JP2000299088A - 外面電極蛍光ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光束立上がり特性ないし始動性のすぐれた外
面電極蛍光ランプの提供。 【解決手段】 管軸に沿って内壁面に、帯状領域を残し
て蛍光体被膜６が形成され、かつキセノンガスを含む放
電媒体が封入されたガラス管５と、前記ガラス管５の外
周面に、管軸方向ほぼ全長に亘って一方は帯状領域に対
応させて幅広の間隔 L₁ で、他方は幅狭の間隔 L₂ で添
設された一対の帯状電極層7a，7bと、前記帯状電極層7
a，7bの幅狭の間隔 L₂ に対応する端部側のガラス管５
内壁面に、各帯状電極層7a，7bに一部が対向するように
設けられた半導体層８とを有する外面電極蛍光ランプで
あって、前記半導体層８と帯状電極層7a，7bとが対向す
るガラス管５壁を含む誘電体の厚さを互いに異ならせて
あることを特徴とする外面電極蛍光ランプである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スキャナーやコピ
ーなどにおける原稿読取り、あるいは液晶表示装置のバ
ックライト用光源に適する外面電極蛍光ランプ、および
照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえばスキャナー、コピー、液晶表示
装置などは、その普及とともに、高性能、長寿命化が要
求されており、それらの構成において、原稿読取りや背
面光源に使用する蛍光ランプの高性能化などが進められ
ている。すなわち、この種の蛍光ランプ（放電灯）は、
希ガス放電であるため、明るさや放電電圧が周囲温度に
ほとんど影響されず、寿命も長いなどの特長が利用され
ている。

【０００３】そして、高性能化を図った蛍光ランプとし
て、管軸に沿って内壁面に、帯状領域を残して蛍光体被
膜が形成され、かつ水銀およびキセノンなどの希ガスが
封入されたガラス管と、前記ガラス管の外周面に、その
ほぼ全長に亘って、一方は幅広の間隔で、他方は幅狭の
間隔で一体的に、外部接続用リードに連接する一対の帯
状電極層を添設させた構成の外面電極蛍光ランプが開発
されている（特開平3-225745号公報、特開平 4-87249号
公報、特開平 6-18808号公報、特開平 9-92226号公報、
特開平 9-92227号公報）。

【０００４】ここで、蛍光体被膜が形成されない帯状領
域は、光の透過率を高めたアパーチャを形成するもので
あり、また、帯状電極層の幅広の間隔は、このアパーチ
ャ形成部に対応し、発光を放射する窓として機能する。

【０００５】図３ (a)， (b)は従来の外面電極蛍光ラン
プの一構成例を示すもので、 (a)は横断面図、 (b)は縦
断面図である。

【０００６】図３ (a)， (b)において、１は発光管とし
て機能する気密封止のガラス管、２は前記ガラス管１の
内壁面に管軸方向に沿って一定の幅を除いて形成された
蛍光体被膜である。ここで、ガラス管１は、たとえば外
径 6〜10mm，長さ 100〜 400mm程度で、放電媒体として
キセノンガスを主体とした希ガスが 200Torr以下の封入
圧で封入されている。

【０００７】また、3a，3bは前記ガラス管１の外周面に
管軸方向ほぼ全長に亘って、一方は幅広の間隔 L₁ で、
他方は幅狭の間隔 L₂ で一体的に添設された一対の帯状
電極層、たとえば幅 5〜10mm程度、厚さ20〜 100μm 程
度のアルミニウム箔などの導電性膜である。ここで、一
対の帯状電極層3a，3bは、一般的に、発光放射面となる
側（蛍光体被膜の帯状非形成部）の極間を幅広 L₁ に設
定する一方、高輝度を得るために非発光放射面と成る側
の極間を幅狭 L₂ に設定されている。また、前記帯状電
極層3a，3bを含むガラス管１の外周面は、透光性樹脂フ
ィルム４で被覆し、保護する構成が採られている。つま
り、透光性樹脂フィルム４の外周面被覆で、外装ないし
ガラス管１の保護に寄与する一方、帯状電極層3a，3bに
おける沿面放電の防止など絶縁性を確保する。

