JP2003197152A - 誘電体バリア放電ランプ、誘電体バリア放電ランプ部品、放電ランプ点灯装置及び光照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ランプ容器の材料である石英ガラスを使用量
を小さくしてコストの低下を図ることができ、また、紫
外線の放射照度も高くでき、さらにはランプ寿命の延長
が可能な放電ランプを提供する。 【解決手段】 内部給電電極４と外部電極として作用す
る導電性保持部１２との間に高周波高電圧を印加するこ
とによって、ランプ本体の全長に渡り、ランプ容器２の
肉厚を介して近接対向する複数の導電性アンカー５それ
ぞれのコイル部７と導電性保持部１２の対向面部分との
間に誘電体バリア放電を生起させ、放電媒体３から紫外
線１５を発光させ、ランプ本体における導電性保持部１
２の存在しない側面側から紫外線を放射させる。

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、誘電体バリア放電ランプ部品、放電ランプ点灯
装置及び光照射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】紫外線を放電発光させる放電ランプとし
て、誘電体バリア放電を利用した誘電体バリア放電ラン
プが従来から種々提案されている。この種の放電ランプ
は、ランプ容器内にキセノンのような希ガス、あるいは
キセノン又はクリプトンのような希ガスと塩素等との混
合ガスを放電媒体として封入し、このランプ容器内の希
ガス又は混合ガスを高周波高電圧によって放電させ、単
色光に近い紫外線を発光させて放射させるランプであ
る。

【０００３】このような誘電体バリア放電ランプは、例
えば、U. Koelgchatz 著「Silent-discharge driven ex
cimer UV sources and their applications」、特開平
７−２７２６９２号公報、特開平７−２２０６８７号公
報、特開２００１−８４９６６号公報に記載されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の誘電
体バリア放電ランプは、ランプ本体の外側電極にメッシ
ュ電極を使用し、ランプ本体内部又はトーラス型にあっ
てはランプ本体の内側の穴の周面に内部電極を通し、こ
の内外の電極間に高電圧を印加する構成であるので、外
部のメッシュ電極を保護するためにランプ容器を二重管
にしており、光線透過性の高くするために単価の高い石
英ガラスをランプ容器の材料として使う必要があるた
め、石英ガラスの使用量が多くて放電ランプが高価にな
ってしまう問題点があった。また、外部電極をなすメッ
シュ電極は金属であるため、開口率が大きいとはいえ、
なお発光した紫外線の遮光度合が大きく、発生する紫外
線の全量を効率的に利用できない問題点もあった。

【０００５】本発明はこのような従来の放電ランプの問
題点に鑑みてなされたもので、ランプ容器の材料である
石英ガラスの使用量を小さくしてコストの低下を図るこ
とができ、また、紫外線の放射照度も高くでき、さらに
はランプ寿命の延長が可能な誘電体バリア放電ランプ、
誘電体バリア放電ランプ部品、放電ランプ点灯装置及び
光照射装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の誘電体
バリア放電ランプは、放電媒体が封入され、光線透過性
誘電体から成る管状又はトーラス状のランプ本体と、前
記ランプ本体の中心軸相当部に、又は中心部空間に当該
ランプ本体の軸方向に設けられた内部電極と、前記ラン
プ本体の外周面の一部に面接触して保持し、前記内部電
極と対向する外部電極として作用する光反射性且つ導電
性保持部とを備えたものである。

【０００７】請求項１の発明の誘電体バリア放電ランプ
では、内部電極と外部電極として作用する導電性保持部
との間に高周波高電圧を印加することによって、ランプ
本体の全長に渡り誘電体バリア放電を生起させ、放電媒
体から光線を発光させ、ランプ本体における導電性保持
部の存在しない側面側から光線を放射させる。これによ
り、本発明の誘電体バリア放電ランプでは、照度の高い
光線の放射を可能とし、ランプ容器に単管（一重管）を
使用できて高価な石英ガラスの材料量を少なくできる。

【０００８】請求項２の発明の誘電体バリア放電ランプ
は、放電媒体が封入され、光線透過性誘電体から成る管
状のランプ本体と、前記ランプ本体内に封装され、当該
ランプ本体の軸方向に張設されている内部電極と、前記
内部電極に対して、その長手方向に等間隔を開けた位置
ごとに配置され、当該内部電極と一半のリード部の端部
が電気的且つ物理的に接続され、他半のコイル部が前記
ランプ本体の内周面に近接する構造の複数の導電性アン
カーと、前記ランプ本体の外周面の一部に面接触して保
持し、前記複数の導電性アンカーと対向する長さを有
し、且つ外部電極として作用する光反射性且つ導電性保
持部とを備えたものである。

【０００９】請求項２の発明の誘電体バリア放電ランプ
では、内部電極と外部電極として作用する導電性保持部
との間に高周波高電圧を印加することによって、ランプ
本体の全長に渡り、ランプ容器の肉厚を介して近接対向
する複数の導電性アンカーそれぞれのコイル部と導電性
保持部の対向面部分との間に誘電体バリア放電を生起さ
せ、放電媒体から光線を発光させ、ランプ本体における
導電性保持部の存在しない側面側から光線を放射させ
る。これにより、本発明の放電ランプでは、照度の高い
光線の放射を可能とし、ランプ容器に単管（一重管）を
使用できて高価な石英ガラスの材料量を少なくできる。

【００１０】請求項３の発明の誘電体バリア放電ランプ
は、放電媒体が封入され、光線透過性誘電体から成る管
状又はトーラス状のランプ本体と、前記ランプ本体の中
心軸相当部に、又は中心部空間に当該ランプ本体の軸方
向に設けられた内部電極と、前記ランプ本体の外周面の
一部に面接触して保持し、前記内部電極と対向する外部
電極として作用する導電性保持部と、前記ランプ本体に
対して、前記導電性保持部との接触面部分に介在し、且
つ当該ランプ本体の外周面に弾性的に密着するように取
り付けられた円筒片状の光線リフレクタとを備えたもの
である。

