(57)【要約】【課題】発光管の封止部の放熱性を高めると共にロングアーク型放電ランプ全体の長尺化を抑える。【解決手段】実施形態のロングアーク型放電ランプは、電極と、電極に一端が接続された金属箔と、金属箔の他端に接続されたリード線とを有して金属箔を覆うように封止した封止部が形成された発光管と、金属材料によって形成されて封止部に設けられ、リード線と接続された接続部を有する口金部材と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロングアーク型放電ランプであって、
電極と、前記電極に一端が接続された金属箔と、前記金属箔の他端に接続されたリード線と、を有し、前記金属箔を覆うように封止した封止部が形成された発光管と；
金属材料によって形成されて前記封止部に設けられ、前記リード線と接続された接続部を有する口金部材と；
を具備するロングアーク型放電ランプ。
【請求項２】
前記口金部材は、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である、請求項１に記載のロングアーク型放電ランプ。
【請求項３】
前記口金部材は、アルミニウム、銅、銀、または、これらのいずれか１つを主成分とする合金によって形成されている、請求項１または２に記載のロングアーク型放電ランプ。
【請求項４】
前記金属箔は、モリブデンによって形成され、前記発光管の長さ方向に対する長さが３０ｍｍ以下である、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロングアーク型放電ランプ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロングアーク型放電ランプと；
前記放電ランプの前記口金部材を保持すると共に前記口金部材を介して前記ロングアーク型放電ランプに電力を供給する装着部と；
を具備する照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ロングアーク型放電ランプ及び照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の露光工程や、ＵＶインクやＵＶ塗料の乾燥工程、樹脂の硬化工程等では、紫外線によって光化学反応を行う紫外線照射装置が用いられている。紫外線照射装置において、紫外線を発する光源として用いられる放電ランプとしては、電極間距離が相対的に長い、いわゆるロングアーク型放電ランプが知られている。
【０００３】
この種のロングアーク型放電ランプには、発光管の両端部が、熱収縮によって封止された柱状の封止部、いわゆるシュリンクシールによって形成された封止部を有する放電ランプがある。図５は、関連技術の紫外線照射装置及び放電ランプを示す平面図である。
【０００４】
図５に示すように、関連技術の紫外線照射装置１０１は、ロングアーク型放電ランプ１０５と、放電ランプ１０５が装着される装着部１０３と、を備える。放電ランプ１０５は、発光管１０６と、一対の口金部材１１３と、外側リード線１１５と、を備える。発光管１０６は、図示しないが、放電空間１０７ａを有するガラス容器１０７と、ガラス容器１０７の両側に配置された一対の電極１０８と、電極１０８に接続された金属箔（図示せず）と、金属箔に接続された内側リード線（図示せず）と、を有する。また、発光管１０６の両端部には、金属箔を覆うように熱収縮させて封止した、いわゆるシュリンクシールによって封止した円柱状の封止部１１１が形成されている。
【０００５】
口金部材１１３は、円筒状に形成されており、封止部１１１に接着剤によって接合される。外側リード線１１５は、発光管１０６の外部に配置されており、発光管１０６の内側リード線に一端が接続されている。そして、放電ランプ１０５は、紫外線照射装置１０１の装着部１０３に装着されたときに、装着部１０３に設けられた一対の保持部材１０４によって口金部材１１３が保持されて、外側リード線１１５が電源部に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１３４７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、放電ランプの口金部材は、導電性を有する材料によって形成した場合、放電ランプの使用時に地絡が生じて漏電につながるおそれがある。このため、口金部材は、絶縁性を有する、例えばステアタイト等のセラミックスによって形成されている。
【０００８】
しかしながら、セラミックスは、一般的に熱伝導率が低いので、封止部に設けられた口金部材によって、封止部の温度が下がりにくくなる傾向にある。また、封止部内には、金属箔と内側リード線との接合部に空隙が生じやすく、空隙に空気が入り込みやすい。このような放電ランプでは、点灯中に封止部の温度が高くなり、金属箔や内側リード線が例えば２５０℃以上の高温になったとき、空隙に入り込んだ空気によって金属箔や内側リード線の酸化が急速に進行してしまう。このため、金属箔や内側リード線の表面に酸化物が生じ、金属箔や内側リード線の体積が膨張する。これにより、封止部にクラックが発生し、金属箔の破損や、金属箔と内側リード線との接合部が断線することによってリーク電流が生じ、不点灯になる問題がある。
