(57)【要約】【課題】寿命が長く信頼性の高い誘電体バリア放電ランプを提供すること。【解決手段】本発明は、封止された排気管３０を側面部２８に有する管状の放電容器１２と、放電容器の内部に配置されると共に該放電容器の軸線方向に沿って延び、各端部１６ａ，１６ｂが放電容器の対応の封止端部１８ａ，１８ｂにて固定されている内部電極１４と、放電容器の側面部の外周面に設けられた外部電極３２とを備える誘電体バリア放電ランプ１０において、外部電極を、排気管から所定の間隙Ｄを置いて設けたことを特徴としている。かかる構成においては、熱歪みが生じている排気管と放電容器の側面部との境界部に放電による負荷がかからず、クラックを防止ないし抑制することができる。【選択図】  図１
2005011763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
封止された排気管を側面部に有する管状の放電容器と、
前記放電容器の内部に配置されると共に該放電容器の軸線方向に沿って延び、各端部が前記放電容器の対応の封止端部にて固定されている内部電極と、
前記放電容器の前記側面部の外周面に設けられた外部電極と
を備える誘電体バリア放電ランプであって、
前記外部電極が、前記排気管から所定の間隙を置いて設けられ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】
前記放電容器の前記封止端部がピンチシールにより封止されていることを特徴とする誘電体バリア放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電ランプの一種である誘電体バリア放電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘電体バリア放電ランプは、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利用した放電ランプであり、例えば光化学反応用の紫外線光源等に使用される。このような放電ランプとしては、以下に示す特許文献１に開示されているようなものが知られている。
【０００３】
図５に示すように、特許文献１に開示の誘電体バリア放電ランプ１は、誘電体としての細長い直管状の放電容器２を有している。放電容器２の側面部の外周面には、光透過性の外部電極３が設けられており、放電容器２の内部には、直線状の内部電極４が設けられている。放電容器２の両端部５はピンチシールにより封止されており、このピンチシール部５にて内部電極４の端部が保持されている。また、放電容器２の内部には、内部電極４と接する状態で、誘電体バリア放電によってエキシマ分子を形成する放電用ガスが充填されている。
【０００４】
上述したように、ピンチシールにより放電容器２の端部５を封止する場合、放電容器２内の排気は放電容器２の側面部に設けられている排気管６を用いて行うこととなる。そこで、特許文献１に開示されている誘電体バリア放電ランプ１ではこの排気管６を利用し、メッシュ構造の外部電極３を当該排気管６に係止させて放電容器２に取り付けている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２６５６８９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の誘電体バリア放電ランプ１においては、排気管６と放電容器２の側面部との間の境界部にクラックが生じる場合がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、このような従来における技術的課題を解決し、寿命が長く信頼性の高い誘電体バリア放電ランプを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者らは種々検討した結果、排気管は高熱により切断・封止処理が施されるため、その周辺に熱歪みが発生していることを見出した。また、メッシュ構造の外部電極は排気管に係止されるため、放電が排気管の末端部と内部電極との間でも生じ、この放電が放電容器の熱歪み部に負荷を与え、クラックの原因となっていると判断した。
【０００９】
本発明はかかる知見に基づいてなされたものであり、本発明は、封止された排気管を側面部に有する管状の放電容器と、放電容器の内部に配置されると共に該放電容器の軸線方向に沿って延び、各端部が放電容器の対応の封止端部にて固定されている内部電極と、放電容器の側面部の外周面に設けられた板状又は膜状の外部電極とを備える誘電体バリア放電ランプにおいて、外部電極を、排気管から所定の間隙を置いて設けたことを特徴としている。かかる構成においては、熱歪みが生じている排気管と放電容器の側面部との境界部に放電による負荷がかからず、クラックを防止ないし抑制することができる。
