JP2010009939A - 放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】始動電圧を一層低下させられる放電ランプを提供する。
【解決手段】放電管１の外面に一対の主電極２を備えて、前記主電極２に印加する電圧で前記放電管１内で放電を発生させる放電ランプにおいて、前記放電管１の一部又は前記放電管１に連設する部材に、前記放電管１の内壁面１３に沿面放電を発生させる一対の補助電極３が備えられている。これによって、一対の補助電極３によって内壁面１３に発生する沿面放電がきっかけとなって、低電圧で、一対の主電極２間に主放電が発生する。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電管の外面に一対の主電極を備えて、前記主電極に印加する電圧で前記放電管内で放電を発生させる放電ランプに関する。

かかる放電ランプは、放電管の外面に電極を備えることでいわゆる誘電体バリア放電を発生させ、主に紫外線を発生させる放電ランプである。
かかる放電ランプは、一般に、上記主電極に対して高周波交流電圧を印加して点灯させるのであるが、始動時には高電圧の印加を必要とし、点灯後は比較的に低い電圧へ印加電圧を低下させる。特に、放電管の発光効率を向上させるために放電管内のガス圧を高くした場合では、より一層高い始動電圧が必要となる。
このように上記主電極への印加電圧を変化させる電源装置では、始動時の高電圧から点灯後の低電圧へと変化させる電圧幅が大きいほど使用している回路素子の発熱が大きくなることが知られており、電源装置に十分な信頼性を確保するためには駆動能力に余裕を持たせた設計が必要となって、電源装置のコストアップの要因となっている。

このため、放電管の始動電圧を下げるための試みがなされており、例えば、下記特許文献１では、一対の電極間距離を部分的に短くして放電管の始動電圧を低下させている。
特開２００４−２２７８２０号公報

しかしながら、上記従来構成でも始動電圧の低下は必ずしも十分ではなく、更に始動電圧を低下させることが求められている。
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、始動電圧を一層低下させられる放電ランプを提供する点にある。

本出願の第１の発明は、放電管の外面に一対の主電極を備えて、前記主電極に印加する電圧で前記放電管内で放電を発生させる放電ランプにおいて、前記放電管の一部又は前記放電管に連設する部材に、前記放電管の内壁面に沿面放電を発生させる一対の補助電極が備えられている。
すなわち、一対の補助電極で発生させる沿面放電を、主電極間の放電開始のきっかけとして利用している。
一般に沿面放電は自由空間の気体中で起こる放電よりも低電圧で発生する。
従って、その沿面放電を主電極間の放電のきっかけとすることで、より低い電圧での放電始動が可能となる。

又、本出願の第２の発明は、上記第１の発明の構成に加えて、前記一対の補助電極は、それらが対向する領域に前記放電管の放電空間が存在せず、且つ、前記一対の補助電極によって形成される等電位面が前記一対の補助電極の側脇に位置する前記放電管の内壁面と交差するように配置されている。
すなわち、放電管の放電空間の側脇に、放電空間を避けるように配置した一対の補助電極の等電位面が放電管の内壁面と交差するので、一対の補助電極間に高周波交流電圧を印加することで、その内壁面に沿った沿面放電が発生する。
特に、前記等電位面と内壁面とが直交あるいはそれに近い角度で交差するときは、電子なだれで発生する電荷が消滅せず蓄積されやすいためであり、沿面放電で発生する荷電粒子や、それにより形成される局所電場により主放電がより低い電圧で開始する。

上記第１の発明によれば、低電圧で発生する沿面放電を利用して主電極間の放電のきっかけとすることで、始動電圧を一層低下させられる放電ランプを提供できるものとなった。
又、上記第２の発明によれば、放電管の側脇に配置した一対の補助電極による沿面放電を利用して主電極間の放電を開始させることができ、始動電圧を一層低下させられる放電ランプを提供できるものとなった。

以下、本発明放電ランプの実施の形態を図面に基づいて説明する。
本実施の形態の放電ランプＤＬは、図３の外観斜視図に示すように、放電管１の外面に電極を形成、その電極に高周波交流電圧を印加して放電管１内の放電空間に放電を発生させるいわゆる誘電体バリア放電を利用した放電ランプである。
放電管１は、長手方向の両端部を開口とする長い角筒状の本体１ａに、その長手方向両端部の開口を塞ぐ形でガラスブロック１ｂ，１ｃを溶着して構成されている。
材質は、本体１ａは合成石英ガラスであり、ガラスブロック１ｂ，１ｃは溶融石英ガラスである。
放電管１内には、例えばキセノン，アルゴン，クリプトン等の希ガス、フッ素，塩素等のハロゲンガス等が封入されている。これらの気体を封入することで、放電管１内で放電が発生すると、例えば１７２ｎｍ等の波長の紫外線が発生する。

放電管１の上下の扁平面には、主電極２が一対に形成されている。
主電極２のうちの一方は、図３に示すように、メッシュ状（網目状）に形成されており、放電管１内で発生した紫外線を主電極２を通して外部に取り出せるようにしている。
主電極２のうちの他方は、図示を省略するが、図３のメッシュの部分を一様に埋め尽くしたベタ電極として形成しており、それ以外は図３のメッシュ状の電極と全く同一の形状及び配置としてある。

本体１ａの開口を塞いでるガラスブロック１ｂ，１ｃのうち、図３において手前側に位置するガラスブロック１ｂには、真鍮等の金属により形成された補助電極３が取り付けられている。
図示を省略するが、図３で示す側と反対側の扁平面にも図３と全く同じ形状の補助電極３が取り付けられている。
この補助電極３は、ガラスブロック１ｂ付近を拡大して示す図２に示すように、四角柱の基部３ａから、それの長手方向両端部で直方体形状の突出部３ｂが突出する形状に形成されている。

ガラスブロック１ｂは、この補助電極３の形状に対応して、放電管１の短辺側の両端に長手方向の中心線に対して対称に切り欠き部１１が形成されている。
この切り欠き部１１の深さは補助電極３の突出部３ｂの高さに一致させている。
図２で示す扁平面と反対側の面にも、図２で示すものと全く同一形状に切り欠き部１１が形成されている。
図２において矢印で示すように、補助電極３の突出部３ｂを、一対の切り欠き部１１へ嵌入させることで、図３に示す取り付け状態となる。
この補助電極３の取り付け位置には、図２に示すように、主電極２の一部が延出する延出部２ａが存在しており、補助電極３を取り付けた状態で、補助電極３と主電極２とが電気的に接続されることになる。
図示を省略するが、ガラスブロック１ｂの部分は、更に、上下の補助電極３を強固に保持する状態でセラミック製のカバーが取り付けられ、一対の補助電極３から給電用（高周波交流電圧印加用）のケーブルが引き出される。

図３のＣ−Ｃ’断面を示す図１のように、補助電極３を取り付けた状態では、上下の補助電極３の突出部３ｂが、ガラスブロック１ｂの幅狭部１２を挟んで対向しており、補助電極３に電圧が印加された状態では、概略的に破線Ａで示すような等電位面が形成される。
尚、図１においては、図面を見易くするために、ガラスブロック１ｂ及び本体本体１ａの部分の断面には断面であることを示す斜線の図示を省略している。
又、主電極２は、それの存在位置を明示するために、厚さを誇張して図示している。

補助電極３を取り付けるガラスブロック１ｂに上記の切り欠き部１１を形成して凹部とすることで、一対の補助電極３間の間隔が狭まり、印加電圧によって強い電界が発生する。
一対の補助電極３が対向している位置は、放電管１の放電空間ＤＳに近接しているが、一対の補助電極３が対向する領域には放電空間ＤＳは存在せず、主電極２を形成した扁平面と略直交する縦壁１３は一対の補助電極３の側脇に位置している。
このため、図１において破線Ａで概略的に示す等電位面は、放電管１の内壁である縦壁１３と直交に近い角度で交差し、しかも縦壁１３に沿って強い電界が発生することになる。

このような配置で、一対の補助電極間、及び、一対の主電極間に高周波交流電圧が印加されると、図１において１点鎖線Ｂで概略的に示す領域で縦壁１３に沿った沿面放電が、補助電極３の突出部３ｂが存在する２箇所で発生する。
図１に示すような配置では、電子なだれで発生する電荷が消滅せずに蓄積されやすくなるため、一対の主電極２と一対の補助電極３との同一の電圧がかかっていても、一対の主電極２間の放電（主放電）よりも低い電圧で上記沿面放電が開始する。
そして、沿面放電で発生する荷電粒子や、それにより形成される局所電場により主放電がより低い電圧で開始する。
換言すると、低い電圧で発生した沿面放電が引き金となって、低い電圧で一対の主電極２間の主放電が発生するのである。

〔別実施形態〕
以下、本発明の別実施形態を列記する。
（１）上記実施の形態では、一対の補助電極３を真鍮等の金属により構成されるブロック形状としたものと例示したが、例えばニッケル等の薄板状の金属板を折り曲げて、切り欠き部１１へ嵌入させる等、補助電極３の具体構成は種々に変更可能である。
（２）上記実施の形態では、実質的に放電管１の一部を構成するガラスブロック１ｂに一対の補助電極３を取り付ける場合を例示しているが、放電管１の縦壁１３との間の距離を十分に短くできるのであれば、別部材に一対の補助電極３を取り付けて、放電管１に連設させる構成でも良い。

本発明の実施の形態にかかる要部拡大断面図 本発明の実施の形態にかかる要部拡大斜視図 本発明の実施の形態にかかる放電ランプの斜視図

符号の説明

１ 放電管
２ 主電極
３ 補助電極

Claims (2)

1. 放電管の外面に一対の主電極を備えて、前記主電極に印加する電圧で前記放電管内で放電を発生させる放電ランプであって、
   前記放電管の一部又は前記放電管に連設する部材に、前記放電管の内壁面に沿面放電を発生させる一対の補助電極が備えられている放電ランプ。
2. 前記一対の補助電極は、それらが対向する領域に前記放電管の放電空間が存在せず、且つ、前記一対の補助電極によって形成される等電位面が前記一対の補助電極の側脇に位置する前記放電管の内壁面と交差するように配置されている請求項１記載の放電ランプ。

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