專利名稱：介質(zhì)阻擋放電燈照明裝置及紫外線照射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種介質(zhì)阻擋放電燈照明裝置以及使用該裝置的紫外線照射裝置。
背景技術(shù)：
氙等稀有氣體或者是氙或氪等稀有氣體與氯等混合氣體做無聲放電，產(chǎn)生接近固有單色放射的準分子放電燈，即介質(zhì)阻擋放電燈，已經(jīng)記載于很多文獻中而在以前已被大家所公知。介質(zhì)阻擋放電是通過所謂的無聲放電形成脈沖電流的流動。該脈沖電流具有高速的電子流，且由于休止期間多，使得如氙那樣的放出紫外線的物質(zhì)暫時結(jié)合成分子狀態(tài)(準分子狀態(tài))，在返回基態(tài)時，有效地放出一種再吸收較少的紫外線。
在第一現(xiàn)有專利技術(shù)中，日本特開平11-111235號公報公開了采用細長的管狀容器進行介質(zhì)阻擋放電的介質(zhì)阻擋放電燈。
在第二現(xiàn)有專利技術(shù)中，日本特開平7-272692號公報公開了一種透明且呈細長管狀的介質(zhì)阻擋放電燈，包括設(shè)置于兼做介質(zhì)阻擋放電的第一電介質(zhì)的放電容器外部的透光性外部電極，以及由內(nèi)側(cè)長L與直徑D比L/D為30或30以上的金屬棒或金屬管所構(gòu)成的內(nèi)側(cè)電極。
在第三現(xiàn)有專利技術(shù)中，日本特開2001-084966號公報中公開了一種由本發(fā)明人所發(fā)明的介質(zhì)阻擋放電燈，通過張力作用配置內(nèi)部電極，通過在內(nèi)部電極上安裝限位組件(即錨狀物)，防止內(nèi)部電極下垂。在該燈中，錨狀物由導(dǎo)電金屬構(gòu)成，由于錨狀物作為內(nèi)部電極的一部分而起作用，使得內(nèi)外電極間的距離變小，從而提高了激活性能。
在第一～第三現(xiàn)有技術(shù)中，形成的發(fā)光管包括細長的氣密容器、沿氣密容器的軸方向延伸的內(nèi)部電極、以及封入氣密容器內(nèi)的受激準分子生成氣體(以下簡稱準分子生成氣體)，并具有冷卻功能，同時為了氣密容器外面一部分的嵌合，將上述燈管壓接在凹陷的燈體上，而且，通過在兩者間設(shè)置外部電極，將外部電極緊密接觸在氣密容器的外面，沿管軸方向使其產(chǎn)生均勻的介質(zhì)阻擋放電的同時，使發(fā)光管所產(chǎn)生的熱快速地發(fā)散，從而可將發(fā)光效率維持在較高的狀態(tài)。
可以從設(shè)在氣密容器內(nèi)部的內(nèi)部電極的一端或兩端對內(nèi)部電極進行供電。而從介質(zhì)阻擋放電燈的一端進行供電，更容易配線。
并且，介質(zhì)阻擋放電燈由于點燈中的放電所產(chǎn)生的熱，導(dǎo)致發(fā)光效率降低，通過在燈體的內(nèi)部形成水等冷卻劑的通道實現(xiàn)燈體的冷卻，冷卻劑從燈體的一端流入，從另一端排出，通過燈體冷卻介質(zhì)阻擋放電燈，可以以最佳的動作溫度，高效率地點亮介質(zhì)阻擋放電燈。
但是，由于沿介質(zhì)阻擋放電燈管軸方向的紫外線的照度分布在內(nèi)部電極的供電端側(cè)較高，而在相反的末端側(cè)則較低，因此在管軸方向很難得到均一的紫外線照度分布。
并且，由于沿介質(zhì)阻擋放電燈管軸方向的紫外線照度的分布在燈體的冷卻劑通道的入口側(cè)較高，在相反的流出口側(cè)則較低，因此在管軸方向很難得到均一的紫外線照度分布。
本發(fā)明的目的在于提供一種介質(zhì)阻擋放電燈照明裝置以及使用該介質(zhì)阻擋放電燈照明裝置的紫外線照射裝置，在需照射紫外線的工件相對管軸作了直角方向移動時，對工件的紫外線照射量則沿管軸方向得以均衡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種介質(zhì)阻擋放電燈裝置，具有多個介質(zhì)阻擋放電燈，包括由紫外線穿透性材料構(gòu)成的細長管狀氣密容器；在氣密容器內(nèi)沿其軸向設(shè)置并從供電端供電的內(nèi)部電極；封入氣密容器內(nèi)的準分子生成氣體；設(shè)于氣密容器外面，與內(nèi)部電極協(xié)同動作而在氣密容器內(nèi)產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電的外部電極；其中，多個介質(zhì)阻擋放電燈以相對于其內(nèi)部電極的供電端互相相反鄰接的方式并列配置。
本發(fā)明的介質(zhì)阻擋放電燈照明裝置，將從內(nèi)部電極的一端對內(nèi)部電極供電的多個介質(zhì)阻擋放電燈的供電端互相相反地鄰接配置。以下，針對介質(zhì)阻擋放電燈的構(gòu)成要素作說明。
<介質(zhì)阻擋放電燈>
介質(zhì)阻擋放電燈包括氣密容器、內(nèi)部電極、準分子生成氣體以及外部電極。
<氣密容器>
由紫外線穿透性材料構(gòu)成的氣密容器，一般可用合成石英玻璃制作。但是，對于本發(fā)明來說，只要是對于波長為真空中的紫外線都具有可穿透性的材料都可以使用。
