ガス放電ランプ、及びガス放電ランプを動作させる方法

专利摘要:
紫外線光を放射するためのガス放電ランプ１０であり、放電アークのための照明雰囲気を供給するためのガス及び／又は塩で少なくとも一部が満たされる容器容積Ｖを有する放電容器１２と、前記放電容器１２内で終わる第１電極１４と、前記放電容器１２内で終わる第２電極１６と、電源に電気的に接続可能であり、且つ前記第１電極１４及び前記第２電極１６に電気的に接続可能である制御ユニットであって、印加電力Ｐによって前記第１電極１４及び前記第２電極１６の間に前記放電アークを供給するための制御ユニット１８とを有するガス放電ランプ１０であって、前記制御ユニット１８が、通常動作モードにおいては、前記容器容積Ｖに対する前記電力Ｐの比率ｒであって、ｒが、1176W/cm3≦ｒ≦2647W/cm3であり、とりわけ1618W/cm3≦ｒ≦2500W/cm3であり、好ましくは2059W/cm3≦ｒ≦2353W/cm3である比率ｒにおいて、前記第１電極１４及び前記第２電極１６を動作させるよう適合させられるガス放電ランプ１０、及び動作方法が提供される。これは、寿命を著しく縮めることなく、より多くの紫外線光を供給する小さなガス放電ランプ１０をもたらす。
公开号:JP2011513894A
申请号:JP2010547296
申请日:2009-02-20
公开日:2011-04-28
发明作者:ハンス‐ディーテル クラップ；ヨンヒェ；ロベルト；ジェイ デ；ノルベルト フォンデンホフ；パウリナ ラト；グザフェル リーデレル
申请人:コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ；
IPC主号:H01J61-88

专利说明:

[0001] 本発明は、ガス放電ランプであって、前記がス放電ランプによって、例えば、皮膚病を治すためのＵＶＡ治療のような治療用に、紫外線光（ＵＶ）、とりわけ、紫外線Ａ光（ＵＶＡ）が供給されるガス放電ランプの分野に関する。本発明は、とりわけ、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプ、超高性能（ＵＨＰ）ランプ及び／又はマイクロパワーキセノン光（ＭＰＸＬ）ランプに関する。本発明は、更に、このようなガス放電ランプを動作させる方法に関する。]
背景技術

[0002] 米国特許第US 6,016,031号から、無電極高輝度放電（ＥＨＩＤ）ランプが知られている。前記無電極高輝度放電（ＥＨＩＤ）ランプは、電極の非存在下で前記ＥＨＩＤを起動することが可能であるように、1000W/cm3乃至9000W/cm3の範囲内の電力密度の放電容器内で動作させられる。電極がないことにより、電極の後方溶解なしに、1000W/cm3乃至9000W/cm3の範囲内の電力密度が可能である。]
[0003] 電極及び0.034cm3の放電容器容積を有する一般的な高輝度放電（ＨＩＤ）ランプから、このＨＩＤを35Wの電力で動作させることは、放電容器内に1029W/cm3の電力密度をもたらすことが知られている。この電力密度により、ＨＩＤの変形及び寿命の減少が防止される。]
[0004] 寿命を著しく縮めることなく多くの紫外線光を供給する小さなガス放電ランプの切迫したニーズがある。]
発明が解決しようとする課題

[0005] 本発明の目的は、寿命を著しく縮めることなく、より多くの紫外線光を供給する小さなガス放電ランプ、及び寿命を著しく縮めることなく、より多くの紫外線光を供給する小さなガス放電ランプを動作させる方法を提供することにある。]
課題を解決するための手段

