JP3680789B2

JP3680789B2 - Dielectric barrier discharge lamp

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Publication number: JP3680789B2
Application number: JP2001370156A
Authority: JP
Inventors: 康彦若畑; 賢一廣瀬; 法隆竹添
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2021-12-04
Also published as: JP2003168396A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、光化学反応用の紫外線光源として利用される放電ランプの一種で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の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘電体バリア放電ランプの一形態として、例えば特開平７−２２０６８９号公報に記載のものがある。この公報には、例えば、図９に示すような高出力のランプに関する技術が記載されている。図９は、誘電体バリア放電ランプの管軸方向断面図である。誘電体バリア放電ランプ（以下、単に「ランプ」ともいう。）のランプ容器１は概略円柱状であり、この円柱の一方の底面５となる位置には光取出し窓２が形成されている。ランプ容器１の中心軸と同位置に管軸を有するように、石英ガラス製の外側管３及び内側管４が配置されてランプ容器１の側面が形成されており、この光取出し窓３側には、外側管３の底面部５及び内側管の底面部６が形成されている。つまり、光取出し窓２は外側底面部５で構成されている。なお、ランプ容器１の光取出し窓２とは反対側の底面部分においては、外側管３と内側管４とが溶着部７において周方向に溶着されており、これにより、密閉されたランプ容器１が構成されている。そしてこのランプ容器内に希ガス又は希ガス−ハロゲン等の放電ガスが封入されることにより、断面が環状の放電空間Ａが形成される。なお、８はランプ容器１内にガスを封入する時に使用された排気管の残部である。
【０００３】
ランプ容器１には、内側管５の内周面上に内側電極９が、一方、外側管３の外周面上には外側電極１０が、それぞれ配設されている。つまり一対の電極（９，１０）が、誘電体である外側管３と内側管４、及び、放電空間Ａを挟んで配置されている。なおこの内側電極９及び外側電極１０は、例えば半円筒状の金属板が２枚組み合わされて構成されたものである。係る一対の電極に高周波電源１１より高周波電圧が印加されると、該電極間で誘電体バリア放電が発生して、希ガスのエキシマ光が放射され、例えば希ガスとしてキセノンを用いた場合は、波長１７２ｎｍの真空紫外光が放出される。
【０００４】
ところで、上記同様の高出力ランプにおいては、例えば、図１０に示す形態のものを考えることができる。以下、を説明する。なお、図１０において、先に説明した図９で示したものと構成が同様である個所については、同符号を用いて説明する。
図１０において、略円柱状のランプ容器１の底面５に光取出し窓２が形成されており、その内部に有底円筒状の放電空間Ａが形成されている。ランプ容器１の外周面には放電空間外に、前述の内側電極（９）に構成上対応する中心電極９’が配置されており、これに対向する外側電極１０がランプ容器１の外側管３上に形成されている。中心電極９’と外側電極１０の電極間に高周波電源１１より高周波電圧が印加されると、電極間において誘電体バリア放電が発生して、希ガスのエキシマ光が光取出し窓２から放射されるようになる。
【０００５】
近時、上記構成に係る誘電体バリア放電ランプにおける有用性は増してきており、高効率で、光出力が大きく、放射強度が高いものが要求されている。更に、より広範囲の被照射面を照射できて、かつ、その被照射面における照度分布が均一であるのが望ましいとされている。
【０００６】
エキシマ光は原子の共鳴線と異なり自己吸収がないという特徴があるので、厚みのあるプラズマでも奥の光を取出すことができ、従って、図９、図１０の構成に係る誘電体バリア放電ランプによれば、プラズマ発生空間の厚みを大きくする、つまり、ランプ容器の軸方向の長さを大きくすることで一層放射強度の高いランプとすることが理論的に可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図９の構成に係る誘電体バリア放電ランプでは、ランプ容器１における内側管４の内部空間Ｂにおいては放電が発生しないため、この内部空間Ｂにおけるプラズマの厚み（つまり、放電空間の長さ）が被照射面からみて実質ゼロになり、光取出し窓２からの放射照度の分布は極めて不均一になってしまう。
【０００８】
一方の図１０の構成係る誘電体バリア放電ランプは、プラズマ発生空間の厚みがゼロになる部分が、図９の構成に係るランプよりも小さいので、放射照度のむらが少なくてすむ。しかしながら、この構成に係るものでは、外側電極１０の表面積に対して中心電極９’の表面積が格段に小さいために各々電極を覆う誘電体の放電空間側表面積の差異が大きくなり、結果、誘電体の単位面積あたりに付与される電荷の差が大きくなるので放電が不安定になる。また、十分な光出力が得られない。
【０００９】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的とするところは、高効率で光出力が高く、更には、より広範囲の被照射面を照射できて、被照射面における放射照度が均一な誘電体バリア放電ランプを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願発明の誘電体バリア放電ランプは、光取出し窓が形成された概略円柱状のランプ容器と、当該ランプ容器の概略円柱軸上に形成された中心電極を有する誘電体バリア放電ランプであって、前記ランプ容器の管軸に垂直な断面において、前記中心電極の外側には、径が異なる略同心円に沿って電極が複数形成されており、隣接する電極間には少なくとも一枚の誘電体が間装されて、前記中心電極を中心として環状の放電空間が複数形成されることを特徴とする。
【００１１】
また、上記誘電体バリア放電ランプは、放電空間がランプ容器内において連通していることを特徴とする。
【００１２】
また、上記誘電体バリア放電ランプは、放電空間の少なくとも１つは、他の放電空間と離隔されていることを特徴とする。
【００１３】
また、上記誘電体バリア放電ランプは、放電空間において放出される光が、他の放電空間において放出される光とは、最大ピークの波長の領域が異なることを特徴とする。
【００１４】
また、上記誘電体バリア放電ランプ放電空間の少なくとも１つは、他の放電空間よりも、ランプ容器の管軸方向の長さが長いことを特徴とする。
