JP2003197155A - 誘電体バリア放電ランプ - Google Patents

誘電体バリア放電ランプ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘電体バリア放電ランプの始動を改善する。 【解決手段】 先端を閉鎖された少なくとも一つの排気
管（５）を有し封入ガスを封入された放電容器（１）
と、主電極とを備えた誘電体バリア放電ランプにおい
て、排気管（５）内の補助放電を点弧するための少なく
とも一つの点弧手段が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、先端を閉鎖された
少なくとも一つの排気管を有し封入ガスを封入された放
電容器と、主電極とを備えた誘電体バリア放電ランプに
関する。
【０００２】
【従来の技術】誘電体バリア放電ランプ（誘電体妨害放
電ランプあるいは無声放電ランプとも呼ばれている）の
始動は低圧蛍光ランプのような従来の低圧放電ランプの
始動よりも難しい。これは放電空間に達し熱または電界
放出により初期電子を放出するのに用いられる金属電極
がないからである。すなわち、誘電体バリア放電ランプ
において金属電極は電極から出る電子が放電空間に到達
するのを妨げる誘電体バリアにより覆われている。
【０００３】いわゆる内部電極（例えば放電容器の内面
に設けられている電極）方式の場合、誘電体層は一方の
極性（片側を誘電体で妨害された放電）の電極または全
ての電極すなわち両方の極性（両側を誘電体で妨害され
た放電）の電極を覆う。いわゆる外部電極方式の場合、
放電容器の壁が誘電体バリアとして作用する。より詳細
には特許文献１が参照される。
【０００４】何れのケースにおいても、ランプを始動さ
せるにはガスの電気的放電開始（点弧）を達成するため
に、放電容積内に存在する初期放電が非常に効率的に電
界により増倍されなければならない。このことに関し
て、誘電体バリア放電ランプの初期点弧、または比較的
長い休止後の点弧、または暗所での点弧はより厳しい。
【０００５】特許文献２は放電空間において局所的な電
界歪手段を設けることにより点弧が改善された誘電体バ
リア放電ランプを開示している。この手段は例えば酸化
アルミニウムまたは酸化タンタルから成る撹乱体であ
る。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６０９７１５５号明細書
【特許文献２】米国特許第５４３２３９８号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は誘電体
バリア放電ランプの始動を改善する別の手段を提供する
ことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、先端を閉鎖された少なくとも一つの排気管を有し
封入ガスを封入された放電容器と、主電極とを備えた誘
電体バリア放電ランプにおいて、排気管内の補助放電を
点弧するための少なくとも一つの点弧手段が設けられて
いることにより達成される。
【０００９】好ましい実施態様は従属請求項に開示され
ている。
【００１０】本発明による誘電体バリア放電ランプは、
先端を閉鎖された少なくとも一つの排気管を有し封入ガ
スを封入された放電容器と、主電極とを備え、前記排気
管内の補助放電を点弧する少なくとも一つの点弧手段が
設けられている。この補助放電は放電容器内の主放電の
点弧を容易にする。主放電は主電極間に生じる。なお、
封入ガスは、放電容器と排気管とが連通していることか
ら、当然のことながら放電容器の他に排気管内にも封入
される。
【００１１】点弧手段は例えば排気管の周りに巻かれた
コイルあるいは排気管に沿って設けられた少なくとも一
つの補助電極である。
【００１２】コイルまたは少なくとも一つの補助電極の
目的は排気管内で起こる補助放電を容易にすることであ
る。
【００１３】点弧手段は好ましくは主電極と電気的に接
触している。従って、補助放電を点弧するための点弧手
段用の別の電源は不要である。
【００１４】コイルまたは少なくとも一つの補助電極が
好ましくは放電容器に近接して、即ち排気管の先端閉鎖
部分から離れた排気管部分に取り付けられる。
【００１５】補助電極が一つである場合、（誘電体で妨
害された）補助放電は補助電極と反対極性の主電極との
間に生じる。補助電極が二つである場合、（誘電体で妨
害された）補助放電は両補助電極間に生じる。後者は好
ましい変形例と見なされる。これは補助電極と主電極と
の間の距離が長いのに対し、両補助電極間の距離が短い
ために、電界強度がより大きいからである。
【００１６】好ましい実施態様において補助電極は帯状
であり、排気管と同軸にアライメントされている。
【００１７】放電の点弧をさらに向上させるために、排
気管の内面が高い二次電子放出係数を有する材料、例え
ばＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3またはそれらの混合物で覆われる。
【００１８】さらに誘電体バリア放電ランプの点弧は排
気管内に金属製構造体を設けることにより改善される。
金属製構造体は排気管内の電界強度を増大させる（金属
