JP2854250B2 - 誘電体バリア放電ランプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、塗料の硬化、
表面洗浄、殺菌等に使用される真空紫外線光源の改良に
係り、特に、誘電体バリア放電によってエキシマ分子を
形成し、前記エキシマ分子から放射される光を利用する
いわゆる誘電体バリア放電ランプを使用した誘電体バリ
ア放電ランプ装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に関連した技術としては、例え
ば、日本国公開特許公報平１−１４４５６０号がある。
そこには、放電容器にエキシマ分子を形成する放電用ガ
スを充填し、誘電体バリア放電（別名オゾナイザ放電あ
るいは無声放電。電気学会発行改定新版「放電ハンドブ
ック」平成１年６月再版７刷発行第２６３ページ参照）
によってエキシマ分子を形成せしめ、前記エキシマ分子
から放射される光を利用するランプ、すなわち誘電体バ
リア放電ランプについて記載されている。

【０００３】前記公開特許公報にはまた、前記放電容器
は円筒状であり、前記放電容器の少なくとも一部は前記
誘電体バリア放電の誘電体を兼ねており、前記誘電体は
光透過性であり、前記誘電体の少なくとも一部に導電性
網状電極が設けられた誘電体バリア放電ランプが記載さ
れている。

【０００４】１９８９年９月発行のＣＨＥＭＩＴＲＯＮ
ＩＣＳ誌の２０２ページには、石英ガラス管からなる外
側管と内側管とを同軸に配置することによって形成した
中空円筒状の放電空間を有する放電容器に、放電用ガス
としてキセノンを充填し、前記内側管の外壁の少なくと
も一部にアルミニウムフォイルからなる内側電極を設
け、前記外側管の外壁の少なくとも一部に導電性網状電
極を設けた誘電体バリア放電ランプが記載されている。

【０００５】さらに前記文献には、誘電体バリア放電ラ
ンプからは、１００ｎｍから８００ｎｍの間の波長領域
においてはキセノンエキシマ光である中心波長１７２ｎ
ｍで半値幅１２ｎｍである真空紫外線だけが放出され、
他の波長の発光はほとんど無い事が記載されている。

【０００６】日本国公開特許公報平５−１７４７９３号
には、中空円筒状の誘電体バリア放電ランプの外側管
を、ランプハウス内に満たした冷却剤に浸漬させた構成
の誘電体バリア放電ランプ装置が記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した誘電体バリア
放電ランプ装置は、 （１）例えば、放電用ガスとしてキセノン等を選択すれ
ば、真空紫外光が高効率で得られる （２）エキシマ光だけが放出される単一波長光源である など従来の低圧水銀放電ランプや高圧アーク放電ランプ
には無い種々の特長を有しているため有用である。

【０００８】とくに、外形が概略円筒状である外側管と
内側管とを同軸に配置することによって形成した中空円
筒状の放電空間を有する放電容器に、誘電体バリア放電
によってエキシマ分子を形成する放電用ガスが充填され
ていて、前記内側管の外壁の少なくとも一部に金属から
なる内側電極が設けられ、前記外側管の外壁の少なくと
も一部は、前記エキシマ分子から放射される光に対して
光透過性であり、かつ、前記誘電体バリア放電の誘電体
を兼ねており、前記光透過性の部分の誘電体の少なくと
も一部に導電性網状電極が設けられた誘電体バリア放電
ランプは、 （３）放電容器に石英ガラス管などの市販の円管状誘電
体を使用できる （４）構造が単純である などの特徴があるので、安価なランプを提供できるとい
う利点が生じる。

【０００９】しかし、上記した誘電体バリア放電ランプ
装置は内側電極が腐食されやすく、よって誘電体バリア
放電ランプ装置の寿命が短くなるという問題があった。

【００１０】内側電極の腐食の機構は以下のように推測
される。 （１）放電用ガスとして希ガスあるいはアルゴンと塩素
の混合ガスを使用すると、主発光波長が真空紫外領域に
あるエキシマ光が放出される。さらに、本発明者らは、
キセノンと塩素、クリプトンと塩素などのように希ガス
と他のガスの組み合わせにおいても、かなり強度は小さ
いが、真空紫外領域の希ガスのエキシマ光が放出される
ことを見いだした。 良く知られているように、真空紫
外光は酸素に吸収され、酸素から効率よくオゾンを生成
する。

