JP3630042B2 - Dielectric barrier discharge lamp - Google Patents
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Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
この発明は誘電体バリア放電ランプに関する。
【0002】
【従来技術】
この発明の誘電体バリア放電ランプについては、例えば、特開平1−144560号、あるいは米国特許9,837,484号等に記載され、そこには放電容器にエキシマ分子を作るガスを充填し、誘電体バリア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ている。また、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263ページに説明される。
【0003】
これらの文献には、放電容器の少なくとも一部が誘電体バリア放電の誘電体を兼ねており、また、誘電体は光透過性であって、エキシマ分子からの光が放射されることが記載される。そして、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という短い波長の真空紫外線を放射して、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、を有している。
【0004】
図3はこのような従来の誘電体バリア放電ランプの具体例を表す。放電容器1は、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の両端は閉じられ、これらの間に放電空間4が形成される。放電空間4の中には、放電用ガスとしてキセノンガスが、例えば、40kPa封入される。ここで、内側管2には、光反射板であって、かつ、誘電体バリア放電の電極として機能する内側電極5が設けられる。この内側電極は、例えば、アルミニウムからなるパイプ状のものである。また、外側管3は、誘電体バリア放電の誘電体としての機能と、光取り出し窓としての機能を兼用しており、外面には外側電極6が設けられる。外側電極6は、例えば、金属線をシームレスに円筒状に編んだものの中に放電容器1を挿入したもので網状の形状をなし、網目の間から光を放射することができる。従って、この外側電極6が形成された領域が光透過性部分に相当する。内側電極5には、リード線を介して高電圧リード線12に接続される。また、外側電極6には低電圧リード線13が設けられ、この高電圧リード線12と低電圧リード線13が電源14に接続される。低電圧リード線13は必要に応じて接地される。内側管2の中には、内側電極5の移動阻止部材として突起部15が形成される。また、放電容器1の端部には、放電容器を成形したときに残ってしまう排気管残部、いわゆるチップ16が存在する。このチップ16は放電容器1の内部から残留ガスを排気したり、放電ガスを充填するための排気管の残部であるだけでなく、2つの円筒状石英ガラスを同軸的に配置して接合する場合の接合部分として生じる場合もある。
【0005】
しかしながら、このような誘電体バリア放電ランプは、ランプ点灯中に放電容器端部に形成されたチップ16からひび割れが発生して、放電ガスのリークや放電容器自体が割れてしまうという問題があった。この原因は放電容器内部の放電空間から発生する真空紫外光がチップ16にも直接照射してしまうために、当該チップ16が脆くなることで生じるものと考えられる。特開平9−97597号は、この問題を解決するためのもので放電空間から発生する真空紫外光が直接チップに照射しないようにしている。
【0006】
上記特開平9−97597号に開示される方法により、幾分、放電ガスのリークや放電容器自体が割れるという問題は解決されるが、それでも充分には解決されていないことが判明した。
この原因は、図4に示すように、放電容器を形成する石英ガラスから外部に放射されなかった真空紫外光が石英ガラス内をファイバ効果によって導かれてしまい、強度の低いチップにおいて紫外線歪みが蓄積されて生じるものと推測できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、放電容器に形成されたチップ部から紫外線歪みが蓄積して放電ガスのリークや放電容器自体の割れを生じない誘電体バリア放電ランプを提供することである。
【0008】
上記課題を解決するために、この発明に係る誘電体バリア放電ランプは、石英ガラスからなる放電容器と、この放電容器の外表面に配置した外側電極と放電容器の外表面に配置もしくは放電空間内に露出した内側電極の一対の電極による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、この放電容器の少なくとも一部に光透過性部分が形成されている誘電体バリア放電ランプにおいて、
前記放電容器の端部における容器外表面が、フロスト加工または前記外側電極および前記内側電極とは別部材であって石英ガラスよりも屈折率の高い物質をコートしていることを特徴とする。
【0009】
【作用】
このような構成により、放電容器内部の放電空間から発生した真空紫外光が、石英ガラスからなる放電容器の中をファイバー効果によって導かれたとしても、放電容器の端部における外表面に形成されたフロスト加工または高屈折コートによって、当該真空紫外光は放電容器外部に発散される。このため、放電容器端部に形成されたチップまで導かれる紫外線の量は皆無あるいは限りなく減少され、当該チップにおいて紫外線歪みが蓄積されることもない。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1に放電容器端部の部分拡大図を示す。なお、後述するフロスト加工または高屈折コートが施されること以外においては、放電ランプの構造は図3に示すものと同様である。
図1に示すように、放電容器1の端部に形成されたチップ16の周辺にはフロスト加工された領域10が形成される。フロスト加工は、例えば、1μm〜100μm程度の凹凸を石英ガラスに施すことで形成される。加工は通常知られている方法、例えば、サンドブラストなどがある。
【0011】
このようなフロスト加工された領域10を形成することで、放電容器1の石英ガラス内にファイバー効果で伝達された真空紫外光(波長200nm以下の紫外光)をフロスト加工された領域10で良好に放電容器1の外部に発散させることができる。そして、チップ16まで伝達する真空紫外光は皆無、あるいは極めて少なくなるので紫外線歪みの蓄積はなくなり、放電ガスのリークや放電容器の割れという問題も解消する。
なお、フロスト加工する領域は、図1に示す形態に限定されるものではないが、紫外線歪みが蓄積するチップの周辺であることが必要である。また、チップは、図3に示すように放電容器1に対して複数個形成されることがある。この場合はすべてのチップの周辺にフロスト加工を設けることが好ましい。
【0012】
さらに、放電容器1の端部をフロスト加工する以外に、高屈折コートすることも可能である。この高屈折コートとは、例えば、石英ガラスよりも屈折率の高いアルミナなどを放電容器1の外表面にコーティングしたものである。このようなコーティングによっても前記と同様の作用効果、すなわち、石英ガラス内をファイバー効果で伝達した真空紫外光(波長200nm以下の紫外光)を放電容器1の外部に良好に発散させることができる。
【0013】
本発明の誘電体バリア放電ランプは、図3に示したような構造、すなわち、内側管2と外側管3を同軸的に配置して、外側管3の外表面に配置された網状電極から紫外線を放射するタイプに限定されるものではない。
例えば、図2(a)に示すような構造、すなわち、放電容器から放射される真空紫外光20は、内側電極5と外側電極6による放電方向とは垂直の方向から放射されて構造の誘電体バリア放電ランプにも適用できる。具体的には図2(a)において、光透過窓20から紫外光が放射される。
