JP2003007251A

JP2003007251A - 無水銀ランプ

Info

Publication number: JP2003007251A
Application number: JP2001189078A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Shigeta; 照明重田; Masaaki Aono; 正明青野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2003-01-10

Abstract

(57)【要約】【課題】複数個の陽光柱放電プラズマを形成させて、
紫外線強度を増加させることのできる無水銀ランプを提
供する。【解決手段】放電容器内の電極を、複数の電極３，４
と、その電極と対向する複数の電極５，６とし、電極間
に高周波でデューティ比の小さなパルス電圧を同時に印
加させることにより、複数の拡散陽光柱を形成でき、電
流を多く流せるため、高輝度化に対応できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、希ガス発光を利用
した無水銀ランプに関し、具体的には紫外線光源や、一
般照明用ランプあるいは液晶表示装置のようなディスプ
レイ用光源として使用することを目的とした無水銀ラン
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、無水銀ランプとして、例えば特開
平９−３２０５１８号公報に記載されている図１４に示
すような構成のものがある。

【０００３】図１４において、放電紫外線源３０は希ガ
ス充填物を封入した細長いエンベロープ３４を有し、図
１４にはエンベロープ３４内に陽光柱放電プラズマ３２
が存在している。

【０００４】陽光柱放電プラズマ３２は熱電子放出電極
３６によって励起される。この熱電子放出電極３６はエ
ンベロープ３４から外に出ているリードワイヤ３８に取
り付けられている。電気的浮動電源４０が電流を熱電子
放出電極３６に供給することにより、熱電子放出電極３
６は放電によって発生した熱と組み合わさって、熱電子
放出に十分な温度に維持される。

【０００５】図１４は外部電源４２からの正弦波電流に
よる励起を示している。このようなものとして、２つの
電極は各々正弦波励起の半周期においてはカソードとし
て作用し、他の半周期ではアノードとして作用すること
により、放電紫外線源３０内に陽光柱放電プラズマ３２
が発生して紫外線が放射される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような構成からな
る放電紫外線源３０において、紫外線強度を増すために
は、陽光柱プラズマ３２の太さを広げる必要がある。陽
光柱プラズマ３２の太さを広げる場合には、両側の電極
を複数個設ける方法がある。しかし、この場合、ある特
定の対向する電極間に陽光柱プラズマ３２が収縮してし
まい、陽光柱プラズマ３２を広げることができないとい
う課題があった。

【０００７】本発明は、前記課題を解決し、複数個の陽
光柱放電プラズマを形成させて紫外線強度を増加させる
ことのできる無水銀ランプを提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本願発明は、希ガスが封入された放電容器と、前記
放電容器の内に互いに対向するように配置された少なく
とも二対の電極とを有し、対向する複数の前記電極の間
に、高周波でデューティ比の小さなパルス電圧を同時に
印加された無水銀ランプである。デューティ比の小さな
パルス電圧を対向する複数の電極の間に印加することに
よって、対向する複数の電極の間に放電路を広げること
ができ、紫外線強度を増加させることができる。

【０００９】さらに本願発明は、上述発明に加えて、対
向する前記電極に印加するパルス電圧のデューティ比が
２０％以下である無水銀ランプである。

【００１０】また、本願に係る発明は、上述発明に加え
て、対向する電極間を結ぶ直線に直交する方向の前記放
電容器の断面形状が、長方形または楕円形である無水銀
ランプである。

【００１１】さらに、本願に係る発明は、上述発明に加
えて、対向する前記電極のうち、一方の電極の表面に誘
電体層を形成した無水銀ランプである。

【００１２】また、本願に係る発明は、上述発明に加え
て、対向する前記電極のうち、一方が単一電極で、他方
が複数電極である無水銀ランプである。

【００１３】さらに、本願に係る発明は、上述発明に加
えて、前記放電容器の内壁全面または一部に、紫外線で
励起発光する蛍光体層を設けた無水銀ランプである。

【００１４】また、本願に係る発明は、上述発明の無水
銀ランプと、前記無水銀ランプからの光を導く導光部材
とを備えた液晶バックライト装置である。

【００１５】さらに、本願に係る発明は、上述発明の液
晶バックライト装置と、液晶パネルとを備えた液晶表示
装置である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００１７】（実施の形態１）本実施の形態１の発明
は、筒状から構成される放電空間内部に対向する二対の
電極を配置したものである。

【００１８】図１は本発明の実施の形態１における無水
銀ランプを示す略断面図である。図１において、１はソ
ーダライムガラスからなる断面形状が円または略円状で
筒状の放電容器で、内径は２６ｍｍである。２は放電容
器１内の放電空間、３は放電容器１の一方の端部に配置
した電極、４は電極３と同じ側の端部に電極３と平行に
配置した電極、５は放電容器１の他方の端部に電極３と
対向する位置に配置した電極、６は電極５と同じ側の端
部に電極５と平行にかつ電極４と対向する位置に配置し
た電極である。

