JP2000100389A

JP2000100389A - 放電ランプ

Info

Publication number: JP2000100389A
Application number: JP10282068A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Matsumoto; 圭市松本; Makoto Fujii; 誠藤井; Yuichi Ikeda; 雄一池田; Akiko Hatake; 亜希子畠
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2000-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】発光管内壁の黒化部が発光管の管軸方向中心部
方向に進行することを防止してランプ寿命の長い外部電
極式の放電ランプを提供する。【解決手段】ガラス製の管状発光管１の両端部の外面に
電極２が配設された外部電極式の放電ランプにおいて、
電極２の端部２ａ近傍の発光管１の内部管壁に絶縁物よ
りなる障壁４を設ける。障壁４を発光管１とは別体とし
て発光管１の内壁に固着する。または、発光管１を縮径
することにより障壁４を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置のバ
ックライト、スキャナー装置用光源、紫外線照射装置用
光源などに使用される外部電極式の放電ランプに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】蛍光ランプのような管状の放電ランプ
は、一般的に、管状の発光管の両端内部に一対の電極が
対向配置されているが、かかる放電ランプは、電極リー
ド棒を発光管の両端部に封止する必要があって製造に手
間を要し、また、小型の蛍光ランプなどにおいては電極
の設計が比較的困難なこともあって、最近では、外部電
極式の放電ランプが一部で実用化されている。

【０００３】図１は外部電極式の放電ランプを示すが、
コバールガラスなどからなる管状の発光管１の両端の端
面および外周面を覆うように有底筒状体の電極２，２が
配設されている。電極２としては、アルミテープ、銅テ
ープ、金属薄膜、導電性ペースト、インジウム・スズ酸
化物などの電気伝導膜薄板などからなる導電体が使用さ
れる。

【０００４】電極２，２と対面する発光管１の内面に
は、必要に応じて易電子放出物質層３が形成される。易
電子放出物質層３は、発光管１を構成するガラスより二
次電子が放出し易くするものであり、印加電圧を低く押
さえるとともに、発光に寄与する電力の割合を多くして
発光効率を向上させる役割を果たす。易電子放出物質と
しては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金
属、遷移金属、または、これらの化合物が使用される。

【０００５】発光管１内には水銀および希ガスが封入さ
れ、必要に応じてその内面には蛍光体が塗布されてい
る。そして、電極２，２に高周波電圧を印加すると発光
管１の内部で放電現象が生じて紫外線が生成する。発光
管１の内面に蛍光体が塗布されていない紫外線ランプの
場合は、紫外線が発光管１の外部に直接放射し、発光管
１の内面に蛍光体を塗布した蛍光ランプの場合は、この
紫外線が蛍光体によって可視光に変換され、発光管１の
外部に放射する。そして、電極２，２の先端間の距離Ｌ
が点灯当初の有効発光長である。このように、外部電極
式の放電ランプは構造がきわめて簡単であり、製造が容
易である利点を有する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる外部
電極式の放電ランプにおいて、外面を電極で覆われた部
分の発光管を構成するガラスは、放電時において誘電体
として機能するが、このとき、ガラス成分が発光管の内
部に放出される。このガラス成分は水銀などと反応して
化合物を生成し、この化合物が、電極近傍の発光管の内
壁に付着して黒化し、図１において便宜上点線で示す黒
化部Ｂが形成される。黒化部Ｂが形成されると、それだ
け有効発光長が短くなる。そして、点灯時間の経過とと
もに、この黒化部Ｂが発光管の管軸方向中心部側に広が
る。このため、有効発光長が徐々に短くなり、ランプ寿
命が短くなる問題点がある。

【０００７】電極２，２と対面する発光管１の内面に易
電子放出物質層３を形成した場合は、点灯時に易電子放
出物質も発光管１内に放出され、易電子放出物質が水銀
などと化合物を生成し、電極近傍の発光管の内壁に付着
して黒化する。そして、点灯時間の経過とともに、黒化
部Ｂが同様に発光管の管軸方向中心部側に広がり、ラン
プ寿命が短くなる問題点がある。

【０００８】そこで本発明は、発光管内壁の黒化部が発
光管の管軸方向中心部方向に進行することを抑制してラ
ンプ寿命の長い外部電極式の放電ランプを提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、ガラス製の管状発光管の両端
部の外面に電極が配設された外部電極式の放電ランプに
おいて、電極の管軸方向中心部側の端部近傍の発光管の
内部管壁に絶縁物よりなる障壁を設ける。また、この障
壁は、請求項２の発明のように、発光管とは別体の障壁
を発光管の内壁に固着してもよく、或いは、請求項３の
発明のように、発光管を縮径することにより障壁を形成
してもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、図面に基づいて本発明の
実施の形態を具体的に説明する。図２は発光管１の内壁
に蛍光体を塗布しない紫外線ランプを示す。図２におい
て、発光管１は、全長が２００ｍｍ、外径がφ８．０ｍ
ｍ、内径がφ７．０ｍｍのコバールガラスのパイプの両
端を封止したものである。発光管１の両端の端面および
外周面を覆うように配設された電極２，２は、アルミテ
ープにより形成されているが、前述のとおり、銅テー
プ、金属薄膜、導電性ペースト、電気伝導膜薄板などの
導電体を使用することができる。そして、電極２の管軸
方向の長さは５５ｍｍである。電極２，２に対面する発
光管１の内面には、必要に応じて、前述のアルカリ金
属、アルカリ土類金属、希土類金属、遷移金属、また
は、これらの化合物などからなる易電子放出物質層３が
形成される。

