JP5054517B2 - 反射器を備えるｕｖｃ／ｖｕｖ誘電体バリア放電ランプ - Google Patents

Description

紫外線（ＵＶ）光を発生し且つ放射するための高効率誘電体バリア放電（ＤＢＤ）ランプに関し、少なくとも内壁と外壁とによって少なくとも部分的に形成され且つ／或いは取り囲まれた放電間隙を含み、内壁及び外壁は、放電間隙に面する内面と、対応する内面から反対に離れるよう方向付けられて配置された外面とをそれぞれ備え、壁の少なくとも一方は誘電体壁であり、且つ／或いは、前記壁の一方は少なくとも部分的に透明部分を有し、放電間隙のガス状の充填体と、少なくとの２つの電気接点手段と、外壁と関連する第一電気接点手段と、内壁と関連する第二電気接点手段と、ランプ内部のガス放電を用いて生成される特定は超範囲の放射線の少なくとも一部が、放電間隙からＤＢＤランプの外部に通り得るよう配置された、各壁の内面に／上に配置され、且つ、各壁の内面の少なくとも一部を少なくとも部分的に被覆する少なくとも１つの発光塗膜層とを含む。

そのような誘電体バリア放電ランプは周知であり、様々な目的のために特定波長の光波が生成されなければならない広範囲の用途で使用されている。

周知の誘電体バリア放電ランプは、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）バックライト用の平坦ランプにおいて、写真複写用の円筒形ランプとして、並びに、表面及び水処理目的用の同軸ランプとして使用される。欧州公報第ＥＰ１０４８６２０Ｂ１号は、流体殺菌に適したＤＢＤランプを記載しており、放電容積又は放電間隙を定める、この場合には２つの石英管から成るランプ外被の内面の上に堆積された発光層、この場合には燐光体層を含む。放電間隙は特定圧力にあるキセノンガスで充填され、それはガス放電、特に誘電体バリア放電が放電間隙内で点火されるや否や、一次放射線を放射する。約１７２ｎｍの放射最大を備えるこの一次プラズマ放射線は、発光層によって、所望の、例えば、約１８０ｎｍ〜３８０ｎｍの波長範囲に変換される。特殊な用途によれば、この範囲は、超純水の製造の場合には、１８０ｎｍ〜１９０ｎｍの範囲に、もし水、空気、表面、及び、それらの類似物の殺菌のために使用されるならば、２００ｎｍ〜２８０ｎｍの範囲に減少され得る。

発光層は、一般的に、ＵＶＵ又はＵＶ燐光体塗膜によって実現される。

欧州公報第ＥＰ１０４８６２０号、欧州公報第ＥＰ１１５４４６１号、及び、ドイツ国公報第１０２０９１９１号には、ＶＵＶ−又はＵＶＣ−光を発生するための適切な燐光体層塗膜を備える同軸誘電体バリア放電ランプが示されている。

欧州公報第ＥＰ１０４８６２０Ｂ１号は水を殺菌する装置を示しており、装置は誘電性材料の壁を備える放電管を含むガス放電ランプを含み、壁の外面は第一電極を少なくとも備え、放電管はキセノン含有ガス充填体を包含し、壁は、内面の少なくとも一部の上に、ＵＶ−Ｃ範囲において発光する燐光体を包含する塗膜を備え、燐光体はホスト格子中のＰｂ^２＋、Ｂｉ^３＋、及び、Ｐｒ^３＋によて形成される群からの活性剤を包含する。

ドイツ国公報第１０２０９１９１Ａ１号及び欧州公報第ＥＰ１１５４４６１Ａ１号は、類似の構造又は構成を示している。

そこに示されるランプは、典型的には同軸形態であり、環状の放電間隙を形成し且つ放電間隙の幅に対して比較的大きな直径を有する、両側で一体に溶着された外管及び内管から成る。他の種類のランプはドーム形状の形態であり、一端が閉塞された外管と、同様に一端が閉塞された内管とから成り、非閉塞側が一体的に溶着されて、環状の放電間隙を形成し、放電間隙の幅に対して比較的大きな直径を有する。

普通、放射線を発生するためのエネルギーを供給するための電気接点は、金属電極のような電気接点手段によって実現され、電気接点手段は外管の外側又は外面及び内管の内側又は内面にそれぞれ適用される。外部電極は、生成された光を電極に通させるために、普通、少なくとも部分的に透明であり、例えば、格子の形態である。さらに、周知のＤＢＤランプは、それらのランプ外被の内側に発光塗膜層を主として有する。

この周知の構成は、内部電極、内部誘電性壁、及び、特にランプ内部の多反射の場合における、内部電極壁によって境界付けられた容積での吸収損失の故に、これらの周知のランプの効率は比較的低い。

