JPH08138629A - 誘電体バリア放電ランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 個々のランプ間の光出力のバラツキの小さい
無い誘電体バリア放電ランプ装置を提供することであ
る。 【構成】 外形が概略円筒状である外側管と内側管とを
同軸に配置して、該両管の間に両端が閉じられた中空円
筒状の放電空間を形成した放電容器に、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、前記内側管の内壁の少なくとも一部に金属からなる
内側電極が設けられ、前記外側管の少なくとも一部は、
前記エキシマ分子から放射される光に対して光透過性で
あって、かつ、前記誘電体バリア放電の誘電体を兼ねて
おり、前記エキシマ分子から放射される光に対して前記
の光透過性である誘電体の外壁の少なくとも一部に導電
性網状電極が設けられた少なくとも一つの誘電体バリア
放電ランプと、誘電体バリア放電を行うための少なくと
も一個の電源を備えた誘電体バリア放電ランプ装置にお
いて、該放電容器と該導電性網状電極との間の少なくと
も一部に導電性薄板を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【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放電ランプ装置の一種
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装置の改良に関する。

【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１−１４４５６０号がある。
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、誘電体バリア放電（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ページ参照）
によってエキシマ分子を形成せしめ、前記エキシマ分子
から放射される光を利用するランプ、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。

【０００３】また前記公報には、前記放電容器は円筒状
であり、前記放電容器の少なくとも一部は前記誘電体バ
リア放電の誘電体を兼ねており、前記誘電体は光透過性
であり、前記誘電体の少なくとも一部に導電性網状電極
が設けられた誘電体バリア放電ランプが記載されてい
る。

【０００４】また、日本国公開特許公報平５−２６６８
６３号には、放電室と電極とが誘電率が１０以上である
液体を介して接続されている中空円筒型の誘電体バリア
放電ランプにおいて、ランプの照射特性を制御するため
に、放電の動作電圧または実効静電容量を局所的に変え
る部材を設けることが記載されている。

【０００５】以下、誘電体バリア放電ランプの概略図で
ある図５を使用して、一般的な誘電体バリア放電ランプ
の概要について説明する。放電容器１は誘電体であるガ
ラス製で、内側管２、外側管３を同軸に配置して中空円
筒状にしたものである。外側管３の外面には、光通過性
の誘電体バリア放電用の網状電極４が設けられている。
また、内側管２の内面には、アルミニウムの蒸着によっ
て形成した光反射膜を兼ねた誘電体バリア放電用の内側
電極５が設けられている。内側電極５を機械的、化学的
に保護するために、内側電極５の上には窒化ほう素から
なる保護膜９が設けられている。また放電容器１の一端
には、ゲッタ７を収容するゲッタ収容室６が設けられて
いる。外側管３の内表面と内側管２の外表面との間に
は、放電空間８が形成される。

【０００６】放電空間８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を充填する。そして
交流電源１０によって電極４，５に電圧を印加すると、
外側管３および内側管２、すなわち２枚の誘電体を介し
て放電空間８に電圧が印加される。すると放電空間８に
誘電体バリア放電が安定に発生し、エキシマ光が放出さ
れる。ここで、外側管３および内側管２の厚みに場所的
なバラツキが存在すると、放電空間８に印加される電圧
にも場所的なバラツキが発生する。その結果、光出力が
場所的に不均一になる。これは、誘電体バリア放電ラン
プ特有の現象である。なお、ゲッタ７は放電空間８にお
ける不純ガス（例えばＨ₂ Ｏ等）を除去し、放電を安定
にする機能を持つ。

【０００７】数十トール以上の中気圧または高気圧のア
ーク放電ランプなどで発生する通常のアーク放電におい
ては、放電空間に放電プラズマが一条だけ存在し、電極
面上には一個の小さな電極輝点が生じている。すなわ
ち、電極の面積を大きくしても実質的に電極としての役
割をしている部分は非常に小さい部分であり、放電プラ
ズマは一条だけ存在する。

【０００８】一方、前記放電ハンドブックに記載されて
いるように、誘電体バリア放電においては、その放電路
に誘電体が挿入されている。この誘電体は放電プラズマ
が一条に収斂するのを阻止するので、プラズマの直径が
非常に小さく、かつ、放電の持続時間が非常に短い微小
な放電プラズマ（以後これをマイクロプラズマと記す）
が放電空間に多数存在することになる。

