JP2005056663A - 外部電極型蛍光ランプおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部電極型蛍光ランプの透光性樹脂シートを薄くした場合でも、電極に対する絶縁耐圧を保持する。
【解決手段】ガラスバルブ１の外周面に透光性樹脂シート６を低圧側の電極５ｂの部分には１重に巻回し、高圧側の電極５ａの部分には２重に巻回して被着する。この構成により、高圧側の電極５ａに対する透光性樹脂シート６の絶縁耐圧の低下を防止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機やイメージスキャナ等における露光用光源や表示装置における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およびその製造方法に関する。

外部電極型蛍光ランプは、内周面に発光体層を形成した管状のガラスバルブにキセノンガスを主成分とした希ガスを気密に封入し、ガラスバルブの全長とほぼ同程度の長さの透光性樹脂シートに一対の電極を所定の間隔で隔離して配置し、ガラスバルブと透光性樹脂シートとの間に電極が配置されるようにガラスバルブの外周面に透光性樹脂シートを巻回して被着した構成である（特許文献１等参照）。透光性樹脂シートとしては例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が用いられ、電極としては例えばアルミニウムが用いられる。一般的に、ＰＥＴを用いた透光性樹脂シートの厚さは５０μｍ程度、アルミニウムを用いた電極の厚さは５０μｍ程度である。
特許第３０２２２８３号公報

近年のディスプレイ装置等の薄型化に伴って、ガラスバルブも細管化が進む傾向にある。ところが、ガラスバルブの外径を細くすると、透光性樹脂シートの屈曲反発強度が強くなるため、ガラスバルブに透光性樹脂シートを被着して放置している状態あるいは外部電極型蛍光ランプを使用している状態において透光性樹脂シートがガラスバルブから剥がれてしまうという問題があった。

また、透光性樹脂シートを剥がれにくくするためには、透光性樹脂シートを薄く形成することが考えられるが、一対の電極には高電圧が印加されるため、ＰＥＴの絶縁耐圧が１００ｋＶ／ｃｍ程度であることを考慮すると、透光性樹脂シートの厚さを４０μｍ程度に薄くしたところで透光性樹脂シートに絶縁破壊が生じるという問題があった。

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、ガラスバルブの細管化に伴って透光性樹脂シートを薄くした場合でも電極に対する絶縁耐圧を保持し得る外部電極型蛍光ランプを提供することにある。

本発明の別の目的は、透光性樹脂シートを薄くした場合でも電極に対する絶縁耐圧を保持可能な外部電極型蛍光ランプを安価かつ簡易に製造し得る製造方法を提供することにある。

本発明に係る外部電極型蛍光ランプは、管状のガラスバルブと、前記ガラスバルブの内周面に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た希ガスと、前記ガラスバルブの全長と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一対の電極と、前記ガラスバルブの全長と同程度の長さを有し、前記ガラスバルブの外周面に低圧側の電極部分に対しては１重に巻回し、高圧側の電極部分に対しては２重に巻回して被着された透光性樹脂シートと、を有することを特徴とする。

本発明にあっては、ガラスバルブの外周面に透光性樹脂シートを低圧側の電極部分に対しては１重に巻回し、高圧側の電極部分に対しては２重に巻回して被着することで、高圧側の電極部分に対する絶縁耐圧の低下を防ぐようにしている。

本発明に係る外部電極型蛍光ランプの製造方法は、管状のガラスバルブの内周面に光投射用の開口部を残して蛍光体層を形成する工程と、前記ガラスバルブの内部に希ガスを封入する工程と、前記ガラスバルブの全長と同程度の長さを有する一対の電極を互いに隔離して透光性樹脂シートに配置する工程と、前記ガラスバルブと前記透光性樹脂シートとの間に前記電極が位置するように、前記ガラスバルブの外周面に前記透光性樹脂シートを低圧側の電極部分には１重に巻回し高圧側の電極部分には２重に巻回して被着する工程と、を有することを特徴とする。

本発明にあっては、一対の電極を互いに隔離して配置した透光性樹脂シートをガラスバルブ１の外周面に低圧側の電極部分には１重に巻回し、高圧側の電極部分には２重に巻回して被着することで、電極形成方法として最も安価な巻回方式を用いるようにしている。

