KR102509316B1 - 자외선 조사 장치 - Google Patents

자외선 조사 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102509316B1
KR102509316B1 KR1020217009834A KR20217009834A KR102509316B1 KR 102509316 B1 KR102509316 B1 KR 102509316B1 KR 1020217009834 A KR1020217009834 A KR 1020217009834A KR 20217009834 A KR20217009834 A KR 20217009834A KR 102509316 B1 KR102509316 B1 KR 102509316B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light source
excimer lamp
ultraviolet rays
wavelength band
lamp
Prior art date
Application number
KR1020217009834A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210044296A (ko
Inventor
히데아키 야규
Original Assignee
우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 우시오덴키 가부시키가이샤 filed Critical 우시오덴키 가부시키가이샤
Publication of KR20210044296A publication Critical patent/KR20210044296A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102509316B1 publication Critical patent/KR102509316B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/54—Igniting arrangements, e.g. promoting ionisation for starting
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/18—Radiation
    • A61L9/20—Ultraviolet radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • B01J19/122—Incoherent waves
    • B01J19/123—Ultraviolet light
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J65/04—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/08—Radiation
    • A61L2/10—Ultraviolet radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/208—Filters for use with infrared or ultraviolet radiation, e.g. for separating visible light from infrared and/or ultraviolet radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/12—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
    • H01J61/16—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having helium, argon, neon, krypton, or xenon as the principle constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/38—Devices for influencing the colour or wavelength of the light
    • H01J61/40—Devices for influencing the colour or wavelength of the light by light filters; by coloured coatings in or on the envelope
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J65/04—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
    • H01J65/042—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field
    • H01J65/046—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field the field being produced by using capacitive means around the vessel
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
    • A61L2202/10—Apparatus features
    • A61L2202/11—Apparatus for generating biocidal substances, e.g. vaporisers, UV lamps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/12—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
    • H01J61/125—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having an halogenide as principal component

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Discharge Lamp (AREA)

Abstract

주된 발광 파장이 190nm 이상, 230nm 이하인 파장대(제1 파장대)에 속하는 엑시머 램프를 포함하고, 높은 시동성을 나타내는 자외선 조사 장치를 제공한다.
자외선 조사 장치는, 적어도 1개의 면에 광취출면이 형성된 램프 하우스와, 램프 하우스의 내측에 수용되어, 제1 파장대에 속하는 자외선을 발하는 엑시머 램프와, 주된 발광 파장이 250nm 이상, 300nm 이하인 제2 파장대에 속하는 자외선을 엑시머 램프에 대하여 조사 가능한 위치에 배치된 시동 보조 광원을 구비한다.

Description

자외선 조사 장치
본 발명은, 자외선 조사 장치에 관한 것이고, 특히, 엑시머 램프를 포함하는 자외선 조사 장치에 관한 것이다.
종래, 엑시머 램프는, 저온 상태나 암흑 상태나 장시간의 휴지 상태 후에 점등을 시동할 때, 높은 전압이 필요했기 때문에, 점등용 전원이 대형화한다고 하는 과제를 갖고 있었다. 이에 대하여, 하기 특허문헌 1에는, 390nm의 자외선을 방사하는 UV-LED를 시동 보조 광원으로서 구비하고, 이 UV-LED로부터의 출사광을 엑시머 램프에 조사함으로써, 시동 보조를 행하는, 자외선 조사 장치가 제안되어 있다.
특허문헌 1에는, 실시 형태로서 Xe 가스를 발광 가스(방전용 가스)로 하는, 발광 파장이 172nm인 엑시머 램프가 기재되어 있다. 또, 특허문헌 1에는, 엑시머 램프로서 이용될 수 있는 발광 가스(방전용 가스)로서, Xe 이외에도 다양한 재료가 단순 열거되어 있다. 구체적으로는, 발광 가스와 발광 파장의 조합으로서, Ar 가스에서는 126nm, Kr 가스에서는 146nm, ArBr 가스에서는 165nm, ArF 가스에서는 193nm, KrCl 가스에서는 222nm, XeI 가스에서는 253nm, XeCl 가스에서는 308nm, XeBr 가스에서는 283nm, KrBr 가스에서는 207nm라고 열거되어 있다.
일본국 특허공개 2017-68944호 공보
주된 발광 파장이 190nm 이상, 230nm 이하인 파장대(이하, 「제1 파장대」라고 부른다.)의 자외선은, 가령 인체의 피부에 대하여 조사되어도, 피부의 각질층에서 흡수되어, 그것보다 내측(기저층 측)으로는 진행하지 않는다. 각질층에 포함되는 각질 세포는 세포로서는 죽은 상태이기 때문에, 예를 들면, 파장 254nm의 자외선이 조사되는 경우와 같이, 유극층, 과립층, 진피 등 살아있는 세포에 흡수되어 DNA가 파괴된다고 하는 리스크가 거의 존재하지 않는다.
또, 이 제1 파장대의 자외선은, 조사 대상물에 대한 살균 효과가 존재하는 것을 알고 있다. 이 때문에, 광살균 작용을 비롯한 다양한 용도로, 상기 제1 파장대의 자외선을 발하는 엑시머 램프를 구비한 자외선 조사 장치가 이용될 것이 기대된다.
그러나, 본 발명자가 예의 검토한 바, 제1 파장대에 속하는 자외선을 발하는 엑시머 램프에 대해서는, 시동성이 별로 높지 않은 것이 확인되었다.
상술한 바와 같이, 특허문헌 1에는, 172nm의 Xe 엑시머 램프 이외에도, 제1 파장대에 속하는 파장의 자외선을 발하는 엑시머 램프에 대해서도 기재가 있다. 그러나, 본 발명자의 검토에 의하면, KrCl 가스를 봉입한 주된 발광 파장이 222nm인 엑시머 램프(이하, 「KrCl 엑시머 램프」라고 부른다.)는, 390nm의 자외선에서는 전혀 점등되지 않았다.
본 발명은, 상기의 과제를 감안하여, 주된 발광 파장이 190nm 이상, 230nm 이하인 파장대(제1 파장대)에 속하는 엑시머 램프를 포함하고, 높은 시동성을 나타내는 자외선 조사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 자외선 조사 장치는,
적어도 1개의 면에 광취출면(光取出面)이 형성된 램프 하우스와,
상기 램프 하우스의 내측에 수용되고, 주된 발광 파장이 190nm 이상, 230nm 이하인 제1 파장대에 속하는 자외선을 발하는 엑시머 램프와,
주된 발광 파장이 250nm 이상, 300nm 이하인 제2 파장대에 속하는 자외선을, 상기 엑시머 램프에 대하여 조사 가능한 위치에 배치된 시동 보조 광원을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 명세서에 있어서 「주된 발광 파장」이란, 어느 파장 λ에 대하여 ±10nm의 파장역 Z(λ)를 발광 스펙트럼 상에서 규정한 경우에 있어서, 발광 스펙트럼 내에 있어서의 전체 적분 강도에 대하여 40% 이상의 적분 강도를 나타내는 파장역 Z(λi)에 있어서의, 파장 λi를 가리킨다. 예를 들면 KrCl, KrBr, ArF를 포함하는 발광 가스가 봉입되어 있는 엑시머 램프 등과 같이, 반값폭이 매우 좁고, 또한, 특정 파장에 있어서만 광 강도를 나타내는 광원에 있어서는, 통상은, 상대 강도가 가장 높은 파장(주 피크 파장)을, 주된 발광 파장으로 해도 상관없다.
