JP4575123B2 - Dielectric barrier discharge lamp - Google Patents
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Description
本発明は、誘電体バリア放電によってエキシマ分子を形成し、このエキシマ分子から放射される光を放射する誘電体バリア放電ランプに関する。 The present invention relates to a dielectric barrier discharge lamp that forms excimer molecules by dielectric barrier discharge and emits light emitted from the excimer molecules.
誘電体バリア放電ランプは、誘電体バリア放電によってエキシマ分子を形成し、このエキシマ分子から放射される光を利用した放電ランプである。この種の従来の誘電体バリア放電ランプは、細長い管状の放電容器を有している。この放電容器の外周面には外部電極が設けられ、放電容器の内部には中心軸線に沿って延びる内部電極が設けられている。また、内部電極が収容された放電容器の中には、誘電体バリア放電によってエキシマ分子を形成する放電用ガスが充填されている。 The dielectric barrier discharge lamp is a discharge lamp using excimer molecules formed by dielectric barrier discharge and utilizing light emitted from the excimer molecules. This type of conventional dielectric barrier discharge lamp has an elongated tubular discharge vessel. An external electrode is provided on the outer peripheral surface of the discharge vessel, and an internal electrode extending along the central axis is provided inside the discharge vessel. In addition, the discharge vessel in which the internal electrode is accommodated is filled with a discharge gas that forms excimer molecules by dielectric barrier discharge.
このような放電ランプにおいては、放電時の内部電極の熱膨張により内部電極が垂れ下がりを生じ、その結果、放電ランプ全体の発光強度のムラを生じるという問題があった。このような内部電極の垂れ下がりを低減するための構成としては、下記特許文献1記載の誘電体バリア放電ランプが知られている。この誘電体バリア放電ランプにおいては、内部電極の垂れ下がりを少なくするために、コイル状の内部電極における軸線方向の中間部に耐熱性材料からなる耐熱性挿入体が挿入されている。
しかしながら、上記特許文献1記載の誘電体バリア放電ランプは、内部電極が耐熱性挿入体と内部電極自身とを両端部において支えるという構造をとっているため、依然として内部電極が熱膨張や自重によって両端部において垂れ下がりやすい傾向にある。 However, since the dielectric barrier discharge lamp described in Patent Document 1 has a structure in which the internal electrode supports the heat-resistant insert and the internal electrode itself at both ends, the internal electrode still remains at both ends due to thermal expansion or its own weight. It tends to hang down in the part.
このような垂れ下がりを防止するためには、内部電極のコイルピッチを大きくしたり、コイル部の長さの内部電極全長に占める割合を小さくしたりすることで、内部電極の張力を増大させることも考えられる。しかし、この場合には内部電極における放電面積が十分にとれないため、外部電極との間の放電が集中してアーク状放電が生じやすい。そのため、内部電極がスパッタリングし易くなり、内部電極の消耗が激しくなったり、またそのスパッタリング物の放電容器の内壁への付着が多くなることによって放電容器における光透過率が低下したり、アーク状放電そのものによる放電容器への負荷が増加したりするために、放電ランプの短寿命化を招来する。 In order to prevent such drooping, it is possible to increase the tension of the internal electrode by increasing the coil pitch of the internal electrode or by reducing the ratio of the length of the coil portion to the total length of the internal electrode. Conceivable. However, in this case, since the discharge area in the internal electrode cannot be taken sufficiently, the discharge between the external electrodes is concentrated and arc-like discharge is likely to occur. For this reason, the internal electrode is easily sputtered, the internal electrode is consumed more intensively, the light transmittance in the discharge vessel is reduced due to the increased adhesion of the sputtered material to the inner wall of the discharge vessel, and the arc discharge As a result, the load on the discharge vessel increases, leading to a shortened life of the discharge lamp.
そこで、本発明はかかる課題に鑑みて為されたものであり、均一かつ安定な光出力、及び長寿命化を実現することが可能な誘電体バリア放電ランプを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a dielectric barrier discharge lamp capable of realizing uniform and stable light output and long life.
上記課題を解決するため、本発明の誘電体バリア放電ランプは、光透過性材料からなり、内部にエキシマ放電用希ガスが封入された管状の気密容器と、気密容器の外周に配設された外部電極と、気密容器の内部に配置された内部電極と、を備え、内部電極は、気密容器の軸線方向に沿って延在し、両端部が気密容器の両端部において保持され、外部電極が設けられた気密容器の外周面に対応する所定部位が直線状である第1の内部電極と、第1の内部電極の所定部位に対して設けられた少なくとも1つのコイル状の第2の内部電極と、を有し、第2の内部電極を構成する金属部材の主成分は、第1の内部電極を構成する金属部材の主成分と異なるものであり、かつ、第1の内部電極を構成する金属部材の主成分よりも密度が小さいものである、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a dielectric barrier discharge lamp according to the present invention is formed of a light-transmitting material, and has a tubular airtight container in which a rare gas for excimer discharge is enclosed, and an outer periphery of the airtight container. An external electrode, and an internal electrode disposed inside the hermetic container, the internal electrode extending along the axial direction of the hermetic container, both ends being held at both ends of the hermetic container, and the external electrode being A first internal electrode in which a predetermined portion corresponding to the outer peripheral surface of the provided airtight container is linear, and at least one coil-shaped second internal electrode provided for the predetermined portion of the first internal electrode If, it has a main component of the metallic member constituting the second internal electrodes are those that vary from the main component of the metallic member constituting the first internal electrode, and constitutes the first internal electrode The density is lower than the main component of the metal member It is characterized in.
