JP3171004B2 - Dielectric barrier discharge lamp - Google Patents

Dielectric barrier discharge lamp

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JP3171004B2
JP3171004B2 JP10161094A JP10161094A JP3171004B2 JP 3171004 B2 JP3171004 B2 JP 3171004B2 JP 10161094 A JP10161094 A JP 10161094A JP 10161094 A JP10161094 A JP 10161094A JP 3171004 B2 JP3171004 B2 JP 3171004B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、光化学反応用
の紫外線光源として使用される、誘電体バリヤ放電によ
ってエキシマ分子を形成し、該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ヤ放電ランプの改
良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called dielectric barrier which forms excimer molecules by a dielectric barrier discharge used as an ultraviolet light source for a photochemical reaction and utilizes light emitted from the excimer molecules. It relates to improvement of a discharge lamp.

【0002】[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2ー7353号があり、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、誘電体バリヤ放電(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月再販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、該エキシマ分子から
放射される光を取り出す放射器、すなわち誘電体バリヤ
放電ランプについて記載されている。また、放電用ガス
としてクリプトンと塩素の混合ガスを使用し、クリプト
ンクロライドエキシマ分子から放射される光を利用する
ことも記載されている。上記のような誘電体バリヤ放電
ランプは、従来の低圧水銀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。し
かし、上記のような誘電体バリヤ放電ランプは、発光効
率が必ずしも十分ではなく、従来の誘電体バリヤ放電ク
リプトンクロライドエキシマランプの発光効率は4〜7
%といわれ、また放電も必ずしも十分に安定ではなく、
さらに寿命が短いという問題があった。
2. Description of the Related Art As a technique related to the present invention, there is, for example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2-7353, in which a discharge vessel is filled with a discharge gas for forming excimer molecules, and a dielectric material is filled. Excimer molecules are formed by barrier discharge (also known as ozonizer discharge or silent discharge; see the revised edition of “Discharge Handbook” published by the Institute of Electrical Engineers of Japan, reprinted on June 7, 2001, page 263), and light emitted from the excimer molecules is extracted. A radiator, a dielectric barrier discharge lamp, is described. It also describes that a mixed gas of krypton and chlorine is used as a discharge gas, and that light emitted from krypton chloride excimer molecules is used. The dielectric barrier discharge lamp as described above is useful because it has various features not found in conventional low-pressure mercury lamps and high-pressure arc discharge lamps. However, the above-mentioned dielectric barrier discharge lamps do not always have sufficient luminous efficiency, and the luminous efficiencies of the conventional dielectric barrier discharge krypton chloride excimer lamps are 4-7.
%, And the discharge is not always stable enough,
Further, there is a problem that the life is short.

【0003】[0003]

【本発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、発
光効率が高く、放電も安定である長寿命の誘電体バリヤ
放電ランプ、特に誘電体バリヤ放電クリプトンクロライ
ドエキシマランプを提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a long-life dielectric barrier discharge lamp having high luminous efficiency and stable discharge, and in particular, a dielectric barrier discharge krypton chloride excimer lamp. .

【0004】[0004]

【問題を解決するための手段】上記本発明の課題は、誘
電体バリヤ放電を行うための電極と、クリプトンガスと
塩素ガスを充填した放電容器と、該誘電体バリヤ放電に
よって発生したクリプトンクロライドエキシマ分子から
放射される光を取り出す窓部材を有する誘電体バリヤ放
電ランプにおいて、ボルトで表した放電維持電圧をV、
cmで表した放電ギャップ長をd、キロパスカルで表し
た封入ガスの圧力をpとした時、(V/d)/pの値を
35から80の範囲内に規定することによって解決され
る。さらに、該放電容器のOH基量を規定することによ
って、本発明の課題はより効果的に解決できる。
An object of the present invention is to provide an electrode for performing a dielectric barrier discharge, a discharge vessel filled with krypton gas and chlorine gas, and a krypton chloride excimer generated by the dielectric barrier discharge. In a dielectric barrier discharge lamp having a window member for extracting light emitted from molecules, a discharge sustaining voltage expressed in volts is V,
The problem is solved by defining the value of (V / d) / p in the range of 35 to 80, where d is the discharge gap length in cm and p is the pressure of the sealing gas in kilopascals. Further, the object of the present invention can be more effectively solved by defining the OH group content of the discharge vessel.