【００１９】図１において、電極３と電極４、および、
電極５と電極６との間隔は各々１０ｍｍに、また電極３
と電極５、および、電極４と電極６との間隔は各々５０
ｍｍに設定している。

【００２０】７は電極３に電流を供給するためのリード
線、８は電極４に電流を供給するためのリード線、９は
電極５に電流を供給するためのリード線、１０は電極６
に電流を供給するためのリード線をそれぞれ示す。

【００２１】以上の構成において、我々は放電容器１の
放電空間２内にキセノン１００％の希ガスを２．６ｋＰ
ａの圧力で封入した無水銀ランプ（以降、ランプＡと呼
ぶ）と、６．６ｋＰａの圧力で封入した無水銀ランプ
（以降、ランプＢと呼ぶ）の２種類を試作した。

【００２２】図２は図１に示す無水銀ランプを点灯させ
るための点灯回路図で、この回路を用いて繰り返し周波
数（１−１００ｋＨｚ）、デューティ比（印加するパル
ス電圧の時間幅／パルス繰り返し周期内の時間幅）、電
流ピーク値を変えてパルス放電させた時の陽光柱の発光
状態を観測した。

【００２３】抵抗Ｒ１およびＲ１’は放電電流制限抵抗
であり、Ｒ１とＲ１’は調整して放電路の電流を等しく
するために可変抵抗にしてある。電流波形は抵抗Ｒ２と
Ｒ２’の電圧降下としてオシロスコープで測定した。

【００２４】また、放電容器１の内壁に残光がほとんど
なく真空紫外放射で励起発光する青色蛍光体ＮＰ−１０
７（日亜化学製ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ）を塗布し
た無水銀ランプも試作し、点灯時の蛍光体の発光輝度を
輝度計（ＴＯＰＣＯＮ製ＢＭ−７）により測定した。
無水銀ランプと輝度計との距離は５０ｃｍ、輝度計の視
野角は２度である。

【００２５】図３（ａ）および（ｂ）は、キセノン封入
圧力が６．６ｋＰａで蛍光体を塗布していないランプＢ
を、パルス点灯させた時の陽光柱の発光状態を示す。図
３（ａ）は陽光柱がランプＢの中央で１本の線条に収縮
した場合（以降、線条陽光柱と呼ぶ）であり、図３
（ｂ）は陽光柱が放電容器１の放電空間２全体に広がっ
た場合（以降、拡散陽光柱と呼ぶ）である。なお、図３
（ｂ）は、繰り返し周波数（ｆ）が２０ｋＨｚ、デュー
ティ比（ｄｕｔｙｒａｔｉｏ）が２０％である。

【００２６】線条陽光柱では、電流が大きいにも関わら
ず発光が弱く、二対の電極からなる放電路（電極３と電
極５との間、および電極４と電極６との間）の電流を均
等に保つことが難しい。線条陽光柱において発光が弱い
のは、共鳴放射に対して可視域や赤外域の放射の割合が
多くなることと、陽光柱から管壁までの距離が長くなり
共鳴放射の自己吸収による損失が増加することが原因し
ていると考えられる。

【００２７】これに対して、拡散陽光柱の場合、放電電
流は小さいが明るく発光する。図４に拡散陽光柱の場合
の電圧波形（図中の実線：ｖｏｌｔａｇｅ）と電流波形
（図中の破線：ｃｕｒｒｅｎｔ）とを示す。横軸は時間
（Ｔｉｍｅ）、縦軸は電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ）、電流
（Ｃｕｒｒｅｎｔ）である。図４の電流波形に示すよう
に、二対の放電路（電極３と電極５との間、および電極
４と電極６との間）に流す電流を等しくすることができ
る。

【００２８】図５（ａ）と図５（ｂ）に、キセノン封入
圧力が２．６ｋＰａのランプＡにおいて、デューティ比
（ｄｕｔｙｒａｔｉｏ）を１０％、１５％、２０％、
３０％、４０％とし、繰り返し周波数（ｆｒｅｑｕｅｎ
ｃｙ）を１ｋＨｚから１００ｋＨｚまで変えてパルス点
灯させる際に、拡散陽光柱から線条陽光柱に移行する時
の１放電路あたりの電流値（以降、電流ピーク値）を示
す。横軸が繰り返り周波数、縦軸は電流ピーク値（ｐｅ
ａｋｃｕｒｒｅｎｔ）である。図５（ａ）は一対の電
極を用いて点灯させた時、図５（ｂ）は二対の電極を用
いて同時に点灯させた時の移行電流を示す。図５
（ａ），（ｂ）において、曲線より下側の領域は完全な
拡散陽光柱になる領域（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）であり、
上側の領域は線条陽光柱になる領域（ｃｏｎｔｒａｃｔ
ｉｏｎ）である。両者が共存する混在陽光柱もあるが、
線条陽光柱との境界を求めるのが困難なため、混在陽光
柱は線条陽光柱の領域内に含めている。