氣密容器要想多輸出紫外線，外徑為12mm或12mm以上較佳。另外，要想降低放電起始電壓，內(nèi)徑在25mm或25mm以下較佳。更進一步，可使壁厚為2mm或2mm以下，在0.3mm～1mm的范圍更佳。對此，氣密容器的長度并無限制，可以為對應(yīng)于所需的紫外線照射長度的任意長度，例如可為大約1m。特別是在本發(fā)明中，因為通過支撐裝置能更容易使外部電極在氣密容器的管軸方向均一地壓接，因此長度也可以為1m或1m以上。
作為在對氣密容器的內(nèi)部進行排氣后將準分子生成氣體封入的方法，是將排氣管連接在氣密容器上。在本發(fā)明中，是將排氣管連接于氣密容器一端的附近且從燈體向外露出部位的側(cè)面上的。而且，排氣管進行排氣后，將準分子生成氣體從排氣管封入氣密容器內(nèi)，通過將排氣管做拆焊而形成排氣拆焊部。將氣體通過形成在氣密容器一端側(cè)的排氣管排出時，特別是氣密容器在1m或1m以上的情況下，要想作充分的排氣，時間有些許變長的傾向。為此，也可在氣密容器的兩端附近形成一對排氣管同時進行排氣。然而，在該情況下，會形成一對排氣拆焊部。
另外，氣密容器若為管狀，除了筆直的直管外，稍有彎曲也可。實際上，在形成細長管時，容易形成一些彎曲，例如相對于全長約1200mm，會形成最大1mm或1mm以下的彎曲。但是，這種程度的彎曲，大體上被認可為直管。氣密容器例如在呈圓弧狀彎曲的情況下，將圓弧的背部面向外部電極配置較佳。也可將圓弧的側(cè)面部分面向外部電極配置。因此，在上述中間任意角度范圍內(nèi)，通過外部電極面向氣密容器配置，外部電極能良好地與氣密容器的外部壓接。而且，管的截面形狀一般為圓形，也可采用橢圓形、四角形等所想要的截面形狀。
<內(nèi)部電極>
內(nèi)部電極可為任何一種構(gòu)造，例如多個單位網(wǎng)格部分可以為在氣密容器的軸方向上分別通過空隙配置成的網(wǎng)格狀，也可任意采用上述現(xiàn)有技術(shù)中的各種構(gòu)造的內(nèi)部電極。但是，由于內(nèi)部電極形成網(wǎng)格狀，可使產(chǎn)生紫外線的量相對地變多，所以較為合適。另外，所謂「多個單位網(wǎng)格部分可以為在氣密容器的軸方向上分別通過空隙配置成的網(wǎng)格狀」，是指單位網(wǎng)格部分接近氣密容器的內(nèi)壁面，且雖然在氣密容器的軸方向上相互分離，也仍為導(dǎo)電連接的狀態(tài)。而且，單位網(wǎng)格部分相對于圓周方向可以連續(xù)，也可斷開。因此，該單位網(wǎng)格部分具體可以為環(huán)狀(前者的狀態(tài))、螺旋狀或繞線狀(后者的狀態(tài))、或網(wǎng)眼狀等。在網(wǎng)眼狀的狀況下，根據(jù)該網(wǎng)眼的構(gòu)造決定屬于前者或后者。
在單位網(wǎng)格部分為環(huán)狀的情況下，通過使其具有沿氣密容器的軸方向延伸的連結(jié)部分，可使多個單位網(wǎng)格部分以既定的節(jié)距(pitch)連結(jié)，且具有導(dǎo)電連接。另外，通過將連結(jié)部分沿氣密容器的中心軸延伸的構(gòu)造，內(nèi)部電極的整體呈具有多個環(huán)鏈(ring anchor)(相當于單位網(wǎng)格部分)的復(fù)印用鹵素燈泡燈絲那樣的形狀，可利用設(shè)備進行制造而使制造變得容易。但是，避開氣密容器的中心軸而采用將連結(jié)部分直接與網(wǎng)格狀部分的環(huán)狀部分連接也可。而且，連結(jié)部分為單線的直線狀也可，外徑相對于氣密容器的內(nèi)徑為20％或20％以下的繞線狀也可。另外，可對連結(jié)部分施以適當?shù)?、最好?kg或2kg以上的張力，在該張力作用于中心軸方向的狀態(tài)下進行封裝。在使張力作用時，內(nèi)部電極最好做成繞線狀。即使不是繞線狀，也可使中心軸方向的張力作用于連結(jié)部分。不論連結(jié)部分為何種形狀，通過在氣密容器的兩端側(cè)密封連結(jié)部分的兩端，使張力容易作用在連結(jié)部分。但是，如果連結(jié)部分僅在氣密容器的一端密封連結(jié)，而在氣密容器的另一端通過適當?shù)氖侄卫缫灾尉€固定于密封部上的情況下，也可使張力作用在連結(jié)部分。
對此，單位網(wǎng)格部分為螺旋狀及網(wǎng)眼狀的情況下，該螺旋及網(wǎng)眼部分具有作為連結(jié)部分的功能，多個單位網(wǎng)格部分相互地做機械及導(dǎo)電性連結(jié)。但是，在螺旋狀及網(wǎng)眼狀單位網(wǎng)格部分上，焊接有由單一或多個棒狀體所構(gòu)成的連結(jié)部分，這樣可給予內(nèi)部電極更佳的保形性。或使用卷框取代棒狀體的連結(jié)部分，形成螺旋狀及網(wǎng)眼狀的單位網(wǎng)格部分，可得良好的保形性。而且，卷框的絕緣性及導(dǎo)電性均良好。對于網(wǎng)格部分，若采用上述任何一種的構(gòu)造，則可給予內(nèi)部電極整體形狀的穩(wěn)定性，使安裝變得容易。
并且，內(nèi)部電極是以相對于該單位網(wǎng)格部分的軸向節(jié)距P(m)與后述的準分子生成氣體的壓強p(Pa)的積p·P在所確定的范圍內(nèi)這種方式形成的。
另外，在本發(fā)明中，如后述那樣即使在提高準分子生成氣體的封入壓強而使燈效率提高的情況下，也可使單位網(wǎng)格部分與氣密容器內(nèi)壁面之間的距離為3mm或3mm以下。上述距離若在3mm或3mm以下，在此條件下，放電維持電壓可抑制在1000V或1000V以下。