【0005】[0005]

【作用】我々は、誘電体バリヤ放電を行うための電極
と、クリプトンガスと塩素ガスを充填した放電容器と、
該誘電体バリヤ放電によって発生したクリプトンクロラ
イドエキシマ分子から放射される光を取り出す窓部材を
有する誘電体バリヤ放電ランプにおいて、放電ギャップ
長d(cm)封入ガスの圧力p(キロパスカル)を種々
に変えて、発光効率と放電の安定性を調べた。なお、本
発明における放電ギャップ長dは、放電空間構造が電極
ー誘電体ー放電空間ー誘電体ー電極の場合は、放電空間
を挟む誘電体内表面間の距離であり、放電空間構造が電
極ー誘電体ー放電空間ー電極の場合は、放電空間を挟む
誘電体内表面と対向する電極内表面間の距離である。ま
た、封入ガスの圧力pは25℃における値である。
We have an electrode for performing a dielectric barrier discharge, a discharge vessel filled with krypton gas and chlorine gas,
In a dielectric barrier discharge lamp having a window member for extracting light emitted from krypton chloride excimer molecules generated by the dielectric barrier discharge, the discharge gap length d (cm) and the pressure p (kilopascal) of the filling gas are variously changed. Then, the luminous efficiency and discharge stability were examined. The discharge gap length d in the present invention is the distance between the surfaces of the dielectric body sandwiching the discharge space when the discharge space structure is an electrode-dielectric-discharge space-dielectric-electrode. In the case of dielectric-discharge space-electrode, it is the distance between the inner surface of the dielectric and the inner surface of the electrode facing the discharge space. The pressure p of the sealing gas is a value at 25 ° C.

【0006】発光効率を支配する最も大きな因子は放電
プラズマ中の電子のエネルギーであると考えられる。こ
こでV/dをEと置き替え、E/pを換算電界と呼ぶが
電子のエネルギーは換算電界E/pに強く依存する。し
たがって、結局発光効率はE/pに依存する。換算電界
E/pと発光効率の関係を、図2に示す。換算電界E/
pを求めるための放電維持電圧Vは、電気学会オゾナイ
ザ専門委員会編、コロナ社発行「オゾナイザーハンドブ
ック」1960年発行第112ページに記載されてい
る、印加電圧とランプを流れる電流の積分値、即ち電荷
量(記号Q)のリサジュ図の測定から求めた。図3に、
横軸に印加電圧をとり、縦軸に電荷量をとったリサジュ
図の一例を示す。直線ABと直線CDが平行、直線BC
と直線ADが平行な二等辺四辺形が得られ、直線ABと
直線CD間の電圧差の二分の一が放電維持電圧Vに相当
する。直線ABおよび直線CDが直線からややずれて曲
線状になることも有ったが、この場合はこれらの曲線を
直線で近似した。
It is considered that the largest factor governing the luminous efficiency is the energy of electrons in the discharge plasma. Here, V / d is replaced with E, and E / p is called a converted electric field, but the energy of electrons strongly depends on the converted electric field E / p. Therefore, the luminous efficiency eventually depends on E / p. FIG. 2 shows the relationship between the converted electric field E / p and the luminous efficiency. Converted electric field E /
The discharge sustaining voltage V for obtaining p is the integrated value of the applied voltage and the current flowing through the lamp, described in page 112 of the “Ozonizer Handbook” published by Corona, edited by the Ozonizer Technical Committee of the Institute of Electrical Engineers of Japan, ie, The charge amount (symbol Q) was determined from measurement of a Lissajous figure. In FIG.
An example of a Lissajous diagram in which the horizontal axis indicates the applied voltage and the vertical axis indicates the charge amount is shown. Straight line AB and straight line CD are parallel, straight line BC
And a straight line AD is obtained in parallel, and a half of the voltage difference between the straight line AB and the straight line CD corresponds to the discharge sustaining voltage V. In some cases, the straight line AB and the straight line CD were slightly deviated from each other and became curved, but in this case, these curves were approximated by straight lines.

