JP2003036817A - 誘電体バリア放電ランプ - Google Patents

誘電体バリア放電ランプ

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JP2003036817A
JP2003036817A JP2002195711A JP2002195711A JP2003036817A JP 2003036817 A JP2003036817 A JP 2003036817A JP 2002195711 A JP2002195711 A JP 2002195711A JP 2002195711 A JP2002195711 A JP 2002195711A JP 2003036817 A JP2003036817 A JP 2003036817A
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barrier discharge
discharge vessel
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バーリングホフ ヴェルナー
Gerhard Doell
デル ゲルハルト
Wolfgang Kumpf
クンプフ ヴォルフガング
Gerwin Thiel
ティール ゲルヴィン
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Osram GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【課題】誘電体バリア放電ランプの点弧特性を改善す
る。 【解決手段】誘電体バリア放電ランプは、放電容器
（２）の壁の内面に配置され誘電体層（４）で覆われた
細長の電極（３）を備えている。放電容器（２）の壁の
外面には導電性部材としてその長手軸線に関して放電容
器壁の一部分範囲に制限されている金属リング（８）が
配置されている。これにより誘電体バリア放電ランプの
最初の点弧或いは長期の点灯休止後の点弧性能が改善さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体バリア放電
ランプ並びにこのようなランプと電源装置とを備えた照
明システムに関する。
【０００２】用語「誘電体バリア放電ランプ」は誘電体
バリアガス放電に基づく電磁放射源を含む。ガス放電に
より放出される電磁放射のスペクトルは、可視範囲もま
たＵＶ（紫外放射）／ＶＵＶ（真空紫外放射）範囲並び
にＩＲ（赤外放射）範囲も含む。さらにまた不可視電磁
放射を可視電磁放射（光線）に変換する発光体層も用い
ることができる。
【０００３】放電容器は通常希ガス（例えばキセノン）
或いは混合ガスを封入されている。特に米国特許第５６
０４４１０号明細書に記載されたパルス点灯方法により
生ぜしめられるガス放電中にいわゆるエキシマが形成さ
れる。エキシマは、通常非拘束の基底状態に復帰する際
に電磁放射を放出する励起された分子（例えばＸｅ2 *）
である。Ｘｅ2 *の場合、分子帯電磁放射の最大は約１７
２ｎｍにある。
【０００４】誘電体バリア放電ランプは、必然的に、少
なくとも１つのいわゆる誘電体バリア電極を前提とす
る。誘電体バリア電極は放電容器の内部に対して誘電体
バリアによって隔離されている。この誘電体バリアは例
えば電極を被覆する誘電体層として構成されているか、
或いは電極が放電容器の外壁に配置されている場合ラン
プの誘電体容器自体によって形成されている。
【０００５】誘電体バリアに基づきこのようなランプの
点灯のためには電極間に時間的に変化する電圧、例えば
米国特許第５６０４４１０号明細書に開示されているよ
うな正弦波状の交流電圧或いはパルス状の電圧が必要で
ある。
【０００６】誘電体バリア放電ランプにおいては最初の
点弧もしくは長期の点灯休止後の点弧、特にランプを暗
闇に長期に亘って置いた後の点弧はしばしば困難であ
る。通常、正常点灯時より遥かに高い電圧が必要であ
る。その他に、最初の点弧の際にしばしば線条状の部分
放電が発生するが、このような部分放電は、その有効放
射の放出が、米国特許第５６０４４１０号明細書に開示
されている放電形状のそれに比較して、非効率であるの
で望ましくない。
【０００７】
【従来の技術】米国特許第６０９７１５５号明細書には
細長の放電容器とその長手軸線に沿って放電容器壁の内
面に配置された細長の誘電体バリア電極とを備えた誘電
体バリア放電ランプが開示されている。
【０００８】米国特許第５４３２３９８号明細書には同
軸二重管構成の形の誘電体バリア放電による高出力放射
器が開示されている。この構成においては網状の外部電
極が外側石英管の全周に亘って延びている。内側石英管
