JP2000173554A

JP2000173554A - 誘電体バリア放電ランプ

Info

Publication number: JP2000173554A
Application number: JP10341995A
Authority: JP
Inventors: Sadatoshi Inayoshi; 貞利稲吉
Original assignee: MD KOMU KK
Current assignee: MD KOMU KK
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 1998-12-01
Publication date: 2000-06-23
Also published as: KR20000047808A; TW442826B; CN1259757A; US6437494B1

Abstract

(57)【要約】【課題】紫外線受光面における輝度分布「ゆらぎ」を低
減した誘電体バリア放電ランプを提供する。【解決手段】放電容器１の外周に、対向電極３ａおよび
４ａより成る対向電極対と、対向電極３ｂおよび４ｂよ
り成る対向電極対が所定間隔にて配置され、各対向電極
対に対し制限用抵抗６ａ、７ａおよび制限用抵抗６ｂ、
７ｂを介して高周波高圧電源８より高周波電圧が印加さ
れる。各対向電極間には、放電電流量に対応する放電プ
ラズマのストリーマが発生するが、上述した制限用抵抗
６ａおよび７ａ抵抗値と、制限用抵抗６ｂおよび７ｂの
抵抗値を調整することにより放電電流が適宜設定され
て、各組の対向電極対において発生する放電プラズマの
ストリーマの均一化が図られる。該ストリーマは、各対
向電極対が、放電容器１の軸心に関して偏心して設定さ
れているために、その内壁の電極近傍または放電経路全
般に亘り、沿面放電を発生させることが可能となり、ス
トリーマの「ゆらぎ」が抑制される。

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
ンプに関し、特に放電プラズマのストリーマの発生位置
を静止させるようにした誘電体バリア放電ランプに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の誘電体バリア放電ランプは、蛍
光体を励起発光させる紫外線の光源等各種の技術分野で
従来から利用されている。誘電体バリア放電ランプにつ
いては、誘電体バリア放電の特徴とされる放電電極間の
空間に発生する放電プラズマの細いストリーマを、多数
ほぼ均一に分散して発生させ、光出力の高輝度化、発光
面積内の輝度ムラの均一化、経時的な輝度の劣化を抑制
するための安定化、単位入力電力に対する総発光量を多
くするための高効率化、長寿命化、構造の簡素化と製造
の簡易化、それに低価格化等を図る種々の技術が従来か
ら提案されている。

【０００３】特開平６−２３１７３３号公報に示されて
いる従来例（第１の従来例と云う）は、放電容器内に、
誘電体バリア放電によりエキシマ分子を形成する放電用
ガスを充填し、該誘電体バリア放電によって発生したエ
キシマ分子から放射される光を取り出す窓部材を有する
誘電体バリア放電ランプである。この第１の従来例で
は、前記窓部材に使用される石英ガラスのＯＨ基の含有
量を、重量で１０ｐｐｍ以下とすることが提案されてい
る。一般に誘電体バリア放電ランプでは、点灯時間の経
過に伴ない、光を放電容器の外部に取り出す窓部材とし
ての石英ガラスが、ハロゲンにより侵食されて劣化す
る。本第１の従来例においては、その石英ガラスに含有
されるＯＨ基の量を規制することによって石英ガラスが
ハロゲンにより侵食されるのを抑制し、ひいてはその侵
食に起因する光出力強度の低下を抑制し、且つハロゲン
を含むエキシマ分子の密度の低下を未然に防止すること
ができるものとしている。

【０００４】また、、特開平６−３１０１０２号公報に
おいて提案されている従来例（第２の従来例と云う）の
誘電体バリア放電ランプにおいては、相対する電極の一
方の電極を導電性網として構成し、光を取り出す窓口の
光透過性誘電体に設けられている電極用導電性網を形成
する導電性素線の太さを０．２ｍｍ以下とし、且つ該導
電性網の一つの網目の面積を０．０４から２．５平方ミ
リメートルの間の値に設定することにより、その発光出
力効率を向上させ、且つ光出力の安定化を図ることがで
きるものとしている。

