JP2021125437A - Barrier discharge lamp module, barrier discharge lamp, and ultraviolet radiation device - Google Patents

Barrier discharge lamp module, barrier discharge lamp, and ultraviolet radiation device Download PDF

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棟興 聶
Toshin Nie
棟興 聶
弘喜 日野
Hiroyoshi Hino
弘喜 日野
純 藤岡
Jun Fujioka
純 藤岡
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Abstract

To provide a barrier discharge lamp module, barrier discharge lamp and ultraviolet radiation device, capable of suppressing degradation in the transmission coefficient of ultraviolet radiation in a luminous tube.SOLUTION: A barrier discharge lamp module is tubular and includes a luminous tube whose internal space is sealed with gas and an internal electrode with a coil provided in the internal space. The luminous tube includes a material through which ultraviolet radiation runs and which contains SiO2. The content of an OH group in the material is 800 ppm and more to 2000 ppm or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、バリア放電ランプモジュール、バリア放電ランプ、および紫外線照射装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a barrier discharge lamp module, a barrier discharge lamp, and an ultraviolet irradiation device.

波長が200nm以下の紫外線を照射するバリア放電ランプがある。バリア放電ランプは、例えば、対象物の表面に付着した有機物の除去(光洗浄処理)、表面改質、酸化膜の形成などの表面処理に用いられている。バリア放電ランプは、例えば、一対の電極と、電極と電極との間に設けられ、誘電体から形成された発光管と、を有している。一対の電極に交流電圧を印加すると、誘電体バリア放電が生じ、発光管の内部に封入されたガスの種類に応じて特定の波長を有する紫外線が照射される。 There is a barrier discharge lamp that irradiates ultraviolet rays having a wavelength of 200 nm or less. Barrier discharge lamps are used for surface treatments such as removal of organic substances adhering to the surface of an object (light cleaning treatment), surface modification, and formation of an oxide film. The barrier discharge lamp has, for example, a pair of electrodes and a light emitting tube provided between the electrodes and formed of a dielectric material. When an AC voltage is applied to the pair of electrodes, a dielectric barrier discharge occurs, and ultraviolet rays having a specific wavelength are irradiated depending on the type of gas enclosed inside the arc tube.

ここで、紫外線は発光管の内部で発生し、発光管を介して外部に照射される。そのため、紫外線を長時間照射すると、発光管の材料の化学的な構造が変わって、発光管における紫外線の透過率が著しく低下する場合がある。
そこで、発光管における紫外線の透過率の低下を抑制することができる技術の開発が望まれていた。
Here, the ultraviolet rays are generated inside the arc tube and are irradiated to the outside through the arc tube. Therefore, when ultraviolet rays are irradiated for a long time, the chemical structure of the material of the arc tube may change, and the transmittance of the ultraviolet rays in the arc tube may be significantly lowered.
Therefore, it has been desired to develop a technique capable of suppressing a decrease in the transmittance of ultraviolet rays in the arc tube.

特開2002−093377号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-093377

本発明が解決しようとする課題は、発光管における紫外線の透過率の低下を抑制することができるバリア放電ランプモジュール、バリア放電ランプ、および紫外線照射装置を提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a barrier discharge lamp module, a barrier discharge lamp, and an ultraviolet irradiation device capable of suppressing a decrease in the transmittance of ultraviolet rays in an arc tube.

実施形態に係るバリア放電ランプモジュールは、筒状を呈し、内部空間にガスが封入された発光管と;前記内部空間に設けられたコイルを有する内部電極と;を具備し、前記発光管は、紫外線を透過しSiOを含む材料を含み、前記材料の、OH基の含有量が800ppm以上、2000ppm以下である。 The barrier discharge lamp module according to the embodiment has a tubular shape and includes an arc tube in which a gas is sealed in an internal space; an internal electrode having a coil provided in the internal space; It contains a material that transmits ultraviolet rays and contains SiO 2, and the content of OH groups in the material is 800 ppm or more and 2000 ppm or less.

本発明の実施形態によれば、発光管における紫外線の透過率の低下を抑制することができるバリア放電ランプモジュール、バリア放電ランプ、および紫外線照射装置を提供することができる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a barrier discharge lamp module, a barrier discharge lamp, and an ultraviolet irradiation device capable of suppressing a decrease in the transmittance of ultraviolet rays in the arc tube.

本実施形態に係るバリア放電ランプを例示するための模式図である。It is a schematic diagram for exemplifying the barrier discharge lamp which concerns on this embodiment. 図1におけるバリア放電ランプのA−A線方向の模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view of the barrier discharge lamp in FIG. 1 in the direction of line AA. OH基の含有量と照度維持率との関係を例示するためのグラフである。It is a graph for exemplifying the relationship between the content of OH groups and the illuminance maintenance rate. OH基の含有量と初期照度との関係を例示するためのグラフである。It is a graph for exemplifying the relationship between the content of OH groups and the initial illuminance. 紫外線照射装置の構成を例示するための模式図である。It is a schematic diagram for exemplifying the structure of the ultraviolet irradiation apparatus.