【００１１】放電ランプの技術分野で使用するランプ容
器の場合、その材料特性のため製造工程において完全な
円筒管に仕上げるのはコスト面から困難であり、多少歪
な形状で出荷される可能性が高い。他方、導電性保持部
におけるランプ本体を保持する部分は機械加工によって
精密に設計通りの形状に加工することができる。そのた
め、ランプ本体を導電性保持部に保持させたときにはラ
ンプ容器側の歪みによって両者間が完全に密着しない場
合がある。

【００１２】そこで、請求項３の発明の誘電体バリア放
電ランプでは、ランプ本体に対して、導電性保持部との
接触面部分に、且つ当該ランプ本体の外周面に弾性的に
密着するように円筒片の光線リフレクタを取り付けるこ
とにより、ランプ本体と導電性保持部との密着性を光線
リフレクタによって向上させて誘電体バリア放電の効率
を向上させ、またランプ本体を衝撃から保護する緩衝材
として光線リフレクタを作用させ、さらには、誘電体バ
リア放電で発生した光線を光線リフレクタによって反射
して、ランプ本体における導電性保持部の存在しない側
面から放射する光線量を増加させ、光線照度を向上させ
る。

【００１３】請求項４の発明は、請求項３の誘電体バリ
ア放電ランプにおいて、前記ランプ本体は、製造工程上
発生することが不可避のへそ部を有し、前記導電性保持
部及び光線リフレクタの一端縁には、前記へそ部の膨ら
みを逃がすための切欠を設けたものである。

【００１４】石英ガラス材料のランプ容器の内部に放電
媒体を封入する工程で、ランプ容器の長手方向の中央部
の１カ所に穴を開け、放電媒体の注入後にその穴を閉塞
する手順を採用するために、完成したランプ本体の中央
部の１カ所にランプ側面から突出するへそ部が存在す
る。誘電体バリア放電ランプを点灯させ、近接する照射
対象物に光線を照射する際、このへそ部が放出面の中央
に位置していれば、それが障害となってその突出分以下
には照射対象物との近接距離を縮めることはできない。
しかし、ランプ本体の中央のへそ部を照射対象物との対
向面部分からずらせた位置に存在するようにすれば、へ
そ部の突出が障害となって光照射対象物との近接距離が
制限されることはない。しかもその場合、へそ部を透過
して光線が放出されることがないようにするには、へそ
部をランプ本体における光線放出側面から９０度近く回
転させた位置に来させるようにするのが好ましい。

【００１５】しかしながら、請求項３の発明の誘電体バ
リア放電ランプの場合、ランプ本体における光線放射側
面と反対側の側面部分に光線リフレクタが取り付けられ
ているため、へそ部を光線放出面の反対側に位置させる
と光線リフレクタ及び導電性保持部と干渉し、光線リフ
レクタが変形し、また導電性保持部との密着性も保てな
くなってしまう。

【００１６】そこで、これを避けるために、請求項４の
発明の誘電体バリア放電ランプでは、請求項３の誘電体
バリア放電ランプにおいて、ランプ本体に存在する製造
工程上不可避のへそ部の膨らみを逃がす切欠を導電性保
持部及び光線リフレクタの一端縁に設け、この切欠内に
へそ部を位置させることにより、へそ部との干渉に起因
する導電性保持部及び光線リフレクタの変形を防止しつ
つも光線の放射照度を向上させ、また光照射対象物まで
の近接距離を最短まで縮められるようにする。

【００１７】請求項５の発明は、請求項１〜４の誘電体
バリア放電ランプにおいて、前記導電性保持部又は光線
リフレクタにより覆われる光線放射面の部分の面積の比
Ｓを、前記ランプ本体の全周面積を１００％とするとき
にその２５％〜８０％の範囲にしたものである。

【００１８】面積の比Ｓを２５％よりも小さくすれば、
外部電極の作用をする導電性保持部又は光線リフレクタ
と内部電極のコイル部との対向部の面積が小さすぎて誘
電体バリア放電による光線の発生効率が悪くなる。逆に
面積の比Ｓを８０％より大きくすれば、誘電体バリア放
電で発生した光線を外部に放出させるランプ本体の開口
面積が狭くなりすぎ、光照射の効率が悪くなる。そこ
で、請求項５の発明の誘電体バリア放電ランプでは、面
積の比Ｓを２５％〜８０％の範囲にすることにより、光
線の発生効率と光照射の効率を共に良好なものにする。

【００１９】請求項６の発明は、請求項１〜４の誘電体
バリア放電ランプにおいて、前記導電性保持部又は光線
リフレクタが当該ランプ本体の外周面を覆う円周角θ
を、前記ランプ本体の全周３６０°の円周角に対して３
００°〜１００°の範囲にしたものである。

【００２０】導電性保持部又は光線リフレクタがランプ
本体の外周面を覆う円周角θを１００°よりも小さくす
れば、外部電極の作用をする導電性保持部又は光線リフ
レクタと内部電極のコイル部との対向部の面積が小さす
ぎて誘電体バリア放電による光線の発生効率が悪くな
る。逆に導電性保持部又は光線リフレクタがランプ本体
の外周面を覆う円周角θを３００°より大きくすれば、
誘電体バリア放電で発生した光線を外部に放出させるラ
ンプ本体の開口面積が狭くなりすぎ、光照射の効率が悪
くなる。そこで、請求項６の発明の誘電体バリア放電ラ
ンプでは、導電性保持部又は光線リフレクタがランプ本
体の外周面を覆う円周角θを３００°〜１００°の範囲
にすることにより、光線の発生効率と光照射の効率を共
に良好なものにする。

【００２１】請求項７の発明は、請求項１〜６の誘電体
バリア放電ランプにおいて、前記導電性保持部が冷却手
段を有するものである。

【００２２】ランプ本体の誘電体バリア放電を発生させ
る部分は高熱を帯びることになるが、この誘電体バリア
放電が発生するランプ本体の部分は導電性保持部と接触
している部分でもある。そこで、請求項７の発明の誘電
体バリア放電ランプでは、冷却手段によって導電性保持
部を冷却することにより、ランプ本体の昇温を抑制し、
高出力化が図れる。