従って、最小吸収損失及び流体処理に適した高い或いはより高い効率の放射線出力を備える誘電体バリア放電ランプを提供することが本発明の目的である。

この問題は、紫外線を発生し且つ放射するための高効率誘電体バリア放電（ＤＢＤ）ランプであって、少なくとも内壁と外壁とによって少なくとも部分的に形成され且つ／或いは取り囲まれた放電間隙を含み、内壁及び外壁は、放電間隙に面する内面と、対応する内面から反対に離れるよう方向付けられて配置された外面とをそれぞれ備え、壁の少なくとも一方は誘電体壁であり、且つ／或いは、壁の一方は少なくとも部分的に透明部分を有し、放電間隙内部に配置された充填体と、少なくとの２つの電気接点手段と、外壁と関連する第一電気接点手段と、内壁と関連する第二電気接点手段と、放電間隙内部のガス放電を用いて生成される放射線の少なくとも一部が、放電間隙から高効率ＤＢＤランプの周囲に通り得るよう配置された、各壁の内面に／上に配置され、且つ、各壁の内面の少なくとも一部を少なくとも部分的に被覆する少なくとも１つの発光塗膜層とを含み、双方の壁の少なくとも一方は、方向付け手段を備えて少なくとも部分的に構成されるので、放電間隙内部のガス放電を用いて生成される、且つ／或いは、発光塗膜層によって放射される拡散的な放射線が、吸収効果及びその類似物に起因する損失の減少を伴って、壁の少なくとも一方を通じて定められた方法で方向付けられる高効率誘電体バリア放電ランプによって対処される。

この発明に従ったＤＢＤランプは、外側部分と、内側部分とを含む。外側部分は、内側部分の外被を含み、内側部分は、放射線を発生する手段と、この放射線のスペクトルをより長い波長にシフト／変換するための手段とを含む。この発明に従ったＤＢＤランプの内側部分は、以下の通り内側から外側に構造的に構成される。

ＤＢＤランプの心臓部は、ガス充填体を備える放電間隙である。この放電間隙は周囲の壁によって形成され、少なくとも一方の壁又はこの壁の一部は誘電性材料から成る。放電間隙内で生成される放射線を変換するために、これらの壁は、それらの内面が発光層、具体的には、燐光体層で被覆される。それらの外面に、壁は、例えば、放電間隙内部でガス放電を誘導するようエネルギーをもたらすための、よって、放電間隙内部で、好ましくはＶＵＶ範囲（＜１８０ｎｍ）にある放射線を発生するための電極として構成される２つの対応する電気接点手段を有し、次に、それは、発光塗膜層によって、より長い波長の放射線に、好ましくは１８０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲に、より好ましくは１８０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲に、最も好ましくは１８０ｎｍ〜２８０ｎｍの範囲に変換される。

電気接点手段は、電気エネルギーをランプに移転するための如何なる手段であってもよく、具体的には、例えば、金属塗膜層又は金属格子の形態の電極である。しかしながら、それにも拘わらず、例えば、もしＤＢＤランプが流体又は水処理のために使用されるならば、電極以外の手段が用いられ得る。この場合、ＤＢＤランプは、少なくとも１つの側で−内壁側又は外壁側で−その水又は流体によって少なくとも部分的に取り囲まれる。その場合には、周囲の水又は流体は電気接点手段として働き、再び、電極は電気を水又は流体に移動する。非容量性手段によって、誘導によって、或いは、マイクロ波の使用によってさえ、プラズマを発生することも可能である。よって、本発明は、電気接点手段としての電極に限定されない。よって、電気接点手段は対応する壁と関連する。

本発明の脈絡における高効率な又は高効率は、本発明に従ったＤＢＤランプが、従来技術に従ったＤＢＤランプよりも高い効率を有することを意味する。

従来的な低圧水銀ランプ及びアマルガムランプは、例えば、３０％〜４０％の範囲の高効率を有するが、低いＵＶ−Ｃ出力密度においてのみであり、それは０．１Ｗ_ＵＶ／ｃｍ^２より低いに至るまで１Ｗ_ＵＶ／ｃｍ^２よりも低いことを意味する。平均圧力水銀ランプは、高いＵＶ−Ｃ出力密度を保有し、それは１０Ｗ_ＵＶ／ｃｍ^２よりも大いに至るまで１Ｗ_ＵＶ／ｃｍ^２よりも高いが、１０％〜２０％の範囲内において低い効率だけであることを意味する。これらのランプに比べ、本発明に従って最適化されたＤＢＤランプは、０．１Ｗ_ＵＶ／ｃｍ^２から１０Ｗ_ＵＶ／ｃｍ^２の間のＵＶ−Ｃ出力密度で２０％〜３０％の範囲の中間効率を有する。無水銀の特徴との組み合わせにおいて、高効率及び高ＵＶＣ出力密度のこの組み合わせは、ＤＢＤランプを流体、好ましくは水の処理、具体的には、飲料水の処理に最も適したものにする。加えて、ＤＢＤランプの動作は広範囲に亘って温度感受的でなく、よって、光出力の最大値はＤＢＤランプのスイッチオンの直後に実現され、瞬間点火として一般的に知られているものである。

