JP2003109544A - 希ガス蛍光ランプ装置 - Google Patents

希ガス蛍光ランプ装置

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JP2003109544A
JP2003109544A JP2001304926A JP2001304926A JP2003109544A JP 2003109544 A JP2003109544 A JP 2003109544A JP 2001304926 A JP2001304926 A JP 2001304926A JP 2001304926 A JP2001304926 A JP 2001304926A JP 2003109544 A JP2003109544 A JP 2003109544A
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fluorescent lamp
rare gas
gas fluorescent
electrodes
lamp device
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Masaki Inoue
正樹 井上
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ランプの連続使用時にガラス管の温度上昇が
あり蛍光体の温度消光が起きても色むら発生の問題が生
じない希ガス蛍光ランプ装置を提供すること。 【解決手段】一対の電極の内、少なくとも一方の電極を
ガラス管の外表面管軸方向に配設し、ガラス管の内表面
に蛍光体層を配設した、誘電体バリア放電を利用する希
ガス蛍光ランプと該希ガス蛍光ランプの電極間に電圧を
印可する給電手段とからなる希ガス蛍光ランプ装置にお
いて、該蛍光体層が複数の蛍光体からなり、該蛍光体層
を構成する蛍光体が温度消光特性の近似した蛍光体を組
み合わせたものであり、該給電手段が希ガス蛍光ランプ
の電極間に概略矩形状の電圧波形を印加する給電手段で
あることを特徴とする希ガス蛍光ランプ装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ファクシミリ、複
写機、イメージリーダ等の情報機器における原稿照明
用、あるいは、液晶パネルディスプレイのバックライト
等に利用される希ガス蛍光ランプ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ファクシミリ、複写機、イメージリーダ
等の情報機器における原稿照明用、あるいは液晶パネル
ディスプレイのバックライト用、等に利用される希ガス
蛍光ランプにおいては、放電容器を形成するガラス管の
外壁に長さ方向に延びる一対の帯状電極が対向して配設
されてなる外部電極型の希ガス蛍光ランプが知られてお
り、広く普及して使われている。例えば、特開平3−2
25745号公報に上述したランプに関する技術思想が
開示されている。
【0003】従来から希ガス蛍光ランプは高速のスキャ
ナー読取り光源や高速複写機用途においては、明るさを
要求され、使用される蛍光体は紫外−可視変換効率が重
要とされた。それゆえに、ランプの連続使用時にはガラ
ス管の温度上昇があり、蛍光体から発せられる光量が低
下するという、いわゆる温度消光が起き、そのときの光
量低下の度合いが蛍光体層を構成する各蛍光体毎に異な
っており、そのままの状態で使用を続けると色むら発生
の問題があった。
【0004】その色むらの不具合については、スキャナ
ーおよび複写機に備えられた色むら補正用ソフトを使用
することで回避されていた。しかし、それはスキャナー
および複写機の製造コストを高くしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、ランプの連続使用時にガラス管の温度上昇があり蛍
光体の温度消光が起きても、色むら発生の問題が生じな
い希ガス蛍光ランプ装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、一対の電極の内、少なくと
も一方の電極をガラス管の外表面管軸方向に配設し、ガ
ラス管の内表面に蛍光体層を配設した、誘電体バリア放
電を利用する希ガス蛍光ランプと該希ガス蛍光ランプの
電極間に電圧を印加する給電手段とからなる希ガス蛍光
ランプ装置において、該蛍光体層が複数の蛍光体からな
り、該蛍光体層を構成する蛍光体が温度消光特性の近似
した蛍光体を組み合わせたものであり、該給電手段が希
ガス蛍光ランプの電極間に概略矩形状の電圧波形を印加
する給電手段であることを特徴とする希ガス蛍光ランプ
装置とする。
【0007】請求項2記載の発明は、前記蛍光体の組み
合わせとして、赤色発光用蛍光体として(Y、Gd、E
u)BO、緑色発光用蛍光体としてLaPO;C
e,Tb、青色発光用蛍光体としてBaMgAl10