【００２３】請求項８の発明は、請求項７の誘電体バリ
ア放電ランプにおいて、前記冷却手段は前記導電性保持
部内に冷却水を流通させるパイプとし、冷却水の流量は
１リットル／分以上にするものである。

【００２４】導電性保持部に設けた冷却手段を水冷式と
すると、当該導電性保持部の内部のパイプを流通させる
冷却水の流量が１リットル／分よりも少ない場合には冷
却水に伝達されて除去される熱量が少なく、十分な冷却
効果が期待できない。そこで、請求項８の発明の誘電体
バリア放電ランプでは、導電性保持部に冷却手段として
冷却水を流通させるパイプを設け、パイプに流通させる
冷却水の流量を１リットル／分以上にすることにより、
導電性保持部の冷却、ひいてはランプ本体の冷却を効果
的に行えるようにする。

【００２５】請求項９の発明の誘電体バリア放電ランプ
部品は、放電媒体が封入され、光線透過性誘電体から成
る管状又はトーラス状のランプ本体と、前記ランプ本体
の中心軸相当部に、又は中心部空間に当該ランプ本体の
軸方向に設けられた内部電極と、前記ランプ本体の外周
面に弾性的に密着するように取り付けられた円筒片状の
光線リフレクタとを備えたものであり、これを放電ラン
プ点灯装置の導電性保持部に装着することによって、誘
電体バリア放電の効率が良く、ランプ本体を耐衝撃にも
優れ、さらには照度の高い光線を放射できる放電ランプ
点灯装置を完成させることができる。

【００２６】請求項１０の発明の放電ランプ点灯装置
は、請求項１〜８のいずれかの誘電体バリア放電ランプ
の前記導電性保持部をアース電位とし、前記内部電極に
高圧を印加するものであり、外部電極の作用をする導電
性保持部と内部電極との間に高周波高電圧を印加して放
電ランプを点灯させる際、外部電極となる導電性保持部
側をアース電位にすることにより、外部に露出する導電
性保持部に万が一、人やその他の物品が接触しても感
電、漏電の事故が起こらず、安全である。

【００２７】請求項１１の発明の光照射装置は、請求項
１〜８のいずれかの誘電体バリア放電ランプの複数本を
並列させ、各放電ランプの導電性保持部をアース電位と
し、前記内部電極に高圧を印加するものであり、一度に
広い面積の光照射が行える。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図１及び図２は本発明の１の実施の
形態の誘電体バリア放電ランプの構成を示し、図４はこ
の誘電体バリア放電ランプ１を点灯させる放電ランプ点
灯装置の回路を示している。図１及び図２に示す誘電体
バリア放電ランプ１において、石英ガラスのような光線
透過性材料の管状のランプ容器２の内部には従来と同種
の放電媒体３が封入され、ランプ本体を構成している。

【００２９】このランプ容器内の中心軸部分に軸方向に
内部給電電極４が張設されている。この内部給電電極４
には、例えば、細径のタングステンをコイル状に巻くこ
とによって形成されたものが使用される。

【００３０】内部給電電極４に対してその長手方向に等
間隔を開けた位置ごとに導電性アンカー５が設置されて
いる。この導電性アンカー５は、一半のリード部６の端
部が内部給電電極４と電気的且つ物理的に接続され、他
半の円環状のコイル部７がランプ容器２の内周面に近接
する構造である。ランプ容器２の軸方向の両端の封止部
８には、例えばモリブデンのような素材の金属箔９が封
止され、この金属箔９に内部給電電極４の各端部が接続
され、また外部に引き出されるリード線１０の一端が接
続され、共に封止されている。

【００３１】ランプ容器２の仕様を例示すれば、石英ガ
ラスから成り、外形寸法が１８ｍｍで内径が１６ｍｍの
円筒状の中空部とその両端に形成された封止部から成
り、長さは１３００ｍｍとする。このようなランプ容器
２に対して、放電媒体としてキセノンを封入し、また、
内部給電電極４には、線径が０．２６ｍｍのタングステ
ンにより外径１．１ｍｍとなる伸縮性を持ったコイル状
に巻かれたものを用い、これを封止部８間に張設し、ま
た、外径が１５ｍｍのタングステン製のコイル部を持つ
導電性アンカー５をこの内部給電電極４に対しては、軸
方向に１５ｍｍごとの等間隔に配置することによってラ
ンプ本体を構成する。

【００３２】ランプ本体の外部には、その胴部の約半周
面と弾性的に密着するように、アルマイト処理が施さ
れ、また鏡面処理が施されたアルミニウム金属円筒片で
成る、特に紫外線反射効果の高い光線リフレクタ１１が
嵌着されている。さらにランプ本体の胴部の約半周面に
は、光線リフレクタ１１を間に挟み込むようにして、外
部電極として作用する導電性保持部１２を接触させ、保
持させている。なお、この光線リフレクタ１１は放電ラ
ンプ１を高性能なものにする場合に必要なものであり、
放電ランプ１の用途により採用を控えることもできる。

【００３３】内部給電電極４と導電性アンカー５は、ニ
ッケル、タングステン、モリブデンなどの耐火性金属、
ステンレス、チタンなどの金属を素材とする。この内部
給電電極４は棒状、線状、短冊状、コイル状のいずれで
あってもよい。

【００３４】導電性保持部１２は断面が矩形で、その一
側面にランプ容器２の周面の曲率と一致する曲率の凹溝
１３が形成されており、この凹溝１３にランプ本体をそ
れに嵌着された光線リフレクタ１１と共に保持させてい
る。この導電性保持部１２には、比較的安価に入手可能
なＳＵＳやニッケル、熱伝導特性に優れたアルミニウム
を素材として用いることができる。特にランプ容器２と
接触する凹溝１３の溝壁面は鏡面仕上げにすることによ
り、この面に放射される紫外線を効果的に反射してラン
プ容器内に戻し、反対側の紫外線放射面から放出させる
ことができ、紫外線１５の放射効率を高めることができ
る。