【0007】発光効率は、換算電界E/pが35より小
さい範囲では7%よりも低下し、誘電体バリヤ放電ラン
プの高効率化の目的は得られなくなった。また、換算電
界E/pが80を超えると、発光効率はかなり低下し、
放電が不安定になり、光出力が不安定になった。即ち、
放電ギャップ長dと封入ガスの圧力pを調整することに
より、換算電界E/pを35から80の範囲内にする
と、発光効率が7%を越え、放電も安定である誘電体バ
リヤ放電ランプが得られる。なお、E/pが70を超え
ると、放電・光出力がやや不安定になった。すなわち、
35から70の範囲内では放電・光出力の安定度がより
高く、効率も良い。
The luminous efficiency falls below 7% when the converted electric field E / p is smaller than 35, and the purpose of increasing the efficiency of the dielectric barrier discharge lamp cannot be obtained. When the converted electric field E / p exceeds 80, the luminous efficiency is considerably reduced,
Discharge became unstable and light output became unstable. That is,
By adjusting the discharge gap length d and the pressure p of the filling gas so that the converted electric field E / p is in the range of 35 to 80, the dielectric barrier discharge lamp whose luminous efficiency exceeds 7% and whose discharge is stable is obtained. can get. When E / p exceeded 70, the discharge / light output became somewhat unstable. That is,
Within the range of 35 to 70, the stability of discharge / light output is higher and the efficiency is good.

【0008】我々は、誘電体バリヤ放電ランプにおいて
は、不純ガス、特に水素、酸素、一酸化炭素、水等の分
子ガスが存在すると、紫外線出力低下の割合が従来のア
ーク放電ランプやグロー放電ランプに比較し著しく大き
いことを発見した。この機構は、必ずしも明確では無い
が、以下のようであると考えられる。誘電体バリヤ放電
ランプの特長の一つとして、従来のアーク放電ランプで
は得られない波長の紫外線を高効率で発生出来ることが
ある。前記特徴ある紫外線の発生は、以下の機構によっ
ている。すなわち、まず、誘電体バリヤ放電によって従
来のアーク放電ランプには無い高エネルギープラズマが
発生する。このプラズマが種々の衝突過程を経てエキシ
マ分子を生成し、このエキシマ分子が特徴ある紫外線を
放射する。従って、放電空間に存在する不純ガス、特に
水素、酸素、一酸化炭素、水等の分子ガスは、該エキシ
マ分子を直接破壊するばかりでなく、該種々の衝突過程
にも作用して該エキシマ分子を少なくし、従って紫外線
出力を低下させる。すなわち、誘電体バリヤ放電ランプ
においては、従来のアーク放電ランプに比較し、不純ガ
スによる影響を受け易い。特に、放電用ガスに塩素が含
まれている場合、酸素、水等が放出されると石英ガラス
への塩素の浸食も起こり、紫外線出力の低下は大きくな
る。すなわち、塩素が含まれている誘電体バリヤ放電ラ
ンプにおいては、従来のアーク放電ランプに比較し、不
純ガスによる紫外線出力の低下の割合は著しく大きい。
In a dielectric barrier discharge lamp, when an impurity gas, particularly a molecular gas such as hydrogen, oxygen, carbon monoxide, or water, is present, the rate of decrease in the ultraviolet output is reduced by the conventional arc discharge lamp or glow discharge lamp. It was found to be significantly larger than. Although this mechanism is not always clear, it is considered as follows. One of the features of the dielectric barrier discharge lamp is that it can generate ultraviolet light having a wavelength that cannot be obtained by a conventional arc discharge lamp with high efficiency. Generation of the characteristic ultraviolet rays is based on the following mechanism. That is, first, high-energy plasma that is not present in the conventional arc discharge lamp is generated by the dielectric barrier discharge. This plasma generates excimer molecules through various collision processes, and the excimer molecules emit characteristic ultraviolet rays. Therefore, impurity gases existing in the discharge space, particularly molecular gases such as hydrogen, oxygen, carbon monoxide, and water, not only directly destroy the excimer molecules, but also act on the various collision processes to produce the excimer molecules. And thus the UV output is reduced. That is, the dielectric barrier discharge lamp is more susceptible to the impurity gas than the conventional arc discharge lamp. In particular, in the case where chlorine is contained in the discharge gas, when oxygen, water, and the like are released, chlorine erosion of the quartz glass occurs, and the decrease in ultraviolet output becomes large. That is, in the dielectric barrier discharge lamp containing chlorine, the rate of decrease in the ultraviolet output due to the impure gas is remarkably large as compared with the conventional arc discharge lamp.