にはコイル状の内部電極が挿入されている。内側石英管
の内部には比誘電率の高い冷却液体が充填され、これに
より冷却の他に内部電極を内側石英管に連結するように
している。両石英管の間の空間つまり放電空間では電極
間に交流電圧が印加されると多数の放電チャネルが形成
される。最初の点弧の際のもしくは長期の点灯休止後の
点弧挙動を改善するために、放電空間の１ヶ所における
局所的な電界歪みもしくは電界勾配により点弧の開始を
強制する手段が設けられている。その際生ずる紫外放射
及びこの局所的放電の電荷キャリヤにより、全放電容積
の確実な点弧が強制される。電界歪みのための適当な手
段として、それぞれの他方の管における間隙の半分にま
で達する内管或いは外管のくぼみ、放電空間に設けた誘
電体物質からなる球、外管の内面或いは内管の外面に溶
着された石英の滴が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、点弧
特性を改善した請求項１の前文による誘電体バリア放電
ランプを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この課題は、長手軸線を
定める細長の放電容器と、この長手軸線に沿って放電容
器壁に配置された細長の誘電体バリア電極とを備え、放
電容器壁に、長手軸線方向に放電容器壁の一部分範囲の
みに亘って延びて誘電体バリア放電の点弧を支援する少
なくとも１つの導電性部材が配置されることを特徴とす
る誘電体バリア放電ランプによって解決される。
【００１１】その他に、本発明は、上述の誘電体バリア
放電ランプと、２つの極を備えこれらの極から電圧パル
ス列を供給する電圧源とを備え、放電ランプの電極がこ
れらの２つの極に接続されている照明システムを請求す
るものである。
【００１２】本発明による誘電体バリア放電ランプは、
放電容器壁に配置されその長手軸線方向に放電容器壁の
一部分範囲のみに亘って延びて誘電体バリア放電の点弧
を支援する導電性部材を備えている。
【００１３】現在の知識レベルによれば、これにより理
論的意義を確定することを目論んでいるものではない
が、この導電性部材によりこの導電性部材と少なくとも
１つの誘電体バリア電極との間の初期点弧が可能にな
り、しかもこれがこの導電性部材が存在しないときより
も低い電圧で行われることを前提としている。この初期
点弧により、誘電体バリア電極間に本来の放電の点弧が
生ぜしめられる。その上、この導電性部材により冒頭に
述べた線条状の部分放電の望ましくない発生の確率が著
しく減少する。
【００１４】１つの好ましい実施態様として、この誘電
体バリア放電ランプは内部電極を備えている。この実施
態様は米国特許第６０９７１５５号明細書によれば特に
効果的であることが実証されている。その場合、誘電体
バリア電極は放電容器の壁の内面に配置され、誘電体層
で被覆された細長の電極により構成されている。導電性
部材は放電容器の壁の外面に配置されている。
【００１５】この実施態様は、この導電性部材を外側か
ら（即ち、放電容器を完成した後に）取付けることがで
きるという付加的な利点を持っている。その場合、導電
性部材としては、とりわけ特に金属からなるリング或い
はリングの一部であって、細長の特に円管状の放電容器
に後から嵌め込むことができるものが適している。さら
に、上記の目的を満たすこの導電性部材の他の実施態様
としては、例えば放電容器の回りに密に巻回されたコイ
ル或いはばね体も考えられる。さらにまた、導電性部材
としては、他の形に成形された面状構成も、例えば矩形
状、円形或いは楕円形に成形された金属板も原則的に適
している。この場合、もちろん必要に応じて、放電容器
の壁に導電性部材を固定するための他の対策が取られ
る。しかしこれは、この導電性部材が適当な導電性被覆
（例えば金属のろう層）によって実現されるときには回
避される。
【００１６】放電容器の長手軸線に沿ったこの導電性部
材の幅は典型的には約１ｍｍ〜数１０ｍｍ、特に３ｍｍ
〜１５ｍｍである。この程度で、一方では確実な点弧に
対して通常充分であり、他方ではランプから放射される
光がなお相対的に殆ど暗くならないことが示されてい
る。さらに導電性部材は好ましくは放電容器の一端部に
設けられている。その場合、この導電性部材が細長の電
極の端部に重なっている場合になお効果的である。この
重なり部分は数ｍｍ、特に約１ｍｍで充分である。勿
論、この導電性部材が細長の電極とその全幅に亘って重
なることもできる。
【００１７】非常に長いランプの場合、場合によって
は、２つの導電導電性部材を、例えばランプの各端部に
１つづつ或いは複数の導電性部材を長手軸線に沿って配
分して設けて、全ランプが迅速かつ一様に点弧するよう
にすることができる。