【００１５】
【作用】
本発明によれば、ランプの断面方向の全域で放電を生じ、従って被照射面における放射照度はその中心においても低下するような問題がない。電極を覆う誘電体の単位面積あたりに付与される電荷の差が小さいので放電が安定し、かつ、光出力も大きい。更には被照射面を拡大することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第一の実施形態を説明する図であり（ａ）はランプ容器の管軸方向断面、（ｂ）は（ａ）中のＬ−Ｌ’断面図である。誘電体バリア放電ランプ（以下、簡単に「ランプ」ともいう）におけるランプ容器２０は例えば誘電体である石英ガラスからなり、全体形状が概略円柱状で、その一方の底面２１において光取出し窓３０が形成され、内部にはキセノンガスが封入されている。ランプ容器２０の側面は円筒状の外側管２２により構成されており、該ランプ容器１内には、外側管２２と中心軸が略同軸で、かつ、外側管２２よりも径が小さい２枚の円筒管状の誘電体２３ａ，２３ｂからなる内側管２３が、ランプ容器２０における他方の底面に支持されてランプ容器２０内に中空に保持された状態で配置されている。これらの誘電体２３ａ，２３ｂは、例えば石英ガラスからなる。
【００１７】
ランプ容器２０の略中心軸上には、例えば、棒状金属よりなる中心電極４０が配置されている。一方、ランプ容器２０の外側管２２の外表面上には半円筒状の板状金属が２つ組合されることにより、外側電極４１が形成されている。
また、内側管２３の２枚の誘電体２３ａ，２３ｂの間には、ランプ容器２０内においてその全体が覆われるように、例えば金属箔からなる内側電極４２が気密に埋設されており、従って、中心電極４０と外側電極４１の間に、各電極との間に少なくとも１枚の誘電体の壁（２３ａ，２３ｂ，２２）を挟んで内側電極４２が配置された状態になっている。
【００１８】
上述した電極（４０，４１，４２）は、高周波電源５０に接続されており、例えば、中心電極４０と外側電極４１を接地電極とし、内側電極４２に高周波電圧を印加すると、中心電極４０と内側電極４２の間の放電空間Ｓ１において誘電体２３ａを介して誘電体バリア放電が発生し、内側電極４２と外側電極４１の間の放電空間Ｓ２において誘電体２３ｂ及び外側管２２を介して誘電体バリア放電が発生する。これら、放電空間Ｓ１及び放電空間Ｓ２で発生した真空紫外光が光取出し窓３０を透過して外部に放出される。
【００１９】
なお、放電空間Ｓ１及び放電空間Ｓ２とはランプ容器２０における光取出し窓２１の近傍において連通しており、ランプ容器２０内に単一の放電ガスを封入して光取出し窓３０から波長領域が単一の真空紫外光を放出させる場合は、ガスの封入作業を簡単に行える。
【００２０】
本発明に係る誘電体バリア放電ランプの製造方法を、具体的数値を用いて説明する。中心電極（４０）は例えば外径が２ｍｍのタングステン棒より構成される。上記第一の実施形態では中心電極（４０）は該電極の構成材料が放電空間に露出した形態となっているが、石英ガラスなどの誘電体で表面を被覆してもよい。
【００２１】
内側管（２３）を構成する２枚の誘電体（２３ａ，２３ｂ）は、一方の外径が他方の内径よりも僅かに小さくなるような、管経が僅かに異なる２本の石英ガラス管が使用される。例えば、中心電極（４０）側に配置される誘電体２３ａ用には厚さ１ｍｍ、内径１１ｍｍ、外径１３ｍｍの石英ガラス管が、他方の外側電極（４１）側に配置される誘電体２３ｂには厚さ１ｍｍ、内径１４ｍｍ、外径１６ｍｍの石英ガラス管が、それぞれ使用される。管径の大きい一方の石英ガラス管の内部に、予め内側電極用のモリブデン箔が外周面上に添設された他方の石英ガラス管を挿通して、二重のガラス管とする。この二重石英ガラス管の一端においてガラス管の周縁部同士を周方向に溶着して閉塞したのち、他端部から２本の石英ガラス管の隙間を真空状態としながら二重石英ガラス管石英ガラスをバーナーで焼きこむ。これによりモリブデン箔が気密に埋設された内側管用の石英ガラス構造体が形成される。
【００２２】
外側管（２２）は、例えば、厚さ２ｍｍ、内径３６ｍｍ、外径４０ｍｍの一方が開放された有底筒状の石英ガラス管よりなり、その底面において、光取出し窓が形成される。この外側管（２２）用の石英ガラス管の内部に、この外側管（２２）用の石英ガラス管の略中心軸上に前記中心電極用のタングステン棒をそして内側管用石英ガラス構造体を同軸に配置して、反光取出し窓側である開放端側において互いに加熱、溶着されることにより固定されて、ランプ容器（２０）の略全体が構成される。
このランプ容器（２０）の一部には排気管が取付けられており、ランプ容器（２０）の内部が排気された後、例えば、放電ガスとしてキセノンガスが約５０ｋＰａ程度封入され、封止される。図１中の６０は排気管残部である。
このようにして製作したランプ容器（２０）の外表面上の所定個所に外側電極（４１）が添設される。
【００２３】
以上の構成に係る誘電体バリア放電ランプによれば、被照射物側からランプを見たときのプラズマの厚みがゼロになる部分を小さくすることができて光取出し窓からの真空紫外光の放射照度を均一にすることができ、かつ、各電極間の放電ギャップも小さく、各電極を覆う誘電体の表面積の差を小さくすることができて誘電体バリア放電を安定して発生させることができるため放電が不安定になることを防止することができる。その結果、光取出し窓から見たときの放射照度の空間分布が均等でかつ大出力の誘電体バリア放電ランプを提供することができるようになる。
【００２４】
図２は、本発明の第二の実施形態を説明する図であり（ａ）はランプ容器の管軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）中のＬ−Ｌ’断面図であり、上述した第一の実施形態と構成上同様である個所については、図１と同符号で示している。即ち、ランプ容器２０は概略円柱状で、全体が誘電体からなりランプ容器２０の底面２１により光取出し窓３０が形成され、該ランプ容器２０と、当該ランプ容器２０の略中心軸上に形成された中心電極４０と、該ランプ容器２０の側面に沿って設けられた外側電極４１と、を有し、前記中心軸に垂直な断面において、中心電極４０と外側電極４１との間に各電極と少なくとも一枚の誘電体壁を挟んで、中心電極４０と対極となる内側電極４２が配設されている。そして、略環状の放電空間Ｓ１とＳ２が形成されている。
【００２５】
