JP2014032910A - エキシマランプ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エキシマランプは、石英ガラスからなり、内部に発光ガスが充填され、管状の発光部および発光部の両端に連設された一対の封止部を有する発光管と、発光管の外表面に管軸方向に伸びるように配設された外部電極と、発光管の内部に管軸方向に伸びるように配設された内部電極とを備え、一対の封止部は、一方の封止部が円柱状であると共に、他方の封止部が扁平状であり、外部電極は、発光管の外表面において、発光部における直管状の発光空間包囲部分から他方の封止部に至る領域に密着した状態で配置された電極形成部材よりなることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
また、発光部42における排気管残部44が形成されている領域において、内部電極51と外部電極54との離間距離が大きくなることに起因して十分なエキシマ放電が得られずに発光強度が小さくなるため、光照射面において照度ムラが生じてしまう、という問題もある。
しかしながら、封止部をシュリンクシール法によって形成した場合においては、外部電極を構成する電極形成部材を発光管の外表面における発光空間包囲部分から封止部に至る領域に配置することによっても始動性を十分に向上させることできない、という問題があることが明らかとなった。
すなわち、図6に示すように、図6(A)で示されるような発光管61にシュリンクシール法によって形成された円柱状の封止部63は、図6(B)に示されるようなピンチシール法によって形成された扁平状の封止部43に比して、最小肉厚部分の厚み(図6(A)および(B)における上下方向の厚み)が大きくなることから、封止部63において、外部電極と内部電極との離間距離を十分に小さくすることができない。
前記一対の封止部は、一方の封止部が円柱状であると共に、他方の封止部が扁平状であり、
前記外部電極は、前記発光管の外表面において、前記発光部における管状の発光空間包囲部分から前記他方の封止部に至る領域に配置されていることを特徴とする。
また、一方の封止部が円柱状の形状を有するもとのされていることから、発光管の製造過程において、発光管の外表面に排気管残部を形成しないため、発光管において、発光空間包囲部分の外表面に配置される外部電極と、内部に配置される内部電極との間の離間距離(放電距離)を管軸方向において均一にすることができる。
従って、本発明のエキシマランプによれば、他方の封止部における発光部側の端部において、絶縁破壊を生じさせて内部電極と外部電極との間で放電(初期放電)を開始させることができ、しかも当該端部においては絶縁破壊を生じさせるために大きな絶縁破壊電圧が必要とされないことから、内部電極と外部電極との間にエキシマ放電を生じさせるために大きな始動電圧が必要とされず、よって優れた始動性を得ることができる。
また、外部電極と内部電極との間の離間距離(放電距離)を発光管の管軸方向において均一とすることができるため、発光管の管軸方向において均一な照度分布を得ることができる。
図1は、本発明のエキシマランプの構成の一例を示す説明用概略図であり、図2は、図1のエキシマランプにおける、図1の紙面に垂直な方向の断面を示す説明用断面図であり、図3は図2のA部を拡大して示す部分拡大図であり、図4は図2のB部を拡大して示す部分拡大図である。
このエキシマランプ10は、石英ガラスよりなり、円管状の発光部12と、当該発光部12の両端の各々に連設された一対の封止部13,14とを有する発光管11を備え、発光管11の外表面に排気管残部(チップ管)が形成されていない棒状のものである。この発光部12は、直管状の発光空間包囲部分12Aと、この発光空間包囲部分12Aの両端の各々に連続する縮径部分12B,12Cとを有しており、この縮径部分12B,12Cには封止部13,14が連続している。
発光管11の内部には、発光ガスが充填されていると共に、内部電極20が管軸方向に伸びるように配置されている。また、発光管11の外表面には、管軸方向に伸びるように外部電極30配置されている。
そして、発光管11において、一対の封止部は、一方(図1および図2における左方)の封止部(以下、「円柱状封止部」ともいう。)13が円柱状の形状を有するものであり、他方(図1および図2における右方)の封止部(以下、「扁平状封止部」ともいう。)14が扁平状の形状を有するものである。
この図の例において、円柱状封止部13は、例えばモリブデンからなる金属箔28が気密に埋設されてなる箔シール構造を有している。また、扁平状封止部14には、金属箔が設けられていない。
