TW201513162A

TW201513162A - 放電燈

Info

Publication number: TW201513162A
Application number: TW103126187A
Authority: TW
Inventors: Tsuyoshi Katagiri; Kazuya Hatase
Original assignee: Gs Yuasa Int Ltd
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2015-04-01
Also published as: JP2015046388A; TWI641020B; JP6201925B2

Abstract

本發明提供一種放電燈，可增加從放電燈的長邊方向端部照射的光量。放電燈包括：放電管2；一對電極31、電極32，沿著放電管2的長邊方向而設置；反射膜4，沿著放電管2的長邊方向在放電管2上具有開口部5而設置；及端部發光區域，在放電管2的至少一個端部，以夾著比反射膜4的長邊方向端部更外側的區域的方式配置著一對電極31、電極32，藉此形成於比反射膜4的長邊方向端部更外側處，且放電管2的長邊方向上的端部發光區域所處的區域的至少一部分的工件方向的透光區域Rx，寬於放電管2的長邊方向中央部的工件方向的透光區域。

Description

放電燈

本發明是有關於例如稱作準分子燈(excimer lamp)的紫外線燈等的放電燈。

作為準分子燈，如專利文獻1所示，有例如如下者：包括呈剖面矩形狀的直管狀的放電管、及設置於該放電管的外表面的一對電極，使該一對電極間產生準分子放電，且照射例如波長170nm附近的真空紫外線。

而且，在所述放電管的內表面，形成著例如包含二氧化矽粒子的紫外線反射膜。藉由如此形成紫外線反射膜，而由該反射膜使在放電管的內部產生的紫外線散射反射，從而可增加從光射出部向外部射出的光量。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2010-55971號公報

然而，在紫外線反射膜的長邊方向端部，因散射反射導致光量下降，故從光射出部的長邊方向端部射出的光量亦下降。因此，如圖8所示，存在被照射面的長邊方向的光量分佈(光量均勻度)變差的問題。即，所述準分子燈中，存在長邊方向的端部的光量比中央部小的問題。

因此，本發明是為了解決所述問題而完成，提供一種可增加從放電燈的長邊方向端部照射的光量的放電燈。

即，本發明的放電燈包括：放電管；一對電極，沿著所述放電管的長邊方向而設置於所述放電管；反射膜，沿著所述放電管的長邊方向在所述放電管上具有開口部而被設置；及端部發光區域，在所述放電管的至少一個端部，以夾著比所述反射膜的長邊方向端部更外側的區域的方式配置著所述一對電極，藉此形成於比所述反射膜的長邊方向端部更外側處，且所述放電管的長邊方向上的所述端部發光區域所處的區域的至少一部分的工件方向的透光區域，寬於所述放電管的長邊方向中央部的所述工件方向的透光區域。

