WO2003003408A1 - Lampe a decharge a electrodes exterieures - Google Patents

Description

明細書 外部電極放電ランプ 技術分野 本発明は、 誘電体バリア放電型電極を有する低圧放電ランプに関し、 特に、 内部 に放電媒体を封入した管状のガラス容器の両端外周部に電極が設けられた外部電 極放電ランプに関する。 背景技術

従来、 誘電体バリア放電型電極を有する低圧放電ランプとして、 実閧昭 6 1 - 1 2 6 5 5 9号公報に記載されたものが知られている。 第 1図は従来の低圧放電 ランプを示す断面図であり、 第 2図は第 1図の A— A線に沿った断面図である。 低圧放電ランプ 1 0は、 第 1図に示されるように、 管状ガラス容器 1の内部に希 ガス又は水銀と希ガスを主成分とするィォン化可能な放電媒体 4が気密に封入さ れている。 この管状ガラスランプ容器 1の両端部の外周面には電極 2， 3が設け られている。 電極 2 , 3の取り付構造は、 図 2に示されるように、 ばね弾性を有 する C形状の金属導体 2 A , 3 Aを管状ガラスランプ容器 1の両端部外周に嵌め 込んだものである。 このように電極 2 , 3が管状ガラスランプ容器 1の両端部の 外周面に設けられている放電ランプは、 外部電極放電ランプと呼ばれている。 こ のような外部電極 2 , 3としては、 また、 アルミニウムテープのような金属導体 箔を用い、 たとえばァクリル系粘着剤を介してガラス容器の外周面に巻きつけて 接着し、 電極とガラス容器とを密着させる構造も知られている。

一般に、 外部電極放電ランプは、 第 3図に示す等価回路のようにコンデンサと 見なすことができる。 そしてコンデンサの場合、 その容量 Cは、 次式のように表 わされる。

C = e S /d

ただし、 £はガラス容器 1の誘電率、 Sは外部電極 2， 3の実効面積、 dはガ ラス容器 1の肉厚である。

この式から、 ガラス容器 1の仕様が一定であれば、 容量 Cは外部電極の面積 S におおむね比例する。

また従来、 管状ガラスランプ容器 1の内壁面に蛍光体層が形成された低圧放電 ランプも知られている。 この低圧放電ランプは蛍光ランプとして使用されるもの である。 第 1図に示した従来の低圧放電ランプ 1 0では、 電極 2 , 3間に高周波 電圧を供給すると、 電極 2 , 3の内側のガラス部分が誘電体として動作すること によって管状ガラスランプ容器 1内に電力が供給される。 これにより放電媒体 4 がイオン化されて発光する。 また、 蛍光ランプとして使用される低圧放電ランプ 1 0では、 放電媒体 4で発光した光が管状ガラスランプ容器 1の内周面に形成さ れている蛍光体層に照射され蛍光を発光する。

このような外部電極型の低圧放電ランプは、 ランプの電流一電圧特性が正特性 を持っため、 1つの点灯装置に対して複数のランプを並列接続して点灯させるこ とができ、 点灯装置の設計が容易になる特長がある。

また、電極 2， 3の取り付構造としてばね弾性を有する C形状の金属導体 2 A, 3 Aをそのばね弾性を利用して嵌め込むので、 電極の取り付が容易である特長が める。

ところが、 従来の外部電極放電ランプでは、 次のような問題点があった。 その 1 つは、 外部電極放電ランプの点灯中にガラス製の管状容器 1に例えば直径が 0 . l mm程度の穴が開き、 点灯不能に陥ってしまうことがある点である。 そしてこ の穴が開く場所はランプ容器 1における電極配設部分の内側に位置する部分であ る。 また蛍光ランプとして使用される低圧放電ランプでも穴開きが発生するが、 その場所は、 同様にランプ容器 1における電極配設部の内側におけるガラス部分 である。 このように管状ガラス容器 1に穴開きが発生する理由を検討した結果、 放電媒体 4に含まれる水銀ガスが、 管状ガラス容器 1の内壁にトラップされて凝 集すると、 この部分に放電が集中し、 局所的な加熱によりガラスが溶融するため であることが判明した。