一方、扁平状封止部14は、ピンチシール法によって形成されており、この扁平状封止部14には、外部リードが設けられていない。
また、扁平状封止部14は、最小肉厚部分の厚みT2が、円柱状封止部13の最小肉厚部分の厚みT1よりも小さいものとされている。
この内部電極20は、発光管11の内部において、発光管11の中心軸(管軸)上に位置するように配置されている。すなわち、内部電極20は、当該内部電極20を構成するコイル状電極の中心軸が発光管11の中心軸(管軸)と一致するように、発光管11の中心軸に沿って伸びるよう配置されている。
そして、円柱状封止部13内に伸びる直線状部分22Aの一端は、当該円柱状封止部13内に埋設された金属箔28に接続されている。また金属箔28には、その一端(図1および図2における左端)に外部リード29が接続されている。
この外部電極30を構成するメッシュ状電極部材は、発光管11の外表面に密接した状態で発光空間包囲部分12A、縮径部分12Cおよび扁平状封止部14の外周面の全域にわたって管軸方向に伸びるように配設されている。
この図の例において、外部電極30を構成するメッシュ状電極部材は、一端(図1および図2における左端)が発光空間包囲部分12Aの円柱状封止部13側の端部に位置されており、他端(図1および図2における右端)が扁平状封止部14の外端面に位置されている。また、このメッシュ状電極部材によって構成される外部電極30は接地されている。
また、放電媒質としては、希ガスと共に必要に応じて、フッ素ガス(F)、塩素ガス(Cl)、沃素ガス(I)および臭素ガス(Br)などのハロゲンガスが用いられる。
発光管11における円柱状封止部13は、厚み(直径)T1が6mm、管軸方向の長さが20mmおよび発光部12側の端部における管壁の厚みT3が2mmである。
発光管11における扁平状封止部14は、厚みT2が2mm、管軸方向の長さが15mmおよび発光部12側の端部における管壁の厚みT4が1mmである。
また、内部電極20を構成するコイル状電極は、素線径が0.3mm、コイル状部分21の外径(コイル外径)が1.4mm、コイルピッチが1.8mmおよびコイル状部分21の長さが115mmである。
また、発光管11の内部空間には放電媒質としてキセノンガスが20kPaの圧力で封入され、また内部電極20と外部電極30との間には、動作周波数70kHz、出力電圧3.5kVの条件で交流電力が供給される。
このような封止部形成工程を経る製造方法によれば、円柱状封止部13を形成すべき発光管形成材料の端部を排気管として利用することができるため、発光管11に排気管残部(チップ管)を形成することなく、エキシマランプを得ることができる。
ここに、封止部形成工程においては、例えば、先ず、発光管形成用材料(以下、「石英ガラス管」ともいう。)と共に、コイル状電極に金属箔28が接合され、この金属箔28に外部リード29が接合されてなる電極組立体を用意する。そして、石英ガラス管内における所望の位置に電極組立体を配置し、当該石英ガラス管の一方の端部を溶融状態にして圧潰することにより、ピンチシール法によって扁平状封止部14を形成する。
次いで、一方の端部に扁平状封止部14が形成された石英ガラス管の内部に他方の端部を介して発光ガスを充填する。そして、発光ガスが充填された状態において、石英ガラス管の他方の端部の外周をバーナーなどで加熱し、当該他方の端部を構成する石英ガラスを軟化状態にして縮径させることにより、シュリンクシール法によって円柱状封止部13を形成する。
従って、エキシマランプ10によれば、近接対向領域において、小さな電圧によって初期放電を生じさせることができ、しかも、その初期放電によってコイル状部分21と外部電極30との間の全域にわたってエキシマ放電を生じさせることができるため、外部電極30と内部電極20との間に放電を生じさせるために大きな始動電圧が必要とされず、よって優れた始動性を得ることができる。
従って、エキシマランプ10によれば、発光ガスの種類、発光ガスの封入圧およびランプの点灯条件によらず、良好な始動性を得ることができる。
例えば、外部電極を構成する外部電極形成部材は、図1〜図4に示したように発光空間包囲部分12A、縮径部分12Cおよび扁平状封止部14の外周面の全域に配置されることに限定されず、発光管11の外表面における発光空間包囲部分から扁平状封止部に至る領域に配置されていればよい。具体的には、外部電極形成部材は、一端が発光空間包囲部分の円柱状封止部側の端部に位置され、他端が扁平状封止部の外周面上におけるいずれの領域に位置されていてもよく、あるいは、一端が円柱状封止部の外周面上におけるいずれの領域に位置され、他端が扁平状封止部の外周面におけるいずれの領域または外端面に位置されていてもよい。