【００３５】なお、現実の放電ランプ点灯装置において
は、導電性保持部１２は図示とは逆にランプ本体の上側
に位置させ、これを枠体によって吊設して支持し、その
下側にランプ本体をあてがい、ランプ本体の両端のリー
ド線を点灯装置に接続して使用することになる。

【００３６】ランプ容器２において、この導電性保持部
１２により覆われる閉塞部分の面積の比Ｓは、ランプ本
体の胴部（紫外線放射面であり、両端の封止部８に挟ま
れた部分）の全周面積を１００％とするときにその２５
％〜８０％の範囲である。あるいは、導電性保持部１２
がランプ本体の外周面を覆う円周角θにして、ランプ容
器２の胴部の全周３６０°の円周角に対して３００°〜
１００°の範囲である。また、導電性保持部１２の長さ
Ｌは、ランプ本体の胴部の長さＬ１に対してＬ＝（１〜
１／２）Ｌ１である。

【００３７】図３は第１の実施の形態の誘電体バリア放
電ランプを図４の点灯装置によって点灯させ、ランプ本
体の外周面を覆う導電性保持部１２の覆い角度（円周角
度）を変えた場合のランプ表面照度と照射面に対する積
算光量の変化を測定した結果を示すグラフである。これ
により、ランプ表面照度７０％以上、積算光量５０％以
上が得られる角度範囲として３００°〜１００°が得ら
れていることが分かる。

【００３８】図４は、上記の実施の形態の放電ランプ１
を点灯させる放電ランプ点灯回路を示している。ＡＳは
交流電源、ＲＤＣは整流化直流電源、ＳＷは点滅スイッ
チ、ＡＦはアクティブフィルタ、ＨＦＩは高周波インバ
ータ、Ｃ１はコンデンサであり、誘電体バリア放電ラン
プ１をこの回路によって点灯させる。

【００３９】交流電源ＡＳは、商用交流電源である。整
流化直流電源ＲＤＣは、全波整流回路で構成され、非平
滑の整流化直流電圧を出力する。アクティブフィルタＡ
Ｆは、チョッパ回路で構成され、非平滑の整流化直流電
圧を平滑化するとともに、入力電流が高力率、低高調波
歪であり、且つ所要の値に変換された直流電圧を出力す
る。高周波インバータＨＦＩは、並列インバータ回路方
式であり、一対のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２、出力ト
ランスＴＲ、定電流インダクタＬ、共振コンデンサＣ
２、起動抵抗器Ｒ１、Ｒ２および帰還巻線ＦＣによって
構成されている。

【００４０】一対のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２は、た
とえばバイポーラトランジスタから成り、エミッタが共
にアクティブフィルタＡＦの直流出力端の負極に接続さ
れている。出力トランスＴＲは、絶縁形トランスで構成
され、１次巻線Ｐおよび２次巻線Ｓを備えている。そし
て、１次巻線Ｐの両端は、一方がスイッチング手段Ｑ１
のコレクタに接続され、他方がスイッチング手段Ｑ２の
コレクタに接続されている。

【００４１】定電流インダクタＬは、その一端がアクテ
ィブフィルタＡＦの出力端の正極に接続され、他端が出
力トランスＴＲの１次巻線Ｐのセンタータップに接続さ
れている。共振コンデンサＣ２は、出力トランスＴＲの
１次巻線Ｐの両端に接続され、１次巻線のインダクタン
スと並列共振回路を構成している。

【００４２】起動抵抗器Ｒ１は、スイッチング手段Ｑ１
のベースとアクティブフィルタＡＦの出力端の正極に接
続されている。起動抵抗器Ｒ２は、同様にスイッチング
手段Ｑ２のベースとアクティブフィルタＡＦの出力端の
正極に接続されている。帰還巻線ＦＣは、出力トランス
ＴＲに磁気結合されており、一端がスイッチング手段Ｑ
１のベースに、他端がスイッチング手段Ｑ２のベースに
それぞれ接続されている。

【００４３】高周波インバータＨＦＩは、アクティブフ
ィルタＡＦの出力端の正極から起動抵抗器Ｒ１、Ｒ２を
介してスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のベースにドライブ
信号が供給されると、いずれか一方のスイッチング手段
が先にオンしだす。一方のスイッチング手段がオンしだ
すと、帰還巻線ＦＣからオンしている方のスイッチング
手段に対してはオン方向の極性の電流として帰還される
から確実にオンし、反対にオフしている方のスイッチン
グ手段に対してはオフ方向の極性として作用するから確
実にオフして、高周波インバータＨＦＩは起動し、自励
発振する。コンデンサＣ１は、誘電体バリア放電ランプ
１に流れるランプ電流を調整する。

【００４４】誘電体バリア放電ランプ１の内部給電電極
４には、コンデンサＣ１、リード線１０を介して出力ト
ランスＴＲの２次巻線Ｓの一端を接続し、外部電極をな
す導電性保持部１２には２次巻線Ｓの他端を接続すると
共に、接地する。

【００４５】この放電ランプ点灯装置の回路動作につい
て説明する。電源スイッチＳＷを投入すると、整流化直
流電源ＲＤＣから非平滑整流化直流電圧がアクティブフ
ィルタＡＦの入力端に印加されるので、その出力端に所
要値の平滑化された直流電圧が現れる。この直流電圧
は、高周波インバータＨＦＩの入力端に印加されるの
で、高周波インバータＨＦＩが起動する。

【００４６】高周波インバータＨＦＩが起動すると、正
弦波の高周波の交流出力電圧がコンデンサＣ１を介して
誘電体バリア放電ランプ１の内部給電電極４と導電性保
持部１２との間に高周波高電圧が印加されるので、放電
ランプ１が誘電体バリア放電を開始し、放電媒体３中の
キセノンの共鳴線である波長１７２ｎｍの紫外線が発生
する。発生する紫外線１５は直接にランプ本体の開口側
面から外部に放射され、また光線リフレクタ１１に反射
してから開口側面を通って外部に放射される。

【００４７】これにより、第１の実施の形態の放電ラン
プ１では、照度の高い紫外線の放射が可能であり、ラン
プ容器２に単管を使用できて高価な石英ガラスの材料量
を少なくできる。

