할로겐이 봉입된 롱 아크형 방전 램프에 있어서, 전력을 상승시키는 입력 전환을 빈번하게 행하는 경우에서도, 봉입 금속이 발광관 내벽에 주입된다는 현상을 억제하고, 단기간에서의 조도 유지율의 저하를 막는 것을 목적으로 한다.By the above, this invention WHEREIN: In a long arc discharge lamp in which a pair of electrodes opposingly arranged in a light emitting tube, metals, such as mercury of 0.5 mg / cm <3> and iron, and iron, and halogen were enclosed, an electric power is raised. Even when the input switching is frequently performed, the purpose is to suppress the phenomenon that the encapsulated metal is injected into the inner wall of the light emitting tube and to prevent the decrease in the illuminance retention in the short term.
상기 과제를 해결하기 위해, 본원 발명은 발광관 내에 한 쌍의 전극이 대향 배치된 롱 아크형 방전 램프에 있어서, 상기 발광관 내에는 수은(Hg)이 봉입되고, 그 수은의 봉입량은 0.5㎎/㎤ 이하이며, 적어도 철(Fe), 탈륨(Tl), 비스무트(Bi) 중 어느 한 종의 금속이 봉입되고, 할로겐이 봉입되고, 수은 이외의 봉입 금속의 물질량을 M(mol), 봉입 할로겐의 물질량을 H(mol)로 하고, H/M이 2.1≤H/M≤5.0의 범위인 것을 특징으로 한다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, in this invention, in the long arc discharge lamp in which a pair of electrodes were opposingly arranged in the light emitting tube, mercury (Hg) is enclosed in the said light emitting tube, and the amount of mercury is 0.5 mg. / Cm 3 or less, and at least one of iron (Fe), thallium (Tl), and bismuth (Bi) is encapsulated, halogen is encapsulated, and the amount of material of encapsulated metal other than mercury is M (mol) and encapsulated halogen. The substance amount of is set to H (mol), and H / M is characterized in that the range of 2.1≤H / M≤5.0.
또, 본원 발명은, 조사용 점등 모드와, 대기용 점등 모드의 2개의 점등 모드로 점등되고, 그 대기용 점등 모드는, 그 조사용 점등 모드보다도 낮은 전력에 의해 점등되는 점등 모드이며, 어느 한 점등 모드로 교호로 전환하는 것을 특징으로 한다.Moreover, this invention is the lighting mode which lights up in two lighting modes of illumination lighting mode and standby lighting mode, and the standby lighting mode is the lighting mode which is lighted by the electric power lower than the illumination lighting mode, It is characterized by switching alternately to the lighting mode.
또, 본원 발명은 상기한 롱 아크형 방전 램프와, 상기 롱 아크형 방전 램프에 전력을 공급하는 점등 장치와, 그 점등 장치에 설치된 투입 전력량을 전환하는 전력 전환 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.Moreover, this invention is characterized by including the said long arc discharge lamp, the lighting device which supplies electric power to the said long arc discharge lamp, and the electric power switching means which switches the amount of input electric power installed in the lighting device.
본 발명에 의하면, 발광관 내에 봉입된 수은의 양이 0.5㎎/㎤ 이하인 롱 아크형 방전 램프에 있어서, 수은 이외의 봉입 금속의 물질량을 M(mol), 봉입 할로겐의 물질량을 H(mol)로 하고, 이들의 비인 H/M이 2.1≤H/M≤5.0의 범위 내임으로써, 발광 물질로서의 봉입 금속의 감소를 방지하고, 조도 유지율의 저하를 방지할 수 있다.According to the present invention, in a long arc discharge lamp in which the amount of mercury encapsulated in a light emitting tube is 0.5 mg / cm 3 or less, the amount of materials of the encapsulated metal other than mercury is M (mol) and the amount of materials of the encapsulated halogen is H (mol). When the ratio H / M is in the range of 2.1? H / M? 5.0, the reduction of the encapsulated metal as the light emitting material can be prevented and the lowering of the illuminance retention can be prevented.
특히, 전력을 빈번하게, 또한 큰 폭으로 상승시키는 점등 방법을 이용하는 경우에, 봉입 금속의 발광관 내벽으로의 주입을 방지하는 효과를 나타내고, 이러한 점등 방법을 이용해도 조도 유지율이 저하하기 어렵기 때문에, 램프의 점등 전력을 절약화할 수 있다.In particular, in the case of using a lighting method that increases the electric power frequently and greatly, the effect of preventing the injection of the encapsulated metal into the inner wall of the light emitting tube is exhibited. It is possible to save the lighting power of the lamp.