本発明に従ったＤＢＤランプは、水、空気、及び、鏡面の処理のために、具体的には、殺菌処理のために、放射線を発生し且つ放射するために構成されている。具体的には、水の処理のために、波長≦２８０の放射線が必要とされる。

ＵＶ光又はより一般的に放射線を生成するために、誘電性壁（複数の壁）によって取り囲まれ且つ／或いは形成された放電容積又は放電間隙が必要とされる。誘電性壁のための材料は、誘電性材料、好ましくは、石英ガラスの群から選択される。誘電性壁のための材料は、所要の放射線が外側誘電性壁の少なくとも一部を通り、且つ、外部ランプ表面を取り囲む容積又は媒体を照射するよう配置されなければならない。それぞれの壁は、内面と、外面とを揺する。それぞれの壁の内面は、放電間隙に面して向けられる。１つの壁の内面と外面との間の距離は壁厚を定め、壁厚は一部の特殊な場合には変化し得る。外面又は外面付近に、電気接点手段又は電極が配置される。それらは、所要の放射線を発生するために、電気の形態のエネルギーを供給する。放射線を適用するために、外壁又はその付近にある電極は、内側からの放射線が電極を通り得るように配置されなければならない。よって、電極は、特にその電極が外壁の外面上に隣接して配置されるときには、例えば、格子の形態で少なくとも部分的に透明でなければならない。その場合には、例えば水処理の場合には、電極は外壁の外面に対して離間されているので、電極は対応する環境において電気をもたらすための如何なる適切な材料からも成り得る。

放電間隙内部の少なくとも１つの発光塗膜層は、要求される放射線を発生するために必要である。この発光塗膜層は、普通、壁（複数の壁）の内面に配置される。発光材料は、ガス放電を用いて放電間隙内部で生成される放射線を要求される放射線に変換する。発光材料及びガス放電自体からの出力放射線は拡散し、それは生成された放射線の全てがその最短の軌道上で外壁を通じて外側に方向付けられないことを意味する。その最短軌道上に方向付けられることによって、損失の可能性は最小限化される。

従って、方向付け手段を放電間隙内部に配置することは大きな利点である。本発明の脈絡における方向付け手段は、放射線を方向付け、反射し、曲げる、或いは、より一般的に、放射線の特性に、具体的には、放射線の方向に影響を及ぼす全ての手段、装置、部分等を意味する。簡単な方向付け手段は、例えば、鏡又は反射層である。

この方向付け手段は、発光塗膜及びガス放電自体によって放射される拡散する放射線を、好ましくは外壁を通じた方向である所望の方向に、可能であれば最短の軌道上で方向付ける。これによって、外壁にある内面だけにある−或いは放射線が通過しなければならない壁上の−１つだけの発光塗膜層が必要である。もちろん、第二発光塗膜層が、例えば、反射塗膜層の−或いは一般的に方向付け手段の内面−即ち間隙に面する表面に／上に配置される、内壁側に−或いは一般的に対応する壁に−配置され得るので、反射塗膜層は、発光層及び内面によって挟装される。第二発光塗膜層は、内壁の内面にも配置されることができ、この場合には、反射塗膜層は、直接的に或いは離間して、内壁の外面に配置される。この構成によって、内壁（第一の場合）及び内壁の外面に隣接する地域（第二の場合）での吸収に起因する損失は回避され得る。

１つだけの発光塗膜層が１つの壁に使用される場合には、対応する壁の内面は、発光塗膜層を備えない反射塗膜層を有するだけである。従って、発光塗膜層は、ガス放電によって放射される放射線及び発光層によって放射される放射線を反射できなければならない。通常、ガス放電によって放射される放射線は、発光層によって放射される放射線（＞１８０ｎｍ）よりも短い波長（＜１８０ｎｍ）を有する。好ましくは、双方の放射線は、放射線が通過しなければならない壁に反射されなければならない。

方向付け手段は、放射線を所望の方向に方向付ける如何なる手段であってもよく、望ましい方向への方向付けは、望ましくない方向へ方向付けられることを回避することを含み得る。好ましくは、方向付け手段は、望ましくない方向への方向付けを回避する。

従って、有利に、方向付け手段は、少なくとも内壁及び／又は外壁に部分的に配置された、少なくとも１つの反射塗膜層として、反射金属壁として、反射金属シリンダとして、反射金属塗膜として、反射非金属壁及びその類似物として構成され得る。もちろん、ランプ外被の内側又は外側に配置された、如何なる他の適切な反射幾何、本体、及び／又は、手段が使用され得る。方向付け手段は、内壁に、外壁に、内壁に及び部分的に外壁に、並びに、外壁に及び部分的に内壁に配置され得る。