【０００９】並列に接続した複数個の誘電体バリア放電
ランプを一個の電源で点灯することができるのは、上記
した多条のマイクロプラズマが存在するからである。

【００１０】上記のような誘電体バリア放電ランプは、
従来のグロー放電ランプやアーク放電ランプには無い種
々の特長を有しているため有用である。特に、以下の構
成の誘電体バリア放電ランプは、下記のように種々の利
点を有する。

【００１１】（１）放電容器を概略円筒状にし、前記放
電容器の内部に、前記放電容器と概略同軸に内部電極を
設けた構造にすると、放電容器として市販のガラス管、
セラミックス管等を適用することができる。

【００１２】（２）また、構造も簡単になるので製作が
容易になり、従って安価に誘電体バリア放電ランプを提
供できるという利点が生じる。

【００１３】しかし、従来の誘電体バリア放電ランプ
は、以下のような欠点があることが分かった。 （１）市販のガラス管、セラミックス管等には、個々の
管と管において、肉厚、管径などのバラツキが存在す
る。また、１本の管においても、その軸方向位置におい
て、同様のバラツキが存在する。こういった肉厚、管径
などのバラツキによって、個々のランプ間の光出力のバ
ラツキや、個々のランプの軸方向位置における光出力の
不均一といった状態を引き起こしてしまう。

【００１４】例えば、図５において、外側管３の肉厚が
ゲッタ収容室６に近い方の位置Ｐで厚くなっているとす
ると、位置Ｐにおいて電気入力が低下し、その結果光出
力が低下する。すなわち、位置Ｐから遠い部分では十分
な光出力が有るのに対して、位置Ｐに近づくに連れて光
出力が低下してしまう。

【００１５】このような光出力のバラツキは、誘電体バ
リア放電ランプの放電容器の導電性網状電極に対接した
部分の面積が大きくなるに従って増大する。すなわち、
放電容器として使用する市販のガラス管、セラミックス
管等の、長さまたは管径が大きくなるに従って光出力の
バラツキは増大する。なぜならば、一般に、市販のガラ
ス管、セラミックス管等は、長さまたは管径が大きくな
ると肉厚、管径などのバラツキが増大する傾向にあるか
らである。

【００１６】ある特定の一個の電源で１本の誘電体バリ
ア放電ランプを点灯する場合、個々のランプそれぞれに
上記のような光出力のバラツキが存在するので、例えば
あるランプの寿命が尽きて新しいランプに取り替えたと
きに、当初の光出力が得られない可能性がある。

【００１７】（２）光出力のバラツキは、誘電体バリア
放電ランプへの電気入力の値を、導電性網状電極に対接
した放電容器の平方センチメートルで表した面積で除し
た値である管壁負荷の減少に従って増大する。これは以
下の原因による。

【００１８】管壁負荷が減少するということは、放電容
器の導電性網状電極に対接した部分の単位体積あたりに
発生する前記マイクロプラズマの（ａ）数が減少するこ
と、および／または（ｂ）発生頻度が減少することであ
る。マイクロプラズマの数および／または発生頻度の変
化は、光出力のバラツキを引き起こす。この変化の影響
は、マイクロプラズマの（ａ）数が減少するほど、およ
び／または（ｂ）発生頻度が減少するほど顕著に現れ
る。この欠点は、放電容器の管壁を誘電体バリア放電の
誘電体として使用している誘電体バリア放電ランプ装置
特有のものである。

【００１９】特に、前記面積が１６０ｃｍ² 以上で、か
つ、管壁負荷が０．５Ｗ／ｃｍ² 以下の場合には、上記
のような光出力のバラツキが実用上無視できなった。な
お、放電容器の導電性網状電極に対接した部分の面積
は、並列に接続した複数個の誘電体バリア放電ランプを
一個の電源で点灯する場合には、それぞれの誘電体バリ
ア放電ランプにおける前記面積の合計とした。

【００２０】また、誘電体バリア放電ランプへの電気入
力の値は、電気学会オゾナイザ専門委員会編、コロナ社
発行「オゾナイザーハンドブック」１９６０年発行第１
１２ページに記載されている、電極両端にかかる電圧
（記号Ｖ）とランプを流れる電流の積分値、即ち電荷量
（記号Ｑ）のリサジュ図の測定から求めた。

