JP2008108635A - 放電プラズマ生成補助装置、及び発光装置、並びに照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】長寿命化を図れ、且つ放電ガスの励起効率の向上効果、並びに放電プラズマの開始電圧及び維持電圧の低減効果を安定して得ることができる放電プラズマ生成補助装置、及び発光装置、並びに照明器具を提供することにある。
【解決手段】放電プラズマ生成補助装置は、透光性材料から形成され放電ガスが封入された気密容器２と、放電プラズマ生成空間Ｓに放電プラズマを生成するための一対の電極３，３とを備える発光装置１に用いられ、気密容器２の内壁面に設置され気密容器２を透過して外部から気密容器２内に入射される光を吸収することで電子を放出する光電変換膜４１を用いて構成される電子源４と、該電子源４と対向するようにして気密容器２の内壁面に配置され電子源４より高電位となるように電位が与えられるアノード電極５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電プラズマ生成補助装置、及び発光装置、並びに照明器具に関するものである。

従来から図１６に示すように、透光性材料から形成され放電ガス（図示せず）が封入された気密容器１０１と、気密容器１０１の内部に配置され放電ガスを放電させて気密容器１０１内の放電プラズマ生成空間Ｓに放電プラズマを生成するためのエネルギを供給するエネルギ供給手段として放電ガスに電界を印加する一対の放電用の電極１０２，１０２とを備える発光装置１００に用いられる放電プラズマ生成補助装置において、電界が与えられることで放電ガス中に電子を供給可能な電界放射型の電子源１０３を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この種の放電プラズマ生成補助装置では、放電用の電極１０２，１０２間に電圧を印加しながら電子源１０３から放電ガス中へ電子を供給することで、放電開始電圧の低減、放電プラズマの維持電圧の低減、放電プラズマの安定化等の効果を得られることが知られている。

尚、上記特許文献１には、上述の放電プラズマ生成補助装置を備え、気密容器の少なくとも一部が透光性材料により形成されるとともに、気密容器の内面に放電プラズマで生成される紫外線等で励起されて発光する蛍光体層が形成された発光装置として、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）や、照明器具用の蛍光ランプ等が例示されている。
特開２００２−１５０９４４号公報

ところで、上記特許文献１では、電子源として電界放射型の電子源（冷陰極型電子源）を用いているが、電子源としては電界放射型の電子源の他にフィラメント等の熱陰極型電子源等も用いられている。

このような電界放射型の電子源や熱陰極型電子源を用いて放電ガスの励起効率の向上効果、並びに放電プラズマの開始電圧及び維持電圧の低減効果の向上を図るためには、電子源からの電子放出量を増大させればよいが、そのためには、電界放射型の電子源の場合は駆動電圧を高くしたり、熱陰極型電子源の場合は大電流を流したり、駆動期間を長くしたり等、厳しい条件で電子源を駆動する必要があり、電子源の寿命が短くなってしまうというデメリットが生じてしまう。

上述の問題点に鑑み、本発明者らは、電圧を印加したり電流を流したりしなくても光を吸収することで電子を放出する光電変換物質に着目し、このような光電変換物質からなる光電変換膜を電子源に用いた放電プラズマ生成補助装置に想到するに至った。

ところが、光電変換膜を用いた電子源が光を吸収した際には、電子が一様な方向ではなく様々な方向に向けて放出されてしまう。ここで、電子源から放出された電子のうち放電プラズマ生成空間中に到達しなかった電子は、放電ガスの励起効率の向上効果や、放電プラズマの放電開始電圧の低減効果、維持電圧の低減効果に寄与せずに無駄となってしまう。

そのため、光電変換膜を用いた電子源を採用した場合は、長寿命化が図れるものの、放電ガスの励起効率の向上効果や、放電プラズマの開始電圧の低減効果、放電プラズマの維持電圧の低減効果が得られないことがあった。

本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、長寿命化が図れ、且つ放電ガスの励起効率の向上効果、並びに放電プラズマの開始電圧及び維持電圧の低減効果を安定して得ることができる放電プラズマ生成補助装置、及び発光装置、並びに照明器具を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１の放電プラズマ生成補助装置の発明では、少なくとも一部に透光性部分が設けられ放電ガスが封入された気密容器と、気密容器の内部と外部との少なくとも一方に配置され放電ガスにエネルギを供給して放電させて放電プラズマを生成するエネルギ供給手段とを備える発光装置に用いられる放電プラズマ生成補助装置であって、気密容器内に設置され気密容器の透光性部分を通って外部から気密容器内に入射される光を吸収することで電子を放出する光電変換膜を用いて構成される電子源と、電子源との間に気密容器内の所望の放電プラズマ生成空間が位置するように配置され電子源より高電位となるように電位が与えられるアノード電極とを備えていることを特徴とする。

請求項１の放電プラズマ生成補助装置の発明によれば、電子源が、電圧を印加したり電流を流したりしなくても光を吸収することで電子を放出する光電変換膜から構成されているから、電界放射型の電子源（冷陰極型電子源）や熱陰極型電子源に比べて長寿命化を図れるという効果を奏し、しかも、アノード電極が電子源より高電位となるようにアノード電極と電子源との間に生じさせた電界によって電子源から放出された電子をアノード電極側に向かって加速させることができるから、放電プラズマ生成空間中に供給される電子の量を増やすことができて、放電ガスの励起効率の向上効果、並びに放電プラズマの開始電圧及び維持電圧の低減効果を安定して得ることができるという効果を奏する。

請求項２の放電プラズマ生成補助装置の発明では、請求項１の発明において、電子源は、板状の支持部材を備え、支持部材には、当該支持部材の厚み方向に貫通する複数の開口部が設けられ、光電変換膜は、支持部材の開口部の内面に設けられていることを特徴とする。

請求項２の放電プラズマ生成補助装置の発明によれば、板状の支持部材に当該支持部材の厚み方向に貫通する複数の開口部を設けるとともに該開口部の内面に光電変換膜を設けることで電子源を構成しており、気密容器の内壁面に光電変換膜を設ける場合等に比べて光電変換膜が放電プラズマに曝され難くなるから、光電変換膜が放電プラズマによってダメージを受けてしまうことを抑制できて、長寿命化を図れるという効果を奏する。

請求項３の放電プラズマ生成補助装置の発明では、請求項２の発明において、支持部材の開口部は、放電プラズマ生成空間に近づくにつれて開口面積が減少する逆テーパ状に形成されていることを特徴とする。

請求項３の放電プラズマ生成補助装置の発明によれば、支持部材の開口部が気密容器内の放電プラズマ生成空間に近づくにつれて開口面積が減少する逆テーパ状に形成されているので、開口面積が一様である場合に比べて光電変換膜が放電プラズマに曝され難くすることができて、放電プラズマによってダメージを受けてしまうことをさらに抑制できて長寿命化を図れるという効果を奏し、また気密容器の外部の光を光電変換膜に照射し易くすることができて、電子源での電子の放出効率を高めることができるという効果を奏する。

請求項４の放電プラズマ生成補助装置の発明では、請求項２又は３の発明において、支持部材において放電プラズマ生成空間に臨む面には、気密容器内部の光を吸収することで電子を放出する光電変換部が設けられていることを特徴とする。

請求項４の放電プラズマ生成補助装置の発明によれば、支持部材において放電プラズマ生成空間に臨む面に気密容器内部の光を吸収することで電子を放出する光電変換部を設けているから、気密容器外部の光だけではなく気密容器内部の光によっても電子を放出することができるようになり、放電プラズマの維持電圧をさらに低減できて、さらなる低消費電力化が図れるという効果を奏する。

請求項５の放電プラズマ生成補助装置の発明では、請求項１〜４のいずれか１項の発明において、気密容器の外部から透光性部分を通じて電子源に光を照射する光源を備えていることを特徴とする。

