JP2004537831A - 低圧ガス放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】金属被覆層に導電体を半田付けする従来の電気的接触には問題が多く、かつ、大量生産には適していないという問題に対する解決法を提供すること。
【解決手段】管状の放電容器を有する低圧ガス放電ランプには、２つの分離した容量性結合部材がその端に設けられ、当該放電容器は、５ ｍｍ未満であることが好ましい小さい内径を有する。各結合部材は、誘電体材料の円筒管を有する。当該結合部材への電気接続部は、この管の周りの円筒管の外径より小さい内径を有するバネ素子を押圧することによって、実現される。当該バネ素子は、この円筒管上の金属体を堅く囲むことによって、多くの接点を形成する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電容器と、空間的に相互に分離されている少なくとも２つの容量性結合構造体とを有する低圧ガス放電ランプであって、当該放電容器が、５ ｍｍ以下であることが好ましい小さい直径を有する一方、各結合構造体が、その外面に金属被膜が設けられている少なくとも１つの誘電体材料の円筒管によって形成されている、低圧ガス放電ランプに関する。公知のガス放電ランプは、その中で放電が発生する充填ガスを有する容器から構成されていて、通常、２本の金属電極が、この放電容器内に固定的に封入されている。第一電極は、放電のための電子を供給し、かつ、これらの電子は、第二電極を介して外部電流回路へ再び除去される。電子は、通常、白熱放出（ホット電極）によって供給されるが、これに代えて、強電界によって放出させたり、または、直接、イオン衝撃（イオン−誘導された二次放出）（コールド電極）によって、生成することも出来る。
【０００２】
【従来の技術】
誘導動作モードでは、電荷担体は、（低圧ガス放電ランプの場合、一般的に１ＭＨｚより高い）高周波数の電磁ＡＣ界によって、ガス体積内に直接生成される。電子は、放電容器内の閉弧に沿って移動し、かつ、この動作モードの場合、従来の電極は存在しない。容量動作モードでは、容量性結合構造体が、電極として使用される。これらの容量性電極は、通常、一方の側が、ガス放電のために接触しており、かつ他方の側が、導電性を有する外部電流回路に（例えば、金属接触によって）接続されている絶縁体（誘電体）によって形成されている。ＡＣ電圧が、容量性電極に印加され、かつ電荷担体が、関連する線形電界に沿って移動すると、ＡＣ電界が形成される。容量性ランプの場合も、電荷担体がガス体積全体に生成されるため、容量性ランプは、高周波数領域（ｆ ＞ １０ＭＨｚ）では、誘導性ランプに類似したものとなる。誘電電極の表面特性は、この場合（いわゆるα−放電モード）、それほど重要ではない。容量性ランプは、低周波数でそれらの動作モードを変え、かつ、放電を持続させるために、放電のために重要な電子を、誘電電極の表面から放出させ、かつ、いわゆるカソード降下領域で増倍させなければならない。従って、誘電体材料の放出作用は、このランプ機能（いわゆるγ−放電モード）を決定する要因となる。
【０００３】
多くの適用例の場合、直径が小さい（５ ｍｍ以下が好ましい）蛍光灯と、単位ランプ長当り（ルーメン／ｃｍ）可能な限り大きな光量を使用可能にすることが、有利である。更に、ほとんどの適用領域において、ランプのスイッチング安定性を高くする必要がある。これは、特に、例えば、液晶ディスプレイの背景照明の場合に当てはまる。一方では構成上の理由から、かつ他方では、この種のランプの直径が小さいために放電容器内面の黒化が増大する（この結果、ランプ寿命が短くなる）ことから、ホット−カソードランプは、上記の条件を満たさない。
【０００４】
最近まで、ランプの直径が小さい（５ ｍｍ以下）蛍光灯は、コールド−カソードランプの形態、または、１ ＭＨｚを越す動作周波数を有する容量性ガス放電ランプの形態でしか実現出来ないことが判明していた。コールド−カソードランプは、低周波数（３０〜５０ Ｈｚ）で動作させることが可能であるが、電磁放射は僅かである。しかしながら、この種のランプの放電電流は、（最大約１０ ｍＡまでに）強く制限される。この一方の理由は、放電電流が高いと、電極材料のスパッタリングが強く増大するためである。他方の理由は、電極が局所的に非常に強く加熱されたために、熱放出が発生したり、また、カソードのスパッタリングが極度に増大することを防ぐために、電流を制限する必要があるためである。溶解によって除去された電極材料は、それ自体が放電容器内に堆積し、これが、ランプの黒化を早めてしまう。
【０００５】