このような誘電体バリア放電ランプでは、気密容器において両端が保持された第1の内部電極によって内部電極全体の気密容器の短手方向での位置が保持されている。そこで、その第1の内部電極の外部電極に対応する所定部位に設けられたコイル状の第2の内部電極と外部電極との間で放電を生じさせるような構成としているので、内部電極の位置を十分に安定化させることができる。従って、第2の内部電極の放電面積を大きくした場合であっても、熱膨張や自重による垂れ下がりを回避することができる。このように、第1の内部電極と第2の内部電極とを異なる成分で構成させることで、例えば、第1の内部電極として熱膨張の小さい材料を採用したり、第2の内部電極として放電に適した材料を採用したりすることで、光出力の一層の安定化、及びランプの長寿命化を実現することができる。また、このように第2の内部電極の比重を第1の内部電極の比重より小さくすることで、内部電極の垂れ下がりを小さくすることができる。 In such a dielectric barrier discharge lamp, the position of the whole internal electrode in the short direction of the hermetic container is held by the first inner electrode held at both ends of the hermetic container. Therefore, since the discharge is generated between the coiled second internal electrode and the external electrode provided at a predetermined portion corresponding to the external electrode of the first internal electrode, the position of the internal electrode Can be sufficiently stabilized. Therefore, even when the discharge area of the second internal electrode is increased, it is possible to avoid sagging due to thermal expansion or its own weight. In this way, by configuring the first internal electrode and the second internal electrode with different components, for example, a material having a small thermal expansion is used as the first internal electrode, or a discharge is performed as the second internal electrode. By adopting a material suitable for the above, it is possible to further stabilize the light output and to prolong the life of the lamp. Further, by making the specific gravity of the second internal electrode smaller than the specific gravity of the first internal electrode in this way, the sag of the internal electrode can be reduced.
また、第1の内部電極は、所定部位において第2の内部電極に挿通されていることが好ましい。第1の内部電極が第2の内部電極に挿通されることで、第2の内部電極が第1の内部電極に沿った位置に安定して支持される。 Moreover, it is preferable that the 1st internal electrode is penetrated by the 2nd internal electrode in the predetermined part. By inserting the first internal electrode through the second internal electrode, the second internal electrode is stably supported at a position along the first internal electrode.
また、前記第2の内部電極は、密巻きされたコイル状のものであることが好ましい。かかる構成を採れば、第2の内部電極の放電面積をバランス良く拡大化させることができる。 In addition, the second internal electrode is preferably a closely wound coil shape. If this configuration is adopted, the discharge area of the second internal electrode can be expanded in a well-balanced manner.
また、第1の内部電極は、コイル状部を含むことが好ましい。かかるコイル状部を備えれば、内部電極が熱膨張した場合であっても、コイル状部が張力保持部として作用して第1の内部電極の長手方向に張力が発生するので、第2の内部電極の垂れ下がりを更に回避することができる。 The first internal electrode preferably includes a coiled portion. With such a coil-shaped part, even when the internal electrode is thermally expanded, the coil-shaped part acts as a tension holding part and tension is generated in the longitudinal direction of the first internal electrode. The sagging of the internal electrode can be further avoided.
さらに、コイル状部は、所定部位と第1の内部電極の端部との間に設けられていることも好ましい。このようなコイル状部を備えることで、第2の内部電極の垂れ下がりを抑えることができる。また、コイル状部が内部電極と外部電極との間の放電領域から外れているので、コイル状部の張力保持作用に対する放電の影響を避けることができる。 Furthermore, it is also preferable that the coiled portion is provided between the predetermined portion and the end portion of the first internal electrode. By providing such a coil-shaped portion, it is possible to suppress the sagging of the second internal electrode. Further, since the coiled portion is out of the discharge region between the internal electrode and the external electrode, it is possible to avoid the influence of the discharge on the tension holding action of the coiled portion.
また、コイル状部は、所定部位から所定部位と第1の内部電極の端部との間にかけて形成されていることも好ましい。かかる構成を採れば、広い範囲で均等な張力保持を行えるので、簡単な構成で内部電極全体に渡る熱膨張による内部電極の位置変動を効果的に抑えることができる。 Moreover, it is also preferable that the coil-shaped part is formed from a predetermined part to between the predetermined part and the end portion of the first internal electrode. By adopting such a configuration, it is possible to maintain a uniform tension over a wide range, and thus it is possible to effectively suppress the position variation of the internal electrode due to thermal expansion over the entire internal electrode with a simple configuration.
また、コイル状部は密巻き領域を有することも好ましい。こうすれば、張力保持作用を保ちつつその長さを短くすることができるので、張力保持作用に対する放電の影響を避けながら、第1の内部電極全体の張力が十分に発揮される。 Moreover, it is also preferable that a coil-shaped part has a closely wound area | region. By doing so, the length can be shortened while maintaining the tension holding action, so that the tension of the entire first internal electrode is sufficiently exerted while avoiding the influence of discharge on the tension holding action.