【００１１】そして、電極２，２の近傍であって、電極
２，２の管軸方向中心部側の端部２ａ，２ａより中心部
寄りの発光管１内部管壁に障壁４，４が設けられてい
る。障壁４は、図３に示すように、例えばリング状であ
り、障壁４の開口４ａによって放電路が確保されてお
り、電極２，２間の放電を阻害するものではないが、絶
縁物でなければならない。もし、導電体であれば、障壁
４が内部電極になってしまい、障壁４よりも発光管１の
管軸方向中心部寄りに多量の黒化部ができてしまう。障
壁４は、発光管１と同じ材質のコバールガラスを用いる
のがよいが、例えばセラミックスや雲母などの絶縁物で
あってもよい。

【００１２】障壁４は、図４に示すように、例えば、電
極２の端部２ａからの距離ｌが３ｍｍの位置に設けられ
ており、障壁４の厚さＴが２ｍｍ、高さＨが１．５ｍｍ
である。障壁４が発光管１と別体である場合は、図４に
示すように、発光管１の外面をバーナーで局部的に加熱
して凹凸を形成して障壁４を固定してもよく、あるいは
低融点ガラスなどを用いて接着することもできる。或い
は、図５に示すように、発光管１をバーナーで加熱する
ことにより縮径し、この縮径部を障壁４とすることがで
きる。この場合は、障壁４を別途に準備する必要がな
く、製造が簡単でコスト低下につながる。

【００１３】次に、図６は、発光管１の内壁に蛍光体５
を塗布した蛍光ランプの例を示す。発光管１や電極２な
どは図２に示す紫外線ランプと同じであるが、一方の電
極２の端部２ａから他方の電極２の端部２ａにかけて、
例えば三波長蛍光体の蛍光体５が１５μｍの厚さで塗布
されている。そして、障壁４，４は、電極２の端部２ａ
の近傍であって、電極２，２の管軸方向反中心部側寄り
の発光管１内部管壁に設けられている。つまり、図７に
示すように、障壁４，４は蛍光体５の端部より外側であ
って、例えば電極２の端部２ａからの距離ｌが５ｍｍの
位置に設けられている。また、障壁４の厚さＴは２ｍ
ｍ、高さＨは１．５ｍｍである。この障壁４は、前述し
たとおり、低融点ガラスなどを用いて発光管１の内壁に
接着してもよく、或いは、発光管１をバーナーで加熱す
ることにより縮径し、この縮径部を障壁４としてもよ
い。

【００１４】障壁４，４を蛍光体５の端部より外側に設
ける理由は次のとおりである。すなわち、蛍光体５を発
光管１内壁に塗布する方法は、一般的には、デッピング
法が用いられており、デッピング法で塗布する際に、発
光管１の内壁に突起物である障壁４が予め設けられてい
ると、蛍光体５を塗布できない領域が存在したり、蛍光
体５の厚みが不均一になり、所定の配光特性が得られな
くなるなどの不具合が生じる。また、蛍光体５を塗布し
た発光管１内壁上に障壁４を溶着などで固定すると蛍光
体５が劣化する。そして、蛍光体５は電極２の端部２ａ
まで塗布する必要があるので、障壁４，４の位置は必然
的に蛍光体５の端部より外側、つまり電極２の端部２ａ
より発光管１の反中心部側になる。

【００１５】図２に示す紫外線ランプおよび図６に示す
蛍光ランプを樋状の反射ミラーと組み合わせて使用しな
いときは、発光管１のワークと対面する周面（光利用
側）から照射する光のみを利用し、光利用側と反対方向
の周面から照射する光は利用しないので、光利用側と反
対側の発光管１に黒化部ができてもあまり支障がない。
このため、図８に示すよう、障壁４の開口４ａを偏心さ
せ、発光管１の光利用側の障壁４の高さを高くし、光利
用側の発光管１に黒化部ができないようにするのがよ
い。或いは、図９に示すように、障壁４を半円形とし、
発光管１の光利用側の内壁にのみ障壁４を設けてもよ
い。もっとも、放電ランプを樋状の反射ミラーと組み合
わせて使用する場合も、反射ミラーの奥底部と対面する
発光管の周面から照射する光はあまり利用しないので、
障壁４を図３に示すような完全なリング状にはせずに、
開口４ａを幾分偏心させて、光利用側の発光管の障壁を
高くするのもよい。

