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JP2775695B2 - 誘電体バリヤ放電ランプ - Google Patents

誘電体バリヤ放電ランプ

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JP2775695B2
JP2775695B2 JP14669093A JP14669093A JP2775695B2 JP 2775695 B2 JP2775695 B2 JP 2775695B2 JP 14669093 A JP14669093 A JP 14669093A JP 14669093 A JP14669093 A JP 14669093A JP 2775695 B2 JP2775695 B2 JP 2775695B2
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Japan
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discharge
dielectric barrier
getter
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barrier discharge
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安夫 大西
博光 松野
龍志 五十嵐
立躬 平本
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Ushio Denki KK
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Ushio Denki KK
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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、誘電体バリヤ放電によ
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ヤ放電ランプの改
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2─7353号があり、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、誘電体バリヤ放電(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、該エキシマ分子から
放射される光を取り出す放射器、すなわち誘電体バリヤ
放電ランプについて記載されている。また、日本国公開
特許公報平2─7353号には、誘電体バリヤ放電ラン
プの放電容器に紫外線を別の波長の光に変換するルミネ
ッセンス(例えば蛍光体)を設けた放射器(例えば蛍光
ランプ)について記載されている。上記のような誘電体
バリヤ放電ランプは、従来の低圧水銀放電ランプや高圧
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。しかし、上記のような誘電体バリヤ放電ラ
ンプは、点灯時間の経過にしたがって光出力が低下して
ゆくという問題、すなわち寿命特性が必ずしも十分では
無いという問題があり、さらに放電も必ずしも十分に安
定ではないという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、点灯
時間の経過にしたがって光出力が低下しない、寿命特性
が十分で、放電が安定である誘電体バリヤ放電ランプを
提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】放電容器に誘電体バリヤ
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
し、該エキシマ分子から放射される光を取り出す窓部材
を有する誘電体バリヤ放電ランプにおいて、放電空間と
導通したゲッタを収納したゲッタ収容室を設けることに
よって達成される。また、該放電容器を構成している壁
部材の一部が該ゲッタ収容室を構成している壁部材の一
部を兼用しているように構成することにより、あるい
は、独立して設けた該ゲッタ収容室と該放電空間を管で
連結した構成にすることにより、本発明の目的はより一
層達成できる。さらに、該誘電体バリヤ放電ランプを真
空排気し、放電用ガスを充填して封止する封止部分を、
該ゲッタ収容室の一部に設けた構成にする事により本発
明の目的は一層達成できる。
【0005】
【作用】我々は、誘電体バリヤ放電ランプにおいては、
従来のグローもしくはアーク放電ランプに比較し、不純
ガス、特に酸素、水素、一酸化炭素、水等の分子ガスが
存在すると、紫外線出力低下の割合が著しく大きいこと
を発見した。この機構は、必ずしも明確では無いが、以
下のようであると考えられる。誘電体バリヤ放電ランプ
