JP2004152534A - Discharge tube - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一対の電極に電圧を印加することにより、放電ガスが充填された放電空間内で放電を生成して紫外線等の光を放射する放電管に関し、特に、簡易な構造により発光強度を向上させることができる放電管に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、従来の紫外線発光用の放電管の一例を示すものであり、該放電管60は、紫外線透過ガラスより成る第1の基板62と、絶縁材より成る第2の基板64とを、所定の間隙を隔てて対向配置すると共に、両基板62,64周縁を低融点ガラス等の封着材66を介して気密に封止して外囲器68を形成し、さらに、該外囲器68内にアルゴンと水銀とを混合してなる紫外線放射ガス、或いは、キセノンを主体とした紫外線放射ガスを充填することにより、外囲器68内に放電空間70を形成して成る。
また、上記第2の基板64の内面64aには、一対の帯状の内部電極72,72が所定の間隙を隔てて並設されている。
【0003】
上記放電管60にあっては、一対の内部電極72,72間に直流電圧を印加すると、放電空間70内で放電が生成されて電子が放出され、該電子が紫外線放射ガスに衝突することにより様々な波長の紫外線が生成されるのである。生成された紫外線は、紫外線透過ガラスで構成された第1の基板62を透過して外囲器68外部へと放射されるようになっている。
【0004】
ところで、上記放電管60にあっては、放電空間70内に配置された内部電極72,72間に直流電圧を印加して放電を生成しているが、内部電極72,72の全表面で放電を生成するには大電流を通じる必要があるため、高電圧の直流電圧を印加しなければならなかった。この場合、高電圧の直流電圧を連続的に印加すると、消費電力が大きくなりすぎて実用的でないことから、従来は、上記内部電極72,72に、ピーク電圧値の大きい直流パルス電圧を印加して放電を生成していた。
しかしながら、直流パルス電圧を印加して放電を生成する駆動方式では、直流パルス電圧が印加されない時間は放電が全く生成されないこととなる。また、直流パルス電圧が印加されている間も、内部電極72,72の全表面で放電が生成されるのは直流パルス電圧が印加された一瞬(例えば1μS)だけであり、それ以外の時間は内部電極72,72間で部分放電が生成されるにすぎない。このため、直流駆動方式の放電管60は、必然的に放電管60から放射される紫外線の発光強度が小さかった。
【0005】
また、上記放電管60にあっては、放電空間70内に内部電極72,72が配置されていることから、放電によって放出されたイオン等の荷電粒子によって内部電極72,72がスパッタされて劣化し易く、寿命特性が悪かった。
さらに、内部電極72,72がスパッタされて飛散したスパッタ物質(内部電極構成物質)が第1の基板62内面に付着するため、外囲器68外部への紫外線の透過が阻害され、紫外線の発光強度の低下をもたらしていた。
【0006】
このため、特開平10−222083号に開示されているように、上記直流駆動方式の放電管60に比べて、低消費電力且つ長寿命特性を有する交流駆動方式の放電管が従来から用いられている。
図6は、斯かる交流駆動方式の放電管の一例を示すものであり、該放電管80は、第1の基板62の外面62aに、一対の帯状の外部電極82,82を所定の間隙を隔てて並設している。
この放電管80にあっては、一対の外部電極82,82に交流電圧を印加すると、誘電体である第1の基板62を介して放電空間70内で放電が生成されて電子が放出され、該電子が紫外線放射ガスに衝突することにより様々な波長の紫外線が生成されるのである。生成された紫外線は、紫外線透過ガラスで構成された第1の基板62を透過して外囲器68外部へと放射される。
【0007】
上記放電管80は、表面に電荷が蓄積される誘電体(第1の基板62)を間に介して配置された外部電極82,82に交流電圧を印加して放電を生成するものであり、上記直流駆動方式の放電管60に比べて、低電圧で放電を生成することができる。このため、この交流駆動方式の放電管80は、上記直流駆動方式の放電管60のように、消費電力を小さくするためのパルス通電を行う必要がなく、継続的に放電を生成することができるので、上記放電管60に比べて放射される紫外線の発光強度を大きくすることが可能である。
また、放電空間70内に電極が配置されていないことから、スパッタによる電極の劣化を生じることがなく長寿命であると共に、スパッタ物質が第1の基板62内面に付着することがないため、外囲器68外部への紫外線の透過が阻害されることもない。
【0008】
図7は、後述する本発明に係る放電管10、上記直流駆動方式の放電管60、上記交流駆動方式の放電管80の紫外線の発光強度を、時間の経過と共に示したグラフであり、当該グラフから明らかな通り、交流駆動方式の放電管80(図7のB)は、直流駆動方式の放電管60(図7のA)に比べて、大きい発光強度を得ることができる。
【特許文献1】
特開平10−222083号
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記の通り、交流駆動方式の放電管80を用いれば、比較的大きい発光強度を実現することが可能である。
しかしながら、上記交流駆動方式の放電管80の発光強度も必ずしも満足の得られる水準とはいえず、更なる発光強度の大きい放電管の出現が望まれていた。
【0010】