方向付け手段を反射塗膜層のような反射手段として構成することによって、実現が容易な方向付け手段が実現される。ＤＢＤランプが適用される大部分の場合において、特定の方向への方向付けの代わりに、望ましくない方向を回避することが必要とされる。よって、大部分の或いは殆ど全ての場合において、内壁を通じた内壁の隣接地域への放射線の方向付けは望ましくないが、外壁を通じた外壁の外部地域への精密な方向付けも特定の場合には有益であり得る。このために、反射塗膜層が、方向付け手段を適切且つ容易に製造することを実現するための有利な構成である。この塗膜層は、内壁の内側及び／又は外側に配置され得る。塗膜層は、各表面に直接的若しくは直線的に、或いは、中間層（複数の中間層）を用いて間接的若しくは斜めに配置され得る。中間層は、例えば、壁、発光層、付着層、保護層等であり得る。

反射塗膜層の位置は、幾つかのパラメータ、例えば、放射線の方向に依存する。放射線が外壁を通じて方向付けられる場合、反射塗膜層の位置は、発光層の数及び位置に依存する。もし２つの発光層が１つは内壁に１つは外壁に配置されるならば、反射塗膜層は、発光層と内壁との間に挟まれて、内壁の内面に配置され得る。この構成において、反射塗膜層は、金属反射層として配置され得る。よって、金属層は、電気接点手段、具体的には、電極として使用され得る。反射塗膜層は、追加的な保護層によって少なくとも部分的に被覆され得る。反射塗膜層を非金属反射塗膜層として構成することも可能である。

好ましくは、反射手段（複数の反射手段）は、内壁の外面に／上に、外壁の外面に／上に、少なくとも部分的に内壁の外面に／上に、及び／又は、少なくとも部分的に外壁の外面に／上に配置され得る。再び、反射塗膜層は、金属反射塗膜層として、或いは、非金属反射塗膜層として構成され得る。もし反射塗膜層が金属層として構成されるならば、金属反射塗膜層は、電気接点手段、例えば、電極としても使用され得る。

方向付け手段を有することによって、１つの発光層のみを使用することが可能であり、それによって、発光層は、好ましくは、放射線が通過すべきこの壁に配置される。記載中、発光層は主として外壁に或いは外壁上に配置される。しかしながら、内壁に配置される発光層の場合の類似して、同一の効果が実現され得る。

好ましくは、反射塗膜層は、内壁の内面に／上に、外壁の内面に／上に、少なくとも部分的に内壁の内面に／上に、並びに、少なくとも部分的に外壁の内面に／上に配置され得る。このようにして、内壁を通じる放射線が回避される。反射塗膜層は、所望の或いは要求される放射線のみが反射されるように配置される。もちろん、望ましくない或いは不要な放射線は反射塗膜層を通り得るので、反射塗膜層はフィルタとして配置され、それによって、塗膜層は所望の放射線に関してのみ反射的である。

内面にある反射塗膜層は、Ａｌ若しくはＡｌ合金塗膜のような金属塗膜、及び／又は、ＡｌＰＯ_４、ＹＰＯ_４、ＬａＰＯ_４、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３及び／又はＭｇＡｌ_２Ｏ_４のような高反射性超微粒子酸化物を含む群から好ましくは選択される塗膜反射材料から成ることがさらに有利である。

より好ましくは、金属方向付け手段、金属塗膜、金属シリンダ、金属壁、及び、それらの類似物が、同時に放射線を反射し且つ電気をもたらすために、好ましくは電極の形態で電気接点手段として構成される。

塗膜層は、１つの全体的な塗膜層として挟装された幾つかの塗膜層を含み得ることによって、異なる塗膜層間の限定は、段階的或いは漸進的に配置され得る、換言すれば、異なる層は段階的或いは滑らかな移行によって配置され得る。

放電間隙の内側にある反射塗膜層が考え得る損傷から防止されるために、反射塗膜層が、少なくとも１つの保護層によって、好ましくは酸化物層によって塗工され、それによって、酸化物層自体が酸化層全体を形成する幾つかの酸化層を含み得ることが有利である。塗膜層が１つの全体的な塗膜層に挟装される幾つかの塗膜層を含む場合、放電間隙の内側に隣接する塗膜層は、保護塗膜層によって被覆される。塗膜層は、ＡｌＰＯ_４、ＹＰＯ_４、ＬａＰＯ_４、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３及び／又はＭｇＡｌ_２Ｏ_４のような高反射性超微粒子酸化物の群から選択される保護材料から成る。保護層は、もちろん上述のように１つの全体的な保護層に統合され得る。保護層は、塗膜層を被覆することだけのために限定されない。１つの壁、或いは、より詳細には、１つの内面、例えば、内壁の内面を完全に被覆することも可能である。

