KR100238642B1 - 유전체 배리어 방전램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유전체 배리어 방전에 의해 엑시머분자를 형성하고, 이 엑시머분자로부터 방사되는 광을 이용하는 유전체 배리어 방전램프에 관한 것으로서, 첫째로 광출력의 공간적인 균일성 및 시간적인 안전성이 양호하며, 발광효율도 높고, 둘째로 광의 이용효율이 높아 램프의 유지가 용이하고, 셋째로 소정의 분위기를 공기 등으로 오염시키지 않도록 하는 것을 목적으로 한다. 본 발명 은 방전용기에 엑시머분자를 형성하는 방전가스를 봉입하고, 방전용기에는 유전체로 이루어진 광이 투과하는 윈도우가 형성되고, 유전체에는 망향상전극이 배치된 유전체 배리어 방전램프에 있어서, 첫번째 목적을 달성하기 위해 상기 망형상 전극 단부의 두께가 전체적으로 평균보다 두꺼운 것을 특징으로 한다. 두번째 목적을 달성하기 위해 방전용기에 장착된 베이스부재를 망형상 전극의 외경 이하이며, 셋째로, 방전용기는 외측관과 내측관의 중공원통형을 구성하며, 내측관의 내측에는 밀폐수단이 배설되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

유전체 배리어 방전램프

제1도는 본 발명에 따른 유전체 배리어 방전램프에 관한 실시예의 설명도,

제2도는 본 발명에 따른 유전체 배리어 방전램프의 망형상 전극의 설명도,

제3도는 본 발명에 따른 유전체 배리어 방전램프의 또다른 실시예의 설명도,

제4도는 본 발명에 따른 유전체 배리어 방전램프의 또다른 실시예의 설명도,

제5도는 본 발명에 따른 유전체 배리어 방전램프의 실시예의 설명도,

제6도는 본 발명에 따른 유전체 배리어 방전램프의 실시예의 설명도,

제7도는 본 발명에 따른 유전체 배리어 방전램프의 또다른 실시예의 설명도,

제8도는 본 발명에 따른 유전체 배리어 방전램프의 또다른 실시예의 설명도,

제9도는 본 발명에 따른 유전체 배리어 방전램프의 또다른 실시예의 설명도,

제10도는 본 발명에 따른 유전체 배리어 방전램프의 또다른 실시예의 설명도,

제11도는 배광분포의 설명도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 방전용기 2 : 내측관

3 : 외측관 4 : 망전극

5 : 전극 6 : 게터

10a, 10b, 11a, 11b : 전극단부 56 : 베이스부재

본 발명은 유전체 배리어 방전에 의해 엑시머분자를 형성하고, 상기 엑시머분자로부터 방사되는 광을 이용하는, 소위 유전체 배리어 방전램프에 관한 것으로서, 예를들면 광화학 반응용 자외선 광원으로 사용되는 것이다.

본 발명에 관련된 기술로는 예를들면, 일본국 공개특허공보 헤이세이2-7353호, 혹은 미국특허9,837,484호가 있으며, 거기에는 방전용기에 엑시머분자를 형성하는 방전용가스를 충전하고, 유전체 배리어 방전(별도의 명칭 : 오조나이저 방전 혹은 무성방전. 전기학회발행 개정신판「방전핸드북」헤이세이1년 6월 재판 7쇄 발행 제263쪽 참조)에 의해 엑시머분자를 형성시키고, 상기 엑시머분자로부터 방사되는 광을 취출하는 방사기, 즉 유전체 배리어 방전램프에 대해 기재되어 있다.

그리고, 상기 문헌중에는 방전용기는 원통형상이고 방전용기의 적어도 일부는 상기 유전체 배리어 방전의 유전체를 겸하고 있으며, 상기 유전체중 적어도 일부는 상기 엑시머분자로부터 방사되는 광에 대해 광투과성이고, 상기 광투과성 유전체중 적어도 일부에 망형상의 전극이 배설된 유전체 배리어 방전램프구조가 기재되어 있다.

또, 다른 구조로서, 그 외형이 대략 원통형상으로서 외측관과 내측관을 동축으로 배치하고, 이 외측관과 내측관 사이에 방전공간을 가지면서 내측관의 내측은 중공으로 한 전체적으로 중공원통형 방전용기를 가진 유전체 배리어 방전램프도 존재한다.

이들 유전체 배리어 방전램프는 종래의 저압수은 방전램프나 고압아크 방전램프에는 없는 각종 특징, 예를들면 그 중심파장이 172nm, 222nm, 308nm라는 단파장의 자외선을 방사하고, 또한, 선스펙트럼에 가까운 단일파장의 광을 선택적을 고효율로 발생하는 특징을 가지고 있다.

그러나, 종래의 유전체 배리어 방전램프는 광출력의 공간적인 균일성, 시간적인 안정성 및 발광효율이 반드시 충분하지 않다는 문제점이 있었다.

또, 종래의 저압수은램프나 고압아크 방전램프와는 전혀 다른 구조의 램프임에도 불구하고, 광의 이용효율이나 램프의 지지방법에 대해 충분한 검토도 이루어지지 않았다.

