JP2004111301A - Light source device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device most suitable for illumination of an office, of which a rise time is short even under low temperatures, which does not flicker even when an ambient temperature is fluctuated, and generates a less heat value. <P>SOLUTION: The light source device including a window for removing visible light, is provided with a discharge container with discharge gas containing carbon monoxide sealed, a phosphor for radiating the visible light by ultraviolet irradiation, and a power supply means for supplying microwave power. The discharge gas radiates the ultraviolet light and visible light when excited by a microwave. The phosphor radiates the visible light when the ultraviolet light is irradiated, and the visible light is emitted from the window. The discharge container preferably transmits an ultraviolet ray and the phosphor is preferably arranged outside the discharge container. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、一般照明用として好適に使用される、可視光を出射する光源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
可視光、とくに白色光を放射する蛍光灯は、一般に水銀蒸気や希ガスの放電により紫外線が発生し、発生した紫外線が蛍光体層を照射することにより、蛍光体層に含まれている蛍光体が励起して可視光を放射する、というものである。そうして、蛍光灯の放電容器内に放射された可視光を、該放電容器を透過させて外部に導出し、照明などに利用する。
【0003】
一般照明用としては、熱陰極蛍光灯が利用されている。熱陰極蛍光灯は、放電容器内の内部に、一対の内部電極が設けられ、水銀および希ガスが封入されたものである。放電容器内に配置される電極はフィラメントよりなり、該フィラメントから放出された熱電子が希ガスを励起して放電を生じ、この放電で発生した熱によって、放電容器内の水銀を蒸発させる。水銀蒸気による放電が支配的になると、励起された水銀から、波長が154nmや265nmの紫外線が放射され、係る紫外線が蛍光体を照射して、蛍光体から可視光が放射される。
【0004】
液晶パネルのバックライト用光源などに使用される冷陰極蛍光灯は、基本的な構造および発光の動作機構においては、上記熱陰極蛍光灯と略同様である。すなわち、放電容器内の内部に、一対の内部電極が設けられ、水銀および希ガスが封入されている。熱陰極蛍光灯はフィラメントから放射される熱電子を利用するが、冷陰極蛍光灯では、冷陰極から放射される二次電子を利用しており、両蛍光灯は係る点において異なっている。
【0005】
上述した、水銀が封入された蛍光灯は、常温下において液体である水銀を加熱して、気化した水銀蒸気を利用するというものであり、従って、蛍光灯を点灯した際、電源投入から所望の光量が得られるまでの時間(すなわち、立ち上がり時間)が長くなる、といった欠点を有している。また、蛍光灯の周囲温度により水銀蒸気量が変化するため、周囲温度特性が悪いという欠点も有している。
【0006】
水銀が封入されていない蛍光灯としては、例えば、希ガス蛍光灯が知られている。外部電極型の希ガス蛍光灯は、放電容器内部に希ガスのみが封入されており、放電容器外面に一対の外部電極を配設して、該電極には数kVオーダーの高電圧が印加され、誘電体バリア放電を発生させる。係る放電で得られる希ガスから放射されるエキシマ分子発光により、蛍光体を励起して該蛍光体から可視光が放射される。