【００４８】また、本実施の形態の放電ランプ１では、
ランプ本体に対して、導電性保持部１２との接触面部分
に介在し、且つランプ本体の外周面に弾性的に密着する
ように円筒片の光線リフレクタ１１を嵌着したことによ
り、ランプ容器２と導電性保持部１２との密着性を光線
リフレクタ１１によって向上させて誘電体バリア放電の
効率を向上させ、またランプ本体を衝撃から保護する緩
衝材として光線リフレクタ１１を作用させ、さらには、
誘電体バリア放電で発生した紫外線を光線リフレクタ１
１によって反射して、ランプ本体における導電性保持部
１２の存在しない開口側面から放射する紫外線１５の量
を増加させ、紫外線照度を向上させることができる。

【００４９】さらに、本実施の形態の放電ランプ点灯装
置では、上記の放電ランプ１の導電性保持部１２をアー
ス電位としたことにより、外部電極の作用をする導電性
保持部１２と内部給電電極４との間に高周波高電圧を印
加して放電ランプ１を点灯させる際、外部電極となり、
外部に露出する導電性保持部１２に万が一、人やその他
の物品が接触しても感電、漏電の事故が起こらず、安全
である。

【００５０】なお、第１の実施の形態の放電ランプ１に
おいて、導電性保持部１２により覆われる紫外線放射面
の部分の面積の比Ｓを、ランプ本体の紫外線放射面の全
周面積を１００％とするときにその２５％〜８０％の範
囲にすることにより、紫外線の発生効率と紫外線照射の
効率を共に良好なものにすることができる。

【００５１】また、第１の実施の形態の放電ランプ１に
おいて、導電性保持部１２が当該ランプ本体の外周面を
覆う円周角θを、ランプ本体の紫外線放射面の３６０°
の円周角に対して３００°〜１００°の範囲にすること
により、紫外線の発生効率と紫外線照射の効率を共に良
好なものにする。

【００５２】次に、本発明の第２の実施の形態及び第３
の実施の形態の誘電体バリア放電ランプについて説明す
る。光線リフレクタ１１を採用する場合、図５及び図６
に示す第２の実施の形態のように、ランプ本体に残る製
造工程上不可避のへそ部１６の膨らみを逃がすための切
欠１７，１８を光線リフレクタ１１の端縁部と導電性保
持部１２の端縁部とのそれぞれに設け、へそ部１６がこ
の切欠１７，１８の中に入り込む位置にして光線リフレ
クタ１１をランプ本体の胴部に嵌着し、また導電性保持
部１２に保持させる。

【００５３】なお、光線リフレクタ１１を採用しない場
合、導電性保持部１２に切欠１８を設け、そこにへそ部
１６を位置させるようにする。また、光線リフレクタ１
１を採用しても、切欠１７，１８を形成しない場合、ラ
ンプ本体に残るへそ部１６が導電性保持部１２又は光線
リフレクタ１１とのいずれか高い方の端縁の直上位置に
来るようにランプ本体の回転位置を設定することによっ
てへそ部１６の悪影響を回避する。これは、次の理由に
よる。

【００５４】図８に示すように、石英ガラス材料のラン
プ容器２の内部に放電媒体３を封入する工程で、ランプ
容器２の長手方向の中央部の１カ所に穴を開け、放電媒
体３の注入後にその穴を閉塞する手順を採用するため
に、完成したランプ本体の中央部の１カ所にランプ側面
から突出するへそ部１６が必ず残る。

【００５５】図９に示すように、誘電体バリア放電ラン
プ１を点灯させ、近接する照射対象物２０に紫外線を照
射する際、このへそ部１６が紫外線放出面の中央に位置
していれば、それが障害となってその突出分の高さｄ１
以下には照射対象物２０との近接距離ｄ２を縮めること
はできない。しかし、ランプ本体を回転させてへそ部１
６を照射対象物２０との対向面部分からずらせた位置に
存在するようにすれば、へそ部１６の突出が障害となっ
て紫外線照射対象物２０との近接距離ｄ２が制限される
ことはない。しかもその場合、へそ部１６を透過して放
出される紫外線が悪影響を与えないようにするには、へ
そ部１６をランプ本体における紫外線放出側面からほぼ
９０度かそれ以上回転させた位置に来させるようにする
のが好ましい。

【００５６】そこで、図５及び図６に示した第２の実施
の形態の放電ランプのように、光線リフレクタ１１の端
縁部と導電性保持部１２の端縁部に切欠１７，１８を設
け、その切欠１７，１８内にへそ部１６を位置させるこ
とによって、へそ部１６との干渉に起因する光線リフレ
クタ１１や導電性保持部１２の変形を防止しつつも紫外
線の放射照度を向上させ、また必要に応じて、紫外線照
射対象物２０までの近接距離ｄ２を最短まで縮められる
ようにすることができる。

【００５７】また、図７に示した第３の実施の形態の放
電ランプのように、光線リフレクタ１１を設けた場合も
設けない場合も、導電性保持部１２の端縁近くに位置す
るようにへそ部１６の回転位置を調整することによって
も、紫外線照射対象物２０までの近接距離ｄ２を最短ま
で縮められるようにすることができる。

【００５８】次に、本発明の第４の実施の形態の放電ラ
ンプ及び放電ランプ点灯装置を、図１０及び図１１を用
いて説明する。第４の実施の形態は、図１及び図２に示
した第１の実施の形態に対して、外部電極として作用す
る導電性保持部１２に、冷却水を流通させる冷却水流路
２１を設け、これに冷却水を流通させるようにしたこと
を特徴とする。なお、第４の実施の形態では、図７に示
した場合と同様に光線リフレクタを使用していないが、
第１の実施の形態のように光線リフレクタ１１を使用す
ることができる。また、第４の実施の形態の放電ランプ
を点灯させるための放電ランプ点灯回路は、図４に示し
た第１の実施の形態のものと同様である。