【００２９】拡散陽光柱が得られる１放電路あたりの電
流ピーク値は、一対の電極のみを用いて放電させた時
と、二対の電極で放電させた時とでほぼ等しい。すなわ
ち、全ランプ電流は、二対の電極を用いて放電させた方
が一対の電極を用いた場合よりも大きくなる。

【００３０】拡散陽光柱が得られる電流のピーク値は、
繰り返し周波数を１ｋＨｚから高くするにつれて増加
し、３ｋＨｚにおいて最大となる。デューティ比が２０
％以下では、５ｋＨｚ付近で電流ピークが急増する。５
ｋＨｚ以下の低周波領域では、ランプ電流を小さくして
いくと線条陽光柱から混在陽光柱を経て拡散陽光柱へと
移行するのに対して、５ｋＨｚ以上の高周波領域では、
線条陽光柱から直接に拡散陽光柱へ移行する。デューテ
ィ比が３０％以下の場合は、７ｋＨｚから３０ｋＨｚの
範囲では拡散陽光柱が得られないが、さらに周波数を高
くすると拡散陽光柱が得られるようになり、周波数の上
昇とともに電流ピークは増加する。

【００３１】図６（ａ）と図６（ｂ）に、キセノン封入
圧力が６．６ｋＰａのランプＢにおいて、デューティ比
（ｄｕｔｙｒａｔｉｏ）を１０％、１５％、２０％、
２５％、３０％、４０％とし、繰り返し周波数を１ｋＨ
ｚから１００ｋＨｚまで変えてパルス点灯させた時に、
拡散陽光柱から線条陽光柱に移行する電流ピーク値（ｐ
ｅａｋｃｕｒｒｅｎｔ）を示す。横軸が繰り返し周波
数（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、縦軸が電流ピーク値であ
る。拡散陽光柱が得られる１放電路あたりの電流ピーク
値は、一対の電極を用いて点灯させた時（図６（ａ））
の方が二対の電極を用いて同時に点灯させた時（図６
（ｂ））より大きい。しかし、二対の電極を用いる時
は、１放電路あたりの電流ピーク値は少し減少するが、
２放電路分の電流が流れているため、全電流は増加す
る。

【００３２】繰り返し周波数が１ｋＨｚから２．５ｋＨ
ｚまでは拡散陽光柱が得られない。また、２．５ｋＨｚ
から７ｋＨｚまでは混在陽光柱になるが、完全な拡散陽
光柱は得られない。７ｋＨｚから１０ｋＨｚの周波数領
域においては、混在陽光柱が存在し、１０ｋＨｚにおい
て拡散陽光柱になる電流ピーク値は最大となる。繰り返
し周波数が１０ｋＨｚ以上では、拡散陽光柱が得られる
電流ピーク値は減少する。

【００３３】同様に、図７に、２．６ｋＰａのランプＡ
において電極を三対とし、デューティ比（ｄｕｔｙｒ
ａｔｉｏ）を１０％、１５％、２０％、２５％、３０
％、４０％とし、繰り返し周波数（ｆｒｅｑｕｅｎｃ
ｙ）を１ｋＨｚから１００ｋＨｚまで変えてパルス点灯
させた時に、拡散陽光柱が得られる１放電路あたりの電
流ピーク値（ｐｅａｋｃｕｒｒｅｎｔ）を示す。横軸
が繰り返し周波数、縦軸が電流ピーク値である。三対の
電極を設置した場合の全ランプ電流は、二対の電極を設
置した無水銀ランプのものより高くなる。

【００３４】図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）に、
デューティ比（ｄｕｔｙｒａｉｔｏ）を１０％、１５
％、２０％、２５％、３０％、４０％とし、繰り返し周
波数（ｆｒｅｃｕｅｎｃｙ）を１ｋＨｚから１００ｋＨ
ｚまで変えてパルス点灯させた時の、繰り返し周波数と
最高輝度が得られる電流値（ｃｕｒｒｅｎｔ）の関係を
示す。「最高輝度が得られる電流値」とは、線条陽光柱
と拡散陽光柱と混在陽光柱とを含んだものの中で、輝度
計で測定したときに最高輝度になる電流値のことであ
る。それぞれ、横軸が繰り返し周波数、縦軸が電流ピー
ク値である。図８（ａ）は６．６ｋＰａのランプＢにお
いて一対の電極を用いて点灯させた時，図８（ｂ）は
６．６ｋＰａのランプＢにおいて二対の電極を用いて点
灯させた時，図８（ｃ）は２．６ｋＰａのランプＡにお
いて二対の電極を用いて点灯させた時のものである。