動作周波数ｆ ＞１ＭＨｚである容量放電ランプの場合、高い動作周波数と、（電流が強いにも関わらず、ランプ直径が小さいことによる）ランプ内の高い電流密度とによって、強い電磁放射が生じる。この電磁放射を制限するためには、広範囲に渡る処置を講じなければならない。電力は、容量性結合されているため、動作周波数は、結合表面の静電容量によって、下方に（約１ ＭＨｚまで）制限される。
【０００６】
欧州特許出願第１，０４３，７５７号には、容量性結合構造体を有するガス放電ランプが記載されている。この特許出願の目的は、始動用電子部品を有する回路を使用せずに、私的家庭用の公共電源からの容量性結合構造体を有するガス放電ランプを供給することである。これは、この特許出願によると、誘電性の飽和分極と、この誘電体の有効な表面領域とを適切に選択することによって、達成することが出来る。この特許出願は、好ましい直径が５ ｍｍ以下であり、かつこれに伴い光出力が高いガス放電ランプに関するものではない。
【０００７】
高い光出力と５ ｍｍ未満であることが好ましい小さい直径とを有する低圧ガス放電ランプを得るためには、誘電体に関しては、誘電体の厚さと、誘電率と周波数との積との間の一定の比率が重要となり得ることが、調査によって示されている。ガス放電ランプは、通常の充填ガスを有する透明な放電容器によって最適に構成することが出来、かつ、ＡＣ電源ソースの周波数ｆによって動作させることが出来る。放電容器と充填ガスの材料は、生成される放射の所望のスペクトルに一致するように、選択することが出来る。特に、放電容器に蛍光層を設けることによって、このランプは、一定の周波数領域（例えば、ＵＶ領域）の放射を放出することが出来る。少なくとも２つの相互に分離された容量性結合構造体が、存在する。誘電体は、１層または数層により構成することが出来る。このランプは、１０ ｍＡを超える放電電流による動作に適しており、この場合、僅かな電磁放射しか発生しない。このようなガス放電ランプは、広範な領域に適用することが出来る。重要な適用例として、例えば、液晶ディスプレイの背景照明として使用する場合が挙げられる。
【０００８】
本発明は、後者の種類のガス放電ランプに関する。しかしながら、実用的な適用性を達成するためには、電気的な問題と、機械的な問題と、熱に関する問題とを更に解決しなければならない。欧州特許出願第１，０４３，７５７号に記載されているガス放電ランプの場合、誘電体材料の円筒管によって形成されている容量性結合構造体には、金属被覆（例えば、導電性を有する銀のペースト）が設けられている。外部の電流ソースと接続するために、この層には、導電体が半田付けされている。しかしながら、このような電気的接触には問題が多く、かつ、大量生産に適していない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一目的は、この問題に対する解決法を提供することである。これは、本発明によると、各結合構造体への電気接続部を、誘電体材料の円筒管の外径よりも小さい内径を有する弾力性の締め付け素子によって形成し、この弾力性の締め付け素子を、容易に半田付けかつ／または溶接することが出来る耐−温度材料によって構成し、かつ、この弾力性の締め付け素子が、多数の接触点を形成するように、誘電性材料の円筒管の金属被覆の少なくとも一部を締め付け力によって囲む一方、放電容器とは反対方向を向いている弾力性の締め付け素子の端部を、溶接または半田付けによって導電性を有するワイヤに固締することによって、達成される。
【００１０】
このような接触は、機械的かつ電気的に信頼することが出来、かつ、大量生産にも適している。誘電結合構造体を囲んでいる弾力性の締め付け素子は、様々な態様に構成することが出来る。可能な構成として、例えば、接点が、円筒形の誘電管の金属被覆の周りに設けられ、かつ、導電体が半田付けされている、締め付けを行う螺旋形のばねが挙げられる。
【００１１】
本発明の好ましい実施例では、この弾力性の締め付け素子は、その結合構造体の長手方向に延在するリブを有する結合構造体を囲む弾力性の密閉クリップによって形成されていて、この密閉クリップの２つの端が、スロットが設けられている締め付け片によって相互接続されている一方、導電性を有するワイヤが、当該締め付け片に固締されている。
【００１２】
この構成は、電気接触の信頼性を非常に高め、かつ、大量生産に非常に適しているのみならず、密閉クリップのリブによって有利な熱除去が確実となり、これによってランプ寿命が長くなるという利点を更に得ることが出来る。
【００１３】
