JP2016173965A - マイクロ波無電極ランプ及びこれを使用した光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光物質として水銀を用いることなく、ＵＶ−Ａ領域の紫外線の発光強度を安定的に放射することができる無水銀タイプのマイクロ波無電極ランプ及びこれを使用した光照射装置を提供する。【解決手段】マイクロ波エネルギーを受けて発光するマイクロ波無電極ランプにおいて、放電容器と該放電容器内に封入された希ガス及び発光物質と、を有し、前記発光物質は、ヨウ化鉄、ヨウ化コバルト、及び、亜鉛を含み、前記ヨウ化コバルトの封入密度は３．７〜９．４μｍｏｌ／ｃｃであり、前記ヨウ化鉄の封入密度に対する前記ヨウ化コバルトの封入密度の比は０．９７〜９３．６０であり、前記亜鉛の封入密度は２．８〜３．８μｍｏｌ／ｃｃである。【選択図】図５

Description

本発明は、マイクロ波給電方式のマイクロ波無電極ランプ、及び、これを使用する光照射装置に関する。

近年、可視光線又は紫外線を放射する放電ランプとして、マイクロ波無電極ランプが開発されている。マイクロ波無電極ランプを搭載する光照射装置は、典型的には、マイクロ波発振器と、マイクロ波空洞と、放電管（発光管）である無電極ランプを有する。無電極ランプはマイクロ波空洞に着脱可能に支持される。マイクロ波空洞には、無電極ランプからの可視光線又は紫外線を光出射口に導くための反射鏡が設けられている。光出射口には、マイクロ波に対しては不透過性であるが可視光線又は紫外線に対しては透過性の導電性メッシュが設けられている。

放電管には、始動用の希ガスと発光物質が封入されている。発光物質を適宜選択することによって、所望の波長の可視光線又は紫外線を得ることができる。紫外線は、波長４００〜３１５ｎｍのＵＶ−Ａ領域、波長３１５〜２８０ｎｍのＵＶ−Ｂ領域、波長２８０〜２００ｎｍのＵＶ−Ｃ領域に分けられる。ＵＶ−Ａ領域の紫外線は塗料、樹脂等の硬化処理に用いられる。ＵＶ−Ｃ領域の紫外線は殺菌用に用いられる。

特許文献１には、ヨウ化水銀及び鉄を封入した無電極ランプの例が記載されている。特許文献２には、有水銀タイプの無電極ランプの例が記載されている。発光物質として、水銀、ハロゲン、鉄、ニッケル、コバルト、パラジウム等が用いられている。

特開平６−１３０５２号公報 特開昭５７−１７２６５０号公報

近年、塗料、樹脂等の硬化処理に用いられる波長３１５〜４００ｎｍ（ＵＶ−Ａ領域）の紫外線の需要が高くなっている。ＵＶ−Ａ領域の紫外線を発生する無電極放電ランプでは、従来、発光物質として水銀が用いられる。近年、水銀は環境負荷物質として使用を回避する傾向にある。一方、ＵＶ−Ａ領域の紫外線を安定的に放射する光照射装置の要望が高くなっている。

本発明の目的は、発光物質として水銀を用いることなく、ＵＶ−Ａ領域の紫外線の発光強度を安定的に放射することができる無水銀タイプのマイクロ波無電極ランプ及びこれを使用した光照射装置を提供することにある。

本発明の実施形態によると、マイクロ波エネルギーを受けて発光するマイクロ波無電極ランプにおいて、
放電容器と該放電容器内に封入された希ガス及び発光物質と、を有し、
前記発光物質は、ヨウ化鉄、ヨウ化コバルト、及び、亜鉛を含み、
前記ヨウ化コバルトの封入密度は３．７〜９．４μｍｏｌ／ｃｃであり、
前記ヨウ化鉄の封入密度に対する前記ヨウ化コバルトの封入密度の比は０．９７〜９３．６０であり、
前記亜鉛の封入密度は２．８〜３．８μｍｏｌ／ｃｃである。