【００２１】図６に、横軸に電圧をとり、縦軸に電荷量
をとったリサジュ図の一例を示す。直線ＡＢと直線ＤＣ
が平行、直線ＢＣと直線ＡＤが平行な平行四辺形が得ら
れ、前記平行四辺形の面積から放電ランプへの電気入力
の値が算出される。誘電体バリア放電ランプによって
は、直線ＡＢおよび直線ＤＣがやや歪み、曲線状になる
こともあった。このような場合、これらの曲線を直線で
近似することにより電気入力の値を算出した。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に基づいて成されたものであって、その課題は、
外形が概略円筒状である外側管と内側管とを同軸に配置
して、該両管の間に両端が閉じられた中空円筒状の放電
空間を形成した放電容器に、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、前記内
側管の内壁の少なくとも一部に金属からなる内側電極が
設けられ、前記外側管の少なくとも一部は、前記エキシ
マ分子から放射される光に対して光透過性であって、か
つ、前記誘電体バリア放電の誘電体を兼ねており、前記
エキシマ分子から放射される光に対して前記の光透過性
である誘電体の外壁の少なくとも一部に導電性網状電極
が設けられた少なくとも一つの誘電体バリア放電ランプ
と、誘電体バリア放電を行うための少なくとも一個の電
源を備えた誘電体バリア放電ランプ装置において、個々
のランプ間の光出力のバラツキの影響を低減できる誘電
体バリア放電ランプ装置を提供することである。

【００２３】

【問題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１の発明は、外形が概略円筒状であ
る外側管と内側管とを同軸に配置して、該両管の間に両
端が閉じられた中空円筒状の放電空間を形成した放電容
器に、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、前記内側管の内壁の少なくと
も一部に金属からなる内側電極が設けられ、前記外側管
の少なくとも一部は、前記エキシマ分子から放射される
光に対して光透過性であって、かつ、前記誘電体バリア
放電の誘電体を兼ねており、前記エキシマ分子から放射
される光に対して前記の光透過性である誘電体の外壁の
少なくとも一部に導電性網状電極が設けられた少なくと
も一つの誘電体バリア放電ランプと、誘電体バリア放電
を行うための少なくとも一個の電源を備えた誘電体バリ
ア放電ランプ装置において、該放電容器と該導電性網状
電極との間の少なくとも一部に導電性薄板を設けたもの
である。

【００２４】本発明の請求項２の発明は、請求項１の発
明において、該導電性網状電極を軸方向に伸縮性を有す
る円筒状導電性網で構成したものである。

【００２５】本発明の請求項３の発明は、請求項１の発
明または請求項２の発明において、該導電性薄板の管軸
方向の長さを該導電性網状電極の長さより短くしたもの
である。

【００２６】本発明の請求項４の発明は、請求項１の発
明または請求項２の発明において、該導電性薄板の管軸
方向の長さを該導電性網状電極の長さと概略同一にした
ものである。

【００２７】本発明の請求項５の発明は、請求項１，
２，３または請求項４のいずれかの発明において、該導
電性薄板が該誘電体バリア放電ランプから発生した光の
反射板を兼ねているものである。

【００２８】本発明の請求項６の発明は、請求項１，
２，３，４または請求項５のいずれかの発明において、
該導電性薄板を、蒸着によって形成したものである。

【００２９】本発明の請求項７の発明は、請求項１，
２，３，４，５または請求項６のいずれかの発明におい
て、該導電性薄板をアルミニウムで構成したものであ
る。

【００３０】本発明の請求項８の発明は、請求項１，
２，３，４，５，６または請求項７のいずれかの発明に
おいて、該放電用ガスをキセノンを主成分としたガスと
し、１個の電源に接続されている該誘電体バリア放電ラ
ンプの該導電性網状電極に対接した該放電容器の面積の
合計が１６０平方センチメートル以上であり、該誘電体
バリア放電ランプへの電気入力が該導電性網状電極に対
接した該放電容器の平方センチメートルで表した面積で
除した値が０．５Ｗ／ｃｍ² 以下になるように規定した
ものである。

【００３１】本発明の請求項９の発明は、請求項１，
２，３，４，５，６，７または請求項８のいずれかの発
明において、２本以上の誘電体バリア放電ランプを並列
に配置し、実質的な平面状光源を構成したものである。

【００３２】

【作用】本発明の請求項１の発明は、放電容器の管壁の
肉厚、外径あるいは放電ギャップ長のバラツキに対応し
て、該放電容器と導電性網状電極との間の少なくとも一
部に導電性薄板を設けることにより、放電空間と直列に
接続されている実質的な静電容量を変化させる。その結
果、電源と誘電体バリア放電ランプとのインピーダンス
の整合が改善され、該導電性薄板の前方に位置する放電
空間部分への電気入力が増加するだけではなく、該誘電
体バリア放電ランプの全放電空間への電気入力が増加す
る。したがって該放電空間への電気入力を調整すること
が可能となり、個々のランプ間の光出力のバラツキを小
さくすることができる。

