JP2000077027A - Ultraviolet generating device - Google Patents

Ultraviolet generating device

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JP2000077027A
JP2000077027A JP24387698A JP24387698A JP2000077027A JP 2000077027 A JP2000077027 A JP 2000077027A JP 24387698 A JP24387698 A JP 24387698A JP 24387698 A JP24387698 A JP 24387698A JP 2000077027 A JP2000077027 A JP 2000077027A
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JP
Japan
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pulse
voltage
discharge
dielectric
ultraviolet
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JP24387698A
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Inventor
Shinji Kobayashi
伸次 小林
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultraviolet generating device capable of surely attaining desired ultraviolet rays with less failure, long life and high safety. SOLUTION: In this ultraviolet generating device, a discharge gas 1 is filled in a discharge container 2 constituted of a dielectric. In the case of a low- pressure mercury lamp, the discharge gas 1 is adjusted so that an argon gas adjusts a mercury partial pressure to be several Pa to several tens Pa. An electrode 3 is placed inside near the both ends of the discharge container 2. A shape with a greater surface area is used for the electrode 3. As a material of the electrode 3, tungsten or an alloy whose base metal is tungsten is used. A power source 4 for generating a pulse voltage or a sinewave voltage is connected with the electrode 3. A controller for controlling an impressed voltage, a current, a repetition frequency of pulse and a pulse width is connected with the electrode 3 and the power source 4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電極を用いて放電
ガス内に放電することにより、紫外線光を発生させる紫
外線発生装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultraviolet ray generating device for generating ultraviolet light by discharging into a discharge gas using an electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、上下水道の殺菌、消毒及び脱
色、工業用水の脱臭及び脱色、パルプの漂白、医療機器
の殺菌等を行うために、紫外線光(UV光)が用いられ
ている。紫外線光は、通常、紫外線ランプを始めとする
紫外線発生装置によって生成することができる。かかる
紫外線発生装置は、誘電体から成る放電容器内に、放電
ガスを充填し、放電ガス内に配置した電極に電圧を印加
することによって放電し、これにより紫外線光を発生さ
せるものである。そして、かかる紫外線発生装置は、用
いられる電極の種類によって、熱陰極によるものと、冷
陰極によるものとに分類できるが、近年は、高効率、長
寿命という観点から後者のタイプが用いられることが多
い。
2. Description of the Related Art Conventionally, ultraviolet light (UV light) has been used to sterilize, disinfect, and decolorize water and sewage, deodorize and decolorize industrial water, bleach pulp, sterilize medical equipment, and the like. Ultraviolet light can typically be generated by an ultraviolet generator such as an ultraviolet lamp. In such an ultraviolet ray generating device, a discharge vessel made of a dielectric is filled with a discharge gas, and a discharge is performed by applying a voltage to an electrode arranged in the discharge gas, thereby generating ultraviolet light. Such an ultraviolet ray generator can be classified into a hot cathode type and a cold cathode type according to the type of electrode used.In recent years, the latter type has been used from the viewpoint of high efficiency and long life. Many.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
紫外線発生装置においては、放電入力が増加すると、放
電ガス自体が自己吸収を起こしたり、目的外の準位に励
起が起こり、所望の波長の発光が得られなくなり、輝
度、発生強度、効率が飽和する場合がある。また、ピー
ク輝度の高い紫外線光を発生させることは、必ずしも容
易ではない。
However, in the conventional ultraviolet ray generator, when the discharge input increases, the discharge gas itself causes self-absorption, or excitation occurs at an unintended level, so that emission of a desired wavelength is generated. May not be obtained, and luminance, generation intensity, and efficiency may be saturated. Also, it is not always easy to generate ultraviolet light having a high peak luminance.

【0004】また、熱陰極や冷陰極などの放電空間内に
金属電極があるため、放電入力が増加すると、電極の金
属が蒸発して電極自身が消耗するとともに、蒸発した金
属が、放電容器の内壁に付着する場合がある。かかる放
電容器への蒸発金属の付着は、紫外線光の透過を妨げ、
紫外線光が外部に出る効率を低下させるため、放電部の
寿命を縮めることになる。
[0004] Further, since a metal electrode is provided in a discharge space such as a hot cathode or a cold cathode, when the discharge input increases, the metal of the electrode evaporates and the electrode itself is consumed. May adhere to the inner wall. The adhesion of the evaporated metal to the discharge vessel impedes the transmission of ultraviolet light,
Since the efficiency with which ultraviolet light is emitted to the outside is reduced, the life of the discharge unit is shortened.

【0005】さらに、矩形波を印可した場合、放電を点
弧させるためには高い電圧が必要となるが、この電圧は
放電を維持するために必要な電圧より高いため、放電が
点弧したと同時に、大電流が流れ、電源を破損する可能
性がある。
Further, when a rectangular wave is applied, a high voltage is required to ignite the discharge. However, since this voltage is higher than the voltage required to maintain the discharge, it is assumed that the discharge is ignited. At the same time, a large current flows and the power supply may be damaged.

