JP2004342369A - エキシマランプ - Google Patents

Abstract

【課題】金属薄膜を電極とするエキシマランプの電気導入用リード線と電極との接続方法を改善し、信頼性を向上したエキシマランプを提供する。
【解決手段】金属薄膜からなる電極に電気導入用リード線をロウ付け固定する。さらに、ロウ付けされる部分の金属薄膜の表面に、銅または金からなる金属膜を形成する。さらに、金属薄膜への電気導入をランプの長軸方向の両側から行うように構成し、金属薄膜の電流負荷を減少させる。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体バリア放電によりエキシマ分子を形成し、エキシマ分子から放射された光を利用するエキシマランプに関するもので、特に、ランプ電極への給電構造を改善したエキシマランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘電体バリア放電形式で、例えばＸｅガスを封入したエキシマランプからは波長１７２ｎｍの光が放出される。この波長の光は酸素をオゾン化する性質を有しており、当該ランプはオゾンと紫外線による有機物分解、表面洗浄へ適用されている。誘電体バリア放電形式のエキシマランプの電極としては、金属製のシート状のもの、あるいはエキシマ光を通過させ、被照射体にあてるようにするため、金属製のシートをメッシュ状にしたもの、または放電管構成体（例えば石英ガラスで構成された発光管）表面に金属薄膜を形成したもの等があった。金属製シートまたはメッシュ状シートに比較し、真空蒸着あるいはスパッタリングなどの手段で発光管表面に形成した金属薄膜は膜厚が薄く、前者の膜厚が数ミリから３０ミクロンのオーダーであるのに比べて、後者は１ミクロン以下である。発光管表面に形成した金属薄膜は容器に密着してその形状を保っている。
誘電体バリア型放電ランプの電極として、発光管表面に形成した金属薄膜よりなる電極が、金属メッシュあるいは金属シートを発光管に被せて成るものに較べ優れている点は、電極と発光管の密着性が良いことである。すなわち、後者では発光管材と電極との間に僅かな隙間ができるが、前者は完全に密着している。ランプ点灯時の放電状態を観察すれば、電極と発光管の間に隙間があると放電の発生する密度はあらくまばらで、その部位にて発生する１７２ｎｍの光は弱い。これに対して電極と発光管との間が完全に密着していると放電の発生する密度は大きく、その部位にて発生する１７２ｎｍの光は強い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ランプの表面に蒸着あるいはスパッタリングにて作成した金属薄膜を電極とする場合は、膜厚が１ミクロン以下と薄いので、ランプの使用中に、膜内への酸化進行のため電極としての導電性が低下し、完全に不導体化する直前に、その部分でランプを点灯するために供給している高周波高電圧の電気にてスパーク放電が発生し、その周辺の膜が剥がれてしまうという問題があった。
さらに、従来のエキシマランプにおいては高周波高電圧発生トランスの二次側から供給される電気を一旦平滑な平面を有する金属体へ導き、その金属体の平滑面を、ランプの金属薄膜の一部分と接触させランプへ給電しているため、金属体と金属薄膜との接触点でスパークの発生する頻度が高かった。これは発光管の表面に設けた金属薄膜の電極面と、金属体の平滑面との接触性に難点があること、その接触させている隙間からオゾンが進入し電極が次第に酸化されることが原因であると推考される。またランプ側の金属薄膜の電極は機械的にこすられたりすると弱く、介在させた金属体とのこすれなどが原因で、接続部での導通性を悪化させるという問題があった。
さらに、真空蒸着あるいはスパッタリングなどの手段で直接ランプの外表面に形成された金属薄膜はその膜厚が通常１ミクロン以下で、電気抵抗が大きく、ランプ電流が流れる時のジュ‐ル熱による温度上昇が想定される。そして、金属薄膜の温度が限界値以上に上昇すると膜が剥がれ落ちるという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
請求項１に記載のエキシマランプは、直方体の形状を有する密閉容器の中に、ランプ点灯中にエキシマ分子を生成するガスが封入されており、前記容器の相対向する１組の面の外側には、金属薄膜よりなる誘電体バリア放電用の電極を有するエキシマランプにおいて、前記金属薄膜に電気導入用リード線をロウ付け固定したことを特徴とする。
請求項２に記載のエキシマランプは、直方体の形状を有する密閉容器の中には、ランプ点灯中にエキシマ分子を生成するガスが封入されており、前記容器の相対向する１組の面の外側には、金属薄膜よりなる誘電体バリア放電用の電極を有し、前記金属薄膜の一部に電気導入用リード線をロウ付け固定してなるエキシマランプにおいて、ロウ付けされる部分の金属薄膜の表面には、銅または金からなる金属膜を形成したことを特徴とする。