본 발명자는, 예의 연구의 결과, 365nm의 UV-LED를, KrCl 엑시머 램프의 시동 보조 광원으로서 이용한 경우, 1분간 이상 대기해도 KrCl 엑시머 램프가 점등되지 않는 것을 확인했다. 또, 본 발명자는, 예의 연구의 결과, 280nm의 UV-LED를, KrCl 엑시머 램프의 시동 보조 광원으로서 이용한 경우, KrCl 엑시머 램프가 순식간(1초 이내)에 점등되는 것을 확인했다.
주된 발광 파장이 190nm 이상, 230nm 이하인 파장대(제1 파장대)의 자외선을 발하는 엑시머 램프의 경우, 발광 가스로서, Cl, Br, F와 같은 할로겐 가스가 포함된다. 할로겐은 전기 음성도가 높기 때문에, 전자 부착성이 높다. 이 때문에, 할로겐에 의하여, 방전에 필요한 전자를 부착해 버리는 결과, Xe 엑시머 램프에 비하여, 방전이 개시되기 어렵다고 생각할 수 있다.
상술한 바와 같이, 자외선의 에너지는 파장이 짧을수록 높아진다. 이 때문에, 365nm보다 짧은 파장의 자외선을, 주된 발광 파장이 제1 파장대에 속하는 엑시머 램프에 대하여 조사함으로써, 이 엑시머 램프에 대한 시동성이 향상될 것이 기대된다. 본 발명자의 예의 연구에 의하면, 주된 발광 파장이, 250nm 이상, 300nm 이하인 제2 파장대에 속하는 자외선을, 상기 엑시머 램프의 시동 보조용으로 이용함으로써, 상기 엑시머 램프의 시동성이 향상되는 것이 확인되었다. 보다 상세한 이유에 대해서는, 「발명을 실시하기 위한 형태」의 항에서 후술된다.
즉, 상기 구성의 자외선 조사 장치에 의하면, 주된 발광 파장이 190nm 이상, 230nm 이하인 제1 파장대에 속하는 자외선을 발하는 엑시머 램프를 구비하면서도, 시동성을 높이는 것이 가능해진다.
상기 자외선 조사 장치는, 상기 램프 하우스 내이고, 상기 엑시머 램프로부터 방사된 자외선이 통과하는 개소에, 상기 제1 파장대의 자외선을 실질적으로 투과시키고, 상기 제2 파장대의 자외선을 실질적으로 반사하는 제1 광학 필터를 구비하는 것으로 해도 상관없다.
본 명세서에 있어서, 광학 필터가 「자외선을 실질적으로 투과시킨다」는 것은, 광학 필터를 투과한 자외선의 강도가, 광학 필터에 입사된 자외선의 강도에 대하여 60% 이상인 것을 의미한다. 또, 본 명세서에 있어서, 「자외선을 실질적으로 반사한다」는 것은, 광학 필터를 반사한 자외선의 강도가, 광학 필터에 입사된 자외선의 강도에 대하여 80% 이상인 것을 의미한다.
또한, 실제로는, 광학 필터에 대하여 입사되는 자외선의 입사각에 따라, 광학 필터에 있어서의 자외선의 투과율이나 반사율은 변화한다. 여기서, 엑시머 램프나 시동 보조 광원으로부터 출사되는 자외선은, 일정한 발산각을 갖고 진행하지만, 진행하는 모든 광선 중 광출사면에 대하여 0° 근방의 각도로 진행하는 광선의 강도가 가장 강하고, 발산각이 0°으로부터 멀어짐에 따라, 강도가 저하한다. 이 때문에, 입사각이 20° 이내이고 광학 필터에 입사된 자외선의 강도에 대하여 60% 이상의 투과율을 나타내는 광학 필터는, 상기 자외선을 실질적으로 투과시키는 것으로서 취급해도 상관없다. 마찬가지로, 입사각이 30° 이내이고 광학 필터에 입사된 자외선의 강도에 대하여 90% 이상의 반사율을 나타내는 광학 필터는, 상기 자외선을 실질적으로 반사하는 것으로서 취급해도 상관없다.
주된 발광 파장이 250nm 이상, 300nm 이하인 제2 파장대에 속하는 자외선은, 주된 발광 파장이 190nm 이상, 230nm 이하인 제1 파장대에 속하는 자외선과는 상이하고, 인체에 대하여 어떠한 영향을 미칠 우려를 생각할 수 있다. 따라서, 예를 들면 인간이 동일 공간에 존재하는 시간대 등에 있어서는, 이 제2 파장대의 자외선을, 제1 파장대의 자외선과 함께 그대로 자외선 조사 장치의 외부에 방사하는 것은 바람직하지 않다.
이에 대하여, 상기 자외선 조사 장치에 의하면, 엑시머 램프로부터 출사되는 제1 파장대의 자외선에 대해서는 실질적으로 투과하는 한편, 시동 보조 광원으로부터 출사되는 제2 파장대의 자외선에 대해서는 실질적으로 반사하는 제1 광학 필터가, 램프 하우스 내의, 엑시머 램프로부터 방사된 자외선이 통과하는 개소에 배치되어 있다. 이에 의하여, 시동 보조용으로 출사된 제2 파장대의 자외선에 대해서는, 램프 하우스 내에서 반사시킴으로써, 엑시머 램프에 대하여 조사하여 시동 보조 기능을 실현시키면서, 자외선 조사 장치의 외측으로 방사되기 어려워진다. 한편, 자외선 조사 장치의 외측으로 방사되는 것이 상정되어 있는 제1 파장대의 자외선에 대해서는, 확실하게 장치 밖으로 취출할 수 있다.
상기 제1 광학 필터는, 상기 램프 하우스의 광취출면에 배치되어 있는 것으로 해도 상관없다.
상기 엑시머 램프는, KrCl 또는 KrBr을 포함하는 발광 가스가 봉입되어 있는 것으로 해도 상관없다.
엑시머 램프에 KrCl을 포함하는 발광 가스가 봉입되어 있는 경우, 엑시머 램프로부터 출사되는 자외선의 주된 발광 파장은 222nm 근방이고, 엑시머 램프에 KrBr을 포함하는 발광 가스가 봉입되어 있는 경우, 엑시머 램프로부터 출사되는 자외선의 주된 발광 파장은 207nm 근방이다. 이들 파장대의 자외선은, 높은 살균 성능이 나타내어지기 때문에, 특히 살균 용도로 적합한 자외선 조사 장치가 실현된다.
상기 시동 보조 광원은, 상기 제2 파장대의 자외선을 출사하는 광출사면을 포함하는 LED 광원인 것으로 해도 상관없다.
상기의 구성에 있어서,
상기 엑시머 램프는, 당해 엑시머 램프를 구성하는 관체의 외벽에 형성되고, 또한, 상기 관체의 관축 방향으로 이격하여 배치된 한 쌍의 전극을 갖고,
상기 시동 보조 광원은, 상기 광출사면에, 상기 제2 파장대의 자외선을 실질적으로 투과시키고, 상기 제1 파장대의 자외선이 당해 시동 보조 광원에 조사되는 것을 실질적으로 저해하는 제2 광학 필터를 갖고,
상기 시동 보조 광원은, 상기 광취출면에 대하여 직교하는 방향에서 보았을 때에, 상기 관축 방향에 관하여 상기 한 쌍의 전극 사이의 위치에 배치되어 있는 것이라고 해도 상관없다.
