JP2003115281A

JP2003115281A - 誘電体バリア放電ランプ

Info

Publication number: JP2003115281A
Application number: JP2001309525A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Yoshida; 雄介吉田
Original assignee: Orc Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Orc Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2003-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】誘電体バリア放電ランプの冷却コストを下げ
る。【解決手段】真空紫外光を発光する誘電体バリア放電
ランプ１の内側管２を、オゾンレス石英管等の真空紫外
光を透過しない材料で構成する。内側管２を空気で冷却
する。空気を冷却媒体としても、有害なオゾンが発生せ
ず、排気の除害処理が不要になるので、ランニングコス
トを低くできる。また、高価な合成石英などの、真空紫
外光に透明な材料の使用を少なくできるので、紫外光源
システムのコストを下げることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体バリア放電
ランプに関し、特に、真空紫外光を発光する誘電体バリ
ア放電ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】誘電体バリア放電ランプは、紫外線を透
過する２本の太さの違う円筒状の誘電体（例えば石英ガ
ラス等）を、外側管と内側管として同軸に配置した放電
ランプである。外側管と内側管の両端を気密に封じ、外
側管と内側管の間を放電室として、放電ガス（例えば、
希ガス又は希ガスとハロゲンの混合ガス等）を充填す
る。外側管の外側に紫外光を透過する金属の網目状の電
極を配置し、内側管の内側に電極を配置して、この両電
極に高周波高電圧を印加する。両電極に印加した電圧に
より、放電室に充填した放電ガスがエキシマ分子を形成
することで紫外線を放射する。

【０００３】誘電体バリア放電ランプの放電用ガスとし
て、希ガスあるいはアルゴンとフッ素の混合ガスを使用
すると、主発光波長が真空紫外領域にあるエキシマ光が
放出される。100ｎｍから800ｎｍの間の波長領域におい
ては、キセノンエキシマ光である中心波長172ｎｍで半
値幅12ｎｍである真空紫外光だけが放出され、他の波長
の発光はほとんど無い。誘電体バリア放電ランプは、エ
キシマ光だけが放出される単一波長光源であり、真空紫
外光が高効率で得られる。

【０００４】誘電体バリア放電ランプは、入力電力を多
くすると放電ガスの温度が上昇して、エキシマ分子を形
成する効率が減少し、発光効率が落ちる。さらに、紫外
線に透明な誘電体の温度が上がり、紫外線の透過率が落
ちて光出力が低下する。紫外線発光効率低下の原因であ
る放電ガスの温度上昇を防ぐため、内側管の内側（高圧
電極側）に液体を流す冷却方法か、冷却用空気又は窒素
等を流す冷却方法が用いられている。

【０００５】例えば、特開2000-106147号公報に開示さ
れた「気体冷却式誘電体バリア放電ランプ」は、気体冷
却方式の誘電体バリア放電ランプの冷却効率を良くする
ものである。紫外線を透過する円筒状の誘電体からなる
同軸の外側管と内側管の間に稀ガスを充填して封じた放
電室の中心軸側に、内側管より細い円筒状の金属パイプ
を設ける。金属パイプに開けた多数の小さな孔から冷却
用圧縮気体を、放電室の中心軸側の壁に向けて、ほぼ直
角に噴射する。誘電体バリア放電ランプの内側管に冷却
気体を直角に噴射するので、放電室壁に平行に冷却気体
を流すより冷却効率がよくなる。さらに、断熱膨張効果
を利用するので、冷却気体の温度が下がり、更に冷却効
果が高まる。

【０００６】ところで、真空紫外光は酸素に吸収され、
酸素から効率よくオゾンを生成する。誘電体バリア放電
ランプは、放射される光が真空紫外光であるために、放
射光の照射領域における酸素分圧が高い場合には、放射
された真空紫外光が酸素分子に吸収されることにより、
オゾンが生成される。誘電体バリア放電ランプは、内管
を外管と同じ真空紫外光に透明な材料を用いているの
で、空気を冷却媒体とすると、有害なオゾンを生成する
ため、排気の除害等の処理が必要となる。冷却媒体から
オゾンが発生しないように、誘電体バリア放電ランプ
を、窒素ガスなどの不活性ガスで冷却するなどの対策が
とられている。

【０００７】例えば、特開2001-160376号公報に開示さ
れた「誘電体バリア放電ランプ装置」は、ランプハウス
の内部においてオゾンの生成を防止するものである。こ
の誘電体バリア放電ランプ装置は、光出射窓を有するラ
ンプハウスと、ランプハウスの内部に不活性ガスを供給
する不活性ガス供給手段とを備えている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の誘電体
バリア放電ランプでは、空気を冷却媒体とする場合に
は、有害なオゾンを除去するため、排気の除害処理が必
要となり、窒素等の不活性ガスを冷却媒体に用いる場合
には、冷却装置が大掛かりになる。いずれにしても、シ
ステムのコストアップになり、ランニングコストも上昇
するという問題がある。

【０００９】本発明は、上記従来の問題を解決して、誘
電体バリア放電ランプにおいて、冷却時のオゾン除去の
コストを下げることを目的とする。

【００１０】

【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、波長172nmの真空紫外光を発光する
誘電体バリア放電ランプの内側管を、真空紫外光を透過
しない材料で構成した。このように構成したことによ
り、空気を冷却媒体としても有害なオゾンが発生せず、
排気の除害処理が不要になるとともに、高価な合成石英
などの真空紫外光に透明な材料の使用を少なくできるの
で、紫外光源システムのコストを下げることができ、ラ
ンニングコストも低くできる。