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。また、各図面中の矢印X、Y、Zは互いに直交する三方向を表している。例えば、照射方向をZ方向としている。 Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings. In each drawing, similar components are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Further, the arrows X, Y, and Z in each drawing represent three directions orthogonal to each other. For example, the irradiation direction is the Z direction.

(バリア放電ランプモジュール10およびバリア放電ランプ1)
図1は、本実施形態に係るバリア放電ランプ1を例示するための模式図である。
図2は、図1におけるバリア放電ランプ1のA−A線方向の模式断面図である。
(Barrier discharge lamp module 10 and barrier discharge lamp 1)
FIG. 1 is a schematic diagram for exemplifying the barrier discharge lamp 1 according to the present embodiment.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the barrier discharge lamp 1 in FIG. 1 in the AA line direction.

図1および図2に示すように、バリア放電ランプ1には、バリア放電ランプモジュール10および外部電極20を設けることができる。
バリア放電ランプモジュール10は、発光管11、内部電極12、反射膜13,ホルダ14、およびリード線15を有することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the barrier discharge lamp 1 may be provided with the barrier discharge lamp module 10 and the external electrode 20.
The barrier discharge lamp module 10 can have an arc tube 11, an internal electrode 12, a reflective film 13, a holder 14, and a lead wire 15.

発光管11は、筒状を呈し、管径に比べて全長(管軸方向の長さ)が長い形態を有する。発光管11は、例えば、円筒管とすることができる。発光管11の、管軸方向における両側の端部のそれぞれには、封止部11aが設けられている。封止部11aを設けることで、発光管11の内部空間を気密に封止することができる。封止部11aは、例えば、ピンチシール法やシュリンクシール法を用いて形成することができる。 The arc tube 11 has a tubular shape and has a form in which the total length (length in the tube axis direction) is longer than the tube diameter. The arc tube 11 can be, for example, a cylindrical tube. Sealing portions 11a are provided at each of the ends of the arc tube 11 on both sides in the tube axis direction. By providing the sealing portion 11a, the internal space of the arc tube 11 can be hermetically sealed. The sealing portion 11a can be formed by using, for example, a pinch sealing method or a shrink sealing method.

また、それぞれの封止部11aの内部には、導電部11bとアウターリード11cを設けることができる。導電部11bは、1つの封止部11aに対して1つ設けることができる。導電部11bの平面形状は四角形とすることができる。導電部11bは、薄膜状を呈している。導電部11bは、例えば、モリブデン箔から形成することができる。 Further, a conductive portion 11b and an outer lead 11c can be provided inside each sealing portion 11a. One conductive portion 11b can be provided for one sealing portion 11a. The planar shape of the conductive portion 11b can be a quadrangle. The conductive portion 11b has a thin film shape. The conductive portion 11b can be formed from, for example, a molybdenum foil.

アウターリード11cは、線状を呈し、少なくともリード線15が設けられる側の封止部11aに設けることができる。アウターリード11cの一方の端部は、導電部11bと電気的に接続されている。アウターリード11cの端部の近傍は、導電部11bと、レーザ溶接または抵抗溶接することができる。アウターリード11cの他方の端部は、封止部11aから露出させることができる。アウターリード11cは、例えば、モリブデンなどを含むものとすることができる。 The outer lead 11c has a linear shape and can be provided at least on the sealing portion 11a on the side where the lead wire 15 is provided. One end of the outer lead 11c is electrically connected to the conductive portion 11b. The vicinity of the end portion of the outer lead 11c can be laser welded or resistance welded to the conductive portion 11b. The other end of the outer lead 11c can be exposed from the sealing portion 11a. The outer lead 11c may contain, for example, molybdenum.

発光管11の内部空間には、ガスが封入されている。バリア放電ランプ1においては、内部電極12と外部電極20との間でバリア放電を行って、封入されているガスに高いエネルギー電子を与えてエキシマ励起分子を生成する。エキシマ励起分子が元に戻る際に、ガスの種類に応じて特定のピーク波長を有する光が発生する。そのため、発光管11の内部空間に封入するガスは、バリア放電ランプ1の用途に応じて適宜変更することができる。発光管11の内部空間に封入するガスは、例えば、クリプトン、キセノン、アルゴン、ネオンなどの希ガス、あるいは、複数種類の希ガスを混合させた混合ガスとすることができる。ガスには、必要に応じて、ハロゲンガスなどをさらに含めることもできる。 Gas is sealed in the internal space of the arc tube 11. In the barrier discharge lamp 1, a barrier discharge is performed between the internal electrode 12 and the external electrode 20 to give high energy electrons to the enclosed gas to generate excimer-excited molecules. When the excimer-excited molecules return to their original state, light having a specific peak wavelength is generated depending on the type of gas. Therefore, the gas sealed in the internal space of the arc tube 11 can be appropriately changed according to the application of the barrier discharge lamp 1. The gas sealed in the internal space of the arc tube 11 can be, for example, a rare gas such as krypton, xenon, argon, or neon, or a mixed gas in which a plurality of types of rare gases are mixed. The gas may further include halogen gas and the like, if necessary.