【００３３】なお上記で説明した本発明の請求項１の構
成の作用は、完全に解明されたものではない。例えば、
該放電容器と該導電性網状電極との間に導電性薄板を設
けたことによる静電容量の変化はかなり小さく、この小
さな静電容量の変化だけによって、光出力のばらつきが
低減されるとは考えにくい。また、該放電容器と対接し
ない面である該導電性網状電極の外側に導電性薄板を設
けても静電容量は変化するが、光出力のばらつきの低減
効果は少なかった。おそらく、該放電容器と該導電性網
状電極との間に導電性薄板を設けたことによる静電容量
の変化に起因する、放電空間における微小な電界強度分
布の変化がマイクロプラズマの発生に関係し、これが該
誘電体バリア放電ランプのインピーダンスを変化させ、
その結果、電源と誘電体バリア放電ランプとのインピー
ダンスの整合が改善され、放電空間への電気入力を変え
ているものと考えられる。

【００３４】本発明の請求項２の発明は、該導電性網状
電極を軸方向に伸縮性を有する円筒状導電性網で構成し
たので、該導電性網状電極を放電容器に装着したのち軸
方向に引っ張ることにより、該導電性網状電極を該放電
容器にムラなく密着させることが容易になる。さらに、
該放電容器と該導電性網状電極の間に設けた該導電性薄
板を該導電性網状電極だけで固定することができる。

【００３５】本発明の請求項３の発明は、請求項１の発
明または請求項２の発明において、該導電性薄板の管軸
方向の長さを該導電性網状電極の長さより短くしたの
で、個々の該誘電体バリア放電ランプにおいて、その管
軸に沿って光出力が変化する場合には、光出力の大きい
部分、あるいは、光出力の小さい部分に該導電性薄板を
設けることにより、管軸に沿った光出力の均一化が達成
できる。なお、該導電性薄板を、光出力の大きいと部分
に設けるか、あるいは、光出力の小さい部分に設けるか
は、誘電体バリア放電ランプと電源との整合によって決
定される。

【００３６】本発明の請求項４の発明は、請求項１の発
明または請求項２の発明において、該導電性薄板の管軸
方向の長さを該導電性網状電極の長さと概略同一にした
ので、該導電性網状電極の両端を固定する部材で該導電
性薄板を固定することができる。

【００３７】本発明の請求項５の発明は、請求項１，
２，３または請求項４のいずれかの発明において、該導
電性薄板が該誘電体バリア放電ランプから発生された光
の反射板を兼ねているので、高い放射照度を得ることが
出来る。

【００３８】本発明の請求項６の発明は、請求項１，
２，３，４または請求項５のいずれかの発明において、
該導電性薄板を蒸着によって形成したので、該導電性薄
板と放電容器がほぼ完全に密着する。従って、該導電性
薄板と放電容器との接触のバラツキによる光出力のバラ
ツキを低減することができる。

【００３９】本発明の請求項７の発明は、請求項１，
２，３，４，５または請求項６のいずれかの発明におい
て、該導電性薄板をアルミニウムで構成したので以下の
利点を有する。すなわち、アルミニウムは柔らかいので
該導電性網状電極と該放電容器とによく密着し、該導電
性薄板と該導電性網状電極および該放電容器との接触の
バラツキによる光出力のバラツキが低減する。さらに、
アルミニウムは光の反射率、特に真空紫外領域における
光の反射率が大きいので、高効率が得られる。

【００４０】本発明の請求項８の発明は、請求項１，
２，３，４，５，６または請求項７のいずれかの発明に
おいて、該放電用ガスをキセノンを主成分としたガスと
し、１個の電源に接続されている該誘電体バリア放電ラ
ンプの該導電性網状電極に対接した該放電容器の面積の
合計が１６０平方センチメートル以上であり、該誘電体
バリア放電ランプへの電気入力が該導電性網状電極に対
接した該放電容器の平方センチメートルで表した面積で
除した値が０．５Ｗ／ｃｍ² 以下になるように規定した
ので以下の利点を有する。