【0006】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであり、その目的は、
確実に所望の紫外線光を得ることができ、故障が少な
く、長寿命で安全性の高い紫外線発生装置を提供するこ
とにある。
[0006] The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above.
It is an object of the present invention to provide an ultraviolet ray generator which can reliably obtain a desired ultraviolet ray, has less failures, has a long service life and high safety.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、放電ガスで満たされた誘電体によって
放電空間が構成され、前記放電空間内に、電圧の印加に
より放電する電極が配置された紫外線発生装置におい
て、以下のような技術的特徴を有する。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a discharge space comprising a dielectric filled with a discharge gas, and an electrode which discharges by applying a voltage in the discharge space. Are provided with the following technical features.

【0008】すなわち、請求項1記載の発明は、前記電
極には、溝部、穴部及び屈曲部の少なくとも一つが形成
されていることを特徴とする。以上のような請求項1記
載の発明では、電極に形成された溝部、穴部及び屈曲部
の少なくとも一つによって、電極の表面積が大きくな
り、イオンを閉じ込める構造となるので、電流密度が下
がる。従って、放電入力が増加しても、電子との衝突等
による電極の金属の蒸発が発生しにくくなる。
That is, the invention according to claim 1 is characterized in that the electrode has at least one of a groove, a hole, and a bent portion. According to the first aspect of the present invention, at least one of the groove, the hole, and the bent portion formed in the electrode increases the surface area of the electrode and has a structure in which ions are confined, so that the current density is reduced. Therefore, even if the discharge input increases, the metal of the electrode is less likely to evaporate due to collision with electrons or the like.

【0009】請求項2記載の発明は、タングステン若し
くはタングステンを母材とする合金によって形成されて
いることを特徴とする。以上のような請求項2記載の発
明では、放電入力が増加しても、電子との衝突等による
電極の金属の蒸発が発生しにくく、電極の消耗が抑えら
れる。
The invention according to claim 2 is characterized in that it is formed of tungsten or an alloy containing tungsten as a base material. According to the second aspect of the present invention, even when the discharge input increases, the metal of the electrode is less likely to evaporate due to collision with electrons and the like, and the consumption of the electrode is suppressed.

【0010】請求項3記載の発明は、請求項1又は請求
項2記載の紫外線発生装置において、前記電源が、パル
ス電圧を発生するパルス電源であることを特徴とする。
以上のような請求項3記載の発明では、パルス電圧の印
加によって、所望の波長の発光を容易に得ることができ
る。
According to a third aspect of the present invention, in the ultraviolet ray generating device according to the first or second aspect, the power supply is a pulse power supply for generating a pulse voltage.
According to the third aspect of the present invention, light emission of a desired wavelength can be easily obtained by applying a pulse voltage.

【0011】請求項4記載の発明は、請求項3記載の紫
外線発生装置において、前記電極に印加されるパルス電
圧、電流、パルスの繰り返し周波数及びパルス幅を制御
する制御手段が設けられていることを特徴とする。以上
のような請求項4記載の発明では、制御手段による制御
によって、ピーク輝度の高い紫外線光を発生させること
ができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the ultraviolet generating apparatus of the third aspect, control means for controlling a pulse voltage, a current, a pulse repetition frequency and a pulse width applied to the electrode is provided. It is characterized by. According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to generate ultraviolet light having a high peak luminance under the control of the control means.

【0012】請求項5記載の発明は、請求項4記載の紫
外線発生装置において、前記制御手段は、パルスデュー
ティの繰り返し周波数とパルスデューティ幅とを制御す
るパルスデューティ制御部を有することを特徴とする。
以上のような請求項5記載の発明では、パルスデューテ
ィを制御することによって、紫外線光の高いピーク輝度
を維持することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the ultraviolet generating apparatus according to the fourth aspect, the control means has a pulse duty control section for controlling a repetition frequency and a pulse duty width of the pulse duty. .
According to the fifth aspect of the present invention, by controlling the pulse duty, a high peak luminance of the ultraviolet light can be maintained.

【0013】請求項6記載の発明は、請求項1〜5のい
ずれか1項に記載の紫外線発生装置において、前記電圧
は、放電を点弧させる電圧と放電を維持する電圧とが組
み合わされたパルス電圧であることを特徴とする。以上
のような請求項6記載の発明では、印加電圧は、放電を
点弧させる高い電圧と放電を維持する電圧とが組み合わ
されているので、放電が点弧したと同時に大電流が流れ
て電源が破壊されることはない。
According to a sixth aspect of the present invention, in the ultraviolet generating apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the voltage is a combination of a voltage for firing the discharge and a voltage for maintaining the discharge. It is a pulse voltage. In the above-described invention, since the applied voltage is a combination of a high voltage for igniting the discharge and a voltage for maintaining the discharge, a large current flows at the same time as the discharge is ignited, and Is not destroyed.

【0014】請求項7記載の発明は、請求項3〜5のい
ずれか1項に記載の紫外線発生装置において、前記パル
ス電圧には、パルスデューティサイクルの各サイクルの
始めに、放電を点弧させる電圧のパルスが印加されてい
ることを特徴とする。以上のような請求項7記載の発明
では、パルスデューティサイクルの各サイクルのはじめ
に、放電を点弧させるための高い電圧のパルスが印可さ
れているので、放電が点弧したと同時に大電流が流れて
電源を破損することはない。
According to a seventh aspect of the present invention, in the ultraviolet generating apparatus according to any one of the third to fifth aspects, the pulse voltage causes the discharge to be ignited at the beginning of each pulse duty cycle. It is characterized in that a voltage pulse is applied. According to the seventh aspect of the present invention, since a high-voltage pulse for igniting a discharge is applied at the beginning of each pulse duty cycle, a large current flows at the same time as the discharge is ignited. The power supply will not be damaged.