また、気密容器の内部に固定され、内部電極を気密容器の短手方向に支持する内部電極支持部を更に備えることも好ましい。かかる内部電極支持部を備えると、内部電極の短手方向の移動が規制されるので、内部電極の垂れ下がりをより一層抑えることができる。 It is also preferable to further include an internal electrode support portion that is fixed inside the airtight container and supports the internal electrode in the short direction of the airtight container. When such an internal electrode support portion is provided, the movement of the internal electrode in the short direction is restricted, so that the sag of the internal electrode can be further suppressed.
さらに、内部電極は、気密容器における外部電極が設けられた外周面に対応する内壁に対して近接していることも好ましい。この場合、内部電極と外部電極との間で起こる放電は気密容器の内壁に沿った沿面放電が主となっている。このため、アーク状放電に起因する放出光の非均一性を防止すると共に、内部電極及び気密容器への影響を小さくすることができる。 Furthermore, it is preferable that the internal electrode is close to the inner wall corresponding to the outer peripheral surface provided with the external electrode in the hermetic container. In this case, the discharge that occurs between the internal electrode and the external electrode is mainly creeping discharge along the inner wall of the hermetic container. For this reason, the non-uniformity of the emitted light resulting from the arc-like discharge can be prevented, and the influence on the internal electrode and the airtight container can be reduced.
また、第1の内部電極を構成する金属部材の径が、第2の内部電極を構成する金属部材の径よりも大きいことが好ましい。かかる構成とすれば、第2の内部電極の相対的な軽量化により内部電極の垂れ下がりをより低減することができるとともに、第2の内部電極の製造効率の向上を図ることができる。 Moreover, it is preferable that the diameter of the metal member which comprises a 1st internal electrode is larger than the diameter of the metal member which comprises a 2nd internal electrode. With such a configuration, it is possible to further reduce the sagging of the internal electrode by reducing the relative weight of the second internal electrode, and it is possible to improve the manufacturing efficiency of the second internal electrode.
さらに、第2の内部電極を構成する金属部材の主成分は、第1の内部電極を構成する金属部材の主成分よりも仕事関数が低いものであることも好ましい。こうすれば、放電開始及び放電維持に必要な電圧の大きさを小さくすることができるので、電極や気密容器の負荷の低減、及び放電ランプの長寿命化が可能になる。 Furthermore, it is also preferable that the main component of the metal member constituting the second internal electrode has a lower work function than the main component of the metal member constituting the first internal electrode. In this way, the magnitude of the voltage required for starting and maintaining the discharge can be reduced, so that the load on the electrode and the hermetic vessel can be reduced and the life of the discharge lamp can be extended.
本発明の誘電体バリア放電ランプによれば、均一かつ安定な光出力、及び長寿命化を実現することができる。 According to the dielectric barrier discharge lamp of the present invention, uniform and stable light output and long life can be realized.
以下、図面を参照しつつ本発明に係る誘電体バリア放電ランプの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of a dielectric barrier discharge lamp according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態である誘電体バリア放電ランプの側面図、図2は、図1のII−II線に沿った断面図である。図1に示すように、誘電体バリア放電ランプ1は、細長い管状の気密容器2を備えている。この気密容器2の両端は、ピンチシールによる封止により密閉されており、その内部にはエキシマ放電用の希ガスが封入されている。気密容器2は、誘電体バリア放電における誘電体を構成すると共に、気密容器2内部からの放電による光を外部に放射することができるよう光透過性材料から成るものであり、例えば、合成石英ガラスから成る。また、気密容器2の寸法は適宜定められるが、例えば、外径10mm、内径8mm、長さ400mmとされている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a side view of a dielectric barrier discharge lamp according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. As shown in FIG. 1, the dielectric barrier discharge lamp 1 includes an elongated tubular