또, 본 발명에 의하면, 조사용 점등 모드와, 대기용 점등 모드의 적어도 2개의 투입 전력이 다른 점등 모드를 전환하여 점등하는 경우에, 대기용 점등 모드로부터 조사용 점등 모드로의 전환 직후에서도, 발광관 내벽 부근의 할로겐 밀도가 높고, 봉입 금속의 발광관 내벽으로의 주입을 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, even when at least two input powers of the irradiation lighting mode and the standby lighting mode switch and light different switching modes, even after switching from the standby lighting mode to the irradiation lighting mode, The halogen density near the inner wall of the light emitting tube is high, and injection of the encapsulated metal into the inner wall of the light emitting tube can be prevented.
도 1은 롱 아크형 방전 램프의 구성을 나타내는 관축방향 단면도이다.
도 2는 본 발명의 롱 아크형 방전 램프의 점등 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 관련되는 실험 결과를 나타내는 도면이다.1 is a axial cross-sectional view showing the configuration of a long arc discharge lamp.
It is a figure which shows an example of the lighting device of the long arc type discharge lamp of this invention.
3 is a diagram showing experimental results according to the present invention.
도 1은, 본 발명의 롱 아크형 방전 램프에 대한 관축 방향의 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing of the tube axis direction with respect to the long arc discharge lamp of this invention.
이 도면에 있어서, 롱 아크형 방전 램프(1)는, 예를 들면 석영 유리 등의 투광성 재료로 이루어지는 발광관(2)의 양단에, 시일링부(3, 3)를 구비하고 있고, 이 발광관(2)의 내부에는 텅스텐으로 이루어지는 한 쌍의 대향 전극(4, 4)이 소정의 거리를 두고 대향 배치되어 있다.In this drawing, the long
각 전극(4)의 근원측 단부는, 시일링부(3) 내에 매설된, 예를 들면 몰리브덴인 금속박(6)과 접합되어 있다. 이 금속박(6)의 타단측에는 외부 리드(5)가 접속되어 있고, 발광관(2)의 외부로 돌출되어 있다. 이 외부 리드(5)에는 도시를 생략한 전원 및 점등 회로로부터 급전선이 접속되고, 급전이 된다.The base end part of each
롱 아크형이란, 전극간 거리가 소정의 길이 이상이며, 그 거리에 따라 점등시에 긴 아크가 형성되는 것이, 점광원을 제공하는 쇼트 아크형과는 다름으로써, 호칭되는 것이다.The long arc type is referred to as being different from the short arc type for providing a point light source in that the distance between the electrodes is equal to or greater than a predetermined length and the long arc is formed at the time of lighting according to the distance.
구체적으로는, 발광관 내경에 대해서 전극간 거리가 5배 이상인 것이며, 긴 것에서는 10배 이상이 된다. 이것은, 면적이 넓은 피조사물에 대해서 램프 자체를 주사하거나, 복수 늘어놓아 균등하게 면조사를 행하는 용도에 이용되기 때문이다. Specifically, the distance between the electrodes is 5 times or more with respect to the inner diameter of the light emitting tube, and 10 times or more in the long one. This is because the lamp itself is used for scanning a large irradiated object or a plurality of lines are used for uniformly irradiating the surface.
발광관(1)의 내부에는, 발광 물질로서 철(Fe), 탈륨(Tl), 주석(S), 아연(Zn), 비스무트(Bi) 등의 금속이 봉입된다.Inside the
그 외, 발광 물질로서, 또는 램프 전압을 조정하기 위해서 수은이 봉입된다. 봉입량은, 0.5㎎/㎤ 이하의 양이다.In addition, mercury is encapsulated as a light emitting material or to adjust a lamp voltage. The encapsulation amount is 0.5 mg / cm 3 or less.
수은 이외의 봉입 금속에서는, 철, 탈륨, 비스무트가 적합하게 발광 물질로서 이용된다. 각각의 봉입량은, 예를 들면 0.2~6×10-6mol/㎤이다.In encapsulated metals other than mercury, iron, thallium and bismuth are suitably used as the light emitting material. Each sealing amount is 0.2-6 * 10 <-6> mol / cm <3>, for example.
이들 물질은, 발광관 내에 발광 물질로서 봉입하여 램프를 점등한 경우에, 자외선 영역에 발광 스펙트럼을 가지는 금속이다.These substances are metals having an emission spectrum in the ultraviolet region when the lamp is enclosed as a light emitting substance in the light emitting tube and the lamp is turned on.
봉입되는 할로겐은, 예를 들면, 요오드(I), 브롬(Br)이다. 이것들은 예를 들면 요오드화 수은, 요오드화 비스무트 등의 할로겐화물의 상태에서 발광관 내에 봉입된다.Halogen enclosed is iodine (I) and bromine (Br), for example. These are enclosed in a light emitting tube in the form of halides, such as mercury iodide and bismuth iodide, for example.
