(57)【要約】  本発明は、アノード（３）、カソード（４）および放電管（２）を有しており、該放電管はポンプ管（１０）と、前記ポンプ管の外面に沿って配置された複数の点弧電極（６，７）と、前記ポンプ管の内面に配置されたコーティング（１３）とを有している、誘電体バリア放電灯に関する。本発明によれば、前記コーティング（１３）は、前記カソード（４）に接続された前記点弧電極（７）の上方中央に配置されている。こうした構成を採用したことにより、放電灯の始動過程の持続時間が低減され、始動の確実性が高まる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード（３）、カソード（４）および放電管（２）を有しており、該放電管はポンプ管（１０）と、前記ポンプ管の外面に沿って配置された少なくとも１つの点弧電極（６，７）と、前記ポンプ管の内面に配置されたコーティング（１３）とを有している、
誘電体バリア放電灯（１）において、
前記コーティングは、前記カソードに接続された点弧電極（７）の上方中央に配置されている
ことを特徴とする誘電体バリア放電灯。
【請求項２】
前記コーティングは前記ポンプ管の断面で見て半円状に構成されている、請求項１記載の誘電体バリア放電灯。
【請求項３】
前記コーティングは前記アノードの方向に少なくとも１つの角を有する角形状である、請求項１または２記載の誘電体バリア放電灯。
【請求項４】
前記コーティングは三角形状である、請求項３記載の誘電体バリア放電灯。
【請求項５】
前記コーティングの３つの角のうち１つは前記放電管の内部から前記ポンプ管の溶融位置へいたる方向を指している、請求項４記載の誘電体バリア放電灯。
【請求項６】
前記コーティングは金属材料から成る、請求項１から５までのいずれか１項記載の誘電体バリア放電灯。
【請求項７】
前記コーティングの前記金属材料は銀はんだである、請求項６記載の誘電体バリア放電灯。
【請求項８】
前記ポンプ管の外面に沿って第１の点弧電極（６）と第２の点弧電極（７）とが対向して配置されており、前記第１の点弧電極は前記アノードに接続されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の誘電体バリア放電灯。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項記載の誘電体バリア放電灯（１）を備えた照明装置において、
高電圧パルスを形成する電気駆動装置（１４）が複数の接続線（８，９）を介して前記誘電体バリア放電灯の複数の電極（３，４）に接続されており、そのうち１つの電極（４）が上方中央にコーティング（１３）の配置された点弧電極（７）に接続されており、前記高電圧パルスを形成するために、前記上方中央にコーティングの配置された点弧電極（７）に接続された電極（４）が少なくとも点弧フェーズ中カソードとして作用するように極性制御される
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
前記コーティングは前記アノードの方向に少なくとも１つの角を有する角形状である、請求項９記載の照明装置。
【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灯に関する。
【０００２】
最近重要性を増している誘電体バリア放電灯の適用分野はオフィスオートメーション分野、特にスキャナ、ファクシミリ機器などのためのライン状ランプや、いわゆるフラッシュビーム発生器、モニタ、ＴＶまたはグラフィックディスプレイのバックライト装置、大面積の平面型ランプなどの分野である。しかし本発明はこれらの適用分野に制限されるものではない。組織のＵＶ処理、産業照明、一般照明、光形成などの別の適用分野も存在する。
【０００３】
従来の技術
誘電体バリア放電灯そのものは良く知られており、当該の"従来の技術"の項において後に詳しく説明する。誘電体バリア放電灯では、複数の電極が、誘電体によって、放電管の内部に存在する放電媒体、典型的にはキセノンなどの希ガスあるいは希ガス混合気から分離されている。ここで、基本的には、複数の電極の全てが放電管内部に配置されてもよいし、全てが放電管外部に配置されてもよい。また、一方の極性の電極が放電管内部に、他方の極性の電極が放電管外部に配置されてもよい。放電管外部に配置された電極に対して、放電管の壁は誘電体バリアとして作用する。全ての電極が放電管内部に配置される場合には、少なくとも１つの電極または少なくとも一方の極性の電極を、誘電体、例えば誘電性のコーティングによって、放電管の内部から分離しなければならない。こうした誘電体バリアにより、駆動中、いわば、一方側のみ誘電体によってバリアされた放電が生じる。これに代えて、全ての内部電極に誘電体コーティングを設けてもよい。この場合には、誘電体によって両側がバリアされた放電が生じる。後者のケースは、特に、全ての電極が放電管外部に配置される場合に当てはまる。
【０００４】
少なくとも１つの電極と放電媒体とのあいだに誘電体バリアが設けられることにより、誘電体バリア放電モードでの駆動のあいだ、時間的に可変の電圧、例えば正弦波状の交流電圧が必要となる。この場合、米国特許第５６０４４１０号明細書に記載されたパルス駆動モードが特に有効である。
