JP3178162B2 - 誘電体バリヤ放電ランプ - Google Patents
誘電体バリヤ放電ランプInfo
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Description
【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。
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。
【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２−７３５３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。電気学会発行改訂新版「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、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、日本国公開特許
公報平２−７３５３号には、誘電体バリヤ放電ランプの
放電容器に紫外線を別の波長の光に変換するルミネッセ
ンス（例えば蛍光体）を設けた放射器（例えば蛍光ラン
プ）について記載されている。上記のような誘電体バリ
ヤ放電ランプは、従来の低圧水銀放電ランプや高圧アー
ク放電ランプにはない種々の特徴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、点灯時間の経過に従って光出力が低下してゆくとい
う問題があった。
ば、日本国公開特許公報平２−７３５３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。電気学会発行改訂新版「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、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、日本国公開特許
公報平２−７３５３号には、誘電体バリヤ放電ランプの
放電容器に紫外線を別の波長の光に変換するルミネッセ
ンス（例えば蛍光体）を設けた放射器（例えば蛍光ラン
プ）について記載されている。上記のような誘電体バリ
ヤ放電ランプは、従来の低圧水銀放電ランプや高圧アー
ク放電ランプにはない種々の特徴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、点灯時間の経過に従って光出力が低下してゆくとい
う問題があった。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、点
灯時間の経過にしたがって光出力が低下しない寿命特性
が十分である誘電体バリヤ放電ランプを提供することで
ある。
灯時間の経過にしたがって光出力が低下しない寿命特性
が十分である誘電体バリヤ放電ランプを提供することで
ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的は、封
止部材によって封止されている放電容器内に誘電体バリ
ヤ放電によってエキシマ分子を形成する希ガスとハロゲ
ンを含む放電用ガスを充満し、該エキシマから放射され
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、誘電体、窓部材はケイ素を除く金属の酸化物
もしくはフッ化物からなる材料を用い、該ランプの封止
部材は炭素結合を骨格とする有機材料とすることで解決
できる。
止部材によって封止されている放電容器内に誘電体バリ
ヤ放電によってエキシマ分子を形成する希ガスとハロゲ
ンを含む放電用ガスを充満し、該エキシマから放射され
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、誘電体、窓部材はケイ素を除く金属の酸化物
もしくはフッ化物からなる材料を用い、該ランプの封止
部材は炭素結合を骨格とする有機材料とすることで解決
できる。
【０００５】具体的には、該ランプの封止部材を、フッ
素樹脂系のＯリングとするか、もしくはエポキシ樹脂系
の接着剤とすることで解決できる。
素樹脂系のＯリングとするか、もしくはエポキシ樹脂系
の接着剤とすることで解決できる。
【０００６】
【作用】我々は、誘電体バリヤ放電ランプの光出力低下
の主原因が窓部材である石英ガラスの紫外線劣化である
ことを発見した。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では得られない波
長の紫外線を高効率で発生できる。例えばクリプトンと
フッ素の混合放電ガスで２４０ｎｍ−２５５ｎｍ、クリ
プトンと塩素で２００−２４０ｎｍ、キセノンと塩素で
３００−３２０ｎｍの波長域の紫外線が得られる。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グロー
もしくは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のある紫
外線を高効率で放射する。しかし従来の誘電体バリヤ放
電ランプを長時間点灯すると、ハロゲンが石英ガラスに
取り込まれ、光出力が減少する。メカニズムは明確では
ないが以下のように考えられる。窓部材、誘電体はこれ