엑시머 램프가, 관축 방향으로 이격한 한 쌍의 전극을 갖는 구성인 경우, 이 한 쌍의 전극 사이에 끼인 영역이 주로 발광 공간을 구성한다. 이 때문에, 시동 보조 광원을, 광취출면에 대하여 직교하는 방향에서 보았을 때에, 관축 방향에 관하여 한 쌍의 전극 사이의 위치에 배치함으로써, 시동 보조 광원으로부터 발광 공간에 대하여 제2 파장대의 자외선을 높은 강도로 조사할 수 있다. 이에 의하여, 엑시머 램프의 높은 시동성이 얻어진다.
한편, 상기의 위치에 시동 보조 광원을 배치한 경우, 점등 후의 엑시머 램프로부터 출사되는 제1 파장대의 자외선의 일부가, 시동 보조 광원 측에 조사될 가능성이 있다. 특히, 시동 보조 광원이 LED 광원인 경우, 일반적으로는, LED 소자가 수지 등으로 봉지(封止)되어 있기 때문에, 이 봉지 수지가 제1 파장대의 자외선에 노출되어 경시적(經時的)으로 열화(劣化)할 우려가 있다.
그러나, 상기의 구성에 의하면, 시동 보조 광원이, 광출사면에, 제2 파장대의 자외선을 실질적으로 투과시켜 제1 파장대의 자외선이 당해 시동 보조 광원에 조사되는 것을 실질적으로 저해하는 제2 광학 필터를 갖고 있기 때문에, 점등 후의 엑시머 램프로부터 출사되는 제1 파장대의 자외선이 시동 보조 광원 측으로 진행해 와도, 이 자외선은 엑시머 램프 측으로 되돌려진다. 이에 의하여, LED 광원으로 구성되는 시동 보조 광원의 열화의 진행이 억제된다.
또한, 이와 같은 제2 광학 필터로서는, 예를 들면, 제2 파장대의 자외선에 대해서는 실질적으로 투과시키는 한편, 제1 파장대의 자외선을 실질적으로 반사하는 기능을 나타내는 것으로 해도 상관없다. 또, 다른 예로서, 제2 광학 필터로서는, 제2 파장대의 자외선에 대해서는 실질적으로 투과시키는 한편, 제1 파장대의 자외선을 실질적으로 흡수하는 기능을 나타내는 것으로 해도 상관없다.
상기 자외선 조사 장치의 다른 양태로서,
상기 엑시머 램프는, 당해 엑시머 램프를 구성하는 관체의 외벽에 형성되고, 또한, 상기 관체의 관축 방향으로 이격하여 배치된 한 쌍의 전극을 갖고,
상기 시동 보조 광원은, 상기 광취출면에 대하여 직교하는 방향에서 보았을 때에, 상기 관축 방향에 관하여 상기 한 쌍의 전극보다 외측의 위치에 배치되어 있는 것이라고 해도 상관없다.
이러한 구성에 의하면, 점등 후의 엑시머 램프로부터 출사되는 제1 파장대의 자외선은, 시동 보조 광원에 대하여 조사되기 어렵다. 이 때문에, 시동 보조 광원이 LED 광원으로 구성되어 있는 경우이더라도, 시동 보조 광원이 경시적으로 열화하기 어려워진다.
상기 램프 하우스는, 상기 광취출면을 제외한 적어도 1개의 면의 내벽이, 상기 제2 파장대의 자외선을 실질적으로 반사하는 재료로 구성되어 있는 것으로 해도 상관없다.
이러한 구성에 의하면, 시동 보조 광원으로부터 출사된 제2 파장대의 자외선의 일부를, 램프 하우스의 내벽면에서 반사시켜 엑시머 램프의 발광 공간으로 이끌 수 있다. 이에 의하여, 엑시머 램프의 시동성을 더욱 높일 수 있다.
상기 자외선 조사 장치는, 상기 램프 하우스의 벽면의 일부에 설치된 투광창을 갖고,
상기 시동 보조 광원은, 상기 광출사면을 상기 투광창에 대향시킨 상태로, 상기 램프 하우스의 외측에 있어서 상기 램프 하우스의 상기 벽면에 고정하여 배치되어 있는 것으로 해도 상관없다.
또한, 상기 시동 보조 광원은, 상기 제2 파장대의 자외선을 출사하는 저압 수은 램프로 구성되어 있어도 상관없다. 저압 수은 램프는, 엑시머 램프와 비교하여 매우 시동성이 우수하기 때문에, 엑시머 램프의 시동 보조 광원으로서 이용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 주된 발광 파장이 190nm 이상, 230nm 이하인 파장대(제1 파장대)에 속하는 엑시머 램프를 포함하면서도, 시동성이 높은 자외선 조사 장치를 실현할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 자외선 조사 장치의 제1 실시 형태의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 엑시머 램프를 X방향으로 보았을 때의 모식적인 평면도이다.
도 3은, 도 1에 나타내는 1개의 엑시머 램프를 Z방향으로 보았을 때의 모식적인 평면도이다.
도 4는, 발광 가스에 KrCl이 포함되는 경우에 있어서의, 엑시머 램프로부터 출사되는 자외선(L1)의 스펙트럼의 일례이다.
도 5는, 검증용으로 이용된 자외선 조사 장치의 구조를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6은, 엑시머 램프 및 시동 보조 광원으로부터 출사되는 자외선(L1, L2)의 진행의 양태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7은, 제1 광학 필터의 투과 스펙트럼의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 8은, 제1 광학 필터의 반사 스펙트럼의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 9a는, 엑시머 램프 및 시동 보조 광원으로부터 출사되는 자외선(L1, L2)의 진행의 양태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 9b는, 엑시머 램프 및 시동 보조 광원으로부터 출사되는 자외선(L1, L2)의 진행의 다른 양태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 10은, 본 발명의 자외선 조사 장치의 제2 실시 형태의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은, 본 발명의 자외선 조사 장치의 제2 실시 형태의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 12는, 본 발명의 자외선 조사 장치의 제2 실시 형태의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
본 발명에 따른 자외선 조사 장치의 각 실시 형태에 대하여, 적절히 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 각 도면은, 모식적으로 도시된 것이고, 도면 상의 치수비와 실제 치수비는 반드시 일치하고 있지는 않다. 또, 각 도면 간에 있어서도, 치수비는 반드시 일치하고 있지는 않다.
[제1 실시 형태]
본 발명에 따른 자외선 조사 장치의 제1 실시 형태에 대하여 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태의 자외선 조사 장치의 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 자외선 조사 장치(1)는, 램프 하우스(10)와, 램프 하우스(10)의 내측에 수용된 엑시머 램프(3)를 구비한다. 또한, 이하에서는, 자외선 조사 장치(1)가 2개의 엑시머 램프(3, 3)를 구비하는 경우를 예로 들어 설명하지만, 자외선 조사 장치(1)가 구비하는 엑시머 램프(3)의 개수는 2개에 한정되지 않고, 1개여도 상관없고, 3개 이상이어도 상관없다.