【0015】請求項8記載の発明は、請求項3〜5のい
ずれか1項に記載の紫外線発生装置において、前記パル
ス電圧には、パルスデューティサイクルの各サイクルの
始めに、放電を点弧させる電圧のパルスと放電を維持す
る電圧のパルスとの組み合せが印加されていることを特
徴とする。以上のような請求項8記載の発明では、パル
スデューティサイクルの各サイクルのはじめに、放電を
点弧させるための高い電圧のパルスと放電を維持する電
圧のパルスとが印可されているので、放電が点弧したと
同時に大電流が流れて電源を破損することはない。
According to an eighth aspect of the present invention, in the ultraviolet ray generating device according to any one of the third to fifth aspects, the pulse voltage causes the discharge to be ignited at the beginning of each pulse duty cycle. A combination of a voltage pulse and a voltage pulse for maintaining discharge is applied. According to the eighth aspect of the present invention, at the beginning of each cycle of the pulse duty cycle, a pulse of a high voltage for firing the discharge and a pulse of a voltage for maintaining the discharge are applied. A large current flows at the same time as the ignition, which does not damage the power supply.

【0016】請求項9記載の発明は、請求項4〜8のい
ずれか1項に記載の紫外線発生装置において、前記制御
手段には、輝度モニターが接続されていることを特徴と
する。以上のような請求項9記載の発明では、輝度モニ
ターの出力結果に基づいて、印可電圧、電流、パルスの
繰り返し周波数及びパルス幅を制御することにより、ピ
ーク輝度、平均輝度、発光間隔が適切にコントロールさ
れた紫外線光を発生させることができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the ultraviolet ray generating device according to any one of the fourth to eighth aspects, a luminance monitor is connected to the control means. According to the ninth aspect, by controlling the applied voltage, the current, the pulse repetition frequency and the pulse width based on the output result of the luminance monitor, the peak luminance, the average luminance, and the light emission interval can be appropriately adjusted. It can generate controlled ultraviolet light.

【0017】請求項10記載の発明は、請求項1〜9の
いずれか1項に記載の紫外線発生装置において、前記誘
電体が管状であり、作用応力をp(Pa)、管の半径を
r(mm)、前記誘電体の肉厚をt(mm)とした場合
に、p×r/tの値が、前記誘電体の材質の破壊応力を
越えない値となるように、前記誘電体の肉厚tが設定さ
れていることを特徴とする。以上のような請求項10記
載の発明では、誘電体の厚みによって、外圧力若しくは
内圧力による破損を防止することができる。
According to a tenth aspect of the present invention, in the ultraviolet ray generating device according to any one of the first to ninth aspects, the dielectric is tubular, the applied stress is p (Pa), and the radius of the tube is r. (Mm), when the thickness of the dielectric is t (mm), the value of p × r / t is set so as not to exceed the breaking stress of the material of the dielectric, and It is characterized in that the thickness t is set. According to the tenth aspect of the present invention, it is possible to prevent breakage due to external pressure or internal pressure by the thickness of the dielectric.

【0018】請求項11記載の発明は、請求項1〜10
のいずれか1項に記載の紫外線発生装置において、前記
誘電体の表面若しくは裏面に波長変換材料が塗布されて
いることを特徴とする。以上のような請求項11記載の
発明では、誘電体に塗布された波長変換材料によって、
放電で発光した紫外線光を異なった波長の光に変換し、
その光を利用することができる。
The invention according to claim 11 is the invention according to claims 1 to 10
In the ultraviolet ray generating device according to any one of the above, a wavelength conversion material is applied to a front surface or a rear surface of the dielectric. In the invention according to claim 11 as described above, the wavelength conversion material applied to the dielectric material provides:
Convert the ultraviolet light emitted by the discharge into light of different wavelength,
That light can be used.

【0019】請求項12記載の発明は、請求項1〜10
のいずれか1項に記載の紫外線発生装置において、前記
誘電体の近傍に、波長変換材料を塗布した基板が配置さ
れていることを特徴とする。以上のような請求項12記
載の発明では、誘電体近傍に配置された基板に塗布され
た波長変換材料によって、放電で発光した紫外線光を異
なった波長の光に変換し、その光を利用することができ
る。
The invention according to claim 12 is the invention according to claims 1 to 10
In the ultraviolet ray generating device according to any one of the above, a substrate coated with a wavelength conversion material is disposed near the dielectric. In the twelfth aspect of the present invention, ultraviolet light emitted by discharge is converted into light of a different wavelength by a wavelength conversion material applied to a substrate disposed near a dielectric, and the light is used. be able to.

