JPH06349457A - 表面波放電ランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】表面波放電が放電容器の内面形状に応じた発光
を呈することを利用し、種々の発光形態が得られる表面
波放電ランプ装置を提供する。 【構成】放電容器１０に放電媒体を封入した放電ランプ
１と、この放電ランプ１内にマイクロ波発振装置２３に
て発生された高周波電磁波を導入してこの放電容器の内
部全体に表面波放電を発生させるアンテナ２１とを有
し、放電ランプの放電容器は、表面波放電が放電容器内
を伝播する方向と垂直な放電空間の断面の最小幅を２cm
以下にしたことを特徴とする。 【作用】放電容器の形状を種々の形態にして変化に富ん
だ発光形体を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電媒体を封入した放
電容器内に高周波電磁波を供給して表面波放電を発生さ
せるようにした表面波放電ランプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放電媒体を封入してなる放電容器に高周
波の電磁波を供給すると、放電容器の内部全体に亘って
表面波放電が発生する。すなわち、放電容器に例えば１
０⁸ Ｈｚ（１００ＭＨｚ）以上の高周波電磁波を与える
と、グロー放電の陽光柱が中央部に収斂されず、管壁に
沿って、この管壁の形態に応じて分散する。これは、電
磁波が管壁の近くで陽光柱として消費されることにより
放電容器の中央部に入り込まず、このため管壁付近でプ
ラズマの密度が高くなり、容器の内面形状に沿った空洞
形態のプラズマが発生することから、放電容器の内面形
状に沿った放電（＝表面波放電）が発生することによ
る。このような表面波放電は、放電容器の内壁面の近傍
で発光するので放電容器全体が発光するようにみえる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような原
理を利用した従来の表面波放電ランプ装置は研究段階の
ものであり、プラズマの密度が放電容器の表面近傍で高
くなるという特徴を生かしたものにはなっていない。す
なわち、従来の表面波放電の研究に使われていたランプ
は、直管形バルブを放電容器として使用していた。した
がって、これから発する発光形態は円筒形となり、この
ような円筒形の発光体は従来より一般に普及している直
管形けい光ランプと遜色がなく、よって変化に乏しく、
むしろ直管形けい光ランプに比べて高周波の電磁波を発
生させる手段が必要となるから、かえって高価になる不
具合がある。

【０００４】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、表面波放電が放電
容器の内面形状に応じた形状の発光を呈することを利用
し、種々の形態の発光体が得られる表面波放電ランプ装
置を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１に記載の表面波放電ランプ装置は、放電容器に
放電媒体を封入した放電ランプと、上記放電ランプに高
周波電磁波を供給してこの放電容器の内部全体に表面波
放電を発生させる手段とを有し、上記放電容器は、表面
波放電が放電容器内を伝播する方向に沿って、またはこ
の方向と垂直な方向に沿って、偏平な広がりをもつ偏平
形状をなしていることを特徴とする。請求項２に記載の
表面波放電ランプ装置は、放電容器に放電媒体を封入し
た放電ランプと、上記放電ランプに高周波電磁波を供給
してこの放電容器の内部全体に表面波放電を発生させる
手段とを有し、上記放電容器は、断面の最小幅が２cm以
下の放電空間を有していることを特徴とする。請求項３
に記載の表面波放電ランプ装置は、放電容器に放電媒体
を封入した放電ランプと、上記放電ランプに高周波電磁
波を供給してこの放電容器の内部全体に表面波放電を発
生させる手段とを有し、上記放電容器は、断面の最大幅
が５cm以上の放電空間を有していることを特徴とする。
請求項４に記載の表面波放電ランプ装置は、放電容器に
放電媒体を封入した放電ランプと、上記放電ランプに高
周波電磁波を供給してこの放電容器の内部全体に表面波
放電を発生させる手段とを有し、上記放電容器は、表面
波放電が放電空間を伝播する方向と垂直な方向の断面が
一様でないことを特徴とする。請求項５に記載の表面波
放電ランプ装置は、上記放電容器は、表面波放電が放電
空間を伝播する方向と垂直な方向の断面積が場所により
変化していることを特徴とする。請求項６に記載の表面
波放電ランプ装置は、上記放電容器は、表面波放電が放
電空間を伝播する方向と垂直な方向の断面積が暫減して
いることを特徴とする。

【０００６】請求項７に記載の表面波放電ランプ装置
は、上記放電容器は、表面波放電が放電空間を伝播する
方向と垂直な方向の断面形状が場所により変化している
ことを特徴とする。