본 발명에서는, 발광관(1) 내에 봉입되는 상기한 수은 이외의 금속(철, 탈륨, 비스무트, 주석, 아연 등)과, 할로겐(요오드, 브롬)의 물질량의 관계를 이하와 같이 규정한다.In the present invention, the relationship between the amounts of metals other than the above-mentioned mercury (iron, thallium, bismuth, tin, zinc, etc.) and halogen (iodine, bromine) contained in the
수은 이외의 금속의 물질량(M)(mo1), 할로겐의 물질량(H)(mol)으로 하면, 그 물질량비(H/M)의 범위를, 2.1≤H/M≤5.0으로 한다. 이 이유에 대해서는 후술한다.When the substance amount M (mo1) of metals other than mercury and the substance amount H (mol) of halogen are made into, the range of the substance quantity ratio (H / M) shall be 2.1 <= H / M <= 5.0. This reason is mentioned later.
이하에, 발광관(1) 내에 봉입하는 수은과, 그 이외의 금속의 조합의 예를 열거한다.Below, the example of the combination of the mercury encapsulated in the
수은을 발광 물질로 하는 경우는, 수은과 비스무트, 수은과 탈륨, 수은과 주석, 수은과 아연 중 어느 하나의 조합으로 봉입된다.When mercury is a luminescent material, it is encapsulated with a combination of mercury and bismuth, mercury and thallium, mercury and tin, mercury and zinc.
철을 발광 물질로 하는 경우는, 철과 탈륨과 수은, 철과 비스무트와 수은, 철과 주석과 수은, 철과 아연과 수은 중 어느 하나의 조합으로 봉입된다. When iron is used as a light emitting material, it is encapsulated in a combination of any one of iron, thallium, mercury, iron, bismuth, mercury, iron, tin, mercury, iron, zinc, and mercury.
또한, 발광관 내에는 상기의 금속의 조합을 포함하는 3종 이상 혹은 4종 이상의 금속을 봉입해도 된다.In the light emitting tube, three or more kinds or four or more kinds of metals containing a combination of the above metals may be enclosed.
본 발명에 관련되는 롱 아크형 방전 램프의 점등 장치에 대해서, 그 구성의 일례를 도 2에 나타낸다.An example of the structure is shown in FIG. 2 about the lighting apparatus of the long arc discharge lamp which concerns on this invention.
이 도면에 있어서, 교류 전원(21)은, 그 출력측이 승압 정류 회로(22)에 접속되어 있다.In this figure, the output side of the
승압 정류 회로(22)는, 예를 들면, 입력측이 교류 전원(21)에 접속된 승압 트랜스(T1), 정류 다이오드(D1), 평활 콘덴서(C1)에 의해 구성되는 정류 회로이며, 교류 전류를 직류 전압으로 변환하여 출력한다.The step-up
그 후, 이 직류 전압은, 코일(L3), 스위칭 소자(S1), 정류 다이오드(D2), 평활 콘덴서(C2)에 의해 구성된 승압 초퍼 회로로 승압되고, 극성 반전 회로(23)에 평활화된 직류 전압을 출력한다.Thereafter, this DC voltage is boosted by a boost chopper circuit constituted by the coil L3, the switching element S1, the rectifier diode D2, and the smoothing capacitor C2, and smoothed by the
승압 초퍼 회로의 스위칭 소자(S1)(예를 들면 IGBT, FET)에는, 제어 회로(24)가 접속되어 있고, 이 스위칭 소자(S1)의 스위칭 주파수, 및 ON, OFF 기간을 변화시킴으로써, 원하는 전압을 공급할 수 있게 되어 있다.The
이로 인해, 투입 전력 전환이 가능하고, 제어 회로(24)로부터의 신호에 따라, 조사시 점등 모드와, 대기시 점등 모드의, 다른 점등 모드가 전환되도록 되어 있다.For this reason, switching of input electric power is possible, and according to the signal from the
승압 정류 회로(22)의 출력측에 접속된 극성 반전 회로(23)는, 예를 들면 브리지 회로로 이루어지는 인버터 회로이며, 브리지 형상으로 접속된, IGBT나 FET 등의 스위칭 소자(Q1~Q4)로 구성되어 있다.The
극성 반전 회로(23)의 스위칭 소자(Q1~Q4)의 ON, OFF는, 제어 회로(25)에 포함되는 드라이버 회로에 의해 구동된다.The ON and OFF of the switching elements Q1 to Q4 of the
극성 반전은, 스위칭 소자(Q1 및 Q4)의 구동 신호인 극성 반전 회로 구동 신호(X)와, 스위칭 소자(Q2 및 Q3)의 구동 신호인 극성 반전 회로 구동 신호(Y)가, 교호로 ON, OFF를 반복하는 동작에 의해, 구형파 교류 전압이 방전 램프(1)에 공급된다.For polarity inversion, the polarity inversion circuit drive signal X which is the drive signal of the switching elements Q1 and Q4, and the polarity inversion circuit drive signal Y which is the drive signal of the switching elements Q2 and Q3 alternately turn ON, By the operation of repeating OFF, the square wave AC voltage is supplied to the
램프의 점등 시동은, 램프에 직렬로 접속된 스타터 코일(L2)에, 스타터 회로(26)로부터 펄스 전압이 인가되어, 램프에 봉입된 가스를 절연 파괴함으로써 행해진다.The start-up of the lamp is performed by applying a pulse voltage from the
이상의 램프 및 그 점등 장치를 구비하는 광조사 장치의 사용 방법에 대해 이하에 설명한다.The use method of the light irradiation apparatus provided with the above lamp and its lighting apparatus is demonstrated below.