[0006] この目的は、紫外線光を放射するためのガス放電ランプであり、放電アークのための照明雰囲気を供給するためのガス及び／又は塩で少なくとも一部が満たされる容器容積Ｖを有する放電容器と、前記放電容器内で終わる第１電極と、前記放電容器内で終わる第２電極と、電源に電気的に接続可能であり、且つ前記第１電極及び前記第２電極に電気的に接続可能である制御ユニットであって、印加電力Ｐによって前記第１電極及び前記第２電極の間に前記放電アークを供給するための制御ユニットとを有するガス放電ランプであって、前記制御ユニットが、通常動作モードにおいては、前記容器容積Ｖに対する前記電力Ｐの比率ｒであって、ｒが、1176W/cm3≦ｒ≦2647W/cm3であり、とりわけ1618W/cm3≦ｒ≦2500W/cm3であり、好ましくは2059W/cm3≦ｒ≦2353W/cm3である比率ｒにおいて、前記第１電極及び前記第２電極を動作させるよう適合させられるガス放電ランプによって達成される。これは、例えば、ＨＩＤの0.034cm3の所与の放電容器容積Ｖにおいては、40W≦Ｐ≦90W、とりわけ55W≦Ｐ≦85W、好ましくは70W≦Ｐ≦80Wの電力Ｐが供給されることを意味する。]
[0007] 本発明によるガス放電ランプには、製造業者によって意図されるように、前記通常動作モードにおいて、前記制御ユニットによって、故意に、0.034cm3の放電容器容積を有する35Wに適している一般的なＨＩＤと比較して、高すぎる電力が供給される。測定で、ＵＶ−Ａ光の量は増え、ＵＶ−Ｂ光の量は大幅には増えないことが明らかになった。80Wで動作させられる２つの本発明による小さなガス放電ランプは、400Wで動作させられる単一の大きなガス放電ランプに取って代わり得る。従って、より少ない電力、より少ない組立スペース及びより少ないコストで、長時間運転でも、より大きなランプと同程度のＵＶ−Ａ光を供給することが可能である。前記ガス放電ランプは、敏感な皮膚疾患又は皮膚がんのような人間の皮膚病を治療するためのＵＶＡ治療のような治療に用いられ得る。前記ガス放電ランプは、更に、サン・スタジオのような非治療に用いられ得る。前記ガス放電ランプは、前記電極により、より高速に、より頻繁に、起動及び再起動され得る。とりわけ、前記ガス放電ランプは、無電極高輝度放電ランプよりずっと低い電圧で起動し、動作中、前記ガス放電ランプのより安全な取り扱いをもたらす。更に、より少ない電磁遮蔽保護及びより少ない電気的絶縁しか必要とせず、製造コストの減少をもたらす。本発明によるガス放電ランプの特定の用途に依存して、寿命の著しい減少は生じない。例えば自然対流による、受動的冷却の量は、長寿命を保証するのに十分である。その場合は、例えば冷却ファンなどによる、付加的な能動的冷却が設けられ得る。]
[0008] 驚くべきことに、前記電極の大幅な後方溶解は生じない。例えば、前記電極は、直径ｄを有するほとんど円形の断面を有する。好ましくは、前記電極の前記直径ｄは、前記印加電力Ｐに対して、Ｐ／ｄ２が、450W/mm2≦Ｐ／ｄ２≦750W/mm2であり、好ましくは500W/mm2≦Ｐ／ｄ２≦700W/mm2であり、最も好ましくは550W/mm2≦Ｐ／ｄ２≦650W/mm2であるように選ばれる。前記電極のこの設計により、後方溶解は防止され得る。]
[0009] 好ましい実施例においては、前記放電容器の上部に強制対流を供給するための冷却器が設けられる。好ましくは、前記冷却器は、前記放電容器の前記上部に正圧及び／又は負圧を供給するよう適合させられる。前記冷却器は、正圧及び／又は負圧を供給するためのファンを少なくとも１つ含み得る。好ましくは、前記冷却器は、700℃≦Tmax≦1100℃、とりわけ800℃≦Tmax≦1000℃、好ましくは900℃≦Tmax≦950℃の前記放電容器の最高温度Tmaxを守るよう適合させられる。前記放電容器の前記上部の冷却により、前記放電容器材料の再結晶化又は溶解を防止する最高温度が守られる。前記放電容器の変形は防止される。前記放電容器の前記上部より多くを冷却することは、必要ない。前記放電容器の前記上部よりこのような高熱にさらされない前記放電容器の下部も、熱伝導により、冷却され得る。測定で、前記放電容器の前記上部が冷却される場合には、前記電極も冷却され、故に、前記電極の後方溶解が防止されることが明らかになった。従って、無電極高輝度放電ランプの使用が回避され得る。]
