JPH09265954A - 放電ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い面積で放電を生じさせて、発光効率を向
上させる。 【解決手段】 透光性を有する容器１内に、放電によっ
て光を放出する希ガスを封入する。一対の電極3a，3bの
うち、一方の電極3aを容器１内に配置し、他方の電極3b
を容器１外に配置する。容器１内に配置する一方の電極
3aの表面積は他方の電極3bの表面積より広く形成する。
すなわち、一方の電極3aは、光照射方向に対して開口す
る複数の空間４を有するハニカム構造に形成する。一方
の電極3aをハニカム構造に形成して表面積を広くしたこ
とことにより、広い面積で放電が生じ、発光効率が向上
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体バリヤ放電
を用いた放電ランプおよびこの放電ランプを用いた照明
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、紫外線放射光源としては、例え
ば、特開平７−２２０６９０号公報または特開平５−２
０５７０４号公報に記載されているように、誘電体バリ
ヤ放電を用いた放電ランプが提案されている。

【０００３】この放電ランプは、紫外線を透過するガラ
ス製の容器内にキセノン（Ｘｅ）などの紫外線を放出す
る希ガスを封入し、その容器の壁面を誘電体とし、一対
の電極を容器の外部あるいは一方を容器内に配置し、こ
れら一対の電極間に高周波電圧を印加して放電させる。

【０００４】そして、容器を通じての放電であるため、
その形態はいわゆる無声放電で、パルス状の電流が流
れ、キセノン（Ｘｅ）などの紫外線を放出する希ガスを
励起し、励起された希ガスが一時的に分子状態すなわち
エキシマ状態を形成し、基底状態に戻るときに再吸収の
少ない紫外線を効率よく放出する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の放電
ランプでは、容器内に配置される一方の電極の表面積は
他方の電極とほぼ同じか小さいため、放電が生じる面積
が限られている。

【０００６】また、放電ランプから放出される紫外線の
密度を高めるために、一対の電極間に印加する電圧を上
昇させると、放電が放電ランプ全体で生じず、放電が放
電ランプの一部に線状に集中してしまう現象が生じるこ
とが実験により確認された。そして、容器内に存在する
不純物の量が多くなるほどこの傾向は強くなることも確
認された。このように放電が放電ランプの一部に線状に
集中してしまうと、発光効率が低下して、放出される紫
外線量が低下し、さらには、電極のスパッタリングなど
が生じてのランプ寿命が低下してしまう。

【０００７】したがって、従来の放電ランプでは、放電
ランプから放出される紫外線の密度を高めようとしても
限界があった。

【０００８】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、広い面積で放電を生じさせて、発光効率を向上さ
せることができる放電ランプおよびこの放電ランプを用
いた照明装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の放電ラン
プは、透光性を有する容器と；容器内に封入され、放電
によって光を放出する希ガスと；一方が容器内に配置さ
れ、その容器内に配置される一方の表面積が他方の表面
積より広く形成された一対の電極と；を具備しているも
のである。

【００１０】そして、一対の電極のうち容器内に配置さ
れる一方の表面積を他方の表面積より広く形成したこと
により、広い面積で放電が生じるとともに、印加電圧を
上昇させた場合でも許容し、発光効率が向上する。ま
た、印加電圧の周波数は、数十ｋＨｚ程度が望ましい
が、１ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚであれば所望の放電は生じ
る。

【００１１】請求項２記載の放電ランプは、請求項１記
載の放電ランプにおいて、容器内に配置される一方の電
極は光照射方向に対して開口する複数の空間を有するほ
ぼハニカム構造に設けられたものである。これにより、
放電に寄与する表面積がより広くなり、発光効率が向上
する。

【００１２】請求項３記載の放電ランプは、請求項１記
載の放電ランプにおいて、容器内に配置される一方の電
極は光照射方向に対してほぼ波形状に設けられたもので
ある。これにより、放電に寄与する表面積がより広くな
り、発光効率が向上する。