【００１１】（２）中空円筒状の放電空間を有する誘電
体バリア放電ランプは、安全性確保のために、一般的に
以下の構成を採用している。（ａ）内側管の外壁の少な
くとも一部に設けられた内側電極を、高電圧側にする。
これは前記内側電極が、人間などに接触する可能性が小
さいためである。（ｂ）外側管の外壁の少なくとも一部
に設けられた網状電極を、アース側にする。これは前記
内側電極が、人間などに接触する可能性が大きいためで
ある。高電圧が印加される内側電極では、コロナ放電が
発生することがある。このコロナ放電によっても、酸素
からオゾンが生成される。

【００１２】以上のように、真空紫外光あるいはコロナ
放電によって生成された反応性の高いオゾンが、金属電
極である内側電極を腐食するものと考えられる。

【００１３】通常のアーク放電ランプにおいては、電極
およびリード線と、オゾンが生成される光の放出部との
距離を大きくすることが可能である。他方、誘電体バリ
ア放電ランプにおいては、電極と光の放出部が近接した
構成である。したがって、電極と光の放出部との距離を
大きくすることは原理的に不可能である。すなわち、上
記した問題は、誘電体バリア放電ランプ装置に特有の問
題である。

【００１４】本発明は、以上のような事情に基づいてな
されたものであり、その課題は、オゾンの発生による電
極の腐食がなく、したがって、長寿命の誘電体バリア放
電ランプ装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】課題を解決するために、
本発明の請求項１の発明は、外形が概略円筒状である外
側管と内側管とを同軸に配置して、該両管の間に両端が
閉じられた中空円筒状の放電空間を形成した放電容器
に、誘電体バリア放電によってエキシマ分子を形成する
放電用ガスが充填され、前記内側管の内壁の少なくとも
一部に金属からなる内側電極が設けられ、前記外側管の
外壁の少なくとも一部は、前記エキシマ分子から放射さ
れる光に対して光透過性であって、かつ、前記誘電体バ
リア放電の誘電体を兼ねており、前記エキシマ分子から
放射される光に対して光透過性の部分の誘電体の外壁の
少なくとも一部に導電性網状電極が設けられた誘電体バ
リア放電ランプと、少なくとも一部に前記エキシマ分子
から放射される光の光取り出し窓を有するランプハウス
と、前記ランプハウスに不活性ガスを充填する不活性ガ
ス充填手段と、前記誘電体バリア放電を行うための電源
とからなる誘電体バリア放電ランプ装置において、前記
誘電体バリア放電ランプ全体が前記ランプハウス内に収
納され、前記放電容器の内側管の少なくとも一端が開放
した構成にしたものである。

【００１６】本発明の請求項２の発明は、本発明の請求
項１の発明において、前記内側管の両端が開放され、前
記不活性ガス充填手段が、該内側管の一端に対向配置さ
れている構成にしたものである。

【００１７】本発明の請求項３の発明は、本発明の請求
項１の発明において、前記内側管の一端が閉塞されてい
て、前記不活性ガス充填手段が、該閉塞端に連結されて
いる構成にしたものである。

【００１８】本発明の請求項４の発明は、本発明の請求
項１、請求項２または請求項３のいずれかの発明におい
て、前記内側電極を金属からなる２本の半円管で構成し
たものである。

【００１９】本発明の請求項５の発明は、本発明の請求
項１、請求項２、請求項３または請求項４のいずれかの
発明において、前記放電用ガスがキセノン、あるいはア
ルゴンと塩素の混合ガスを主成分として、前記エキシマ
分子から放射される真空紫外光を検出する、前記ランプ
ハウス内に設けられた検出部材と、前記エキシマ分子か
ら放射される真空紫外光の強度を予め設定した値と比較
する比較部材と、前記エキシマ分子から放射される真空
紫外光の強度が予め設定した値以下の場合に、その状態
を表示する表示手段および／または前記誘電体バリア放
電ランプに印加される電圧を自動的に遮断する部材とか
らなる残存酸素検出手段を設けたを設けたものである。

【００２０】

【作用】本発明の請求項１の発明は、前記誘電体バリア
放電ランプ全体が前記ランプハウス内に収納され、前記
放電容器の内側管の少なくとも一端が開放しているの
で、不活性ガス充填手段によって前記ランプハウス内に
充填された不活性ガスが、内側電極を有する内側管の内
壁部に充満し、真空紫外光あるいはコロナ放電に起因す
るオゾンの発生がなくなり、その結果、内側電極がオゾ
ンによって腐食されることがなくなる。