광조사 장치의 구성에 대해서는 도시를 생략하지만, 상술의 램프와, 램프 점등 장치를 구비한 램프 하우스, 미러 등을 구비하고 있고, 조사 대상인 워크(피조사물)에 따라 적절한 반송 장치 등을 구비하고 있다.Although the illustration of the structure of a light irradiation apparatus is abbreviate | omitted, it is equipped with the lamp mentioned above, the lamp house provided with the lamp lighting apparatus, the mirror, etc., and the appropriate conveying apparatus etc. are provided according to the workpiece | work (irradiated object) to be irradiated. .
종래의 사용 방법에서는, 램프의 점등 빈도는, 1회당 적어도 1시간 정도의 연속 조사 점등이 이루어져 있고, 재점등으로부터 조도가 안정되기까지 소정의 시간이 필요하기 때문에, 조사가 불필요한 때에 전력을 떨어뜨리는 등의 동작은 행해지지 않았다.In the conventional use method, the lamp is turned on at a time of continuous irradiation lighting for at least one hour at a time, and a predetermined time is required until the illuminance is stabilized from re-lighting. And the like are not performed.
본 발명에서는, 조사용 점등 모드와, 대기용 점등 모드의 적어도 2개의 모드에 의해 점등된다.In the present invention, the light is turned on by at least two modes of the illumination mode for irradiation and the standby mode.
조사용 점등 모드는, 예를 들면 정격 전력 등의 소정의 투입 전력으로 점등된다. 대기용 점등 모드에서는 조사용 점등 모드보다도 낮은 투입 전력으로 점등되고, 그 사이에는 피조사물로의 자외선 조사는 행해지지 않고, 셔터 등의 차광 수단에 의해 조사광을 차광하여, 전력 절약화를 위해서 대기한다.The irradiation lighting mode is lit at a predetermined input power such as rated power, for example. In the standby lighting mode, the lamp is turned on at a lower input power than the irradiation lighting mode. In the meantime, no ultraviolet light is irradiated to the irradiated object, and the irradiation light is shielded by a light shielding means such as a shutter, thereby waiting for power saving. do.
투입 전력의 전환은, 예를 들면 도 2에 나타낸 램프 점등 장치에 의해 행해진다. 또한, 투입 전력의 전환이 가능하면, 이러한 점등 장치에 한정되는 것은 아니다. Switching of input electric power is performed by the lamp lighting apparatus shown in FIG. 2, for example. In addition, if switching of input electric power is possible, it is not limited to such a lighting device.
전환의 타이밍은, 예를 들면, 반송 장치 등에 설치된 소정의 검지 수단에 의해, 워크가 반송되어 오는 것을 검지하고, 검지 신호가 램프 점등 장치의 제어 회로(24)에 송신되고, 제어 회로(24)에 의해 투입 전력을 전환하는 등의 동작에 의해 자동적으로 계산하는 것이 가능하다. 혹은, 미리 결정된 타이밍을 프로그램에 의해 제어 회로에 입력해도 된다. The timing of the switching is, for example, by detecting a workpiece being conveyed by a predetermined detecting means provided in a conveying apparatus or the like, and a detection signal is transmitted to the
조사용 점등 모드와, 대기용 점등 모드는 교호로 전환된다. 전환 사이클은, 각각의 점등 모드에 있어서의 연속 점등 시간이 1분 이내이며, 예를 들면, 대기?점등 모두 30~50초 정도이다. 각 점등 모드의 전환은 0.5초 내지 3.0초 정도로 완료한다.The irradiation lighting mode and the standby lighting mode are alternately switched. In the switching cycle, the continuous lighting time in each lighting mode is within 1 minute, for example, about 30 to 50 seconds in both standby and lighting. The switching of each lighting mode is completed in about 0.5 to 3.0 seconds.
이와 같이 점등함으로써, 순차적으로 반송, 운반되어 오는 워크에 대해서, 조사가 필요한 때는 소정의 전력으로 점등을 하고, 불필요한 때는 그것보다도 낮은 전력으로 점등하여, 조사는 하지 않고 대기함으로써 사용 시간 전체에서는 점등 전력을 절력화할 수 있다.By illuminating in this way, the work which is conveyed and conveyed sequentially is turned on at a predetermined electric power when irradiation is required, when it is unnecessary, it is turned on at a lower power than that, and the lamp is turned on without being irradiated. Can be saved.
