JP4637022B2 - Dielectric barrier discharge lamp - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス管の両端部の外周に電極が形成されてい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 in which electrodes are formed on the outer periphery of both ends of a glass tube.
ランプ外部に電極を備える、所謂、外部電極型の誘電体バリア放電ランプは、例えば、実開昭61−126559号公報(特許文献1)より知られている。図5、図6は、従来の誘電体バリア放電ランプの構造を示している。図5、図6において、ガラス管1の内壁に蛍光体層2が形成され、ガラス管1の内部放電空間には水銀とネオン、アルゴン、キセノン等の希ガスとを混合した放電ガス3が封入され、ガラス管1の両端が封止されている。ガラス管1の両端の外表面には金属導体層で成る外部電極4、5が形成されている。このような構成の誘電体バリア放電ランプを点灯させる場合、ガラス管1の両端の両極4、5間に高周波点灯装置(インバータ)6から高周波電圧を印加すると、外部電極4、5の内側のガラス部分のC成分を介してガラス管1内の放電空間に高周波電力が注入され、ガラス管1内で持続放電が生じてランプが発光する。
A so-called external electrode type dielectric barrier discharge lamp having an electrode outside the lamp is known from, for example, Japanese Utility Model Publication No. 61-126559 (Patent Document 1). 5 and 6 show the structure of a conventional dielectric barrier discharge lamp. 5 and 6, a
このような構造の誘電体バリア放電ランプにおけるガラス管1の軸端部の封着部の構造は、図7、図8(a)、(b)に示すようなものである。図7は、ガラス管1の端部を大気中で高温に加熱して封着した場合の封止側の封着部10Aの構造を示している。図8(a)は、ガラス管1の開口端部に砲弾型のガラスビーズ11Aを仮止めした状態でガラス管1内を真空引きし、放電媒体3をガラス管1内に充填した後、この開口端部を加熱封着した場合の排気側の封着部10Bの構造を示している。そして、図8(b)は同じく球状ガラスビーズ11Bを用いた場合の封着部10Cの構造を示している。
The structure of the sealing portion of the shaft end portion of the
近年、ガラス管1の封止技術の進歩により、排気側でもビーズレス封止によって図9(a)〜(c)に示す構造の封着部10D,10E,10Fも見られるようになっている。すなわち、ガラス管1の一管端はビーズレスで加熱封着することで封止側には図7に示したものと同様の封着部10Aを形成し、ガラス管1の他端は予め排気穴を設けておいてビーズレスで加熱封着し、その排気穴を利用してガラス管1内を真空引きし、放電媒体3をガラス管1内に充填した後、このビーズレスで加熱封着することで、排気側には図9(a)〜(c)に示す構造の封着部10D,10Eあるいは10Fが形成されるのである。図9(a)は加熱が不足した場合の封着部10Dの構造を示し、同図(b)は十分に加熱した場合の封着部10Eの構造を示し、同図(c)は肉厚を薄めに成形した場合の封着部10Fの構造を示している。
In recent years, due to advances in sealing technology for the
上記のどちらの方法によってガラス管の管端を封着したとしても、例えば、図7に示した封着部10Aの構造、図8(a)、(b)に示した封着部10B,10Cの構造、図9(b)に示した封着部10Eの構造のように、ガラス管1の少なくとも一端の封着部は、ガラス管の内部を向く面(以下、封着部の「内側面」と称する)が軸中心部で凸となり、管壁側の周辺部で凹む凸形状となる構造であった。
Regardless of which method is used to seal the tube end of the glass tube, for example, the structure of the
ところが、誘電体バリア放電ランプにおいてガラス管の管端の封着部の内側面が凸形状である場合、次のような問題点があった。誘電体バリア放電ランプを長時間点灯させていると、陽イオンのスパッタリングによって酸化水銀又はシリカと酸化水銀との化合物が生成され、これが外部電極4の管端側の端部に近い部分に集中して堆積する。そしてその堆積部分にイオン衝突がさらに集中する傾向があって、封着部の酸化水銀の堆積部分が内側から浸食されて窪みが発生する。そして、従来の誘電体バリア放電ランプの場合、ガラス管の少なくとも一端部の封着部の内側面が凸形状になることが避けられず、内側面が凸形状の場合、図10に示したように内側面の周囲の最凹み部分、したがって最も肉厚の薄い部分に酸化水銀の堆積部12が発生し、窪みが進むことでガラス管1の封着部が内側から破損に至ることがあった。
本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、イオン衝突による窪みが進行してもガラス管の破損に至ることを避けることができ、ランプを長寿命化できる誘電体バリア放電ランプを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a conventional technical problem, and can prevent a glass tube from being damaged even if a depression due to ion collision progresses, and can increase the life of a lamp. An object is to provide a barrier discharge lamp.