本発明は、上記要請に応えるためになされたものであり、その目的とするところは、簡易な構造により発光強度を向上させることができる放電管の実現にある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る放電管は、誘電体より成る外囲器の内部に放電ガスを充填して放電空間を形成し、上記外囲器の外面に外部電極を形成すると共に、上記外囲器の内面に内部電極を形成し、さらに、上記外囲器を貫く貫通孔を形成すると共に、該貫通孔を介して上記外部電極と放電空間とを気密状態で連通したことを特徴とする。
【0012】
本発明に係る放電管にあっては、外囲器の外面に外部電極を形成すると共に外囲器の内面に内部電極を形成し、且つ、外囲器に形成した貫通孔を介して外部電極と放電空間とを気密状態で連通することにより、従来の放電管60,80に比べて、発光強度を向上させることができる。
すなわち、先ず、外囲器の外面に外部電極を形成すると共に、外囲器の内面に内部電極を形成したとにより、交流駆動の半周期において、誘電体を介しての交流放電に比べて放電効率が良好な直流放電が生成され、この場合、電圧が印加されている間、内部電極の略全表面で放電が生成されるため、放電管の発光強度を向上させることができる。
また、外囲器に形成した貫通孔を介して一方の外部電極と放電空間とを気密状態で連通したことにより、上記貫通孔の内壁には電荷が大量に蓄積されることとなり、その結果、電圧印加時の放電電流が大きくなるため、放電管の発光強度を向上させることができる。
【0013】
上記外囲器は、例えば、紫外線透過ガラスより成る第1の基板と、絶縁材より成る第2の基板とを、所定の間隙を隔てて対向配置すると共に、両基板周縁を気密に封止して形成され、この場合、外囲器内には、放電ガスとして紫外線放射ガスが充填されて放電空間が形成されると共に、上記第1の基板及び/又は第2の基板の外面に、上記外部電極が形成され、また、上記第1の基板及び/又は第2の基板の内面に、上記内部電極が形成され、さらに、上記外部電極の形成された基板を貫く貫通孔が形成されると共に、該貫通孔を介して上記外部電極と放電空間とが気密状態で連通される。
【0014】
上記貫通孔の直径は、0.2mm〜1.0mmに設定するのが好ましい。
すなわち、貫通孔の直径が0.2mmより小さいと、貫通孔の内壁に蓄積される電荷量が少ないため、放電管の発光強度を効果的に向上させることができず、一方、貫通孔の直径が1.0mmより大きいと、直流放電生成時に、貫通孔を通過してきた荷電粒子によって外部電極がスパッタされて劣化するおそれが大きくなるためである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明に係る放電管の実施形態を説明する。
図1及び図2は、本発明に係る紫外線発光用の放電管10を示すものであり、該放電管10は、石英ガラス等の紫外線透過ガラスより成る第1の基板12と、ガラス等の絶縁材より成る第2の基板14とを、所定の間隙を隔てて対向配置すると共に、両基板12,14周縁を低融点ガラス等の封着材16を介して気密に封止して略扁平直方体形状の外囲器18を形成し、さらに、該外囲器18内にアルゴンと水銀とを混合してなる紫外線放射ガス、或いは、キセノンを主体とした紫外線放射ガスを充填することにより、外囲器18内に放電空間20を形成して成る。
【0016】
上記第2の基板14の外面14aには、銀ペーストや、透明なNESA膜(SnO2)等より成る帯状の外部電極22が被着形成されている。
また、第1の基板12の内面12aには、42−6合金やFe−Ni合金等より成る帯状の内部電極24が形成されている。該内部電極24は、その両端部が図2に示すように、封着材16を貫通して外囲器18外部へ導出されている
【0017】
さらに、上記第2の基板14及び外部電極22を共に貫く貫通孔26が形成されている。該貫通孔26は、外部電極22の外面に接続され、一端が封止されたキャップ状のガラス管28によって覆われることにより、気密に閉塞されている。従って、放電空間20内の放電ガスが、貫通孔26を通じて放電管10外部へ流出することはない。尚、上記ガラス管28は、後述する排気管を利用して形成されるものである。
上記貫通孔26が形成された結果、外部電極22は、該貫通孔26を介して放電空間20と気密状態で連通することとなる。
【0018】
上記本発明の放電管10にあっては、外部電極22及び内部電極24に交流電圧を印加すると、誘電体である第2の基板14を介して放電空間20内で放電が生成されて電子が放出され、該電子が紫外線放射ガスに衝突することにより様々な波長の紫外線が生成される。
生成された紫外線は、紫外線透過ガラスで構成された第1の基板12を透過して外囲器18外部へと放射されるのである。
【0019】
外囲器18外部へ放射された紫外線の中で、220nm未満の波長(特に185nm)の紫外線を利用すれば、空気中の酸素に作用してオゾン(O3)を生成することができる。また、254nmの波長の紫外線を利用すれば、殺菌を行うことができる。さらに、300〜400nmの波長の紫外線を利用すれば、アナターゼ型の酸化チタン(TiO2)等より成る光触媒の活性化が可能である。
【0020】
尚、上記内部電極24は、第2の基板14の内面に形成しても良い。また、紫外線透過ガラスで構成された第1の基板12も誘電体であることから、該第1の基板12の外面に、上記外部電極22を形成するようにしても良い。
【0021】
次に、上記放電管10の製造方法を説明する。
先ず、第1の基板12の内面12aに、42−6合金やFe−Ni合金等より成る帯状の内部電極24を接続すると共に、第2の基板14の外面14aに、銀ペーストや、透明なNESA膜(SnO2)等より成る帯状の外部電極22を印刷等の方法により被着する(図示省略)。