그러나, 이와 같이 전력을 전환하여 점등하면, 수은량이 적은 롱 아크형 메탈할라이드 램프에서는, 상술과 같이 소전력으로부터 대전력으로의 전환시에 램프 봉입 금속의 발광관 내벽으로의 주입이 발생하고, 결과적으로 봉입 금속량이 감소한다고 하는 문제가 있다.However, when the electric power is switched and turned on in this manner, in the long arc metal halide lamp having a small amount of mercury, injection of the lamp encapsulated metal into the inner wall of the light emitting tube occurs when switching from low power to high power as described above. There is a problem that the amount of encapsulated metal is reduced.
롱 아크형 방전 램프의 투입 전력을 변화시킨 경우의, 전압, 전류 등의 변화에 대해서 표 1에 일례를 나타낸다.Table 1 shows an example of changes in voltage, current, and the like when the input power of the long arc discharge lamp is changed.
이 표에서는, 전극간 거리가 150㎝ 정도인 1개의 램프에 대해, 투입하는 전력과, 전압, 전류, 밀도의 관계를 나타낸 것이다.In this table, the relationship between the power to be input, voltage, current, and density is shown for one lamp having an electrode distance of about 150 cm.
이 표에, 롱 아크형 방전 램프에서는, 전력을 증가시켰을 때에, 전압의 변화에 비해, 전류의 변화가 큰 것을 알 수 있다. In this table, it can be seen that in the long arc discharge lamp, when the power is increased, the change in the current is larger than the change in the voltage.
여기서, 아크가 형성되는 발광관 내의 전류 밀도에 대해 검토하면, 롱 아크형 방전 램프의 발광관의 내경은 관축 방향에서 거의 일정하므로, 발광관 내의 전류 밀도는 전류값에 의존한다. 즉, 전력의 증가에 부수하여 전류 밀도가 증가한다.Here, when the current density in the light emitting tube in which the arc is formed is examined, the inner diameter of the light emitting tube of the long arc discharge lamp is almost constant in the tube axis direction, so the current density in the light emitting tube depends on the current value. In other words, the current density increases with increasing power.
아크 내에서의 전자와 금속 원자의 충돌 회수는 전류 밀도에 의존하기 때문에, 전류 밀도가 증가하면, 발광관 내벽을 향해 운동하는 금속 원자가 증가한다.Since the number of collisions of electrons and metal atoms in the arc depends on the current density, as the current density increases, the metal atoms moving toward the inner wall of the light emitting tube increase.
전력을 전환하여 증가시킨 직후에 있어서는, 거기에 추종하는 발광관 내의 온도 상승이 충분하지는 않다. 그 때문에, 기화한 할로겐량이 적고, 발광관 내벽 부근의 할로겐 밀도가 낮고, 금속 원자는 할로겐에 포착되지 않고 발광관 내벽에 주입되기 쉬워진다고 생각된다. Immediately after switching to increase the power, the temperature rise in the light emitting tube following it is not sufficient. Therefore, it is considered that the amount of halogen vaporized is small, the halogen density near the inner wall of the light emitting tube is low, and metal atoms are easily trapped in the inner wall of the light emitting tube without being trapped by the halogen.
거기서 본 발명은, 수은 이외의 봉입 금속과, 봉입 할로겐의 물질량을 규정하고, 할로겐을 수은 이외의 금속에 대해서 풍부하게 봉입함으로써, 발광관 내벽 부근의 할로겐 밀도를 높였다. Thereby, in the present invention, the amount of the material of the encapsulated metal other than mercury and the encapsulated halogen is prescribed, and the halogen density in the vicinity of the inner wall of the light emitting tube is increased by encapsulating the halogen in abundance with respect to the metal other than mercury.
발광관 내벽 부근의 할로겐 밀도가 높은 경우, 아크 내에서 전자와 충돌하여 금속 원자가 날아왔을 때에, 할로겐과 결합하기 쉽고, 발광관 내벽에 주입되는 것이 억제된다고 생각된다.In the case where the halogen density near the inner wall of the light emitting tube is high, it is considered that when the metal atom flies by colliding with electrons in the arc, it is easy to bond with the halogen and the injection into the inner wall of the light emitting tube is suppressed.
또한, 수은을 규정의 금속으로부터 제외한 것은, 상술한, 발광관 내에 주입된 물질에 대한 분석의 결과, 수은에 대해서는 발광관 내벽으로의 주입이 거의 관측되지 않았다.In addition, the removal of mercury from the prescribed metal showed that injection into the inner wall of the light tube was hardly observed for mercury as a result of the above-described analysis of the material injected into the light emitting tube.
(실시예)(Example)
이하에, 본 발명의 효과를 검증하는 실험 결과에 대해서 도면를 이용하면서 설명한다.Hereinafter, the experimental result which verifies the effect of this invention is demonstrated using drawing.
도 3은, 복수의 롱 아크형 방전 램프의 점등 경과 시간(h)과, 조도 유지율(%)의 관계를 비교하는 그래프이다.3 is a graph comparing the relationship between the elapsed lighting time h of the plurality of long arc discharge lamps and the illuminance retention rate (%).
