WO2016189948A1 - ガス放電発光装置とその駆動回路 - Google Patents

ガス放電発光装置とその駆動回路 Download PDF

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傅 篠田
平川　仁
粟本　健司
濱剛 郭
武文 日▲高▼
純一郎 ▲高▼橋
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合同会社紫光技研
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Definitions

  • the present invention relates to a gas discharge light-emitting device and its drive circuit, and more particularly to a new ultraviolet light-emitting device using a gas discharge having an external electrode type structure mainly composed of a glass tube and its drive circuit.
  • Patent Document 1 a gas discharge light emitting device using an ultraviolet light emitting phosphor is known from the following Patent Document 1, and a gas discharge light emitting device having a thin tube configuration suitable for the structure of a planar light source is also proposed in the following Patent Documents 2 and 3 and the like. Yes.
  • Japanese Patent No. 5074381 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-170074 Japanese Patent Laid-Open No. 2011-040271
  • Patent Document 1 discloses a configuration of an excimer discharge lamp using an UV-C band ultraviolet phosphor.
  • this configuration has problems such as using an expensive quartz glass envelope and requiring a high-voltage square wave AC power source for driving.
  • Patent Documents 2 and 3 show a gas discharge device for ultraviolet light emission using a gas discharge tube.
  • the structure is complicated, and it still reaches a practical range in terms of light emission efficiency and light output. Not.
  • the present inventors previously extended in the direction of separating from each other in the longitudinal direction with a gap between adjacent end portions sandwiched between the elongated glass tubes filled with the discharge gas.
  • Invented a new gas discharge light emitting device that can provide efficient light emission over the entire length of the electrode arrangement region by providing a pair of long electrodes and applying a sine wave voltage between the pair of long electrodes (PCT / JP2016 / 052716).
  • a trigger discharge is generated between the electrode adjacent ends in the process of increasing the sinusoidal voltage applied between the pair of long electrodes, and the applied voltage has a peak value using the trigger discharge as a spark.
  • the operation of extending the discharge in the direction of extension of the long electrode is performed until reaching the value.
  • the present inventors have experienced a phenomenon in which unnecessary air discharge occurs along the side edge of the long electrode outside the tube in the operation experiment of the gas discharge apparatus having the long electrode pair according to the above-mentioned invention. did. That is, when driving by applying one side of the long electrode pair and applying a sine wave voltage to the other, when the applied voltage reaches the peak value, the inside of the tube becomes substantially conductive by the plasma over the entire length. Thus, the potential corresponds to the peak voltage, and it is considered that an unexpected air discharge occurs in the gap between the side edge portion of one electrode of the ground potential facing the tube and the curved surface portion of the tube.
  • the present invention has been made in consideration of such circumstances, and in particular, a gas discharge for a light source that is simple, inexpensive, and has good luminous efficiency, particularly an ultraviolet light source, which prevents air discharge on the outer wall surface of the tube.
  • a light emitting device and a driving circuit thereof are provided.
  • the present invention also provides a gas discharge light-emitting device for a compact, high-efficiency, high-intensity light emission planar light source, particularly an ultraviolet planar light source, which can be easily modularized with a drive circuit integrated.
  • the present invention is a practical improvement of the gas discharge light-emitting device based on the above-mentioned invention.
  • the discharge electrode provided on the outer wall surface of the glass tube is disposed via an insulating layer. It is characterized by the configuration described above. That is, the present invention is based on the idea that an insulating layer provided between the discharge electrode and the outer wall surface of the tube weakens the electric field from the plasma in the tube causing air discharge and prevents the air discharge along the outer wall surface of the tube. The main point is.
  • the first feature of the gas discharge light-emitting device of the present invention is mainly a glass tube having a front side upper part and a rear side bottom part opposed to each other in a cross section and enclosing a discharge gas inside. At least one pair of discharge electrodes spaced apart in the longitudinal direction of the tube is provided on the outer wall surface of the glass tube via an insulating layer wider than the cross-sectional width of the glass tube.
  • An insulating film can be used as an insulating layer interposed between the outer surface of the glass tube and the discharge electrode.
  • the discharge electrode pair has a form extending in a direction separating from each other in the longitudinal direction of the glass tube across the adjacent end portion constituting the trigger discharge gap, and a solid pattern metal foil is pasted on the insulating layer on the back side of the glass tube Is preferably provided.
  • a light source for ultraviolet light emission can be configured by providing an ultraviolet light emitting phosphor layer on the inner surface of the back side bottom portion.
  • UV-C and UV-C can be used even if an inexpensive borosilicate glass is used as the glass material if the thickness of the front side of the glass tube is 300 ⁇ m or less, preferably 100 ⁇ m or less. Since it exhibits a transmittance of 80% or more with respect to ultraviolet rays in the UV-B wavelength region, there is no practical problem.
  • the second feature of the present invention is that the main part is a glass tube having a top and a bottom opposed to each other in a cross section, and in which a discharge gas is sealed, and the top is a light emitting surface, and on the tube inner surface of the bottom.
  • the common discharge electrode pair extends in a direction away from each other with a gap between adjacent end portions in the longitudinal direction of the tube when viewed from each glass tube constituting the tube array. It has the form of a long electrode, and is substantially the same as the structure of the gas discharge luminous tube as the unit light source.
  • a flat light source unit for ultraviolet light emission can be configured by providing an ultraviolet light emitting phosphor layer on the inner surface of the bottom of each tube.
  • the third feature of the present invention is mainly a glass tube having a front side and a back side that are opposed to each other in a cross section and enclosing a discharge gas therein, and an insulating layer is interposed on the outer surface of the glass tube.
  • a circuit for driving a plasma tube provided with at least one pair of discharge electrodes spaced apart in the longitudinal direction of the tube, one of secondary windings of a step-up transformer that generates an applied alternating voltage on one electrode of the discharge electrode pair
  • the output terminal is connected together with the reference potential, and the alternating voltage output terminal of the secondary winding is directly connected to the other electrode.
  • a current limiting capacitor is connected to the output side of the step-up transformer in the power supply circuit.
  • the external electrode type gas discharge device according to the present invention is a complete capacitive load, and the discharge current is discharged. Since there is a function of automatically stopping by accumulating wall charges on the inner wall surface of the tube, the output of the step-up transformer can be directly applied to the discharge electrode and driven without the output capacitor. As a result, unnecessary power loss due to the output capacitor of the booster circuit can be eliminated.
  • the main constituents of the gas discharge light-emitting device of the present invention are a glass tube, a phosphor layer provided in the glass tube, and a discharge gas, and does not contain harmful mercury.
  • the long discharge electrode pair provided on the outer surface of the glass tube is spaced apart by the discharge gap in the longitudinal direction is simple, and high-efficiency and high-intensity discharge emission without gaps over the entire length of the glass tube is obtained between the long electrode pair. be able to. Further, by interposing the insulating layer between the discharge electrode and the outer surface of the glass tube, there is an effect of preventing air discharge along the electrode side edge.
  • a drive circuit unit mainly composed of a printed circuit board also serving as a support substrate is integrally mounted under a common electrode, and the light source is Can be modularized.
  • this planar light source module surface emission with high efficiency and strong emission intensity can be obtained, and since air discharge does not occur, it can be handled safely.