反射層のみを用いて或いは反射層及び保護層を用いて１つの壁を完全に被覆することによって、この壁用の材料は、普通は石英ガラス、好ましくは、高品質合成水晶から成る他の壁の材料と異なり得る。前記内壁を反射塗膜層又は反射及び保護塗膜層によって被覆することによって、非合成水晶、ガラス、或いは、標準セラミック又は金属のような非透明材料さえも、性能における不利なしに、費用、複雑性、及び、それらの類似物に関する利点を備えて、内壁用の材料として使用され得る。

好ましくは、反射塗膜層は、金属塗膜又はＳｉＯ_２、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、又は、それらの類似物のような高反射超微粒子酸化物塗膜を含む群から好ましくは選択される反射材料から成る。好ましくは、塗膜層を実現するための方法は、電気化学蒸着、電気泳動、電子ビーム蒸着、スパッタリング、及び／又は、ＣＶＤ（＝化学蒸着）、懸濁液からの沈澱／沈降（フラッシュアップ／フラッシュダウン法）、遠心法、及び、印刷である。フラッシュアップ／フラッシュダウン法は、塗膜を壁の上に持ち上げるための方法であり、それによって、懸濁液は対応する壁に沿って本体内に、例えば、圧力を用いて−即ち、本体内部の減圧又は真空によって−そして、本体内部の圧力を増大することによって懸濁液を前記本体から流出さえることによって二重管本体内に引き込まれる。

金属塗膜の場合には、材料はλ＝２００ｎｍにあるその反射力に従った分類に従って選択される。適切な材料のランク以下に列挙される。
Ａｌ： Ｒ＝８０％
Ｓｉ： Ｒ＝６７％
Ｍｇ： Ｒ＝６５％
Ｒｈ： Ｒ＝５０％
Ｃｒ： Ｒ＝３８％
Ｎｉ： Ｒ＝３０％

その場合における最適な材料はＡｌである。もちろん、反射力は、幾何のような他のパラメータ、材料が塗工される場合には特に塗膜の厚さによって影響される。反射塗膜層の厚さは、以下の式に従って反射力を増大し得る。

特定のλのために、式は、塗膜層のための対応する厚さｄをもたらす。

非金属塗膜、好ましくは、酸化物塗膜、最も好ましくは、高反射超微粒子酸化物塗膜が使用される場合には、反射層は、幾つかの粒子から構成される構造を有する。最適化された反射のために、粒子の平均直径は、好ましくは、２０ｎｍ〜１０００ｎｍの間、より好ましくは、２０ｎｍ〜８００ｎｍの間、最も好ましくは、５０ｎｍ〜２００ｎｍの間の範囲内にある。ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、又は、それらの類似物のような多様な酸化物である、その塗膜層用の材料は周知であり、粉末又は既製のスラリとして購入され得る。

もちろん、幾つかの反射塗膜層が互いに隣接して取り付けられ得るので、不均一な塗膜層が実現される。不均一な塗膜層は、異なる層によって、層の平滑化によって、即ち、段階状の限定的な地域によって、或いは、滑らかな及び／又は連続的な移行を備える地域によって実現され得る。反射塗膜層、或いは、一般的に、方向付け手段は内壁の外面に隣接し得るし、或いは、それは内面の外面に離間され得る。誘電性内壁が電気接点手段の１つとして同時に働く反射金属シリンダによって完全に置換されることも可能である。壁、電極、及び／又は、異なる層の配置は、主としてランプの幾何に依存する。一般的に、ランプは如何なる形態でもあり得る。

好ましくは、ランプ幾何は、平坦ランプ幾何、同軸ランプ幾何、ドーム型ランプ幾何、平面ランプ幾何、及び、それらの類似物を含む群から選択される。工業目的のために、環境処理のために大きな実効面積を備えるランプを達成するために、放電間隙の直径又はドーム型同軸ランプの対応する内壁及び外壁の内面間の距離と比べて比較的大きな直径を備える同軸ＤＢＤランプが好ましくは使用される。

好ましくは、発光塗膜層の材料は、特定の波長範囲、好ましくは、≧１００ｎｍ及び≦４００ｎｍ、より好ましくは、≧１８０ｎｍ及び≦３８０ｎｍ、最も好ましくは、≧１８０ｎｍ及び≦２８０ｎｍの波長範囲の放射線が生成され、且つ、外壁の透明部を通るよう構成され、それによって、発光塗膜層用の材料は、燐光体塗膜、好ましくは、ＵＶＣ−及び／又はＶＵＶ−燐光体塗膜、最も好ましくは、ＹＰＯ_４：Ｎｄ、ＹＰＯ_４：Ｐｒ、ＬｕＰＯ_４：Ｐｒ、ＬａＰＯ_４：Ｐｒ、（Ｙ_{１−ｘ−ｙ}Ｌｕ_ｘＬａ_ｙ）ＰＯ_４：Ｐｒのような燐光体塗膜から成る群から好ましくは選択され、それによって、ｘ＋ｙは０．０〜０．９の範囲で変化し得る。この材料及びこの波長範囲は、水又は他の流体、空気又は他のガス状流、及び、表面の処理及び／又は殺菌のような用途に最も適している。