【0009】我々は不純ガスの起源を調査し誘電体ある
いは取り出し窓部材に使用される石英ガラスが主な放出
源であることを発見した。特に石英中のOH基濃度が多
いと水の放出が多い。紫外線によって≡Si−OH結合
(≡は酸素との結合を表す)が切断され、H2Oとして
放出されると考える。我々は種々の石英ガラスを調査
し、OH基濃度が重量で10ppm以下の石英を使用す
ることによって、エキシマ分子の密度低下を防止し、よ
って、光出力の低下を防ぐことが出来ることを発見し
た。例えばOH基含有量の異なる石英ガラスでランプを
製作し、点灯後100時間後の光出力の値を100とし
て、それ以後から、1000時間後までのエキシマ光の
減衰率を測定した結果を説明する。用いたランプは図1
に示した誘電体バリヤ放電ランプである。その結果、石
英中のOH基濃度が10ppmを越えると光減衰率が4
0%〜60%と大きいのに対し、10ppm以下では3
0%以下で小さく、極めて有効であることがわかった。
すなわち、E/Pの値が35から80の範囲において、
かつ、OH基の濃度が10ppm以下の石英ガラスを使
用すると、高効率でかつ長寿命の誘電体バリヤ放電ラン
プが実現できる。
[0009] We have investigated the origin of the impure gases and have found that quartz glass used for the dielectric or extraction window member is the main emission source. In particular, when the OH group concentration in quartz is high, water is released more. It is considered that the ≡Si—OH bond (≡ represents a bond to oxygen) is broken by ultraviolet light and released as H 2 O. We investigated various quartz glasses and found that by using quartz having an OH group concentration of 10 ppm or less by weight, it was possible to prevent a decrease in the density of excimer molecules and thus a decrease in light output. . For example, a description will be given of a result of manufacturing a lamp using quartz glass having different OH group contents, setting a light output value 100 hours after lighting to 100, and measuring an excimer light attenuation rate from then to 1000 hours later. . Figure 1 shows the lamp used.
2 is a dielectric barrier discharge lamp shown in FIG. As a result, when the OH group concentration in the quartz exceeds 10 ppm, the optical attenuation
While it is as large as 0% to 60%, it is 3% at 10ppm or less.
It was found to be very small at 0% or less and extremely effective.
That is, when the value of E / P is in the range of 35 to 80,
When quartz glass having an OH group concentration of 10 ppm or less is used, a dielectric barrier discharge lamp with high efficiency and long life can be realized.

【0010】我々は、誘電体バリヤ放電を行うために、
放電容器に充填する塩素ガスの濃度を種々に変えて、寿
命と放電の安定性を調べた。クリプトンに対して塩素濃
度が0.1容量%未満では、塩素の消耗が著しく、短寿
命となった。また、クリプトンに対して塩素濃度が2容
量%を越えると放電が非常に不安定となった。即ち、充
填する塩素濃度を0.1%から2%の範囲内にすると、
長寿命かつ放電も非常に安定である誘電体バリヤ放電ラ
ンプが得られる。また、0.2%から1%の塩素濃度に
した場合、上記効果が著しく、高安定型の誘電体バリヤ
放電ランプが得られる。
[0010] In order to perform a dielectric barrier discharge,
The life and the stability of discharge were examined by varying the concentration of chlorine gas charged in the discharge vessel. When the chlorine concentration was less than 0.1% by volume with respect to krypton , the chlorine was significantly consumed and the life was shortened. Further, when the chlorine concentration with respect to krypton exceeded 2% by volume, the discharge became extremely unstable. That is, when the concentration of chlorine to be charged is within the range of 0.1% to 2%,
A dielectric barrier discharge lamp having a long life and a very stable discharge is obtained. When the chlorine concentration is 0.2% to 1%, the above effect is remarkable, and a highly stable dielectric barrier discharge lamp can be obtained.