【０００８】なお、前記一対の帯状電極層3a，3bには、
半田付けもしくは導電性接着剤にて接続されたリード端
子、前記リード端子にそれぞれ半田付けにより電気的に
接続された外部接続用リードを介して所要の電位が印加
される。

【０００９】上記外面電極蛍光ランプは、外部接続用リ
ードおよびリード端子を介して前記帯状電極層3a，3b
に、所要の高周波電圧を印加（たとえば20〜 100 KHz，
1〜 2KVの電力を供給）すると、ガラス管１内で高周波
放電を発生させ、ガラス管１内に封入されているキセノ
ンガスなどの希ガスを電離、励起して紫外線を放射す
る。こうして放射された紫外線が、ガラス管１内壁面の
蛍光体被膜２によって、可視光線に変換されてアパーチ
ャー型蛍光ランプ（光源）として機能する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の外面電極蛍
光ランプは、光束立上がり特性にすぐれており、また、
アパーチャー型であるため、発光効率が良好で、管端部
までの照度分布が均一化する。さらに、外面電極3a，3b
の面積を大きく設定して、放電電流を大きくすることに
より、光出力を増大できるなどの利点を有する。しか
し、一方では、次のような不都合がある。すなわち、上
記外面電極蛍光ランプの場合、日中など明るい場所での
点灯・使用時には特に問題ないが、夜間など暗い場所で
の点灯・使用時においては、初期電子が得られ難いこと
や、外面電極蛍光ランプ自体の始動電圧が高いために、
始動開始に時間を要するなどの不都合がある。

【００１１】本発明は、上記事情に対処してなされたも
ので、光束立上がり特性ないし始動性のすぐれた外面電
極蛍光ランプ、および照明装置の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、管軸
に沿って内壁面に、帯状領域を残して蛍光体被膜が形成
され、かつキセノンガスを含む放電媒体が封入されたガ
ラス管と、前記ガラス管の外周面に、管軸方向ほぼ全長
に亘って一方は帯状領域に対応させて幅広の間隔で、他
方は幅狭の間隔で添設された一対の帯状電極層と、前記
帯状電極層の幅狭の間隔に対応する端部側のガラス管内
壁面に、各帯状電極層に一部が対向するように設けられ
た半導体層とを有する外面電極蛍光ランプであって、前
記半導体層と帯状電極層とが対向するガラス管壁を含む
誘電体の厚さを互いに異ならせてあることを特徴とする
外面電極蛍光ランプである。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１記載の外面電
極蛍光ランプにおいて、半導体層が帯状電極層に対向す
る一方のガラス管の外周面に誘電体層を設け、他方のガ
ラス管壁の厚さと異ならせたことを特徴とする。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１記載の外面電
極蛍光ランプにおいて、半導体層が帯状電極層に対向す
る一方のガラス管壁の厚さを、他方のガラス管壁の厚さ
と異ならせたことを特徴とする。

【００１５】請求項４の発明は、請求項１ないし請求項
３いずれか一記載の外面電極蛍光ランプにおいて、半導
体層が蛍光体被膜に接してガラス管内壁面に設けられて
いることを特徴とする。

【００１６】請求項５の発明は、請求項１ないし請求項
４いずれか一記載の外面電極蛍光ランプにおいて、半導
体層が Zn0もしくは Zn0を含有していることを特徴とす
る。請求項６の発明は、前記請求項１ないし請求項４い
ずれか一記載の外面電極蛍光ランプと、前記外面電極蛍
光ランプを装着する照明器具本体と、前記照明器具本体
に装着された外面電極蛍光ランプに接続して点灯する点
灯回路装置と、を有することを特徴とする照明装置であ
る。

