JP2002279936A - キセノン放電蛍光ランプの点灯方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キセノンガス放電蛍光ランプの点灯方法にお
いては、印加する交番電圧の周波数を変化させても、輝
度を上げることができず、１００００nt以上の輝度を実
現することが難しいという問題点を生じていた。 【解決手段】 本発明により、ガラス管バルブ２は外径
が３mm以下であり、管内電極５はガラス管バルブの一方
の端部に設けられ、管外電極６はガラス管バルブの他方
の端部に設けられ、且つ、それぞれの電極はそれぞれが
設けられたバルブ端から１０mm以内の範囲であるキセノ
ン放電蛍光ランプ１とし、各電極５、６に所定周波数の
正弦波、方形波又はのこぎり波を印加することにより、
高輝度での発光を可能とし、放電の安定した点灯方法を
得ることができものとして課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハンドヘルドコン
ピュータ、或いは、ＰＡＤなどと称されている比較的に
小型化された情報機器の表示装置において、液晶表示素
子を背面から透過光で照明するために用いられるバック
ライト装置の光源に関するものであり、詳細には前記バ
ックライト装置内の光源として備えられるキセノン放電
蛍光ランプの点灯方法に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のキセノン放電蛍光ランプ
９０の構成の例を示すものが図１２であり、管状として
形成され、内部にキセノンガス９２が封止され、内壁に
は蛍光体９３が塗布されたガラス管バルブ９１の何れか
一方の端部には管内電極９４が設けられている。そし
て、前記ガラス管バルブ９１の外壁には、このガラス管
バルブ９１の軸Ｘ方向に沿い略ガラス管バルブ９１の全
長にわたる帯状とした管外電極９５が設けられている。

【０００３】このように形成したキセノン放電蛍光ラン
プ９０の前記管内電極９４と管外電極９５との間に、例
えば３０ＫＨｚの正弦波電圧を印加すると、放電により
紫外線が放射され、前記蛍光体９３が励起されて、例え
ば白色などとした可視光が放射されるものとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のキセノン放電蛍光ランプ９０においては、ガラ
ス管バルブ９１の外径が４mmφ以上での製品化の実績は
あるが、上記したような情報機器のバックライト用に適
するようにガラス管バルブ９１の外径を３mm以下とした
ものについての実績がなく、上記構成が光量、消費電力
などの面で、最適なものであるか否かの確認が不充分で
ある。

【０００５】又、管外電極９５がガラス管バルブ９１の
軸Ｘ方向に沿い設けられていると、例えば、外径１mmな
ど、ガラス管バルブ９１の外径が細くなればなるほど、
導電塗料の印刷、或いは、アルミ箔など導電部材の貼着
などの手段で形成するときの手間が煩雑なものとなると
共に、この管外電極９５の大きさが管径に対して大きな
割合を占め、蛍光体９３からの光を遮蔽する問題点も生
じている。

【０００６】更に、従来のキセノン放電蛍光ランプ９０
においては、ガラス管バルブ９１の外径は４mmφ以上で
あり、このようなものでは正弦波電圧の周波数を高くし
ても輝度はそれ程上がらないものである。このため、従
来のキセノン放電蛍光ランプ９０により、１ｍＡ以下の
ランプ電流で１００００nt以上の輝度を得ることが難し
いものとなっていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
課題を解決するための具体的手段として、ガラス管バル
ブ２は外径が３mm以下であり、管内電極５はガラス管バ
ルブの一方の端部に設けられ、管外電極６はガラス管バ
ルブの他方の端部に設けられ、且つ、それぞれの電極は
それぞれが設けられたバルブ端から１０mm以内の範囲で
あるキセノン放電蛍光ランプ１とし、各電極５、６に所
定周波数の正弦波、方形波又はのこぎり波を印加して前
記キセノン放電蛍光ランプを点灯することを特徴とする
キセノン放電蛍光ランプの点灯方法を提供することで課
題を解決するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明を図１に示す実施形
態に基づいて詳細に説明する。図１及び図２に符号１で
示すものは本発明に係るキセノン放電蛍光ランプであ
り、このキセノン放電蛍光ランプ１は、内径側には蛍光
体３が塗布され、内部にはキセノンを主成分として、必
要に応じてネオン、クリプトン、アルゴン、ヘリウムな
どの希ガスを混合したキセノンガス４が封止される管状
のガラス管バルブ２に管内電極５と、管外電極６とが設
けられてなるものである点は従来例のものと同様であ
る。