【0020】請求項13記載の発明は、請求項1〜10
のいずれか1項に記載の紫外線発生装置において、前記
誘電体の近傍に、波長変換結晶が配置されていることを
特徴とする。以上のような請求項13記載の発明では、
誘電体近傍に配置された波長変換結晶によって、放電で
発光した紫外線光を異なった波長の光に変換し、その光
を利用することができる。
The invention according to claim 13 is the invention according to claims 1 to 10
In the ultraviolet ray generating device according to any one of the above, a wavelength conversion crystal is arranged near the dielectric. In the invention of claim 13 as described above,
Ultraviolet light emitted by discharge can be converted to light of a different wavelength by a wavelength conversion crystal arranged near the dielectric, and the light can be used.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】(1)第1の実施の形態 (構成)請求項1〜4記載の発明に対応する実施の形態
を、図1〜3を参照して以下に説明する。すなわち、図
1に示すように、誘電体によって構成された放電容器2
は、その内部に放電ガス1が満たされている。放電ガス
1は、低圧水銀ランプの場合、アルゴンガスが水銀の分
圧が数Paから数十Paになるよう調整されている。放
電容器2の両端近傍の内部には、電極3が配置されてい
る。この電極2は、表面積を大きくした形状のものが用
いられている。例えば、図2に示すように、円筒形
(a)、U字板形(b)、多層スリット形(c)、多重
絞り溝付円柱形(d)、喇叭形(e)など様々なものが
考えられる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (1) First Embodiment (Structure) An embodiment corresponding to the first to fourth aspects of the present invention will be described below with reference to FIGS. That is, as shown in FIG. 1, a discharge vessel 2 made of a dielectric material
Are filled with a discharge gas 1. In the case of a low-pressure mercury lamp, the discharge gas 1 is adjusted so that the partial pressure of mercury in the argon gas is several Pa to several tens Pa. Electrodes 3 are arranged in the vicinity of both ends of the discharge vessel 2. The electrode 2 has a large surface area. For example, as shown in FIG. 2, there are various types such as a cylindrical shape (a), a U-shaped plate shape (b), a multilayer slit shape (c), a multi-diaphragm cylindrical shape with a groove (d), and a horn shape (e). Conceivable.

【0022】そして、電極2の材料としては、タングス
テン若しくはタングステンを母材とする合金を用いる。
例えば、少量(0.1%〜5%)の酸化トリウムを混入
したタングステンを使用することが考えられる。また、
電極3には、パルス電圧若しくは正弦波電圧を発生させ
る電源4が接続されている。さらに、図示はしないが、
電極3及び電源4には、印可電圧、電流、パルスの繰り
返し周波数及びパルス幅を制御する制御装置が接続され
ている。
The electrode 2 is made of tungsten or an alloy containing tungsten as a base material.
For example, it is conceivable to use tungsten mixed with a small amount (0.1% to 5%) of thorium oxide. Also,
A power supply 4 for generating a pulse voltage or a sine wave voltage is connected to the electrode 3. Further, although not shown,
A control device for controlling the applied voltage, current, pulse repetition frequency and pulse width is connected to the electrode 3 and the power supply 4.

【0023】(作用効果)以上のような本実施の形態の
作用効果は以下の通りである。すなわち、電源4によっ
て、放電ガス1の雰囲気中で電極2にパルス電圧若しく
は正弦波電圧を通電し、放電5を発生させる。すると、
その放電により、紫外線光6が発生する。電極2は、図
2に示すように、表面積の大きな形状なので、電流量を
多く流すことができ、放電によるスパッタリングのため
の消耗を抑えることができる。
(Operation and Effect) The operation and effect of the present embodiment as described above are as follows. That is, a pulse voltage or a sine wave voltage is applied to the electrode 2 in the atmosphere of the discharge gas 1 by the power supply 4 to generate a discharge 5. Then
The discharge generates ultraviolet light 6. As shown in FIG. 2, the electrode 2 has a large surface area, so that a large amount of current can flow, and consumption for sputtering due to electric discharge can be suppressed.

【0024】また、電極2の材料も、タングステン若し
くはタングステンを母材とする合金を用いているので、
消耗を少なく抑えることができる。特に、少量の酸化ト
リウムを混入した場合には、電極2の単位表面積当たり
の電流を確保することができるので、消耗が少ない。
Since the material of the electrode 2 is also tungsten or an alloy containing tungsten as a base material,
Wear can be reduced. In particular, when a small amount of thorium oxide is mixed in, the current per unit surface area of the electrode 2 can be secured, so that the consumption is small.

【0025】さらに、図3に示すように、制御装置によ
って印可電圧、電流、パルスの繰り返し周波数及びパル
ス幅を制御することにより、ピーク輝度の高い紫外線光
を発生させることができる。
Further, as shown in FIG. 3, by controlling the applied voltage, current, pulse repetition frequency and pulse width by a control device, it is possible to generate ultraviolet light having a high peak luminance.