【０００５】
米国特許第６３２３６００号明細書には、前述したパルス駆動モードで誘電体バリア放電灯を駆動する回路装置が記載されている。このために、阻止変換器を用いて、典型的には反復周波数２５ｋＨｚ〜１１５ｋＨｚ，振幅数ｋＶのパルス列が形成される。
【０００６】
特に誘電体によって両側がバリアされる放電のケースでは、誘電体バリアが存在するために点弧の問題が発生することがある。点弧は、ふつう、誘電体バリア放電灯が駆動されない期間が長くなればなるほど鈍化する。そして暗所での点弧が特に困難となる。こうした問題は特別な点弧補助手段を設けることにより回避しなければならない。
【０００７】
欧州公開第１３２９９４４号明細書には、ポンプ管内に点弧補助手段の組み込まれたロッド状の誘電体バリア放電灯が記載されている。このために、細長い２つの点弧電極がポンプ管の外面に沿って配置され、また、ポンプ管の内部には点弧電極間の中央に設けられた金属パターン、特にコーティングが配置される。
【０００８】
発明の開示
したがって、本発明の課題は、改善された点弧特性を有する誘電体バリア放電灯を提供することである。
【０００９】
この課題は、アノード、カソードおよび放電管を有しており、該放電管はポンプ管と、前記ポンプ管の外面に沿って配置された少なくとも１つの点弧電極と、前記ポンプ管の内面に配置された点弧用のコーティングとを有している、誘電体バリア放電灯において、前記点弧用のコーティングが、前記カソードに接続された点弧電極の上方中央に配置されているように構成して解決される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ａは本発明の誘電体バリア放電灯の縦断面の部分図であり、ｂはＡＡ線で切断した横断面図である。
【図２】図１の放電灯を備えた本発明の照明装置を示す図である。
【図３】図１の放電灯の点弧および駆動に対する高電圧パルスの包絡線を示すグラフである。
【００１１】
従属請求項には特に有利な実施形態が示されている。
【００１２】
発明者らは、１）コーティングが、従来技術に見られるように２つの点弧電極のあいだの単純な中央に配置されるのでなく、点弧電極の上方の中央に配置され、また、２）点弧電極がカソードないし点弧フェーズ中に少なくとも一時的にカソードとして機能する電極に接続される場合に、点弧時間の遅延のいちじるしい短縮が達成されることを発見した。
【００１３】
驚くべきことに、これら２つの措置を組み合わせると、１つの措置のみを採用した場合に比べていちじるしく点弧時間が短縮される。
【００１４】
有利には、コーティングは、ポンプ管の断面で見て半円状に構成されている。或る実施例では、コーティングは三角形状である。ここで、有利には、コーティングの３つの角のうち１つは放電管の内部からポンプ管の溶融位置へいたる方向を指している。これにより、三角形のコーティングの他の２つの角がアノードの方向を指すことになり、点弧過程中に得られる電界強度が高まる。重要なのは、コーティングがアノードの方向に少なくとも１つの角を有する角形状をなしているということである。
【００１５】
コーティングは２次電子放出係数のできるだけ高い材料から形成される。当該の材料は特に金属であり、例えば銀である。
【００１６】
当該の点弧電極の位置を工夫すること、点弧フェーズ中に点弧電極を負極とすることおよび当該の点弧電極に対するコーティングの位置を工夫することにより、電極からコーティングへの電場の放出特性が良好となる。有利には、ポンプ管に沿って、当該の点弧電極の対向側に別の点弧電極が被着される。後者の点弧電極は、少なくとも点弧フェーズ中、正極に接続されている。これにより自由電子はコーティングから正の点弧電極のほうへ加速され、ポンプ管内での補助放電が開始される。こうした補助放電は、放電管の内部の誘電体によってバリアされた電極のあいだに本来の放電（主放電）をトリガする。
【００１７】
前述した個々の特徴、また後述する個々の特徴は装置のカテゴリに関するものであるが、相応の方法にも当てはまるので、後者については詳細には説明しない。
【００１８】
本発明は、基本的には、２つの電極と１つの放電管とを備えており、この放電管はポンプ管とこのポンプ管の外面に沿って配置された少なくとも１つの点弧電極と、ポンプ管の内面に配置されたコーティングとを有しており、このコーティングが点弧電極の上方の中央に配置されている、誘電体バリア放電灯の点弧方法に関する。本発明によれば、各電極は各接続線を介して高電圧パルスを形成するための電気駆動装置に接続されており、高電圧パルスを形成するための極性制御により、上方中央にコーティングの配置された点弧電極に接続された電極が少なくとも点弧フェーズ中にカソードとして作用する。
【００１９】
以下に本発明を実施例に即して詳細に説明する。
【００２０】
本発明の有利な実施例
図１のａには本発明の放電灯の縦断面の部分図、ｂにはＡＡ線で切断した横断面図が示されている。図１に示されているのは特にオフィスオートメーション機器において用いられる細長い誘電体バリア放電灯１である。
【００２１】
