JP3858813B2 - エキシマランプ発光装置 - Google Patents
エキシマランプ発光装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3858813B2 JP3858813B2 JP2002353667A JP2002353667A JP3858813B2 JP 3858813 B2 JP3858813 B2 JP 3858813B2 JP 2002353667 A JP2002353667 A JP 2002353667A JP 2002353667 A JP2002353667 A JP 2002353667A JP 3858813 B2 JP3858813 B2 JP 3858813B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- discharge
- excimer lamp
- inner electrode
- pulse
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
この発明はエキシマランプ発光装置に関し、特に、誘電体材料を介在させて放電するエキシマランプであって内側電極が放電ガス内に配置するタイプのエキシマランプ発光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
エキシマランプは、例えば、特開平2−7353号(特許第2057211号)に開示されており、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、誘電体バリア放電(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、この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ア放電ランプについて記載されている。また、ドイツ特許公開公報DE4022279A1にはMHzという単位で点灯させるエキシマランプが開示されている。
【0003】
エキシマランプは放電容器内部に放電用ガスが充填されているが、一方の電極は放電容器の外面(外側)に配置する。他方の電極は一方の電極と同様に放電容器の外面に配置する場合と放電容器の内部であって放電用ガスと接触して配置する場合がある。この場合、一方の電極を外側電極ともいい、他方の電極を内側電極ともいう。
【0004】
図4は内側電極が放電容器の内部に配置するタイプのエキシマランプの概略構成を表す。エキシマランプ1は放電容器2の外面に外側電極3と有し、放電容器2の内部に形成される放電空間内に内側電極4を有する。放電容器2は石英ガラスなどの誘電体材料からなり、外側電極3と内側電極4が誘電体を介在させて放電することで放電容器2内にエキシマ放電5を生じる。この放電によって真空紫外光(波長200nm以下の光)が放射される。
このようなエキシマランプは、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ない種々の特長、例えば、単一の波長の真空紫外光を強く放射するなどを有している。
【0005】
【特許文献1】
特許第3298886号
【特許文献2】
特開平7−220690号
【特許文献3】
特許第3180548号
【特許文献4】
特許第3178237号
【0006】
しかしながら、上記構造のエキシマランプは、放電容器内の放電が必ずしも安定しておらず不安定に揺らいでいたり、あるいは、比較的高い電圧を印加しなければ良好に点灯始動できないという問題を有していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、内側電極が放電用ガス内に接触配置する構造のエキシマランプにおいて、安定な放電ができるとともに、低い電圧で確実に点灯始動できる構造を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、誘電体材料からなる放電容器と、前記放電容器の内部に封入された放電用ガスと、前記放電容器の内部に配置され、前記放電用ガスに接触する内側電極と、前記放電容器の外部に配置された外側電極とから構成されるエキシマランプと、このエキシマランプに急峻な立ち上がりを有するパルス波形の電圧を供給する給電装置から構成されるエキシマランプ発光装置において、前記給電装置が前記内側電極に印加するパルス波形の電圧は、点灯始動時には少なくとも正のパルスを含んでおり、点灯が確認された後は負のパルスのみを含んでいることを特徴とする。
【0009】
これは、一方の電極(内側電極)が放電用ガスと接触するタイプのエキシマランプにあっては、この内側電極に対して正の高圧パルスを印加するか、あるいは負の高圧パルスを印加するかにより、放電安定性が変化すること及び点灯始動性が変化することを見出し、点灯始動時には内側電極に正の高圧パルスを印加することで低い電圧による点灯始動を可能とするとともに、その後の安定点灯状態では内側電極に負の高圧パルスを印加することで均一な安定点灯を提供するものである。
