(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内管と同軸配置された外管の端部を前記内管に溶着した接合部で封じて形成された２重管構造の前記外管と前記内管の間の空間中に放電用希ガスが充填されたエキシマランプにおいて、有効発光部と前記接合部との間の前記内管と前記外管の管体として前記管体内部を伝播する紫外線を吸収または散乱する遮光部を設けたことを特徴とするエキシマランプ。
【請求項２】
内管と同軸配置された外管の端部を前記内管に溶着した接合部で封じて形成された２重管構造の前記外管と前記内管の間の空間中に放電用希ガスが充填されたエキシマランプにおいて、前記接合部を含む周辺に硬化性の材料を塗布して前記接合部の機械的強度を高めることを特徴とするエキシマランプ。
【請求項３】
内管と同軸配置された外管の端部を前記内管に溶着した接合部で封じて形成された２重管構造の前記外管と前記内管の間の空間中に放電用希ガスが充填されたエキシマランプにおいて、有効発光部と前記接合部との間の前記内管と前記外管の管体として前記管体内部を伝播する紫外線を吸収または散乱する遮光部を設け、前記遮光部を含む接合部に硬化性の材料を塗布して前記接合部の機械的強度を高めることを特徴とするエキシマランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エキシマランプに関し、特に、内管と外管の接合部が紫外線で劣化することを防止したエキシマランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エキシマランプは、誘電体バリア放電によってエキシマ分子を形成し、エキシマ分子から放射される光を利用する誘電体バリア放電ランプである。エキシマランプから放射される紫外線を、光化学反応の紫外線光源として利用する。
【０００３】
エキシマランプは、図６に示すように、内管１と外管２が同軸的に配置された２重管構造をしている。内管１の内表面に一方の電極が設けられ、外管２の外表面に他方の電極が設けられる。内管１と外管２の間に形成された放電空間６の中に、放電用希ガスが充填されている。両電極間に高周波電圧を印加することにより、内管１と外管２の間の放電空間６でエキシマ放電が開始され、エキシマ分子から光が放射される。エキシマランプは、従来の低圧水銀ランプや高圧アークランプにない特徴をもっている。例えば、中心波長が172ｎｍという短い波長の紫外光を放射する。
【０００４】
ところが、ランプの点灯中に放電用ガスがリークすることがある。リークが生じたままランプの点灯を続けると、いずれランプは不点灯となるので、ランプ寿命が短くなる。リークの原因となるのは、内管１と外管２の接合部３に発生するクラックである。図７に示すように、接合部３に最初にマイクロクラック７が発生する。そのマイクロクラック７が成長してクラックとなり、封入ガスがリークするようになる。さらにクラックが成長すると、バルブ破損を惹き起こす。クラック発生までの時間は、点滅点灯で約600〜700時間である。
【０００５】
クラックの発生メカニズムは次のとおりである。内管１と外管２を熔融等により接合してランプを製造する際に、微小な加工歪みが接合部３に残留する。誘電体バリア放電によって発生する高エネルギーの紫外線は、ガラスの分子結合を切ってしまい、ガラスを劣化させる。歪のある部分の分子結合が切れると、歪応力が集中してさらに分子結合が切れやすくなり、やがてクラックが発生する。
【０００６】
接合部が紫外線で劣化することを防止する方法が、特開平９-97597号公報で提案されている。これは、誘電体バリア放電ランプの内管と外管の接合部を照射する紫外線を少なくして、接合部にクラックが発生することを防止するものである。図８に示すように、内管１と外管２の接合部３に、紫外線の直射防止手段８を設ける。酸化チタン膜やバリウムや酸化セリウムや酸化亜鉛などの金属薄膜を設けるか、内管１と外管２に襞を設けるか、接合部３と放電空間の間にガラス繊維綿を設けて、直射防止手段８とする。また、接合部３に排気管残部を設けて、排気管残部の内面に金属皮膜を設ける。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の直射防止手段では、クラックの発生を十分に防止できないという問題がある。その理由は以下のとおりである。図９に示すように、放電空間で発生した紫外線は、ファイバー効果により接合部３に集中する。光ファイバーの内部を光が全反射して進むように、２重管バルブの内管１と外管２の内部を全反射して接合部３に集まる。集まった紫外線は、接合部３を脆くしてマイクロクラックを発生させる。従来の直射防止手段では、ガラスの内部を伝播する紫外線を防ぐことができなかった。また、発生したマイクロクラックの成長を防止することもできなかった。