另外，構(gòu)成內(nèi)部電極的材料并無特別限定，例如可使用鎢、鉬以及鎳等耐火性的金屬，而鎢和鉬的功函數(shù)相對較小，容易放出電子，所以具有降低啟動電壓的效果。
另外，當內(nèi)部電極密封在由石英玻璃所構(gòu)成的氣密容器的端部時，可采用使用密封金屬箔的密封構(gòu)造，此密封金屬箔多用于緊密地密封石英玻璃的場合。同時，通過將石英玻璃夾鉗密封，可將密封金屬箔做氣密性密封。
<準分子生成氣體>
準分子生成氣體可用氙、氪、氬或氦等稀有氣體的一種或多種混合，或者是稀有氣體與氟、氯、溴或碘等鹵素的混合氣體，例如XeCl、KrCl等。而且，也可將氖等不產(chǎn)生準分子的氣體添加在準分子生成氣體中。
另外，準分子生成氣體的壓力可達20000Pa或20000Pa以上。伴隨壓力變大燈效率提高而紫外線輸出增加。但是，燈的效率隨著壓力的增加會顯示出飽和的傾向。
<外部電極>
外部電極對應(yīng)于介質(zhì)阻擋放電燈的發(fā)光管設(shè)置在氣密容器的外面。外部電極設(shè)計成可拆裝的和不可拆裝的都可以。外部電極與封裝在氣密容器內(nèi)部的內(nèi)部電極之間，在氣密容器的內(nèi)部產(chǎn)生將氣密容器的壁面作為電介質(zhì)的介質(zhì)阻擋放電。
另外，外部電極大體上對應(yīng)于內(nèi)部電極而具有與其管軸方向相同的長度。這樣，沿發(fā)光管的管軸方向可產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電。而且，與外部電極管軸垂直方向的寬度一般而言在以氣密容器的管軸為中心夾角呈60～300°的范圍內(nèi)為佳。因此，在未配置外部電極的狀態(tài)下，由于發(fā)光管的氣密容器露出外部的部分約在300～60°的范圍內(nèi)形成，使得透過氣密容器壁面的紫外線從上述露出部分向外部，而且沿發(fā)光管的管軸方向跨越比較長的距離照射，可作各種不同目的利用。但是，通過介質(zhì)阻擋放電放射大量紫外線的同時，為了將放射的紫外線以較佳的角度照射，與外部電極的管軸正交方向的角度范圍最好在90～240°的范圍內(nèi)。而且，為了外部電極的拆裝較為容易，以及在支撐裝置的彈力作用下可得到相對于氣密容器外面的較強壓接，在240°以下的范圍內(nèi)較佳。然而，為了同時滿足外部電極的可拆裝性與紫外線的放射性，60～240°的范圍最合適。
同時，在外部電極可拆裝地設(shè)于氣密容器外面的情況下，可以采用薄而有彈性的導(dǎo)電性金屬箔、板或金屬線等材質(zhì)，也可以采用較厚的剛性體。無論采用上述哪一種材質(zhì)，對于面向外部電極的氣密容器的內(nèi)面來說，在其對紫外線的反射率比較高的情況下，由于具有作為反射裝置的作用，因此對于獲取更多的向外方向的紫外線量有一定效果。紫外線反射率高的材質(zhì)可用例如高純度鋁或銀等。外部電極由剛性體構(gòu)成的情況下，也可作為燈體使用。
另外，外部電極為連續(xù)面狀或網(wǎng)格狀的任一種狀態(tài)皆可。而且，所謂網(wǎng)格狀就是，將大量單位網(wǎng)格狀部分分別相隔一定間隙配置在氣密容器軸方向上，而且單位網(wǎng)格狀部分接近氣密容器的內(nèi)壁面，另外雖然在氣密容器的軸方向相互分離，但還是處于導(dǎo)電連接的狀態(tài)。單位網(wǎng)格部分，相對于圓周方向可以連續(xù)，也可分斷。因此，在具體情況下，該單位網(wǎng)格部分也可呈網(wǎng)眼狀。
<多個介質(zhì)阻擋放電燈的排列>
多個介質(zhì)阻擋放電燈，對應(yīng)內(nèi)部電極的供電端互相相反地鄰接而排列。而且，在本發(fā)明中，所謂「對應(yīng)內(nèi)部電極的供電端互相相反地鄰接」，不僅單指以一根介質(zhì)阻擋放電燈為一單位而其供電端交互配置在左右側(cè)，也指幾根為一單位配置的狀態(tài)。為前者的情況時，可以得到相當細密的紫外線照度的均整化，而為后者時，可以得到積分效果的均整化。
并且，介質(zhì)阻擋放電燈的數(shù)量最好是使左右配置的數(shù)量相等而使紫外線照射量均整化。但是，假如介質(zhì)阻擋放電燈的數(shù)量為9根或9根以上時，因左右配置的根數(shù)不平均幾乎不影響均整化，所以也可為奇數(shù)根。
<本發(fā)明的作用>
在本發(fā)明中，具備了以上說明的構(gòu)造，可實現(xiàn)本發(fā)明所期望的目的。
即，在這種介質(zhì)阻擋放電燈中，由于接近內(nèi)部電極的供電端產(chǎn)生很強的介質(zhì)阻擋放電，沿著內(nèi)部電極的長度方向，從而沿介質(zhì)阻擋放電燈的管軸方向，紫外線照度有從供電端朝著非供電端逐漸減低的傾向。
對此，如本發(fā)明，由于上述介質(zhì)阻擋放電燈的供電端在左右兩端分配而多個并列配置，在需照射紫外線的工件相對管軸作了直角方向移動時，對工件的紫外線照射量則沿管軸方向得以均衡。而且，為了提高紫外線照度的均整度，介質(zhì)阻擋放電燈的數(shù)量為偶數(shù)個較好。但是，介質(zhì)阻擋放電燈的數(shù)量為9根或9根以上時，因左右根數(shù)不平均幾乎不影響均整化，所以也可為奇數(shù)根。