請求項３に記載のエキシマランプは金属薄膜への電気導入をランプの長軸方向の両側から行うように構成したことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１〜図４により説明する。図１は本発明の実施例を示す正面図、図２は図１における長軸方向の中心線と紙面に直角な面を含む断面図である。図１および図２において、発光管５は透明石英からなり長辺約１０５０ｍｍ、短辺約３５ｍｍ、厚さ約１２ｍｍのほぼ直方体で、その長軸方向の両端は閉塞して密封され、容器の中には適当な圧力にて、ランプ点灯中にエキシマ分子を生成するガス（例えばキセノン）が封入されている。発光管５の一面にはニッケルからなる金属薄膜３が真空蒸着にて形成されている。金属薄膜の材料としてはニッケルのほかにクロムを用いることもできる。さらに前記金属薄膜３を形成した面とは反対側の面には、同じくニッケルからなる金属薄膜３’が形成されている。ただし、金属薄膜３’は紫外線を取り出すために、リード線を付設する端部を除きメッシュ状に形成されている。前記金属薄膜３、３’のそれぞれにはどちらか一方の端部にリード線１がその先端から２〜５ｃｍの範囲の被覆絶縁を切除し、剥き出しになった複数本の芯線６をほぐして、所定の取り付部の面積いっぱいに拡がるようにしてはんだ４にてロウ付けされている。ロウ付けのロウ材としては、はんだのほかに銀ロウ等を用いることもできる。
図３は他の実施例を示す断面図で、ニッケルからなる金属薄膜３、３’の端部表面には金からなる金属膜２がメッキにより付設され、さらにその表面にはリード線１が前述したのと同様の方法ではんだを用いてロウ付けされている。金属膜２を付設する目的は、はんだ付けを容易にするためと、オゾンによる酸化で導通性が悪化するのを防止するためである。金属膜２としては金のほかに銅を用いることもできる。さらに、図４は別の実施例を示す断面図で、ニッケルからなる金属薄膜３、３’の両端部表面には金からなる金属膜２がメッキにより付設され、さらにその表面にはリード線１が前述したのと同様の方法ではんだを用いてロウ付けされている。このような構成にすると，リード線および金属薄膜に流れる電流が二分されるため、ロウ付け部および金属薄膜部で発生するジュール熱が抑制され、よって金属薄膜が剥がれ易くなるのを防止できる。
【０００６】
【実施例】
上述の本発明の構成よりなるエキシマランプと電気を一旦平滑な平面を有する金属体へ導き、その金属体の平滑面を、ランプの金属薄膜の一部分と接触させランプへ給電するように構成した従来のエキシマランプとの比較点灯試験を行った。試験に用いたエキシマランプの仕様は下記のとおりである。発光管５は透明石英からなり長辺約１０５０ｍｍ、短辺約３５ｍｍ、厚さ約１２ｍｍのほぼ直方体で、その長軸方向の両端は閉塞して密封され、容器の中には、ランプ点灯中にエキシマ分子を生成するキセノンガスが約４×１０^４Ｐａの圧力で封入されている。このような発光管の長辺と短辺を含む相対向する１組の面には、約０．０５μの厚さのクロム膜と、さらにその上に約０．２５μの厚さのニッケルよりなる金属薄膜を誘電体バリア放電用の電極として真空蒸着により形成し、その一方の面の金属薄膜は紫外線を取り出すために線幅が約０．５ｍｍ、目の大きさが約２ｍｍ平方の網目状に加工した。ただし、長辺方向の両端は電気導入用リード線を取り付けるために端部から約２５ｍｍの領域は金属薄膜を残してある。
このような発光管を１２個製作し、従来、本発明の請求項１、請求項２および請求項３の構成で、それぞれ３個づつ電気導入用リード線を取り付けたエキシマランプを製作した。
従来の電気導入用リード線を金属薄膜へ取り付ける方法は、幅約３０ｍｍ、長さ約５０ｍｍの大きさに切った約０．１５ｍｍの厚みの銅板を金属薄膜の表面に置き、その外側および対向する面に配置したアルミナからなる絶縁部品を介してねじで止めることにより固定した。なお、前記銅板の金属薄膜に取り付ける側とは反対側には、あらかじめ電気導入用リード線をはんだによりロウ付けしている。さらに、本発明請求項１の構成の実施例ランプは前記発光管の表面に形成された金属薄膜における長辺方向の一方の端部に電気導入用リード線をはんだによりロウ付けした。
さらに本願請求項２の構成の実施例ランプは、前記発光管の表面に形成された金属薄膜の長辺方向における両端部の端から約２５ｍｍの領域に約３μの厚さで金メッキを形成した後、一端の前記金メッキ部分に電気導入用リード線をはんだでロウ付けした。
さらに、本発明請求項３の構成の実施例ランプは前述の請求項２の実施例ランプと同じく金属薄膜の両端に金メッキを形成した後、両端の前記金メッキ部分に電気導入用リード線をはんだでロウ付けした。
つぎに、このような構成で製作した従来仕様のランプと実施例ランプの点灯試験を実施した。試験数は各仕様とも３灯づつとし、同一条件で点灯した。試験結果は表１のとおりであった。ランプへの電気導通状態が異常となり、ランプが点灯しなくなるまでの時間を、いずれも３灯の平均値で表わしている。
【０００７】
【表１】