この第二の実施形態に係る誘電体バリア放電ランプが、第一の実施形態に係るものと相違する点は、ランプ容器２０が内側管２３を構成する誘電体２３ａ，２３ｂにより完全に２つの放電空間に分けられている点である。従って、中心電極４０と内側電極４２により形成される放電空間Ｓ１と、内側電極４２と外側電極により形成される放電空間Ｓ２において、放電ガスの種類や封入圧等を適宜に変更することができる。例えば、それぞれの放電空間Ｓ１，Ｓ２の放電ギャップや電極面積の比などの条件において、最も発光効率が高くなるようにそれぞれガスの封入圧を最適化し、光取出し窓３０全体において最も高い光出力が得られるランプとすることができる。また、放電空間Ｓ１と放電空間Ｓ２のガスの封入圧を変え、発光効率をコントロールすることで、光取出し窓３０全体において均一な光が放射されるようにすることもできるし、従来型のランプとは逆に、光取出し窓３０の中心側、つまり内側光取出し窓３０ａ側においてより高い光出力が得られるようにすることも可能になる。また、放電空間Ｓ１と放電空間Ｓ２における放電ガスの種類を変えることによれば、内側光取出し窓３０ａと外側光取出し窓３０ｂとで、異なる波長の光を放出させることも可能である。なおこの実施形態では、放電空間Ｓ１に放電ガスを封入するための内側排気管残部６１と放電空間Ｓ２に放電ガスを封入するための外側排気管残部６２とが形成される。
なお、同図に示すように中心電極４０が例えば石英ガラスなどからなる誘電体層２４により被覆されていてもよい。
【００２６】
第二の実施形態に係る誘電体バリア放電ランプによれば、光取出し窓からの真空紫外光の放射照度を均一にすることができると共に、各電極間の放電ギャップを小さくすることができて、各電極を覆う誘電体の表面積の差を小さくすることができる。その結果、誘電体バリア放電を安定して発生させることができて放電が不安定になることを防止することができる。
【００２７】
図３は、本発明の第三の実施形態を説明する図でランプ容器の管軸方向断面図である。なお、この実施形態の説明について上記実施形態で説明した構成と同様の構成については、同じ部号を用い説明する。
同図において、誘電体からなるランプ容器２０は、断面が環状の放電空間Ｓ１と放電空間Ｓ２がそれぞれ形成される中空円筒状の内側ランプ容器２０ａ及び外側ランプ容器２０ｂとからなり、外側ランプ容器２０ｂに内部ランプ容器２０ａが挿通された状態で構成されている。同図において、内側ランプ容器２０ａには誘電体層２４で形成された内側管部の内部に中心電極２０が挿通されており、該内側ランプ容器２０ａの外側管部を構成する誘電体２３ａと外側ランプ容器２０ｂにおける誘電体２３ｂで形成された内側管部との間には、内側電極４２が間装されている。更に、ランプ容器２０の外側管２２外表面上に外側電極４１が配設されている。そして、例えば高周波電源５０より高周波電圧が印加されると、中心電極４０と内側電極４２間、及び、内側電極４２と外側電極４１間において、誘電体を介して誘電体バリア放電が発生する。
光取出し窓３０は、内側ランプ容器２０ａの底面２１ａにより形成される内側窓部３０ａと、外側ランプ容器２０ｂの底面２１ｂにより形成される外側窓部３０ｂとからなる。
つまり、ランプ容器２０は概略円柱状で、内側ランプ容器２０ａ及び外側ランプ容器２０ｂとからなるランプ容器２０の底面２１ａ、２１ｂにより光取出し窓３０が形成され、該ランプ容器２０と、当該ランプ容器２０の略中心軸上に形成された中心電極４０と、該ランプ容器２０の側面に沿って設けられた外側電極４１と、を有し、前記中心軸に垂直な断面において、中心電極４０と外側電極４１との間に各電極と少なくとも一枚の誘電体壁を挟んで、中心電極４０と対極となる内側電極４２が配設されている。そして、略環状の放電空間Ｓ１とＳ２が形成されている。
【００２８】
この実施形態においても放電空間Ｓ１と放電空間Ｓ２とが離隔されており、従って、光取出し窓３０における内側窓部３０ａと外側窓部３０ｂとで異なる波長の光を取出すことも可能である。
【００２９】
また、この第三の実施形態に係る誘電体バリア放電ランプによれば、被照射物側からランプを見たときのプラズマの厚みを最も大きくすることができる。
【００３０】
図４は、本発明の第四の実施形態を説明するランプ容器の管軸方向断面図であり、先の実施形態で説明した構成と同様の構成については同じ符号を用いて説明する。
同図において、ランプ容器２０は、石英ガラスからなる中空の略有底筒状の内側ランプ容器２０ａ及び外側ランプ容器２０ｂとが、外側ランプ容器２０ｂの内部に内側ランプ容器２０ａが挿入されて構成されている。内側ランプ容器２０ａの誘電体層２４により形成された有底筒孔内に中心電極４０が挿入され、該内側ランプ容器２０ａにおける誘電体２３ａと外側ランプ容器２０ｂにおける誘電体２３ｂとの間に、前記中心電極４０が間装されており、更に、ランプ容器２０の外周面上に外側電極４１が配置されて構成されている。
そして、高周波電源５０より、高周波電圧が印加されると中心電極４０と内側電極４２との間、及び、該内側電極と外側電極との間において放電が発生する。光取出し窓３０は、外側ランプ容器２０ｂに連設されてなる底面２１ｂにより形成されている。
【００３１】
従って、この実施形態に係る誘電体バリア放電ランプも、誘電体からなり、光取出し窓３０が形成された概略円柱状のランプ容器２０と、このランプ容器２０の概略中心軸上に形成された中心電極４０と、該ランプ容器２０の側面に沿って設けられた外側電極４１と、を具備しており、中心電極４０と外側電極４２との間に二枚ずつ誘電体の壁を挟んで中心電極と対向する内側電極４２が配設されている。そして、ここでは図示省略するが、略環状の放電空間が複数形成される。
【００３２】
この第四の実施形態に係る誘電体バリア放電ランプによれば、図９の構成に係る誘電体バリア放電ランプに対しプラズマ発生空間の厚みがゼロになる部分において、放射照度のむらが少ない図１０の構成に係る中心電極を有する誘電体バリア放電ランプが配置された構成になっているので、光取出し窓からの放射照度の分布を均一にすることが可能となる。尚、図１０の構成に係る誘電体バリア放電ランプにおいては、中心電極と対向する電極との距離が短いために、各々電極を覆う誘電体の表面積の差が小さくなり、放電が不安定になることが回避される。
【００３３】
図５は、先に示した図４の構成に係る誘電体バリア放電ランプを発展させた形態であり、本発明の第五の実施形態を説明するランプ容器の管軸方向断面図である。図５中、図４で示した誘電体バリア放電ランプと同様の構成について同一符号を付しその説明は省略する。
内側ランプ容器２０ａと外側ランプ容器２０ｂの管軸方向の長さを異ならせると共に、放電空間Ｓ１と放電空間Ｓ２のプラズマ発生空間の厚みを変えている。同図においては、具体的には内側ランプ容器２０ａの管軸方向の長さを、外側ランプ容器２０ｂの管軸方向の長さよりも長くすると共に、中心電極４０とこれに対向する内側電極４１の長さを長くすることで、光取出し窓３０からの放射照度を中心部においても高くすることができ、従って照度分布を均一にすることが可能となる。
【００３４】
図６は、本発明の第六の実施形態を説明するランプ容器の管軸方向断面図である。また、図７は、図６中Ｌ−Ｌ’で切断した断面図である。尚、図６，７において先に説明した実施形態のものと同様の構成については、同一符号を付し、その説明は省略する。