請求項５の放電プラズマ生成補助装置の発明によれば、気密容器の外部から透光性部分を通じて電子源に光を照射する光源を備えているから、周囲の明るさによらず電子源から安定して電子を放出させることが可能になり、設置場所の自由度が高くなるという効果を奏する。

請求項６の放電プラズマ生成補助装置の発明では、請求項５の発明において、光源の動作を制御する制御手段を備え、制御手段は、エネルギ供給手段により放電ガスにエネルギが供給されるタイミングに同期して光源を動作させるように構成されていることを特徴とする。

請求項６の放電プラズマ生成補助装置の発明によれば、エネルギ供給手段により放電ガスにエネルギが供給されるタイミングに同期するように光源を動作させる制御手段を備えているので、光源を動作させる時間を短くでき、光源の動作に必要な電力を抑えて消費電力の低減を図ることができるという効果を奏する。

請求項７の放電プラズマ生成補助装置の発明では、請求項１〜６の発明において、放電プラズマ生成空間と電子源との間に配置され電子通過用の孔部を有しアノード電極より低電位且つ電子源より高電位となるように電位が与えられる引き出し電極を備えていることを特徴とする。

請求項７の放電プラズマ生成補助装置の発明によれば、引き出し電極と電子源との間の電界によって電子源から放出された電子を放電プラズマ生成空間側に向かって引き出すことができるから、電子源より放電プラズマ生成空間中に供給される電子の数を増やすことができ、放電ガスの励起効率の向上効果、並びに放電プラズマの開始電圧及び維持電圧の低減効果をさらに安定して得ることができるという効果を奏する。

請求項８の放電プラズマ生成補助装置の発明では、請求項１〜７のいずれか１項の発明において、気密容器内に配置され放電ガス中へ電子を供給する熱陰極型電子源又は冷陰極型電子源からなる補助電子源を備えていることを特徴とする。

請求項８の放電プラズマ生成補助装置の発明によれば、補助電子源から気密容器内の放電プラズマ生成空間に電子を供給することができるから、放電ガスの励起効率の向上効果、並びに放電プラズマの開始電圧及び維持電圧の低減効果をさらに安定して得ることができるという効果を奏する。

請求項９の放電プラズマ生成補助装置の発明では、請求項８の発明において、補助電子源は、下部電極と、下部電極に対向した表面電極と、下部電極と表面電極との間に介在しナノメータオーダの多数の半導体微結晶及び各半導体微結晶それぞれの表面に形成され半導体微結晶の結晶粒径よりも小さな膜厚の多数の絶縁膜を有する強電界ドリフト層とを備えた弾道電子面放出型電子源からなる冷陰極型電子源であることを特徴とする。

請求項９の放電プラズマ生成補助装置の発明によれば、補助電子源としてフィラメントのような熱陰極型電子源や、冷陰極型電子源の一種であるスピント型の電子源を採用した場合に比べて、補助電子源から放出される電子の初期エネルギが高くなるので、放電ガスの励起効率の向上効果、並びに放電プラズマの開始電圧の低減効果や放電プラズマの維持電圧の低減効果をより確実に得ることができるという効果を奏する。

請求項１０の発光装置の発明では、請求項１〜９のいずれか１項に記載の放電プラズマ生成補助装置を備えていることを特徴とする。

請求項１０の発光装置の発明によれば、長寿命化を図れ、且つ放電ガスの励起効率の向上効果、並びに放電プラズマの開始電圧及び維持電圧の低減効果を安定して得ることができるという効果を奏する。また、放電プラズマの開始電圧及び維持電圧を低減できるから、低消費電力化が図れるという効果を奏する。加えて、発光効率の向上が図れるという効果を奏する。

請求項１１の照明器具の発明では、請求項１０記載の発光装置を備えていることを特徴とする。

請求項１１の照明器具の発明によれば、長寿命化を図れ、且つ放電ガスの励起効率の向上効果、並びに放電プラズマの開始電圧及び維持電圧の低減効果を安定して得ることができるという効果を奏する。また、放電プラズマの開始電圧及び維持電圧を低減できるから、低消費電力化が図れるという効果を奏する。加えて、発光効率の向上が図れるという効果を奏する。

本発明は、電子源が、電圧を印加したり電流を流したりしなくても光を吸収することで電子を放出する光電変換膜から構成されているから、電界放射型の電子源（冷陰極型電子源）や熱陰極型電子源に比べて長寿命化を図れるという効果を奏し、しかも、アノード電極が電子源より高電位となるようにアノード電極と電子源との間に生じさせた電界によって電子源から放出された電子をアノード電極側に向かって加速させることができるから、放電プラズマ生成空間中に供給される電子の量を増やすことができて、放電ガスの励起効率の向上効果、並びに放電プラズマの開始電圧及び維持電圧の低減効果を安定して得ることができるという効果を奏する。

（実施形態１）
本実施形態の放電プラズマ生成補助装置は、例えば、図１に示すように、放電ガス（図示せず）が封入された気密容器２と、気密容器２内の放電プラズマ生成空間Ｓに放電プラズマを生成するために放電ガスに電界を印加する一対の電極３，３とを備える発光装置１に用いられるものであって、気密容器２の内壁面に設置され気密容器２を通って（透過して）外部から気密容器２内に入射される光を吸収することで電子を放出する光電変換膜４１を用いて構成される電子源４と、電子源４と対向するようにして気密容器２の内壁面に設置され電子源４より高電位となるように電位が与えられるアノード電極５と、気密容器２外部から電子源４に光を照射する光源６と、光源６の動作を制御する制御手段となる制御部７とを備えている。

ここで、気密容器２は、透光性材料（例えば、石英ガラス等のガラス材料や、透光性セラミック等）を用いて両端が閉塞された長寸の円筒状に形成されている。尚、気密容器２は円筒状の形状に限らず、例えば、電球のような球状の形状であってもよいし、直方体状の形状や立方体状の形状等でもよいし、一対の平板と両平板との間に介在するフレームとで構成される平面型の気密容器であってもよい。

気密容器２には、放電ガスとして励起されることで紫外線を放射するキセノン（Ｘｅ）ガスが封入されている。尚、放電ガスは、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、ヘリウム（Ｈｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の希ガス、窒素（Ｎ_２）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び水銀蒸気のいずれか、又はこれらの組み合わせを主成分とする混合ガスを用いることができる。また、放電ガスは、上記の例に限らず、放電を起こすことが可能なものであればよい。

一対の電極３，３は、気密容器２の内部に配置され放電ガスを放電させて気密容器２内の放電プラズマ生成空間Ｓに放電プラズマを生成するためのエネルギを供給するエネルギ供給手段として用いられるものであって、気密容器２の軸方向（長手方向、図１における左右方向）で互いに対向するようにして気密容器２の両端にそれぞれ設けられている。当然ながら一対の電極３，３は気密容器２の気密性を保持するようにして気密容器２に設けられている。そして、本実施形態では気密容器２内において一対の電極３，３間の空間が放電プラズマ生成空間Ｓとなる。したがって、放電プラズマ生成空間Ｓは、電極３，３の形状や配置位置によって所望の位置に設定することができる。

電子源４は、光（光子）を吸収して電子を放出する性質を有する物質からなる光電変換膜４１を用いて構成されており、図１に示すように気密容器２の長手方向中央部の内壁面に積層される。ここで、電子源４を構成する光電変換膜４１の材料の好適な例としてはナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、アンチモン（Ｓｂ）、アンチモン銀やセシウムアンチモン等のアンチモン合金、ヨウ化セシウム、カリウム性ナトリウム、セシウム化合物、セシウム酸化銀化合物等が挙げられる。

また、電子源４には光電変換膜４１に電位を与えるための配線４ａが接続されている。この配線４ａは、気密容器２の気密性を保持するようにして気密容器２から外部に引き出され、電源（以下、「第２の電源」と称する）Ｖ２の低電位側の出力端子（図示せず）に電気的に接続される。尚、第２の電源Ｖ２は、電子源４とアノード電極５との間に所定の直流電圧を印加するためのものであって、制御部７によってオンオフ制御されるようになっている。