この弾力性の密閉クリップは、例えば、銅、真鍮、またはばね鋼から作ることが出来る。スロットが設けられている締め付け片は、導電体をそれに容易に固締することが出来る、銅または真鍮によって形成することが好ましい。
【００１４】
本発明による低圧ガス放電ランプは、反射器を形成する筐体への収納に非常に適している。従って、このランプは、液晶ディスプレイ用の背景照明として使用するために非常に適している。
【００１５】
従って、この反射器が、アルミニウムの細長い溝として形成され、ランプの端部が結合構造体を有し、かつ、密閉クリップが、反射器端部内の、伝熱性を有するが電気を絶縁する合成樹脂に封入されていると、有利である。
【００１６】
５０％のアルミニウムトリハイドレート（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｔｒｉｈｙｄｒａｔｅ）が充填されているポリウレタンから成る合成樹脂を使用すると、特に良好な熱除去を得ることが出来る。
【００１７】
次に、具体例としてのみ示されている実施例を参照して、以下に本発明を更に詳しく説明する。
【００１８】
【発明を実施するための形態】
図１には、本発明による手段がまだ設けられていない容量性ガス放電ランプが、示されている（これは例であって、本発明は、これに限定されない）。ガラス管１は、放電容器として機能する。また、ガラス管１には、このランプが、ＵＶ領域内で放射を放出することが出来るように、蛍光体層を設けることが出来る。ガラス管１は、内径が３ ｍｍ、外径が４ ｍｍ、長さが４０ ｍｍであり、かつ、５０ ｍｂａｒのＡｒと５ ｍｇのＨｇとを充填することが出来る。容量性結合構造体は、誘電体材料（例えば、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、またはＰｂＺｒＯ３のようなセラミック酸化物）の円筒管２によって、何れかの端に形成される。誘電体シリンダ２は、外径が３ ｍｍを僅かに下回り、壁の厚さは０．５ ｍｍであり、かつ、長さは１４ ｍｍである。誘電体シリンダ２は、一方の側が、ガラス溶融工程によってガラス管１に接続され、かつ、他方の側が、ガラス封止３によって真空封止されている。導電層（例えば、銀のペースト）が、この誘電体シリンダに設けられていて、かつ、接点をこれに接続することが出来る。ランプは、当該接点を介して外部電流源に接続されている。この実施例の外部電流源は、４０ ｋＨｚの３０ ｍＡの電流と約３５０ Ｖの平均電圧とを供給するランプ駆動回路によって、形成することが出来る。ランプは、この場合、定常動作の間、約６００ルーメンの光束を生成する。この駆動ユニットは、更に、ランプを点火するための素子を有する。定常ガス放電は、点火後に形成される。
【００１９】
図１に示されているガス放電ランプには、電気接続手段が設けられている。熱除去にも注目することが好ましい。このランプを経済的に実施可能にするためには、この電気接続部と熱除去とが大量生産に適している必要がある。
【００２０】
図２は、使用することが好ましい接続手段が設けられているガス放電ランプの端部を示す。本発明の主要点は、円筒管２を囲む金属被覆の周りに設けられている弾力性の締め付け素子が、電気接続のために使用されていることである。この弾力性の素子は、様々な構成（例えば、螺旋形ばねの構成）を有することができる。図２に示されている好ましい実施例では、この弾力性の素子は、締め付け力によって結合構造体２を囲む密閉クリップ４として形成されている。この密閉クリップは、円筒管２の長手方向に延在するリブ５を有する。当該弾力性の密閉クリップ４は、締め付け片６によって結合構造体２の周りに締め付け力で固締されている。この締め付け片は、スロットが設けられている金属片（図２では、その広がった端を見ることが出来る）によって形成されている。この弾力性の密閉クリップ４は、円筒管２の周りに曲げられ、かつ、締め付け片６のスロットが、クリップを固締するために、クリップの２つの端を通過する。このクリップは、締め付け片６によって固締された後、内径（リブ５の最も内側の端）が管２の外径より小さくなるような寸法を有している。このため、このリブによって管２の周りの金属被覆との接点が多数作られ、これにより、信頼性が非常に高い電気接続部が形成される。このようにして、導電性を有するワイヤ７を、締め付け片６に半田付けまたは溶接することが可能となり、このワイヤを電流源に接続することが可能となる。
【００２１】
密閉クリップ４の材料は、銅、真鍮、またはばね鋼とすることが好ましい。締め付け片６は、導電性を有するワイヤ７を、それに容易に半田付けすることが出来るため、銅または真鍮から形成することが好ましい。弾力性の密閉クリップの形状によって、大量生産時におけるランプ接触の信頼性が得られるのみならず、リブ５によって、熱除去に有利な大きな表面領域を、相対的に小さい空間に設けることができる。
