JP4305298B2 - エキシマランプ - Google Patents
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Description
エキシマランプ60は全体形状が円筒状であり合成石英ガラスから構成される。放電ランプ60は外側管61と内側管62が同軸に配置して二重円筒管を構成するとともに、両端を閉じたことから外側管61と内側管62の間に放電空間Sが形成される。放電空間Sには誘電体バリア放電によってエキシマ分子を形成するとともに、このエキシマ分子から真空紫外光を放射する放電用ガス、例えばキセノンガスが封入される。
外側管61の外面には一方の電極である網状外側電極63が設けられ、内側管62の内部に他方の電極である内部電極64が設けられる。
外側電極63と内部電極64の間には、図示略の交流電源が接続され、これにより放電空間にエキシマ分子が形成されて紫外光を発光する。放電用ガスは、発光波長に応じて選択されるが、例えば、キセノンガスを使った場合は波長172nmの光を放射する。
しかしながら、該構造のエキシマランプにおいては、内部電極が放電空間内に露出しており電極が放電空間に直接作用するため、(1)電極から生成される放電の空間分布が不均一になりやすい、(2)電極への給電極性に留意しないとアーク状の放電が生成されてしまいエキシマ光が効率良く生成されない、(3)アーク状の放電が形成されると、その部分が赤熱して電極が焼き切れる、(4)内電極金属がスパッタして、放電容器の光取り出し部を汚染する、等の別の問題がある。
更には、前記沿面放電防止手段が、内側管の端部近傍の外表面に蓄積される電荷を減少させる電荷減少手段であることを特徴とする。
加えて、内側管の端部に沿面放電防止手段が設けられているので、前記内側管から突出した内部電極と外側電極との間での不所望の沿面放電が防止され、内側管内の内部電極と外側電極との間での安定した放電が得られる。
エキシマランプ1は、誘電体材料、例えば、合成石英ガラスからなる放電容器2を有し、該放電容器2は全体が管状の発光部21と、その両端の発光部21を気密に封止する封止部22とを備え、その発光部21内には発光空間Sが形成されており、放電ガスが充填されている。
放電容器2の内部には、コイル状の内部電極3が放電容器2の管軸Xに沿うように配置され、放電容器2の外表面には外側電極4が配設されている。内部電極3の両端の内部リード6は、ピンチシールされた封止部22に埋設された金属箔7の一端にそれぞれ接続されており、該金属箔7の他端には封止部22から外方に延在するように外部リード8が接続されている。
該内側管5は、図示しない支持体により発光部21に支持されるものでもよいし、または、同様に図示しない支持体により内部電極3に支持されるものであってもよい。
そして、発光部21の内部に形成される放電空間Sには、誘電体材料を介在する放電によってエキシマ分子を形成するための放電用ガスとして、例えばキセノンガスが封入されている。
また、外側電極4についても、図示の例では、半円筒体形状で例示されているが、これに限られず、円筒状の透光性電極、例えば、網状電極などであってもよいことは勿論である。
また、封止部22の構造は、ピンチシールに限定されるものではなく、その他の箔シール、即ち、シュリンクシール構造でもよいし、いわゆる段継ぎシールを採用することもできる。段継ぎシールの利点は、ガラスと電極の接合性が良くなることであり、封止部におけるガス漏れやクラックの発生をより確実に防止できる。
図示の例では、沿面距離Lは、発光部21の内周面において外側電極4の端部Eに相当する位置Aから内側管5のEに相当する位置Bに至るまでの距離L1と、Bから拡径部51の端部Cに至るまでの拡径部51の外表面に沿った距離L2と、Cから内部電極3への最短距離の位置Dに至るまでの距離L3の合計(L=L1+L2+L3)になる。従って、全長が同じであり拡径部を有しない構造のものに比して、CからDに至るまでの距離L3分が加算されていることにより沿面距離を伸ばすことができる。
なお、前記拡径部51は、図示のラッパ状に限られず、テーパー状や階段状の拡径部であっても良く、要は、直管状のものに比して距離が加算される構造であればその他の構造であっても良い。
本発明のエキシマランプは、内側管が上記のような理由により封止部には埋設されておらず、内部電極の端部付近が内側管に覆われることなく放電用ガスに直接曝される構造である。このため、外側電極の端部と内部電極の内側管に覆われていない部位との間に距離(沿面距離という)を十分に確保しないと、両者の間で不所望な沿面放電が生じてしまい、これにより、内外電極間での放電の安定性が失われる、という不具合が生じる。このような沿面放電は、詳細には、内側管から突出した内部電極に向かって内側管の外側電極の端部に対応する箇所から発生するものと考えられる。