発光管11の内部空間の25℃におけるガスの圧力(封入圧力)は、例えば、80kPa〜200kPa程度とすることができる。発光管11の内部空間の25℃におけるガスの圧力(封入圧力)は、気体の標準状態(SATP(Standard Ambient Temperature and Pressure):温度25℃、1bar)により求めることができる。 The gas pressure (filling pressure) at 25 ° C. in the internal space of the arc tube 11 can be, for example, about 80 kPa to 200 kPa. The gas pressure (filling pressure) at 25 ° C. in the internal space of the arc tube 11 can be determined from the standard state of gas (SATP (Standard Ambient Temperature and Pressure): temperature 25 ° C., 1 bar).

例えば、フラットパネルディスプレイ用のガラス板の表面を光洗浄する場合には、封入するガスをキセノンとすることが好ましい。キセノンの封入圧力は、例えば、93kPa程度とすることができる。封入するガスをキセノンとすれば、ピーク波長が172nmの紫外線を発生させることができるので洗浄効果を高めることができる。 For example, when the surface of a glass plate for a flat panel display is light-cleaned, it is preferable that the gas to be sealed is xenon. The encapsulation pressure of xenon can be, for example, about 93 kPa. If the gas to be sealed is xenon, ultraviolet rays having a peak wavelength of 172 nm can be generated, so that the cleaning effect can be enhanced.

内部電極12は、コイル12aおよびレグ12bを有することができる。コイル12aおよびレグ12bは、一体に形成することができる。コイル12aおよびレグ12bは、線材を塑性加工することで形成することができる。線材の線径(直径)は、例えば、0.2mm〜1.0mm程度とすることができる。 The internal electrode 12 can have a coil 12a and a leg 12b. The coil 12a and the leg 12b can be integrally formed. The coil 12a and the leg 12b can be formed by plastic working the wire rod. The wire diameter (diameter) of the wire rod can be, for example, about 0.2 mm to 1.0 mm.

コイル12aおよびレグ12bは、例えば、タングステンを主成分として含むことができる。タングステンの含有量は、例えば、50wt%以上とすることができる。この場合、タングステンにカリウムなどを添加したドープタングステンを用いれば、コイル12aの寸法安定性を高めることができる。 The coil 12a and the leg 12b can contain, for example, tungsten as a main component. The tungsten content can be, for example, 50 wt% or more. In this case, if doped tungsten in which potassium or the like is added to tungsten is used, the dimensional stability of the coil 12a can be improved.

コイル12aは螺旋状を呈し、発光管11の内部空間に設けられている。コイル12aは、発光管11の内部空間の中央領域を発光管11の管軸に沿って延びている。コイル12aのピッチ寸法Pは、例えば、10mm〜120mm程度とすることができる。 The coil 12a has a spiral shape and is provided in the internal space of the arc tube 11. The coil 12a extends a central region of the internal space of the arc tube 11 along the tube axis of the arc tube 11. The pitch dimension P of the coil 12a can be, for example, about 10 mm to 120 mm.

図2に示すように、発光管11の管軸方向に直交する方向において、コイル12aと発光管11の内壁との間の隙間Sは、例えば、10mm以下とすることが好ましい。なお、隙間Sが設けられず、コイル12aと反射膜13が接触する様にしてもよい。また、反射膜13が設けられない場合には、コイル12aと発光管11の内壁が接触する様にしてもよい。隙間Sが所定の寸法以下であれば、低い電圧で安定したバリア放電を生じさせることができる。そのため、例えば、発光管11の内径寸法に応じて、所定の隙間Sが設けられるように、コイル12aの外径寸法を設定することができる。 As shown in FIG. 2, the gap S between the coil 12a and the inner wall of the arc tube 11 is preferably 10 mm or less in the direction orthogonal to the tube axis direction of the arc tube 11. The coil 12a may be brought into contact with the reflective film 13 without providing the gap S. Further, when the reflective film 13 is not provided, the coil 12a and the inner wall of the arc tube 11 may be brought into contact with each other. When the gap S is equal to or less than a predetermined dimension, stable barrier discharge can be generated at a low voltage. Therefore, for example, the outer diameter dimension of the coil 12a can be set so that a predetermined gap S is provided according to the inner diameter dimension of the arc tube 11.