本発明の実施形態によると、前記マイクロ波無電極ランプにおいて、前記ヨウ化鉄の封入密度と前記ヨウ化コバルトの封入密度の和は９．０〜１０．０μｍｏｌ／ｃｃである、としてよい。

本発明の実施形態によると、マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器に付属するアンテナと、該アンテナからのマイクロ波エネルギーを受けて発光する無電極ランプと、を有する光照射装置において、
前記無電極ランプは希ガスと発光物質が封入された放電容器を有し、
前記発光物質は、ヨウ化鉄、ヨウ化コバルト、及び、亜鉛を含み、
前記ヨウ化コバルトの封入密度は３．７〜９．４μｍｏｌ／ｃｃであり、
前記亜鉛の封入密度は２．８〜３．８μｍｏｌ／ｃｃである。

本発明の実施形態によると、前記光照射装置において、前記ヨウ化鉄の封入密度と前記ヨウ化コバルトの封入密度の和は９．０〜１０．０μｍｏｌ／ｃｃである、としてよい。

本発明によれば、発光物質として水銀を用いることなく、ＵＶ−Ａ領域の紫外線の発光強度を安定的に放射することができる無水銀タイプのマイクロ波無電極ランプ及びこれを使用した光照射装置を提供することができる。

図１Ａは、本実施形態に係るマイクロ波無電極ランプを使用した光照射装置の一例を示す概略斜視図である。 図１Ｂは、図１Ａの光照射装置を正面から見た概略正面図である。 図２は、本実施形態に係る光照射装置の筐体の前側内部の断面構成を示す図である。 図３は、本実施形態に係る無電極ランプの一例を示す図である。 図４は、本実施形態に係る無電極ランプの例の寸法を説明する図である。 図５は、本願発明者が行った無電極ランプの点灯実験により得られたヨウ化鉄の封入密度に対するヨウ化コバルトの封入密度の比と紫外線（ＵＶ−Ａ）発光強度の関係を説明する図である。 図６は、本願発明者が行った無電極ランプの点灯実験により得られた亜鉛の封入密度（μｍｏｌ／ｃｃ）と紫外線（ＵＶ−Ａ）の発光強度の関係を説明する図である。 図７は、本願発明者が行った無電極ランプの点灯実験により得られた紫外線（ＵＶ−Ａ）発光強度の分光特性を説明する図である。

以下、本発明に係る無電極ランプ及びこれを使用した光照射装置の実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施形態は、例示であって、本発明を何等限定するものではないことを承知されたい。

図１Ａ及び図１Ｂは、本実施形態に係るマイクロ波無電極ランプを使用した光照射装置の一例を説明する図である。図１Ａは、光照射装置１０の斜視図である。図１Ｂは、図１Ａの光照射装置１０を正面から見た概略正面図である。図示のように、光照射装置１０のランプ軸線方向に沿ってＸ軸、光照射装置１０からの発光方向（矢印方向）に沿ってＺ軸、Ｘ−Ｚ面に垂直方向にＹ軸を設定する。

光照射装置１０は、矩形の筐体４を有し、筐体４の後側内部にマイクロ波発振器３（図示なし）が設けられている。光照射装置１０は、更に、マイクロ波発振器３に付属するアンテナ８と、アンテナ８からのマイクロ波エネルギーを受けて発光する無電極ランプ１２と、無電極ランプ１２の軸線に沿って配置された反射鏡１４を有する。反射鏡１４によって囲まれた空間は、マイクロ波空洞５を形成している。無電極ランプ１２は、マイクロ波空洞５に配置されている。

光照射装置１０は、更に、無電極ランプ１２を冷却する冷却空気供給機構を有する。冷却空気供給機構は、図示しない冷却空気源と、筐体４の上側には装着された冷却用送風ダクト６（図１Ｂでは省略）を有する。