  • the flat light source module for ultraviolet light emission constructed using an array of a plurality of gas discharge light emitting tubes provided with an ultraviolet light emitting phosphor layer, in particular, is mercury-free and is uniform without causing shadows from a wide light emitting surface. Since high-intensity ultraviolet irradiation can be performed, it is effective in expanding applications such as medical use and industrial use.
  • Embodiment 1 1A and 1B are a schematic longitudinal sectional view and a transverse sectional view showing a basic configuration of a gas discharge light emitting device according to the present invention as Embodiment 1.
  • FIG. An elongated glass tube 1 in which a mixed gas of neon (Ne) and xenon (Xe) is enclosed as a discharge gas constitutes an envelope that is the main component of the apparatus. As shown in FIG.
  • the glass tube 1 has a flat elliptical cross section, and has a flat front side upper part 1a and a back side bottom part 1b which are opposed to each other with a major axis interposed therebetween.
  • a pair of discharge electrodes 3 and 4 along the longitudinal direction of the glass tube are arranged on the outer surface of the bottom of the back side of the glass tube 1 through the insulating layer 2 so as to extend to both sides with the electrode gap portion 5 sandwiched between the adjacent ends. Yes. Since the discharge electrodes 3 and 4 are elongated along the glass tube 1, they are called long electrodes.
  • a main glass tube 1 is a borosilicate glass pipe mainly composed of silicon oxide (SiO 2 ) and boron oxide (B 2 O 3 ).
  • the base material is formed by redrawing (drawing) so as to form a thin tube having an outer diameter in the range of 0.5-5 mm and a wall thickness of 500 ⁇ m or less.
  • the cross section of the glass tube 1 has a flat elliptical shape having a major axis dimension of 2 mm and a minor axis dimension of 1 mm as shown in FIG. 1B, for example, but there are variations such as a circle, a rectangle, a rectangle, and a trapezoid. Is possible.
  • the insulating layer 2 provided as a feature of the present invention is made of an insulating tape or film attached to the flat surface of the bottom 1b on the back side of the glass tube 1 with a width wider than the major axis of the glass tube.
  • the thickness of the insulating layer 2 is preferably in the range of 50 to 200 ⁇ m. If it is too thin, the external discharge prevention function is insufficient, and if it is too thick, sufficient discharge spreads in the tube from the relationship with the discharge voltage. It becomes difficult to obtain.
  • a heat-resistant tape or film of polyimide resin can be used, and for example, Kapton tape (trade name) can be preferably used.
  • Kapton tape (trade name) can be preferably used.
  • a pair of long electrodes 3 and 4 is disposed on the lower surface of the insulating layer 2 as will be described later.
  • An ultraviolet light emitting phosphor layer 6 is formed on the inner surface of the bottom 1b on the back side of the glass tube 1 and is excited by vacuum ultraviolet rays (emission wavelengths 143 nm and 173 nm) generated by gas discharge of a mixed gas of neon and xenon.
  • vacuum ultraviolet rays emission wavelengths 143 nm and 173 nm
  • ultraviolet rays or visible rays having a spectrum corresponding to the characteristics of the phosphor are generated.
  • UV-B band ultraviolet light emission having a narrow peak wavelength at 311 nm can be obtained.
  • UV-C band ultraviolet emission having a peak wavelength at 263 nm can be obtained.
  • the thickness of the front side upper portion 1a that becomes the light emitting surface of the glass tube 1 should be 300 ⁇ m or less. This is important in terms of ultraviolet transmittance.
  • the present inventors have achieved a transmittance of 90% or more with respect to ultraviolet rays in the UV-B wavelength band by reducing the thickness to 300 ⁇ m or less even for a borosilicate glass such as Pyrex (registered trademark). It has been confirmed experimentally that it can be obtained. Further, when the thickness of the light emitting surface is 100 ⁇ m or less, a transmittance of 80% or more can be obtained even in the UV-C wavelength region.
  • the thickness of the back side bottom 1b having the insulating layer 2, the long electrodes 3, 4 and the ultraviolet light emitting phosphor layer 6 is increased with respect to the thickness of the front side top 1a of the glass tube 1 to increase the mechanical strength. It is preferable to do so.
  • the glass tube 1 in which the thickness of the upper and lower opposing portions is asymmetric can be realized by process control at the time of shaping the glass base material.
  • a pair of long electrodes 3 and 4 provided on the insulating layer 2 constitute trigger electrode portions 3a and 4a with their adjacent ends sandwiching an electrode gap portion 5;
  • the gas space corresponding to the electrode gap portion 5 becomes the trigger discharge portion 7.
  • the extension portions extending in the direction away from the trigger electrode portions 3a and 4a on both sides constitute main electrode portions 3b and 4b, respectively, and the corresponding gas spaces of the main electrode portions 3b and 4b become the main gas discharge portion 8.
  • the pair of long electrodes 3 and 4 including the trigger electrode portions 3a and 4a and the main electrode portions 3b and 4b are hereinafter referred to as an X electrode 3 and a Y electrode 4, respectively.
  • the electrode gap length Dg of the electrode gap 5 is appropriately set in the range of 0.1-20 mm.
  • the lengths of the X electrode 3 and the Y electrode 4 are set to be about 3 to 10 times or more than the electrode gap length Dg. This long electrode pair arrangement allows light emission without a gap over the entire length of the light emitting tube.
  • the gas discharge light emitting tube 10 having an effective light emitting region length of 50 mm can be obtained from the total dimensions thereof.
  • the lengths of the paired X and Y electrodes 3 and 4 are considered from the relationship between the peak value of the alternating drive voltage necessary for extending the discharge to the entire length of the effective light emitting region and the withstand voltage of the electrode gap 5. It is necessary to decide.
  • the X electrode 3 and the Y electrode 4 may be directly formed by printing a conductive ink such as silver paste in advance on the lower surface of the insulating film 2 attached to the bottom outer surface 1b of the plasma tube 10, or copper or aluminum.
  • a metal conductor foil such as the above may be adhered to or adhered to the lower surface of the insulating film 2.
  • an electrode substrate on which a metal conductor film of an electrode pattern is formed by printing or vapor deposition is prepared, and this electrode substrate is bonded to the opposite surface of the back side bottom portion 1b of the plasma tube 10 through a base film as an insulating layer. It can also be configured.
  • the insulating layer 2 provided as the base of the X electrode 3 and the Y electrode 4 is made of a fluorine-based transparent resin such as Teflon (trade name), a material having a high light reflectance is preferable for the X and Y electrodes. In that sense, it is particularly effective to use aluminum foil.
  • the electrode gap portion 5 becomes a window opened downward with respect to the light-opaque portions of the X and Y electrodes 3 and 4, and the light emission passes through to the back, and the light emission intensity distribution on the light emitting surface may be non-uniform. There is. Therefore, when the insulating layer 2 is made of a light-transmitting material, it is preferable to close at least the electrode gap 5 with an insulating material having a photoreactive index equivalent to that of the electrode material, such as a reflective tape.