根據所述放電燈，可增加從放電燈的長邊方向端部照射的光量。

理想的是所述一對電極在所述放電管的外表面沿著包含所述透光區域的長邊方向相向而被設置。

據此，可在所述透光區域內產生放電，從而可進一步增加從放電燈的長邊方向端部照射的光量。

理想的是所述一對電極中，一者為設置於開口部側的網狀電極，另一者為板狀電極。

據此，可由所述板狀電極使在所述透光區域內產生放電而產生的光向所述開口部方向反射，因而可進一步增加從放電燈的長邊方向端部照射的光量。

較佳為以夾著比所述反射膜的長邊方向端部更外側的區域的方式配置的所述一對電極的一部分用作光監視器用的窗。

據此，可控制從放電燈照射的光量，且亦無需新設置用以形成光監視器用窗的專用空間，因而設計變得容易。

根據如所述般構成的放電燈，可增加從放電燈的長邊方向端部照射的光量。

2‧‧‧放電管

2a‧‧‧長邊方向一端部

2b‧‧‧長邊方向另一端部

2c‧‧‧長邊方向中央部

2W‧‧‧監視器用窗

4‧‧‧反射膜

4a、4b‧‧‧端部

4m、4n‧‧‧反射膜的長邊方向端部

5‧‧‧開口部

6‧‧‧遮光膜

6m、6n‧‧‧遮光膜的長邊方向端部

21‧‧‧上壁部

22‧‧‧下壁部

23‧‧‧前壁部

24‧‧‧後壁部

25‧‧‧左壁部

26‧‧‧右壁部

31、32‧‧‧一對電極

31a、31b、32a、32b‧‧‧外部電極的長邊方向端部

100‧‧‧放電燈

251‧‧‧左側壁的內表面

261‧‧‧右側壁的內表面

HS‧‧‧面

Rx‧‧‧透光區域

圖1是表示本實施形態的放電燈的立體圖。

圖2是表示所述實施形態的放電燈的仰視圖。

圖3是表示所述實施形態的放電燈的A-A'線剖面圖。

圖4是表示所述實施形態的放電燈的B-B'線放大剖面圖。

圖5是表示另一實施形態的放電燈的仰視圖。

圖6是表示另一實施形態的放電燈的B-B'線放大剖面圖。

圖7是示意性地表示所述實施形態的放電燈的長邊方向的光量分佈的圖。

圖8是示意性地表示現有的放電燈的長邊方向的光量分佈的圖。

以下，參照圖式對本發明的放電燈的一實施形態進行說明。

本實施形態的放電燈100如圖1~圖4所示為介電體阻擋放電燈(dielectric barrier discharge lamp)，其包括直管狀的放電管2及在該放電管2的外表面沿長邊方向相向而被設置的一對外部電極31、外部電極32。另外，以下的說明中，將放電管2的長邊方向設為左右方向，將與所述放電管2的長邊方向正交的2個方向設為前後方向及上下方向(以下，亦一併稱作短邊方向)。

放電管2為合成石英玻璃製，具有上下相向的一對平坦的上壁部21及下壁部22且呈長條狀。本實施形態的放電管2尤其如圖3所示，包含上壁部21及下壁部22、與上壁部21及下壁部22的前端部連接的彎曲狀的前壁部23、以及與上壁部21及下壁部22的後端部連接的彎曲狀的後壁部24，且剖面呈大致軌道狀。而且，放電管2的長邊方向的兩端部由左壁部25及右壁部26而封閉。另外，左壁部25及右壁部26藉由在構成放電管2的合成石英玻璃管上焊接合成石英塊而形成。

而且，向形成於放電管2的內部的放電空間中填充有介電體阻擋放電用氣體。另外，作為介電體阻擋放電用氣體，可使用氙氣(Xe)、氬氣(Ar)或氪氣(Kr)等稀有氣體，或者氟(F₂)或氯(Cl₂)等鹵素氣體等。放電燈2根據氣體的種類而發出不同波長(172nm、222nm、308nm等)的準分子光。例如為了將有機化合物分解，而使用氙氣(Xe)作為放電用氣體，而形成發出以172nm為中心波長的準分子光的介電體阻擋放電燈。

一對外部電極31、外部電極32呈具有與放電管2的放電空間大致相等的長度的膜狀，且設置於從上下方向夾著放電管2的放電空間的位置，即，上壁部21及下壁部22。該外部電極31、外部電極32由鋁、鋁合金、不鏽鋼等導電性材料形成，為例如藉由鍍敷、噴鍍、蒸鍍或濺射而形成於放電管2的側周面上的薄膜電極。設置於上壁部21的外部電極31為呈板狀的電極(以下稱作板狀電極)。而且，設置於下壁部22的外部電極32為呈網狀的電極(以下稱作網狀電極)。而且，從設置於該下壁部22的外部電極32射出準分子光。

在本實施形態的放電管2的內表面，形成著將放電管2的內部產生的準分子光予以反射的反射膜4。

該反射膜4沿長邊方向設置於與放電管2的長邊方向平行的內周面(以下簡稱作內周面)。具體而言，跨及放電管2的上壁部21、前壁部23、後壁部24而被設置(參照圖3)。另外，反射膜4的一部分亦可跨及下壁部22而形成。而且，反射膜4沿長邊方向具有開口部而被設置。具體而言，在內周面的內周面方向上具有反射膜4的兩端部4a、4b，其間的開口部5成為工件方向的透光區域。

