JPH03283340A - 低圧放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の■的］ （産業上の利用分野） 本発明は、紫外線光化学反応用の光源等に使用される低
圧放電灯に関する。

（従来の技術） 紫外線光源を用いた光化学反応装置は種々の分野に採用
されており、例えば光ＣＶＤ（（ｈＣａ＋ｉｃ＊Ｉ　Ｖ
＊ｐｏ＋　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によるＳｉ薄膜の
合成、レジストの光硬化および光アッシングあるいは光
洗浄等を始めとする半導体製造関連などにおいて広く普
及し、かつその応用分野の伸長も著しい。

これらの分野においては、短波長紫外線を効率よく照射
する光源が望まれており、このため、低圧水銀紫外線放
電灯が用いられている。

低圧水銀紫外線放電灯は、紫外線を透過する石英ガラス
などからなる発光管の両端に電極を封装するとともに、
この発光管内に水銀および希ガスを封入し、この水銀主
体の蒸気を低圧状態で放電させて水銀の共鳴線２５４　
ｒｖを始めとする短波長紫外線領域の光を効率よく放射
するようになっている。

ところが、最近において益々低圧水銀紫外線放電灯の出
力向上が求められるようになり、超高出力タイプのラン
プが実用化されつつある。

超高出力タイプのランプは、発光管の両端部にそれぞれ
陽極と陰極を互いに別個に設け、一端側の陽極と他端側
の陰極との間、および一端側の陰極と他端側の陽極との
間で、交互に放電させるようにしである。このようにそ
れぞれ陽極と陰極を互いに別個に設けると、陰極は小形
にして放熱を小さくし、逆に陽極は大形にして放熱を大
きくし、これら電極の損失を低減でき、つまり電極効率
を高めることができるので、発光効率を向上させること
ができる。

ところで、従来における陽極および陰極は、第３図に示
す構造をなしていた。

すなわち、図において１は、紫外線透過率の高い石英ガ
ラスからなる発光管であり、この発光管１の両端部はス
テム２．２（一方のみ図示する）が封止されている。こ
れらステム２．２にはそれぞれ陽極３と陰極４が封装さ
れている。陽極３は、円板形状をなし、この陽極３の背
部にコイルフィラメントからなる陰極４を配置しである
。コイルフィラメントからなる陰極４の放電空間側前方
に円板形状の陽極３を配置するのは、陰極４に突入する
高速電子から陰極４を保護しようとするためである。

なお、５．５はリード線である。

この発光管１には、所定量の水銀またはアマルガムと、
始動用のアルゴンガスが封入されている。

このような低圧水銀紫外線放電灯は交流電源に接続され
、一端側の陽極３と他端側の陰極４との間に半波電流を
流してこれらの間で放電させ、次に一端側の陰極４と他
端側の陽極３との間に逆半波電流を流してこれらの間で
放電させ、このように交互に放電を繰り返して点灯を継
続する。

このような放電により水銀主体の蒸気が低圧状態で励起
され、この結果水銀の共鳴線２５４ｎ−を始めとする短
波長紫外線領域の光を放射する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、出力を高めるために放電電流を増そうと
すると、電極を大形にする必要があり、従来の電極構造
においては次のような 問題が生じる。

すなわち、陰極４から放出される電子はこの前方に配置
された円板形の陽極３を迂回して他端側の陽極に向かう
も計寵るが、この場合前方に配置されだ円板形の陽極３
と発光管１の管壁との間の狭隘空間を通過することにな
る。この詩人部分の電子が管壁に衝突し、管壁を負に帯
電させる。このため水銀イオンが管壁に吸引されて管壁
内に侵入し、管壁を灰色系に着色させるとともに、晶出
力の紫外線を長期に亘り吸収して石英ガラスの機械的強
度を低ドさせる不具合がある。

この結果、発光管バルブの黒化を促し紫外線出力の低ド
を招くとともに、反応槽内でランプが破損し、洗浄系を
汚染するなどの不具合が心配される。

本発明は上記の問題点を解消すべくなされたもので、水
銀イオンが管壁に吸引されるのを防止して管壁の早期黒
化や機械的強度の低下を防１１゛シ、電極効率が向上す
る低圧放電灯を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、発光管の両端部にそれぞれ陽極と陰極を封装
し、一端側の陽極と他端側の陰極との間、および一端側
の陰極と他端側の陽極との間で、交互に放電させるよう
にした低圧放電灯において、上記陽極を円筒形またはコ
イル形に形成し、この円筒形またはコイル形の陽極に陰
極を収容して配置したことを特徴とする。

（作用） このような構成によれば、陰極から放出される電子はこ
れを囲った陽極の前面開口部から他端側の陽極に向かっ
て飛び出すので、電子がバルブ端部の管壁に衝突するの
が防止される。このため、水銀イオンが管壁に吸引され
るのが防止され、管壁の早期黒化や機械的強度の低下が
防止される。

また、陰極物質の飛散または陰極に保持されるエミッタ
が飛散しても、周囲を覆う陽極により管壁に付亡するの
が阻止され、この点でも管壁の黒化が防止される。さら
に陰極は周囲を囲われた陽極により保温されるようにな
るから、加熱電流が少なくてすみ、電極効率が向上する
。

（実施例） 以下本発明について、第１図および第２図に示す一実施
例にもとづき説明する。

本実施例では、第３図に示す従来の構造と同一部品は同
一番号を用いて説明を省略し、１は発光管、２．２はス
テム、３．３は陽極、４．４は陰極、５・・・はリード
線である。