本発明に係る外部電極型蛍光ランプによれば、透光性樹脂シートを薄くした場合でも電極に対する絶縁耐圧を保持することができる。

また、本発明に係る製造方法によれば、透光性樹脂シートを薄くした場合でも電極に対する絶縁耐圧を保持可能な外部電極型蛍光ランプを安価かつ簡易に製造することができる。

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。

図１の側面図および図２の断面図に示すように、本外部電極型蛍光ランプは、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を残して形成される。ガラスバルブ１の内部にはキセノンを主成分とする希ガス２が所定の封入圧で封入される。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が対向して配設される。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する透光性樹脂シート６が、低圧側の電極５ｂの部分に対しては１重に巻回し、高圧側の電極５ａの部分に対しては２重に巻回した状態で粘着剤７により被着される。電極５ａ，５ｂには、電源９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。透光性樹脂シート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、電極５ａ，５ｂは、例えばアルミニウム等で形成される。給電用端子８ａ，８ｂには、銅または銅にスズメッキしたものが用いられる。

各部の寸法の一例として、外部電極型蛍光ランプの外径を４ｍｍ、長さを４００ｍｍとする。透光性樹脂シート６の厚さは約３０μｍ、長さは４００ｍｍ弱とする。電極５ａ，５ｂの厚さは約３０μｍ、幅は２．５ｍｍ、長さは４００ｍｍ弱とする。開口部４の開口角は７０°、粘着剤７の厚さは約２５μｍとする。

このような構成の外部電極型蛍光ランプに対し電源９により高電圧を印加すると、電極５ａ，５ｂ間で高電界が発生し放電が起こる。そして、キセノンガスが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１の内部で発生した光は、開口部４から外部へ放射される。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等では、外部電極型蛍光ランプの開口部４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。

次に、本外部電極型蛍光ランプの製造工程について説明する。まず、ガラスバルブ１の内周面に、管軸方向に沿った光投射用の開口部４を残して蛍光体を塗布することにより蛍光体層３を形成する。ガラスバルブ１の内部にキセノンを主成分とする希ガス２を封入し、ガラスバルブ１の両端を気密に封止する。

図３に示すように、透光性樹脂シート６の表面に一対の電極５ａ，５ｂを所定の間隔をおいて互いに隔離して配置する。この間隔は、例えば透光性樹脂シート６をガラスバルブ１の外周面に巻回したときに電極５ａ，５ｂが対向して配置される距離とする。各部の寸法の一例としては、透光性樹脂シート６のシート端Ｅと電極５ａの端との距離は１．５ｍｍ、電極５ａ，５ｂ間の距離は４．５ｍｍ、透光性樹脂シート６のシート端Ｅとシート端Ｆとの距離は１８ｍｍとする。

ガラスバルブ１と透光性樹脂シート６との間に電極５ａ，５ｂが配置されるように、ガラスバルブ１の外周面に、透光性樹脂シート６を低圧側の電極５ｂの部分には１重に巻回し高圧側の電極５ａの部分には２重に巻回して被着する。

具体的には、図４の巻回工程を示す断面図のように、まず透光性樹脂シート６のシート端Ｅをガラスバルブ１の開口部４の中央に略対向する位置に合わせた状態で巻回しを開始し、ガラスバルブ１の全周囲に１重に巻回した後、透光性樹脂シート６の他方の端部であるシート端Ｆが高圧側の電極５ａの部分を越え開口部４に差し掛からない位置で巻回しを終了する。このような工程により、透光性樹脂シート６が低圧側の電極部分には１重に巻かれ、高圧側の電極部分には２重に巻かれるようにする。

