JP2004134166A

JP2004134166A - 外部電極型蛍光ランプ

Info

Publication number: JP2004134166A
Application number: JP2002295951A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Maruyama; 丸山　弘晃; Naoki Tsutsui; 筒井　直樹; Shuji Takubo; 田窪　修二; Hidehiko Noguchi; 野口　英彦; Eiju Yano; 矢野　英寿
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】ガラスバルブ内部に封入されたキセノンから発せられる赤外線の放射強度を抑制する。
【解決手段】ガラスバルブ１の内部に、キセノンの割合が９０％を超えないようにしたキセノンとクリプトンを含む混合ガス２を封入する。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やイメージスキャナ等の露光用光源やディスプレイ装置のバックライト用光源として使用される外部電極型蛍光ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
外部電極型蛍光ランプに関する技術は、例えば特開平２０００−２１５８５２号公報に開示されている。上記公報に記載の外部電極型蛍光ランプは、管状のガラスバルブの内周面に管軸方向に沿った光投射用の開口部を残して蛍光体を塗布し、キセノンガスを主成分とした希ガスを一定の封入圧で封入して両端を封止し、ガラスバルブの外周面には管軸方向に沿って一対の電極を形成し、その外側に電極を被膜するための絶縁性の高い透光性樹脂を被着した構成である。
【０００３】
図９は、キセノンのエネルギー準位を示す図である。外部電極型蛍光ランプに高電圧を印加すると、一対の電極間で高電界が発生して放電が起こる。そして、キセノンガスは電子との衝突によって電離もしくは励起され、その状態から基底状態に戻る際に、８００〜１０００ｎｍの赤外線および紫外線（共鳴放射（１４７ｎｍ）と分子光（１５０〜１９０ｎｍ））が放射される。キセノンから放射された紫外線によって蛍光体が発光して可視光を発する。ガラスバルブ内部で発生した光は開口部を通じて外部へ放射される。
【０００４】
一方、外部電極型蛍光ランプを露光用光源として使用する複写機やスキャナー等では、外部電極型蛍光ランプから放射された光を電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）により読み取る。
【０００５】
図１０は、代表的なＣＣＤの分光感度を示す図である。複写機やスキャナー等では、分光感度の異なる３種類のＣＣＤにより、それぞれ青（Ｂｌｕｅ）領域、緑（Ｇｒｅｅｎ）領域、赤（Ｒｅｄ）領域で受光する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のガラスバルブには鉛入りのものが用いられていたが、近年は環境への配慮から鉛の混入を避けた鉛レスのガラスバルブが普及しつつある。ところが、鉛レスのガラスバルブでは、特に赤外域（８００ｎｍ以上）において、赤外線の透過量が増加してしまう傾向にある。前述した３種類のＣＣＤとも、図１０に示すように７８０ｎｍ以上の赤外線を受光してしまうため、鉛レスのガラスバルブを用いた外部電極型蛍光ランプを複写機やスキャナー等に実装すると、ＣＣＤが可視光を読み取る際に赤外線による影響によってコントラストが低下したりボケが生じ、複写性能が劣化するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、鉛の混入を避けたガラスバルブを用いた場合には赤外線の放射量が増加してしまうことを考慮して、キセノンから発せられる赤外線の放射強度を抑制し得る外部電極型蛍光ランプを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明に係る外部電極型蛍光ランプは、鉛の混入を避けて形成された管状のガラスバルブと、前記ガラスバルブの内周面に管軸方向に沿った光投射用の開口部を残して形成された蛍光体層と、前記ガラスバルブの内部に封入され、キセノンの割合が９０％を超えないようにしたキセノンとクリプトンとを含む混合ガスと