(57)【要約】【課題】ガラスバルブの内部の放電室に希ガスを封入すると共に外面に一対の外部電極を貼着して該外部電極を含むガラスバルブを保護チューブで被覆してなる希ガス放電管において、点灯時の発熱を効率良く放熱して温度上昇を抑制する構造とすることにより、高出力化と長寿命化を図る。【解決手段】希ガスが封入された気密の内部空間を放電室３とするガラスバルブ２の外面の互いに対向する位置に一対の外部電極５、６を設け、該一対の外部電極５、６の夫々の全体を覆うように紫外線透過性の絶縁チューブ７で被覆し、該絶縁チューブ７の上面の前記一対の外部電極５、６の夫々の直上の位置に熱放射率の高い放熱体８、９を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線透過性ガラスからなり、内面の全周に亘って蛍光体層が設けられると共に気密の内部空間を希ガスが封入された放電室とする筒状のガラスバルブと、
前記ガラスバルブの外面の互いに対向する位置に該ガラスバルブの長手方向に沿って平行に延設された一対の外部電極と、
前記一対の外部電極の夫々の全体を覆うように被覆する紫外線透過性の絶縁チューブと、
前記絶縁チューブの上面の、該絶縁チューブを介した前記一対の外部電極の夫々の直上の位置に設けられた熱放射率の高い放熱体とを備え、
誘電体バリア放電によってエキシマ光を放射する希ガス放電管であって、
前記放熱体は０．９以上の熱放射率を有すると共に前記絶縁チューブを介した直下に位置する前記外部電極の外形からはみ出さない形状寸法を有していることを特徴とする希ガス放電管。
【請求項２】
前記放熱体は、前記絶縁チューブを介した直下に位置する前記外部電極と同一の形状寸法を有していることを特徴とする請求項１に記載の希ガス放電管。
【請求項３】
前記絶縁チューブは、前記外部電極を含む前記ガラスバルブの前記外部電極全体を覆う部分以外の部分を切除した切除部を有する形状に被覆してなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の希ガス放電管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希ガス放電管に関するものであり、詳しくは、ガラスバルブ内の放電室に希ガスが封入されると共にガラスバルブの外面に一対の電極（外部電極）が設けられてなる希ガス放電管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の放電管としては、例えば「特開平１０−６４４８３号公報（特許文献１）」に、従来の希ガス放電灯として提起されたものがある（図１１参照）。
【０００３】
それは、ガラスバルブ８０の内面に蛍光層８１が形成されると共に外面に一対の外部電極（アルミテープ）８２、８３が互いに対向するように貼着され、該外部電極８２、８３を含むガラスバルブ８０全体が熱収縮性樹脂からなる保護チューブ８４により被覆・保護されている。
【０００４】
ガラスバルブ８０内の気密の放電空間８５には例えばキセノンガス等を主成分とする希ガスが所定量封入されており、一対の外部電極８２、８３間に所定の電圧を印加することにより放電空間８５で放電が発生して紫外又は真空紫外光が放電プラズマより放射され、それが蛍光層８１で波長変換されてアパーチャ８６、８７から可視光として外部に放出される。
【０００５】
ところで、一対の外部電極８２、８３及びガラスバルブ８０を被覆・保護する保護チューブ８４は、透光性等の光学特性や電気絶縁性等の電気特性を考慮した樹脂材料の選定がなされる。具体的には、フッ素系樹脂であるテフロン（登録商標）樹脂が用いられる場合が多々ある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−６４４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
