JP5892189B2 - エキシマランプおよびエキシマランプ装置 - Google Patents

Description

この発明は発光管内に反射膜を形成したエキシマランプおよびエキシマランプ装置に関し、特に、反射膜に光モニター用の採光スリットが形成されたエキシマランプおよびこれを用いたエキシマランプ装置に係るものである。

従来、エキシマランプとしては、発光管の内面の光放射面を除く部分に、紫外光を反射するシリカ主体の微粒子からなる反射膜が形成されてなるものが知られている。このようなランプにおいては、発光管の光放射面の外表面には、光を取り出すという本来の機能を果たすために、例えば金ペーストを格子状に塗布したメッシュ状の光透過性電極が用いられている。
一方、前記光放射面に対向する光を取り出さない非光出射面の外表面に形成する外部電極としては、機能的には光透過性である必要はないが、多くの場合、製造工程の簡素化や、該発光管内で発生する放電の安定性等の観点から、前記光放射面と同様に光透過性電極をそのまま用いることが行われている。
ところで、各種の紫外光照射装置におけるエキシマランプにおいては、紫外光の安定的な放射が求められていることから、その紫外光の光量をモニターすることが行われていて、そのために、反射膜の一部に採光スリットを形成して、該採光スリットから取出される紫外光をモニターしている。
このような技術は、例えば、特開２０１２−２４３４３５号公報などで知られている。

この従来技術が図５および図６に示されている。図５は、エキシマランプの部分上面図であり、図６は図５のＸ−Ｘ断面図である。図において、エキシマランプ２０は石英ガラスなどよりなる長尺の発光管２１を有する。該発光管２１の外表面には、長手方向の管軸に沿って、金ペーストなどでメッシュ状に形成された一対の光透過性外部電極２２、２３が対向して形成されている。そして、発光管２の内表面には、光放射面を除いて反射膜２４が形成されている。
この反射膜２４の一端部には採光スリット２５が形成されていて、その上方には光モニター３０が配置されて、発光管２１から前記採光スリット２５を通して放射される紫外光をモニターしている。
なお、この従来例においては、前記外部電極２２、２３の端部にはベタ状電極２７が形成されており、発光管２1内には始動補助電極としての導電体２８が形成されている。

ところで、当該従来技術においては、一対の外部電極２２、２３への給電は、図５、図６に示された端部と反対側の端部において給電されるものであって、即ち、始動補助電極２８および反射膜２４に形成される採光スリット２５は、非給電側端部に配置されている。
そのため、採光スリット２５に対向配置された光モニター３０は、エキシマランプ２０の発光管２１の非給電側端部での発光をモニターしていることになり、発光管２１からの全体の発光を正常にモニターしているとは言い難かった。

そして、上記従来技術のように、外部電極２２、２３の一端側から給電する方式を採用した場合、発光管２１の非給電側端部での発光が給電側端部での発光よりも弱くなり、しかも、採光スリット２５が反射膜２４の非給電側端部に局所的に形成されていることで、非給電側端部での反射機能が損なわれて、この非給電側端部では、より一層の照度低下を招いてしまうという傾向にある。
そのため、発光管２１の長手軸方向での照度分布が不均一になってしまうという問題があった。

特開２０１２−２４３４３５号公報

本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、放電用ガスが封入された長尺の発光管の外表面に長手方向の管軸に沿って一対の外部電極が設けられ、前記発光管の光出射面に対向する内表面に反射膜が形成されるとともに、該反射膜には光モニター用の採光スリットが形成されてなり、前記外部電極の管軸方向の一端側から給電するエキシマランプおよび当該エキシマランプを用いたエキシマランプ装置において、採光スリットによる照度分布の不均一を極力減じるとともに、発光管の非給電側端部での照度低下をなくするようにした構造を提供せんとするものである。