誘電体バリア放電灯１は主として円形断面を有する管状の放電管２から成り、図１のａにはその一部のみが示されている。放電管２内には、誘電体バリア５としてのガラスはんだ条片によって覆われた条片状の内部主電極３，４と、Ｕ字状の２つの外部補助電極６，７と、図示されていない給電装置の端子に対して構成された２つの給電線８，９とが設けられている。
【００２２】
条片状の主電極３，４は管状の放電管２の内部において相互に対向して配置されている。こうした内部主電極を備えた誘電体バリア放電灯の基本的な動作原理は米国特許第６０９７１５５号明細書の図１ａ，図１ｂおよび図２に示されている。
【００２３】
管状の放電管２の第１の端部にはプレート状溶着部によってポンプ管１０が気密に閉鎖されている。放電管２の第２の端部はキャップによって閉鎖されているが、このことは図示されていない。放電管２の内部には充填圧約１５ｋＰａのキセノンが存在している。条片状の主電極３，４はプレート状溶着部を通して外部へ案内されている。このために、放電管は、プレート状溶着部を超えて突出する部分１１を有する。
【００２４】
放電管の部分１１の内部ではＵ字状補助電極６，７の第１の脚部が給電線８，９に接続されている。Ｕ字状補助電極６，７の第２の脚部は溶着されたポンプ管１０の外側に接触している。
【００２５】
当該の接触のために、２つのＵ字状補助電極６，７はポンプ管１０とこれを包囲する放電管１１の内面とのあいだの中空室において、相互に対向して配置されている。当該の中空室には電気的絶縁のためにシリコーンゴム１２が充填されている。あまり望ましいことではないが、こうした絶縁手段は場合によって省略されてもよい。ポンプ管１０の内面のうち第２の補助電極７に直接に対向する個所には、半円状の断面を有する銀はんだのコーティング１３が配置される（図１のｂを参照）。長手方向で見ると、コーティング１３は三角形の形状を有している。三角形の底辺はポンプ管１０の周方向に沿っており、頂点は放電管の内部からポンプ管１０の溶着端部へ向かう方向を指している。本発明の放電灯にとって重要なのは、カソードとして設けられた第２の補助電極７、すなわち、有利にはパルス駆動の行われる点弧フェーズのあいだ、少なくとも一時的に負極に接続される電極の上方の中央にコーティング１３が配置されるということである。これにより、前述した向きに配置される三角形のコーティング１３の２つの角がアノードのほうを向くことになる。
【００２６】
図２には本発明の照明装置の概略図が示されている。当該の照明装置は、主として、図１のａ，ｂに示されている本発明の誘電体バリア放電灯１と、パルス駆動を行う給電装置１４とから成る。ここで、コーティング１３に直接に隣接する第２の補助電極７に接続された第２の給電線９は給電装置１４の負極１５に接続されている。第１の補助電極６は第１の給電線８を介して給電装置１４の正極１６へ接続されている。これにより、第２の補助電極７が少なくとも放電灯１の点弧フェーズのあいだパルス状に第１の補助電極６に対して負の電位を受け取ることが保証される。当該の極性においてコーティングからの電子の放出特性が良好となることが判明している。コーティングからの電界放出によって形成される自由電子は、正極性の第１の補助電極６へ加速される。こうしてポンプ管内での補助放電が開始される。当該の補助放電により、放電管２内の主電極３，４のあいだで本来の主放電がトリガされる。
【００２７】
図３には図１の放電灯１の点弧および駆動に対する高電圧パルスの包絡線１７のグラフが示されている。この高電圧パルスは、例えば図２に示されている給電装置１４によって形成され、出力極１５，１６から送出されたものである。また、図３では、わかりやすくするため、包絡線は正のものとして示してある。包絡線１７は高電圧パルスのそれぞれ異なる振幅によって４つのフェーズに分割される。フェーズＩはいわゆるブーストフェーズであり、振幅ＵＢは通常動作フェーズＩＶの振幅よりも大きい。ブーストフェーズＩは時点ｔ＝０で開始され、時間ＴＢのあいだ続く。その後、中断フェーズＩＩが時間Ｔ０にわたって続く。このフェーズでは高電圧パルスが形成されず、振幅はゼロである。その後、上昇フェーズＩＩＩが生じる。この上昇フェーズのあいだ、振幅は線形に０から通常値ＵＮへ向かって上昇する。本発明では、コーティングの配置とコーティングに最も近い電極の極性付けとの２つを工夫することにより、始動過程の全持続時間すなわちフェーズＩ〜フェーズＩＩＩの全持続時間が著しく低減される。このことは、次の表に挙げた比較値によって明らかである。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
本発明により、点弧の確実性を維持したまま、始動過程の全持続時間Ｔｇｅｓａｍｔ（＝ＴＢ＋ＴＯ＋ＴＲ）を、従来の放電灯での典型的な値１４０ｍｓから約９０ｍｓまで低減することができる。始動過程の３つのフェーズの有利な値は次のように選択される。ブーストフェーズでは５≦ＴＢ≦１５，中断フェーズでは１０≦ＴＯ≦２０，上昇フェーズでは４０≦ＴＲ≦７０，ここでそれぞれ単位はｍｓである。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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