JP2004095378A

JP2004095378A - 誘電体バリア放電型低圧放電ランプ

Info

Publication number: JP2004095378A
Application number: JP2002255574A
Authority: JP
Inventors: Yuji Takeda; 武田　雄士; Takayoshi Kurita; 栗田　貴好; Masasane Takagi; 高木　将実; Mitsuhiro Imura; 井村　光宏
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】暗黒中での再始動特性が良好な、高信頼性を有する誘電体バリア放電型低圧放電ランプを提供する。
【解決手段】外面に外部電極２１，２２が配設され、内面に蛍光体層６１が形成されたガラスランプ容器１を備えた誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１１にあって、蛍光体層６１内にアルミナ微粒子を分散、混在させることにより、アルミナ微粒子の一次電子放出特性を利用し、ランプの暗黒中での再始動特性を良好なものにした。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は誘電体バリア放電型低圧放電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
管状ガラスランプ容器の両端部外表面に電極を備える誘電体バリア放電型低圧放電ランプとして、実開昭６１−１２６５５９号公報に記載されたものがある。この従来の誘電体バリア放電型低圧放電ランプは、次のような方法で容易に製作できる構造に特徴がある。
【０００３】
図８に示す誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１０において、１は両端が封止されたガラスランプ容器であり、このガラスランプ容器１の内部に希ガスもしくは水銀と希ガスの混合ガス等のイオン化可能な充填剤５０が封入され、放電空間を形成している。ガラスランプ容器１の内壁面には、必要に応じて蛍光体層６３等が形成されている。ガラスランプ容器１の両端部外面には、外部電極２１，２２が配設されている。外部電極２１，２２は、例えば金属テープ、メッキ、溶射、半田、あるいは導電性ペーストなどの導電体層で形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の誘電体バリア放電型低圧放電ランプでは、管状ガラスランプ容器内に電極が配置されていないために電極の消耗が起こらず、寿命が長いという特徴がある。しかしながら、ガラスランプ容器内に金属部材が存在しないために、暗黒中での再始動特性が悪く、放電遅れしやすいという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、暗黒中での再始動特性が良好な、高信頼性を有する誘電体バリア放電型低圧放電ランプを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、外面に外部電極が配設され、内面に蛍光体層が形成されたガラスランプ容器を備えた誘電体バリア放電型低圧放電ランプであって、前記蛍光体層内にアルミナ微粒子を分散、混在させたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項１の発明の誘電体バリア放電型低圧放電ランプでは、ガラスランプ容器の内部の蛍光体層内に、一次電子を放出し易いアルミナ微粒子を分散、混在させることによって暗黒中での再始動特性を良好なものにする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の誘電体バリア放電型低圧放電ランプにおいて、前記蛍光体層の蛍光体に対する前記アルミナ微粒子の混在比率が、１％〜１０％であることを特徴とするものであり、アルミナ微粒子の混在比率を調節することで、蛍光体層の発光を阻害せず、かつ暗黒中での再始動特性を良好なものにする。
【０００９】
請求項３の発明は、外面に外部電極が配設され、内面に蛍光体層が形成されたガラスランプ容器を備えた誘電体バリア放電型低圧放電ランプであって、前記ガラスランプ容器の内面に、アルミナ微粒子層を放電空間内に暴露するように形成したことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３の発明の誘電体バリア放電型低圧放電ランプでは、ガラスランプ容器の内面に、アルミナ微粒子層を放電空間内に暴露するように配置したことによって暗黒中での再始動特性を良好なものにする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３の誘電体バリア放電型低圧放電ランプにおいて、前記アルミナ微粒子層が、高電圧が給電される方の外部電極の内側に形成されたことを特徴とするものであり、一次電子を放出し易いアルミナ微粒子層を低圧放電ランプ点灯用インバータから高電圧が給電される方の外部電極の内側に形成することによって暗黒中での再始動特性を良好なものにする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は、本発明の第１の実施の形態の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１１を示している。この誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１１は、ガラスランプ容器１の長手方向の両端部外面に外部電極２１，２２を配設し、ガラスランプ容器１の内面に、蛍光体にアルミナ微粒子を混入分散させた蛍光体・アルミナ微粒子層６１を形成した構成である。