【００１３】請求項４記載の放電ランプは、請求項１な
いし３いずれか一記載の放電ランプにおいて、容器内に
配置される一方の電極の表面は誘電体で覆われたもので
ある。これにより、電極から発生する不純物が容器内の
希ガスに混入するのが防止される。

【００１４】請求項５記載の放電ランプは、請求項１な
いし４いずれか一記載の放電ランプにおいて、容器内に
配置される一方の電極は板状およびメッシュ状の少なく
とも一方にて形成されたものである。これにより、表面
積の増加させる形状への加工や成形に容易に対応可能と
なる。

【００１５】請求項６記載の放電ランプは、請求項１な
いし５いずれか一記載の放電ランプにおいて、容器外に
配置される他方の電極はメッシュ状に形成されたもので
ある。これにより、光線を透過させて照射可能となる。

【００１６】請求項７記載の放電ランプは、請求項１な
いし６いずれか一記載の放電ランプにおいて、容器外に
配置される他方の電極は板状で一方の電極に対向する面
が鏡面に形成されるとともに光照射方向と反対側に配置
されたものである。これにより、光線を光照射方向に反
射させて光出力が増加する。

【００１７】請求項８記載の放電ランプは、請求項１な
いし７いずれか一記載の放電ランプにおいて、希ガスは
主としてキセノンガスである。キセノンガスは放電によ
って紫外線を放出するので、紫外線の利用に適してい
る。

【００１８】請求項９記載の照明装置は、器具本体と；
器具本体に配置された請求項１ないし８いずれか一記載
の放電ランプと；放電ランプの一対の電極間に放電電力
を供給する点灯回路と；を具備しているものである。請
求項１ないし８いずれか一記載の放電ランプの作用を有
する照明装置を提供可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して説明する。

【００２０】図１(a)(b)に第１の実施の形態を示す。図
１(a) は放電ランプの側面方向から視る断面図、図１
(b) は放電ランプの平面方向から視る断面図である。

【００２１】図において、１は容器で、この容器１は、
透光性を有する石英ガラス製で、左右両端方向に細長い
断面ほぼ矩形状に形成され、その内部に密封された放電
空間２が形成されている。そして、容器１の上面壁1aお
よび下面壁1bが誘電体とされるとともに、その上面壁1a
および下面壁1bに垂直な上方および下方が主な光照射方
向とされる。

【００２２】容器１の放電空間２には、主としてキセノ
ン（Ｘｅ）などの紫外線を放出する希ガスが約１気圧封
入されている。

【００２３】容器１の放電空間２に一方の電極3aが配置
され、容器１の上下面に他方の電極3bが配置されてい
る。

【００２４】一方の電極3aは、光照射方向に対して開口
するほぼ六角形の複数の空間４を有するとともに光照射
方向に厚みを有するハニカム構造に形成されている。こ
の電極3aの素材は、金属板や、例えば金属板に複数の孔
が開口されたり金属網で形成されたメッシュ状のいずれ
でもよい。また、電極3aの表面は誘電体にて覆ってお
り、誘電体としては絶縁膜を蒸着によって形成してもよ
いし、ガラスで琺瑯してもよい。

【００２５】他方の電極3bは、例えば金属板に複数の孔
が開口されたり金属網などにてメッシュ状に形成され、
容器１の上下面にそれぞれ配置されて互いに電気的に接
続されている。

【００２６】また、各電極3a，3bにはリード線5a，5bが
それぞれ接続されている。容器１内の電極3aに接続され
るリード線5aは、少なくとも容器１内に位置する部分が
例えばＴｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ などの絶縁膜で被覆されて
いる。これにより、放電がリード線5aの部分で発生する
のを防止できる。

【００２７】そして、この放電ランプは、例えば半導体
製造工程において紫外線照射を行なう図示しない照明装
置に用いられる。照明装置の器具本体に放電ランプを配
設し、放電ランプのリード線5a，5bを点灯回路６の出力
側に接続する。点灯回路６は約４０ｋＨｚで８ｋＶの放
電電圧を印加する。