【0026】(2)第2の実施の形態 請求項5記載の発明に対応する実施の形態を図4を参照
して以下に説明する。すなわち、本実施の形態は、上記
の第1の実施の形態における制御装置に、パルスデュー
ティの繰り返し周波数とパルスデューティ幅をコントロ
ールするパルスデューティ制御部を有するものである。
そして、このパルスデューティ制御部によって、例え
ば、低圧の水銀ランプの場合、両極性拡散時間5msec
、励起Hg原子の平均寿命25μsec 、電子のエネル
ギー緩和時間を考えると、パルスデューティの繰り返し
周波数が300Hz以下、パルスの繰り返し周波数が1
kHz以上でコントロールする。以上のような本実施の
形態によれば、パルスデューティコントロールによっ
て、紫外線光の高いピーク輝度を維持することができ
る。
(2) Second Embodiment An embodiment corresponding to the invention described in claim 5 will be described below with reference to FIG. That is, in the present embodiment, the control device in the first embodiment has a pulse duty control unit that controls the pulse duty repetition frequency and the pulse duty width.
Then, for example, in the case of a low-pressure mercury lamp, the bipolar diffusion time is 5 msec by the pulse duty control unit.
Considering the average lifetime of excited Hg atoms 25 μsec and the energy relaxation time of electrons, the pulse duty repetition frequency is 300 Hz or less, and the pulse repetition frequency is 1
Control over kHz. According to the present embodiment as described above, high peak luminance of ultraviolet light can be maintained by pulse duty control.

【0027】なお、パルス電圧ではなく正弦波電圧を印
加する場合にも、パルスデューティコントロールを行
い、パルスデューティの繰り返し周波数とパルスデュー
ティ幅をコントロールすることにより、紫外線光の高い
ピーク輝度を維持することができる。例えば、低圧の水
銀ランプの場合、両極性拡散時間5msec 、励起Hg原
子の平均寿命25μsec 、電子のエネルギー緩和時間を
考えると、パルスデューティの繰り返し周波数が300
Hz以下、パルスの繰り返し周波数が1kHz以上でコ
ントロールすることにより、紫外線光のピークの高い輝
度が下がらないように制御できる。
Even when a sine wave voltage is applied instead of a pulse voltage, the pulse duty control is performed, and the high peak luminance of the ultraviolet light is maintained by controlling the pulse duty repetition frequency and the pulse duty width. Can be. For example, in the case of a low-pressure mercury lamp, the repetition frequency of the pulse duty is 300 in consideration of the ambipolar diffusion time of 5 msec, the average lifetime of excited Hg atoms of 25 μsec, and the energy relaxation time of electrons.
By controlling the pulse repetition frequency at 1 Hz or less, the control can be performed such that the high luminance of the peak of the ultraviolet light does not decrease.

【0028】(3)第3の実施の形態 請求項6〜8記載の発明に対応する実施の形態を図5〜
7を参照して以下に説明する。すなわち、本実施の形態
は、電源4によって電極3に印加する電圧を、図5に示
すように、放電を点弧させるため高い電圧と、放電を維
持するための低い電圧が組み合わされた波形のパルス電
圧とするものである。また、図6に示すように、パルス
デューティサイクルの各サイクルのはじめに、放電を点
弧させるための高い電圧のパルスを印可してもよい。さ
らに、図7に示すように、パルスデューティサイクルの
各サイクルのはじめに、放電を点弧させるための高い電
圧のパルスと放電を維持するための低い電圧のパルスが
組み合わされたものを印可してもよい。
(3) Third Embodiment An embodiment corresponding to the invention described in claims 6 to 8 is shown in FIGS.
7 will be described below. That is, in the present embodiment, the voltage applied to the electrode 3 by the power supply 4 is, as shown in FIG. 5, a waveform having a combination of a high voltage for igniting discharge and a low voltage for maintaining discharge. The pulse voltage is used. As shown in FIG. 6, a high-voltage pulse for igniting a discharge may be applied at the beginning of each pulse duty cycle. Further, as shown in FIG. 7, at the beginning of each cycle of the pulse duty cycle, a combination of a high voltage pulse for igniting the discharge and a low voltage pulse for maintaining the discharge may be applied. Good.

【0029】以上のような本実施の形態によれば、放電
が点弧したと同時に大電流が流れて電源を破損すること
が防止されるので、安全性、耐久性に優れた紫外線発生
装置を提供できる。
According to the present embodiment as described above, it is possible to prevent a large current from flowing at the same time as the discharge is ignited, thereby preventing the power supply from being damaged. Can be provided.

【0030】(4)第4の実施の形態 請求項9記載の発明に対応する実施の形態を、図8を参
照して以下に説明する。すなわち、本実施の形態は、第
1の実施の形態における電源4及び制御装置に、輝度モ
ニター8が接続されている。そして、輝度モニター8の
出力結果に基づいて、印加電圧、電流、パルスの繰り返
し周波数及びパルス幅を制御することによって、ピーク
輝度、平均輝度、発光間隔が、適切にコントロールされ
た紫外線光を発生させることができる。
(4) Fourth Embodiment An embodiment corresponding to the invention described in claim 9 will be described below with reference to FIG. That is, in the present embodiment, the luminance monitor 8 is connected to the power supply 4 and the control device in the first embodiment. Then, by controlling the applied voltage, the current, the pulse repetition frequency and the pulse width based on the output result of the luminance monitor 8, the peak luminance, the average luminance, and the light emission interval are generated so that the ultraviolet light is appropriately controlled. be able to.