【００１３】
この構成の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１１では、一次電子を放出し易いとされるアルミナ微粒子を蛍光体に混入した材料でガラスランプ容器１の内面に蛍光体・アルミナ微粒子層６１を形成したことにより、ランプの暗黒中における再始動特性が良好なものとなる。
【００１４】
なお、蛍光体・アルミナ微粒子層６１における蛍光体に対するアルミナ微粒子の混入割合は用途に応じて適切な割合に調整されるが、通常、１〜１０％が適当であり、特に５％程度が好ましい。この混入割合が１０％を超えれば、アルミナ微粒子の存在によって放電始動時間は速くなる反面、水銀がアルミナ微粒子に付着して蛍光体・アルミナ微粒子層６１が黒化し、輝度維持率が悪くなる。またアルミナ微粒子の混入割合が１％未満であれば、アルミナ微粒子の一次電子放出量が小さすぎ、ランプの暗黒中での再始動特性が改善されない。
【００１５】
次に、本発明の第２の実施の形態の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１２について、図２を用いて説明する。第２の実施の形態の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１２は、ガラスランプ容器１の内面に従来同様の蛍光体層、もしくは第１の実施の形態と同様の蛍光体・アルミナ微粒子層６２を形成すると共に、ガラスランプ容器１の内面において、外部電極２１の内側に当たる部分にアルミナ微粒子層７１を形成した構成である。その他の構成要素は、第１の実施の形態と共通する。
【００１６】
この第２の実施の形態の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１２では、アルミナ微粒子層７１が外部電極２１の内側部分に形成されており、なおかつ放電空間に露出しているために、アルミナ微粒子層７１から一次電子が放電空間に放出され易く、ランプの暗黒中における再始動特性が特に改善される。
【００１７】
この第２の実施の形態の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１２は、図３に示す回路構成にして点灯駆動される。図中８１は高周波インバータであり、８２が高電圧出力端子、８３が接地された低電圧出力端子である。高周波インバータ８１に接続する場合に、図示したように、誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１２のアルミナ微粒子層７１が形成された側の外部電極２１側にインバータ８１の高電圧出力端子８２を接続することで、誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１２内のアルミナ微粒子層７１から一次電子が出やすくなり、ランプの暗黒中における再始動特性が特に良好となる。
【００１８】
次に、本発明の第３の実施の形態の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１３を、図４を用いて説明する。第３の実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態に対して、アルミナ微粒子層７２と蛍光体層もしくは蛍光体・アルミナ微粒子層６２とを境界部で重なり合わせ、かつアルミナ微粒子層７２に蛍光体層もしくは蛍光体・アルミナ微粒子層６２の端部を覆わせた構成を特徴とする。その他の構成要素は、第２の実施の形態と共通する。
【００１９】
本実施の形態の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１３の特性は、図２に示した第２の実施の形態と同様である。しかも、蛍光体層もしくは蛍光体・アルミナ微粒子層６２とアルミナ微粒子層７２の境界を厳密に調整せずとも済むため、製造が容易である。
【００２０】
なお、この第３の実施の形態の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１３についても、第２の実施の形態と同様に、図３に示した回路構成で点灯駆動することにより、誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１３内のアルミナ微粒子層７２から一次電子を出やすくし、ランプの暗黒中における再始動特性をいっそう良好にならせる。
【００２１】
次に、本発明の第４の実施の形態の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１４について、図５を用いて説明する。第４の実施の形態の特徴は、図４に示した第３の実施の形態の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１３と異なり、アルミナ微粒子層７３と蛍光体層もしくは蛍光体・アルミナ微粒子層６２を境界部分で重なり合わせ、かつ蛍光体層もしくは蛍光体・アルミナ微粒子層６２にアルミナ微粒子層７３の端部を覆わせた構成を特徴とする。その他の構成要素は、第２の実施の形態と共通する。