本實施形態中，以開口部5設置於放電管2的下壁部22的全部或一部分的方式，設定反射膜4的兩端部4a、4b的位置。

而且，本實施形態的所述一對外部電極31、外部電極32的長邊方向端部31a、長邊方向端部31b、長邊方向端部32a、長邊方向端部32b以夾著放電管的方式配置於比反射膜4的長邊方向端部4m、長邊方向端部4n更靠放電管2的長邊方向端部2a、長邊方向端部2b側處，在外部電極31的長邊方向端部31a(外部電極32的長邊方向端部32a)與反射膜4的長邊方向端部4m之間及外部電極31的長邊方向端部31b(外部電極32的長邊方向端部32b)與反射膜4的長邊方向端部4n之間具有未形成反射膜4的端部發光區域，且，在一對外部電極31、外部電極32的長邊方向端部31a、長邊方向端部31b、長邊方向端部32a、長邊方向端部32b的內周面，具有工件方向的透光區域Rx(以下，簡稱作工件方向的透光區域Rx)(參照圖4)，所述工件方向的透光區域Rx寬於包含開口部5的工件方向的透光區域。

另外，工件方向的透光區域為如下的透光區域，即，該透光區域形成於將放電管以與長邊方向平行的面HS(參照圖3)分割為兩個時的放電管的工件側外周部(以下，簡稱作放電管的工件側外周部)的區域內。

即，因可使在未形成反射膜4的端部發光區域產生放電而產生的光從工件方向的透光區域Rx射出，故可增加從放電燈的長邊方向端部照射的光量，所述工件方向的透光區域Rx寬於包含開口部5的工件方向的透光區域。

而且，一對外部電極31、外部電極32的長邊方向端部31a、長邊方向端部31b、長邊方向端部32a、長邊方向端部32b的一部分亦可以夾著放電管的方式，配置於比反射膜4的長邊方向端部4m、長邊方向端部4n更靠放電管2的長邊方向端部2a、長邊方向端部2b側處。

另外，當反射膜4的長邊方向端部4m、長邊方向端部4n與一對外部電極31、外部電極32的長邊方向端部31a、長邊方向端部31b、長邊方向端部32a、長邊方向端部32b在放電管2的長邊方向上處於同一位置時，同樣地存在如下問題，即，如圖8所示，被照射面的長邊方向的光量分佈(光量均勻度)變差。

當反射膜4的長邊方向端部4m、長邊方向端部4n配置於比一對外部電極31、外部電極32的長邊方向端部31a、長邊方向端部31b、長邊方向端部32a、長邊方向端部32b更靠放電管2的長邊方向端部2a、長邊方向端部2b側處時，可利用配置於比一對外部電極31、外部電極32的長邊方向端部31a、長邊方向端部31b、長邊方向端部32a、長邊方向端部32b更靠放電管2的長邊方向端部2a、長邊方向端部2b側處的反射膜4，使在一對外部電極31、外部電極32的長邊方向端部31a、長邊方向端部31b、長邊方向端部32a、長邊方向端部32b產生並散射反射的光，返回先前的光射出部的長邊方向端部，因而可增加從該放電燈的長邊方向端部照射的光量。然而，正因為一對電極並不存在於放電管2的長邊方向端部2a、長邊方向端部2b側，所以若在放電管2的長邊方向的尺寸相同的放電燈彼此間進行比較，則從放電燈的長邊方向端部照射的光量的增加必定少。

而且，若形成如本實施形態般的放電燈，則反射膜4的長邊方向端部4m、長邊方向端部4n成為放電空間，因而會擔心該端部4m、端部4n處的反射膜4的剝離，假如在引起所述剝離的情況下，藉由提高該端部4m、端部4n處的反射膜4的黏著力，使反射膜4的長邊方向端部4m、長邊方向端部4n的內周面的尺寸比放電管2的長邊方向中央部2c的內周面的尺寸短，或使膜厚變薄，則可抑制剝離。