また、内部電極型の希ガス蛍光ランプでは、電極は冷陰極であり、希ガスの放電で発生する紫外線を蛍光体に照射し、該蛍光体から可視光が放射される。
このような水銀を封入しない希ガス蛍光灯によれば、立ち上がり時間が短く、周囲温度特性に優れている、という利点を有しているが、水銀が封入された蛍光灯に比較すると発光効率が低いため、一般照明用の光源としては不向きである。よって、複写機等の読み取り用光源といった分野での利用が盛んである。
【0007】
【特許文献1】特開平10−188898号公報
【特許文献2】特開2001−351572号公報
【特許文献3】特開平9−92227号公報
【特許文献4】特開平5−251047号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
最近では、省エネルギーの観点から照明を必要なときだけ点灯して使用する、というオフィスも少なくなく、このため、蛍光灯においては、点灯/消灯を頻繁に繰り返し使用されるケースが多くなってきた。
その結果、水銀が封入された蛍光灯においては、連続点灯している場合に比較し、水銀の蒸発が不十分な状態になり易く、ランプ点灯直後十分な照度が得られない、という欠点が、更に顕著に生じるようになってきた。
【0009】
また、蛍光灯が冷房の吹き出し口の近傍等に配置されている場合には、当該蛍光灯の放電容器の温度が低下し易くなり、所望の水銀蒸気を得ることができなくなって、立ち上がり時間が更に長くなったり、ちらつきを生じたりしてしまう。
なお、上述のような問題は、オフィス照明以外においても低温下で使用される照明装置、例えば、大型冷蔵庫や大型冷凍庫内における照明においても同様に生じている。
【0010】
上記事情に鑑み、立ち上がり時間の短縮化および照度安定化の改善を図る目的で、水銀が封入されていない希ガス蛍光灯を利用することを検討しても、希ガス蛍光灯の大出力化を図るには、放電容器のサイズを大きくして、従来以上に高い電圧を印加しなければならず、実際には大変困難である。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、低温下でも立ち上がり時間が短くて、周囲温度が変動してもチラツキの発生がなくて、かつ、発熱量の少ない、オフィス用の照明用として最適な光源装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
そこで、本願発明の光源装置は、可視光を取出すための窓が形成された光源装置であり、一酸化炭素を含む放電ガスが封入された放電容器と、紫外光照射により可視光を放射する蛍光体と、マイクロ波電力を供給する電力供給手段と、を具備し、前記放電ガスは、前記マイクロ波で励起されることにより、紫外光および可視光を放射し、前記蛍光体は、前記紫外光が照射されることにより、可視光を放射し、前記窓から可視光が出射することを特徴とする。
また、前記放電容器は紫外線透過性を有し、前記蛍光体は前記放電容器の外部に配置されているのが良い。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施の形態に係る光源装置であり、オフィス用の照明装置を想定した構成例を簡単に示す断面図である。
【0013】
マイクロ波発振器11は、導波管12の一端部に配設されており、2.45GHzのマイクロ波を発生する。発生したマイクロ波は、アンテナ(図示省略)により導波管12に放射され、該導波管12から共振器13a,13b,13cに分岐して伝播される。
係る共振器13a,13b,13cにおける紙面上の下方の底面は、金属メッシュにより窓14a,14b,14cが形成され、該共振器13a,13b,13cの内部における空洞部には、ランプ20a,20b,20cが格納されている。
【0014】
また、上記マイクロ波発振器11と導波管12との間には、方向性結合器15が配設されている。係る方向性結合器15は、ランプ20a,20b,20cが故障し不点灯となった場合などでランプ交換を行う場合に、マグネトロンとランプ負荷との整合が崩れて反射波が増大し、その反射波がマイクロ波発振器11を破壊する、といったような不具合を防止するためのものであり、反射波の電源への帰還を防ぐことを目的とする。
【0015】
図2は、本発明に係るランプを拡大して示す図であり、放電容器を管軸方向に切断した断面図である。
ランプ20aは、内部に放電ガスとしての一酸化炭素(CO)が封入された放電容器21と、該放電容器21の外部に配置された外管22と、該外管22における内表面に塗布された蛍光体23とからなる。放電容器21は、外径26mm、長さ150mmの円筒管の両端が封止された密閉容器からなり、材質は、紫外線に対して透過性を有する誘電体、具体的には、合成石英からなる。係る放電容器21には、放電ガスとしての一酸化炭素が常温換算で例えば130Pa封入される。なお、係る一酸化炭素に適宜の不活性ガスを混合してもよい。