【０００９】ここで、本発明においては前記ガラス管バ
ルブ２の外径を携帯用情報機器の表示器などの用途に適
応させるために３mm以下（具体的な数値としては、例え
ば１．１mm）としている。又、前記ガラス管バルブの管
長は２５mmとしている。この管長は２０〜１００mmの範
囲が好適である。そして、前記ガラス管バルブ２の一方
の端部には従来例通りにタングステン（Ｗ）の焼結金属
などで形成された管内電極５が設けられている。更に、
本発明においては、前記キセノンガス４の封入圧を１０
０Torrとしている。なお、前記キセノンガス４の封入圧
は６０〜２００Torrの範囲が適している。

【００１０】又、本発明においては、前記管外電極６
は、例えば金属部材によるキャップ状として他方の端
部、即ち、前記管内電極５が設けられたのとは異なる端
部に設けられるものとされている。なお、本発明におい
ては前記管外電極６の設置に当っては、例えば導電性接
着剤６ａなどによる固定を行えば良いものである。

【００１１】加えて本発明においては、それぞれの電極
５、６は前記ガラス管バルブ２の端部からの距離Ｄが１
０mm以内と、設けられる範囲が限定されるものであり、
これにより、従来例のものと異なり前記ガラス管バルブ
２の中心部には何れの電極５、６も存在しないものとさ
れ、これら電極５、６により光が遮蔽されることがない
ようにされている。従って、両電極５、６の間隔は５mm
以上有するものとし、管長方向で、両電極５、６が重な
らないものとしている。

【００１２】なお、本発明は前記管外電極６の構成に対
して、上記の金属部材によるキャップ状を限定するもの
ではなく、ガラス管バルブ２の端部からの距離Ｄが１０
mm以内の範囲に収まるものであれば、アルミ箔の巻付け
（図３参照）、導電性塗料の塗布など何れでも良く、そ
の形成手段を特定するものではない。

【００１３】又、前記管外電極６は、必ずしもガラス管
バルブ２の全周にわたり設けられている必要はなく、図
４に示すように例えば導光板２０などに対峙し、光取出
し側となる部分に切欠部６ｂを設け、この方向への光を
取出す効率の向上を図るなども自在である。更に、本実
施例ではガラス管バルブ２の端部を前記管外電極６が覆
う構成としているが、この管外電極６をリング状とし
て、ガラス管バルブ２の外周のみを覆うものとしても良
い。

【００１４】次に、図５は本発明に係るキセノン放電蛍
光ランプ１の点灯方法で採用する交番電圧の第一の実施
形態を示すものであり、この交番電圧を前記キセノン放
電蛍光ランプ１の管内電極５と管外電極６との間に印加
することで点灯を行わせるものである。

【００１５】ここで、前記交番電圧の波形について更に
詳細に説明を行う。本第一の実施形態では、前記交番電
圧の波形を正弦波とするものである。この正弦波電圧Ｘ
は、周波数を３０ＫＨｚ〜１１０ＫＨｚの範囲内に設定
するものである。このときのランプ電流は基本的に１ｍ
Ａ以下であり、本第一実施形態の場合、０．８ｍＡとな
るように、前記正弦波電圧Ｘのピーク値を調整して、点
灯するものである。本第一実施形態の正弦波電圧Ｘの場
合、周波数が６０ＫＨｚのとき、電圧のピーク値は±
１．５ＫＶである。

【００１６】図６は、前記第一実施形態の正弦波電圧Ｘ
を前記キセノン放電蛍光ランプ１に印加し、周波数を変
化させた際の輝度の変化を示すものである。図６から解
るように交番電圧が正弦波の場合、その周波数が３０Ｋ
Ｈｚ〜１１０ＫＨｚのとき、輝度が１００００nt以上と
高いものとなり、最適な周波数は４０ＫＨｚ〜８０ＫＨ
ｚである。又、この発光効率においても、上記の周波数
における範囲で特に良いものとなる。