アノード電極５は、例えば、ＩＴＯ等の透光性を有する導電性材料を用いて矩形板状に形成されており、図１に示すように電子源４と対向するようにして気密容器２の内壁面に配置されている（すなわち、電子源４との間には放電プラズマ生成空間Ｓが位置するようにして気密容器２内に配置されている）。ここで、アノード電極５の外形サイズは、電子源４の外形サイズ以上としている。尚、アノード電極５に用いる材料としては、例えば、金属材料、ＩＴＯ等の導電性金属酸化物、導電性高分子等を用いてもよい。

また、アノード電極５には、アノード電極５に電位を与えるための配線５ａが接続されている。この配線５ａは、気密容器２の気密性を保持するようにして気密容器２から外部に引き出され、第２の電源Ｖ２の高電位側の出力端子（図示せず）に電気的に接続される。

つまり、第２の電源Ｖ２の高電位側の出力端子にはアノード電極５の配線５ａが、同第２の電源Ｖ２の低電位側の出力端子には電子源４の配線４ａがそれぞれ接続され、その結果、電子源４とアノード電極５との間には、第２の電源Ｖ２によってアノード電極５を高電位側とするような電界が印加される。

光源６は、例えば、電源（以下、「第１の電源」と称する）Ｖ１からの電力供給によって動作される（点灯される）ものであって、白熱電球、蛍光灯、水銀ランプ、キセノンランプ、冷陰極ランプ、有機ＥＬ、無機ＥＬ、ＬＥＤ等を用いることができる。尚、光源６は電力供給を必要とするものに限らず、例えば、燐光材料、蓄光材料、化学発光材料（例えばルミノール溶液）等を用いてもよい。また、光源６としては、電子源４を構成する光電変換膜４１の光電変換率が高い波長領域の光を放射できるものを用いることが好ましい。

制御部７は、第１の電源Ｖ１の動作を制御することによって光源６の動作（点灯動作）を制御する（すなわち光源６の動作タイミングを制御する）制御手段を構成するものであって、例えばマイクロコンピュータ等を利用して構成されている。また、制御部７は、第２の電源Ｖ２の動作を制御することによってアノード電極５と電子源４との間への電圧の印加を制御するように構成されている。

ところで、放電プラズマの開始電圧（放電開始電圧）の低減や、放電プラズマの維持電圧（放電維持電圧）の低減、放電プラズマの安定化等の効果は、一対の電極３，３間に電圧を印加しながら電子源４から放電ガス中へ電子を供給することにより得られるものであるから、一対の電極３，３間に電圧を印加していない状態では電子源４から放電ガス中へ電子を供給しなくてもよい。

上記の点に鑑みて本実施形態の制御部７は、エネルギ供給手段により放電ガスにエネルギが供給されるタイミング（すなわち、一対の電極３，３間に電圧を印加するタイミング）に同期して光源６を点灯させるように構成されている。また、光源６の動作タイミングに同期して第２の電源Ｖ２を動作させて、アノード電極５と電子源４との間にアノード電極５を高電位側とする電圧を印加するように構成されている。

例えば、一対の電極３，３間に印加される電圧が図２（ａ）に示すような正の矩形波電圧と負の矩形波電圧を交互に印加する周期波電圧であるような場合、制御部７は、図２（ａ），（ｂ）に示すように一対の電極３，３間に矩形波電圧の印加を開始する時点Ｔ１から当該矩形波電圧の印加を終了する時点Ｔ２までの間に、所定時間（ｔ１〜ｔ２の間）だけ光源６を点灯するように構成されている。

尚、図２（ａ），（ｂ）に示す例では、一対の電極３，３間に正又は負の矩形波電圧を印加する毎（すなわち、周期波電圧の半周期毎）に光源６（すなわち第１の電源Ｖ１）を制御するようにしているが、正の矩形波電圧毎、或いは負の矩形波電圧毎（すなわち、周期波電圧の１周期毎）に光源６を制御するようにしてもよいし、正負によらず矩形波電圧２つおき、或いは３つおきに光源６を制御するようにしてもよい。要は、一対の電極３，３により放電ガスにエネルギが供給されるタイミングに同期して光源６を動作させるようにすればよい。尚、本実施形態では、光源６を点灯させるタイミングと、第２の電源Ｖ２からアノード電極５と電子源４との間に電圧を印加するタイミングとを同じタイミングにしているが、必ずしも同じタイミングとする必要はなく、少なくとも光源６を点灯させている間中、第２の電源Ｖ２からアノード電極５と電子源４との間に電圧を印加すればよい。

次に、本実施形態の放電プラズマ生成補助装置を備える発光装置１の動作について説明する。まず、一対の電極３，３間に、一方の電極３（図１における左側の電極３）の電位を基準電位として図２（ａ）に示すような矩形波電圧からなる周期波電圧を印加した際には、制御部７により所定時間（ｔ１〜ｔ２の間）だけ光源６が点灯される。そして、光源６の光を吸収した電子源４から気密容器２内に電子が放出される。また、制御部７によって所定時間（ｔ１〜ｔ２の間）だけ電子源４とアノード電極５との間に第２の電源Ｖ２により電圧が印加される。

ここで、電子源４から放出される電子は、電子源４から様々な方向に向けて放出されるが、本実施形態では、電子源４との間で放電プラズマ生成空間Ｓを挟むようにして気密容器２内にアノード電極５を配置して、該アノード電極５と電子源４との間に、アノード電極５を高電位側、電子源４を低電位側とするような電圧を印加しているから、電子源４から放出された電子は、アノード電極５と電子源４との間の電界によってアノード電極５側に加速されて、放電プラズマ生成空間Ｓ中に到達し易くなり、その結果、放電プラズマ生成空間Ｓ中に供給される電子量が増加することになる（つまり、アノード電極５によって電子源４から放出された電子が放電プラズマ生成空間Ｓに引き出される）。

以上のようにして電子源４より放電プラズマ生成空間Ｓ中に供給された電子は、一対の電極３，３間の電界によって加速されて気密容器２内に存在する放電ガスの分子或いは原子に衝突する。このとき、衝突前に電子が持っているエネルギが放電ガスの電離エネルギよりも大きければ、放電ガスが励起されて電離する。このような過程が繰り返されることによって一対の電極３，３間に流れる電流が急激に増大し、放電プラズマ生成空間Ｓに放電プラズマが生成される。

以上述べた本実施形態の放電プラズマ生成補助装置によれば、電子源４が、電圧を印加したり電流を流したりしなくても光を吸収することで電子を放出する光電変換膜４１から構成されているから、電界放射型の電子源（冷陰極型電子源）や熱陰極型電子源に比べて長寿命化を図れるという効果を奏する。しかも、アノード電極５が電子源４より高電位となるようにアノード電極５と電子源４との間に生じさせた電界によって電子源４から放出された電子をアノード電極５側に向かって加速させることができるから、放電プラズマ生成空間Ｓ中に供給される電子の量を増やすことができて、放電ガスの励起効率の向上効果、並びに放電プラズマの開始電圧及び維持電圧の低減効果を安定して得ることができるという効果を奏する。

さらに、電子源４は、１０ｎｍ〜１５ｎｍ程度の厚みの表面電極が必要となる弾道電子面放出型電子源等の電界放射型の電子源（冷陰極型電子源）とは異なり十分な厚みを持たせることができるため、放電プラズマによるダメージの影響が小さく、放電プラズマに曝される面積が増えた場合でも寿命及び信頼性の低下を抑制できるという効果を奏する。

加えて、気密容器２の外部から透光性部分を通じて電子源４に光を照射する光源６を備えているから、周囲の明るさによらず電子源４から安定して電子を放出させることが可能になり、設置場所の自由度が高くなるという効果を奏する。