【００１０】
なお、放電容器の端部はピンチシールにより封止されることが、内部電極の端部を封じ込める作業が容易であり、有効である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１は、本発明の第１実施形態に係る誘電体バリア放電ランプを示す側面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿っての断面図である。図示の誘電体バリア放電ランプ１０は、細長い直管状ないしは円筒状の放電容器１２を備えている。この放電容器１２は密閉されており、その内部にはエキシマ放電用の希ガスが封入されている。放電容器１２は、誘電体バリア放電における誘電体を構成すると共に、容器１２内部からの放電による発光を外部に放射することができるよう、電気的絶縁性であり且つ光透過性である材料から作られており、好ましくは石英ガラスから作られている。また、放電容器１２の寸法については適宜定められるが、例えば外径約１０ｍｍ、内径約８ｍｍ、長さ約４００ｍｍとすることができる。
【００１３】
放電容器１２の内部には、内部電極１４が配置されている。内部電極１４は長尺の導電体であり、放電容器１２とほぼ同軸に配置され、その各端部１６ａ，１６ｂが放電容器１２の対応の封止端部１８ａ，１８ｂにて支持されている。図示実施形態では、内部電極１４は、外径が０．１８ｍｍのタングステン製線材から作られている。また、図示実施形態の内部電極１４は、そのほぼ全長にわたり直線状となっているが、一端側にコイル状部分１４ａが形成されている。このコイル状部分１４ａは、内部電極１４が放電容器１２内にて支持された状態において、直線状部分１４ｂに張力を与え、弛みを防止するために設けられている。また、放電ランプ１０の周囲温度の上昇時や放電時における放電容器１２の材料と内部電極１４の材料との間の熱膨張差を吸収するためでもある。コイル状部分１４ａは、その他の直線状部分１４ｂとほぼ同軸とされており、その外径は、放電容器が上で例示した寸法で、内部電極１４が外径０．１８ｍｍのタングステン製線材から形成されている場合、例えば約０．８ｍｍとすることが好ましい。
【００１４】
内部電極１４の両端１６ａ，１６ｂにはそれぞれ、モリブデン箔のような金属箔２０ａ，２０ｂが接続されている。図示実施形態において、金属箔２０ａ，２０ｂは矩形であり、その短辺側の一端の中央部に内部電極１４の端部１６ａ，１６ｂが溶接等によって接続されている。また、金属箔２０ａ，２０ｂの他端の中央部にはモリブデン線のようなリード線２２が溶接等によって接続されており、このリード線２が外部の点灯電源２４に接続されるようになっている。
【００１５】
内部電極１４の端部１６ａ，１６ｂ、及び、これに接続された金属箔２０ａ，２０ｂ、更にリード線２２の金属箔側端部２６ａ，２６ｂは、放電容器１２の対応の封止端部１８ａ，１８ｂに封じられ、これによって内部電極１４は放電容器１２の両端部１８ａ，１８ｂ間で張設される。
【００１６】
なお、図示実施形態では、放電容器１２の端部１８ａ，１８ｂはピンチシールにより封止されている。すなわち、放電容器１２の端部１８ａ，１８ｂは、放電ランプ１０の製造初期は開放状態にあるが、そこに内部電極１４の端部１６ａ，１６ｂ、金属箔２０ａ，２０ｂ及びリード線２２の端部２６ａ，２６ｂを配置した後、加熱溶融して両側から機械的に押え密着させることで、内部電極１４の端部１６ａ，１６ｂ、金属箔２０ａ，２０ｂ及びリード線２２の端部２６ａ，２６ｂを挟み込んだ形で封止される。
【００１７】
このピンチシールによる封止を行う場合、放電容器１２の端部１８ａ，１８ｂから排気を行うことは困難となることから、放電容器１２の側面部２８に排気管３０が形成され、この排気管３０を通して排気が行われ、その後、エキシマ放電用の希ガスが封入される。排気管３０は、希ガスの封入後、バーナーにより高熱で切断され封止される。図１及び図２に示す排気管３０は、封止された状態を示している。図示実施形態では、排気管３０は外径が約４ｍｍ程度とされており、放電容器１２の軸線方向（長手方向）中央部に設けられている。
【００１８】