【００５９】冷却水流路２１は、導電性保持部１２を成
型する時に同時に形成することができ、また削り出しに
よって形成することもできるが、その方法は、導電性保
持部１２の材質に応じて適切なものを用いる。

【００６０】また冷却水流路２１に流通させる冷却水の
流量は、大量である方が好ましい。図１２は、冷却水流
路２１に流通させる冷却水の流量と出入口の冷却水温度
差との関係を示している。このグラフに示した冷却水流
路２１の出入口温度差と冷却水流量との関係から、導電
性保持部１２内の出口までの各所での冷却水温度を低く
して熱交換効率を良好に保つためには、冷却水流量は少
なくとも１リットル／分以上であることが望ましい。

【００６１】このように冷却手段によって導電性保持部
１２を冷却し、ひいてはランプ本体を冷却することによ
って高出力化が可能となる。

【００６２】次に、本発明の第５の実施の形態の光照射
装置を図１３及び図１４を用いて説明する。第５の実施
の形態の光照射装置は、図１及び図２に示した第１の実
施の形態の放電ランプ又は図１０及び図１１に示した第
４の実施の形態の放電ランプの複数本を導電性保持部１
２の上に並列させ、この複数本の放電ランプそれぞれの
内部給電電極４を高周波高電圧のインバータＨＦＩにお
ける出力トランスＴＲの２次巻線Ｓの一端に並列に接続
し、導電性保持部１２は共通の外部電極として、出力ト
ランスＴＲの２次巻線Ｓの他端に接続すると共に接地し
ている。

【００６３】複数本の放電ランプを共通に保持する導電
性保持部１２には、その放電ランプ保持面と反対の背面
にパイプ溝が穿たれ、そこに冷却水パイプ２２が設置さ
れ、この導電性保持部１２に対してねじ止めされる裏板
２３によって固定されている。冷却水パイプ２２には熱
伝導性に優れた銅管を採用するのが好ましい。

【００６４】これにより、第５の実施の形態の光照射装
置では、商用電源ＡＳにより複数本の放電ランプを並列
点灯させ、強力な紫外線放射ができる。また、冷却水パ
イプ２２に冷却水を流通させることにより、導電性保持
部１２を介して複数本の放電ランプそれぞれのランプ本
体を冷却することができ、高出力での使用が可能であ
る。

【００６５】なお、冷却水パイプ２２に代えて導電性保
持部１２に直接に冷却水流路２１を形成することも可能
である。また、用途に応じて、放電ランプの発熱が小さ
くて冷却の必要性が少ない場合には、第１の実施の形態
のように冷却手段を設けなくてもよい。さらに、図１３
には光線リフレクタ１１を用いていない放電ランプにつ
いて示したが、第１の実施の形態のように光線リフレク
タ１１を採用した放電ランプを使用することもできる。

【００６６】次に、本発明の第６の実施の形態の誘電体
バリア放電ランプについて、図１５を用いて説明する。
第６の実施の形態の誘電体バリア放電ランプ１は、ラン
プ容器２′としてトーラス状のものを採用し、その中央
の軸方向の透孔内に内部電極４′を配設し、ランプ容器
２′の内部空間に放電媒体３を封入してランプ本体を構
成した点が特徴である。

【００６７】ランプ本体の外周側面に嵌着した光線リフ
レクタ１１、ランプ本体の胴部を保持する導電性保持部
１２は図１及び図２に示した第１の実施の形態の誘電体
バリア放電ランプと同様である。

【００６８】このトーラス状の誘電体バリア放電ランプ
１に対しても、第１の実施の形態と同様に、図４に示し
た点灯装置によって外部電極として作用する導電性保持
部１２をアース電位にし、内部電極４′に高周波高電圧
を印加することにより放電させて紫外線を発生させるこ
とができる。

【００６９】なお、光線リフレクタ１１は用途により必
要に応じて採用すればよいものである。また、導電性保
持部１２は、図１０及び図１１に示した第４の実施の形
態の誘電体バリア放電ランプと同様に冷却水流通路２１
を設け、冷却水を流通させて冷却する構成にしてもよ
く、それによって高出力化が図れる。

【００７０】さらに、本実施の形態の誘電体バリア放電
ランプの複数本を用いて、第５の実施の形態の光照射装
置によって並列点灯させることもできる。加えて、本実
施の形態の誘電体バリア放電ランプにおけるトーラス状
のランプ本体に製造工程上不可避のへそ部が生じていれ
ば、第２の実施の形態、第３の実施の形態と同様に光線
リフレクタ１１に切欠１７を設けてへそ部を位置させ、
あるいはランプ本体の回転位置を紫外線放出側にへそ部
が位置しないように調整することも可能である。

【００７１】次に、本発明の第７の実施の形態の誘電体
バリア放電ランプ部品について、図１６を用いて説明す
る。現実の事業活動では、誘電体バリア放電ランプ点灯
装置又は光照射装置側に導電性保持部１２を設けてお
き、図１６に示す構成の誘電体バリア放電ランプ部品が
交換部品として販売される。そこで、ユーザは購入した
誘電体バリア放電ランプ部品を放電ランプ点灯装置又は
光照射装置側に備えられている導電性保持部１２にその
胴部をあてがい、両端のリード線を点灯装置の端子に接
続して点灯させるという使い方をする。

【００７２】図１６に示した誘電体バリア放電ランプ部
品は、石英ガラスのような光線透過性材料の管状のラン
プ容器２の内部には従来と同種の放電媒体３が封入さ
れ、ランプ本体を構成している。このランプ本体内の中
心軸部分に軸方向に内部給電電極４が張設されている。
この内部給電電極４には、例えば、細径のタングステン
をコイル状に巻くことによって形成されたものが使用さ
れる。内部給電電極４に対してその長手方向に等間隔を
開けた位置ごとに導電性アンカー５が設置されている。
この導電性アンカー５は、一半のリード部６の端部が内
部給電電極４と電気的且つ物理的に接続され、他半の円
環状のコイル部７がランプ容器２の内周面に近接する構
造である。ランプ容器２の軸方向の両端の封止部８に
は、例えばモリブデンのような素材の金属箔９が封止さ
れ、この金属箔９に内部給電電極４の各端部が接続さ
れ、また外部に引き出されるリード線１０の一端が接続
され、共に封止されている。ランプ本体の外部には、そ
の胴部の約半周面と弾性的に密着するように、アルマイ
ト処理が施され、また鏡面処理が施されたアルミニウム
金属円筒片で成る光線リフレクタ１１が嵌着されてい
る。