【0031】(5)第5の実施の形態 (構成)請求項10記載の発明に対応する実施の形態
を、図9を参照して以下に説明する。すなわち、放電容
器2を構成する誘電体を、外圧力若しくは内圧力により
破損しない厚みとする。例えば、管状の誘電体とした場
合、最大環状応力S(Pa)は作用応力(差圧)をp
(Pa)、管の半径をr(mm)、誘電体の肉厚をt
(mm)とすると、S=p×r/tで表されるので、こ
のSがその誘電体の材質の破壊応力を越えないように設
計する。
(5) Fifth Embodiment (Configuration) An embodiment corresponding to the invention described in claim 10 will be described below with reference to FIG. That is, the dielectric constituting the discharge vessel 2 has a thickness that does not cause damage due to external pressure or internal pressure. For example, in the case of a tubular dielectric, the maximum annular stress S (Pa) is given by the applied stress (differential pressure) p.
(Pa), the radius of the tube is r (mm), and the thickness of the dielectric is t
(Mm), S is expressed by S = p × r / t, so that S is designed not to exceed the breaking stress of the dielectric material.

【0032】(作用効果)以上のような本実施の形態に
よれば、誘電体を適切な厚さに設定することによって、
放電容器2が、外圧力若しくは内圧力によって破損する
ことが防止され、安全性及び耐久性を高めることができ
る。
(Effects) According to the present embodiment as described above, by setting the dielectric to an appropriate thickness,
The discharge vessel 2 is prevented from being damaged by external pressure or internal pressure, and safety and durability can be improved.

【0033】(6)第6の実施の形態 請求項11記載の発明に対応する実施の形態を、図10
を参照して以下に説明する。すなわち、本実施の形態
は、放電容器2を構成する誘電体の表面若しくは裏面
に、蛍光体13等の波長変換材料を塗布したものであ
る。かかる本実施の形態によれば、放電によって発光し
た紫外線光が、蛍光体13によって異なった波長の光に
変換されるので、その光を利用することが可能となる。
なお、図11に示すように、放電容器2の外部に、蛍光
体等の波長変換材料を塗布した基板14等を配置するす
ることによっても、放電によって発光した紫外線光6を
蛍光体により異なった波長の光6´に変換することがで
きるので、上記と同様の効果が得られる。
(6) Sixth Embodiment An embodiment corresponding to the invention described in claim 11 will be described with reference to FIG.
This will be described below with reference to FIG. That is, in the present embodiment, the wavelength conversion material such as the phosphor 13 is applied to the front or back surface of the dielectric constituting the discharge vessel 2. According to the present embodiment, since the ultraviolet light emitted by the discharge is converted into light having different wavelengths by the phosphor 13, the light can be used.
In addition, as shown in FIG. 11, by disposing a substrate 14 or the like coated with a wavelength conversion material such as a phosphor outside the discharge vessel 2, the ultraviolet light 6 emitted by the discharge is different depending on the phosphor. Since the light can be converted into light 6 ′ having the wavelength, the same effect as described above can be obtained.

【0034】(7)他の実施の形態 本発明は上記のような実施の形態に限定されるものでは
なく、各部材の形状、大きさ、数、材質等は適宜変更可
能である。例えば、放電容器2の形状は、図12に示す
ように、円柱棒形状としても、図13に示すように、平
板形状としても、図14及び図15に示すように、2重
管構造としてもよい。また、放電容器2の材料は、誘電
体のみで構成せずに、その一部を金属のような他の材料
で構成してもよい。
(7) Other Embodiments The present invention is not limited to the above embodiments, and the shape, size, number, material, etc. of each member can be changed as appropriate. For example, the shape of the discharge vessel 2 may be a cylindrical rod shape as shown in FIG. 12, a flat plate shape as shown in FIG. 13, or a double tube structure as shown in FIGS. 14 and 15. Good. Further, the material of the discharge vessel 2 is not limited to the dielectric material alone, but may be partially composed of another material such as a metal.

【0035】また、図9に示すように、放電容器2の内
部に、補強の支柱13を設けることも可能である。例え
ば、平板型の誘電体の場合、最大応力S(Pa)は作用
応力(差圧)をp(Pa)、柱同士の距離をd(m
m)、誘電体の肉厚をt(mm)とすると、p=0.8
4×S×t2 /(d/2)2 で表されるので、このdが
その誘電体の材質の破壊応力Sを越えない間隔とする。
かかる実施の形態とすれば、支柱13によって、外圧力
若しくは内圧力による応力を分散させることができるの
で、放電容器2の破損が防止されるとともに、放電空間
を構成する誘電体を薄くすることができる。
Further, as shown in FIG. 9, it is also possible to provide a reinforcing column 13 inside the discharge vessel 2. For example, in the case of a plate-type dielectric, the maximum stress S (Pa) is p (Pa) as the acting stress (differential pressure), and d (m) as the distance between the columns.
m), assuming that the thickness of the dielectric is t (mm), p = 0.8
Since it is expressed by 4 × S × t 2 / (d / 2) 2 , the distance d should not exceed the breaking stress S of the dielectric material.
According to such an embodiment, since the stress caused by the external pressure or the internal pressure can be dispersed by the support columns 13, the breakage of the discharge vessel 2 can be prevented, and the dielectric material constituting the discharge space can be made thin. it can.

