JP2005310796A - 外部電極を有する誘電バリア放電ランプおよびこのランプを有する照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術の欠点が改善された誘電バリア放電ランプを提供することである。
【解決手段】放電容器と少なくとも２つの電極を備える誘電バリア放電ランプにおいて、
放電容器（１）は外側バルブ（３）と内側バルブ（４）を有し、
内側バルブ（４）は外側バルブ（３）の内部に配置されており、
内側バルブ（４）と外側バルブ（３）とは相互にガス気密に接合されており、これにより内側バルブと外側バルブとの間には、放電媒体の充填された放電空間（８）が形成されており、
電極（１１）は、内側バルブ（４）の外壁の、放電空間とは反対の側に配置されている、ことを特徴とする誘電バリア放電ランプ。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、誘電バリア放電ランプから出発する。

この種のランプでは、電極が誘電体により放電容器の内部に存在する放電媒体から分離されている。ここでは基本的に電極はすべてが放電容器の内部に配置されるか、またはすべてが放電容器外部に配置されるか、または一方の極性の電極が内部に、他方の極性の電極が外部に配置される。放電容器の外部に配置された電極に対しては（以下、外部電極と称する）、放電容器の壁が誘電性バリアとして作用する。放電容器の内部にすべての電極が配置されている場合（以下、内部電極と称する）、一方の極性の少なくとも１つの電極を誘電体、例えば誘電性被覆により放電容器の内部から分離しなければならない。この誘電バリアにより動作時にいわゆる片側誘電阻止放電が発生する。択一的にすべての内部電極に誘電性被覆を設けることもできる。この場合は、両側誘電阻止放電が生じる。後者はとりわけ、放電容器の外部にすべての電極が配置されている場合に興味の対象となる。

誘電バリア放電ランプでは誘電阻止されたガス放電によって、いわゆるＶＵＶ（真空紫外線）領域（２００ｎｍ以下の波長）を含むＵＶ（紫外線）領域でビーム出力が形成される。このビーム出力は照明適用のためのランプで発光物質または発光物質混合物を介して可視領域のビーム出力に変換される。しかし特定の技術使用目的ではＵＶビーム自体も使用される。

刊行物ＵＳ５６０４４１０には、誘電阻止放電に基づいた、白色光発光物質混合物を備える小型発光物質ランプが記載されている。このランプはとりわけ効率的なパルス制御で駆動される。シリンダ放電容器の内部には、放電媒体として希ガス、キセノンとロッド状の金属電極が配置されている。放電容器の外側には、４つのテープ状の電極がロッド状の金属電極に平行に配向して取り付けられている。欠点は、ランプ寿命の経過と共にスパッタ損傷が内部金属電極に発生することと、ロッド状金属電極のためのガス気密な金属案内部に対して製造コストが掛かることである。さらに外部電極には接触保護の問題と、ねじ込みソケットランプをライトにねじ込む際に誤って損傷するという問題がある。さらに欠点として、放電容器の大きな（デッド）容積がある。なぜなら充填ガス、キセノンは比較的高価だからである。

刊行物ＵＳ−Ａ２００２／０１６３３０６には、線形の内部電極を備える管状のバリア放電ランプが開示されている。ガラス層により覆われた内部電極は放電管の内壁全体に沿って伸長しており、端部でガス気密に外部へ案内されている。このために放電管は電極案内部の端部で、皿状の閉鎖エレメントによりガス気密に閉鎖されている。このために放電にはこの端部で狭窄部が設けられており、この狭窄部は皿状閉鎖エレメントの縁部をリング状に取り囲む。その後、この狭窄部と皿状閉鎖エレメントは相互にガス気密に溶融され、このとき内部電極がこの溶融部を通過して外に案内される。欠点は、内部電極上に必要な誘電バリアとしてのガラス層と、ガス気密な電極案内とに対する付加的な製造コストである。
ＵＳ５６０４４１０ ＵＳ−Ａ２００２／０１６３３０６

本発明の課題は、前記の欠点に鑑み改善された誘電バリア放電ランプを提供することである。

この課題は、放電容器と少なくとも２つの電極を備える誘電バリア放電ランプにおいて、放電容器は外側バルブと内側バルを有し、内側バルブは外側バルブの内部に配置されており、内側バルブと外側バルブとは相互にガス気密に接合されており、これにより内側バルブと外側バルブとの間には、放電媒体の充填された放電空間が形成されており、電極は、内側バルブの外壁の、放電空間とは反対の側に配置されている、ことを特徴とする誘電バリア放電ランプにより解決される。