또한, 이와 같은 유전체 배리어 방전램프는 플라스틱의 표면개질, 막의 형성 등에 이용되는데, 공기 이외의 분위기, 예를들면 질소, 아르곤가스, 산소 등의 분위기중에서 사용되는 경우가 많다.

이때 공기중에 방치해 둔 중공원통형 유전체 배리어 방전램프를 질소분위기중에 넣었다고 해도 중공원통을 형성하는 내측관의 내부에 존재하던 공기는 단시간에 질소와 치환되지 않고 서서히 질소중으로 방출되므로, 질소분위기가 공기로 오염되어 버린다는 문제점이 있었다.

또, 이런 경우 외측관에 배설된 망상전극을 접지전위로 하고, 내측관에 배설된 전극을 고전압으로 하면 안전성이 뛰어나서 유용하지만, 고전압이 인가된 전극은 집진효과가 있기 때문에, 이러한 전극에는 먼지가 집적된다. 이 집적된 먼지가 굳어져서 피처리물상에 낙하되어 피처리물을 오염시킨다는 문제점도 있다.

즉, 이와 같은 문제는 외형이 대략 원통형상인 외측관과 내측관을 동축으로 배치함으로써 형성된 중공원통형 방전공간을 가진 유전체 배리어 방전램프에 일어나는 특유의 문제이며, 특히 유전체 배리어 방전램프를 광화학 반응용으로 사용하는 경우에 일어난다.

그래서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 첫째, 광출력의 공간적인 균일성 및 시간적인 안정성이 양호하고, 또 발광효율이 높은 유전체 배리어 방전램프를 제공하는 것이다.

둘째, 광의 이용효율이 높고, 또 램프의 유지가 용이한 유전체 배리어 방전램프를 제공하는 것이다.

셋째, 외형이 대략 원통형상인 외측관과 내측관을 동축에 배치함으로서 형성된 중공원통형 방전공간을 가진 유전체 배리어 방전램프에 있어서, 상기 방전램프를 사용하는 소정 분위기를 공기 등으로 오염시키지 않는 신뢰성이 높은 유전체 배리어 방전램프를 제공하는 것이다.

상기 제1의 과제를 해결하기 위해 본 발명의 유전체 배리어 방전램프는 다음과 같이 구성된다.

방전용기에 유전체 배리어 방전에 의해 엑시머분자를 형성하는 방전용가스가 충전되고, 상기 방전용기의 적어도 일부는 상기 유전체 배리어 방전의 유전체를 겸하고 있으며, 상기 방전용기의 적어도 일부는 상기 엑시머분자로부터 방사되는 광에 대해 광투과성이고, 상기 유전체의 적어도 일부에 전극이 배치된 유전체 배리어 방전램프에 있어서, 상기 전극전체의 전극단부의 두께가 상기 전극의 평균적인 두께를 초과하는 수단을 구비하고 있다.

또, 좀더 바람직하게는 상기 수단으로서 상기 전극단부에 철사, 금속을 꼰 선, 금속테이프, 금속망 테이프를 감을 수 있다.

또, 좀더 바람직하게는 상기 방전램프의 축방향에 신축성을 지닌 이음매 없는 원통형상 망형상 전극을 단부에서 구부릴 수 있다.

또, 좀더 바람직하게는 상기 전극단부에 감은 철사, 금속을 꼰 선, 금속테이프, 금속망 테이프에 전극 리이드선을 접속하거나, 혹은 상기 전극의 단부에 도전성 페이스트를 도포할 수 있다.

또, 제2의 과제를 해결하기 위해 본 발명의 유전체 배리어 방전램프는 다음과 같이 구성된다.

외형이 대략 원통형상인 방전용기에 유전체 배리어 방전에 의해 엑시머분자를 형성하는 방전용가스가 충전되고, 상기 방전용기의 외벽중 적어도 일부는 상기 엑시머분자로부터 방사된 광에 대해 광투과성이고, 또 상기 유전체 배리어 방전의 유전체를 겸하고 있으며, 상기 광투과성 유전체중 적어도 일부에 전극이 배치된 유전체 배리어 방전램프에 있어서, 상기 방전용기의 적어도 일단에 상기 전극의 외경 이하의 외경을 가진 베이스부재를 배설하여 구성한다.

또, 바람직하게는 상기 베이스부재가 램프를 냉각하기 위한 통기구멍을 갖추어 구성할 수 있다.

또, 좀더 바람직하게는 상기 베이스부재를 실리콘 고무 혹은 불소수지로 구성할 수 있다.

또, 제3의 과제를 해결하기 위해 본 발명의 유전체 배리어 방전램프를 이하와 같이 구성한다.

외형이 대략 원통형상인 외측관과 내측관을 동축으로 배치함으로서 형성된 중공원통형 방전공간을 가진 방전용기에 유전체 배리어 방전에 의해 엑시머분자를 형성하는 방전용가스가 충전되고, 상기 외측관 외벽의 적어도 일부는 상기 엑시머분자로부터 방사되는 광에 대해 광투과성이며, 또, 상기 유전체 배리어 방전의 유전체를 겸하고 있으며, 상기 광투과성 유전체의 적어도 일부에 전극이 배치되어 상기 내측관의 내측을 밀폐하는 수단으로 구성한다.