본 실시 형태에서는, 램프 하우스(10)는, 거의 직방체의 형상을 나타내고 있고, 내측에 엑시머 램프(3) 등을 수용할 수 있도록, 중공(中空)의 공간을 갖고 있다. 그리고, 램프 하우스(10)의 1개의 면(10a)은, 엑시머 램프(3)로부터 출사되는 자외선(L1)을 램프 하우스(10)의 외측으로 취출하기 위한, 광취출면을 구성한다. 이 면(10a)(이하, 「광취출면(10a)」이라고 부른다.)에는, 제1 광학 필터(21)가 형성되어 있다. 제1 광학 필터(21)의 특성에 대해서는, 후술된다.
이하의 설명에서는, 램프 하우스(10)로부터 자외선(L1)이 취출되는 방향을 X방향으로 하고, 이 X방향에 직교하는 평면을 YZ 평면으로 하는, XYZ 좌표계가 적절히 참조된다. 또한, 본 실시 형태에서는, Y방향을 관축 방향으로 하는 2개의 엑시머 램프(3, 3)가, Z방향으로 이격하여 배치되어 있는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 2는, 엑시머 램프(3)를 X방향으로 보았을 때의 모식적인 평면도이다. 관축 방향을 Y방향으로 하는 각 엑시머 램프(3)의 외벽에는, Y방향으로 이격한 한 쌍의 전극(9, 9)이 형성되어 있다. 도 1에서는, 한 쌍의 전극(9, 9) 중 한쪽의 전극(9)만이 도시되어 있다.
자외선 조사 장치(1)는, 시동 보조 광원(5)을 구비한다. 본 실시 형태에서는, 시동 보조 광원(5)은, LED 광원이며, 주된 발광 파장이 250nm 이상, 300nm 이하인 제2 파장대에 속하는 자외선(L2)(도 6 참조)을 출사한다. 일례로서, 시동 보조 광원(5)은 피크 파장이 280nm의 LED 광원이다. 본 실시 형태에 있어서, 시동 보조 광원(5)은, 램프 하우스(10)의 외측이고, 램프 하우스(10)의 외벽에 고정되어 있다. 램프 하우스(10)는, 시동 보조 광원(5)의 광출사면에 대향하는 위치에, 투광창(11)이 형성되어 있다. 시동 보조 광원(5)으로부터 출사된 자외선(L2)은, 투광창(11)을 통하여 램프 하우스(10)의 내측에 입사된다. 투광창(11)은, 자외선(L2)을 투과시키는 재료막으로 구성되어 있어도 상관없고, 단순한 개구여도 상관없다.
도 3은, 엑시머 램프(3)와, 전극(9, 9)의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 도면이며, 엑시머 램프(3)를 Z방향으로 보았을 때의 모식적인 평면도에 대응한다.
상술한 바와 같이, 엑시머 램프(3)는, Y방향을 관축 방향으로 하는 관체(30)를 갖는다. 이 관체(30)의 외벽면에, Y방향으로 이격한 위치에서, 한 쌍의 전극(9, 9)이 접촉하고 있다. 관체(30)에는, 발광 가스(3G)가 봉입되어 있다. 한 쌍의 전극(9, 9)의 사이에, 예를 들면 10kHz~5MHz 정도의 고주파의 교류 전압이 인가되면, 관체(30)를 통하여 발광 가스(3G)에 대하여 상기 전압이 인가된다. 이때, 발광 가스(3G)가 봉입되어 있는 방전 공간 내에서 방전 플라즈마가 발생하고, 발광 가스(3G)의 원자가 여기되어 엑시머 상태가 되고, 이 원자가 기저 상태로 이행할 때에 엑시머 발광을 발생시킨다.
발광 가스(3G)는, 엑시머 발광 시에, 주된 발광 파장이 190nm 이상, 230nm 이하인 제1 파장대에 속하는 자외선(L1)을 출사하는 재료로 이루어진다. 일례로서, 발광 가스(3G)로서는, KrCl, KrBr, ArF가 포함된다. 또한, 상기의 가스 종에 더하여, 아르곤(Ar), 네온(Ne) 등의 불활성 가스가 혼합되어 있어도 상관없다.
예를 들면, 발광 가스(3G)에 KrCl이 포함되는 경우에는, 엑시머 램프(3)로부터 주된 발광 파장이 222nm 근방인 자외선(L1)이 출사된다. 발광 가스(3G)에 KrBr이 포함되는 경우에는, 엑시머 램프(3)로부터는, 주된 발광 파장이 207nm 근방인 자외선(L1)이 출사된다. 발광 가스(3G)에 ArF가 포함되는 경우에는, 엑시머 램프(3)로부터는, 주된 발광 파장이 193nm 근방인 자외선(L1)이 출사된다. 도 4는, 발광 가스(3G)에 KrCl이 포함되는, 엑시머 램프(3)로부터 출사되는 자외선(L1)의 스펙트럼의 일례이다.
그런데, 발광 가스(3G)로서, 상기의 KrCl, KrBr, ArF 등의 가스 종이 포함되는 경우, 단지 한 쌍의 전극(9, 9)의 사이에 전압을 인가한 것 만으로는, 시간이 경과해도 관체(30) 내에서 방전이 개시되지 않는다. 그래서, 본 실시 형태의 자외선 조사 장치(1)는, 시동 보조 광원(5)을 갖고 있다. 시동 보조 광원(5)으로부터 출사되는 자외선(L2)이, 램프 하우스(10) 내의 엑시머 램프(3)에 조사됨으로써, 방전이 개시되기 쉬워진다.
특히, 시동 보조 광원(5)으로부터 출사되는 자외선(L2)을, 주된 발광 파장이 250nm 이상, 300nm 이하인 제2 파장대에 속하는 자외선으로 함으로써, 엑시머 램프(3)의 시동성이 매우 향상된다. 한 쌍의 전극(9, 9)의 사이에 전압을 인가하면서, 이들 파장대에 속하는 자외선(L2)을 엑시머 램프(3)에 대하여 조사함으로써, 1초 이내, 늦어도 수 초 이내에는 엑시머 램프(3)를 점등시킬 수 있다. 이 점에 대하여, 검증 결과를 참조하여 설명한다.
도 5는, 검증용 장치 구성을, 도 2와 마찬가지로 모식적으로 도시한 도면이다. 검증용 자외선 조사 장치(1a)는, 상술한 엑시머 램프(3)를 4개 구비함과 더불어, 각 엑시머 램프(3)에 대하여 전압을 인가하기 위한 한 쌍의 전극(9, 9), 및 시동 보조 광원(5)로서의 LED 광원(15)을 구비한다. LED 광원(15)은, LED 실장 기판(16) 상에 탑재되어 있다.
엑시머 램프(3)로서는, 크립톤(Kr)과 염소(Cl2)를 포함하는 발광 가스(3G)가 봉입된 것이 이용되었다. 이때의 봉입 가스압은 10kPa로 했다.
LED 광원(15)으로서는, 발광 파장이 상이한 5종류의 광원이 준비되었다.
LED 광원(15)에 대하여 20mA의 전류를 공급하여 발광시키고, LED 광원(15)으로부터의 광(LED광(L15))을, 엑시머 램프(3)를 향하여 출사시켰다. 이 상태로, 각 엑시머 램프(3)에 대하여, 4kV, 70kHz 정도의 고주파 교류 전압을 인가함으로써, 시동 지연 시간을 측정했다. 또한, 비교예로서, LED 광원(15)을 점등하지 않고 동일한 검증이 행해졌다. 그 결과를, 하기 표 1에 나타낸다. 또한, 표 1에 있어서, LED광(L15)의 파장이란, LED 광원(15)으로부터 출사된 LED광(L15)의 피크 파장에 대응한다.