여기서 조도 유지율이란, 소정의 파장의 광의 조도에 대해서, 점등 개시시의 조도와, 임의의 시간 점등한 후의 조도의 비를, 점등 개시시의 조도를 기준으로 하여 백분율로 나타내는 것이다. 본 실험에서는 365㎚의 파장의 광을 대상으로 하고, 이 파장 부근에 감도를 갖는 조도계에 의해 측정을 행했다.Here, the illuminance retention ratio indicates the ratio of the illuminance at the start of lighting and the illuminance after the light is turned on for an arbitrary time as a percentage with respect to the illuminance of light of a predetermined wavelength. In this experiment, the light of 365 nm wavelength was made into the object, and it measured by the illuminometer which has a sensitivity in this wavelength vicinity.
실험에 이용한 램프는, 모두 전극간 거리 1450㎜의 롱 아크형 방전 램프이며, 최대 정격 전력이 34.8kW에서 교류 점등되는 것이다. 발광관은 석영 유리이며, 전극은 텅스텐이다. 각 램프의 상세한 사양의 상위에 대해서는 후술한다.All the lamps used for the experiments are long arc-type discharge lamps with an interelectrode distance of 1450 mm, and are switched on at a maximum rated power of 34.8 kW. The light tube is quartz glass and the electrode is tungsten. The difference of the detailed specification of each lamp is mentioned later.
비교예인 램프는, 내경 22㎜의 발광관 내에, 수은 260㎎, 철 10㎎, 요오드화 수은 55㎎, 요오드화 비스무트 45㎎, 크세논 6.7kPa가 봉입되고, 발광관 내용적에 대한 수은량이 0.48m/㎤이다.In the lamp as a comparative example, 260 mg of mercury, 10 mg of iron, 55 mg of mercuric iodide, 45 mg of bismuth iodide and 6.7 kPa were enclosed in a light emitting tube having an inner diameter of 22 mm, and the mercury content was 0.48 m / cm 3 based on the light tube contents. .
이 램프에 있어서의 수은 이외의 봉입 금속의 물질량(M)(mol)과 봉입 할로겐의 물질량(H)(mol)의 비(H/M)는 0.99이다.In this lamp, the ratio (H / M) of the amount of substance M (mol) of the encapsulated metal other than mercury to the amount of substance H (mol) of the encapsulated halogen is 0.99.
도 3에 나타낸 것은, 램프의 입력 전력이 각각 11.6kW인 대기용 점등 모드와, 17.4kW인 조사용 점등 모드의, 전력의 차가 1.5배인 2개의 점등 모드를 60초간마다 전환하는 점등을 행했을 때의, 점등 경과 시간(h)과 조도 유지율(%)의 관계이다.Fig. 3 shows the lighting of switching between two lighting modes each having a power difference of 1.5 times between the standby lighting mode in which the lamp input power is 11.6 kW and the irradiation lighting mode in 17.4 kW, every 60 seconds. Is the relationship between the lighting elapsed time (h) and the illuminance retention (%).
비교예의 램프에서는, 450시간에 조도 유지율이 70%가 되고, 점등 경과 시간에 대해서 급격하게 조도 유지율을 저하한 것을 알 수 있다. In the lamp of the comparative example, the illuminance retention rate became 70% at 450 hours, and it turned out that the illuminance retention rate fell rapidly with respect to lighting elapsed time.
본 발명 1의 램프는, 내경 22㎜의 발광관 내에, 수은 253㎎, 철 10㎎, 요오드화 수은 90㎎, 요오드화 비스무트 45㎎, 크세논 6.7kPa가 봉입되어 있고, 발광관 내용적에 대한 수은량이 0.5m/㎤의 램프이다.In the lamp according to the
이 램프에 있어서의 수은 이외의 봉입 금속의 물질량(M)(mol)과 봉입 할로겐의 물질량(H)(mol)의 비(H/M)는 2.1이다.In this lamp, the ratio (H / M) of the amount of substance M (mol) of the encapsulated metal other than mercury to the amount of substance H (mol) of the encapsulated halogen is 2.1.
이 램프에 대해서 상기와 같이 점등 모드를 전환하는 점등을 행한 바, 1000 시간 점등 후의 조도 유지율은 90%가 되고, 2000 시간 경과 후에도 76%의 조도 유지율을 나타냈다.When the lamp was switched to the lighting mode as described above, the illuminance retention after 1000 hours of lighting became 90%, and even after 2000 hours, the illuminance retention was 76%.
즉, 이 램프에서는, H/M이 2.1임으로써, 발광관 내벽 부근에 존재하는 할로겐 밀도를 높게 함으로써, 내벽에 날아오는 수은 이외의 봉입 금속 원자와 할로겐이 결합하기 때문에, 석영 유리에 주입되는 것이 방지되었다고 생각된다.That is, in this lamp, since H / M is 2.1, the halogen density present in the vicinity of the inner wall of the light emitting tube is increased, so that the encapsulated metal atoms other than mercury that fly into the inner wall and halogen are bonded to each other. I think it was prevented.