気密容器2の内部には、内部電極4が配置されている。この内部電極4は、気密容器2の長手方向の中心軸線に沿って直線状に延在するコア電極(第1の内部電極)6と、コア電極6の所定部位に対して設けられたコイル状のカバー電極(第2の内部電極)8とを含んで構成されている。なお、以下の記載において、気密容器の中心軸線とは、気密容器の長手方向の中心軸線を指す。
An
コア電極6は、外径0.23mmのタングステン製線材からなり、気密容器2内の中心軸線のほぼ全長に亘り直線状に形成されている。コア電極6は、その端部6a,6bが矩形のモリブデン箔12の一端部に対して白金箔(図示せず)を挟んで溶接等されることにより、モリブデン箔12と電気的に接続されている。さらに、モリブデン箔12の他端部には、リード線14の一端が接続されており、このリード線14の他端が図示しない点灯電源に接続されるようになっている。
The
コア電極6の両端部6a,6b、これに接続されたモリブデン箔12、及びリード線14の一端は、気密容器2の両端のピンチシール部10において封じられ、これによってコア電極6は、気密容器2の両端部間に張架された状態で保持される。
Both ends 6a and 6b of the
また、コア電極6の端部6b側(図1の右側)には、密巻きされたコイル状部16が形成されている。このコイル状部16は、内部電極4が気密容器2内にて張架された状態において、コア電極6全体に張力を与え、内部電極4の自重による弛みを防止するために設けられる。コイル状部16の寸法は、コイル状に巻き付けられた状態で外径1.3mm、長さ10mm、コイルピッチ約0.3mmで形成されている。
Further, a closely wound coil-
このコア電極6は、コア電極6の長手方向に沿ってカバー電極8に挿通されることによってカバー電極8を保持している。カバー電極8は、コア電極6より小さい外径0.15mmのタングステン製線材からなり、全長に亘りコイル状に形成されている。このカバー電極8は、コア電極6に保持された状態で内径0.25mm、長さ310mm、コイルピッチ約0.2mmとなるように密巻きされたコイル状に形成されている。カバー電極8は、コア電極6が挿通された状態でコア電極6と直接接触している。これにより、カバー電極8は、コア電極6と電気的に接続され、コア電極6を介して放電のための電圧が供給される。また、カバー電極8は、その一方の端部8bにおいて溶接又はカシメ等によりコア電極6に固定されている。一方、他方の端部8aはコア電極6に固定されていない。両方の端部8a,8bにおいて固定された場合、カバー電極8が放電時に熱膨張を起こしても気密容器2の長手方向への逃げ場がないために、気密容器2の短手方向に熱膨張の影響が生じやすい。そのため、放電距離が気密容器2の長手方向において不均一になり、全体として均一な放電が得られない場合がある。それに対して、本実施形態においては、熱膨張による影響を、端部8aからコア電極6の端部6aに向かう方向に逃がすことによって全体に分散化することができるため、全体として均一な放電状態を維持することができる。また、固定する端部をコイル状部16を有する側の端部にすることが、カバー電極8の熱膨張時のコイル状部16への影響がないため好ましい。
The
ここで、製造時に気密容器2の排気を行う際には、気密容器2の両端がピンチシールによって封止された後、気密容器2の側面における中心軸線方向の端部側(図1の左側)に形成された排気管18を通じて排気が行われ、その後、エキシマ放電用の希ガスが封入される。排気管18は、希ガスの封入後、バーナー等により封止される。図1及び図2に示す排気管18は、封止された状態を示している。
Here, when the
気密容器2の外周面には、外部電極20が配設されている。外部電極20は、展開した状態ではその外径が矩形となっており、図2から理解される通り、気密容器2の中心軸線と排気管18の中心軸線とを含む面Pを基準にして面対称に設けられている。また、外部電極20は、排気管18を中心として時計回りと反時計回りにそれぞれ約120°の角度の計240°の範囲で形成されており、時計回りに約120°〜約240°の範囲は開放され光放射部22(図2参照)を形成している。外部電極20は、金属膜であり、例えばアルミニウムを気密容器2に蒸着させたものであり、電極としての機能と反射鏡としての機能を備えている。この外部電極20は、図1に示すように、気密容器2の外周面の中心軸線方向の中央部の領域Aにおいて、長さ310mmで形成されている。なお、図1においては、外部電極20の縦断面部分のみ図示し、その他の部分の図示を省略している。
An
ここで、外部電極20は、面Pを基準にして時計回りに約120°〜約240°の範囲に光放射部22を形成するような上記構成には限られず、希望する光放射角度の範囲に応じて適宜光放射部22の範囲及び角度を変更するように構成されていても良い。
Here, the
以下、上記のコア電極6、カバー電極8、及び外部電極20の位置関係について説明する。上述したように外部電極20は、気密容器2の外周面において中心軸線方向に沿った領域Aにおいて、面P(図2参照)を基準とした時計回りと反時計回りに約120°の範囲で形成されている。これに対して、カバー電極8は、気密容器2における外部電極20が形成された外周面に対応するコア電極6の所定部位に設けられている。すなわち、カバー電極8は、気密容器2の外壁の領域Aの範囲に対応する中心軸線方向の範囲においてコア電極6が挿通された状態で、その一方の端部8bをコア電極6に固定されている。また、コア電極6のコイル状部16は、カバー電極8が設けられた部位を除く部分であって、その部位と端部6bとの間において形成されている。
Hereinafter, the positional relationship among the
以上のような構成の誘電体バリア放電ランプ1において、外部電極20とリード線14との間に交流電圧を印加すると、気密容器2内の希ガスがカバー電極8と外部電極20との間で誘電体バリア放電を起こし、紫外線が放射される。紫外線の一部は、外部電極20が形成されていない気密容器2の光放射部22(図2参照)を透過して放射され、残りの紫外線は外部電極20の内面で反射された後、光放射部22から外部に放射される。
In the dielectric barrier discharge lamp 1 configured as described above, when an AC voltage is applied between the
ここで、誘電体バリア放電ランプ1の作用効果について、誘電体バリア放電ランプの他の構成例と比較しつつ更に詳細に説明する。図9、図11〜13は、誘電体バリア放電ランプの他の構成例を示す側面図であり、外部電極は縦断面部分のみ図示しその他の部分の図示を省略している。 Here, the effects of the dielectric barrier discharge lamp 1 will be described in more detail while comparing with other configuration examples of the dielectric barrier discharge lamp. FIGS. 9 and 11 to 13 are side views showing other configuration examples of the dielectric barrier discharge lamp, in which the external electrode is shown only in the longitudinal section and the other parts are not shown.