次に、第2の基板14及び外部電極22を共に貫く貫通孔26を、超音波加工機やドリル等を用いて形成する(図示省略)。
【0022】
次に、第1の基板12と第2の基板14とを、所定の間隙を隔てて対向配置させた状態で、約450℃の温度で加熱しつつ、低融点ガラス等の封着材16を介して、両基板12,14周縁を気密に封止して外囲器18を形成する。
また、約450℃の温度で加熱しつつ、低融点ガラス等の封着材(図示せず)を介して、貫通孔26が形成された外部電極22の外面に、上記貫通孔26を覆うようにガラス製の排気管30を接続する(図3)。
【0023】
その後、上記排気管30に、図示しない真空排気装置を接続し、外囲器18内を真空排気した後、該排気管30及び貫通孔26を通じて外囲器18内に紫外線放射ガスを封入する。この結果、外囲器18内に放電空間20が形成される。
次に、図4に示す如く、排気管30の中途部をバーナ32で加熱溶融させて封じ切ることによって、排気管30は一端が封止されたキャップ状のガラス管28と成され、図1に示す放電管10が完成するのである。
このように、上記製造方法によれば、外囲器18内を真空排気すると共に紫外線放射ガスを封入するために用いられる排気管30を利用して、貫通孔26を閉塞するガラス管28を形成することができる。
【0024】
而して、図7のグラフに示す通り、本発明に係る放電管10(図7のC)は、従来の上記直流駆動方式の放電管60(図7のA)のみならず、交流駆動方式の放電管80(図7のB)に比べても、大きい発光強度を得ることができる。
因みに、本発明に係る放電管10、従来の直流駆動方式の放電管60、交流駆動方式の放電管80は、何れも外囲器内に、アルゴンと水銀を混合した紫外線放射ガスを、80Torrの圧力で封入したものを用いた。また、本発明の放電管10の貫通孔26の直径は、0.6mmのものを用いた。尚、本発明に係る放電管10、従来の直流駆動方式の放電管60、交流駆動方式の放電管80の外囲器の外形寸法は、横幅が約120mm、奥行が約22mm、厚さが約5mmと成され、また第1の基板、第2の基板14の厚さはそれぞれ約1mmと成されている。
【0025】
本発明の放電管10において、第2の基板14の外面14aに外部電極22を形成すると共に第1の基板12の内面12aに内部電極24を形成し、且つ、第2の基板14に形成した貫通孔26を介して、外部電極22と放電空間20とを気密状態で連通したことにより、放電管10の発光強度を向上させることができるのは、以下の理由による。
先ず、第2の基板14の外面14aに外部電極22を形成すると共に、第1の基板12の内面12aに内部電極24を形成したことにより、交流駆動の半周期において、誘電体を介しての交流放電に比べて放電効率が良好な直流放電が生成され、しかもこの場合、電圧が印加されている間、内部電極24の略全表面で放電が生成されるため、放電管10の発光強度を向上させることができるのである。
さらに、第2の基板14に形成した貫通孔26を介して、外部電極22と放電空間20とを気密状態で連通したことにより、上記貫通孔26の内壁には電荷が大量に蓄積されることとなり、その結果、電圧印加時の放電電流が大きくなるため、放電管10の発光強度を向上させることができるのである。
【0026】
本発明の上記放電管10においては、貫通孔26の直径は、0.2mm〜1.0mmに設定するのが好ましい。
すなわち、貫通孔26の直径が0.2mmより小さいと、貫通孔26の内壁に蓄積される電荷量が少ないため、放電管10の発光強度を効果的に向上させることができない。一方、貫通孔26の直径が1.0mmより大きいと、直流放電生成時に、貫通孔26を通過してきた荷電粒子によって外部電極22がスパッタされて劣化するおそれが大きくなるためである。
尚、貫通孔26の直径は、放電管10の外囲器18の寸法、放電ガスの種類、ガス圧等の変化に応じて、適宜調整すれば良い。
【0027】
上記の通り、放電管10の発光強度を向上させるためには、貫通孔26を介して外部電極22と放電空間20とが気密状態で連通されていれば良い。従って、上記においては、第2の基板14及び外部電極22を共に貫く貫通孔26を形成した場合を例に挙げて説明したが、外部電極22には貫通孔26を形成しなくても良い。
また、上記においては、第2の基板14の外面14aに外部電極22を形成した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、第1の基板12の外面から第2の基板14の外面にかけて、外囲器18の外面を巻回するように、外部電極22を形成しても良い。この場合、第1の基板12及び第2の基板14の外面に、上記外部電極22が形成されることとなる。
さらに、上記においては、第1の基板12の内面12aに内部電極24を形成した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、第1の基板12の内面から第2の基板14の内面にかけて、内部電極24を形成しても良い。この場合、第1の基板12及び第2の基板14の内面に、上記内部電極24が形成されることとなる。
【0028】
【発明の効果】
本発明に係る放電管にあっては、外囲器の外面に外部電極を形成すると共に外囲器の内面に内部電極を形成し、且つ、外囲器に形成した貫通孔を介して外部電極と放電空間とを気密状態で連通するという簡易な構造により、従来の放電管60,80に比べて、発光強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る放電管を示す断面図である。