マイクロ波は、波長１ｍ〜１００μｍ、周波数３００ＭＨｚ〜３ＴＨｚの電磁波を指し、電波の中で最も短い波長域である。マイクロ波発振器３として、マグネトロン、クライストロン、進行波管（ＴＷＴ）、ジャイロトロン、ガンダイオードを用いた回路等がある。本実施形態では、マイクロ波発振器としてマグネトロンを使用する。マグネトロンは、発振用真空管の一種であり、強力なノンコヒーレントマイクロ波を発生する。身近なところでは、マグネトロンは、レーダーや電子レンジに使われている。本実施形態では、電子レンジ、好ましくは業務用電子レンジに使用されているマグネトロンを使用する。なお、電子レンジでは周波数２，４５０ＭＨｚが使用されているが、これは技術的な制限によるものではなく、法的規制によるものである。

図２は、本実施形態に係る光照射装置１０の筐体４の前側内部の断面構成を示す。反射鏡１４は、代表的には、被照射面に集光させる楕円面反射鏡、被照射面に平行光を当てる放物面反射鏡等が有る。楕円面も放物面も少なくとも１つの焦点を有する。図２の実施例では、反射鏡１４は樋型楕円面反射鏡であり、無電極ランプ１２は直管型で、その中心軸が楕円面反射鏡の焦点に位置するように配置されている。なお、無電極ランプの中心（中心軸）が反射鏡の焦点位置に必ずしも一致している必要は無く、ランプ設置の位置的誤差等も考慮して、ランプ本体の中央部分が焦点を含む位置に配置されていればよい。

反射鏡１４の筐体４の前面には光出射口２が形成され、光出射口は導電性メッシュ１６によって覆われている。導電性メッシュ１６は、マイクロ波に対しては不透過性であるが、マイクロ波空洞からの照射光１８、即ち、可視光線及び紫外線に対しては透過性である。

マイクロ波発振器３から発生したマイクロ波は、アンテナ８を介して放射され、マイクロ波空洞５に供給され、そこで定在波を形成する。マイクロ波空洞５に配置された無電極ランプ１２の内部にプラズマを励起する。プラズマが放射する可視光線或いは紫外線は、照射光１８として反射鏡１４を反射し、又は、直接、光出射口２に向かって放射され、導電性メッシュ１６を通過して、被照射面に照射される。

図示しない冷却空気源からの冷却用空気１７は、冷却用送風ダクト６（図１Ａ）を経由し、反射鏡１４の孔１４Ａを介してマイクロ波空洞５に供給される。冷却用空気１７は無電極ランプ１２の外周面に衝突し、無電極ランプ１２を冷却する。

図３を参照して本実施形態に係る直管型の無電極ランプの例を説明する。無電極ランプ１２は、円筒状の放電容器１２Ａを有する直管型であり、その両端に突起部１２Ｂを有する。放電容器の両端の突起部１２Ｂを筐体の両側の内壁の係合部に係合させることによって、無電極ランプ１２はマイクロ波空洞内に保持される。

マグネトロンを発振させると、２，４５０ＭＨｚのマイクロ波エネルギーがマイクロ波空洞５に供給され定在波が形成される。マイクロ波が無電極ランプ１２の放電容器１２Ａと結合されて内部にプラズマが励起される。発光物質から可視光線或いは紫外線が放射される。

無電極ランプ１２を点灯すると、放電容器１２Ａの内部に、破線で示すように、２つのプラズマ領域１３が形成される。プラズマ領域１３は、腹１３１とその両側の節１３２を有する定在波を形成する。この定在波の波長は、λ＝伝播速度／周波数＝２．９９×１０⁸（ｍ／ｓ）／２．４５ＧＨｚ≒１２３ｍｍとなる。無電極ランプの放電容器１２Ａの軸線方向長さは、一波長の長さに略等しく形成されている。