Figure 112021038890993-pct00001
상기 표 1의 결과에 의하면, LED광(L15)의 파장을 UVC 영역에 속하는 280nm로 한 경우에는, 전압 인가를 개시하고 나서 즉시 엑시머 램프(3)가 점등되었다. 한편, LED광(L15)을 백색광으로 한 경우나, 피크 파장을 470±5nm, 405nm, 365nm로 한 경우에는, LED 광원(15)을 점등하지 않았던 경우와 동일하게, 전압 인가를 개시하고 나서, 60초 이상 경과해도 엑시머 램프(3)를 점등시킬 수 없었다.
그 이유에 대하여, 본 발명자는 이하와 같이 추측하고 있다.
상술한 바와 같이, 엑시머 램프(3)에 봉입되어 있는 발광 가스(3G)에는, 염소 등의 할로겐이 포함된다. 할로겐은 전자 부착성이 강하고, 방전 공간 내의 전자를 빼앗기 쉽다. 이 때문에, 할로겐을 포함하는 발광 가스(3G)가 봉입된 엑시머 램프(3)는, 시동성이 나빠지기 쉽다. 이러한 관점에서, 할로겐 분자(여기에서는 염소 분자)를 여기·해리할 수 있으면, 방전 공간 내의 전자를 빼앗기 어려워져, 엑시머 램프의 시동성이 향상된다고 생각할 수 있다.
염소 분자의 에너지 준위도로부터, 염소 분자의 여기, 해리 에너지는 4.1eV 이상으로 상정되고, 이것을 파장 환산하면 300nm 이하가 된다. 따라서, 발광 파장이 300nm 이하인 LED 광원(15)으로부터 LED광(L15)을 엑시머 램프(3)에 조사하고, 엑시머 램프(3) 내의 발광 가스(3G)에 포함되는 염소 가스를 광 여기시킴으로써, 엑시머 램프(3)의 시동성이 현저하게 개선된 것으로 추측된다. 즉, 주된 발광 파장이 250nm 이상, 300nm 이하인 제2 파장대에 속하는 자외선(L2)을 엑시머 램프(3)에 조사함으로써, 엑시머 램프(3)의 시동성을 높일 수 있다.
한편, LED광(L15)을 백색광으로 한 경우나, LED광(L15)의 피크 파장을 470±5nm, 405nm, 365nm로 한 경우에는, 엑시머 램프(3) 내에 입사되는 광 에너지가 염소 분자의 여기, 해리 에너지에 도달하지 않아, 엑시머 램프(3)의 시동성을 높이는 효과가 얻어지지 않았던 것으로 생각할 수 있다.
그러나, 상기 제2 파장대에 속하는 자외선(L2)은, 인체에 대하여 영향이 있는 파장이라고 하고 있다. 이러한 관점에서, 자외선 조사 장치(1)는, 이 자외선(L2)을 램프 하우스(10)의 외측으로 출사하기 어렵게 하기 위하여, 광취출면(10a)에 제1 광학 필터(21)를 구비하고 있다. 도 6은, 엑시머 램프(3) 및 시동 보조 광원(5)으로부터 출사되는 자외선(L1, L2)의 진행의 양태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
제1 광학 필터(21)는, 엑시머 램프(3)로부터 출사되는, 제1 파장대의 자외선(L1)에 대해서는 실질적으로 투과시키는 한편, 시동 보조 광원(5)으로부터 출사되는, 제2 파장대의 자외선(L2)에 대해서는 실질적으로 반사하는 특성을 갖고 있다. 이와 같은 제1 광학 필터(21)는, 굴절률이 상이한 복수의 유전체 다층막으로 실현된다.
도 7은, 제1 광학 필터(21)의 투과 스펙트럼의 일례를 나타내는 그래프이며, 도 8은, 제1 광학 필터(21)의 반사 스펙트럼의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 7의 그래프는, 제1 광학 필터(21)에 대하여 입사한 광의 강도와, 제1 광학 필터(21)로부터 출사된 광의 강도의 비율을 파장마다 측정한 것이다. 또, 도 8의 그래프는, 제1 광학 필터(21)에 대하여 입사한 광의 강도와, 제1 광학 필터(21)에서 반사된 광의 강도의 비율을 파장마다 측정한 것이다.
유전체 다층막으로 형성된 제1 광학 필터(21)는, 입사각에 의존하여 광의 투과율이나 반사율이 변화한다. 이 때문에, 도 7 및 도 8에서는, 제1 광학 필터(21)에 대하여 입사되는 광의 입사각마다, 스펙트럼이 나타내어져 있다. 단, 발광부와 수광부를 같은 광축 상에 배치할 수 없기 때문에, 도 8의 그래프에 있어서 입사각이 0°인 경우의 데이터는 도시되어 있지 않다.
도 7 및 도 8에 나타내는 특성을 갖는 제1 광학 필터(21)는, 엑시머 램프(3)의 발광 가스(3G)가 KrCl을 포함하는 경우, 즉, 엑시머 램프(3)가 주된 발광 파장 222nm의 자외선(L1)을 발하는 경우를 상정하여 설계된 것이다.
도 7에 의하면, 이 제1 광학 필터(21)는, 입사각이 20° 이내로 파장 222nm의 자외선(L1)이 입사된 경우, 60% 이상, 보다 상세하게는 약 80% 이상의 투과율을 나타낸다. 입사각이 30° 이내로 입사된 경우이더라도, 약 40% 이상의 투과율을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 엑시머 램프(3)로부터 출사되는 자외선(L1)의 주된 발광 파장이 207nm인 경우에는, 입사각이 20° 이내로 입사된 파장 207nm의 자외선(L1)에 대하여, 60% 이상의 투과율을 나타내도록 설계하면 된다. 마찬가지로, 엑시머 램프(3)로부터 출사되는 자외선(L1)의 주된 발광 파장이 193nm인 경우에는, 입사각이 20° 이내로 입사된 파장 193nm의 자외선(L1)에 대하여, 60% 이상의 투과율을 나타내도록 설계하면 된다.
또, 도 8에 의하면, 이 제1 광학 필터(21)는, 입사각이 30° 이내로 입사된, 250nm 이상, 300nm 이하의 제2 파장대에 속하는 자외선(L2)에 대해서는, 90% 이상, 보다 상세하게는 95% 이상의 반사율을 나타내는 것을 알 수 있다.
도 6에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 시동 보조 광원(5)으로부터 출사된, 250nm 이상, 300nm 이하의 제2 파장대에 속하는 자외선(L2)은, 엑시머 램프(3)에 조사되어 시동 보조에 이용된다. 또, X방향으로 진행한 자외선(L2)은, 광취출면(10a) 측(도 1 참조)에 설치된 제1 광학 필터(21)에 입사되면, 그 대부분이 이 제1 광학 필터(21)에서 반사된다. 그 결과, 반사광에 대해서도, 엑시머 램프(3)의 시동 보조에 이용할 수 있음과 더불어, 램프 하우스(10)의 외측으로 방사되는 것이 억제된다.