放電容器１２の側面部２８の外周面には外部電極３２（図１において二点鎖線で示す部分）が設けられている。図示の第１実施形態において、外部電極３２は、展開した状態ではその外形が矩形となっており、図２から理解される通り、放電容器１２の中心軸線と排気管３０の中心軸線とを通る面Ｐを基準にして面対称に設けられている。また、外部電極３２は排気管３０を中心として時計回りと反時計回りにそれぞれ約１２０度の角度範囲で形成されており、外部電極３２の側縁（放電容器１２の中心軸線と平行な縁）３４ａ，３４ｂ間は開放され、この部分が光放射部３６となっている。外部電極３２は導電性膜、好ましくは金属膜で、具体的にはアルミニウムを約３００ｎｍの厚さで放電容器１２に蒸着させたものであり、電極としての機能のみならず、反射鏡としての機能も備えている。従って、放電容器１２の内部にて放電によって生じた光は、外部電極３２の内側の面で反射され、外部電極３２の側縁３４ａ，３４ｂ間の光放射部３６を通って外部に放射されることになる。
【００１９】
また、外部電極３２の端縁３８ａ，３８ｂは、それぞれ、放電容器１２の端部１８ａ，１８ｂから軸線方向に所定の距離だけ離れた位置に設定されている。この所定の距離は約１５〜２０ｍｍ程度であるが、内部電極１４のコイル状部分１４ａ側の端縁３８ｂは、コイル状部分１４ａの内側端部（排気管３０の側の端部）から更に約１５〜２０ｍｍ程度離して配置することが好ましい。別言するならば、外部電極３２は、放電容器１２の両端部１８ａ，１８ｂよりも内側の部分であって、内部電極１４の直線状部１４ｂを囲む部分にのみ形成され、コイル状部分１４ａを囲む位置には形成されない。
【００２０】
更に、排気管３０の中心軸線から放電容器１２の側面部２８の外周面に沿っての所定の距離Ｄ、例えば約６ｍｍまでの領域には、外部電極３２は設けられていない。すなわち、外部電極３２の中央部に開口４０が形成され、その開口４０から突出する排気管３０と、開口４０を画している外部電極３２の内周縁との間には間隙が形成されている。
【００２１】
以上のような構成の誘電体バリア放電ランプ１０において、点灯電源２４を外部電極３２とリード線２２に接続し、外部電極３２と内部電極１４との間に交流電圧を印加すると、放電容器１２内の希ガスが誘電体バリア放電を起こし、紫外線が照射される。内部電極１４は希ガスに曝されているため、外部電極３２と内部電極１４との間に印加される交流電圧は約２ｋＶ程度の低い値でよい。紫外線の一部は、外部電極３２が形成されていない光放射部３６から直接放射され、残りの紫外線は外部電極３２の内面により反射された後、光放射部３６から外部に放射される。
【００２２】
この際、排気管３０と外部電極３２との間に間隙が形成されているため、排気管３０と放電容器１２の側面部２８との間の境界部４２では放電は発生しない。排気管３０と放電容器１２の側面部２８との間の境界部４２には、排気管３０の形成時及び切断・封止時に加えられる熱により歪みが生じているが、当該部位で放電が発生しないことから、熱歪み部に放電による負荷がかからず、クラックの発生を抑制ないしは防止することができる。比較として、実際に排気管３０まで外部電極３２を設けた放電ランプを用意し、点灯したが、かかる場合には、１０００時間程度の点灯で排気管３０と放電容器１２との境界部４２にクラックが入りやすくなった。一方、本実施形態の放電ランプ１０では、１０００時間以上の点灯でも、クラックは入らず、またクラックが生じる徴候をも見られなかった。
【００２３】
また、排気管３０と放電容器１２の側面部２８との間の境界部４２は、放電容器１２のその他の部分に比して曲率変化が大きい。このため、当該部位で放電を発生させても、その放電は不安定なものとなる。これに対して、本実施形態では、当該部位で放電は生じないため、放電ランプ１０全体として放電が安定することとなる。
【００２４】
なお、本実施形態では、外部電極３２は放電容器１２のピンチシールされた端部１８ａ，１８ｂから離れているため、ピンチシールによる影響が回避されている。すなわち、ピンチシールにより放電容器１２の端部１８ａ，１８ｂ近傍にはシリカが付着し光透過量が低下し、また熱歪みも生じるが、その影響を受けない。
【００２５】
更に、内部電極１４にはコイル状部分１４ａが形成されており、且つ、外部電極３２は内部電極１４の直線状部分１４ｂのみを囲むように配置されているため、放電プラズマからの発光強度の変動も防止される。内部電極１４は放電時の電極周囲温度の上昇や放電ランプの周囲温度の変化により内部電極１４は熱膨張・熱収縮するが、その膨張・収縮をコイル状部分１４ａで吸収するため、直線状部分１４ｂと外部電極３２との間の距離は略一定に保たれる。従って、放電プラズマからの発光強度も略一定となるのである。
【００２６】
