(57)【要約】【課題】ストリーマのゆらぎを防止しながら、発光効率の高い誘電体バリア放電ランプを提供する。【解決手段】本発明の外部電極型放電灯は、円筒形状の放電管と、放電管の外周面上に設けられている少なくとも一対の電極とを備える。一対の電極は、放電管の中心を挟んで対向して配置される。電極の外周面上の形状は、回転対称な形状である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の放電管と、前記放電管の外周面上に設けられた少なくとも一対の電極とを備え、
前記一対の電極は、前記放電管の中心を挟んで対向して配置され、
前記電極の前記外周面上の形状は、回転対称な形状であることを特徴とする外部電極型放電灯。
【請求項２】
請求項１に記載の外部電極型放電灯であって、前記回転対称な形状は、ｎ回回転対称（ｎ≧３）であることを特徴とする外部電極型放電灯。
【請求項３】
請求項１に記載の外部電極型放電灯であって、前記電極と前記電極に接する前記放電管とによって構成されるコンデンサの容量に基づいて決まる前記一対の電極に流れる電流の値が、前記放電管内に封入された放電ガスの条件と前記一対の電極間に印加される電圧とによって決まる前記ストリーマに流れ得る最大の放電電流値よりも小さくなるように、前記電極の面積が設定されていることを特徴とする外部電極型放電灯。
【請求項４】
請求項３に記載の外部電極型放電灯であって、前記電極の面積は、前記放電管内に所望の放電電流のストリーマを維持するのに必要な最小の面積よりも大きいことを特徴とする外部電極型放電灯。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の外部電極型放電灯であって、前記電極の前記外周面上の形状は、円形であることを特徴とする外部電極型放電灯。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の外部電極型放電灯であって、前記電極は、間隔をあけて、複数対配置されていることを特徴とする外部電極型放電灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部電極型放電灯に関し、特に、誘電体バリア放電タイプの放電灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電管の外側に一対の電極が配置されている外部電極型放電ランプは、古くは無声放電またはオゾナイザー放電、近年では誘電体バリア放電（ＤＢＤ）と称される放電形態をとる。この放電形態では、高圧電界により生じるプラズマが、電極の管壁部に電荷を供給し、電位の反転ごとにその電荷が放出されることで放電が継続することが知られている。このようなＤＢＤにおいては、放出された電荷はストリーマ（径の細い放電プラズマ）を形成し対向する電極へ向かう。管壁の外側に対向して配置された一対の電極は平行平板に相似するため、一対の電極に対して複数のストリーマが並列に生じ得る。
【０００３】
しかし、平行平板形状の電極には、ストリーマの発生位置を特定する条件がないため、複数のストリーマの位置がゆらぎ、結果としてこれが輝度のちらつきとなる。このようなストリーマのゆらぎを抑制するために、特許文献１は対の外部電極を、それらの先端を結ぶ線が放電容器の軸心から偏るように配置した誘電体バリア放電ランプを開示している。この放電ランプでは、ストリーマを放電容器の内壁に沿うように発生させるとともに、電極に接続した制限抵抗の抵抗値を調整することにより放電電流を微調整し、ストリーマのゆらぎを抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７３５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のように、一対の外部電極を放電容器の軸心から偏るように配置した場合、発光に寄与するストリーマの長さが短くなり、放電による発光効率が低下する。
【０００６】
本発明の目的は、ストリーマのゆらぎを防止しながら、発光効率の高い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】
【０００７】
上記問題を解決するために、本発明の外部電極型放電灯は、円筒形状の放電管と、放電管の外周面上に設けられた少なくとも一対の電極とを備える。一対の電極は、放電管の中心を挟んで対向して配置される。電極の外周面上の形状は、回転対称な形状である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ストリーマの移動による発光のちらつきを防止しながら、発光効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の一例としての外部電極型放電灯の側面図およびその回路構成を説明する図である。
【図２】（ａ）は図１の外部電極型放電灯の上面図、（ｂ）は図１の外部電極型放電灯の断面図である。
【図３】図１の外部電極型放電灯の断面構造の概略およびストリーマ様放電を説明する図である。
【図４】プラズマ電流による磁気圧を説明する図である。
【図５】（ａ）は本実施形態の他の例の外部電極型放電灯の上面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ´断面図、（ｃ）は図（ｂ）のＢ−Ｂ´断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態の外部電極型放電灯について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１および図２（ａ）、（ｂ）を用いて本実施形態の外部電極型放電灯について説明する。図１および図２（ａ），（ｂ）の外部電極型放電灯は、誘電体バリア放電を行う構造であり、以下誘電体バリア放電ランプ１と称す。図１は、誘電体バリア放電ランプの側面図とその回路構成を示す図であり、図２（ａ）は上面図であり、図２（ｂ）は断面図である。
【００１２】