  • the transparent coating layer when the surface of the plasma tube 10 is directly coated with a fluorine-based resin such as Teflon (trade name) having a good ultraviolet ray transmitting function, the transparent coating layer is used as an electrode insulating layer. It is also possible to substitute functions. In other words, the Teflon coating improves the weather resistance and mechanical strength of the glass tube. However, since the irregularities on the surface of the glass tube 1 are absorbed, there is no air bubbles on the contact surface with the electrode, and air discharge is prevented. Can be prevented. Moreover, when using a transparent insulating layer, you may arrange
  • a new type of gas discharge luminous tube or plasma tube 10 that is the subject of the present invention is of the external electrode type and is driven by a sinusoidal voltage.
  • a sine wave voltage is applied to the Y electrode 4 while the X electrode 3 of the paired X, Y electrodes 3 and 4 is grounded, the voltage between the trigger electrode portions 3a and 4a is changed to the trigger discharge portion 7 in the voltage rising process.
  • Trigger discharge occurs when the discharge start voltage is exceeded.
  • the sine wave drive voltage is set so that the discharge spreads to both ends of the X electrode 3 and the Y electrode 4 at the peak value.
  • the lengths of the X and Y electrodes 3 and 4 are determined so that the peak value of the sine wave drive voltage does not exceed the breakdown voltage of the electrode gap 5.
  • the driving frequency is a factor that determines the light emission intensity, and is several tens kHz, for example, 40 kHz.
  • the risk of air discharge generated in the gap between the curved surface portion on both side edges of the bottom portion of the plasma tube 10 having a flat elliptical cross section and the electrode can be avoided by the wide insulating film 2. it can. That is, since the electrode is not directly exposed to face the curved surface portions on both sides of the tube bottom portion, the electric field in the gap does not cause an air discharge.
  • FIG. 2 (a) and 2 (b) are a schematic plan view and a cross-sectional view showing Embodiment 2 of the gas discharge light-emitting device according to the present invention.
  • the gas discharge light-emitting device according to the second embodiment is characterized by the structure of an arc tube array type planar light source unit 100 in which a plurality of gas discharge light-emitting tubes (plasma tubes) 10 are arranged in parallel.
  • a plurality, for example six gas discharge light emitting tubes 10 are arranged on the insulating film 20 with a space SP about 1/10 of the tube width. .
  • an adhesive having good thermal conductivity such as silicone grease. Since the space SP between adjacent tubes is filled with an adhesive, air discharge along the outer wall of the tube can be more reliably prevented.
  • a plurality of tubes may be used as a unit block, and a space SP may be provided between adjacent unit blocks. Due to the presence of the space SP, the flat light source unit 100 has flexibility in the arrangement direction of the gas discharge light emitting tubes 10.
  • the six gas discharge light emitting tubes 10 have a tube array configuration supported in parallel on a common insulating film 20.
  • an X electrode 30 and a Y electrode 40 made of a metal conductor film or foil are disposed in common to each tube with a gap of a length Dg that crosses substantially the center of each light emitting tube 10 in common.
  • the X electrode 30 and the Y electrode 40 have a pattern covering almost the entire area on the back side of the tube array except for the gap Dg.
  • the light emitting tube extends to both ends of the light emitting tube with a length that is at least three times the length of the gap Dg.
  • the insulating film 20 is made of the aforementioned Kapton tape (trade name) or the like, and the electrodes 30 and 40 are made of aluminum foil.
  • the X electrode 30 and the Y electrode 40 of aluminum foil are attached to the back surface of the Kapton tape with an adhesive or an adhesive.
  • the both end portions of the X electrode 30 and the Y electrode 40 of aluminum foil have a dimension pattern that fits slightly inside the both end portions of the gas discharge light-emitting tube 10 from the viewpoint of avoiding the danger of contact.
  • the insulating film 20 that also functions as a support for the gas discharge light emitting tube 10 has a thickness of about 50 to 100 ⁇ m, and the aluminum foil constituting the X electrode 30 and the Y electrode 40 has a thickness of about 10 ⁇ m.
  • FIG. 2 shows the basic configuration of the flat light source unit 100 according to the present invention. It is not preferable to use the flat light source unit 100 with the X electrode 30 and the Y electrode 40 directly exposed on the lower surface of the unit 100. As an actual planar light source, the arrangement surface of the X and Y electrodes is covered with another insulating film (not shown).
  • a printed electrode substrate is formed by printing or vapor-depositing a conductive film of an electrode pattern on another insulating substrate (not shown). It is practical to place the supported gas discharge tubes 10 in a stacked manner.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a gas discharge light emitting device having a light source module configuration in which a drive circuit is integrated as a third embodiment.
  • the planar light source unit 100 described in the second embodiment is arranged on the printed circuit board 26 constituting the drive circuit unit 200 via the shock absorbing layer 25, and is entirely disposed on the outer frame or the case 27. Contained.
  • a light-transmissive protective plate 28 is provided on the front surface of the flat light source unit 100.
  • shock absorbing layer 25 a flexible insulating material having high thermal conductivity and shock absorbing properties, such as a silicon compound or a silicon sheet, is suitable.
  • the protective plate 28 an acrylic or fluorine resin film or thin plate having a good ultraviolet transmittance is used.
  • components of a drive circuit unit 200 described later are mounted on the printed board 26.
  • a pair of power supply terminals 31 and 41 that are in contact with the X electrode 30 and the Y electrode 40 on the back surface of the flat light source unit 100 are provided on the left and right sides of the upper surface of the printed circuit board 26.
  • the contact between the X and Y electrodes 30 and 40 and the power supply terminals 31 and 41 does not require a DC connection in a strict sense, and the touch state in which both are directly overlapped with each other as they are or via a clip-shaped contact piece
  • the driving voltage can be supplied from the driving circuit unit 200 to the planar light source unit 100. Therefore, the light source unit 100 and the drive unit 200 can be easily detached.
  • the drive circuit unit 200 generates a sine wave drive voltage to drive the flat light source unit 100.
  • one power supply terminal 31 to the X electrode 30 with the ground side and supplying a sine wave drive voltage from the other power supply terminal 41 to the Y electrode 40 discharge light emission of the operation principle as described above can be obtained. it can.
  • gas discharge light emitting tubes 10 each having an effective light emitting area having a flat elliptical cross section having a major axis diameter of 2 mm and a minor axis diameter of 1 mm at intervals of 1 mm, a planar light source having an emission area of 90 square cm.
  • the unit 100 can be configured.
  • the diameter of the gas discharge light emitting tube 10 is 5 mm at the maximum, and even if the shock absorbing layer 25, the printed board 26, and the front protective plate 28 are combined, the total thickness of the light source module is 1 cm or less.
  • an alternating voltage drive circuit having a peak voltage of several thousand volts and a frequency of several 10 kHz is necessary. There is an advantage that it can be driven by a power supply.
  • a drive circuit is configured by an inverter circuit that converts a DC voltage (battery voltage) of 9 V into a sine wave voltage of 42 kHz and a small transformer that boosts the peak value of the sine wave voltage to several thousand V
  • the whole including the battery is sufficiently large to fit in a volume of about 50 cubic centimeters.
  • the light source unit 100 having a light emitting surface size of about 90 cm 2 when used, it may be integrated with the drive circuit unit 200 mainly composed of the printed circuit board 26.