その場合、テフロン（登録商標）樹脂で形成された熱収縮テフロン（登録商標）チューブ（保護チューブ）８４は、外部電極（アルミテープ）８２、８３を含むガラスバルブ８０全体を被覆・保護することにより、ガラスバルブ８０に対する外部電極８２、８３の固定保持（アルミテープの貼着部が放電管から放出される紫外線を受けて劣化することにより接着強度がなくなるため）を図ると共に、外部電極８２、８３に対する絶縁被覆（アルミテープによる感電を防止する）を施している。
【０００８】
しかしながら、テフロン（登録商標）の保護チューブ８４は熱放射率が低いために放熱性が悪く、放電灯の点灯時の発熱がガラスバルブ８０内の放電空間８５及び保護チューブ８４自体にこもり、保護チューブ８４の寿命劣化を促進させることになる。
【０００９】
テフロン（登録商標）の保護チューブ８４の劣化が進行するとテフロン（登録商標）皮膜に熱による亀裂が生じ、外部電極８２、８３に対する絶縁被膜性能の劣化、及びガラスバルブ８０に対する外部電極８２、８３の固定性能の劣化が発生することになる。
【００１０】
但し、放電灯の点灯時の発熱量を抑制するためにランプ電流を下げると、放電灯からの照射光量が減少して放電灯の諸機能低下を招くことになる。
【００１１】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、ガラスバルブの内部の放電空間に希ガスを封入すると共に外面に一対の外部電極を貼着して該外部電極を含むガラスバルブを保護チューブで被覆してなる放電灯（希ガス放電管）において、点灯時の発熱を効率良く放熱して温度上昇を抑制する構造とする。これにより、ランプ電流の増加が可能になるために放電管の高出力化が実現できると共に、保護チューブの熱劣化が抑制されるために放電管の長寿命化による高い信頼性を確保することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、紫外線透過性ガラスからなり、内面の全周に亘って蛍光体層が設けられると共に気密の内部空間を希ガスが封入された放電室とする筒状のガラスバルブと、前記ガラスバルブの外面の互いに対向する位置に該ガラスバルブの長手方向に沿って平行に延設された一対の外部電極と、前記一対の外部電極の夫々の全体を覆うように被覆する紫外線透過性の絶縁チューブと、前記絶縁チューブの上面の、該絶縁チューブを介した前記一対の外部電極の夫々の直上の位置に設けられた熱放射率の高い放熱体とを備え、誘電体バリア放電によってエキシマ光を放射する希ガス放電管であって、前記放熱体は０．９以上の熱放射率を有すると共に前記絶縁チューブを介した直下に位置する前記外部電極の外形からはみ出さない形状寸法を有していることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記放熱体は、前記絶縁チューブを介した直下に位置する前記外部電極と同一の形状寸法を有していることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は請求項２において、前記絶縁チューブは、前記外部電極を含む前記ガラスバルブの前記外部電極全体を覆う部分以外の部分を切除した切除部を有する形状に被覆してなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の希ガス放電管は、希ガスが封入された気密の内部空間を放電室とするガラスバルブの外面の互いに対向する位置に一対の外部電極を設け、該一対の外部電極の夫々の全体を覆うように紫外線透過性の絶縁チューブで被覆し、該絶縁チューブの上面の前記一対の外部電極の夫々の直上の位置に熱放射率の高い放熱体を設けた。
【００１６】
これにより、放電管の点灯時の温度上昇が抑制されてランプ電流を多く流すことが可能となり、放電管の高出力化が実現できた。同時に温度上昇の抑制によって保護チューブの熱劣化が抑制され、放電管の長寿命化も実現できた。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態の長手方向に沿う縦断面説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面説明図である。