そして、このような構造においてもチップ16の周辺にフロスト加工あるいは高屈折コート10をすることができる。
また、図2(b)に示すような内側電極5が放電空間の中に露出した構造の誘電体バリア放電ランプにおいても、チップ16の周辺にフロスト加工あるいは高屈折コートをすることができる。
さらには、このような例示した構造の誘電体バリア放電ランプに限定されるものではなく、他のさまざまな形態の誘電体バリア放電ランプに本発明は適用できる。
【0014】
なお、本発明はチップの周辺にフロスト加工や高屈折コートを施すことが有効である点を説明したが、チップ以外に、例えば、放電容器を構成する石英ガラスの接合部分など紫外線歪みの蓄積で放電ガスのリークや放電容器自体の割れを生じる部分に設けることも有効である。なお、このようなチップや石英ガラスの溶接部分は放電容器の端部に形成されるので、当該部分にフロスト加工、高屈折コートをすることが有効である。
【0015】
このように本発明の誘電体バリア放電ランプは、放電容器の端部における容器外表面が、フロスト加工または高屈折コートしているので、放電容器内部の放電空間から発生した真空紫外光が、石英ガラスからなる放電容器の中をファイバー効果によって導かれたとしても、放電容器の端部における外表面に形成された当該フロスト加工または高屈折コートによって、当該真空紫外光は良好に放電容器外部に発散することができる。このため、放電容器端部に形成されたチップまで導かれる紫外線の量は皆無あるいは限りなく少なく減少され、当該チップにおいて紫外線歪みが蓄積されることもない。
【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の説明用の部分拡大図である。
【図2】本発明の誘電体バリア放電ランプの他の実施例である。
【図3】誘電体バリア放電ランプの一般的な構造を示す図である。
【図4】従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
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
10 フロスト加工あるいは高屈折コートされた領域
16 チップ[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a dielectric barrier discharge lamp.
[0002]
[Prior art]
The dielectric barrier discharge lamp of the present invention is described, for example, in JP-A-1-144560 or US Pat. No. 9,837,484, in which a discharge vessel is filled with a gas for forming excimer molecules, and a dielectric A radiator for extracting light emitted from excimer molecules by body barrier discharge, ie a dielectric barrier discharge lamp, is described. The dielectric barrier discharge lamp is also called “ozonizer discharge” or “silent discharge”, and is described in the revised edition “Discharge Handbook” published by the Institute of Electrical Engineers of Japan, June 1991, 7th edition, page 263.
[0003]
These documents describe that at least a part of the discharge vessel also serves as a dielectric for dielectric barrier discharge, and that the dielectric is light-transmitting and emits light from excimer molecules. The The dielectric barrier discharge lamp has characteristics that are not found in conventional low-pressure mercury lamps and high-pressure arc discharge lamps, for example, the center wavelength radiates vacuum ultraviolet rays having a short wavelength of 172 nm and has a single wavelength close to the line spectrum. Generating light selectively with high efficiency.
[0004]
FIG. 3 shows a specific example of such a conventional dielectric barrier discharge lamp. The discharge vessel 1 has a double tube structure in which an
[0005]
However, such a dielectric barrier discharge lamp has a problem in that cracks are generated from the
[0006]
It has been found that the method disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-97597 solves the problem that the discharge gas leaks and the discharge vessel itself breaks, but it is still not fully solved.
This is because, as shown in FIG. 4, vacuum ultraviolet light that has not been radiated to the outside from the quartz glass forming the discharge vessel is guided by the fiber effect in the quartz glass, and ultraviolet distortion accumulates in a low-strength chip. It can be inferred that this will occur
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is to provide a dielectric barrier discharge lamp in which ultraviolet distortion accumulates from a tip portion formed in a discharge vessel and does not cause discharge gas leakage or breakage of the discharge vessel itself.