【０００７】請求項８に記載の表面波放電ランプ装置
は、放電容器に放電媒体を封入した放電ランプと、上記
放電ランプに高周波電磁波を供給してこの放電容器の内
部全体に表面波放電を発生させる手段とを有し、上記放
電容器は、表面波放電が伝播する方向が複数に分岐して
いることを特徴とする。請求項９に記載の表面波放電ラ
ンプ装置は、放電容器に放電媒体を封入した放電ランプ
と、上記放電ランプに高周波電磁波を供給してこの放電
容器の内部全体に表面波放電を発生させる手段とを有
し、上記放電容器は、表面波放電が伝播する方向に対し
非平行な曲面の内面を有していることを特徴とする。請
求項１０に記載の表面波放電ランプ装置は、上記放電容
器の内面は、表面波放電が伝播する方向に対し屈曲する
形状を有していることを特徴とする。請求項１１に記載
の表面波放電ランプ装置は、上記放電容器は、曲管形を
なしていることを特徴とする。請求項１２に記載の表面
波放電ランプ装置は、高周波電磁波を放電容器に供給す
る手段は、アンテナを備えていることを特徴とする。請
求項１３に記載の表面波放電ランプ装置は、放電ランプ
に供給される高周波電磁波は、３００ＭＨｚ以上の周波
数であることを特徴とする。請求項１４に記載の表面波
放電ランプ装置は、前記放電媒体は、水銀蒸気であるこ
とを特徴とする。請求項１５に記載の表面波放電ランプ
装置は、前記放電媒体は、水銀以外の金属蒸気であるこ
とを特徴とする。請求項１６に記載の表面波放電ランプ
装置は、前記放電容器の内壁面にけい光体を塗布してあ
ることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の表面波放電ランプ装置によれば、請求
項１の場合、放電空間が偏平な広がりをもつ偏平形状を
なしていても、放電が安定して一様に広がる。つまり、
従来の商用周波数等による連続点灯条件では偏平ランプ
とした場合、アスペクト比（長軸／短軸）が３以上にな
ると放電が不安定となり、偏在するようになるが、表面
波放電の場合は放電が安定し、かつ一様に広がる。ま
た、請求項２によれば、断面の最小幅が２cm以下の放電
空間を有していても、容易に始動する。すなわち、従来
のような連続点灯条件の場合、最小幅が２cm以下になる
と、アークが絞られるから始動電圧が著しく上昇し、始
動が困難になるが、表面波放電の場合は、最小幅部の隣
り合った場所から時間的に変動を受けない電子やイオン
の供給を受け易く、容易に始動する。請求項３によれ
ば、従来のような連続点灯条件の場合、ランプの最大径
が３．５cm以上になると、紫外線が発光金属に再吸収さ
れて輝度が低下し、発光効率が低下するが、表面波放電
であれば放電が管壁近傍に生成されるため、紫外線の再
吸収が少なく、発光効率の低下が少ない。請求項４、
５、６および７の場合は、放電空間の断面が変化しても
表面波放電では放電が管壁近傍に生成されるため、放電
空間の断面の周囲で放電が生じ、断面の変化による輝度
低下は生じないが、従来のような連続点灯条件の場合
は、断面が不均一になるとその小さく変化した箇所で放
電特性が支配されるようになり、広い断面の箇所では輝
度が著しく低下する。特に、請求項６のように断面が暫
減する場合、電磁波は伝播方向に対して暫減するので、
これに合わせて断面を暫減させると、ランプの電磁波の
伝播方向に一様な輝度を発するようになる。

【０００９】請求項８の場合、放電空間が分岐されても
表面波放電の場合は放電が管壁近傍に生成されることか
ら各分岐領域に放電が別れて一様に広がり、各分岐部分
で発光する。これに対し、従来のような連続点灯条件の
場合は、放電空間を分岐すると一つの分岐路のみに放電
が極在して他の分岐部分に放電が発生しなくなる。請求
項９、１０および１１の場合は、放電容器の内面が表面
波放電が伝播する方向に対し非平行な曲面をなしていて
も、表面波放電の場合は放電が管壁近傍に生成されるか
ら放電空間の断面に応じた放電が生じ、放電は一様に広
がり、輝度が均一になる。これに対し、従来のような連
続点灯条件の場合は、放電は最短距離を通ろうとし、屈
曲部では曲りの内側に偏在するので輝度の不均一を生じ
る。

【００１０】請求項１２の場合は、周波数が高い程アン
テナにより電磁波エネルギーを放電容器に容易に導入す
ることができる。請求項１３の場合、管壁の近傍に放電
を発生する表面波放電は周波数が３００ＭＨｚの場合
に、一様な広がりをなして均一な輝度を呈する機能が著
しい。請求項１４および１５の場合は、放電媒体が水銀
または発光金属であるから、高輝度放電が可能となる。
請求項１６の場合、放電容器の内面に形成したけい光体
が可視光を発するので輝度分布が一様になる。

【００１１】

【実施例】以下本発明について、図１ないし図７に示す
第１の実施例にもとづき説明する。図１は表面波放電ラ
ンプ装置の全体を示す外観図であり、図において１は放
電ランプ、２は点灯装置である。

【００１２】放電ランプ１は、厚み２mm程度の石英ガラ
スにより形成された放電容器１０を備えており、この放
電容器１０は、基端に比べて先端が狭くなった中空くさ
び形の平板形状をなしている。本実施例の放電容器１０
は、前面１０ａが傾斜し、背面１０ｂが垂直となり、し
たがって上に向かって狭くなる中空くさび形状をなして
おり、左右の幅ｗは基端から先端に亘り一様に形成され
ている。なお、前面１０ａの大きさは２０cm×２０cmの
正方形であり、基端部の前後方向厚みａは２cm、先端部
の前後方向厚みｂは１cmとされている。このような放電
容器１０の内面には全体に亘りけい光体被膜１１が形成
されており、またこの放電容器１０内には、所定量の水
銀とアルゴンなどの希ガスが封入されている。なお、放
電容器１０の下部前面には、排気管を封止切りした跡の
突起１２、１２が形成されている。

【００１３】点灯装置２は、以下のように構成されてい
る。つまり、２０は絶縁体または金属で絶縁シールドし
た材料により形成されたケーシングであり、このケーシ
ング２０は上面が開口されており、この開口部に上記放
電容器１０の基端部が嵌合されている。ケーシング２０
は導電プレート２１により上下に区分されており、この
導電プレート２１の下面は絶縁シールド膜２２により覆
われている。導電プレート２１には上記放電容器１０の
基端部が密着または近接されており、この密着または接
近状態で放電容器１０の基端部は導電プレート２１また
はケーシング２０に固定されている。この場合、上記導
電プレート２１は上記放電容器１０に高周波電磁波を供
給するアンテナとなっている。

【００１４】このような導電プレート２１によって区切
られたケーシング２０の内底部には、マイクロ波発振装
置２３と、出力制御器２４が収容されている。マイクロ
波発振装置２３は、商用電源２５に接続されており、こ
の商用電源を３００ＭＨｚ以上、例えば６００ＭＨｚの
高周波電磁波に変換し、この高周波電磁波を端子２６を
通じて上記アンテナ２１に供給するようになっている。

【００１５】上記出力制御器２４は、マイクロ波発振装
置２３からアンテナ２１に送る高周波電磁波を制御する
ものであり、ケーシング２０の前面にオン・オフスイッ
チ２７、出力調節つまみ２８および周波数調節つまみ２
９を設けてある。オン・オフスイッチ２７を操作して電
源をオンにすると、マイクロ波発振装置２３および出力
制御器２４が作動し、出力調節つまみ２８および周波数
調節つまみ２９を操作してマイクロ波発振装置２３から
放電ランプ１に供給する電力および周波数を制御するよ
うになっている。