【0036】また、放電容器2を構成する誘電体の表面
若しくは裏面に、KDP等の波長変換結晶を配置した
り、放電容器2の外部にKDP等の波長変換結晶を配置
しても、上記の第6の実施の形態と同様の作用効果が得
られる。
The above-described structure can be obtained by disposing a wavelength conversion crystal such as KDP on the front or back surface of the dielectric constituting the discharge vessel 2 or disposing a wavelength conversion crystal such as KDP outside the discharge vessel 2. The same operation and effect as in the sixth embodiment can be obtained.

【0037】また、放電ガスは、Hgにアルゴンガスを
混合したものを用いたが、Hgと他の希ガスの混合ガ
ス、希ガス単体、硫黄と希ガスの混合ガス、異種の希ガ
スの混合ガス等を用いてもよい。
As the discharge gas, a mixture of Hg and an argon gas was used. However, a mixed gas of Hg and another rare gas, a rare gas alone, a mixed gas of sulfur and a rare gas, and a mixed gas of different kinds of rare gases were used. Gas or the like may be used.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、確実に
所望の紫外線光を得ることができ、故障が少なく、長寿
命で安全性の高い紫外線発生装置を提供することができ
る。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an ultraviolet ray generator which can reliably obtain a desired ultraviolet ray, has few failures, has a long service life and high safety.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の紫外線発生装置の第1の実施の形態を
示す簡略構成図である。
FIG. 1 is a simplified configuration diagram showing a first embodiment of an ultraviolet ray generator according to the present invention.

【図2】図1の実施の形態における電極形状を示す斜視
図であり、(a)は円筒形のもの、(b)はU字板形の
もの、(c)は多層スリット形のもの、(d)は多重絞
り溝付円柱形のもの、(e)は喇叭形のものである。
FIGS. 2A and 2B are perspective views showing electrode shapes in the embodiment of FIG. 1, wherein FIG. 2A is a cylindrical shape, FIG. 2B is a U-shaped plate shape, FIG. (D) is a cylindrical type with a multiple throttle groove, and (e) is a trumpet type.

【図3】図1の実施の形態における制御装置による制御
例を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a control example by the control device according to the embodiment of FIG. 1;

【図4】本発明の紫外線発生装置の第2の実施の形態に
おけるパルスデューティ制御部による制御例を示すグラ
フである。
FIG. 4 is a graph showing a control example by a pulse duty control unit in a second embodiment of the ultraviolet ray generator of the present invention.

【図5】本発明の紫外線発生装置の第3の実施の形態に
おける印加電圧の一例を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing an example of an applied voltage in a third embodiment of the ultraviolet ray generator according to the present invention.

【図6】本発明の紫外線発生装置の第3の実施の形態に
おける印加電圧の他の一例を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing another example of the applied voltage in the third embodiment of the ultraviolet ray generator of the present invention.

【図7】本発明の紫外線発生装置の第3の実施の形態に
おける印加電圧の他の一例を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing another example of the applied voltage in the third embodiment of the ultraviolet ray generator of the present invention.

【図8】本発明の紫外線発生装置の第4の実施の形態を
示す簡略構成図である。
FIG. 8 is a simplified configuration diagram showing a fourth embodiment of the ultraviolet ray generator according to the present invention.

【図9】本発明の紫外線発生装置の第5の実施の形態を
示す簡略構成図である。
FIG. 9 is a simplified configuration diagram showing a fifth embodiment of the ultraviolet ray generator according to the present invention.

【図10】本発明の紫外線発生装置の第6の実施の形態
を示す簡略構成図である。
FIG. 10 is a simplified configuration diagram showing a sixth embodiment of the ultraviolet ray generator of the present invention.

【図11】本発明の紫外線発生装置の第6の実施の形態
における他の一例を示す簡略構成図である。
FIG. 11 is a simplified configuration diagram showing another example of the sixth embodiment of the ultraviolet ray generator of the present invention.

【図12】本発明の紫外線発生装置の他の実施の形態に
おける円柱棒形状の放電容器を示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view showing a cylindrical rod-shaped discharge vessel in another embodiment of the ultraviolet ray generator of the present invention.

【図13】本発明の紫外線発生装置の他の実施の形態に
おける平板形状の放電容器を示す斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view showing a flat discharge vessel in another embodiment of the ultraviolet ray generator of the present invention.

【図14】本発明の紫外線発生装置の他の実施の形態に
おける2重管構造の放電容器を示す斜視図である。
FIG. 14 is a perspective view showing a discharge vessel having a double-tube structure in another embodiment of the ultraviolet ray generator of the present invention.

【図15】図14の放電容器の軸方向断面図である。15 is an axial sectional view of the discharge vessel of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…放電ガス 2…放電容器 3…電極 4…電源 5…放電 6…紫外線光 8…輝度モニター 9…誘電体 10…圧力 11…支柱 13…蛍光体 14…基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Discharge gas 2 ... Discharge container 3 ... Electrode 4 ... Power supply 5 ... Discharge 6 ... Ultraviolet light 8 ... Luminance monitor 9 ... Dielectric 10 ... Pressure 11 ... Support | pillar 13 ... Phosphor 14 ... Substrate