本発明はこのような従来の問題点を解決するためになされたもので、 管状ガラ ス容器の特定の箇所に穴が開くことを防止でき、 長寿命化が図れる外部電極放電 ランプを提供することを目的とする。 発明の開示 本発明は、 管状ガラス容器の端部の外周面に誘電体バリア放電型電極を有する 外部電極放電ランプであって、 少なくとも前記電極の配設部分の内側に位置する 管状ガラスランプ容器の内壁面に保護層を形成して、 前記内壁面の該当部分が前 記ランプ容器の内部空間に対して露出しないようにしたものである。

前記保護層は、 金属酸化物層である。 また、 この保護層は、 蛍光体層と金属酸 化物層とを積層した 2層構造、 あるいは金属酸化物層と蛍光体層とを交互に積層 した 3層以上の構造とすることも可能である。

さらに、 前記保護層は、 蛍光体と金属酸化物との混合物によって形成すること ができる。 前記保護層に用いる金属酸化物としては、 酸化チタン、 酸化アルミ二 ゥム、 酸化ィットリゥム、 酸化亜鉛の中から選択した 1の材料又は複数の材料の 混合物を用いることができる。 図面の簡単な説明 第 1図は従来の外部電極放電ランプの断面図。

第 2図は第 1図における電極部分の A - A線に沿つた断面図。

第 3図は従来の外部電極放電ランプの等価回路図。

第 4図は本発明の第 1の実施例の低圧放電ランプの断面図。

第 5図は本発明の第 2の実施例の低圧放電ランプの断面図。

第 6図は本発明の第 3の実施例の低圧放電ランプの断面図。

第 7図は本発明の第 4の実施例の低圧放電ランプの断面図。

第 8図は本発明の第 5の実施例の低圧放電ランプの断面図。

第 9図は本発明の第 6の実施例の低圧放電ランプの断面図。 発明の詳細な説明 以下、 本発明の実施例を図に基づいて詳説する。 第 4図は本発明の第 1の実施 例である誘電体バリア放電型電極を有する外部電極放電ランプの構造を示してい る。 第 4図において、 外部電極放電ランプ 1 2は、 管状ガラス容器 2 0を有して いる。 この管状ガラス容器 2 0は、 両端が密封され、 水銀と希ガスを含むイオン 化可能な放電媒体 8 0が封入されている。 管状ガラス容器 2 0の管軸方向の両端 部の外周には、 従来と同様の電極 3 0， 4 0がそれそれが設けられている。

管状ガラス容器 2 0の両端部の内壁には金属酸化物層 9 0が形成し、 これによ つてガラス容器 2 0の内壁を保護している。 すなわち、 電極 3 0， 4 0が位置す る管状ガラス容器 2 0の端部の内壁面を金属酸化物層 9 0によって覆うことによ つて、 管状ガラス容器 2 0の内面が放電媒体 8 0と接触しないようにしてある。 この金属酸化物には酸化チタン、 酸化アルミニウム、 酸化イットリウム、 酸化亜 鉛の中から選択した 1の材料又はこれらの材料から選ばれる複数の材料の混合物 を用いることができる。

前述したように、 管状ガラス容器 1に穴開きが発生する理由は、 放電媒体 8 0 に含まれる水銀ガスが、 管状ガラス容器 1の内壁にトラップされて凝集し、 この 部分に放電が集中し、 局所的な加熱によりガラスが溶融するためである。 このた め、 本発明は、 少なくとも電極 3 0 , 4 0が配設された部分の管状ガラス容器 2 0の内壁面を、 容器 2 0の内部空間に対して露出しないように金属酸化物層 9 0 のような保護層によって被覆することにより、 この部分のガラス材を保護し、 容 器 2 0の穴開きを防止するものである。