その上、エネルギ供給手段により放電ガスにエネルギが供給されるタイミング（すなわち一対の電極３，３間に電圧を印加するタイミング）に同期して光源６を点灯させることで、終始、電子源４から電子を放出させる場合に比べて光源６を動作させる時間を短くしているから、光源６の動作に必要な電力を抑えて消費電力の低減化が図れる（すなわち第１の電源Ｖ１の電力消費を抑えることができる）という効果を奏する。同様に、光源６を動作させるタイミング（すなわち電子源４から積極的に電子を放出させるタイミング）に同期して電子源４とアノード電極５との間に電圧を印加することで、光源６から電子源４に光を照射していない(すなわち電子源４からの電子の放出量が少ない）ときには第２の電源Ｖ２を動作しないようにしているから、終始、電子源４とアノード電極５との間に電圧を印加する場合に比べて第２の電源Ｖ２を動作させる時間が短くなり、第２の電源Ｖ２の電力消費を抑えることができる。

したがって、上述した放電プラズマ生成補助装置を備える発光装置１によれば、長寿命化を図れ、且つ放電ガスの励起効率の向上効果、並びに放電プラズマの開始電圧及び維持電圧の低減効果を安定して得ることができるという効果を奏する。また、放電プラズマの開始電圧及び維持電圧を低減できるから、低消費電力化が図れるという効果を奏する。加えて、発光効率の向上が図れるという効果を奏する。

ところで、図１に示した構成の発光装置１では、放電プラズマ生成補助装置のアノード電極５を気密容器２内に設けているが、アノード電極５は、図３に示すように、電子源４との間に放電プラズマ生成空間Ｓが位置するようにして気密容器２の外壁面に配置するようにしてもよい。このようにすれば、アノード電極５の配線５ａを気密容器２の気密性を保持した状態で気密容器２から外部に引き出す必要がなくなるから、構造の簡略化、製造プロセスの簡略化を図れ、結果的に発光装置１の低コスト化を図れる。

尚、本実施形態では、気密容器２の外部から電子源４に光を照射するために光源６を用いているが、光源６の代わりに太陽光、月光、屋内の照明光等の放電プラズマ生成補助装置と独立な外部の光を用いるようにしてもよく、このようにすれば光源６を点灯させるための電力が必要なくなるから、低消費電力化が図れる。

（実施形態２）
本実施形態の放電プラズマ生成補助装置は、電子源４の構成に特徴があり、その他の構成は上記実施形態１と同様であるから、図示及び説明を省略する。

本実施形態における電子源４は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、光電変換膜４１を支持する支持部材４０を備えている。

支持部材４０は、例えば、ガラス材料や、セラミック材料、金属材料、高分子材料等を用いて板状（本実施形態では、矩形の平板状）に形成され、表面（図４（ａ）における上面）を気密容器２内の放電プラズマ生成空間Ｓに対向させるとともに裏面（図４（ａ）における下面）を気密容器２（図１参照）の内壁面に接触させた状態で、気密容器２の長手方向中央部の内壁面に設置される。

ここで、アノード電極５（図１参照）と電子源４との間に電界を印加することを考慮すれば、支持部材４０の材料としては、金属材料等の導電性を有する材料を用いることが好ましく、この場合、支持部材４０には配線４ａが接続される。尚、支持部材４０として絶縁材料を用いた場合には、支持部材４０の裏面にアノード電極５に対するカソード電極（図示せず）を設け、このカソード電極を配線４ａにより第２の電源Ｖ２の低電位側の出力端子に電気的に接続するようにすればよい。

この支持部材４０には、当該支持部材４０の厚み方向に貫通する複数（図示例では、３０）の開口面積が一様な開口部４０ａが設けられ、開口部４０ａは、例えば開口形状が円形状に形成されている。

光電変換膜４１は、支持部材４０の開口部４０ａの内面に、当該内面全面を覆うようにして設けられている。

以上述べた本実施形態の放電プラズマ生成補助装置によれば、上記実施形態１の放電プラズマ生成補助装置と同様の効果を奏する上に、気密容器２の内壁面に配置される板状の支持部材４０に当該支持部材４０の厚み方向に貫通する複数の開口部４０ａを設けるとともに、この開口部４０ａの内面に光電変換膜４１を設けているので、気密容器２の内壁面に光電変換膜４１を設ける場合等に比べて、光電変換膜４１が放電プラズマに曝され難くなり、これにより光電変換膜４１が放電プラズマによってダメージ（イオン衝突による損傷等）を受けてしまうことを抑制できて、長寿命化を図ることができるという効果を奏する。

ところで、本実施形態では、電子源４の支持部材４０に開口形状が円形状の開口部４０ａを設けているが、開口部４０ａの開口形状は多角形状であってもよい。例えば、図５（ａ）に示すように開口形状が四角形状（図示例では、正方形）の開口部４０ａであってもよいし、図５（ｂ）に示すように開口形状が三角形状（図示例では、正三角形）の開口部４０ａであってもよいし、図５（ｃ）に示すように開口形状が八角形状（図示例では、正八角形）の開口部４０ａであってもよい。要は、支持部材４０の厚み方向に支持部材４０を貫通する（放電プラズマ生成空間Ｓを気密容器２の外部に臨ませる）ようなものであればよい。

また、支持部材４０に設ける開口部４０ａの大きさも、用途や、目的、仕様等に合わせて適宜設定すればよく、例えば図５（ｄ）に示すように、図５（ａ）に比べて支持部材４０の外形サイズを変えることなしに各開口部４０ａの開口面積を大きくすることで支持部材４０の表面の面積を小さくするようにしてもよいし、図５（ｅ）に示すように開口部４０ａの数を増やしてもよいし、図５（ｆ）に示すように、開口形状が異なる開口部４０ａ（図示例では、開口形状が四角形状の開口部と開口形状が八角形状の開口部）を支持部材４０に設けるようにしてもよい。これらの点は、後述する実施形態においても同様である。

（実施形態３）
本実施形態の放電プラズマ生成補助装置の基本構成は、上記実施形態２と略同じであり、電子源４における支持部材４０の開口部４０ａの形状に特徴がある。尚、その他の構成は上記実施形態２と同様であるから、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では支持部材４０の各開口部４０ａが、図６（ａ），（ｂ）に示すように、気密容器２の内壁面に臨む裏面（図６（ａ）における下面）から放電プラズマ生成空間Ｓに臨む支持部材４０の表面（図６（ａ）における上面）にいくにつれて開口面積が減少する逆テーパ状に形成されている（言い換えれば、開口部４０ａは、放電プラズマ生成空間Ｓに近づくにつれて開口面積が減少する逆テーパ状に形成されている）。

また、本実施形態では、支持部材４０の表面側における開口部４０ａの開口面積が実施形態２に比べて小さく、且つ支持部材４０の裏面側における開口部４０ａの開口面積が実施形態２に比べて大きくなるように形成されている。

以上述べた本実施形態の放電プラズマ生成補助装置によれば、上記実施形態２と同様の効果を奏する上に、支持部材４０の開口部４０ａが気密容器２内の放電プラズマ生成空間Ｓに近づくにつれて開口面積が減少する逆テーパ状となっているから、上記実施形態２の開口部４０ａのように開口面積が一様である場合に比べて、支持部材４０の表面側における開口部４０ａの開口面積を小さくできるとともに、支持部材４０の裏面側における開口部４０ａの開口面積を大きくでき、その結果、支持部材４０の表面側では光電変換膜４１が放電プラズマに曝され難くなり、放電プラズマによってダメージを受けてしまうことをさらに抑制できるという効果を奏し、支持部材４０の裏面側では気密容器２の外部の光（主に光源６の光）を光電変換膜４１に照射し易くなり、電子源４での電子の放出効率を高めることができるという効果を奏する。

（実施形態４）
本実施形態の放電プラズマ生成補助装置の基本構成は上記実施形態３と略同じであり、電子源４の構成に特徴がある。尚、その他の構成は上記実施形態３と同様であるから、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態における電子源４は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、支持部材４０の表面（図７（ａ）における上面）に、気密容器２（図１参照）内部の光（本実施形態の場合、放電ガスの放電によって生じる紫外線）を吸収することで電子を放出する光電変換部４２を備えている点が実施形態３と相違する。