【0011】また、我々は充填圧力を種々に変えて、放
電の安定性について調べた。結果、封入圧力が133キ
ロパスカルを越えると非常に点灯しにくく、放電も不安
定になることがわかった。また、13.3キロパスカル
未満の場合も放電が不安定になることを発見した。よっ
て、封入圧力を13.3キロパスカルから133キロパ
スカルの範囲内にすると、放電が安定である誘電体バリ
ヤ放電ランプが得られる。中でも、封入圧力を20キロ
パスカルから70キロパスカルの範囲内にすると、放電
が非常に安定であり、点灯性の良い誘電体バリヤ放電ラ
ンプが得られる。
In addition, we investigated the stability of discharge by changing the filling pressure variously. As a result, it was found that when the sealing pressure exceeded 133 kilopascals, it was extremely difficult to turn on the light and the discharge became unstable. It has also been found that the discharge becomes unstable when the pressure is less than 13.3 kPa. Therefore, when the filling pressure is in the range of 13.3 kPa to 133 kPa, a dielectric barrier discharge lamp with stable discharge can be obtained. In particular, when the filling pressure is in the range of 20 to 70 kPa, the discharge is very stable, and a dielectric barrier discharge lamp with good lighting properties can be obtained.

【0012】[0012]

【実施例】本発明の第1の実施例である同軸円筒形誘電
体バリヤ放電ランプの概略図を図1に示す。放電容器1
は全長約150mmの石英ガラス製で、外径10.5m
m、肉厚1mmの内側管2、内径約23.5mm、肉厚
1.5mmの外側管3を同軸に配置して中空円筒状にし
たものである。内側管2、外側管3は誘電体バリヤ放電
の誘電体を兼用しており、OH基濃度5ppm以下の石
英ガラスからなっている。また、それぞれその外面に光
を透過する金属網からなる電極4,5が設けられてい
る。従って、放電空間6における放電ギャップ長dは
6.5mmである。放電空間6に放電用ガスとして40
キロパスカルの封入ガスを充填して、高周波電源7を使
用して該誘電体バリヤ放電ランプの表面積1平方センチ
メートルあたりの入力電力0.2ワットで点灯したとこ
ろ、放電維持電圧Vは1300Vになり、即ち、換算電
界E/pは50(V/(cm・kPa))になり、クリプ
トンクロライドのエキシマ分子から放射された波長22
2nmに最大値を有する波長205nmから波長230
nmの範囲の真空紫外線が、7%より高いという高効率
で放射された。長時間点灯しても不純ガスは石英ガラス
からはほとんど発生せず、寿命特性の優れた誘電体バリ
ヤ放電ランプを得ることが出来た。寿命を初期光量の7
0%維持する時間とすると、このランプは使用時間1,
000時間においても約5%という高効率を保つ。
FIG. 1 is a schematic view of a coaxial cylindrical dielectric barrier discharge lamp according to a first embodiment of the present invention. Discharge vessel 1
Is made of quartz glass with a total length of about 150 mm and an outer diameter of 10.5 m
m, an inner tube 2 having a thickness of 1 mm and an outer tube 3 having an inner diameter of about 23.5 mm and a thickness of 1.5 mm are coaxially arranged to form a hollow cylinder. The inner tube 2 and the outer tube 3 also serve as dielectrics for dielectric barrier discharge, and are made of quartz glass having an OH group concentration of 5 ppm or less. In addition, electrodes 4 and 5 made of a metal net that transmits light are provided on the outer surfaces thereof. Therefore, the discharge gap length d in the discharge space 6 is 6.5 mm. 40 as discharge gas in the discharge space 6
Filled with a filling gas of kilopascal and lit with an input power of 0.2 Watt per square centimeter of surface area of the dielectric barrier discharge lamp using the high frequency power supply 7, the discharge sustaining voltage V becomes 1300V, that is, , The converted electric field E / p becomes 50 (V / (cm · kPa)), and the wavelength 22 radiated from the excimer molecule of krypton chloride.
From the wavelength of 205 nm having a maximum value at 2 nm to the wavelength of 230
Vacuum ultraviolet radiation in the nm range was emitted with a high efficiency of more than 7%. Even when the lamp was lit for a long time, almost no impurity gas was generated from the quartz glass, and a dielectric barrier discharge lamp having excellent life characteristics was obtained. Life time is 7
Assuming the time to maintain 0%, this lamp has been used for 1,
It maintains a high efficiency of about 5% even for 000 hours.