【００１７】請求項１ないし５の発明において、放電媒
体は、キセノンガス、キセノンガスを主体とした希ガス
類、あるいは前記の希ガスおよび水銀の混合系が挙げら
れる。 請求項１ないし５の発明に係る外面電極蛍光ラ
ンプは、発光ガラス管の外周面に一対の帯状電極層を添
設するとき、同時に透光性樹脂フィルムによる被覆保護
を行う方式を採っている。そして、この透光性樹脂フィ
ルムによる外周面の被覆は、たとえば透光性樹脂フィル
ム片の一主面に、一対の帯状電極層を予め担持させてお
き、かつその透光性樹脂フィルム片の端縁部に、一方の
帯状電極層の端縁を重ねるように巻き付け・固定するこ
とにより、製造工程の簡略化、生産性の向上とともに、
帯状電極層間の絶縁性も容易に行える。

【００１８】請求項１ないし５の発明において、発光ガ
ラス管の外周面に設けられた一対の帯状電極層は、単純
な帯状（直線形）に限られるものでなく、たとえば櫛
形、波形、櫛形や波形の高さもしくはピッチを変えたも
の、あるいは光透過形のいずれでもよい。

【００１９】請求項１ないし５の発明において、一対の
帯状電極層の幅狭の間隔に対応する端部側のガラス管内
壁面に、各帯状電極層に一部が対向するように設けられ
る半導体層は、たとえば ZnO、 TiO₂ 、 MoO₂ 、もしく
はそれらの２種以上の混合物などであり、一般的には、
ガラス管内壁面と蛍光体被膜との間に一部が介在する状
態で配置される。ここで、半導体層は、点灯時、帯状電
極層に印加される高周波電力との間に所要の電位差を生
じさせ、この電位差の発生によって放電を起こし易くす
るように機能する。したがって、半導体層の厚さ、幅な
どの形状などは、帯状電極層に印加される高周波電力
や、半導体層を形成する材質などを考慮して適宜設定す
ることになる。

【００２０】請求項１ないし５の発明において、半導体
層が対向するガラス管壁を含む誘電体の厚さを互いに異
ならせる手段としては、たとえばガラス管の対応する一
方の内壁面もしくは外周面に誘電体層を一体的に設ける
か、あるいは対応する一方のガラス管壁を厚さを薄く
（もしくは厚く）と段差付けすることが挙げられる。こ
こで、外周面に誘電体層を設ける場合の誘電体として
は、たとえば TiO， B₂ TiO ， SiO₂ などが挙げられ、
また、誘電体層の厚さ、幅、長さなどは、帯状電極層に
印加される高周波電力や、半導体層を形成する材質など
を考慮して適宜設定することになる。

【００２１】請求項６の発明の発明において、照明器具
本体は、この種の外面電極蛍光ランプ装着用で、かつ所
要の点灯回路を備えた構成を採るものであれば、特に、
限定されない。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図１(a) ，(b) および図２
(a) ，(b) を参照して実施例を説明する。

【００２３】図１(a) は、第１の実施例に係る外面電極
蛍光ランプの要部構成を示す横断面図、図１(b) は、図
１(a) の B-B線に沿った縦断面図である。図１(a) ，
(b) において、５は発光管として機能する気密封止のガ
ラス管、６は前記ガラス管５の内壁面に管軸方向に沿っ
て一定の幅を除いて形成された蛍光体被膜である。ここ
で、ガラス管５は、たとえば外径10.0mm、肉厚 0.5mm、
長さ 300mm程度で、放電媒体としての希ガス、たとえば
キセノンガスが13 kPa程度封入されている。

【００２４】また、7a，7bは前記ガラス管５の外周面に
管軸方向ほぼ全長に亘って、一方は幅広の間隔 L₁ で、
他方は幅狭の間隔 L₂ で一体的に添設された一対の帯状
電極層、たとえば幅10mm程度、厚さ50μm 程度のアルミ
ニウム箔などの導電性膜である。ここで、一対の帯状電
極層7a，7bは、一般的に、発光放射面と成る側の極間
（対向端縁間）を幅広 L₁ に設定する一方、高照度を得
るために非発光放射面となる側の極間（対向端縁間）を
幅狭 L₂ に設定されるとともに、接着剤層を介して一体
化されている。