【０００９】
放電ランプの長さ方向に対する金属箔の長さを長くすることで金属箔の温度の上昇を抑え、金属箔の酸化に伴う断線が抑えられるので、金属箔の長さを長くすることが考えられる。しかし、金属箔の長さを長くすることで、放電ランプの長尺化を招く問題があり、紫外線照射装置の大型化につながる。
【００１０】
そこで、本発明は、発光管の封止部の放熱性を高めると共に放電ランプ全体の長尺化を抑えることができるロングアーク型放電ランプ及び照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態に係るロングアーク型放電ランプは、電極と、前記電極に一端が接続された金属箔と、前記金属箔の他端に接続されたリード線と、を有し、前記金属箔を覆うように封止した封止部が形成された発光管と、
金属材料によって形成されて前記封止部に設けられ、前記リード線と接続された接続部を有する口金部材と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発光管の封止部の放熱性を高めると共にロングアーク型放電ランプ全体の長尺化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施形態に係る紫外線照射装置及びロングアーク型放電ランプを示す平面図である。
【図２】図２は、実施形態に係るロングアーク型放電ランプの封止部に設けられた口金部材を示す断面図である。
【図３】図３は、実施形態に係るロングアーク型放電ランプが有する口金部材を示す斜視図である。
【図４】図４は、実施形態に係るロングアーク型放電ランプの口金部材の温度を比較例と比べた結果を説明するための図である。
【図５】図５は、関連技術の紫外線照射装置及びロングアーク型放電ランプを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下で説明する実施形態に係るロングアーク型放電ランプ５は、発光管６と、口金部材１３と、を備える。発光管６は、電極８と、金属箔９と、内側リード線１０と、を有する。金属箔９は、一端が電極８に接続されている。内側リード線１０は、金属箔９の他端に接続されている。また、発光管６には、封止部１１が形成されている。封止部１１は、発光管６を封止している。口金部材１３は、金属材料によって形成されており、封止部１１に設けられている。また、口金部材１３は、内側リード線１０と接続された接続部１３ａを有する。
【００１５】
また、以下で説明する実施形態に係るロングアーク型放電ランプ５が有する口金部材１３は、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。
【００１６】
また、以下で説明する実施形態に係るロングアーク型放電ランプ５が有する口金部材１３は、アルミニウム、銅、銀、または、これらのいずれか１つを主成分とする合金によって形成されている。
【００１７】
また、以下で説明する実施形態に係るロングアーク型放電ランプ５が有する金属箔９は、モリブデンによって形成されている。金属箔９は、発光管６の長さ方向に対する長さが３０ｍｍ以下である。
【００１８】
また、以下で説明する実施形態に係る照射装置としての紫外線照射装置１は、実施形態に係るロングアーク型放電ランプ５と、装着部３と、を備える。装着部３は、放電ランプ５の口金部材１３を保持すると共に口金部材１３を介してロングアーク型放電ランプ５に電力を供給する。
【００１９】
（実施形態）
以下、実施形態に係る紫外線照射装置及び放電ランプについて、図面を参照して説明する。図１は、実施形態に係る紫外線照射装置及び放電ランプを示す平面図である。図１に示すように、実施形態の紫外線照射装置１は、ロングアーク型放電ランプ５（以下、単に「放電ランプ５」と称する）と、放電ランプ５が着脱可能に装着される装着部３と、を有する。
【００２０】
装着部３は、放電ランプ５が有する後述の一対の口金部材１３を保持する一対の保持部材４を有する。保持部材４は、導電性を有する金属材料によって形成されており、図示しない電源装置に電気的に接続されている。そして、保持部材４は、口金部材１３を介して放電ランプ５に電力を供給する。また、保持部材４は、口金部材１３の放熱性を高めるために、熱伝導率が高い材料によって形成されることが好ましい。
【００２１】
（放電ランプの構成）
本実施形態に係る放電ランプ５は、ロングアーク型のメタルハライドランプであり、いわゆる高輝度放電灯（ＨＩＤ：High  Intensity  Discharge  lamp）である。本実施形態の放電ランプ５は、発光管の両端部が熱収縮（縮径）されて封止された、いわゆるシュリンクシールによって形成された円柱状の封止部（シュリンクシール部）を有する。図２は、実施形態に係る放電ランプの封止部に設けられた口金部材を示す断面図である。図２に示すように、放電ランプ５は、発光管６と、口金部材１３と、を備える。
【００２２】