【0013】本発明の第2の実施例である同軸円筒形誘
電体バリヤ放電ランプは、実施例1における電極4を蒸
着によって形成したアルミニウム膜に変えた構造であ
る。アルミニウム膜はクリプトンのエキシマ分子から放
射された波長222nmに最大値を有する波長205n
mから波長230nmの範囲の紫外線を効率よく反射
し、第1の実施例のランプと同様に、1,000時間使
用しても発光効率が5.5%以上のものが得られる。
A coaxial cylindrical dielectric barrier discharge lamp according to a second embodiment of the present invention has a structure in which the electrode 4 in the first embodiment is changed to an aluminum film formed by vapor deposition. The aluminum film has a wavelength of 205 n having a maximum value at a wavelength of 222 nm emitted from krypton excimer molecules.
Ultraviolet light in the wavelength range from m to 230 nm is efficiently reflected, and a luminous efficiency of 5.5% or more can be obtained even after 1,000 hours of use, as in the lamp of the first embodiment.

【0014】本発明の第3の実施例である同軸円筒形誘
電体バリヤ放電ランプの概略図を図4に示す。放電容器
11は全長約150mmの石英ガラス製で、外径10.
5mm、肉厚1mmの内側管12、内径約23.5m
m、肉厚1.5mmの外側管13を同軸に配置して中空
円筒状の放電空間17を形成した構成である。内側管1
2、外側管13は誘電体バリヤ放電の誘電体を兼用して
おり、OH基濃度5ppm以下の石英ガラスからなって
いる。外側管13の一端にOH基濃度700ppm以下
の石英ガラスの円盤からなる光取り出し窓部材20を、
溶着により設けた。このとき、光取り出し窓部材20は
直接放電にさらされないのでOH基濃度が管材に比べ高
くてもよい。内側管12、外側管13を密閉する他端部
には光反射板16を設けた。内側管12の光取り出し窓
部材20に直近した一端部を気密に閉鎖し、閉鎖部18
を形成した。また、該閉鎖部と該光取り出し窓部材の最
短距離Xを該中空円筒状の放電空間の放電ギャップdと
同一の6.5mmにした。外側管13の外面にアルミニ
ウムを蒸着することによって、光反射板を兼ねた電極1
5を設けた。外電極15は光取り出し窓部材20に接す
るまで延長して設けられている。内側管12及び閉鎖部
18の放電空間と反対側の外面にアルミニウムを蒸着す
ることによって、光反射板を兼ねた電極14及び該電極
14に電機的に接続された状態の先端電極19を設け
た。図示していないが、該アルミニウム電極を機械的
に、化学的に保護するために、該アルミニウム電極を窒
化ほう素の保護膜で被覆した。放電容器の放電空間17
に放電用ガスとしてクリプトンガスと塩素ガスを封入し
た。
FIG. 4 is a schematic diagram of a coaxial cylindrical dielectric barrier discharge lamp according to a third embodiment of the present invention. The discharge vessel 11 is made of quartz glass having a total length of about 150 mm, and has an outer diameter of 10 mm.
5 mm, inner tube 12 of 1 mm thickness, inner diameter of about 23.5 m
The outer tube 13 having a thickness of 1.5 mm and a thickness of 1.5 mm is coaxially arranged to form a hollow cylindrical discharge space 17. Inner tube 1
2. The outer tube 13 also serves as a dielectric for dielectric barrier discharge, and is made of quartz glass having an OH group concentration of 5 ppm or less. At one end of the outer tube 13, a light extraction window member 20 made of a quartz glass disk having an OH group concentration of 700 ppm or less,
It was provided by welding. At this time, since the light extraction window member 20 is not directly exposed to the discharge, the OH group concentration may be higher than that of the tube. A light reflecting plate 16 was provided at the other end of the inner tube 12 and the outer tube 13 for sealing. One end of the inner tube 12 which is close to the light extraction window member 20 is airtightly closed, and a closing portion 18 is provided.
Was formed. Further, the shortest distance X between the closed portion and the light extraction window member was set to 6.5 mm, which is the same as the discharge gap d of the hollow cylindrical discharge space. By depositing aluminum on the outer surface of the outer tube 13, the electrode 1 serving also as a light reflecting plate
5 were provided. The outer electrode 15 is provided so as to extend until it contacts the light extraction window member 20. Aluminum 14 was vapor-deposited on the outer surface of the inner tube 12 and the closed portion 18 on the side opposite to the discharge space to provide the electrode 14 also serving as a light reflection plate and the tip electrode 19 electrically connected to the electrode 14. . Although not shown, the aluminum electrode was covered with a protective film of boron nitride to mechanically and chemically protect the aluminum electrode. Discharge space 17 of discharge vessel
A krypton gas and a chlorine gas were sealed as discharge gases in the furnace.