上記従来技術の問題点に鑑みて、本発明では、発光管内に設けられた反射膜に形成される採光スリットは、前記発光管の管軸方向の中央部を含んで管軸方向に延在しており、前記採光スリットの非給電側端部と前記外部電極の非給電側端部の距離Ｌ１は、前記採光スリットの給電側端部と前記外部電極の給電側端部の距離Ｌ２（０ｍｍも含む）よりも長いことを特徴とする。
また、前記採光スリットの給電側端部は、前記外部電極の給電側端部にまで延在しており、前記採光スリットの非給電側端部は、前記外部電極の非給電側端部にまでは延在していないことを特徴とする。
また、前記採光スリットの給電側端部と非給電側端部は、共にそれぞれ前記外部電極の給電側端部と非給電側端部にまで延在していないことを特徴とする。
また、前記採光スリットは、前記発光管の管軸方向と直交する短手方向における中央部に形成されていることを特徴とする。
また、上記構成のエキシマランプと、前記採光スリットを通して前記エキシマランプの光を受光する光センサを備えたエキシマランプ装置において、前記光センサは、前記発光管の管軸方向における中央部に対応して配置されていることを特徴とする。

このような構成を採ることにより、反射膜に形成した採光スリットによる局所的な照度低下を減少させるとともに、発光管の非給電側端部での照度低下を補って、発光管の長手方向で均一な照度を得られるようにし、かつ、正常な光モニターが達成できるものである。

本発明のエキシマランプの第１の実施例の上面図（Ａ）と、そのＸ−Ｘ断面図（Ｂ）。 本発明の第２の実施例の断面図。 本発明の効果を実証するための各種ランプ。 本発明の効果を示すグラフ。 従来技術の部分上面図。 図４のＸ−Ｘ断面図。

図１（Ａ）は、本発明におけるエキシマランプの第1の実施例を示す上面図であり、図１（Ｂ）はそのＸ−Ｘ断面図である。
図において、エキシマランプ１の発光管２の外表面には、その長手方向の管軸に沿って、例えば、金ペーストを格子状に塗布した、メッシュ状の光透過性電極３、４が設けられていて、発光管２の一端側から給電されている。
そして、該発光管２の内表面には、光照射面２ａを除いて反射膜５が形成されている。そして、該反射膜５の、前記光出射面２ａとは反対側の非光出射面２ｂには光モニター用の採光スリット６が形成されている。
この採光スリット６は、発光管２の管軸に直交する短手方向の中央部に形成されている。

そして、この採光スリット６は、図１（Ａ）で示すように、発光管２の長手方向の管軸の中央部を含んで管軸方向に延在しており、該採光スリット６の非給電側端部６ａと前記外部電極３の非給電側端部３ａの距離Ｌ１は、前記採光スリット６の給電側端部６ｂと前記外部電極３の給電側端部３ｂの距離Ｌ２よりも長くなるように形成されている（Ｌ１＞Ｌ２）。
ここで、外部電極３との関係で採光スリット６の位置を特定しているのは、外部電極２、３間が放電領域となり、ランプの実質的な発光長を決定しているからである。
この採光スリット６の軸方向長さは、少なくとも外部電極３の軸方向長さの５０％以上形成されていることが好ましく、さらに好ましくは７０％以上形成されていることが望ましい。
そして、上記エキシマランプ１を組み込んだエキシマランプ装置においては、図１（Ｂ）に示すように、光モニター１０は、発光管２の管軸の長手方向の中央部に対応して、前記採光スリット６上に配置されている。

このように、採光スリット６を反射膜５の略全長に亘って形成することで、反射膜の一端部に設けた従来技術のように、局部的な照度低下を招くことなく、管軸方向での照度の均一性がもたらされる。
また、発光機能が低下する発光管の非給電側端部において、給電側端部よりも長い領域で反射膜を残存させることにより、その反射機能が給電側の反射機能よりも大きく作用して、非給電側での照度低下を補償して管軸方向の全長での照度均一性に寄与するものである。

図２に他の実施例が示されている。この例では、採光スリット６の給電側端部６ｂは、発光管２の給電側端部において、外部電極３の給電側端部３ｂと一致する位置まで延在するように形成されている（Ｌ１＞Ｌ２＝０）。
なお、この場合、採光スリット６の給電側端部６ｂは、外部電極３の給電側端部３ｂに厳密に一致している必要はなく、例えば、外部電極３の給電側端部３ｂを超えて延在していてもよい。