本発明の好適な用途は、ランプ幾何が、１つの円筒形本体が他の円筒形本体を覆うように配置された２つの円筒形本体に基本的に基づくことである。好ましくは、双方の本体は石英ガラスから成るが、ガラス、セラミック、又は、金属のような材料も、少なくとも１つの円筒形本体のために使用され得る。好ましくは、ＵＶ−Ｃ放射線のために透明材料で構成されない本体は、好ましくは反射塗膜層の形態の方向付け手段を有する。

外側円筒形本体又は円筒形管が石英ガラスの材料から成る或いは主として液英ガラスの材料から成ることが可能であり、それによって、内側円筒形管は、主として反射塗膜層を有する金属材料から成り得る。それは、本発明が、放電間隙を形成する１つの誘電性壁のみを備えるＤＢＤランプのためにも適用可能であることを意味する。

本発明の１つのさらなる利点は、ＤＢＤランプが、好ましくは、１つの壁の内面に／上に少なくとも部分的に配置された１つだけの発光塗膜層と、反対の壁の内面に／上に少なくとも部分的に配置された１つの反射塗膜層とを含むことである。発光塗膜層の数を、各壁の各内面に２つの発光塗膜層を有する代わりに、１つだけに減少することによって、材料が節約され得る。追加的に、内面にあるその第二塗膜層による吸収又は拡散反射に起因する損失が減少され得る。これに加えて、発光材料の最大動作温度が壁材料及び反射塗膜の最大動作温度よりも低いと想定するならば、１つの壁で発光材料を回避することは、この壁のより高い動作温度を可能にする。１つの発光塗膜層のみを有することによって、発光塗膜層が発光材料の放射波長で１００％反射的でない場合に関して、ランプ効率は増大され、比理論可能限界により近付く。一般的に、励起波長に近接して放射する発光塗膜層は１００％反射的でない。何故ならば、小さなストークスシフトは放射の強い重なり及び吸収帯を暗示し、従って、強いスペクトル相互作用を引き起こすからである。１つの発光塗膜層だけの場合には、この欠点は軽減される。

塗膜層が隣接地域（壁、塗膜層）から分離しないことを確実にするために、１つの追加的な付着塗膜層が、壁の一方と塗膜層の１つとの間及び／又は２つの塗膜層の間に少なくとも部分的に挟装され、その付着塗膜層の材料はＡｌＰＯ_４、ＹＰＯ_４、ＬａＰＯ_４、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４、及び／又は、ＳｉＯ_２を含む適切な付着材料の群から選択される。

本発明の一部は、全ての部分を一体に構成するためのステップを含む高効率ＤＢＤランプを製造する方法である。これらのステップは、反射塗膜層を、電気化学蒸着、電気泳動、電子ビーム蒸着、スパッタリング、及び／又は、ＣＶＤ（化学蒸着法）、懸濁液からの沈澱／沈降（フラッシュアップ又はフラッシュダウン法）、遠心法、及び、印刷によって実現するための方法のような塗工のための適切な方法を含む。反射塗膜層を少なくとも１つの保護層で被覆するさらなる適切な方法が含まれる。

本発明に従ったＤＢＤ法は、広範な用途において用いられ得る。好ましくは、ランプは、請求項１乃至９に従ったランプを組み込むシステムにおいて使用され、１つ又はそれよりも多くの以下の用途において使用される。即ち、硬い及び／又は柔らかい表面の流体及び／又は表面処理、好ましくは、洗浄、殺菌、及び／又は、浄化、液体殺菌及び／又は浄化、飲料殺菌及び／又は浄化、水殺菌及び／又は浄化、廃水殺菌及び／又は浄化、飲料水殺菌及び／又は浄化、水道水殺菌及び／又は浄化、超純水の製造、ガス殺菌及び／又は浄化、空気殺菌及び／又は浄化、排気ガス殺菌及び／又は浄化、成分、好ましくは、無機及び／又は有機化合物の分解及び／又は除去、半導体表面の洗浄、半導体表面からの成分の分解及び／又は除去、食品の洗浄及び／又は殺菌、栄養補助食品の洗浄及び／又は殺菌、医薬品の洗浄及び／又は殺菌。１つの好適な用途は、浄化、或いは、一般的に、洗浄である。これは主として望ましくない微生物を破壊し且つ／或いは望ましくない化合物及び類似物を分解することによって行われる。このＤＢＤランプの本質的機能によって、上述の用途を容易に実現し得る。