【0015】高周波高電圧の電源21を使用して該誘電
体バリヤ放電ランプを点灯したところ、まず第一に、E
/pが最適なので高効率であり、第二に、該電極15が
光取り出し窓部材20に接するまで延長して設けられて
いるにもかかわらず、光取り出し窓部材20の内面及び
外面において沿面放電が発生せず、従って、光出力が安
定であり、第三に、光取り出し窓部材20が円盤状なの
で、内側管12の内面121の近傍に発生したプラズマ
からの放射光を効率良く取り出すことが出来た。上記の
結果、波長222nmに最大値を有する波長205nm
から波長230nmの範囲の紫外線がの高効率で放射さ
れ、また、放射輝度が高く、光出力が安定で、しかも安
全性の高い誘電体バリヤ放電ランプを得られる。
When the dielectric barrier discharge lamp was turned on using a high-frequency, high-voltage power supply 21, first of all, E
/ P is optimum, and secondly, creeping discharge occurs on the inner surface and the outer surface of the light extraction window member 20 despite the fact that the electrode 15 is extended to contact the light extraction window member 20. And the light output is stable. Thirdly, since the light extraction window member 20 has a disk shape, it is possible to efficiently extract radiated light from the plasma generated near the inner surface 121 of the inner tube 12. done. As a result, a wavelength of 205 nm having a maximum value at a wavelength of 222 nm
, A UV light having a wavelength in the range of 230 nm can be radiated with high efficiency, and a dielectric barrier discharge lamp having high radiance, stable light output, and high safety can be obtained.

【0016】本発明の第4の実施例は第1の実施例のラ
ンプにおいて、内側管2の放電空間側の内面211にM
gF2 とLaF3 を交互に25層積層して、波長222
nmとその付近の光を反射する多層誘電体反射膜を形成
したものである。波長222nmは多層誘電体反射膜で
反射され、外側管3から外側に放射される。この実施例
では、温度が高くなる内側の表面がMgF2 −LaF3
多層膜で覆われ、石英ガラスがUVの照射を受けないの
で、内側管からのOHの放出が少なく、その結果長寿命
のランプが得られる。
A fourth embodiment of the present invention is the same as the lamp of the first embodiment, except that the inner surface 211 of the inner tube 2 on the discharge space side has M
gF 2 and LaF 3 are alternately laminated in 25 layers, and the wavelength 222
In this example, a multilayer dielectric reflection film is formed to reflect light of nm and its vicinity. The wavelength of 222 nm is reflected by the multilayer dielectric reflection film and radiated outward from the outer tube 3. In this embodiment, the inner surface where the temperature rises is MgF 2 -LaF 3
Since the quartz glass is covered with the multilayer film and is not exposed to UV irradiation, the emission of OH from the inner tube is small, so that a long-life lamp is obtained.

【0017】上記したすべての例は、蛍光体を有うさ無
い、いわゆる誘電体バリヤ放電紫外線放射ランプであっ
たが、放電容器に蛍光体を設けたいわゆる誘電体バリヤ
放電蛍光ランプにも適用できることは自明である。
Although all of the above examples are so-called dielectric barrier discharge ultraviolet light emitting lamps having no fluorescent material, it is also applicable to so-called dielectric barrier discharge fluorescent lamps having a fluorescent material provided in a discharge vessel. It is obvious.

【0018】[0018]

【発明の効果】上記したように、本発明によれば、発光
効率が高く、光出力が安定である長寿命の誘電体バリヤ
放電ランプを提供できる。
As described above, according to the present invention, a long-life dielectric barrier discharge lamp having high luminous efficiency and stable light output can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の誘電体バリヤ放電ランプの実施例の説
明図である。
FIG. 1 is an explanatory view of an embodiment of a dielectric barrier discharge lamp of the present invention.

【図2】発光効率の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of luminous efficiency.

【図3】リサジュ図の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a Lissajous figure.