定在波の腹１３１の部分は比較的温度が高く、比較的強い発光をする。ここは高温領域（ホットゾーン）１２ａ、１２ｂと呼ばれる。定在波の節１３２の部分は比較的温度が低く、比較的弱い発光をする。ここは低温領域（コールドゾーン）１２ｃ、１２ｄ、１２ｅと呼ばれる。放電容器１２Ａにて定在波は左右対称的に形成される。従って、中央の最低温位置は、放電容器１２Ａの軸線方向の中央の位置にある。低温領域１２ｃ、１２ｄ、１２ｅでは、封入物質の蒸発が阻害され、又は、再凝集が起こることがある。従って、無電極ランプ１２の放電容器１２Ａの温度分布は軸線方向に沿って不均一となる。

図４を参照して本実施形態に係る直管型の無電極ランプの例を説明する。放電容器１２Ａは、円筒部１２１を有する。円筒部の両側に端部１２３、１２３が形成されている。端部１２３、１２３は、放電容器の両側の低温領域１２ｄ、１２ｅに形成され、球面形状、楕円球面状等の回転曲面状に形成されてよい。

無電極ランプの軸線方向の寸法をＬ１、放電容器１２Ａの軸線方向の寸法をＬ、突起部１２Ｂ、１２Ｂの軸線方向の寸法をそれぞれＬｔとする。Ｌ１＝Ｌ＋２Ｌｔ＝１４６〜１５８ｍｍ、Ｌ＝１３０〜１４０ｍｍ、Ｌｔ＝８．０〜９．０ｍｍである。円筒部１２１の外径をＤ、突起部１２Ｂ、１２Ｂの外径をＤｔとする。

無電極ランプ１２は石英ガラス製である。放電容器１２Ａは石英ガラス製の密閉容器によって形成されている。突起部１２Ｂ、１２Ｂは石英ガラス製の棒材である。放電容器１２Ａには、始動用の希ガスと発光物質が封入される。

以下に、本願発明者が行った実験について説明する。先ず、実験で使用した無電極ランプの放電容器１２Ａの形状及び寸法を説明する。実験では、図３及び図４に示す無電極ランプを用いた。放電容器１２Ａの寸法は以下のとおりである。Ｌ１＝Ｌ＋２Ｌｔ＝１５５ｍｍ、Ｌ＝１３８ｍｍ、Ｌｔ＝８．５ｍｍ、Ｄ＝１１ｍｍ、Ｄｔ＝３ｍｍであった。放電容器１２Ａの肉厚は１ｍｍであった。放電容器１２Ａの内容積は８．８ｃｃであった。

次に、実験で用いた発光物質を説明する。上述のように本実施形態では、発光物質として環境負荷物質である水銀は用いない。実験では、発光物質として、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）、及び、ヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）を用いた。その理由は、コバルト（Ｃｏ）と鉄（Ｆｅ）は、ＵＶ−Ａ領域における発光に寄与することが知られているからである。更に、よりＵＶ−Ａ領域の紫外線の発光強度向上させるために、本願の発明者は、実験によりコバルトと鉄の最適比を求めることとした。

本願の発明者が行った予備的な実験では、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度が高くなると、ＵＶ−Ａ領域の発光強度が大きくなることが判った。ヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度は少なくとも３μｍｏｌ／ｃｃは必要である。一方、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度が１０μｍｏｌ／ｃｃを超えると、始動性が低下することが確認された。更に、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度を更に増加させても、ＵＶ−Ａ領域の発光強度がそれ以上に大きくなることはない。以上より、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度は３〜１０μｍｏｌ／ｃｃが好ましい。

本願の発明者は、ＵＶ−Ａ領域の紫外線の発光強度を向上させるために、発光物質として更に亜鉛（Ｚｎ）を用いることとした。亜鉛は蒸気圧が高いため点灯中のインピーダンスが高くでき、マイクロ波のエネルギーを効率よく吸収することができる。そのため、プラズマ温度を上昇させ、鉄、及びコバルトの発光強度を上昇させることができる。