、前記ガラスバルブの全長とほぼ同程度の長さを有し、前記ガラスバルブの外周面に配設された少なくとも一対の電極と、前記ガラスバルブの全長とほぼ同程度の長さを有し、前記電極が配設されたガラスバルブの外周面に被着された透光性樹脂と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明にあっては、ガラスバルブの内部にキセノンの割合が９０％を超えないようにしたキセノンとクリプトンを含む混合ガスを封入するようにしたことで、分子密度が高くなり、放電中における電子と分子の衝突確率が高くなるので、電子の衝突エネルギーが減少し、高準位まで励起されるキセノン分子数もしくは電離するキセノン分子数が減少する。さらに、混合ガスを封入したことで、励起したキセノン分子同士の衝突数が抑制され、さらに高準位に励起されるキセノン分子数が減少する。これによって、キセノンから発せられる赤外線の放射強度を抑制するようにしている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１１】
図１は、一実施の形態における外部電極型蛍光ランプの構成を示す側面図であり、図２は、図１に示す外部電極型蛍光ランプのＡ−Ａ部の断面図である。本外部電極型蛍光ランプは、鉛の混入を避けて形成された管状のガラスバルブ１の内周面に蛍光体層３が管軸方向に沿った光投射用の開口部４を残して形成され、キセノン（Ｘｅ）とクリプトン（Ｋｒ）を含む混合ガス２が一定の封入圧で封入される。また、ガラスバルブ１の外周面には、ガラスバルブ１の全長とほぼ同程度の長さを有する一対の電極５ａ，５ｂが配設される。その外側には、ガラスバルブ１の全長とほぼ同程度の長さを有し、電極５ａ，５ｂを被膜するための透光性樹脂６が被着される。電極５ａ，５ｂには、電源７からの給電を受けるための給電用端子８ａ，８ｂがそれぞれ接続される。透光性樹脂６は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエステル等で形成される。電極５ａ，５ｂは、例えばアルミニウム等で形成される。
【００１２】
キセノンガスからの赤外線の放射量を抑制するためには、キセノンガスの共鳴放射や分子発光を減らさないで、すなわち共鳴線までの励起キセノン分子数を減らさないで、より高準位に励起するキセノン分子数を減らす必要がある。そこで、本実施の形態では、キセノンとクリプトンを混合した混合ガス２をガラスバルブ１の内部に封入するようにした。キセノンガスに混合させるガスとしてクリプトンガスを選んだのは、クリプトンガス、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガスといった希ガスの中で、クリプトンガスがキセノンガスに対して電離係数およびエネルギー準位が最も近く、赤外線の放射量を抑制する効果が最も高いことによる。
【００１３】
次に、キセノンとクリプトンを含む混合ガスを用いたときの効果を確認するために行った実験について説明する。実施例品としてキセノンとクリプトンの混合比を９：１、８：２、７：３、６：４とした４種類の外部電極型蛍光ランプを製作した。また、実施例品の効果を確認するために比較例品としてキセノンガスだけを用いたキセノン１００％の外部電極型蛍光ランプを製作した。いずれも、ガラスバルブ１は外径４ｍｍ、軸方向の長さ３４０ｍｍとし、点灯条件は正弦波点、灯周波数８０ｋＨｚ、キセノンのガス分圧９．３ｋＰａ、安定時照度３０００ｌｘとした。
【００１４】
図３に比較例品の分光分布特性を示し、図４〜図７に４種類の実施例品の分光分布特性を順に示す。各分光分布特性図の横軸は波長［ｎｍ］、縦軸は分光の最大発光強度を１００％としたときの相対強度［％］である。
【００１５】
図３に示すように、キセノン１００％、封入圧９．３［ｋＰａ］としたときは、５４４ｎｍの緑光の発光強度が最も強く、８２８ｎｍの赤外線の相対強度は７２％であり２番目に強い。この場合、複写機やイメージスキャナー等に対してコントラストの低下やボケを発生させる原因となり得る。
【００１６】