【００３５】また、図９（ａ）、図９（ｂ）、図９
（ｃ）に、上記の各周波数における最高輝度（Ｌｕｍｉ
ｎａｎｃｅ）を示す。図９（ａ）は６．６ｋＰａのラン
プＢにおいて一対の電極を用いて点灯させた時、図９
（ｂ）は６．６ｋＰａのランプＢにおいて二対の電極を
用いて点灯させた時、図９（ｃ）は２．６ｋＰａのラン
プＡにおいて二対の電極を用いて点灯させた時のもので
ある。

【００３６】６．６ｋＰａのランプＢの場合、１ｋＨｚ
から２ｋＨｚでは拡散陽光柱が得られないために、図９
（ａ）と図９（ｂ）には印加電圧を最高である１５００
Ｖにした時の線条陽光柱の輝度を示してある。

【００３７】図６の電流ピーク値と図８の電流値との違
いは、２．５ｋＨｚから１０ｋＨｚでは混在陽光柱が存
在して拡散陽光柱よりも高輝度が得られ、線条陽光柱の
値を使用しているために生じた。１０ｋＨｚ以上の周波
数では、線条陽光柱から拡散陽光柱に直接移行するため
図６の電流ピーク値と図８の電流値とは等しくなる。

【００３８】図９における輝度は１５ｋＨｚにおいて最
高となり、その値は一対の電極を用いて点灯させた時は
３００ｃｄ／ｍ²であり、二対の電極を用いて点灯させ
た時は６５０ｃｄ／ｍ²である。

【００３９】２．６ｋＰａのランプＡの場合、線条陽光
柱から拡散陽光柱に直接移行するようになる５ｋＨｚ付
近で得られる３５０ｃｄ／ｍ²が最高輝度である。した
がって、２．６ｋＰａのランプＡより６．６ｋＰａのラ
ンプＢのほうが高い輝度が得られる。

【００４０】以上の結果より複数対の電極を用いて拡散
陽光柱で同時に点灯させると、一対の電極を用いて点灯
させるよりも陽光柱は拡大する。また、二対の電極を用
いて同時に点灯させると、一対の電極を用いて点灯させ
た場合の２倍以上の輝度が得られる。さらに、輝度はデ
ューティ比が小さいほど高くなり、デューティ比は２０
％以下が良く、好ましくは１５％以下、より好ましくは
１０％以下である。さらに、輝度は封入圧力が高いほど
高くなり、最高輝度が得られる繰り返し周波数は、封入
圧力が高いほど上昇する。

【００４１】なお、実施の形態１の発明において、放電
容器１の材質をソーダライムガラスとしたが、石英や硬
質ガラスなど、紫外線を透過しやすいガラス材料を用い
ることにより、無水銀紫外線ランプにすることができ
る。

【００４２】また、実施の形態１の発明では詳述してい
ないが、電極３、電極４、電極５、電極６の表面に高い
２次電子放出能力をもつＭｇＯ膜を設けることにより、
放電電圧の上昇を抑制し、かつ放電による電極３、電極
４、電極５、電極６の消耗を抑制することができる。

【００４３】（実施の形態２）次に実施の形態２の発明
を説明する。図１０は本発明の実施の形態２における無
水銀ランプを示す略断面図である。

【００４４】図１０において、１はソーダライムガラス
からなる断面形状が円または略円状で筒状の放電容器、
２は放電容器１内の放電空間でキセノン１００％の希ガ
スを封入している。１１は放電容器１の一方の端部に配
置した電極、１２は放電容器１の他方の端部に電極１１
と対向するように配置した電極、１３は放電容器１の電
極１２と同じ側の端部に電極１１と対向してかつ電極１
２と平行に配置した電極、１４は電極１１に電流を供給
するためのリード線、１５は電極１２に電流を供給する
ためのリード線、１６は電極１３に電流を供給するため
のリード線をそれぞれ示す。

【００４５】図１０において、基本的な構成は実施の形
態１の発明と同じである。実施の形態１の発明と構成が
異なるのは、対向する電極のうち、一方を単一電極１１
とし、他方を複数電極１２，１３としたことである。