このように巻回すことにより、透光性樹脂シート６の厚さを３０μｍとした場合には、高圧側の電極部分での透光性樹脂シートの厚さの合計は６０μｍとなる。

図６は、透光性樹脂シート６の厚さ合計に対する絶縁破壊の状態をまとめた表である。ここでは、透光性樹脂シート６としてＰＥＴを用い、高圧側の電極５ａには２０００Ｖ_0-Pの電圧を印加した。この表に示すように、高圧側の電極部分における透光性樹脂シート６の厚さ合計が４０μｍに満たない場合には絶縁破壊が生じることが確認された。一方、透光性樹脂シート６の厚さ合計が８０μｍを超える場合には、屈曲反発強度が強くなり透光性樹脂シート６が剥がれ易くなる。よって、透光性樹脂シート６の厚さとしては２０μｍ〜４０μｍの範囲とすることが最適である。また、電極５ａ，５ｂの厚さは、透光性樹脂シート６の厚さよりも薄いことが望ましく、４０μｍ以下とすることが最適である。

したがって、本実施の形態における外部電極型蛍光ランプによれば、ガラスバルブ１の外周面に透光性樹脂シート６を低圧側の電極部分には１重に巻回し、高圧側の電極部分には２重に巻回して被着するようにしたことで、高圧側の電極部分における透光性樹脂シート６の絶縁耐圧の低下が防止されるので、透光性樹脂シート６を薄くした場合でも高圧側の電極５ａに対する絶縁耐圧を保持することができる。

本実施の形態における外部電極型蛍光ランプの製造方法によれば、一対の電極５ａ，５ｂを互いに隔離して透光性樹脂シート６に配置し、ガラスバルブ１と透光性樹脂シート６との間に電極５ａ，５ｂが位置するように、ガラスバルブ１の外周面に透光性樹脂シート６を低圧側の電極５ｂの部分には１重に巻回し、高圧側の電極５ａの部分には２重に巻回して被着することで、電極形成方法として最も安価な巻回方式を用いることができるので、透光性樹脂シート６を薄くした場合でも高圧側の電極５ａに対する絶縁耐圧を保持可能な外部電極型蛍光ランプを安価かつ簡易に製造することができる。

本実施の形態では、実施例１の外部電極型蛍光ランプを複写機やイメージスキャナ等における露光用光源に適用した場合の各外部電極型蛍光ランプの給電用端子の接続方法について説明する。

図６の断面図に示すように、本実施形態の複写機においては、実施例１と同一構成の第１外部電極型蛍光ランプ１１ａと第２外部電極型蛍光ランプ１１ｂが紙面ガラス８０の下部に一定の間隔をおいて向きを合わせた状態で平行に配置され、外部電極型蛍光ランプ１１ａ，１１ｂの中央下部に電荷結合素子（Charge Coupled Device：ＣＣＤ）８１が配置される。紙面ガラス８０の上部には原稿８２が配置される。

複写機では原稿８２のインクの盛り上がり等による印刷状態の変化を防ぐために、２灯の外部電極型蛍光ランプ１１ａ，１１ｂを用いて２方向から原稿８２の紙面へ光を照射させ、その反射光をＣＣＤ８１で読み取るようになっている。そして、低電力化を図るため、２灯の外部電極型蛍光ランプ１１ａ，１１ｂに対して１つの電源により並列給電するようになっている。

本実施の形態では、図７又は図８に示すように、片端に給電用端子が接続された一対の電極のうちの少なくとも一方の電極については他方の端にも給電用端子が接続されている外部電極型蛍光ランプを、図６に示した外部電極型蛍光ランプ１１ａ，１１ｂとして用いる。

図７の外部電極型蛍光ランプは、電極５ａの両端に給電用端子８ａ，８ｃがそれぞれ接続されるとともに、電極５ｂの両端にも給電用端子８ｂ，８ｄがそれぞれ接続された構成である。

図８の外部電極型蛍光ランプは、電極５ａの両端に給電用端子８ａ，８ｃがそれぞれ接続され、電極５ｂには、その片端にだけ給電用端子８ｂが接続された構成である。

図７および図８に示す外部電極型蛍光ランプのその他の部分については、図１および図２を用いて説明した実施例１の外部電極型蛍光ランプと同様の構成であるので、ここでは重複した説明は省略する。

図９は、本実施例の接続方法により２灯の外部電極型蛍光ランプの各給電用端子を接続した状態を示す正面図である。同図では、第１外部電極型蛍光ランプ１１ａとして図７に示したものを用い、第２外部電極型蛍光ランプ１１ｂとして図８に示したものを用いている。

