JP2005500663A - 始動補助手段を備えた放電ランプ - Google Patents

Abstract

放電容器の壁に配置された電極を備えた誘電体バリア放電ランプは、放電容器の内壁の少なくとも一部に、高い２次電子放出係数を持つ材料からなるＶＵＶ／ＶＩＳ反射層（６）を有する。ＶＵＶ／ＶＩＳ反射層（６）上には発光材料層（７）が配置されている。さらに、発光材料層（７）には少なくとも１つの“発光材料のない部分範囲”（８）が設けられている。この少なくとも１つの“発光材料のない部分範囲”（８）は、その下にあるＶＵＶ／ＶＩＳ反射層（６）を部分的に露出させ、ランプの１つまたは複数の電極（４）の少なくとも直近に配置されている。それによってランプの始動特性、特に暗所での始動時におけるランプの始動特性が改善される。

Description

【０００１】
［技術分野］
本発明は、請求項１の前文に記載された誘電体バリア放電ランプに関する。
【０００２】
誘電体バリア放電ランプは誘電体バリア放電に基づく電磁放射源である。
放電容器は、一般に、例えばキセノンである希ガスまたは混合ガスを封入されている。特に米国特許第５６０４４１０号明細書に記載されたパルス式点灯方法により点灯されるガス放電の期間中には、いわゆるエキシマが形成される。エキシマは励起された分子、例えばＸｅ_２ ^＊であり、これは一般に結合されていない基底状態への復帰時に電磁放射を放出する。Ｘｅ_２ ^＊の場合、分子帯放射の最大は約１７２ｎｍにある（ＶＵＶ放射）。
【０００３】
本発明は、放電容器の内壁に被着された発光材料層を備えた誘電体バリア放電ランプに関する。この発光材料層は不可視のＶＵＶ放射を可視放射（ＶＩＳ放射）（光）に変換するために使われる。放電容器内壁の一部には、発光材料層の下側にＶＵＶ／ＶＩＳ反射層、例えばＡｌ_２Ｏ_３およびＴｉＯ_２が設けられている。これはランプの効率を高める。すなわち、一方では、ＶＵＶ／ＶＩＳ反射層は、ガス放電によって放出された短い波長の放射のうち発光材料層をまず通過した成分を反射して発光材料層へ戻す。さもなければ、この成分の大部分は放電容器壁によって吸収され、最終的に発光材料層による光への変換のためには失われていたからである。他方では、反射層はしかしながら可視光も反射するので、可視光は放電容器の反射層のない範囲を介してのみ出射される。この点で、反射層はランプの光出射のために用意された範囲における輝度を高めるのに役立つ。
【０００４】
ランプの放電容器の形状は本発明の好ましい作用のために場合によっては従属的な役割を演じる。とりわけ、本発明はいわゆる平面形ランプおよび棒状のアパーチャランプに関する。
【０００５】
平面形ランプの場合、放電容器は主として底板とこれに結合された前面板とから構成されている。ＶＵＶ／ＶＩＳ反射層は底板の内壁に施されている。従って、この場合に光出射は前面板を介して行われる。平面形ランプは、例えば液晶ディスプレイの如きディスプレイのバックライト用の大面積照明という用途に特に適している。
【０００６】
棒状のアパーチャランプの場合、ランプの長手軸線に沿って延びているアパーチャが反射層なしにされている。アパーチャは選択的に同様に発光材料なしか、または発光材料で覆われる。この種のランプは、特に、例えばカラーコピー機，カラースキャナなどのオフィスオートメーション機器（ＯＡ機器）や、自動車のブレーキ指示ライトおよび方向指示ライトや、自動車の補助照明、例えば内部照明に使用され、さらには例えば液晶ディスプレイの如きディスプレイにいわゆる“エッジタイプバックライト”として使用される。
【０００７】
誘電体バリア放電ランプは、不可欠なものとして、少なくとも１つのいわゆる誘電体バリア電極を前提としている。誘電体バリア電極は放電容器の内部に対して誘電体バリアにより分離されている。この誘電体バリアは、例えば電極を覆う誘電体層として実施することができる。あるいは、電極を放電容器の外壁に配置する場合、誘電体バリアはランプの放電容器自体によって形成することができる。
【０００８】
誘電体バリアに基づいて、このようなランプの点灯のためには、電極間に時間的に変化する電圧、例えば正弦波状交流電圧または先に挙げた米国特許第５６０４４１０号明細書に開示されているパルス状電圧が必要である。
【０００９】
［従来の技術］