ランプ容器２０は例えば石英ガラスよりなり、一方の底面２１において光取出し窓３０が形成されている。このランプ容器２０の内部には、中心軸上に誘電体層２４に覆われた中心電極が配置され、該ランプ容器２０の側面２２の外周上には外側電極４１が添設されている。ランプ容器２０の内部には、例えば径が異なる内側管が例えば３本同心円上に円筒の空間を形成して配設されている。ここで内側管（２３１，２３２，２３３）の各々には、ランプ容器２０内の空間に露出しないように、モリブデン箔などからなる内側電極（４２１，４２２，４２３）が埋設されている。そして、例えば高周波電源５０より、小径の内側電極４２１及び最大径を有する内側電極４２３のみ高周波電圧を印加して他の電極（４０、４２２、４１）を接地電極とすると、環状の放電空間（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）が形成されるようになる。
【００３５】
従って、この実施形態に係る誘電体バリア放電ランプにおいても、光取出し窓３０が形成された概略円柱状の誘電体からなるランプ容器２０と、このランプ容器２０の概略中心軸上に形成された中心電極４０と、該ランプ容器２０の側面に沿って設けられた外側電極４１と、を具備しており、中心電極４０と外側電極４２との間に二枚ずつ誘電体の壁を挟んで中心電極４０と対向する内側電極４２１が配設された構成になっている。そして、中心電極４０と対向する内側電極４２１と、外側電極４２との間に、更に、他の内側電極（４２２，４２３）を設けたので、環状の放電空間を多数形成できて、光取出し窓３０を大きくすることが可能となる。また、光取出し窓３０の大きさを変えない場合は、対向する電極間で、誘電体の表面積の差異を小さくすることができ、安定した誘電体バリア放電が得られるようになる。
【００３６】
以上説明した実施形態は、いずれも適宜変更が可能である。例えば、対向する電極間に介在させる誘電体の壁は、少なくとも１枚あれば足りる。また、電圧印加側とする電極も、上述した構成に限定されるものではなく要は対極となる電極が半径方向で交互に配置されていればよい。また、例えば中心電極に係る構成も、棒状部材に限定されるものではなくこれと略同径のコイル状としても良い。無論その他の電極に係る構成も、箔状や板状の金属に限定されるものではなく、コイル状、網状など、適宜変更が可能であり、更に電極は同心円の全周に設ける必要もない。また、内側電極及び外側電極の少なくとも一部に光透過性の部分を設けることで、光取出し窓をランプ容器の側面に形成することも可能である。
【００３７】
【実施例】
本発明の構成に係る誘電体バリア放電ランプを点灯し、中心軸に直行する面の放射照度分布を測定した。
本実施例に用いた誘電体バリア放電ランプは、先に図２で示した、第二の実施形態の構成に係る誘電体バリア放電ランプであり、ランプ容器における外側管は厚さ２ｍｍ、内径３６ｍｍ、外径４０ｍｍであり、内側管は厚さ１ｍｍ、内径１４ｍｍ、外径１６ｍｍの石英ガラス管内に、厚さ１ｍｍ、内径１１ｍｍ、外径１３ｍｍ石英ガラス管が挿入されて、内側電極用のモリブデン箔が気密に埋設されたものである。中心電極は、外径が２ｍｍのタングステン棒であり、この表面を石英ガラスにより厚さ１ｍｍで被覆して構成した。外側電極は外側管の外径に合せて半円筒状に形成された２枚のアルミ板で構成し、いずれの電極もランプ容器内における長さを１３０ｍｍとした。中心電極と内側電極間の放電ギャップ長は３ｍｍ、内側電極と外側電極間の放電ギャップ長は５ｍｍであった。放電空間は何れもキセノンガスを５０ｋＰａ封入した。
窒素雰囲気中で光取出し窓からの距離を３ｍｍとし、放射照度分布を測定した。図８にこの結果を示す。尚、同図において縦軸は、本実施例に係るランプの最高放射照度を１００としたときの相対値である。
【００３８】
〔比較例〕
図９に示した従来型の誘電体バリア放電ランプを点灯し、中心軸に直行する面の放射照度分布を上記実施例と同様の方法で測定して、比較例とした。比較例に係る誘電体バリア放電ランプは、外径が４０ｍｍ、電極の長さは１３０ｍｍであり、放電ギャップ長は４．５ｍｍであった。この結果を、図８に示す。尚、同図において縦軸は、比較例に係るランプの最高放射照度を１００としたときの相対値である。
【００３９】
図８に示すように、実施例に係る誘電体バリア放電ランプによれば、ランプの中心においての照度は約７８％であった。一方、比較例に係る従来型の誘電体バリア放電ランプでは約５８％まで低下した。このように、実施例に係る誘電体バリア放電ランプによれば、約２０％近く照度の差を小さくできて照度分布を均一にすることが可能となることが分った。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高効率で光出力が高く、更には、より広範囲の被照射面を照射できて、被照射面における放射照度が均一な誘電体バリア放電ランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態を説明する図であり（ａ）はランプ容器の管軸方向断面、（ｂ）は（ａ）中のＬ−Ｌ’断面図
【図２】本発明の第二の実施形態を説明する図であり（ａ）はランプ容器の管軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）中のＬ−Ｌ’断面図
【図３】本発明の第三の実施形態を説明する図でランプ容器の管軸方向断面図である
【図４】本発明の第四の実施形態を説明するランプ容器の管軸方向断面図
【図５】本発明の第五の実施形態を説明するランプ容器の管軸方向断面図
【図６】本発明の第六の実施形態を説明するランプ容器の管軸方向断面図
【図７】図６中Ｌ−Ｌ’で切断した断面図
【図８】実施例並びに比較例に係るランプの放射照度分布を測定した結果を示す図
【図９】従来技術に係る誘電体バリア放電ランプの一形態を示す説明図
【図１０】従来技術に係る他の誘電体バリア放電ランプを示す説明図
【符号の説明】
２０ランプ容器
２１底面
２２外側管
２３、２３１、２３２、２３３内側管
２４誘電体層
３０光取出し窓
４０中心電極
４１外側電極
４２、４２１、４２２、４２３内側電極
５０電源
６０、６１、６２排気管残部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is, for example, a kind of a discharge lamp that is used as an ultraviolet light source for photochemical reaction, which is a so-called dielectric barrier discharge lamp that forms excimer molecules by dielectric barrier discharge and uses light emitted from the excimer molecules. Regarding improvement.
