JP2022118799A - barrier discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、バリア放電ランプに関する。 Embodiments of the present invention relate to barrier discharge lamps.
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。 There are barrier discharge lamps that irradiate ultraviolet rays with a wavelength of 200 nm or less. Barrier discharge lamps are used, for example, for surface treatment such as removal of organic matter adhering to the surface of an object (light cleaning treatment), surface modification, and formation of an oxide film.
また、バリア放電ランプとして、内管と、内管と同軸に設けられた外管と、内管の内面に設けられた内部電極と、外管の外面に設けられた外部電極と、を有するバリア放電ランプが提案されている。この様なバリア放電ランプにおいて、内部電極と外部電極とに交流電圧を印加すると、内管と外管との間の放電空間において誘電体バリア放電が生じ、放電空間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。 Further, the barrier discharge lamp has an inner tube, an outer tube provided coaxially with the inner tube, an inner electrode provided on the inner surface of the inner tube, and an outer electrode provided on the outer surface of the outer tube. Discharge lamps have been proposed. In such a barrier discharge lamp, when an alternating voltage is applied to the inner electrode and the outer electrode, a dielectric barrier discharge occurs in the discharge space between the inner tube and the outer tube. Accordingly, ultraviolet rays having a specific wavelength are irradiated.
ここで、内管の内面と、外管の外面とに電極を設けると、電極間の距離が長くなるためバリア放電ランプの始動がし難くなるという問題がある。また、放電空間にガスを封入する際に、ガスの封入圧力がばらついたり、不純ガス(例えば、水蒸気)がガスに混入したりするとバリア放電ランプの始動がさらに困難となる場合がある。 Here, when electrodes are provided on the inner surface of the inner tube and the outer surface of the outer tube, the distance between the electrodes increases, which makes it difficult to start the barrier discharge lamp. In addition, when the gas is filled in the discharge space, if the pressure of the gas is varied, or if an impure gas (such as water vapor) is mixed into the gas, it may become more difficult to start the barrier discharge lamp.
そこで、不純ガスを吸着するゲッタを放電空間に設ける技術が提案されている。
しかしながら、ゲッタを設けたとしても、バリア放電ランプの始動性の向上に改善の余地があった。
Therefore, a technique has been proposed in which a getter that adsorbs impure gases is provided in the discharge space.
However, even if the getter is provided, there is still room for improvement in the startability of the barrier discharge lamp.
本発明が解決しようとする課題は、始動性の向上を図ることができるバリア放電ランプを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a barrier discharge lamp capable of improving startability.
実施形態に係るバリア放電ランプは、筒状を呈する外管と;筒状を呈し、前記外管の内部に、ガスが封入された放電空間を介して、前記外管と略同軸に設けられた内管と;前記外管の外部に設けられ、メッシュ状を呈する外部電極と;前記内管の内部に設けられた内部電極と;前記外管の内面に設けられた第1の凸部と:前記内管の外面に設けられ、前記第1の凸部と対向する第2の凸部と:を具備している。バリア放電ランプは、前記第1の凸部の先端と、前記第2の凸部の先端と、の間の距離をd(mm)とした場合に以下の式を満足する。0mm<d≦50mm A barrier discharge lamp according to an embodiment comprises a cylindrical outer tube; and a cylindrical outer tube provided substantially coaxially with the outer tube via a discharge space filled with a gas. an inner tube; a mesh-shaped external electrode provided outside the outer tube; an internal electrode provided inside the inner tube; and a first protrusion provided on the inner surface of the outer tube: and a second protrusion provided on the outer surface of the inner tube and opposed to the first protrusion. The barrier discharge lamp satisfies the following formula, where d (mm) is the distance between the tip of the first projection and the tip of the second projection. 0mm<d≦50mm
本発明の実施形態によれば、始動性の向上を図ることができるバリア放電ランプを提供することができる。 According to the embodiments of the present invention, it is possible to provide a barrier discharge lamp capable of improving startability.