レグ12bは、コイル12aの両側の端部のそれぞれに設けられている。レグ12bは、線状を呈し、コイル12aの端部から発光管11の管軸に沿って延びている。 Legs 12b are provided at each of the ends on both sides of the coil 12a. The leg 12b has a linear shape and extends from the end of the coil 12a along the tube axis of the arc tube 11.

レグ12bの端部は、封止部11aの内部において導電部11bと電気的に接続されている。レグ12bの端部の近傍は、導電部11bと、レーザ溶接または抵抗溶接することができる。 The end of the leg 12b is electrically connected to the conductive portion 11b inside the sealing portion 11a. The vicinity of the end of the leg 12b can be laser welded or resistance welded to the conductive portion 11b.

反射膜13は,膜状を呈し、発光管11の内壁に設けることができる。反射膜13は,外部電極20と内部電極12(コイル12a)との間に設けることができる。反射膜13は,発光管11の内部空間で発生し、照射方向に向かわない紫外線を照射方向に向けて反射させる。反射膜13が設けられていれば、紫外線の取り出し効率を向上させることができる。また、反射膜13が設けられていれば、発光管11の、紫外線が直接入射する領域を小さくすることができるので、後述する発光管11の化学的な構造変化を抑制することができる。 The reflective film 13 has a film shape and can be provided on the inner wall of the arc tube 11. The reflective film 13 can be provided between the external electrode 20 and the internal electrode 12 (coil 12a). The reflective film 13 is generated in the internal space of the arc tube 11 and reflects ultraviolet rays that do not go in the irradiation direction toward the irradiation direction. If the reflective film 13 is provided, the efficiency of extracting ultraviolet rays can be improved. Further, if the reflective film 13 is provided, the region of the arc tube 11 where the ultraviolet rays are directly incident can be reduced, so that the chemical structural change of the arc tube 11 described later can be suppressed.

図2に示すように、発光管11の管軸に沿った方向から見た場合に、反射膜13は,中心角θ1が180°〜300°程度となる範囲に設けることができる。反射膜13の管軸方向の長さL1は、コイル12aの長さL2以上とすることができる。この様にすれば、紫外線の取り出し効率を効果的に向上させることができる。 As shown in FIG. 2, the reflective film 13 can be provided in a range in which the central angle θ1 is about 180 ° to 300 ° when viewed from the direction along the tube axis of the arc tube 11. The length L1 of the reflective film 13 in the tube axis direction can be equal to or greater than the length L2 of the coil 12a. By doing so, the efficiency of extracting ultraviolet rays can be effectively improved.

反射膜13の厚みは、例えば100μm〜300μm程度とすることができる。この様にすれば、紫外線に対する良好な反射率を維持するのが容易となる。
反射膜13は、例えば、SiO(二酸化珪素)を含むことができる。また、反射膜13は、酸化アルミニウムなどの紫外線散乱性粒子を含む材料を用いて形成することもできる。
The thickness of the reflective film 13 can be, for example, about 100 μm to 300 μm. In this way, it becomes easy to maintain good reflectance to ultraviolet rays.
The reflective film 13 can contain, for example, SiO 2 (silicon dioxide). Further, the reflective film 13 can also be formed by using a material containing ultraviolet scattering particles such as aluminum oxide.

なお、反射膜13は、必ずしも必要ではなく省くこともできる。ただし、前述したように、反射膜13が設けられていれば、紫外線の取り出し効率を向上させることができ、且つ、後述する発光管11の化学的な構造変化を抑制することができる。 The reflective film 13 is not always necessary and can be omitted. However, as described above, if the reflective film 13 is provided, the efficiency of extracting ultraviolet rays can be improved, and the chemical structural change of the arc tube 11 described later can be suppressed.

ホルダ14は、発光管11の、管軸方向における両側の端部のそれぞれに設けられている。ホルダ14は、発光管11の端部を覆っている。ホルダ14は、例えば、樹脂、セラミックスなどの無機材料から形成することができる。ホルダ14は、例えば、ステアタイト(steatite)、酸化アルミニウムなどを含むことができる。ホルダ14は、外部電極20と接触させてもよいし、外部電極20と離間させて設けられていてもよい。 Holders 14 are provided at the ends of the arc tube 11 on both sides in the tube axis direction. The holder 14 covers the end of the arc tube 11. The holder 14 can be formed of, for example, an inorganic material such as resin or ceramics. The holder 14 can contain, for example, steatite, aluminum oxide, and the like. The holder 14 may be in contact with the external electrode 20 or may be provided at a distance from the external electrode 20.