【００２１】本発明の請求項２の発明は、本発明の請求
項１の発明において、前記内側管の両端が開放され、前
記不活性ガス充填手段が、該内側管の一端に対向配置さ
れているので、前記内側電極を有する該内側管の内部に
存在する酸素を含む空気が効率よく排除される。よって
オゾンの生成される確率が減少し、その結果、内側電極
がオゾンによって腐食される事がより少なくなる。

【００２２】本発明の請求項３の発明は、本発明の請求
項１の発明において、前記内側管の一端が閉塞されてい
て、前記不活性ガス充填手段が、該閉塞端に連結されて
いるされているので、充填される不活性ガスがすべて該
内側管の内部を通過し、該内側管の内部に存在する酸素
を含む空気が効率よく排除される。よってオゾンの生成
される確率が減少し、その結果、内側電極がオゾンによ
って腐食される事がより少なくなる。

【００２３】本発明の請求項４の発明においては、請求
項１、請求項２または請求項３のいずれかの発明におい
て、前記内側電極を金属からなる２本の半円管で構成し
たので、電極の信頼性が高くなり、かつ、電極の組み立
てが容易になる。

【００２４】本発明の請求項５の発明においては、請求
項１、請求項２、請求項３または請求項４のいずれかの
発明において、放電用ガスがキセノン、あるいはアルゴ
ンと塩素の混合ガスを主成分として、ランプハウス内に
設けられたエキシマ分子から放射される真空紫外光を検
出する検出部材と、前記エキシマ分子から放射される真
空紫外光の強度を予め設定した値と比較する比較部材
と、前記検出手段により計測された前記エキシマ分子か
ら放射される真空紫外光の強度が、前記設定値以下であ
る場合を表示する表示部材とからなる残存酸素検出手段
を設けたので、前記ランプハウス内に酸素が未だ残存し
ていることを判別することができる。酸素が未だ残存し
ている場合はランプを消灯すれば良く、このことによっ
て電極の腐食を防止することができる。

【００２５】あるいは、前記残存酸素検出手段に、前記
表示手段の代わりに、前記検出手段により計測された前
記エキシマ分子から放射される真空紫外光の強度が、前
記設定値以下である場合に、前記誘電体バリア放電ラン
プに印加される電圧を自動的に遮断する手段を設ける
と、ランプは自動的に消灯し、このことによって電極の
腐食を防止することができる。

【００２６】ここで、前記設定値は、前記ランプハウス
内の酸素を含む空気が不活性ガスで十分に置換されたと
きの前記エキシマ分子から放射される真空紫外光の強度
の値とする。この値は、酸素による前記エキシマ分子か
ら放射される真空紫外光の吸収がほとんどなく、したが
ってランプハウスから取り出される真空紫外光の強度が
十分に大きいときの値である。

【００２７】なお、前記表示手段および前記誘電体バリ
ア放電ランプに印加される電圧を自動的に遮断する手段
は、同時に設けてもよい。

【００２８】

【実施例】本発明の第１の実施例を説明する概略図を図
１に示す。第１の実施例の誘電体バリア放電ランプ装置
は、中空円筒型の誘電体バリア放電ランプ１を、合成石
英ガラスからなる光取り出し窓部３１を有する気密なラ
ンプハウス４２内に収納した構成である。

【００２９】図２は、誘電体バリア放電ランプ１ａの概
略図を示す。図２において、放電容器１は、全長約３０
０ｍｍの合成石英ガラス製である。放電容器１には、外
径が１６ｍｍ、肉厚１ｍｍの内側管２と内径が約２４．
５ｍｍ、肉厚１ｍｍの外側管３とが同軸に配置されてい
て、両管の間に両端が閉じられた中空円筒状の放電空間
８が形成されている。放電空間８には、放電用ガスとし
て２５０ｔｏｒｒのキセノンガスが封入されている。

【００３０】外側管３は、誘電体バリア放電のための誘
電体と光取り出し窓部材を兼用している。その外面には
光が通過する導電性網からなる長さ２５０ｍｍの電極５
が設けられている。内側管２の外面には、光の反射板と
誘電体バリア放電の電極を兼ねた内側電極４が設けられ
ている。内側電極４の外半径Ｒは７ｍｍである。内側電
極４と電極５は電源９に接続される。また放電容器１の
一端には、ゲッタ６を収納するゲッタ室７が設けられて
いる。ゲッタ６は放電空間８における不純ガス（例えば
Ｈ₂ Ｏ等）を除去し、放電を安定にする機能を持つ。