[0010] 好ましくは、前記放電容器は、軸方向に楕円形の形をしている。前記放電容器は、球形の放電容器と比べて、軸方向に細長い。これは、自然対流及び強制対流を増大させる前記放電容器の面の増大をもたらし、故に、前記放電容器のより良好な冷却が可能である。更に、より多くの気化した塩が、前記放電アークの領域内に位置付けられ、故に、より多くの励起塩を含むより強い照明雰囲気が供給され得る。前記照明雰囲気は、キセノンのような不活性ガス、並びにFeI及び／又はHgのような適切な塩を含み得る。]
[0011] 本発明は、更に、上記のようなガス放電ランプを複数有し、前記放電容器の上部に強制対流を供給するための冷却器を少なくとも１つ有するガス放電ランプ組立体であって、設けられる前記ガス放電ランプの数が、設けられる前記冷却器の数より少ないガス放電ランプ組立体に関する。１つの冷却器は、２つ以上のガス放電ランプを冷却し得る。特には、冷却器は、１つしか設けられない。変形例においては、正圧を供給するための冷却器は、１つしか設けられず、且つ負圧を供給するための冷却器は、１つしか設けられない。前記ガス放電組立体の前記ガス放電ランプの全ての上部に沿って流れる冷却流を供給することが可能である。これは、複数のガス放電ランプの容易で、コスト効率の高い冷却をもたらす。]
[0012] 好ましくは、幾つかのガス放電ランプは、平面内に、とりわけ並列に、配設される。この配置により、前記ガス放電ランプの冷却は、容易になり得る。２つ以上の本発明による小さなガス放電ランプが、最新技術による大きなガス放電ランプに取って代わり得ることから、前記紫外線光の強度が一様になるように、より均質の紫外線光源フィールドが設けられ得る。紫外線光の一様な強度は、人間の皮膚のためのＵＶＡ治療用のガス放電ランプの非常に重要な特性である。前記ＵＶＡ治療のセッション中に人間の皮膚を傷つけるリスクは減らされ、同時に、人間の皮膚の損傷を防止するためのＵＶＡ治療セッションの短縮は、必要ない。従って、ＵＶＡ治療は、より素早く、より効率的になる。]
[0013] とりわけ、強制対流の流れを、前記放電容器の前記上部に沿って、主に水平方向に案内するためのデフレクタ素子が少なくとも１つ設けられる。前記デフレクタ素子により、前記冷却流の流れは、必要に応じて調節され得る。好ましくは、前記冷却流の始端に、正圧を供給するための冷却器が設けられ、前記冷却流の終端に、負圧を供給するための冷却器が設けられる。前記冷却器によって、大きな圧力差を供給することができ、前記デフレクタ素子は、前記冷却流の適切な流れを確実にする。]
[0014] 本発明は、更に、上記のようなガス放電ランプ組立体を有するＵＶ装置、とりわけ、人間の皮膚のためのＵＶＡ治療用のＵＶ装置に関する。前記ＵＶ装置は、更に、例えば、主に紫外線光の下で光を出す又は見える蛍光体及び／又は物質を検出するために、紫外線光を供給するためのポケットランプなどであり得る。]
[0015] 本発明は、更に、紫外線光を放射するガス放電ランプを動作させるための方法であり、前記ガス放電ランプであって、前記ガス放電ランプが、放電アークのための照明雰囲気を供給するためのガス及び／又は塩で少なくとも一部が満たされる容器容積Ｖを有する放電容器と、前記放電容器内で終わる第１電極と、前記放電容器内で終わる第２電極とを有する前記ガス放電ランプ、とりわけ、上記のようなガス放電ランプを設けるステップと、前記第１電極及び前記第２電極に電力Ｐを供給するステップとを有する方法であって、通常動作モードにおいては、前記容器容積Ｖに対する前記電力Ｐの比率ｒであって、ｒが、1176W/cm3≦ｒ≦2647W/cm3であり、とりわけ1618W/cm3≦ｒ≦2500W/cm3であり、好ましくは2059W/cm3≦ｒ≦2353W/cm3である比率ｒが与えられる方法に関する。前記ガス放電ランプの動作寿命の少なくとも９０％の間、好ましくは少なくとも９５％の間、最も好ましくは少なくとも９８％の間、前記比率ｒが与えられる。この方法により、前記小さなガス放電ランプは、寿命を著しく縮めることなく、より多くの紫外線光が供給されるように動作させられ得る。]
[0016] 下記の実施例を参照して、本発明のこれら及び他の態様を説明し、明らかにする。]
図面の簡単な説明