リード線15は、封止部11aから露出するアウターリード11cの端部に電気的に接続することができる。リード線15は、アウターリード11cおよび導電部11bを介して、内部電極12と電気的に接続されている。リード線15には、紫外線照射装置100に設けられた点灯回路3を電気的に接続することができる(図5を参照)。なお、リード線15は、図1に示すように、発光管11の一方の端部側のみに設けることもできるし、発光管11の両側の端部にそれぞれ設けることもできる。 The lead wire 15 can be electrically connected to the end of the outer lead 11c exposed from the sealing portion 11a. The lead wire 15 is electrically connected to the internal electrode 12 via the outer lead 11c and the conductive portion 11b. A lighting circuit 3 provided in the ultraviolet irradiation device 100 can be electrically connected to the lead wire 15 (see FIG. 5). As shown in FIG. 1, the lead wire 15 may be provided only on one end side of the arc tube 11, or may be provided on both end portions of the arc tube 11.

外部電極20は、発光管11の外側に設けることができる。外部電極20は、発光管11の管軸に沿って延びている。反射膜13が設けられる場合には、外部電極20は、反射膜13と対峙する位置に設けることができる。 The external electrode 20 can be provided on the outside of the arc tube 11. The external electrode 20 extends along the tube axis of the arc tube 11. When the reflective film 13 is provided, the external electrode 20 can be provided at a position facing the reflective film 13.

外部電極20の発光管11側の面と、発光管11との間の隙間を大きくし過ぎると、紫外線の取り出し効率が低下する場合がある。例えば、内部電極12と外部電極20との間でバリア放電が生じた際に、内部電極12と外部電極20との間の隙間に環境中の空気があると、硝化水素ガスが発生する。また、外部電極20の表面において、環境中の水分が結露する場合がある。結露した水分に硝化水素ガスが溶け込むと、硝酸が生成される。硝酸が発光管11の外面に接触すると、紫外線の透過性が低下する。バリア放電ランプ1を点灯させる度に、このような化学反応が繰り返し生じると、紫外線の取り出し効率が経時的に低下するおそれがある。 If the gap between the surface of the external electrode 20 on the arc tube 11 side and the arc tube 11 is made too large, the efficiency of extracting ultraviolet rays may decrease. For example, when a barrier discharge occurs between the internal electrode 12 and the external electrode 20, if there is air in the environment in the gap between the internal electrode 12 and the external electrode 20, nitrifying hydrogen gas is generated. In addition, moisture in the environment may condense on the surface of the external electrode 20. When nitrifying hydrogen gas dissolves in the condensed water, nitric acid is produced. When nitric acid comes into contact with the outer surface of the arc tube 11, the transparency of ultraviolet rays decreases. If such a chemical reaction occurs repeatedly every time the barrier discharge lamp 1 is turned on, the efficiency of extracting ultraviolet rays may decrease over time.

一方、外部電極20の発光管11側の面と、発光管11との間の隙間を小さくし過ぎると、寸法公差やねじれなどにより、バリア放電ランプモジュール10(発光管11)を、外部電極20に取り付けるのが困難となる。この場合、外部電極20を無理やり広げて発光管11を取り付けると、発光管11に対して力が加えられることになり、発光管11の寿命が短くなるおそれがある。 On the other hand, if the gap between the surface of the external electrode 20 on the light emitting tube 11 side and the light emitting tube 11 is made too small, the barrier discharge lamp module 10 (light emitting tube 11) may be moved to the external electrode 20 due to dimensional tolerance or twist. It becomes difficult to attach to. In this case, if the external electrode 20 is forcibly expanded and the arc tube 11 is attached, a force is applied to the arc tube 11, and the life of the arc tube 11 may be shortened.

本発明者の得た知見によれば、発光管11の半径をR1(mm)とし、外部電極20の発光管11側の面の曲率半径をR2(mm)とした場合に、「0.93≦R1/R2≦0.99」とすることが好ましい。この様にすれば、紫外線の取り出し効率が低下するのを抑制することができ、且つ、バリア放電ランプモジュール10の取り付けを容易とすることができる。 According to the findings obtained by the present inventor, when the radius of the arc tube 11 is R1 (mm) and the radius of curvature of the surface of the external electrode 20 on the arc tube 11 side is R2 (mm), "0.93". It is preferable that ≦ R1 / R2 ≦ 0.99 ”. By doing so, it is possible to suppress a decrease in the efficiency of extracting ultraviolet rays, and it is possible to facilitate the attachment of the barrier discharge lamp module 10.

また、図2に示すように、発光管11の管軸に沿った方向から見た場合に、外部電極20の発光管11側の面の中心角θ2が30°よりも小さくなると、外部電極20と内部電極12とが対峙する領域が小さくなり過ぎて、紫外線の発生量が少なくなるおそれがある。一方、中心角θ2が190°よりも大きくなると、発光管11の内部空間において発生した紫外線が外部電極20に吸収されやすくなるので、紫外線の取り出し効率が低下するおそれがある。 Further, as shown in FIG. 2, when the central angle θ2 of the surface of the external electrode 20 on the arc tube 11 side is smaller than 30 ° when viewed from the direction along the tube axis of the arc tube 11, the external electrode 20 The region where the internal electrode 12 and the internal electrode 12 face each other becomes too small, and the amount of ultraviolet rays generated may decrease. On the other hand, when the central angle θ2 is larger than 190 °, the ultraviolet rays generated in the internal space of the arc tube 11 are easily absorbed by the external electrode 20, so that the efficiency of extracting the ultraviolet rays may decrease.

