JP2002352774A - エキシマランプ - Google Patents

エキシマランプ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エキシマランプの2重管バルブ接合部が、紫
外線により脆くなることを防止する。 【解決手段】 エキシマランプの有効発光部と接合部3
との間の内管1と外管2の管体に、紫外線を阻止する遮
光部4を設ける。遮光部4は、紫外線を吸収または散乱
する遮光材を分散させた不透明石英ガラスまたはバイコ
ールガラスである。ファイバー効果による接合部3への
紫外線の集中を抑制して、接合部3におけるマイクロク
ラックの発生を防止する。また、2重管バルブの有効発
光部以外の外面に、接着材などの硬化剤5を塗布して、
機械的強度を向上させて、マイクロクラックの広がりを
抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エキシマランプに
関し、特に、内管と外管の接合部が紫外線で劣化するこ
とを防止したエキシマランプに関する。
【0002】
【従来の技術】エキシマランプは、誘電体バリア放電に
よってエキシマ分子を形成し、エキシマ分子から放射さ
れる光を利用する誘電体バリア放電ランプである。エキ
シマランプから放射される紫外線を、光化学反応の紫外
線光源として利用する。
【0003】エキシマランプは、図6に示すように、内
管1と外管2が同軸的に配置された2重管構造をしてい
る。内管1の内表面に一方の電極が設けられ、外管2の
外表面に他方の電極が設けられる。内管1と外管2の間
に形成された放電空間6の中に、放電用希ガスが充填さ
れている。両電極間に高周波電圧を印加することによ
り、内管1と外管2の間の放電空間6でエキシマ放電が
開始され、エキシマ分子から光が放射される。エキシマ
ランプは、従来の低圧水銀ランプや高圧アークランプに
ない特徴をもっている。例えば、中心波長が172nmと
いう短い波長の紫外光を放射する。
【0004】ところが、ランプの点灯中に放電用ガスが
リークすることがある。リークが生じたままランプの点
灯を続けると、いずれランプは不点灯となるので、ラン
プ寿命が短くなる。リークの原因となるのは、内管1と
外管2の接合部3に発生するクラックである。図7に示
すように、接合部3に最初にマイクロクラック7が発生
する。そのマイクロクラック7が成長してクラックとな
り、封入ガスがリークするようになる。さらにクラック
が成長すると、バルブ破損を惹き起こす。クラック発生
までの時間は、点滅点灯で約600〜700時間である。
【0005】クラックの発生メカニズムは次のとおりで
ある。内管1と外管2を熔融等により接合してランプを
製造する際に、微小な加工歪みが接合部3に残留する。
誘電体バリア放電によって発生する高エネルギーの紫外
線は、ガラスの分子結合を切ってしまい、ガラスを劣化
させる。歪のある部分の分子結合が切れると、歪応力が
集中してさらに分子結合が切れやすくなり、やがてクラ
ックが発生する。
【0006】接合部が紫外線で劣化することを防止する
方法が、特開平9-97597号公報で提案されている。これ
は、誘電体バリア放電ランプの内管と外管の接合部を照
射する紫外線を少なくして、接合部にクラックが発生す
ることを防止するものである。図8に示すように、内管
1と外管2の接合部3に、紫外線の直射防止手段8を設
ける。酸化チタン膜やバリウムや酸化セリウムや酸化亜
鉛などの金属薄膜を設けるか、内管1と外管2に襞を設
けるか、接合部3と放電空間の間にガラス繊維綿を設け
て、直射防止手段8とする。また、接合部3に排気管残
部を設けて、排気管残部の内面に金属皮膜を設ける。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の直
射防止手段では、クラックの発生を十分に防止できない
という問題がある。その理由は以下のとおりである。図
9に示すように、放電空間で発生した紫外線は、ファイ