  • the size of the storage case 27 is as small as about 9 ⁇ 10 cm square with a thickness of about 1 cm.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the drive circuit unit 200. As shown in FIG. A battery BT capable of setting a voltage in the range of DC6-18V is connected to the inverter circuit section INV via the input plug PL1.
  • the inverter circuit section INV includes transistors Q1 and Q2, a coil L1, resistors R1 and R2, and a capacitor C1.
  • the alternating output of the inverter circuit section INV is taken out from the secondary winding of the step-up transformer TF to the output plug PL2.
  • a sinusoidal alternating high voltage is obtained at the output plug PL2, and is applied between the X electrode 30 and the Y electrode 40 of the gas discharge luminous tube 10.
  • the drive circuit unit 200 can apply the same voltage to the X electrode 3 and the Y electrode 4 of Embodiment 1, and can make the gas discharge light emission tube 10 light-emit.
  • the frequency of the sine wave voltage can be adjusted in the range of 10kHz to 80kHz by changing the capacitance of the capacitor C1, and the peak value of the sine wave output voltage can be adjusted in the range of 1000V to 8000V by changing the voltage of the battery BT. Can be adjusted.
  • the printed circuit board 26 is mounted with circuit components 47 such as a coil, a capacitor, and a transformer that constitute a drive circuit.
  • the printed circuit board 26 is disposed on the lower surface of the printed circuit board 26 with the mounted components facing downward.
  • the battery BT as a power source may be accommodated by providing a battery accommodating portion in the case 27, or may be connected to an external power source by pulling a power connection line from the printed circuit board 26.
  • the gas discharge light-emitting device for ultraviolet light emission it is also possible to constitute a visible light source using a phosphor that emits light in the visible region when excited by vacuum ultraviolet light by gas discharge. Further, it can be used as a light source that utilizes light emission in the ultraviolet region or visible region of the gas discharge itself without using a phosphor.
  • the gas discharge light emitting tube as a light emitting unit is a thin one having a diameter of several millimeters, for example, in the configuration of the flat light source unit 100 as shown in FIG. 2, a common flexible support substrate (not shown) is further added. If the light source unit 100 is arranged on the adhesive layer or the buffer layer thereon, the X and Y electrodes are prevented from being exposed and the supporting strength is increased.
  • the light emitting surface can be arbitrarily enlarged by increasing the length or lengthening the light emitting tube. Since such a large-area flat light source unit has flexibility in the form of a film, there is an advantage that a curved light emitting surface can be easily configured in medical use, sterilization use, and the like.
  • a plurality of pairs of X electrodes 3 and Y electrodes 4 are arranged along the longitudinal direction of the glass tube, or X electrodes and Y electrodes are arranged. It is possible to lengthen the gas discharge light-emitting tube by arranging them alternately or by combining a third electrode with a floating potential between the paired first and second electrodes.