【００１６】このような構成の第１の実施例について作
用を説明する。マイクロ波発振装置２３よりアンテナ２
１に高周波電磁波を送ると、アンテナ２１は放電ランプ
１の基端部に上記高周波電磁波を供給する。これにより
放電容器１０の内面には表面波放電が発生する。すなわ
ち、放電ランプ１に供給される電磁波は周波数がきわめ
て高いので管壁に沿った表面波放電が発生し、放電容器
１０の内壁面の形状に沿ってマイクロ波放電、つまりグ
ロー放電による陽光柱が発生する。

【００１７】この放電形態についてさらに説明すると、
図４はランプに供給する周波数および入力エネルギーを
変えた場合に、放電形態が変化することを示す特性図で
あり、周波数がほぼ３００ＭＨｚ以上の場合は、同図の
Ｃの領域で示す通り、放電が放電容器の内表面全体に広
がって表面波放電を生じる。これに対し、周波数がほぼ
３００ＭＨｚ以下の場合は、磁界結合放電（Ｈ放電形）
または電界結合放電（Ｅ放電形）を発生する。磁界結合
放電（Ｈ放電形）と電界結合放電（Ｅ放電形）の違い
は、放電空間に入力する高周波がほぼ３００ＭＨｚ以下
の範囲であって同一周波数の場合、入力ワットがほぼ１
０００Ｗ程度より小さい場合はＥ放電を発生し、入力ワ
ットがほぼ１０００Ｗ程度より大きい場合はＨ放電を発
する。

【００１８】また、図５は上記表面波放電の特徴を示す
ものであり、周波数が３００ＭＨｚ以上では表面波放電
を生じるが、周波数が３００ＭＨｚ以下では磁界結合放
電（Ｈ放電形）または電界結合放電（Ｅ放電形）を生じ
ることを示している。そして、磁界結合放電および電界
結合放電の場合はプラズマが拡がらないが、周波数が３
００ＭＨｚ以上の表面波放電の場合は、プラズマが管壁
の近くまで拡散することが判る。

【００１９】さらに、図６は放電容器１０内の高周波放
電における放電強度の分布を周波数毎に示したグラフで
ある。縦軸に陽光柱のプラズマ強度を表し、横軸に放電
容器１０の外径（Ｒ）方向を表す。横軸は、０が放電容
器１０の中心線に相当し、左右方向に向かって漸次管壁
に近くなることを意味する。図６の特性から、印加する
電磁波の周波数が１００ＭＨｚ以下の場合は、放電は放
電容器１０の中心部に収斂し、容器１０の中心部に集中
的に発生する。これに対し、ランプへ供給する電磁波の
周波数を高くすると陽光柱は放電容器１０の中心部から
分散して広がる傾向が現れ、３００ＭＨｚ以上になると
陽光柱は放電容器１０の内壁面に接近して発生し、いわ
ゆる表面波放電を発生する。なお、６００〜１０００Ｍ
Ｈｚになると、陽光柱は放電容器１０の内壁面に一層近
づき、この内面の形状に沿うように、つまり内面にへば
りつくようにして安定した状態で発生し、しかも全体に
亘り分布する。

【００２０】上記実施例の場合、高周波発振器３から６
００ＭＨｚの高い周波数の電磁波を放電ランプ１に供給
するから、放電ランプ１は内壁面の全体で表面波放電を
発し、全体が発光するようになる。しかも、放電ランプ
１内のグロー放電は管壁に沿って基端部から先端部へ伝
播され、前面１０ａおよび背面１０ｂの全体に亘り分布
する。これにより放電容器１０の内壁面の形状に沿っ
て、内面全体に亘り放電が分散し、よって水銀が紫外線
を放射し、この紫外線はけい光体被膜１１により可視光
に変換されて放電容器１０の外部に放出される。このた
め、放電ランプ１は全面が発光し、しかもこの発光形態
は放電容器１０の形状と一致した平板形のくさび状に発
光することになる。

【００２１】従来において、直管形、環形、Ｕ字形、Ｗ
字形、Ｈ字形、鞍形などのけい光ランプは知られている
が、発光管に相当する放電容器１０の形状が平板形のく
さび状をなすランプは見られず、よって従来に比べて発
光形状の変った発光体を得ることができる。本実施例の
場合、放電容器１０の傾斜した前面１０ａの広い発光面
を、面発光として有効に利用することができる。

【００２２】そして、周波数調節つまみ２９を操作して
ランプ１に供給する周波数を変えると、電磁波の密度が
変化するので陽光柱の管壁への接近具合が変わり、これ
により水銀蒸気から出る紫外線放射量が変化し、発光強
度を変えることができ、よって調光が可能になる。ま
た、出力調節つまみ２８を操作すると入力電力（ワッ
ト）が変わるから、この場合も調光が可能になる。

【００２３】ところで、ランプ１に供給する電磁波の周
波数を一定とした場合、陽光柱のプラズマ強度はアンテ
ナ２１から離れるほど弱くなる。図７は、グロー放電の
強度を一定に保とうとする場合のアンテナ２１から放電
が伝播する方向に向かって伸びる離間距離ｍと、放電空
間の断面との関係を示したものである。縦軸は放電空間
の断面幅（厚み）を表し、横軸はアンテナ２１からの離
間距離ｍを表す。図７の特性から、放電ランプ１の全体
に亘りグロー放電の強度を一定に維持しようとするに
は、アンテナ２１から離れるほど放電空間の断面を小さ
くすることが望ましく、つまり表面波放電の伝播方向と
直交する方向の断面は、アンテナ２１から離れるほど小
さくし、先細り形状にする方が良いことがわかる。実施
例のようなくさび形容器１０の場合は、先端に近い程幅
（ｗ）や厚み（ａまたはｂ）の寸法を小さくするとよ
い。