【００２８】次に、第１の実施の形態の作用を説明す
る。

【００２９】点灯回路６により、約４０ｋＨｚで８ｋＶ
の放電電圧を、放電ランプの電極3a，3b間に印加する。

【００３０】放電ランプの電極3a，3b間への印加により
放電が生じ、この放電は容器１の上面壁1aおよび下面壁
1bを通じての放電であるため、その形態はいわゆる無声
放電で、パルス状の電流が流れ、キセノン（Ｘｅ）など
の紫外線を放出する希ガスを励起し、励起された希ガス
が一時的に分子状態すなわちエキシマ状態を形成し、基
底状態に戻るときに再吸収の少ない紫外線を効率よく放
出する。

【００３１】放出された紫外線などの光線は、主に容器
１の上下方向すなわち光照射方向に照射される。

【００３２】そして、電極3aは光照射方向に対して開口
するほぼ六角形の複数の空間４を有するとともに光照射
方向に厚みを有するハニカム構造に形成されているた
め、各空間４に臨む内壁面で構成される電極3aの表面積
が広く、その各空間４に臨む内壁面を含む表面全体に沿
って放電が生じる。なお、電極3aがメッシュ状の場合に
はメッシュ状の交点で放電が生じる。

【００３３】このように、放電ランプの放電が生じる面
積が増大するため、点灯条件が同じ場合の従来に比べて
発光効率が向上する。

【００３４】また、放電ランプの電極3a，3b間に加える
印加電圧を上昇させた場合でも、従来のように放電が放
電ランプの一部に線状に集中してしまう現象は生じない
ことが実験により確認できた。したがって、放電ランプ
の電極3a，3b間に加える印加電圧を上昇させることによ
り、放電ランプから放出される紫外線の密度をより高め
ることができる。

【００３５】次に、図２に第２の実施の形態を示す。図
２は放電ランプの側面方向から視る断面図である。

【００３６】電極3bを容器１の上面壁1aの外面にのみ配
置し、下面壁1aに垂直な下方を光照射方向としている。
電極3bは板状に形成されるとともに鏡面に形成されてい
る。そのため、電極3aに向かった光線を下方の光照射方
向に向けて反射させ、光出力を増大させることができ
る。

【００３７】次に、図３に第３の実施の形態を示す。図
３は放電ランプの平面方向から視る断面図である。

【００３８】容器１内に配置される電極3aは、光照射方
向に対して開口する四角形の複数の空間４を有するとと
もに光照射方向に厚みを有するハニカム構造に形成され
ている。この構造の場合にも第１の実施の形態と同様の
作用効果が得られる。

【００３９】次に、図４に第４の実施の形態を示す。図
４は放電ランプの側面方向から視る断面図である。

【００４０】容器１内に配置される電極3aは、光照射方
向に対してほぼ波形状に形成されている。この構造の場
合にも、光照射方向に対して電極3aの表面積が増大し、
第１の実施の形態と同様の作用効果が得られる。なお、
電極3aはメッシュ状でも板状でもよい。

【００４１】また、容器１の形状は、平板状、円筒状、
環状などでもよく、限定されるものではない。

【００４２】また、希ガスは、Ｋｒ、Ａｒなどでもよ
く、励起されて放電する物質であれば限定されるもので
はない。

【００４３】

【発明の効果】請求項１記載の放電ランプによれば、一
対の電極のうち容器内に配置される一方の表面積を他方
の表面積より広く形成したため、広い面積で放電を生じ
させることができるとともに、印加電圧を上昇させた場
合でも許容でき、発光効率を向上させることができる。

【００４４】請求項２記載の放電ランプによれば、請求
項１記載の放電ランプの効果に加えて、容器内に配置さ
れる一方の電極を、光照射方向に対して開口する複数の
空間を有するほぼハニカム構造に設けたため、放電に寄
与する表面積がより広くでき、発光効率を向上させるこ
とができる。