【００４１】（１）波長１７２ｎｍに中心を有する真空
紫外線が高効率で得られる。 （２）コンパクトな装置で比較的大きな被処理物を一括
して照射できる。 （３）放電容器の温度上昇が少なく、被照射物を過剰に
加熱しない。 （４）放電容器単位面積への紫外線の入力が小さくなる
ので、放電容器の劣化が少なくなり、長寿命が得られ
る。

【００４２】本発明の請求項９の発明は、請求項１，
２，３，４，５，６，７または請求項８のいずれかの発
明において、２本以上の該誘電体バリア放電ランプを並
列に配置し、実質的な平面状光源を構成したので、高価
な合成石英ガラス板を多数使用することが無く、安価に
平板状光源装置が得られる。

【００４３】

【実施例】本発明の第１の実施例である誘電体バリア放
電ランプ装置の横断面図 を図１に、縦断面図を図２に
示す。放電容器１は全長約３００ｍｍの合成石英ガラス
製で、外径１６ｍｍ、肉厚１ｍｍの内側管２と、外径約
２６．５ｍｍ、肉厚１ｍｍの外側管３とを同軸に配置し
て中空円筒状にしたものである。内側管２および外側管
３の管軸方向の肉厚のばらつきは±０．１ｍｍである。
外側管３は、誘電体バリア放電のための誘電体と光取り
出し窓部材とを兼用しており、その外面に光が透過する
金属網からなる網状電極４が設けられている。

【００４４】網状電極４は、直径０．１５ｍｍの一本の
ステンレス線をメリヤス編みしたシームレスの円筒状網
であり、軸方向に伸縮性を有する。網状電極の管軸方向
の長さは、２５０ｍｍである。すなわち、放電容器１の
前記網状電極４に対接した部分の面積は、π×２．６５
×２５≒２０８ｃｍ² である。網状電極４の両端は、網
状電極固定部材２１ａ，２１ｂによって固定されてい
る。

【００４５】また、内側管２の外面にはアルミニウムの
蒸着によって形成した光反射膜を兼ねた誘電体バリア放
電用の内側電極５が設けられている。前記内側電極５を
機械的、化学的に保護するために、内側電極５の上に窒
化ほう素からなる保護膜９が設けられている。外側管３
の内表面と内側管２の外表面との間には、放電空間８が
形成される。放電空間８の放電ギャップ長は、４．２５
ｍｍである。

【００４６】放電容器１の一端には、放電容器１の管壁
が延長され、ゲッタ収容室６が設けられている。ゲッタ
収容室６にはバリウム合金からなるバリウムゲッタ７を
収納し、バリウムゲッタ７を高周波加熱してゲッタ収容
室内にバリウムの薄膜を形成した。

【００４７】厚さ０．３ｍｍ、幅２０ｍｍ、長さ１００
ｍｍのアルミニウム箔からなる導電性薄膜２０を、軸方
向位置としては放電容器１のゲッタ７に近接するように
外側管３と導電性網状電極４の間に設けた。導電性薄膜
２０は、伸縮性のある導電性網状電極４で固定されてい
る。

【００４８】放電空間８に放電用ガスとして４０ｋＰａ
のキセノンガスを充填して、電源１０を使用して、網状
電極４および内側電極５に、周波数約１３ｋＨｚ、電圧
約１２ｋＶの印加電圧を供給し、ランプを点灯した。こ
のとき、管壁負荷は０．３Ｗ／ｃｍ² になり、キセノン
のエキシマ分子から放射された波長１７２ｎｍに最大値
を有する波長１６０ｎｍから波長１８０ｎｍの範囲の真
空紫外光が、均一に高効率で放出された。導電性薄膜２
０の寸法を調整することにより、個々のランプ間におけ
る前記真空紫外光の出力のバラツキを低減することがで
きた。また個々のランプの管軸方向に存在する前記真空
紫外光の出力のバラツキも低減することができた。

【００４９】本発明の第２の実施例の誘電体バリア放電
ランプ装置の横断面図を、図３に示す。その構成は、導
電性薄膜２０の長さを除き、第１の実施例である誘電体
バリア放電ランプ装置と同一である。本実施例における
導電性薄膜２０は、厚さが０．３ｍｍ、長さが該導電性
網状電極４の長さと同一である２５０ｍｍのアルミニウ
ム箔からなる。導電性薄膜２０は、個々のランプの光出
力のバラツキに応じて幅が１０ｍｍから４５ｍｍの間で
調整され、外側管３と導電性網状電極４との間に設けら
れている。導電性薄膜２０は光反射板を兼ねており、網
状電極固定部材２１ａ，２１ｂで固定されている。