特に有利な構成は従属請求項に記載されている。

さらに、本発明の誘電バリア放電ランプと電気供給装置を備える照明システムが請求される。

本発明は、外部電極を備える誘電バリア放電ランプを実現することは、誘電被覆なしで電極を簡単に製作でき、ガス気密に電流を導くことなしに電極を駆動装置に簡単に接続することができるという点で有利であるが、外部電極を接触および場合により別の外部影響から保護しなければならないという事実に基づくものである。

本発明の解決手段はこの２つの側面を１つにし、簡単に言えば、放電容器を外側バルブとその中に配置された比較的小さな直径を備える有利には管状の内側バルブとからガス気密に組み立て、電極を放電容器壁の外側であって、内側バルブの内側に配置するのである。内側バルブの壁は中空空間を包含し、この中空空間は放電容器内で外部電極の存在するいわば折り返しを形成する。このようにして外部電極は誤って接触することから保護される。中空空間にはランプの片側または両側の端面から接近することができるから、有利にはテープ状または線形の電極を問題なしに、内側バルブの放電空間とは反対の側から取り付けることができ、このとき有利には内側バルブの長手軸に対して平行に配向する。

有利には電極は内側バルブの周囲に均等に分散配置されている。さらに電極は問題なしに適切な電流案内部を介して電気供給装置、有利にはUS５６０４４１０に開示されたパルス駆動部と接続することができ、その際に面倒なガス気密な電流案内部は必要ない。動作時に放電空間では、内側バルブの内側近傍に多数の放電が発生し、個々の放電は１つの電極から別の極性の隣接電極に配向される。この点は、ＵＳ５９９４８４９に記載されたフラット型ビーム発生器に対する状況に類似する。この平坦な放電に基づいて、放電容器の対向する壁までの間隔、すなわち外側バルブまでの間隔を比較的小さく選択することができる。このことから放電容器の特殊な形態に関しての利点が得られる。すなわち、通常のバルブ状の容器に対して、放電媒体の必要量が格段に低減される。なぜなら内側バルブと外側バルブとの間の空間だけに放電媒体が充填されるからである。内側バルブにより形成された中空の折り返しは本来の放電容器容積には関与しない。むしろこの部分は外側バルブにより包含される全体容積に比較して節約される。このことはとりわけ、内側バルブの壁と外側バルブの壁との間の間隔が少なくとも放電容器の部分領域において、内側バルブの内径よりも小さいかまたは格段に小さい場合に当てはまる。この間隔は典型的には数ｍｍである。

外側バルブに対しては基本的に種々の形状が適するが、とりわけ白熱ランプから公知の洋ナシ形状または管形状が適する。

もっとも簡単な場合、管状の内側バルブと管状の外側バルブは同じ長さである。このとき内側バルブは外側バルブ内に同心に配置され、外側バルブと共にそれぞれ両端でガス気密に接合されている。変形実施例では、放電容器の一方の端部において管状の内側バルブは管状の外側バルブよりも短い。そこでは２つのバルブがそれぞれドーム状のキャップにより閉鎖されている。放電容器の他方の端部では２つのバルブは相互にガス気密に接合されている。

外側バルブが洋ナシ状の場合、管状の内側バルブは一方の端部でドーム状のキャップにより閉鎖され、他方の端部で洋ナシ状の外側バルブとガス気密に接合される。

ＵＶビームではなく一般的照明のために可視光を必要とする適用に対しては、放電容器壁の内側を発光物質または発光物質混合物により被覆する。さらに有利には内側バルブの内側壁には、外側バルブが洋ナシ状の場合の円錐部分にも、例えばＡｌ_２Ｏ_３またはＭｇＯからなる反射層が設けられる。この反射層は使用可能な光量を増大する。

さらに本発明のランプには少なくとも片側にソケット、一般的照明の場合には例えば従来のエジソン型ねじ込みソケットを設けることができる。このソケットは中空空間をその中にある外部電極により閉鎖する。このことの利点はとりわけ、外部電極が接触から保護されるだけでなく、その他の外部影響、例えば湿気からも保護されることである。さらに上記の有利なパルス駆動に対して必要な電子的前置回路装置を場合によりこのソケットに組み込むことができる。