【００４６】以上の構成において、実施の形態２の動作
を説明する。

【００４７】図２に示す点灯回路を用いて、電極１１と
電極１２との間、および電極１１と電極１３との間に、
同時にパルス電圧を印加すると、放電空間２内で放電プ
ラズマ（拡散陽光柱：図示せず）が発生して紫外線が放
射される。この時、電極１１は共通電極となるため、放
電プラズマは電極１１と電極１２との間、および電極１
１と電極１３との間に各々発生する。電極１１のように
片側を共通電極とすることにより、ランプ内の構造や各
電極への電力供給（パルス電圧印加）を簡略化すること
ができる。

【００４８】なお、実施の形態２の発明において、放電
容器１の材質をソーダライムガラスとしたが、石英や硬
質ガラスなど、紫外線を透過しやすいガラス材料を用い
ることにより、無水銀紫外線ランプにすることができ
る。

【００４９】また、実施の形態２の発明では詳述してい
ないが、電極１１、電極１２、電極１３の表面に高い２
次電子放出能力をもつＭｇＯ膜を設けることにより、放
電電圧の上昇を抑制し、かつ放電による電極１１、電極
１２、電極１３の消耗を抑制することができる。

【００５０】（実施の形態３）次に実施の形態３の発明
を説明する。図１１は本発明の実施の形態３における無
水銀ランプを示す略断面図である。

【００５１】図１１において、１はソーダライムガラス
からなる断面形状が円または略円状で筒状の放電容器、
２は放電容器１内の放電空間でキセノン１００％の希ガ
スを封入している。１１は放電容器１の一方の端部に配
置した電極、１２は放電容器１の他方の端部に、電極１
１と対向するように配置した電極、１３は放電容器１の
電極１２と同じ端部に電極１１と対向してかつ電極１２
と平行に配置した電極、１４は電極１１に電流を供給す
るためのリード線、１５は電極１２に電流を供給するた
めのリード線、１６は電極１３に電流を供給するための
リード線、１８は電極１１の表面に形成した誘電体層を
それぞれ示す。

【００５２】図１１において、基本的な構成は実施の形
態２の発明と同じである。実施の形態２の発明と構成が
異なるのは、対向する電極のうち、一方を単一電極１１
とし、他方を複数電極１２，１３とするとともに、単一
電極である電極１１の周囲に誘電体層１８を設けたこと
である。

【００５３】以上の構成において、実施の形態３の動作
を説明する。

【００５４】図２に示す点灯回路を用いて、電極１１と
電極１２との間、および電極１１と電極１３との間に、
同時にパルス電圧を印加すると、放電空間２内で放電プ
ラズマ（拡散陽光柱：図示せず）が発生して紫外線が放
射される。この時、電極１１は共通電極となるため、放
電プラズマは電極１１と電極１２との間、および電極１
１と電極１３との間に各々発生する。電極１１のように
片側を共通電極とすることにより、ランプ内の構造や各
電極への電力供給（パルス電圧印加）を簡略化すること
ができる。また、電極１１の表面に誘電体層１８を形成
しているため、放電プラズマの生成方法としては、誘電
体バリア放電となる。すなわち、電極１１と電極１２お
よび電極１１と電極１３との間に高周波のパルス電圧が
印加されると、放電が開始して発光し、電極１１の表面
に形成した誘電体１８に電荷が蓄積される。印加電圧が
０Ｖになると、電荷による電界だけとなり放電する。こ
の動作を放電空間２内で繰り返し行われ、放電が継続す
る。また、電極１１の表面に形成した誘電体１８は、電
極１１への放電プラズマからのイオンの衝突によるスパ
ッタリングを抑制する働きがあり、電極１１へのダメー
ジを抑制できるため、無水銀ランプの長寿命化に寄与で
きる。

【００５５】なお、実施の形態３の発明において、放電
容器１の材質をソーダライムガラスとしたが、石英や硬
質ガラスなど、紫外線を透過しやすいガラス材料を用い
ることにより、無水銀紫外線ランプにすることができ
る。

【００５６】また、実施の形態３の発明では詳述してい
ないが、電極１１の上に形成した誘電体層１８の表面に
高い２次電子放出能力をもつＭｇＯ膜を設けることによ
り、放電電圧の上昇を抑制し、かつ放電によるスパッタ
リングから誘電体層１８を保護するとともに、電極１１
の消耗を抑制することができる。

【００５７】（実施の形態４）次に実施の形態４の発明
を説明する。図１２（ａ）は本発明の実施の形態４にお
ける無水銀ランプを示す略断面図、同じく図１２（ｂ）
は図中Ａ−Ａ方向における断面図である。