【００３１】内側電極４は、図３に示すように構成され
る。内側電極４は、厚さ０．５ｍｍのアルミニウム板を
半円管状に曲げた２本の内側電極部材４ａ，４ｂからな
る。内側電極部材４ａ，４ｂは、内側管２に挿入され、
螺旋状のバネ５０で内側管２の壁に押しつけられ、円管
状の内側電極４を形成する。

【００３２】図１にもどり、ランプハウス４２内に突出
しているガス導入口３２からは、誘電体バリア放電ラン
プ１ａの点灯を開始する前に、窒素ガスが導入される。
窒素ガスを導入すると、空間３６に存在する空気は窒素
ガスで置換され、不活性ガス排出口３３から排出され
る。また、誘電体バリア放電ランプ１ａの内側管２の両
端１００，１０１は開放されていて、内側管２の外壁部
１０３は空間３６と空間的に繋がっているので、内側電
極４を有する内側管２の外壁部１０３に存在する空気も
窒素ガスで置換される。

【００３３】内側管２の内壁部および空間３６に存在し
た空気が窒素ガスで置換されたあと、電源９から誘電体
バリア放電ランプ１ａに９．４ｋＶの電圧を印加した。
ランプへの入力電力は約４８Ｗになり、ランプへの入力
電力の値を外側管３が電極５と対接している部分の面積
の値で除した値である管壁負荷は、０．２５Ｗ／ｃｍ²
になった。また、波長１７２ｎｍに最大値を有する１６
０ｎｍから１８０ｎｍの波長範囲の真空紫外光が、高効
率で放出された。

【００３４】また、内側電極４が窒素中にあり、オゾン
の発生がなく、したがってオゾンによる電極の腐食がな
いので長寿命の誘電体バリア放電ランプ装置装置が得ら
れた。

【００３５】第１の実施例は、さらに以下の特長を有す
る。 （１）内側管２の両端１００，１０１が開放され、前記
不活性ガス充填手段３２が内側管２の一端１０１に対向
配置されているので、前記内側電極を有する該内側管の
内部に存在する酸素を含む空気が効率よく排除される。

【００３６】また先に述べたように、誘電体バリア放電
ランプ１ａの円管状の内側電極４は、内側管２に挿入さ
れた半円管状のアルミニウム製内側電極部材４ａ，４ｂ
が、螺旋状のバネ５０で内側管２の壁に押しつけられて
形成される。 （２）よって、内側管２の内径が少々ばらついたとして
も、内側管２の壁に密着した内側電極４を形成すること
ができる。したがって、安価な市販の石英ガラス管を内
側管２の材料として使用できる。

【００３７】（３）内側電極４の材料がアルミニウムな
ので、真空紫外光が効率よく反射されて外側管３から取
り出される。

【００３８】（４）アルミニウム材料は柔らかいので、
内側電極部材４ａ，４ｂの挿入時、合成石英ガラス製の
内側管２を傷つけることがない。

【００３９】本発明の第２の実施例を説明する概略図を
図４に示す。図４において、図１に示したものと同一の
ものには、同一の符号が付されている。第２の実施例の
誘電体バリア放電ランプ装置は、誘電体バリア放電ラン
プ１ａの一端１０１にフッ素樹脂からなるキャップ４３
が設けられ、ランプハウス４２の内側に突出したガス導
入口３２の突出部４４が、キャップ４３内に挿入されて
いる。第２の実施例においては、例えば窒素ガスである
不活性ガスは、ガス導入口３２から供給されると、まず
内側管２の内壁部１０３を通ったのちにランプハウスの
空間３６内に注入される。よって、内側電極４が存在す
る内側管２の外壁部１０３の酸素を、効率よく不活性ガ
スに置換することができる。

【００４０】本発明の第３の実施例を説明する概略図を
図５に示す。第２の実施例の誘電体バリア放電ランプ装
置は、構成要素として図２に示す中空円筒形状の誘電体
バリア放電ランプ１ａおよび１ａと同じ構造である誘電
体バリア放電ランプ１ｂ，１ｃ，１ｄを有する。