또, 자외선(L2)에 의하여 점등 보조가 됨으로써, 방전이 개시된 엑시머 램프(3)는, 190nm 이상, 230nm 이하의 제1 파장대에 속하는 자외선(L1)을 출사한다. 제1 광학 필터(21)는, 이 자외선(L1)에 대해서는 높은 투과성을 나타내기 때문에, 광취출면(10a) 측(도 1 참조)에 설치된 제1 광학 필터(21)에 입사되면, 그대로 제1 광학 필터(21)를 투과한다.
따라서, 자외선 조사 장치(1)에 의하면, 이용하고 싶은 190nm 이상, 230nm 이하의 제1 파장대에 속하는 자외선(L1)에 대해서는, 램프 하우스(10)의 외측으로 높은 강도로 방사하면서, 인체에 대하여 영향을 미치는 리스크가 존재하는, 250nm 이상, 300nm 이하의 제2 파장대에 속하는 자외선(L2)에 대해서는, 램프 하우스(10)의 외측으로 방사되는 것이 억제된다.
또한, 본 실시 형태의 자외선 조사 장치(1)는, 시동 보조 광원(5)의 광출사면(5a) 측에, 자외선(L1)의 투과를 억제하는 제2 광학 필터(22)를 구비하는 것으로 해도 상관없다(도 9a, 도 9b 참조). 도 9a에 나타내는 예에서는, 제2 광학 필터(22)는, 제1 광학 필터(21)와는 상이하고, 제2 파장대에 속하는 자외선(L2)을 실질적으로 투과하는 한편, 제1 파장대에 속하는 자외선(L1)을 실질적으로 반사하도록 설계되어 있다. 제2 광학 필터(22)도, 제1 광학 필터(21)와 동일하게, 굴절률이 상이한 복수의 유전체 다층막으로 실현된다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 자외선 조사 장치(1)는, X방향에서 보았을 때에, Y방향으로 이격한 한 쌍의 전극(9, 9) 사이의 위치에, 시동 보조 광원(5)이 설치되어 있다. 이러한 위치에 시동 보조 광원(5)이 배치되어 있음으로써, 시동 보조 광원(5)으로부터 출사된 자외선(L2)은, 엑시머 램프(3)의 한 쌍의 전극(9, 9) 사이에 끼인 영역, 즉 발광 공간에 높은 강도로 조사되기 쉽다. 그 결과, 엑시머 램프(3)의 높은 시동성이 발휘된다.
한편, 엑시머 램프(3)가 점등을 개시한 후에는, 190nm 이상, 230nm 이하의 제1 파장대에 속하는 자외선(L1)의 일부가, 시동 보조 광원(5) 측으로 진행한다. 시동 보조 광원(5)이 LED 광원인 경우, LED 소자는 수지 봉지되어 있는 것이 일반적이기 때문에, 이 자외선(L1)이 조사됨으로써, 경시적으로 수지가 열화할 우려가 있다.
그러나, 도 9a에 나타내는 바와 같이, 시동 보조 광원(5)이, 광출사면(5a) 측에 제2 광학 필터(22)를 가짐으로써, 엑시머 램프(3)로부터 출사하여 시동 보조 광원(5) 측으로 진행해 온 자외선(L1)을, 시동 보조 광원(5)의 광출사면(5a)에서 반사시킬 수 있다. 그 결과, 자외선(L1)이 시동 보조 광원(5)에 조사되는 것을 저해할 수 있기 때문에, 시동 보조 광원(5)의 열화를 억제할 수 있다. 또한, 제2 광학 필터(22)는, 시동 보조 광원(5)으로부터 출사되는, 제2 파장대의 자외선(L2)에 대해서는 실질적으로 투과하기 때문에, 엑시머 램프(3)에 대한 시동 보조의 기능은 여전히 담보된다.
또, 시동 보조 광원(5)의 광출사면(5a)에 설치된 제2 광학 필터(22)에 의하여, 엑시머 램프(3)로부터 출사된, 제1 파장대의 자외선(L1)이 반사됨으로써, 광취출면(10a) 측으로 진행 방향을 변환할 수 있다. 이에 의하여, 자외선 조사 장치(1)로부터 취출되는 자외선(L1)의 광 강도가 향상된다.
다른 예로서, 도 9b에 나타내는 바와 같이, 제2 광학 필터(22)를 제1 파장대의 자외선(L1)에 대해서는 흡수하는 것과 같은 설계로 할 수도 있다. 이러한 경우이더라도, 자외선(L1)이 시동 보조 광원(5)에 조사되는 것을 저해할 수 있기 때문에, 시동 보조 광원(5)의 열화를 억제할 수 있다. 이 경우에 있어서도, 제2 광학 필터(22)는, 시동 보조 광원(5)으로부터 출사되는, 제2 파장대의 자외선(L2)에 대해서는 실질적으로 투과시키기 때문에, 엑시머 램프(3)에 대한 시동 보조의 기능은 여전히 담보된다.
또한, 램프 하우스(10)의 벽면이나, 전극(9, 9)에 대해서도, 제1 파장대의 자외선(L1)에 대한 반사율이 높은 재료로 구성되어 있는 것이라고 해도 상관없다. 일례로서, 램프 하우스(10)의 벽면이나, 전극(9, 9)을, Al이나 스테인리스 등의 금속이나 합금제로 할 수 있다.
[제2 실시 형태]
본 발명에 따른 자외선 조사 장치의 제2 실시 형태에 대하여, 제1 실시 형태와 상이한 개소를 주로 설명한다. 또한, 제1 실시 형태와 공통의 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 적절히 할애한다.
도 10은, 본 실시 형태의 자외선 조사 장치의 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 제1 실시 형태의 자외선 조사 장치(1)에서는, X방향에서 보았을 때에, 시동 보조 광원(5)이 Y방향으로 이격한 한 쌍의 전극(9, 9) 사이의 위치에 배치되어 있었다. 이에 대하여, 본 실시 형태에서는, X방향에서 보았을 때에, 시동 보조 광원(5)은, 전극(9, 9)보다 Y방향에 관하여 외측에 위치하고 있는 점이 상이하다.
이러한 구성이더라도, 광취출면(10a)에 형성되는 제1 광학 필터(21)가, 시동 보조 광원(5)으로부터 출사되는 제2 파장대의 자외선(L2)에 대하여, 실질적으로 반사하는 특성을 갖고 있기 때문에, 엑시머 램프(3)의 발광 공간 내로, 자외선(L2)을 이끌 수 있다. 그 결과, 엑시머 램프(3)의 시동성이 향상된다. 또, 제1 실시 형태와 동일하게, 제1 광학 필터(21)를 구비함으로써, 인체에 대하여 영향을 미치는 리스크가 존재하는 파장대인, 제2 파장대의 자외선(L2)이, 램프 하우스(10)의 외측으로 방사되는 것이 억제된다.
또, 제1 실시 형태의 구성과는 상이하게, 본 실시 형태의 경우, 엑시머 램프(3)의 발광 공간으로부터 떨어진 위치에 시동 보조 광원(5)이 배치되어 있다. 이 때문에, 제1 실시 형태의 구성과 비교하여, 점등 후의 엑시머 램프(3)로부터 출사된 제1 파장대의 자외선(L1)이 시동 보조 광원(5)에 조사되기 어렵다. 따라서, 도 9를 참조하여 상술한 바와 같은, 제2 광학 필터(22)를 시동 보조 광원(5)의 광출사면(5a)에 설치하고 있지 않아도, 시동 보조 광원(5)의 열화가 진행하기 어렵다고 하는 효과가 얻어진다.
