JP3252676B2 - 誘電体バリア放電ランプ - Google Patents
誘電体バリア放電ランプInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、誘電体バリア放
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ア放電ラ
ンプに関するもので、例えば、光化学反応の紫外線光源
として利用されるものである。
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ア放電ラ
ンプに関するもので、例えば、光化学反応の紫外線光源
として利用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】この発明に関連した技術は、例えば、日
本国公開特許公報平１−１４４５６０号、あるいは米国
特許９，８３７，４８４号に記載され、そこには放電容
器にエキシマ分子を作るガスを充填し、誘電体バリヤ放
電によって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ア放電ランプについて記載さ
れる。この誘電体バリア放電ランプは、別名をオゾナイ
ザ放電、あるいは無声放電といい、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２
６３ページに説明される。
本国公開特許公報平１−１４４５６０号、あるいは米国
特許９，８３７，４８４号に記載され、そこには放電容
器にエキシマ分子を作るガスを充填し、誘電体バリヤ放
電によって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ア放電ランプについて記載さ
れる。この誘電体バリア放電ランプは、別名をオゾナイ
ザ放電、あるいは無声放電といい、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２
６３ページに説明される。
【０００３】この文献には、略円筒状の放電容器の少な
くとも一部が誘電体バリヤ放電の誘電体を兼ねており、
また、誘電体は透過性であって、エキシマ分子からの光
が放射されることが記載される。また、外側管と内側管
を同軸に二重管構造として配置して、外側管の外表面に
一方の電極として網状電極を設けて、内側管の内表面に
他方の電極を蒸着により設けて、この外側管と内側管の
間の放電空間で誘電体バリア放電をすることも記載され
る。
くとも一部が誘電体バリヤ放電の誘電体を兼ねており、
また、誘電体は透過性であって、エキシマ分子からの光
が放射されることが記載される。また、外側管と内側管
を同軸に二重管構造として配置して、外側管の外表面に
一方の電極として網状電極を設けて、内側管の内表面に
他方の電極を蒸着により設けて、この外側管と内側管の
間の放電空間で誘電体バリア放電をすることも記載され
る。
【０００４】この誘電体バリア放電ランプは、従来の低
圧水銀ランプや高圧アーク放電ランプにない特徴、例え
ば、その中心波長は１７２ｎｍ、２２２ｎｍ、３０８ｎ
ｍという短い波長の紫外線を放射して、しかも線スペク
トルに近い単一波長の光を選択的に高効率で発生する性
質を有している。また、前述のごとく、その外形が概略
円筒状であって、外側管と内側管を同軸的に配置した構
造であれば、放電容器に市販の石英ガラスを使うことが
でき、ランプ全体の構造も簡単で製造しやすいという特
徴も有する。
圧水銀ランプや高圧アーク放電ランプにない特徴、例え
ば、その中心波長は１７２ｎｍ、２２２ｎｍ、３０８ｎ
ｍという短い波長の紫外線を放射して、しかも線スペク
トルに近い単一波長の光を選択的に高効率で発生する性
質を有している。また、前述のごとく、その外形が概略
円筒状であって、外側管と内側管を同軸的に配置した構
造であれば、放電容器に市販の石英ガラスを使うことが
でき、ランプ全体の構造も簡単で製造しやすいという特
徴も有する。
【０００５】しかし、ランプの点灯中に、当該ランプを
構成する容器から、その内部に封入した放電用ガスがリ
ークすることがあり、このようなリークが生じたままラ
ンプの点灯を続けるといずれはランプを不点灯状態に導
いてしまう。つまり、このようなリークの発生はランプ
寿命を短くすることを意味していた。
構成する容器から、その内部に封入した放電用ガスがリ
ークすることがあり、このようなリークが生じたままラ
ンプの点灯を続けるといずれはランプを不点灯状態に導
いてしまう。つまり、このようなリークの発生はランプ
寿命を短くすることを意味していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】発明が解決しようとす
る課題は、長寿命の誘電体バリア放電ランプを提供する