図１および図２（ａ）、（ｂ）に示すように、誘電体バリア放電ランプ１は、円筒形状の放電管２と、放電管２の外周面上に設けられている少なくとも一対の電極３（ここでは、三対の電極３）とを備えている。一対の電極３は、放電管２の中心を挟んで対向して配置されている。すなわち、一対の電極３は、直径を挟むように対向配置されている。また、電極３の、放電管２の外周面上の形状は、回転対称な形状に形成されている。
【００１３】
放電管２の内部には、所望の放電ガスが封入されている。一対の電極３には、配線２１により、コンデンサ７を介して交流電源６が接続され、所定の周波数の交流電圧が供給される。コンデンサ７は、電極３に供給される交流電流を制限する電流制限負荷として機能する。
【００１４】
このように、少なくとも一対の電極３を放電管２の中心を挟んで対向して配置することにより、図３のように、一対の電極３間の放電管２の内部に誘電体バリア放電による放電プラズマ（ストリーマ４１）を、放電管２の直径方向に沿って発生させることができる。これにより、ストリーマ４１のゆらぎを防止しながら、高い発光効率を得ることができる。このとき、図４のようにプラズマ電流３１が発生する磁界３２により、プラズマを構成する荷電粒子を収束させる方向の力３３が生じるため、ストリーマ４１は細く収束した形状となる。
【００１５】
また、電極３の形状を回転対称な形状に形成することにより、電極３の電荷は、電極３の中心に対して回転対称に偏りなく分布するため、ストリーマ４１は、電極３の中心から生じる場合に最も安定する。これにより、ストリーマ４１の位置が電極３の中心からずれるのを抑制し、ストリーマ４１のゆらぎを防止することができる。
【００１６】
電極３の回転対称な形状としては、ｎ回回転対称（ｎ≧３）であることが望ましい。すなわち、三角形以上の正多角形や、円形であることが望ましい。
【００１７】
電極３の面積は、放電管２内に所望の放電電流値のストリーマ４１を維持するのに必要な最小の面積であることが望ましい。これにより、電極３の周縁部に、ストリーマ４１の維持には必要ない電荷が蓄積されることを防ぐことができるため、電極３の周縁部に蓄積された電荷が、同一電極３内で２本目のストリーマ４１の発生を誘発する現象を抑制できるとともに、周縁部の電極が一時的に電極３の中心に発生しているストリーマ４１の維持に寄与することでストリーマ４１を引き寄せて、ストリーマ４１の位置をずらす（揺らす）現象を抑制することができる。
【００１８】
これをさらに具体的に説明する。誘電体バリア放電ランプ１は、放電管２を誘電体とし、これを挟む一対の電極３と、封入ガスとを電極とするコンデンサを構成している。このコンデンサの容量負荷をＣとし、交流電源６から供給される交流電圧Ｖの周波数をｆとすると、電極３間に流れる交流電流Ｉ（ストリーマ４１を流れる電流）は、式（１）により表される。ここで、コンデンサの容量負荷Ｃは、電極３の面積Ｓに比例する。
【００１９】
Ｉ＝ＶωＣ    ・・・（１）  
ただし、ω＝２πｆ
【００２０】
一方、誘電体バリア放電で生じるストリーマ４１に流れ得る電流Ｉｓは、放電ガスの種類や圧力等の条件と交流電圧Ｖの大きさ（すなわちランプ内の電界強度）によって決まる。
【００２１】
このため、式（１）によって決まる交流電流Ｉが、ストリーマ４１に流れ得る電流Ｉｓよりも大きい場合（Ｉ＞Ｉｓ）、電極３の周縁部には電荷が溜まり、一対の電極間に複数本のストリーマ４１が発生するのを誘発し、ストリーマ４１が揺らぐ。一方、ストリーマ４１に流れ得る電流Ｉｓよりも、式（１）によって決まる交流電流Ｉが小さい場合（Ｉｓ＞Ｉ）、電極３上には、ストリーマ４１が１本しか発生しないため、安定して放電する。
【００２２】
ただし、式（１）によって決まる交流電流Ｉが小さすぎる場合、ストリーマ４１の放電を維持できないため、ストリーマ４１の放電を維持するのに必要な交流電流Ｉを供給できる最小な面積Ｓに電極３が有することが望ましい。このような最小の面積Ｓは、計算または実験により求めることができる。
【００２３】
電極３は、図１、図２（ａ）のように間隔をあけて、複数対配置することが可能である。これにより、複数本のストリーマ４１を並列に発生させることができ、発光効率を高めることができる。複数本のストリーマ４１を並列に発生させた場合でも、本実施形態では、各ストリーマ４１のゆらぎをそれぞれ抑制することができる。
【００２４】
本実施形態の誘電体バリア放電ランプ１は、複数本のストリーマ４１を並列に生成する場合であっても、電極３の形状および配置により、ゆらぎを防止することができるため、各電極対の放電電流値を個別に微調整する必要がない。よって、簡単な構成でゆらぎを抑制した誘電体バリア放電ランプを提供できる。
【００２５】
具体的な誘電体バリア放電ランプの構成例としては、放電管２の外径１０ｍｍφ、管厚１ｍｍ、管長１００ｍｍの石英管を用い、放電ガスとしてＸｅを１３３００Ｐａ封入し、放電管２の外周面に直径６ｍｍの円形の電極（材質：アルミ）３を３対配置した構成とする。交流電源６から６０ｋＨｚの交流正弦波を印加する。これにより、３本のストリーマ４１から紫外光を発する放電ランプが得られる。
【００２６】
なお、図１の放電ランプでは、配線２１を放電管２から離して配置した例を示したが、図５（ａ）〜（ｃ）のように、配線２１を膜状にし、放電管２の外周面に沿って配置してもよい。ただし、放電管２の外周面と膜状の配線２１との間は、誘電率の小さい誘電体層２２を配置するか、または空気層とする。これにより、膜状の配線２１が、放電電極として作用するのを防止する。このような膜状の配線２１を備えた放電ランプの作用効果は、上記図１および図２の放電ランプと同様である。
【符号の説明】
【００２７】
１・・・外部電極型放電灯、２・・・放電管、３・・・電極、７・・・コンデンサ
【図１】
2018137108.tif 000003
【図２】
2018137108.tif 000004
【図３】
2018137108.tif 000005
【図４】
2018137108.tif 000006
【図５】
2018137108.tif 000007