【００１７】次に、図７は本発明に係るキセノン放電蛍
光ランプ１の点灯方法で採用する交番電圧の第二実施形
態を示すものであり、この第二実施形態も前記第一実施
形態と同様に前記キセノン放電蛍光ランプ１の管内電極
５と管外電極６との間に印加し、点灯を行わせるもので
ある。

【００１８】本第二実施形態の場合、交番電圧の波形を
方形波とするものである。この方形波電圧Ｙは周波数を
３０ＫＨｚ〜１４０ＫＨｚの範囲内に設定されるもので
ある。なお、本第二実施形態の場合も、ランプ電流が
０．８ｍＡとなるように、前記方形波電圧のピーク値を
調整して、点灯するものである。本第二実施形態の方形
波電圧Ｙの場合、周波数が８０ＫＨｚのとき、電圧のピ
ーク値は±１ＫＶである。この方形波電圧Ｙのデューテ
ィー比は５０％であり、このデューティー比により輝度
特性に変化を生じるものとなるが、この５０％前後であ
れば、有効に利用できるものである。

【００１９】図８は、前記第二実施形態の方形波電圧Ｙ
を前記キセノン放電蛍光ランプ１に印加し、周波数を変
化させた際の輝度の変化を示すものである。図８から解
るように交番電圧が方形波の場合、その周波数が３０Ｋ
Ｈｚ〜１４０ＫＨｚのとき、輝度が１００００nt以上と
高いものとなり、最適な周波数は４０ＫＨｚ〜８０ＫＨ
ｚである。又、この発光効率においても、上記の周波数
における範囲で特に良いものとなる。

【００２０】次に、図９は本発明に係るキセノン放電蛍
光ランプ１の点灯方法で採用する交番電圧の第三実施形
態を示すものであり、この第三実施も前記実施形態と同
様に前記キセノン放電蛍光ランプ１の管内電極５と管外
電極６との間に印加し、点灯を行わせるものである。

【００２１】本第三実施形態の交番電圧の波形をのこぎ
り波とするものである。こののこぎり波電圧は周波数を
５０ＫＨｚ〜１４０ＫＨｚの範囲内に設定されるもので
ある。なお、本第三実施形態の場合も、ランプ電流が
０．８ｍＡとなるように、前記のこぎり波電圧Ｚのピー
ク値を調整して、点灯するものである。本第三実施形態
ののこぎり波電圧Ｚの場合、周波数が１００ＫＨｚのと
き、電圧のピーク値は±１．２ＫＶである。

【００２２】図１０は、前記第三実施形態ののこぎり波
電圧Ｚを前記キセノン放電蛍光ランプ１に印加し、周波
数を変化させた際の輝度の変化を示すものである。図１
０から解るように交番電圧がのこぎり波の場合、その周
波数が５０ＫＨｚ〜１４０ＫＨｚのとき、輝度が１００
００nt以上と高いものとなり、最適な周波数は６０ＫＨ
ｚ〜１２０ＫＨｚである。又、この発光効率において
も、上記の周波数における範囲で特に良いものとなる。

【００２３】なお、上記各実施形態の点灯方法に用いら
れる交番電圧の発生手段については、公知なコイル
（Ｌ）とコンデンサ（Ｃ）とによるＬＣ共振回路を使用
したインバータなどを用いることにより容易に生成でき
るものであるので、詳細な説明は省略する。

【００２４】次に図１１は、本発明に係るキセノン放電
蛍光ランプ１のランプ電流―輝度特性を従来例との比較
で示すものであり、図中に符号Ｓで示す曲線は本発明の
構成としたキセノン放電蛍光ランプ１であり、符号Ｔで
示す曲線は従来例の構成のキセノン放電蛍光ランプのラ
ンプ電流―輝度特性である。

【００２５】なお、上記のランプ電流―輝度特性の測定
に当っては、両者の相違を明確にするために、ガラス管
バルブ２の外径は１．１mmとし、ガラス管バルブ２の管
長は５０mmとし、ガラス管バルブ２の内部に封止される
キセノンガス４の封入圧は１００Torrとするなど、可能
な限りに同一条件とした新旧両方式のものを作成し、測
定を行った。更に、電極間に印加する電圧は、正弦波で
周波数を５０ＫＨｚとした。