始動用の希ガスとして１〜１０Ｔｏｒｒのアルゴンガスを封入した。無電極ランプの投入電力を１．４ｋＷ一定とし、波長３１５〜４００ｎｍ（ＵＶ−Ａ領域）の発光強度を測定した。

表１は実験で用いた発光物質と、実験結果であるＵＶ−Ａ領域の紫外線の強度の測定結果を示す。第１行は、実験番号１〜１２、第２行は、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度、第３行はヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入密度、第４行は、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度と第３行はヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入密度の和、第５行は、ヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入密度に対するヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度の比、第６行は、亜鉛（Ｚｎ）の封入密度である。第７行は、ＵＶ−Ａ領域の紫外線の強度（ｍＷ／ｃｍ²）である。ヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度とヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入密度の和をαとし、ヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入密度に対するヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度の比をβとする。
α＝ヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度とヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入密度の和
β＝ヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入密度に対するヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度の比
これらの実験番号１〜１２において、亜鉛（Ｚｎ）の封入密度（３．５８μｍｏｌ／ｃｃ）及び封入量（２．０ｍｍｇ）は一定とした。亜鉛（Ｚｎ）の封入密度については後に図６を参照して詳細に説明する。

実験番号１〜１２において、ヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入密度に対するヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度の比βを徐々に変化させた。例えば、実験番号１の場合、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度はゼロであり、ヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入密度は９．００μｍｏｌ／ｃｃ、封入量２３．８ｍｇである。一方、実験番号１２の場合、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度は９．３６μｍｏｌ／ｃｃ、封入量は２５ｍｍｇであり、ヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入密度はゼロである。但し、実験番号１〜１２において、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度とヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入密度の和αは略一定である。即ち、α＝９．００〜９．６６μｍｏｌ／ｃｃである。

図５は、表１の第７行に示すＵＶ−Ａ領域の紫外線の強度の測定結果を示す。横軸は、表１の第５行に示す、ヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入密度に対するヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度の比βである。尚、横軸の目盛は対数目盛である。縦軸は、表１の７行に示す、波長３１５〜４００ｎｍ（ＵＶ−Ａ領域）の発光強度（ｍＷ／ｃｍ²）である。図５のグラフにおいて、丸印の点は実験番号１の発光強度、四角印の点は実験番号２〜１１の発光強度、三角印の点は実験番号１２の発光強度の測定値をそれぞれ示す。図示のように比βが１より小さい場合には、比βを増加させると、ＵＶ−Ａ領域の紫外線の強度は増加する。しかしながら、比βが１００を超えると、ＵＶ−Ａ領域の紫外線の強度は減少する。

本願の発明者は、ＵＶ−Ａ領域の紫外線の強度の基準値として、実験番号１２の強度１１１１ｍＷ／ｃｍ²を選んだ。実験番号１２の発光物質は、ヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）を含まず、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）のみを含む。本願の発明者は、好ましい目標値として、実験番号１２のＵＶ−Ａ領域の紫外線の強度より１０％大きい値、即ち、１２２２ｍＷ／ｃｍ²を設定した。表１に示すように、ＵＶ−Ａ領域の紫外線の強度が目標値１２２２ｍＷ／ｃｍ²を超えたのは実験番号４〜１０である。実験番号４の場合、ヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入密度に対するヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度の比は、０．９７である。実験番号１０の場合、ヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入密度に対するヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度の比は、９３．６０である。

以上より、本発明の実施形態によると、ヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入密度に対するヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度の比は、０．９７〜９３．６０である。次に、実験番号１〜１２において、亜鉛の封入量を２．０ｍｇ、即ち、亜鉛（Ｚｎ）の封入密度を３．５８μｍｏｌ／ｃｃとしたが、亜鉛の最適封入密度について説明する。