本発明の効果を実証するための実験を行った。
＜本発明ランプ＞
本発明ランプとして、図３に示すような、発光長（外部電極の軸方向長さ）３４０ｍｍのランプを用いて、採光スリット６の延在長さを変えたものを２種類用意した。
（１）ランプ１：採光スリット６の非給電側端部６ａと外部電極３の非給電側端部３ａとの距離Ｌ１＝５０ｍｍ、給電側端部６ｂと外部電極３の給電側端部３ｂとの距離Ｌ２＝４０ｍｍ、採光スリット６の長さ２５０ｍｍ
（２）ランプ２：Ｌ１＝５０ｍｍ、Ｌ２＝０
そして、従来例ランプとして、
（３）ランプ３：非給電側端部に採光スリットを設けたもの

以上のランプをそれぞれ点灯させて、本発明ランプ（１）に示すように、測定点（１）〜（５）の５点で照度を測定し、その相対値を図４にグラフとして示した。このグラフでは、測定点（３）での照度を１００として、各ランプの各測定点での照度を相対値で示した。
図４のグラフで明らかなように、非給電側端部にのみ採光スリットを形成した従来例ランプ（３）では、この非給電側端部での照度の低下が激しく、全体での照度均一度が悪い。
これに対して、本発明ランプ（１）（２）では、この非給電側端部における照度低下がみられず、全体の照度均一性が向上している。とりわけ、ランプ（１）では、給電側端部での照度も向上していて、全体での照度均一性がきわめて良好である。

以上のように、本発明においては、発光管内表面に設けられた反射膜に形成される採光スリットが、前記発光管の管軸方向の中央部を含んで管軸方向に延在しており、該採光スリットの非給電側端部と前記外部電極の非給電側端部の距離Ｌ１は、前記採光スリットの給電側端部と前記外部電極の給電側端部の距離Ｌ２（０ｍｍも含む）よりも長くしたことにより、発光管の長手方向の管軸に沿う照度分布が採光スリットによる極所的な低下もなく、全体として照度均一性の高いエキシマランプが得られるという効果を奏するものである。

１ エキシマランプ
２ 発光管
２ａ 光出射面
２ｂ 非光出射面
３ 外部電極（非光出射面側）
３ａ 非給電側端部
３ｂ 給電側端部
４ 外部電極（光出射面側）
５ 反射膜
６ 採光スリット
６ａ 非給電側端部
６ｂ 給電側端部

Claims (5)

1. 放電用ガスが封入された長尺の発光管の外表面に長手方向の管軸に沿って一対の外部電極が設けられ、前記発光管の光出射面に対向する内表面に反射膜が形成されるとともに、該反射膜には光モニター用の採光スリットが形成されてなり、前記外部電極の管軸方向の一端側から給電するエキシマランプにおいて、
   前記採光スリットは、前記発光管の管軸方向の中央部を含んで管軸方向に延在しており、
   前記採光スリットの非給電側端部と前記外部電極の非給電側端部の距離Ｌ１は、前記採光スリットの給電側端部と前記外部電極の給電側端部の距離Ｌ２（０ｍｍも含む）よりも長いことを特徴とするエキシマランプ。
2. 前記採光スリットの給電側端部は、前記外部電極の給電側端部にまで延在しており、前記採光スリットの非給電側端部は、前記外部電極の非給電側端部にまでは延在していないことを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。
3. 前記採光スリットの給電側端部と非給電側端部は、共にそれぞれ前記外部電極の給電側端部と非給電側端部にまで延在していないことを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。
4. 前記採光スリットは、前記発光管の管軸方向と直交する短手方向における中央部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。
5. 請求項１に記載のエキシマランプと、前記採光スリットを通して前記エキシマランプの光を受光する光センサを備えたエキシマランプ装置において、
   前記光センサは、前記発光管の管軸方向における中央部に対応して配置されていることを特徴とするエキシマランプ装置。
   
   
   

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