ことである。
る課題は、長寿命の誘電体バリア放電ランプを提供する
ことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】 この発明に係る誘電体
バリア放電ランプは、外側管と内側管が同軸的に配置さ
れた二重管構造をなし、この外側管の外表面に一方の電
極が設けられ、前記内側管の内表面に他方の電極が設け
られ、これら外側管と内側管の間に形成された放電空間
の中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なり、前記外側管と前記内側
管の接合部分に対する前記放電空間で発生した紫外光の
直射防止手段として酸化チタン、酸化セリウム、酸化亜
鉛から選ばれた薄膜が形成されたことを特徴とする。
バリア放電ランプは、外側管と内側管が同軸的に配置さ
れた二重管構造をなし、この外側管の外表面に一方の電
極が設けられ、前記内側管の内表面に他方の電極が設け
られ、これら外側管と内側管の間に形成された放電空間
の中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なり、前記外側管と前記内側
管の接合部分に対する前記放電空間で発生した紫外光の
直射防止手段として酸化チタン、酸化セリウム、酸化亜
鉛から選ばれた薄膜が形成されたことを特徴とする。
【０００８】
【０００９】
【００１０】さらに、前記直射防止手段として、前記接
合部分と前記放電空間の間に設けられた外側管および外
側管の襞で構成することを特徴とする。
合部分と前記放電空間の間に設けられた外側管および外
側管の襞で構成することを特徴とする。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【作用】放電用ガスが放電容器からリークするというこ
とは、放電容器に何らかの原因によりクラックが生じる
からであり、本発明者らは、このクラックの発生につい
て詳細に調査したところ、その発生メカニズムがわかっ
た。すなわち、放電容器を構成する内側管と外側管は、
ランプ製造において熔融等により両者を接合して内部を
気密状態とする一体化がなされるが、その際に接合部に
おいては、微小ではあるが、接合加工時の加工歪みが残
留してしまう。さらに、誘電体バリア放電によって発生
する紫外光は、容器に封入された放電用ガスによっては
吸収されることがなく、当該接合部に強度の大きい紫外
光、特に真空紫外光が照射される。その結果、前記接合
加工時の加工歪みの成長を促進させてしまい、結果とし
てクラックが発生するものといえる。
とは、放電容器に何らかの原因によりクラックが生じる
からであり、本発明者らは、このクラックの発生につい
て詳細に調査したところ、その発生メカニズムがわかっ
た。すなわち、放電容器を構成する内側管と外側管は、
ランプ製造において熔融等により両者を接合して内部を
気密状態とする一体化がなされるが、その際に接合部に
おいては、微小ではあるが、接合加工時の加工歪みが残
留してしまう。さらに、誘電体バリア放電によって発生
する紫外光は、容器に封入された放電用ガスによっては
吸収されることがなく、当該接合部に強度の大きい紫外
光、特に真空紫外光が照射される。その結果、前記接合
加工時の加工歪みの成長を促進させてしまい、結果とし
てクラックが発生するものといえる。
【００１５】また、クラックの発生の割合は、放電空間
の単位体積当たりの放電電力密度が大きいほど、かつ、
放電空間が長いほど大きくなった。特に、該放電空間の
単位体積当たりの放電電力密度をＰ（Ｗ／ｃｍ3 ）、該
放電空間の長さをＬ（ｃｍ）としたとき、「Ｐ×Ｌ」が
１０（Ｗ／ｃｍ2 ）以上において、クラックの発生の割
合は著しく大きくなった。これは、内側管と外側管の接
合部分を直射する紫外光の強度が、放電空間の単位体積
当たりの放電電力密度が大きくなるほど、かつ、放電空
間が長いほど強くなることが主因であると推測される。
の単位体積当たりの放電電力密度が大きいほど、かつ、
放電空間が長いほど大きくなった。特に、該放電空間の
単位体積当たりの放電電力密度をＰ（Ｗ／ｃｍ3 ）、該
放電空間の長さをＬ（ｃｍ）としたとき、「Ｐ×Ｌ」が
１０（Ｗ／ｃｍ2 ）以上において、クラックの発生の割
合は著しく大きくなった。これは、内側管と外側管の接
合部分を直射する紫外光の強度が、放電空間の単位体積
当たりの放電電力密度が大きくなるほど、かつ、放電空
間が長いほど強くなることが主因であると推測される。
【００１６】そして、本発明では内側管と外側管の接合
部分に対する直射防止手段を設けたことにより、当該ク
ラックの発生が少なくなり、長寿命の誘電体バリア放電
ランプを得ることができる。
部分に対する直射防止手段を設けたことにより、当該ク
ラックの発生が少なくなり、長寿命の誘電体バリア放電
