JP2011504638A - 二重管構造の誘電体バリア放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】内側電極の通電容量を改善した同軸二重管構造の誘電体バリア放電ランプを提供する。
【解決手段】同軸二重管構造の誘電体バリア放電ランプが、外側電極（６）、内側電極（７）ならびに付加電極（８）を有する。内側電極（７）が導電膜として形成されていて、その導電膜が二重管構造の内管（３）の内側に形成されている。付加電極（８）が、例えば金属スリーブまたは金属管として形成され、同様に内管（３）の内側に配置されていて、しかも導電膜と直接に接触している。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、同軸二重管構造の放電容器を有する誘電体バリア放電ランプ、すなわち内管が外管の内側に同軸に配置されている誘電体バリア放電ランプに関する。しかも、内管および外管が、両端面で互いに接続されていて、それにより気密な放電容器を構成している。したがって、放電容器によって包囲されている放電空間が内管と外管との間に広がっている。

この種の放電ランプは、典型的には、内管の内側に配置されている第１の電極と、外管の外側に配置されている第２の電極とを有する。したがって、両電極は放電容器もしくは放電空間の外側にある。したがって、この放電ランプは両側式の誘電体バリア放電ランプである。したがって、便宜上、以下において内側の電極すなわち内側電極、および外側の電極すなわち外側電極について述べる際に、この呼称は、単に、同軸二重管構造に関する該当電極の空間的配置、すなわち内管の内側もしくは外管の外側への該当電極の空間的配置を指しているにすぎないものとする。この場合に、誘電体バリア放電が放電空間内においてできるだけ一様に発生するように、両電極は放電容器壁にできるだけ近接して設置されている。

この型のランプは、プロセス技術におけるＵＶ照射、例えば表面洗浄および表面活性化、光分解、オゾン発生、飲料水浄化、金属コーティング、紫外線硬化に適用される。この関係で、放射器、ＵＶ放射器なる呼称が一般に使用されている。

同軸二重管放射器は公知である（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。特許文献１の場合には内側電極が金属膜として実施されている。

同様に同軸二重管放射器が開示されている特許文献２では、金属膜の蒸着時における欠点も、寿命に関する欠点も指摘されている。例えば、二重管放射器の狭い内管の内側に一様な厚さの金属膜を蒸着することは明らかに可能でない。さらに、約０．０１ｍｍ未満の厚さの金属膜は簡単に剥がれる。それから、この金属膜が、特に薄い個所で点灯中に腐食し、放射器の使用可能な寿命期間を著しく短縮する。そこで、特許文献２は、金属膜の代わりに、縦軸方向に通り抜けている直線状スリットを有する金属管を内側電極として使用することを提案している。代替として、２つの互いに隔てられた半円管状殻からなる管状の内側電極が開示されている。いずれにせよ、内管に沿った直径変動も周方向における波うちおよびその他の不均一も解消できないことが欠点である。

米国特許第４９４５２９０号明細書 欧州特許出願公開第０７０３６０３号明細書

本発明の課題は、改善された内側の電極を有する同軸二重管構造の誘電体バリア放電ランプを提供することにある。

この課題は、１つの外管および１つの内管を含む１つの放電容器と、第１の電極および少なくとも１つの他の電極とを備えた誘電体バリア放電ランプであって、前記内管が外管の内側に同軸に配置されていて、内管および外管が気密に互いに接続されていて、それによって内管と外管との間に放電媒体を封入された放電空間が形成されていて、第１の電極が内管の内側に形成された導電膜として形成されている誘電体バリア放電ランプにおいて、内管の内側に、第１の電極と導電接触している通電容量のある付加電極が配置されていることによって解決される。

特に有利な実施形態は従属請求項に記載されている。

さらに、本発明による誘電体バリア放電ランプおよびそれに接続される電源装置を有する電気放射器システムについて権利保護を請求する。

本発明の基本思想は、付加電極を二重管放射器の内管の内部に配置して、導電膜と導電接触させることにある。というのは、導電膜が非常に高い電気出力時に電流を十分に担持できず、部分的に過熱して溶けることが判明したからである。したがって、この付加電極は、点灯中に電流の一部を担持することができるように設計されている。

電気接触は、付加電極と導電膜とのできるだけ一様な接触によって生じさせられるとよい。さらに、電気接触をなおも改善しかつできるだけ持続的に維持するために、導電膜と付加電極との間に適切な接続媒体、例えば導電性のペースト、接着剤等を設けるのも有利である。