光電変換部４２は、光電変換膜４１と同様に光を吸収して電子を放出する性質を有する物質を用いて形成される光電変換膜であって、図７（ａ），（ｂ）に示すように、支持部材４０において放電プラズマ生成空間Ｓに臨む面である上記表面に当該表面全面を覆うようにして設けられている。

尚、光電変換部４２の材料として好適な例は、上記実施形態１で述べた光電変換膜４１の材料と同様である。また、本実施形態では、光電変換膜４１と光電変換部４２とは同一の材料を用いて連続一体に形成しているが、連続一体に形成せずに別に形成するようにしてもよく、光電変換膜４１と光電変換部４２とは別の材料からなるものであってもよい。

以上述べた本実施形態の放電プラズマ生成補助装置によれば、上記実施形態３と同様の効果を奏する上に、支持部材４０の表面に、気密容器２内部の光（本実施形態の場合、放電ガスの放電によって生じる紫外線）を吸収することで電子を放出する光電変換部４２を設けているから、気密容器２外部の光だけではなく、気密容器２内部の光によっても電子を放出することができるようになり、放電プラズマの維持電圧をさらに低減できて、さらなる低消費電力化が図れるという効果を奏する。

尚、光電変換部４２は、支持部材４０において放電プラズマ生成空間Ｓに臨む面である表面に設けられるため、放電プラズマに曝されてダメージを受ける可能性があるが、光電変換部４２は、１０ｎｍ〜１５ｎｍ程度の厚みの表面電極が必要となる弾道電子面放出型電子源とは異なり十分な厚みを持たせることができるため、放電プラズマによるダメージの影響は比較的小さい。また、光電変換部４２がダメージを受けたとしても、光電変換膜４１には何ら影響がないため、光電変換膜４１による効果は問題なく得ることができるようになっている。

（実施形態５）
本実施形態の放電プラズマ生成補助装置は、図８（ａ）に示すように、引き出し電極８を備えている点が実施形態１と相違する。尚、その他の構成は上記実施形態１と同様であるから、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

引き出し電極８は、図８（ｂ）に示すように、例えば導電性材料（例えば、ニッケル、ステンレス、アルミニウム等）を用いて形成された板状（本実施形態では、矩形の平板状）の板部８ａに、当該板部８ａの厚み方向に貫通する複数（本実施形態では２８）の電子通過用の開口形状が円形状の孔部８ｂを形成してなり、図８（ａ）に示すように、放電プラズマ生成空間Ｓと電子源４との間に電子源４と平行するようにして配置される。ここで、板部８ａの厚みは、電子を効率よく通過できるような厚みに設定され、外形サイズは、電子源４の外形サイズと同じサイズに設定されている。尚、板部８ａの外形サイズは、電子源４の外形サイズより大きくすることが好ましい。また、板部８ａの形状は、円形の平板状等であってもよく、気密容器２の形状や電子源４の形状に合わせた形状とすればよい。

また、引き出し電極８には、引き出し電極８に電位を与えるための配線８ｃが接続されている。上記配線８ｃは、気密容器２の気密性を保持するようにして気密容器２から外部に引き出され、電源（以下、「第３の電源」と称する）Ｖ３の高電位側の出力端子（図示せず）に電気的に接続される。

ここで、第３の電源Ｖ３は、引き出し電極８と電子源４との間に、第２の電源Ｖ２よりも低い所定の直流電圧を印加するためのものであって、制御部７によりオンオフ制御されるようになっている。この第３の電源Ｖ３の低電位側の出力端子（図示せず）には、電子源４の配線４ａが電気的に接続され、第３の電源Ｖ３によって、引き出し電極８と電子源４との間に、引き出し電極８の電位がアノード電極５より低電位且つ電子源４より高電位となるような電圧が印加される。

以上述べたように本実施形態の放電プラズマ生成補助装置では、放電プラズマ生成空間Ｓと電子源４との間に設けられ電子通過用の孔部８ｂを有しアノード電極５より低電位且つ電子源４より高電位となるように電圧が印加される引き出し電極８を備えているので、電子源４より放出された電子は、引き出し電極８と電子源４との間の電界によって引き出し電極８側に向かって加速されるから、引き出し電極８の孔部８ｂを通過してプラズマ生成空間Ｓ側へと到達し易くなる（つまり、電子源４から放出された電子が引き出し電極８によって放電プラズマ生成空間Ｓ中に引き出されることになる）。

したがって、本実施形態の放電プラズマ生成補助装置によれば、引き出し電極８と電子源４との間の電界によって電子源４から放出された電子を放電プラズマ生成空間Ｓに向けて引き出して放電プラズマ生成空間Ｓ中に到達させ易くしているから、電子源４より放電プラズマ生成空間Ｓ中に供給される電子の数を増やすことができ、放電ガスの励起効率の向上効果、並びに放電プラズマの開始電圧及び維持電圧の低減効果をさらに安定して得ることができるという効果を奏する。

しかも、引き出し電極８が電子源４と放電プラズマ生成空間Ｓとの間に配置されていることによって、引き出し電極８が放電プラズマから電子源４を保護するカバーとしての機能を発揮するから、電子源４の長寿命化を図ることができるという効果を奏する。特に、電子源４と放電プラズマ生成空間Ｓとの間に電子源４の電位より高い電位を有する引き出し電極８が介在しているから、放電プラズマのイオンを電子源４側に到達し難くすることができて、さらなる電子源４の長寿命化を図ることができるという効果を奏する。

ところで、本実施形態では、引き出し電極８は、矩形の平板状の板部８ａに開口形状が円形状の孔部８ｂを形成したものであるが、孔部８ｂの開口形状は、例えば図９（ａ）に示すように四角形状（図示例では、正方形）であってもよいし、或いは三角形状や、八角形状等の多角形状でもあってもよい。また、開口形状が異なる孔部８ｂを板部８ａに設けるようにしてもよい。要は、板部８ａの厚み方向に貫通し、電子が挿通可能な孔部８ｂが形成されていればよい。

また、板部８ａに設ける孔部８ｂの大きさも、用途や、目的、仕様等に合わせて適宜設定すればよく、例えば板部８ａの外形サイズを変えることなしに各孔部８ｂの開口面積を大きくすることで板部８ａの表面の面積を小さくするようにしてもよいし、孔部８ｂの数も適宜増減してもよい。尚、引き出し電極８の厚みを電子が効率よく通過できるような厚みに設定すれば、上記孔部８ｂは必ずしも設ける必要はない。一方、引き出し電極８としては、図９（ｂ）に示すようなメッシュ状の形状としてもよい。

また、引き出し電極８に、電子源４から放出された電子の衝突により放電ガス中へ二次電子を放出する材料（例えば、Ｃｓ、Ａｇ、ＢａＯ、ＭｇＯ、アモルファスカーボン、ダイヤモンド等）からなる二次電子放出膜（図示せず）を形成するようにしてもよく、このようにすれば、二次電子放出膜から放出される二次電子を放電プラズマの生成に利用できるから、放電プラズマを生成し易くなるという効果が得られる。

尚、本実施形態の放電プラズマ生成補助装置は、実施形態１の放電プラズマ生成補助装置に引き出し電極８を設けた例を示しているが、勿論、実施形態２〜４の放電プラズマ生成補助装置に引き出し電極８を設けるようにしてもよい。

（実施形態６）
本実施形態の放電プラズマ生成補助装置は、図１０に示すように、電子源４の他に補助電子源９を備えている点が実施形態１と相違する。尚、その他の構成は上記実施形態１と同様であるから、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