バー効果により接合部3に集中する。光ファイバーの内
部を光が全反射して進むように、2重管バルブの内管1
と外管2の内部を全反射して接合部3に集まる。集まっ
た紫外線は、接合部3を脆くしてマイクロクラックを発
生させる。従来の直射防止手段では、ガラスの内部を伝
播する紫外線を防ぐことができなかった。また、発生し
たマイクロクラックの成長を防止することもできなかっ
た。さらに、放電空間内に放電用ガス以外の物質を混入
したりコートしたりすることで、コート材からの不純ガ
スの発生や、放電用ガスの汚染等による照度低下や、照
度のばらつきや、熱膨張係数の違いによるランプの破損
等の弊害が生じてしまう。また、襞をつくることで、バ
ルブの強度低下や歪形成の原因を増やすこととなってし
まう。
【0008】本発明の目的は、上記従来の問題を解決し
て、ガラス内部を伝播する紫外線によるマイクロクラッ
クの発生を抑制するとともに、発生したマイクロクラッ
クの成長を防止し、エキシマランプの寿命を長くするこ
とである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、内管と同軸配置された外管の端部を
内管に接合して封じて形成された2重管構造の外管と内
管の間の空間中に放電用希ガスが充填されたエキシマラ
ンプに、有効発光部と接合部との間の外管と内管の管体
に紫外線を吸収または散乱する遮光部を設けた。このよ
うに構成したことにより、ファイバー効果による接合部
への紫外線の集中を抑制して、マイクロクラックの発生
を防止できる。
【0010】また、エキシマランプの接合部に硬化剤を
塗布した。このように構成したことにより、機械的強度
を向上させて、マイクロクラックの広がりを抑制でき
る。
【0011】また、エキシマランプの有効発光部と接合
部との間の内管と外管の管体に紫外線を吸収または散乱
する遮光部を設け、接合部に硬化剤を塗布した。このよ
うに構成したことにより、マイクロクラックの発生と成
長を抑制して、エキシマランプを長寿命にできる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1〜図5を参照しながら詳細に説明する。
【0013】(第1の実施の形態)本発明の第1の実施
の形態は、有効発光部と接合部との間の、内管と外管の
管体に、紫外線を吸収または散乱する遮光部を設けたエ
キシマランプである。
【0014】図1は、本発明の第1の実施の形態におけ
るエキシマランプの断面図である。図1(a)は、内管
が長いタイプのエキシマランプである。図1(b)は、
内管と外管の長さが同じタイプのエキシマランプであ
る。図1において、内管1は、内側の石英ガラス管であ
る。外管2は、外側の石英ガラス管である。接合部3
は、内管と外管を接合した部分である。内管と外管で作
られた空間は、放電空間となっている。放電空間には、
放電用ガスが封入されている。遮光部4は、紫外線を遮
蔽または散乱するガラスである。図2は、遮光部を設け
たエキシマランプの斜視図である。図3は、遮光部を設
けたエキシマランプの動作時の断面図である。
【0015】上記のように構成された本発明の第1の実
施の形態におけるエキシマランプの機能を説明する。内
管1と外管2で構成される2重管バルブの放電容器の両
端には、接合部3がある。このエキシマランプの全長は
約370mm、内管の外径は約φ20mm、外管の外径は約
φ30mmである。放電空間の長さは、約300mmであ
る。図1に示すように、有効発光部と接合部3の間に、
紫外線を遮る遮光部4を挿入する。遮光部4は、紫外線
を吸収または散乱する遮光材を分散させた不透明石英ガ
ラスまたはバイコールガラスやオゾンレスガラスなどで
ある。遮光部4の長さは、約20mmである。
【0016】遮光部4の挿入方法を説明する。紫外線を
吸収または散乱する遮光材を分散させた不透明石英ガラ
スで、内管1と同じ径の管を作る。この管を約20mmの
長さに切る。内管1を、有効発光面の両端で切る。内管