또, 좀더 바람직하게는 상기 밀폐하는 수단이 상기 유전체 배리어 방전램프의 베이스부재를 겸해서 구성되거나, 혹은 상기 밀폐하는 수단으로서 세라믹, 수지를 상기 방전용기에 접착하거나, 혹은 상기 밀폐하는 수단이 내측관의 재질과 거의 같은 종류의 재질로 이루어진 부재를 상기 방전용기에 용착하거나, 혹은 상기 밀폐하는 수단이 실리콘 고무로 상기 내측관을 밀폐할 수 있다.

또, 상기 내측관의 일단을 밀폐하는 수단을 상기한 수단으로부터 선택하고, 또 일단과 타단을 밀폐하는 수단을 동일하게 하거나, 혹은 상기 내측관의 내측에 실리콘 고무를 충전함으로서 상기 내측관의 내측을 밀폐할 수 있다.

또, 상기 내측관을 밀폐하는 수단으로서 적어도 한쪽 단부에 금속박을 매설한 봉지부를 형성하고, 상기 금속박을 통해 상기 알루미늄 전극에 대한 전력이 공급되도록 구성할 수도 있다.

상기 제1의 과제에 대해 본 발명자들은 다음의 점을 발견했다.

즉, 유전체 배리어 방전은 상술한「방전핸드북」에 기재되어 있는 바와같이, 프라즈마의 직경이 대단히 작고, 또 방전의 지속시간이 대단이 짧은 미소한 방전프라즈마(이후, 이것을 마이크로 프라즈마라 기재한다)의 다수의 집합이다.

그리고, 유전체 배리어 방전램프에 있어서, 광출력의 안정성, 공간적인 균일성 및 발광효율은 유전체에 배치된 전극의 단부에 의해 영향을 받으며, 또 전극 단부의 두께를 상기 전극의 평균적인 두께를 초과하도록 구성함으로서 이들 과제를 해결할 수 있음을 발견했다.

상기 광출력의 시간적인 안정성, 공간적인 균일성 및 발광효율의 개선기구는 반드시 명확하지는 않지만, 다음과 같다고 생각된다.

즉, 전극은 애초부터 얇고, 그 종단부는 나이프날 형상 혹은 바늘형상이 되기 쉬우므로, 그 단부에 있어서는 전계강도가 불균일하고 또 커지기 쉽다.

따라서, 전극의 종단부에 있어서는, 방전용가스가 아닌 공기 등의 분위기 가스중에서 면을 따르는 방전형상의 방전이 발생하거나, 또는 전극단부에 마이크로 프라즈마가 집중적으로 다수 발생한다. 그 결과, 방전이 불안정해지거나, 또는 전극 단부 부분에 있어서의 광출력이 커지는데, 즉 광출력의 시간적인 요동이 커지며, 광출력의 공간적인 균일성이 나빠진다. 또, 공기 등의 분위기가스중에서 면을 따르는 방전형상의 방전이 발생하거나, 마이크로 프라즈마가 너무 집중되면 발광효율도 저하된다.

그래서, 상술한 제1의 과제를 해결하기 위한 구성에 의하면 전극단부에 있어서의 전계 강도의 집중이 적어지므로 비교적 균일해지며, 또 강도도 약해진다. 그 결과, 광출력의 공간적인 균일성, 광출력의 시간적인 요동 및 발광효율이 개선된다.

그리고, 전극단부에 철사, 금속을 꼰선, 금속테이프, 금속망 테이프중에서 선택된 적어도 하나를 감거나, 혹은 상기 전극의 단부를 구부리면 간단한 작업으로 균일하게 전극단부의 두께를 늘리는 것이 가능해진다.

또, 상기 전극단부에 감은 철사 등에 전극 리이드선을 접속하면 상기 전극의 접속이 높은 기계강도로 확실하게 행해지기 때문에 신뢰도 높은 유전체 배리어 방전램프를 얻을 수 있다.

또, 전극을 램프의 축방향에 신축성을 지닌 이음매 없는 원통형상의 망형상 전극으로 구성하면 이 망형상전극중에 방전용기를 삽인한 뒤 망형상전극을 축방향으로 끌어당기면 상기 망형상전극의 반경이 수축되어 유전체와 완전히 밀착되므로 일부분에 틈새가 생기지 않으므로, 그 결과 필요이상의 방전이 발생하지도 않는다. 이 필요이상의 방전에 의해 램프 주변에 있어서의 유해한 화합물이 발생되지 않아 방전이 안정해져서 광출력이 안정되므로 발광효율이 더욱 상승한다. 즉, 망형상전극을 둥글게 하여 봉합선부를 형성하는 중복현상이 발생되지 않아 상기 망형상전극은 대략 원통형상인 유전체의 표면에 있어서 충분히 균일하고, 그 결과 공간적으로 균일한 방전이 안정해지므로 광출력이 안정한 유전체 배리어 방전램프를 얻을 수 있다.