【０００５】しかしながら、一般に、誘電体バリア放電
ランプにおいては、発光時に、放電電極の空間に発生し
ている放電プラズマの細いストリーマは、低速度にて絶
えず移動しており、放電容器における光出力用の窓（石
英ガラス製）の１点においてその輝度を測定すると、こ
の移動のために、当該輝度には経時的に「ゆらぎ」が生
じている。この「ゆらぎ」は、従来の誘電体バリア放電
ランプにおいては避けることのできない本質的な問題と
なっていた。また放電電極間の空間に発生する放電プラ
ズマによる細いストリーマを、より多く安定して発生さ
せるためには、誘電体バリア放電ランプを構成する材料
および構造等には数多くの制約条件が生じ、該制約条件
に伴ない製造コストが増大するという問題がある。これ
らの問題に対応する解決策については、上記の従来の誘
電体パリア放電ランプにおいては必ずしも明示されてい
ない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の誘電体
バリア放電ランプにおいては、発光出力時におけるスト
リーマの移動により、光出力用窓における輝度に経時的
な「ゆらぎ」が発生し、この輝度の「ゆらぎ」を防止す
ることができないという欠点がある。また、その輝度の
「ゆらぎ」を軽減するために、ストリーマをより多く安
定して発生させるとすると、材料および構造に求められ
る制約条件が多くなり、この制約条件の増大に対応し
て、製造コストが増大せざるを得ないという欠点があ
る。

【０００７】本発明の目的は、紫外線受光面における輝
度分布の「ゆらぎ」の発生を抑制でき、しかも簡単な構
造の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】本発明は前述の課題を解
決するために次の手段を提供する。

【０００９】紫外光を透過させる円筒形の放電容器
と、該放電容器に封入された放電ガスと、前記放電容器
の外面に先端部を接触して設けられている放電電極対と
を有してなる誘電体バリア放電ランプにおいて、前記放
電電極対をなす２つの電極の先端は放電間隙を隔てて対
向しており、該２つの電極の先端を結ぶ線は前記放電容
器の軸心から偏っており、該線に直交する平面は該軸心
にほぼ平行であることを特徴とする誘電体バリア放電ラ
ンプ。

【００１０】前記放電電極対で発生する放電プラズマ
のストリーマを前記軸心方向から見た形が、少なくとも
一部分において、前記放電容器の内壁面に沿って湾曲し
ていることを特徴とする前記に記載の誘電体バリア放
電ランプ。

【００１１】

【作用】上記のように、放電容器の軸心に対し対向電極
を偏心して設けることにより、放電容器内に生成される
放電プラズマの細いストリーマの位置を安定化でき、ひ
いては紫外線受光面における輝度分布の「ゆらぎ」を抑
制できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。

【００１３】本発明の一実施形態では、放電容器内に発
生する誘電体バリア放電により紫外線を出力する誘電体
バリア放電ランプにおいて、前記放電容器は、誘電体バ
リアとしての機能に併せて該紫外光に対する透過性を有
する円筒形状の筒体容器として形成されており、その放
電容器内部にエキシマ分子を励起形成する放電ガスが封
入され、該放電容器の断面形状に対して偏心配置関係に
て該放電容器の外周に設定される１組の対向電極対が、
該放電容器の筒体に沿ってＮ（１以上の整数）組所定間
隔にて配置設定されて形成されている。

【００１４】テレビジョン受像機に用いられるプラズマ
ディスプレイにおける蛍光膜の検査のために、その蛍光
膜に紫外射を照射し、その蛍光膜における発光分布を測
定する検査装置が実用化されている。その紫外線の光源
には誘電体バリア放電ランプが採用されている。蛍光膜
における発光分布を高い精度で測定するには、時間的に
安定した輝度で紫外線を放射する紫外線光源が求められ
る。従来の誘電体バリア放電ランプは、前述のとおり、
放電プラズマのストリーマがゆっくり移動することに起
因して受光面における輝度分布に「ゆらぎ」が生じるの
を回避できなかった。

【００１５】図１は、本実施形態（前述のＮが２つの
例）の断面図である。この断面図は、放電容器の円筒形
管軸を通る平面でその放電容器を切断して切断面に直交
する方向から見た図である。図２は、図１の実施形態に
おける放電容器の管軸に直交する面の断面図である。但
し、これら図では抵抗および電源は回路図で示してあ
る。本実施例における放電容器は、市販の石英ガラス製
管を任意の長さに切断して一方の切断開口面を溶接封じ
し、もう一方の切断開口面をガス封入口として、エキシ
マ分子を励起形成するガス２を導入した後に溶接封じし
たものである。