ランプを得ることができる。
【００１７】
【実施例】図１にこの発明にかかる誘電体バリア放電ラ
ンプの構造を示す。放電容器１は合成石英ガラスからな
る内側管２と外側管３が同軸的に配置して二重管構造を
なし、内側管２と外側管３の両端には接合部分１１、１
２を有し、内部を気密にしてこれらの間に放電空間４が
形成される。また、接合部１２にはの一部には製造時に
おいて、内部のガスを真空排気して、さらに放電用ガス
を導入するための排気管の残部９が設けられている。こ
の誘電体バリア放電ランプの大きさの一例をあげると、
放電容器１の全長は約７５０ｍｍ、内側管２は外径が約
１４ｍｍ、肉厚１ｍｍ、外側管３は内径が約２４ｍｍ、
肉厚１ｍｍよりなる。また、放電空間の長さは、７００
ｍｍである。
ンプの構造を示す。放電容器１は合成石英ガラスからな
る内側管２と外側管３が同軸的に配置して二重管構造を
なし、内側管２と外側管３の両端には接合部分１１、１
２を有し、内部を気密にしてこれらの間に放電空間４が
形成される。また、接合部１２にはの一部には製造時に
おいて、内部のガスを真空排気して、さらに放電用ガス
を導入するための排気管の残部９が設けられている。こ
の誘電体バリア放電ランプの大きさの一例をあげると、
放電容器１の全長は約７５０ｍｍ、内側管２は外径が約
１４ｍｍ、肉厚１ｍｍ、外側管３は内径が約２４ｍｍ、
肉厚１ｍｍよりなる。また、放電空間の長さは、７００
ｍｍである。
【００１８】ここで、接合部の１１，１２の内面に酸化
チタン膜１３，１４が設けられる。この酸化チタン膜１
３，１４は、放電容器１をガラス加工によって製作した
のち、有機溶媒に溶かした有機チタン化合物を接合部１
１，１２の内面に塗布し、しかるのちに、空気中で８５
０℃程度で焼成することによって設けられる。さらに他
の製造方法として、放電容器１を製作する前に、外側管
３と内側管２の素管のしかるべき部分に上記と同様な手
段で酸化チタン膜を形成しておき、しかるのちにガラス
加工によって放電容器１を製作することもできる。この
方法では、酸化チタンの一部は石英ガラス内に溶融す
る。
チタン膜１３，１４が設けられる。この酸化チタン膜１
３，１４は、放電容器１をガラス加工によって製作した
のち、有機溶媒に溶かした有機チタン化合物を接合部１
１，１２の内面に塗布し、しかるのちに、空気中で８５
０℃程度で焼成することによって設けられる。さらに他
の製造方法として、放電容器１を製作する前に、外側管
３と内側管２の素管のしかるべき部分に上記と同様な手
段で酸化チタン膜を形成しておき、しかるのちにガラス
加工によって放電容器１を製作することもできる。この
方法では、酸化チタンの一部は石英ガラス内に溶融す
る。
【００１９】内側管２の外面にエキシマ分子から放射さ
れる光の反射板と誘電体バリア放電の電極を兼ねたアル
ミニウム薄膜からなる内側電極５が設けられている。外
側管３は誘電体バリア放電の誘電体であり、かつ、真空
紫外エキシマ光に対して透明であり、その外面に光を透
過する導電性網からなる電極６が設けられている。すな
わち、外側管３は、光取り出し窓を兼用している。
れる光の反射板と誘電体バリア放電の電極を兼ねたアル
ミニウム薄膜からなる内側電極５が設けられている。外
側管３は誘電体バリア放電の誘電体であり、かつ、真空
紫外エキシマ光に対して透明であり、その外面に光を透
過する導電性網からなる電極６が設けられている。すな
わち、外側管３は、光取り出し窓を兼用している。
【００２０】放電空間４にはキセノンを主成分とした放
電用ガス、あるいはアルゴンと塩素を主成分とした放電
用ガスが充填される。具体的には、例えば、３３ｋＰａ
のキセノンが放電空間４に充填されてなる。このような
誘電体バリア放電ランプにおいて高周波電源１０によっ
て誘電体バリア放電を行うと、キセノンのエキシマ光で
ある１７２ｎｍ中心を有する真空紫外光と、アルゴン−
塩素のエキシマ光である１７５ｎｍ中心を有する真空紫
外光が高効率で放出される。具体的には、電源１０によ
って、誘電体バリア放電ランプを１２０Ｗで点灯したと
ころ、キセノンのエキシマ光である１７２ｎｍ中心を有
し、半値全幅が１４ｎｍである真空紫外光が高効率で放
出された。
電用ガス、あるいはアルゴンと塩素を主成分とした放電
用ガスが充填される。具体的には、例えば、３３ｋＰａ
のキセノンが放電空間４に充填されてなる。このような
誘電体バリア放電ランプにおいて高周波電源１０によっ
て誘電体バリア放電を行うと、キセノンのエキシマ光で
ある１７２ｎｍ中心を有する真空紫外光と、アルゴン−
塩素のエキシマ光である１７５ｎｍ中心を有する真空紫
外光が高効率で放出される。具体的には、電源１０によ
って、誘電体バリア放電ランプを１２０Ｗで点灯したと
ころ、キセノンのエキシマ光である１７２ｎｍ中心を有