본 발명 2의 램프는, 내경 22㎜의 발광관 내에, 수은 273㎎, 요오드화 수은 24㎎, 요오드화 탈륨 3㎎, 크세논 6.7kPa가 봉입되어 있고, 발광관 내용적에 대한 수은량이 0.5㎎/㎤의 램프이다.In the lamp of the
이 램프에 있어서의 수은 이외의 봉입 금속의 물질량(M)(mol)과 봉입 할로겐의 물질량(H)(mol)의 비(H/M)는 4.0이다.In this lamp, the ratio (H / M) of the amount of substance M (mol) of the encapsulated metal other than mercury to the amount of substance H (mol) of the encapsulated halogen is 4.0.
이 램프에 대해서 상기와 같이 점등 모드를 전환하는 점등을 행한 바, 1000시간 점등 후의 조도 유지율은 96%가 되고, 4000시간 경과후에도 92%의 조도 유지율을 나타냈다.When the lamp was switched to the lighting mode as described above, the illuminance retention after 1000 hours of lighting became 96%, and even after 4000 hours, the illuminance retention of 92% was obtained.
즉, 봉입되는 금속의 종류가 다른 경우에서도, 본 발명 1의 램프와 같은 효과가 발휘된 것이라고 생각된다.That is, even when the kind of metal enclosed is different, it is thought that the same effect as the lamp of this
본 발명의 램프에 더 할로겐량을 늘리고, H/M을 5.0으로 한 본 발명 3의 램프에서는, 3000시간까지 96%의 조도 유지율을 나타냈다. 그런데, 3400시간에서 편측의 전극이 시일링부 부근에서 꺾여 버리고, 점등 불능이 되었다. 이것은 할로겐에 의한 전극의 부식이 생긴 것이라고 생각된다.In the lamp of the present invention 3 in which the amount of halogen was further increased in the lamp of the present invention and H / M was 5.0, a roughness retention of 96% was exhibited up to 3000 hours. By the way, the electrode on one side was bent in the vicinity of the sealing part in 3400 hours, and it became impossible to light up. This is considered to have caused corrosion of the electrode by halogen.
그러나, 발광 물질의 감소를 막는다고 하는 효과에 대해서는 유효하고, 3400시간이라는 수명은 실용상 충분한 것이기 때문에, H/M이 5.0인 경우도 본원 발명의 효과를 발휘할 수 있는 범위이다.However, the effect of preventing the reduction of the luminescent material is effective, and since the life of 3400 hours is practically sufficient, it is a range where the effect of the present invention can be exhibited even when H / M is 5.0.
즉, H/M의 범위는 2.1≤H/M≤5.0이 바람직하고, 이 범위에 있어서는 본원 발명의 효과를 나타낼 수 있다. 또한 바람직하게는, 2.1≤H/M≤4.0이며, 이 범위에 있어서는, 할로겐에 의한 전극의 부식을 일으키지 않는다는 효과가 있다.That is, the range of H / M is preferably 2.1≤H / M≤5.0, and in this range, the effects of the present invention can be exhibited. Also preferably, it is 2.1 ≦ H / M ≦ 4.0, and in this range, there is an effect that corrosion of the electrode by halogen is not caused.
이상으로부터, 발광관 내에 수은이 봉입되고, 수은량은 0.5㎎/㎤ 이하인 롱 아크형 방전 램프에 있어서는, 수은 이외의 봉입 금속의 물질량을 M(mol), 봉입 할로겐의 물질량을 H(mol)로 하고, 이것들의 비인 H/M이 2.1≤H/M≤5.0의 범위내일 때, 발광관 내벽 부근에서 할로겐이 봉입 금속과 결합하고, 봉입 금속의 발광관 내벽으로의 주입이 억제된다.As mentioned above, in the long arc discharge lamp in which mercury is enclosed in a light emitting tube and the amount of mercury is 0.5 mg / cm <3> or less, the substance amount of the encapsulated metal other than mercury is M (mol), and the substance amount of a sealed halogen is H (mol). When the ratio H / M is within the range of 2.1? H / M? 5.0, halogen is bonded to the encapsulation metal near the inner wall of the light emitting tube, and the injection of the encapsulating metal into the inner wall of the light emitting tube is suppressed.
이로 인해, 발광 물질로서의 봉입 금속의 감소를 방지하고, 조도 유지율의 저하를 방지할 수 있다.For this reason, reduction of the encapsulation metal as a light emitting material can be prevented, and the fall of a roughness retention can be prevented.