発光管１の両端部に配置された陽極３．３は、本実施例
の場合、円筒形またはコイル形に形成されており、この
円筒形またはコイル形の陽極３．３にそれぞれ陰極４が
、フィラメント軸をバルブ軸と直交させて収容されてい
る。

すなわち、陰極４は周囲をコイル形の陽極３で囲まれて
おり、この陽極３の前面開口部を通じて放電空間に臨ん
でいる。なお、陰極４は陽極３の前端部よりも放電空間
側に突出することがないように配置されている。

そして、上記コイル形陽極３は、陰極４に接続されたー
ｈのリード線５に接続されているものである。

この発光管１には、所定量の水銀またはアマルガムと、
始動用のアルゴンガスが封入されている。

この低圧水銀紫外線放電灯は交流電源に接続され、一端
側の陽極３と他端側の陰極４との間に半波電流を流して
これらの間で放電させ、次に一端側の陰極４と他端側の
陽極３との間に逆半波電流を流してこれらの間で放電さ
せ、このように交互に放電を繰り返して点灯を継続する
。

このような放電により水銀主体の蒸気が低圧状態で励起
され、このため水銀の共鳴線２５４　ｒｖを始めとする
短波長紫外線領域の光を放射するものである。

上記実施例の構成によれば、陰極４から放出される電子
はこれを囲った陽極３の前面開口部から放電空間、つま
り他端側の陽極に向かって飛び出すので、電子か発光管
バルブ１の端部の管壁に衝突するのが防＋１−される。

このため、水銀イオンが管壁に吸引されるのが防１１−
され、管壁が灰色化して早期黒化を発生することが防Ｉ
Ｉ−されるとともに、機械的強度の低下も防止される。

また、点灯中に陰極物質やこの陰極４に塗布されたエミ
ッタか飛散する場合があるが、陰極４の周囲をコイル形
の陽極３で囲っであるので、飛散物質がコイル形陽極３
によってバルブ壁に付着するのが阻止される。この点で
も管壁の黒化が防止される。

さらに陰極４はコイル形の陽極３で囲われているから保
温されるようになり、このため温度上昇割合が良くなり
、したがって加熱電流が少なくてすむので電極での消費
電力を少なくすることができ、電極効率が向上する。

そしてまた、陽極３は温度上昇を避けるために熱容量を
大きく、かつ放熱性を良好にするため長大であることが
望ましい。しかしながら、陽極３の軸方向・１法を大き
くすると陽極３が放電空間側に大きく突出することにな
り、このような場合はバルブの全長に比べて有効発光長
が短くなり、紫外線出力が低下する。特に、図示しない
がコイル形または円筒形に形成した陽極３を陰極４より
も放電空間側に大きく突出して配置すると、陽極３が陰
極４の直前部分に発生する紫外線を遮光するから有効発
光長が短くなる心配がある。

これに対し、本発明のように陰極４をコイル形陽極３の
内部に収容すれば、陽極３での遮光長を短くすることが
できるので有効発光長を長くすることができる。

なお、本発明を実験した結果について説明する。

線径１．５ｍｍのタングステンワイヤにより外径２０ｍ
ｍ、巻数２（〕ターンの密着巻コイル形状の陽極３を製
造し、内径２４　ｍｍの石英ガラスよりなる発光管１に
、第１図にボすように封装した。このコイル形陽極３に
タングステンフィラメントの陰極４を収容し、定格人力
５００　Ｗ、放電電流が７アンペアとなるようにして点
灯させた。

このランプは、点灯３０００時間後で波長２５４　ｎｍ
の紫外線放射強度は、初期値の７５％を維持しており、
寿命特性が良好であることが確認された。

なお、上記第１図に示した実施例では、陰極４のフィラ
メント軸をバルブ軸と直交させて円筒形またはコイル形
の陽極３に収容したが、陰極４はそのフィラメント軸を
バルブ軸上またはバルブ軸と平行な姿勢にして陽極に収
容してもよく、この場合はバルブ径を細くすることがで
きる。

さらに、発光管１の形状は直管形に限らず、コンパクト
化のためにＵ字形やＷ字形などの屈曲形状にしてもよい
。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によると、陰極がコイル形ま
たは筒形の陽極で囲まれているので、陰極から飛び出し
た電子がバルブ端部の管壁に衝突するのが防止される。

このため、水銀イオンが管壁に吸引されるのが防止され
、管壁の早期黒化や機械的強度の低下が防止される。ま
た、陰極物質の飛散または陰極に保持されるエミッタが
飛散しても、周囲を覆う陽極により管壁に付着するのが
阻止され、この点でも管壁の黒化が防１１−される。

さらに陰極は周囲を囲われた陽極により保温されるよう
になるから、加熱電流が少なくてすみ、電極効率が向上
するなどの利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示し、第１図
は低圧水銀紫外線放電灯の端部を示す構成図、第２図は
低圧水銀紫外線放電灯の全体を示す構成図、第３図は従
来の低圧水銀紫外線放電灯の端部を示す構成図である。 １・・・発光管、２・・・ステム、３・・・陽極、４・
・・陰極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 発光管の両端部にそれぞれ陽極と陰極を封装し、一端側
   の陽極と他端側の陰極との間、および一端側の陰極と他
   端側の陽極との間で、交互に放電させるようにした低圧
   放電灯において、 上記陽極を円筒形またはコイル形に形成し、この円筒形
   またはコイル形の陽極に陰極を収容して配置したことを
   特徴とする低圧放電灯。