전극단부에 은, 금, 니켈, 카본 등을 주성분으로 한 도전성 페이스트를 도포하면 간단한 작업으로 임의의 형상을 전극단부의 두께를 두껍게 할 수 있으며, 따라서 전계강도의 균일성을 보다 개선할 수 있다. 전극단부에 감은 상기 철사 등의 부재에 도전성 페이스트를 도포하면 상기 전극의 접속이 보다 높은 기계강도로 확실하게 행해지기 때문에, 신뢰성 높은 유전체 배리어 방전램프를 얻을 수 있다.

상기 제2의 과제에 대해 본 발명자들은 종래의 유전체 배리어 방전램프의 광 이용효율을 대해 상세한 검토를 하였던 바, 광의 이용효율은 유전체 배리어 방전램프의 지지방법에 관련되어 있는데, 특히 상기 램프의 단부에 배설된 베이스부재의 구조에 크게 좌우됨을 발견했다.

즉, 베이스부재의 외경이 상기 전극의 외경을 초과하면 광이용효율이 저하되며, 또 그 원인이 원통형상의 유전체 배리어 방전램프의 독특한 배광분포에 기인한다는 것도 발견했다.

제11도는 배광분포의 설명으로써, 점선은 직관형상의 형광램프나 할로겐 램프의 배광분포를 나타내며, Cosineθ의 법칙에 의해 팸프의 관축으로 직각 방향의, 즉 θ가 π/2방향의 광출력을 직경으로 한 원형상곡선(21)이 되는데 반해, 실선으로 나타낸 유전체 배리어 방전램프의 배광 분포는 θ가 O 및 π부근에 있어서 원형상의 분포보다 광출력이 커진 곡선(22)을 나타낸다.

즉, 유전체 배리어 방전램프에 있어서는 램프의 관축에 근접된 방향으로 방사되는 광의 비율이 형광램프 등에 비해 크므로, 베이스부재의 외경이 상기 전극의 외경을 초과하면 이 방향으로 방사된 광이 베이스부재에 의해 차광되어 광의 취출률, 즉 이용효율이 저하되어 버린다.

즉, 베이스부재의 구조에 의해 광출력, 다시말하면 광이용효율이 저하되는 것은 원통형상의 유전체 배리어 방전램프에 있어서 특유의 현상이다.

그리고, 상기 제2의 과제를 해결하는 구성에 의하면 광의 이용효율을 저하시키지 않고, 상기 램프를 용이하고 정확하게 다른 부재에 위치시킬 수 있다.

또한, 상기 베이스부재에 램프를 냉각시키기 위한 통기구멍을 형성하면 램프를 간단히 냉각할 수 있어서 고출력의 유전체 배리어 방전램프를 용이하게 얻을 수 있다.

또한, 상기 베이스부재를 실리콘 고무 혹은 불소 수지로 구성하면 상기 재료는 탄력성이 있기 때문에, 방전용기의 단부에 장착하기 쉬워지며, 또 전극에 접속된 리이드선을 취출하기 쉽다는 이점이 생긴다.

또, 본 발명에 있어서 베이스부재란 유전체배리어 방전램프의 방전용기와는 독립된 램프지지를 목적으로 한 구조물로서, 접착제 등에 의한 접착 혹은 압입 등에 의해 방전용기에 고착되어 있는 것을 말한다. 또한, 본 발명에 있어서의 상기 전극의 외경이란, 방전용기에 장착된 상태에서 측정된 망형상 전극의 외경이다. 예를들면, 직경 dmm의 소선을 교차시킨 원통형상의 망을 직경 Dmm의 방전용기에 장착했을 경우의 상기 전극의 외경은 소선의 「겹침」의 관계에서 d의 4배와 D의 합이 된다.

또한, 상기 제3의 과제를 해결하는 수단에서는 이하의 작용을 가진다.

즉, 내측관의 내측에 존재하는 공기 등의 기체가 외부로 유출되지 않으므로, 소정 분위기가 공기 등 다른 기체로 인해 오염되는 일이 적다.

또한, 고전압이 인가된 전극상에 공기의 유통이 없어지므로, 먼지가 집적되지 않음에 따라 피처리물을 오염시키는 일이 없어진다.

또한, 본 발명에 있어서의 밀폐란, 내(耐)진공과 같은 완전한 것이 아니라 통상적인 무기접착제나 실리콘 고무계의 접착제에 의한 밀폐로 물이 유출되지 않을 정도의 밀폐이다.

상기 내측관중 적어도 일단의 내측을 밀폐하는 부재를 상기 유전체 배리어 방전램프의 베이스부재를 겸하는 구성으로 하면 부재가 소량이어도 되므로, 가볍고 저렴한 유전체 배리어 방전램프를 얻을 수 있다. 또, 상기 내측관중 적어도 일단을 밀폐하는 수단을 세라믹, 수지중에서 선택된 적어도 하나로 이루어진 부재를 상기 방전용기에 접착함으로서 내측관의 내측을 밀폐하는 구성으로 하면, 고주파의 고전압이 인가되는 전극 리이드선의 취출이 안전하고 용이해진다는 이점이 생긴다.