【００４１】誘電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄは、合成石英ガラスからなる光取り出し窓部３
１、冷却ブロック３４、側板３５ａ，３５ｂおよびラン
プの両端部側にある不図示の側板によって気密に構成さ
れているランプハウス内に密閉されている。誘電体バリ
ア放電ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、合成石英ガラ
スからなる光取り出し窓部３１と対面して、かつ各ラン
プが平行に位置するように、不図示の支持手段によって
支持されている。また、誘電体バリア放電ランプ１ａ，
１ｂ，１ｃ，１ｄのうち、ランプ１ａ，１ｂは電源９ａ
に並列接続されており、ランプ１ｃ，１ｄは電源９ｂに
並列接続されている。

【００４２】アルミニウムからなる冷却ブロック３４に
は、内面に窪み部３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄが形
成されている。各窪み部は、直径４ｍｍ、長さ２０ｍｍ
の貫通孔である光導入孔３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７
ｄを介して、外部と連通している。３０ａ，３０ｂは、
冷却用流体を流す孔である。誘電体バリア放電ランプ１
ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの外側管３の外壁の一部は、冷却
のため、窪み部３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄと接触
している。また、光取り出し窓部３１の有効光取り出し
領域は、２４０ｍｍ×２４０ｍｍである。

【００４３】第３の実施例においては、エキシマ分子か
ら放出される真空紫外光を検出する手段として、合成石
英ガラスの窓部を有するシリコンフォトダイオード１４
ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを採用している。シリコン
フォトダイオード１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、
冷却ブロック３４の窪み部３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３
８ｄが外部と連通している外部連通口３９ａ，３９ｂ，
３９ｃ，３９ｄに取り付けられている。各外部連通口は
各シリコンフォトダイオードが取り付けやすいように窪
み形状になっている。

【００４４】シリコンフォトダイオード１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ，１４ｄの合成石英ガラスの窓部と、誘電体
バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの内側電極５
の最短距離Ｌは３９．５ｍｍである。また、シリコンフ
ォトダイオード１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの光軸
は、誘電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの
中心軸に、それぞれ直交している。

【００４５】シリコンフォトダイオード１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ，１４ｄには、シリコンフォトダイオード１
４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの出力電流の値と予め設
定した値と比較する比較部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，
１０ｄが接続されている。また、比較部材１０ａ，１０
ｂ，１０ｃ，１０ｄは、発光ダイオードからなる表示部
材４０に接続されている。

【００４６】設定値は例えば以下のように設定される。
ある定格の運転条件で運転される新品の誘電体バリア放
電ランプの点灯初期において、シリコンフォトダイオー
ドに入力される光の強度を１００としたとき、設定値を
５５とした。これは、運転時の電源から供給される電力
の変動と、誘電体バリア放電ランプの寿命特性から求め
たものである。すなわち、電源変動時の最小供給電力を
定格の８５％とし、誘電体バリア放電ランプの寿命末期
の光出力を点灯初期の６５％と定め、０．８５×０．６
５×１００≒５５とした。

【００４７】図５に示す誘電体バリア放電ランプ装置に
おいては、誘電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，
１ｄの点灯を開始する前に、ガス導入口３２から窒素ガ
スが導入され、誘電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄと合成石英ガラスからなる光取り出し窓部３１
との間の空間３６に存在した空気が、不活性ガス排出口
３３から排出される。

【００４８】光導入孔３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ
は、冷却ブロック３４の窪み部３８ａ，３８ｂ，３８
ｃ，３８ｄと誘電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄとの隙間を介して空間３６と接続されているの
で、時間が経てば、光導入孔３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，
３７ｄ内の空気も窒素ガスで置換される。

【００４９】空間３６および光導入孔３７ａ，３７ｂ，
３７ｃ，３７ｄに存在した空気が窒素ガスで置換された
あと、電源９ａ，９ｂから誘電体バリア放電ランプ１
ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに９．４ｋＶの電圧を印加した。
ランプへの入力電力の値を外側管３が電極４と対接して
いる部分の面積の値で除した値である管壁負荷は、０．
２５Ｗ／ｃｍ² になった。また、波長１７２ｎｍに最大
値を有する１６０ｎｍから１８０ｎｍの波長範囲の真空
紫外光が、高効率で放出された。