另外，對於利用石英塊將圖8所示的放電管的長邊方向兩端部焊接而成的放電燈而言，存在因石英塊焊接時的熱而形成於放電管的長邊方向兩端部的反射膜剝離的問題。

而且，對於將石英塊焊接而成的放電燈而言，伴隨放電燈的使用而紫外線照射到該焊接部分，藉此容易產生該焊接部分的劣化或裂紋，因而在放電管的長邊方向兩端部形成著遮光膜(光吸收膜)(圖8)。

然而，設置於放電管的長邊方向兩端部的遮光膜幾乎不具有反射功能，因而存在如下問題：從光射出部的長邊方向端部射出的光量進一步下降，被照射面的長邊方向的光量分佈(光量均勻度)變差(圖8)。

本發明如所述般，即便為利用石英塊將放電管的長邊方向兩端部焊接而成的放電燈，亦可增加從放電燈的長邊方向端部照射的光量。

即，本實施形態的放電燈100形成著遮光膜(光吸收膜)6，該遮光膜設置於與放電管2的短邊方向平行的內端面(左壁部25及右壁部26的放電管2的內表面)及所述放電管2的長邊方向端部且所述內周面，吸收紫外線而遮光。該遮光膜6保護放電管2的石英塊(左壁部25及右壁部26)的焊接部分以不受紫外線傷害。具體而言，遮光膜6不僅形成在構成長邊方向兩端部2a、2b的所述內周面的上壁部21的內表面、下壁部22的內表面、前壁部23的內表面及後壁部24的內表面，亦形成在左壁部25的內表面及右壁部26的內表面。

可利用該遮光膜6，使得因紫外線照射到石英塊的焊接部分而產生的劣化或裂紋不易產生。另外，即便無遮光膜6而設置反射膜來遮光，亦可獲得相同的效果，但在使用反射膜時，為了確實地反射而需要使膜厚增厚，從而難以成膜。而且，難以均勻地塗佈，會產生反射率的不均。另一方面，只要為光吸收膜，則為光不透過的程度的膜厚即可，可使成膜步驟變得簡單。而且，在使用光吸收膜的情況下，反射的影響少，可減輕光量分佈(光量均勻度)的不均。

而且，本實施形態的放電燈100中，尤其如圖2及圖4所示，在反射膜4及遮光膜6之間的內周面，形成著未設置反射膜4及遮光膜6的工件方向的透光區域Rx，該工件方向的透光區域Rx寬於包含開口部5的工件方向的透光區域。即，反射膜4設置於放電管2的長邊方向兩端部2a、長邊方向兩端部2b之間的長邊方向中央部2c。

只要為所述放電燈，即便為利用石英塊將放電管2的長邊方向兩端部2a、長邊方向兩端部2b焊接而成的放電燈，亦不易受到遮光膜6的影響(光吸收)，因而可增加從放電燈的長邊方向端部照射的光量。

另外，本申請案提及的工件方向的透光區域Rx，除包含未設置反射膜4及遮光膜6的情況，亦包含雖形成著反射膜4及遮光膜6但各個膜的功能低的情況(若為反射膜4則幾乎不反射地透過，若為遮光膜6則幾乎不吸收光地透過等)。

而且，本實施形態中，表示在反射膜4及遮光膜6之間的內周面未設置反射膜4及遮光膜6的情況，但亦可在工件方向的透光區域以外的區域設置反射膜4及遮光膜6，還可在工件方向的透光區域的一部分區域設置反射膜4及遮光膜6。

反射膜4及遮光膜6之間的工件方向的透光區域Rx較佳為形成於放電管的工件側外周部的整個區域。若為所述放電燈，則不易受到遮光膜6的影響(光吸收)，進而可從放電管的工件側外周部的整個區域射出光，從而可最大限度地增加光量。

