(57)【要約】【課題】放電電極がスパッタすることなく長寿命で安定して使用することができ、かつ紫外線を高効率で発光させることのできる紫外線発光パネルの提供を目的とする。【解決手段】板ガラスからなる背面基板２の上に石英ガラス等の紫外線透過ガラスからなる前面基板３を対向配置し、その周囲を封止して気密容器４とする。その気密容器内に紫外線放射ガスを含む放電ガスを封入してなる放電空間５内に、誘電体６で被覆した放電電極７を対向配置する。この放電電極間に交流電圧を印加して生じる放電により陽光柱プラズマが生じるべく放電電極の間隔を設定するとともに、放電ガスに水銀を混合する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密容器に紫外線放射ガスを含む放電ガスを封入してなる放電空間内に、誘電体で被覆してなる放電電極を、上記放電電極間に交流電圧を印加して生じる放電により陽光柱プラズマが発生し得る間隔で対向配置するとともに、上記放電ガスに水銀を混合したことを特徴とする紫外線発光パネル。
【請求項２】
放電ガスは、アルゴンと水銀、アルゴンとキセノンと水銀、又はアルゴンとネオンと水銀を混合したことを特徴とする請求項１記載の紫外線発光パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紫外線を発生する紫外線発光パネルに関し、特に紫外線を高効率で発生させることができるとともに長寿命で安定して使用することのできる紫外線発光パネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蛍光体を励起して可視光を発光させる目的や、殺菌効果等を目的とする紫外線発光パネル１１としては、図３及び図４に示すごとく、板ガラスからなる背面基板１２の上に石英ガラス等の紫外線透過ガラスからなる前面基板１３を対向配置し、その周縁部をフリットガラス等の気密封止材で封止して気密容器１４を形成するとともに、背面基板１２の長手方向に沿って陰極１５と陽極１６を対向させて配置し、その気密容器１４内に希ガスを主成分とする紫外線放射ガス封入して放電空間１７を形成したものが存在している。１８は、気密容器１４外に延出した陰極１５と陽極１６に接続するリード端子である。そして、リード端子１８を介して電極間にＤＣパルス電源で直流のパルスを印加し放電させることにより、紫外線放射ガスを励起して紫外線を発生させている。駆動電源としてＤＣパルス電源を用いるのは、直流を連続して印加すると集中放電により電極がすぐに劣化してしまうことから、十数ｋＨｚ程度のＤＣパルス電圧を印加することで間欠的に放電し、発光させているものである。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５９−３５３５１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の紫外線発光パネルにあっては、いくらＤＣパルス電源を用いて間欠的に放電させるとはいえ、放電空間内に放電電極が露出していることから放電電極がスパッタすることを防ぐことはできず、紫外線出力が経時的に低下し短寿命を余儀なくされていた。
【０００５】
そこで、放電電極がスパッタすることを防いで長寿命特性とすることを企図して、放電電極をガラス等の誘電体で覆った上でＡＣ電源にて駆動する、いわゆる無電極紫外線放電管が案出された。その構成は、放電により発生した電荷が誘電体の表面に残留して壁電荷を生成し、放電空間内の電界を中和するように蓄積されてゆき、放電空間内の電界強度が低下し紫外線放射ガスの電離が継続できなくなって放電が停止する。つぎに、交流電圧が逆極性に切り替わり、誘電体に蓄積された電荷と同極性の電圧が放電電極に印加されると、この場合の放電開始電圧は壁電圧と端子電圧の和となることから、低い電圧で再び放電を開始する。このようにして、一旦放電発光したパネルは、次々と交流電圧での逆電圧を繰り返すことにより放電を持続し、この放電により紫外線を連続的に発光することができるというものである。
【０００６】
しかしながら、この無電極放電管は、有電極放電管と比較すると紫外線出力がかなり弱く、すなわち低効率という、この種紫外線放電管にとって致命的な問題があった。
【０００７】
そこで本発明にあっては、上述した課題を解決すべく、放電電極がスパッタすることなく長寿命で安定して使用することができ、かつ紫外線を高効率で発光させることのできる紫外線発光パネルの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の紫外線発光パネルは、気密容器に紫外線放射ガスを含む放電ガスを封入してなる放電空間内に、誘電体で被覆してなる放電電極を、上記放電電極間に交流電圧を印加して生じる放電により陽光柱プラズマが発生し得る間隔で対向配置するとともに、上記放電ガスに水銀を混合したことを特徴とするものである。
【０００９】
また、放電ガスは、アルゴンと水銀、アルゴンとキセノンと水銀、又はアルゴンとネオンと水銀を混合したことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の紫外線発光パネル１を示すものであり、長方形状の板ガラスからなる背面基板２の上に、紫外線を透過して放射するための石英ガラス等の紫外線透過ガラスからなる前面基板３（背面基板２よりも若干幅径が小さい）を対向配置し、その周縁部をフリットガラス等の気密封止材で封止してなる気密容器４に、紫外線放射ガスを含む放電ガスを封入して放電空間５を形成し、さらにその放電空間５内の背面基板２両端にガラス等の透明な誘電体６で被覆した放電電極７を対向配置している。