本発明者の得た知見によれば、中心角θ2が30°〜190°程度となるようにすることが好ましい。この様にすれば、必要となる紫外線の発生量を確保することができ、且つ、紫外線の取り出し効率が低下するのを抑制することができる。 According to the knowledge obtained by the present inventor, it is preferable that the central angle θ2 is about 30 ° to 190 °. By doing so, it is possible to secure the required amount of ultraviolet rays generated, and it is possible to suppress a decrease in the efficiency of extracting ultraviolet rays.

外部電極20は、金属などの導電性材料を含むことができる。外部電極20は、例えば、ステンレス、アルミニウムなどを用いて形成することができる。ここで、バリア放電ランプ1を点灯させると、紫外線とともに熱が発生する。そのため、外部電極20が金属などの熱伝導率の高い材料から生成されていれば、外部電極20を放熱部として用いることもできる。 The external electrode 20 can include a conductive material such as metal. The external electrode 20 can be formed of, for example, stainless steel, aluminum, or the like. Here, when the barrier discharge lamp 1 is turned on, heat is generated together with ultraviolet rays. Therefore, if the external electrode 20 is made of a material having high thermal conductivity such as metal, the external electrode 20 can also be used as a heat radiating portion.

バリア放電ランプモジュール10(発光管11)を、外部電極20に取り付ける方向は、中心角θ2に応じて変えることができる。例えば、中心角θ2が180°以下の場合には、バリア放電ランプモジュール10(発光管11)を、Z方向またはY方向から取り付けることができる。中心角θ2が180°を越える場合には、バリア放電ランプモジュール10(発光管11)を、Y方向から取り付けることができる。 The direction in which the barrier discharge lamp module 10 (light emitting tube 11) is attached to the external electrode 20 can be changed according to the central angle θ2. For example, when the central angle θ2 is 180 ° or less, the barrier discharge lamp module 10 (light emitting tube 11) can be attached from the Z direction or the Y direction. When the central angle θ2 exceeds 180 °, the barrier discharge lamp module 10 (light emitting tube 11) can be attached from the Y direction.

なお、バリア放電ランプモジュール10(発光管11)が、外部電極20から取り外せる場合を例示したが、外部電極20が発光管11の外面に固定されて入れもよい。この場合、外部電極20に比べて、発光管11、内部電極12、および反射膜13などの方が消耗し易い。そのため、バリア放電ランプモジュール10(発光管11)が、外部電極20から取り外せるようにすることが好ましい。この様にすれば、メンテナンス性の向上やランニングコストの低減を図ることができる。 Although the case where the barrier discharge lamp module 10 (light emitting tube 11) can be removed from the external electrode 20 has been illustrated, the external electrode 20 may be fixed to the outer surface of the light emitting tube 11 and inserted. In this case, the arc tube 11, the internal electrode 12, the reflective film 13, and the like are more likely to be consumed than the external electrode 20. Therefore, it is preferable that the barrier discharge lamp module 10 (light emitting tube 11) can be removed from the external electrode 20. By doing so, it is possible to improve maintainability and reduce running costs.

ここで、バリア放電ランプ1を点灯させると、発光管11の内部空間において紫外線が発生する。発生した紫外線は、発光管11を介して外部に照射される。そのため、発光管11は、例えば、ピーク波長が200nm以下の紫外線の透過率が高い材料から形成される。発光管11は、紫外線を透過しSiOを含む材料から形成することができる。発光管11は、例えば、合成石英ガラスから形成することができる。ところが、ピーク波長が200nm以下(例えば、ピーク波長が172nm)の紫外線がSiOを含む材料に入射すると、経時的に、材料の化学的な構造が変化する場合がある。例えば、SiOに紫外線が入射すると、SiとOの結合が切れる場合がある。そのため、バリア放電ランプ1を長時間点灯させると、発光管11の材料の化学的な構造に欠陥が生じて、紫外線の透過率の急激な低下、ひいては、照射される紫外線の量が急激に低下するおそれがある。 Here, when the barrier discharge lamp 1 is turned on, ultraviolet rays are generated in the internal space of the arc tube 11. The generated ultraviolet rays are irradiated to the outside through the arc tube 11. Therefore, the arc tube 11 is formed of, for example, a material having a high transmittance of ultraviolet rays having a peak wavelength of 200 nm or less. The arc tube 11 can be formed of a material that transmits ultraviolet rays and contains SiO 2. The arc tube 11 can be formed from, for example, synthetic quartz glass. However, when ultraviolet rays having a peak wavelength of 200 nm or less (for example, a peak wavelength of 172 nm) are incident on a material containing SiO 2 , the chemical structure of the material may change over time. For example, when ultraviolet rays are incident on SiO 2 , the bond between Si and O may be broken. Therefore, when the barrier discharge lamp 1 is turned on for a long time, a defect occurs in the chemical structure of the material of the arc tube 11, and the transmittance of ultraviolet rays is sharply lowered, and the amount of ultraviolet rays irradiated is sharply lowered. There is a risk of