ら多量の紫外線の照射を受け、表面の（＝Ｓｉ−Ｏ−Ｓ
ｉ＝）の結合の一部が切断され、＝Ｓｉ・（・は不対電
子、＝は酸素との結合を表す）などの欠陥が生成し、そ
れとハロゲンガスが反応し、石英ガラス中に取り込ま
れ、放電空間のハロゲン量が減少し、エキシマ生成量が
小さくなり光出力が減少する。
の主原因が窓部材である石英ガラスの紫外線劣化である
ことを発見した。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では得られない波
長の紫外線を高効率で発生できる。例えばクリプトンと
フッ素の混合放電ガスで２４０ｎｍ−２５５ｎｍ、クリ
プトンと塩素で２００−２４０ｎｍ、キセノンと塩素で
３００−３２０ｎｍの波長域の紫外線が得られる。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グロー
もしくは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のある紫
外線を高効率で放射する。しかし従来の誘電体バリヤ放
電ランプを長時間点灯すると、ハロゲンが石英ガラスに
取り込まれ、光出力が減少する。メカニズムは明確では
ないが以下のように考えられる。窓部材、誘電体はこれ
ら多量の紫外線の照射を受け、表面の（＝Ｓｉ−Ｏ−Ｓ
ｉ＝）の結合の一部が切断され、＝Ｓｉ・（・は不対電
子、＝は酸素との結合を表す）などの欠陥が生成し、そ
れとハロゲンガスが反応し、石英ガラス中に取り込ま
れ、放電空間のハロゲン量が減少し、エキシマ生成量が
小さくなり光出力が減少する。
【０００７】我々は種々検討し、誘電体、窓部材をケイ
素以外の金属の酸化物、フッ化物にすることで誘電体、
窓部材の劣化を防ぐことができた。例えば、フッ化マグ
ネシウム、イットリヤ、サファイヤ（Ａｌ2 Ｏ3 ）など
が使用可能であった。しかし、封止部材とハロゲンが反
応して、出力が短時間に減少する現象があらわれた。例
えば、サファイヤの場合は、モリブデン−マンガン封止
法、フッ化マグネシウムはインジウムシールを試みた
が、いずれも、ハロゲンと金属が反応して、光出力が急
激に減少した。そこで我々は封止部材に炭素結合を骨格
とする有機材料を使用することによって光出力の減少を
抑える事が出来ることを発見した。
素以外の金属の酸化物、フッ化物にすることで誘電体、
窓部材の劣化を防ぐことができた。例えば、フッ化マグ
ネシウム、イットリヤ、サファイヤ（Ａｌ2 Ｏ3 ）など
が使用可能であった。しかし、封止部材とハロゲンが反
応して、出力が短時間に減少する現象があらわれた。例
えば、サファイヤの場合は、モリブデン−マンガン封止
法、フッ化マグネシウムはインジウムシールを試みた
が、いずれも、ハロゲンと金属が反応して、光出力が急
激に減少した。そこで我々は封止部材に炭素結合を骨格
とする有機材料を使用することによって光出力の減少を
抑える事が出来ることを発見した。
【０００８】誘電体バリヤ放電ランプにおいて、Ｏリン
グを使用した封止例はＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｂ、ｖｏｌ．４６（１９９８）ｐ２９９−３０３で報
告されているが材質は明らかではない。しかし放電用ガ
スは希ガスを使用しており、反応性が低いので、どんな
材質でも使用可能である。本発明のハロゲンと希ガスの
放電を利用したランプとはまったく異なる上記報告で
は、窓部材以外をステンレスで作り、反応性については
まったく考慮していない。我々は、放電用ガスにハロゲ
ンが含まれる場合は、Ｏリング材料はフッ素系樹脂がよ
く、特に反応性の高いフッ素ガスが含まれる場合はパー
フロロエラストマーが最も劣化が少なく、光減少が少な
いことを発見した。窓部材以外の構造材は金属ではチタ
ンが良く、酸化物では、珪素を除く金属の酸化物を使用
した。このように誘電体、窓部材をケイ素を除く金属の
酸化物、フッ化物にし、封止部材を炭素結合を骨格とす
る有機材料とすることで、従来より、光劣化を防ぐこと
が出来た。さらに誘電体を円筒にする事によって、光出
力面積に対し、封止面積が平板型より小さく出来、封止
部からのガス放出量を減少させることにより平板よりさ
らに光出力減少が抑えられる。
グを使用した封止例はＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｂ、ｖｏｌ．４６（１９９８）ｐ２９９−３０３で報
告されているが材質は明らかではない。しかし放電用ガ
スは希ガスを使用しており、反応性が低いので、どんな
材質でも使用可能である。本発明のハロゲンと希ガスの
放電を利用したランプとはまったく異なる上記報告で
は、窓部材以外をステンレスで作り、反応性については
まったく考慮していない。我々は、放電用ガスにハロゲ
ンが含まれる場合は、Ｏリング材料はフッ素系樹脂がよ
く、特に反応性の高いフッ素ガスが含まれる場合はパー
フロロエラストマーが最も劣化が少なく、光減少が少な
いことを発見した。窓部材以外の構造材は金属ではチタ
ンが良く、酸化物では、珪素を除く金属の酸化物を使用
した。このように誘電体、窓部材をケイ素を除く金属の
酸化物、フッ化物にし、封止部材を炭素結合を骨格とす
る有機材料とすることで、従来より、光劣化を防ぐこと
が出来た。さらに誘電体を円筒にする事によって、光出