【００２６】ここで、ランプ電流が１ｍＡのときの両者
の輝度を比較してみると、本発明のキセノン放電ランプ
１の輝度が１３０００ntであるのに対して、従来のキセ
ノン放電蛍光ランプの輝度は９８００ntであり、約３３
％本発明の構成が向上していることが理解できる。

【００２７】ここで、、両者の特性を更に別の面から比
較検討すると、従来例のものがランプ電流１ｍＡのとき
に９８００ntの輝度を得られていたのに対し、同じ９８
００nt程度の輝度を得るためには本発明のキセノン放電
蛍光ランプ１では０．３ｍＡの点灯電流で良いことも理
解でき、即ち、従来例と同じ照明効果を期待するときに
は、本発明のキセノン放電蛍光ランプ１では消費電力が
約１／３で良いことが明確となる。

【００２８】このことは、例えばハンドヘルドコンピュ
ータなど、電池で駆動される携帯用情報機器の場合、一
充電あたりの使用可能時間の延長に有効であると共に、
発熱も減少し、例えば冷却用ファンの省略を可能とする
など携帯用情報機器の構成の簡素化に対しても有効とな
るのである。

【００２９】なお、図１１における比較は、蛍光体３に
おける輝度で行っている。ここで両者の構成の比較を行
うと、本発明のキセノン放電蛍光ランプ１ではガラス管
バルブ２の端部の限定された部分のみに管外電極６が設
けられているのに対し、従来例の構成ではガラス管バル
ブのほぼ全長にわたる管外電極が設けられている。

【００３０】従って、ランプ全体から放射される全光束
を計測すれば、従来例の構成では当然に管外電極により
遮蔽される光量が減少するものとなり、現実の使用に当
っては上記図１１に示した光量差以上の差を生じるもの
となることが容易に予想できるものとなる。

【００３１】更に、上記各実施形態によれば、キセノン
放電蛍光ランプ１の構成を上記のものとし、これに印加
する交番電圧を特定することにより、輝度の向上を図れ
るものとなる。又、従来例のものでは、輝度の周波数依
存性がほとんどないものであったが、上記したキセノン
放電蛍光ランプ１の構成によれば、周波数に依存するも
のとなり、その範囲を上記のものとすれば１００００nt
以上という輝度の高いものとすることができる。なお、
管長により周波数による輝度特性は多少変化するが、上
記した２０mm〜１００mmの管長の範囲では、上記の周波
数で充分輝度が高いものとすることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上に説明したように本発明により、ガ
ラス管バルブ２は外径が３mm以下であり、管内電極５は
ガラス管バルブの一方の端部に設けられ、管外電極６は
ガラス管バルブの他方の端部に設けられ、且つ、それぞ
れの電極はそれぞれが設けられたバルブ端から１０mm以
内の範囲であるキセノン放電蛍光ランプ１とし、各電極
５、６に所定周波数の正弦波、方形波又はのこぎり波を
印加するキセノン放電蛍光ランプの点灯方法としたこと
で、従来のキセノン放電蛍光ランプと比較して、小型で
あるにもかかわらず、輝度の高いものとすることがで
き、同一駆動電流における発光効率を向上させ、最大約
１／３の消費電力の低減を可能とし、この種のキセノン
放電蛍光ランプを表示器照明の光源として採用する携帯
用情報機器の電池での使用可能時間を延長させ性能向上
すると共に、発熱も低減し冷却機構の簡略化など構成の
簡素化も可能とするものである。

【００３３】更に、高周波電圧を印加しても、キセノン
蛍光放電ランプが上記のものであるため、放電にちらつ
きを生じることなく、安定した発光が得られるものとな
る

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るキセノン放電蛍光ランプの実施
形態を示す断面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】 同じく本発明に係るキセノン放電蛍光ランプ
の別の実施形態を要部で示す説明図である。