17;Euを選択し、前記給電手段として、希ガス蛍光
ランプに昇圧トランスを介して急峻な立ち上がりとそれ
に続く振動波形を有する概略周期的な波形となる高電圧
を印加する給電手段であることを特徴とする請求項1に
記載の希ガス蛍光ランプ装置とする。
【0008】本願でいう温度消光特性が近似した蛍光体
とは、赤色発光用蛍光体・緑色発光用蛍光体・青色発光
用蛍光体、それぞれの蛍光体の間において、点灯開始時
の光量を100として、点灯開始から300秒後の光量
を点灯開始時の光量と比較して、その変化量を%換算
し、差が5%以内の範囲に収まる蛍光体同士をいう。
【0009】また本願でいう概略矩形状の電圧波形に
は、特開平11−260581号公報の図4、図6に示
されている波形や特開平11−317203号公報の図
4で示されている波形の電圧波形に例示されるが、矩形
波を基本として、それに減衰やリンギング等により変形
が含まれる波形をいう。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明をする。図10(a)は希ガス蛍光ランプ装置の
概略の構成を示す。ここで示したのは、一対の電極がガ
ラス管外表面に対向配置されている外部電極型の希ガス
蛍光ランプ10である。同図において、誘電体であるガ
ラス管1の内表面には蛍光体層3が形成される。使用す
る蛍光体は、赤色発光用蛍光体として(Y、Gd、E
u)BO、緑色発光用蛍光体としてLaPO;C
e,Tb、青色発光用蛍光体としてBaMgAl10
17;Euであり、蛍光体の塗布量は厚み約50μmで
ある。該ガラス管1の外表面に一対の外部電極2、2´
が配設され、内部に所定の希ガスが封入され、ガラス管
1の両端が閉塞されている。そして、蛍光体層3を一部
除去し、光取り出し用のアパーチャ4が形成されてい
る。30は外部電極2,2´に給電する給電装置であ
る。図10(b)は希ガス蛍光ランプ10の管軸方向に
垂直な方向の断面を示している。アパーチャ4が有効発
光面となる。
【0011】ガラス管1の管径は一例を挙げればφ8で
あり、長さは360mmであり、材質は透明な誘電体で
ある鉛ガラスや無鉛ガラスである。ガラス管1の外表面
に設けた一対の外部電極2、2´は金属アルミニウムテ
ープ貼付や銀ペーストを孔版印刷して実現する。なお、
一対の外部電極2,2´はガラス管1の管軸方向に沿っ
て、該ガラス管1の内表面と外表面に、互いに対向する
ように配置してもよい。該ガラス管1内に封入される希
ガスは例えばXe20%,Ne80%からなる全封入圧
10〜40kPaの希ガスである。
【0012】図1は本発明の希ガス蛍光ランプと従来の
希ガス蛍光ランプについて使用する蛍光体の組み合わせ
を示している。
【0013】図2は従来の希ガス蛍光ランプ装置の給電
手段の回路構成例を示す。6が直流電源、7が駆動回
路、8がスイッチ素子、9がトランスである。図3は図
2の給電手段から出力され、電極間に印加される電圧波
形である。
【0014】図4は本発明の希ガス蛍光ランプ装置の給
電手段の回路構成の例を示す。図5は図4の給電手段か
ら出力され、電極間に印加される電圧波形を示す。本発
明の希ガス蛍光ランプ装置は、給電装置30と外部電極
型蛍光ランプ10から構成される。図は給電装置30の
うちインバータ回路、この実施例ではハーフブリッジ方
式と呼ばれるものを利用した簡略化された回路図を示
す。
【0015】DC電圧源12の電力が交流に変換されて
コンデンサ18,19、FET等によるスイッチ素子1
4,15を介して、昇圧トランス11の1次側に印加さ
れる。昇圧トランス11はこれを交流の高電圧に変換
し、これは外部電極型蛍光ランプ10に印加される。イ
ンバータ回路の各スイッチ素子14,15には、インバ
ータゲート駆動回路16,17が接続され、ゲート信号
Gu,GLにしたがって、各スイッチ素子14,15の
オンまたはオフが制御される。
【0016】図5に、ゲート信号Gu、GLとランプ印
加電圧波形Vs(t)の概略関係図を示す。ゲート信号
Gu、GLがローレベルであるときは、それが接続され
ているスイッチ素子14,15がオフになり、ゲート信
号Gu、GLがハイレベルであるときは、それが接続さ
れているFET等によるスイッチ素子14,15がオン
になる。このようにして1回のランプ印加電圧波形は、
スイッチ素子のオンオフ動作により、急峻な立ち上がり
B1とそれに続く振動波形B2を有する概略周期的な波
形となる。図中Toffはゲート信号Gu、GLがロー
レベルの期間を示す。
【0017】図6は本発明に係る希ガス蛍光ランプ装置
(a)と従来の希ガス蛍光ランプ装置(b)と(c)に
ついて照度安定性を調べた結果である。縦軸は、点灯時
を100とした場合の照度測定値を示す。照度安定性と
はランプ点灯直後から5分、または10分間の光量の変
化率を示したものである。
【0018】図6(a)は本発明の希ガス蛍光ランプ装
置、すなわち、図4に示した構成を有する給電手段と、