<其它構(gòu)造>
雖然不是本發(fā)明的必須構(gòu)成要素，可根據(jù)需要選擇性地添加以下的構(gòu)造。
1.(有關(guān)燈座)為了使介質(zhì)阻擋放電燈容易通電，可在氣密容器兩端安裝適當形狀及構(gòu)造的燈座。進而，可經(jīng)由燈座，通過支撐裝置支撐發(fā)光管。
2.(支撐裝置)支撐裝置是支撐介質(zhì)阻擋放電燈的氣密容器的兩端的裝置。另外，支撐裝置可為通過彈力支撐介質(zhì)阻擋放電燈的構(gòu)造。通過這種構(gòu)造，可以使氣密容器與其外面設(shè)置的外部電極依靠彈力相互壓接變得容易。彈力至少作用在氣密容器的一端，作用在兩端更為合適。提供彈力作用的具體裝置并無特別限定，例如可通過彈簧支撐氣密容器。并且，也可以使用包括支撐氣密容器的支撐部，以及與該支撐部并排提供彈力作用的彈簧部的支撐裝置。
對于通過彈簧支撐氣密容器的支撐裝置來說，該支撐裝置是將彈簧介于支撐裝置的固定部與氣密容器之間。彈簧可以是用板狀、棒狀等形狀的彈簧材料加工而成的各種構(gòu)造、形狀。將使彈簧力產(chǎn)生作用的支撐裝置配置在氣密容器的一端，使彈簧力作用在氣密容器的全長上，并將外部電極壓接在氣密容器的外面，將氣密容器的一端用鉸鏈構(gòu)成的支撐裝置可轉(zhuǎn)動地固定在固定部上，另一端則可由彈力作用的支撐裝置安裝于固定部上。
為了將外部電極壓接在氣密容器的外面，可配置具有沿氣密容器長度方向延伸的剛性的燈體作為固定部。這樣，可壓緊對著燈體的氣密容器，由于此時在燈體與氣密容器之間可夾持外部電極，便于外部電極緊密接觸在氣密容器的外面。在這種情況下，外部電極可由柔軟的構(gòu)件形成，使用紫外線反射性高的構(gòu)件容易得到較廉價的外部電極。并且，通過將適當?shù)睦鋮s裝置配置在燈體上，經(jīng)由外部電極除去氣密容器上的熱，有效地將紫外線放射效率保持在較高的狀態(tài)。作為冷卻裝置的冷卻介質(zhì)，例如可以讓水等在燈體內(nèi)部流動。
3.(燈體)燈體由導(dǎo)熱性物質(zhì)例如鋁及不銹鋼等所構(gòu)成，由于燈體與介質(zhì)阻擋放電燈之間是設(shè)置成可進行熱傳導(dǎo)的狀態(tài)下的，所以可將其作為一種除去介質(zhì)阻擋放電燈亮燈時所產(chǎn)生的熱的裝置來加以利用。為加強這種燈體的作用，可強制地冷卻燈體。例如，可使冷卻劑例如水在燈體內(nèi)部流動?；蛘呤?，在燈體的外面形成易于放熱的凹凸構(gòu)造，以及/或使用使空氣強制通過的風扇裝置等，恰當?shù)厥褂矛F(xiàn)有技術(shù)的冷卻裝置。
并且，通過將介質(zhì)阻擋放電燈安裝在燈體上，而易于支撐介質(zhì)阻擋放電燈，因此，可使用后述的支撐裝置。
另外，通過將介質(zhì)阻擋放電燈安裝在燈體上，根據(jù)需要，將外部電極夾緊在氣密容器與燈體之間，使外部電極容易壓接在氣密容器的外面。因此，可使用后述的支撐裝置。
本發(fā)明還提供一種介質(zhì)阻擋放電燈裝置，包括介質(zhì)阻擋放電燈以及多個介質(zhì)阻擋放電燈單元，該介質(zhì)阻擋放電燈單元在內(nèi)部具有從一端側(cè)的流入口通往另一端側(cè)的流出口的冷卻劑通道，并由設(shè)置在介質(zhì)阻擋放電燈長度方向的細長燈體構(gòu)成。其特征為多個介質(zhì)阻擋放電燈單元并列配置使冷卻劑流入口互相相反地鄰接。
在本發(fā)明中，單個的介質(zhì)阻擋放電燈可為上面所述的介質(zhì)阻擋放電燈裝置的構(gòu)造。
燈體，除了第一種介質(zhì)阻擋放電燈裝置中所述的構(gòu)造之外，還可以在內(nèi)部加入冷卻劑通道，冷卻劑流入口和流出口分別位于燈體的兩端。而且，可以在燈體內(nèi)部貫穿燈體內(nèi)形成冷卻劑通道，也可在燈體外面焊接安裝可進行熱傳導(dǎo)的管狀冷卻劑通道。
燈體與單體的介質(zhì)阻擋放電燈組合而構(gòu)成介質(zhì)阻擋放電燈單元，為了在盡可能短的間隔中排列更多的介質(zhì)阻擋放電燈單元，而在少的面積中確保所需的紫外線量，燈體的寬度最好比較窄。最好在介質(zhì)阻擋放電燈最大寬度的約120～200％的程度。
多個介質(zhì)阻擋放電燈單元是以燈體的冷卻劑通道的流入口互相相反鄰接來排列的。而且，在本發(fā)明中，所謂「流入口互相相反鄰接」，不僅單指以一根介質(zhì)阻擋放電燈為一單位而其供電端交互配置在左右側(cè)，也指幾根為一單位配置的狀態(tài)。為前者的情況時，雖然可以得到相當細密的紫外線照度的均整化，但即使為后者的情況時，也可以得到積分效果的均整化。
并且，介質(zhì)阻擋放電燈的數(shù)量最好是使左右分配的數(shù)量相等而使紫外線照射量均整化。但是，介質(zhì)阻擋放電燈的數(shù)量為9根或9根以上時，左右根數(shù)不平均幾乎不影響均整化，因此奇數(shù)根也可以。
因此，在本發(fā)明中通過上述構(gòu)造，可達成本發(fā)明所期望的目的。
即，在此種介質(zhì)阻擋放電燈中，若溫度上升，則發(fā)光效率降低。并且，燈體的溫度從冷卻劑的流入口朝著流出口逐漸上升。所以，沿介質(zhì)阻擋放電燈的管軸方向紫外線照度有從流入口朝著流出口逐漸降低的傾向。