【００５０】誘電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄは平行に並んで設置され、かつ、ランプより放
出された真空紫外光は窒素ガスが充満した空間３６で吸
収されないので、実質的に平板状光源装置が得られた。
また、高価な合成石英ガラス板が多数使用されていない
ので、安価に平板状光源装置が得られた。

【００５１】第３の実施例はさらに以下の特長を有す
る。

【００５２】誘電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄはランプ全体がランプハウス４２内に収納され
ているので、空間３６に窒素が充填されると、それぞれ
のランプの内側電極４内に不活性ガスである窒素が充満
される。

【００５３】また、図５において、光導入孔３７ａ，３
７ｂ，３７ｃ，３７ｄのうちの一つでも、その内部に酸
素が残存すると、誘電体バリア放電ランプから放出され
る真空紫外光が吸収され、シリコンフォトダイオード１
４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄのなかの一つのシリコン
フォトダイオードの出力電流が予め設定した値よりも小
さくなり、この状態が表示部材４０に表示される。

【００５４】（１）光導入孔３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，
３７ｄ内に酸素が残存する場合には、内側電極４を有す
る内側管２の外壁部１０３にも酸素が存在するので、内
側管２の外壁部１０３の酸素の残存状態を容易に確認で
きた。

【００５５】なお、第３の実施例においては、光導入孔
３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄのうちの一つでも、そ
の内部に酸素が残存すると、表示部材４０を点灯させた
が、光導入孔３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄの内部の
すべてにおいて、酸素がほとんど残存しないときに表示
部材４０を点灯させる方法でも良い。

【００５６】（２）検出手段であるシリコンフォトダイ
オード１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの光軸は、誘電
体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの中心軸
に、それぞれ直交している。よって、検出手段が誘電体
バリア放電ランプの影に入るので、検出手段は一般照明
用の可視光等の影響を受けにくくなり、酸素の残存状態
の確認を高信頼で行うことができた。

【００５７】具体例を示せば、以下のようになる。すな
わち、それぞれのランプの内側電極５の外半径Ｒは７ｍ
ｍ、各シリコンフォトダイオードの窓部と内側電極４の
最短距離Ｌは３９．５ｍｍになるので、πＲ² ／Ｌ² は
０．０９９である。また、各シリコンフォトダイオード
の窓部から、前記誘電体バリア放電ランプを見込む立体
角は、π×２² ／２０² なので０．０３１になり、πＲ
² ／Ｌ² 以下になっている。よって、各シリコンフォト
ダイオードは、光を透過しない内側電極４の影に入って
いる。

【００５８】（３）また、誘電体バリア放電ランプ１
ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのなかの一本でも不点灯になった
場合にも、表示部材４０が動作することになり、ランプ
の不点灯状態の検知も行うことができた。

【００５９】本発明の第４の実施例を説明する概略図を
図６に示す。図６において、図５に示したものと同一の
ものには、同一の符号が付されている。本発明の第４の
実施例においては、第３の実施例における表示部材４０
の代わりに、比較部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ
および電源９ａ，９ｂに接続された自動遮断部材６０が
設けられている。自動遮断部材６０は、電源９ａ，９ｂ
に信号を送信することにより、電源９ａ，９ｂから誘電
体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄへの印加電
圧を自動的に遮断する機能を有する。

【００６０】第３の実施例と同様、光導入孔３７ａ，３
７ｂ，３７ｃ，３７ｄのうちの一つでも、その内部に酸
素が残存すると、誘電体バリア放電ランプから放出され
る真空紫外光が吸収され、酸素が残存する光導入孔に対
応するシリコンフォトダイオード１４ａ，１４ｂ，１４
ｃ，１４ｄのうちの少なくとも一つの出力電流が、比較
部材に予め設定した値よりも小さくなる。

【００６１】酸素が残存する光導入孔に対応する比較部
材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのうちの少なくとも
一つは、酸素残存信号を自動遮断部材６０へ送信する。
前記信号を受信した自動遮断部材６０は、電源９ａ，９
ｂに停止信号を送信する。その結果、電源９ａ，９ｂか
ら誘電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄへの
印加電圧が自動的に遮断されて誘電体バリア放電ランプ
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは全て消灯する。

【００６２】（４）光導入孔３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，
３７ｄ内に酸素が残存する場合には、内側電極４を有す
る内側管２の外壁部１０３にも酸素が存在する。よって
自動遮断部材６０を設けたことにより、内側管２の外壁
部１０３に酸素が残存すると、誘電体バリア放電ランプ
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは自動的に消灯するので、より
確実に、内側電極の腐食を防止することができた。