本発明のこれらの及び他の特徴は、以下に記載される実施態様を参照することで明瞭に解明されるであろう。

図１ａ及び１ｂは、環形状の放電間隙１を備える同軸ＤＢＤランプを示している。図１ａは、ＤＢＤランプの内側部分を縦断面図で示している。図１ｂは、対応する電極なしで、同一のＤＢＤランプ又はＤＢＤランプの同一の内側部分を断面図で示している。ＤＢＤランプの放電間隙１は、誘電性内壁２及び誘電性外壁３によって形成されている。この図面において、放電間隙１は、内壁２として機能する、周壁を有する内側ランプ管と、外壁３として機能する、周壁を有する外側ランプ管とによって形成されている。ランプ管は、誘電性材料である石英管から成る。内壁２は、内面２ａ及び外面２ｂを有する。内面２ａは放電間隙１に面し、外面２ｂは反対方向に向けられている。内面２の厚さは、内面２ａと外面２ｂとの間の最短距離によって定められる。外壁３は、類似の内面３ａ及び外面３ｂを有する。内面３ａは内壁２の内面２ａに対応し、放電間隙１に面している。外面３ｂは、内面３ｂと反対方向に向けられている。外壁３の厚さは、内面３ａと外面３ｂとの間の最短距離によて定められる。ＤＢＤランプは、外壁３及び内壁２に配置された２つの対応する電極４を有する。第一電極は、内壁２の外面２ｂに配置され、格子として成形された第二電極４ｂは、外壁３の外面３ｂに配置されている。内壁の内面３ａには、発光塗膜層５が配置され且つ／或いは位置付けられている。内壁２の内面２ａは、そのような発光塗膜層を有さない。この代わりに、反射塗膜層の形態の方向付け手段が、内壁２の内面２ａに配置されている。この場合、付着塗膜層はＭｇＯの超微粒子から成り、反射又は方向付け手段６として機能する。代替的に、反射塗膜層は、ＳｉＯ_２又はＡｌ_２Ｏ_３のような超微粒子から成る層で置換され得る。その層を形成する粒子の直径は、生成されるＵＶ放射線の波長範囲の最適な反射が実現されるように選択される。ここで、ＤＢＤランプの充填体は、１００ｍｂａｒ〜８００ｍｂａｒの間にある充填圧力を備えるＸｅ充填体である。この場合、キセノン放射線の波長範囲は約λ＝１７２ｎｍである。この被反射波長範囲は、外壁３の内側３ａ上の発光塗膜層に到達する。その塗膜層のための材料は、多様な酸化物であり、周知であり、粉末として購入され得る。

そのようなＤＢＤランプを形成するための方法は、主として以下のように記載される。先ず、内管及び外管が片側で接続される。然る後、補助体、例えば、補助的シリンダが内壁と外壁との間に持ち込まれるので、保護シリンダの直径は、内部ガラス管の直径よりも僅かに大きい。補助シリンダは、金属、ガラス、石英のような如何なる材料からも形成され得る。補助シリンダを配置した後、燐光体塗膜層が他の懸濁液中への浸漬によって実現される。最終的に、保護シリンダは除去される。この方法に対する代替的方法として、双方の管が組立て前に別個に塗工されることが本発明に含まれる。この第二の方法は、異なる塗膜を管に塗布することをより一層容易にする。本発明の他の実施態様が図２に示されている。

図２は、内管の内側上の第二発光層と、内壁と発光層との間に挟装された反射層とを備える、図１ａ及び１ｂに従った層構造に従った内側及び外側の石英管によって形成される放電間隙１を備える同軸ＤＢＤランプの層構造を縦断面図で詳細に示している。ＤＢＤランプは、回転対称に構成されている。点線は回転軸を示している。層構造は、内側から、換言すれば、回転軸から外側に記載されている。内層は内壁２である。内壁２に配置されているのは反射塗膜層６であり、反射塗膜層は第一発光塗膜層５ａによって塗工され、第一発光塗膜層はここでは燐光体塗膜層として構成されている。放電間隙１は充填体をさらに含む。第二発光塗膜層５ｂも、ここでは燐光体塗膜層として構成され、外壁３に配置されている。第三実施態様が図３に示されている。

図３は、金属シリンダ又は金属管７として形成された反射又は方向付け手段を備える本発明に従ったＤＢＤランプの内側部分を概略的に示しており、金属シリンダ又は金属管は、壁の１つ及び電気的に接触するための手段の１つとして追加的に働く。図３において、内壁は石英ガラスではなく、金属材料によって形成されている。この特殊な場合において、内部ガラス管は、内部金属シリンダによって置換され、内部金属シリンダは外部電源（ここには図示されていない）に電気的に接続される。金属シリンダは、その内面上に、基本的にＡｌから成る反射塗膜層を有するか、或いは、放電間隙に面する研磨面を備えて完全にＡｌから成る。スパッタリングを回避するために、放電間隙に面する表面は、この場合にはＳｉＯ_２の保護塗膜層で被覆される。この場合には、発光塗膜５は外壁３の内側上にのみ堆積される。