米国特許第６０３４４７０号明細書には誘電体バリア電極を備えた平面形ランプが開示されている。ランプの放電容器は底板と前面板とから構成され、底板と前面板とは環状の枠体によって気密に互いに結合されている。底板は光反射層を備え、従って前面板のみが光出射に使われる。底板および前面板の各内壁は発光材料層で被覆されている（図６ｂ）。それによって、高い効率および前面板での高い輝度が得られる。ランプが例えばＬＣＤディスプレイ内部のような暗所にある場合、ランプ電極への電圧印加後の長い始動遅れが欠点である。暗所に長時間置かれた後には、ランプは通常点灯に比べて明らかに高い電圧でかろうじて始動されるということが起こる。
【００１０】
欧州特許出願公開第３６３８３２号明細書には、対になって高電圧源の両極に接続される誘電体バリア電極対が開示されている。電極は線状体からなり、平面形のガラス誘電体の中に埋め込まれている。点灯時には、それぞれ隣り合う電極線間の誘電体表面に沿面放電が形成される。誘電体表面には放電のための始動電圧を下げるための被覆が施されている。被覆材料はマグネシウム，イッテルビウム，ランタンおよびセリウムの酸化物（ＭｇＯ，Ｙｂ_２Ｏ_３，Ｌａ_２Ｏ_３，ＣｅＯ_２）を含む。ガラス誘電体と向かい合っている透明板の外壁には発光材料層が施されている。欠点は、始動電圧を下げるための被覆のために誘電体表面が発光材料層を全く持ってないことである。というのは、それによって最大に可能な効率の一部が損なわれるからである。
【００１１】
［発明の説明］
本発明の課題は、請求項１の前文に記載された発光材料を備えた誘電体バリア放電ランプにおいて、放電ランプに高い効率および改善された始動特性を持たせることにある。
【００１２】
この課題は、請求項１の前文の構成要件を備えたランプにおいて、請求項１の特徴部の構成要件によって解決される。特に有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【００１３】
本発明による誘電体バリア放電ランプは放電容器を有し、この放電容器の壁に誘電体バリア電極を配置されている。放電容器の内壁の少なくとも一部にはＶＵＶ／ＶＩＳ反射層が設けられている。さらに、ＶＵＶ／ＶＩＳ反射層の上には発光材料層が設けられている。さらにまた、本発明に従って、ＶＵＶ／ＶＩＳ反射層の部分範囲には、なおも付加的に、ランプの始動特性改善のための２次電子放出機能が与えられている。このために、ＶＵＶ／ＶＩＳ反射層として高い２次電子放出係数を持つ材料が的確に選ばれる。さらに、発光材料層において、少なくとも１つの“発光材料のない部分範囲”が設けられ、この少なくとも１つの“発光材料のない部分範囲”は、その下にあるＶＵＶ／ＶＩＳ反射層を部分的に露出させ、さらに１つ又は複数の電極の少なくとも直近に配置されている。これは、少なくとも１つの“発光材料のない部分範囲”が、露出したＶＵＶ／ＶＩＳ反射層が電極の電界内で加速される自由電子に曝されるように選ばれていることを意味する。これらの電子は、発光材料のない部分範囲内において衝突プロセスにより２次電子をＶＵＶ／ＶＩＳ反射層から発生させることができる。この点では、本発明の好ましい作用にとっては、電極が内壁に配置されて別個の誘電体層で覆われているか、または外壁に配置されているかは重要ではない。その場合に、電極によって生じさせられた電界が既述のように各“発光材料のない部分範囲”に作用し得ることだけが重要である。内壁に配置された電極は、容器壁の厚みに関係なしに誘電体層の厚みを選ぶことができるという点でのみ有利である。さらに、内壁に配置された電極は接触に対して安全である。発光材料のない部分範囲は、発光材料をそこから後で取り除くか、または発光材料層を形成する際に既に空けておくことによって実現することができる。
【００１４】
もちろん、迅速な始動を可能にするために、放電容器内に２つ以上のこのような“発光材料のない部分範囲”を設けることもできる。
【００１５】
発光材料層が放電容器の内壁を完全に覆っていない場合、少なくとも１つの“発光材料のない部分範囲”が発光材料層の外縁の内部に配置されているか、または発光材料層の縁に配置されているのかは決定的に重要ではない。決定的なことは、発光材料のない部分範囲がその下にある反射層を露出させ、発光材料のない部分範囲が点灯時に２次電子を反射層から発生させるように電極の範囲内に配置されていることである。
【００１６】