補助電子源９は、弾道電子面放出型電子源と呼ばれている電界放射型の電子源からなる冷陰極型電子源であり、図１１（ａ）に示すように、矩形板状の絶縁性基板（例えば、絶縁性を有するガラス基板、絶縁性を有するセラミック基板等）９０の一表面上に金属膜（例えば、タングステン膜等）からなる下部電極９１が形成され、下部電極９１上に強電界ドリフト層９２が形成され、強電界ドリフト層９２上に導電性薄膜（例えば、金属膜）よりなる表面電極９３が形成されている。尚、表面電極９３を構成する導電性薄膜の膜厚は１０〜１５ｎｍ程度に設定することが好ましいが、当該導電性薄膜は単層膜に限らず多層膜でもよい。

そして、このような補助電子源９は、一方の電極３（図１０における左側の電極３）の近傍に、表面電極９３を他方の電極３（図１０における右側の電極３）に向けた状態で気密容器２内に配置される。また、補助電子源９には、補助電子源９の下部電極９１と表面電極９３との間に電源（以下、「第４の電源」と称する）Ｖ４から駆動電圧を印加するための一対の配線９ｂ，９ｂが電気的に接続されており、第４の電源Ｖ４の低電位側の出力端子（図示せず）に接続される一方の配線９ｂが下部電極９１に、第４の電源Ｖ４の高電位側の出力端子（図示せず）に接続される他方の配線９ｂが表面電極９３に、それぞれ電気的に接続されている。ここで、第４の電源Ｖ４は、補助電子源９に駆動電圧を与えるためのものであり、制御部７によってオンオフ制御されるように構成されている。

以下、補助電子源９について図１１を参照してさらに詳細に説明する。本実施形態における補助電子源９では、下部電極９１と強電界ドリフト層９２と表面電極９３とで表面電極９３を通して電子を放出する電子源素子９ａを構成している。

電子源素子９ａの強電界ドリフト層９２は、図１１（ｂ）に示すように、少なくとも、下部電極９１の表面側に列設された柱状の多結晶シリコンのグレイン（半導体結晶）９２ａと、グレイン９２ａの表面に形成された薄いシリコン酸化膜９２ｂと、グレイン９２ａ間に介在する多数のナノメータオーダのシリコン微結晶（半導体微結晶）９２ｃと、各シリコン微結晶９２ｃの表面に形成され当該シリコン微結晶９２ｃの結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜である多数のシリコン酸化膜９２ｄとから構成されている。ここに、各グレイン９２ａは、下部電極９１の厚み方向に延びている（つまり、絶縁性基板９０の厚み方向に延びている）。

上述の電子源素子９ａから電子を放出させるには、表面電極９３が下部電極９１に対して高電位側となるように表面電極９３と下部電極９１との間に駆動電圧を第４の電源Ｖ４により印加すればよく、下部電極９１から強電界ドリフト層９２へ注入された電子が強電界ドリフト層９２をドリフトし表面電極９３を通して放出される（図１１（ｂ）中の矢印は表面電極９３を通して放出された電子ｅ⁻の流れを示す）。

以上述べた本実施形態における電子源素子９ａでは、表面電極９３と下部電極９１との間に印加する駆動電圧を１０〜２０Ｖ程度の低電圧としても電子を放出させることができる。尚、本実施形態の電子源素子９ａは、電子放出特性の真空度依存が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安定して電子を高い電子放出効率で放出することができるという特徴を有している。また、電子源素子９ａに与える駆動電圧は一定の直流電圧であってもよいし、パルス状の電圧であってもよい。ここで、駆動電圧をパルス状の電圧とした場合、駆動電圧を印加していない時に逆バイアスの電圧を印加するようにしてもよい。

本実施形態の電子源素子９ａの基本構成は周知であり、次のようなモデルで電子放出が起こると考えられる。すなわち、表面電極９３と下部電極９１との間に表面電極９３を高電位側として電圧を印加した際には、電子ｅ⁻が下部電極９１から強電界ドリフト層９２に注入される。一方、強電界ドリフト層９２に印加された電界の大部分はシリコン酸化膜９２ｄにかかり、またシリコン酸化膜９２ｄは非常に薄いため、強電界ドリフト層９２に注入された電子ｅ⁻は、容易にシリコン酸化膜９２ｄをトンネルして隣接しているシリコン微結晶９２ｃのシリコン酸化膜９２ｄに入っていく。

電子ｅ⁻は、シリコン酸化膜９２ｄにかかっている強電界によってシリコン酸化膜９２ｄを通過する毎に加速され、強電界ドリフト層９２におけるグレイン５２ａ間の領域を表面に向かって図１１（ｂ）中の矢印の向き（図１１（ｂ）における上向き）へドリフトし表面電極９３に到達する。表面電極９３に到達した電子ｅ⁻は、シリコン酸化膜９２ｄにかかっている強電界により繰り返し加速されて熱平衡状態よりかなり高い運動エネルギを有しているため、表面電極９３をトンネルし放出される。

このように強電界ドリフト層９２では、下部電極９１から注入された電子ｅ⁻がシリコン微結晶９２ｃでほとんど散乱されることなくシリコン酸化膜９２ｄにかかっている電界で加速されてドリフトし、表面電極９３を通して放出され（弾道型電子放出現象）、強電界ドリフト層９２で発生した熱がグレイン９２ａを通して放熱されるから、電子放出時にポッピング現象が発生せず、安定して電子を放出することができる。

尚、上述の強電界ドリフト層９２では、シリコン酸化膜９２ｄが絶縁膜を構成しており絶縁膜の形成に酸化プロセスを採用しているが、酸化プロセスの代わりに窒化プロセス乃至酸窒化プロセスを採用してもよく、窒化プロセスを採用した場合には各シリコン酸化膜９２ｂ，９２ｄがいずれもシリコン窒化膜となり、酸窒化プロセスを採用した場合には各シリコン酸化膜９２ｂ，９２ｄがいずれもシリコン酸窒化膜となる。

本実施形態では、補助電子源９として冷陰極型電子源である弾道電子面放出型電子源を利用しているが、フィラメント（熱フィラメント）等の熱陰極型電子源を利用してもよい。また冷陰極型電子源としては弾道電子面放出型電子源の他にスピント型、ＣＮＴ型、ＳＥＣ型、ＭＩＭ型、ＭＩＳ型等の電界放射型の電子源を用いることができるが、弾道電子面放出型電子源のほうが放出電子のエネルギが高いという利点がある。

したがって、補助電子源９として弾道電子面放出型電子源を採用すれば、補助電子源９としてフィラメントやスピント型の電子源を採用した場合に比べて、補助電子源９から放出される電子の初期エネルギが高くなるので、放電ガスの励起効率の向上効果、並びに放電プラズマの開始電圧及び維持電圧の低減効果をより確実に得ることができるという効果を奏する。

ところで、本実施形態の制御部７は、エネルギ供給手段により放電ガスにエネルギが供給されるタイミング（すなわち、一対の電極３，３間に電圧を印加するタイミング）に同期して第４の電源Ｖ４をオンして補助電子源９の表面電極９３と下部電極９１との間に駆動電圧を印加するように構成されている。例えば、本実施形態では、光源６を点灯させるタイミングと、補助電子源９の表面電極９３と下部電極９１との間に駆動電圧を印加するタイミングとを同じタイミングにしている。尚、光源６を点灯させるタイミングと、補助電子源９の表面電極９３と下部電極９１との間に駆動電圧を印加するタイミングとを同じタイミングにする必要はなく、それぞれ異なるタイミングで動作するようにしてもよい。

以上述べた本実施形態の放電プラズマ生成補助装置によれば、電子源４だけではなく補助電子源９から気密容器２内の放電プラズマ生成空間に電子を供給することができるから、放電ガスの励起効率の向上効果、並びに放電プラズマの開始電圧及び維持電圧の低減効果をさらに安定して得ることができるという効果を奏する。また、補助電子源９としてフィラメントのような熱陰極型電子源や、冷陰極型電子源の一種であるスピント型の電子源を採用した場合に比べて、補助電子源９から放出される電子の初期エネルギが高くなるので、放電ガスの励起効率の向上効果や、放電プラズマの開始電圧の低減効果、放電プラズマの維持電圧の低減効果をより確実に得ることができるという効果を奏する。