【００５０】第２の実施例においても、第１の実施例と
同様、導電性薄膜２０の寸法を調整することにより、個
々のランプにおける前記真空紫外光の出力のバラツキを
低減することができた。また導電性薄膜２０の長さが導
電性網状電極４の長さと同一であるので、広い照射面積
に渡って光反射板の効果による高い放射照度を得ること
ができた。

【００５１】本発明の第３の実施例の断面図を、図４に
示す。第２の実施例の同軸円筒型誘電体バリア放電ラン
プと類似の４本の誘電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，
１ｃ，１ｄを、アルミニウムからなる冷却ブロック３４
に並行して設置した構成である。誘電体バリア放電ラン
プ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、導電性薄膜２０を挿入し
た部分が冷却ブロック３４に接触するように設置されて
いる。また各誘電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄの光出力がバラツキが低減されるように、各導
電性薄膜２０の寸法はそれぞれ調整されている。誘電体
バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの外径は２
６．５ｍｍ、平均放電ギャップ長は５．ｍｍ、キセノン
ガスの封入圧力は５５ｋＰａ、誘電体バリア放電ランプ
一本当たりの網状電極の長さは２５０ｍｍである。

【００５２】誘電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂは電源
１０ａに並列接続されており、誘電体バリア放電ランプ
１ｃ，１ｄは電源１０ｂに並列接続されている。一個の
電源に接続されているランプの放電容器１の、網状電極
４に対接した部分の面積の合計は約４１６ｃｍ² であ
る。なお、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、冷却用
流体を流す孔である。

【００５３】誘電体バリア放電ランプ１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄは、合成石英ガラスからなる光取り出し窓部３
１、冷却ブロック３４、側板３５ａ，３５ｂおよびラン
プの両端部方向に位置する不図示の側板によって、密閉
されている。光取り出し窓部３１の有効光取り出し領域
は、２４０ｍｍ×２４０ｍｍである。また、誘電体バリ
ア放電ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと光取り出し窓部
３１との間の空間は、不活性ガス導入口３２から導入し
た窒素ガスで充満されている。

【００５４】電源１０ａ，１０ｂから供給する誘電体バ
リア放電ランプへの印加電圧をそれぞれ９．４ｋＶにし
たところ、管壁負荷は０．２５Ｗ／ｃｍ² になった。そ
して、波長１７２ｎｍに最大値を有する波長１６０ｎｍ
から波長１８０ｎｍの範囲の真空紫外光が、個々のラン
プによってばらつくことがなく、均一に、高効率で放出
された。その結果、光取り出し窓３１の表面においては
放射照度が均一となり、実質的な平面光源装置が安価に
得られた。

【００５５】本発明の第４の実施例は、第３の実施例に
おいて、ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを一個の電源に
接続した構成である。第２の実施例と同等の効果が得ら
れ、さらに、電源部が全体として小型・軽量になるとい
う利点が生じる。

【００５６】本発明の第５の実施例は、第３の実施例に
おいて、ランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄにおける導電性
薄膜２０をアルミニウム蒸着膜で構成したものである。
第３の実施例と同等の効果が得られ、さらに、光の反射
効率が高いので高照度が得られるという利点が生じた。

【００５７】上記したすべての例は、ランプについては
蛍光体を有さない、いわゆる誘電体バリア放電紫外線放
射ランプであったが、放電容器に蛍光体を設けたいわゆ
る誘電体バリア放電蛍光ランプにも適用できる。その場
合は、平面型蛍光ランプ装置が得られる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、次の効果を得ることができる。本発明の請求項１の
発明は、放電容器の管壁の肉厚、外径あるいは放電ギャ
ップ長のバラツキに対応して、該放電容器と導電性網状
電極の間に導電性薄板を設けたので、以下の効果を有す
る。 （１）個々のランプの光出力のバラツキを小さくするこ
とができる。 （２）従って、放電容器として特別な材料を使用するこ
となく、個々の管と管において、肉厚、管径などのバラ
ツキが存在する市販の材料を使用することができるの
で、安価に誘電体バリア放電ランプ装置が得られる。