さらに、放電空間内に放電用ガス以外の物質を混入したりコートしたりすることで、コート材からの不純ガスの発生や、放電用ガスの汚染等による照度低下や、照度のばらつきや、熱膨張係数の違いによるランプの破損等の弊害が生じてしまう。また、襞をつくることで、バルブの強度低下や歪形成の原因を増やすこととなってしまう。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、ガラス内部を伝播する紫外線によるマイクロクラックの発生を抑制するとともに、発生したマイクロクラックの成長を防止し、エキシマランプの寿命を長くすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、内管と同軸配置された外管の端部を内管に接合して封じて形成された２重管構造の外管と内管の間の空間中に放電用希ガスが充填されたエキシマランプに、有効発光部と接合部との間の外管と内管の管体に紫外線を吸収または散乱する遮光部を設けた。このように構成したことにより、ファイバー効果による接合部への紫外線の集中を抑制して、マイクロクラックの発生を防止できる。
【００１０】
また、エキシマランプの接合部に硬化剤を塗布した。このように構成したことにより、機械的強度を向上させて、マイクロクラックの広がりを抑制できる。
【００１１】
また、エキシマランプの有効発光部と接合部との間の内管と外管の管体に紫外線を吸収または散乱する遮光部を設け、接合部に硬化剤を塗布した。このように構成したことにより、マイクロクラックの発生と成長を抑制して、エキシマランプを長寿命にできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態は、有効発光部と接合部との間の、内管と外管の管体に、紫外線を吸収または散乱する遮光部を設けたエキシマランプである。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるエキシマランプの断面図である。図１（ａ）は、内管が長いタイプのエキシマランプである。図１（ｂ）は、内管と外管の長さが同じタイプのエキシマランプである。図１において、内管１は、内側の石英ガラス管である。外管２は、外側の石英ガラス管である。接合部３は、内管と外管を接合した部分である。内管と外管で作られた空間は、放電空間となっている。放電空間には、放電用ガスが封入されている。遮光部４は、紫外線を遮蔽または散乱するガラスである。図２は、遮光部を設けたエキシマランプの斜視図である。図３は、遮光部を設けたエキシマランプの動作時の断面図である。
【００１５】
上記のように構成された本発明の第１の実施の形態におけるエキシマランプの機能を説明する。内管１と外管２で構成される２重管バルブの放電容器の両端には、接合部３がある。このエキシマランプの全長は約370ｍｍ、内管の外径は約φ20ｍｍ、外管の外径は約φ30ｍｍである。放電空間の長さは、約300ｍｍである。図１に示すように、有効発光部と接合部３の間に、紫外線を遮る遮光部４を挿入する。遮光部４は、紫外線を吸収または散乱する遮光材を分散させた不透明石英ガラスまたはバイコールガラスやオゾンレスガラスなどである。遮光部４の長さは、約20ｍｍである。
【００１６】
遮光部４の挿入方法を説明する。紫外線を吸収または散乱する遮光材を分散させた不透明石英ガラスで、内管１と同じ径の管を作る。この管を約20ｍｍの長さに切る。内管１を、有効発光面の両端で切る。内管１を切った部分に、遮光部４を溶着する。したがって、遮光部４は、有効発光部端面より約20ｍｍの長さで挿入される。外管２についても、同様にして遮光部４を溶着する。外観は図２に示すようになる。遮光部４の挿入位置と長さは、エキシマランプの形状やサイズに応じた適切な値を選択すればよい。
【００１７】
図３に示すように、内管１や外管２の内部を反射してきた紫外線は、遮光部４で遮られて、接合部３には到達しない。したがって、接合部３においては、紫外線がガラスの分子結合を切ることはなく、ガラスが劣化しないので、マイクロクラックが発生することはない。
【００１８】
上記のように、本発明の第１の実施の形態では、エキシマランプの有効発光部と接合部との間の外管と内管の管体に紫外線を吸収または分散する遮光部を設けたので、ファイバー効果による接合部への紫外線の集中を抑制して、クラックの発生を防止できる。
【００１９】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、内管と外管との接合部に硬化剤を塗布したエキシマランプである。
【００２０】
図４は、本発明の第２の実施の形態におけるエキシマランプの断面図である。図４（ａ）は、内管が長いタイプのエキシマランプである。図４（ｂ）は、内管と外管の長さが同じタイプのエキシマランプである。図４において、内管１は、内側のガラス管である。外管２は、外側のガラス管である。接合部３は、内管と外管を接合した部分である。硬化剤５は、接着剤などの硬化剤である。
【００２１】
上記のように構成された本発明の第２の実施の形態におけるエキシマランプの機能を説明する。図４に示すように、２重管バルブの有効発光部以外の外面に、接着材などの硬化剤５を塗布する。塗布する部分は、接合部３から有効発光部側に向かって、約20ｍｍのところまでである。硬化剤５は、エポキシ系樹脂またはシリコン硬化性ゴムなどである。硬化剤５は、ガラスの機械的強度を高めることができるもので、紫外線で劣化しない材料であれば、なんでもよい。硬化剤５を塗布する位置は、エキシマランプの形状やサイズに応じた適切な値を選択すればよい。