【図３】実施形態の配線駆動説明図である。
【図４】スペクトル分布図である。
【図５】ランプ電流と放電管温度との関係を示すグラフである。
【図６】ランプ電流とＵＶ（紫外線）放射束との関係を示すグラフである。
【図７】他の実施形態の側面説明図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ断面説明図である。
【図９】他の実施形態の側面説明図である。
【図１０】図９のＣ−Ｃ断面説明図である。
【図１１】従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図１０を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００１９】
図１は本発明の希ガス放電管に係わる実施形態の長手方向に沿う縦断面説明図、図２は図１のＡ−Ａ断面説明図である。
【００２０】
本実施形態の希ガス放電管（以下、「放電管」と略称する）１は、例えば石英ガラス等の紫外線を透過するガラスで形成された円筒状のガラスバルブ２の両端を同じ材質のガラスで閉塞し、ガラスバルブ２内に気密空間からなる放電室３を備えている。
【００２１】
放電室３内には封入ガスとして希ガスが気密に封入されており、具体的にはキセノンガスもしくはキセノンにネオン、アルゴン、ヘリウム等のバッファガスを混合した混合ガスが用いられる。封入ガスが封入された放電室３内は、１００〜２００Ｔｏｒｒの圧力に減圧されている。
【００２２】
ガラスバルブ２の内面には、全周に亘って均一な厚みの蛍光体層４が設けられている。蛍光体層４を形成する蛍光体には、エキシマ放電により得られたピーク波長が１７２ｎｍの真空紫外線に励起されて所望のスペクトル分布を有する紫外線を放射する蛍光材料が用いられ、本実施形態においてはＬａＰＯ４：Ｐｒが用いられている。
【００２３】
ガラスバルブ２の外面には、互いに対向する位置に該ガラスバルブ２の長手方向（バルブ軸線Ｘ方向）に沿って延びる一対の電極（外部電極）５、６が平行に並設されている。外部電極５、６は、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム等からなる金属シートが接着剤あるいは粘着テープを介して直接ガラスバルブ２の外面に貼着されている。  
【００２４】
外部電極５、６の上面及び側面と外部電極５、６の貼着部以外のガラスバルブ２の外面は、紫外線の透過率が高く、且つ絶縁性及び熱収縮性を有する絶縁チューブ７で被覆されている。絶縁チューブ７は、本実施形態においてはテフロン（登録商標）で形成されたチューブ（テフロン（登録商標）チューブ）からなり、ガラスバルブ２の外面に貼着された外部電極５、６が熱収縮性の絶縁チューブ７の収縮力によってガラスバルブ２の外面に圧し付けられた状態（押圧状態）で貼着固定されている。
【００２５】
さらに、絶縁チューブ７の表面の、外部電極５、６の夫々の直上位置には、熱放射体（以下、「放熱体」と呼称する）８、９が接着剤あるいは粘着テープを介して貼着されている。放熱体８、９は熱放射率が高い材料（少なくとも、熱放射率が９０％以上）をシート状に形成したものが用いられ、本実施形態においては、沖電気工業株式会社製の放射シート（商品名「まず貼る一番（商標）：熱放射率（１００℃）：０．９６」を採用し、外部電極５と該外部電極５の直上に位置する放熱体８同士、及び、外部電極６と該外部電極６の直上に位置する放熱体９同士は、夫々同一の形状寸法とされている。
【００２６】
但し、外部電極５と放熱体８同士、及び、外部電極６と放熱体９同士は、必ずしも同一の形状寸法に限られるものではなく、放熱体８は外部電極５の外形からはみ出さない形状寸法であり、放熱体９は外部電極６の外形からはみ出さない形状寸法であればよい。
【００２７】
図３は、上記構成の放電管を駆動するときの配線駆動説明図を示している。
【００２８】
放電管１を駆動するに当たっては、一対の外部電極５、６間に矩形波或いはパルス波の高周波・高電圧を印加する。なお、周波数は４０ｋＨｚ〜９０ｋＨｚの範囲が好ましく、最適な電圧（ピーク電圧）はガラスバルブ２の径により異なる。
【００２９】
すると、誘電体のガラスバルブ２及び放電室３を介して外部電極５、６間で放電が開始され、放電室３内に封入された放電ガス（キセノンガス）がエキシマ発光して真空紫外線（ＶＵＶ）を放射する。
【００３０】
この真空紫外線はガラスバルブ２の内面に設けられた蛍光体層４に照射され、真空紫外線で励起された蛍光体層４が発する紫外線（ＵＶ）が、アパーチャ領域１０のガラスバルブ２及び絶縁チューブ７を透過して外部に照射される。
【００３１】
外部に照射される紫外線は、図４（スペクトル分布図）に示すように、放電管１の使用目的ともなる殺菌作用の分光特性（殺菌線（ＵＶ−Ｃ））に合致する２６０ｎｍ付近と、それよりも短波長側の２４０ｎｍ付近の２箇所に相対強度のピークを有するスペクトル分布を呈している。
【００３２】
このとき、図３に戻って、ガラスバルブ２内の放電室３では熱が発生し、その熱はアパーチャ領域１０においては、ガラスバルブ２及び絶縁チューブ７を伝導して該絶縁チューブ７の表面から大気中に放散される。一方、アパーチャ領域１０以外の領域においては、ガラスバルブ２、外部電極５、絶縁チューブ７及び放熱体８を伝導して該放熱体８に至る伝熱路と、ガラスバルブ２、外部電極６、絶縁チューブ７及び放熱体９を伝導して該放熱体９に至る伝熱路の２系統の伝熱路が形成され、夫々の熱路を経て放熱体８及び放熱体９に移動した熱は各放熱体８、９の表面から大気中に放射される。
【００３３】
放熱体８、９は上述したように極めて高い熱放射率を有するため、ガラスバルブ２内の放電室３から絶縁チューブ７まで伝導された熱は、絶縁チューブ７から直接外部に放熱するよりも絶縁チューブ７に貼着した放熱体８、９を介して外部に放熱する方が高い放熱効率を得ることができる。
【００３４】
そのため、絶縁チューブ７に放熱体８、９を設けることにより放電管１の点灯時の温度上昇を抑制することができ、放熱体８、９が貼着されていない放電管に比べてランプ電流を多く流すことが可能となって、放射強度の高い高出力放電管を実現することができる。
【００３５】
それと同時に、絶縁チューブ７に貼着される放熱体８、９の夫々は、直下に位置する外部電極５、６の夫々に対して同一の形状寸法か、あるいは外部電極５、６の外形からはみ出さない形状寸法を有している。特に、放熱体を、絶縁チューブを介した直下に位置する外部電極と同一の形状寸法とすることで、放熱体は、照射光の光路を妨げない範囲における最大限の放熱面積を確保することができる。
【００３６】
そのため、放熱体８、９はいずれも、エキシマ発光による真空紫外線で励起された蛍光体層４が発する紫外線が外部に照射されるまでの照射光路を遮ることはなく、アパーチャ領域１０を狭めるものとはならない。この点からも、放射強度の高い高出力放電管を実現することが可能となる。
【００３７】
以下に、絶縁チューブに一対の放熱体を貼着してなる本発明の構成からなる実施例と、放熱体が貼着されていない従来の構成からなる比較例について、放電管の駆動電流（ランプ電流）と放電管の温度との関係（図５参照）、及び、放電管の駆動電流（ランプ電流）と放射束との関係（図６参照）を説明する。
【００３８】
図５は、横軸にランプ電流ＩＬ（ｍＡ）を表し、縦軸に温度Ｔ（℃）を表している。図６は、横軸にランプ電流ＩＬ（ｍＡ）を表し、縦軸にＵＶ（紫外線）放射束（Ｗ）を表している。
【００３９】
なお、実施例及び比較例はいずれも、ガラスバルブの外径を４ｍｍ、長さを１０５ｍｍとし、実施例は一対の放熱体の夫々の幅を２．５ｍｍ、長さを９５ｍｍとしたものである。
【００４０】
図５より、比較例に従来の定格のランプ電流ＩＬ＝４．５ｍＡを流すと放電管の表面温度Ｔは５５℃となり、実施例に比較例と同じ４．５ｍＡのランプ電流ＩＬを流すと放電管の表面温度Ｔは４５℃となった。つまり、本発明の放電管を従来の放電管の定格のランプ電流ＩＬで駆動することにより、同じ放射強度を維持しながら放電管の表面温度Ｔを従来の放電管よりも約１０℃下げることが可能となり、絶縁チューブの熱による劣化が抑制されて放電管の長寿命化が実現できることになる。
【００４１】
また、実施例の放電管の表面温度Ｔを、比較例に定格のランプ電流ＩＬ＝４．５ｍＡを流したときの放電管の表面温度Ｔである５５℃に設定すると、実施例に比較例の定格のランプ電流ＩＬよりも１ｍＡ多い５．５ｍＡのランプ電流ＩＬを流すことが可能であることがわかる。
【００４２】
すると、図６より、比較例のランプ電流ＩＬが４．５ｍＡのときの該比較例のＵＶ（紫外線）放射束は約０．０１７Ｗであり、実施例のランプ電流ＩＬが５．５ｍＡのときの該実施例の紫外線（ＵＶ）放射束は約０．０１９Ｗである。つまり、実施例と比較例の放電管に対して同じ表面温度を維持しながら実施例の放電管のＵＶ（紫外線）放射束を比較例の放電管のＵＶ（紫外線）放射束に対して約１０％以上（１１．７６％）の比率で増大させることができる。その結果、放電管から照射される紫外線の放射強度が高まって放電管の高出力化が実現できることがわかる。
【００４３】
図７（放電管の側面説明図）及び図８（図７のＢ−Ｂ断面説明図）に示す放電管、及び、図９（放電管の側面説明図）及び図１０（図９のＣ−Ｃ断面説明図）に示す放電管は、夫々上記実施形態とは絶縁チューブの形状を異にするものであり、ガラスバルブを被覆する絶縁チューブによる紫外線の吸収を低減して放電管から照射される紫外線の放射束が増加するようにしたものである。
【００４４】
具体的には図７及び図８の放電管１より、絶縁チューブ７の、各外部電極５、６全体を覆う部分以外の部分をガラスバルブ２の長手方向に沿って切除した形状を有するものであり、ガラスバルブ２の長手方向に沿う長溝状の切除部１１からはガラスバルブ２が露出している。
【００４５】
これにより、略アパーチャ領域１０においては絶縁チューブ７が切除されてガラスバルブ２が露出しており、エキシマ発光による真空紫外線で励起された蛍光体層４からアパーチャ領域１０内に向けて発せられた紫外線は、ガラスバルブ２のみを透過して外部に照射される。そのため、絶縁チューブでの吸収がない分、外部に照射される紫外線は放射束が増大し、放射強度の高い高出力放電管を得ることができる。
【００４６】
これに対し、図９及び図１０の放電管１は、図７及び図８の放電管１と同様に、絶縁チューブ７の、各外部電極５、６全体を覆う部分以外の部分をガラスバルブ２の長手方向に沿って切除した形状を有するものであるが、図７及び図８の放電管１と異なるのは、切除部が長溝状ではなく複数の窓状の切除部１２が互いに桟部１３を挟んで直線状に設けられた状態とされている。
【００４７】
この場合、絶縁チューブ７の切除部１２の総面積は、図７及び図８の放電管の切除部１１の総面積よりも小さいため放電管からの放射束は低下するが、桟部１３がある分、ガラスバルブ２に対する絶縁チューブ７の接触面積が大きくなるため固定信頼性が向上するものとなる。
【符号の説明】
【００４８】
１…  希ガス放電管
２…  ガラスバルブ
３…  放電室
４…  蛍光体層
５…  電極（外部電極）
６…  電極（外部電極）
７…  絶縁チューブ
８…  熱放射体（放熱体）
９…  熱放射体（放熱体）
１０…  アパーチャ領域
１１…  切除部
１２…  切除部
１３…  桟部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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