【００５９】本発明の請求項２の発明は、請求項１の発
明において導電性網状電極を軸方向に伸縮性を有する円
筒状導電性網で構成したしたので、請求項１の発明と同
様の効果を有するのに加えて以下の効果を有する。 （３）導電性網状電極を放電容器に装着したのち軸方向
に引っ張ることにより、該導電性網状電極を放電容器に
ムラなく密着させることが容易になる。 （４）放電容器と導電性網状電極の間に設けた導電性薄
板を該導電性網状電極だけで固定することができる。

【００６０】本発明の請求項３の発明は、請求項１の発
明または請求項２の発明において、該導電性薄板の管軸
方向の長さを該導電性網状電極の長さより短くしたの
で、請求項１または請求項２の発明と同様の効果を有す
るのに加えて以下の効果を有する。 （５）個々の該誘電体バリア放電ランプにおいて、その
管軸に沿って光出力が変化する場合には、光出力の大き
い部分、あるいは、光出力の小さい部分に該導電性薄板
を設けることにより、管軸に沿った光出力の均一化が達
成できる。なお、該導電性薄板を、光出力の大きいと部
分に設けるか、あるいは、光出力の小さい部分に設ける
かは、ランプと電源との整合によって決定される。

【００６１】本発明の請求項４の発明は、請求項１の発
明または請求項２の発明において、該導電性薄板の管軸
方向の長さを該導電性網状電極の長さと概略同一にした
ので、請求項１または請求項２の発明と同様の効果を有
するのに加えて以下の効果を有する。 （６）該導電性網状電極の両端を固定する部材で該導電
性薄板を固定することができる。従って、該導電性薄板
を堅牢に固定でき、高信頼の誘電体バリア放電ランプ装
置を得ることができる。

【００６２】本発明の請求項５の発明は、請求項１，
２，３または請求項４のいずれかの発明において、該導
電性薄板が該誘電体バリア放電ランプから発生された光
の反射板を兼ねているので、請求項１，２，３または請
求項４のいずれかの発明と同様の効果を有するのに加え
て以下の効果を有する。 （７）高い放射照度が得られる。

【００６３】本発明の請求項６の発明は、請求項１，
２，３，４または請求項５のいずれかの発明において、
該導電性薄板を蒸着によって形成したので、請求項１，
２，３，４または請求項５のいずれかの発明と同様の効
果を有するのに加えて以下の効果を有する。 （８）該導電性薄板と放電容器がほぼ完全に密着し、従
って、該導電性薄板と放電容器との接触のバラツキによ
る光出力のバラツキを低減することができる。

【００６４】本発明の請求項７の発明は、請求項１，
２，３，４，５または請求項６のいずれかの発明におい
て、該導電性薄板をアルミニウムで構成したので請求項
１，２，３，４，５または請求項６のいずれかの発明と
同様の効果を有するのに加えて以下の効果を有する。 （９）すなわち、アルミニウムは柔らかいので該導電性
網状電極と該放電容器とによく密着し、該導電性薄板と
該導電性網状電極および該放電容器との接触のバラツキ
による光出力のバラツキが低減する。 （１０） さらに、アルミニウムは光の反射率、特に真
空紫外領域における光の反射率が大きいので、高効率が
得られる。

【００６５】本発明の請求項８の発明は、請求項１，
２，３，４，５，６または請求項７のいずれかの発明に
おいて、該放電用ガスをキセノンを主成分としたガスと
し、１個の電源に接続されている該誘電体バリア放電ラ
ンプの該導電性網状電極に対接した該放電容器の面積の
合計が１６０平方センチメートル以上であり、該誘電体
バリア放電ランプへの電気入力が該導電性網状電極に対
接した該放電容器の平方センチメートルで表した面積で
除した値が０．５Ｗ／ｃｍ² 以下になるように規定した
ので請求項１，２，３，４，５，６または請求項７のい
ずれかの発明と同様の効果を有するのに加えて以下の効
果を有する。

【００６６】（１１）１７２ｎｍに中心を有する真空紫
外線が高効率で得られる。 （１２）コンパクトな装置で比較的大きな被処理物を一
括して照射できる。 （１３）放電容器の温度上昇が少なく、被照射物を過剰
に加熱しない。 （１４）放電容器単位面積への紫外線の入力が小さくな
るので、放電容器の劣化が少なくなり、長寿命が得られ
る。