또한, 내측관의 재질과 거의 같은 재질로 이루어진 부재를 상기 방전용기에 용착시킴으로서 내측관을 밀폐시키는 구성으로 하면, 예를들어 방전용기가 유리인 경우에는 유리부재를 방전용기에 용착시키면, 밀폐부재가 콤팩트해지고 밀폐성도 높아져서 공기 등 기체의 유실이 거의 없어진다. 또한, 상기 내측관의 일단에 직접 실리콘 고무를 주입함으로서 상기 내측관을 밀폐하는 구성으로 하면 밀폐작업이 용이해지고, 또 실리콘 고무는 접착성이 좋아 내(耐) 자외선성도 가지므로, 밀폐성이 좋고 저렴한 유전체 배리어 방전램프를 얻을 수 있다.

또, 상기 내측관의 일단을 밀폐하는 수단을 상기한 수단으로부터 선택하고, 또한 일단과 타단을 밀폐하는 수단을 동일하게 하면 밀폐작업이 더욱 용이해지고, 보다 저렴한 유전체 배리어 방전램프를 얻을 수 있다. 또한, 상기 내측관의 내측 공간 전체에 실리콘 고무를 충전함으로서 상기 내측관의 내측을 밀폐하면 유전체 배리어 방전램프내에 공기가 존재하지 않게 되므로, 밀폐부의 리이크 문제가 없어져서 보다 신뢰성이 높은 유전체 배리어 방전램프를 얻을 수 있다.

먼저, 제1의 과제를 해결하는 발명의 실시예를 제1도에 도시한다.

방전용기(1)는 합성석영유리로 만든 내측관(2)과 외측관(3)을 동축으로 배치해서 중공 원통형상으로 형성한다. 구체적으로, 예를들면 전체길이 약150mm, 내측관의 외경 14mm, 외측관의 내경 약 25mm, 두께 1mm로 구성된다.

내측관(2)은 그 외표면에 광반사판을 겸한 알루미늄전극(5)이 배치되며, 방전용기(1)의 일단에는 발륨게터(6)가 배설되어 있다. 이 전극(5)은 증착에 의해 형성되며, 두께는 예를들면 0.005mm이다.

외측관(3)은 유전체 배리어 방전의 유전체와 광취출 윈도우를 겸용하고 있으며, 외부면에는 망형상전극(4)이 배설되어 있다.

망형상전극(4)은 제2도에 그 일부를 도시한 바와 같이, 하나의 금속선(23)으로 이음매없는 원통형상으로 짠 것으로서, 원통의 원주방향(22a)(22b)에 루우프를 반복적으로 형성한 구조이다. 그리고, 예를들면 금속선은 소선직경 0.1mm의 모넬로서 커다란 메쉬(24) 및 작은 매쉬(25)의 면적은 각각 약 및 1평방미리미터이다. 이 원통형상의 금속망속에 방전용기(1)를 삽입하고, 램프의 축방향으로 잡아당김으로서 외측관(3)의 외측에 밀집된 망향상전극(4)이 형성된다. 이와 같은 구성에 의해 망형상전극(4)은 외측관(3)에 틈새없이 밀착된다. 원통형상 망형상전극의 외경은, 예를들면 약 27.4mm이다. 이와 같이 전극(4)에는 도전성 망형상전극이 바람직하게 사용되지만 그밖에 투광성박막으로 형성하는 것도 가능하다. 방전용기(1)의 방전공간(7)에는 방전용가스로서 크세논가스를, 예를들면 300Torr 봉입한다. 또, 예를들면 주파수 20kHz의 전원(8)으로 램프 1cm당 2와트의 전력으로 방전시켰더니, 파장 172nm와 그 부근의 자외선이 고효율로 방사되었다. 방전공간(7)의 갭은 예를들면 5.5mm이다.

망형상전극(4)의 단부(11a)(11b)에, 예를들면 직경 0.1mm 정도의 스텐레스선(12a)(12b)을 램프의 축방향으로, 예를들면 3mm정도에 걸쳐 감았다. 스텐레스선(12a)에는 전극리이드선을 접속하고, 그 위에 은페이스트(13)를 약 0.5mm의 두께로 도포했다. 내측전극(5)의 단부(10a)(10b)에는 은페이스트(14a)(14b)를, 예를들면 약 0.5mm의 두께로 길이 5mm에 걸쳐 도포했다.

이와 같이 전극단부에 스텐레스선을 가함으로서 단부만 두껍게하고, 전극단부의 평균적 두께를 전극 전체의 평균 두께보다 크게 함으로서, 램프의 축방향의 전계강도를 균일하게 할 수 있으므로, 광출력의 공간적인 균일성, 광출력의 시간적인 요동 및 발광효율이 개선된 유전체 배리어 방전램프를 얻을 수 있다.

또한, 전극 단부란 전극종단부, 즉 유전체 배리어 방전의 유전체를 따른 전극이 중간에 끊어진 부분에서 유전체 배러어 방전의 방전갭 길이와 같은 길이 이하의 전극부분의 말한다.

전극단부를 두껍게 하기 위해 가하는 것으로서는 철사, 금속을 꼰 선, 금속 테이프, 금속망 테이프가 적용된다.