図４ａ乃至４ｃは、良く定められた方向に、即ち、ランプの外周に（図４ａ）、ランプの内部容積に（図４ｂ）、並びに、ランプの周囲の特定部分のみに（図４ｃ）に放射線（矢印として概略的にしめされている）を放射するように方向付け手段６を配置する異なる方法を概略的に示している。全ての３つの場合において、発光層（ここでは図示されていない）は、内壁の内側に／内側上に、外壁の内側に／内側上に、双方の壁に／双方の壁上に堆積され得る。反射層及び発光塗膜が１つの壁に塗工される場合には、反射塗膜は発光層と壁との間に挟装される。

内管の内面にある第二発光塗膜層の代わりに放電間隙内部の反射塗膜層を備えるＤＢＤランプの内側部分を示す縦断面図である。 図１ａの内側部分を示す断面図である。 内管の内側上の第二発光層と内壁と発光層との間に挟装された反射層とを備える図１ａ及び１ｂに従った層構造に従った内側及び外側の石英管によって形成される放電間隙１を備える同軸ＤＢＤランプの層構造を詳細に示す縦断面図である。 内部石英管が、内壁として、反射器として、並びに、電気接点手段の１つとして同時に働く反射金属管によって置換された、本発明に従った同軸ＤＢＤランプを示す概略図である。 良く定められた方向に放射線を反射する異なる方法を示す概略図である。

符号の説明

１ 放電空間
２ 内壁
２ａ （内壁の）内面
２ｂ （内壁の）外面
３ 外壁
３ａ （外壁の）内面
３ｂ （外壁の）外面
４ 電気接点手段
４ａ 第一電気接点手段
４ｂ 第二電気接点手段
５ 発光塗膜層
５ａ 第一発光塗膜層
５ｂ 第二発光塗膜層
６ 方向付け／反射手段
６ａ 反射塗膜層
７ 金属管（内壁、反射器、及び、電極として働く）

Claims (10)

1. 紫外線を発生し且つ放射するための誘電体バリア放電ランプであって、
   第一内面と、第一外面と、第一電極層と、第一反射層と、第一発光層とを有し、前記第一反射層は、前記第一発光層と前記第一内面との間に挟装される、円筒形の内壁と、
   第二内面と、第二外面と、第二電極層と、第二反射層と、第二発光層とを有し、前記第二反射層は、前記第二発光層と前記第二内面との間に挟装される、円筒形の外壁と、
   前記内壁と前記外壁との間に形成される円筒形の放電間隙と、
   該放電間隙の内側のガス放電によって生成される拡散的な放射線とを含み、
   前記外壁は、透明であり、前記第二反射層は、前記外壁の一部に存在せず、
   前記内壁の前記内面及び前記外壁の前記内面は、前記放電間隙に面し、充填体が前記放電間隙内に配置され、
   前記拡散的な放射線は、前記第一発光層及び前記第二発光層によってより長い波長の放射線に変換され、該変換される拡散的な放射線は、前記第二反射層が存在しない前記外壁の前記一部を通じて、前記第一反射層及び前記第二反射層から当該誘電体バリア放電ランプの外周への反射によって方向付けられる、
   誘電体バリア放電ランプ。
2. 前記内壁は、反射性の金属壁であり、前記第一反射層は、前記内壁と同じ反射性の金属層である、請求項１に記載の誘電体バリア放電ランプ。
3. 前記第一反射層及び前記第二反射層は、金属塗膜、Ａｌ、Ａｌ合金、高反射超微細酸化物粒子塗膜、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、及び、Ａｌ_２Ｏ_３の群から選択される反射性材料から成る、請求項１に記載の誘電体バリア放電ランプ。
4. 前記第一反射層及び前記第二反射層は、保護層をなす酸化物層によって被覆される、請求項１に記載の誘電体バリア放電ランプ。
5. 前記第一反射層及び前記第一発光層は、１つの壁の上に塗布され、前記第一反射層は、前記内壁の前記第一内面の上で前記第一発光層と前記内壁との間にあり、前記内壁は透明である、請求項１に記載の誘電体バリア放電ランプ。
6. 前記第二反射層及び前記第二発光層は、１つの壁の上に塗布され、前記第二反射層は、前記外壁の前記第二内面の上で前記第二発光層と前記外壁との間にある、請求項１に記載の誘電体バリア放電ランプ。
7. 当該誘電体バリア放電ランプは、同軸型ランプの幾何学的構成又はドーム型ランプの幾何学的構成を有する、請求項１に記載の誘電体バリア放電ランプ。
8. 前記第一電極層及び前記第二電極層は、金属塗膜、Ａｌ、及び、Ａｌ合金の群から選択される反射性材料から成る、請求項１に記載の誘電体バリア放電ランプ。
9. 請求項１に記載の誘電体バリア放電ランプを含む、表面、液体、又は、ガスを処理するためのシステム。
10. 請求項１に記載の誘電体バリア放電ランプを含む、表面、固定、液体、又は、ガスを処理するためのシステム。

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