確かに、できるならば、発光材料のない部分範囲が１つの電極に直接に並んで隣接しているならば十分である。なぜならば、漏れ電界によりそこにもなおも電子が衝突するからである。もちろん、発光材料のない部分範囲が少なくとも１つの電極の真上に配置されているならば、始動補助の有効性がより高い。さらに、発光材料のない部分範囲の形状は１つの電極の像もしくは少なくとも部分像に相当するように選ばれる、すなわち特に、電極の上側への像（部分像）によって規定された区域に“発光材料のない部分範囲”が限定されるように選ばれると好ましい。
【００１７】
ランプが単極性の電圧パルスでの点灯用に設計されている場合、発光材料のない部分範囲は陽極上に配置されなければならない。なぜならば、その場合にのみ１次電子を発光材料のない部分範囲の方向に加速することができ、ＶＵＶ／ＶＩＳ反射層への衝突時にそこから始動経過の更なる促進のための２次電子が発生されるからである。両極性の電圧パルスで点灯されるためのランプの場合にはその区別は取るに足らないことである。というのは、電極は対をなして瞬間の電圧パルスの極性に応じて役割（瞬間の陽極もしくは陰極）を交替するからである。
【００１８】
さらに、両極性の点灯の場合１つの電極対の２つ電極上に“発光材料のない部分範囲”を配置すると好ましい。すなわち、その場合には、各電圧パルスにおいてその極性に関係なく瞬間の陽極がいずれにせよ発光材料のない部分範囲を持ち、従って２次電子放出を起こさせることができる。さらに、この例では速くて確実な始動に対する可能性を高めることができる。その際に、２つの“発光材料のない部分範囲”は互いに分離されていてもよいし、２つの電極に対して１つの共通の部分範囲にまとめられていてもよい。この共通の部分範囲は、とりわけ１つの電極対の比較的狭く隣接した電極に対して用いられる。広く離れている電極の場合、発光材料層の失われる部分を、従って効率の失われる部分をできるかぎり少なくするために、分離された部分範囲の方が選ばれる。
【００１９】
２次電子放出体としての動作能力を保証するために、ＶＵＶ／ＶＩＳ反射層には１以上の、特に２以上の、好ましくは３以上の、特に好ましくは３〜１５の範囲の２次電子放出係数を持つ材料が選ばれる。適当な層形成材料としては、例えば多孔性のＡｌ_２Ｏ_３および／またはＭｇＯが実証された。
【００２０】
優れた実施態様においては、放電容器は主として底板とそれと結合される前面板とから構成されている。ＶＵＶ／ＶＩＳ反射層は底板の内壁に施されている。反射層の下には互い離間した縦長の電極が配置され、少なくとも一方の極性の電極は例えばガラスろうからなる誘電体層で覆われている。代替として電極を放電容器の外壁に配置することもできる。その場合に放電容器壁自体が誘電体層として働く。いずれにせよ、反射層の上には発光材料層が配置され、発光材料層は既述のように少なくとも１つの“発光材料のない部分範囲”を備えている。更なる詳細は実施例に示されている。
【００２１】
放電容器は管状であってもよく、この場合にＶＵＶ／ＶＩＳ反射層は、ランプの長手軸線に沿って延び反射層のないアパーチャを除いて、放電容器の内壁に設けられている。この場合にも、電極が内壁に配置されて別個の誘電体層で覆われているか、あるいは外壁に配置されているかは、本発明の好ましい作用にとって重要ではない。
【００２２】
［図面の簡単な説明］
以下において本発明を平面形ランプの例で詳しく説明する。しかしながら、本発明の利点は、他の形状の放電容器を備えたランプ、とくに管状の放電容器を備えたランプの場合にも有効である。
図１ａは平面形ランプの底板の概略平面図、
図１ｂは図１ａによる底板を基礎とする平面形ランプ全体のＡ−Ａ断面図を示す。
【００２３】
［発明の優れた実施例］
図１ａおよび図１ｂは、平面形ランプの底板１の概略平面図もしくは図１ａによる底板１を基礎とする平面形ランプ全体のＡ−Ａ断面図を示す。
【００２４】
底板１は環状の枠体２により前面板３と結合されて気密な平面形放電容器を構成している。平面形ランプの内部には１０ｋＰａの封入圧力を持つキセノンからなる封入ガスが存在する。底板１の内壁には約１ｍｍの幅と約１０μｍの厚みを持つ導電銀ろうからなる多数の帯状電極４が印刷されている。これらの帯状電極相互の間隔は約６ｍｍである。点灯のために帯状電極４は交互に電圧パルス列を供給する電圧源の両極の一つに接続されている。それによって、直接に隣接する帯状電極間に多数の部分放電が形成される。その場合に、部分放電は、ほぼ並んで（瞬間の）一方の極性の電極軌道に沿って（より正確に言えば、電極軌道を覆っている最上の作用層の上側で）始まって、ガスを満たされた放電空間に達し、（瞬間の）反対の極性を持った隣の電極を覆っている最上の作用層で終わる。