【0016】
外管22は、波長350nm以下の紫外線に対して透過性を有さない材質からなり、例えば、溶融石英、硼珪酸ガラス、アルミノ珪酸ガラスなどからなり、内径約30mm、外径34mm、長さ160mmである。
【0017】
放電容器21の内部には電極は配設されておらず、電力供給はマイクロ波により行われる。
この理由は、一酸化炭素の放電中の挙動に深く関与する。
一酸化炭素は、放電中、炭素と酸素に分離した状態となり、分離した炭素は、放電容器21の内面に付着、堆積して光の透過性を格段に低下させる、という好ましくない現象を生じる。その結果、放電容器の光透過性が損なわれるようになるが、一方で、一酸化炭素から分離した酸素が、堆積した炭素をエッチングして、放電容器中に浮遊し、放電容器21の光透過性を回復させるように働き、ある量の炭素堆積状態で平衡状態に達すると、安定な放電を維持できるようになる。つまり、一酸化炭素における放電では、放電容器21内面との反応においては平衡状態に達するようになる。
【0018】
しかるに、放電容器内に電極が配置されている場合は、放電灯電極として一般に使用されるタングステンでは、炭素を吸収する性質を有しているため、放電で解離した炭素は電極に吸収されて、酸素比率の非常に多い放電となってしまって、結果、所望の紫外線は放射されなくなってしまう。つまり、一酸化炭素ガスの放電では、電極との反応においては平衡状態に達しない。
本願発明に係る光源装置におけるランプにおいては、放電容器内部に電極を有さない構造であり、従って上記のような電極による炭素吸収がないので、紫外線の放射が維持されるようになり、蛍光体に照射する紫外線放射量を安定して供給でき、結果、可視光の高出力化を図ることができる。
【0019】
前記マイクロ波発振器11から導波管12に進行波電力50〜500Wのマイクロ波電力が投入されると、一酸化炭素ガスが放電状態に至り、4th positive分子ラインを起源とする紫外線、すなわち、250〜300nm範囲および波長200nm以下の紫外線が放射される。
そして更に、この紫外線と同時に、波長400〜800nm範囲の可視光が放射される。
【0020】
以上のようにして得られた可視光および紫外線は、合成石英を透過して、放電容器21の外部に出射される。
【0021】
そして、放電容器21を透過した、波長250〜300nmの範囲および波長200nm以下の紫外線は、外管22の内表面に塗布された蛍光体23を照射する。
【0022】
係る蛍光体23は、上記した一酸化炭素の放電から得られる紫外線、すなわち、波長が250〜350nmの紫外線および波長200nm以下の紫外線に対応して、波長250nm〜350nmの範囲および短波長側に励起スペクトルが存在するものが使用される。
蛍光体の一例としては、ハロりん酸塩蛍光体((Sr,Ca)10(POl2:Eu2+など)、りん酸塩蛍光体(Sr:Eu2+など)、けい酸塩蛍光体(SrSi・2SrCl2:Eu2+など)などがある。蛍光体の発光の主波長は蛍光体により様々であるが、数種の蛍光体の組み合わせにより、波長400〜800nm範囲の可視光放射が得られるようになる。
【0023】
そして、ランプ20における外管22から、一酸化炭素の放電より生じた400〜800nmにわたる可視光と、前記蛍光体23の紫外線照射により得られた400〜800nmの可視光とが、照明装置における窓14a,14b,14cから出射されることとなる。
【0024】
蛍光体による可視光の放射が、前記放電ガスの放電により生じた可視光と共に、共振器に形成された窓から出射して、オフィス内を明るく、鮮明に照射することができる。
【0025】
以上のように、本発明に係る照明装置によれば、一酸化炭素を封入した放電容器をマイクロ波により放電励起することにより、可視光が得られ、同時に放射される紫外光を蛍光体により可視光に変換することにより、より一層の可視光の出力アップを図ることができるようになる。その結果、ランプ点灯初期から照度が安定し、立ち上がり特性と周囲温度特性に優れた高出力の光源装置を得ることができる。
【0026】
なお、本発明においては、上記構成に限定されることなく、適宜変更が可能であるということはいうまでもない。例えば、上記実施形態においては、蛍光体、放電容器とは別体の外管に塗布されているが、放電容器の外表面に直接塗布されていてもよい。また、光透過性を有する板状の部材などに蛍光体を塗布して共振器内に配置してもよい。また、ガス吸着の少ない蛍光体を使用すれば、放電容器内表面に蛍光体を塗布することも可能である。放電容器の形状も、上記のように管状に限定されることなく矩形箱状のものを用いても良い。更には、マイクロ波に代えてMHzの高周波を印加して点灯する方法でも同様の作用/効果が奏され、従って、マイクロ波電力に代えてMHz帯の高周波電力にて点灯することも可能である。而して、効率的の点からみるとマイクロ波で点灯するのが良い。なお、MHz帯の高周波電力で点灯する場合には、ランプは放電容器の外側に電極が配置した構成とされる。