또한, 도 10에서는, 자외선(L2)이 제1 광학 필터(21) 및 전극(9)에서 반사된 후에 엑시머 램프(3)의 발광 공간 내로 이끌어지는 경우가 나타내어져 있지만, 시동 보조 광원(5)으로부터 직접 엑시머 램프(3)의 발광 공간 내에 자외선(L2)이 조사되어도 상관없고, 제1 광학 필터(21)에서 1회 반사된 후에 엑시머 램프(3)의 발광 공간 내에 자외선(L2)이 조사되어도 상관없다.
도 11은, 본 실시 형태의 자외선 조사 장치의 구성의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, X방향에 관하여, 엑시머 램프(3)가 배치되어 있는 위치와 같은 위치에 시동 보조 광원(5)을 배치함으로써, 시동 보조 광원(5)으로부터 출사된 자외선(L2)을 직접 엑시머 램프(3)의 발광 공간으로 이끌기 쉬워진다. 또, 시동 보조 광원(5)으로부터 광취출면(10a) 측을 향하여 진행한 제2 파장대의 자외선(L2)에 대해서는, 제1 광학 필터(21)에서 반사되기 때문에, 엑시머 램프(3)의 발광 공간 내로 이끌 수 있음과 더불어, 램프 하우스(10)의 외측으로 방사되는 것이 억제된다.
또한, 도 12에 나타내는 바와 같이, 시동 보조 광원(5)을 램프 하우스(10)의 내측에 배치해도 상관없다. 도 12에 나타내는 예에서는, 시동 보조 광원(5)이 램프 하우스(10)의 내벽에 고정되어 있다. 또한, 도 10에 나타내는 구성이나, 도 1에 나타내는 구성에 있어서도, 동일하게 시동 보조 광원(5)을 램프 하우스(10)의 내측에 배치해도 상관없다.
[다른 실시 형태]
이하, 다른 실시 형태에 대하여 설명한다.
<1> 상기 각 실시 형태에서는, 시동 보조 광원(5)이 LED 광원인 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 시동 보조 광원(5)은, 주된 발광 파장이 250nm 이상, 300nm 이하인 제2 파장대에 속하는 자외선(L2)을 출사하는 광원이고, 엑시머 램프(3)보다 시동성이 빠른 광원인 한에 있어서, 임의이다. LED 광원 이외의 예로서, 시동 보조 광원(5)을 저압 수은 램프로 구성할 수 있다.
<2> 도 3을 참조하여 상술한, 엑시머 램프(3)의 구성은 어디까지나 일례이다. 엑시머 램프(3)는, 주된 발광 파장이 190nm 이상 230nm 이하인 제1 파장대에 속하는 자외선(L1)을 출사하는 한에 있어서, 그 구조는 임의이다. 일례로서, 엑시머 램프(3)는, 동심원 형상으로 관체가 이중으로 설치되고, 내측관과 외측관의 사이에 발광 가스(3G)가 봉입되는 구조이더라도 상관없다(이중관 구조). 또, 다른 예로서, 엑시머 램프(3)는, 발광 가스(3G)가 봉입된 단일한 관체의 내부와 외측에 전극이 설치된 구조(일중관 구조)이더라도 상관없고, 발광 가스(3G)가 봉입된, 직사각형 형상의 면을 갖는 관체가 마주 보는 2면에 전극이 설치된 구조(편평관 구조)이더라도 상관없다.
<3> 상기 실시 형태에서는, 제1 광학 필터(21)가 램프 하우스(10)의 광취출면(10a)에 설치되어 있는 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 제1 광학 필터(21)가 설치되는 개소는 광취출면(10a)에는 한정되지 않고, 램프 하우스(10) 내에 있어서, 엑시머 램프(3)로부터 출사되는 자외선(L1)이 통과하는 개소에 설치되어 있으면 동일한 효과를 발휘한다.
<4> 상기 실시 형태에서는, 자외선 조사 장치(1)가 제1 광학 필터(21)를 구비하는 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 예를 들면 인간이 동일 공간 내에 존재하지 않는 경우에 한하여 자외선 조사 장치(1)을 가동시키는 경우 등, 시동 보조 광원(5)으로부터 출사되는 제2 파장대의 자외선을 조사 공간 내에 방사하는 것이 허용되는 등의 사정이 있는 경우에는, 자외선 조사 장치(1)는 반드시 제1 광학 필터(21)를 구비하지 않아도 상관없다.
1: 자외선 조사 장치
1a: 검증용 자외선 조사 장치
3: 엑시머 램프
3G: 발광 가스
5: 시동 보조 광원
5a: 시동 보조 광원의 광출사면
9: 전극
10: 램프 하우스
10a: 광취출면
11: 투광창
15: LED 광원
16: LED 실장 기판
21: 제1 광학 필터
22: 제2 광학 필터
30: 관체

Claims (9)

  1. 적어도 1개의 면에 광취출면(光取出面)이 형성된 램프 하우스와,
    상기 램프 하우스의 내측에 수용되고, 주된 발광 파장이 190nm 이상, 230nm 이하인 제1 파장대에 속하는 자외선을 발하는 엑시머 램프와,
    주된 발광 파장이 250nm 이상, 300nm 이하인 제2 파장대에 속하는 자외선을, 상기 엑시머 램프에 대하여 조사 가능한 위치에 배치된 시동 보조 광원을 구비하고,
    상기 램프 하우스 내이고, 상기 엑시머 램프로부터 방사된 자외선이 통과하는 개소에, 상기 제1 파장대의 자외선을 투과시키고, 상기 제2 파장대의 자외선을 반사하는 제1 광학 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 광학 필터는, 상기 램프 하우스의 광취출면에 배치되어 있는, 자외선 조사 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 엑시머 램프는, KrCl 또는 KrBr을 포함하는 발광 가스가 봉입되어 있는 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 시동 보조 광원은, 상기 제2 파장대의 자외선을 출사하는 광출사면을 포함하는 LED 광원인 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 엑시머 램프는, 당해 엑시머 램프를 구성하는 관체의 외벽에 형성되고, 또한, 상기 관체의 관축 방향으로 이격하여 배치된 한 쌍의 전극을 갖고,
    상기 시동 보조 광원은, 상기 광출사면에, 상기 제2 파장대의 자외선을 투과시키고, 상기 제1 파장대의 자외선이 당해 시동 보조 광원에 조사되는 것을 저해하는 제2 광학 필터를 갖고,
    상기 시동 보조 광원은, 상기 광취출면에 대하여 직교하는 방향에서 보았을 때에, 상기 관축 방향에 관하여 상기 한 쌍의 전극 사이의 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 엑시머 램프는, 당해 엑시머 램프를 구성하는 관체의 외벽에 형성되고, 또한, 상기 관체의 관축 방향으로 이격하여 배치된 한 쌍의 전극을 갖고,
    상기 시동 보조 광원은, 상기 광취출면에 대하여 직교하는 방향에서 보았을 때에, 상기 관축 방향에 관하여 상기 한 쌍의 전극보다 외측의 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 램프 하우스는, 상기 광취출면을 제외한 적어도 1개의 면의 내벽이, 상기 제2 파장대의 자외선을 반사하는 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.