ここで、 第 4図に示した外部電極放電ランプ 1 2の具体的な仕様は次のとおり である。管状ガラス容器 2 0はホウ珪酸ガラスで、外径が 2 . 6 mm、内径が 2 . 0 mm、 全長： 3 5 0 mmとした。 電極 3 0 , 4 0はアルミニウムテープで形成 し、厚みは 0 . 1 mm、配設部の長さは 2 0 mmとした。また、放電媒体 8 0は、 ネオンとアルゴンの混合ガスで、 組成比はネオン/アルゴン = 9 0モル％/ 1 0 モル％、 封入圧： 6 0 T 0 r rとした。水銀の封入量は 3 mgとした。

このように構成された外部電極放電ランプ 1 2を連続点灯した結果、 1 0 , 0 0 0時間の連続点灯に対してもガラスに穴が開くことはなかった。 なお、 この場合、 紫外線吸収効果のある酸化チタンを金属酸化物層 9 0に用い ることによりガラス、 電極等の紫外線による劣化を抑制することができる。 さら に、 紫外線反射効果の高い酸化アルミニウムを用いた場合にも、 ガラス、 電極等 の紫外線による劣化を抑制することができる。 さらに、 水銀を吸着しにくい物質 である酸化ィットリゥムを金属酸化物層 9 0に用いる場合、 ガラス容器への水銀 の吸着による水銀消耗を抑えることができる。

第 5図は本発明の第 2の実施例を示す断面図である。 この外部電極放電ランプ 1 3は、 第 4図に示した外部電極放電ランプ 1 2に対して、 保護層である金属酸 化物層 9 0を管状ガラス容器 2 0の内壁全面に形成したものである。

この実施例によっても、 第 1の実施例と同様に電極 3 0 , 4 0の設けられてい るガラスランプ容器 2 0の端部におけるガラス内壁を保護し、 穴開きを防止でき る。 なお、 金属酸化物材料には、 第 1の実施例に列挙したいずれの材料も用いる ことができる。

第 6図は、 本発明の第 3の実施例を示す断面図である。 この外部電極放電ラン プ 1 4は、 管状ガラス容器 2 0の内壁面全体を赤、 青、 緑の三波長の可視光を発 光する蛍光体層 7 0と第 2の実施例に示した金属酸化物層 9 0との 2層構造にし たことを特徴とする。 すなわち、 管状ガラス容器 2 0の内壁面に蛍光体層 7 0を 形成し、 その表面に金属酸化物層 9 0を保護幕として積層形成したものである。 この場合、 金属酸化物層 9 0はランプ容器 2 0の端部だけに部分的に形成しても よい。

この場合、 金属酸化物層 9 0として紫外線吸収効果のある酸化チタンをに用い ることにより蛍光体層の紫外線による劣化を抑制することができる。 また、 紫外 線反射効果の高い酸化アルミニウムを用いた場合にも、 蛍光体層の紫外線による 劣化を抑制することができる。 さらに、 水銀を吸着しにくい物質である酸化イツ トリウムを金属酸化物層 9 0に用いることにより、 蛍光体層への水銀の吸着によ る水銀消耗を抑えることができる。

第 7図は本発明の第 4の実施例を示す断面図である。 この外部電極放電ランプ 1 5は、 第 6図に示した外部電極放電ランプ 1 4に対して、 管状ガラス容器 2 0 の内壁面に金属酸化物層 9 0を形成し、 その表面を金属酸化物層 9 0全体を覆う ように蛍光体層 7 0を形成したことを特徴としている。 この場合にも、 金属酸化 物層 9 0はランプ容器 2 0の端部だけに部分的に設けてもよい。

第 8図は本発明の第 5の実施例を示す断面図である。 この外部電極放電ランプ 1 6は、 第 5図に示した第 2の実施例と同様に、 管状ガラス容器 2 0の内壁面全 体を金属酸化物層 9 1で被覆し、 その表面全体に蛍光体層 7 0を形成し、 さらに 蛍光体層 7 0の表面全体をもう 1層の金属酸化物層 9 2で被覆し、 3層構造にし たことを特徴とする。 この場合にも、 金属酸化物層 9 1 , 9 2はランプ容器 2 0 の端部だけに部分的に設けてもよい。