【図4】本発明の誘電体バリヤ放電ランプの他の実施例
の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view of another embodiment of the dielectric barrier discharge lamp of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 放電容器 2 内側管 3 外側管 4,5 透明電極 6 放電空間 7 電源 11 放電容器 12 内側管 13 外側管 14,15 電極 16 光反射板 17 放電空間 18 閉鎖部 19 先端電極 20 光取り出し窓部材 21 電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge container 2 Inner tube 3 Outer tube 4,5 Transparent electrode 6 Discharge space 7 Power supply 11 Discharge container 12 Inner tube 13 Outer tube 14,15 Electrode 16 Light reflector 17 Discharge space 18 Closed part 19 Tip electrode 20 Light extraction window member 21 Power supply

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 安夫 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシ オ電機株式会社内 (72)発明者 菱沼 宣是 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシ オ電機株式会社内 (72)発明者 笠木 邦雄 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシ オ電機株式会社内 審査官 江成 克己 (56)参考文献 特開 平2−7353(JP,A) 特開 平3−201358(JP,A) 特開 平5−144413(JP,A) 特開 平5−190152(JP,A) 特開 平3−247522(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 65/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yasuo Onishi 1194, Sado, Bessho-cho, Himeji-shi, Hyogo Ushio Electric Co., Ltd. Inside Electric Co., Ltd. (72) Inventor Kunio Kasagi 1194 Sado, Bessho-cho, Himeji-shi, Hyogo Ushio Electric Co., Ltd.Examiner, Katsumi Enari (56) References JP-A-2-7353 (JP, A) JP JP-A-3-201358 (JP, A) JP-A-5-144413 (JP, A) JP-A-5-190152 (JP, A) JP-A-3-247522 (JP, A) (58) Fields investigated (Int) .Cl. 7 , DB name) H01J 65/04

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 誘電体バリヤ放電を行うための電極と、
クリプトンガスと塩素ガスを充填した放電容器と、該誘
電体バリヤ放電によって発生したクリプトンクロライド
エキシマ分子から放射される光を取り出す窓部材を有す
る誘電体バリヤ放電ランプにおいて、ボルトで表した放
電維持電圧をV、cmで表した放電ギャップ長をd、キ
ロパスカルで表した封入ガスの圧力をpとした時、(V
/d)/pの値を35から80の範囲に規定したことを
特徴とする誘電体バリヤ放電ランプ。
An electrode for performing a dielectric barrier discharge;
In a discharge vessel filled with krypton gas and chlorine gas, and a dielectric barrier discharge lamp having a window member for taking out light emitted from krypton chloride excimer molecules generated by the dielectric barrier discharge, a discharge sustaining voltage expressed in volts is obtained. When the discharge gap length in V and cm is d and the pressure of the sealing gas in kilopascal is p, (V
A dielectric barrier discharge lamp characterized in that the value of / d) / p is specified in the range of 35 to 80.
【請求項2】 放電容器にOH基濃度が10重量ppm
以下の石英ガラスを使用したことを特徴とした請求項1
に記載の誘電体バリヤ放電ランプ。
2. The discharge vessel has an OH group concentration of 10 ppm by weight.
2. The following quartz glass is used.
4. The dielectric barrier discharge lamp according to claim 1.
【請求項3】クリプトンに対して塩素濃度が0.1容量
%以上2容量%以下であることを特徴とした請求項1及
び請求項2に記載の誘電体バリヤ放電ランプ。
3. The dielectric barrier discharge lamp according to claim 1, wherein the chlorine concentration is 0.1% by volume or more and 2% by volume or less with respect to krypton .
【請求項4】 封入ガス圧力が13.3キロパスカル以
上133キロパスカル以下であることを特徴とした請求
項1から3に記載の誘電体バリヤ放電ランプ。
4. The dielectric barrier discharge lamp according to claim 1, wherein the pressure of the filled gas is not less than 13.3 kPa and not more than 133 kPa.
【請求項5】 該放電容器の内面に紫外線を反射する金
属沸化物の膜を形成してなることを特徴とする請求項1
から4に記載の誘電体バリヤ放電ランプ。
5. The discharge vessel according to claim 1, wherein a film of a metal boride reflecting ultraviolet light is formed on an inner surface of the discharge vessel.
5. The dielectric barrier discharge lamp according to any one of items 1 to 4.
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