【図2】本発明に係る放電管を示す底面図である。
【図3】本発明に係る放電管の製造方法を示す説明図である。
【図4】本発明に係る放電管の製造方法を示す説明図である。
【図5】従来の放電管を示す断面図である。
【図6】従来の他の放電管を示す断面図である。
【図7】本発明に係る放電管及び従来の放電管の紫外線の発光強度を、時間の経過と共に示したグラフである。
【符号の説明】
10 放電管
12 第1の基板
14 第2の基板
18 外囲器
20 放電空間
22 外部電極
24 内部電極
26 貫通孔
28 ガラス管
30 排気管[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge tube that emits light such as ultraviolet rays by generating a discharge in a discharge space filled with a discharge gas by applying a voltage to a pair of electrodes. Discharge tube which can be improved.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 shows an example of a conventional discharge tube for emitting ultraviolet light. The
On the
[0003]
In the
[0004]
By the way, in the
However, in the driving method in which a DC pulse voltage is applied to generate a discharge, no discharge is generated during a period in which the DC pulse voltage is not applied. Also, while the DC pulse voltage is being applied, the discharge is generated on the entire surfaces of the
[0005]
Further, in the
Further, since the sputtered material (internal electrode constituent material) spattered and scattered from the
[0006]
For this reason, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-222033, an AC-driven discharge tube having lower power consumption and longer life than the DC-driven
FIG. 6 shows an example of such an AC-driven discharge tube. In the
In the
[0007]
The
In addition, since no electrodes are arranged in the
[0008]
FIG. 7 is a graph showing, with time, the ultraviolet light emission intensity of the
[Patent Document 1]
JP-A-10-222093
[Problems to be solved by the invention]
As described above, by using the
However, the emission intensity of the
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to meet the above-mentioned demands, and an object of the present invention is to realize a discharge tube capable of improving light emission intensity with a simple structure.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a discharge tube according to the present invention forms a discharge space by filling a discharge gas into an envelope made of a dielectric, and forms an external electrode on an outer surface of the envelope. At the same time, an internal electrode is formed on the inner surface of the envelope, a through hole is formed through the envelope, and the external electrode and the discharge space are air-tightly communicated through the through hole. It is characterized by.