【００２５】さらに、８は前記ガラス管５内壁面の蛍光
体被膜６の一端縁部で、かつ前記帯状電極層7a，7b極間
（対向端縁間）の幅狭 L₂ な領域に跨がり、一部が帯状
電極層7a，7bに対向するように配設された半導体層、９
は前記半導体層８と帯状電極層7aとが対向するガラス管
５の外周面に配設された誘電体層である。すなわち、半
導体層８と帯状電極層7aとの対向間に構成される誘電体
の厚さが、誘電体層９の介挿によって、互いに異なった
状態と成っている。なお、前記誘電体の厚さに差を付け
ることは、誘電率あるいは静電容量に差を付けることで
あり、相対的であるから、帯状電極層7b側に誘電体層９
を配置する構成としてもよい。

【００２６】ここで、半導体層８は、たとえば ZnO、も
しくは ZnOを主体（80重量％程度以上含む）とした厚さ
50μm 程度の薄膜であり、要すれば、蛍光体被膜６の一
端縁部に一部を蛍光体被膜６の下地とした状態で配置さ
れる。また、誘電体層９は、たとえば SiO₂ を素材とし
た厚さ 200μm 程度の膜であり、前記半導体層８の端縁
部が対向する帯状電極層7aの端縁部に下地層的に設けら
れている。なお、誘電体層９の形成は、複数種の素材の
混合系であってもよいし、またその膜厚は一様でなくと
もよい。

【００２７】また、10は前記帯状電極層7a，7bを含むガ
ラス管５の外周面に、保護するため被覆しされた熱収縮
性の透光性樹脂フィルムである。ここで、透光性樹脂フ
ィルム10は、外装ないしガラス管５の保護に寄与する一
方、帯状電極層7a，7bにおける沿面放電の防止など絶縁
性を確保する。

【００２８】上記構成の外面電極蛍光ランプを、スキャ
ナー読取り装置の読取り光源として装着し、帯状電極層
7a，7bに電力供給手段を介して、たとえば20〜 100 KH
z， 1〜 2KVの高周波電圧を印加すると、帯状電極層7
a，7b間電圧で、ガラス管５内で放電が起こって紫外線
を放射する。ここで、一般的な使用環境下では、放射さ
れた紫外線がガラス管５内壁面の蛍光体被膜によって可
視光に変換され、ガラス管７外に可視光を照射し、省エ
ネルギー形で、光量の大きい光源としての作用を行う。

【００２９】一方、この実施例に係る外面電極蛍光ラン
プは、ガラス管５内壁面に外部電極層7a，7bと一部が対
向するように半導体層８が配置され、また、この半導体
層８と外部電極層7a（もしくは7b）との間に介在するガ
ラス管５壁を含む誘電体の厚さが相違（もしくは誘電率
の相違）する構成と成っている。したがって、点灯電圧
を印加したときに、半導体層８と外部電極層7a，7bとの
間に生じる電位差が互いに異なることになり、大きな電
位差が生じている側では、容易に放電が発生して、前記
省エネルギー形で、光量の大きい光源としての作用す
る。

【００３０】ここで、半導体層８と外部電極層7a，7bと
の間の大きな電位差の発生、放電の容易性化は、暗黒な
環境下における放電・紫外線の放射を可能にし、放射さ
れた紫外線の蛍光体被膜６による可視光への変換、可視
光の照射となる。つまり、従来、問題視されていた暗黒
な環境下での不安定もしくは不十分な点灯動作などが解
消された、汎用性の高い、もしくは使用環境が制約され
ない蛍光ランプが提供されることになる。