【００６３】当然のことながら、本発明は前記の実施例
に限られるものではない。例えば、第３の実施例または
第４の実施例において、表示部材４０と自動遮断部材６
０を同時に設けてもよい。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては次
の効果を得ることができる。すなわち、本発明の請求項
１の発明は、前記誘電体バリア放電ランプ全体が前記ラ
ンプハウス内に収納され、前記放電容器の内側管の少な
くとも一端が開放しているので以下の効果を有する。

【００６５】（１）不活性ガス充填手段によって前記ラ
ンプハウス内に充填された不活性ガスが、内側電極を有
する内側管の内壁部に充満する。よって内側管の内壁部
において真空紫外光あるいはコロナ放電に起因するオゾ
ンの発生がなくなり、その結果、内側電極がオゾンによ
って腐食されることがなくなる。したがって長寿命の誘
電体バリア放電ランプ装置が得られる。

【００６６】本発明の請求項２の発明は、本発明の請求
項１の発明において、前記内側管の両端が開放され、前
記不活性ガス充填手段が、該内側管の一端に対向配置さ
れているので、以下の効果を有する。

【００６７】（２）前記内側電極を有する該内側管の内
部に存在する酸素を含む空気が効率よく排除される。よ
ってオゾンの生成される確率が減少し、その結果、内側
電極がオゾンによって腐食される事がより少なくなり、
長寿命の誘電体バリア放電ランプ装置が得られる。

【００６８】本発明の請求項３の発明は、本発明の請求
項１の発明において、前記内側管の一端が閉塞されてい
て、前記不活性ガス充填手段が、該閉塞端に連結されて
いるされているので以下の効果を有する。

【００６９】（３）充填される不活性ガスがすべて該内
側管の内部を通過し、該内側管の内部に存在する酸素を
含む空気が効率よく排除される。よってオゾンの生成さ
れる確率が減少し、その結果、内側電極がオゾンによっ
て腐食される事がより少なくな、長寿命の誘電体バリア
放電ランプ装置が得られる。

【００７０】本発明の請求項４の発明においては、請求
項１、請求項２または請求項３のいずれかの発明におい
て、前記内側電極を金属からなる２本の半円管で構成し
たので、請求項１、請求項２または請求項３のいずれか
の発明と同様の効果を有するのに加えて以下の効果を有
する。

【００７１】（４）電極の信頼性が高くなり、かつ、電
極の組み立てが容易になる。

【００７２】本発明の請求項５の発明においては、請求
項１、請求項２、請求項３または請求項４のいずれかの
発明において、放電用ガスがキセノン、あるいはアルゴ
ンと塩素の混合ガスを主成分として、ランプハウス内に
設けられたエキシマ分子から放射される真空紫外光を検
出する検出手段と、前記エキシマ分子から放射される真
空紫外光の強度を予め設定した値と比較する比較手段
と、前記検出手段により計測された前記エキシマ分子か
ら放射される真空紫外光の強度が、前記設定値以下であ
る場合を表示する表示手段とからなる残存酸素検出手段
を設けたので、請求項１、請求項２、請求項３または請
求項４のいずれかの発明と同様の効果を有するのに加え
て以下の効果を有する。

【００７３】（５）前記ランプハウス内に酸素が未だ残
存していることを、明確に判別することができる。酸素
が未だ残存している場合はランプを消灯すれば良く、こ
のことによって電極の腐食を防止することができる。よ
って長寿命の誘電体バリア放電ランプ装置が得られる。

【００７４】あるいは、前記残存酸素検出手段に、前記
表示手段の代わりに、前記検出手段により計測された前
記エキシマ分子から放射される真空紫外光の強度が、前
記設定値以下である場合に、前記誘電体バリア放電ラン
プに印加される電圧を自動的に遮断する手段を設けると
以下の効果を有する。

【００７５】（６）ランプは自動的に消灯し、このこと
によって電極の腐食を防止することができる。よって長
寿命の誘電体バリア放電ランプ装置が得られる。

【００７６】ここで、前記設定値は、前記ランプハウス
内の酸素を含む空気が不活性ガスで十分に置換されたと
きの前記エキシマ分子から放射される真空紫外光の強度
の値である。この値は、酸素による前記エキシマ分子か
ら放射される真空紫外光の吸収がほとんどなく、したが
ってランプハウスから取り出される真空紫外光の強度が
十分に大きいときの値である。