또한, 전극 단부의 평균적 두께가 전극 전체의 평균 두께를 초과하는 다른 수단을 제3도에 도시한다. 망상전극(4)의 단부(11a)(11b)에 있어서, 상기 전극을 구부리고 포개어서 절곡부(30a)(30b)를 형성하고, 그위에 니켈 페이스트(31a)(31b)를, 예를들면 약 1mm의 두께로 도포했다.

즉, 전극 단부에 있어서 상기 전극을 구부림으로서 전극 단부의 평균적 두께를 전극 전체의 평균 두께보다 크게 할 수 있으므로, 광출력의 공간적인 균일성, 광출력의 시간적인 요동 및 발광효율을 개선할 수 있다.

또다른 실시예를 제4도에 도시한다. 이 실시예는 상기 실시예와 같이 내측관과 외측관이 동축에 배치된 중공원통형상은 아니다.

합성석영유리판으로 이루어진 평판형상의 유전체(41)와, 알루미늄으로 만든 평판형상의 방전용기부재(45)와, 원통형상의 석영유리(46)에 의해 원반형의 방전용기(49)를 형성한다. 평판형상 유전체(41)는, 예를들면 직경 100mm, 두께 1.5mm의 것이 적용된다.

유전체(41)는 유전체 배리어 방전용 유전체와 광취출 윈도우 부재를 겸하고 있으며, 그 위부표면에는 직경 0.1mm 정도의 스텐레스 소선을, 예를들면 2mm간격으로 직교시켜 짠 구조의 직경 80mm의 금속성 망상전극(43)이 배치되어 있다.

내부전극은 상기 용기부재(45)의 중심에 장착된 알루미늄봉으로 이루어진 전극(44a)과, 그 주위에 알루미늄링으로 이루어진 전극(44b)(44c)으로 구성된다. 각 전극(44a)은, 예를들면 직경 1mm이다. 전극(44b)(44c)은, 예를들면 두께 1mm이다.

또, 전극(44a)(44b)(44c)는 유전체(41)의 대기압에 대한 보강부재를 겸하고 있다. 전극(44a)(44b)(44c)은 유전체(41)에 접하고 있을 뿐 유전체(41)에 기계적으로 고정되어 있지 않다. 전극(44a)(44b)(44c)과 용기부재(45)의 방전공간에 면한 부분을 MgF₂로 이루어진 유전체(4)로 피복한다.

망형상전극(43)의 전극단부(48)에, 예를들면 내경 75mm, 외형 85mm, 높이 2mm의 스텐레스링(50)을, 망형상전극(75)에 전기적으로 접촉시켜 배설했다. 링(50)의 유전체(41)에의 고정은 실리콘고무계의 접착제(51)를 사용하여 행했다.

방전용가스로서, 예를들면 350Torr의 크세논가스를 공간(47)에 봉입하고, 전극(43)과 전극(43a)(43b)(43c) 사이에 전원(8)으로 교류전압을 인가하였더니, 면을 따르는 방전 프라즈마(52)가 유전체(41)근방에 발생되어, 크세논의 엑시머분자로부터 파장 172nm와 그 부근에 최대치를 가진 자외선이 효율적으로 방사된다.

이런 경우에도 전극단부(48)에는 스텐레스링(50)이 부가되어 전극단부에 있어서의 평균 두께가 전극 전체의 평균 두께보다 크기 때문에, 광출력의 공간적인 균일성, 광출력의 시간적인 요동 및 발광효율이 개선되고, 또 상기 실시예에 비해 소형의 유전체 배리어 방전램프를 얻을 수 있다.

다음에, 제2의 과제를 해결하는 발명의 실시예를 제5도에 도시한다.

제1도와 같은 번호는 동일한 것을 나타낸다.

방전용기(1)의 양단에는 통기구멍(55)을 가진 실리콘 고무로 이루어진 베이스부재(56)를 장착한다. 이 베이스부재(56)는 실리콘 고무계의 접착재로 방전용기(1)에 정착한다. 또한, 접착재는 도시되어 있지 않다. (20)은 알루미늄전극(5)을 기계적, 화학적으로 보호할 목적으로 배설한 부가형 실리콘 고무로 이루어진 보호막이다.

이와 같이 베이스부재(56)의 외경(57)이 원통형상을 한 망형상전극(4)의 외경(58)보다 작기 때문에, 상기 유전체 배리어 방전램프의 특징인 방전용기(1)의 외측관(3)의 관축에 근접한 방향으로 방사되는 광(L)이 베이스부재에 의해 차광되지 않아 효율적으로 이용할 수 있다. 또한, 베이스부재(56)는 작은 직경부(59)를 가지므로, 용이하고 정확하게 다른 부재에 장착할 수도 있다.

또, 베이스부재(56)에 형성된 통기구멍(55)에 질소가스를 흐르게 하여 램프를 냉각함에 따라 상기의 3배의 전기입력으로 점등되더라도 효율이 저하되지 않는 고출력의 유전체 배리어 방전램프를 얻을 수 있으며, 또한 베이스부재의 재질이 실리콘고무이므로, 탄력성이 있어 방전용기(1)에 대한 장착을 용이하게 할 수 있고, 또 파장 172nm와 그 부근의 자외선에 대해서도 충분한 내성이 있으므로 충분한 수명을 가지는 등 이점이 생겼다.