【００２２】
図３は、ランプを収納することが出来る反射器の端を示す。反射器８は、溝−形状のアルミニウム部によって構成することが好ましい。アルミニウムは、反射力が強い一方、他方では、熱除去に強く貢献する。溝８内にランプを固定するため、ガラス管１は、結合構造体２を接合する互いの端に隣接している円盤（図示されていない）によって囲まれており、当該円盤の外周は、溝８の内壁に適合している。溝８の端は、各々、（図示されていない）円盤によって密閉させることができる。
【００２３】
図４に示されているように、伝熱性を有する、電気絶縁体の合成樹脂９が、この溝の各端に位置する円盤間の空間に設けられている。ランプは、反射器の中で、これによって固締されている。合成樹脂も熱を更に除去することに貢献する。
【００２４】
この合成樹脂は、ポリウレタンによって形成することが好ましい。熱除去を向上させるために、ポリウレタンに、例えば、アルミニウムトリハイドレートのような、伝熱性を有する電気絶縁体の充填剤を充填することが出来る。
【００２５】
本発明の好ましい実施例を、上記に説明した。変更態様が、添付の請求の範囲の範囲内で可能であることは、明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】容量性結合構造体を有する低圧ガス放電ランプを示す。
【図２】締め付け密閉クリップの形状をした電気接続部を有する、図１のランプの端部を示す。
【図３】反射器内部に設置されている締め付け密閉クリップを有するガス放電ランプを示す。
【図４】反射器内部の合成樹脂に封入されているランプの端部である。
【符号の説明】
１…ガラス管
２…円筒管
３…ガラス封止
４…密閉クリップ
５…リブ
６…締め付け片
７…ワイヤ
８…反射器
９…合成樹脂

Claims (8)

1. 放電容器と、空間的に互いに分離されている少なくとも２つの容量性結合構造体とを有する低圧ガス放電ランプであって、
   当該放電容器が、５ ｍｍ以下であることが好ましい小さい直径を有し、
   各結合構造体が、その外面に金属被覆が設けられている少なくとも１つの誘電体材料の円筒管によって形成されている低圧ガス放電ランプにおいて、
   各結合構造体への電気接続部が、誘電体材料の前記円筒管の外径より小さい内径を有する弾力性の締め付け素子によって形成されていて、
   この弾力性の締め付け素子が、容易に半田付けおよび／または溶接することが出来る耐−温度材料から成り、かつ、
   この弾力性の締め付け素子が、多数の接点を形成するように、誘電体材料の前記円筒管の前記金属被覆の少なくとも一部を締め付け力によって囲み、
   前記放電容器とは反対方向を向いている前記弾力性の締め付け素子の端部が、溶接または半田付けによって、導電性のワイヤに固締されていることを特徴とする、低圧ガス放電ランプ。
2. 前記弾力性の締め付け素子が、前記結合構造体の長手方向に延在するリブを有する前記結合構造体を囲む弾力性の密閉クリップによって形成されていて、
   前記密閉クリップの２つの端が、スロットが設けられている締め付け片によって相互接続されていて、
   前記導電性のワイヤが、当該締め付け片に固締されていることを特徴とする、請求項１に記載の低圧ガス放電ランプ。
3. 前記弾力性の密閉クリップが、銅または真鍮によって作られていることを特徴とする、請求項２に記載の低圧ガス放電ランプ。
4. 前記弾力性の密閉クリップが、ばね鋼によって作られていることを特徴とする、請求項２に記載の低圧ガス放電ランプ。
5. スロットが設けられている前記締め付け片が、銅または真鍮によって作られていることを特徴とする、請求項２〜４の何れかに記載の低圧ガス放電ランプ。
6. 前記ランプが、反射器を形成する筐体に収納されていることを特徴とする、前記請求項の何れかに記載の低圧ガス放電ランプ。
7. 前記反射器が、アルミニウムの細長い溝として形成されており、前記結合構造体と前記密閉クリップとを有する前記ランプの前記端部が、前記反射器の前記各端部内にある伝熱性を有するが電気絶縁体の合成樹脂に封入されていることを特徴とする、請求項６に記載の低圧ガス放電ランプ。
8. 当該合成樹脂が、５０％のアルミニウムトリハイドレートが充填されているポリウレタンから成ることを特徴とする、請求項７に記載の低圧ガス放電ランプ。

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