[0012]
In the discharge tube according to the present invention, the external electrode is formed on the outer surface of the envelope, the internal electrode is formed on the inner surface of the envelope, and the external electrode is formed through the through hole formed in the envelope. The discharge space can be communicated with the discharge space in an airtight state, so that the emission intensity can be improved as compared with the
That is, first, the external electrodes are formed on the outer surface of the envelope, and the internal electrodes are formed on the inner surface of the envelope. A DC discharge with good efficiency is generated. In this case, the discharge is generated on substantially the entire surface of the internal electrode while the voltage is applied, so that the emission intensity of the discharge tube can be improved.
In addition, by communicating one of the external electrodes and the discharge space in a gas-tight manner through the through hole formed in the envelope, a large amount of electric charge is accumulated on the inner wall of the through hole, and as a result, Since the discharge current at the time of applying the voltage is increased, the light emission intensity of the discharge tube can be improved.
[0013]
In the envelope, for example, a first substrate made of an ultraviolet transmitting glass and a second substrate made of an insulating material are opposed to each other with a predetermined gap therebetween, and the peripheral edges of both substrates are hermetically sealed. In this case, the envelope is filled with an ultraviolet radiation gas as a discharge gas to form a discharge space, and the outer surface of the first substrate and / or the second substrate is formed on the outer surface of the first substrate and / or the second substrate. An electrode is formed, the internal electrode is formed on the inner surface of the first substrate and / or the second substrate, and a through-hole is formed through the substrate on which the external electrode is formed. The external electrode and the discharge space are communicated in an airtight manner through the through hole.
[0014]
The diameter of the through hole is preferably set to 0.2 mm to 1.0 mm.
That is, when the diameter of the through hole is smaller than 0.2 mm, the amount of electric charge accumulated on the inner wall of the through hole is small, so that the emission intensity of the discharge tube cannot be effectively improved. Is larger than 1.0 mm, when a DC discharge is generated, the external electrodes are sputtered by charged particles passing through the through-holes, and the external electrodes are likely to be deteriorated.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a discharge tube according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIGS. 1 and 2 show a
[0016]
On the
On the
Further, a through-
As a result of the formation of the through-
[0018]
In the
The generated ultraviolet light is transmitted through the
[0019]
If ultraviolet rays having a wavelength of less than 220 nm (especially 185 nm) among ultraviolet rays emitted to the outside of the
[0020]
The
[0021]
Next, a method for manufacturing the
First, a band-shaped
Next, a through-
[0022]
Next, in a state where the
Further, while being heated at a temperature of about 450 ° C., the outer surface of the
[0023]
Thereafter, a vacuum exhaust device (not shown) is connected to the
Next, as shown in FIG. 4, a middle part of the
As described above, according to the above-described manufacturing method, the
[0024]
Thus, as shown in the graph of FIG. 7, the discharge tube 10 (FIG. 7C) according to the present invention includes not only the above-described conventional DC-driven discharge tube 60 (FIG. 7A) but also the AC-driven
Incidentally, the
[0025]
In the
First, the
Further, since the
[0026]
In the
That is, when the diameter of the through
The diameter of the through
[0027]
As described above, in order to improve the light emission intensity of the
In the above description, the case where the
Furthermore, in the above description, the case where the
[0028]
【The invention's effect】
In the discharge tube according to the present invention, the external electrode is formed on the outer surface of the envelope, the internal electrode is formed on the inner surface of the envelope, and the external electrode is formed through the through hole formed in the envelope. With a simple structure in which the discharge space and the discharge space communicate with each other in an airtight state, the light emission intensity can be improved as compared with the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a discharge tube according to the present invention.
FIG. 2 is a bottom view showing a discharge tube according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view showing a method for manufacturing a discharge tube according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing a method for manufacturing a discharge tube according to the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing a conventional discharge tube.
FIG. 6 is a sectional view showing another conventional discharge tube.
FIG. 7 is a graph showing the intensity of ultraviolet light emitted from the discharge tube according to the present invention and the conventional discharge tube over time.
[Explanation of symbols]
Claims (3)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2889886A1 (en) * | 2005-08-19 | 2007-02-23 | Saint Gobain | Ultraviolet flat discharge lamp e.g. bronze lamp, for e.g. refrigerator, has flat glass plates delimiting inner space filled of gas, and pair of electrodes associated to one of glass plates, where electrodes are disposed outside inner space |
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2002
- 2002-10-29 JP JP2002314342A patent/JP2004152534A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2889886A1 (en) * | 2005-08-19 | 2007-02-23 | Saint Gobain | Ultraviolet flat discharge lamp e.g. bronze lamp, for e.g. refrigerator, has flat glass plates delimiting inner space filled of gas, and pair of electrodes associated to one of glass plates, where electrodes are disposed outside inner space |
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