[发明专利]微波激励放电灯的点亮方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波激励放电灯的点亮方法，尤其涉及使用没有脉 动的直流电流而以大输出发出紫外光的无电极放电灯的点亮方法。

背景技术

将来自磁控管的微波电力施加给放电灯而使其点亮的无电极放电灯 在放电灯内部不需要电极。因此，不会引发电极的恶化、封入气体的污 染、石英玻璃等灯容器的污染，寿命比较长。由于能够使放电灯的内径 变细，所以与有电极放电灯相比，聚光性比较好。为了对无电极放电灯 施加微波电力，在合适的空洞(微波)谐振器中收容无电极放电灯，使 由磁控管产生的微波电力经由合适的波导(波导管和同轴线路)，由设置 于空洞谐振器的天线耦合后施加。

为了驱动磁控管，需要几千伏的电压和几百毫安的电流。通常，广 泛采用将整流商用频率的电力得到的脉动电流状态的电力施加给磁控管 的方法。该方法的特征是可以低价地制作电源装置，电源装置简单，所以 故障比较少。并且，可以根据所要求的照度，在全功率的35％～100％之 间改变磁控管驱动电力。

由磁控管的微波激励的无电极放电灯，可以得到聚光性良好的高输 出的紫外光，所以被应用于FPD行业的薄膜加工、光纤线的拉丝加工、 UV涂敷等领域。在这些工序中使用的涂敷物一般被称为感光性树脂(光 聚合物)。在照射一定量以上的紫外线时，将会固化、干燥或硬化。并且， 可以提高离模性和粘接性等。为了保护环境(限制CO₂、VOC排放等)， 要求能量使用量和溶剂使用量少的工序，使用感光性树脂的工序基本上 不使用溶剂，利用取代热能的紫外线进行处理，所以与热处理相比，能 量使用量和溶剂使用量非常少。

近年来，对生产线的高速化要求比较强烈。并且，对制造稳定的产 品的稳定性要求也比较强烈。光纤的拉丝生产线的速度为1000m/分。薄 膜加工为100m～200m/分。在这种高速处理中，在使用脉动电流电源时， 生产线的高速化将部分地改变紫外线的照射量，不能形成均匀的产品。 根据频率(50Hz或60Hz)会出现放电灯的闪烁(约每10ms～8ms)，产 生紫外光的未照射期间，形成光在产品上的照射不均，不能获得稳定的 产品。并且，由于反复以50Hz或60Hz的2倍频率闪烁，放电灯的寿命 将缩短。

因此，采用利用直流电源驱动磁控管的方法。如果采用脉冲模式开 闭电源，将脉动较小的直流电力用于磁控管驱动，则微波电力的强度稳 定，当将其施加给放电灯时，可以获得发光输出一定的优质光。在使用 脉动电流的以往的电源装置中，使平均电力与直流驱动时相同地运转的 情况下，在脉动电流方式时，磁控管停止的期间比较长，因此相应地磁 控管的峰值输出增大。结果，磁控管的最大峰值电力增大，磁控管的寿 命缩短。由于针对放电灯的微波输入也成为脉动电流状态，所以最大峰 值输入增大，放电灯的寿命也缩短。如果利用没有脉动的直流电源装置 驱动，则磁控管和放电灯的寿命延长。

这样，虽然磁控管的直流驱动具有优点，但也存在容易产生异常振 荡的缺点。如果使用没有脉动的直流电源装置，则在磁控管驱动电力稳 定、放电灯也处于稳定状态时，有时会突然产生异常状态。磁控管的振 荡频率和输出根据反射波的振幅和相位而变化。将这种情况根据每个磁 控管表示为雷基图(rieke diagram)。在磁控管突然产生异常动作时，在 直流电源下动作，所以阳极电压不会成为零，不会恢复为正常的稳定的 动作。这种状态对于磁控管和放电灯而言是不希望出现的状态。对于在 生产线中使用的紫外线放电灯而言，在发现异常状态后，需要尽快恢复 为稳定状态，并极力抑制作业的中断，要求在放电灯破损之前恢复为稳 定的发光状态。作为磁控管的异常振荡的对策，有使磁控管的高压驱动 周期性地停止的方法、和检测异常并使磁控管一时停止的方法。

并且，在刚刚开始点亮后的微波激励无电极放电灯内的发光介质的 气化不充分时，磁控管由于反射波而自加热并破损。为了防止这种情况， 对刚刚开始点亮后的起动期间，赋予比发光介质吸收微波而充分气化的 时间长的时间。即，使用由没有脉动的直流电源装置驱动的磁控管，在 刚刚开始点亮后的起动期间，根据发光介质的气化，进行增加针对磁控 管的电力的起动，以便形成比发光介质吸收微波而充分气化的时间长的 起动时间。这作为无电极放电灯系统的软起动已被公知。以下，列举几 个与磁控管的异常振荡对策相关的现有技术的示例。