図３は、本発明の第２実施形態に係る誘電体バリア放電ランプ１１０を示している。この放電ランプ１１０は、外部電極が２分割されている点で、第１実施形態に係る放電ランプ１０と異なっている。これらの外部電極１３２ａ，１３２ｂは、間に所定の間隙２Ｄ（例えば約１２ｍｍ程度）をおいて形成されている。また、両外部電極１３２ａ，１３２ｂは、その間の中央に排気管３０が配置されるよう、形成されている。この場合も、第１実施形態と同様に、排気管３０の中心軸線から外部電極１３２ａ，１３２ｂまでは６ｍｍ以上の間隙が確保され、上記と同様な作用効果が得られる。なお、その他の部分については第１実施形態のものと同様であるので、同一又は相当部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
図４は、本発明の第３実施形態に係る誘電体バリア放電ランプ２１０を示している。この放電ランプ２１０は、排気管２３０が放電容器１２の中央部ではなく、一端側に設けられている。本実施形態では、排気管２３０は、内部電極１４のコイル状部分１４ａが形成されている側に配置され、内部電極１４のコイル状部分１４ａよりも内側（他方の端部１８ａ寄り）に配置されている。なお、内部電極１４のコイル状部分１４ａは、排気管２３０とは逆側、すなわち外部電極２３２の端縁２３８ａと封止端部１８ａの中間に配置してもよい。
【００２８】
このような位置に排気管２３０が形成されている誘電体バリア放電ランプ２１０において、外部電極２３２は、排気管２３０と、排気管２３０とは反対側の放電容器１２の端部１８ａとの間に設けられていることを特徴としている。この場合、排気管２３０側の外部電極２３２の端縁２３８ｂは、排気管２３０の中心線から一定の距離Ｄ、例えば６ｍｍ程度離され、また、他方の端縁２３８ａは放電容器１２の端部１８ａから１０〜１５ｍｍ程度離されている。従って、排気管２３０と放電容器１２の側面部２８との間の境界部にクラックが入るという弊害の防止・抑制効果、並びに、放電安定化効果は、第１実施形態及び第２実施形態の場合と同様である。
【００２９】
この第３実施形態では、排気管２３０と外部電極２３２との間に間隙を形成するために、外部電極２３２に開口を設けたり、２分割したりする必要がないため、外部電極２３２を展開した場合には開口のない１枚の大きな平面となる。従って、第３実施形態に係る誘電体バリア放電ランプ２１０は、放電容器１２の軸線方向中央部において部分的に放電が生じない第１実施形態や第２実施形態に係る放電ランプ１０，１１０に比して、放電ランプ２１０のほぼ全長にわたって均一な光強度が得られるという効果を奏する。
【００３０】
なお、図４において第１実施形態や第２実施形態の放電ランプ１０，１１０と同一又は相当部分には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００３１】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。例えば、上記実施形態の説明で挙げた数値や形状については例示に過ぎず、適宜変更可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、側面部に排気管を有し且つ側面部に外部電極が形成されている誘電体バリア放電ランプにおいて、排気管と側面部との境界部にクラックが入ることを防止ないしは抑制することができる。また、放電も安定するため、長期にわたって信頼性の高い誘電体バリア放電ランプが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る誘電体バリア放電ランプを示す側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿っての概略断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る誘電体バリア放電ランプを示す側面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る誘電体バリア放電ランプを示す側面図である。
【図５】従来の誘電体バリア放電ランプを示す側面図である。
【符号の説明】
１０，１１０，２１０…誘電体バリア放電ランプ、１２…放電容器、１４…内部電極、１８ａ，１８ｂ…封止端部、２８…側面部、３０，２３０…排気管、３２，１３２ａ，１３２ｂ，２３２…外部電極。
【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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