【００１６】図１および図２に示されるように、本実施
形態の放電容器１の外周には、対向電極３ａと対向電極
４ａより成る第１組の対向電極対と、対向電極３ｂと対
向電極４ｂより成る第２組の対向電極対を含む２組の対
向電極対が設けてある。これらの対向電極対は、放電容
器１の管軸方向において約３ｃｍの間隔において配置さ
れ、ランプホルダーの構造材（図示を省略）に取付け
て、その先端部が放電容器１の外周の円周上に接触され
ている。図に符号Ｇで示す電極間隙は約４ｍｍである。

【００１７】このように配置設定されている対向電極３
ａおよび４ａと、対向電極３ｂおよび４ｂに対しては、
それぞれ制限用抵抗６ａおよび７ａと、制限用抵抗６ｂ
および７ｂを介して高周波高圧電源８より高周波電圧が
印加される。高周波電圧の印加により、各対向電極間に
は、電極間の放電電流量に対応するプラズマ放電のスト
リーマが発生する。これらの対向電極間の距離Ｇを一定
とした場合には、放電容器１に接触している対向電極の
有効面積が、放電電流量を規定する第１の要素となる。
この対向電極対を２組以上として配置する場合には、各
組の対向電極対における放電電流量を調整して、それぞ
れの放電プラズマのストリーマの均一化を図るために、
各対向電極対には、図１に示されるように、対向電極３
ａおよび４ａに対しては、それぞれ上述した制限用抵抗
６ａおよび７ａが挿入接続され、対向電極３ｂおよび４
ｂに対しては、同じく制限用抵抗６ｂおよび７ｂが挿入
接続されている。

【００１８】なお、図２においては、図面表示を簡潔に
するために、対向電極３ａ、３ｂを代表して対向電極３
と表示し、対向電極４ａ、４ｂを代表して対向電極４と
表示し、制限用抵抗６ａ、６ｂを代表して制限用抵抗６
と表示し、制限用抵抗７ａ、７ｂを代表して制限用抵抗
７として表示し、ストリーマ５ａ、５ｂを代表してスト
リーマ５として表示してある。

【００１９】この実施形態では、図２の断面図に示され
るように、円形断面の放電容器１に対して、対向電極３
ａおよび４ａと、これに対向してそれぞれ配置される対
向電極３ｂおよび４ｂは放電容器の軸心に関し偏心した
位置において放電容器１の外周に接触して配置されてい
る。このように、放電容器１の軸心に関し対向電極対を
偏心して配置することにより、これらの対向電極３ａと
対向電極４ａとの電極間ならびに、対向電極３ｂと対向
電極４ｂとの電極間に沿面放電を発生させることができ
る。この沿面放電は、放電容器１の内壁面に沿った領域
であって、電極の先端近傍および電極間の領域に沿って
広がりを持った領域で起っている。対向電極対を放電
容器１の管軸から偏らせて設けることにより、その対向
電極対に生じるストリーマは放電容器１の内壁に沿って
曲げられた形になり、即ちストリーマが内壁に引っ張ら
れたような状態になり、ストリーマの位置はほぼ静止す
る。このようにストリーマが放電容器１の内壁側に引き
寄せられる現象は放電容器１の内壁で沿面放電が起って
いることによるものと考えられる。

【００２０】しかも、前述のように、制限用抵抗６ａお
よび７ａと、制限用抵抗６ｂおよび７ｂの抵抗値を適宜
調整することにより、各対向電極対におけるストリーマ
の放電電流を微調整することが可能であり、これにより
各対向電極対の放電プラズマのストリーマの「ゆらぎ」
を抑制することができるとともに、対向電極対間のスト
リーマの均一化を図ることができる。