これら第 3乃至第 5の実施例によれば、 電極 3 0 , 4 0の配設部分の内側に相 当する管状ガラス容器 2 0の内壁に金属酸化物層と蛍光体層とを積層した構造の 保護層を形成し、 容器 2 0の内部空間に対してガラス部分が露出しないようにし たので、 電極 3 0 , 4 0の内側のガラス部分の穴開き防止効果をいつそう高める ことができる。

第 9図は、 本発明の第 6の実施例を示す図である。 この外部電極放電ランプ 1 7は、保護層の材料として前述の蛍光体材料と金属酸化物材料との混合物を用い、 この混合物の保護層 9 3を少なくとも電極 3 0， 4 0の配設部分の内側に相当す る管状ガラス容器 2 0の内壁面に形成し、 ガラス容器 2 0の内部空間に対してガ ラス表面が露出しないようにしている。 このため、 極 3 0， 4 0部分のガラス容 器 2 0の穴開きを効果的に防止できる。

以上のように本発明の外部電極放電ランプによれば、 少なくとも電極の配設部 分の内側に相当する管状ガラス容器の内壁面に保護層を形成して、 当該部分がガ ラス容器の空間に対して露出しないようにしたので、 放電ランプの使用中にガラ ス容器に穴が開くことがなく、 ランプ寿命を長くすることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 放電媒体が封入された管状ガラスランプ容器の端部の外面に誘電体バリ ァ放電型電極を有する外部電極放電ランプにおいて、 少なくとも前記電極の配設 部分の内側に位置する管状ガラスランプ容器の内壁面に保護層を形成して、 前記 内壁面の当該部分が前記ランプ容器の内部空間に対して露出しないようにしたこ とを特徴とする外部電極放電ランプ。

2 . 前記保護層は、金属酸化物層であることを特徴とする請求項 1に記載の外 部電極放電ランプ。

3. 前記金属酸化物は、 酸化チタン、 酸化アルミニウム、 酸化イットリウム、 酸化亜鉛の中から選択した 1の材料又は複数の材料の混合物を用いたことを特徴 とする請求項 2に記載の外部電極放電ランプ。

4. 前記金属酸化物は、管状ガラスランプ容器の管軸方向のほぼ全長に亘つて 内壁面に形成されていることを特徴とする請求項 3に記載の外部電極放電ランプ c

5 . 前記放電媒体は水銀を含む希ガスであることを特徴とする請求項 4に記 載の外部電極放電ランプ。

6 . 前記電極は、ばね弾性を有する C形状を有し、前記ガラス容器の外周に弾 性的に嵌合されることを特徴とする請求項 5に記載の外部電極放電ランプ。

7. 前記電極は、前記ガラス容器の両端部に設けられていることを特徴とする 請求項 6に記載の外部電極放電ランプ。

8. 前記金属酸化物層は、前記管状ガラスランプ容器の内壁面に形成された蛍 光体層上に積層形成されていることを特徴とする請求項 3に記載の外部電極放電 ランプ。

9 . 前記金属酸化物層上には、前記管状ガラスランプ容器の管軸方向のほぼ全 長に亘つてその内壁面に蛍光体層が積層形成されていることを特徴とする請求項 3に記載の外部電極放電ランプ。

1 0 . 前記蛍光体層上にはさらに、第 2の金属酸化物層が積層形成されている ことを特徴とする請求項 9に記載の外部電極放電ランプ。

1 1 . ' 前記保護層は、蛍光体と金属酸化物との混合物によって形成したことを 特徴とする請求項 3に記載の外部電極放電ランプ。

1 2 . 前記電極は、ばね弾性を有する C形状を有し、前記ガラス容器の外周に 弾性的に嵌合されることを特徴とする請求項 8乃至 1 1のいずれかに記載の外部 電極放電ランプ。

1 3 . 前記電極は、前記ガラス容器の両端部に設けられていることを特徴とす る請求項 1 1に記載の外部電極放電ランプ。

1 4. 前記放電媒体は水銀を含む希ガスであることを特徴とする請求項 4に 記載の外部電極放電ランプ。