【００６７】本発明の請求項９の発明は、請求項１，
２，３，４，５，６，７または請求項８のいずれかの発
明において、２本以上の該誘電体バリア放電ランプを並
列に配置し、実質的な平面状光源を構成したので、請求
項１，２，３，４，５，６，７または請求項８のいずれ
かの発明と同様の効果を有するのに加えて以下の効果を
有する。 （１５）高価な合成石英ガラス板を多数使用することが
無く、安価に平板状光源装置が得られる。 （１６）光出力の空間的なバラツキが小さく、かつ、高
効率である実質的な平面状光源装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘電体バリヤ放電ランプ装置の第１の
実施例の説明図である。

【図２】本発明の誘電体バリヤ放電ランプ装置の第１の
実施例の説明図である。

【図３】本発明の誘電体バリヤ放電ランプ装置の第２の
実施例の説明図である。

【図４】本発明の誘電体バリヤ放電ランプ装置の第３の
実施例の説明図である。

【図５】従来の誘電体バリヤ放電ランプ装置の説明図で
ある。

【図６】リサジュ図の説明図である。

【符号の説明】

１ 放電容器 １ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 誘電体バリア放電ランプ ２ 内側管 ３ 外側管 ４ 網状電極 ５ 内側電極 ６ ゲッタ収容室 ７ ゲッタ ８ 放電空間 ９ 保護膜 １０，１０ａ，１０ｂ 交流電源 ２０ａ，２０ｂ 導電性薄膜 ２１ａ，２１ｂ 網状電極固定部材 ３１ 光取り出し窓部 ３２ 不活性ガス導入口 ３４ 冷却ブロック ３５ａ，３５ｂ 側板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐龍志 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内 (72)発明者 廣瀬 賢一 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外形が概略円筒状である外側管と内側管
   とを同軸に配置して、該両管の間に両端が閉じられた中
   空円筒状の放電空間を形成した放電容器に、 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、 前記内側管の内壁の少なくとも一部に金属からなる内側
   電極が設けられ、 前記外側管の少なくとも一部は、前記エキシマ分子から
   放射される光に対して光透過性であって、かつ、前記誘
   電体バリア放電の誘電体を兼ねており、 前記エキシマ分子から放射される光に対して前記の光透
   過性である誘電体の外壁の少なくとも一部に導電性網状
   電極が設けられた少なくとも一つの誘電体バリア放電ラ
   ンプと、 誘電体バリア放電を行うための少なくとも一個の電源を
   備えた誘電体バリア放電ランプ装置において、 該放電容器と該導電性網状電極との間の少なくとも一部
   に導電性薄板を設けたことを特徴とする誘電体バリア放
   電ランプ装置。
2. 【請求項２】 該導電性網状電極を軸方向に伸縮性を有
   する円筒状導電性網で構成した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装置。
3. 【請求項３】 該導電性薄板の管軸方向の長さを該導電
   性網状電極の長さより短くしたことを特徴とする請求項
   １または請求項２に記載の誘電体バリア放電ランプ装
   置。
4. 【請求項４】 該導電性薄板の管軸方向の長さを該導電
   性網状電極の長さと概略同一にしたことを特徴とする請
   求項１または請求項２に記載の誘電体バリア放電ランプ
   装置。
5. 【請求項５】 該導電性薄板が該誘電体バリア放電ラン
   プから発生した光の反射板を兼ねていることを特徴とす
   る請求項１，２，３または請求項４のいずれかに記載の
   誘電体バリア放電ランプ装置。
6. 【請求項６】 該導電性薄板が、蒸着によって形成され
   たことを特徴とする請求項１，２，３，４または請求項
   ５のいずれかに記載の誘電体バリア放電ランプ装置。
7. 【請求項７】 該導電性薄板がアルミニウムであること
   を特徴とする請求項１，２，３，４，５または請求項６
   のいずれかに記載の誘電体バリア放電ランプ装置。
8. 【請求項８】 該放電用ガスをキセノンを主成分とした
   ガスとし、 １個の電源に接続されている該誘電体バリア放電ランプ
   の該導電性網状電極に対接した該放電容器の面積の合計
   が１６０ｃｍ² 以上であり、 該誘電体バリア放電ランプへの電気入力が該導電性網状
   電極に対接した該放電容器の平方センチメートルで表し
   た面積で除した値が０．５Ｗ／ｃｍ² 以下になるように
   規定したことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，
   ６または請求項７のいずれかに記載の誘電体バリア放電
   ランプ装置。
9. 【請求項９】 ２本以上の誘電体バリア放電ランプを並
   列に配置し、 実質的な平面状光源を構成したことを特徴とする請求項
   １，２，３，４，５，６，７または請求項８のいずれか
   に記載の誘電体バリア放電ランプ装置。