【0027】
【実施例】
上記実施形態に係る光源装置の発光状態について、実施例をもとに説明する。
マグネトロンからなるマイクロ波発振器により、導波管に進行波電力300Wのマイクロ波電力を投入したところ、一酸化炭素が放電を開始して、該放電容器から可視光が放射されることが目視で確認された。
【0028】
一酸化炭素の放電で放射された光の放射光量を、放射光量測定装置で測定したところ、表示値は97mW/cmであった。
一酸化炭素の放電により放射された放射光は、色度点(x,y)=線(0.29,0.32)、色温度8300K・平均演色評価指数(Ra)96であり、一般照明用として十分利用可能な可視光であり良好な特性を有していることが分かった。
なお、放射光の可視域発光スペクトルを図3に示す。縦軸は放射光量の相対値である。
【0029】
更に、放射光量測定装置センサーに紫外線カットフィルターを装着して、放射光量を測定したところ表示値は52mW/cmとなった。つまり、可視光出力と同程度の紫外線出力が放射されていることが確認された。
この放射光を蛍光体(254nmを励起波長中心波長とする一般蛍光体)に照射すると蛍光体から強い可視光放射が得られた。
【0030】
更に、放電容器外面に蛍光体を塗布し、該蛍光体からの発光も含めた放射光量を測定した。その結果、121mW/cmの可視光放射が得られた。
【0031】
光源装置の周囲温度を約0℃とした状態でマイクロ波電力を投入したところ、瞬時に光量は立ち上がり、ちらつきなどもまったく生じなかった。このように、本実施例に係る光源装置によれば、周囲温度が比較的低温下であっても、立ち上がり特性に優れた大出力の光源装置とすることができた。
【0032】
【比較例】
図2で示したものと同様の構成のランプについて、放電容器の外表面に、一対の外部電極を設け、70W、ピーク電圧3.5kV(ピーク電圧900mA)、周波数70kHzの電圧を印加して点灯した。その結果、薄い青色の放電が生じたが、4th positive分子ラインを起源とする紫外線は微弱であり、十分な可視光を得ることは出できなかった。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、一酸化炭素を封入した放電容器をマイクロ波により放電励起することにより可視光が得られ、同時に放射される紫外光を蛍光体により可視光に変換することにより、立ち上がり特性と周囲温度特性に優れた高出力の可視光源を得ることが可能であり、一般照明用として好適な、光源装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る光源装置の概略説明図である。
【図2】ランプの管軸方向断面図である。
【図3】実施例に係るランプの、一酸化炭素放電による連続光発光スペクトルである。
【符号の説明】
11 マイクロ波発振器
12 導波管
13a,13b,13c 共振室
14a,14b,14c 窓
15 方向性結合器
16 無反射終端
20a,20b,20c ランプ
21 放電容器
22 外管
23 蛍光体
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light source device that emits visible light, which is preferably used for general lighting, for example.
[0002]
[Prior art]
Fluorescent lamps that emit visible light, especially white light, generally emit ultraviolet light due to the discharge of mercury vapor or a rare gas, and irradiate the phosphor layer with the generated ultraviolet light. Excites and emits visible light. Then, the visible light radiated into the discharge vessel of the fluorescent lamp is transmitted through the discharge vessel, led out to the outside, and used for illumination or the like.