【００２２】
接合部３に硬化剤５を塗布することにより、接合部３の歪応力を硬化剤５で分散させることができる。したがって、接合部３にマイクロクラックが発生しても、マイクロクラックの成長を防止することができる。
【００２３】
上記のように、本発明の第２の実施の形態では、エキシマランプの接合部に硬化剤を塗布したので、接合部の機械的強度が向上して、マイクロクラックの広がりを抑制できる。
【００２４】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態は、有効発光部と接合部との間の外管と内管の管体に紫外線を吸収または分散する遮光部を設け、接合部に硬化剤を塗布したエキシマランプである。
【００２５】
図５は、本発明の第３の実施の形態におけるエキシマランプの断面図である。図５（ａ）は、内管が長いタイプのエキシマランプである。図５（ｂ）は、内管と外管の長さが同じタイプのエキシマランプである。図５において、内管１は、内側のガラス管である。外管２は、外側のガラス管である。接合部３は、内管と外管を接合した部分である。遮光部４は、紫外線を遮蔽するガラスである。硬化剤５は、接着剤などの硬化剤である。
【００２６】
上記のように構成された本発明の第３の実施の形態におけるエキシマランプの機能を説明する。図５に示すように、有効発光部と接合部３の間に、紫外線を遮る遮光部４を挿入する。この点は、第１の実施の形態と同じである。遮光部４が挿入されたバルブ外面に、接着材などの硬化剤５を塗布する。この点は、第２の実施の形態と同じである。
【００２７】
第１の実施の形態と同様に、内管１や外管２の内部を反射してきた紫外線は、遮光部４で遮られて、接合部３には到達しない。したがって、接合部３においては、紫外線がガラスの分子結合を切ることはなく、ガラスが劣化しないので、マイクロクラックが発生することはない。
【００２８】
第２の実施の形態と同様に、接合部３に硬化剤５を塗布することにより、接合部３の歪応力を硬化剤５で分散させることができる。したがって、接合部３にマイクロクラックが発生しても、マイクロクラックの成長を防止することができる。
【００２９】
上記のように、本発明の第２の実施の形態では、エキシマランプの有効発光部と接合部との間の外管と内管の管体に紫外線を吸収する遮光材を分散させた領域を設け、接合部に硬化剤を塗布したので、マイクロクラックの発生と成長を抑制して、エキシマランプを長寿命にできる。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、内管と同軸配置された外管の端部を内管に接合して封じて形成された２重管構造の外管と内管の間の空間中に放電用希ガスが充填されたエキシマランプに、有効発光部と接合部との間の外管と内管の管体に紫外線を吸収する遮光材を分散させた領域を設けたので、ファイバー効果による接合部への紫外線の集中を抑制して、マイクロクラックの発生を防止できるという効果が得られる。
【００３１】
また、エキシマランプの接合部に硬化剤を塗布したので、機械的強度が向上して、２重管バルブで発生するマイクロクラックの広がりを抑制できるという効果が得られる。
【００３２】
また、エキシマランプの有効発光部と接合部との間の外管と内管の管体に紫外線を吸収する遮光材を分散させた領域を設け、接合部に硬化剤を塗布したので、マイクロクラックの発生と成長を抑制して、エキシマランプを長寿命にできるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるエキシマランプの断面図、
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるエキシマランプの斜視図、
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるエキシマランプの動作時の断面図、
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるエキシマランプの断面図、
【図５】本発明の第３の実施の形態におけるエキシマランプの断面図、
【図６】従来のエキシマランプの断面図、
【図７】従来のエキシマランプのクラックが生じた状態の斜視図、
【図８】従来のエキシマランプに劣化防止手段を施した場合の動作時の断面図、
【図９】従来のエキシマランプの動作時の断面図である。
【符号の説明】
１  内管
２  外管
３  接合部
４  遮光部
５  硬化剤
６  放電空間
７  マイクロクラック
８  直射防止手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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