図9に示す誘電体バリア放電ランプ901は、気密容器902の外周面に外部電極920が設けられ、気密容器902内部の中心軸線に沿って直線状の内部電極904が張架されている。この内部電極904の一端部側には、内部電極904の全体に張力を付与するためのコイル状部916が形成されている。内部電極904は、外径0.18mmのタングステン製線材からなり、コイル状部916は、コイル状に巻かれた状態で外径0.8mm、長さ10mmで形成されている。
In the dielectric
このような誘電体バリア放電ランプ901においては、直線状の内部電極904と気密容器902の外周面に形成された外部電極920との間の誘電体バリア放電により紫外光が外部に放射される。図10は、図9の誘電体バリア放電ランプ901の中心軸線方向から見た放電状態を示す図であり、(a)は、正常な放電状態を示す図、(b)は、アーク状の放電状態を示す図である。図10(a)に示すように、正常な放電状態においては、内部電極904から外部電極920に向けて放射状に均一に放電が発生している。
In such a dielectric
一方、図10(b)に示すように、誘電体バリア放電ランプ901においては、放電経路が内部電極904と外部電極920との間の特定の経路に集中するようなアーク状放電が生じやすい。これは、内部電極904が直線形状となっているために、内部電極904の放電面積が十分にとれないことによる。このようなアーク状放電によって、内部電極904におけるスパッタリングが発生し易いために内部電極904の消耗が激しくなったり、そのスパッタリング物の気密容器902の内壁への付着が多くなったり、アーク状放電そのものによる気密容器902への負荷が増加したりする。その結果、放射光の不均一化に加えて、内部電極904の消耗や気密容器902の損傷及び光透過率の低下による放電ランプの短寿命化を招く。
On the other hand, as shown in FIG. 10B, in the dielectric
図11の誘電体バリア放電ランプ921は、上記問題に対して内部電極の放電面積を増大させた例を示している。同図に示すように、誘電体バリア放電ランプ921の気密容器922の中心軸線に沿って全体がコイル状の内部電極924が保持されている。内部電極924の一端部側には、内部電極924の全体により強い張力を付与するために比較的密なコイルピッチを有するコイル状部936が形成されている。内部電極924は、外径0.18mmのタングステン製線材からなり、コイル状に巻かれた状態で外径0.8mm、コイルピッチ1mmで形成され、コイル状部936は、外径0.8mm、長さ10mm、コイルピッチが1mmより小さいピッチで(例えば、コイルピッチ0.5mmで)形成されている。
A dielectric
このような誘電体バリア放電ランプ921においては、直線状の内部電極に比較して放電面積を稼ぎやすいためにアーク状放電をある程度は防ぐことができる。しかしながら、内部電極924の放電面積を大きくするためには、全体の内部電極924においてコイル部分の占める割合を大きくすると共に、コイルピッチをより小さくすることが好ましいが、この場合は、内部電極924全体における張力が低下してしまう。このような内部電極924の張力の低下は自重や熱膨張による内部電極の垂れ下がりを生みやすく、その結果、放電ランプ全体の発光強度が不均一となる。従って、内部電極924の放電面積の確保と位置安定化との両立を図ることは困難である。
In such a dielectric
図12の誘電体バリア放電ランプ941は、上記問題に対して内部電極の位置変動を低減させる例を示している。同図に示すように、誘電体バリア放電ランプ941の気密容器942の中心軸線に沿ってコイル状の内部電極944が保持されている。この内部電極944の長手方向の中央部には、細長い軸状の耐熱性挿入体946が挿入されている。内部電極944は、例えば、外径0.3mmのタングステン製線材からなり、耐熱性挿入体946は、例えば、内部電極944より太い外径0.7mmのタングステン製線材からなる。内部電極944は、その両端部間を円板状又はリング状の位置規制子948によって支持されることにより、気密容器942の短手方向における位置変動を防止するようにしている。
The dielectric
このような誘電体バリア放電ランプ941においては、内部電極944が耐熱性挿入体946を含む自重を支える構造をとっているため、耐熱性挿入体946の両端部を挟んだ中央部において依然として垂れ下がりを生じやすい(図13参照)。位置規制子948によって内部電極944の垂れ下がりを少なくすることも可能であるが、位置規制子948の存在によって放射光の分布に偏りが生じるため、内部電極944の放電部位の近くに設けることは望ましくない。
In such a dielectric
これに対して、図1に示した誘電体バリア放電ランプ1は、気密容器2の両端のピンチシール部10において端部6a,6bが保持されたコア電極6によって、内部電極4全体の気密容器2の短手方向での位置が保持されている。そこで、そのコア電極6に設けられたコイル状のカバー電極8と外部電極20との間で放電を生じさせるような構成としているので、内部電極4の位置を十分に安定化させることができる。この場合、カバー電極8の放電面積を大きくするためにコイル部分の割合を大きくしたりコイルピッチを小さくした場合であっても、コア電極6で保持されているので、気密容器2内での内部電極4の位置に影響を及ぼすことはない。従って、内部電極4の放電面積の確保と、熱膨張や自重による内部電極4の垂れ下がりの回避を両立させることができる。その結果、均一かつ安定な光出力、及び長寿命化を実現する誘電体バリア放電ランプを提供することができる。
On the other hand, the dielectric barrier discharge lamp 1 shown in FIG. 1 has an airtight container for the entire
また、コア電極6は、その外部電極20に対応する所定部位においてカバー電極8に挿通されているので、カバー電極8がコア電極6に沿った所定部位において安定して支持される。
Further, since the
また、カバー電極8は、密巻きコイル状に形成されているので、カバー電極8における放電面積をバランス良く拡大化させることができる。
In addition, since the
また、コア電極6は、コイル状部16を備えているので、コア電極6が熱膨張した場合であっても、コイル状部16が張力保持部として作用してコア電極6の長手方向に張力が発生するので、内部電極4の垂れ下がりを更に回避することができる。
In addition, since the
さらに、コイル状部16が、カバー電極8が設けられた所定部位とコア電極6の端部6bとの間に設けられているので、カバー電極8の垂れ下がりを抑えることができる。また、コイル状部16が内部電極4と外部電極20との間の放電領域(図1の領域Aに対応する領域)から外れているので、コイル状部16の張力保持作用に対する放電の影響を避けることができる。