図６は無電極ランプの放電容器１２Ａに封入した亜鉛（Ｚｎ）と波長３１５〜４００ｎｍ（ＵＶ−Ａ領域）の発光強度の関係を測定した結果を示す。横軸は、亜鉛（Ｚｎ）の封入密度（μｍｏｌ／ｃｃ）、縦軸は波長３１５〜４００ｎｍ（ＵＶ−Ａ領域）の発光強度（ｍＷ／ｃｍ²）である。亜鉛（Ｚｎ）以外の発光物質については、実験番号４の比率とした。図６の測定結果から亜鉛の最適封入密度を設定する。

先ず、亜鉛（Ｚｎ）の封入密度の下限値については、目標とするＵＶ−Ａ領域の発光強度を達成するために２．８μｍｏｌ／ｃｃとする。次に、亜鉛（Ｚｎ）の封入密度の上限値について考察する。亜鉛（Ｚｎ）の封入密度が約３．０〜３．５μｍｏｌ／ｃｃにおいてＵＶ−Ａ領域の発光強度が最大となる。即ち、亜鉛（Ｚｎ）の封入密度が増加すると、ＵＶ−Ａ領域の発光強度が増加する。一方、亜鉛（Ｚｎ）の封入密度が一定値を超えると、ＵＶ−Ａ領域の発光強度が減少する。これは、亜鉛（Ｚｎ）の封入密度が一定値を超えると、亜鉛（Ｚｎ）の発光（可視光部分）が相対的に強くなるためである。従って、図６のグラフから、亜鉛（Ｚｎ）の封入密度の上限値を３．８μｍｏｌ／ｃｃとする。以上より本実施形態では、亜鉛（Ｚｎ）の封入密度を２．８〜３．８μｍｏｌ／ｃｃとする。

図７は実験番号１、４、５、１１、１２の比β毎の発光分光スペクトルの測定結果を示す。横軸は、紫外線の波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（ｍＷ／ｃｍ²）である。実線のグラフは実験番号１のグラフ、破線のグラフは実験番号４のグラフ、一点鎖線のグラフは実験番号８のグラフ、二点鎖線のグラフは実験番号１１のグラフ、点線のグラフは実験番号１２のグラフである。

３３０〜３６０ｎｍの波長範囲では、ＵＶ−Ａ領域の発光強度に対するコバルトの寄与が比較的大きく、３７０〜３９０ｎｍの波長範囲では、ＵＶ−Ａ領域の発光強度に対する鉄の寄与が比較的大きい。特に、３２５〜３５５ｎｍの波長範囲では、ＵＶ−Ａ領域の発光強度の大きさの順は、実験番号の大きさ順である。即ち、ＵＶ−Ａ領域の発光強度の大きさの順は比βの大きさの順に等しい。３７０〜３８０ｎｍの波長範囲では、ＵＶ−Ａ領域の発光強度の大きさの順は、実験番号の大きさの逆の順である。即ち、ＵＶ−Ａ領域の発光強度の大きさの順は比βの大きさの順と反対である。

これらのグラフから次のことが判る。比βの値を大きくすると、コバルトの発光に起因して、３３０〜３６０ｎｍの波長範囲における発光強度が比較的大きくなるが、３７０〜３９０ｎｍの波長範囲における発光強度が比較的小さくなる。比βの値を小さくすると、鉄の発光に起因して、３７０〜３９０ｎｍの波長範囲における発光強度が比較的大きくなるが、３３０〜３６０ｎｍの波長範囲における発光強度が比較的小さくなる。図示のように、一点鎖線で示す実験番号４のグラフと二点鎖線で示す実験番号８のグラフは、３３０〜３６０ｎｍの波長範囲における発光強度と３７０〜３９０ｎｍの波長範囲における発光強度が共に比較的大きい、即ち、バランスが取れている。尚、表１に示すように、実験番号４の比βは０．９７である。実験番号８の比βは１５．３５である。