【００１１】
放電電極７は、背面基板２の長手方向の両端にニッケル、鉄、ステンレス等の金属電極や、酸化錫等の透明電極を配置して形成され、そして気密容器４内に位置する部分の表面をガラス等からなる誘電体６が覆うことで、放電電極７を放電空間５内に直接露出させない構造としている。また、この誘電体６の表面には、耐イオン衝撃性を有する酸化マグネシウム等からなる保護膜（図示せず）を適宜な厚さに被着形成している。さらに放電電極７は、気密封止材を貫通して気密容器４外に延出し、背面基板２の両端部においてリード端子８を接続するための接続部としている。そして、相対向する放電電極７の間隔は、グロー放電による陽光柱プラズマを生じさせることのできる充分大きな幅径とするものであるが、単純に放電電極の間隔を大きくしたからといって陽光柱が生じることにはならない。すなわち、放電ガスの種類とそのガス圧力、そして印加電圧（電源）を本実施例のごとく適宜に設定する必要があり、後述するごとく放電ガスに水銀を混合することが陽光柱を発生させるための条件となるものである（一般に、放電電極間隔を大きくすると放電しづらくなるので、放電開始電圧を高くすることを余儀なくされる。）。
【００１２】
プラズマ放電であるグロー放電は、圧力が０．０１〜１０００Ｐａ程度の気体を封入した放電管に、電流を流すときに発生し、ここに生じるプラズマとしては主に陰極側に生じる負グロー、陽極側に生じる陽極グロー、そして負グローと陽極グローの間で赤紫色に輝く陽光柱がある。この陽光柱は、プラズマ状態としては電気的に中性であり、放電電極間に幅広く持続的に発光させることができる。このように高効率の陽光柱が生じることで、紫外線放射ガスが励起され高い紫外線出力が得られるものである。この放電電極７の間隔が小さい場合には、陽光柱プラズマは生じることなく、主に陰極側に青白い負グローだけが発光することとなる。
【００１３】
気密容器４に封入する放電ガスとしては、所望する紫外線の波長に応じて、アルゴンと水銀、アルゴンとキセノンと水銀、又はアルゴンとネオンと水銀を混合した混合ガスを用い、その内部ガス圧は６ｋＰａ〜１２ｋＰａの範囲とする。このように放電ガスに水銀を混合させることで、放電開始電圧が下がることとなる。このことは、逆をいえば放電開始電圧が同じ場合には、水銀を混合した分に応じて放電電極の間隔を大きくすることができ、これにより放電開始電圧を上げることなく高効率で陽光柱を発生させることが可能となるものである。
【００１４】
然して、上述した如き構成からなる紫外線発光パネル１において、リード端子８間に図示しないＡＣインバーター電源により２０〜１００ｋＨｚで数〜十数Ｖの所定の交流電圧を印加し、放電電極７間に交流電圧が印加されると、まず放電空間５内の電界強度が紫外線放射ガスの電離を引き起こす程度に高まる。そして一旦電離が起こると、生成した電子が次々と他の気体分子に衝突して、さらに電離を加速し、これにより放電が生じる。そして、放電電極７と放電空間５との間の誘電体６に電流経路がないことから、この放電により発生した電荷（イオン・電子）は誘電体６の表面に残留して、壁電荷が生成される。この壁電荷は、放電空間５内の電界を中和するように蓄積されていくことから、放電空間５内の電界強度が低下しついには電離が継続できなくなって放電が停止する。
【００１５】
つぎに、交流電圧が逆極性に切り替わり、誘電体６に蓄積された電荷と同極性の電圧が放電電極７に印加されると、この場合の放電開始電圧は壁電圧と端子電圧の和となることから、低い電圧で再び放電を開始する。このようにして、一旦放電発光したパネルは、次々と逆電圧を繰り返すことにより放電を持続し、この放電により紫外線を連続的に発光することができる。
【００１６】
この次々と逆電圧を繰り返すための電源としては、汎用のＡＣインバーター電源を用いることができ、従来の紫外線発光パネルに用いるＤＣパルス電源のごとく特殊な電源装置を用意する必要がないので便宜である。
【００１７】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明の紫外線発光パネルによれば、紫外線放射ガスに水銀を用い放電電極間に交流電圧を印加して生じる放電による陽光柱プラズマを生じさせることで、放電電極が誘電体に覆われて放電空間内に露出しないことから従来の紫外線発光パネルのごとく放電電極がスパッタすることなく長寿命で安定して使用することができるとともに、陽光柱プラズマにより高効率の紫外線発光が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の紫外線発光パネルを示す平面図である。
【図２】本発明の紫外線発光パネルを示す側断面図である。
【図３】従来の紫外線発光パネルを示す平面図である。
【図４】従来の紫外線発光パネルを示す側断面図である。
【符号の説明】
１  紫外線発光パネル
２  背面基板
３  前面基板
４  気密容器
５  放電空間
６  誘電体
７  放電電極
８  リード端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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