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。
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断面図である。
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。
図1および図2に示すように、バリア放電ランプ1は、例えば、内管2、外管3、内部電極4、外部電極5、リード6、ホルダ7、および誘電放電部8を有する。
Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same reference numerals are given to the same constituent elements, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for illustrating a
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
内管2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。内管2は、例えば、円筒管とすることができる。
外管3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。外管3は、例えば、円筒管とすることができる。
The
The
内管2の一方の端部と、外管3の一方の端部との間は封止されている。内管2の他方の端部と、外管3の他方の端部との間は封止されている。内管2と外管3との間の空間は、放電空間9となる。例えば、内管2は、外管3内部に、ガスが封入された放電空間9を介して、外管3と略同軸に設けられている。
すなわち、バリア放電ランプ1は、二重管構造の発光管を備えている。
One end of the
That is, the
後述するように、バリア放電ランプ1を点灯させると、放電空間9において紫外線が発生する。発生した紫外線は、外管3を介して外部に照射される。そのため、外管3は、紫外線の透過率が高い材料から形成される。外管3は、例えば、合成石英ガラスから形成することができる。外管3が合成石英ガラスから形成されていれば、ピーク波長が200nm以下の紫外線の透過が容易となる。
As will be described later, when the
外管3の端部と内管2の端部が封止されることを考慮すると、内管2の材料は、外管3の材料と同じとすることが好ましい。そのため、内管2は、例えば、合成石英ガラスから形成することができる。
Considering that the end of the
バリア放電ランプ1においては、内部電極4と外部電極5との間でバリア放電を行って、放電空間9に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、放電空間9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。放電空間9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。
In the
放電空間9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。放電空間9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
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 optically cleaning the surface of a glass plate for a flat panel display, it is preferable to use xenon as the enclosed gas. The sealing pressure of xenon can be, for example, about 93 kPa. If xenon is used as the gas to be sealed, ultraviolet rays having a peak wavelength of 172 nm can be generated, so that the cleaning effect can be enhanced.
内部電極4は、例えば、ステンレスやアルミニウムなどの金属から形成することができる。内部電極4は、内管2の内部に設けられている。内部電極4は、例えば、内管2の内面に設けることができる。この場合、内部電極4と内管2の内面との間の隙間が大きくなると、放電空間9への電力の供給量がばらつくおそれがある。そのため、内部電極4は、内管2の内面に密着させることが好ましい。例えば、内部電極4は、軸方向に延びるスリットを有し、弾性力により内管2の内面に密着するものとすることができる。また、内部電極4の内側に弾性部材を設け、弾性部材により、内部電極4を内管2の内面に押し付けるようにしてもよい。
The
また、内部電極4は、放電空間9において発生した紫外線に対する反射率が高い材料から形成することもできる。内部電極4は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などから形成することができる。内部電極4が紫外線に対する反射率が高い材料から形成されていれば、放電空間9において発生し、内管2の内部に向かう紫外線をバリア放電ランプ1(外管3)の外部に向けて反射させることができる。そのため、放電空間9において発生した紫外線の取り出し効率を向上させることができる。
Also, the
外部電極5は、外管3の外部に設けられている。外部電極5は、外管3の外面に設けることができる。外部電極5は、放電空間9を挟んで内部電極4と対向している。この場合、外部電極5と外管3の外面との間の隙間が大きくなると、放電空間9への電力の供給量がばらつくおそれがある。そのため、外部電極5を外管3の外面に密着させることが好ましい。
The
前述したように、放電空間9において発生した紫外線は、外管3を介して外部に照射される。そのため、外部電極5は、紫外線を透過させる構造を有している。外部電極5は、例えば、メッシュ状を呈している。メッシュ状の外部電極5は、例えば、金属線をシームレスな円筒状に編むことで形成することができる。金属線は、例えば、モネル(Mone)を含む線や、ステンレスを含む線などとすることができる。
As described above, the ultraviolet rays generated in the