し、半値全幅が１４ｎｍである真空紫外光が高効率で放
出された。
【００２１】このような放射光は、所望の光取り出し部
からは完全に放射されることが望ましいものであるが、
内側管２と外側管３との接合部分１１、１２では、クラ
ックの発生を抑えるべく直射を防止することが好まし
い。具体的には、接合部分１１、１２には酸化チタン膜
１３、１４が塗布されている。このため、接合部分１
１、１２にはクラックが発生せず、酸化チタン膜のない
従来の誘電体バリア放電ランプに対して約２倍の寿命が
得られた。この直射防止手段としては、酸化チタン膜の
代わりに、酸化セリウム、酸化亜鉛、さらには、これら
を少なくとも１種混合させた物質による薄膜であっても
よい。
からは完全に放射されることが望ましいものであるが、
内側管２と外側管３との接合部分１１、１２では、クラ
ックの発生を抑えるべく直射を防止することが好まし
い。具体的には、接合部分１１、１２には酸化チタン膜
１３、１４が塗布されている。このため、接合部分１
１、１２にはクラックが発生せず、酸化チタン膜のない
従来の誘電体バリア放電ランプに対して約２倍の寿命が
得られた。この直射防止手段としては、酸化チタン膜の
代わりに、酸化セリウム、酸化亜鉛、さらには、これら
を少なくとも１種混合させた物質による薄膜であっても
よい。
【００２２】図２に他の実施例を示す。この実施例で
は、直射防止手段として接合部分に酸化チタン膜等を塗
布するのではなく、放電空間４と接合部分１１，１２の
間において、外側管３には襞３１，３２を、内側管２に
は襞３３，３４を設け、この襞によって接合部分１１，
１２への真空紫外光の直射を防止したものである。この
ような構成によれば、外側管３と内側管２を加工するだ
けで真空紫外光の直射防止手段が実現できるという利点
がある。なお、セラミックスなどの円板状部材を内側管
あるい外側管に接着させて襞を形成することも可能であ
る。
は、直射防止手段として接合部分に酸化チタン膜等を塗
布するのではなく、放電空間４と接合部分１１，１２の
間において、外側管３には襞３１，３２を、内側管２に
は襞３３，３４を設け、この襞によって接合部分１１，
１２への真空紫外光の直射を防止したものである。この
ような構成によれば、外側管３と内側管２を加工するだ
けで真空紫外光の直射防止手段が実現できるという利点
がある。なお、セラミックスなどの円板状部材を内側管
あるい外側管に接着させて襞を形成することも可能であ
る。
【００２３】
【００２４】通常、ランプの内部にバリウムゲッタ膜を
形成する作業においては、まず、真空排気を行いながら
バリウム蒸着源を加熱してバリウム蒸着膜を形成し、そ
の後放電用ガスを充填し排気管を封止する。このため、
排気管の残部の内面および近傍の接合部分においては、
バリウムが飛散してしまいガラスが露出していた。この
発明では上記の様な製造方法を用いるため、バリウム蒸
着膜４２は、最もクラックが発生しやすい排気管残部９
の内面にも形成されるので、長寿命の誘電体バリア放電
ランプが得られる。バリウム蒸着膜などの金属薄膜を塗
布することは、排気管残部９の内面に設けることに限ら
れるものではなく、その他の接合部分にも適用できるこ
とは言うまでもない。
形成する作業においては、まず、真空排気を行いながら
バリウム蒸着源を加熱してバリウム蒸着膜を形成し、そ
の後放電用ガスを充填し排気管を封止する。このため、
排気管の残部の内面および近傍の接合部分においては、
バリウムが飛散してしまいガラスが露出していた。この
発明では上記の様な製造方法を用いるため、バリウム蒸
着膜４２は、最もクラックが発生しやすい排気管残部９
の内面にも形成されるので、長寿命の誘電体バリア放電
ランプが得られる。バリウム蒸着膜などの金属薄膜を塗
布することは、排気管残部９の内面に設けることに限ら
れるものではなく、その他の接合部分にも適用できるこ
とは言うまでもない。
【００２５】
【図１】この発明の誘電体バリア放電ランプの実施例の
説明図である。
説明図である。
【図２】この発明の誘電体バリア放電ランプの他の実施
例の説明図である。
例の説明図である。
【図３】この発明の誘電体バリア放電ランプの他の実施
例の説明図である。
例の説明図である。
１ 放電容器 ２ 内側管 ３ 外側管 ４ 放電空間 ５ 内側電極 ６ 外側電極 ９ 排気管残部 １１，１２ 接合部分 １３，１４ 酸化チタン膜 ３１，３２，３３，３４ 襞
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若畑 康彦 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 村田 尚英 (56)参考文献 特開 平６−338302（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−215735（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−275242（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 65/00