  • a flat light source unit is configured by arranging a plurality of such long light emitting tubes, a plurality of electrode pairs for each light emitting tube are common as segment electrode pairs that are shared in the direction across all the light emitting tubes. It is provided on the insulating layer.

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Abstract

構成が簡単で、安価で発光効率の良い光源用、特に紫外光源用ガス放電発光装置の提供を目的とする。横断面において対向する上部と底部を有し内部に放電ガスを封入したガラス管（１）を備え、前記ガラス管（１）の管外壁面上に絶縁層（２）を介して管の長手方向に離間する少なくとも１対の電極（３０、４０）を設けたことを特徴とするガス放電発光装置を提供する。ガラス管（１）の底部内面に紫外発光蛍光体層（６）を設けることにより高効率の紫外発光チューブを得ることができ、複数本の紫外発光チューブを平行に配置して紫外発光用の平面光源を得ることができる。

Description

ガス放電発光装置とその駆動回路
　本発明はガス放電発光装置とその駆動回路に関し、更に詳細には、ガラス細管を主体とした外部電極型の構成を有するガス放電を利用した新しい紫外線発光装置とその駆動回路に関するものである。
　従来、ガス放電を利用した紫外線発光装置として、高圧水銀ランプやエキシマ放電ランプがよく知られている。また、紫外発光蛍光体を用いたガス放電発光装置が下記特許文献１で知られており、平面光源の構成に適した細管構成のガス放電発光装置も下記特許文献２及び３等で提案されている。
特許第５０７４３８１号特許公報 特開２００４－１７００７４号公開特許公報 特開２０１１－０４０２７１号公開特許公報
　特許文献１には、UV-Cバンドの紫外蛍光体を利用したエキシマ放電ランプの構成が開示されている。しかしながら、この構成は高価な石英ガラス外囲器を使用するほか、駆動のために高電圧の方形波交流電源を必要とするなどの問題がある。また、特許文献２、３にはガス放電チューブを利用した紫外線発光用のガス放電装置が示されているが、構成が複雑であるほか、発光効率や発光出力の点で未だ実用の域に達していない。
　また、本発明者等は先に、上記のような問題を解決するために、放電ガスを封入した細長いガラスチューブの外側に近接端部間の隙間を挟んで長手方向に互いに離間する方向に延びる一対の長電極を設け、その長電極対間に正弦波電圧を印加することで電極配置領域の全長に亘って効率的な発光を得ることのできる新しいガス放電発光装置を発明した(PCT/JP2016/052716参照)。このプラズマチューブ形式のガス放電発光装置においては、長電極対間に印加する正弦波電圧の上昇過程において電極近接端部間でトリガ放電を発生させ、該トリガ放電を種火として印加電圧がピーク値に達するまで長電極の延長方向に放電を拡張していく動作が行われる。
　しかしながら、本発明者等は、上記先の発明に係る長電極対を持ったガス放電装置の動作実験において、管外で長電極の側縁部に沿った無用な気中放電の起こる現象を経験した。
　即ち、長電極対の一方を接地して他方に正弦波電圧を印加して駆動する場合、印加電圧がピーク値に達した段階では、チューブ内が全長に亘るプラズマにより実質的な導通状態となってピーク電圧に対応した電位となり、対向する接地電位の一方の電極の側縁部とチューブ彎曲面部との間の隙間で予期しない気中放電が生ずるものと考えられる。また、チューブ外壁面に微細な凹凸があって長電極との接着面間に気泡が介在した場合でも気泡部分で気中放電が起こる危険性がある。このような管外での気中放電は、不快なオゾンの発生を伴うほか、電極やチューブの破損を引き起こし、安全上も好ましくない。
　本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、特に、管外壁面での気中放電を防止した、簡単で、安価で発光効率の良い光源用、特に、紫外光源用のガス放電発光装置とその駆動回路を提供するものである。また、本発明は、容易に駆動回路を一体化したモジュール化の可能な小型で高効率・高強度発光の平面光源用、特に、紫外線平面光源用のガス放電発光装置を提供するものである。
　本発明は、上記先の発明を基礎としたガス放電発光装置に実用的改良を加えたものであり、簡単に述べると、ガラスチューブの外壁面上に設ける放電電極を、絶縁層を介して配置した構成を特徴とするものである。すなわち、本発明は、放電電極とチューブ外壁面との間に設けた絶縁層により気中放電の原因となるチューブ内プラズマからの電界を弱めて管外壁面に沿った気中放電を防ぐ考え方を骨子とするものである。
　更に具体的に述べると、本発明のガス放電発光装置の第１の特徴は、横断面において対向する前面側上部と背面側底部を有し、内部に放電ガスを封入したガラス管を主体とし、前記ガラス管の管外壁面上にガラス管の横断面幅より広い絶縁層を介して管の長手方向に離間する少なくとも１対の放電電極を設けた構成にある。
　ガラス管外面と放電電極との間に介在する絶縁層としては絶縁フィルムを用いることができる。放電電極対はトリガ放電間隙を構成する近接端部を挟んでガラス管長手方向に互いに離間する方向に延びる形態を有し、ガラス管背面側の絶縁層上にベタパターンの金属箔を張り付けた形で設けるのが好ましい。また、背面側底部内面に紫外発光蛍光体層を設けることにより紫外線発光用の光源を構成することができる。この場合、ガラス管の発光面となる前面側の肉厚が３００μm以下、好ましくは１００μm以下の薄さであれば、ガラス材料として安価な硼珪酸ガラスを用いたものであってもＵＶ－Ｃ及びＵＶ－Ｂの波長領域の紫外線に対して８０％以上の透過率を呈するので実用上の支障はない。
　本発明の第２の特徴は、横断面において対向する上部と底部を有し、内部に放電ガスを封入したガラス管を主体とし、前記上部を発光面にするとともに、前記底部の管内面上に蛍光体層を設けたガス放電発光チューブを複数本平行に配列してチューブアレイを構成し、該チューブアレイの背面側に絶縁フィルム介して、金属箔導体から成る放電電極対を共通に設けた平面光源ユニットの構成にある。
　平面光源ユニットとしてのガス放電発光装置において、上記共通の放電電極対は、チューブアレイを構成する各ガラス管から見ると、それぞれ管の長手方向に近接端部の隙間を挟んで離間する方向に延びる長電極の形態を有し、上記単位光源としてのガス放電発光チューブの構成と実質的に同じである。また、各チューブの底部内面に紫外発光蛍光体層を設けることにより紫外線発光用の平面光源ユニットを構成することができる。
　更に、本発明の第３の特徴は、横断面において対向する前面側と背面側を有し、内部に放電ガスを封入したガラス管を主体とし、前記ガラス管の管外面上に絶縁層を介して管の長手方向に離間する少なくとも１対の放電電極を設けたプラズマチューブを駆動する回路において、前記放電電極対の一方の電極に印加交番電圧を発生する昇圧トランスの二次巻き線の一方の出力端子を基準電位とともに接続し、他方の電極に前記二次巻き線の交番電圧出力端子を直接接続した駆動回路構成にある。
　電源回路における昇圧トランスの出力側には電流制限用のコンデンサを接続するのが普通であるが、本発明に係る外部電極型のガス放電装置は完全な容量性負荷であり、放電電流は放電に伴う管内壁面への壁電荷の蓄積により自動停止する機能があるので、前記出力コンデンサを省いて昇圧トランスの出力を放電電極に直接印加して駆動することができる。これにより昇圧回路の出力コンデンサによる無用な電力損失をなくすことができる。