【００３１】図２(a) は、第２の実施例に係る外面電極
蛍光ランプの要部構成を示す横断面図、図２(b) は、図
２(a) の C-C線に沿った縦断面図である。第２の実施例
は、第１の実施例の場合において、ガラス管５の外周面
に誘電体層９を設けた代りに、対応する領域のガラス管
５の管壁厚さを一部薄くした他は、同様の条件で構成さ
れた外面電極蛍光ランプである。したがって、各構成部
材は、図１の場合と同じ符号で表示してある。

【００３２】この外面電極蛍光ランプについて、上記第
１の実施例１の場合と同様の点灯試験・評価を行ったと
ころ、同様の作用効果が認められた。

【００３３】本発明は、上記実施例に限定されるもので
なく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を
採ることができる。たとえばガラス管の外径、長さ、帯
状電極層の材質や形状、あるいは透光性樹脂フィルムの
素材など外部電極蛍光ランプの用途ないし使用状態に対
応して適宜変更できる。

【００３４】

【発明の効果】上記説明から分かるように、請求項１〜
５の発明によれば、明るい場所あるいは暗い場所などの
使用環境に左右されずに、光束が素早く立上がるため、
スキャナーやコピーなどの原稿読取り、あるいは液晶表
示装置のバックライトなどで要求されている特性を備え
た光量の大きい外面電極蛍光ランプが提供される。

【００３５】また、請求項６の発明によれば、すぐれた
光束立上がり特性を有する外面電極蛍光ランプを光源と
するため、安定的な照明装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例に係る外部電極蛍光ランプの要部
構成を示すもので、(a) は横断面図、(b) は(a) の B-B
線に沿った縦断面図。

【図２】第２の実施例に係る外部電極蛍光ランプの要部
構成を示すもので、(a) は横断面図、(b) は(a) の C-C
線に沿った縦断面図。

【図３】従来の外部電極蛍光ランプの要部構成例を示す
もので、 (a)は横断面図、 (b)は縦断面図。

【符号の説明】

１，５……ガラス管 ２，６……蛍光体被膜 3a，3b，7a，7b……帯状電極層 ４，10……透明性樹脂フイルム ８……半導体層 ９……誘電体層

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管軸に沿って内壁面に、帯状領域を残し
   て蛍光体被膜が形成され、かつキセノンガスを含む放電
   媒体が封入されたガラス管と、 前記ガラス管の外周面に、管軸方向ほぼ全長に亘って一
   方は帯状領域に対応させて幅広の間隔で、他方は幅狭の
   間隔で添設された一対の帯状電極層と、 前記帯状電極層の幅狭の間隔に対応する端部側のガラス
   管内壁面に、各帯状電極層に一部が対向するように設け
   られた半導体層とを有する外面電極蛍光ランプであっ
   て、 前記半導体層と帯状電極層とがそれぞれ対向するガラス
   管壁を含む誘電体の厚さを互いに異ならせてあることを
   特徴とする外面電極蛍光ランプ。
2. 【請求項２】 半導体層が帯状電極層に対向する一方の
   ガラス管外周面に誘電体層を設け、他方のガラス管壁の
   厚さと異ならせたことを特徴とする請求項１記載の外面
   電極蛍光ランプ。
3. 【請求項３】 半導体層が帯状電極層に対向する一方の
   ガラス管壁の厚さを、他方のガラス管壁の厚さと異なら
   せたことを特徴とする請求項１記載の外面電極蛍光ラン
   プ。
4. 【請求項４】 半導体層が蛍光体被膜に接してガラス管
   内壁面に設けられていることを特徴とする請求項１ない
   し請求項３いずれか一記載の外面電極蛍光ランプ。
5. 【請求項５】 半導体層が Zn0もしくは Zn0を含有して
   いることを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれか
   一記載の外面電極蛍光ランプ。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項４いずれか一記載
   の外面電極蛍光ランプと、 前記外面電極蛍光ランプを装着する照明器具本体と、 前記照明器具本体に装着された外面電極蛍光ランプに接
   続して点灯する点灯回路装置と、を有することを特徴と
   する照明装置。