力面積に対し、封止面積が平板型より小さく出来、封止
部からのガス放出量を減少させることにより平板よりさ
らに光出力減少が抑えられる。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例である平板型誘電体バリヤ放
電ランプの概略図を図１に示す。誘電体バリヤ放電の誘
電体と兼用の光取り出し窓部材１は直径１００ｍｍのサ
ファイヤ円板からなる。取り出し窓部材の外面に光を透
過する金属網からなる電極２が設けられている。もう一
方の電極３はチタン製であって、放電容器１３の一部を
兼ねている。封止部材としてフッ素樹脂系のＯリング５
が使用され、押さえを金具６とボルト７で行っている。
放電空間４には、放電用ガスとしてキセノンガスと塩素
が充填されている。尚、８は排気管である。このように
構成し、電源１２で点灯すると、塩素に侵される部材が
なく、寿命特性の優れた誘電体バリヤ放電ランプが得ら
れた。
電ランプの概略図を図１に示す。誘電体バリヤ放電の誘
電体と兼用の光取り出し窓部材１は直径１００ｍｍのサ
ファイヤ円板からなる。取り出し窓部材の外面に光を透
過する金属網からなる電極２が設けられている。もう一
方の電極３はチタン製であって、放電容器１３の一部を
兼ねている。封止部材としてフッ素樹脂系のＯリング５
が使用され、押さえを金具６とボルト７で行っている。
放電空間４には、放電用ガスとしてキセノンガスと塩素
が充填されている。尚、８は排気管である。このように
構成し、電源１２で点灯すると、塩素に侵される部材が
なく、寿命特性の優れた誘電体バリヤ放電ランプが得ら
れた。
【００１０】本発明の第２の実施例を図２に示す。放電
用ガスとしてさらに反応性の高いクリプトンとフッ素ガ
スが放電空間４に充填されている。誘電体バリヤ放電の
誘電体と兼用の光取り出し窓部材１は直径８０ｍｍのＭ
ｇＦ2 円板からなる。放電空間スペーサ９は高純度アル
ミナ製である。封止部材５のＯリングはパーフロロエラ
ストマーである。放電空間４に金属が露出していないた
め、放電用ガスが反応性の高いクリプトンとフッ素ガス
でも寿命特性の優れた誘電体バリヤ放電ランプが得られ
た。
用ガスとしてさらに反応性の高いクリプトンとフッ素ガ
スが放電空間４に充填されている。誘電体バリヤ放電の
誘電体と兼用の光取り出し窓部材１は直径８０ｍｍのＭ
ｇＦ2 円板からなる。放電空間スペーサ９は高純度アル
ミナ製である。封止部材５のＯリングはパーフロロエラ
ストマーである。放電空間４に金属が露出していないた
め、放電用ガスが反応性の高いクリプトンとフッ素ガス
でも寿命特性の優れた誘電体バリヤ放電ランプが得られ
た。
【００１１】本発明の第３の実施例である円筒形誘電体
バリヤ放電ランプの概略図を図３に示す。放電容器１１
は外径１５ｍｍ、長さ２００ｍｍのサファイヤパイプで
あって、チタン製キャップ１０をフッ素樹脂系のＯリン
グ５で封止している。キャップ１０は高純度アルミナで
も製作可能である。電極２はパイプ外壁の対象位置に離
間して金属網を設けて構成する。放電空間４には、放電
用ガスとしてキセノンガスと塩素が充填されている。誘
電体を円筒にする事によって、光出力面積に対し、封止
面積が平板式より小さく出来、封止部からのガス放出量
を減少させることにより平板型よりさらに寿命特性の優
れた誘電体バリヤ放電ランプが得られた。
バリヤ放電ランプの概略図を図３に示す。放電容器１１
は外径１５ｍｍ、長さ２００ｍｍのサファイヤパイプで
あって、チタン製キャップ１０をフッ素樹脂系のＯリン
グ５で封止している。キャップ１０は高純度アルミナで
も製作可能である。電極２はパイプ外壁の対象位置に離
間して金属網を設けて構成する。放電空間４には、放電
用ガスとしてキセノンガスと塩素が充填されている。誘
電体を円筒にする事によって、光出力面積に対し、封止
面積が平板式より小さく出来、封止部からのガス放出量
を減少させることにより平板型よりさらに寿命特性の優
れた誘電体バリヤ放電ランプが得られた。
【００１２】
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、点
灯時間の経過に従い、光出力の低下が少ない誘電体バリ
ヤ放電ランプを提供できる。
灯時間の経過に従い、光出力の低下が少ない誘電体バリ
ヤ放電ランプを提供できる。
【図１】本発明の実施例のランプの説明図である。
【図２】本発明の他の実施例のランプの説明図である。
【図３】本発明の他の実施例のランプの説明図である。
１ 誘電体と兼用の光取り出し窓部材 ２，３ 電極 ４ 放電空間 ５ Ｏリング ６ 金具 ７ ボルト ８ 排気管 ９ 放電空間スペーサ １０ キャップ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−7353（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−245153（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−215230（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−181647（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 65/00