【００７３】上記の誘電体バリア放電ランプ部品の仕様
を例示する。ランプ容器２は石英ガラスから成り、外形
寸法が１８ｍｍで内径が１６ｍｍの円筒状の中空部とそ
の両端に形成された封止部から成り、長さは１３００ｍ
ｍとする。このようなランプ容器２に対して、放電媒体
としてキセノンを封入し、また、内部給電電極４には、
線径が０．２６ｍｍのタングステンにより外径１．１ｍ
ｍとなる伸縮性を持ったコイル状に巻かれたものを用
い、これを封止部８間に張設し、また、外径が１５ｍｍ
のタングステン製のコイル部を持つ導電性アンカー５を
この内部給電電極４に対しては、軸方向に１５ｍｍごと
の等間隔に配置することによってランプ本体を構成す
る。内部給電電極４と導電性アンカー５は、ニッケル、
タングステン、モリブデンなどの耐火性金属、ステンレ
ス、チタンなどの金属を素材とする。この内部給電電極
４は棒状、線状、短冊状、コイル状のいずれであっても
よい。

【００７４】このような構成の第７の実施の形態の誘電
体バリア放電ランプ部品は、上述したように交換部品と
して販売され、放電ランプ点灯装置又は光照射装置に装
填した使用されるが、それにより、誘電体バリア放電の
効率が良く、ランプ本体を耐衝撃にも優れ、さらには照
度の高い光線を放射できる放電ランプ点灯装置を完成さ
せることができる。

【００７５】なお、上記の各実施の形態では紫外線を発
生する誘電体バリア放電ランプ、誘電体バリア放電ラン
プ部品、放電ランプ点灯装置及び光照射装置について説
明したが、ランプ容器２，２′内に封入する放電媒体に
別のものを選択することによって紫外線以外の光線を放
電発光させることが可能であり、特に紫外線発光のもの
に限定されることはない。

【００７６】

【発明の効果】以上のように請求項１及び２の発明の誘
電体バリア放電ランプによれば、照度の高い光線が放射
でき、ランプ容器に単管を使用できて高価な石英ガラス
の材料量を少なくでき、コスト低減が図れる。加えて、
放電がランプ本体の外周の一部に面接触する導電性保持
部の部分で起こり、ランプ本体の残りの部分では起こら
ないのでその部分でのランプ容器素材の劣化が起こら
ず、長寿命となる。

【００７７】請求項３の発明の誘電体バリア放電ランプ
によれば、ランプ本体と導電性保持部との密着性を光線
リフレクタによって向上させて誘電体バリア放電の効率
を向上させ、またランプ本体を衝撃から保護する緩衝材
として光線リフレクタを作用させ、さらには、誘電体バ
リア放電で発生した光線を光線リフレクタによって反射
して、ランプ本体における導電性保持部の存在しない側
面から放射する光線量を増加させ、光線照度を向上させ
ることができる。加えて、放電がランプ本体の外周の一
部に面接触する光線リフレクタの部分で起こり、ランプ
本体の残りの部分では起こらないのでその部分でのラン
プ容器素材の劣化が起こらず、長寿命となる。

【００７８】請求項４の発明の誘電体バリア放電ランプ
によれば、ランプ本体の製造過程でどうしてもできてし
まうへそ部との干渉に起因する光線リフレクタの変形を
防止しつつも光線の放射照度を向上させ、また光照射対
象物までの近接距離を最短まで縮められる。

【００７９】請求項５及び請求項６の発明の誘電体バリ
ア放電ランプによれば、光線の発生効率と光照射の効率
を共に良好なものにすることができる。

【００８０】請求項７の発明の誘電体バリア放電ランプ
によれば、冷却手段によって導電性保持部を冷却するこ
とにより、ランプ本体の昇温を抑制し、高出力化が図れ
る。

【００８１】請求項８の発明の放電ランプによれば、導
電性保持部に設けた冷却手段に流通させる冷却水の流量
を１リットル／分以上にすることにより、導電性保持部
の冷却、ひいてはランプ本体の冷却を効果的に行える。

【００８２】請求項９の発明の誘電体バリア放電ランプ
部品によれば、これを放電ランプ点灯装置の導電性保持
部に装着することによって、誘電体バリア放電の効率が
良く、ランプ本体を耐衝撃にも優れ、さらには照度の高
い光線を放射できる放電ランプ点灯装置を完成させるこ
とができる。

【００８３】請求項１０の発明の放電ランプ点灯装置に
よれば、誘電体バリア放電ランプの外部電極として作用
する導電性保持部をアース電位とし、内部電極に高圧を
印加して誘電体バリア放電ランプを点灯させるので、外
部に露出する導電性保持部に万が一、人やその他の物品
が接触しても感電、漏電の事故が起こらず、安全であ
る。

【００８４】請求項１１の発明の光照射装置によれば、
誘電体バリア放電ランプの複数本を並列し、各放電ラン
プの導電性保持部をアース電位とし、内部電極に高圧を
印加するので、一度に広い面積の光照射が行え、その
上、外部に露出している部材が高圧とならずに安全であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の誘電体バリア放電
ランプの正面図。