温度消光特性を合わせたRGB(放電によって生じた紫
外線をそれぞれ赤色光(R)・緑色光(G)・青色光
(B)に変換する)3種の蛍光体を使用した希ガス蛍光
ランプからなる希ガス蛍光ランプ装置の照度安定性を調
べた結果である。
【0019】図6(b)は図2で示した構成を有する給
電手段と、温度消光特性を合わせていないRGB3種の
蛍光体を使用した希ガス蛍光ランプからなる希ガス蛍光
ランプ装置(以降従来装置1と表記)の照度安定性を調
べた結果である。
【0020】図6(c)は図2で示した構成を有する給
電手段と、温度消光特性を合わせたRGB3種の蛍光体
を使用した希ガス蛍光ランプからなる希ガス蛍光ランプ
装置(以降従来装置2と表記)の照度安定性を調べた結
果である。
【0021】照度安定性は露光時の色ムラを少なくする
理由で10%以下であることが要求される。照度安定性
のみを見れば、図6(b)は本発明と遜色ない安定性を
維持している。
【0022】図7は、従来装置1において、RGB3種
の蛍光体の温度消光特性を調べた結果を示す。縦軸は点
灯時を100とした場合のR,G、Bの各ピーク強度測
定値を示す。具体的には分光器を用いてランプ点灯直後
から分光スペクトルの経時変化を測定し、各発光色のピ
ーク値の強度変化について評価を行う。図7を見るとG
(緑色)とB(青色)のレベルの差が300秒の点灯後
に9.7%あり、このままだと色ムラが発生するので補
正を必要とする。9.7%とは点灯初期のGとBのピー
ク強度をそれぞれ100%としたときの、300秒後の
GとBのピーク強度(%)の差となる。つまり、Gの光
量を常に100%と考えた場合、Bの光量は300秒後
には9.7%程度少なくなっているということである。
【0023】図8は、従来装置2において、RGB3種
の蛍光体の温度消光特性を調べた結果を示す。RとGと
Bのレベルの差は4.0%であり、5%以内に収まる
が、図6で示したように従来装置2では、照度安定性は
悪くなる。4.0%とは点灯初期のRとBのピーク強度
をそれぞれ100%としたときの、300秒後のRとB
のピーク強度(%)の差である。
【0024】図9は本発明の本発明の希ガス蛍光ランプ
装置において、RGB3種の蛍光体の温度消光特性を調
べた結果を示す。RとGとBのレベルの差は3.8%で
あり、5%以内に収まっている。しかも、図6で示した
ように照度安定性も確保できることがわかる。3.8%
とは点灯初期のRとBのピーク強度をそれぞれ100%
としたときの、300秒後のRとBのピーク強度(%)
の差である。
【0025】
【発明の効果】以上、説明したように、一対の電極の
内、少なくとも一方の電極をガラス管の外表面管軸方向
に配設し、ガラス管の内表面に蛍光体層を配設した、誘
電体バリア放電を利用する希ガス蛍光ランプと該希ガス
蛍光ランプの電極間に電圧を印加する給電手段とからな
る希ガス蛍光ランプ装置において、該蛍光体層が複数の
蛍光体からなり、該蛍光体層を構成する蛍光体が温度消
光特性の近似した蛍光体を組み合わせたものであり、該
給電手段が希ガス蛍光ランプの電極間に概略矩形状の電
圧波形を印加する給電手段であることを特徴とする希ガ
ス蛍光ランプ装置とすることで、照度安定性を維持しつ
つ、RGBの色補正の必要もない。
【0026】赤色発光用蛍光体として(Y、Gd、E
u)BO、緑色発光用蛍光体としてLaPO;C
e,Tb、青色発光用蛍光体としてBaMgAl10
17;Euを選択し、給電手段として、希ガス蛍光ラン
プに昇圧トランスを介して急峻な立ち上がりとそれに続
く振動波形を有する概略周期的な波形となる高電圧を印
加する給電手段とすることで、照度安定性を維持しつ
つ、RGBの色補正の必要もない希ガス蛍光ランプ装置
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の希ガス蛍光ランプ装置と従来の希ガ
ス蛍光ランプ装置について使用する蛍光体の組み合わせ
を示す。
【図2】 従来の希ガス蛍光ランプ装置の給電手段の回
路構成の例を示す。
【図3】 図2の給電手段から出力され、電極間に印加
される電圧波形を示す。
【図4】 本発明の希ガス蛍光ランプ装置の給電手段の
回路構成の例を示す。
【図5】 図4の給電手段から出力され、電極間に印加
される電圧波形を示す。
【図6】 本発明に係る希ガス蛍光ランプ装置(a)と
従来の希ガス蛍光ランプ装置(b)、(c)について照
度安定性を調べた結果を三原色の光量比較図として示
す。
【図7】 従来装置1において、RGB3種の蛍光体の
温度消光特性を調べた結果を三原色の光量比較図として
示す。
【図8】 従来装置2において、RGB3種の蛍光体の
温度消光特性を調べた結果を三原色の光量比較図として
示す。
【図9】 本発明の希ガス蛍光ランプ装置において、R
GB3種の蛍光体の温度消光特性を調べた結果を三原色
の光量比較図として示す。
【図10】希ガス蛍光ランプ装置の構成を示す。