[0003]
A hot cathode fluorescent lamp is used for general lighting. The hot cathode fluorescent lamp has a pair of internal electrodes provided inside a discharge vessel, and is filled with mercury and a rare gas. The electrodes arranged in the discharge vessel are composed of filaments, and thermions emitted from the filaments excite the rare gas to generate a discharge, and the heat generated by the discharge evaporates mercury in the discharge vessel. When the discharge by mercury vapor becomes dominant, ultraviolet rays having a wavelength of 154 nm or 265 nm are emitted from the excited mercury, and the ultraviolet rays irradiate the phosphor, and the phosphor emits visible light.
[0004]
A cold cathode fluorescent lamp used as a light source for a backlight of a liquid crystal panel or the like has substantially the same basic structure and light emitting operation mechanism as the above-described hot cathode fluorescent lamp. That is, a pair of internal electrodes is provided inside the discharge vessel, and mercury and a rare gas are sealed therein. Hot cathode fluorescent lamps use thermoelectrons radiated from filaments, while cold cathode fluorescent lamps use secondary electrons radiated from cold cathodes, and both fluorescent lamps differ in this respect.
[0005]
As described above, the fluorescent lamp in which mercury is sealed is to heat liquid mercury at room temperature and utilize vaporized mercury vapor.Therefore, when the fluorescent lamp is turned on, a desired power is supplied from power-on. There is a disadvantage that the time until light intensity is obtained (that is, the rise time) is long. In addition, since the amount of mercury vapor changes depending on the ambient temperature of the fluorescent lamp, there is a disadvantage that the ambient temperature characteristics are poor.
[0006]
As a fluorescent lamp in which mercury is not sealed, for example, a rare gas fluorescent lamp is known. A rare gas fluorescent lamp of an external electrode type has only a rare gas sealed inside a discharge vessel, and a pair of external electrodes is disposed on the outer surface of the discharge vessel, and a high voltage of several kV order is applied to the electrodes. , Causing a dielectric barrier discharge. Excimer molecular emission emitted from the rare gas obtained by such discharge excites the phosphor to emit visible light from the phosphor.
Further, in an internal electrode type rare gas fluorescent lamp, the electrode is a cold cathode, and the phosphor is irradiated with ultraviolet light generated by discharge of the rare gas, and visible light is emitted from the phosphor.
Such a rare gas fluorescent lamp that does not contain mercury has the advantages of a short rise time and excellent ambient temperature characteristics, but has a higher luminous efficiency than a fluorescent lamp that contains mercury. It is not suitable as a light source for general illumination because it is low. Therefore, it is widely used in fields such as a reading light source of a copying machine.
[0007]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-188989 [Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-351572 [Patent Document 3] Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-92227 [Patent Document 4] Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-251407 ]
[Problems to be solved by the invention]
Recently, from the viewpoint of energy saving, there are not a few offices in which lighting is used only when it is necessary. Therefore, in fluorescent lamps, lighting is frequently used repeatedly.
As a result, in a fluorescent lamp in which mercury is sealed, there is a disadvantage that, compared to a case where the lamp is continuously lit, the mercury is apt to be insufficiently evaporated and a sufficient illuminance cannot be obtained immediately after the lamp is lit. It is becoming more pronounced.
[0009]
In addition, when the fluorescent lamp is arranged near the air outlet of the cooling, the temperature of the discharge vessel of the fluorescent lamp is easily reduced, and it becomes impossible to obtain a desired mercury vapor, and the rise time is reduced. It will be longer and flicker.
In addition, the above-mentioned problem similarly occurs not only in office lighting but also in lighting devices used at low temperatures, for example, lighting in a large refrigerator or a large freezer.
[0010]
In view of the above circumstances, even if we consider using rare gas fluorescent lamps that do not contain mercury for the purpose of shortening the rise time and improving the stabilization of illuminance, the output of rare gas fluorescent lamps can be increased. To achieve this, it is necessary to increase the size of the discharge vessel and apply a higher voltage than before, which is actually very difficult.