付加電極の電流担持能力を最適に作用させるために、導電膜の軸方向の広がりおよび／または方位角の広がりのほぼ全体にわたって、すなわち導電膜の外側面全体にわたって、付加電極が広がっているとよい。さらに、付加電極の寸法および形状は、導電膜とのできるだけ良好なかつ大面積の電気接触が実現されるように選ばれる。さもなければ、非常に高い出力時に高められる局部的な電流密度の危険、したがって導電膜溶断の危険が存在する。もちろん、付加電極が内管の金属膜を必ず外側面全体にわたって覆わなければならないというわけではない。むしろ、特定のケースにおいては、例えば十分な厚さの金属帯が好ましくは軸平行に接着されていることによって、金属膜の外側面の一部を覆うだけでも十分である。

付加電極は、好ましくは金属織物、金属編物などからなるほぼ円筒状の導電性の成形物として、例えば適切な寸法の金属管または金属スリーブとして形成されているとよい。それによって、導電膜を傷つけることなしに、付加電極を内管に簡単に挿入することができる。他の観点は、付加電極ができるだけ良好にかつ一様に導電膜に、好ましくは導電膜の広がり全体にわたって接触することにある。このために、金属管を使用する場合には、金属管に１つ以上のスリットを設けるのが有利である。それによって、金属管が金属織物と同様に導電膜の表面に一層良好に適合する。

内管の導電膜、例えば金属膜は、例えばアルミニウムまたは貴金属、とりわけ白金、パラジウムまたは金からなる。これは、スパッタリング法、真空蒸着法、ガルバニック法のような物理学的方法によって、あるいは、例えばエナメル法、化学的析出法、無電流ガルバニック法のような化学コーティング法によって形成される。

付加電極の挿入時に内管の薄い金属膜のひっかき傷を回避するために、この金属膜を、ひっかき傷のつきにくい例えばニッケルからなる保護膜でコーティングするのが有利である。

本発明は、電流担持能力のある付加電極により、連続点灯時および高電気出力時にも、
主要な内側電極として、内管への最適な密着という利点を有する金属膜を使用することを可能にする。それゆえ、結局のところ本発明は２構成要素解決法を提案する。第１の構成要素は薄い導電膜であり、内管への密着のために最適である。第２の構成要素は、何よりも電流輸送に役立つ電流担持能力のある付加電極である。

本発明による電気放射器システムは、本発明による誘電体バリア放電ランプのほかに、なおも電源装置を有する。電源装置の第１の端子は外側電極に接続されている。電源装置の第２の端子は付加電極に接続されている。

図１ａは本発明による誘電体バリア放電ランプの縦断面図、図１ｂは図１ａのランプの部分拡大図、図１ｃは図１ａのランプのＡ−Ａ横断面図である。 図２は付加電極の側面図である。 図３は１つの縦スリットを有する付加電極の変形例の側面図である。 図４は複数の縦スリットを有する付加電極の変形例の側面図である。 図５は縦方向に通り抜けている１つの矩形状スリットを有する付加電極の変形例の側面図である。

以下において実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。

図１ａ乃至１ｃは、非常に概略化された表示で、本発明による誘電体バリア放電ランプ１の第１の実施例の縦断側面図、部分拡大図もしくは横断面図を示す。ランプ１の縦長の放電容器は同軸二重管構造の外管２および内管３からなり、この二重管構造が放電容器の縦軸を決定する。管の典型的な長さは、用途に応じて、約１０ｃｍから２５０ｃｍまでの範囲にある。外管２は、４４ｍｍの直径および２ｍｍの壁厚を有する。内管３は、２０ｍｍの直径および１ｍｍの壁厚を有する。両管２，３は、ＵＶ放射の透過可能な石英ガラスからなる。さらに、放電容器の両端面は、縦長のリング状間隙の形をした放電空間４が生じるように閉鎖されている。この目的のために、放電容器は両端にそれぞれ適切に成形されたリング状の容器部分５を有する。さらに、容器部分５の一方に、（図示されていない）排気管が付け足され、この排気管により放電容器４が先ず排気され、しかる後に１５ｋＰａのキセノンが封入される。外管２の壁の外側には、ランプ１の外側電極をなすワイヤネット６が張られている。内管３の内側には、すなわち同様に放電容器によって取り囲まれた放電空間４の外側において、管状の内側電極として働く約１００ｎｍの厚さの金膜７が形成されている。さらに、内管３の内側には、ＶＡからなる金属織物スリーブ８が配置されていて、金属織物スリーブ８は付加電極として働く。このために、金属織物スリーブ８の外側直径は、金属織物スリーブ８が一方では良好にかつ金膜７の破壊なしに挿入され、他方では金膜７と金属織物スリーブ８との間の良好なかつ一様な接触が存在するように選ばれている。金属織物スリーブ８の可撓性を保証するために、線材は０．５ｍｍ未満の太さであるとよい。金膜７および金属織物スリーブ８の両者は、内管３のほぼ全長にわたっている。ワイヤネット６（外側電極）ならびに金属織物スリーブ８（付加電極）は、ランプ点灯のために、それぞれ直接に、安定器を含む電源装置９の１つの端子に接続される。したがって、金属織物スリーブ８との電気接触により金膜７も金属の金属織物スリーブ８を介して電源装置９に接続されていて、それによって結局は金属織物スリーブ８の電流担持作用が生じる。電源装置９における安定器は、誘電体バリア放電ランプ１の点灯中における放電空間４の内部における誘電体バリア放電の開始および維持のために用いられる。

次に、付加電極の種々の変形をそれぞれ概略的な側面図で示す図２乃至５を参照する。図２は、若干拡大した図にてもう一度、図１ａ〜１ｃにおいて付加電極として使用されている金属織物スリーブ８を示す。これはかなり可撓性を有しており、したがって金膜７を損傷することなく非常に良好に内管内に挿入できるという利点を有する。さらに、金属織物スリーブ８は、内管３もしくは金膜７の有り得る凸凹や不正確性に非常に良好に適応し、したがって金膜７との非常に良好な平面的な電気接触を保証することができる。図３は縦スリット１１を有する金属管１０を示す。この縦スリット１１は、ほとんど金属管１０の全長にわたっており、典型的には全長の約９／１０に及んでいる。代替として、この縦スリットは、管全体を通り抜けていてもよい。いずれにせよ金属管１０は縦スリット１１によって、スリットのない場合よりも一層良好に内管の金属膜７に適合する。図４および図５は付加電極としてのスリット付き金属管の他の変形例を示す。図４においては、金属管１０’が通り抜けていない多数のスリット１２を有する。これらのスリット１２は縦軸に対して平行であり、縦軸方向に見て部分的に重なるように配置されている。さらに、これらのスリットは、金属管１０’の全周にわたって分布するように配置されているとよい。図５においては、金属管１０”が縦方向に通り抜けている矩形状のスリット１３を有する。それによって、内管もしくはその上に形成された金属膜の小さな凸凹への金属管１０”の更なるフレキシブルな適合が達成される。

１ 誘電体バリア放電ランプ
２ 外管
３ 内管
４ 放電空間
５ 容器部分
６ ワイヤネット
７ 金膜
８ 金属の金属織物スリーブ
９ 電源装置
１０ 金属管
１０’ 金属管
１０” 金属管
１１ 通り抜けている縦スリット
１２ 通り抜けていないスリット
１３ 通り抜けている矩形状スリット

Claims (12)

1. 外管（２）および内管（３）を含む放電容器と、第１の電極（７）および少なくとも１つの他の電極（６）とを備えた誘電体バリア放電ランプであって、
   内管（３）が外管（２）の内側に同軸に配置されていて、
   内管（３）および外管（２）が気密に互いに接続されていて、それによって内管と外管との間に放電媒体を封入された放電空間（４）が形成されていて、
   第１の電極（７）が内管（３）の内側に形成された導電膜として形成されている誘電体バリア放電ランプにおいて、
   内管（３）の内側に第１の電極（７）と導電接触している通電容量のある付加電極（８）が配置されていることを特徴とする誘電体バリア放電ランプ。
2. 通電容量のある付加電極（８）が、導電膜（７）と接触するように配置されている請求項１記載のランプ。
3. 通電容量のある付加電極（８）が、ほぼ導電膜（７）の軸方向の広がり全体にわたっている請求項１又は２記載のランプ。
4. 通電容量のある付加電極（８）が、ほぼ導電膜（７）の方位角の広がり全体にわたっている請求項１乃至３の１つに記載のランプ。
5. 付加電極が、略円筒状の導電性の成形物である請求項１乃至４の１つに記載のランプ。
6. 付加電極が、導電性の織物スリーブ（８）として形成されている請求項１乃至５の１つに記載のランプ。
7. 付加電極が、少なくとも１つのスリット（１１〜１３）を有する導電性の管（１０〜１０”）として形成されている請求項１乃至５の１つに記載のランプ。
8. 導電膜（７）がアルミニウムまたは貴金属、とりわけ白金、パラジウムまたは金からなる請求項１乃至７の１つに記載のランプ。
9. 導電膜がひっかき傷のつきにくいコーティングを有する請求項１乃至８の１つに記載のランプ。
10. ひっかき傷のつきにくいコーティングがニッケルからなる請求項９記載のランプ。
11. 導電膜と付加電極との間に適切な接続媒体、例えば導電性のペーストまたは接着剤が設けられている請求項１乃至１０の１つに記載のランプ。
12. 請求項１乃至１１の１つに記載の誘電体バリア放電ランプと電源装置（９）とを備え、電源装置（９）の第１の端子が外側電極（６）に接続されていて、電源装置（９）の第２の端子が付加電極（８）に接続されている電気放射器システム。

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