關於以上的工件方向的透光區域Rx，具體而言，反射膜4的長邊方向一端部(左端部)4m與遮光膜6在長邊方向上隔開，所述遮光膜6設置於放電管2的左側壁25的內表面251(與放電管2的短邊方向平行的內端面)及放電管2的長邊方向一端部2a且內周面，從而在反射膜4的長邊方向一端部4m與遮光膜6的長邊方向端部6m之間形成著工件方向的透光區域Rx。而且，反射膜4的長邊方向另一端部(右端部)4n與遮光膜6在長邊方向上隔開，所述遮光膜6設置於放電管2的右側壁26的內表面261(與放電管2的短邊方向平行的內端面)及放電管2的長邊方向另一端部2b且內周面，從而在反射膜4的長邊方向另一端部4n與遮光膜6的長邊方向端部6n之間形成著工件方向的透光區域Rx。

另外，本實施形態中，形成於放電管2的長邊方向一端部2a的工件方向的透光區域Rx、與形成於長邊方向另一端部2b的工件方向的透光區域Rx，沿著長邊方向的尺寸相同。

如此構成的反射膜4包含二氧化矽粒子。而且，反射膜4的形成方法是將二氧化矽粉末與規定的溶劑混合、攪拌而製作漿料。將該漿料塗佈於構成放電管2的合成石英玻璃管的規定部分(放電管2的長邊方向中央部2c的所述內周面)並乾燥。另外，在將所述漿料塗佈於玻璃管的規定部位的情況下，在未形成反射膜4的部分利用遮蔽膠帶等遮罩而進行遮蔽。而且，在使漿料乾燥後，將遮罩剝離，將玻璃管以例如1000℃煅燒規定時間，藉此形成反射膜4。另外，將石英塊焊接於形成著該反射膜4的玻璃管的兩端開口部，藉此製作放電管2。而且，在與工件方向的透光區域Rx相應的部分亦與其他部分同樣地形成反射膜後，藉由使與工件方向的透光區域Rx相應的部分的反射膜熔融，亦可不失去反射功能地形成工件方向的透光區域Rx。

遮光膜6包含氧化釔微粒子。而且，遮光膜6的形成方法是將氧化釔微粒子與規定的溶劑混合、攪拌而製作漿料。在構成放電管2的玻璃管上，將該漿料塗佈於比形成著工件方向的透光區域Rx的規定部分更靠兩端部的內周面、及在焊接的石英塊上進行焊接時成為與放電管2的短邊方向平行的內端面的表面，並進行乾燥。另外，在將漿料塗佈於玻璃管或石英塊的規定部分的情況下，將漿料以規定量投入到玻璃管或石英塊的表面，在將玻璃管及石英塊熔接後，將玻璃管內減壓而抽吸到規定範圍後，例如以500℃煅燒規定時間，藉此形成遮光膜6。

而且，本實施形態的放電燈100中，一對外部電極31、外部電極32在放電管2的外表面沿著包含工件方向的透光區域Rx的長邊方向相向而被設置。

即，一對外部電極31、外部電極32覆蓋工件方向的透光區域Rx的一部分或全部而相向被設置(參照圖2及圖4：圖中為全部)。藉此，在未設置反射膜4的部分(端部發光區域)亦可進行放電。而且，藉此，可增加從工件方向的透光區域Rx照射的紫外線的光量。

一對外部電極31、外部電極32理想的是一者為設置於光射出部側的網狀電極32，另一者為板狀電極31。

據此，可利用板狀電極31使在端部發光區域產生放電而產生的光向光射出部方向反射，因而可進一步增加從工件方向的透光區域Rx照射的光量。

將該放電燈100的長邊方向上的光量分佈表示於圖7中。如該圖7所示可知，在放電管2的長邊方向兩端部2a、長邊方向兩端部2b的內周面形成工件方向的透光區域Rx，藉此放電燈100的長邊方向上的光量均勻的區域變大，可將從放電燈100照射的光量在長邊方向上均勻化。