これについての更なる詳細は米国特許第５９９４８４９号明細書に開示されている。電極４並びに底板１の内壁上には、約２５０μｍの厚みのガラスろうからなる誘電体層５が設けられている。誘電体層５上にはＡｌ_２Ｏ_３からなるＶＵＶ／ＶＩＳ反射層６が設けられ、最後にこの反射層６上には発光材料層７が設けられている。発光材料層７は白色光の発生のための３波長帯域発光材料混合物からなる。発光材料層７は４つの“発光材料のない部分範囲”８を持っている。発光材料のない部分範囲８では、発光材料層７の下側に配置されているＶＵＶ／ＶＩＳ反射層６が露出している。そのために、ＶＵＶ／ＶＩＳ反射層６の該当範囲は発光材料の印刷前には覆われていた。発光材料のない部分範囲８はその形状が帯状電極４の部分像に相当し、しかも約５ｍｍの長さの条片に相当する。それぞれ２つの、従って全部で４つの“発光材料のない部分範囲”８は、底板１の電極４に平行に延びる両側部に、且つ外側の２つの電極の各一端に配置されている。このようにして、発光材料のない部分範囲８は、平面形ランプの視野面の縁範囲に配置され、しかも電極４の電界内に配置されている。それにより、発光材料のない部分範囲８の内側ではＶＵＶ／ＶＩＳ反射層６が２次電子放出体として作用し、ランプの始動特性を改善する。前面板３の内壁は、同様に、底板の発光材料層７の発光材料混合物からなる発光材料層９で被覆されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１ａはンプの底板の概略平面図、図１ｂは図１ａによる底板を基礎とする平面形ランプ全体のＡ−Ａ断面図
【符号の説明】
１ 底板
２ 枠体
３ 前面板
４ 帯状電極
５ 誘電体層
６ ＶＵＶ／ＶＩＳ反射層
７ 発光材料層
８ 発光材料のない部分範囲
９ 発光材料層

Claims (8)

1. 放電容器（１，２，３）と、放電容器の壁に配置された誘電体バリア電極（４）と、放電容器の内壁の少なくとも一部に設けられたＶＵＶ／ＶＩＳ反射層（６）と、ＶＵＶ／ＶＩＳ反射層（６）上に設けられた発光材料層（７）とを備えた誘電体バリア放電ランプにおいて、
   ＶＵＶ／ＶＩＳ反射層（６）の材料は高い２次電子放出係数を有し、
   発光材料層（７）は少なくとも１つの、発光材料のない部分範囲（８）を有し、すなわち少なくとも１つの、発光材料のない部分範囲（８）の内側では発光材料層（７）の下に配置されたＶＵＶ／ＶＩＳ反射層（６）が露出し、
   この少なくとも１つの、発光材料のない部分範囲（８）は、１つまたは複数の電極（４）の少なくとも直近に配置されていることを特徴とする放電ランプ。
2. 発光材料のない部分範囲（８）は少なくとも１つの電極（４）の真上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の放電ランプ。
3. 発光材料のない部分範囲（８）の形状は１つの電極（４）の像または部分像に相当していることを特徴とする請求項１又は２記載の放電ランプ。
4. ＶＵＶ／ＶＩＳ反射層（６）の材料は、１以上の、特に２以上の、好ましくは３以上の、特に好ましくは３〜１５の範囲の２次電子放出係数を持っていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の放電ランプ。
5. ＶＵＶ／ＶＩＳ反射層（６）の材料は多孔質のＡｌ_２Ｏ_３および／またはＭｇＯを含むことを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の放電ランプ
6. 放電容器は主として底板（１）とそれに結合れた前面板（３）とから構成され、ＶＵＶ／ＶＩＳ反射層（６）は底板（１）の内壁に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の放電ランプ。
7. 放電容器は管状であり、ＶＵＶ／ＶＩＳ反射層（６）は、ランプの長手軸線に沿って延び発光材料のないアパーチャを除いて、放電容器の内壁に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の放電ランプ。
8. 少なくとも１つの電極（４）は縦長に形成され、放電容器の内壁に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の放電ランプ。