【００２４】従来の商用周波数等による連続点灯の場合
は、断面の最大寸法が５cm以上になると陽光柱が偏って
しまって不安定であり、かつ輝度が不均一になるが、本
実施例のような表面波放電によれば放電が管壁の近傍に
発生するので、断面の最大寸法が５cm以上になっても輝
度を均一にすることができる。また、従来の連続点灯の
場合は、断面の最小寸法が２cm以上になると陽光柱が絞
られて不安定になり、輝度が不均一になるが、本実施例
のような表面波放電によれば放電が管壁の近傍に発生す
るのでこのような制約を受けず、輝度を均一化すること
ができる。このようなことから、放電容器１０の基端部
の最大寸法（この場合は幅ｗ）を５cm以上にし、先端部
の最小寸法（この場合は厚みａ）を２cm以下にしても、
従来の放電では実現できなかったグロー放電の強度を一
定にして輝度の分布を均一化できるようになる。

【００２５】よって、ランプ１の表面の輝度が全体に亘
り均等になり、特に発光面として有効利用が期待できる
前面１０ａ、背面１０ｂが全面に亘り均等な輝度分布に
なる。また、このようなランプ１は外部からマイクロ波
を注入するので、放電容器１０の内部に格別な内部電極
を必要とせず、よって無電極放電灯にすることができる
ため電極構造やその封止構造が不要であり、製造が容易
である。

【００２６】本発明は上記第１の実施例の制約されるも
のではない。すなわち、上記実施例の場合、点灯装置２
は、ケーシング２０内にマイクロ波発振装置２３および
出力制御器２４を収容して構成してあるが、図８および
図９に示す第２の実施例のように、ケーシング２０にア
ンテナ２１のみを収容し、マイクロ波発振装置や出力制
御器は外部に設置してもよい。この場合、アンテナ２１
は放電容器１０の端部に形成した封止部１５を覆うこと
により入力効率を高くしてあり、ケーシング２０の外に
導出した端子２６を通じて外部のマイクロ波発振装置
（図示しない）に接続されている。このようにしても、
第１の実施例と同様の効果を奏する。

【００２７】また、本発明は、図１０ないし図１８に示
す第３ないし第１１の実施例のような構造であってもよ
い。すなわち、図１０に示す第３の実施例の場合は、放
電容器３０が中空の円錐形をなしている。したがって、
このものは放電容器３０の底部に設けた点灯装置２の図
示しないアンテナから発せられる電磁波の伝播方向に対
し放電空間の断面積は先端に向かって暫減している。こ
の実施例の場合、円錐形放電容器３０の底部は直径１０
cmであり、先端の頭頂部は曲率半径５mmの球面とされて
おり、高さは略１５cmに形成されている。このような構
成においては、アンテナから発せられる電磁波の伝播方
向に対し電磁波の密度が次第に暫減していくにも拘らず
放電空間の断面を次第に暫減した形状に設定したので、
表面波放電は全体に均等な強度をなし、発光強度が均一
になり、ランプ全体の表面の発光輝度が一定になる。

【００２８】図１１に示す第４の実施例の場合は、放電
容器３１を中空な円柱形状に形成してある。この場合、
放電空間の断面形状は、点灯装置２のアンテナ（図示し
ない）から発せられる電磁波の伝播方向に対し一様であ
るが、その直径は略１０cm、高さが４０cm程度の太い円
柱形状に形成されており、従来の直管形けい光ランプな
どに比べてはるかに太く形成されているものである。本
実施例では、印加する電磁波の周波数が３００ＭＨｚ以
上のマイクロ波であるから、放電容器３１の内面に沿っ
て陽光柱（陽光筒という表現の方が言い当てている）が
発生し、表面全体から発光する。

【００２９】従来の直管形けい光ランプは、商用周波数
または高周波点灯する場合でもせいぜい数ｋＨｚであ
り、発光管の中心線の上に陽光柱が収斂する。このよう
な収斂型の陽光柱を、上記実施例のような太い径の放電
容器３１内に発生させると、この陽光柱が中心から偏っ
たり、ゆらゆら揺らぐため、安定せず、発光が偏ること
から光源として利用できない。しかし、本実施例の場合
は、印加する電磁波の周波数が３００ＭＨｚ以上のマイ
クロ波であるから、放電容器３１の内面に沿って陽光柱
が発生し、このプラズマは安定し、容器３１の表面全体
から発光するようになる。よって、従来のけい光ランプ
からは想定できないような太い径の放電容器であっても
全面を発光させることができる。

【００３０】なお、この場合、放電空間の断面が電磁波
の伝播方向に対して一様であるため、アンテナから遠ざ
かるにつれて電磁波密度が暫減し、先端側で発光強度が
低くなるが、全体の輝度分布が本来的に均等でなくても
よい照明、例えばフットライトやインテリア照明、イル
ミネーション照明などに適用可能である。

【００３１】図１２に示す第５の実施例の場合は、放電
容器３２を中空な円柱形状に形成し、かつ全体を湾曲ま
たは屈曲形状にしたものである。図１３に示す第６の実
施例の場合は、放電容器３３が中空な円筒形、すなわち
断面がドーナル形にくりぬかれた形状をなしている。図
１４に示す第７の実施例の場合は、放電容器３１は図１
１に示した第４の実施例の場合と同様に中空な円柱形状
に形成されているが、この放電容器３１にマイクロ波を
供給するアンテナ２１０が、放電容器３１の側面に形成
されている。このアンテナ２１０は、容器３１に外面に
導電性テープを貼着する、導電性塗料を塗布する、導電
性被膜を形成する、導電性パターンを印刷する、等によ
り容易に形成することができる。