【図２】上記の第１の実施の形態の誘電体バリア放電ラ
ンプの軸方向に垂直な面での断面図。

【図３】上記の第１の実施の形態の誘電体バリア放電ラ
ンプにおいて、導電性保持部の覆い角度を大小変化させ
た時の紫外線照度と積算光量の変化を示すグラフ。

【図４】上記の第１の実施の形態の誘電体バリア放電ラ
ンプに対する放電ランプ点灯回路の回路図。

【図５】本発明の第２の実施の形態の誘電体バリア放電
ランプの正面図。

【図６】上記の第２の実施の形態の誘電体バリア放電ラ
ンプの軸方向に垂直な面での断面図。

【図７】本発明の第３の実施の形態の誘電体バリア放電
ランプの軸方向に垂直な面での断面図。

【図８】ランプ本体とそれに製造上不可避的に形成され
るへそ部を示す正面図。

【図９】ランプ本体のへそ部と紫外線照射対象物との干
渉の様子を示す説明図。

【図１０】本発明の第４の実施の形態の誘電体バリア放
電ランプの正面図。

【図１１】上記の第４の実施の形態の誘電体バリア放電
ランプの軸方向に垂直な面での断面図。

【図１２】上記の第４の実施の形態の誘電体バリア放電
ランプにおいて、冷却水流路に流す冷却水の流量と冷却
水流路の出入口での冷却水温度差との関係を示すグラ
フ。

【図１３】本発明の第５の実施の形態の光照射装置の構
造断面図。

【図１４】上記の第５の実施の形態の光照射装置の回路
図。

【図１５】本発明の第６の実施の形態の誘電体バリア放
電ランプの軸方向に垂直な面での断面図。

【図１６】本発明の第７の実施の形態の誘電体バリア放
電ランプ部品の正面図及びＡ−Ａ線断面図。

【符号の説明】

１ 放電ランプ ２，２′ ランプ容器 ３ 放電媒体 ４ 内部給電電極 ４′ 内部電極 ５ 導電性アンカー ６ リード部 ７ コイル部 ８ 封止部 ９ 金属箔 １０ リード線 １１ 光線リフレクタ １２ 導電性保持部 １３ 凹溝 １６ へそ部 １７ 切欠 １８ 切欠 ２０ 照射対象物 ２１ 冷却水流路 ２２ 冷却水パイプ ２３ 裏板

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電媒体が封入され、光線透過性誘電体
   から成る管状又はトーラス状のランプ本体と、 前記ランプ本体の中心軸相当部に、又は中心部空間に当
   該ランプ本体の軸方向に設けられた内部電極と、 前記ランプ本体の外周面の一部に面接触して保持し、前
   記内部電極と対向する外部電極として作用する光反射性
   且つ導電性保持部とを備えたことを特徴とする誘電体バ
   リア放電ランプ。
2. 【請求項２】 放電媒体が封入され、光線透過性誘電体
   から成る管状のランプ本体と、 前記ランプ本体内に封装され、当該ランプ本体の軸方向
   に張設されている内部電極と、 前記内部電極に対して、その長手方向に等間隔を開けた
   位置ごとに配置され、当該内部電極と一半のリード部の
   端部が電気的且つ物理的に接続され、他半のコイル部が
   前記ランプ本体の内周面に近接する構造の複数の導電性
   アンカーと、 前記ランプ本体の外周面の一部に面接触して保持し、前
   記複数の導電性アンカーと対向する外部電極として作用
   する光反射性且つ導電性保持部とを備えた誘電体バリア
   放電ランプ。
3. 【請求項３】 放電媒体が封入され、光線透過性誘電体
   から成る管状又はトーラス状のランプ本体と、 前記ランプ本体の中心軸相当部に、又は中心部空間に当
   該ランプ本体の軸方向に設けられた内部電極と、 前記ランプ本体の外周面の一部に面接触して保持し、前
   記内部電極と対向する外部電極として作用する導電性保
   持部と、 前記ランプ本体に対して、前記導電性保持部との接触面
   部分に介在し、且つ当該ランプ本体の外周面に弾性的に
   密着するように取り付けられた円筒片状の光線リフレク
   タとを備えた誘電体バリア放電ランプ。
4. 【請求項４】 前記ランプ本体は、放電媒体注入穴の痕
   跡を塞ぐへそ部を有し、前記導電性保持部及び光線リフ
   レクタの一端縁には、前記へそ部の膨らみを逃がすため
   の切欠を設けたことを特徴とする請求項３に記載の誘電
   体バリア放電ランプ。
5. 【請求項５】 前記導電性保持部又は光線リフレクタに
   より覆われる紫外線放射面の部分の面積の比Ｓは、前記
   ランプ本体の全周面積を１００％とするときにその２５
   ％〜８０％の範囲であることを特徴とする請求項１〜４
   のいずれかに記載の誘電体バリア放電ランプ。
6. 【請求項６】 前記導電性保持部又は光線リフレクタが
   当該ランプ本体の外周面を覆う円周角θは、前記ランプ
   本体の全周３６０°の円周角に対して３００°〜１００
   °の範囲であることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   かに記載の誘電体バリア放電ランプ。
7. 【請求項７】 前記導電性保持部は、冷却手段を有する
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の誘電
   体バリア放電ランプ。
8. 【請求項８】 前記冷却手段は、前記導電性保持部内に
   冷却水を流通させるパイプであり、当該冷却水の流量
   は、１リットル／分以上であることを特徴とする請求項
   ７に記載の誘電体バリア放電ランプ。
9. 【請求項９】 放電媒体が封入され、光線透過性誘電体
   から成る管状又はトーラス状のランプ本体と、 前記ランプ本体の中心軸相当部に、又は中心部空間に当
   該ランプ本体の軸方向に設けられた内部電極と、 前記ランプ本体の外周面に弾性的に密着するように取り
   付けられた円筒片状の光線リフレクタとを備えた誘電体
   バリア放電ランプ部品。
10. 【請求項１０】 請求項１〜８のいずれかに記載の誘電
    体バリア放電ランプを点灯させる放電ランプ点灯装置で
    あって、前記導電性保持部をアース電位とし、前記内部
    電極に高周波高電圧を印加して前記誘電体バリア放電ラ
    ンプを点灯させることを特徴とする放電ランプ点灯装
    置。
11. 【請求項１１】 請求項１〜８のいずれかに記載の誘電
    体バリア放電ランプの複数本を並列させ、各放電ランプ
    の導電性保持部をアース電位とし、前記内部電極に高周
    波高電圧を印加して各放電ランプを並列点灯させること
    を特徴とする光照射装置。