　本発明のガス放電発光装置の主体となる構成要件は、ガラス管と、その内部に設けられる蛍光体層と、放電ガスであり、有害な水銀は含まない。ガラス管の外面に長手方向に放電間隙分だけ離間して設ける長い放電電極対はシンプルであり、この長い電極対間でガラス管の全長に亘る隙間のない高効率・高強度の放電発光を得ることができる。また放電電極とガラス管外表面との間に絶縁層を介在させたことにより、電極側縁部に沿った気中放電を防ぐ効果がある。
　また、複数本のガス放電発光チューブを平行に配列して構成した平面光源ユニットでは、共通電極の下に支持基板を兼ねたプリント基板を主体とする駆動回路ユニットを一体的に搭載し、光源をモジュール化することができる。この平面光源モジュールにおいては、高効率で発光強度の強い面発光を得ることができほか、気中放電も起こらないので安全に取り扱うことができる。
　従って、特に紫外発光蛍光体層を設けた複数本のガス放電発光チューブのアレイを使用して構成した紫外発光用平面光源モジュールは、水銀レスは勿論、広い発光面から影を生ずることなく均等で高強度の紫外線照射を行うことができるので、医療用や産業用など応用面の拡大に効果がある。
本発明による実施形態１のガス放電発光装置の原理的構成を示す模式的縦断面図と横断面図である。 本発明による実施形態２のガス放電発光装置の基本的構成を示す模式的平面図と横断面図である。 本発明による実施形態３のガス放電発光装置の構成を示す模式的断面図である。 本発明に係る駆動回路の１例を示す回路図である。
　以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明の簡略化のため図中同じ構成要素には同じ符号をつけている。
〔実施形態１〕
　図１(a)、(b) は、本発明によるガス放電発光装置の基本的構成を実施形態１として示す模式的縦断面図と横断面図である。放電ガスとしてネオン(Ne)とキセノン(Xe)の混合ガスを封入した細長いガラス管１が装置の主体となる外囲器を構成する。図１(b)に示すようにガラス管１は扁平楕円形状の横断面を有し、長径軸を挟んで対向する平坦な前面側上部１aと背面側底部１bを持つ。ガラス管１の背面側底部外面に絶縁層２を介してガラス管の長手方向に沿った１対の放電電極３及び４が近接端に電極間隙部５を挟んで両サイドに延びるよう配置されている。放電電極３及び４はガラス管１に沿って細長いので、長電極と称する。
　単位発光源としてのガス放電発光チューブ、即ちプラズマチューブ１０において、主体となるガラス管１は、酸化珪素(SiO2)と酸化硼素(B2O3)を主成分とする硼珪酸系ガラスのパイプ状母材を外径０．５－５ｍｍの範囲で肉厚が５００μ以下の細管となるようリドロウ(線引き)して形成される。また、ガラス管１の横断面は、例えば、図１(b)に示すように長径寸法２ｍｍ、短径寸法１ｍｍの扁平楕円形状を有するが、他に円形、矩形、長方形、台形などのバリエーションが可能である。
　本発明の特徴として設けられる絶縁層２は、ガラス管１の背面側底部１bの平坦面にガラス管の長径軸より広い幅を持って貼り付けた絶縁テープまたはフィルムからなる。絶縁層２の厚さは５０～２００μmの範囲のものが好ましく、薄すぎると外部放電防止機能が不十分で、また、厚すぎると放電電圧との関係からチューブ内での十分な放電の広がりが得難くなる。また、絶縁層２としてはポリイミド系樹脂の耐熱性テープまたはフィルムを使用することができ、例えば、カプトンテープ(商品名)などを好適に使用することができる。そして、この絶縁層２の下面上に長電極３と４の対が後述するように配設されている。
　ガラス管１の背面側底部１bの内面には紫外発光蛍光体層６が形成してあり、ネオンとキセノンの混合ガスのガス放電に伴って発生する真空紫外線（発光波長１４３nm、１７３nm）で励起されて蛍光体の特性に応じたスペクトルの紫外線または可視光線を発生する。
　紫外発光蛍光体層６として、例えば、ガドリリュウム賦活蛍光体（LaMgAl11O19:Gd）を用いた場合には、３１１nmに狭い帯域幅のピーク波長を持つUV-Bバンドの紫外発光が得られる。
　また、プラセオジュウム賦活の蛍光体（YBO3:Pr 又はY2SiO5:Pr）を用いた場合には、２６３nmにピーク波長を持つUV-Cバンドの紫外発光を得ることができる。
　紫外発光蛍光体層６を形成して紫外光源用のガス放電発光チューブ（プラズマチューブ）１０を構成する場合、ガラス管１の発光面となる前面側上部１aの肉厚を３００μm以下にすることが紫外線透過率の点から重要である。本発明者等は、パイレックス（登録商標）のような硼珪酸系のガラスであっても厚さを３００μm以下にすることにより、UV-Bの波長バンドの紫外線に対し９０％以上の透過率が得られることを実験的に確認している。また、発光面の厚さを１００μm以下にするとUV-Cの波長域にたいしても８０％以上の透過率を得ることができる。
　この場合、ガラス管１の前面側上部１aの厚さに対して絶縁層２及び長電極３、４や紫外発光蛍光体層６を有する背面側底部１bの厚さを厚くし機械的強度を高めるようにするのが好ましい。上下対向部の厚さを非対称としたガラス管１は、ガラス母材整形時のプロセス制御で実現することができる。
　図１(a)の構成において、絶縁層２の上に設けられた１対の長電極３と４は、互いの近接端が電極間隙部５を挟んだトリガ電極部３aと４aを構成し、電極間隙部５に対応したガス空間がトリガ放電部７となる。
　また、トリガ電極部３aと４aから両側に離間する方向に延びる延長部がそれぞれ主電極部３bと４bを構成し、主電極部３b，４bの対応ガス空間が主ガス放電部８となる。トリガ電極部３a，４aと主電極部３b，４bからなる１対の長電極３と４を、以下、それぞれＸ電極３、Ｙ電極４と呼ぶ。
　電極間隙部５の電極間隙長Ｄｇは０．１－２０ｍｍの範囲で適宜設定される。また、Ｘ電極３及びＹ電極４の長さは、電極間隙長Ｄｇの３倍以上から１０倍程度、又はそれ以上に設定される。この長い電極対の配置により発光チューブの全長に亘る隙間のない発光が可能となる。
　電極間隙長Ｄｇを３ｍｍとし、Ｘ電極３とＹ電極４の長さをそれぞれ２３．５ｍｍとした場合、それらの総和寸法から有効発光領域長５０ｍｍのガス放電発光チューブ１０が得られる。但し、対となるＸ，Ｙ電極３、４の長さは、放電を有効発光領域の全長に拡張するに必要な交番駆動電圧のピーク値と、電極間隙部５の耐圧との関係から考慮して決める必要がある。
　Ｘ電極３とＹ電極４は、プラズマチューブ１０の底部外面１bに貼り付けた絶縁フィルム２の下面上に予め銀ペースト等の導電性インクを印刷して直接形成してもよいし、銅やアルミ等の金属導体箔を絶縁フィルム２の下面に粘着または接着して構成してもよい。或は、電極パターンの金属導体膜を印刷または蒸着等で形成した電極基板を用意し、この電極基板をプラズマチューブ１０の背面側底部１bの対向面に絶縁層としてのベースフィルムを介して貼り付ける構成とすることもできる。
　また、Ｘ電極３、Ｙ電極４の下地として設けられる絶縁層２を、テフロン(商品名)などのフッ素系透明樹脂で構成した場合、Ｘ、Ｙ電極には高い光反射率の材料が好ましく、その意味では特にアルミ箔を用いるのが効果的である。この場合、Ｘ，Ｙ電極３，４の光不透過部分に対して電極間隙部５が下方に開いた窓となって発光が裏へ抜け、発光面での発光強度分布が不均一になるおそれがある。従って、絶縁層２を光透過性の材料で構成する場合には、少なくとも電極間隙部５を電極材料と同等の光反率を持った絶縁材料、例えば反射テープで塞ぐことが好ましい。
　また、絶縁層２としては、プラズマチューブ１０の表面を例えば良好な紫外線透過機能を有するテフロン(商品名)のようなフッ素系樹脂で直接コーティングした場合には、この透明コーティング層で電極絶縁層の機能を代替することも可能である。すなわち、テフロンコーティングにより、ガラス管の耐候性や機械的強度が向上するが、更に、ガラス管１の表面の凹凸が吸収されるので電極との接触面に気泡の介在をなくし、気中放電を防止することができる。また透明絶縁層を利用する場合は、透光性の電極と組み合わせてガラス管の前面側に電極対を配置してもよい。
〔駆動原理の説明〕
　本発明の対象とする新しい形式のガス放電発光チューブつまりプラズマチューブ１０は、外部電極型であり、正弦波電圧で駆動する。対となるＸ，Ｙ電極３，４のＸ電極３を接地した状態でＹ電極４に正弦波の電圧を印加すると、電圧の上昇過程においてトリガ電極部３aと４a間の電圧がトリガ放電部７の放電開始電圧を超えた時点でトリガ放電が発生する。
　このトリガ放電部７からの空間電荷の供給による種火効果で近傍の放電開始電圧が低下するので、印加正弦波電圧の上昇と相俟って新たな放電が主電極部３b、４bの両端方向に拡張していく。
　一方、外部電極型放電デバイスの特徴として放電した電極対応部分の内壁には印加電圧の極性と反対極性の電荷（電子と陽イオン）が壁電荷として蓄積し、この内部電界が当該対応部分に印加された外部電圧の電界を打ち消す結果、一旦発生した放電は順次停止していくことになる。この動作原理は、先に引用したPCT/JP2016/052716の明細書に更に詳しく述べられている。
　印加される正弦波駆動電圧の極性が反転すると、壁電荷による内部電界が外部印加電圧の電界に加算される結果、再度、トリガ放電部７で放電が始まった後、上記と同様に印加正弦波電圧の上昇に伴う放電の拡張と停止が、主電極部３ｂ，４ｂの両端方向に進行する。
　この動作の繰り返しでガス放電とそれに伴う発光が行われる。因に、正弦波駆動電圧は、そのピーク値において、放電の広がりがＸ電極３，Ｙ電極４の両端部まで広がるように設定する。或は、正弦波駆動電圧のピーク値が電極間隙部５の耐圧を超えないようにＸ，Ｙ電極３，４の長さを決定する。なお、駆動周波数は発光強度を決める要素となり、数１０kHz、例えば、４０kHzが適切である。
　以上の放電発光動作が行われる間、扁平楕円断面を有するプラズマチューブ１０の底部両側縁の彎曲面部と電極との隙間で生ずる気中放電のリスクは、幅の広い絶縁フィルム２によって回避することができる。即ち、チューブ底部両側の彎曲面部に対向して電極が直接露出しない構造となるため、前記隙間の電界が気中放電を生じるまでに至らない。
〔実施形態２〕
　図２(a)、(b) は、本発明によるガス放電発光装置の実施形態２を示す模式的平面図と横断面図である。この実施形態２のガス放電発光装置は、複数本のガス放電発光チューブ（プラズマチューブ）１０を平行に配列した発光管アレイ型の平面光源ユニット１００の構成に特徴を持つ。
　図２(a) に示すように、複数本、ここでは例示的に６本のガス放電発光チューブ１０がチューブ幅の1/10程度のスペースSPを空けて絶縁フィルム２０の上に配列されている。絶縁フィルム２０に対するチューブ１０の固定にはシリコーングリスのような熱伝導性の良好な粘着剤を用いるのが好ましい。隣接チューブ間のスペースSPが粘着剤で充填された形となることによりチューブ外壁に沿った気中放電をより確実に防ぐことができる。なお、多くのガス放電発光チューブ１０を配列する場合には、複数本のチューブを単位ブロックとし、隣接する単位ブロック間にスペースSPを設けるようにしてもよい。このスペースSPの存在により、平面光源ユニット１００はガス放電発光チューブ１０の配列方向にフレキシビリティを持ったものとなる。
　また図２(b) に示すように、この平面光源ユニット１００において、６本のガス放電発光チューブ１０は共通の絶縁フィルム２０の上に平行に支持されたチューブアレイの構成を持つ。絶縁フィルム２０の下面には金属導体膜又は箔からなるＸ電極３０とＹ電極４０とが各発光チューブ１０のほぼ中央を共通に横切る長さＤｇの間隙を有して各チューブに共通に配置されている。ここで図２(a)に示すように、Ｘ電極３０とＹ電極４０は、間隙Ｄｇを除いてチューブアレイの背面側のほぼ全域をカバーするパターンを有するが、各発光チューブ１０に対しては、図１の構成と同様間隙Ｄｇの長さの３倍以上の長さを持って発光チューブの両端部まで延びている。絶縁フィルム２０は、前述のカプトンテープ(商品名)などから成り、電極３０及び４０はアルミ箔から成る。アルミ箔のＸ電極３０及びＹ電極４０は、カプトンテープの裏面に接着剤又は粘着剤で貼り付けられる。但し、アルミ箔のＸ電極３０及びＹ電極４０の両端部は、接触の危険を避ける観点から、ガス放電発光チューブ１０の両端部より少し内側に収まる寸法パターンにするのが好ましい。ガス放電発光チューブ１０に対して支持体としての機能も持つ絶縁フィルム２０は５０～１００μm程度の厚みを有し、Ｘ電極３０とＹ電極４０を構成するアルミ箔は１０μm程度の厚みを有する。
　なお図２は本発明に係る平面光源ユニット１００の原理的構成を示すものであり、ユニット１００の下面にＸ電極３０、Ｙ電極４０が直接露出した形で使用するのは好ましくない。実際の平面光源としては、Ｘ及びＹ電極の配置面を図示しない別の絶縁フィルムで被覆することになる。またＸ及びＹ電極を絶縁フィルム２０の下面に形成する代わりに、図示しない別の絶縁基板上に電極パターンの導体膜を印刷又は蒸着形成したプリント電極基板を構成し、その上に絶縁フィルム２０に支持されたガス放電チューブ１０を重ねて配置するのが実用的である。
　〔実施形態３〕
　図３は、実施形態３として駆動回路を一体化した光源モジュール構成を有するガス放電発光装置の模式的断面図である。モジュール構成としては、上記実施形態２で述べた平面光源ユニット１００が衝撃吸収層２５を介して駆動回路ユニット２００を構成するプリント基板２６の上に重ねて配置され、全体として外枠またはケース２７に収容されている。また、平面光源ユニット１００の前面には光透過性の保護板２８が設けられている。
　　衝撃吸収層２５としては、シリコンコンパウンドやシリコンシートのように熱伝導率が高く、衝撃吸収性を持った柔軟な絶縁材料が好適である。また、保護板２８としては紫外線透過率の良好なアクリル系またはフッ素系の樹脂フィルム又は薄板が用いられる。プリント基板２６には、後述する駆動回路ユニット２００の構成部品が搭載されている。
　プリント基板２６の上面左右には平面光源ユニット１００の裏面のＸ電極３０及びＹ電極４０とコンタクトする１対の給電端子３１と４１が設けられている。Ｘ及びＹ電極３０、４０と給電端子３１、４１とのコンタクトは厳密な意味でのＤＣ接続を必要とするものではなく、両者をそのまま、またはクリップ状の接触片を介して単に重ねたタッチ状態とするだけで駆動回路ユニット２００から平面光源ユニット１００への駆動電圧の供給が可能となる。従って、光源ユニット１００と駆動ユニット２００は簡単に離脱可能である。
　駆動回路ユニット２００は正弦波駆動電圧を発生して平面光源ユニット１００を駆動する。一方の給電端子３１を接地側としてＸ電極３０に繋ぎ、他方の給電端子４１からＹ電極４０に正弦波駆動電圧を供給することにより、先に述べたような動作原理の放電発光を得ることができる。
　因に、長軸径２ｍｍ、短軸径１ｍｍの扁平楕円断面形状を有する有効発光領域の長さ１０ｃｍのガス放電発光チューブ１０を１ｍｍ間隔で３０本並べることにより、発光面積９０平方ｃｍの平面光源ユニット１００を構成することができる。
　また、ガス放電発光チューブ１０の直径は最大でも５ｍｍであり、衝撃吸収層２５とプリント基板２６及び前面保護板２８を合わせても光源モジュール全体の厚さは１ｃｍ以下となる。他方、この光源ユニット１００を駆動するにはピーク電圧数千ボルトで周波数数１０kHzの交番電圧駆動回路が必要であるが、３０本程度の発光チューブであれば、後述する数ワット程度の普通の小型電源で駆動できるメリットがある。
　ここにおいて、例えば、９Vの直流電圧（電池電圧）を４２kHzの正弦波電圧に変換するインバータ回路と、この正弦波電圧のピーク値を数１０００Vまで昇圧する小型変圧器とで駆動回路を構成した場合、電池を含めた全体でも５０立方センチ程度の容積に十分収まる大きさとなる。
　従って、図３の発光装置において、先に述べた発光面の大きさが９０ｃｍ平方程度の光源ユニット１００を用いる場合には、プリント基板２６を主体とする駆動回路ユニット２００と重ねて一体化しても、収納ケース２７の大きさは、厚さ１ｃｍ余りで９×１０ｃｍ四方程度の小型のものとなる。
　図４は、駆動回路ユニット２００の回路構成の一例を示す回路図である。インバータ回路部INVに入力プラグPL1を介してＤＣ６－１８Vの範囲で電圧を設定可能な電池BTを接続する。
　インバータ回路部INVは、トランジスタQ1、Q2、コイルL1、抵抗R1、R2およびコンデンサC1からなる。インバータ回路部INVの交番出力は昇圧トランスTFの２次巻き線から出力プラグPL2に取り出される。各回路部品の回路定数を適宜設定することにより、出力プラグPL2には正弦波交番高電圧が得られ、ガス放電発光チューブ１０のＸ電極３０とＹ電極４０の間へ印加される。なお、駆動回路ユニット２００は実施形態１のＸ電極３とＹ電極４に同様の電圧を印加してガス放電発光チューブ１０を発光させることができる。
　正弦波電圧の周波数はコンデンサC1の容量を可変することにより１０kHz～８０kHzの範囲で調整することができ、また正弦波出力電圧のピーク値は電池BTの電圧を変えることにより１０００V～８０００Vの範囲で調整することができる。
　図４に示した駆動回路においては、昇圧トランスTFの出力ラインに通常設けられる電流制限用のコンデンサが無い点が注目される。昇圧トランスの一方の出力ラインが接地電位に接続されると共に、ガス放電チューブ１０の接地されたＸ電極３又は３０に接続され、他方の出力ラインがＹ電極４又は４０に直接接続されている。本発明のガス放電チューブ１０は電源回路ユニット２００に対して完全な容量性負荷となるので、出力コンデンサを省くことにより無用な電力損失を解消することができる。
　なお、プリント基板２６には、駆動回路を構成するコイルやコンデンサ、トランス等の回路部品４７が搭載されている。プリント基板２６は搭載部品を下方に向けた形でプリント基板２６の下面に配置されている。また、電源としての電池BTはケース２７の中に電池収容部を設けて収容してもよいし、或は、プリント基板２６から電源接続ライン引き出して外部電源に接続するようにしてもよい。
〔その他の変形実施例〕
　以上は、主に紫外線発光用のガス放電発光装置について述べたが、ガス放電による真空紫外線で励起されて可視域の発光を行う蛍光体を利用した可視光源を構成することも可能である。また、蛍光体を用いることなくガス放電自体の紫外域又は可視域の発光を利用する光源としても利用可能である。
　また、発光単位としてのガス放電発光チューブは直径数ミリメートルの細いものなので、例えば、図２のような平面光源ユニット１００の構成において、更に共通の可撓性支持基板(図示せず)を追加し、その上に粘着層又は緩衝層を介して当該光源ユニット１００を配置するようにすれば、Ｘ及びＹ電極の露出を防ぐとともに、支持強度が増すことになるので、発光チューブ１０の配列本数を増やしたり、発光チューブを長尺化することにより任意に発光面の拡大を図ることができる。このような大面積の平面光源ユニットはフィルム形状でフレキシビリティを持つので、医療用途や殺菌用途等において彎曲した発光面を容易に構成できるメリットがある。
　更に、上記実施形態では、１対の放電電極を持った構成のみ例示したが、ガラス管の長手方向に沿ってＸ電極３及びＹ電極４の対を複数対配置したり、Ｘ電極とＹ電極を交互に配置したり、或は対となる第１及び第２電極間にフローティング電位の第三電極を組み合わせた構成をとることにより、ガス放電発光チューブを長尺化することが可能である。
　このような長尺発光チューブを複数本配列して平面光源ユニットを構成する場合には、各発光チューブに対する複数の電極対は、それぞれ全ての発光チューブを横切る方向に共通化したセグメント電極対として共通の絶縁層上に設けられることになる。
１　ガラス管
１ａ　前面側上部
１ｂ　背面側底部
２、絶縁層
３、３０　Ｘ電極
３ａ、４ａ　トリガ電極部
３ｂ、４ｂ　主電極部
４、４０　Ｙ電極
５　電極間隙部
６　紫外発光蛍光体層
７　トリガ放電部
８　主ガス放電部
１０　ガス放電発光チューブ（プラズマチューブ）
２０　絶縁フィルム
２５　衝撃吸収層
２６　プリント基板
２７　ケース
２８　保護板
３１、４１　給電端子
４７　回路部品
１００　平面光源ユニット
２００　駆動回路ユニット

Claims (11)

  1. 　横断面において対向する上部と底部を有し内部に放電ガスを封入したガラス管を備え、前記ガラス管の管外壁面上に絶縁層を介して管の長手方向に離間する少なくとも１対の電極を設けたことを特徴とするガス放電発光装置。
  2. 　前記１対の電極が、前記ガラス管の底部外壁面に対向する位置に絶縁層を介して配置され、放電間隙部を構成する近接端部の隙間を挟んでガラス管の長手方向に沿って前記隙間の３倍以上の長さを持って互いに離間する方向に延びる形状を有することを特徴とする請求項１記載のガス放電発光装置。
  3. 　前記ガラス管の底部内面上に蛍光体層を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のガス放電発光装置。
  4. 　前記絶縁層が耐熱性の樹脂フィルムから成り、前記電極が金属導体箔からなることを特徴とする請求項１、２及び３の何れか１項に記載のガス放電発光装置。
  5. 　前記絶縁層がガラス管にコーティングされた光透過性樹脂層から成り、該樹脂層の上に前記電極対を設けたことを特徴とする請求項１，２及び３の何れか１項に記載のガス放電発光装置。
  6. 　内部に放電ガスを封入した扁平楕円断面のガラス管を主体とし、該ガラス管の一方の扁平面に対向して管の長手方向に離間する少なくとも１対の放電電極を配置した構成において、前記放電電極とガラス管外壁面との間に前記扁平楕円断面幅よりも広い絶縁層を設けたことを特徴とするガス放電発光装置。
  7. 　長径軸を挟んで対向する前面側と背面側にそれぞれの平坦面を有する扁平楕円形横断面のガラス管を備え、前面側の平坦面を発光面にするとともに、背面側の平坦面の内面上に紫外線発光蛍光体層を設け、更に前記ガラス管の背面側平坦面に前記長径軸の幅よりも広い絶縁層を設け、該絶縁層の背面側に、放電間隙部を構成する近接端部の隙間を挟んでガラス管の長手方向に沿って前記隙間の少なくとも３倍の長さを持って互いに離間する方向に延びる少なくとも１対の放電電極を配置してなることを特徴とする紫外線発光用のガス放電発光装置。
  8. 　横断面において対向する上部と底部を有し内部に放電ガスを封入したガラス管の前記底部の内面に蛍光体層を設けたガス放電発光チューブを前記上部を発光面として複数本平行に配置してチューブアレイを構成し、該チューブアレイの背面側に絶縁フィルムを介して、金属導体箔からなる放電電極対を共通に配置した構成を有し、前記放電電極対は前記各放電発光チューブを共通に横切る隙間を挟んで前記チューブアレイの背面側をカバーするよう当該隙間の３倍以上の長さを持って各放電チューブの長手方向に広がるパターンを有することを特徴とするガス放電発光装置。
  9. 　電池を電源としたインバータ回路と昇圧回路とからなる駆動回路ユニットを平面光源ユニットと一体的に備え、平面光源ユニットと駆動回路ユニットを共通のケースに収容して光源モジュールを構成してなることを特徴とする請求項８に記載のガス放電発光装置。
  10. 　前記蛍光体層が紫外発光蛍光体層からなり、前記ケースはガス放電発光チューブの発光面側に紫外線透過性の保護板を備えることを特徴とする請求項９に記載のガス放電発光装置。
  11. 　横断面において対向する上部と底部を有し、内部に放電ガスを封入したガラス管を備え、前記ガラス管の管外壁面上に絶縁層を介して管の長手方向に離間する少なくとも１対の放電電極を設けたガス放電発光チューブを駆動する回路において、前記放電電極対の一方の電極に交番電圧を発生する昇圧トランスの二次巻き線の一方の出力端子を基準電位とともに接続し、他方の電極に前記二次巻き線の他方の出力端子を直接接続したことを特徴とするガス放電発光装置の駆動回路。
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