【００３２】図１５に示す第８の実施例は、放電容器３
５の先端が末広がり形、つまりブラウン管形状をなして
おり、先端面の広い面３５ａを発光面として利用する場
合に向いている。例えば、根元となる基端部は直径３c
m、先端の広い発光面３５ａは直径２０cmとなってお
り、高さは略１５cmとされている。このような形状の場
合であっても、表面波放電であれば電磁波が放電容器３
５の内側表面に沿って先端に向けて伝播するから先端面
でも表面波放電が発生し、よって先端の広い面３５ａが
発光する。このため、先端面３５ａを有効に利用するこ
とができる。

【００３３】図１６に示す第９の実施例は、放電容器３
６が中空の略十字形をなしている。この場合、容器３６
は、それぞれ径が３cm、長さが１５cmとされた中空管３
６ａ…を４本用意し、これら中空管３６ａ…を端部相互
を集めて接合し、これら４本の中空管３６ａ…が上下左
右に伸びた形状をなしている。表面波放電であれば、電
磁波が放電容器３６の内側表面に沿って先端に向けて伝
播するから、上記略十字形をなす容器３６であっても、
全面が発光する。つまり、放電容器３６は表面波放電が
伝播する方向に分岐しており、このような光源は変化に
富み、飾り照明などに有効である。

【００３４】図１７に示す第１０の実施例は、放電容器
３７が複数の独立した中空容器３７ａ、３７ｂよび３７
ｃを互いに同心的に配置し、中の容器３７ａから順に入
れ子式に配置したものである。この場合、端部に設けた
点灯装置２のアンテナ（図示を省略）から全部の中空容
器３７ａ、３７ｂよび３７ｃに同時にマイクロ波を供給
する。このような構成の場合も、各中空容器３７ａ、３
７ｂよび３７ｃが発光し、外部からみると上が細くなっ
たタワー形の照明が実現できる。

【００３５】図１８に示す第１１の実施例は、放電容器
３８が、複数の独立したドーナツ形中空容器３８ａ…に
より形成されており、これらドーナツ形中空容器３８ａ
…は中心軸に沿って積層されており、中央の中空部にア
ンテナ２１１が貫通して配置されている。このような構
成の場合、中央の中空部に挿通されたアンテナ２１１に
マイクロ波の電磁波を供給すると、このアンテナ２１１
から各ドーナツ形中空容器３８ａ…に電磁波が供給さ
れ、これら各ドーナツ形中空容器３８ａ…が表面波放電
により発光する。よって、ランプ１全体が発光し、しか
も各ドーナツ形中空容器３８ａ…の外径が同じ場合は発
光強度が同等になり、各ドーナツ形中空容器３８ａ…の
外周面の輝度が一様になるから輝度分布が均等になる。
上記第１０の実施例や第１１の実施例の場合、街路に設
置される広告照明塔（ストリートファニチュア）等に応
用が可能である。

【００３６】さらに、本発明の変形例を説明する。図１
９は、本発明の第１２の実施例を示し、放電容器４０は
中空平板形をなしており、一端面にアンテナ４１を設け
てある。アンテナ４１は前記した場合と同様に、放電容
器４０に端面に、導電性テープを貼着する、導電性塗料
を塗布する、導電性被膜を形成する、導電性パターンを
印刷する、等により形成してあり、リード線４２を介し
て点灯装置４５に接続してある。点灯装置４５にはマイ
クロ波発振装置や出力制御器が収容されている。このよ
うな構成の中空平板形容器４０は、例えば２０cm×３０
cmの広さを有し、厚みは２cmとされ、アンテナ４１を通
じて５００〜１０００ＭＨｚの電磁波が供給される。こ
れにより放電容器４０内で表面波放電が発生し、前面お
よび背面を含む全面が発光する。

【００３７】図２０は、本発明の第１３の実施例を示
し、中空平板形の放電容器４０の一方の平面に、渦巻き
形のアンテナ４８を設けてある。この場合、アンテナ４
８は導電性塗料により被膜を作ればよい。この場合は、
アンテナ４８と反対側の他方の平面を発光面として有効
に利用すればよい。

【００３８】図２１は、本発明の第１４の実施例を示
し、本発明の表面波放電ランプ装置を液晶テレビなどの
ような薄型液晶表示装置のバックライトに適用した例で
ある。テレビケース５０の前面表示部には、液晶表示画
面５１が露呈して取り付けられており、この液晶表示画
面５１は液晶表示制御装置５２に接続されている。液晶
表示制御装置５２は、テレビ電波受信アンテナ５３から
の信号を制御して液晶表示画面５１を制御する。液晶表
示画面５１の下方、つまり背面に表面波放電ランプ５５
が配置されている。放電ランプ５５は図１７のような中
空平板形の放電容器５６の内面にけい光体被膜５７を形
成して構成してあり、この容器５６内には水銀とアルゴ
ンガスが封入されている。放電ランプ５６の背面には、
全面に亘り、または図１８のように、アンテナ５８が設
けられており、このアンテナ５８は点灯装置５９に接続
されている。点灯装置５９は図１に示す場合と同様であ
ってよく、テレビケース５０の一側に収容されている。
この点灯装置５９に対向してテレビケース５０の他側に
上記液晶表示制御装置５２を設置してある。

【００３９】放電ランプ５５は点灯装置５９からアンテ
ナ５８を通じて５００〜１０００ＭＨｚの高周波電磁波
を供給され、これにより表面波放電を発生し、前面が均
等に発光する。この発光は液晶表示画面５１を背面から
照射する。液晶表示画面５１は液晶表示制御装置５２に
より映像が制御され、テレビの場合はテレビ画面とな
る。このような構成の場合、放電ランプ５５は、５００
〜１０００ＭＨｚの高周波電磁波により表面波放電を発
生して前面が均等に発光するので、全体の構造を薄くす
ることができ、薄型液晶表示装置に用いて有効である。
この場合、テレビケース５０の一側に点灯装置５９を収
容するとともに、他側に液晶表示制御装置５２を収容し
てあるから、これらの配置がコンパクトになり、また液
晶表示制御装置５２は点灯装置５９から出る高周波ノイ
ズの影響を受け難くなる。