[0002]
[Prior art]
As one form of the dielectric barrier discharge lamp, for example, there is one disclosed in JP-A-7-22089. In this publication, for example, a technique relating to a high output lamp as shown in FIG. 9 is described. FIG. 9 is a sectional view in the tube axis direction of the dielectric barrier discharge lamp. A lamp vessel 1 of a dielectric barrier discharge lamp (hereinafter also simply referred to as “lamp”) has a substantially cylindrical shape, and a light extraction window 2 is formed at a position to be one bottom surface 5 of the cylinder. An outer tube 3 and an inner tube 4 made of quartz glass are arranged so as to have a tube axis at the same position as the central axis of the lamp vessel 1, and the side surface of the lamp vessel 1 is formed. Are formed with a bottom surface portion 5 of the outer tube 3 and a bottom surface portion 6 of the inner tube. That is, the light extraction window 2 is composed of the outer bottom surface portion 5. The outer tube 3 and the inner tube 4 are welded in the circumferential direction at the welded portion 7 on the bottom surface of the lamp vessel 1 opposite to the light extraction window 2, whereby the sealed lamp vessel 1 is sealed. Is configured. A discharge gas such as a rare gas or a rare gas-halogen is enclosed in the lamp vessel, whereby a discharge space A having a circular cross section is formed. Reference numeral 8 denotes the remaining part of the exhaust pipe used when gas is sealed in the lamp vessel 1.
[0003]
In the lamp vessel 1, an inner electrode 9 is disposed on the inner peripheral surface of the inner tube 5, while an outer electrode 10 is disposed on the outer peripheral surface of the outer tube 3. That is, the pair of electrodes (9, 10) are arranged with the outer tube 3 and the inner tube 4, which are dielectrics, and the discharge space A interposed therebetween. The inner electrode 9 and the outer electrode 10 are constituted by combining two semi-cylindrical metal plates, for example. When a high frequency voltage is applied to the pair of electrodes from the high frequency power source 11, a dielectric barrier discharge is generated between the electrodes, and excimer light of a rare gas is emitted. For example, when xenon is used as the rare gas, Vacuum ultraviolet light having a wavelength of 172 nm is emitted.
[0004]
By the way, in the same high output lamp as described above, for example, the one shown in FIG. 10 can be considered. The following will be described. Note that in FIG. 10, portions having the same configuration as that shown in FIG. 9 described above will be described using the same reference numerals.
In FIG. 10, a light extraction window 2 is formed on the bottom surface 5 of a substantially cylindrical lamp vessel 1, and a bottomed cylindrical discharge space A is formed therein. On the outer peripheral surface of the lamp vessel 1, a central electrode 9 ′ corresponding to the above-mentioned inner electrode (9) is disposed outside the discharge space. Formed on top. When a high frequency voltage is applied from the high frequency power supply 11 between the center electrode 9 ′ and the outer electrode 10, a dielectric barrier discharge is generated between the electrodes, and excimer light of a rare gas is emitted from the light extraction window 2. It becomes like this.
[0005]
Recently, the usefulness of the dielectric barrier discharge lamp according to the above configuration has been increasing, and there is a demand for high efficiency, high light output, and high radiation intensity. Furthermore, it is desirable that a wider range of the irradiated surface can be irradiated and that the illuminance distribution on the irradiated surface be uniform.
[0006]
Excimer light has a feature that it has no self-absorption unlike the resonance line of atoms, so that deep light can be extracted even with a thick plasma. Therefore, the dielectric barrier discharge lamp according to the configuration of FIGS. Therefore, it is theoretically possible to make the lamp with higher radiation intensity by increasing the thickness of the plasma generation space, that is, by increasing the axial length of the lamp vessel.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the dielectric barrier discharge lamp according to the configuration of FIG. 9, no discharge occurs in the inner space B of the inner tube 4 in the lamp vessel 1, so the plasma thickness in this inner space B (that is, the length of the discharge space). ) Becomes substantially zero when viewed from the irradiated surface, and the distribution of irradiance from the light extraction window 2 becomes extremely uneven.
[0008]
On the other hand, in the dielectric barrier discharge lamp according to the configuration of FIG. 10, the portion where the thickness of the plasma generation space becomes zero is smaller than the lamp according to the configuration of FIG. However, in this configuration, since the surface area of the center electrode 9 'is much smaller than the surface area of the outer electrode 10, the difference in the surface area on the discharge space side of the dielectric covering each electrode becomes large, resulting in the dielectric Since the difference in charge applied per unit area increases, the discharge becomes unstable. In addition, sufficient light output cannot be obtained.
[0009]
In view of the circumstances as described above, the object of the present invention is to provide a dielectric that has high efficiency and high light output, and that can irradiate a wider range of irradiated surface and has uniform irradiance on the irradiated surface. It is to provide a barrier discharge lamp.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The dielectric barrier discharge lamp of the present invention is a dielectric barrier discharge lamp having a substantially cylindrical lamp vessel in which a light extraction window is formed, and a central electrode formed on a substantially cylindrical axis of the lamp vessel, In the cross section perpendicular to the tube axis of the lamp vessel, a plurality of electrodes are formed on the outside of the center electrode along substantially concentric circles having different diameters, and at least one dielectric is interposed between adjacent electrodes. And a plurality of annular discharge spaces are formed around the center electrode.
[0011]
The dielectric barrier discharge lamp is characterized in that a discharge space communicates in the lamp vessel.
[0012]
The dielectric barrier discharge lamp is characterized in that at least one of the discharge spaces is separated from other discharge spaces.
[0013]
The dielectric barrier discharge lamp is characterized in that the light emitted in the discharge space differs from the light emitted in the other discharge spaces in the region of the maximum peak wavelength.
[0014]
In addition, at least one of the dielectric barrier discharge lamp discharge spaces is longer in the tube axis direction of the lamp vessel than the other discharge spaces.
[0015]
[Action]
According to the present invention, there is no problem that electric discharge is generated in the entire area in the cross-sectional direction of the lamp, and thus the irradiance on the irradiated surface is lowered at the center. Since the difference in charge applied per unit area of the dielectric covering the electrode is small, the discharge is stable and the light output is large. Furthermore, the irradiated surface can be enlarged.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1A and 1B are views for explaining a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a sectional view in the tube axis direction of a lamp vessel, and FIG. 1B is an LL ′ sectional view in FIG. A lamp vessel 20 in a dielectric barrier discharge lamp (hereinafter simply referred to as “lamp”) is made of, for example, quartz glass as a dielectric, and has an overall cylindrical shape, and a light extraction window 30 is formed on one bottom surface 21 thereof. Xenon gas is sealed inside. A side surface of the lamp vessel 20 is constituted by a cylindrical outer tube 22, and the lamp vessel 1 has two sheets having a central axis substantially coaxial with the outer tube 22 and having a smaller diameter than the outer tube 22. An inner tube 23 made of cylindrical tubular dielectrics 23 a and 23 b is arranged in a state of being supported in the lamp vessel 20 and supported by the other bottom surface of the lamp vessel 20. These dielectrics 23a and 23b are made of, for example, quartz glass.
[0017]
A central electrode 40 made of, for example, a rod-shaped metal is disposed on the substantially central axis of the lamp vessel 20. On the other hand, the outer electrode 41 is formed on the outer surface of the outer tube 22 of the lamp vessel 20 by combining two semi-cylindrical plate metals.