또, 실리콘 고무 대신에 불소수지의 베이스 부재를 사용하더라도 상기 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또, 세라믹 혹은 금속 베이스부재를 사용하더라도 광의 이용효율을 높일 수 있으며, 램프의 위치를 용이하고 정밀하게 설정할 수 있다.

다음에, 제3의 과제를 해결하는 발명의 실시예를 제6도에 도시한다.

제1도와 같은 번호는 동일 부분을 나타낸다.

방전용기(1)의 양단에는 알루미늄으로 이루어진 베이스부재(60)가 실리콘 고무계의 접착재(63)를 사용하여 장착된다. 베이스부재(60)에는 고전압이 인가되는 리이드선(64)을 통과시키는 위한 구멍이 형성되며, 구멍과 리이드선(64)의 간격에도 실리콘 고무계의 접착재(63)가 밀폐됨과 동시에 리이드선을 고정하고 있다.

그리고, 본 실시예에 있어서는 내측관(2)의 내부(9)가 베이스부재(60)에 의해 밀폐되어 있기 때문에, 내부(9)에 존재하던 공기가 서서히 소정 분위기의 질소속으로 방출되지 않으므로, 질소분위기가 공기로 오염되는 일이 없다.

또한, 고전압이 인가된 전극(5)상의 공기의 유통이 없어지므로, 전극(5)에 먼지가 집적되지 않으므로, 피처리물을 오염시키지 않고, 신뢰성이 높은 유전체 배리어 방전램프를 제공할 수 있다.

다음에, 또다른 실시예를 제7도에 도시한다. 방전용기(1)의 내측관(2)의 내부(9)양단에 실리콘 고무(70)를 주입하여 내측관(2)의 내부(9)를 밀폐했다. 실리콘 고무(70)는 접착성이 뛰어나서 장착을 용이하게 할 수 있으며, 또 파장 172nm와 그 부근의 자외선에 대해서도 충분한 내성이 있으므로, 충분한 수명을 가지는 등 이점이 생겼다. 이런 경우에도 리이드선(64)은 고전압측으로서 실리콘 고무(70)에 의해 고정되어 있다.

다음에, 또 다른 실시예를 제8도에 도시한다. 내측관(2)의 내부(9)전체에 실리콘 고무(80)를 주입하고, 내측관(2)의 내부(9)를 밀폐했다. 내부(9)내에 공기가 존재하지 않으므로, 밀폐부의 누설 문제가 없어져서 보다 신뢰도 높은 유전체 배리어 방전램프를 얻을 수 있다.

다음에, 또다른 실시예를 제9도에 도시한다. 방전용기(1)의 게더(6)측의 단부에 있어서, 방전용기(1)를 형성하고 있는 유리를 연장하여 벽(90)을 형성하고 밀폐했다. 이것은 유리벽(90)을 방전용기(1)에 용착한 것에 상당한다. 방전용기(1)의 타단은 실리콘 고무로 이루어진 베이스부재(91)를 실리콘 고무계의 접착제(13)로 장착했다. 이 실시예는 구조가 간단해진다는 이점이 생긴다.

다음에, 또다른 실시예를 제10도에 도시한다. 내측간(2)의 일단부(71)는 닫혀 있다. 내측관(2)의 내부(9)에 접하는 면에는 알루미늄으로 이루어진 홈통형상의 밀러(5)가 2개 배치되고, 전체적으로 원통형상의 1개의 알루미늄 밀러가 배치된 상태로 한다. 내측관(2)의 타단부(72)는 몰리브덴 금속박(73)을 매설한 기밀봉지부이다. 이 금속박(73)으로부터는 외부에서 외부리이드봉(74)이 뻗어나오고, 안쪽으로 내부리이드봉(75)이 뻗어나와서 상기 알루미늄 밀러(5)에 접속되어 있다. 따라서, 알루미늄 밀러(5)에의 전력공급은 외부리이드봉(74)을 통해서 할수 있다. 즉, 밀러(5)는 전극을 겸하고 있다.

외측관(3)은 그 양단부(76)가 내측관(2)에 융착되어 있다. (77)은 내측관(2)의 내부(9)를 배기하고나서 질소가스를 충전하는 작업에 이용한 배기관의 나머지부이다. 따라서, 알루미늄 밀러(5)는 질소와 같은 불활성 가스에 의해 보호되고 있다. (78)은 내측관(2)과 외측관(3) 사이의 방전공간(7)을 배기하고나서 방전에 필요한 가스를 충전하는 작업시에 이용한 배기관의 나머지부이다. 이 실시예는 램프를 만드는 작업이 아주 쉽다는 장점이 있다.

이와 같이, 본 발명의 유전체 배리어 방전램프는 우선 광출력의 공간적인 균일성 및 시간적인 안정성이 양호하고 발광효율도 높아진다.

또, 광의 이용효율이 충분해서 램프의 지지를 용이하게 할 수 있다. 또, 램프를 사용하는 소정의 분위기를 공기 등에 의해 오염시키지 않는다.