Therefore, the problem to be solved by the present invention is that the rise time is short even at a low temperature, no flicker occurs even if the ambient temperature fluctuates, and the calorific value is small. A light source device is provided.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the light source device of the present invention is a light source device having a window for extracting visible light, a discharge vessel filled with a discharge gas containing carbon monoxide, and a fluorescent light emitting visible light by ultraviolet light irradiation. And a power supply means for supplying microwave power, wherein the discharge gas emits ultraviolet light and visible light when excited by the microwave, and the phosphor emits the ultraviolet light. Irradiates visible light, and emits visible light from the window.
Further, it is preferable that the discharge vessel has an ultraviolet transmittance, and the phosphor is disposed outside the discharge vessel.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a light source device according to an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view schematically showing a configuration example assuming an office lighting device.
[0013]
The microwave oscillator 11 is provided at one end of the waveguide 12, and generates a microwave of 2.45 GHz. The generated microwave is radiated to the waveguide 12 by an antenna (not shown), and is branched from the waveguide 12 to the resonators 13a, 13b, and 13c and propagated.
Windows 14a, 14b, and 14c are formed by metal mesh on the lower bottom surface of the resonators 13a, 13b, and 13c on the paper surface, and lamps 20a and 20b are provided in hollow portions inside the resonators 13a, 13b, and 13c. , 20c are stored.
[0014]
A directional coupler 15 is provided between the microwave oscillator 11 and the waveguide 12. When the lamps 20a, 20b, and 20c are broken and the lamps are turned off due to failure or the like, the directional coupler 15 loses the matching between the magnetron and the lamp load, increases reflected waves, and reflects the reflected waves. This is for preventing a problem such as a wave destroying the microwave oscillator 11 and is intended to prevent a reflected wave from returning to a power supply.
[0015]
FIG. 2 is an enlarged view of the lamp according to the present invention, and is a cross-sectional view of the discharge vessel cut in the tube axis direction.
The lamp 20 a has a discharge vessel 21 in which carbon monoxide (CO) as a discharge gas is sealed, an outer tube 22 disposed outside the discharge vessel 21, and an inner surface of the outer tube 22. Phosphor 23. The discharge vessel 21 is a closed vessel in which both ends of a cylindrical tube having an outer diameter of 26 mm and a length of 150 mm are sealed, and is made of a dielectric material having transparency to ultraviolet rays, specifically, synthetic quartz. . The discharge vessel 21 is filled with, for example, 130 Pa of carbon monoxide as a discharge gas at room temperature. Note that a suitable inert gas may be mixed with the carbon monoxide.
[0016]
The outer tube 22 is made of a material that does not have transparency to ultraviolet light having a wavelength of 350 nm or less, and is made of, for example, fused quartz, borosilicate glass, aluminosilicate glass, or the like, having an inner diameter of about 30 mm, an outer diameter of 34 mm, and a length of 160 mm. It is.
[0017]
No electrodes are provided inside the discharge vessel 21, and power is supplied by microwaves.
This reason is closely related to the behavior of carbon monoxide during discharge.
During discharge, carbon monoxide is separated into carbon and oxygen, and the separated carbon adheres and accumulates on the inner surface of the discharge vessel 21 to cause an undesired phenomenon that light transmittance is significantly reduced. As a result, the light transmittance of the discharge vessel is impaired, but on the other hand, oxygen separated from carbon monoxide etches the deposited carbon, floats in the discharge vessel, and the light transmittance of the discharge vessel 21 is reduced. When a certain amount of carbon deposits and reaches an equilibrium state, a stable discharge can be maintained. That is, in the discharge of carbon monoxide, an equilibrium state is reached in the reaction with the inner surface of the discharge vessel 21.
[0018]
However, when the electrode is disposed in the discharge vessel, tungsten generally used as a discharge lamp electrode has a property of absorbing carbon, so carbon dissociated by the discharge is absorbed by the electrode, This results in a discharge with a very high oxygen ratio, and as a result, the desired ultraviolet light is not emitted. That is, in the discharge of the carbon monoxide gas, an equilibrium state is not reached in the reaction with the electrode.