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 放電ガスで満たされた誘電体によって放
電空間が構成され、前記放電空間内に、電圧の印加によ
り放電する電極が配置された紫外線発生装置において、 前記電極には、溝部、穴部及び屈曲部の少なくとも一つ
が形成されていることを特徴とする紫外線発生装置。
1. An ultraviolet generator in which a discharge space is formed by a dielectric material filled with a discharge gas, and an electrode that discharges by application of a voltage is disposed in the discharge space. An ultraviolet generating device, wherein at least one of a portion and a bent portion is formed.
【請求項2】 放電ガスで満たされた誘電体によって放
電空間が構成され、前記放電空間内に、電圧の印加によ
り放電する電極が配置された紫外線発生装置において、 前記電極は、タングステン若しくはタングステンを母材
とする合金によって形成されていることを特徴とする紫
外線発生装置。
2. An ultraviolet generator in which a discharge space is formed by a dielectric material filled with a discharge gas, and an electrode that discharges by applying a voltage is disposed in the discharge space, wherein the electrode is made of tungsten or tungsten. An ultraviolet ray generator characterized by being formed of an alloy as a base material.
【請求項3】 前記電源が、パルス電圧を発生するパル
ス電源であることを特徴とする請求項1又は請求項2記
載の紫外線発生装置。
3. The ultraviolet generator according to claim 1, wherein the power supply is a pulse power supply that generates a pulse voltage.
【請求項4】 前記電極に印加されるパルス電圧、電
流、パルスの繰り返し周波数及びパルス幅を制御する制
御手段が設けられていることを特徴とする請求項3記載
の紫外線発生装置。
4. The ultraviolet generator according to claim 3, further comprising control means for controlling a pulse voltage, a current, a pulse repetition frequency and a pulse width applied to the electrode.
【請求項5】 前記制御手段は、パルスデューティの繰
り返し周波数とパルスデューティ幅とを制御するパルス
デューティ制御部を有することを特徴とする請求項4記
載の紫外線発生装置。
5. The ultraviolet generating apparatus according to claim 4, wherein said control means has a pulse duty control section for controlling a pulse duty repetition frequency and a pulse duty width.
【請求項6】 前記電圧は、放電を点弧させる電圧と放
電を維持する電圧とが組み合わされたパルス電圧である
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の
紫外線発生装置。
6. The ultraviolet ray generator according to claim 1, wherein the voltage is a pulse voltage in which a voltage for firing a discharge and a voltage for maintaining the discharge are combined. apparatus.
【請求項7】 前記パルス電圧には、パルスデューティ
サイクルの各サイクルの始めに、放電を点弧させる電圧
のパルスが印加されていることを特徴とする請求項3〜
5のいずれか1項に記載の紫外線発生装置。
7. The pulse voltage according to claim 3, wherein a pulse of a voltage for firing discharge is applied at the beginning of each pulse duty cycle.
6. The ultraviolet ray generator according to any one of items 5 to 5.
【請求項8】 前記パルス電圧には、パルスデューティ
サイクルの各サイクルの始めに、放電を点弧させる電圧
のパルスと放電を維持する電圧のパルスとの組み合せが
印加されていることを特徴とする請求項3〜5のいずれ
か1項に記載の紫外線発生装置。
8. A combination of a pulse of a voltage for igniting a discharge and a pulse of a voltage for maintaining a discharge is applied to the pulse voltage at the beginning of each cycle of a pulse duty cycle. The ultraviolet ray generator according to any one of claims 3 to 5.
【請求項9】 前記制御手段には、輝度モニターが接続
されていることを特徴とする請求項4〜8のいずれか1
項に記載の記載の紫外線発生装置。
9. The apparatus according to claim 4, wherein a luminance monitor is connected to said control means.
Item 7. The ultraviolet ray generator according to the item 1.
【請求項10】 前記誘電体が管状であり、 作用応力をp(Pa)、管の半径をr(mm)、前記誘
電体の肉厚をt(mm)とした場合に、p×r/tの値
が、前記誘電体の材質の破壊応力を越えない値となるよ
うに、前記誘電体の肉厚tが設定されていることを特徴
とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の紫外線発生
装置。
10. When the dielectric is tubular, the acting stress is p (Pa), the radius of the tube is r (mm), and the thickness of the dielectric is t (mm), p × r / The thickness t of the dielectric is set so that the value of t does not exceed the breaking stress of the material of the dielectric, The thickness t of the dielectric according to any one of claims 1 to 9, The ultraviolet generator according to the above.
【請求項11】 前記誘電体の表面若しくは裏面に波長
変換材料が塗布されていることを特徴とする請求項1〜
10のいずれか1項に記載の紫外線発生装置。
11. The dielectric material according to claim 1, wherein a wavelength conversion material is applied to a front surface or a back surface of the dielectric.
The ultraviolet ray generator according to any one of items 10 to 10.
【請求項12】 前記誘電体の近傍に、波長変換材料を
塗布した基板が配置されていることを特徴とする請求項
1〜10のいずれか1項に記載の紫外線発生装置。
12. The ultraviolet generator according to claim 1, wherein a substrate coated with a wavelength conversion material is arranged near the dielectric.
【請求項13】 前記誘電体の近傍に、波長変換結晶が
配置されていることを特徴とする請求項1〜10のいず
れか1項に記載の紫外線発生装置。
13. The ultraviolet ray generating apparatus according to claim 1, wherein a wavelength conversion crystal is arranged near the dielectric.
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