Claims (19)

1. 방전용기에 유전체 배리어 방전에 의해 엑시머 분자를 형성하는 방전용 가스가 충전되고, 상기 방전용기의 적어도 일부는 상기 유전체 배리어 방전의 유전체를 겸하고 있으며, 상기 방전용기의 적어도 일부는 상기 엑시머 분자로부터 방사되는 광에 대해 광투과성이고, 상기 유전체의 적어도 일부에 전극이 배치된 유전체 배리어 방전램프에 있어서, 상기 전극전체의 전극 단부의 평균적 두께가 상기 전극의 평균적인 두께를 초과하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.
2. 제1항에 있어서, 상기 수단은 상기 전극 단부에 철사, 금속을 꼰 선, 금속테이프, 금속망 테이프로부터 선택된 1종을 감은 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.
3. 제2항이 있어서, 상기 전극 단부에 감은 상기 철사, 금속을 꼰 선, 금속테이프, 금속망 테이프에 전극리이드선을 접속한 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.
4. 제1항에 있어서, 상기 수단은 상기 전극을 단부에서 구부려서 구성한 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.
5. 제1항 내지 제4항에 어는 한항에 있어서, 상기 전극이 상기 방전램프의 축방향에 신축성을 가진 이음매 없는 원통형상 도전성 망으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.
6. 제1항 내지 제5항의 어느 한항에 있어서, 상기 전극 단부에 도전성 페이스트를 도포한 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.
7. 외형이 대략 원통형상이 방전용기에 유전체 배리어 방전에 의해 엑시머분자를 형성하는 방전용 가스가 충전되고, 상기 방전용기의 외벽중 적어도 일부는 상기 엑시머분자로부터 방사되는 광에 대해 광투과성이고, 또 상기 유전체 배리어 방전의 유전체를 겸하고 있으며, 상기 광투과성 유전체중 적어도 일부에 전극이 배치된 유전체 배리어 방전램프에 있어서, 상기 방전용기의 적어도 일단에 상기 전극의 외경 이하의 외경을 가진 베이스부재를 배설한 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.
8. 제7항에 있어서, 상기 베이스부재가 램프를 냉각하기 위한 통기구멍을 가진 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.
9. 제8항에 있어서, 상기 베이스부재가 실리콘 고무 혹은 불소수지인 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.
10. 외형이 대략 원통형상인 외측관과, 내측관을 동축으로 배치함으로서 형성된 중공원통형상의 방전공간을 가진 방전용기에 유전체 배리어 방전에 의해 엑시머 분자를 형성하는 방전용 가스가 충전되고, 상기 외측관의 외벽의 적어도 일부는 상기 엑시머 분자로부터 방사되는 광에 대해 광투과성이고, 또 상기 유전체 배리어 방전의 유전체를 겸하고 있으며, 상기 광투과성 유전체의 적어도 일부에 전극이 배치된 유전체 배리어 방전램프에 있어서, 상기 내측관의 내측에 밀폐하는 수단을 배설한 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.
11. 제10항에 있어서, 상기 밀폐하는 수단이 상기 유전체 배리어 방전램프의 베이스부재를 겸하고 있는 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.
12. 제10항에 있어서, 상기 밀폐하는 수단이 세라믹, 수지중에서 선택된 부재로서, 상기 방전용기에 접착시킴으로써 구성하는 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.
13. 제10항에 있어서, 상기 밀폐하는 수단이 내측관의 재질과 거의 같은 재질로 이루어진 부재로서, 그 부재를 상기 방전용기에 용착시켜 구성하는 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.
14. 제10항에 있어서, 상기 밀폐하는 수단이 실리콘 고무인 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.
15. 제10항에 있어서, 상기 내측관의 일단과 타단을 밀폐하는 수단이 동일한 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.
16. 제10항에 있어서, 상기 내측관의 내측을 밀폐하는 수단이 상기 내측관의 내측에 충전된 실리콘 고무인 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.
17. 제10항에 있어서, 상기 내측관의 내측에 고전압이 인가된 한쪽 전극을 배치하고, 다른쪽 전극을 접지해서 이루어진 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.
18. 제10항에 있어서, 전극에 접속되는 리이드선을 구비하고 있고, 그 리이드선을 밀폐부재에 고정시킨 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.
19. 외형이 대략 원통형상인 외측관과 내측관을 동축으로 배치함으로서 형성된 중공원통형상의 방전공간을 가진 방전용기에 유전체 배리어 방전에 의해 엑시머분자를 형성하는 방전용가스가 충전되고, 상기 외측관의 외벽의 적어도 일부는 상기 엑시머분자로부터 방사되는 광에 대해 광투과성임과 동시에 상기 유전체 배리어 방전의 유전체를 겸하고 있으며, 또 상기 광투과 유전체의 적어도 일부에 전극이 배치되고, 상기 내측관의 내부에는 밀러를 겸한 알루미늄 전극이 배치됨과 동시에 상기 내측관의 내부를 밀폐함으로서 적어도 한쪽 단부에 금속박을 매설한 봉지부를 형성하고, 상기 금속박을 통해 상기 알루미늄 전극에 전력이 공급되도록 구성한 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전램프.