對此，在本發(fā)明中，由于上述燈體的流入口在左右兩端分配而多個排列配置，在需照射紫外線的工件相對管軸作了直角方向移動時，對工件的紫外線照射量則沿管軸方向得以均衡。
本發(fā)明還提供一種紫外線照射裝置，包括前面所述的第一或第二種介質(zhì)阻擋放電燈裝置、配置有介質(zhì)阻擋放電燈裝置的紫外線照射裝置本體、連接于介質(zhì)阻擋放電燈裝置上并點亮介質(zhì)阻擋放電燈的高頻點燈電路。
在本發(fā)明中，所謂「紫外線照射裝置」是指所有利用介質(zhì)阻擋放電燈裝置產(chǎn)生紫外線的裝置。例如，半導(dǎo)體步進機、光洗凈裝置、光硬化裝置以及光干燥裝置等。而「紫外線照射裝置本體」是指紫外線照射裝置中除了介質(zhì)阻擋放電燈裝置以及高頻生成裝置之外的其余的部分。
另外，介質(zhì)阻擋放電燈裝置可根據(jù)需要使用一個或多個。
為了點亮介質(zhì)阻擋放電燈裝置而使用高頻點燈電路。高頻點燈電路包含高頻生成裝置產(chǎn)生高頻電壓，將該亮燈所需的高頻電力供給介質(zhì)阻擋放電燈裝置。所謂「高頻」是指10kHz或10kHz以上的頻率。但最好為100kHz～2MHz。并且，高頻亮燈電路在介質(zhì)阻擋放電燈裝置穩(wěn)定亮燈時施加1500V或1500V以下，最好是700～1000V的高頻電壓。更進一步說，介質(zhì)阻擋放電燈裝置的啟動電壓為2～2.3kVp-p，通過將高頻亮燈電路的二次開放電壓提高至啟動電壓，而使其容易啟動。這種情況下，作為產(chǎn)生高頻的手段將并聯(lián)反相器作為主體構(gòu)成時，由于容易得到高升壓比而比較合適。這樣一來，由于高頻輸出波形為正弦波，在介質(zhì)阻擋放電燈裝置亮燈時產(chǎn)生的噪音就比較少。不過，除高頻生成裝置以外也可同時采用起始用脈沖電壓生成裝置。更進一步說，雖然介質(zhì)阻擋放電燈裝置與高頻亮燈電路配置在接近的位置較佳，但配置成相互分離的位置也可。介質(zhì)阻擋放電燈裝置與一般的放電燈不同，無須以限流裝置串聯(lián)。但是，為了將燈電流調(diào)節(jié)至既定值，可根據(jù)需求，將適當值的阻抗串聯(lián)而亮燈。并且，將介質(zhì)阻擋放電燈裝置連接在高頻亮燈電路時，只要使外部電極接地，產(chǎn)生的噪音就會減少。
由于內(nèi)部電極形成網(wǎng)格狀，而且為陽極，外部電極在陰極介質(zhì)阻擋放電中，從內(nèi)部電極的單位網(wǎng)格部分附近放射的紫外線變多，從鄰接的單位網(wǎng)格部分中間放射的紫外線變少。因此，當單位網(wǎng)格部分的節(jié)距較大時，不僅氣密容器的軸方向上紫外線照度的均整度變差，同時，紫外線照度也會降低。而在內(nèi)部電極與外部電極相位相反的狀況下，則不會產(chǎn)生如上所述的狀況。若將內(nèi)部電極的單位網(wǎng)格部分的節(jié)距設(shè)定在4mm或4mm以下，則由于單位網(wǎng)格部分間紫外線照度低的谷間部分會分別被各單位網(wǎng)格部分所產(chǎn)生的紫外線強度強的區(qū)域所掩蓋，因此氣密容器的軸方向的紫外線照度的均整度在得到顯著提高的同時，紫外線照度也會提高。
并且，由于脈沖點燈可以產(chǎn)生強的余暉發(fā)光，所以有助于提高紫外線的照度。
高頻亮燈電路若輸出脈沖電壓，不論其余的構(gòu)造為何，例如通過使用矩形波輸出的反相器，可得矩形波脈沖。但是，使用正弦波輸出的反相器，也可得正弦波的脈沖。


圖1為說明本發(fā)明介質(zhì)阻擋放電燈照明裝置的第一實施例的多個介質(zhì)阻擋放電燈的配置與供電狀態(tài)的示意圖。
圖2為第一實施例的介質(zhì)阻擋放電燈的部分切割正視圖以及左右側(cè)面圖。
圖3為第一實施例的發(fā)光管的正視圖。
圖4為第一實施例的放大主要部分的中央正剖視圖。
圖5為第一實施例的非供電端側(cè)的燈座及支撐裝置的放大主要部分正剖視圖。
圖6為沿圖5的VI-VI’線的剖視圖。
圖7為第一實施例的燈體的放大剖視圖。
圖8為第一實施例的燈體的右視圖。
圖9為本發(fā)明介質(zhì)阻擋放電燈照明裝置的第二實施例的多個介質(zhì)阻擋放電燈的配置與冷卻劑流通的狀態(tài)。
圖10表示作為本發(fā)明紫外線照射裝置的一實施例的紫外線洗凈裝置的正剖視圖。
圖11為紫外線洗凈裝置的仰視圖。
圖12為沿圖11的X-X’線的剖視圖。
符號說明1～氣密容器；1a～中空部；1b～密封部；1b1～鉬箔；2～內(nèi)部電極；2a～連結(jié)部；2b～網(wǎng)格部分；2c～直線部；3、4～導(dǎo)入線；11～電極主體部分；12～加強環(huán)部；13～密封圈；14～燈座筒體；15～夾緊環(huán)部；16～線管；17～絕緣盤片；18～絕緣保護部；19～絕緣接頭；20～板彈簧；21～第一臂；22～第二臂；23～安裝/端子裝置；23a～安裝/端子配件；23b～支撐螺栓；30～燈座筒體；31～夾緊環(huán)部；32～絕緣盤片；35～安裝/端子裝置；35a～安裝/端子配件；35b～螺栓；35c～安裝螺栓；36～板彈簧；37～臂；40～凹陷部；41～冷卻劑通道；41a～流入口；51～紫外線照射裝置本體；51a～紫外線照射室；51b～電源室；51c～鉸鏈；51b1～把手；51b2～把手；51b3～保護器；52～點燈電路；EXF～介質(zhì)阻擋放電燈照明裝置；EXL～介質(zhì)阻擋放電燈裝置；LT～發(fā)光管；OE～外部電極；LS1～供電側(cè)的燈座；SS1～第一支撐裝置；LS2～非供電端側(cè)的燈座；SS2～第二支撐裝置；CB～燈體；EU～介質(zhì)阻擋放電燈裝置單元；UVW～紫外線照射裝置；EX～介質(zhì)阻擋放電燈裝置單元；B1、B2～第一及第二燈頭；BS1、BS2～第一及第二燈頭支撐裝置；LB～燈體；T～電壓側(cè)電源端子臺。