【００２２】
本実施の形態の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１４の特性は、図２に示した第２の実施の形態と同様である。しかも、蛍光体層もしくは蛍光体・アルミナ微粒子層６２とアルミナ微粒子層７３の境界を厳密に調整せずとも済むため、製造が容易である。
【００２３】
なお、この第４の実施の形態の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１４についても、第２の実施の形態と同様に、図３に示した回路構成で点灯駆動することにより、誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１４内のアルミナ微粒子層７３から一次電子を出やすくし、ランプの暗黒中における再始動特性をいっそう良好にならせる。
【００２４】
次に、本発明の第５の実施の形態の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１５について、図６を用いて説明する。この第５の実施の形態の特徴は、アルミナ微粒子層７４を、蛍光体層もしくは蛍光体・アルミナ微粒子層６２の端部内周のみを覆うように形成した点にある。その他の構成要素は、第１の実施の形態と共通する。
【００２５】
この第５の実施の形態の場合には、アルミナ微粒子層７４が外部電極２１の内側部分に形成されており、かつ放電空間に露出しているために、アルミナ微粒子層７４から一次電子が放電空間に放出され易く、ランプの暗黒中における再始動特性が改善される。また、アルミナ微粒子層７４を蛍光体層もしくは蛍光体・アルミナ微粒子層６２の端部内周だけに形成したことにより、その製造が容易である。
【００２６】
【実施例】
次に本発明の具体的な実施例について説明する。図１に示した構成の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１１について、蛍光体・アルミナ微粒子層６１のアルミナ微粒子分散割合を異ならせた５種類の製品を試作し、それぞれの暗黒中での再始動時間を図８に示した構成の従来の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１０のものと比較した。
【００２７】
実施例の蛍光体層６２内におけるアルミナ微粒子分散割合は、１ｗｔ％、３ｗｔ％、５ｗｔ％、７ｗｔ％、１０ｗｔ％であった。
【００２８】
〔本発明実施例〕
〈管状ガラスランプ容器〉
材質：ホウ珪酸ガラス、寸法：外径２．６ｍｍ、内径２．０ｍｍ、全長３５０ｍｍ。
【００２９】
〈外部電極〉
超音波半田層。
【００３０】
寸法：ランプ軸方向長さ２０ｍｍ。
【００３１】
〈蛍光体層〉
材質：三波長蛍光体、厚み：２０μｍ。
【００３２】
〈蛍光体層内におけるアルミナ微粒子配合割合〉
蛍光体重量に対して１ｗｔ％、３ｗｔ％、５ｗｔ％、７ｗｔ％、１０ｗｔ％。
【００３３】
〈封入物〉
封入ガス：ネオンとアルゴンの混合ガス（組成比：ネオン／アルゴン＝９０モル％／１０モル％）、封入圧：６０Ｔｏｒｒ。
【００３４】
水銀：封入量３ｍｇ。
【００３５】
〔従来例〕
〈管状ガラスランプ容器〉材質：ホウ珪酸ガラス、寸法：外径２．６ｍｍ、内径２．０ｍｍ、全長３５０ｍｍ。
【００３６】
〈外部電極〉
超音波半田層。
【００３７】
寸法：ランプ軸方向長さ２０ｍｍ。
【００３８】
〈蛍光体層〉
材質：三波長蛍光体、厚み：２０μｍ。
【００３９】
〈封入物〉
封入ガス：ネオンとアルゴンの混合ガス（組成比：ネオン／アルゴン＝９０モル％／１０モル％）、封入圧：６０Ｔｏｒｒ。
【００４０】
水銀：封入量３ｍｇ。
【００４１】
本発明の実施例と従来例を０．１Ｌｘ以下、周囲温度２５℃以下の暗黒中に２４時間放置後、暗黒中にて、外部電極２１，２２間に周波数５０ｋＨｚ、実効値電圧２０００Ｖの正弦波電圧を印加した場合の再始動時間を、各５０本ずつ測定した結果を図７に示してある。
【００４２】
図７において、従来例の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１０では、再始動時間が１秒以上であったのに対し、本発明の実施例では蛍光体層へのアルミナ微粒子分散割合を高くするに従って再始動時間が短縮され、例えばアルミナ微粒子分散割合を５ｗｔ％とした場合、再始動時間は０．４秒以内に短縮された。
【００４３】
しかしながら、アルミナ微粒子の分散割合を無制限に増加するのは、輝度維持率の低下の面から好ましくない。
【００４４】
例えば、アルミナ微粒子１０ｗｔ％の場合、１０００時間の連続点灯の後の明るさは、当初の設計値の８５％に低下する。しかし、アルミナ微粒子５ｗｔ％の場合、同じ条件での輝度維持率は９０％である。通常、輝度が設計値の５０％程度に低下すればランプ交換が要求され、短時間の内に輝度率が低下しやすくなる製品は実用上好ましくない。ゆえに、本実験の条件では、１ｗｔ％〜１０ｗｔ％のアルミナ分散割合が適切であると判断できる。
【００４５】