加えて、放電ガスの励起効率の向上効果や、放電プラズマの開始電圧、維持電圧の低減効果は、一対の電極３，３間に電圧を印加しながら電子源４から放電ガス中へ電子を供給することにより得られるものであり、一対の電極３，３間に電圧を印加していない状態では電子源４から放電ガス中へ電子を供給しなくてもよいことを考慮して、エネルギ供給手段により放電ガスにエネルギが供給されるタイミング（すなわち、一対の電極３，３間に電圧を印加するタイミング）に同期して補助電子源９の下部電極９１と表面電極９３との間に駆動電圧を印加するようにしているから、終始、補助電子源９から電子を放出させる場合に比べて第４の電源Ｖ４をオンする時間を短くして、第４の電源Ｖ４の電力消費を抑えることができるという効果を奏する。

ところで、図１０に示す放電プラズマ生成補助装置では、補助電子源９を、気密容器２内において一方の電極３（図１０における左側の電極３）の近傍に配置しているが、このような補助電子源９が発光装置１の一対の電極３，３のいずれか又は両方を兼ねるようにしてもよい。このようにすれば、発光装置１の部品点数の削減、構造の簡略化、製造プロセスの簡略化を図れ、結果的に発光装置１の低コスト化を図れる。さらに、補助電子源９から放電プラズマ生成空間Ｓに直接的に電子を供給することができるから、放電プラズマを生成し易くできるという効果を奏する。

また、図１２に示すように、補助電子源９を囲むように配置され放電プラズマのイオンから補助電子源９を保護する保護カバー９４を設けるようにしてもよい。

保護カバー９４は、絶縁性材料（例えば、フッ素系樹脂等の絶縁性樹脂、絶縁性セラミック等）により後壁（図１２における下壁）が開口した直方体状に形成されており、補助電子源９の電子放出面である表面電極９３の表面を覆うようにして補助電子源９に被せられる。また、保護カバー９４を補助電子源９に被せた状態で、補助電子源９の前記電子放出面に対向する保護カバー９４の前壁には、補助電子源９から放出された電子が通過する開口部９４ａが設けられている。

このような保護カバー９４を設けることによって、放電プラズマのイオンから補助電子源９を保護することができて、補助電子源９の長寿命化が図れる。

加えて、保護カバー９４の前壁には、開口部９４ａに重なる形で導電性カバー９５が配置されている。導電性カバー９５は、導電性材料（例えば、ニッケル、ステンレス、アルミニウム等）を用いて板状に形成されている。この導電性カバー９５には、保護カバー９４の開口部９４ａを通過した電子を通過させるための孔部９５ａが複数設けられている。尚、孔部９５ａの開口形状は、円形状や角形状であってもよい。また、導電性カバー９５の形状としてはメッシュ形状のものが好ましい。

そして、導電性カバー９５に、補助電子源９の表面電極９３に比して導電性カバー９５が同電位となるように電位を与えれば、補助電子源９から放出された電子を導電性カバー９５の孔部９５ａから十分に通過させつつも、放電プラズマが保護カバー９４の開口部９４ａから保護カバー９４内に侵入して補助電子源９にダメージを与えることを防止できる。

一方、導電性カバー９５に、補助電子源９の表面電極９３に比して導電性カバー９５が高電位となるように電位を与えてもよく、このようにすれば、導電性カバー９５と補助電子源９との間に印加される電圧によって補助電子源９から放出された電子が導電性カバー９５側に移動するように加速されるから、導電性カバー９５の電位を補助電子源９の表面電極９３と同電位とする場合に比べて、導電性カバー９５の孔部９５ａから電子を通過させ易くすることができる。その上、補助電子源９と放電プラズマ生成空間Ｓとの間に補助電子源９の電位より高い電位を与えている導電性カバー９５が介在しているから、放電プラズマのイオンが補助電子源９側に到達し難くすることができて、放電プラズマが保護カバー９４の開口部９４ａから保護カバー９４内に侵入して補助電子源９にダメージを与えることをさらに防止でき、さらなる補助電子源９の長寿命化を図ることができるという効果を奏する。

ところで、導電性カバー９５が一対の電極３，３のいずれか又は両方を兼ねるようにしてもよく、このようにすれば補助電子源９で電極３を兼ねるようにする場合に比べて補助電子源９を放電プラズマ生成空間Ｓから離間させることができ、補助電子源９の長寿命化が図れる。この場合、導電性カバー９５が、補助電子源９の表面電極９３よりも高電位となるように電位を与えれば、導電性カバー９５と補助電子源９との間の電圧によって補助電子源９から放出された電子を加速して放電プラズマ生成空間Ｓに供給することができるから、放電プラズマを生成し易くすることができる。

尚、本実施形態の放電プラズマ生成補助装置は、実施形態１の放電プラズマ生成補助装置に補助電子源９を設けた例を示しているが、勿論、実施形態２〜５の放電プラズマ生成補助装置に補助電子源９を設けるようにしてもよい。

ところで、上記各実施施形態のエネルギ供給手段は、図１３（ａ）に示すように円筒状の気密容器２の内部に一対の電極３，３を気密容器２の長手方向に離間して配置したものを用いているが、エネルギ供給手段の配置や構成は図１３（ａ）に示すものに限定されない。

例えば、エネルギ供給手段を、図１３（ｂ）に示すように円筒状の気密容器２の外部において気密容器２に近接して巻回された誘導コイル３０により構成してもよいし、図１３（ｃ）に示すように円筒状の気密容器２の外部において気密容器２の長手方向に沿って配置された一対の面状の電極３１，３１で構成してもよい。

或いは、図１３（ｄ）に示すように気密容器２の内部において長手方向の一端部に配置された電極３と気密容器２の外部において気密容器２の長手方向沿って配置された面状の電極３１とで構成してもよいし、図１３（ｅ）に示すように円筒状の気密容器２の外部に配置された少なくとも１つ以上（図示例では、２つ）の円環状の電極３２とで構成してもよいし、図１３（ｆ）に示すように円筒状の気密容器２の内部に配置された二対の電極３，３，３，３により構成してもよい。

この他、図１３（ｇ）に示すように円筒状の気密容器２の外部において気密容器２の長手方向に所定間隔ずつ離れて配置された複数（図示例では、５つ）の円環状の電極３２により構成してもよいし、図１３（ｈ）に示すように円筒状の気密容器２の外部において気密容器２の長手方向に所定間隔ずつ離れて配置された複数（図示例では、５つ）の面状の電極３３により構成してもよい。また、図１３（ｉ）に示すように直方体状の気密容器２の内部に法線方向が直交するようにして配置された一対の電極３，３により構成してもよいし、図１３（ｊ）に示すように直方体状の気密容器２の内部において並設された一対の電極３，３により構成してもよい。

尚、上述したようなエネルギ供給手段に印加する電圧は、直流電圧、交流電圧、パルス電圧等から適宜選択すればよい。ここで、エネルギ供給手段として図１３（ｇ）に示すように気密容器２の長手方向に複数の電極３２が所定間隔ずつ離れて配置されている場合には、例えば、隣り合う電極３２同士が異なる電極群となるように複数の電極３２を２組の電極群に分けて結線し、一方の電極群に印加する矩形波の交流電圧と他方の電極群に印加する交流電圧とを逆位相とすることで、気密容器２の長手方向の寸法が比較的長い場合でも気密容器２内の略全長に亘って放電プラズマを生成することが可能となる。

同様に、図１３（ｈ）に示すように気密容器２の長手方向に複数の電極３３が所定間隔ずつ離れて配置されている場合には、例えば、隣り合う電極３３同士が異なる電極群となるように複数の電極３３を２組の電極群に分けて結線し、一方の電極群に印加する矩形波の交流電圧と他方の電極群に印加する交流電圧とを逆位相とすればよく、このようにすれば、図１３（ｇ）に示す例と同様に、気密容器２の長手方向の寸法が比較的長い場合でも気密容器２内の略全長に亘って放電プラズマを生成することが可能となる。