Further, since the coil-shaped
また、コア電極6を構成する金属部材の線径が、カバー電極8を構成する金属部材の線径よりも大きいので、カバー電極8の相対的な軽量化により内部電極4の垂れ下がりをより低減することができるとともに、カバー電極8の製造効率の向上を図ることができる。
Further, since the wire diameter of the metal member constituting the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図3は、本発明の第2実施形態である誘電体バリア放電ランプ51の側面図、図4は、図3のIV−IV線に沿った断面図である。本実施形態にかかる誘電体バリア放電ランプ51では、カバー電極が2つの部材から構成され、気密容器内において2つのカバー電極の間に内部電極支持部材が設けられている点が第1実施形態のものと異なる。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a side view of a dielectric
図3に示すように、気密容器2の中心軸線方向の中央部には、内部電極支持部材58が取り付けられている。内部電極支持部材58は溶融石英によって作られた外径7.5mm、厚さ1.5mmの円板状の部材であり、中心に径0.3mmの貫通孔60が形成されている(図4参照)。このような形状の内部電極支持部材58は、気密容器2の内径と略等しく若干小さい外径を有することで、気密容器2をほぼ塞ぐような状態で気密容器2の内壁に配置される。また、内部電極支持部材58の貫通孔60にはコア電極6が挿入され、コア電極6は、貫通孔60の内壁に接触することで気密容器2の短手方向に支持される。
As shown in FIG. 3, an internal
また、コア電極6は、気密容器2の外周面の領域Aの範囲に対応する所定部位において、2つのカバー電極52,54に挿通されて設けられている。これらのカバー電極52,54は、それぞれ、コア電極6の所定部位を内部電極支持部材58の位置において2分割した範囲に亘って設けられている。また、カバー電極52,54は、それぞれ、内部電極支持部材58側の一方の端部52c,54cにおいて溶接又はカシメ等によりコア電極6に固定されており、他方の端部は固定されていない。
The
以上のような構成の誘電体バリア放電ランプ51においても、気密容器2のピンチシール部10において両端部6a,6bが保持されたコア電極6によって、内部電極56全体の気密容器2の短手方向での位置が保持され、内部電極56の位置を十分に安定化させることができる。従って、内部電極56の放電面積の確保と、熱膨張や自重による内部電極56の垂れ下がりの回避を両立させることができる。その結果、均一かつ安定な光出力、及び長寿命化を実現する誘電体バリア放電ランプを提供することができる。
Also in the dielectric
また、内部電極支持部材58によってコア電極6の中間部の位置が支持されているので、内部電極56の熱膨張及び自重の影響を分散化することで気密容器2の短手方向における内部電極56の位置をより安定化させることができる。
Further, since the position of the intermediate portion of the
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図5は、本発明の第3実施形態である誘電体バリア放電ランプ71の側面図、図6は、図5のVI−VI線に沿った断面図である。本実施形態にかかる誘電体バリア放電ランプ71では、内部電極がコイル状のコア電極を備えている点が第1実施形態のものと異なる。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a side view of a dielectric
図5に示すように、内部電極74は、気密容器2の中心軸線に沿ってコイル状に延びるコア電極76と、コア電極76が挿通された状態でコア電極76の所定部位に設けられたコイル状のカバー電極78とを含んで構成されている。
As shown in FIG. 5, the
コア電極76は、外径0.23mmのタングステン製線材からなり、気密容器2内の中心軸線の全長に亘りコイル状に形成されている。コア電極76は、その端部76a,76bが矩形のモリブデン箔12の一端部に対して白金箔(図示せず)を挟んで溶接等されることにより、モリブデン箔12と電気的に接続されている。さらに、モリブデン箔12の他端部には、リード線14の一端が接続されており、このリード線14の他端が図示しない点灯電源に接続される。コア電極76の両端部76a,76b、これに接続されたモリブデン箔12、及びリード線14の一端は、気密容器2のピンチシール部10において封じられ、これによってコア電極76は、気密容器2の両端部間に張架された状態で保持される。
The
このとき、コア電極76は、気密容器2内で張架された状態において、外径0.8mm、コイルピッチ1mmとなるようにコイル状に形成され、コア電極76全体で張力を付与するコイル状部を構成する。また、気密容器2の外壁の領域Aの範囲に対応するコア電極76の所定部位から中心軸線方向の外側であって、その所定部位と端部76bとの間には、相対的にコイルピッチの小さい密巻きコイル部(密巻き領域)86が形成されている。この密巻きコイル部86は、例えば、外径0.8mm、コイルピッチ約0.3mm、長さ10mmとされている。
At this time, the
このようなコア電極76の領域Aに対応する所定部位には、コア電極76の長手方向に沿うようにカバー電極78が設けられている(図6参照)。カバー電極78は、コア電極76より小さい外径0.15mmのタングステン製線材からなり、全長に亘りコイル状に形成されている。このカバー電極78は、コア電極76が挿通された状態で、内径0.85mm、長さ310mm、コイルピッチ約0.2mmとなるようにコイル状に密巻きされて形成され、全長に亘りコア電極76に接触することで電気的に接続されている。また、カバー電極78は、その一方の端部78bにおいて溶接又はカシメ等によりコア電極76に固定されており、他方の端部78aは固定されてない。
A
以上のような構成の誘電体バリア放電ランプ71においては、コア電極76全体が、領域Aに対応する所定部位からその所定部位と端部76a,76bとの間にかけて、張力保持部として形成されているので、広い範囲で均等な張力保持を行うことができ、簡単な構成で内部電極74全体に渡る熱膨張による位置変動を効果的に抑えることができる。なお、モリブデン箔12との接合が行いやすいように、コア電極76の両端部は直線状に形成されていても良い。
In the dielectric