まとめると本発明により、誘電被覆を備える内部電極とガス気密な電流案内部を省略することができるので製造が簡単になり、さらに外部電極が接触から保護される。

図１ａは一般的照明用の本発明の誘電バリア放電ランプを部分的に縦断面図で示し、図１ｂはラインＡＢに沿った横断面図である。このランプは実質的にガラス１およびねじ込みソケット２を備える長手の放電容器１からなる。ねじ込みソケットは放電容器１の一方の端部に取り付けられている。放電容器１は管状の外側バルブ３と、その中に同心に配置された同様に管状の内側バルブ４を有する。放電容器１のソケットのない方の端部では内側バルブ４が外側バルブ３より短い。そこでは両方のバルブ３，４がそれぞれドーム状のキャップ５，６により閉鎖されている。放電容器１の他方の端部では２つのバルブ３，４がリング皿状の部分７を介して相互にガス気密に接合されている。このようにして内側バルブ４と外側バルブ３との間には横断面がリングギャップ状の容積部８が形成される。この容積部には１５ｋＰａキセノンと、３５ｋＰａネオンが放電媒体として充填されている。ランプ駆動中は放電容器１内にとりわけＸｅ_２ ^＊エキシマを発生し、このエキシマは約１７２ｎｍで最大となる分子バンドビームを放射する。内側バルブ４の外径は約１．０ｃｍであり、外側バルブ３の内径は約２．５ｃｍである。すなわちギャップ幅は７．５ｍｍしかなく、放電容器容積ないし放電媒体に対して必要なガス容積は比較的僅かである。内側バルブ４の内側、すなわち放電媒体に向いた側にはＡｌ_２Ｏ_３からなる反射層９が被覆されている。この反射層９並びに放電容器１の残りの内側部分には白色光発光物質混合物層が取り付けられている。この白色光発光物質混合物層は上記のＸｅ_２ ^＊エキシマビームを可視白色光に変換する。内側バルブ４の外側には幅１．０ｍｍの４つのテープ状電極１１ａ〜１１ｄが取り付けられている。このテープ状電極１１ａ〜１１ｄは内側バルブ４の長手軸に対して平行に、かつ実質的に内側バルブ４の全長に沿って伸長している。さらに４つの電極１１ａ〜１１ｄは内側バルブ４の周囲に均等に分散配置されており、相互に一定の間隔を有する。ワイヤ状の電流案内部１２を介して電極１１ａ〜１１ｄは電子的前置回路装置１３と接続されている。この前置回路装置はねじ込みソケット１２に組み込まれている。択一的に前置回路装置は内側バルブの外側に包囲された中空空間に組み込むこともできる（図示せず）。いずれの場合でも、この誘電バリア放電ランプは組み込まれた前置回路装置とエジソン型ねじ込みソケットにより従来の照明にも使用することができる。前置回路装置は既に述べたＵＳ５６０４４１０に開示されたパルス駆動方法に対して設計されている。さらなる詳細はＵＳ６３２６００を参照されたい。

図２は、本発明の誘電バリア放電ランプの第２実施例の部分縦断面図である。ここの示されたランプの図１ａ、図１ｂに対する相違点は、洋ナシ型の外側バルブ１４である。これによりこの実施例は外見は従来の白熱ランプと等しい。図１ａ、図１ｂのランプと同じ要素には同じ参照符号が付してある。外側バルブ１４はソケット２の側でリング皿状の部分７によって管状の内側バルブ４のソケット側端部とガス気密に接合されている。

図示しない変形実施例では、内側バルブ４の内側に加えて外側バルブの円錐形部分の内側にも反射層が設けられている。これにより放射される光の円錐状の指向作用が得られる。

図３ａと図３ｂは、ＵＶ照射用の本発明の誘電バリア放電ランプの縦断面と、ラインＡＢに沿った横断面を示す。この目的のためにランプには同様にキセノンが充填されているが、発光物質層は有していない。放電容器は実質的に管状の外側バルブ１５と、この中に同心に配置された管状の内側バルブ１６からなる。２つのバルブ１５，１６はそれぞれ両端でリンク状の部分１７，１８によってガス気密に相互の接合されている。内側バルブ４の内側には銀からなる４つのテープ状電極１９が取り付けられている。ランプは例えばそのために設けられた固有の照明器または処理室（図示せず）に組み込むことができ、そこに電極に対する電流案内部も実現されている。