発光管６は、図１及び図２に示すように、放電空間７ａを有するガラス容器７と、放電空間７ａの両側に設けられた一対の電極８と、電極８に一端が接続された金属箔９と、金属箔９の他端に接続された内側リード線１０と、を有する。また、発光管６には、ガラス容器７の両端部を、熱収縮によって金属箔９を覆うように封止した円柱状の封止部１１が形成されている。封止部１１の外周には、口金部材１３が設けられている。
【００２３】
ガラス容器７は、透過光性を有する石英ガラスによって円筒状に形成されており、内部に、高蒸気圧の水銀、種々の金属ハロゲン化物が封入されている。電極８は、電極軸８ａと、コイル８ｂとを有する。電極軸８ａは、一端が放電空間７ａ側に向けられ、他端が金属箔９に溶接されている。コイル８ｂは、電極軸８ａの一端に巻回して設けられている。
【００２４】
金属箔９は、モリブデンによって矩形状に形成されており、例えば、発光管６の長さ方向に対する長さ（以下、単に長さと称する）が３０ｍｍ程度、幅が６ｍｍ程度、厚さが０．０２８ｍｍ程度に形成されている。本実施形態では、後述する口金部材１３によって封止部１１の放熱性が高められるので、金属箔９の長さが３０ｍｍ以下であっても、金属箔９が２００℃以上になることが抑えられる。
【００２５】
図３は、実施形態に係る放電ランプ５が有する口金部材１３を示す斜視図である。図３（ａ）〜図３（ｃ）にそれぞれ示す口金部材について、説明の便宜上、同一符号を付して説明する。口金部材１３は、アルミニウム、銅、銀、または、これらのいずれか１つを主成分とする合金によって円筒状に形成されている。また、口金部材１３は、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。このような金属材料によって口金部材１３が形成されることで、口金部材１３による封止部１１の放熱性が高められている。なお、口金部材１３を形成する材料としては、導電性を有すると共に、セラミックスよりも熱伝導率が高い材料であれば、本実施形態と同様の効果が得られるので、他の材料が用いられてもよい。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、実施形態における口金部材１３は、例えば、銅を主成分とする合金としての真鍮によって円筒状に形成されている。口金部材１３は、外径寸法が、例えば２０ｍｍ程度〜２５ｍｍ程度に形成されている。また、口金部材１３は、軸方向における一端部に、金属箔９に一端が接合された内側リード線１０の他端が電気的に接続される接続部１３ａを有する。接続部１３ａには、内側リード線１０の他端が挿通される挿通穴１３ｂが設けられている。挿通穴１３ｂ内に挿通された内側リード線１０は、例えば、導電性を有する接着材を用いて固定されたり、口金部材１３の接続部１３ａに溶接されたりすることで、電気的に接続されている。
【００２７】
また、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、口金部材１３の外周部の一端側または両端側には、径方向に突出するフランジ部１３ｃが一体に形成されてもよい。放電ランプ５を装着部３に装着するときに、フランジ部１３ｃを保持部材４に当接させることで、発光管６の長さ方向に対して口金部材１３を容易に位置決めすることが可能になる。
【００２８】
なお、図示しないが、放熱性を高めるために、口金部材１３には、外周部に、軸方向や周方向に沿って複数の溝が形成されてもよく、同様に口金部材１３の端面に複数の溝が形成されてもよい。また、図示しないが、口金部材１３には、外周部や端面に、放熱フィンが形成されてもよい。また、装着部３の保持部材４が組み付けられる構造体が、金属材料等の熱伝導率が高い材料によって形成されてもよい。このような構成の場合には、封止部１１から口金部材１３に伝わった熱を、紫外線照射装置１側の保持部材４を通して構造体へ伝えることが可能になり、放電ランプ５の封止部１１を更に効果的に放熱することができる。
【００２９】
（放電ランプにおける口金部材の放熱作用）
放電ランプ５の点灯時に、放電空間７ａから封止部１１に伝わった熱は、封止部１１から、封止部１１に設けられた口金部材１３へ伝わり、口金部材１３から外気に放熱される。これにより、封止部１１の放熱性が高められ、封止部１１及び金属箔９の温度の上昇が抑えられる。また、このとき、口金部材１３に伝わった熱は、装着部３の保持部材４に伝わり、保持部材４から外気へ放熱される。このため、封止部１１の放熱性は、保持部材４によっても高められる。
【００３０】
また、本実施形態の放電ランプ５は、口金部材１３が導電性を有しているので、口金部材１３を介した漏電を防ぐために、装着部３側に、放電ランプ５を保持する保持部材４を周囲と絶縁する絶縁構造（図示せず）が設けられている。このように紫外線照射装置１側が有する絶縁構造によって放電ランプ５の地絡が防止されている。また、紫外線照射装置１の装着部３は、例えば、保持部材４を接地する接地構造が設けられてもよい。
【００３１】
図４は、実施形態に係る放電ランプ５の口金部材１３の温度を比較例と比べた結果を説明するための図である。実施例と比較例における口金部材は、形成材料を除き、外径寸法が１４ｍｍである同一形状に形成し、実施例として真鍮製の口金部材１３を用い、比較例としてセラミックス製の口金部材を用いた。また、実施例と比較例とで、発光管６の外径寸法が２３ｍｍ、発光長が３７５ｍｍである同一の発光管６を用いた。そして、実施例及び比較例の放電ランプに入力電力３．０ｋＷを供給したときの各口金部材の温度を測定した測定値を比較する。