請求項1の発明は、ガラス管の内壁面に蛍光体膜が形成され、前記ガラス管内に水銀と希ガスとの混合ガスが封入され、前記ガラス管の両端が封止され、前記ガラス管の両端部の外面に電極が形成された誘電体バリア放電ランプにおいて、前記ガラス管の一端部又は両端部の封着部それぞれのガラス管内側の形状を、当該ガラス管内側から見て管壁側から管軸側に行くほどに凹む凹形状にし、前記封着部の凹形状の管軸中心に相当する部分にさらに深く凹む小凹部を形成し、前記ガラス管端部の封着部各部のガラスの肉厚を、当該ガラス管胴部のガラスの肉厚よりも大きくしたことを特徴とするものである。
In the invention of
本発明によれば、ガラス管の封着部の内側面の形状を凹形状とすることでその管軸央部を最凹み部分とし、酸化水銀の堆積が発生しても肉厚の最も大きい中央部分に堆積させることでイオン衝突による窪みが進行してもガラス管の破損に至ることを避けることができ、ランプを長寿命化できる。 According to the present invention, the inner surface of the sealing portion of the glass tube has a concave shape, so that the central portion of the tube axis is the most recessed portion, and the center having the largest thickness even when mercury oxide is deposited. By depositing on the portion, it is possible to prevent the glass tube from being damaged even if the depression due to ion collision proceeds, and the life of the lamp can be extended.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図1(a)、(b)は本発明の1つの実施の形態の誘電体バリア放電ランプのガラス管1の一端の封着部20A,20Bの構造を示している。本実施の形態の誘電体バリア放電ランプの全体的な構成は、図5、図6に示した従来例のものと共通である。そして本実施の形態の特徴は、ガラス管1の一端の封止側封着部20A、他端の排気側封着部20Bを図1(a)、(b)それぞれに示す構造にしたことにある。すなわち、図5、図6に示すように、ガラス管1の内壁面に蛍光体膜2が形成され、ガラス管1内に水銀と希ガスとの混合ガス3が封入され、ガラス管1の両端が封止され、ガラス管1の両端部の外面に金属導体で成る電極4が形成された誘電体バリア放電ランプにおいて、ガラス管1の封止側端部の封着部20Aも排気側端部の封着部20Bも、それぞれのガラス管内側の形状、つまり、内側面21A,21Bの形状を、当該ガラス管1の内側から見て管壁側から管軸側に行くほどに凹む凹形状にしている。尚、製造工程上、排気側の端部の封着部20Bにはさらに深く凹む排気穴残留部22が残っていることがある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1A and 1B show the structures of sealing
このような構成の本実施の形態の誘電体バリア放電ランプでは、長時間点灯させた場合に、陽イオンのスパッタリングによって酸化水銀又はシリカと酸化水銀との化合物が生成され、これが外部電極4の管端側の端部に近い部分に集中して堆積するが、その酸化水銀は封着部20A,20Bの内側面21A,21Bの最凹み部分である軸心部に集中して堆積する。
In the dielectric barrier discharge lamp of the present embodiment having such a configuration, when lit for a long time, mercury oxide or a compound of silica and mercury oxide is generated by sputtering of cations, and this is the tube of the external electrode 4. The mercury oxide concentrates and accumulates in a portion near the end on the end side, but the mercury oxide concentrates and accumulates on the axial center portion which is the most recessed portion of the
この酸化水銀の堆積により、陽イオンの衝突が酸化水銀の堆積部分に集中し、その部分のガラス管に窪みを発生させる。しかしながら、本実施の形態の場合、封着部20A,20Bの内側面21A,21Bを凹形状としたことで、酸化水銀が集中して堆積する部分が軸心部、つまり、ガラス肉厚が最も厚い部分になるため、酸化水銀の堆積箇所の電極としての負担を下げて陽イオンの衝突エネルギを下げることができ、ガラス管の窪みの進行を抑制することができ、その結果としてガラス管が破損に至るのを防止でき、ランプを長寿命化できる。