製電界増大手段）。さらに、排気管内の金属部品はガラ
スまたは他の非導電性酸化物に比較して小さい仕事関数
のために電子の電界放出の確率を大きくする。金属製構
造体は例えばＵ字、リングまたはコイル状である。どの
事例も金属製構造体が電界を遮断しないように、金属製
構造体は好ましくは補助電極間の一部分のみを覆う。補
助電極間にある排気管の内壁の一部のみを覆う小片状の
金属層でも有効であることが判明している。さらに金属
製構造体用には小さな仕事関数を有する金属が好まし
い。代案として金属製構造体を、仕事関数を小さくする
材料で覆ってもよい。
【００１９】沿面放電を防止するために、補助電極は少
なくとも部分的に好ましくは絶縁材料、例えばシリコー
ンまたはシリコーンゲルにより覆われる。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１ａ、１ｂは本発明による誘電
体バリア放電ランプのＯＡ（オフィスオートメーショ
ン）用途の第１実施例のそれぞれ縦断面図および横断面
図である。誘電体バリア放電ランプは主として管状放電
容器１と、二つの条帯状の内部（主）電極（図示せず）
と、二つの条帯状の補助電極２と、二つの給電リード３
とを備えている。主電極は給電リード３と電気的に接触
している（図示せず）。各電極を覆う誘電体バリア４が
図１ａに示されている。内部（主）電極を有するこの種
の誘電体バリア放電ランプの一般的な概念は特許文献
１、特にその中の図１ａ、１ｂおよび２の説明において
詳細に記述されている。放電容器１はその第１の端部
が、先端を閉鎖された排気管５のフレア結合（ｆｌａｒ
ｅ ｍｏｕｎｔ）により、その第２の端部が、容器から
形成された半球形頭部（図示せず）により気密に密封さ
れている。放電容器１は１５ｋＰａの封入圧でキセノン
を封入されている。各補助電極２はＵ字状である。各Ｕ
字状補助電極２の第１の脚片は給電リード３と電気的に
接触している。各Ｕ字状補助電極２の第２の脚片は排気
管５の外面と接触している。各補助電極２は排気管５と
同軸にアライメントされている（図１ｂ参照）。点弧期
間中に高電圧が給電リード３に印加される。排気管５の
内径が放電容器１の内径に比較して小さいので、補助電
極２により排気管５内に発生する電界強度は放電容器内
より大きい。従って補助電極２の間、および排気管５の
内部の補助的な誘電体バリア放電の点弧が促進される。
結局、この補助放電が主放電の点弧を開始させる。排気
管５の外面に沿った沿面放電を防止するために、補助電
極２間の空間はシリコーン６により絶縁される。さらに
電極（図示せず）間のガラス表面に沿ってシリコーンゲ
ルを塗布することにより、アークを避けることができ
る。両補助電極２、シリコーン６および高電圧給電リー
ド３はランプに配置され、ランプの主電極に溶接される
単一構造体に一体化される。
【００２１】放電の始動をさらに向上させるために、フ
レアの内面もＡｌ2Ｏ3またはＭｇＯのような高い二次電
子放出能力を有する材料で被覆してもよい。
【００２２】図２ａ、２ｂは排気管５の内面に、高い二
次電子放出係数を有する材料、例えばＭｇＯから成る被
膜７を有する上記ランプの変形例を示す。ＭｇＯは良好
な二次電子放出体であるので、被膜７は電子密度を向上
させる。
【００２３】図３ａ、３ｂ，４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂお
よび６ａ、６ｂは図１ａ、１ｂに示す誘電体バリア放電
ランプのさらなる変形例を示す。さらに始動の向上は排
気管５の内部に、排気管５内の電界強度を増大させる金
属製構造体（金属製電界増大手段）を配置することによ
り達成される。さらに排気管５内の金属部品はガラスま
たは他の非導電性酸化物に比較して小さい仕事関数のた
めに電子の電界放出の確率を大きくする。図３ａ、３ｂ
はＵ字状電界増大手段８を有する誘電体バリア放電ラン
プを示す。図４ａ、４ｂはリング状電界増大手段９を有
する誘電体バリア放電ランプを示す。図５ａ、５ｂはコ
イル状電界増大手段１０を有する誘電体バリア放電ラン
プを示す。さらなる変形例として、補助電極間にある排
気管の円筒状内壁の一部を覆う金属層から成る金属製電
界増大手段を図６ａ、６ｂに模式的に示す。この層は電
極を印刷するのにも用いられる銀ペーストの小片１１と
して塗布される。銀小片１１は排気管５の円筒状内壁に
三角形状に形成され、その三つの角の内の二つが二つの
補助電極２に面し、第３の角が放電容器１の内部に面し
ている。排気管５の長手方向への小片１１の長さは約２
ｍｍである。小片１１は排気管の断面の円周方向にほぼ
一方の補助電極から他方の補助電極まで延在し、従って
ほぼ１８０°の角度で設けられている。
【００２４】本発明を内部電極を有する誘電体バリア放
電ランプに関連して詳細に説明したが、本発明はこの種
の誘電体バリア放電ランプに限定されない。むしろ本発
明の利点は本発明を外部主電極を有するランプに適用す
ることにより達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ａは本発明による改善された点弧用補助電
極を有する誘電体バリア放電ランプの縦断面図、図１ｂ