【００３２】
図４に示すように、発光管６の長さ方向に対する封止部１１の長さが８０ｍｍ、金属箔９の長さが３０ｍｍである放電ランプ５の場合、比較例の口金部材の温度が２１０℃であるのに比べ、実施例の口金部材１３の温度が１７５℃であった。したがって、実施例の口金部材１３を用いることで、口金部材１３を介した封止部１１の放熱性が高められるので、比較例に比べて封止部１１の温度を３５℃程度下げることができた。このため、実施例の口金部材１３によれば、金属箔９の酸化を抑えることが可能になる。
【００３３】
また、比較例の口金部材では、長さが３０ｍｍの金属箔９を用いた場合、封止部１１の温度が２１０℃であり、２００℃を超えている。モリブデン製の金属箔９は、２００℃以上になったときに酸化する。このため、金属箔９に酸化が生じてしまう。一方、実施例の口金部材１３では、長さが３０ｍｍ以下の金属箔９を用いた場合であっても、封止部１１の温度を２００℃以下に保つことが可能になり、金属箔９の酸化を抑えることができる。
【００３４】
同様に、封止部１１の長さが９０ｍｍ、金属箔９の長さが４０ｍｍである放電ランプ５の場合、比較例の口金部材の温度が１８０℃であるのに比べ、実施例の口金部材１３の温度が１６０℃であった。したがって、実施例の口金部材１３を用いることで、口金部材１３を介した封止部１１の放熱性が高められ、比較例に比べて封止部１１の温度を２０℃程度下げることができた。この場合においても、実施例の口金部材１３によれば、金属箔９の酸化を抑えることが可能になる。
【００３５】
実施形態の放電ランプ５は、シュリンクシールによって形成された封止部１１を有する発光管６と、内側リード線１０と接続された接続部１３ａを有して金属材料によって形成された口金部材１３と、を備える。金属製の口金部材１３を用いることで、口金部材１３の熱伝導率が高められるので、発光管６の封止部１１の放熱性を高めることができる。このため、金属箔９の温度の上昇が抑えられ、金属箔９の酸化が抑えられるので、金属箔９と内側リード線１０との溶接部の断線を防ぎ、放電ランプ５の点灯状態の信頼性を高めることができる。
【００３６】
また、口金部材１３が接続部１３ａを介して内側リード線１０と接続されることで、口金部材１３を介して放電ランプ５に電力を供給することが可能になり、外側リードを省くことができる。その結果、放電ランプ５全体の長尺化を抑え、装着部３を小さくできるので、紫外線照射装置１全体の小型化を図ることができる。
【００３７】
また、実施形態によれば、口金部材１３によって封止部１１の放熱性が高められるので、温度が相対的に上昇しやすい長さが３０ｍｍ以下のモリブデン製の金属箔を用いることが可能になる。このため、封止部１１の長さを短縮することが可能になり、発光長が等しい放電ランプにおいても放電ランプ５全体の長さを小さくすることができる。
【００３８】
なお、実施形態では発光長が３７５ｍｍに設定されたが、発光長を上記寸法に限定するものではない。発光長は、３０ｍｍ〜３０００ｍｍ程度、好ましくは６０ｍｍ〜２０００ｍｍ程度であることが望ましい。発光長が３０ｍｍよりも小さくなった場合には、ランプ点灯時に放電ランプに投入する電力を高くしなければ所望の紫外線光量を得ることができないので、好ましくない。一方、発光長が３０００ｍｍを超えた場合には、ランプ点灯時に安定して放電ランプを点灯することが困難であるので、好ましくない。よって、発光長は３０ｍｍ〜３０００ｍｍ程度、好ましくは６０ｍｍ〜２０００ｍｍ程度の範囲内であることが望ましい。
【００３９】
なお、上述した実施形態では、１枚の金属箔９を覆うように封止部１１が形成されたが、必要に応じて、ガラス板によって形成されたセパレータを挟んで設けられた２枚の金属箔を覆うように封止部が形成されてもよい。
【００４０】
なお、本実施形態の放電ランプ５が有する封止部１１は、加熱されて熱収縮によって形成されたシュリンクシール部として構成されたが、封止部１１の形状を限定するものではない。例えば、封止部１１は、封止部１１を形成する際に、図示しない型を用いて封止部１１を加熱しながら加圧して成形された、いわゆるピンチシール部として構成されてもよい。
【００４１】
本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することを意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、本発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１  紫外線照射装置
５  放電ランプ
６  発光管
８  電極
９  金属箔
１０  内側リード線
１１  封止部
１３  口金部材
１３ａ  接続部
１３ｂ  挿通穴
１３ｃ  フランジ部
【図１】
2017016871.tif 000003
【図２】
2017016871.tif 000004
【図３】
2017016871.tif 000005
【図４】
2017016871.tif 000006
【図５】
2017016871.tif 000007