円筒状を呈するメッシュ状の外部電極5の内部には、外管3が挿入される。メッシュ状の外部電極5とすれば、外部電極5を外管3の外面に密着させるのが容易となる。また、放電空間9において発生した紫外線を、網目の間から外部に照射することができる。また、金属線を含む外部電極5が、外管3の外面に設けられていれば、放電空間9において紫外線とともに発生した熱を外部に放出するのが容易となる。
The
リード6は、例えば、一組設けることができる。
例えば、一方のリード6aは、配線6a1と接続端子6a2を有する。配線6a1の一方の端部は、接続端子6a2を介して外部電極5と電気的に接続される。配線6a1の他方の端部は、バリア放電ランプ1の外部に設けられた点灯回路や電源などと電気的に接続される。
For example, one set of
For example, one
例えば、他方のリード6bは、配線6b1と接続端子6b2を有する。配線6b1の一方の端部は、接続端子6b2を介して内部電極4と電気的に接続される。配線6b1の他方の端部は、バリア放電ランプ1の外部に設けられた点灯回路や電源などと電気的に接続される。
For example, the
なお、図1に示すように、リード6aは、外管3の一方の端部側のみに設けることもできるし、外管3の両側の端部のそれぞれに設けることもできる。例えば、外管3の長さが長い、すなわち、外部電極5の長さが長い場合には、外管3の両側の端部のそれぞれにリード6aを設けることが好ましい。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、リード6bは、内管2の一方の端部側のみに設けることもできるし、内管2の両側の端部のそれぞれに設けることもできる。例えば、内管2の長さが長い、すなわち、内部電極4の長さが長い場合には、内管2の両側の端部のそれぞれにリード6bを設けることが好ましい。
As shown in FIG. 1, the
ホルダ7は、外管3(内管2)の両側の端部のそれぞれに設けられている。ホルダ7は、外管3(内管2)の端部を覆っている。ホルダ7は、絶縁性材料から形成することができる。ホルダ7は、例えば、樹脂や、無機材料から形成することができる。無機材料は、例えば、ステアタイト(steatite)、酸化アルミニウムなどとすることができる。ホルダ7は、外部電極5と接触させてもよいし、外部電極5と離間させてもよい。
The
前述したように、例えば、内部電極4は内管2の内面に設けられ、外部電極5は外管3の外面に設けられる。そのため、内部電極4と外部電極5との間の距離が長くなり、バリア放電ランプ1の始動がし難くなる場合がある。この場合、内管2と外管3との間の距離を短くすると、放電空間9が小さくなるので、発生する紫外線の光量が少なくなるおそれがある。またさらに、放電空間9にガスを封入する際に、ガスの圧力がばらついたり、不純ガス(例えば、水蒸気)が混入したりするとバリア放電ランプの始動がさらに困難となる場合がある。
As described above, for example, the
そこで、本実施形態に係るバリア放電ランプ1には、誘電放電部8が設けられている。 図1および図2に示すように、誘電放電部8は、放電空間9の内部に設けられている。 誘電放電部8は、例えば、凸部8a(第1の凸部の一例に相当する)、および凸部8b(第2の凸部の一例に相当する)を有する。
Therefore, the
凸部8aは、外管3の内面に設けられている。例えば、凸部8aは、外管3の内面に接着することができる。凸部8aは、外管3の内面から内管2の外面に向けて突出している。凸部8aの外管3側の断面積は、凸部8aの内管2側の断面積よりも大きい。この場合、凸部8aは、先端が尖った形状を有することが好ましい。凸部8aの形状は、例えば、円錐、円錐台、角錐、角錐台などとすることができる。
The
凸部8bは、内管2の外面に設けられている。例えば、凸部8bは、内管2の外面に接着することができる。凸部8bは、凸部8aと対向する位置に設けられている。凸部8bは、内管2の外面から外管2の内面に向けて突出している。凸部8bの内管2側の断面積は、凸部8bの外管3側の断面積よりも大きい。この場合、凸部8bは、先端が尖った形状を有することが好ましい。凸部8bの形状は、例えば、円錐、円錐台、角錐、角錐台などとすることができる。
The
凸部8aおよび凸部8bの材料は、導電性を有するものとすることができる。また、凸部8aおよび凸部8bの材料は、合成石英ガラスなどから形成された内管2および外管3と接着し易いものとすることが好ましい。また、凸部8aおよび凸部8bの材料は、放電空間9において発生した紫外線を吸収し難いもの、例えば、透光性を有するものとすることが好ましい。例えば、凸部8aおよび凸部8bは、ITO(Indium Tin Oxide;酸化インジウムスズ)などを含むものとすることができる。
The material of the
凸部8aおよび凸部8bが設けられていれば、内部電極4および外部電極5に電圧が印加された際に、凸部8aと凸部8bとの間に放電が生じ易くなる。この場合、凸部8aおよび凸部8bの先端が尖っていれば、凸部8aおよび凸部8bの先端における電界強度を大きくすることができるので、凸部8aと凸部8bとの間に放電がさらに生じ易くなる。
If the
ここで、凸部8aと凸部8bとの間の放電は、放電空間9におけるガス(例えば、キセノン)の封入圧力、および、凸部8aの先端と、凸部8bの先端との間の距離d(mm)の影響を受ける。一般的な、バリア放電ランプ1の場合には、放電空間9におけるガスの封入圧力は、例えば、80kPa~200kPa程度である。
Here, the discharge between the
本発明者は、検討の結果、ガスの封入圧力が80kPa~200kPa程度であれば、凸部8aの先端と、凸部8bの先端との間の距離d(mm)を、「0mm<d≦50mm」とすれば、凸部8aと凸部8bとの間の放電が容易となるので、始動電圧を5kV以下にすることができるとの知見を得た。すなわち、「0mm<d≦50mm」とすれば、バリア放電ランプ1の始動性を向上させることができる。
As a result of investigation, the present inventor found that the distance d (mm) between the tip of the
また、放電空間9にガスを封入する際に、ガスの圧力がばらついたり、不純ガス(例えば、水蒸気)が混入したりするとバリア放電ランプ1の始動がさらにし難くなるが、この様な場合においても、「0mm<d≦50mm」とすれば始動性を向上させることができる。
In addition, when the gas is sealed in the
図3は、凸部8aの先端と、凸部8bの先端との間の距離d(mm)と、始動電圧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、距離d(mm)を50mm以下にすれば、始動電圧を5kV以下にすることができる。そのため、バリア放電ランプ1の始動性の向上を図ることができる。