シリンダ状の放電容器を有する本発明の誘電バリア放電ランプの実施例を示す縦断面図である。 図１ａのラインＡＢの横断面図である。 洋ナシ型放電容器を有する本発明の誘電バリア放電ランプ第２実施例の部分的縦断面図である。 本発明の誘電バリア放電ランプの別の実施例を示す図であり、図３ａはその縦断面図、図３ｂはラインＡＢの横断面図である。

Claims (16)

1. 放電容器と少なくとも２つの電極を備える誘電バリア放電ランプにおいて、
   放電容器（１）は外側バルブ（３）と内側バルブ（４）を有し、
   内側バルブ（４）は外側バルブ（３）の内部に配置されており、
   内側バルブ（４）と外側バルブ（３）とは相互にガス気密に接合されており、これにより内側バルブと外側バルブとの間には、放電媒体の充填された放電空間（８）が形成されており、
   電極（１１）は、内側バルブ（４）の外壁の、放電空間とは反対の側に配置されている、ことを特徴とする誘電バリア放電ランプ。
2. 請求項１記載の誘電バリア放電ランプにおいて、内側バルブ（４）は管状の形状を有する。
3. 請求項１または２記載の誘電バリア放電ランプにおいて、外側バルブ（３）は管状の形状を有する。
4. 請求項３記載の誘電バリア放電ランプにおいて、管状の内側バルブ（１６）と管状の外側バルブ（１５）は同じ長さであり、相互に同心に配置されており、２つのバルブ（１５，１６）の両端部は相互に接合されている。
5. 請求項３記載の誘電バリア放電ランプにおいて、放電容器（１）の一方の端部では、管状の内側バルブ（４）の管状の外側バルブ（３）よりも短く、２つのバルブ（３，４）はそこでそれぞれドーム状のキャップ（５，６）により閉鎖されており、
   他方の端部では２つのバルブ（３，４）は相互に接合されている。
6. 請求項１または２記載の誘電バリア放電ランプにおいて、外側バルブ（１４）は洋ナシ状の形状を有する。
7. 請求項６記載の誘電バリア放電ランプにおいて、管状の内側バルブ（４）は一方の端部でドーム状のキャップ（６）により閉鎖されており、他方の端部では洋ナシ状の外側バルブ（１４）と接合されている。
8. 請求項１から７までのいずれか１項記載の誘電バリア放電ランプにおいて、放電容器壁の内側は少なくとも部分的に発光物質（１０）により被覆されている。
9. 請求項１から８までのいずれか１項記載の誘電バリア放電ランプにおいて、内側バルブ（４）の壁の内側には反射層（９）が設けられている。
10. 請求項１から９までのいずれか１項記載の誘電バリア放電ランプにおいて、放電容器（１）にはキセノン、またはキセノン含有混合ガスが充填されている。
11. 請求項１から１０までのいずれか１項記載の誘電バリア放電ランプにおいて、内側バルブ（４）の壁と外側バルブ（３）の壁の間の間隔は、少なくとも放電容器の部分領域において内側バルブ（４）の内径よりも小さく、典型的には数ｍｍ、とりわけ約１０ｍｍより小さい。
12. 請求項１から１１までのいずれか１項記載の誘電バリア放電ランプにおいて、電極（１１）はテープ状または線形であり、内側バルブ（４）の長手軸に対して平行に配向されている。
13. 請求項１２記載の誘電バリア放電ランプにおいて、電極は内側バルブ（４）の注意に均等に分散配置されている。
14. 請求項１から１３までのいずれか１項記載の誘電バリア放電ランプを少なくとも１つと、電気供給装置（１３）とを有する照明装置。
15. 請求項１４記載の照明装置において、電気供給装置は内側バルブの壁の外側により規定される中空空間の内部に配置されている。
16. 請求項１４記載の照明装置において、誘電バリア放電ランプはソケット（２）を有し、電気供給装置（１３）はランプの該ソケット（２）に組み込まれている。

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