而且，將工件方向的透光區域Rx設為將放電管以與長邊方向平行的面HS(參照圖3)分割為兩個時的放電管的工件側外周部的區域內的整個區域，藉此可進一步提高該效果。

較佳為在比反射膜4的長邊方向端部4n更靠放電管2的長邊方向端部2b側的外部電極31的一部分區域，形成著用以將紫外線射出至光量監視器(未圖示)的例如網狀的監視器用窗2W(參照圖1及圖4)。

因此，可控制從放電燈照射的光量，亦無需新設置用以形成光監視器用窗的專用空間，因而設計變得容易。

而且，監視器用窗亦可在比反射膜4的長邊方向端部4n更靠放電管2的長邊方向端部2b側的外部電極32的一部分區域，形成用以將紫外線射出至光量監視器的例如網狀的監視器用窗2W。

根據如此構成的本實施形態的放電燈100，在放電管2的長邊方向兩端部2a、長邊方向兩端部2b形成著工件方向的透光區域Rx，因而可增加從放電管2的長邊方向兩端部2a、長邊方向兩端部2b照射的光量。因此，可將從放電燈100照射的光量在長邊方向上均勻化。而且，在比反射膜4的長邊方向端部4n更靠放電管2的長邊方向端部2b側的外部電極31的一部分區域，形成著用以將紫外線射出至光量監視器(未圖示)的例如網狀的監視器用窗2W，因而可控制從放電燈100照射的光量。

一對外部電極31、外部電極32較佳為在放電管的外表面沿著包含工件方向的透光區域Rx的長邊方向相向而被設置，且未設置在形成著遮光膜的區域。

具體而言，如圖5、圖6所示，遮光膜6的長邊方向端部6m、長邊方向端部6n較佳為不包含在沿著電極的長邊方向相向而被設置的相向區域內。

藉此，可減少遮光膜6附近的光的產生，因而可抑制遮光膜6的劣化，進而可抑制焊接部分的劣化或裂紋的產生。

另外，該情況下，雖存在從放電燈的長邊方向端部照射的光量降低的可能性，但原本在電極的相向區域內具有遮光膜6的情況下，在相向區域內產生的光會被遮光膜6所吸收，因而認為即便設為如所述般的構成，光量的下降亦可抑制為最小限度。

另外，本發明並不限定為所述實施形態。

例如，所述實施形態中，在放電管2的長邊方向兩端部2a、長邊方向兩端部2b形成著工件方向的透光區域Rx，但亦可在放電管2的長邊方向兩端部2a、長邊方向兩端部2b中的任一者上形成工件方向的透光區域Rx。

而且，放電管2的長邊方向一端部2a的工件方向的透光區域Rx與放電管2的長邊方向另一端部2b的工件方向的透光區域Rx，亦可構成為沿著長邊方向的尺寸不同。

以上，所述實施形態中，一對外部電極31、外部電極32以覆蓋放電管2的長邊方向端部的工件方向的透光區域Rx的全部的方式設置，亦可以僅覆蓋一部分的方式設置。

此外，所述實施形態的反射膜4包含二氧化矽粒子，但除二氧化矽微粒子外亦可包含氧化鋁粒子。

放電燈除為介電體阻擋放電燈外，亦可為波長185nm、254nm等的低壓水銀燈等紫外線燈。而且，燈形狀除剖面呈軌道狀的扁平管外，亦可為剖面呈圓形狀的圓管或剖面呈矩形狀的角管，還可為雙重管構造。

尤其如本實施形態的圖2所示般，在長邊方向兩端部形成著未設置反射膜的工件方向的透光區域Rx的情況下，在剖面呈矩形狀的角管的角部容易產生劣化或裂紋，因而較佳為使用剖面呈圓形狀的圓管或剖面呈軌道狀的扁平管。

此外，本發明不限定於所述實施形態，在不脫離其主旨的範圍內當然可進行各種變形。