ところで、上記各実施形態では、発光装置として紫外線ランプを例示したが、発光装置は紫外線ランプに限らず、例えば、照明器具用の蛍光ランプや、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等でもよく、蛍光ランプの場合には、図１４（ａ）に示すように、気密容器２の内面の適宜部位に、紫外線により励起されて発光する蛍光体層ＦＬを設ければよい。

また、上記各本実施形態では、気密容器２の全体を透光性材料により形成してあるが、気密容器２は、例えば図１４（ｂ），（ｃ）に示すように、少なくとも一部に透光性部分である透光板２ｂが設けられたものを用いてもよい。

図１４（ｂ），（ｃ）の気密容器２は、透光性を有していない材料を用いて一面が開口した直方体の箱状に形成された本体２ａと、透光性材料（例えば、ガラス等）を用いて本体２ａの一面開口を閉塞する矩形板状に形成された透光性部分である透光板２ｂとで構成されている。

このような気密容器２を用いる場合、上述の電子源４（図１、図４〜図７参照）は気密容器２内において透光板２ｂを介して光を受け取ることができる位置に設け、光源（図示せず）は透光板２ｂを通して電子源４に光を照射できる位置に設けるようにすればよい。尚、アノード電極５等の他の構成部品については、上記実施形態１で述べた通りである。

ここで、図１４（ｂ）に示す発光装置１では、透光板２ｂを通して気密容器２の外部に紫外線が放射され、図１４（ｃ）に示す発光装置１では、蛍光体層ＦＬで発光した可視光が透光板２ｂを通して気密容器２の外部に放射されることになる。

また、上記各実施形態の放電プラズマ生成補助装置を備える発光装置１は、例えば図１５（ａ）〜（ｃ）に示すような照明器具１０に利用することができる。図１５（ａ）〜（ｃ）に示す照明器具１０は、所謂富士型の照明器具であって、天井面のような施工面に取り付けられる器具本体１１と、器具本体１１の長手方向両端部にそれぞれ設けられた各一対のソケット１２と、器具本体１１に器具本体１１を覆うように取り付けられる断面Ｖ字形の反射板１３と、器具本体１１に長手方向が一致する形でそれぞれソケット１２間に保持される２本の直管形のランプ１４と、２本のランプ１４を点灯させる点灯装置（図示せず）とを備えている。

ここで、ランプ１４に電子源４及びアノード電極５並びに必要に応じて引き出し電極８と補助電子源９を、器具本体１１に光源６を、点灯装置に制御部７をそれぞれ設けることにより、上記各実施形態の放電プラズマ生成補助装置を備える発光装置を利用した照明器具を実現することができ、この照明器具によれば、長寿命化を図れ、且つ放電ガスの励起効率の向上効果、並びに放電プラズマの開始電圧及び維持電圧の低減効果を安定して得ることができるという効果を奏する。また、放電プラズマの開始電圧及び維持電圧を低減できるから、低消費電力化が図れるという効果を奏する。加えて、発光効率の向上が図れるという効果を奏する。

実施形態１における放電プラズマ生成補助装置を用いた発光装置の概略構成図である。 同上の放電プラズマ生成補助装置の動作説明図である。 同上における放電プラズマ生成補助装置の他の例を用いた発光装置の概略構成図である。 実施形態２の放電プラズマ生成補助装置の電子源を示し、（ａ）は概略断面図であり、（ｂ）は概略平面図である。 同上における電子源の他の例を示す概略説明図である。 実施形態３の放電プラズマ生成補助装置の電子源を示し、（ａ）は概略断面図であり、（ｂ）は概略平面図である。 実施形態４の放電プラズマ生成補助装置の電子源を示し、（ａ）は概略断面図であり、（ｂ）は概略平面図である。 （ａ）は実施形態５における放電プラズマ生成補助装置を用いた発光装置の概略構成図、（ｂ）は同上に用いる引き出し電極の平面図である。 同上に用いる引き出し電極の他の例を示す平面図である。 実施形態６の放電プラズマ生成補助装置における放電プラズマ生成補助装置を用いた発光装置の概略構成図である。 同上に用いる補助電子源を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は動作説明図である。 同上における補助電子源の他の例を示す概略断面図である。 同上におけるエネルギ供給手段の他の例を示す概略説明図である。 同上における発光装置の例を示す概略説明図である。 本発明の放電プラズマ生成補助装置を備える発光装置を用いた照明器具を示し、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は下面図であり、（ｃ）は側面図である。 従来の放電プラズマ生成補助装置を備える発光装置の概略説明図である。

符号の説明

１ 発光装置
２ 気密容器
３ 電極（エネルギ供給手段）
４ 電子源
５ アノード電極
６ 光源
７ 制御部（制御手段）
８ 引き出し電極
８ｂ 孔部
９ 補助電子源
４０ 支持部材
４１ 光電変換膜
９１ 下部電極
９２ 強電界ドリフト層
９２ｃ シリコン微結晶（半導体微結晶）
９２ｄ シリコン酸化膜（絶縁膜）
９３ 表面電極
Ｓ 放電プラズマ生成空間

Claims (11)

1. 少なくとも一部に透光性部分が設けられ放電ガスが封入された気密容器と、気密容器の内部と外部との少なくとも一方に配置され放電ガスにエネルギを供給して放電させて放電プラズマを生成するエネルギ供給手段とを備える発光装置に用いられる放電プラズマ生成補助装置であって、気密容器内に設置され気密容器の透光性部分を通って外部から気密容器内に入射される光を吸収することで電子を放出する光電変換膜を用いて構成される電子源と、電子源との間に気密容器内の所望の放電プラズマ生成空間が位置するように配置され電子源より高電位となるように電位が与えられるアノード電極とを備えていることを特徴とする放電プラズマ生成補助装置。
2. 電子源は、板状の支持部材を備え、支持部材には、当該支持部材の厚み方向に貫通する複数の開口部が設けられ、光電変換膜は、支持部材の開口部の内面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の放電プラズマ生成補助装置。
3. 支持部材の開口部は、放電プラズマ生成空間に近づくにつれて開口面積が減少する逆テーパ状に形成されていることを特徴とする請求項２記載の放電プラズマ生成補助装置。
4. 支持部材において放電プラズマ生成空間に臨む面には、気密容器内部の光を吸収することで電子を放出する光電変換部が設けられていることを特徴とする請求項２又は３記載の放電プラズマ生成補助装置。
5. 気密容器の外部から透光性部分を通じて電子源に光を照射する光源を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放電プラズマ生成補助装置。
6. 光源の動作を制御する制御手段を備え、制御手段は、エネルギ供給手段により放電ガスにエネルギが供給されるタイミングに同期して光源を動作させるように構成されていることを特徴とする請求項５記載の放電プラズマ生成補助装置。
7. 放電プラズマ生成空間と電子源との間に配置され電子通過用の孔部を有しアノード電極より低電位且つ電子源より高電位となるように電位が与えられる引き出し電極を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の放電プラズマ生成補助装置。
8. 気密容器内に配置され放電ガス中へ電子を供給する熱陰極型電子源又は冷陰極型電子源からなる補助電子源を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の放電プラズマ生成補助装置。
9. 補助電子源は、下部電極と、下部電極に対向した表面電極と、下部電極と表面電極との間に介在しナノメータオーダの多数の半導体微結晶及び各半導体微結晶それぞれの表面に形成され半導体微結晶の結晶粒径よりも小さな膜厚の多数の絶縁膜を有する強電界ドリフト層とを備えた弾道電子面放出型電子源からなる冷陰極型電子源であることを特徴とする請求項８記載の放電プラズマ生成補助装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の放電プラズマ生成補助装置を備えていることを特徴とする発光装置。
11. 請求項１０記載の発光装置を備えていることを特徴とする照明器具。

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