【符号の説明】
1 ガラス管 2、2´外部電極 3 蛍光体層 4 アパーチャ 6 直流電源 7 駆動回路 8 スイッチ素子 9 トランス 10 希ガス蛍光ランプ 11 昇圧トランス 12 直流電源 14 スイッチ素子 15 スイッチ素子 16 インバータゲート駆動装置 17 インバータゲート駆動装置 18 コンデンサ 19 コンデンサ 30 給電装置 100 希ガス蛍光ランプ装置 GU ゲート信号 GL ゲート信号 Vs ランプ印加電圧波形
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成14年5月10日(2002.5.1
0)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、一対の電極の内、少なくと
も一方の電極をガラス管の外表面管軸方向に配設し、ガ
ラス管の内表面に蛍光体層を配設した、誘電体バリア放
電を利用する希ガス蛍光ランプと該希ガス蛍光ランプの
電極間に電圧を印加する給電手段とからなる希ガス蛍光
ランプ装置において、該蛍光体層が温度消光特性の近似
した複数の蛍光体からなり、該給電手段が希ガス蛍光ラ
ンプの電極間に概略矩形状の電圧波形を印加する給電手
段であることを特徴とする希ガス蛍光ランプ装置とす
る。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】変更
【補正内容】
【0025】
【発明の効果】以上、説明したように、一対の電極の
内、少なくとも一方の電極をガラス管の外表面管軸方向
に配設し、ガラス管の内表面に蛍光体層を配設した、誘
電体バリア放電を利用する希ガス蛍光ランプと該希ガス
蛍光ランプの電極間に電圧を印加する給電手段とからな
る希ガス蛍光ランプ装置において、該蛍光体層が温度消
光特性の近似した複数の蛍光体からなり、該給電手段が
希ガス蛍光ランプの電極間に概略矩形状の電圧波形を印
加する給電手段であることを特徴とする希ガス蛍光ラン
プ装置とすることで、照度安定性を維持しつつ、RGB
の色補正の必要もない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09K 11/78 CPW C09K 11/78 CPW 11/81 11/81 H01J 61/44 H01J 61/44 N H05B 41/24 H05B 41/24 M Fターム(参考) 3K072 AA19 AC01 BA03 GA02 GB12 4H001 CA05 CA07 XA05 XA08 XA12 XA13 XA15 XA39 XA56 XA57 XA63 XA64 YA58 YA63 YA65 5C043 AA05 AA20 BB03 BB04 CC16 CD01 DD28 EA19 EB04 EC16 EC17 EC18

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の電極の内、少なくとも一方の電極
    をガラス管の外表面管軸方向に配設し、ガラス管の内表
    面に蛍光体層を配設した、誘電体バリア放電を利用する
    希ガス蛍光ランプと、該希ガス蛍光ランプの電極間に電
    圧を印加する給電手段とからなる希ガス蛍光ランプ装置
    において、 該蛍光体層が複数の蛍光体からなり、該蛍光体層を構成
    する蛍光体が温度消光特性の近似した蛍光体を組み合わ
    せたものであり、 該給電手段が希ガス蛍光ランプの電極間に概略矩形状の
    電圧波形を印加する給電手段であることを特徴とする希
    ガス蛍光ランプ装置。
  2. 【請求項2】 前記蛍光体の組み合わせとして、赤色発
    光用蛍光体として(Y、Gd、Eu)BO、緑色発光
    用蛍光体としてLaPO;Ce,Tb、青色発光用蛍
    光体としてBaMgAl1017;Euを選択し、前
    記給電手段として、希ガス蛍光ランプに昇圧トランスを
    介して急峻な立ち上がりとそれに続く振動波形を有する
    概略周期的な波形となる高電圧を印加する給電手段であ
    ることを特徴とする請求項1に記載の希ガス蛍光ランプ
    装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005133063A (ja) * 2003-10-31 2005-05-26 General Electric Co <Ge> Iiia族及びiiib族のホウ素並びに金属を含む蛍光体
JP2010135236A (ja) * 2008-12-05 2010-06-17 Ushio Inc エキシマランプ装置
JP2020185532A (ja) * 2019-05-14 2020-11-19 ウシオ電機株式会社 紫外線照射装置、及びこれを備えた気体処理装置

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