【図４】 同じく本発明に係るキセノン放電蛍光ランプ
の更に別の実施形態を要部で示す断面図である。

【図５】 本発明に係るキセノン放電蛍光ランプの点灯
方法の第一実施形態に用いる正弦波電圧の波形を示す波
形図である。

【図６】 同じく本発明に係るキセノン放電蛍光ランプ
の点灯方法の第一実施形態における周波数と輝度の関係
を示すグラフである。

【図７】 本発明に係るキセノン放電蛍光ランプの点灯
方法の第二実施形態に用いる方形波電圧の波形を示す波
形図である。

【図８】 同じく本発明に係るキセノン放電蛍光ランプ
の点灯方法の第二実施形態における周波数と輝度の関係
を示すグラフである。

【図９】 本発明に係るキセノン放電蛍光ランプの点灯
方法の第三実施形態に用いるのこぎり波電圧の波形を示
す波形図である。

【図１０】 同じく本発明に係るキセノン放電蛍光ラン
プの点灯方法の第三実施形態における周波数と輝度の関
係を示すグラフである。

【図１１】 本発明に係るキセノン放電蛍光ランプの特
性を従来例との比較で示すグラフである。

【図１２】 従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ……キセノン放電蛍光ランプ ２ ……ガラス管バルブ ３ ……蛍光体 ４ ……キセノンガス ５ ……管内電極 ６ ……管外電極 ６ａ……導電性接着剤 ６ｂ……切欠部 Ｘ ……正弦波電圧 Ｙ ……方形波電圧 Ｚ ……のこぎり波電圧

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス管バルブ内に封止されたキセノン
   を主成分とするキセノンガスに管内電極と管外電極とで
   放電させ、管内に塗布された蛍光体を励起して点灯して
   成るキセノン放電蛍光ランプで、前記ガラス管バルブは
   外径が３mm以下であり、前記管内電極は前記ガラス管バ
   ルブの一方の端部に設けられ、前記管外電極は前記ガラ
   ス管バルブの他方の端部に設けられるものとされ、且、
   それぞれの前記電極はそれぞれが設けられたバルブ端か
   ら１０mm以内の範囲として設けられて成るキセノン放電
   蛍光ランプの点灯方法であり、周波数が３０ＫＨｚ〜１
   １０ＫＨｚの正弦波電圧を前記両電極間に印加して前記
   キセノン放電蛍光ランプを点灯することを特徴とするキ
   セノン放電蛍光ランプの点灯方法。
2. 【請求項２】 ガラス管バルブ内に封止されたキセノン
   を主成分とするキセノンガスに管内電極と管外電極とで
   放電させ、管内に塗布された蛍光体を励起して点灯して
   成るキセノン放電蛍光ランプで、前記ガラス管バルブは
   外径が３mm以下であり、前記管内電極は前記ガラス管バ
   ルブの一方の端部に設けられ、前記管外電極は前記ガラ
   ス管バルブの他方の端部に設けられるものとされ、且、
   それぞれの前記電極はそれぞれが設けられたバルブ端か
   ら１０mm以内の範囲として設けられて成るキセノン放電
   蛍光ランプの点灯方法であり、周波数が３０ＫＨｚ〜１
   ４０ＫＨｚの方形波電圧を前記両電極間に印加して前記
   キセノン放電蛍光ランプを点灯することを特徴とするキ
   セノン放電蛍光ランプの点灯方法。
3. 【請求項３】 ガラス管バルブ内に封止されたキセノン
   を主成分とするキセノンガスに管内電極と管外電極とで
   放電させ、管内に塗布された蛍光体を励起して点灯して
   成るキセノン放電蛍光ランプで、前記ガラス管バルブは
   外径が３mm以下であり、前記管内電極は前記ガラス管バ
   ルブの一方の端部に設けられ、前記管外電極は前記ガラ
   ス管バルブの他方の端部に設けられるものとされ、且、
   それぞれの前記電極はそれぞれが設けられたバルブ端か
   ら１０mm以内の範囲として設けられて成るキセノン放電
   蛍光ランプの点灯方法であり、周波数が５０ＫＨｚ〜１
   ４０ＫＨｚののこぎり波電圧を前記両電極間に印加して
   前記キセノン放電蛍光ランプを点灯することを特徴とす
   るキセノン放電蛍光ランプの点灯方法。
4. 【請求項４】 前記キセノン放電蛍光ランプのランプ電
   流は１ｍA以下であることを特徴とする請求項１〜請求
   項３のいずれかに記載のキセノン放電蛍光ランプの点灯
   方法。