특히, 전력을 빈번하게, 또한 큰 폭으로 상승시키는 점등 방법을 이용하는 경우에, 봉입 금속의 발광관 내벽으로의 주입을 방지하는 효과를 나타내고, 이러한 점등 방법을 이용해도 조도 유지율이 저하하기 어렵기 때문에, 램프의 점등 전력을 절약화할 수 있다.In particular, in the case of using a lighting method that increases the electric power frequently and greatly, the effect of preventing the injection of the encapsulated metal into the inner wall of the light emitting tube is exhibited. It is possible to save the lighting power of the lamp.
또, 조사용 점등 모드와, 대기용 점등 모드의 적어도 2개의 투입 전력이 다른 점등 모드를 1분 이내로 전환하여 점등한 경우에, 대기용 점등 모드로부터 조사용점등 모드로의 전환 직후라도, 발광관 내벽 부근의 할로겐 밀도가 높기 때문에, 봉입 금속의 발광관 내벽으로의 주입이 방지된다.In addition, when at least two input electric powers of a lighting mode for irradiation and a standby lighting mode switch another lighting mode within 1 minute, and light it, even after switching from a standby lighting mode to illumination lighting mode, a light emitting tube Since the halogen density near the inner wall is high, injection of the encapsulated metal into the inner wall of the light emitting tube is prevented.
또, 대기용 점등 모드로부터 조사용 점등 모드로 전환할 때의 전력 상승률이 1.5배 이상이어도, 장시간 조도를 유지할 수 있으므로, 사용 전력을 절약화할 수 있다. In addition, since the illuminance can be maintained for a long time even when the power rising rate at the time of switching from the standby lighting mode to the irradiation lighting mode is 1.5 times or more, the use power can be saved.
1:롱 아크형 방전 램프 2:발광관
3:시일링부 4:전극
5:외부 리드 6:금속박
21:교류 전원 22:승압 정류 회로
23:극성 반전 회로 24:제어 회로
25:제어 회로 26:스타터 회로
C1:평활 콘덴서 C2:평활 콘덴서
D1:정류 다이오드 D2:정류 다이오드
L2:스타터 코일 L3:코일
Q1:스위칭 소자 Q2:스위칭 소자
Q3:스위칭 소자 Q4:스위칭 소자
S1:스위칭 소자1: long arc type discharge lamp 2: light emitting tube
3: sealing part 4: electrode
5: External lead 6: Metal foil
21: AC power supply 22: Step-up rectifier circuit
23: polarity inversion circuit 24: control circuit
25: control circuit 26: starter circuit
C1: smoothing capacitor C2: smoothing capacitor
D1: rectifier diode D2: rectifier diode
L2: Starter coil L3: Coil
Q1: Switching element Q2: Switching element
Q3: Switching element Q4: Switching element
S1: switching element
Claims (3)
상기 발광관 내에는 수은(Hg)이 봉입되고,
상기 수은의 봉입량은 0.5㎎/㎤ 이하이며,
적어도 철(Fe), 탈륨(T1), 비스무트(Bi) 중 어느 한 종의 금속이 봉입되고,
할로겐이 봉입되고,
수은 이외의 봉입 금속의 물질량을 M(mol), 봉입 할로겐의 물질량을 H(mol)로 하고, H/M이 2.1≤H/M≤5.0의 범위인 것을 특징으로 하는 롱 아크형 방전 램프.In a long arc type discharge lamp in which a pair of electrodes are disposed opposite to each other in a light emitting tube,
Mercury (Hg) is enclosed in the light emitting tube,
The amount of mercury encapsulated is 0.5 mg / cm 3 or less,
At least one metal of any one of iron (Fe), thallium (T1) and bismuth (Bi) is encapsulated,
Halogen is encapsulated,
A long arc type discharge lamp, characterized in that the amount of material of the encapsulated metal other than mercury is M (mol), and the amount of material of the encapsulated halogen is H (mol), and H / M is in the range of 2.1 ≦ H / M ≦ 5.0.
조사용 점등 모드와, 대기용 점등 모드의 2개의 점등 모드로 점등되고,
상기 대기용 점등 모드는, 상기 조사용 점등 모드보다도 낮은 전력에 의해 점등되는 점등 모드이며,
어느 한 점등 모드가 교호로 전환되어 점등되는 것을 특징으로 하는 롱 아크형 방전 램프.The method according to claim 1,
I am turned on in two lighting modes of the lighting mode for irradiation and the lighting mode for the wait,
The standby lighting mode is a lighting mode that is turned on by a lower power than the irradiation lighting mode,
A long arc discharge lamp, characterized in that any one of the lighting mode is switched alternately.
상기 롱 아크형 방전 램프에 전력을 공급하는 점등 장치와,
상기 점등 장치에 설치된 투입 전력량을 전환하는 전력 전환 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광조사 장치.The long arc type discharge lamp of Claim 2,
A lighting device for supplying electric power to the long arc discharge lamp;
And a power switching means for switching the amount of input power installed in the lighting device.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181018 Year of fee payment: 4 |