[0017] ガス放電ランプの概略的な断面図である。
医療用ＵＶ装置の概略的な断面図である。]
実施例

[0018] 図示されている実施例においては、本発明によるガス放電ランプ１０は、例示的に、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプとして設計されている。ガス放電ランプは、例えば0.034cm3の容積Ｖを有する楕円形放電容器１２を備えるバーナ１１を有する。ガス放電ランプ１０は、放電容器１２内へ突き出る第１電極１４及び第２電極１６を有する。放電容器は、電極１４、１６間に各々の高い電力又は電圧によって生成される放電アークのための照明雰囲気を供給するためのキセノン並びにFeI及び／又はHgの塩を含み得る。]
[0019] 電極は、制御ユニット１８に接続される。制御ユニット１８は、バーナ１１のためのソケットの集積回路であってもよい。制御ユニット１８によって、電極１４、１６間に放電アークを供給するだけのために必要な電力密度より著しく高い電力密度が、電極１４、１６間に供給される。]
[0020] 放電容器１２の上部２０は、冷却器２２によって冷却される。冷却器２２は、ファンなどであり得る。冷却器２２は、上部２０に正圧又は負圧を供給し得る。]
[0021] ガス放電ランプ１０は、複数のガス放電ランプ１０を有するガス放電組立体２４において用いられ得る（図２）。ガス放電組立体は、敏感な皮膚疾患などを治療するためのＵＶＡ治療に用いられるＵＶ装置２６の一部であり得る。ＵＶ装置は、人間のためのベッド２８を有する。ベッド１８の上には、ディスタンスピース３０を介して、ヘッド３２が配設される。ベッド２８は、水平面内に並列に配設される複数のガス放電ランプ１０を含むガス放電ランプ組立体２４を有する。ヘッド３２は、ガス放電ランプ１０の放電容器１２の上部２０に沿って、主に水平方向に、冷却流３６を案内するためのデフレクタ素子３４を有する。図示されている実施例においては、冷却流３６がデフレクタ素子３４に沿って案内されるように、冷却流３６は、正圧を供給する第１冷却器３８及び負圧を供給する第２冷却器４０によって供給される。] 図２
[0022] 本発明を、図面において図示し、上記の説明において詳細に説明しているが、このような図及び説明は、説明的なもの又は例示的なものとみなされるべきであって、限定するものとみなされるべきではない。本発明は、開示されている実施例に限定されない。例えば、ＵＶ装置２６が、冷却器３８、４０を１つしか含まない実施例、又は冷却器３８、４０が、ガス放電ランプ１０に対してほとんど水平に並べて配設される実施例において、本発明を動作させることが可能である。請求項に記載の発明を実施する当業者は、図面、明細及び添付の請求項の研究から、開示されている実施例に対する他の変形を、理解し、達成し得る。請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数の存在を除外しない。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されることができないと示すものではない。請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されてはならない。]