Further, an inner electrode 42 made of, for example, a metal foil is embedded between the two dielectrics 23a and 23b of the inner tube 23 so as to be entirely covered in the lamp vessel 20, and therefore, Between the center electrode 40 and the outer electrode 41, the inner electrode 42 is disposed with at least one dielectric wall (23a, 23b, 22) between each electrode.
[0018]
The above-described electrodes (40, 41, 42) are connected to the high-frequency power source 50. For example, when the center electrode 40 and the outer electrode 41 are ground electrodes and a high-frequency voltage is applied to the inner electrode 42, the center electrode 40 and the inner electrode 42 are connected to the inner electrode 42. A dielectric barrier discharge occurs in the discharge space S1 between the electrodes 42 via the dielectric 23a, and the dielectric barrier in the discharge space S2 between the inner electrode 42 and the outer electrode 41 via the dielectric 23b and the outer tube 22. Discharge occurs. The vacuum ultraviolet light generated in the discharge space S1 and the discharge space S2 passes through the light extraction window 30 and is emitted to the outside.
[0019]
Note that the discharge space S1 and the discharge space S2 communicate with each other in the vicinity of the light extraction window 21 in the lamp vessel 20, and a single discharge gas is sealed in the lamp vessel 20 so that the wavelength region of the light extraction window 30 is single. When one vacuum ultraviolet light is emitted, the gas filling operation can be performed easily.
[0020]
A method for manufacturing a dielectric barrier discharge lamp according to the present invention will be described using specific numerical values. The center electrode (40) is made of a tungsten rod having an outer diameter of 2 mm, for example. In the first embodiment, the center electrode (40) has a form in which the constituent material of the electrode is exposed to the discharge space, but the surface may be covered with a dielectric such as quartz glass.
[0021]
The two dielectrics (23a, 23b) constituting the inner tube (23) are composed of two quartz glass tubes having slightly different tube diameters so that one outer diameter is slightly smaller than the other inner diameter. used. For example, a quartz glass tube having a thickness of 1 mm, an inner diameter of 11 mm, and an outer diameter of 13 mm for the dielectric 23a disposed on the center electrode (40) side is connected to the dielectric 23b disposed on the other outer electrode (41) side. A quartz glass tube having a thickness of 1 mm, an inner diameter of 14 mm, and an outer diameter of 16 mm is used. One quartz glass tube having a large tube diameter is inserted into the other quartz glass tube in which a molybdenum foil for an inner electrode is previously attached on the outer peripheral surface to form a double glass tube. After the peripheral edges of the glass tubes are welded and closed in the circumferential direction at one end of the double quartz glass tube, the double quartz glass tube quartz glass while the gap between the two quartz glass tubes from the other end is kept in a vacuum state Bake with a burner. Thereby, a quartz glass structure for the inner tube in which the molybdenum foil is embedded in an airtight manner is formed.
[0022]
The outer tube (22) is made of, for example, a bottomed cylindrical quartz glass tube having a thickness of 2 mm, an inner diameter of 36 mm, and an outer diameter of 40 mm, and a light extraction window is formed on the bottom surface. Inside the quartz glass tube for the outer tube (22), the tungsten rod for the central electrode and the quartz glass structure for the inner tube are coaxially arranged on a substantially central axis of the quartz glass tube for the outer tube (22). It arrange | positions and it fixes by heating and welding each other in the open end side which is a reflected light extraction window side, and the substantially whole lamp container (20) is comprised.
An exhaust pipe is attached to a part of the lamp vessel (20), and after the inside of the lamp vessel (20) is evacuated, for example, about 50 kPa as a discharge gas is sealed and sealed. . In FIG. 1, 60 is the exhaust pipe remainder.
The outer electrode (41) is attached at a predetermined location on the outer surface of the lamp vessel (20) thus manufactured.
[0023]
According to the dielectric barrier discharge lamp having the above configuration, the portion where the plasma thickness becomes zero when the lamp is viewed from the irradiated object side can be reduced, and radiation of vacuum ultraviolet light from the light extraction window can be achieved. The illuminance can be made uniform, the discharge gap between each electrode is small, the difference in surface area of the dielectric covering each electrode can be reduced, and the dielectric barrier discharge can be generated stably. Therefore, it is possible to prevent the discharge from becoming unstable. As a result, it is possible to provide a dielectric barrier discharge lamp having a high output and a uniform spatial distribution of irradiance when viewed from the light extraction window.
[0024]
2A and 2B are views for explaining a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a sectional view in the tube axis direction of the lamp vessel, and FIG. 2B is a sectional view taken on line LL ′ in FIG. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. In other words, the lamp container 20 is substantially cylindrical, and is made of a dielectric material. The light extraction window 30 is formed by the bottom surface 21 of the lamp container 20, and is formed on the lamp container 20 and the substantially central axis of the lamp container 20. A central electrode 40 and an outer electrode 41 provided along the side surface of the lamp vessel 20, and each electrode is disposed between the central electrode 40 and the outer electrode 41 in a cross section perpendicular to the central axis. An inner electrode 42 serving as a counter electrode with respect to the center electrode 40 is disposed with at least one dielectric wall interposed therebetween. Then, substantially annular discharge spaces S1 and S2 are formed.
[0025]
The dielectric barrier discharge lamp according to the second embodiment is different from that according to the first embodiment in that the lamp vessel 20 is completely discharged by the dielectrics 23a and 23b constituting the inner tube 23. It is a point that is divided into spaces. Therefore, in the discharge space S1 formed by the center electrode 40 and the inner electrode 42 and the discharge space S2 formed by the inner electrode 42 and the outer electrode, the type of discharge gas, the sealing pressure, and the like can be appropriately changed. For example, under the conditions such as the discharge gap and the electrode area ratio of each discharge space S1, S2, the gas filling pressure is optimized so that the light emission efficiency is the highest, and the light output window 30 as a whole has the highest light output. The resulting lamp can be obtained. Further, by changing the gas filling pressure in the discharge space S1 and the discharge space S2 and controlling the light emission efficiency, uniform light can be emitted in the entire light extraction window 30, or a conventional lamp On the contrary, it is possible to obtain a higher light output on the center side of the light extraction window 30, that is, on the inner light extraction window 30a side. Further, by changing the types of discharge gas in the discharge space S1 and the discharge space S2, it is possible to emit light of different wavelengths in the inner light extraction window 30a and the outer light extraction window 30b. In this embodiment, an inner exhaust pipe remainder 61 for enclosing discharge gas in the discharge space S1 and an outer exhaust pipe remainder 62 for enclosing the discharge gas in the discharge space S2 are formed.
As shown in the figure, the center electrode 40 may be covered with a dielectric layer 24 made of, for example, quartz glass.