の特長の一つとして、従来のグローもしくはアーク放電
ランプでは得られない波長の紫外線を高効率で発生出来
ることがある。前記特徴ある紫外線の発生は、以下の機
構によっている。すなわち、まず、誘電体バリヤ放電に
よって従来のグローもしくはアーク放電ランプには無い
高エネルギープラズマが発生する。このプラズマが種々
の衝突過程を経てエキシマ分子を生成し、このエキシマ
分子が特徴ある紫外線を放射する。従って、放電空間に
存在する不純ガス、特に酸素、水素、一酸化炭素、水等
の分子ガスは、該エキシマ分子を直接破壊するばかりで
なく、該種々の衝突過程にも作用して該エキシマ分子を
少なくし、従って紫外線出力を低下させる。すなわち、
誘電体バリヤ放電ランプにおいては、従来のグローもし
くはアーク放電ランプに比較し、不純ガスによる紫外線
出力低下の割合が著しく大きい。
【0006】放電空間内にゲッタを設けると、点灯時間
の経過に従って放電プラズマあるいは紫外線の作用によ
って放電容器、誘電体または電極などから発生した酸
素、水素、一酸化炭素、水等の不純ガスが除去されるの
で、エキシマ分子の密度が減少すること無く、従って光
出力が減少することが無く、寿命特性の優れた誘電体バ
リヤ放電ランプを得ることが出来る。
【0007】従来のアーク放電ランプにおいては、たと
えば、ジルコニウムとアルミニウムの合金からなるソリ
ッドゲッタが、放電容器に設けられたステムなどに固定
されて、放電プラズマに接して、または放電プラズマに
近接した状態で設置されたり、あるいは、放電容器の管
壁に蒸着されたバリウムなどからなる薄膜ゲッタが、放
電プラズマに接して、または放電プラズマに近接した状
態で設置されていた。本発明者等が実験的に調べた結
果、誘電体バリヤ放電ランプにおいては、上記した従来
の様なゲッタの取り付け構成では、放電が不安定になり
光出力が不安定になることを発見した。すなわち、誘電
体バリヤ放電ランプにおいては、放電電圧が数千ボルト
と高いため、放電プラズマに近接した状態で設置された
導電性を有するゲッタと不規則に放電が発生し、光出力
が不安定になる。特に、放電容器の管壁に蒸着された構
成のゲッタでは、放電容器の管壁とゲッタ間で沿面放電
が生じやすく、不安定な放電が発生する割合は著しく大
きい。
【0008】少なくとも放電容器に誘電体バリヤ放電に
よってエキシマ分子を形成する放電用ガスを充填し、該
エキシマ分子から放射される光を取り出す窓部材を有す
る誘電体バリヤ放電ランプにおいて、放電空間内と導通
しており、しかも放電プラズマが直接には進入しないよ
うなゲッタ収容室を設け、該ゲッタ収容室にゲッタを収
納すると、ゲッタとの間に発生する不規則な放電が無く
なり、光出力が安定で、長寿命の誘電体バリヤ放電ラン
プが得られる。
【0009】また、該放電容器を構成している壁部材の
一部を該ゲッタ収容室を構成している壁部材の一部とし
て兼用するように構成すると、ランプを大きくすること
無く、即ち小形のランプで上記目的を達成できる。この
時、放電容器とゲッタ収容室を導通させている隙間Lを
放電ギャップDの20%以下にすることにより、放電容
器とゲッタとの間に発生する不規則な放電がさらに確実
に無くなり、光出力が安定で、長寿命の誘電体バリヤ放
電ランプが得られる。
【0010】さらに、該ゲッタ収容室を該放電容器と独
立して制作し、該放電容器と管で連結するように構成す
ると、該管の太さと長さを変えることによってゲッタに
対する放電プラズマの影響を制御出来るので、より安定
な放電を得ることが出来、かつ製造が容易であるという
利点が生じる。さらに、該誘電体バリヤ放電ランプを真
空排気し、放電用ガスを充填して封止する封止部分を該
ゲッタ収容室の一部に設けると、該封止部分を通してゲ
ッタを収容室に収納する事が可能になるので、ゲッタを
該ゲッタ収容室に導入するための特別な部分を設ける必
要がなく、従って、小形のランプで上記目的を達成で
き、かつ、製造が容易であるという利点が生じる。
【0011】
【実施例】本発明の第1の実施例である同軸円筒形誘電
体バリヤ放電ランプの概略図を図1に示す。放電容器1
は全長約300mmの石英ガラス製で、外径14mmの
内側管2、内径約24mm、肉厚1mmの外側管3を同
軸に配置して中空円筒状にしたものである。内側管2、
外側管3は誘電体バリヤ放電の誘電体バリヤと光取り出
し窓部材を兼用しており、それぞれその外面に光を透過
する金属網からなる電極4,5が設けられている。従っ
て、放電ギャップDは、5mmである。放電容器1の一
端に、放電容器1の管壁を延長し、円板状の仕切り壁1
1をもうけて構成したゲッタ収容室10が設けられてい
る。
【0012】ゲッタ収容室10に排気管を設け、断面の
幅が1mm、深さ1mmのU字形の溝を有した金属部材
の該溝にバリウムまたはバリウム合金を充填した長さ5
mmのバリウムゲッタ12を該排気管を通して該ゲッタ
収容室10内に封入したのち、該放電容器を真空排気
し、放電用ガスを封入したのち、排気管の一部である封
止部13で封止する。しかるのちに、バリウムゲッタ1
2を高周波加熱することにより、ゲッタ収容室の内壁に
バリウムの薄膜14を形成する。放電空間6とゲッタ収
容室10を導通させている隙間Lを0.8mmにして、
放電空間に放電用ガスとして300トールのキセノンガ
スを充填して、電源7で、該誘電体バリヤ放電ランプの
表面積1平方センチメートルあたりの入力電力0.2ワ
ットで点灯したところ、金属網からなる電極4,5と、
バリウムゲッタ12もしくはバリウムの薄膜14との間
の放電が発生せず、従って光出力が安定で、小型で、製
造方法が簡便で、寿命特性の優れた誘電体バリヤ放電ラ
ンプを得ることが出来た。
【0013】本発明の第2の実施例である同軸円筒形誘
電体バリヤ放電ランプの概略図を図2に示す。この実施
例においては、内側管2および外側管3の一端をそれぞ
れ平板状の円板21,22で密閉して、ゲッタ収容室1
0を形成している。円板21は、放電空間6とゲッタ収
容室10の仕切り壁11を兼ねている。本実施例の構成
の誘電体バリヤ放電ランプは、バリウム薄膜14の面積
を大きく出来るという利点が生じる。
【0014】本発明の第3の実施例である同軸円筒形誘
電体バリヤ放電ランプの概略図を図3に示す。放電容器
1の一端に、中空円板状のゲッタ収容室10が細管31
を通して設けられている。この実施例においては、細管
31の内径および長さを変えることにより、電極4,5
と、バリウムゲッタ12もしくはバリウムの薄膜14と
の間の放電を容易に抑制する事が出来、従って光出力が
より安定な誘電体バリヤ放電ランプを得ることが出来
る。
【0015】本発明の第4の実施例では、第2の実施例
におけるバリウムゲッタをジルコニウムとアルミニウム
の合金にしたものである。この実施例においては、電極
4,5と、ジルコニウムとアルミニウムの合金ゲッタと
の間の放電が発生せず、従って光出力が安定な誘電体バ
リヤ放電ランプを得ることが出来た。
【0016】上記したすべての例は、蛍光体を有さな
い、いわゆる誘電体バリヤ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ヤ
放電蛍光ランプにも適用できることは自明である。しか
し、放電容器内に蛍光体を設けた場合には、蛍光体は粉
体でありその比表面積はかなり大きいので、その表面に
不純ガスを吸着することによるゲッタ効果があるので、
ゲッタの効果は大きくはない。すなわち、本発明は、放
電容器内に蛍光体などの粉体を有さない誘電体バリヤ放
電ランプにおいて、特に効果を発揮する。
【0017】
【発明の効果】上記したように、本発明によれば、放電
が安定で、従って光出力が安定で、かつ、点灯時間の経
過にしたがって光出力が低下しない、寿命特性が十分で
ある誘電体バリヤ放電ランプを提供出来る。
【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の他の実施例
の説明図である。
【図3】本発明の誘電体バリヤ放電ランプの他の実施例
の説明図である。
【符号の説明】
1 放電容器 2 内側管 3 外側管 4,5 電極 6 放電空間 10 ゲッタ収納室 13 封止部 14 バリウム薄膜 31 細管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 小川 浩史 (56)参考文献 特開 平5−182639(JP,A) 特開 平3−241656(JP,A) 特開 平2−7353(JP,A) 特開 昭61−264654(JP,A) 特開 昭59−171448(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01J 65/00 H01J 61/26

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放電容器に誘電体バリヤ放電によってエ
    キシマ分子を形成する放電用ガスを充填し、該エキシマ
    分子から放射される光を取り出す窓部材を有する誘電体
    バリヤ放電ランプにおいて、放電空間と導通し、ただし
    放電プラズマが進入しないゲッタ収容室を設け、該収納
    室にゲッタを配置した事を特徴とする誘電体バリヤ放電
    ランプ。
  2. 【請求項2】 該放電容器を構成している壁部材の一部
    が該ゲッタ収容室を構成している壁部材の一部を兼用す
    るように構成したことを特徴とした請求項1に記載の誘
    電体バリヤ放電ランプ。
  3. 【請求項3】 該ゲッタ収容室と該放電空間を管で連結
    したことを特徴とした請求項1に記載の誘電体バリヤ放
    電ランプ。
  4. 【請求項4】 該誘電体バリヤ放電ランプを真空排気
    し、放電用ガスを充填して封止する封止部分を該ゲッタ
    収容室の一部に設けたことを特徴とした請求項1から3
    に記載の誘電体バリヤ放電ランプ。
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