【００２１】本実施形態においては、放電容器１の管軸
方向の長さは１０ｃｍ程度であり、放電電極対の管軸方
向の間隔は３ｃｍ程度に設定されて、放電容器１を形成
する石英ガラスの厚さは１ｍｍ程度であり、放電容器の
外径は９ｍｍ程度である。この放電容器１には、エキシ
マ分子を形成するための放電用ガスとして、クリプトン
９７％、塩素３％の混合ガスがガス圧２５０Ｔorrで封
入してある。また高周波高圧電源８より供給される高周
波電圧は、５０〜１００ｋＨｚの矩形波電圧であり、そ
の電圧値は４０００Ｖppである。この高周波電圧の印加
により、対向電極３ａと対向電極４ａとの間には、放電
プラズマのストリーマ５ａが発生し、放電電極３ｂと放
電電極４ｂとの間には、放電プラズマのストリーマ５ｂ
が発生する。ストリーマ５ａ，５ｂにおけるエキシマ分
子からは波長２２２ｎｍの紫外光が放射される。

【００２２】これらの各対向電極対間の放電電流を均一
化するために、それぞれの対向電極に対して挿入接続さ
れている制限用抵抗の抵抗値が適宜調整されるが、これ
らの制限用抵抗としては、必ずしも各対向電極の全てに
対応して設ける必要はなく、それぞれの対向電極対にお
いて、片方側の対向電極のみに付随して制限用抵抗を設
けて抵抗値を調整するようにしてもよい。また、対向電
極の先端の形状としては、電界が局部的に集中するよう
な形状とすることが望ましく、これにより、ストリーマ
５ａおよび５ｂの移動が抑制される。

【００２３】なお、上記の実施例としては、放電容器１
に対して２組の対向電極対が設けられている例について
説明しているが、実用上においては、２組の対向電極対
に限らず、放電容器１には数多くの対向電極対が配置設
定される。この場合には、各対向電極対は、放電容器１
の管軸方向に沿ってほぼ等間隔にて配置される。これに
より、放電容器１の管内における電界分布の周期性が保
たれて、電界分布が安定化するために、各組の対向電極
対の相互間に生じる放電プラズマのストリーマ５ａ、５
ｂ、……も、ほぼ均一化される。この場合においても、
放電容器１に対する各対向電極の取付けの仕方および制
限用抵抗の挿入接続等については、既に上述したとうり
である。

【００２４】放電プラズマのストリーマの太さは放電容
器１に接触する電極先端部の面積に依存する。電極の接
触面積が大きいほどストリーマは太くなる。ストリーマ
から放射される紫外光の量はストリーマの太さに依存す
るから、紫外光の強度分布を均一化するためには、電極
の接触面積を一定にすることが望ましい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、放電
容器を円筒形状に形成して、放電容器の軸心に関して、
対向電極対を偏心して設けることにより、放電プラズマ
のストリーマは放電容器の内壁側に引っ張られたような
形で安定し、ほぼ静止する。そこで、この発明の誘電体
バリア放電ランプを光源として、プラズマディスプレイ
ンの蛍光膜に紫外線を照射すれば、蛍光膜における輝度
分布が安定し、「ゆらぎ」が生じないから、高い精度で
蛍光膜の発光性能を検査できる。また、本発明の誘電体
バリア放電ランプは、上述の如く、放電容器が円筒形で
あり、単純な形であるから、安価に製造できる。このよ
うに、本発明によれば、紫外線受光面における輝度分布
の「ゆらぎ」が小さく、しかも簡単な構造の誘電体バリ
ア放電ランプを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における放電容器の円筒
形管軸に沿った断面および電源回路を示す図である。

【図２】図１の実施の形態における放電容器の管軸に直
交する面の断面および電源回路を示す図である。

【符号の説明】

１放電容器２ガス３，３ａ，３ｂ，４，４ａ，４ｂ対向電極５，５ａ，５ｂストリーマ６，６ａ，６ｂ，７，７ａ，７ｂ制限用抵抗８高周波高圧電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紫外光を透過させる円筒形の放電容器
と、該放電容器に封入された放電ガスと、前記放電容器
の外面に先端部を接触して設けられている放電電極対と
を有してなる誘電体バリア放電ランプにおいて、前記放電電極対をなす２つの電極の先端は放電間隙を隔
てて対向しており、該２つの電極の先端を結ぶ線は前記
放電容器の軸心から偏っており、該線に直交する平面は
該軸心にほぼ平行であることを特徴とする誘電体バリア
放電ランプ。
【請求項２】前記放電電極対で発生する放電プラズマ
のストリーマを前記軸心方向から見た形が、少なくとも
一部分において、前記放電容器の内壁面に沿って湾曲し
ていることを特徴とする請求項１記載の誘電体バリア放
電ランプ。