[0026]
According to the dielectric barrier discharge lamp according to the second embodiment, the irradiance of vacuum ultraviolet light from the light extraction window can be made uniform, and the discharge gap between the electrodes can be reduced, The difference in surface area of the dielectric covering each electrode can be reduced. As a result, the dielectric barrier discharge can be generated stably and the discharge can be prevented from becoming unstable.
[0027]
FIG. 3 is a view for explaining a third embodiment of the present invention and is a sectional view in the tube axis direction of the lamp vessel. In addition, about the structure similar to the structure demonstrated in the said embodiment about description of this embodiment, it demonstrates using the same part number.
In the drawing, a lamp vessel 20 made of a dielectric is composed of a hollow cylindrical inner lamp vessel 20a and an outer lamp vessel 20b in which a discharge space S1 and a discharge space S2 each having an annular cross section are formed, and the outer lamp vessel 20b. It is comprised in the state by which the internal lamp container 20a was penetrated. In the figure, a center electrode 20 is inserted into an inner tube part formed of a dielectric layer 24 in the inner lamp vessel 20a, and an outer side of the dielectric 23a constituting the outer tube part of the inner lamp vessel 20a An inner electrode 42 is interposed between the lamp tube 20b and the inner tube portion formed of the dielectric 23b. Further, an outer electrode 41 is disposed on the outer surface of the outer tube 22 of the lamp vessel 20. For example, when a high frequency voltage is applied from the high frequency power supply 50, a dielectric barrier discharge is generated between the center electrode 40 and the inner electrode 42 and between the inner electrode 42 and the outer electrode 41 via a dielectric.
The light extraction window 30 includes an inner window portion 30a formed by the bottom surface 21a of the inner lamp vessel 20a and an outer window portion 30b formed by the bottom surface 21b of the outer lamp vessel 20b.
That is, the lamp container 20 is substantially cylindrical, and the light extraction window 30 is formed by the bottom surfaces 21a and 21b of the lamp container 20 including the inner lamp container 20a and the outer lamp container 20b. A central electrode 40 formed on a substantially central axis of the lamp vessel 20 and an outer electrode 41 provided along a side surface of the lamp vessel 20, and the central electrode 40 and the outer electrode in a cross section perpendicular to the central axis. 41, an inner electrode 42 serving as a counter electrode and the center electrode 40 is disposed with each electrode and at least one dielectric wall interposed therebetween. Then, substantially annular discharge spaces S1 and S2 are formed.
[0028]
Also in this embodiment, the discharge space S1 and the discharge space S2 are separated from each other. Therefore, it is possible to extract light having different wavelengths in the inner window portion 30a and the outer window portion 30b in the light extraction window 30.
[0029]
Further, according to the dielectric barrier discharge lamp according to the third embodiment, the plasma thickness can be maximized when the lamp is viewed from the irradiated side.
[0030]
FIG. 4 is a sectional view in the tube axis direction of a lamp vessel illustrating a fourth embodiment of the present invention, and the same components as those described in the previous embodiment will be described using the same reference numerals.
In the figure, a lamp vessel 20 is constituted by a hollow substantially bottomed cylindrical inner lamp vessel 20a and an outer lamp vessel 20b made of quartz glass, and an inner lamp vessel 20a is inserted into the outer lamp vessel 20b. ing. A center electrode 40 is inserted into a bottomed cylindrical hole formed by the dielectric layer 24 of the inner lamp vessel 20a, and between the dielectric 23a in the inner lamp vessel 20a and the dielectric 23b in the outer lamp vessel 20b, A center electrode 40 is interposed, and an outer electrode 41 is disposed on the outer peripheral surface of the lamp vessel 20.
When a high frequency voltage is applied from the high frequency power supply 50, discharge occurs between the center electrode 40 and the inner electrode 42 and between the inner electrode and the outer electrode. The light extraction window 30 is formed by a bottom surface 21b that is connected to the outer lamp vessel 20b.
[0031]
Therefore, the dielectric barrier discharge lamp according to this embodiment is also made of a dielectric, and has a substantially cylindrical lamp vessel 20 in which the light extraction window 30 is formed, and a center formed on the substantially central axis of the lamp vessel 20. The electrode 40 and the outer electrode 41 provided along the side surface of the lamp vessel 20 are provided, and the center electrode is sandwiched between the center electrode 40 and the outer electrode 42 by two pieces. Is disposed. Although not shown here, a plurality of substantially annular discharge spaces are formed.
[0032]
According to the dielectric barrier discharge lamp according to the fourth embodiment, the unevenness of irradiance is small in the portion where the thickness of the plasma generation space is zero compared to the dielectric barrier discharge lamp according to the configuration of FIG. Since the dielectric barrier discharge lamp having the central electrode according to the configuration is arranged, the distribution of irradiance from the light extraction window can be made uniform. In the dielectric barrier discharge lamp according to the configuration of FIG. 10, since the distance between the center electrode and the opposing electrode is short, the difference in surface area of the dielectric covering each electrode becomes small, and the discharge becomes unstable. It is avoided.
[0033]
FIG. 5 is a developed form of the dielectric barrier discharge lamp according to the configuration shown in FIG. 4 described above, and is a sectional view in the tube axis direction of the lamp vessel for explaining the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same components as those in the dielectric barrier discharge lamp shown in FIG.
The lengths of the inner lamp vessel 20a and the outer lamp vessel 20b in the tube axis direction are made different, and the thicknesses of the plasma generation spaces of the discharge space S1 and the discharge space S2 are changed. In the figure, specifically, the length of the inner lamp vessel 20a in the tube axis direction is set to be longer than the length of the outer lamp vessel 20b in the tube axis direction, and the center electrode 40 and the inner electrode 41 opposed thereto are arranged. By increasing the length, the irradiance from the light extraction window 30 can be increased even in the central portion, and therefore the illuminance distribution can be made uniform.
[0034]
FIG. 6 is a sectional view in the tube axis direction of a lamp vessel illustrating a sixth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line LL ′ in FIG. 6 and 7, the same reference numerals are given to the same components as those of the embodiment described above, and the description thereof is omitted.
The lamp vessel 20 is made of, for example, quartz glass, and a light extraction window 30 is formed on one bottom surface 21. Inside the lamp vessel 20, a central electrode covered with a dielectric layer 24 is disposed on the central axis, and an outer electrode 41 is attached on the outer periphery of the side surface 22 of the lamp vessel 20. Inside the lamp vessel 20, for example, three inner tubes having different diameters are disposed, for example, by forming a cylindrical space on three concentric circles. Here, inner electrodes (421, 422, 423) made of molybdenum foil or the like are embedded in each of the inner tubes (231, 232, 233) so as not to be exposed to the space in the lamp vessel 20. For example, when a high-frequency voltage is applied only from the high-frequency power source 50 to the small-diameter inner electrode 421 and the inner-electrode 423 having the maximum diameter and the other electrodes (40, 422, 41) are grounded electrodes, the annular discharge space (S1 , S2, S3, S4) are formed.