【００１１】

【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３を参照しながら詳細に説明する。

【００１２】（発明の実施の形態）本発明の実施の形態
は、内側管を、真空紫外光を透過しないオゾンレス石英
管で構成して、空気で冷却する誘電体バリア放電ランプ
である。

【００１３】図１は、本発明の実施の形態における誘電
体バリア放電ランプの外観図である。図１（ａ）は、左
側側面図である。図１（ｂ）は、平面図である。図１
（ｃ）は、右側側面図である。波長172nmの真空紫外光
を発光する誘電体バリア放電ランプの内管を、オゾンレ
ス石英管等の、真空紫外光を透過しない材料で構成した
ものである。図２は、誘電体バリア放電ランプの断面図
と側面図である。図２（ａ）は、左側側面図である。図
２（ｂ）は、図１（ｂ）の中心線を含む紙面に垂直な平
面で切断した断面図である。図２（ｃ）は、右側側面図
である。図３は、他の構成の誘電体バリア放電ランプの
断面図である。

【００１４】図１〜図３において、放電ランプ１は、２
本の太さの違う円筒状の誘電体の外側管と内側管を同軸
に配置したエキシマ放電ランプである。内側管２は、紫
外線を透過しないオゾンレス石英などの円筒状の誘電体
管である。外側管３は、内側管２と同軸に配置された紫
外線を透過する合成石英などの円筒状の誘電体管であ
る。内側管２と外側管３の両端を気密に封じて内側管２
と外側管３の間に放電室を形成して放電ガスを充填す
る。外側電極４は、外側管３の外側に設けた紫外光を透
過する金属の網目状の電極である。内側電極５は、金属
のメッシュを円筒状にして内側管２の外壁に密着する様
に張りつけた電極である。放電ガス６は、エキシマ分子
を形成するためのキセノンガスなどの希ガスである。誘
導管７は、冷却用空気を誘導するための管である。空気
取り入れ口８は、冷却用空気を注入する口である。空気
取り出し口９は、冷却用空気を排出する口である。

【００１５】上記のように構成された本発明の実施の形
態における誘電体バリア放電ランプの動作を説明する。
図１と図２に示すように、放電ランプ１を、内側管２と
外側管３とで構成する。すなわち、波長172ｎｍの紫外
線を透過するオゾンレス石英ガラスを誘電体とする内側
管２と、合成石英ガラスを誘電体とする外側管３を用い
る。内側管２は、内径が13.5ｍｍで、肉厚が1.2ｍｍで
ある。外側管３は、外径が28.6ｍｍで、肉厚が1.8ｍｍ
である。放電ランプ１の全長は、ほぼ200ｍｍである。

【００１６】放電ランプ１の内側管３と外側管４の間の
放電空間には、放電ガス６としてキセノンガスを約20Ｋ
Ｐaで充填する。外側管３の外壁には、紫外線を通す金
属製の網を外側電極４として巻き付ける。内側管２の外
壁には、内側電極５として、金属のメッシュを円筒状に
して外壁に密着する様に張りつける。外側電極４をアー
ス側に、内側電極５を高電圧側として、高周波高電圧を
印加して点灯させる。

【００１７】内側管３より直径の小さい誘導管７を、中
心軸と同軸に設ける。誘導管７と内側管３の間に冷却用
の空気を流す。図１と図２の右側の空気取り入れ口８か
ら、冷却用空気を注入する。冷却用空気は、内側管３と
誘導管７の間の隙間を流れながら、内側管３を冷却す
る。内側管３を冷却して温まった空気は、左側の空気取
り出し口９から排出される。

【００１８】内側管３からは、オゾンを発生させる紫外
線は放出されないので、誘電体バリア放電ランプ１の内
側を気体で冷却する際、冷却媒体として空気を用いるこ
とができる。窒素等の不活性ガスを用いる場合に比べ
て、ランニングコストを下げることができる。合成石英
などの真空紫外光に透明な材料は高価であるため、発光
管の一部（内側管３）を、比較的安価なオゾンレス石英
などの材料で置き換えることにより、材料のコストを低
減できるという効果も得られる。

【００１９】図３は、本発明の実施の形態における誘電
体バリア放電ランプ１の他の構成例である。内側管３よ
り直径の小さい誘導管７を、冷却用空気の帰路としたも
のである。冷却用空気の取り入れ口８と取り出し口９
を、右側または左側の一方にまとめることができる。

【００２０】上記のように、本発明の実施の形態では、
誘電体バリア放電ランプの内側管を、真空紫外光を透過
しないオゾンレス石英管としたので、空気で冷却しても
オゾンが発生せず、オゾン除害装置が不要となり、シス
テムのコストとランニングコストを低減できる。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、真空紫外光を発光する誘電体バリア放電ランプの
内側管を、真空紫外光を透過しない材料で構成したの
で、ランプの内側を気体で冷却する際、冷却媒体として
空気を用いることができるという効果が得られる。ま
た、冷却媒体として不活性ガスを用いる場合に比べて、
ランニングコストを下げることができ、材料コストを低
減できるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における誘電体バリア放電
ランプの外観図、

【図２】本発明の実施の形態における誘電体バリア放電
ランプの断面図、

【図３】本発明の実施の形態における他の例の誘電体バ
リア放電ランプの断面図である。

【符号の説明】

１放電ランプ２内側管３外側管４外側電極５内側電極６放電ガス７誘導管８空気取り入れ口９空気取り出し口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空紫外光を発光する誘電体バリア放電
ランプにおいて、発光管を構成している二重管のうちの
内側管を、真空紫外光を透過しない材料で構成したこと
を特徴とする誘電体バリア放電ランプ。
【請求項２】前記内側管を、オゾンレス石英管で構成
したことを特徴とする請求項１記載の誘電体バリア放電
ランプ。