权利要求:

請求項1
紫外線光を放射するためのガス放電ランプであり、−放電アークのための照明雰囲気を供給するためのガス及び／又は塩で少なくとも一部が満たされる容器容積Ｖを有する放電容器と、−前記放電容器内で終わる第１電極と、−前記放電容器内で終わる第２電極と、−電源に電気的に接続可能であり、且つ前記第１電極及び前記第２電極に電気的に接続可能である制御ユニットであって、印加電力Ｐによって前記第１電極及び前記第２電極の間に前記放電アークを供給するための制御ユニットとを有するガス放電ランプであって、前記制御ユニットが、通常動作モードにおいては、前記容器容積Ｖに対する前記電力Ｐの比率ｒであって、ｒが、1176W/cm3≦ｒ≦2647W/cm3であり、とりわけ1618W/cm3≦ｒ≦2500W/cm3であり、好ましくは2059W/cm3≦ｒ≦2353W/cm3である比率ｒにおいて、前記第１電極及び前記第２電極を動作させるよう適合させられるガス放電ランプ。
請求項2
前記放電容器の上部に強制対流を供給するための冷却器が設けられる請求項１に記載のガス放電ランプ。
請求項3
前記電極が、直径ｄを有し、前記電極の前記直径ｄが、前記印加電力Ｐに対して、Ｐ／ｄ２が、450W/mm2≦Ｐ／ｄ２≦750W/mm2であり、好ましくは500W/mm2≦Ｐ／ｄ２≦700W/mm2であり、最も好ましくは550W/mm2≦Ｐ／ｄ２≦650W/mm2であるように選ばれる請求項１に記載のガス放電ランプ。
請求項4
前記放電容器が、軸方向に楕円形の形をしている請求項１に記載のガス放電ランプ。
請求項5
請求項１に記載のガス放電ランプを複数有し、前記放電容器の上部に強制対流を供給するための冷却器を少なくとも１つ有するガス放電ランプ組立体であって、設けられる前記ガス放電ランプの数が、設けられる前記冷却器の数より少ないガス放電ランプ組立体。
請求項6
冷却器が１つしか設けられない、又は正圧を供給するための冷却器が１つしか設けられず、且つ負圧を供給するための冷却器が１つしか設けられない請求項５に記載のガス放電ランプ組立体。
請求項7
幾つかのガス放電ランプが、平面内に、とりわけ並列に、配設される請求項５に記載のガス放電ランプ組立体。
請求項8
強制対流の流れを、前記放電容器の前記上部に沿って、主に水平方向に案内するためのデフレクタ素子が少なくとも１つ設けられる請求項５に記載のガス放電ランプ組立体。
請求項9
紫外線光を放射するガス放電ランプを動作させるための方法であり、−前記ガス放電ランプであって、前記ガス放電ランプが、放電アークのための照明雰囲気を供給するためのガス及び／又は塩で少なくとも一部が満たされる容器容積Ｖを有する放電容器と、前記放電容器内で終わる第１電極と、前記放電容器内で終わる第２電極とを有する前記ガス放電ランプ、とりわけ、請求項１に記載のガス放電ランプを設けるステップと、−前記第１電極及び前記第２電極に電力Ｐを供給するステップとを有する方法であって、通常動作モードにおいては、前記容器容積Ｖに対する前記電力Ｐの比率ｒであって、ｒが、1176W/cm3≦ｒ≦2647W/cm3であり、とりわけ1618W/cm3≦ｒ≦2500W/cm3であり、好ましくは2059W/cm3≦ｒ≦2353W/cm3である比率ｒが与えられる方法。
請求項10
前記ガス放電ランプの動作寿命の少なくとも９０％の間、とりわけ少なくとも９５％の間、好ましくは少なくとも９８％の間、前記比率ｒが与えられる請求項９に記載の方法。