具體實施例方式
以下，參照圖說明本發(fā)明的具體實施例。
圖1至圖8表示本發(fā)明的介質(zhì)阻擋放電燈照明裝置的第一實施例。圖1說明多個介質(zhì)阻擋放電燈的配置與狀態(tài)的示意圖。圖2為介質(zhì)阻擋放電燈的部分切割正視圖及左右側(cè)視圖。圖3為發(fā)光管的正視圖。圖4為放大主要部分的中央正剖視圖。圖5為非供電端側(cè)的燈座及支撐裝置的放大主要部分正剖視圖。圖6為沿圖5的VI-VI’線的剖視圖。圖7為燈體的放大剖視圖。圖8為燈體的右側(cè)視圖。
在各圖中，介質(zhì)阻擋放電燈照明裝置EXF為復(fù)數(shù)個，在圖1中，4個燈的介質(zhì)阻擋放電燈單元EU緊密鄰接配置。各介質(zhì)阻擋放電燈單元EU由個別單一的介質(zhì)阻擋放電燈EXL以及燈體CB組合而成。介質(zhì)阻擋放電燈EXL全長為1295mm、有效發(fā)光長1130mm。以下，針對各構(gòu)成要素作說明。
<介質(zhì)阻擋放電燈EXL>在本實施例中，介質(zhì)阻擋放電燈EXL由發(fā)光管LT、外部電極OE、供電端側(cè)的燈座LS1、第一支撐裝置SS1、非供電端側(cè)的燈座LS2以及第二支撐裝置SS2構(gòu)成。而且，圖中T為電壓側(cè)電源端子臺。
<發(fā)光管LT>發(fā)光管LT如圖3所示，氣密容器1由準分子生成氣體、內(nèi)部電極2以及一對導(dǎo)入線3、4所構(gòu)成。
氣密容器1全長為1200mm，由紫外線穿透性材料構(gòu)成，具有外徑18mm、內(nèi)徑16mm的細長圓筒形的中空部1a以及形成于中空部1a兩端的密封部1b。密封部1b為內(nèi)部埋設(shè)鉬箔1b1的沖壓密封構(gòu)造。在中空部1a一端的附近，排氣拆焊部1c從側(cè)面突出，并且排氣拆焊部1c在離氣密容器1一端40mm的位置上形成。
在氣密容器1的中空部1a的內(nèi)部，封入作為準分子生成氣體的氙氣。
內(nèi)部電極2由連結(jié)部2a、多個單位網(wǎng)格部分2b以及兩端直線部2c所構(gòu)成。連結(jié)部2a是由線徑0.26mm的鎢線形成的金屬細線卷繞而形成外徑1.2mm的線圈2a作為主體的構(gòu)造。單元網(wǎng)格部分2b以一定節(jié)距為間隔例如15mm多個配置于連結(jié)部2a的環(huán)狀的鏈接部。兩端直線部2c是在連結(jié)部2a的兩端拉伸而形成。然后，內(nèi)部電極2在約2kg的張力作用的狀態(tài)下，將兩端直線部2c焊接在形成于氣密容器1兩端的密封部1b的鉬箔1b1的一端。內(nèi)部電極2的連結(jié)部2a安裝在氣密容器1的狀態(tài)下，靠張力拉伸。
一對導(dǎo)入線3、4與埋設(shè)在內(nèi)端形成于氣密容器1兩端的密封部1b的鉬箔1b1焊接，底端從密封部1b向外部露出。但是，導(dǎo)入線4由于形成非供電端，氣密容器1封止后切斷外部露出部而變成較短的尺寸。而且，根據(jù)需要，涂敷耐熱性絕緣體而隱藏導(dǎo)入線4切斷后的露出部。
<外部電極OE>外部電極OE主要如圖4所示，包括電極主要部分11、加強環(huán)部12以及密封圈13。并且，電極主體部分11的橫截面開口角約220°，以高純度的鋁板彎曲成大體上為圓弧形的槽狀體，跨越面向發(fā)光管LT的氣密容器1的內(nèi)部電極2區(qū)域的大略全長，嵌合于氣密容器1的外面。加強環(huán)部12由導(dǎo)電性金屬構(gòu)成，一端從上側(cè)重疊于電極主體部分11的端部，另一端插入后述供電端燈座LS1的開口內(nèi)。密封圈13介于加強環(huán)部12與面向氣密容器1的外面，對供電端燈座LS1的內(nèi)部做防水、保濕的密封。
<供電端的燈座LS1>供電端的燈座LS1主要如圖4所示，具有對發(fā)光管LT的內(nèi)部電極2供電的功能，由燈座筒體14、夾環(huán)部15、線管16、絕緣盤片17以及絕緣保護部18所構(gòu)成。燈座筒體14為有底筒體，包持發(fā)光管LT供電側(cè)的端部。并且，在底部中央具有小開口。夾緊環(huán)部15導(dǎo)電及機械地固定在燈座筒體14的開口部，經(jīng)由外部電極OE的加強環(huán)部12以及密封圈13，夾緊發(fā)光管LT的供電側(cè)端部而固定在燈座筒體14上。
線管16導(dǎo)電連接在從發(fā)光管LT導(dǎo)出的導(dǎo)入線3和后述的安裝/端子裝置23之間。絕緣盤片17為中央具有比較小的開口的陶瓷圓盤，從燈座筒體14絕緣地保護從燈座筒體14的底部經(jīng)由上述開口導(dǎo)入的線管16。絕緣保護部18為陶瓷筒體狀，通過導(dǎo)入燈座筒體14內(nèi)的線管16在內(nèi)部貫通，保持固定并絕緣。