【００４０】図２２は、本発明の第１５の実施例を示
し、上記図２１に示した薄型液晶表示装置の場合の変形
例である。この実施例では、放電容器６０が図１に示す
ように、くさび形平板状をなしており、端部に取着した
アンテナ６１から５００〜１０００ＭＨｚの高周波電磁
波を容器６０に印加する。そして、この場合、放電容器
６０の傾斜面により形成された空間に点灯装置５９を収
容することができ、デッドスペースを有効に利用するこ
とができるので、テレビケース５０の小形化が可能にな
る。

【００４１】図２３は、本発明の第１６の実施例を示
し、バックライトの他の実施例を示すものである。この
例は２個の放電ランプ７０、７０を相互に互い違いに配
置して全体が矩形の発光面となるように設置したもの
で、各ランプ７０、７０の対向する側面７１ａ、７１ａ
が斜めに形成されている。各ランプ７０、７０には、ケ
ーシング２０で覆った図示しないアンテナから高周波電
磁波が供給される。

【００４２】このようにすると、各放電ランプ７０、７
０は先端に近づくに応じて断面が細くなるから、輝度分
布が均等になり、このようなランプ７０、７０を敷き詰
めて全体が矩形の発光面となるように設置したから、広
い面積に亘り均等な発光面を得ることができる。

【００４３】図２４ないし図２６は本発明の第１７の実
施例を示し、バックライト装置の実施例を示すものであ
る。同図において８０は、バックライト装置の本体とな
る枠体を示し、この枠体８０は４個の部材８１ａ〜８１
ｄに分割可能となっている。基部枠体８１ａには、第１
の実施例に示した出力制御器やマイクロ波発振装置（い
ずれも図示しない）が収容されており、オン・オフスイ
ッチ２７、出力調節つまみ２８および周波数調節つまみ
２９が設けられている。他の枠体８１ｂ〜８１ｄは放電
容器７５の回りを包囲するようになっており、これら枠
体８１ｂ〜８１ｄにはアンテナ８２ａ、８２ｂが収容さ
れている。

【００４４】アンテナ８２ａ、８２ｂと放電容器８５と
の配置関係を図２６の（Ａ）に示し、これら一対のアン
テナ８２ａ、８２ｂは、互いに対向してそれぞれ放電容
器７５の周囲を半周づつ取り巻いている。つまり、一方
のアンテナ８２ａは放電容器７５の一端から高周波電磁
波を供給するようになっており、他方のアンテナ８２ｂ
は放電容器７５の他端から高周波電磁波を供給するよう
になっている。上記アンテナ８２ａ、８２ｂは上記分割
された枠体８１ｂ〜８１ｄに分割して収容されており、
図２４のように放電容器８５の外側面を枠体８１ａ〜８
１ｄで囲った場合に、アンテナ８２ａ、８２ｂも電気的
に接続されるようになっている。

【００４５】放電容器７５は両端からそれぞれアンテナ
８２ａ、８２ｂを通じて高周波電磁波を供給するもので
あるため、電磁波の伝播する方向に対し垂直な断面が暫
減するようになっており、すなわちアンテナ８２ａ、８
２ｂから遠ざかるに応じて面積が減少されている。本実
施例では放電容器８５の上面８５ａの方向に向かって光
を出すため、底面８５ｂの中央部を、図２６の（Ｂ）で
示すように、高くしてある。なお、一枚ガラスにより中
央部を高くしたガラスプレートを作ると機械的強度が低
いことが心配されるため、図２６の（Ｃ）で示すよう
に、底板８５ｂとして、中央を山形に高く積み重ねた合
せガラス、積層ガラスを用いればよい。このようにすれ
ば、放電容器７５は両端からそれぞれアンテナ８２ａ、
８２ｂを通じて高周波電磁波が供給されるため、入力が
大きくなり、発光強度が大きな表面波放電を呈する。こ
の場合、アンテナ８２ａ、８２ｂから遠ざかるに応じて
面積が減少されているので電磁波密度が一様になり、前
面の輝度分布が均一になる。

【００４６】図２７は本発明の第１８の実施例を示し、
表面波放電ランプ装置を誘導灯装置の光源に用いた例で
ある。同図において、９０は放電ランプ、９１はその中
空平板形をなす放電容器である。放電ランプ９０は第１
の実施例と同様に、点灯装置９２に取着されており、こ
の点灯装置９２のハウジング９３内に収容したマイクロ
波発振装置９４により高周波電磁波を発生し、このマイ
クロ波を図示しないアンテナを通じて放電容器９１へ供
給する。このため放電容器９１は表面波放電を発生し、
全面に亘り発光する。上記放電ランプ９０には、乳白色
透光性樹脂などからなる表示パネル９６が被せられてお
り、ランプ９０が発光すると表示パネル９６の内側から
光を透過し、この表示パネル９６に描いた誘導表示を照
射する。なお、放電容器９１の表面に直接誘導表示を描
いてもよい。

【００４７】図２８は本発明の第１９の実施例を示し、
表面波放電ランプ装置を天井照明装置として用いた例で
ある。図において１００は化粧天井パネルであり、この
天井パネル１００の下面には、ホルダー１０１を介して
放電ランプ１０２が取り付けられている。放電ランプ１
０２は中空平板形の放電容器１０３からなり、背面、つ
まり上面にアンテナ１０４を設けてある。アンテナ１０
４は天井裏に配線した例えば同軸ケーブル１０５から分
岐された分岐線１０６に接続されており、上記同軸ケー
ブル１０５はマイクロ波発振装置１０７に接続されてい
る。なお、中空平板形をなす放電容器１０３の下面は、
接地された図示しない透光性導電膜が形成されており、
この導電膜により高周波ノイズの放出を遮蔽するように
なっている。このような構成の場合も、放電ランプ１０
２に高周波電磁波を供給すると表面波放電が発生し、全
面に亘り均等な明るさの平板形天井照明が得られる。

【００４８】図２９は本発明の第２０の実施例を示し、
上記図２６の天井照明装置を埋込み形にした例である。
中空平板形の放電容器１０３の下面を、化粧天井パネル
１００の下面と略同等の面一にした点が図２６の場合と
異なり、その他の点では同様である。