【００１８】他の好ましい実施態様において、ランプは
少なくとも一端に、導電性部材を組み込んだ口金を備え
ている。
【００１９】導電性部材はまた浮動電位にあることもで
きるけれども、この導電性部材がアース電位、特にラン
プに給電する電圧源の基準電位に接続されていると好ま
しいことが実証されている。基準電位に接続することに
より、この導電性部材と電極との間に規定の電圧比が設
定されるという利点がある。
【００２０】完全な照明システムを完成するために、本
発明による誘電体バリア放電ランプは電圧源のそれぞれ
の極に接続されている。導電性部材は、電圧源の両極に
おける時間的に変化する電圧に関して一定の電位に接続
されている。特に、この電圧源はその両極から電圧パル
ス列を供給するように設計されている。この詳細につい
ては米国特許第６３２３６００号明細書を参照する。こ
の電圧源は基準電位に関して対称の電圧パルス列を供給
できるように設計され、しかも導電性部材が基準電位に
接続されていると特に好ましい。対称の電圧を使用する
ことにより、とりわけ、望ましくない容量性電流が基準
接続線を通って導電性部材を介して流れることがないと
いう利点がある。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下において本発明を実施例につ
いて詳しく説明する。
【００２２】図１は棒状の蛍光ランプ１を示す。この蛍
光ランプ１は、主として、円形断面を持ちソーダガラス
からなる管状の放電容器２と、２つのストライプ状の電
極３とからなり、これらの２つの電極は管の長手軸線に
対して平行で互いに直径方向に放電容器２の壁の内面に
配置されている（なお、第二の電極は隠れているので見
えない）。内部電極３の各々はガラスろう材からなる誘
電体バリア４で覆われている。さらに放電容器の壁の内
面は発光体層（説明の都合上示されていない）で被覆さ
れている。
【００２３】放電容器２の第一端部は先の尖っていない
溶着部５で閉鎖されている。両電極３はある間隔Ａ＝８
ｍｍでこの溶着部５の前で終わっている。放電容器２の
第二端部を通して電極３は気密に外に引出され、そこで
それぞれ外部電流リード６に移行している。放電容器２
の第二端部は皿状の閉鎖導電性部材（この図では見えて
いない）により閉鎖されている。このために皿状の閉鎖
導電性部材の縁部は放電容器２の狭窄部７に溶着されて
いる。これに関するその他の詳細についてはドイツ特許
出願公開第１００４８４１０号明細書を参照し、その開
示内容はこれにより含まれているものとする。
【００２４】放電容器２の第一端部には幅Ｂ＝５ｍｍ
（放電容器２の長手軸線方向に見て）の金属リング８が
放電容器２の壁の外面に配置されている。この金属リン
グ８は、その上、放電容器２の第一端部側に向いた電極
３の端部を重なり部Ｄ＝１ｍｍだけ覆うように配置され
ている。この状態を分かり易く示すために図１において
金属リング８は透視して示されている。
【００２５】蛍光ランプ１は既に言及した米国特許第５
６０４４１０号明細書によるパルス点灯用として考慮さ
れている。このために誘電体バリア放電ランプ１の両方
の外部電流リード６は電圧源（図示せず）の両極に接続
されている。この電圧源はそのためにその両極から基準
電位に関して対称の電圧パルス列を供給できるように設
計されている。このような電圧源に関しては米国特許第
６１７２４６７号明細書を参照し、その開示内容はこの
引用により含まれているものとする。金属リング８は接
続線９を介して電圧源の基準電位に接続されている。こ
れにより金属リング８は点弧特性を改善する手段として
機能し、これによりリングを使用しない場合よりも、長
期間の点灯休止後のランプの点弧のための電圧は明らか
に小さくなる。
【００２６】図２には図１のランプの変形例が示されて
いる。図２において図１と同一部分には同一符号が付さ
れている。この変形例は、金属リング８が放電容器２の
第二端部を越えて嵌め込まれており、狭窄部７（この図
では隠れているので見えていない）の上に配置されてい
る。この変形例の利点は、接続線９がランプの第二端部
において電極３の電流リード６のリード線（図示せず）
と共に電圧源に導かれることにある。その他に、この変
形例においては最初に挙げた好ましくない線条状の部分
放電の発生に対する確率が明らかに減少することが明ら
かになっている。その場合、一定の電位（基準電位又は
アース電位）との接続が絶対的に不必要である。おそら
く、この金属リング８は狭窄部７を介していかなる場合
にも電流リード６が放電容器６の内部に貫通する範囲に
おける電界に好ましい影響を持っている。
【００２７】さらに、ランプは金属リングを組み込んだ
口金（図示せず）を備えている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第一実施例の概略構成図。
【図２】本発明による第二実施例の概略構成図。
【符号の説明】
１ 放電ランプ ２ 放電容器 ３ 電極 ４ 誘電体バリア ５ 溶着部 ６ 電流リード ７ 狭窄部 ８ 金属リング ９ 接続線 Ａ 電流リードから溶着部端までの距離 Ｂ 金属リングの幅 Ｄ 重なり部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 391045794 ＰＡＴＥＮＴ−ＴＲＥＵＨＡＮＤ−ＧＥＳ ＥＬＬＳＣＨＡＦＴ ＦＵＲ ＥＬＥＫＴ ＲＩＳＣＨＥ ＧＬＵＨＬＡＭＰＥＮ Ｍ ＩＴ ＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲ ＨＡＦ ＴＵＮＧ (72)発明者 ヴェルナー バーリングホフ ドイツ連邦共和国 89542 ヘルブレヒテ ィンゲン キービッツヴェーク 36 (72)発明者 ゲルハルト デル ドイツ連邦共和国 89075 ウルム ヨハ ン‐シュトッカー‐ヴェーク 42 (72)発明者 ヴォルフガング クンプフ ドイツ連邦共和国 89542 ヘルブレヒテ ィンゲン イム ホールヴェーク ８ (72)発明者 ゲルヴィン ティール ドイツ連邦共和国 82223 アイヒェナウ ヤーンシュトラーセ ５

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】長手軸線を定める細長の放電容器（２）
    と、この長手軸線に沿って放電容器壁に配置された細長
    の誘電体バリア電極（３）とを備え、放電容器壁に、長
    手軸線方向に放電容器壁の一部分範囲（Ｂ）のみに亘っ
    て延びて誘電体バリア放電の点弧を支援する少なくとも
    １つの導電性部材（８）が配置されていることを特徴と
    する誘電体バリア放電ランプ。
  2. 【請求項２】導電性部材がリング（８）又はリングの一
    部であることを特徴とする請求項１に記載の誘電体バリ
    ア放電ランプ。
  3. 【請求項３】導電性部材が密に巻回されたコイルである
    ことを特徴とする請求項１に記載の誘電体バリア放電ラ
    ンプ。
  4. 【請求項４】長手軸線方向の導電性部材（８）の幅
    （Ｂ）が約１ｍｍ〜数１０ｍｍ、特に３ｍｍ〜１５ｍｍ
    であることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の
    誘電体バリア放電ランプ。
  5. 【請求項５】導電性部材（８）が放電容器（２）の一端
    部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の
    １つに記載の誘電体バリア放電ランプ。
  6. 【請求項６】導電性部材（８）が細長の電極（３）の一
    端部に重なっていることを特徴とする請求項５に記載の
    誘電体バリア放電ランプ。
  7. 【請求項７】重なり部分（Ｄ）が数ｍｍ、特に約１ｍｍ
    であることを特徴とする請求項６に記載の誘電体バリア
    放電ランプ。
  8. 【請求項８】ランプが少なくとも一端部に、導電性部材
    （８）を組み込んだ口金を備えていることを特徴とする
    請求項１乃至３の１つに記載の誘電体バリア放電ラン
    プ。
  9. 【請求項９】導電性部材（８）が基準電位又はアース電
    位に接続されていることを特徴とする請求項１乃至３の
    １つに記載の誘電体バリア放電ランプ。
  10. 【請求項１０】誘電体バリア電極が放電容器（２）の壁
    の内面に配置されかつ誘電体層（４）で被覆された細長
    の電極（３）によって構成され、導電性部材（８）が放
    電容器（２）の壁の外面に配置されていることを特徴と
    する請求項１乃至３の１つに記載の誘電体バリア放電ラ
    ンプ。
  11. 【請求項１１】請求項１乃至１０の１つに記載の誘電体
    バリア放電ランプと、２つの極を備えこれらの極から電
    圧パルス列を供給する電圧源とを備え、電極がこれらの
    ２つの極に接続されていることを特徴とする照明システ
    ム。
  12. 【請求項１２】導電性部材が電圧パルス列に関して一定
    の電位に接続されていることを特徴とする請求項１１に
    記載の照明システム。
  13. 【請求項１３】電圧源が基準電位に関して対称の電圧パ
    ルス列を供給し、導電性部材が基準電位に接続されてい
    ることを特徴とする請求項１２に記載の照明システム。
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