さらに、請求項2に係る発明は、前記内側電極はコイル形状であることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係るエキシマランプ発光装置のきわめて簡略化した概略構成を示す。
エキシマランプ1は給電装置10に接続されている。エキシマランプ1の構成は図4に説明したものと同じであり、放電容器2の外面に外側電極3を有し、放電容器2の内側、すなわち放電用ガスに接触した形で内側電極4が配置している。放電用ガスはキセノンガスやアルゴンガスなどから構成される。
【0011】
図2は給電装置10の概略回路構成を表す。
交流電源ACに接続される給電装置10は、ブリッジ型整流回路とコンデンサによって直流電流に変換されて、4つのスイッチング素子がフルブリッジ型に接続されたスイッチング回路により、所定の周波数のパルスを発生させて、これが昇圧トランスにより高圧パルスとなって一端E1はエキシマランプ1の外側電極に他端E2は内側電極に印加される。また、このとき一般的には外側電極に接続される一端E1は設置される。高圧パルスについて一例をあげると、周波数が10k〜100kHzの範囲から選択されて33kHzであり、ピーク電圧値は1k〜10kVの範囲から選択されて6kVである。
【0012】
次に、スイッチング回路の動作を説明する。スイッチング回路は図示略の駆動回路に接続され、駆動回路からの指令信号により、各スイッチング素子がオンーオフ駆動する。
まず、点灯始動時には、スイッチング素子S1、S4をオンーオフ駆動するとともに、スイッチング素子S2,S3はオフのままとすることでオンーオフ駆動のタイミングに対応した正の高圧パルスをランプ1の内側電極に発生させる。
次に、光センサーや光量測定器などからなる安定点灯確認手段が、ランプ1の発光量を十分に検知すると、給電装置10はランプが点灯始動時を既に経過したものと認識する。この認識により、駆動回路はスイッチング素子S1,S4をオフするとともに、スイッチング素子S2,S3をオンーオフ駆動させ、このオンーオフ駆動のタイミングに対応した負の高圧パルスをランプ1の内側電極に発生させる。
なお、高圧パルスの極性の切替について数値例をあげると、点灯始動後0.5〜2.0秒の範囲から選択され、例えば1.0秒である。
【0013】
図3は給電装置から内側電極に印加する高圧パルスの簡略波形を表す。なお、現実には高圧パルスの後に振動波形を伴うものであるが、図においては、最初のパルスのみに着目しているため振動波形は省略している。
図より、内側電極に対して印加する高圧パルスは、点灯始動時は正の高圧パルスであり、その後、負の高圧パルスに変わることが示される。
【0014】
ここで、給電装置からエキシマランプに対する高圧パルスは間隔(休止期間)を設けて印加することが発光効率の点で好ましく、また、高圧パルスは急峻な立ちあがり波形で印加することが望ましい。これは急峻な立ち上がり波形の電圧を印加すると、正弦波電圧のような緩やかな電圧を印加する場合に比べて、放電容器内のガスそのものに直接電圧を印加するような状態に近づくためであり、また、休止期間を設けることは一度生成したエキシマ分子を破壊させないためである。なお、立ちあがりの数値例をあげると、0.03μ秒〜9μ秒の範囲から選択され、例えば0.5秒であり、パルス幅は0.5μ秒〜5μ秒の範囲から選択され、例えば1μ秒であり、休止期間は25μ秒〜29.5μ秒の範囲から選択され、例えば29μ秒である。
【0015】
本発明のエキシマランプは図1及び図4に示すように内側電極がコイル状、あるいは螺旋状であることが好ましい。これは内側電極と外側電極の最短距離という点でみると、コイル状あるいは螺旋状にすることで所定間隔ごとに最短距離が最小になるポイントが形成されるからであり、このポイントにおいて、内側電極と外側電極との間に放電が発生しやすくなるからである。なお、外側電極は放電容器の長手方向に均等間隔で平行に複数本を線状電極としてスクリーン印刷などで形成される。この外側電極の形状は、例えば、特表平8−508363号(特許第3298886号)に開示されている。外側電極の1つは幅2mm程度のものであって、放電容器の周囲に例えば8本配置されている。
【0016】
エキシマランプ1について、数値例をあげると、放電容器の外径はφ20〜60mmの範囲から選択されて、例えばφ40mmであり、放電容器の発光長(電極が伸びる方向の長さ)は80〜1200mmの範囲から選択されて、例えば100mmである。
内側電極のコイルは半径が6〜10mmの範囲から選択されて、例えば8mmであり、ピッチは10〜20mmの範囲から選択されて、例えば15mmである。
放電用ガスはキセノンガスが15kPa封入されている。
【0017】
ここで、内側電極に対する印加パルスの極性と放電開始電圧の関係について実験結果を示す。
上記エキシマランプに対して、内側電極に対して負の高圧パルスを周波数30kHz、パルス幅1.5μ秒を印加させながら、給電装置からの出力電圧を徐々に増大させると、ピーク電圧5.5kVにおいて放電が開始した。
一方、同一周波数、同一パルスの正の高圧パルスを内側電極に印加して、同様に給電装置の出力電圧を徐々に増大させると、ピーク電圧4.2kVにおいて放電が開始した。