上述のように本願の発明者は、図３及び図４に示す無電極ランプを用いて、実験を行った。その結果から得られた知見を纏めると次のようになる。

（１）発光物質としてヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）、ヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）及び亜鉛（Ｚｎ）を用いた。所望の発光強度及び発光分光特性を実現するために、ヨウ化コバルトの封入密度、ヨウ化鉄（ＦｅＩ₂）の封入密度に対するヨウ化コバルト（ＣｏＩ₂）の封入密度の比β、及び、亜鉛の封入密度を所定の範囲に設定する。
（２）本願の発明者が行った実験から、ヨウ化コバルトの封入密度の好ましい範囲を３．７〜９．４μｍｏｌ／ｃｃとした。ヨウ化コバルトの封入密度をこのような好ましい値に設定することにより、所望の発光強度ばかりでなく、所望の発光分光特性を実現することができる。
（３）本願の発明者が行った実験から、封入密度の比βの好ましい範囲を０．９７〜９３．６０とした。封入密度の比βをこのような好ましい値に設定することにより、所望の発光強度ばかりでなく、所望の発光分光特性を実現することができる。
（４）本願の発明者が行った実験から、亜鉛の封入密度の好ましい範囲を２．８〜３．８μｍｏｌ／ｃｃとした。亜鉛の封入密度をこのような好ましい値に設定することにより、所望の発光強度ばかりでなく、所望の発光分光特性を実現することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の範囲はこれらの実施の形態によって制限されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者であれば容易に理解されよう。

本発明は、マイクロ波無電極ランプを搭載した光照射装置は、例えば、インク、塗装等が塗布された面の表面硬化処理などに好適に用いることができる。

２…光出射口、３…マイクロ波発振器、４…筐体、５…マイクロ波空洞、６…冷却用送風ダクト、８…アンテナ、１０…光照射装置、１２…無電極ランプ、１２Ａ…放電容器、１２Ｂ…突起部、１２ａ、１２ｂ…高温領域（ホットゾーン）、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ…低温領域（コールドゾーン）、１３…プラズマ領域、１４…反射鏡、１４Ａ…孔、１６…導電性メッシュ、１７…冷却用空気、１８…照射光、１２１…円筒部、１２３…端部、１３１…腹、１３２…節

Claims (4)

1. マイクロ波エネルギーを受けて発光するマイクロ波無電極ランプにおいて、
   放電容器と該放電容器内に封入された希ガス及び発光物質と、を有し、
   前記発光物質は、ヨウ化鉄、ヨウ化コバルト、及び、亜鉛を含み、
   前記ヨウ化コバルトの封入密度は３．７〜９．４μｍｏｌ／ｃｃであり、
   前記ヨウ化鉄の封入密度に対する前記ヨウ化コバルトの封入密度の比は０．９７〜９３．６０であり、
   前記亜鉛の封入密度は２．８〜３．８μｍｏｌ／ｃｃである、マイクロ波無電極ランプ。
2. 請求項１記載のマイクロ波無電極ランプにおいて、
   前記ヨウ化鉄の封入密度と前記ヨウ化コバルトの封入密度の和は９．０〜１０．０μｍｏｌ／ｃｃである、マイクロ波無電極ランプ。
3. マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器に付属するアンテナと、該アンテナからのマイクロ波エネルギーを受けて発光する無電極ランプと、を有する光照射装置において、
   前記無電極ランプは希ガスと発光物質が封入された放電容器を有し、
   前記発光物質は、ヨウ化鉄、ヨウ化コバルト、及び、亜鉛を含み、
   前記ヨウ化コバルトの封入密度は３．７〜９．４μｍｏｌ／ｃｃであり、
   前記亜鉛の封入密度は２．８〜３．８μｍｏｌ／ｃｃである、光照射装置。
4. 請求項３記載の光照射装置において、
   前記ヨウ化鉄の封入密度と前記ヨウ化コバルトの封入密度の和は９．０〜１０．０μｍｏｌ／ｃｃである、光照射装置。

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