これを防止すべく沿面距離を十分にとるために、単に内側管の長さを外側電極に対して大きくしようとすると、内側管に覆われた内部電極と外側電極との間の有効な放電形成部分の長さに比べて放電容器の全長が長くなってしまい、換言すれば、ランプ全長に対して放電形成部分の占める割合が少なくなるため好ましくない。
これに対し、内側管5の端部に拡径部51を形成した本発明のエキシマランプの構造によると、拡径部51の存在により沿面距離が伸びることになるため、放電形成部分を過剰に短くすることなく十分な沿面距離を確保することができ、不所望な沿面放電の発生を確実に防止することができる。
放電容器2は、全長(封止部22を含む)が220mm〜2820mmであって、例えば1620mmであり、発光部21の全長が100mm〜2700mmであって、例えば1500mmであり、外径が10mm〜50mmであって、例えば16mmであり、内径が8mm〜48mmであって、例えば14mmである。
内部電極3は、全長が190mm〜2790mmであって、例えば1590mmであり、外径が1mm〜40mmであって、例えば3mmであり、ピッチが0.5mm〜10mmであって、例えば2mmである。
内側管5は、全長が170mm〜2770mmであって、例えば1570mmであり、外径が2mm〜42mmであって、例えば4mmであり、内径が1mm〜40mmであって、例えば3mmである。拡径部51の最大外径は、4mm〜46mmであって、例えば12mmである。その他、外側電極4の全長が100mm〜2700mmであって、例えば1500mmである。
沿面距離Lは、3mm〜150mmであって、例えば80mmである。
図4における実施例3においては、内側管5の端部外表面に、誘電体11を溶着等により付加的に取り付けてある。この付加誘電体11としては、内側管5と同材料のものが好ましく、内側管5が石英ガラスの場合、付加誘電体11も石英ガラスである。この場合、内側管5が、端部近傍で他の部分に比べてその肉厚が厚くなっているという見方もできる。
この実施例4における沿面放電防止に関する作用は上記実施例3と同様であるが、内部管5の外表面が平滑化する点でのみ相違する。
図6において、内側管5の端部近傍には、金属リングや金属ワイヤなどの導電部材13が巻き付けられており、その他端部13aは放電容器2の内壁方向に向かって伸びているものであり、放電容器2に当接していてもよい。
この実施例においては、内側管5の端部外表面に蓄積した電荷が、導電部材13を介して他端部13aから放電容器2側に逃げるため、結果として、端部外表面に蓄積される電荷が減少する。そのため、外側電極4の端部から内側管5外の内部電極3への沿面放電が防止される。
2 放電容器
21 発光部
22 封止部
3 内部電極
4 外側電極
5 内側管
51 拡径部
6 内部リード
7 金属箔
8 外部リード
10 仕切板
11、12 付加誘電体(端部肉厚部)
13 導電部材
Claims (8)
- 放電用ガスが封入された放電容器と、該放電容器の内部を長手方向に延在するとともに放電容器の端部において気密に封止された内部電極と、放電容器の外面に配置された外側電極からなるエキシマランプにおいて、
前記内部電極は、少なくとも外側電極との間で放電を行う部位の外表面が、少なくとも一端が放電空間内で開放された誘電体材料からなる内側管によって覆われるとともに、
該内側管は対応する外側電極の端部を長手方向に超えて延在し、その端部には、前記内側管から突出した内部電極と外側電極との間での不所望の沿面放電を防止する沿面放電防止手段を有することを特徴とするエキシマランプ。 - 前記沿面放電防止手段が、沿面距離延長手段であることを特徴とする請求項1に記載のエキシマランプ。
- 前記沿面距離延長手段が、前記内側管の端部に形成された拡径部であることを特徴とする請求項2に記載のエキシマランプ。
- 前記沿面距離延長手段が、前記内側管の端部近傍の外周に設けられた非導電性の仕切板であることを特徴とする請求項2に記載のエキシマランプ。
- 前記沿面放電防止手段が、内側管の端部近傍の外表面に蓄積される電荷を減少させる電荷減少手段であることを特徴とする請求項1に記載のエキシマランプ。
- 前記電荷減少手段が、内側管端部近傍での肉厚が他に比べて厚く形成された端部肉厚部であることを特徴とする請求項5に記載のエキシマランプ。
- 前記電荷減少手段が、内側管の端部近傍の外表面に取り付けられ、他端が放電容器の内壁方向に向けられた導電性部材であることを特徴とする請求項5に記載のエキシマランプ。
- 前記放電容器の端部は箔シールにより形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のエキシマランプ。
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