<第一支撐裝置SS1>第一支撐裝置SS1主要如圖4所示，通過彈力支撐供電端的燈座LS1。然后，第一支撐裝置SS1是由絕緣接頭19、板彈簧20、第一臂21、第二臂22、安裝/端子裝置23所構(gòu)成。
絕緣接頭19一端固定在第二臂22的前端，結(jié)合板19a從另一端突出。而且，結(jié)合板19a對第二臂22絕緣。
板彈簧20整個呈L字形，形成中間部彎曲的彈力施加部20a。并且，板彈簧20的一端經(jīng)由絕緣接頭19及第二臂22與供電端側(cè)的燈座LS1的燈座筒體14絕緣地連接。然后，板彈簧20的另一端固定在安裝/端子裝置23上。
第一臂21的底端焊接在燈座筒體14的后端部，供電端的燈座LS1的絕緣保護部18固定在燈座筒體14上。
第二臂22主要如圖4所示，其底端焊接在供電端的燈座LS1的燈座筒體14的前端部。
安裝/端子裝置23在從燈座筒體15分離的位置與燈座筒體15結(jié)合，經(jīng)由供電端的燈座LS1以及第一支撐裝置SS1將彈力施加給發(fā)光管LT及外部電極OE，同時也具有固定在電壓側(cè)電源端子臺T上的功能。安裝/端子裝置23包括安裝/端子配件23a、支撐螺栓23b以及安裝螺栓23c。安裝/端子配件23a一端通過支撐螺栓23b連接在板彈簧20以及線管16上，另一端通過安裝螺栓23c以如圖標的垂直狀態(tài)安裝在電壓側(cè)電源端子臺T上。支撐螺栓23b經(jīng)由供電端側(cè)的燈座LS1支撐介質(zhì)阻擋放電燈裝置EXL的供電端，同時由于具有端子配件的功能，其板面與介質(zhì)阻擋放電燈裝置EXL大約平行地延伸。支撐螺栓23b將線管16的另一端與板彈簧20一同機械及導(dǎo)電性地連接在安裝/端子配件23a上。
<非供電端側(cè)的燈座LS2>非供電端側(cè)的燈座LS2主要如圖5所示，雖然構(gòu)造大體上與供電端的燈座LS1類似，但無法對內(nèi)部電極2進行供電，由燈座筒體30、夾緊環(huán)部31以及絕緣盤片32構(gòu)成，可使外部電極OE接地。
燈座筒體30為有底筒狀，包持發(fā)光管LT的非供電側(cè)端部。
夾緊環(huán)部31如圖6所示，由兩個分割的構(gòu)造所構(gòu)成，通過一對夾緊螺栓31a連結(jié)，外部電極的加強環(huán)部以及密封圈(未標示)導(dǎo)電性地及機械地連接在燈座筒體30的開口部，同時在發(fā)光管LT的非供電側(cè)端部上防水、防濕地夾緊固定燈座筒體30。
絕緣盤片32配置在燈座筒體30底部的內(nèi)側(cè)，絕緣的保護使連接于發(fā)光管LT的內(nèi)部電極2的導(dǎo)入線4接地的燈座筒體30。
<第二支撐裝置SS2>第二支撐裝置SS2主要如圖5所示，通過彈力支撐供電端側(cè)的燈座LS2。第二支撐裝置SS2是由安裝/端子裝置35、板彈簧36以及臂37構(gòu)成。
安裝/端子裝置35包括安裝/端子配件35a、螺栓35b以及安裝螺栓35c。安裝/端子配件35a通過非供電端側(cè)的燈座LS2，將介質(zhì)阻擋放電燈裝置EXL的外部電極OE導(dǎo)電性地連接在接地電源端子臺的同時，由于支撐介質(zhì)阻擋放電燈裝置EXL的非供電端，板面與介質(zhì)阻擋放電燈裝置EXL大略平行地延伸。螺栓35b將板彈簧36連接在安裝/端子配件35a的一端。安裝螺栓35c將安裝/端子配件35a的另一端機械及導(dǎo)電性地安裝在未標示的接地電源端子臺上。
板彈簧36整體呈L字形，其中間部形成彎曲的彈力施加部36a。并且，板彈簧36的一端通過臂37連接在非供電端側(cè)的燈座LS2的燈座筒體30上。同時，板彈簧36的另一端通過端子螺栓35b固定在安裝/端子配件35a上。臂37的底端焊接在燈座筒體30的前端部，其前端連接在板彈簧36上。
<燈體CB>燈體CB如圖7及圖8所示，沿發(fā)光管LT為細長狀，氣密容器1約一半埋設(shè)在它的下面形成剖面為半圓形的凹陷部40，同時在內(nèi)部形成中空的冷卻劑通道41。冷卻劑通道41是以從配置在燈體CB一端側(cè)的流入口41a流入，從配置在另一端側(cè)的流出口(未圖標)流出的方式構(gòu)成的。并且，燈體CB的長度對應(yīng)發(fā)光管LT的有效發(fā)光長度。進一步說，排氣拆焊部1c配置在燈體CB的一端露出的位置上。排氣拆焊部1c可以配置在氣密容器1外圍的任意角度位置上。
<多個介質(zhì)阻擋放電燈單元Eu的排列>多個介質(zhì)阻擋放電燈單元Eu以對應(yīng)介質(zhì)阻擋放電燈EXL內(nèi)部電極的供電端左右交互排列的方式排列。即，在圖1中，從上方數(shù)第1號及第3號的供電端配置在圖1的右側(cè)(燈單元Eu的右端部)，外部電極設(shè)置在圖1的左側(cè)(燈單元Eu的左端部)。但是，外部電極也可以同時在右側(cè)接地。與此相對應(yīng)，圖1從上方數(shù)第2號及第4號的供電端位于圖1的左側(cè)。而且，高頻電源S的一極與各供電端連接，另一極接地。
圖9是本發(fā)明介質(zhì)阻擋放電燈照明裝置的第二實施例的多個介質(zhì)阻擋放電燈的配置與冷卻劑流通的狀態(tài)。在本實施例中，分配在燈體CB的背面兩端的流入口41a與流出口41b左右交互排列。即，在圖9中，從上方數(shù)第1號及第3號的流入口41a配置在圖9的右側(cè)(燈單元Eu的右端部)，流出口41b配置在圖9的左側(cè)(燈單元Eu的左端部)。與此相對應(yīng)，圖9從上方數(shù)第2號及第4號的流入口41a位于圖9的左側(cè)(燈單元Eu的左端部)。其中，圖中的箭頭表示冷卻劑的流通方向。
圖10至圖12表示作為本發(fā)明的紫外線照射裝置的一實施例的紫外線洗凈裝置，圖10為正剖視圖，圖11為仰視圖，圖12為圖9中沿X-X’線的剖面圖。在各圖中，與圖1至圖8相同部分給予相同的符號而省略其說明。紫外線照射裝置UVW包括紫外線照射裝置本體51、點燈電路52以及多個介質(zhì)阻擋放電燈裝置單元EU。
紫外線照射裝置本體51整體為箱形，內(nèi)部上下區(qū)分為紫外線照射室51a以及電源室51b。紫外線照射室51a與電源室51b，一端可通過鉸鏈51c開閉。
在紫外線照射室51a內(nèi)，配置有后述的多個介質(zhì)阻擋放電燈裝置EXF。紫外線照射室51a固定地配置在工件洗凈裝置的搬運裝置上方，同時下面為開放，對通過下面下方的工件(未標示)照射紫外線。在圖11中，加上斜線的部位是表示紫外線有效照射區(qū)域。
電源室51b在內(nèi)部收容有點燈電路52以及省略圖示的控制電路，以鉸鏈51c作為旋轉(zhuǎn)中心，在圖10中可向上方轉(zhuǎn)動。并且，51b1為電源室51b轉(zhuǎn)動時把持的把手，51b2為搬運紫外線照射裝置或電源室51b時的把手，51b3為電源配線的保護器。
點燈電路52收容在電源室51b內(nèi)，經(jīng)過電源配線的保護器51b3，將由電源室51b導(dǎo)入的電源進行變換，產(chǎn)生高頻電壓，并對多個介質(zhì)阻擋放電燈裝置單元EU的個別介質(zhì)阻擋放電燈裝置供電。
多個介質(zhì)阻擋放電燈裝置單元EX在紫外線照射室51a內(nèi)以相互鄰接的狀態(tài)配置。但是，為了便于制造，以及清潔維護的需要，介質(zhì)阻擋放電燈裝置單元EU為可拆裝。
并且，為使冷卻水在燈體CB的冷卻劑通道內(nèi)流通，在流入口連接有供給冷卻水的配管，在流出口連接有供排水的配管。
權(quán)利要求
1.一種介質(zhì)阻擋放電燈照明裝置，其特征在于，包括由紫外線穿透性材料構(gòu)成的細長管狀氣密容器；在氣密容器內(nèi)沿其軸方向設(shè)置并從供電端供電的內(nèi)部電極；封入在氣密容器內(nèi)的準分子生成氣體；以及設(shè)于氣密容器外面，與內(nèi)部電極協(xié)同動作而在氣密容器內(nèi)產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電的外部電極；多個介質(zhì)阻擋放電燈并列配置，其內(nèi)部電極的供電端互相相反地鄰接。
2.一種介質(zhì)阻擋放電燈照明裝置，其特征在于，包括由介質(zhì)阻擋放電燈以及細長的燈體構(gòu)成的多個介質(zhì)阻擋放電燈單元；其中，介質(zhì)阻擋放電燈，包含由紫外線穿透性材料構(gòu)成的細長管狀氣密容器，在氣密容器內(nèi)沿其軸方向設(shè)置的內(nèi)部電極，封入氣密容器內(nèi)的準分子生成氣體，以及設(shè)在氣密容器外面、與內(nèi)部電極協(xié)同動作而在氣密容器內(nèi)產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電的外部電極；細長的燈體具有從一端側(cè)的流入口通往另一端側(cè)的流出口的冷卻劑通道，且設(shè)于介質(zhì)阻擋放電燈的長度方向上；多個介質(zhì)阻擋放電燈單元并列配置，使燈體冷卻劑的流入口互相相反地鄰接。
3.一種紫外線照射裝置，其特征在于，包括如權(quán)利要求1或2所述的介質(zhì)阻擋放電燈照明裝置；配置介質(zhì)阻擋放電燈照明裝置的紫外線照射裝置本體；以及連接于上述介質(zhì)阻擋放電燈照明裝置，并點亮介質(zhì)阻擋放電燈的高頻點燈電路。
全文摘要
一種介質(zhì)阻擋放電燈照明裝置，在需照射紫外線的工件相對管軸作了直角方向移動時，對工件的紫外線照射量則沿管軸方向得以均衡。介質(zhì)阻擋放電燈照明裝置(EXF)包括多個介質(zhì)阻擋放電燈(EXL)；該介質(zhì)阻擋放電燈(EXL)具有由紫外線穿透性材料構(gòu)成的細長管狀氣密容器(1)；在氣密容器(1)內(nèi)沿其軸方向設(shè)置并通過供電端供電的內(nèi)部電極(2)；封入氣密容器(1)內(nèi)的準分子生成氣體；設(shè)在氣密容器(1)外面，與內(nèi)部電極(2)協(xié)同動作而在氣密容器內(nèi)產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電的外部電極(OE)；其中，多個介質(zhì)阻擋放電燈(EXL)并列配置，對應(yīng)其內(nèi)部電極(2)的供電端互相相反地鄰接。
文檔編號H01J65/00GK1531009SQ20041003960
公開日2004年9月22日 申請日期2004年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月13日
發(fā)明者吉川和彥, 山田哲夫, 田內(nèi)亮彥, 夫, 彥 申請人:哈利盛東芝照明有限公司