なお、距離d(mm)が小さくなるほど、始動電圧が小さくなるが、距離d(mm)が0mm、すなわち、凸部8aと凸部8bとが接触すると、凸部8aと凸部8bとの間に放電が生じなくなる。凸部8aと凸部8bとの間に放電が生じなければ、バリア放電ランプ1の始動性の向上が図れなくなる。そのため、距離d(mm)は、0mmを超えるものとしている。
FIG. 3 is a graph illustrating the relationship between the distance d (mm) between the tip of the
As can be seen from FIG. 3, the starting voltage can be reduced to 5 kV or less by setting the distance d (mm) to 50 mm or less. Therefore, the startability of the
Note that the smaller the distance d (mm), the smaller the starting voltage. discharge will not occur. If no discharge occurs between the
また、以上においては、凸部8aと凸部8bが1組設けられる場合を説明したが、凸部8aと凸部8bが複数組設けられるようにしてもよい。
Also, in the above description, a case where one set of the
図4は、他の実施形態に係るバリア放電ランプ1aを例示するための模式断面図である。
図5は、図4におけるバリア放電ランプ1aのB-B線方向の模式断面図である。
図4および図5に示すように、バリア放電ランプ1aは、例えば、内管2、外管3、内部電極4、外部電極5、リード6、ホルダ7、誘電放電部8、および反射部10を有する。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for illustrating a
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the
As shown in FIGS. 4 and 5, the
すなわち、バリア放電ランプ1aは、前述したバリア放電ランプ1に反射部10をさらに設けたものとすることができる。
That is, the
反射部10は、内部電極4と内管2の内面との間に設けることができる。反射部10は、内管2の内面に設けることができる。反射部10は、放電空間9において発生した紫外線に対する反射率が高い材料から形成される。反射部10は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などから形成することができる。
The reflecting
反射部10が設けられていれば、放電空間9において発生し、内管2の内部に向かう紫外線をバリア放電ランプ1(外管3)の外部に向けて反射させることができる。そのため、放電空間9において発生した紫外線の取り出し効率を向上させることができる。
If the reflecting
ここで、反射部10と内管2の内面との間に隙間があると、紫外線の反射が抑制される場合がある。反射部10は紫外線を反射すれば良いので、厚みを薄くすることができる。厚みが薄ければ、反射部10と内管2の内面とを密着させることが容易となる。例えば、反射部10は、スパッタリング法などの成膜法を用いて内管2の内面に形成することができる。
Here, if there is a gap between the reflecting
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 by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, etc. can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents 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、1a バリア放電ランプ、2 内管、3 外管、4 内部電極、5 外部電極、8 誘電放電部、8a 凸部、8b 凸部、9 放電空間、10 反射部
Claims (3)
筒状を呈し、前記外管の内部に、ガスが封入された放電空間を介して、前記外管と略同軸に設けられた内管と;
前記外管の外部に設けられ、メッシュ状を呈する外部電極と;
前記内管の内部に設けられた内部電極と;
前記外管の内面に設けられた第1の凸部と:
前記内管の外面に設けられ、前記第1の凸部と対向する第2の凸部と:
を具備し、
前記第1の凸部の先端と、前記第2の凸部の先端と、の間の距離をd(mm)とした場合に以下の式を満足するバリア放電ランプ。
0mm<d≦50mm an outer tube having a cylindrical shape;
a cylindrical inner tube provided inside the outer tube substantially coaxially with the outer tube via a gas-filled discharge space;
an external electrode provided outside the outer tube and having a mesh shape;
an internal electrode provided inside the inner tube;
A first projection provided on the inner surface of the outer tube:
A second convex portion provided on the outer surface of the inner tube and facing the first convex portion:
and
A barrier discharge lamp that satisfies the following equation, where d (mm) is the distance between the tip of the first projection and the tip of the second projection.
0mm<d≦50mm
Priority Applications (1)
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