また、コア電極76には、密巻きコイル部86が形成され、その密巻きコイル部86のコイルピッチが相対的に小さくされ張力保持作用が強くされているので、コイルピッチが全体的に均等にされている場合よりもコア電極76全体の張力が十分に発揮される。また、この密巻きコイル部86は、カバー電極78の設けられた所定部位に対して中心軸線方向の外側に設けられているので、放電の張力保持作用に対する影響を避けることができる。
Further, the
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について説明する。図7は、本発明の第4実施形態である誘電体バリア放電ランプ91の側面図、図8は、図7のVIII−VIII線に沿った断面図である。本実施形態にかかる誘電体バリア放電ランプ91では、内部電極が気密容器の内壁に近接して設けられている点と、カバー電極が2つの部材から構成され、2つのカバー電極の間に内部電極支持部材が設けられている点が第1実施形態のものと異なる。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a side view of a dielectric
図7に示すように、誘電体バリア放電ランプ91の気密容器2内には、内部電極94が設けられている。この内部電極94は、気密容器2の中心軸線と平行に直線状に延在するコア電極96と、コア電極96の所定部位に分割して設けられた2つのコイル状のカバー電極98,100とを含んで構成されている。
As shown in FIG. 7, an
コア電極96の両端部96a,96b、これに接続されたモリブデン箔12、及びリード線14の一端は、気密容器2のピンチシール部10において気密容器2の外部電極20が設けられている方向に片寄った位置に封じられ、これによってコア電極96は、気密容器2の両端部間に張架された状態で保持される。すなわち、図8に示すように、コア電極96は、気密容器2の外部電極20が設けられている外周面に対して、気密容器2の管壁を挟んだ反対側の内壁に近接して配置されている。
Both ends 96a and 96b of the
コア電極96の長手方向の中央部には、内部電極支持部材102が取り付けられている。内部電極支持部材102は、例えば、外径0.5mmのタングステン、ニッケル等の金属製線材からなり、気密容器2の内径にほぼ等しい径の円形部を有するものである(図8参照)。この円形部の存在により、内部電極支持部材102は円形部が拡幅する方向に付勢力を有する。このような内部電極支持部材102は、円形部の外縁を気密容器2の内壁に接触させることで、その位置が保たれている。さらに、内部電極支持部材102と外部電極20が設けられた側の気密容器2の内壁との間には、コア電極96の中央部が挟み込まれている。こうして、内部電極支持部材102の付勢力により、コア電極96が気密容器2の外部電極20が設けられた側の内壁に押し付けられて接触している。
An internal
また、コア電極96は、気密容器2の外周面の領域Aの範囲(図7参照)に対応する所定部位において、2つのカバー電極98,100に挿通されている。これらのカバー電極98,100は、それぞれ、コア電極96の所定部位を内部電極支持部材102の位置において2分割した範囲に亘って設けられている。また、カバー電極98,100は、それぞれ、内部電極支持部材102側の一方の端部98c,100cにおいて溶接又はカシメ等によりコア電極96に固定されており、他方の端部は固定されていない。
Further, the
以上のような構成の誘電体バリア放電ランプ91においては、気密容器2の内部に設けられた内部電極94が、気密容器2における外部電極20が設けられた側の内壁に接触して配置されている。このような状態においてカバー電極98,100と外部電極20との間で生じる放電は、気密容器2における外部電極20が設けられた側の内壁に沿った沿面放電が主となる。このような沿面放電時においては、アーク状放電は極めて少ない状態に維持される。従って、気密容器2や内部電極94に対する放電の負荷、及び内部電極94のスパッタリングの発生による影響を小さくすることができる。さらには、アーク状放電に起因する放出光の非均一性を防止することができる。
In the dielectric
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、内部電極を構成するコア電極6,76,96及びカバー電極8,52,54,78,98,100の金属線材としては、特定のものに限られるものではなく、それぞれの金属線材の主成分として異なるものを使用しても良い。このようにすれば、コア電極として張力を維持するのに適した材料を、カバー電極として放電特性の優れた材料を使用することができる。ここで、コア電極の材料としては、張力維持の観点から、弾性率が比較的大きく、熱膨張率が小さい材料であるタングステン、モリブデン等を用いることが好ましい。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, the metal wires of the
この場合、カバー電極を構成する金属線材の主成分が、コア電極を構成する金属線材の主成分よりも仕事関数が低いものであることも好ましい。このようなカバー電極の金属線材としては、コア電極としてタングステン製線材を用いた場合、純粋なタングステンより仕事関数の低いトリエーテッドタングステン製線材や、タングステン製線材の表面にオキサイト等の電子放出性材料を塗布したもの等を用いることができる。これにより、放電開始及び放電維持に必要な電圧の大きさを小さくすることができるので、電極や気密容器の負荷の低減、及び放電ランプの長寿命化が可能になる。 In this case, it is also preferable that the main component of the metal wire constituting the cover electrode has a work function lower than that of the metal wire constituting the core electrode. As a metal wire for such a cover electrode, when a tungsten wire is used as the core electrode, a tritated tungsten wire having a work function lower than that of pure tungsten, or an electron emission property such as oxide on the surface of the tungsten wire. What applied the material etc. can be used. Thereby, the magnitude of the voltage required for starting and maintaining the discharge can be reduced, so that the load on the electrode and the hermetic vessel can be reduced and the life of the discharge lamp can be extended.