【００４９】図３０ないし図３２は本発明の第２１の実
施例を示し、表面波放電ランプ装置を壁面照明装置とし
て用いた例である。すなわち、この実施例は、建物の屋
外等に露呈する壁の表面に、多数の平板形放電ランプ１
５０…を敷設したものである。各平板形放電ランプ１５
０…は、例えば３０cm×３０cmの矩形中空平板形の放電
容器１５１からなり、このようなランプ１５０…が壁面
に取り付けられた格子状の支持枠１６０に取り付けられ
る。格子状支持枠１６０には取付孔１６１…が穿設され
ている。また壁面にはアンテナコネクタ１６２が設置さ
れており、このアンテナコネクタ１６２は図示しない配
線を通じてマイクロ波発振装置（図示しない）に接続さ
れている。

【００５０】放電ランプ１５０…は、放電容器１５１の
背面に、図３１に示すように、アンテナ１５２を設けて
あり、このアンテナ１５２の端部に接続ピン１５３を突
設して接続してある。また、放電容器１５１の背面に
は、ランプホルダー１５５が係着されている。ランプホ
ルダー１５５は枠状をなし、複数の係止爪１５６…が放
電容器１５１に形成した凹部１５７に係止することで放
電容器１５１の背面に脱着可能に係合される。このラン
プホルダー１５５には複数の連結突子１５８…を取り付
けてあり、これら連結突子１５８…は上記壁面に取り付
けられた格子状支持枠１６０の取付孔１６１…に係止さ
れるようになっている。

【００５１】したがって放電ランプ１５０…を壁面の所
定位置に対向し、ランプホルダー１５５に設けた連結突
子１５８…を上記壁面に取り付けられた格子状支持枠１
６０の取付孔１６１…に係止させると、ランプ１５０は
壁面に取り付けられる。この場合、アンテナ１５２に接
続してある接続ピン１５３が壁面のアンテナコネクタ１
６２に差し込まれて接続され、よってアンテナ１５２は
マイクロ波発振装置に接続されるようになる。

【００５２】このような構成においては、各放電ランプ
１５０…に高周波電磁波を供給すると、表面波放電によ
り各放電ランプ１５０…の前面が発光する。よって各放
電ランプ１５０…への高周波エネルギーの供給を制御す
れば、各ランプの点灯や調光が可能になり、多数のラン
プ１５０…により全体で光表示によるイルミネーション
効果や、マトリックス表示が可能になり、光装飾作用を
奏することができる。

【００５３】図３３は本発明の第２２の実施例を示す。
この実施例は、表面波放電ランプ装置の放電容器２００
が略Ｕ字形、つまりアーチ形をなしているもので、一端
または両端に設けたアンテナ２０１、２０１よりマイク
ロ波を供給することで、全面が発光する。

【００５４】なお、上記各実施例では、高周波電磁波を
放電ランプに供給する手段として、アンテナを用いた場
合を説明したが、例えば放電容器の一部を包囲するコイ
ルによって高周波電磁波を放電ランプに供給するように
してもよい。また、放電ランプは、容器内に水銀を封入
したものに限らず、キセノンガスなどのような希ガスを
封入して希ガス放電により発光としてもよく、また水銀
と金属ハロゲ化物とを封入してメタルハライドランプの
ように金属ハロゲ化物の発光を利用するようにしてもよ
い。さらに、水銀による紫外線発光を利用して、光化学
反応用などの紫外線照射ランプとしてもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、放
電容器の内面形状に沿った表面波放電により放電容器の
内面で発光するから、放電容器の形状に応じた発光体が
得られるようになり、異なる形の放電容器の選択肢が増
し、変化に富んだ発光形体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示し、表面波放電ラン
プ装置の全体を示す斜視図。