【００１６】図２に示す紫外線ランプおよび図６に示す
蛍光ランプの発光管１内には、放電ガスとして、ネオン
とアルゴンの混合ガス（組成比：ネオン／アルゴン＝９
５モル％／５モル％）が２．７ｋＰａの圧力で封入さ
れ、また、１０ｍｇの水銀が封入されている。

【００１７】しかして、電極２，２に例えば５０ｋＨｚ
の高周波電圧（印加電圧：１５００Ｖｒｍｓ、ランプ電
流：４０ｍＡｒｍｓ）を印加して点灯すると、発光管１
の内部で放電現象が生じて紫外線が生成する。そして、
図２に示す紫外線ランプの場合は紫外線が発光管１から
直接放射し、図６に示す蛍光ランプの場合は、紫外線が
発光管１の内面に塗布された蛍光体５によって可視光に
変換され、発光管１の外部に放射する。

【００１８】このとき、電極２で覆われた部分の発光管
１を構成するガラスからガラス成分が発光管１の内部に
放出する。そして、このガラス成分が水銀などと反応し
て化合物を生成し、この化合物が、電極２近傍の発光管
１の内壁に付着して黒化部が形成される。また、電極２
と対面する発光管１の内面に易電子放出物質層３を形成
した場合は、易電子放出物質も発光管１内に放出し、易
電子放出物質が水銀などと化合物を生成し、電極２近傍
の発光管１の内壁に付着して黒化部が形成される。そし
て、点灯時間の経過とともに、この黒化部が発光管１の
管軸方向中心部側に広がろうとする。

【００１９】しかし、電極２の端部２ａ近傍の発光管１
の内壁に障壁４が設けられているので、黒化部の進行が
妨げられ、黒化部は障壁４より発光管１の管軸方向中心
部側に広がらない。ことに、図２に示す紫外線ランプの
場合は、障壁４が電極２の端部２ａから発光管１の管軸
方向中心部寄りに設けられているので、電極２で覆われ
た部分の発光管１を構成するガラスから放出するガラス
成分によって成形される全ての黒化部は障壁４によって
発光管１の管軸方向中心部側への進行が妨げられる。一
方、図６に示す蛍光ランプの場合は、障壁４が電極２の
端部２ａから発光管１の管軸方向反中心部寄りに設けら
れているので、理論的には、障壁４よりも発光管１の管
軸方向中心部側の電極２で覆われた部分の発光管１を構
成するガラスから放出するガラス成分によって成形され
る黒化部の進行は障壁４によって妨げられない。しかし
ながら、この部分で生成される黒化部は極く微量であ
り、発光管１の中心部寄りを黒化させるには到らず、実
用上は全く問題がない。

【００２０】つまり、図２に示す紫外線ランプと図６に
示す蛍光ランプのいずれの場合においても、長時間点灯
しても有効発光長が短くならず、ランプ寿命の長い放電
ランプとすることができる。因に、上記の紫外線ランプ
および蛍光ランプを１０００時間連続点灯したところ、
いずれも障壁４，４の間の発光管１の内壁に黒化部は認
められなかった。これに対して、障壁４を設けない従来
の放電ランプを同じ条件で５０時間連続点灯したとこ
ろ、電極の先端から５〜１０ｍｍ程度の範囲まで黒化部
が形成され、短時間で有効発光長が短くなった。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、ガラス製の管状発
光管の両端部の外面に電極が配設された外部電極式の放
電ランプにおいて、電極の管軸方向中心部側の端部近傍
の発光管の内部管壁に絶縁物よりなる障壁を設けたの
で、発光管内壁の黒化部が障壁より発光管の管軸方向中
心部方向に進行せず、ランプ寿命の長い外部電極式の放
電ランプとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の外部電極式放電ランプの説明図である。

【図２】本発明の蛍光ランプにおける実施例の断面図で
ある。

【図３】図２のＡ−Ａ線の矢視断面図である。

【図４】障壁の固着構造の説明図である。

【図５】他の実施例の説明図である。

【図６】本発明の紫外線ランプにおける実施例の断面図
である。

【図７】紫外線ランプの端部の拡大図である。

【図８】他の実施例の説明図である。

【図９】他の実施例の説明図である。

【符号の説明】

１発光管２電極２ａ電極の端部３易電子放出物質層４障壁４ａ障壁の開口５蛍光体Ｂ黒化部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者池田雄一兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内 (72)発明者畠亜希子兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス製の管状発光管の両端部の外面に
電極が配設された外部電極式の放電ランプにおいて、前記電極の管軸方向中心部側の端部近傍の発光管の内部
管壁に、絶縁物よりなる障壁が設けられたことを特徴と
する放電ランプ。
【請求項２】前記障壁が発光管とは別体であることを
特徴とする請求項１記載の放電ランプ。
【請求項３】前記障壁は、発光管を縮径してなること
を特徴とする請求項１記載の放電ランプ。