【００５８】図１２（ａ），（ｂ）において、１はソー
ダライムガラスからなる断面形状が円または略円状で筒
状の放電容器、２は放電容器１内の放電空間でキセノン
１００％の希ガスを封入している。３は放電容器１の一
方の端部に配置した電極、４は電極３と同じ端部に電極
３と平行に配置した電極、５は放電容器１の他方の端部
に電極３と対向する位置に配置した電極、６は電極５と
同じ端部に電極５と平行にかつ電極４と対向する位置に
配置した電極、７は電極３に電流を供給するためのリー
ド線、８は電極４に電流を供給するためのリード線、９
は電極５に電流を供給するためのリード線、１０は電極
６に電流を供給するためのリード線、１９は放電容器１
の内壁面に形成した蛍光体層をそれぞれ示す。

【００５９】図１２（ａ），（ｂ）において、基本的な
構成は実施の形態１の発明と同じである。実施の形態１
の発明と構成が異なるのは、放電容器１の内壁面に蛍光
体層１９を形成したことである。

【００６０】以上の構成において、実施の形態４の動作
を説明する。

【００６１】図２に示す点灯回路を用いて、電極３と電
極５との間、および電極４と電極６との間に、同時にパ
ルス電圧を印加すると、放電空間２内で放電プラズマ
（拡散陽光柱：図示せず）が発生して紫外線が放射され
る。

【００６２】放電容器１の内壁面には蛍光体層１９が形
成されているため、前記紫外線により蛍光体層１９が励
起され、可視発光する。この可視発光した光は図１２
（ｂ）において、円周方向（図中の矢印方向）にほぼ均
等に出射する。この配光特性は、いわゆる直管形の蛍光
ランプと同様の配光特性になっており、線状光源として
事務所や工場、あるいは家庭内など、いろいろな場所で
の使用が可能である。

【００６３】（実施の形態５）次に実施の形態５の発明
を説明する。図１３（ａ）は本発明の実施の形態５にお
ける無水銀ランプを示す略断面図、同じく図１３（ｂ）
は図中Ｂ−Ｂ方向における断面図である。

【００６４】図１３（ａ），（ｂ）において、２０はソ
ーダライムガラスからなる断面形状が長方形で筒状の放
電容器、２は放電容器２０内の放電空間でキセノン１０
０％の希ガスを封入している。３は放電容器２０の一方
の端部に配置した電極、４は電極３と同じ端部で電極３
と平行に配置した電極、５は放電容器１の他方の端部に
電極３と対向する位置に配置した電極、６は電極５と同
じ端部で電極５と平行にかつ電極４と対向する位置に配
置した電極、７は電極３に電流を供給するためのリード
線、８は電極４に電流を供給するためのリード線、９は
電極５に電流を供給するためのリード線、１０は電極６
に電流を供給するためのリード線、１９は放電容器２０
の内壁面に形成した蛍光体層をそれぞれ示す。

【００６５】図１３（ａ），（ｂ）において、基本的な
構成は実施の形態４の発明と同じである。実施の形態４
の発明と構成が異なるのは、放電容器２０において、対
向する電極と直交する方向（図１３中のＢ−Ｂ方向）の
断面形状を長方形にしたことである。

【００６６】以上の構成において、実施の形態５の動作
を説明する。

【００６７】図２に示す点灯回路を用いて、電極３と電
極５との間、および電極４と電極６との間に、同時にパ
ルス電圧を印加すると、放電空間２内で放電プラズマ
（拡散陽光柱：図示せず）が発生して紫外線が放射され
る。放電容器２０の内壁面には蛍光体層１９が形成され
ているため、前記紫外線により蛍光体層１９が励起さ
れ、可視発光する。この可視発光した光は図１３（ｂ）
において、前面側と背面側の両方向（図中の矢印方向）
に強く出射する。

【００６８】実施の形態４の発明では放電容器１の断面
形状が円または略円状であり、円周方向にほぼ均等に可
視発光の光が出射する配光特性、いわゆる直管形の蛍光
ランプと同様の配光特性を持たせていたが、本実施の形
態５の構成では、放電容器２０のＢ−Ｂ方向の断面形状
を長方形とすることにより、前面側と背面側の特定方向
に指向性を持つ配光特性、いわゆる面状光源と同様の配
光特性を持たせることができるため、この配光特性を利
用して、誘導灯や内照式看板などの光源に使用すること
ができる。

【００６９】なお、本実施の形態５の構成では、放電容
器２０のＢ−Ｂ方向の断面形状を長方形としたが、楕円
形などの短辺と長辺を有するような形状にしても、長方
形と同様の効果を発揮することができる。

【００７０】また、本実施の形態５の発明では詳述して
いないが、放電容器２０の内壁面に形成する蛍光体層１
９のうち、前面側に形成する蛍光体層１９の厚さを薄く
し、背面側に形成する蛍光体層１９の厚さを厚くするこ
とにより、前面側からより多くの発光を取り出すことが
できる。上記において、前面側に蛍光体層１９を形成せ
ずに、背面側のみに蛍光体層１９を形成してもよい。