【０００８】
本発明の請求項２および３の構成よりなる実施例ランプは７０００時間点灯後も異常なかったが、点灯試験はそこで打ち切った。以上の結果が示しているように、本発明によるエキシマランプは従来のものに比べて寿命が２倍以上に改善された。
【０００９】
【発明の効果】
請求項１によれば、直方体の誘電体バリア放電型エキシマランプの発光管表面に真空蒸着あるいはスパッタリングにて電極としての金属薄膜を形成し、この金属薄膜への電気導入方法として、当該金属薄膜に電気導入用リード線をロウ付け固定するため、接触不良などによる導通性の悪化が生じない、信頼性の高い電極への電気導入ができる。
請求項２によれば、直方体の形状を有する密閉容器の中には、ランプ点灯中にエキシマ分子を生成するガスが封入されており、前記容器の相対向する一組の面の外側には、金属薄膜よりなる誘電体バリア放電用の電極を有し、前記金属薄膜に電気導入用リード線をロウ付け固定してなるエキシマランプにおいて、ロウ付けされる部分の金属薄膜の表面には、銅あるいは金からなる金属膜を形成しているので、ロウ付けがより確実になり、信頼性の高い電極への電気導入ができる。
請求項３によれば、金属薄膜への電気導入をランプの長軸方向の両側から行うように構成しているので、電気導入用リード線および金属薄膜に流れる電流を半減させることができ、点灯時に発生する金属薄膜の抵抗によるジュ‐ル熱が原因で生じる温度上昇を抑制して、金属薄膜が剥がれ易くなるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るエキシマランプの構成を示す正面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るエキシマランプの構成を示す図１を下面から見た断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るエキシマランプの構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るエキシマランプの構成を示す断面図である。
１ 電気導入用リード線
２ 金属膜
３ 金属薄膜
４ はんだ
５ 発光管
６ 芯線

Claims (3)

1. 直方体の形状を有する密閉容器の中には、ランプ点灯中にエキシマ分子を生成するガスが封入されており、前記容器の相対向する一組の面の外側には、金属薄膜よりなる誘電体バリア放電用の電極を有するエキシマランプにおいて、前記金属薄膜に電気導入用リード線をロウ付け固定したことを特徴とするエキシマランプ。
2. ロウ付けされる部分の金属薄膜の表面には、銅あるいは金よりなる金属膜を形成したことを特徴とする請求項１記載のエキシマランプ
3. 金属薄膜への電気導入をランプの長軸方向の両側から行うように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のエキシマランプ

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