本発明者の得た知見によれば、SiOを含む材料に含まれるOH基の量を多くすれば、紫外線の入射により、SiとOの結合が切れたとしても、化学的な構造の欠陥を修復できる。 According to the knowledge obtained by the present inventor, if the amount of OH groups contained in the material containing SiO 2 is increased, even if the bond between Si and O is broken due to the incident of ultraviolet rays, the chemical structure is defective. Can be repaired.

図3は、OH基の含有量と照度維持率との関係を例示するためのグラフである。
図3から分かるように、OH基の含有量を800ppm以上とすれば、初期照度を長時間維持することが可能となる。このことは、OH基の含有量を800ppm以上とすれば、発光管11における紫外線の透過率の低下を抑制できることを意味する。
FIG. 3 is a graph for exemplifying the relationship between the content of OH groups and the illuminance maintenance rate.
As can be seen from FIG. 3, if the content of the OH group is 800 ppm or more, the initial illuminance can be maintained for a long time. This means that if the content of the OH group is 800 ppm or more, the decrease in the transmittance of ultraviolet rays in the arc tube 11 can be suppressed.

また、本発明者の得た他の知見によれば、OH基の含有量を多くし過ぎると、初期照度が低下することが判明した。
図4は、OH基の含有量と初期照度との関係を例示するためのグラフである。
図4から分かるように、OH基の含有量が2000ppmを越えると初期照度が著しく減少する。このことは、OH基の含有量を多くし過ぎると、発光管11の当初の紫外線の透過率が低下することを意味する。
そのため、OH基の含有量を2000ppm以下とすることが好ましい。
Further, according to other findings obtained by the present inventor, it has been found that if the content of OH groups is too large, the initial illuminance decreases.
FIG. 4 is a graph for exemplifying the relationship between the content of OH groups and the initial illuminance.
As can be seen from FIG. 4, when the content of OH groups exceeds 2000 ppm, the initial illuminance is significantly reduced. This means that if the content of OH groups is too high, the initial ultraviolet transmittance of the arc tube 11 will decrease.
Therefore, the content of OH groups is preferably 2000 ppm or less.

以上に説明した様に、発光管11がSiOを含む材料(例えば、合成石英ガラス)を含む場合には、材料に含まれるOH基の量を、800ppm以上、2000ppm以下とすることがより好ましい。この様にすれば、発光管11における紫外線の透過率を長期間維持することができ、且つ、発光管11の当初の紫外線の透過率を大きくすることができる。 As described above, when the arc tube 11 contains a material containing SiO 2 (for example, synthetic quartz glass), the amount of OH groups contained in the material is more preferably 800 ppm or more and 2000 ppm or less. .. By doing so, the transmittance of ultraviolet rays in the arc tube 11 can be maintained for a long period of time, and the initial transmittance of ultraviolet rays in the arc tube 11 can be increased.

(紫外線照射装置100)
次に、本実施の形態に係る紫外線照射装置100について例示する。
なお、以下においては、前述したバリア放電ランプ1が2つ設けられる場合を例示するが、バリア放電ランプ1の数は、用途や照射対象物の大きさなどに応じて適宜変更することができる。すなわち、バリア放電ランプ1は、少なくとも1つ設けられていればよい。
(Ultraviolet irradiation device 100)
Next, the ultraviolet irradiation device 100 according to the present embodiment will be illustrated.
In the following, the case where two of the above-mentioned barrier discharge lamps 1 are provided will be illustrated, but the number of barrier discharge lamps 1 can be appropriately changed depending on the application, the size of the irradiation target, and the like. That is, at least one barrier discharge lamp 1 may be provided.

図5は、紫外線照射装置100の構成を例示するための模式図である。
図5に示すように、紫外線照射装置100には、バリア放電ランプ1、冷却部2、点灯回路3、およびケース4を設けることができる。
FIG. 5 is a schematic diagram for exemplifying the configuration of the ultraviolet irradiation device 100.
As shown in FIG. 5, the ultraviolet irradiation device 100 may be provided with a barrier discharge lamp 1, a cooling unit 2, a lighting circuit 3, and a case 4.