次に、上記第１〜第５の実施の形態の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１１〜１５を用いたバックライト照明装置の構成を説明する。図１１、図１２は従来のエッジライト方式のバックライト照明装置を示している。
【００４６】
導光板１０１の断面端部に冷陰極蛍光ランプ１１０を複数本備えることによって、バックライトユニットとしての輝度向上に有効であることが知られている。従来では、冷陰極蛍光ランプ１１０を導光板１０１の断面端部の所定位置に位置出しするために、ゴムホルダ１０２で冷陰極蛍光ランプ１１０の両端を保持している。
【００４７】
このゴムホルダ１０２による冷陰極蛍光ランプ１１０の端部を保持する場合、図１２に示すように、ランプ１１０からのリード線１０３をゴムホルダ１０２内に折り曲げて収容し、高周波インバータからのハーネス１０５と半田付け部分１０４で接続する構造にしている。
【００４８】
しかしながら、このようなランプ保持構造では、ランプの正確な位置出しが困難であると共に、リード線１０３の半田付け部分１０４が物理的なストレスによって外れやすく、製品としての信頼性に劣る問題点があった。
【００４９】
これを改良するバックライト照明装置が、図９及び図１０に示すものである。この実施の形態のバックライト照明装置では、導光板１０１の断面端部に複数本の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ（ＥＥＦＬ）１２０を配置し、導電性部材１２１によってこれらのＥＥＦＬ１２０の両端外面の外部電極１２０Ｂの部分を保持することによって機械的なランプ保持と共に電気的接続を行うようにしている。なお、図中の符号１２０Ａはガラスランプ容器である。
【００５０】
このようなランプ保持構造とすることにより、本実施の形態のバックライト照明装置では、導電性部材１２１が外部電極１２０Ｂと同じ幅であるため、誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１２０の位置出しが容易で、しかも正確にできる。また、ランプ保持に導電性部材１２１を用いることで、半田を用いない給電が可能であり、半田付け部分のはずれの恐れがなく、耐久性が向上する。
【００５１】
また、導電性部材１２１に、例えばシリコン樹脂にカーボンを混入したような導電性ゴムを選べば、形状がランプ点灯中に変化しにくく、容易にかつ確実にランプ１２０の保持ができる。
【００５２】
また、導電性部材１２１に、導電性ペーストを選べば、複雑な形状の外部電極１２０Ｂを有する誘電体バリア放電型低圧放電ランプ１２０の保持、給電が可能である。
【００５３】
さらに、導電性部材１２１に、導電性バネ性保持部材、例えば、ヒューズホルダに類似した形状の部材を選んだ場合には、導電性と形状がランプ点灯中に変化しにくく、安定して確実にランプ保持と給電が行える。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、暗黒中での再始動特性の良好な高信頼性の誘電体バリア放電型低圧放電ランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の断面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の断面図。
【図３】上記の第２の実施の形態の誘電体バリア放電型低圧放電ランプに対する点灯駆動回路の回路図。
【図４】本発明の第３の実施の形態の断面図。
【図５】本発明の第４の実施の形態の断面図。
【図６】本発明の第５の実施の形態の断面図。
【図７】本発明の実施例のアルミナ微粒子分散割合と再始動時間の関係を示すグラフ。
【図８】従来例の断面図。
【図９】本発明の誘電体バリア放電型低圧放電ランプを用いたバックライト照明装置の斜視図。
【図１０】上記バックライト照明装置のランプ保持部分の断面図。
【図１１】従来の冷陰極蛍光ランプを用いたバックライト照明装置の斜視図。
【図１２】上記従来のバックライト照明装置のランプ保持部分の断面図。
【符号の説明】
１　ガラスランプ容器
１１，１２，１３，１４，１５　誘電体バリア放電型低圧放電ランプ
２１，２２　外部電極
５０　充填剤
６１　蛍光体・アルミナ微粒子層
６２　蛍光体層もしくは蛍光体・アルミナ微粒子層
７１，７２，７３，７４　アルミナ微粒子層

Claims

外面に外部電極が配設され、内面に蛍光体層が形成されたガラスランプ容器を備えた誘電体バリア放電型低圧放電ランプであって、
前記蛍光体層内にアルミナ微粒子を分散、混在させたことを特徴とする誘電体バリア放電型低圧放電ランプ。
前記蛍光体層の蛍光体に対する前記アルミナ微粒子の混在比率は、１％〜１０％であることを特徴とする請求項１に記載の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ。
外面に外部電極が配設され、内面に蛍光体層が形成されたガラスランプ容器を備えた誘電体バリア放電型低圧放電ランプであって、
前記ガラスランプ容器の内面に、アルミナ微粒子層を放電空間内に暴露するように形成したことを特徴とする誘電体バリア放電型低圧放電ランプ。
前記アルミナ微粒子層は、高電圧が給電される方の外部電極の内側に形成したことを特徴とする請求項３に記載の誘電体バリア放電型低圧放電ランプ。