Claims (2)
- 【請求項１】外側管と内側管が同軸的に配置された二重
管構造をなし、この外側管の外表面に一方の電極が設け
られ、前記内側管の内表面に他方の電極が設けられ、こ
れら外側管と内側管の間に形成された放電空間の中に誘
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
ガスが充填されてなる誘電体バリア放電ランプにおい
て、 前記外側管と前記内側管の接合部分に対する前記放電空
間で発生した紫外光の直射防止手段として酸化チタン、
酸化セリウム、酸化亜鉛から選ばれた薄膜が形成された
ことを特徴とする誘電体バリア放電ランプ。 - 【請求項２】外側管と内側管が同軸的に配置された二重
管構造をなし、この外側管の外表面に一方の電極が設け
られ、前記内側管の内表面に他方の電極が設けられ、こ
れら外側管と内側管の間に形成された放電空間の中に誘
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
ガスが充填されてなる誘電体バリア放電ランプにおい
て、 前記外側管と前記内側管の接合部分に対する前記放電空
間で発生した紫外光の直射防止手段として、 前記接合
部分と前記放電空間の間に設けられた前記内側管の襞お
よび前記外側管の襞を有することを特徴とする誘電体バ
リア放電ランプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27619595A JP3252676B2 (ja) | 1995-10-02 | 1995-10-02 | 誘電体バリア放電ランプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27619595A JP3252676B2 (ja) | 1995-10-02 | 1995-10-02 | 誘電体バリア放電ランプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0997597A JPH0997597A (ja) | 1997-04-08 |
| JP3252676B2 true JP3252676B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=17566026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27619595A Expired - Fee Related JP3252676B2 (ja) | 1995-10-02 | 1995-10-02 | 誘電体バリア放電ランプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3252676B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4502545B2 (ja) * | 2001-05-23 | 2010-07-14 | 株式会社オーク製作所 | エキシマランプ |
| JP2005347025A (ja) * | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Japan Storage Battery Co Ltd | 誘電体バリア放電ランプ |
| EP1972000A4 (en) * | 2005-12-21 | 2011-10-26 | Trojan Techn Inc | EXCIMER RADIATION LAMP MODULE AND SOURCE MODULE AND FLUID TREATMENT SYSTEM THEREWITH |
| JP2010015839A (ja) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Ushio Inc | エキシマランプ |
| JP5266972B2 (ja) * | 2008-08-29 | 2013-08-21 | ウシオ電機株式会社 | エキシマランプ |
-
1995
- 1995-10-02 JP JP27619595A patent/JP3252676B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0997597A (ja) | 1997-04-08 |
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