【００７１】また、背面側の蛍光体層１９と放電容器２
０との間に、可視光反射膜（アルミナ膜やチタニア膜な
ど）を形成することにより、背面側の光を前面側に反射
させて、前面側の一方向に指向性を持たせることができ
る。

【００７２】上記の方法を用いて、特定の方向に指向性
を持たせることにより、液晶ディスプレイ用のバックラ
イト光源などに使用することができる。さらに実施の形
態１から４までの発明のランプと、そのランプからの光
を導く導光部材とを組み合わせることにより、液晶ディ
スプレイ用のバックライト光源などに使用することがで
きる。

【００７３】また、上記の液晶ディスプレイ用バックラ
イト光源と液晶パネルとを組み合わせることにより、液
晶表示装置を形成できる。

【００７４】また、蛍光体層１９に用いる蛍光体とし
て、青色蛍光体ではユーロピウム付活アルミン酸バリウ
ム，マグネシウム（ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ）、緑色
蛍光体ではマンガン付活珪酸亜鉛（Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍ
ｎ）、赤色蛍光体ではユーロピウム付活酸化イットリウ
ム（Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ）を任意の調合比で調合した蛍光体層
にすることにより、白色光を得ることができる。この場
合の蛍光体の種類は、封入する希ガスから得られるエキ
シマ光により最適に励起・発光するものを選定すればよ
く、前記の蛍光体の組み合せに限定するものではない。

【００７５】なお、実施の形態１から５までの発明にお
いて、キセノン（Ｘｅ）希ガスを封入してＸｅ₂ ^*の分子
発光（波長１７２ｎｍ）、すなわちエキシマ発光を発生
させる説明をしたが、Ｘｅ₂ ^*には特に限定せずに、例え
ばＡｒ₂ ^*（１２６ｎｍ），Ｋｒ₂ ^*（１４６ｎｍ），Ｆ₂ ^*
（１５８ｎｍ），ＡｒＢｒ^*（１６５ｎｍ），ＡｒＣｌ^*
（１７５ｎｍ），ＡｒＦ^*（１９３ｎｍ），ＫｒＢｒ
^*（２０７ｎｍ），ＫｒＣｌ^*（２２２ｎｍ），ＫｒＦ^*
（２４９ｎｍ），ＸｅＩ^*（２５３ｎｍ），Ｃｌ₂ ^*（２
５９ｎｍ），ＸｅＢｒ^*（２８３ｎｍ），Ｂｒ₂ ^*（２８
９ｎｍ），ＸｅＣｌ ^*（３０８ｎｍ），Ｉ₂ ^*（３４２ｎ
ｍ），ＸｅＦ^*（３５４ｎｍ）などでもエキシマ発光を
得ることができる。

【００７６】

【発明の効果】以上のように本発明の無水銀ランプは、
希ガスが封入された放電容器と、放電容器の内に少なく
とも二対で互いに対向するように配置された電極とを有
する構成をもち、対向する複数の電極間に高周波でデュ
ーティ比の小さなパルス電圧を同時に印加することによ
って、一対の電極を用いて点灯させるよりも陽光柱は拡
大し、複数の拡散陽光柱を形成できるため、一対の電極
を用いて点灯させた場合の２倍以上の紫外線強度を得る
ことができる。

【００７７】また、前記放電容器において、対向する電
極間を結ぶ直線に直交する方向の放電容器の断面形状を
長方形もしくは楕円形とすることにより、特定方向に指
向性を持つ配光特性、いわゆる面状光源と同様の配光特
性を持たせることができるため、この配光特性を利用し
て、誘導灯や内照式看板、あるいは液晶表示装置用バッ
クライトなどに用いることができる。

【００７８】また、対向する電極のうち、少なくとも一
方の電極表面に誘電体を形成することにより、電極への
放電プラズマからのイオンの衝突によるスパッタリング
を抑制することができるため、電極へのダメージが低減
し、無水銀ランプの長寿命化に寄与できる。

【００７９】また、対向する電極のうち、少なくとも一
方を単一電極、他方を複数電極とすることにより、ラン
プ内の構造や各電極への電力供給（パルス電圧印加）を
簡略化することができる。

【００８０】また、前記放電容器の内壁全面、もしくは
一部に紫外線で励起発光する蛍光体層を設けることによ
り、前記紫外線により蛍光体層が励起され、可視発光さ
せることができるため、一般照明用の蛍光ランプとして
用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る無水銀ランプの略
断面図

【図２】本発明の実施の形態１から５に係る点灯回路図

【図３】（ａ）本発明の実施の形態１に係る無水銀ラン
プの線条陽光柱を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１に係る無水銀ランプの拡散
陽光柱を示す図