【図２】同実施例の表面波放電ランプ装置の断面図。

【図３】同実施例の表面波放電ランプ装置の異なる方向
の断面図。

【図４】表面波放電と磁界結合放電および電界結合放電
の発生条件を示す図。

【図５】表面波放電の特徴を示す図。

【図６】プラズマ強度と放電容器の内部位置との関係を
示す特性図。

【図７】放電容器の幅寸法とアンテナからの距離とグロ
ー放電の強度との関係を示す特性図。

【図８】本発明の第２の実施例を示し、表面波放電ラン
プ装置全体の斜視図。

【図９】同実施例の表面波放電ランプ装置の断面図。

【図１０】本発明の第３の実施例を示し、表面波放電ラ
ンプ装置全体の斜視図。

【図１１】本発明の第４の実施例を示し、表面波放電ラ
ンプ装置全体の斜視図。

【図１２】本発明の第５の実施例を示し、表面波放電ラ
ンプ装置全体の斜視図。

【図１３】本発明の第６の実施例を示し、表面波放電ラ
ンプ装置全体の斜視図。

【図１４】本発明の第７の実施例を示し、表面波放電ラ
ンプ装置全体の斜視図。

【図１５】本発明の第８の実施例を示し、表面波放電ラ
ンプ装置全体の斜視図。

【図１６】本発明の第９の実施例を示し、表面波放電ラ
ンプ装置全体の斜視図。

【図１７】本発明の第１０の実施例を示し、表面波放電
ランプ装置全体の斜視図。

【図１８】本発明の第１１の実施例を示し、表面波放電
ランプ装置全体の斜視図。

【図１９】本発明の第１２の実施例を示し、表面波放電
ランプ装置全体の斜視図。

【図２０】本発明の第１３の実施例を示し、表面波放電
ランプ装置全体の斜視図。

【図２１】本発明の第１４の実施例を示し、表面波放電
ランプ装置をバックライトとして用いた薄形液晶表示装
置の断面図。

【図２２】本発明の第１５の実施例を示し、他の例の薄
形液晶表示装置の断面図。

【図２３】本発明の第１６の実施例を示し、他の構造の
バックライト装置の斜視図。

【図２４】本発明の第１７の実施例を示し、さらに他の
構造のバックライト装置の斜視図。

【図２５】同実施例の枠体を分解した状態の斜視図。

【図２６】（Ａ）図は同実施例のアンテナの配線状態を
示す構成図、（Ｂ）図はその放電容器の断面図、（Ｃ）
図は放電容器の他の構成の例を示す分解した断面図。

【図２７】本発明の第１８の実施例を示し、表面波放電
ランプ装置を誘導灯装置の光源として用いた場合の分解
した斜視図。

【図２８】本発明の第１９の実施例を示し、表面波放電
ランプ装置を天井照明装置として用いた断面図。

【図２９】本発明の第２０の実施例を示し、他の天井照
明装置の例の断面図。

【図３０】本発明の第２１の実施例を示し、壁面照明装
置の斜視図。

【図３１】同実施例に用いる表面波放電ランプ装置の分
解した斜視図。

【図３２】同実施例の表面波放電ランプ装置の断面図。

【図３３】本発明の第２２の実施例を示し、表面波放電
ランプ装置の斜視図。

【符号の説明】

１…表面波放電ランプ ２…点灯装置 １０…放電容器 １１…けい光体被
膜 ２０…ケーシング ２１…アンテナ ２３…マイクロ波発振装置 ２４…出力制御器 ３０、３１、３２、３３、３５、３６、３７、３８、４
０、５６、８５、９１、１０３、１５１、２００…放電
容器 ４１、４８、５８、６１、８２ａ、８２ｂ、１０４、１
５２、２１０、２１０、２１１…アンテナ。

フロントページの続き (72)発明者 河野 仁志 東京都港区三田一丁目４番28号 東芝ライ テック株式会社内 (72)発明者 湯浅 邦夫 東京都港区三田一丁目４番28号 東芝ライ テック株式会社内 (72)発明者 平野 文雄 東京都港区三田一丁目４番28号 東芝ライ テック株式会社内 (72)発明者 西郷 雅志 東京都港区三田一丁目４番28号 東芝ライ テック株式会社内

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電容器に放電媒体を封入した放電ラン
   プと、 上記放電ランプに高周波電磁波を供給してこの放電容器
   の内部全体に表面波放電を発生させる手段とを有し、 上記放電容器は、表面波放電が放電容器内を伝播する方
   向に沿って、またはこの方向と垂直な方向に沿って、偏
   平な広がりをもつ偏平形状をなしていることを特徴とす
   る表面波放電ランプ装置。
2. 【請求項２】 放電容器に放電媒体を封入した放電ラン
   プと、 上記放電ランプに高周波電磁波を供給してこの放電容器
   の内部全体に表面波放電を発生させる手段とを有し、 上記放電容器は、断面の最小幅が２cm以下の放電空間を
   有していることを特徴とする表面波放電ランプ装置。
3. 【請求項３】 放電容器に放電媒体を封入した放電ラン
   プと、 上記放電ランプに高周波電磁波を供給してこの放電容器
   の内部全体に表面波放電を発生させる手段とを有し、 上記放電容器は、断面の最大幅が５cm以上の放電空間を
   有していることを特徴とする表面波放電ランプ装置。
4. 【請求項４】 放電容器に放電媒体を封入した放電ラン
   プと、 上記放電ランプに高周波電磁波を供給してこの放電容器
   の内部全体に表面波放電を発生させる手段とを有し、 上記放電容器は、表面波放電が放電空間を伝播する方向
   と垂直な方向の断面が一様でないことを特徴とする表面
   波放電ランプ装置。
5. 【請求項５】 上記放電容器は、表面波放電が放電空間
   を伝播する方向と垂直な方向の断面積が場所により変化
   していることを特徴とする請求項４に記載の表面波放電
   ランプ装置。
6. 【請求項６】 上記放電容器は、表面波放電が放電空間
   を伝播する方向と垂直な方向の断面積が暫減しているこ
   とを特徴とする請求項５に記載の表面波放電ランプ装
   置。
7. 【請求項７】 上記放電容器は、表面波放電が放電空間
   を伝播する方向と垂直な方向の断面形状が場所により変
   化していることを特徴とする請求項４に記載の表面波放
   電ランプ装置。
8. 【請求項８】 放電容器に放電媒体を封入した放電ラン
   プと、 上記放電ランプに高周波電磁波を供給してこの放電容器
   の内部全体に表面波放電を発生させる手段とを有し、 上記放電容器は、表面波放電が伝播する方向が複数に分
   岐していることを特徴とする表面波放電ランプ装置。
9. 【請求項９】 放電容器に放電媒体を封入した放電ラン
   プと、 上記放電ランプに高周波電磁波を供給してこの放電容器
   の内部全体に表面波放電を発生させる手段とを有し、 上記放電容器は、表面波放電が伝播する方向に対し非平
   行な曲面の内面を有していることを特徴とする表面波放
   電ランプ装置。
10. 【請求項１０】 上記放電容器の内面は、表面波放電が
    伝播する方向に対し屈曲する形状を有していることを特
    徴とする請求項９に記載の表面波放電ランプ装置。
11. 【請求項１１】 上記放電容器は、曲管形をなしている
    ことを特徴とする請求項９に記載の表面波放電ランプ装
    置。
12. 【請求項１２】 高周波電磁波を放電容器に供給する手
    段は、アンテナを備えていることを特徴とする請求項１
    ないし請求項１１のいずれかに記載の表面波放電ランプ
    装置。
13. 【請求項１３】 放電ランプに供給される高周波電磁波
    は、３００ＭＨｚ以上の周波数であることを特徴とする
    請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の表面波放
    電ランプ装置。
14. 【請求項１４】 前記放電媒体は、水銀蒸気であること
    を特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記
    載の表面波放電ランプ装置。
15. 【請求項１５】 前記放電媒体は、水銀以外の金属蒸気
    であることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のい
    ずれかに記載の表面波放電ランプ装置。
16. 【請求項１６】 前記放電容器の内壁面にけい光体を塗
    布してあることを特徴とする請求項１ないし請求項１１
    のいずれかに記載の表面波放電ランプ装置。