[发明专利]紫外线发生装置以及使用该紫外线发生装置的照明装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用了新放电技术的无汞的紫外线发生装置以及将该紫外线应用于照明中的照明装置，该放电技术有效且稳定地产生高密度的弱电离低温等离子体。

背景技术

从氢、氙和氪的放电气体中得到的紫外/真空紫外线被广泛应用于光化学工学、半导体制造工艺、食品/医药杀菌以及通过激发荧光体来返还可见光的照明装置等各种领域中。但是，汞是对地球环境有害的物质，其使用一直被抑制。另一方面，氙和氪是稀有物质，其利用存在限制。因此，需要开发在放电气体中使用除了汞和稀有气体以外的普通分子气体的紫外/真空紫外线发生装置和照明装置。

通常，对于由单原子构成的汞和氙气中的低压的辉光放电，放射出的光的光谱不连续，成为具有放电气体特有波长的线谱。这是因为，在被电子激发的原子发生衰减的情况下，特定能量状态的能级间发生跃迁，随之放射出光。

另一方面，对于由两个以上的原子构成的分子气体中的低压辉光放电，所放射出的光的光谱是连续的。这是因为，对电子激发能量状态加上分子间的振动和旋转激发状态，能量能级间的跃迁变得连续。因此，为了从分子气体高效地得到紫外线放射，需要选择各种具有适当能量跃迁状态的分子气体。

此外，为了在辉光放电等离子体中以充分的强度有效地激发分子气体，需要高输出/高效率的等离子体发生装置。

本申请人之前申请了在日本特开平8-330079号公报中公开的相位控制多输出型交流电源装置，该相位控制多输出型交流电源装置作为能够以低成本稳定地产生大容量放电(弱电离低温等离子体)的低频率交流电源，由排列(控制/调整)了相位的多个交流输出构成，并且，申请了使用该电源实现的、日本特许第3772192号公报所公开的用于有效产生放电的电极、以及日本特许第3742866号公报所公开的磁场的构成方法。电极的构成方法是经由热传导性良好的绝缘板将电极密接固定在冷却后的装置内壁的方法，磁场构成方法是这样的方法：在装置外壁安装多个磁铁，在电极表面附近形成抑制等离子体流出的多极磁场。

并且，本申请人申请了通过使用采用日本特许第3472229号公报所公开的相位控制多相交流电源来有效地产生放电的壁密接电极和多极磁场，由此实现节能效果好、高输出/高效率的放电型照明装置。

专利文献1：日本特开平8-330079号公报

专利文献2：日本特许3772192号公报

专利文献3：日本特许3742866号公报

专利文献4：日本特许第3472229号公报

发明内容

本发明的目的在于，将多极磁场中的多相交流放电等离子体应用到紫外发生光源，使用分子气体而不使用对地球环境有害的汞来产生高亮度且高效率的紫外线。

因此，本发明提供一种紫外线发生装置，该紫外线发生装置利用弱电离低温等离子体对分子气体的放电气体进行激发而产生紫外线，其最主要的特征在于，放电气体是一氧化氮和稀释气体的混合气体。

以下，示出关联文件。

1)日本特开昭56-6364、“/封入物を有する低压中陰ランプ(具有氮/氧封入物的低压中空阴极灯)”、ミヒヤエル·ツエヘパウア一(ドイツ連邦共和国)

2)日本特开2002-304970、位相制御多電型交流放電光源(相位控制多电极型交流放电光源)、松本和憲

3)第5回応物学会講演予稿集p.247、2008/3

4)静岡大学大学院電子科学研究科研究報告(静冈大学大学院电子科学研究科研报告)(29)

另外，在这些关联文献中虽未记载，但现有技术公知有：在150nm到230nm的紫外区域，一氧化氮气体NO具有称之为γ光谱的吸收或发光光谱(分子势曲线)。

在关联文献1)中，由于在仅使用NO气体通过放电放射出紫外线的情况下，封入的NO气体由于放电而分解，成份发生变化，因此提出了防止这种现象的方法。此外，为了防止金属电极被剥离，从NO分解出的氧与金属电极发生反应而金属电极消失，利用氧化金属对金属电极进行覆盖并插入到放电管内部。

关联文献4)是不使用一氧化氮NO而利用氮N₂和氧O₂的混合气体的放电的方法。即，通过放电，氮分子和氧分子分别分解成氮原子N和氧原子O，并合成氧化氮NO的方法。

另一方面，关联文献2)和文献3)是本发明者申请和发表的，是与本发明所使用的电源相关的文献，但没有公开本发明。

本发明的特征在于，通过对一氧化氮NO混合氮，由此首次以实用级强度从NO放射有效的紫外线。这样的发明与上述关联文献1)～4)完全不同。