【図４】本発明の実施の形態１に係る無水銀ランプに印
加される電圧とランプに流れる電流との波形図

【図５】（ａ）本発明の実施の形態１に係る無水銀ラン
プＡにおける、デューティ比と繰り返し周波数とを変え
た時の一対の電極に流れる電流ピーク値の特性図（ｂ）本発明の実施の形態１に係る無水銀ランプＡにお
ける、デューティ比と繰り返し周波数を変えた時の二対
の電極に流れる電流ピーク値の特性図

【図６】（ａ）本発明の実施の形態１に係る無水銀ラン
プＢにおける、デューティ比と繰り返し周波数を変えた
時の一対の電極に流れる電流ピーク値の特性図（ｂ）本発明の実施の形態１に係る無水銀ランプＢにお
ける、デューティ比と繰り返し周波数を変えた時の二対
の電極に流れる電流ピーク値の特性図

【図７】本発明の実施の形態１に係る無水銀ランプＡに
おける、デューティ比と繰り返し周波数を変えた時の三
対の電極に流れる電流ピーク値の特性図

【図８】（ａ）本発明の実施の形態１に係る一対の電極
の無水銀ランプＢにおける、デューティ比と繰り返し周
波数を変えた時の最高輝度が得られる電流ピーク値の特
性図（ｂ）本発明の実施の形態１に係る二対の電極の無水銀
ランプＢにおける、デューティ比と繰り返し周波数を変
えた時の最高輝度が得られる電流ピーク値の特性図（ｃ）本発明の実施の形態１に係る二対の電極の無水銀
ランプＡにおける、デューティ比と繰り返し周波数を変
えた時の最高輝度が得られる電流ピーク値の特性図

【図９】（ａ）本発明の実施の形態１に係る一対の電極
の無水銀ランプＢにおける、デューティ比と繰り返し周
波数を変えた時の最高輝度の特性図（ｂ）本発明の実施の形態１に係る二対の電極の無水銀
ランプＢにおける、デューティ比と繰り返し周波数を変
えた時の最高輝度の特性図（ｃ）本発明の実施の形態１に係る二対の電極の無水銀
ランプＡにおける、デューティ比と繰り返し周波数を変
えた時の最高輝度の特性図

【図１０】本発明の実施の形態２に係る無水銀ランプの
略断面図

【図１１】本発明の実施の形態３に係る無水銀ランプの
略断面図

【図１２】（ａ）本発明の実施の形態４に係る無水銀ラ
ンプの略断面図（ｂ）本発明の実施の形態４に係る無水銀ランプのＡ−
Ａ方向の断面図

【図１３】（ａ）本発明の実施の形態５に係る無水銀ラ
ンプの略断面図（ｂ）本発明の実施の形態５に係る無水銀ランプの、Ｂ
−Ｂ方向の断面図

【図１４】従来の無水銀ランプの略断面図

【符号の説明】

１，２０放電容器２放電空間３，４，５，６，１１，１２，１３電極７，８，９，１０，１４，１５，１６リード線１７陽光柱１８誘電体層１９蛍光体層

フロントページの続きＦターム(参考） 2H091 FA14Z FA41Z FA42Z FA43Z FB07 LA01 LA09 LA30 3K072 AA19 AC04 AC20 BA03 CA16 GA02 HA10 HB03 5C015 HH02 5C043 AA20 BB04 CC16 CD08 DD01 5G435 AA02 BB12 BB15 EE25 FF08 GG24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】希ガスが封入された放電容器と、前記放電容器の内に互いに対向するように配置された少
なくとも二対の電極とを有し、対向する複数の前記電極の間に、高周波でデューティ比
の小さなパルス電圧を同時に印加された無水銀ランプ。
【請求項２】対向する前記電極に印加するパルス電圧
のデューティ比が２０％以下である、請求項１に記載の
無水銀ランプ。
【請求項３】対向する電極間を結ぶ直線に直交する方
向の前記放電容器の断面形状が、長方形または楕円形で
ある、請求項１または２に記載の無水銀ランプ。
【請求項４】対向する前記電極のうち、一方の電極の
表面に誘電体層を形成した、請求項１から３までのいず
れかに記載の無水銀ランプ。
【請求項５】対向する前記電極のうち、一方が単一電
極で、他方が複数電極である、請求項３から４までのい
ずれかに記載の無水銀ランプ。
【請求項６】前記放電容器の内壁全面または一部に、
紫外線で励起発光する蛍光体層を設けた、請求項１から
５までのいずれかに記載の無水銀ランプ。
【請求項７】請求項６に記載の無水銀ランプと、前記
無水銀ランプからの光を導く導光部材とを備えた液晶バ
ックライト装置。
【請求項８】請求項７に記載の液晶バックライト装置
と、液晶パネルとを備えた液晶表示装置。