The lamp in the light source device according to the present invention has a structure in which no electrode is provided inside the discharge vessel, and therefore, since there is no carbon absorption by the electrode as described above, the emission of ultraviolet light is maintained, and the phosphor is used. Can be supplied stably with the amount of ultraviolet radiation to be applied to the substrate, and as a result, the output of visible light can be increased.
[0019]
When microwave power of 50 to 500 W is applied from the microwave oscillator 11 to the waveguide 12, the carbon monoxide gas reaches a discharge state, and ultraviolet rays originating from the 4th positive molecular line, that is, 250 Ultraviolet light in the range of 300 nm and a wavelength of 200 nm or less is emitted.
Further, at the same time as the ultraviolet light, visible light having a wavelength in the range of 400 to 800 nm is emitted.
[0020]
The visible light and the ultraviolet light obtained as described above pass through the synthetic quartz and are emitted to the outside of the discharge vessel 21.
[0021]
Then, ultraviolet light having a wavelength in the range of 250 to 300 nm and a wavelength of 200 nm or less that has passed through the discharge vessel 21 irradiates the phosphor 23 applied to the inner surface of the outer tube 22.
[0022]
The phosphor 23 is excited in the range of wavelengths from 250 nm to 350 nm and on the short wavelength side in response to ultraviolet rays obtained from the discharge of carbon monoxide described above, that is, ultraviolet rays having a wavelength of 250 to 350 nm and ultraviolet rays having a wavelength of 200 nm or less. The one that has a spectrum is used.
An example of a phosphor, halo phosphate phosphors ((Sr, Ca) 10 ( PO 4) 6 C l2: Eu 2+ , etc.), phosphate phosphor (Sr 2 P 2 O 7: Eu 2+ , etc.) , silicate phosphor (Sr 2 Si 3 O 8 · 2SrC l2: etc. Eu 2+), and the like. Although the dominant wavelength of light emission of the phosphor varies depending on the phosphor, visible light emission in a wavelength range of 400 to 800 nm can be obtained by a combination of several kinds of phosphors.
[0023]
Then, the visible light of 400 to 800 nm generated from the discharge of carbon monoxide from the outer tube 22 of the lamp 20 and the visible light of 400 to 800 nm obtained by irradiating the phosphor 23 with ultraviolet light are transmitted through a window in the lighting device. It will be emitted from 14a, 14b, 14c.
[0024]
The emission of the visible light by the phosphor is emitted from the window formed in the resonator together with the visible light generated by the discharge of the discharge gas, and the office can be illuminated brightly and clearly.
[0025]
As described above, according to the lighting device of the present invention, visible light is obtained by exciting the discharge vessel filled with carbon monoxide with microwaves, and simultaneously emitted ultraviolet light is made visible by the phosphor. By converting the light into light, the output of visible light can be further increased. As a result, it is possible to obtain a high-output light source device in which the illuminance is stable from the initial stage of lighting of the lamp and which has excellent rising characteristics and ambient temperature characteristics.
[0026]
In the present invention, it is needless to say that the present invention is not limited to the above configuration, but can be appropriately changed. For example, in the above embodiment, the fluorescent substance and the discharge vessel are applied to an outer tube separate from the discharge vessel, but may be applied directly to the outer surface of the discharge vessel. Further, a fluorescent material may be applied to a plate-like member having light transmissivity and arranged in the resonator. In addition, if a phosphor with low gas adsorption is used, the phosphor can be applied to the inner surface of the discharge vessel. The shape of the discharge vessel is not limited to a tubular shape as described above, and a rectangular box shape may be used. Further, the same operation / effect can be obtained by a method of lighting by applying a high frequency of MHz instead of microwaves. Therefore, it is also possible to light with high frequency power of MHz band instead of microwave power. . Thus, from the viewpoint of efficiency, it is better to light up with microwaves. In the case of lighting with high frequency power in the MHz band, the lamp has a configuration in which electrodes are arranged outside the discharge vessel.
[0027]
【Example】
The light emitting state of the light source device according to the above embodiment will be described based on examples.