Claims (2)
- 【請求項１】 封止材によって封止されている放電容器
内に誘電体バリア放電によってエキシマ分子を形成する
希ガスとハロゲンを含む放電用ガスを充満し、該エキシ
マから放射される光を取り出す窓部材を有する誘電体バ
リア放電ランプにおいて、誘電体、窓部材はケイ素を除
く金属の酸化物もしくはフッ化物からなる材料であり、
該ランプの封止部材は炭素結合を骨格とするフッ素樹脂
系のOリングからなることを特徴とする誘電体バリア放
電ランプ。 - 【請求項２】 放電容器の形状が中空柱状であることを
特徴とする請求項１に記載の誘電体バリア放電ランプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12316293A JP3178162B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 誘電体バリヤ放電ランプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12316293A JP3178162B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 誘電体バリヤ放電ランプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06310106A JPH06310106A (ja) | 1994-11-04 |
| JP3178162B2 true JP3178162B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=14853722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12316293A Expired - Fee Related JP3178162B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 誘電体バリヤ放電ランプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3178162B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7800308B2 (en) | 2007-08-31 | 2010-09-21 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Excimer lamp |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4569636B2 (ja) * | 2008-01-22 | 2010-10-27 | ウシオ電機株式会社 | エキシマ放電ランプ |
| JP2009187873A (ja) * | 2008-02-08 | 2009-08-20 | Ushio Inc | エキシマランプ点灯装置 |
| JP5223443B2 (ja) * | 2008-04-28 | 2013-06-26 | ウシオ電機株式会社 | ＡｒＦエキシマランプ |
| JP5181855B2 (ja) * | 2008-06-13 | 2013-04-10 | ウシオ電機株式会社 | エキシマ放電ランプ |
| JP2010027255A (ja) * | 2008-07-16 | 2010-02-04 | Ushio Inc | エキシマランプ |
| JP4748208B2 (ja) | 2008-11-18 | 2011-08-17 | ウシオ電機株式会社 | エキシマ放電ランプおよびエキシマ放電ランプの製造方法 |
| JP5316079B2 (ja) * | 2009-02-26 | 2013-10-16 | ウシオ電機株式会社 | エキシマ放電ランプ |
| US8164263B2 (en) | 2009-04-10 | 2012-04-24 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Excimer discharge lamp |
-
1993
- 1993-04-28 JP JP12316293A patent/JP3178162B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7800308B2 (en) | 2007-08-31 | 2010-09-21 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Excimer lamp |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06310106A (ja) | 1994-11-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080413 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100413 Year of fee payment: 9 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |