JP3025390B2 - 誘電体バリヤ放電ランプ - Google Patents

誘電体バリヤ放電ランプ

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JP3025390B2
JP3025390B2 JP5119262A JP11926293A JP3025390B2 JP 3025390 B2 JP3025390 B2 JP 3025390B2 JP 5119262 A JP5119262 A JP 5119262A JP 11926293 A JP11926293 A JP 11926293A JP 3025390 B2 JP3025390 B2 JP 3025390B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、光化学反応用
の紫外線光源として使用される放電ランプの一種で、誘
電体バリヤ放電によってエキシマ分子を形成し、該エキ
シマ分子から放射される光を利用するいわゆる誘電体バ
リヤ放電ランプの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明に関連した技術としては、例え
ば、日本国公開特許公報平1─144560号があり、
そこには放電容器にエキシマ分子を形成する放電用ガス
を充填し、誘電体バリヤ放電(別名オゾナイザ放電ある
いは無声放電。電気学会発行改定新版「放電ハンドブッ
ク」平成1年6月再版7刷発行第263ページ参照)に
よってエキシマ分子を形成せしめ、該エキシマ分子から
放射される光を取り出す放射器、すなわち誘電体バリヤ
放電ランプについて記載されている。また、スペーサを
有する平板状の誘電体バリヤ放電ランプについても記載
されている。上記のような平板状の誘電体バリヤ放電ラ
ンプは、従来の低圧水銀放電ランプや高圧アーク放電ラ
ンプには無い種々の特長を有しているため有用である。
平板状の放電容器を機械的に補強するために、放電空間
あるいは放電空間に近接して補強部材を設けることは、
プラズマディスプレーパネルなどにおいて公知の技術で
ある。しかし、上記のような放電空間内に補強部材を設
けた平板状の誘電体バリヤ放電ランプは、光出力が不安
定で、発光効率が必ずしも十分ではなく、かつ、点灯時
間の経過にしたがって光出力が低下してゆくという問
題、すなわち寿命特性が必ずしも十分では無いという問
題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、光出
力が安定で、発光効率が高く、点灯時間の経過にしたが
って光出力が低下しない、寿命特性が十分である平板状
の誘電体バリヤ放電ランプを提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】誘電体バリヤ放電用の平
板状の誘電体と、誘電体バリヤ放電用の一対の電極と、
該誘電体を補強するために放電空間に設けた誘電体から
なる補強部材を有する平板状の誘電体バリヤ放電ランプ
において、該補強部材が対接した誘電体の反対の外面区
域を除いて、該誘電体の外面に一方の電極を設けるよう
に構成する。
【0005】具体的には、例えば、放電空間を規定する
平板状の第一の誘電体と第二の誘電体と、第一および第
二の誘電体を補強するために該放電空間に設けた誘電体
からなる補強部材と、該補強部材の対接した第一および
/または第二の誘電体の反対の外面区域を除いて、該第
一および第二の誘電体の外面に、それぞれ電極を設けて
なり、少なくとも一方の誘電体と電極の組みが、光を透
過するように構成する。
【0006】もしくは、例えば、放電空間を規定する、
光取り出し窓を兼任した平板状の誘電体と、同じく放電
空間を規定する、他方の電極を兼任した平板状の金属部
材と、該誘電体を補強するために該放電空間に設けた誘
電体からなる補強部材と、該補強部材の対接した誘電体
の反対の外面区域を除いて、該誘電体の外面に、光を透
過する一方の電極を設けるよう構成する。
【0007】更に具体的には、補強部材の対接した誘電
体の反対の外面区域の境界と、電極の境界との距離が、
該誘電体の厚みの1倍から15倍の範囲に規定すると良
い。そして、補強部材について言えば、補強部材の一方
の端部が第一もしくは第二の誘電体に固定された固定端
であり、他方の端部が固定されていない自由端とする
か、もしくは、補強部材の一方の端部が誘電体もしくは
他方の電極に固定された固定端であり、他方の端部が固
定されていない自由端とすると良い。
【0008】
【作用】我々は、放電空間内に補強部材を有する平板状
の誘電体バリヤ放電ランプにおいては、放電の安定性す
なわち光出力の安定性、発光効率および寿命などは、補
強部材の構成、補強部材と電極の相対位置関係などによ
って大きく影響される事を発見した。すなわち、図2に
示すように、誘電体バリヤ放電用の平板状の誘電体1,
2と、光反射板を兼ねた誘電体バリヤ放電用の電極4
と、光透過性の金属網電極3と、該誘電体を補強するた
めに放電空間に設けた誘電体からなる補強部材5を有す
る平板状誘電体バリヤ放電ランプにおいて、電極3,4
の間に交流の高電圧を印加すると、補強部材5が無い場
合には放電空間6内に均一な誘電体バリヤ放電が発生す
るのに対して、補強部材5に沿って沿面放電7が発生
し、放電空間6に発生する放電は非常に弱く、従って発
光効率が低下する。また、沿面放電によって発生したプ
ラズマ7は放電空間6に移動し、不規則に動き回るた
め、光出力も不安定である。上記した沿面放電に関連し
た発光効率の低下、光出力の不安定性は、誘電体からな
る補強部材5を有する平板状誘電体バリヤ放電ランプの
独特の現象であり、従来のプラズマディスプレーパネル
や平板状の蛍光ランプには見られない現象である。
【0009】本発明者等は、図3に示すように、平板状
誘電体1,2の放電空間6と反対の面(外面)に設けた
該電極、例えば電極4を、該平板状誘電体2と該補強部
材5の接触部分22を該平板状誘電体4の放電空間と反
対の面に投影した外面区域20を避けるように構成する
と、すなわち、該電極4に該補強部材5の放電路に直交
した断面積よりも大きな孔21を設け、孔21が該補強
部材5と同軸になるように電極4を配置すると、補強部
材5に沿った沿面放電プラズマ7が発生しないで、放電
空間6に均一に放電が発生し、放電も安定であり、従っ
て、発光効率の低下や、光出力の不安定も改善できるこ
とを発見した。該平板状誘電体2と該補強部材5の接触
部分22を該平板状誘電体4の放電空間と反対の面に投
影した外面区域20を避けるように設けた孔21は、電
極3に設けてもよいし、電極3と4の両方に設けてもよ
い。
【0010】該補強部材5の放電路に沿った接触部分2
2を誘電体2に溶着あるいは無機接着剤などによって機
械的に固定し、他端23は誘電体1と接触していても機
械的に自由であるように構成すると、該補強部材5の他
端23と誘電体1と接触不十分であるため、沿面放電が
より発生しにくくなる。さらに、製造が容易になるとい
う利点も生じる。また、該平板状の誘電体1を光取り出
し窓と兼用し、該補強部材5の該自由端23を該光取り
出し窓側になるように構成すると、該自由端23の直近
部分でも誘電体バリヤ放電が発生し、従って均一な発光
が得られる。また、該補強部材5を機械的に固定する作
業に伴う該光取り出し窓の汚染が無いので、該光取り出
し窓の透過率が低下しないという利点も生じる。
【0011】該補強部材5の放電路に沿った一端を固定
した平板状誘電体2の放電空間6と反対の面(外面)に
設けた電極4を、該平板状誘電体2と該補強部材5の接
触部分22を該平板状誘電体2の放電空間と反対の面に
投影した外面区域20を避けるように構成し、該補強部
材5の該自由端23に直近した平板状誘電体1の放電空
間6と反対の面(外面)に設けた電極3を、該平板状誘
電体1と該補強部材5の近接部分を該平板状誘電体1の
放電空間6と反対の面(外面)に投影した外面区域24
を避けるように構成すると、放電は更に均一になり、沿
面放電の抑制効果も更に大きくなる。
【0012】図4に示したように、該平板状誘電体2の
放電空間6と反対の面(外面)に投影した該補強部材5
の放電路に垂直な外面区域20の境界25から電極4の
境界26までの最短距離aを、誘電体2の厚みbの1倍
以上にすると沿面放電の発生が抑制でき、15倍以下に
おいては該補強部材5の近傍にも正常な誘電体バリヤ放
電が発生し、したがって均一な光出力が得られる。すな
わち、該平板状誘電体2の放電空間6と反対の面(外
面)に投影した該補強部材5の放電路に垂直な断面部分
の輪郭25から電極4までの最短距離を,誘電体2の厚
みの1倍から15倍の範囲になるように構成することに
より、沿面放電の発生が抑制でき、かつ、空間的に光出
力が均一である誘電体バリヤ放電ランプが得られる。
【0013】
【実施例】本発明の第1の実施例である円盤形誘電体バ
リヤ放電ランプの概略図を図1に示す。直径100m
m,厚さ1.5mmの合成石英ガラス板からなる平板状
誘電体1,2と、円筒状の石英ガラス8によって円盤形
の放電容器9を形成する。平板状誘電体1は、誘電体バ
リヤ放電用誘電体と光取り出し窓を兼任しており、その
外表面には直径0.1mmのステンレス素線を1mm間
隔で直交して編んだ構造の金属網電極3が設けられてい
る。直径2mmの合成石英ガラス棒からなる補強部材5
が平板状誘電体2の中心2aに溶着されている。補強部
材5の平板状誘電体1に面している部分5aは、平板状
誘電体1に接しているだけで、平板状誘電体1に機械的
に固定されていない。平板状誘電体2の外表面には、光
反射板を兼ねた、中心部に直径10mmの孔4aが開い
たアルミニウムから成る電極4が設けられている。従っ
て、補強部材の対接した誘電体2の反対の外面区域の境
界と、電極4との境界は4mmである。放電用ガスとし
て350Torrのキセノンガスを封入し、電極3と4
の間に交流電圧を印加したところ、沿面放電は発生しな
いで放電空間6内に均一な、安定な誘電体バリヤ放電が
発生し、172nmとその付近に最大値を有する紫外線
が効率よく放射され、放電が不均一になったり、局部に
集中しないため寿命特性も良好である誘電体バリヤ放電
ランプが得られた。
【0014】本発明の第2の実施例においては、第1の
実施例における電極4を孔無しにし、金属網電極3を直
径0.1mmのステンレス線を6mm間隔で直交して編
んだ構造にし、かつ、補強部材5が該金属網電極3の網
目の中心にあるように該金属網電極3を誘電体1に取り
付けた。この実施例においても、沿面放電は発生しない
で放電空間6内に均一な、安定な誘電体バリヤ放電が発
生し、172nmとその付近に最大値を有する紫外線が
効率よく放射され、放電が局所的に集中しないため寿命
特性も良好である誘電体バリヤ放電ランプが得られた。
【0015】本発明の第3の実施例である円盤形誘電体
バリヤ放電ランプを図5および図6に示す。平板状誘電
体51、補強部材52、側面円筒53が一体構造で、ア
ルミナで形成されており、サファイアからなる光取り出
し窓を兼ねた誘電体1が封着用ガラスによって気密に封
着されている。補強部材52はサファイアからなる光取
り出し窓を兼ねた誘電体1には接着されていない。誘電
体1に設けた金属網電極3は、図5に示したように、中
心部が広げられており、網の素線が補強部材52の放電
路に直角な断面の投影部分すなわち外面区域55と交差
しないように設置されている。紫外線が効率よく放射さ
れ、放電が局所的に集中しないため寿命特性も良好であ
るという利点に加えて、本実施例においては、補強部材
を設けたため高価なサファイア円板を薄く出来るので安
価に出来る。サファイア円板の中心部を接着していない
ので、サファイアとアルミナの熱膨張係数の違いによる
サファイアの割れが少なくなる等の利点が生じる。
【0016】本発明の第4の実施例である円盤形誘電体
バリヤ放電ランプの概略図を図7に示す。直径100m
m,厚さ1.5mmの合成石英ガラス板からなる平板状
誘電体1と、ニッケル合金円板からなる電極70と、円
筒状の石英ガラス8によって、円盤形の放電容器9を形
成する。平板状誘電体1は、誘電体バリヤ放電用誘電体
と光取り出し窓を兼任しており、その外表面には直径
0.1mmのステンレス素線を2mm間隔で直交して編
んだ構造の金属網電極3が、補強部材5を避けるように
図5と同様の構成で設けられている。直径2mmの合成
石英ガラス棒からなる補強部材5が電極70に接着され
ている。補強部材5の平板状誘電体1に面している部分
5aは、平板状誘電体1に接しているだけで、平板状誘
電体1に機械的に固定されていない。電極70の内表面
には、紫外線を反射させるためのアルミニウムが蒸着さ
れている。電極70と円筒状の石英ガラス8はチタンと
インジウムの合金を使用して気密に封着されている。ラ
ンプを点灯しても容器の温度があまり高くならないの
で、クラックの心配はない。放電用ガスとして450T
orrのキセノンガスを封入し、電極3と4の間に交流
電圧を印加したところ、沿面放電は発生しないで放電空
間6内に均一な、安定な誘電体バリヤ放電が発生し、1
72nmとその付近に最大値を有する紫外線が効率よく
放射され、放電が不安定になったり、局所的に集中しな
いため寿命特性も良好である誘電体バリヤ放電ランプが
得られた。
【0017】
【発明の効果】上記したように、本発明によれば、光出
力が安定していて、高効率で、かつ、点灯時間の経過に
したがって光出力が低下しない、寿命特性が十分である
誘電体バリヤ放電ランプを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例ランプの説明図である。
【図2】沿面放電の説明図である。
【図3】沿面放電防止の説明図である。
【図4】沿面放電防止の説明図である。
【図5】金属網電極の設け方の説明図である。
【図6】本発明の他の実施例ランプの説明図である。
【図7】本発明の他の実施例ランプの説明図である。
【符号の説明】
1 平板状誘電体 2 平板状誘電体 3 金属網電極 4 電極 5 補強部材 6 放電空間 7 プラズマ 8 石英ガラス 9 放電容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 大森 伸一 (56)参考文献 特開 平1−144560(JP,A) 特開 平2−7353(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 65/00 H01J 65/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体バリヤ放電用の平板状の誘電体
    と、誘電体バリヤ放電用の一対の電極と、該誘電体を補
    強するために放電空間に設けた誘電体からなる補強部材
    を有する平板状の誘電体バリヤ放電ランプにおいて、 該補強部材が対接した誘電体の反対の外面区域を除い
    て、該誘電体の外面に一方の電極を設けてなることを特
    徴とする誘電体バリヤ放電ランプ。
  2. 【請求項2】 放電空間を規定する平板状の第一の誘電
    体と第二の誘電体と、第一および第二の誘電体を補強す
    るために該放電空間に設けた誘電体からなる補強部材
    と、該補強部材の対接した第一および/または第二の誘
    電体の反対の外面区域を除いて、該第一および第二の誘
    電体の外面に、それぞれ電極を設けてなり、少なくとも
    一方の誘電体と電極の組みが、光を透過することを特徴
    とする誘電体バリヤ放電ランプ。
  3. 【請求項3】 放電空間を規定する、光取り出し窓を兼
    任した平板状の誘電体と、同じく放電空間を規定する、
    他方の電極を兼任した平板状の金属部材と、該誘電体を
    補強するために該放電空間に設けた誘電体からなる補強
    部材と、該補強部材の対接した誘電体の反対の外面区域
    を除いて、該誘電体の外面に、光を透過する一方の電極
    を設けてなることを特徴とする誘電体バリヤ放電ラン
    プ。
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