[0008]
In order to solve the above-described problems, a dielectric barrier discharge lamp according to the present invention includes a discharge vessel made of quartz glass , an outer electrode arranged on the outer surface of the discharge vessel, and an outer surface of the discharge vessel or in a discharge space. A dielectric barrier discharge lamp in which a discharge gas for forming excimer molecules is filled by a dielectric barrier discharge by a pair of electrodes of an inner electrode exposed to the inner electrode, and a light transmissive portion is formed in at least a part of the discharge vessel. ,
The outer surface of the container at the end of the discharge container is coated with a frost process or a material different from the outer electrode and the inner electrode and having a refractive index higher than that of quartz glass.
[0009]
[Action]
With such a configuration, vacuum ultraviolet light generated from the discharge space inside the discharge vessel is formed on the outer surface at the end of the discharge vessel, even if the inside of the discharge vessel made of quartz glass is guided by the fiber effect. The vacuum ultraviolet light is emitted outside the discharge vessel by frost processing or high refractive coating. For this reason, the amount of ultraviolet light guided to the chip formed at the end of the discharge vessel is reduced or reduced without limit, and ultraviolet distortion is not accumulated in the chip.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a partially enlarged view of the end portion of the discharge vessel. In addition, the structure of the discharge lamp is the same as that shown in FIG. 3 except that a frost processing or a high refractive coating described later is applied.
As shown in FIG. 1, a
[0011]
By forming such a
The region to be frosted is not limited to the form shown in FIG. 1, but it is necessary to be around the chip where ultraviolet distortion accumulates. Further, a plurality of chips may be formed on the discharge vessel 1 as shown in FIG. In this case, it is preferable to provide frost processing around all the chips.
[0012]
Furthermore, in addition to the frost processing of the end portion of the discharge vessel 1, it is also possible to perform a high refractive coating. This high refractive coating is obtained by coating the outer surface of the discharge vessel 1 with, for example, alumina having a higher refractive index than quartz glass. Even with such a coating, the same operational effect as described above, that is, vacuum ultraviolet light (ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less) transmitted through the silica glass by the fiber effect can be diffused well outside the discharge vessel 1.
[0013]
The dielectric barrier discharge lamp of the present invention has a structure as shown in FIG. 3, that is, the
For example, the structure shown in FIG. 2A, that is, the
Even in such a structure, the frost processing or the high
Also, in the dielectric barrier discharge lamp having the structure in which the inner electrode 5 is exposed in the discharge space as shown in FIG. 2B, frost processing or high refractive coating can be applied to the periphery of the
Furthermore, the present invention is not limited to the dielectric barrier discharge lamp having the above-described structure, and the present invention can be applied to various other forms of dielectric barrier discharge lamps.
[0014]
In the present invention, it has been explained that it is effective to apply a frost processing or a high refractive coating to the periphery of the chip. However, in addition to the chip, for example, by accumulating ultraviolet distortion such as a bonded portion of quartz glass constituting the discharge vessel. It is also effective to provide it in a portion where discharge gas leaks or the discharge vessel itself cracks. In addition, since the welding part of such a chip | tip or quartz glass is formed in the edge part of a discharge vessel, it is effective to carry out a frost process and a highly refractive coating to the said part.
[0015]
Thus, in the dielectric barrier discharge lamp of the present invention, the outer surface of the container at the end of the discharge container is frosted or highly refractory coated, so that the vacuum ultraviolet light generated from the discharge space inside the discharge container is quartz. Even if the inside of the discharge vessel made of glass is guided by the fiber effect, the vacuum ultraviolet light is diffused well outside the discharge vessel by the frost processing or the high refractive coating formed on the outer surface at the end of the discharge vessel. can do. For this reason, the amount of ultraviolet light guided to the chip formed at the end of the discharge vessel is reduced to no or infinitely less, and ultraviolet distortion is not accumulated in the chip.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially enlarged view for explaining a dielectric barrier discharge lamp of the present invention.
FIG. 2 is another embodiment of the dielectric barrier discharge lamp of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a general structure of a dielectric barrier discharge lamp.
FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional technique.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
前記放電容器の端部における容器外表面が、フロスト加工または前記外側電極および前記内側電極とは別部材であって石英ガラスよりも屈折率の高い物質をコートしていることを特徴とする誘電体バリア放電ランプ。Excimer molecules are formed by dielectric barrier discharge using a discharge vessel made of quartz glass and a pair of electrodes, the outer electrode placed on the outer surface of the discharge vessel and the inner electrode placed on the outer surface of the discharge vessel or exposed in the discharge space. In a dielectric barrier discharge lamp in which a discharge gas is filled and a light transmissive portion is formed in at least a part of the discharge vessel.
A dielectric body characterized in that the outer surface of the container at the end of the discharge container is coated with a frost process or a material different from the outer electrode and the inner electrode and having a higher refractive index than quartz glass. Barrier discharge lamp.
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