【００７７】なお、前記表示手段および前記誘電体バリ
ア放電ランプに印加される電圧を自動的に遮断する手段
は同時に設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘電体バリア放電ランプ装置の第１の
実施例の説明図である。

【図２】本発明に使用する誘電体バリア放電ランプの説
明図である。

【図３】本発明に使用する誘電体バリア放電ランプの説
明図である。

【図４】本発明の誘電体バリア放電ランプ装置の第２の
実施例の説明図である。

【図５】本発明の誘電体バリア放電ランプ装置の第３の
実施例の説明図である。

【図６】本発明の誘電体バリア放電ランプ装置の第４の
実施例の説明図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 誘電体バリア放電ランプ １ 放電容器 ２ 内側管 ３ 外側管 ４ 内側電極 ４ａ，４ｂ 内側電極部材 ５ 導電性網電極 ６ ゲッタ ８ 放電空間 ９，９ａ，９ｂ 電源 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 比較部材 １４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ フォトダイオード ３０ａ，３０ｂ 孔 ３１ 光取り出し窓部 ３２ ガス導入口 ３３ 不活性ガス排出口 ３４ 冷却ブロック ３５ａ，３５ｂ 側板 ３６ 空間 ３７ａ．３７ｂ．３７ｃ．３７ 光導入孔 ４０ 表示部材 ４２ ランプハウス ４３ キャップ ４４ 突出部 ５０ 螺旋状バネ ６０ 自動遮断部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−169443（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−201358（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−229671（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−96769（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−96770（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 65/00 G21K 5/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外形が概略円筒状である外側管と内側管
   とを同軸に配置して、該両管の間に両端が閉じられた中
   空円筒状の放電空間を形成した放電容器に、誘電体バリ
   ア放電によってエキシマ分子を形成する放電用ガスが充
   填され、 前記内側管の内壁の少なくとも一部に金属からなる内側
   電極が設けられ、 前記外側管の少なくとも一部は、前記エキシマ分子から
   放射される光に対して光透過性であって、かつ、前記誘
   電体バリア放電の誘電体を兼ねており、 前記エキシマ分子から放射される光に対して前記の光透
   過性である誘電体の外壁の少なくとも一部に導電性網状
   電極が設けられた少なくとも一つの誘電体バリア放電ラ
   ンプと、 少なくとも一部に前記エキシマ分子から放射される光の
   光取り出し窓を有するランプハウスと、 前記ランプハウスに不活性ガスを充填する不活性ガス充
   填手段と、 前記誘電体バリア放電を行うための電源とからなる誘電
   体バリア放電ランプ装置において、 前記誘電体バリア放電ランプ全体が前記ランプハウス内
   に収納され、 前記放電容器の内側管の少なくとも一端が開放している
   ことを特徴とする誘電体バリア放電ランプ装置。
2. 【請求項２】 前記内側管は両端が開放され、前記不活
   性ガス充填手段が、該内側管の一端に対向配置されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の誘電体バリア放電
   ランプ装置。
3. 【請求項３】 前記内側管は一端が閉塞されており、前
   記不活性ガス充填手段が、該閉塞端に連結されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の誘電体バリア放電ラン
   プ装置。
4. 【請求項４】 前記内側電極を、金属からなる２本の半
   円管で作って、全体として円管状に構成したことを特徴
   とする請求項１、請求項２または請求項３のいずれかに
   記載の誘電体バリア放電ランプ装置。
5. 【請求項５】 前記放電用ガスがキセノン、あるいはア
   ルゴンと塩素の混合ガスを主成分として、前記エキシマ
   分子から放射される真空紫外光を検出する、前記ランプ
   ハウス内に設けられた検出部材と、前記エキシマ分子か
   ら放射される真空紫外光の強度を予め設定した値と比較
   する比較部材と、前記エキシマ分子から放射される真空
   紫外光の強度が予め設定した値以下の場合に、その状態
   を表示する表示手段および／または前記誘電体バリア放
   電ランプに印加される電圧を自動的に遮断する部材とか
   らなる残存酸素検出手段を設けたことを特徴とする請求
   項１、請求項２、請求項３または請求項４のいずれかに
   記載の誘電体バリア放電ランプ装置。