は図１ａに示す誘電体バリア放電ランプの横断面図であ
る。
【図２】図２ａは高い二次電子放出能力をもつ層を有す
る図１ａに示す誘電体バリア放電ランプの第１変形例の
縦断面図、図２ｂは図２ａに示す誘電体バリア放電ラン
プの横断面図である。
【図３】図３ａはＵ字状電界増大手段を有する図１ａに
示す誘電体バリア放電ランプの第２変形例の縦断面図、
図３ｂは図３ａに示す誘電体バリア放電ランプの横断面
図である。
【図４】図４ａはリング状電界増大手段を有する図１ａ
に示す誘電体バリア放電ランプの第３変形例の縦断面
図、図４ｂは図４ａに示す誘電体バリア放電ランプの横
断面図である。
【図５】図５ａはコイル状電界増大手段を有する図１ａ
に示す誘電体バリア放電ランプの第４変形例の縦断面
図、図５ｂは図５ａに示す誘電体バリア放電ランプの横
断面図である。
【図６】図６ａは小片状電界増大手段を有する図１ａに
示す誘電体バリア放電ランプの第５変形例の縦断面図、
図６ｂは図６ａに示す誘電体バリア放電ランプの横断面
図である。
【符号の説明】
１ 放電容器 ２ 補助電極 ３ 給電リード ４ 誘電体バリア ５ 排気管 ６ シリコーン ７ 高い二次電子放出係数を有する材料 ８ Ｕ字状電界増大手段 ９ リング状電界増大手段 １０ コイル状電界増大手段 １１ 銀小片
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 391045794 ＰＡＴＥＮＴ−ＴＲＥＵＨＡＮＤ−ＧＥＳ ＥＬＬＳＣＨＡＦＴ ＦＵＲ ＥＬＥＫＴ ＲＩＳＣＨＥ ＧＬＵＨＬＡＭＰＥＮ Ｍ ＩＴ ＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲ ＨＡＦ ＴＵＮＧ (72)発明者 ゲルハルト デル ドイツ連邦共和国 89075 ウルム ヨハ ン‐シュトッカール‐ヴェーク 42 (72)発明者 ヴォルフガング クンプフ ドイツ連邦共和国 89542 ヘルブレヒチ ンゲン イム ホールヴェーク ８ (72)発明者 ジョセフ‐エイ オルセン アメリカ合衆国 01930 マサチュセッツ グローセスター ワシントン ストリー ト 1027アール

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 先端を閉鎖された少なくとも一つの排気
    管（５）を有し封入ガスを封入された放電容器（１）
    と、主電極とを備えた誘電体バリア放電ランプにおい
    て、前記排気管（５）内の補助放電を点弧するための少
    なくとも一つの点弧手段が設けられていることを特徴と
    する誘電体バリア放電ランプ。
  2. 【請求項２】 点弧手段が排気管（５）に沿って設けら
    れた少なくとも一つの補助電極（２）であることを特徴
    とする請求項１記載の誘電体バリア放電ランプ。
  3. 【請求項３】 少なくとも一つの補助電極（２）が帯状
    であることを特徴とする請求項２記載の誘電体バリア放
    電ランプ。
  4. 【請求項４】 少なくとも一つの補助電極（２）が排気
    管（５）と同軸であることを特徴とする請求項２又は３
    記載の誘電体バリア放電ランプ。
  5. 【請求項５】 点弧手段が排気管の周りに巻かれたコイ
    ルであることを特徴とする請求項１記載の誘電体バリア
    放電ランプ。
  6. 【請求項６】 点弧手段（２）が主電極に電気的に接触
    していることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載
    の誘電体バリア放電ランプ。
  7. 【請求項７】 排気管（５）の内面の少なくとも一部が
    高い二次電子放出係数を有する材料（７）で覆われてい
    ることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の誘電
    体バリア放電ランプ。
  8. 【請求項８】 高い二次電子放出係数を有する材料
    （７）がＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3またはそれらの混合物である
    ことを特徴とする請求項７記載の誘電体バリア放電ラン
    プ。
  9. 【請求項９】 排気管（５）内に金属製構造体（８、
    ９、１０）が配置されていることを特徴とする請求項１
    乃至８の１つに記載の誘電体バリア放電ランプ。
  10. 【請求項１０】 金属製構造体（８）がＵ字状であるこ
    とを特徴とする請求項９記載の誘電体バリア放電ラン
    プ。
  11. 【請求項１１】 金属製構造体（９）がリング状である
    ことを特徴とする請求項９記載の誘電体バリア放電ラン
    プ。
  12. 【請求項１２】 金属製構造体（１０）がコイル状であ
    ることを特徴とする請求項９記載の誘電体バリア放電ラ
    ンプ。
  13. 【請求項１３】 金属製構造体が小片状であることを特
    徴とする請求項９記載の誘電体バリア放電ランプ。
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