この実験から内側電極に対して正の高圧パルスを印加させて点灯始動させると、負の高圧パルスを印加させる場合に比べて、約1kV低い電圧で点灯始動できることがわかる。
【0018】
次に、内側電極に対する印加パルスの極性と放電安定性について説明する。
上記の実験に続いて内側電極に対して正の高圧パルスをそのまま印加させた場合と、内側電極に対して負の高圧パルスをそのまま印加させた場合の定常点灯時における放電の状態を観察した。
この場合、内側電極に対して正の高圧パルスを印加させたランプは、図5に示すように内側電極の特定の箇所から外側電極の全域に広がるような不均一で好ましくない放電をなった。一方の内側電極に対して負の高圧パルスを印加させたランプは、図4に示すように複数の放電が略均一に形成されるという良好な放電を発生させることができた。
【0019】
以上の現象は下記のように考えられる。放電を発生させる主要な役割を果たす電子は負極側から放電空間に放射されるが、内側電極に対して負の高圧パルスを印加させると、内側電極から電子は放射されなければならない、放電容器は石英ガラスなどの誘電体よりなり、誘電体表面の内側電極側に正に帯電するが、誘電体表面に誘起された正の電荷は誘電体内を自由に移動することが困難であるため、誘電体表面にほぼ均一に分布する薄い放電が生成される。
逆に内側電極に対して正のパルスを印加させると、電子は誘電体表面から放電空間へ放射されることになるが、正の電荷は内側電極中と自由に移動できることに加え、誘電体表面の内側電極側に誘起される電子も比較的自由に誘電体表面を移動できる。その結果、どこか一箇所で両電極間での放電破壊が生じると、電子はその一箇所の放電破壊路を通過することになり、不均一で濃い放電が生成される。なおこのとき、放電破壊路への電子供給がスムーズに行われるため、点灯始動する電圧が低くてすむことは明らかである。
【0020】
ここで、本発明は高圧パルスの印加電圧を内側電極に着目して印加させており、外側電極には高圧パルスを印加していない。この理由は、エキシマランプは通常ケーシングなどに内蔵させて照射装置として活用するが、外側電極に高圧パルスを印加すると外側電極とケーシングの間、あるいはケーシング内の他の構成部材との間で不所望な放電を起こすことがあるからである。このため、他の部位と異常放電を起こす可能性のない内側電極を高圧パルスの印加電圧として、外側電極をアースすることが安全だからである。
【0021】
なお、点灯始動時の正の高圧パルスは、少なくとも正の高圧パルスを有していればよく、例えば、正負の繰り返し高圧パルスを印加してもよい。この場合は正の高圧パルスのときに点灯始動できるからである。
【0022】
以上、この発明に係るエキシマランプ発光装置は、点灯始動時には内側電極に対して正の高圧パルスを印加させて、その後、内側電極に対して負の高圧パルスを印加することで、低い印加電圧で確実に点灯始動できるとともに、その後は均一性のある安定した放電を持続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るエキシマランプ発光装置を示す。
【図2】 本発明の係るエキシマランプ発光装置の給電装置の回路図を示す。
【図3】 本発明に係るエキシマランプ発光装置による高圧パルスの発生状態を示す。
【図4】 本発明に係るエキシマランプを示す。
【図5】 本発明と対比するためのエキシマランプの発光状態を示す。
【符号の説明】
1 エキシマランプ
2 放電容器
3 内側電極
4 外側電極
10 給電装置
Claims (2)
- 誘電体材料からなる放電容器と、前記放電容器の内部に封入された放電用ガスと、前記放電容器の内部に配置され、前記放電用ガスに接触する内側電極と、前記放電容器の外部に配置された外側電極とから構成されるエキシマランプと、このエキシマランプに急峻な立ち上がりを有するパルス波形の電圧を供給する給電装置から構成されるエキシマランプ発光装置において、
前記給電装置が前記内側電極に印加するパルス波形の電圧は、点灯始動時には少なくとも正のパルスを含んでおり、点灯が確認された後は負のパルスのみを含んでいることを特徴とするエキシマランプ発光装置。 - 前記内側電極はコイル形状であることを特徴とする請求項1のエキシマランプ発光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002353667A JP3858813B2 (ja) | 2002-12-05 | 2002-12-05 | エキシマランプ発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002353667A JP3858813B2 (ja) | 2002-12-05 | 2002-12-05 | エキシマランプ発光装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004186068A JP2004186068A (ja) | 2004-07-02 |
JP3858813B2 true JP3858813B2 (ja) | 2006-12-20 |
Family
ID=32754902