1を切った部分に、遮光部4を溶着する。したがって、
遮光部4は、有効発光部端面より約20mmの長さで挿入
される。外管2についても、同様にして遮光部4を溶着
する。外観は図2に示すようになる。遮光部4の挿入位
置と長さは、エキシマランプの形状やサイズに応じた適
切な値を選択すればよい。
【0017】図3に示すように、内管1や外管2の内部
を反射してきた紫外線は、遮光部4で遮られて、接合部
3には到達しない。したがって、接合部3においては、
紫外線がガラスの分子結合を切ることはなく、ガラスが
劣化しないので、マイクロクラックが発生することはな
い。
【0018】上記のように、本発明の第1の実施の形態
では、エキシマランプの有効発光部と接合部との間の外
管と内管の管体に紫外線を吸収または分散する遮光部を
設けたので、ファイバー効果による接合部への紫外線の
集中を抑制して、クラックの発生を防止できる。
【0019】(第2の実施の形態)本発明の第2の実施
の形態は、内管と外管との接合部に硬化剤を塗布したエ
キシマランプである。
【0020】図4は、本発明の第2の実施の形態におけ
るエキシマランプの断面図である。図4(a)は、内管
が長いタイプのエキシマランプである。図4(b)は、
内管と外管の長さが同じタイプのエキシマランプであ
る。図4において、内管1は、内側のガラス管である。
外管2は、外側のガラス管である。接合部3は、内管と
外管を接合した部分である。硬化剤5は、接着剤などの
硬化剤である。
【0021】上記のように構成された本発明の第2の実
施の形態におけるエキシマランプの機能を説明する。図
4に示すように、2重管バルブの有効発光部以外の外面
に、接着材などの硬化剤5を塗布する。塗布する部分
は、接合部3から有効発光部側に向かって、約20mmの
ところまでである。硬化剤5は、エポキシ系樹脂または
シリコン硬化性ゴムなどである。硬化剤5は、ガラスの
機械的強度を高めることができるもので、紫外線で劣化
しない材料であれば、なんでもよい。硬化剤5を塗布す
る位置は、エキシマランプの形状やサイズに応じた適切
な値を選択すればよい。
【0022】接合部3に硬化剤5を塗布することによ
り、接合部3の歪応力を硬化剤5で分散させることがで
きる。したがって、接合部3にマイクロクラックが発生
しても、マイクロクラックの成長を防止することができ
る。
【0023】上記のように、本発明の第2の実施の形態
では、エキシマランプの接合部に硬化剤を塗布したの
で、接合部の機械的強度が向上して、マイクロクラック
の広がりを抑制できる。
【0024】(第3の実施の形態)本発明の第3の実施
の形態は、有効発光部と接合部との間の外管と内管の管
体に紫外線を吸収または分散する遮光部を設け、接合部
に硬化剤を塗布したエキシマランプである。
【0025】図5は、本発明の第3の実施の形態におけ
るエキシマランプの断面図である。図5(a)は、内管
が長いタイプのエキシマランプである。図5(b)は、
内管と外管の長さが同じタイプのエキシマランプであ
る。図5において、内管1は、内側のガラス管である。
外管2は、外側のガラス管である。接合部3は、内管と
外管を接合した部分である。遮光部4は、紫外線を遮蔽
するガラスである。硬化剤5は、接着剤などの硬化剤で
ある。
【0026】上記のように構成された本発明の第3の実
施の形態におけるエキシマランプの機能を説明する。図
5に示すように、有効発光部と接合部3の間に、紫外線
を遮る遮光部4を挿入する。この点は、第1の実施の形
態と同じである。遮光部4が挿入されたバルブ外面に、
接着材などの硬化剤5を塗布する。この点は、第2の実
施の形態と同じである。
【0027】第1の実施の形態と同様に、内管1や外管
2の内部を反射してきた紫外線は、遮光部4で遮られ
て、接合部3には到達しない。したがって、接合部3に
おいては、紫外線がガラスの分子結合を切ることはな
く、ガラスが劣化しないので、マイクロクラックが発生
することはない。
【0028】第2の実施の形態と同様に、接合部3に硬