また、円柱状封止部は、円柱状の形状を有するものであればよく、図1〜図3に示したように箔シール構造を有するものであってもよく、あるいは発光管を内部電極および外部リードに直接溶着することにより当該発光管の気密封止を達成するロッドシール構造を有するものであってもよい。
先ず、図1〜図4の構成を有するエキシマランプ(以下、「エキシマランプ(1)」ともいう。)を作製した。
作製したエキシマランプ(1)において、発光管11は、全長が165mmであり、また発光管11における発光部12は、発光空間包囲部分12Aの外径が18.5mmおよび発光空間包囲部分12Aの内径が16.5mmである。
発光管11における円柱状封止部13は、最小肉厚部分の厚み(直径)T1が6mm、管軸方向の長さが20mmおよび発光部12側の端部における管壁の厚みT3が2mmである。
発光管11における扁平状封止部14は、最小肉厚部分の厚みT2が2mm、管軸方向の長さが15mmおよび発光部12側の端部における管壁の厚みT4が1mmである。
また、内部電極20を構成するコイル状電極は、素線径が0.3mm、コイル状部分21の外径(コイル外径)が1.4mm、コイルピッチが1.8mmおよびコイル状部分21の長さが115mmである。
また、発光管11の内部空間には放電媒質としてキセノンガスが20kPaの圧力で封入されている。
このエキシマランプ(2)においては、メッシュ状電極部材が、発光部の外周面の全域と共に、扁平状封止部の発光部側部分の外周面および円柱状封止部の発光部側部分の外周面にも配置されている。
この比較用エキシマランプ(1)においては、メッシュ状電極部材が、発光空間包囲部分の外表面の全域と共に、円柱状封止部側の縮径部分の外周面および当該円柱状封止部の発光部側部分の外表面にも配置されている。
表1には、スイッチをONとする点灯操作10回中においてランプの点灯が確認された回数を示した。
一方、外部電極を構成するメッシュ状電極部材が、発光管の外表面において、発光空間包囲部分から扁平状封止部に至る領域に配置されていない構成の比較用エキシマランプ(1)においては、発光空間包囲部分から円柱状封止部に至る領域の外表面にメッシュ状電極部材が配置されているにもかかわらず、10回の点灯操作のいずれにおいてもランプが点灯されず、良好な始動性が得られないことが明らかとなった。
従って、発光管の一対の封止部の一方の封止部を扁平状とし、発光管の外表面において、発光空間包囲部分だけでなく、扁平状の封止部にも外部電極を構成する電極形成部材を配置することにより、優れた始動性が得られることが確認された。
11 発光管
12 発光部
12A 発光空間包囲部分
12B,12C 縮径部分
13 封止部(円柱状封止部)
14 封止部(扁平状封止部)
20 内部電極
21 コイル状部分
22A,22B 直線状部分
28 金属箔
29 外部リード
30 外部電極
40 エキシマランプ
41 発光管
42 発光部
42A 発光空間包囲部分
43 封止部
44 排気管残部
51 内部電極
54 外部電極
61 発光管
63 封止部
Claims (3)
- 石英ガラスからなり、内部に発光ガスが充填され、管状の発光部および当該発光部の両端に連設された一対の封止部を有する発光管と、当該発光管の外表面に管軸方向に伸びるように配設された外部電極と、当該発光管の内部に管軸方向に伸びるように配設された内部電極とを備えたエキシマランプにおいて、
前記一対の封止部は、一方の封止部が円柱状であると共に、他方の封止部が扁平状であり、
前記外部電極は、前記発光管の外表面において、前記発光部における管状の発光空間包囲部分から前記他方の封止部に至る領域に配置されていることを特徴とするエキシマランプ。 - 前記一方の封止部には、当該一方の封止部内に前記内部電極の一方の端部が伸びており、当該内部電極に電気的に接続されると共に当該一方の封止部の外端部から管軸方向外方に突出して伸びる外部リードが設けられており、前記他方の封止部には、外部リードが設けられていないことを特徴とする請求項1に記載のエキシマランプ。
- 前記発光管の外表面における、前記外部電極が配設される領域に排気管残部が形成されていないことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のエキシマランプ。
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