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002353667A Expired - Fee Related JP3858813B2 (ja) | 2002-12-05 | 2002-12-05 | エキシマランプ発光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3858813B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006026596A2 (en) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Rutgers, The State University | Corona discharge lamps |
JP5672562B2 (ja) * | 2012-06-12 | 2015-02-18 | ウシオ電機株式会社 | エキシマランプ |
JP2021051936A (ja) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | 東芝ライテック株式会社 | バリア放電ランプおよび紫外線照射ユニット |
-
2002
- 2002-12-05 JP JP2002353667A patent/JP3858813B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004186068A (ja) | 2004-07-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2658506B2 (ja) | 希ガス放電蛍光ランプ装置 | |
JP3355976B2 (ja) | 放電ランプ点灯装置 | |
JPH06209131A (ja) | 高出力ビーム発生装置 | |
JP2003092198A (ja) | 光源装置 | |
JP2004055512A (ja) | 高圧放電ランプ点灯装置及び照明装置 | |
JP3858813B2 (ja) | エキシマランプ発光装置 | |
JP2009534791A (ja) | マルチストライクガス放電ランプ点弧装置および方法 | |
JP4293409B2 (ja) | 誘電体バリア放電ランプ点灯装置 | |
JP3870914B2 (ja) | エキシマランプ発光装置 | |
JP5309819B2 (ja) | 点灯装置 | |
JP4511590B2 (ja) | 放電灯点灯装置 | |
JP3540333B2 (ja) | 蛍光ランプ装置 | |
JP2009059645A (ja) | 放電ランプ点灯装置 | |
JP2006185663A (ja) | 点灯装置 | |
JP2007317529A (ja) | 高圧放電ランプ | |
CN216391466U (zh) | 光源装置及杀菌除味装置 | |
JP4636450B2 (ja) | 高圧放電灯点灯装置 | |
JP2000077027A (ja) | 紫外線発生装置 | |
JP2004095441A (ja) | エキシマランプ点灯装置 | |
JP4939883B2 (ja) | 水銀ランプユニット | |
JP2603294Y2 (ja) | 無電極放電灯点灯装置 | |
JP2008181816A (ja) | 光源装置 | |
JP2004158467A (ja) | 蛍光ランプ装置 | |
JPH07114154B2 (ja) | 希ガス放電蛍光ランプ装置 | |
JP2000133209A (ja) | 無電極電界放電エキシマランプ装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050908 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060622 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060704 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060728 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060829 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060911 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100929 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110929 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120929 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130929 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |