(57)【要約】【課題】  アーク放電に伴う放電のちらつき、放電容器や内部電極に対する負荷を小さくするとともに、十分な光量を得ることができ、しかも放電開始時の印加電圧を大きくしないようにした誘電体バリア放電ランプを提供する。【解決手段】  誘電体バリア放電ランプ１は、放電容器２を備えており、放電容器２の内部には、放電容器２の内径より小さな外径を有する内部電極３が設けられている。また、放電容器２の外周面には、外部電極７が設けられており、放電容器２には、キセノンを主成分とするエキシマ放電用希ガスが充填されている。内部電極３は、放電容器２における外部電極７が設けられた側の内壁に接触した状態で配置されており、放電容器２の内部には、内部電極３を支持する内部電極支持具９が設けられている。内部電極３は、放電容器２の内壁に沿った沿面放電を行うことにより、光を放射する。【選択図】  図１
2006054059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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をなす管状気密容器と、
前記管状気密容器の外周に設けられた外部電極と、
前記管状気密容器の内部に配置された内部電極と、
前記内部電極を支持する支持部材と、
を備え、
前記内部電極が、前記管状気密容器の内径よりも小さな外径を有しており、前記管状気密容器における前記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を特徴とする誘電体バリア放電ランプ。
【請求項２】
前記内部電極が、コイル状部を有する請求項１に記載の誘電体バリア放電ランプ。
【請求項３】
前記内部電極が、少なくとも前記支持部材による被支持部において、前記管状気密容器における前記外部電極が設けられた外周面に対応する内壁に接触している請求項１または請求項２に記載の誘電体バリア放電ランプ。
【請求項４】
前記内部電極が、前記支持部材によって、前記管状気密容器における前記外部電極が設けられた外周面に対応する内壁に接触させられている請求項３に記載の誘電体バリア放電ランプ。
【請求項５】
前記管状気密容器における両端部がピンチシール部とされており、
前記内部電極の両端部は、前記ピンチシール部における、前記管状気密容器の径方向に見て、前記管状気密容器内で前記内部電極が設けられている方向に片寄った位置に配置されている請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載の誘電体バリア放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来、内部電極と外部電極との間に誘電体を介して放電を行わせる誘電体バリア放電ランプとしては、たとえば特開平７−２７２６９２号公報（特許文献１）に開示されたものや、特開平３−２０１３５８号公報（特許文献２）に開示された高出力ビーム放射装置がある。また、特開２００２−２４５９７２号公報（特許文献３）に開示された放電ランプや、特開２００１−２８３７８５号公報（特許文献４）に開示されたものなどもある。
【０００３】
このうち、特許文献１に開示された誘電体バリア放電ランプは、管状の放電容器を備え、放電容器の外周面に設けられた光透過性の外部電極と、放電容器の内側に設けられた細長い内部電極とを備えている。この放電容器にエキシマ分子を形成する放電用ガスが充填されており、外部電極と内部電極との間で誘電体バリア放電を行うことによって光を照射するものである。また、特許文献１には、放電容器の中心軸からずれた位置に内部電極を配置した誘電体バリア放電ランプも開示されている。
【０００４】
また、特許文献２に開示された高出力ビーム装置においては、外側の誘電体管（石英管）の外周面に外側電極が設けられており、誘電体管の内部に、内側石英管に収容された内側電極が設けられている。この特許文献２には、内側電極が収容された内側石英管が、外側の誘電体管の内周面に接触するものも開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献３に開示された放電ランプは、ガラスバルブの外側の周方向の一部に位置する外部電極と、バルブ内の中心から径方向に向けて偏心して主体部が配置された内部電極を備えるものである。この放電ランプでは、ガラスバルブの中心軸を介して反対方向の位置に、外部電極と内部電極とがそれぞれ配置されている。
【０００６】
また、特許文献４に開示された誘電体バリア放電ランプは、管状の気密容器を備え、この気密容器の外周に装着された外部電極と、気密容器の内周面に沿って配置された螺旋形状を有する内部電極と、を有している。この誘電体バリア放電ランプにおいて、内部電極は、気密容器の内径と同じ外径を有しており、気密容器の内周面全体に亘って接触するように配置されている。
【特許文献１】特開平７−２７２６９２号公報（図１０，図１１）
【特許文献２】特開平３−２０１３５８号公報（図４）
【特許文献３】特開２００２−２４５９７２号公報（図３）
【特許文献４】特開２００１−２８３７８５号公報（図１，図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１に開示された誘電体バリア放電ランプでは、外部電極と内部電極との間でアーク放電が生じやすい。このため、見た目の放電のちらつきが大きく、放電容器や内部電極に対する負荷が大きくなり、内部電極のスパッタリングによる放電容器の内壁への電極材料の付着も激しくなる傾向にあるという問題があった。
【０００８】
また、上記特許文献２に開示された高出力ビーム装置では、内部電極が内側石英管の内部に収容されている。このため、放電を開始する際の印加電圧を高くしなければならないという問題があった。
【０００９】
さらに、特許文献３に開示された放電ランプは、外部電極と内部電極とがガラスバルブの中心軸を介して反対側に配置されていることから、アーク放電が発生しやすい。このため、上記特許文献１に開示した誘電体バリア放電ランプと同様、放電のちらつき、放電容器や内部電極に対する負荷の増大や、内部電極のスパッタリングによる放電容器への影響が大きくなるという問題があった。
【００１０】
また、特許文献４に開示された誘電体バリア放電ランプでは、外部電極と内部電極との間において、気密容器の内周面に沿って放電される沿面放電が生じるものと考えられる。ここで、気密容器の内周面には、その全面に亘って螺旋形状をなす内部電極が接触した状態で配置されている。このため、螺旋の１ピッチ分の間隔を空けて隣接するそれぞれの内部電極からの沿面放電同士が相互に影響を受けやすい状態にある。したがって、気密容器と内部電極との各接触部において、内部電極から生じるそれぞれの沿面放電は十分に広がることができず、その結果、十分な光量を得ることができないという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明の課題は、アーク放電に伴う放電のちらつき、放電容器や内部電極に対する負荷を小さくするとともに、十分な光量を得ることができ、しかも放電開始時の印加電圧を大きくしないようにした誘電体バリア放電ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決した本発明に係る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をなす管状気密容器と、管状気密容器の外周に設けられた外部電極と、管状気密容器の内部に配置された内部電極と、内部電極を支持する支持部材と、を備え、内部電極が、管状気密容器の内径よりも小さな外径を有しており、管状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ものである。
【００１３】
本発明に係る誘電体バリア放電ランプでは、管状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内部電極が近接しているので、内部電極と外部電極との間で起こる放電は、管状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、アーク放電に伴うちらつき、管状気密容器や内部電極に対する負荷および内部電極のスパッタリングによる管状気密容器への影響を小さくすることができる。その結果、誘電体バリア放電ランプの長寿命化を図ることができる。また、放電開始時の印加電圧が大きくならないものとすることができる。
【００１４】
さらに、内部電極の外径が管状気密容器の内径よりも小さいことから、内部電極から生じた沿面放電が、管状気密容器の内壁に沿って十分に広がることができる。したがって、十分な光量を得ることができる。
【００１５】
なお、本発明における「内部電極が、管状気密容器の内径よりも小さい外径を有」するとは、少なくとも内部電極の放電部分（外部電極との間で実際に誘電体バリア放電が生じる部分）が、管状気密容器の内壁の周方向全体に亘るような近接をしないことをいう。特に、少なくとも内部電極の放電部分では、管状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の周方向での一部に対して近接している態様とするのが好ましい。
【００１６】
さらに、本発明における内部電極の「外径」は、管状気密容器に配置した形態での外径をいい、たとえば内部電極が直線状である場合には、線状の状態での外径が外径となる。また、内部電極が、線状部材をコイル状に巻いたものである場合、線状の状態での外径ではなく、コイル状に巻いた状態での巻径が外径となる。
【００１７】
なお、本発明における「管状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」とは、管状気密容器における外部電極が設けられている外周面に対して、管状気密容器の管壁を挟んで対応する管状気密容器の内壁（内周面）をいう。また、本発明における「近接」とは、内部電極と外部電極との間で行われる誘電体バリア放電の形態が、沿面放電が主となるような状態をいい、内部電極と管状気密容器の内壁とが離間して近接する場合のほか、内部電極と管状気密容器の内壁とが接触する場合も含む。
【００１８】
ここで、内部電極が、コイル状部を有する態様とすることができる。
【００１９】
このように、内部電極がコイル状部を有することにより、内部電極が直線状である場合よりも放電を行う際のスパッタが少なくなる。このため、管状気密容器や内部電極に対する負荷および内部電極のスパッタリングによる管状気密容器への影響をさらに小さくすることができる。
【００２０】
なお、本発明における「コイル状部を有する」とは、内部電極の全体がコイル状である場合や、内部電極の一部がコイル状である場合を含む。
【００２１】
また、内部電極が、少なくとも支持部材による被支持部において、管状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接触している態様とすることができ、さらには、内部電極が、支持部材によって、管状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接触させられている態様とすることもできる。
【００２２】
このように、内部電極が少なくとも支持部材で支持された部分において、管状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接触すること、さらには、少なくとも支持部材による被支持部において、支持部材によって接触させられていることにより、内部電極をより確実に所望の状態で保持することができる。
【００２３】
さらに、管状気密容器における両端部がピンチシール部とされており、内部電極の両端部は、ピンチシール部における、管状気密容器の径方向に見て、管状気密容器内で内部電極が設けられている方向に片寄った位置に配置されている態様とすることができる。
【００２４】
このように、管状気密容器における両端部がピンチシール部とされており、内部電極の両端部は、ピンチシール部における、管状気密容器の径方向（長手方向に直交する方向）に見て、管状気密容器内で内部電極が設けられている方向に片寄った位置に配置されていることにより、内部電極が、管状気密容器における外部電極が設けられた側の内壁に、より近接しやすく配置することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る誘電体バリア放電ランプによれば、アーク放電に伴う放電のちらつき、放電容器や内部電極に対する負荷を小さくするとともに、十分な光量を得ることができ、しかも放電開始時の印加電圧を大きくしないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、同一要素には同一の符号を用いるものとし、重複する説明は省略することがある。また、各図面は説明の理解を容易にするため、誇張ないし省略している部分があり、その寸法比率は必ずしも実際のそれとは一致しない。図１は本発明の第一の実施形態に係る誘電体バリア放電ランプの側面図である。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態に係る誘電体バリア放電ランプ（エキシマ放電ランプ）１は、光透過性材料からなる管状気密容器である単管状の放電容器２を備えている。放電容器２は、細長い管状をなしており、外径１０ｍｍ、内径８ｍｍ（肉厚１ｍｍ）、長さ４００ｍｍの筒状の石英ガラス材からなる。
【００２８】
放電容器２の内部には、長尺材をコイル状に巻いてなる内部電極３が設けられている。内部電極３は、たとえばタングステンからなる中実の金属線であり、放電容器２の長手方向に沿って配置されている。内部電極３は、図２にも示すように、放電部分を含む粗巻きコイル部３Ａを備えており、粗巻きコイル部３Ａの一端側には、張力作用部である密巻きコイル部３Ｂと、さらにその最先端側に粗巻きコイル部３Ｃが形成されている。これらの粗巻きコイル部３Ａ、密巻きコイル部３Ｂ、および粗巻きコイル部３Ｃは、外径が０．１８ｍｍである１本の金属線を変形加工することによって形成されている。
【００２９】
さらに、これらの粗巻きコイル部３Ａ、密巻きコイル部３Ｂ、および粗巻きコイル部３Ｃはすべて同軸状に配置されている。粗巻きコイル部３Ａ、密巻きコイル部３Ｂ、および粗巻きコイル部３Ｃの巻き径は同一で、粗巻きコイル３Ａ、密巻きコイル３Ｂ、および粗巻きコイル３Ｃの径方向の断面における最外径が０．８ｍｍである。この場合、内部電極３の外径は、放電部分を含む粗巻きコイル部３Ａの径方向の断面における最外径（巻径）であり、本実施形態では、０．８ｍｍとなる。
【００３０】
また、粗巻きコイル部３Ａおよび粗巻きコイル部３Ｃのピッチ（放電容器２における長手方向の軸に沿ったコイル１巻き分の長さ）は１．０ｍｍである。一方、密巻きコイル部３Ｂは１０ｍｍの長さに形成されている。また、密巻きコイル部３Ｂは、放電に伴って粗巻きコイル部３Ａが膨張した際に収縮して、粗巻きコイル部３Ａの膨張を吸収する。
【００３１】
内部電極３の両端部には、モリブデン箔などからなる金属箔４がそれぞれ接続されている。金属箔４は、横長の矩形表面を有する板状体であり、図２および図３にも示すように、その一端側の表面において、たとえば図示しない白金箔を間に挟んだ溶接によって、内部電極３の一端部と接続されている。
【００３２】
一方、金属箔４の他端側の表面における高さ方向中央部には、たとえばモリブデン線からなるリード線６がたとえば図示しない白金箔を間に挟んだ溶接によって接続されている。これらのリード線６は、内部電極３の一端部が接続されている面と同じ面に溶接されている。なお、内部電極３の他端部においても同様の構造が形成されている。
【００３３】
また、放電容器２における長手方向両端部は、ピンチシールされてそれぞれピンチシール部５とされており、放電容器２の中を密閉している。ピンチシール部５の内部には、それぞれ内部電極３の端部とリード線６とが接続された金属箔４が配設されている。
【００３４】
なお、図１および図２に示すように、内部電極３の両端部は、金属箔４、リード線６とともに、ピンチシール部５における、放電容器２の径方向に見て、放電容器２内で内部電極３が設けられている方向、より詳細には、放電容器２の密閉された部分において、内部電極３の放電部分が設けられている方向、つまり外部電極７が設けられている方向に片寄った位置に配置されている。
【００３５】
放電容器２の外周面の上側には、外部電極７が設けられており、放電容器２の外周面の下側には外部電極が設けられておらず、放電容器２が露出している。なお、図１では、外部電極７の中央部分の一部を切り欠いた状態を描いている。外部電極７は、図１におけるＡ−Ａ′線で示した部分での、誘電体バリア放電ランプ１の径方向の端面図である図４において説明すると、放電容器２の外周の上部であって、放電容器２の長手方向中心軸Ｘを中心とし、外周での最上位置（放電容器２の周方向に見た外部電極７の設置中心部）Ｏを０度とした場合に、外周に沿ってプラス（時計回り）方向およびマイナス（反時計回り）方向に１２０度ずつ、計２４０度の範囲を覆うようにして設けられており、外周の下部の１２０度の範囲が開口している。この開口した部分が光照射部となる。
【００３６】
外部電極７は、アルミニウムなどの金属膜からなる。この金属膜は、たとえばアルミニウムを１５０ｎｍの厚さで放電容器２の外側に蒸着して形成されており、反射鏡としての機能をも備えるものである。したがって、放電によって生じた光のうち、外部電極７側に向かった光も反射されて光照射部のみから照射されるため、その放出光の利用効率を高めることができる。なお、アルミニウムなどの金属膜からなる外部電極７の酸化や損傷、劣化を防ぐ目的で、ＳｉＯ２等の保護膜を蒸着等の手段によってオーバーコートすることが望ましい。
さらに、放電容器２における密巻きコイル部３Ｂが設けられている側の反対側の端部近傍には、排気管８が設けられている。この排気管８を介して放電容器２内の空気を排出することにより放電容器２の中が真空状態とされる。真空状態とされた放電容器２の中には、その後、エキシマ放電用希ガス、たとえばキセノンを主放電ガスとするエキシマ放電用希ガスがたとえば４００Ｔｏｒｒ充填され、内部電極３はエキシマ放電用希ガスに曝される。
【００３７】
また、放電容器２の内部には、内部電極３を支持する支持部材である内部電極支持具９が配設されている。内部電極支持具９は、放電容器２の内部に３個設けられており、これらの３個の内部電極支持具９は、放電容器２の長手方向に等間隔に離間して配置されている。内部電極支持具９は、放電容器２の内径にほぼ等しい径の円形部を有する金属線部材であり、この円形部は弾性力を有しており、円形部が拡幅する方向に付勢力を生じる。内部電極３は、内部電極支持具９がない状態にあっても、放電容器２の外部電極７が設けられた側の内壁（その対応する外周面に外部電極７が設けられている放電容器２の内壁）に接触しているが、特に内部電極支持具９に支持された被支持部３Ｄにおいて、内部電極支持具９の付勢力によって放電容器２の外部電極７が設けられた側の内壁に押し付けられて接触している。こうして、内部電極３は、放電容器２における外部電極７が設けられた外周面に対応する内壁に対して接触している。
【００３８】
さらに、誘電体バリア放電ランプ１は、放電容器２のうち、ピンチシール部５ではなく、かつ外部電極７が設けられていない部分を、図５（ａ）、（ｂ）に示すランプ固定用金具１０に把持されて、図示しない筐体に取り付けられる。外部電極７の一方の端部には、図６（ａ）、（ｂ）に示す外部電極金具１１が外部電極７と電気的に接続された状態で装着されている。
【００３９】
また、外部電極７と内部電極３との相対的な位置関係について説明すると、外部電極７は内部電極３を覆うように設けられている。この内部電極３のうちの粗巻きコイル部３Ａに対応する位置にのみ外部電極７が設けられ、密巻きコイル部３Ｂに対応する位置には外部電極は設けられていない。ここで、内部電極３における放電部分は、粗巻きコイル部３Ａにおける外部電極７と対応する部位と略一致する。
【００４０】
他方、誘電体バリア放電ランプ１が図示しない筐体に取り付けられた後、リード線６および外部電極金具１１は、それぞれ配線１２を介して、点灯用電源１３に接続される。この点灯用電源１３は、インバータに直流電圧を印加することによって交流電圧を発生しており、誘電体バリア放電ランプ１に対しては、たとえばＶｐ−ｐが４ｋＶ、周波数６５ｋＨｚの交流電圧を印加する。こうして、配線１２および外部電極金具１１を介して、点灯用電源１３から外部電極７に電力が供給され、配線１２、リード線６、および金属箔４を介して、点灯用電源１３から内部電極３に電力が供給される。
【００４１】
以上の構成を有する本実施形態に係る誘電体バリア放電ランプ１においては、放電容器２の内部に設けられた内部電極３が、放電容器２における外部電極７が設けられた側の内壁に接触して配置されている。内部電極３が放電容器２における外部電極７が設けられた側の内壁に接触した状態では、内部電極３と外部電極７との間で生じる放電は、放電容器２における外部電極７が設けられた側の内壁に沿った沿面放電が主となり、アーク放電は生じないか生じたとしても非常に少ないものとなる。したがって、アーク放電に伴う放電のちらつき、放電容器２や内部電極３に対する負荷および内部電極３のスパッタリングによる放電容器２への影響を小さくすることができる。また、放電開始時に印加電圧を大きくしすぎないで済ませることもできる。
【００４２】
また、内部電極３は放電容器２の内径（８ｍｍ）より小さな外径（０．８ｍｍ）を有している。このため、内部電極３は、少なくともその放電部分が放電容器２の内壁の周方向全体に亘って接触状態にあるのではなく、放電容器２における内壁の周方向での一部に点接触している。特に、本実施形態では、誘電体バリア放電ランプ１の放電部分（内部電極３と外部電極７との間で誘電体バリア放電が生じる部分）の任意の径方向端面での外部電極７の設置中心部Ｏと放電容器２の長手方向中心軸Ｘを結んだ線と、放電容器２の外部電極７が設けられた側の内壁との接点に略一致する部位で内部電極３が点接触し、放電容器２の周方向に対して連続的な接触部を持たない状態となっている（図４参照）。したがって、内部電極３における放電容器２との接触点からの沿面放電が広がりやすくなっていることに加え、内部電極３によって遮断される光を非常に少なくすることができるので、十分な光量を得ることができる。
【００４３】
特に、本実施形態に係る誘電体バリア放電ランプ１では、内部電極３として全体がコイル状のものを用いている。このため、直線状の内部電極を用いた場合と比較しても、スパッタの発生を防止することができる。
【００４４】
ここで、本実施形態に係る誘電体バリア放電ランプ１の放電特性を調べた。本実施形態の誘電体バリア放電ランプ１のリサージュ図を図７に示す。誘電体バリア放電ランプにおける一般的なリサージュ図は、平行四辺形となるが、実験の結果、本実施形態に係る誘電体バリア放電ランプ１では、図７に示すような安定な平行四辺形を描くリサージュ図が得られた。
【００４５】
また、本実施形態の誘電体バリア放電ランプ１と従来の誘電体バリア放電ランプとの放電状態についても比較した。なお、従来の誘電体バリア放電ランプとしては、内部電極を放電容器の長手方向中心軸上に配置したほかは、本実施形態の誘電体バリア放電ランプ１と同様の構成を有する誘電体バリア放電ランプを用いた。また、この実験では、放電ガス条件と点灯インバータも同一のものとした。その結果、従来の誘電体バリア放電ランプでは、数箇所にアーク状の強い放電が存在したちらつきがあるフィラメント状の放電となった。これに対して、本実施形態に係る誘電体バリア放電ランプ１では、均一で安定な沿面放電が得られた。
【００４６】
これらの結果から、本実施形態に係る誘電体バリア放電ランプ１は、従来の誘電体バリア放電ランプに比較して、アーク状の放電が少ない均一で安定な放電となった。また、本実施形態に係る誘電体バリア放電ランプ１では、光出力や電極のスパッタ、放電モードにおいて問題が見られず、従来の誘電体バリア放電ランプと比較して、長寿命化が期待できる結果となった。
【００４７】
また、良好な沿面放電を行うためには、以下の条件とするのが好適である。図８は誘電体バリア放電ランプ１の各部の寸法的な条件を説明するために記載を簡略化した径方向断面図であり、説明に不要な記載は省略している。図８に示すように、内部電極３の半径をｒ、誘電体バリア放電ランプ１における放電容器２の内半径をＲ、内部電極３と放電容器２における外部電極７が設けられた側の内壁との間の最短距離をｄ、放電容器２の厚さをｔとする。また、外部電極７は、放電容器２の長手方向中心軸Ｘを中心として、外周での最上位置（放電容器２の周方向に見た外部電極７の設置中心部Ｏを０度として場合に、プラス（時計回り）方向およびマイナス（反時計回り）方向にそれぞれ角度θの範囲で配設されている。ここで、内部電極３の半径ｒは、内部電極３が直線状である場合には、その半径を示し、コイル状である場合には、コイル状に巻かれた状態での外半径を示す。
【００４８】
このとき、内部電極３の半径ｒと放電容器２の内半径Ｒとの関係は、下記（１）式を満たし、内部電極３の半径ｒと、内部電極３と放電容器２における外部電極７が設けられた側との間の最短間隔ｄは、下記（２）式を満たすことにより、均一な沿面放電が形成される。
【００４９】
０．０３≦ｒ／Ｒ≦０．１２  ・・・（１）
ｄ≦ｒ／２  ・・・（２）
上記（１）式に示す範囲のうち、ｒ／Ｒ＝０．１程度とするのが望ましい。また、（２）式に示す範囲では、極力ｄ＝０に近いのが望ましく、もっとも望ましいのがｄ＝０、換言すると、内部電極３と放電容器２における外部電極７が設けられた側の内壁とが接触した状態である。
【００５０】
ここで、ｒ／Ｒが０．０３未満では、内部電極３上の放電点における負荷が大きくなり、スパッタが発生しやすくなってしまう。一方、ｒ／Ｒが０．１２を超えると、フィラメント状の誘電体バリア放電に移行しやすくなってしまう。したがって、（１）式に示す範囲が好適となる。
【００５１】
また、上記θは、下記（３）式に示す範囲とするのが望ましい。
【００５２】
９０°≦θ≦１２０°  ・・・（３）
（３）式に示す範囲のうち、θ＝１２０°とするのが最も望ましい。上記（３）式の範囲に設定したのは、θが９０°未満では、外部電極７の端部と内部電極３との間の距離が短くなってしまい、フィラメント状の誘電体バリア放電に移行しやすくなってしまうからであり、θが１２０°を超えると、光の取り出し効率が低下してしまうからである。
【００５３】
さらに、放電容器２の内径２Ｒと、放電容器の厚さｔとの関係では、下記（４）式を満たすようにするのが好ましい。
【００５４】
６≦２Ｒ／ｔ≦１２  ・・・（４）
また、内部電極３がコイル状に巻かれている場合には、内部電極３のコイルピッチをその線材径の１．５倍から１０倍にするのが望ましい。これらの条件を満たすときに、均一な沿面放電を良好に形成することができる。ここで、コイルピッチが小さすぎると、コイルの作製が困難になり、十分な張力を持たせることができなくなってしまう。一方、コイルピッチが大きすぎると、放電容器２の軸方向の光分布が均一でなくなってしまう。このことから、内部電極３のコイルピッチとその線材径との関係を上記のようにするのが好適である。
【００５５】
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。本実施形態に係る誘電体バリア放電ランプは、上記第一の実施形態と比較して、内部電極の態様が主に異なっている。図９は、本発明の第二の実施形態に係る誘電体バリア放電ランプの側面図である。
【００５６】
図９に示すように、本実施形態に係る誘電体バリア放電ランプ２０は、放電容器２を備えており、放電容器２の内部には、内部電極２１が設けられている。内部電極２１は、粗巻きコイル部２２、密巻きコイル部２３、および内部電極配設リード２４を備えている。このうち、粗巻きコイル部２２は、たとえばニッケルによって一体的に形成されており、放電部分を含んでいる。一方、密巻きコイル部２３は、たとえばタングステンによって形成されている。
【００５７】
また、内部電極配設リード２４は、たとえばタングステンからなる線材を略コ字形状に曲げて形成したコ字型部材と、たとえばタングステンからなる線材を直線状にした配設用リード部材とを備えている。コ字型部材は、１本の線材を曲げ加工し、２つの両端直線部と１つの中間直線部との合計３つの直線部を備えている。このうち、２つの両端直線部におけるそれぞれの一端部が、曲げ加工前における線材のそれぞれの端部となっており、両端直線部のそれぞれの他端部が中間直線部の両端となっている。
【００５８】
内部電極配設リード２４のコ字型部材における中間直線部の長さは、放電容器２の内径とほぼ等しい長さとされている。また、２本の両端直線部のそれぞれが、放電容器２の内壁における放電容器２の中心線を挟んで対向する位置にそれぞれ接触するようにして、放電容器２の内部に内部電極配設リード２４が配設されている。配設用リード部材は、直線状をなしており、コ字型部材における中間直線部の略中央部にその一端がたとえば白金箔を間に挟んだ溶接によって接合されている。こうして、コ字型部材と配設用リード部材の２つの部材が溶接されることによって、内部電極配設リード２４が形成されている。
また、粗巻きコイル部２２と、密巻きコイル部２３とは、溶接によって接続されている。こうして、粗巻きコイル部２２と密巻きコイル部２３とが電気的に接続されている。
【００５９】
同様に、密巻きコイル部２３と、内部電極配設リード２４との両端直線部の一方とも、たとえば図示しない白金箔を間に挟んだ溶接によって接続される。こうして、密巻きコイル部２３と内部電極配設リード２４とが電気的に接続されている。このとき、内部電極配設リード２４は、内部電極３を支持する内部電極支持部材としても機能している。
【００６０】
また、内部電極配設リード２４における配設用リード部材の他端部は、モリブデン箔などからなる金属箔４と、たとえば図示しない白金箔を挟んだ溶接によって接続されている。さらに、金属箔４は、たとえばモリブデンからなるリード線６と、たとえば図示しない白金箔を挟んだ溶接によって接続されている。なお、配設用リード部材が、コ字型部材の中間直線部の略中央部に接続されているので、金属箔４およびリード線６は放電容器２の長手方向中心軸と略同軸配置となっている。
粗巻きコイル部２２は、線径０．２ｍｍのニッケル線で形成した外径（放電容器２の径方向の断面における最外径）０．８ｍｍ、ピッチ１．０ｍｍの螺旋状電極である。また、密巻きコイル部２３は、線径０．２ｍｍのタングステン線で形成した外径０．８ｍｍ、幅約１０ｍｍの密巻き螺旋を有する螺旋状電極である。
【００６１】
また、内部電極配設リード２４では、コ字型部材と配設用リード部材とが、いずれも線径０．５ｍｍのタングステン線で形成されており、両端直線部は長さ約５ｍｍ、中間直線部は長さ８ｍｍ、配設用リード部材は長さ約１０ｍｍとされている。この場合、内部電極２１の外径は、放電部分を含む粗巻きコイル部２２の径方向の断面における最外径であり、本実施形態においては、０．８ｍｍとなっている。
【００６２】
以上の構成を有する本実施形態に係る誘電体バリア放電ランプ２０においては、放電容器２の内部に設けられた内部電極２１の粗巻きコイル部２２が、放電容器２における外部電極７が設けられた側の内壁に接触して配置されている。このため、内部電極３と外部電極７との間で生じる放電が、放電容器２における外部電極７が設けられた側の内壁に沿った沿面放電が主となり、アーク放電は生じないか生じたとしても非常に少ないものとなる。したがって、アーク放電に伴う放電のちらつき、放電容器２や内部電極２１に対する負荷および内部電極２１のスパッタリングによる放電容器２への影響を小さくすることができる。また、放電開始時に印加電圧を大きくしすぎないで済ませることができる。
【００６３】
また、内部電極２１は放電容器２の内径（８ｍｍ）より小さな外径（０．８ｍｍ）を有しているので、第一の実施形態における内部電極３と同じく、内部電極２１は、放電容器２の内壁の周方向全体に亘って接触状態にあるのではなく、放電容器２の内壁の周方向での一部に点接触している。特に、本実施形態では、誘電体バリア放電ランプ２０の放電部分の任意の径方向端面での外部電極７の設置中心部Ｏと放電容器２の長手方向中心軸Ｘを結んだ線と、放電容器２の外部電極７が設けられた側の内壁との接点に略一致する部位で内部電極３が点接触し、放電容器２の周方向に対して連続的な接触部を持たない状態となっている。したがって、内部電極３における放電容器２との接触点からの沿面放電が広がりやすくなっていることに加え、内部電極３によって遮断される光を非常に少なくすることができるので、十分な光量を得ることができる。
【００６４】
ところで、ニッケルは、タングステンと同様、耐火性を有する材料であり、誘電体バリア放電ランプにおける内部電極として好適に用いることができる。ところが、ニッケルは、柔らかい材質であることから、密巻きコイル部に用いた場合に、伸縮性が乏しくなる。このため、粗巻きコイル部が膨張した際に、その膨張を十分に吸収できないことがある。
【００６５】
これに対して、本実施形態に係る誘電体バリア放電ランプ２０では、内部電極２２における粗巻きコイル部２２としてニッケルを用い、密巻きコイル部２３としてタングステンを用いている。このため、ニッケルでは粗巻きコイル部２２の膨張を吸収することができないが、密巻きコイル部２３としてタングステンを用いていることにより、放電時における粗巻きコイル部２２の膨張を好適に吸収することができる。
【００６６】
このように、粗巻きコイル部と密巻きコイル部とを異なる材質で形成することにより、放電に好適な金属線を粗巻きコイル部に用いて、張力作用効果を奏する金属線を密巻きコイル部に用いる態様とすることもできる。
【００６７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記各実施形態では、内部電極を管状気密容器に対して接触させた状態で設けているが、接触するのではなく、沿面放電が生じる範囲で、内部電極を管状気密容器に対して離間して近接した状態で設ける態様とすることができる。
【００６８】
内部電極を管状気密容器に対して離間して近接した状態で設けるにあたり、内部電極がコイル状部を有する場合、内部電極における管状気密容器に対する近接部位とは、放電部分となるコイル状部の１ピッチ内において、管状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最も近接する部位の集まりとなる。
【００６９】
この場合、内部電極は、管状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の周方向での一部に近接するのが好ましい。特に、内部電極の放電部分における各個の近接部位での、誘電体バリア放電ランプの径方向端面のいずれにおいても、この近接部位が、外部電極の設置中心部と管状気密容器の長手方向中心軸とを結んだ線上の任意の一点に略一致した位置にある態様とするのが望ましい。
【００７０】
また、上記各実施形態では、誘電体バリア放電ランプの放電部分の任意の径方向端面で見た場合、内部電極が、少なくともその放電部分において、外部電極の設置中心部と管状気密容器の長手方向中心軸を結んだ線と、管状気密容器の外部電極が設けられた側の内壁との接点に略一致する部位に点接触しているが、略一致していなくてもよい。
【００７１】
また、上記各実施形態では、内部電極が全体的に管状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接触した状態にあるが、少なくとも内部電極の放電部分において、管状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接触する部分と離間して近接する部分とが混在していてもよい。
【００７２】
また、誘電体バリア放電の形態は、沿面放電のみであるのが好ましいが、沿面放電を主としつつも、内部電極や管状気密容器への負荷や影響が問題とならない程度に、アーク放電が混じるような放電形態となるような形態でもよい。よって、これらの条件を満たす範囲で、少なくとも内部電極の放電部分において、管状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近接していない部分を含んでいてもよい。
また、上記各実施形態では、複数の支持部材を管状気密容器の長手方向に等間隔で離間して配置しているが、複数の支持部材をランダムに配置することもできるし、１つのみの支持部材を用いることもできる。また、支持部材としては、上記実施形態に用いた金属線部材を成形したもののほか、たとえばガラスやセラミックス等の絶縁材料で形成された板状のものなどにより、管状気密容器内で内部電極を保持して内部電極を支持する態様など、異なる態様で内部電極を支持する支持部材を用いることもできる。
【００７３】
さらに、第一の実施形態では、内部電極の両端が、外部電極が設けられた側に片寄るように配置されてピンチシールされているが、管状気密容器の長手方向中心軸上や、逆側に片寄ってピンチシールされた態様とすることもできる。この場合、支持部材によって内部電極を管状気密容器の外部電極が設けられた側の内壁に近接して配置させることが重要となる。また、第一の実施形態のように金属箔を管状気密容器の長手方向に沿って配置するとともに、内部電極とリード線とを同軸状に配置するのではなく、金属箔の長手方向軸を管状気密容器の長手方向中心軸に対して交差するように配置したり、金属箔での接合において、内部電極とリード線の各軸を段違いになるようにずらしたりすることによって、外部電極が設けられた側に内部電極が片寄るように配置してピンチシールしつつも、リード線は管状気密容器の長手方向中心軸上となるようにピンチシールする態様とすることもできる。なお、同様に、第二の実施形態においても、内部電極配設リードのコ字型部材の中間直線部の略中央以外の部分に配設用リード部材を接合し、リード線の位置を変更することもできる。
【００７４】
また、上記各実施形態では、内部電極として、コイル状の粗巻き部、密巻き部などを有するものを用いているが、粗巻きコイル状部のみからなる内部電極や、両端が粗巻きコイル状部もしくは直線状部であり、放電に関与する部分は密巻きコイル状部からなる内部電極、またはその全体が直線状の内部電極や、直線状部材をジグザグ状に曲げて形成され、そのジグザグ状部の角部が管状気密容器の内壁に接触または近接する内部電極を用いることもできる。直線状やジグザグ状に曲げられた内部電極を用いる場合でも、その端部に張力作用部を形成する態様とするのが好適となる。また、張力作用部は、粗巻きコイル部の一端側のみに設けているが、他端側のみに設けてもよく、あるいは両側に設ける態様とすることもできる。
【００７５】
他方、上記実施形態に係る誘電体バリア放電ランプでは、内部電極の粗巻きコイル部に対応する、管状気密容器の外周部分にのみ外部電極を設けているが、内部電極の全体に対応する部分に外部電極を設ける態様とすることもできる。
【００７６】
また、上記各実施形態では、管状気密容器の上側のみに外部電極を設け、管状気密容器の下側には外部電極を設けない態様としているが、管状気密容器の周方向全面に亘って外部電極を設ける態様とすることもできる。
【００７７】
この管状気密容器の周方向全面に亘って外部電極を設ける態様での外部電極としては、光透過性のものを用いることが求められ、たとえば外部電極自体が光透過性であるものを用いることができる。あるいは、管状気密容器に網状の外部電極またはスリットが形成された外部電極を設け、その網目またはスリットの隙間を光が通過する態様での光透過性を有する外部電極を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】第一の実施形態に係る誘電体バリア放電ランプの側面図である。
【図２】図１に示す誘電体バリア放電ランプの端部拡大側面図である。
【図３】図１に示す誘電体バリア放電ランプの端部拡大平面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ′線端面図である。
【図５】ランプ固定用金具を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図６】外部電極金具を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図７】本発明の誘電体バリア放電ランプにおける放電時のリサージュ図である。
【図８】誘電体バリア放電ランプの各部の寸法的な条件を説明するための径方向断面図である。
【図９】第二の実施形態に係る誘電体バリア放電ランプの側面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１，２０…誘電体バリア放電ランプ、２…放電容器、３，２１…内部電極、３Ａ，３Ｃ，２２…粗巻きコイル部、３Ｂ，２３…密巻きコイル部、３Ｄ…被支持部、２４…内部電極配設リード４…金属箔、５…ピンチシール部、６…リード線、７…外部電極、８…排気管、９…内部電極支持具、１０…ランプ固定用金具、１１…外部電極用金具、１２…配線、１３…点灯用電源。
【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】
2006054059.tif 000008
【図７】
2006054059.tif 000009
【図８】
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【図９】
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