When microwave power of traveling wave power of 300 W was applied to the waveguide by a microwave oscillator composed of a magnetron, it was visually confirmed that carbon monoxide started discharging and visible light was emitted from the discharge vessel. Was done.
[0028]
The radiated light amount of the light radiated by the discharge of carbon monoxide was measured by a radiated light amount measuring device, and the indicated value was 97 mW / cm 2 .
The emitted light emitted by the discharge of carbon monoxide has a chromaticity point (x, y) = line (0.29, 0.32), a color temperature of 8300 K, an average color rendering index (Ra) of 96, and general lighting. It was found that it was a visible light which could be used sufficiently and that it had good characteristics.
FIG. 3 shows the emission spectrum of the emitted light in the visible region. The vertical axis is the relative value of the amount of radiation.
[0029]
Further, an ultraviolet cut filter was attached to the sensor for measuring the amount of emitted light, and the amount of emitted light was measured. The indicated value was 52 mW / cm 2 . That is, it was confirmed that the same ultraviolet output as the visible light output was emitted.
When this emitted light was applied to a phosphor (a general phosphor having an excitation wavelength center wavelength of 254 nm), strong visible light emission was obtained from the phosphor.
[0030]
Further, a phosphor was applied to the outer surface of the discharge vessel, and the amount of radiation including the light emitted from the phosphor was measured. As a result, visible light radiation of 121 mW / cm 2 was obtained.
[0031]
When microwave power was applied in a state where the ambient temperature of the light source device was set to about 0 ° C., the light amount instantaneously rose, and no flickering or the like occurred. As described above, according to the light source device according to the present embodiment, even when the ambient temperature is relatively low, a high-output light source device having excellent startup characteristics can be obtained.
[0032]
[Comparative example]
A lamp having the same configuration as that shown in FIG. 2 is provided with a pair of external electrodes on the outer surface of the discharge vessel, and is lit by applying a voltage of 70 W, a peak voltage of 3.5 kV (900 mA peak voltage), and a frequency of 70 kHz. did. As a result, a light blue discharge was generated, but ultraviolet light originating from the 4th positive molecular line was weak and sufficient visible light could not be obtained.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, visible light is obtained by discharge-exciting the discharge vessel filled with carbon monoxide with microwaves, and simultaneously the emitted ultraviolet light is converted into visible light by the fluorescent substance, so that the rising characteristics and A high-output visible light source having excellent ambient temperature characteristics can be obtained, and a light source device suitable for general illumination can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view of a light source device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view in the tube axis direction of the lamp.
FIG. 3 is a continuous light emission spectrum of a lamp according to an example due to carbon monoxide discharge.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Microwave oscillator 12 Waveguide 13a, 13b, 13c Resonant chamber 14a, 14b, 14c Window 15 Directional coupler 16 Non-reflection termination 20a, 20b, 20c Lamp 21 Discharge container 22 Outer tube 23 Phosphor

Claims (2)

可視光を取出すための窓が形成された光源装置であり、
一酸化炭素を含む放電ガスが封入された放電容器と、紫外光照射により可視光を放射する蛍光体と、マイクロ波電力を供給する電力供給手段と、を具備し、
前記放電ガスは、前記マイクロ波で励起されることにより、紫外光および可視光を放射し、
前記蛍光体は、前記紫外光が照射されることにより、可視光を放射し、
前記窓から可視光が出射することを特徴とする光源装置。
A light source device having a window for extracting visible light,
A discharge vessel filled with a discharge gas containing carbon monoxide, a phosphor that emits visible light by ultraviolet light irradiation, and a power supply unit that supplies microwave power,
The discharge gas emits ultraviolet light and visible light by being excited by the microwave,
The phosphor emits visible light by being irradiated with the ultraviolet light,
A light source device, wherein visible light is emitted from the window.
前記放電容器は紫外線透過性を有し、前記蛍光体は前記放電容器の外部に配置されていることを特徴とする請求項1記載の光源装置。The light source device according to claim 1, wherein the discharge container has an ultraviolet transmission property, and the phosphor is disposed outside the discharge container.
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