【００４５】請求項３記載の放電ランプによれば、請求
項１記載の放電ランプの効果に加えて、容器内に配置さ
れる一方の電極を、光照射方向に対してほぼ波形状に設
けたため、放電に寄与する表面積がより広くでき、発光
効率を向上させることができる。

【００４６】請求項４記載の放電ランプによれば、請求
項１ないし３いずれか一記載の放電ランプの効果に加え
て、容器内に配置される一方の電極の表面を誘電体で覆
っているため、電極から発生する不純物が容器内の希ガ
スに混入するのを防止できる。

【００４７】請求項５記載の放電ランプによれば、請求
項１ないし４いずれか一記載の放電ランプの効果に加え
て、容器内に配置される一方の電極を板状およびメッシ
ュ状の少なくとも一方にて形成したため、表面積の増加
させる形状への加工や成形に容易に対応できる。

【００４８】請求項６記載の放電ランプによれば、請求
項１ないし５いずれか一記載の放電ランプの効果に加え
て、容器外に配置される他方の電極をメッシュ状に形成
したため、光線を透過させて照射することができる。

【００４９】請求項７記載の放電ランプによれば、請求
項１ないし６いずれか一記載の放電ランプの効果に加え
て、容器外に配置される他方の電極を板状に形成すると
ともに一方の電極に対向する面を鏡面に形成したため、
光線を光照射方向に反射させて光出力を増加させること
ができる。

【００５０】請求項８記載の放電ランプによれば、請求
項１ないし７いずれか一記載の放電ランプの効果に加え
て、希ガスは主として放電によって紫外線を放出するキ
セノンガスであり、紫外線の利用に適する。

【００５１】請求項９記載の照明装置によれば、請求項
１ないし８いずれか一記載の放電ランプを用いた照明装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の放電ランプを示
し、(a) は放電ランプの側面方向から視る断面図、(b)
は放電ランプの平面方向から視る断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態の放電ランプの側面
方向から視る断面図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態の放電ランプの平面
方向から視る断面図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態の放電ランプの側面
方向から視る断面図である。

【符号の説明】

１ 容器 3a，3b 電極 ６ 点灯回路

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性を有する容器と；容器内に封入さ
   れ、放電によって光を放出する希ガスと；一方が容器内
   に配置されるとともに他方が容器外に配置され、容器内
   に配置される一方の表面積が他方の表面積より広く形成
   された一対の電極と；を具備していることを特徴とする
   放電ランプ。
2. 【請求項２】 容器内に配置される一方の電極は光照射
   方向に対して開口する複数の空間を有するほぼハニカム
   構造に設けられたことを特徴とする請求項１記載の放電
   ランプ。
3. 【請求項３】 容器内に配置される一方の電極は光照射
   方向に対してほぼ波形状に設けられたことを特徴とする
   請求項１記載の放電ランプ。
4. 【請求項４】 容器内に配置される一方の電極の表面は
   誘電体で覆われたことを特徴とする請求項１ないし３い
   ずれか一記載の放電ランプ。
5. 【請求項５】 容器内に配置される一方の電極は板状お
   よびメッシュ状の少なくとも一方にて形成されたことを
   特徴とする請求項１ないし４いずれか一記載の放電ラン
   プ。
6. 【請求項６】 容器外に配置される他方の電極はメッシ
   ュ状に形成されたことを特徴とする請求項１ないし５い
   ずれか一記載の放電ランプ。
7. 【請求項７】 容器外に配置される他方の電極は板状で
   一方の電極に対向する面が鏡面に形成されるとともに光
   照射方向と反対側に配置されたことを特徴とする請求項
   １ないし６いずれか一記載の放電ランプ。
8. 【請求項８】 希ガスは主としてキセノンガスであるこ
   とを特徴とする請求項１ないし７いずれか一記載の放電
   ランプ。
9. 【請求項９】 器具本体と；器具本体に配置された請求
   項１ないし８いずれか一記載の放電ランプと；放電ラン
   プの一対の電極間に放電電力を供給する点灯回路と；を
   具備していることを特徴とする照明装置。