冷却部2は、外部電極20を挟んで、発光管11と対峙させることができる(図2を参照)。冷却部2の外部電極20側の面は、外部電極20に密着させることができる。冷却部2は、熱伝導率の高い材料から形成することができる。冷却部2は、例えば、アルミニウムやステンレスなどの金属から形成することができる。また、冷却部2の内部に冷媒を流す流路を設け、放熱性をさらに高めてもよい。冷却部2は、外部電極20と一体化してもよい。また、必要に応じて、冷却部2と外部電極20との間を絶縁してもよい。また、冷却部2は、ホルダ14を保持することもできる。 The cooling unit 2 can face the arc tube 11 with the external electrode 20 interposed therebetween (see FIG. 2). The surface of the cooling unit 2 on the external electrode 20 side can be brought into close contact with the external electrode 20. The cooling unit 2 can be formed of a material having high thermal conductivity. The cooling unit 2 can be formed of, for example, a metal such as aluminum or stainless steel. Further, a flow path for flowing the refrigerant may be provided inside the cooling unit 2 to further improve heat dissipation. The cooling unit 2 may be integrated with the external electrode 20. Further, if necessary, the cooling unit 2 and the external electrode 20 may be insulated from each other. The cooling unit 2 can also hold the holder 14.

点灯回路3は、内部電極12と外部電極20とに電気的に接続することができる。点灯回路3は、交流電源からの電力を、高電圧かつ高周波(例えば、周波数が37kHzの正弦波)の電力に変換するインバータを有することができる。例えば、点灯回路3は、2.4kW程度のランプ電力で、バリア放電ランプ1を点灯させることができる。 The lighting circuit 3 can be electrically connected to the internal electrode 12 and the external electrode 20. The lighting circuit 3 can have an inverter that converts the power from the AC power source into high voltage and high frequency (for example, a sine wave having a frequency of 37 kHz). For example, the lighting circuit 3 can light the barrier discharge lamp 1 with a lamp power of about 2.4 kW.

ケース4は、箱状を呈し、内部に、バリア放電ランプ1、冷却部2、および点灯回路3を収納することができる。ケース4の一方の面には開口4aが設けられ、バリア放電ランプ1から出射した紫外線が外部に照射されるようになっている。 The case 4 has a box shape, and the barrier discharge lamp 1, the cooling unit 2, and the lighting circuit 3 can be housed therein. An opening 4a is provided on one surface of the case 4 so that the ultraviolet rays emitted from the barrier discharge lamp 1 are irradiated to the outside.

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 Although some embodiments of the present invention have been illustrated above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, changes, etc. can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof. Moreover, each of the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.

1 バリア放電ランプ、3 点灯回路、10 バリア放電ランプモジュール、11 発光管、12 内部電極、12a コイル、13 反射膜、20 外部電極、100 紫外線照射装置 1 Barrier discharge lamp, 3 Lighting circuit, 10 Barrier discharge lamp module, 11 arc tube, 12 internal electrode, 12a coil, 13 reflective film, 20 external electrode, 100 UV irradiation device

Claims (5)

筒状を呈し、内部空間にガスが封入された発光管と;
前記内部空間に設けられたコイルを有する内部電極と;
を具備し、
前記発光管は、紫外線を透過しSiOを含む材料を含み、前記材料の、OH基の含有量が800ppm以上、2000ppm以下であるバリア放電ランプモジュール。
An arc tube that has a tubular shape and is filled with gas in the internal space;
With an internal electrode having a coil provided in the internal space;
Equipped with
The arc tube contains a material that transmits ultraviolet rays and contains SiO 2, and the material has an OH group content of 800 ppm or more and 2000 ppm or less.
前記材料は合成石英ガラスであり、前記ガスはキセノンを含んでいる請求項1記載のバリア放電ランプモジュール。 The barrier discharge lamp module according to claim 1, wherein the material is synthetic quartz glass and the gas contains xenon. 前記発光管の内壁に設けられ、前記紫外線を反射する反射膜をさらに備えた請求項1または2に記載のバリア放電ランプモジュール。 The barrier discharge lamp module according to claim 1 or 2, further comprising a reflective film that is provided on the inner wall of the arc tube and reflects the ultraviolet rays. 請求項1〜3のいずれか1つに記載のバリア放電ランプモジュールと;
前記バリア放電ランプモジュールに設けられた発光管の外側に設けられた外部電極と;
を具備したバリア放電ランプ。
With the barrier discharge lamp module according to any one of claims 1 to 3.
With an external electrode provided on the outside of the arc tube provided in the barrier discharge lamp module;
Barrier discharge lamp equipped with.
請求項4記載のバリア放電ランプと;
前記バリア放電ランプに設けたれた内部電極と、外部電極と、に電気的に接続された点灯回路と;
を具備した紫外線照射装置。
With the barrier discharge lamp according to claim 4;
An internal electrode provided in the barrier discharge lamp, an external electrode, and a lighting circuit electrically connected to the external electrode;
An ultraviolet irradiation device equipped with.
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