化剤5を塗布することにより、接合部3の歪応力を硬化
剤5で分散させることができる。したがって、接合部3
にマイクロクラックが発生しても、マイクロクラックの
成長を防止することができる。
【0029】上記のように、本発明の第2の実施の形態
では、エキシマランプの有効発光部と接合部との間の外
管と内管の管体に紫外線を吸収する遮光材を分散させた
領域を設け、接合部に硬化剤を塗布したので、マイクロ
クラックの発生と成長を抑制して、エキシマランプを長
寿命にできる。
【0030】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、内管と同軸配置された外管の端部を内管に接合し
て封じて形成された2重管構造の外管と内管の間の空間
中に放電用希ガスが充填されたエキシマランプに、有効
発光部と接合部との間の外管と内管の管体に紫外線を吸
収する遮光材を分散させた領域を設けたので、ファイバ
ー効果による接合部への紫外線の集中を抑制して、マイ
クロクラックの発生を防止できるという効果が得られ
る。
【0031】また、エキシマランプの接合部に硬化剤を
塗布したので、機械的強度が向上して、2重管バルブで
発生するマイクロクラックの広がりを抑制できるという
効果が得られる。
【0032】また、エキシマランプの有効発光部と接合
部との間の外管と内管の管体に紫外線を吸収する遮光材
を分散させた領域を設け、接合部に硬化剤を塗布したの
で、マイクロクラックの発生と成長を抑制して、エキシ
マランプを長寿命にできるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態におけるエキシマラ
ンプの断面図、
【図2】本発明の第1の実施の形態におけるエキシマラ
ンプの斜視図、
【図3】本発明の第1の実施の形態におけるエキシマラ
ンプの動作時の断面図、
【図4】本発明の第2の実施の形態におけるエキシマラ
ンプの断面図、
【図5】本発明の第3の実施の形態におけるエキシマラ
ンプの断面図、
【図6】従来のエキシマランプの断面図、
【図7】従来のエキシマランプのクラックが生じた状態
の斜視図、
【図8】従来のエキシマランプに劣化防止手段を施した
場合の動作時の断面図、
【図9】従来のエキシマランプの動作時の断面図であ
る。
【符号の説明】
1 内管 2 外管 3 接合部 4 遮光部 5 硬化剤 6 放電空間 7 マイクロクラック 8 直射防止手段
フロントページの続き (72)発明者 藤森 昭芳 長野県茅野市玉川4896番地 株式会社オー ク製作所諏訪工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内管と同軸配置された外管の端部を前記
    内管に溶着した接合部で封じて形成された2重管構造の
    前記外管と前記内管の間の空間中に放電用希ガスが充填
    されたエキシマランプにおいて、有効発光部と前記接合
    部との間の前記内管と前記外管の管体に紫外線を吸収ま
    たは散乱する遮光部を設けたことを特徴とするエキシマ
    ランプ。
  2. 【請求項2】 内管と同軸配置された外管の端部を前記
    内管に溶着した接合部で封じて形成された2重管構造の
    前記外管と前記内管の間の空間中に放電用希ガスが充填
    されたエキシマランプにおいて、前記接合部を含む周辺
    に硬化剤を塗布したことを特徴とするエキシマランプ。
  3. 【請求項3】 内管と同軸配置された外管の端部を前記
    内管に溶着した接合部で封じて形成された2重管構造の
    前記外管と前記内管の間の空間中に放電用希ガスが充填
    されたエキシマランプにおいて、有効発光部と前記接合
    部との間の前記内管と前記外管の管体に紫外線を吸収ま
    たは散乱する遮光部を設け、前記遮光部を含む接合部に
    硬化剤を塗布したことを特徴とするエキシマランプ。
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