図４に示すように、キセノンとクリプトンの混合比を９：１、封入圧１０．１ｋＰａとしたときは、８２８ｎｍの赤外線の相対強度は３７％まで抑制された。図５に示すように、キセノンとクリプトンの混合比を８：２、封入圧１１．３ｋＰａとしたときは、８２８ｎｍの赤外線の相対強度は２１％まで抑制された。図６に示すように、キセノンとクリプトンの混合比を７：３、封入圧１２．９ｋＰａとしたときは、８２８ｎｍの赤外線の相対強度は１８％まで抑制された。図７に示すように、キセノンとクリプトンの混合比を６：４、封入圧１５．１ｋＰａとしたときは、８２８ｎｍの赤外線の相対強度は１５％まで抑制された。
【００１７】
図８に、キセノンとクリプトンの混合比および封入圧を変えたときの、ランプ入力電力、電力効率、ランプ電圧、ランプ電流、赤外線の相対強度といった諸特性についてまとめた表を示す。同表では、８２８ｎｍの赤外線のほか、８２３ｎｍ、８８２ｎｍの赤外線についても確認された相対強度を示す。
【００１８】
これらの結果から、クリプトンガスのキセノンガスに対する混合比が増加するほど８２８ｎｍの赤外線の放射強度が減少することが確認された。また、クリプトンガスの混合比が増加するほどランプ入力電力およびランプ電流が減少し、電力効率が向上することも確認された。例えば、キセノン１００％の場合に対し、キセノンとクリプトンの混合比を７：３とした場合には、８２８ｎｍの赤外線の放射量を約７５％削減でき、電力効率を約１５％向上できることが確認された。ただし、キセノンとクリプトンの混合比が７：３のところで、８２８ｎｍの赤外線の放射強度の減少はほぼ飽和した。また、８２３ｎｍ、８８２ｎｍの赤外線については、キセノンとクリプトンの混合比が９：１のところで、放射強度の減少はほぼ飽和した。
【００１９】
したがって、本実施の形態によれば、ガラスバルブ１の内部に、キセノンの割合が９０％を超えないようにしたキセノンとクリプトンを含む混合ガス２を封入するようにしたことで、分子密度が高くなって放電中における電子と分子の衝突確率が高くなり、電子の衝突エネルギーが減少し、高準位まで励起されるキセノン分子数もしくは電離するキセノン分子数が減少するので、キセノンから発せられる赤外線の放射強度を抑制することができる。さらに、混合ガス２を封入したことで、励起されたキセノン分子同士の衝突数が抑制され、さらに高準位に励起されるキセノン分子数が減少するので、キセノンから発せられる赤外線の放射強度を抑制することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る外部電極型蛍光ランプによれば、ガラスバルブの内部にキセノンの割合が９０％を超えないようにしたキセノンとクリプトンを含む混合ガスを封入するようにしたことで、キセノンから発せられる赤外線の放射強度を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態における外部電極型蛍光ランプの構成を示す側面図である。
【図２】図１に示す外部電極型蛍光ランプのＡ−Ａ部の断面図である。
【図３】キセノン１００％、封入圧９．３ｋＰａとしたときの分光分布特性を示す図である。
【図４】キセノンとクリプトンの混合比を９：１、封入圧１０．１ｋＰａとしたときの分光分布特性を示す図である。
【図５】キセノンとクリプトンの混合比を８：２、封入圧１１．３ｋＰａとしたときの分光分布特性を示す図である。
【図６】キセノンとクリプトンの混合比を７：３、封入圧１２．９ｋＰａとしたときの分光分布特性を示す図である。
【図７】キセノンとクリプトンの混合比を６：４、封入圧１５．１ｋＰａとしたときの分光分布特性を示す図である。
【図８】キセノンとクリプトンの混合比および混合ガスの封入圧を変えたときの外部電極型蛍光ランプの諸特性をまとめた表である。
【図９】キセノンのエネルギー準位を示す図である。
【図１０】代表的なＣＣＤの分光感度を示す図である。
【符号の説明】
１…ガラスバルブ
２…混合ガス
３…蛍光体層
４…開口部
５ａ，５ｂ…電極
６…透光性樹脂
７…電源
８ａ，８ｂ…給電用端子

Claims

鉛の混入を避けて形成された管状のガラスバルブと、
前記ガラスバルブの内周面に管軸方向に沿った光投射用の開口部を残して形成された蛍光体層と、
前記ガラスバルブの内部に封入され、キセノンの割合が９０％を超えないようにしたキセノンとクリプトンとを含む混合ガスと、
前記ガラスバルブの全長とほぼ同程度の長さを有し、前記ガラスバルブの外周面に配設された少なくとも一対の電極と、
前記ガラスバルブの全長とほぼ同程度の長さを有し、前記電極が配設されたガラスバルブの外周面に被着された透光性樹脂と、
を有することを特徴とする外部電極型蛍光ランプ。