  9. 청구항 5 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 램프 하우스의 벽면의 일부에 설치된 투광창을 갖고,
    상기 시동 보조 광원은, 상기 광출사면을 상기 투광창에 대향시킨 상태로, 상기 램프 하우스의 외측에 있어서 상기 램프 하우스의 상기 벽면에 고정하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.
KR1020217009834A 2019-08-05 2020-08-05 자외선 조사 장치 KR102509316B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019143960 2019-08-05
JPJP-P-2019-143960 2019-08-05
JPJP-P-2019-145557 2019-08-07
JP2019145557 2019-08-07
PCT/JP2020/030005 WO2021025063A1 (ja) 2019-08-05 2020-08-05 紫外線照射装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210044296A KR20210044296A (ko) 2021-04-22
KR102509316B1 true KR102509316B1 (ko) 2023-03-14

Family

ID=74502995

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217009696A KR20210052526A (ko) 2019-08-05 2020-08-05 광조사 장치
KR1020217009834A KR102509316B1 (ko) 2019-08-05 2020-08-05 자외선 조사 장치

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217009696A KR20210052526A (ko) 2019-08-05 2020-08-05 광조사 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220359186A1 (ko)
EP (2) EP3998116A4 (ko)
JP (2) JP7020591B2 (ko)
KR (2) KR20210052526A (ko)
CN (2) CN112673453A (ko)
WO (2) WO2021025063A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7181483B2 (ja) * 2021-03-31 2022-12-01 ダイキン工業株式会社 紫外線照射装置
WO2022220296A1 (ja) * 2021-04-16 2022-10-20 ウシオ電機株式会社 紫外線発生装置
JPWO2022234813A1 (ko) * 2021-05-07 2022-11-10
KR102585541B1 (ko) * 2021-05-14 2023-10-06 유니램 주식회사 광 조사 장치
KR102585540B1 (ko) 2021-05-14 2023-10-06 유니램 주식회사 엑시머 램프 및 이를 포함하는 광 조사 장치
EP4366788A1 (en) 2021-07-05 2024-05-15 Signify Holding B.V. A disinfection lighting device, lamp and luminaire using uv light
WO2023163245A1 (ko) * 2022-02-24 2023-08-31 엘지전자 주식회사 엑시머 램프 및 이를 포함하는 광 조사 장치
JP2023135750A (ja) * 2022-03-16 2023-09-29 ウシオ電機株式会社 紫外光照射装置
CN115381972A (zh) * 2022-04-19 2022-11-25 深圳市云配科技有限公司 一种紫外线发光模组及紫外线灯

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2854255B2 (ja) * 1994-11-25 1999-02-03 ウシオ電機株式会社 誘電体バリア放電ランプ装置
JP3355976B2 (ja) * 1997-02-05 2002-12-09 ウシオ電機株式会社 放電ランプ点灯装置
JP2001185089A (ja) * 1999-12-28 2001-07-06 Quark Systems Co Ltd エキシマ照射装置
JP2002279820A (ja) * 2001-03-19 2002-09-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 照明ユニット及びそれを用いた液晶表示装置
KR20060033799A (ko) * 2003-07-15 2006-04-19 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 색채 조절 가능 조명 소자
CN100505144C (zh) * 2003-08-29 2009-06-24 松下电器产业株式会社 光源装置、照明装置及液晶显示装置
JP4311266B2 (ja) * 2004-04-13 2009-08-12 ウシオ電機株式会社 エキシマランプおよび紫外線照射装置
CN1713337A (zh) * 2004-06-23 2005-12-28 豪雅冠得股份有限公司 受激准分子灯装置
JP2006040867A (ja) * 2004-06-23 2006-02-09 Ｈｏｙａ Ｃａｎｄｅｏ Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓ株式会社 エキシマランプ装置
JP4380591B2 (ja) * 2004-09-13 2009-12-09 ウシオ電機株式会社 エキシマランプ装置
JP4811135B2 (ja) * 2006-06-01 2011-11-09 ウシオ電機株式会社 紫外光放射装置
CN100502065C (zh) * 2006-10-09 2009-06-17 李屹 高效荧光转换的led光源及背光模块
JP2011154862A (ja) * 2010-01-27 2011-08-11 Ushio Inc 放電ランプ装置
JP2013171660A (ja) * 2012-02-20 2013-09-02 Stanley Electric Co Ltd 外部電極型放電ランプ
EP3848059A1 (en) * 2015-06-03 2021-07-14 The Trustees of Columbia University in the City of New York Apparatus, method and system for selectively affecting and/or killing a virus
JP6564663B2 (ja) 2015-09-29 2019-08-21 株式会社オーク製作所 エキシマランプ装置
JP6750266B2 (ja) * 2016-03-24 2020-09-02 東芝ライテック株式会社 紫外線照射装置及び紫外線検出方法
JP6288568B2 (ja) * 2016-08-09 2018-03-07 ウシオ電機株式会社 オゾン発生装置
JP6800678B2 (ja) * 2016-09-29 2020-12-16 株式会社オーク製作所 放電ランプおよび放電ランプ装置
JP6604339B2 (ja) * 2017-01-20 2019-11-13 ウシオ電機株式会社 紫外線殺菌装置
WO2018131582A1 (ja) * 2017-01-10 2018-07-19 ウシオ電機株式会社 紫外線殺菌装置
JP6558376B2 (ja) * 2017-01-10 2019-08-14 ウシオ電機株式会社 紫外線放射装置
JP6972659B2 (ja) * 2017-05-25 2021-11-24 ウシオ電機株式会社 ランプユニット
JP6950522B2 (ja) * 2017-12-27 2021-10-13 ウシオ電機株式会社 微生物の不活化処理装置および細胞活性化処理装置、並びに微生物の不活化処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2021025063A1 (ja) 2021-10-21
KR20210052526A (ko) 2021-05-10
US20220359186A1 (en) 2022-11-10
EP3998116A4 (en) 2023-01-11
CN112673454A (zh) 2021-04-16
WO2021025063A1 (ja) 2021-02-11
EP3998116A1 (en) 2022-05-18
JP7020591B2 (ja) 2022-02-16
WO2021025064A1 (ja) 2021-02-11
EP4012749A4 (en) 2023-01-11
JPWO2021025064A1 (ko) 2021-02-11
KR20210044296A (ko) 2021-04-22
CN112673453A (zh) 2021-04-16
CN112673454B (zh) 2024-03-01
EP4012749A1 (en) 2022-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102509316B1 (ko) 자외선 조사 장치
KR102228496B1 (ko) 레이저-지속 플라즈마 소스의 vuv 방사선 방출을 저해하는 시스템 및 방법
JP2019115525A (ja) 微生物の不活化処理装置および細胞活性化処理装置、並びに微生物の不活化処理方法および細胞活性化処理方法
TW201024931A (en) Light source
CN112930579B (zh) 紫外线照射装置
JP2006040867A (ja) エキシマランプ装置
EP2202780B1 (en) Light source device
JP2018508936A (ja) レーザ維持プラズマ光源の放射性輻射を阻害するシステム及び方法
JP6831268B2 (ja) 放電ランプ
KR102555241B1 (ko) 극자외선 생성 장치
CN114078688A (zh) 紫外线照射装置
JP7474422B2 (ja) 紫外線照射装置
KR100779450B1 (ko) 유전체 배리어 방전 램프
US20120248963A1 (en) Electrical high-pressure discharge lamp for cosmetic skin treatment

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant