專利名稱：金屬鹵化物燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于紫外線固化涂層材料的固化、功能性高分子膜的光反應(yīng)
等的金屬鹵化物燈，并且更具體地涉及一種金屬鹵化物燈，該金屬鹵化物燈還可以通過(guò)結(jié) 合時(shí)間等的變化控制密封到燈中的水銀量并使紫外線輻射強(qiáng)度的降低、氣密管的彎曲、燈 的熄滅或閃爍最小化，來(lái)與水冷卻系統(tǒng)一起工作。
冃尿漢不由JP-A 03-250549 (特開(kāi))(參考文獻(xiàn)1)所揭示的用于紫外線照射的金屬 鹵化物燈包括與鐵和水銀一起封入氣密管中的金屬鉈或鉈鹵化物，以便在降低具有340 nra 或以下的較短波長(zhǎng)的紫外線發(fā)射的同時(shí)，產(chǎn)生具有大約365 nm波長(zhǎng)的高發(fā)光強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
對(duì)于參考文獻(xiàn)1所描述的燈，需要將發(fā)光管的溫度控制在600到85(TC之內(nèi)以 便確保燈的穩(wěn)定的照明條件。如果溫度變得高于85(TC，則封入的鐵滲透到氣密管中以導(dǎo) 致黑化現(xiàn)象，從而引起紫外線輻射強(qiáng)度的降低或燈的彎曲。因此，通過(guò)水冷卻的間接冷卻 方法可以被用于降低燈的溫度。為了改善其冷卻效率，必須在燈和冷卻部之間保持大約幾 毫米的間隔。隨著這些年中系統(tǒng)大小的增加，出現(xiàn)了對(duì)于燈的伸長(zhǎng)的需求。在水冷卻系統(tǒng) 中，僅給出大約幾毫米的間隔，伸長(zhǎng)的燈因?yàn)闊糁猩仙臏囟榷鄬?duì)較容易被彎曲，并且 燈和水冷卻部可能彼此接觸。燈和水冷卻部之間的這種接觸吸引了燈中的接觸區(qū)域周圍的 水銀，造成較低的蒸氣壓力，并且結(jié)果，燈電壓將會(huì)下降。出現(xiàn)了紫外線輻射強(qiáng)度明顯降 低的問(wèn)題。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種金屬鹵化物燈，該金屬鹵化物燈能夠通過(guò)控制 封入燈中的水銀量來(lái)與水冷卻系統(tǒng)一起工作，從而不僅結(jié)合時(shí)間的變化防止了紫外線輻射 強(qiáng)度的降低以及氣密管的彎曲，而且防止了燈的熄滅或閃爍。


圖1是用于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)圖。
圖2是顯示圖1的部分放大圖的結(jié)構(gòu)圖。圖3是用于說(shuō)明電位梯度(V/cm)和水銀量(mg/cc)之間的關(guān)系的說(shuō)明圖。
圖4是用于說(shuō)明本發(fā)明效果的說(shuō)明圖。圖5是用于說(shuō)明采用本發(fā)明的金屬鹵化物燈的紫外線照射裝置的實(shí)例的系統(tǒng) 配置圖。圖6是沿著圖5的線I-I'獲得的剖面圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖詳細(xì)地描述實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。圖1顯示了用于說(shuō)明本發(fā) 明的金屬鹵化物燈的實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)圖。具體地，由例如鎢材料制成的電極121、 122在氣密管11內(nèi)被安置在長(zhǎng)度方 向上的兩端，氣密管11由具有紫外線透射特性的石英玻璃制成并且在其中形成放電空間 10。氣密管11被配置成具有例如27.5 mm外徑①、1. 5 mm厚度m以及2000 ram發(fā)光長(zhǎng)度 L的單層管。電極121、 122經(jīng)由內(nèi)引線131、 132被焊接到由例如鉬制成的金屬箔141、 142 的一端。未顯示的外引線的一端被焊接到金屬箔141、 142的另一端。金屬箔141、 142周 圍的區(qū)域通過(guò)加熱從氣密管11的內(nèi)引線131、 132到外引線的一端的氣密管11而被密封。金屬箔141、 142可以由任何材料制成，只要其與配置氣密管11的石英玻璃 具有相似的熱膨脹系數(shù)。例如，可以使用鉬。在由例如陶瓷制成的插座151、 152內(nèi)被電 連接到外引線的用于供電的導(dǎo)線161、 162被密封在絕緣狀態(tài)中，并且被連接到未顯示的 電源電路，外引線的一端被連接到金屬箔141、 142。作為用于維持電弧放電的稀有氣體的足夠量的氬氣，與水銀、作為用于放射 紫外光的金屬的鐵、錫、銦、鉍、鉈和錳中的至少一個(gè)、以及鹵素一起，以1.3 kPa被封 入氣密管11內(nèi)。如下所述，假設(shè)燈具有2300V燈電壓和10.4A燈電流的穩(wěn)定照明條件。如果 管直徑小于27.2 mm，則電弧和發(fā)光管之間的距離變短，并且結(jié)果因發(fā)光管中上升的溫度 而導(dǎo)致燈的黑化、失透(devitrification)或彎曲。同時(shí)，如果管直徑大于28. 8腿，則水冷卻管和發(fā)光管之間的距離變小，并且結(jié)果因較低的燈電壓而導(dǎo)致亮度降低。因此，將 進(jìn)一步描述具有27.2到28.8 mra范圍內(nèi)的管直徑的燈。當(dāng)電位梯度D為4.9 V/cm或以下并且放電空間10中每立方厘米容積的水銀 量為0.39mg時(shí)，氣密管11的上部的溫度上升至850'C或更高，封入的鐵滲透到由石英玻 璃制成的氣密管ll中，造成燈的黑化、失透或彎曲的現(xiàn)象。當(dāng)電位梯度D為15. 1 V/cm或更高并且放電空間10中的每立方厘米容積的水 銀量為1. 21 mg時(shí)，造成閃爍或熄滅，因此不能達(dá)到穩(wěn)定的照明條件。另一方面，當(dāng)穩(wěn)定發(fā)光狀態(tài)下的電位梯度D為11.5 V/cm并且放電空間10中 的每立方厘米容積的水銀量M為0.9 mg時(shí)，可以避免燈的黑化、失透和彎曲。還發(fā)現(xiàn)當(dāng)燈在電位梯度D為15.0 V/cm或以下并且發(fā)光管中的每立方厘米容 積的水銀量M為1.2 mg或以下的條件下被點(diǎn)亮?xí)r，可以避免因電流值降低而導(dǎo)致的閃爍 或熄滅。圖3顯示了電位梯度(V/cm)和水銀量(mg/cc)之間的關(guān)系。從圖3中顯而 易見(jiàn)的是電位梯度(V/cm)和水銀量(mg /cc)成比例關(guān)系。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)管直徑 在27.2到28.8 mm范圍內(nèi)、電位梯度D在5到15 V/cm范圍內(nèi)并且水銀量M在0. 4到1.2 mg/cc的范圍內(nèi)時(shí)，可以避免燈的黑化、失透和彎曲。圖4是說(shuō)明當(dāng)上升的溫度被設(shè)置為85(TC或以下時(shí)本發(fā)明的氣密管11的上部 的溫度變化以及比較實(shí)例的說(shuō)明圖。圖4顯示了通過(guò)測(cè)量氣密管11的上部上沿著從圖2中所示的電極121開(kāi)始的 lOOmm距離的溫度變化所獲得的結(jié)果。對(duì)于120 W/cm的燈輸入功率，當(dāng)水銀量分別為0. 34 mg/cc和0. 90 mg/cc時(shí)獲得數(shù)據(jù)。從圖4中顯而易見(jiàn)的是當(dāng)水銀量為0.34 mg/cc時(shí)，即使在遠(yuǎn)離電極100 mm 位置，溫度也超過(guò)85(TC。當(dāng)水銀量為0.90mg/cc時(shí)，相反，即使靠近被認(rèn)為具有最^& 度的電極，溫度也大約為82(TC 。從結(jié)果看出，當(dāng)管直徑為27.2到28.8 mm以及氣密管的每單位長(zhǎng)度的燈輸入 功率為50到120 W/cm，并且電位梯度和水銀量分別處于5到15 V/cm和0. 4到1. 2 mg/cc 的關(guān)系中時(shí)，氣密管11的上部上的溫度可以被調(diào)節(jié)到85(TC或以下。結(jié)果，變得可以防 止燈的黑化、失透和彎曲。
圖5和圖6是用于說(shuō)明本發(fā)明的金屬鹵化物燈被用于設(shè)有水冷卻機(jī)構(gòu)的紫外 線照射裝置的實(shí)施例的圖。圖5是系統(tǒng)配置圖，且圖6是沿圖5的線I-r獲得的剖面圖。紫外線照射裝置由金屬卣化物燈100和水冷卻單元200組成。金屬鹵化物燈 100和水冷卻單元200借助于被附接到金屬鹵化物燈100的插座151 、152的隔離物(spacer) 41a、 41b以指定的間隔被定位。水冷卻單元200由諸如圓筒狀的石英玻璃的透明材料制成，并且具有包括內(nèi) 管21和設(shè)置在其外側(cè)的外管22的雙管結(jié)構(gòu)。金屬鹵化物燈100被定位在內(nèi)管21內(nèi)。水冷卻單元200具有通過(guò)設(shè)置在外周緣的連接管23a、 23b從外面循環(huán)的諸如 水的冷卻液24。如圖6所示，具有低溫的冷卻液24通過(guò)連接管23a被供給，并且在冷卻 金屬鹵化物燈100后的加熱的冷卻液24通過(guò)連接管23b被排出。排出的加熱的冷卻液24 被冷卻并且再次通過(guò)連接管23a被供給。包含金屬氧化物的金屬氧化物膜被覆蓋在外管22的外表面上。金屬氧化物由 TA、 CA、 Z 02、 SA和ZA中的至少一個(gè)構(gòu)成。金屬氧化物膜包括適合于吸收從金屬鹵化物燈100發(fā)出的具有波長(zhǎng)短于300 nm 的光的成分。當(dāng)金屬鹵化物燈100發(fā)光時(shí)，覆蓋在外管22的外表面上的金屬氧化物膜吸收 具有波長(zhǎng)短于300 mn的光。因此，有效固化樹(shù)脂材料的具有300到430 nm波長(zhǎng)范圍的紫 外光通過(guò)水冷卻單元200被發(fā)射至諸如樹(shù)脂涂層的照射物。例如，假設(shè)水冷卻單元200的內(nèi)管21具有32 mm的直徑且外管22具有36 mm 的直徑，金屬鹵化物燈100在水冷卻單元200中被點(diǎn)亮。當(dāng)以電位梯度D為5.0V/cm或以上且發(fā)光管中的每立方厘米容積的水銀量M 為0.4mg或以上點(diǎn)亮燈時(shí)，可以降低因電弧的彎曲所導(dǎo)致的氣密管11的上部的溫度上升。 結(jié)果，可以防止金屬鹵化物燈100和水冷卻單元200的內(nèi)管21之間的接觸，并且可以—避 免黑化和失透。金屬鹵化物燈100的溫度的緩和上升也有助于防止閃爍或熄滅。
權(quán)利要求
1.一種金屬鹵化物燈，其特征在于，包括氣密管，由具有紫外線透射特性的材料制成，并且配備有具有氣密性的放電空間；一對(duì)放電電極，在所述放電空間內(nèi)在軸向上相互面對(duì)配置；以及封入物質(zhì)，包括放射紫外光的鹵素和金屬，所述封入物質(zhì)與稀有氣體和水銀一起被封入所述放電空間中，其中，燈處于穩(wěn)定照明狀態(tài)下的電位梯度D(V/cm)被確定為在5.0到15.0的范圍之內(nèi)，并且在所述氣密管中的所述封入物質(zhì)中，每立方厘米容積的水銀量M(mg/cc)被確定為在0.4到1.2的范圍之內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，用于放射所述紫外光的金屬是 選自鐵、錫、銦、鉍、鉈和錳中的至少一個(gè)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，所述氣密管被配置在水冷 卻單元之內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求1到3中的任一項(xiàng)所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，所述氣密管具 有28.0土0.8 ram的管直徑。
全文摘要
一對(duì)放電電極(121、122)被配置成在氣密管(11)中在軸向上相互面對(duì)，氣密管(11)由具有紫外線透射特性和氣密性的石英玻璃制成，并且設(shè)有放電空間(10)。為了在放電空間(10)中維持電弧放電狀態(tài)，適量的用于放射紫外光的鹵素和金屬與足量的稀有氣體和水銀一起被封入。當(dāng)氣密管(11)的每單位長(zhǎng)度的燈輸入功率為50到120W/cm時(shí)，燈在穩(wěn)定照明狀態(tài)下的電位梯度D(V/cm)被確定為在5.0到15.0的范圍內(nèi)。因此，結(jié)合時(shí)間等的變化，通過(guò)防止氣密管的彎曲，可以實(shí)現(xiàn)適合于水冷卻的金屬鹵化物燈。
文檔編號(hào)H01J61/30GK101587816SQ20091020356
公開(kāi)日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月21日
發(fā)明者田內(nèi)亮彥, 藤岡純 申請(qǐng)人:哈利盛東芝照明公司