Due to the deposition of mercury oxide, the collision of cations concentrates on the deposited portion of mercury oxide, and a depression is generated in the glass tube at that portion. However, in the case of the present embodiment, the
図2に示した従来例と図1に示した本発明の実施例の誘電体バリア放電ランプに対して、排気側封着部10B,20Bにおける酸化水銀堆積箇所のガラス静電容量を比較した。静電容量の計算式は、図3のモデルによる。つまり、ガラス管の外半径r、肉厚d、管長lとし、さらにガラスの比誘電率εs、真空中の誘電率ε0として、ガラス静電容量Cは、次の式により求める。
そして、従来例、実施例のガラス管径2r=3.00mm、ガラス管肉厚d=0.5mmとし、ガラスの比誘電率εs=5.3、真空中の誘電率ε0=8.854×10−12F/m、電極部ガラスにかかる電圧V=738Vrms、比較基準長1mmとする条件で、上記数1式を使用して従来例のランプと実施例のランプについて静電容量を比較すると、従来例では0.165pF、実施例では0.723pFとなり、蓄えられる電荷量は、従来例では5.7×10−10C、実施例では1.3×10−10Cとなる。つまり、本発明の実施例において酸化水銀堆積部25はガラス肉厚が厚いため、電極として22.8%の負担しか掛かっていないことになる。このため、本発明の実施例の場合、酸化水銀の堆積部25への陽イオンの衝突確率が下がり、ガラス窪みの発生を抑制することができることが確認できた。
Then, the
上記の従来例と本発明の実施例とのガラス窪み量を測定したグラフが図4に示してある。本発明のように酸化水銀集中部のガラス肉厚が厚くなる形状にすることで、ガラスの窪みを抑制することができ、従来例の半分程度に抑制することができ、信頼性が高く、長寿命のランプが得られることが確認できた。 The graph which measured the amount of glass dents of said conventional example and the Example of this invention is shown in FIG. By making the glass thickness of the mercury oxide concentrated portion thicker as in the present invention, it is possible to suppress the depression of the glass, to suppress to about half of the conventional example, high reliability, long It was confirmed that a long-life lamp was obtained.
1 ガラス管
2 蛍光体膜
3 混合ガス
4 外部電極
20A 封止側封着部
20B 排気側封着部
21A,21B 封着部の内側面
22 排気穴残留部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記ガラス管の一端部又は両端部の封着部それぞれのガラス管内側の形状を、当該ガラス管内側から見て管壁側から管軸側に行くほどに凹む凹形状にし、
前記封着部の凹形状の管軸中心に相当する部分にさらに深く凹む小凹部を形成し、
前記ガラス管端部の封着部各部のガラス肉厚を、当該ガラス管胴部のガラス肉厚よりも大きくしたことを特徴とする誘電体バリア放電ランプ。 A phosphor film is formed on the inner wall surface of the glass tube, a mixed gas of mercury and a rare gas is sealed in the glass tube, both ends of the glass tube are sealed, and electrodes are formed on outer surfaces of both ends of the glass tube. In the formed dielectric barrier discharge lamp,
The glass tube inner shape of each of the sealing portions at one end or both ends of the glass tube is a concave shape that is recessed toward the tube axis side from the tube wall side when viewed from the inside of the glass tube ,
Forming a small recess recessed further deeply in a portion corresponding to the concave tube axis center of the sealing portion,
A dielectric barrier discharge lamp characterized in that the glass thickness of each part of the sealing portion at the end of the glass tube is larger than the glass thickness of the glass tube body .
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