[0035]
Therefore, also in the dielectric barrier discharge lamp according to this embodiment, the lamp vessel 20 made of a substantially cylindrical dielectric having the light extraction window 30 and the center formed on the approximate central axis of the lamp vessel 20. The electrode 40 and the outer electrode 41 provided along the side surface of the lamp vessel 20 are provided, and the center electrode is sandwiched between the center electrode 40 and the outer electrode 42 by two pieces. In this configuration, an inner electrode 421 opposite to the electrode 40 is disposed. Since another inner electrode (422, 423) is provided between the inner electrode 421 facing the center electrode 40 and the outer electrode 42, a large number of annular discharge spaces can be formed, and the light extraction window can be formed. 30 can be increased. Further, when the size of the light extraction window 30 is not changed, the difference in the surface area of the dielectric between the opposing electrodes can be reduced, and a stable dielectric barrier discharge can be obtained.
[0036]
Any of the embodiments described above can be modified as appropriate. For example, at least one dielectric wall interposed between the opposing electrodes is sufficient. Further, the electrode on the voltage application side is not limited to the above-described configuration, and it is only necessary that the counter electrodes are alternately arranged in the radial direction. Further, for example, the configuration relating to the center electrode is not limited to the rod-shaped member, and may be a coil shape having substantially the same diameter. Of course, the configuration relating to the other electrodes is not limited to the foil-like or plate-like metal, and can be appropriately changed to a coil shape, a net shape, etc. Further, the electrodes need not be provided on the entire circumference of the concentric circles. Moreover, it is also possible to form a light extraction window on the side surface of the lamp vessel by providing a light-transmitting portion on at least a part of the inner electrode and the outer electrode.
[0037]
【Example】
The dielectric barrier discharge lamp according to the configuration of the present invention was turned on, and the irradiance distribution on the surface perpendicular to the central axis was measured.
The dielectric barrier discharge lamp used in this example is the dielectric barrier discharge lamp according to the configuration of the second embodiment shown in FIG. 2, and the outer tube of the lamp vessel has a thickness of 2 mm and an inner diameter of 36 mm. The inner tube has a thickness of 1 mm, an inner diameter of 14 mm, and an outer diameter of 16 mm, and a quartz glass tube having a thickness of 1 mm, an inner diameter of 11 mm, and an outer diameter of 13 mm is inserted into a molybdenum foil for an inner electrode. Is airtightly buried. The center electrode was a tungsten rod having an outer diameter of 2 mm, and the surface was covered with quartz glass to a thickness of 1 mm. The outer electrode was composed of two aluminum plates formed in a semi-cylindrical shape according to the outer diameter of the outer tube, and each electrode had a length of 130 mm in the lamp vessel. The discharge gap length between the center electrode and the inner electrode was 3 mm, and the discharge gap length between the inner electrode and the outer electrode was 5 mm. All discharge spaces were filled with 50 kPa of xenon gas.
In a nitrogen atmosphere, the distance from the light extraction window was 3 mm, and the irradiance distribution was measured. FIG. 8 shows the result. In the figure, the vertical axis represents a relative value when the maximum irradiance of the lamp according to this embodiment is 100.
[0038]
[Comparative example]
The conventional dielectric barrier discharge lamp shown in FIG. 9 was turned on, and the irradiance distribution on the surface perpendicular to the central axis was measured by the same method as in the above example, and a comparative example was obtained. The dielectric barrier discharge lamp according to the comparative example had an outer diameter of 40 mm, an electrode length of 130 mm, and a discharge gap length of 4.5 mm. The result is shown in FIG. In the figure, the vertical axis represents the relative value when the maximum irradiance of the lamp according to the comparative example is 100.
[0039]
As shown in FIG. 8, according to the dielectric barrier discharge lamp of the example, the illuminance at the center of the lamp was about 78%. On the other hand, it decreased to about 58% in the conventional dielectric barrier discharge lamp according to the comparative example. Thus, according to the dielectric barrier discharge lamp according to the example, it was found that the difference in illuminance can be reduced by about 20% and the illuminance distribution can be made uniform.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a dielectric barrier discharge lamp having high efficiency and high light output, and capable of irradiating a wider area to be irradiated and having uniform irradiance on the surface to be irradiated is provided. can do.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are diagrams for explaining a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a cross-sectional view in the tube axis direction of a lamp vessel, and FIG.
2A and 2B are views for explaining a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a sectional view in the tube axis direction of the lamp vessel, and FIG. 2B is a sectional view taken along line LL ′ in FIG.
FIG. 3 is a diagram for explaining a third embodiment of the present invention, and is a sectional view in the tube axis direction of a lamp vessel.
FIG. 4 is a sectional view in the tube axis direction of a lamp vessel illustrating a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view in the tube axis direction of a lamp vessel illustrating a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view in the tube axis direction of a lamp vessel illustrating a sixth embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view taken along line LL ′ in FIG.
FIG. 8 is a diagram showing the results of measuring the irradiance distribution of lamps according to examples and comparative examples.
FIG. 9 is an explanatory view showing an embodiment of a dielectric barrier discharge lamp according to the prior art.
FIG. 10 is an explanatory view showing another dielectric barrier discharge lamp according to the prior art.
[Explanation of symbols]
20 Lamp vessel
21 Bottom
22 Outer tube
23, 231, 232, 233 Inner tube
24 Dielectric layer
30 Light extraction window
40 Center electrode
41 outer electrode
42, 421, 422, 423 inner electrode
50 power supply
60, 61, 62 Remaining exhaust pipe

Claims

A dielectric barrier discharge lamp having a substantially cylindrical lamp vessel having a light extraction window and a center electrode formed on a substantially cylindrical axis of the lamp vessel,
In a cross section perpendicular to the tube axis of the lamp vessel, a plurality of electrodes are formed along substantially concentric circles having different diameters outside the center electrode, and at least one dielectric wall is provided between adjacent electrodes. A dielectric barrier discharge lamp, wherein a plurality of annular discharge spaces are formed with the center electrode as a center.

2. The dielectric barrier discharge lamp according to claim 1, wherein the discharge space communicates in the lamp vessel.

2. The dielectric barrier discharge lamp according to claim 1, wherein at least one of the discharge spaces is separated from other discharge spaces.

4. The dielectric barrier discharge lamp according to claim 3, wherein the light emitted in the discharge space is different from the light emitted in another discharge space in the region of the maximum peak wavelength.

5. The dielectric barrier discharge lamp according to claim 1, wherein at least one of the discharge spaces is longer in a tube axis direction of the lamp vessel than other discharge spaces. .