また、カバー電極を構成する金属線材の主成分が、コア電極を構成する金属線材の主成分よりも密度が小さいものであることも好ましい。このようなカバー電極の金属線材としては、コア電極としてタングステン製線材を用いた場合、タングステンより密度の小さいニッケル製線材や、モリブデン線線材等を用いることができる。このようにカバー電極の比重をコア電極の比重より小さくすることで、内部電極の垂れ下がりを小さくすることができる。 It is also preferable that the main component of the metal wire constituting the cover electrode has a lower density than the main component of the metal wire constituting the core electrode. As a metal wire for such a cover electrode, when a tungsten wire is used as the core electrode, a nickel wire having a lower density than tungsten, a molybdenum wire, or the like can be used. Thus, by making the specific gravity of the cover electrode smaller than the specific gravity of the core electrode, the sag of the internal electrode can be reduced.
また、外部電極20は、気密容器2の外周面に金属膜として設けられるほか、網状やループ状に形成された線材として気密容器2の外周面上に設けられてもよい。
In addition, the
また、カバー電極は、コア電極が挿通された状態でコア電極の所定位置に設けられるものには限られず、コア電極に巻き付けることによりコイル状に形成したものであっても良いし、コイル状に形成されたカバー電極自体をコア電極に巻き付けたものであっても良い。 Further, the cover electrode is not limited to being provided at a predetermined position of the core electrode in a state where the core electrode is inserted, and may be formed in a coil shape by being wound around the core electrode. The formed cover electrode itself may be wound around the core electrode.
1,51,71,91…誘電体バリア放電ランプ、2…気密容器、4,56,74,94…内部電極、58,102…内部電極支持部材、6,76,96…コア電極(第1の内部電極)、8,52,54,78,98,100…カバー電極(第2の内部電極)、16,106…コイル状部、86…コイル部(密巻き領域)、20…外部電極。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記気密容器の外周に配設された外部電極と、
前記気密容器の内部に配置された内部電極と、
を備え、
前記内部電極は、
前記気密容器の軸線方向に沿って延在し、両端部が前記気密容器の両端部において保持され、前記外部電極が設けられた前記気密容器の外周面に対応する所定部位が直線状である第1の内部電極と、
前記第1の内部電極の前記所定部位に対して設けられた少なくとも1つのコイル状の第2の内部電極と、
を有し、
前記第2の内部電極を構成する金属部材の主成分は、前記第1の内部電極を構成する金属部材の主成分と異なるものであり、かつ、前記第1の内部電極を構成する金属部材の主成分よりも密度が小さいものである、
ことを特徴とする誘電体バリア放電ランプ。 A tubular airtight container made of a light transmissive material and filled with a rare gas for excimer discharge;
An external electrode disposed on the outer periphery of the hermetic container;
An internal electrode disposed inside the hermetic container;
With
The internal electrode is
The airtight container extends along the axial direction of the airtight container, both end portions are held at both end portions of the airtight container, and a predetermined portion corresponding to the outer peripheral surface of the airtight container provided with the external electrode is linear. 1 internal electrode;
At least one coiled second internal electrode provided for the predetermined portion of the first internal electrode;
I have a,
The main component of the metal member that constitutes the second internal electrode is different from the main component of the metal member that constitutes the first internal electrode, and the metal member that constitutes the first internal electrode. The density is smaller than the main component,
A dielectric barrier discharge lamp.
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