図９では、外部電極型蛍光ランプ１１ａの給電用端子８ａを第１リード線１３ａに半田１２ａにより接続し、外部電極型蛍光ランプ１１ａの給電用端子８ｂと外部電極型蛍光ランプ１１ｂの給電用端子８ｂを第２リード線１３ｂに半田１２ｂにより接続し、外部電極型蛍光ランプ１１ａの給電用端子８ｃと外部電極型蛍光ランプ１１ｂの給電用端子８ｃを半田１２ｃにより接続した構成を示している。もちろん、外部電極型蛍光ランプ１１ａとして図８に示したものを用いてもよいし、外部電極蛍光ランプ１１ｂとして図７に示したものを用いてもよい。

図１０は、本実施例の別の接続方法により２灯の外部電極型蛍光ランプの各給電用端子を接続した状態を示す正面図である。同図では、第１外部電極型蛍光ランプ１１ａ、第２外部電極型蛍光ランプ１１ｂとして図８に示したものを用いている。

図１０では、外部電極型蛍光ランプ１１ａの給電用端子８ａを第１リード線１３ａに半田１２ａにより接続し、外部電極型蛍光ランプ１１ａの給電用端子８ｂと外部電極型蛍光ランプ１１ｂの給電用端子８ｂを第２リード線１３ｂに半田１２ｂにより接続し、外部電極型蛍光ランプ１１ａの給電用端子８ｃと外部電極型蛍光ランプ１１ｂの給電用端子８ｃを半田１２ｃにより接続した構成を示している。もちろん、外部電極型蛍光ランプ１１ａ，１１ｂとして図７に示したものを用いてもよい。

図９および図１０では、一例として、外部電極型蛍光ランプ１１ａ，１１ｂの外径を４ｍｍ、長さを３５０ｍｍとする。２灯の外部電極型蛍光ランプ１１ａ，１１ｂの距離は２５ｍｍとする。

次に、比較例による給電用端子同士の接続方法について説明する。

図１１は、比較例の接続方法により２灯の外部電極型蛍光ランプの各給電用端子を接続した状態を示す正面図である。同図では、外部電極型蛍光ランプ１１ａ，１１ｂとして図１に示したもの、すなわち電極５ａ，５ｂの片端にだけ給電用端子８ａ，８ｂがそれぞれ接続された外部電極型蛍光ランプを用いている。

図１１では、外部電極型蛍光ランプ１１ａ，１１ｂのそれぞれについて、給電用端子８ａを別々の第１リード線１３ａに半田１２ａにより接続し、給電用端子８ｂを別々の第２リード線１３ｂに半田１２ｂにより接続した構成を示している。

この比較例の接続方法では、リード線１３の総数が４本になるため、リード線１３を配線するときの引き回しが複雑になりやすいという問題がある。

図１２は、比較例の別の接続方法により２灯の外部電極型蛍光ランプの各給電用端子を接続した状態を示す正面図である。同図では、図１１と同様に、外部電極型蛍光ランプ１１ａ，１１ｂとして、電極５ａ，５ｂの片端にだけ給電用端子８ａ，８ｂがそれぞれ接続された外部電極型蛍光ランプを用いている。

図１２では、外部電極型蛍光ランプ１１ａの給電用端子８ａと外部電極型蛍光ランプ１１ｂの給電用端子８ａを第１リード線１３ａに半田１２ａにより接続し、外部電極型蛍光ランプ１１ａの給電用端子８ｂと外部電極型蛍光ランプ１１ｂの給電用端子８ｂを第２リード線１３ｂに半田１２ｂにより接続した構成を示している。

この比較例による別の接続方法では、第１リード線１３ａの半田１２ａによる接続部分と第２リード線１３ｂの半田１２ｂによる接続部分の距離が短くなり、ショートしやすくなるという問題がある。

これらの比較例に対し、本実施例では、図９又は図１０に示したように２灯の外部電極型蛍光ランプの給電用端子同士を接続することで、異極のリード線１３ａ，１３ｂを簡単にまとめることができるようにするとともに、リード線１３ａ，１３ｂのそれぞれの半田による接続部分を十分な距離をとって離して配置できるようにしている。

このように、本実施の形態では、片端に給電用端子が接続された一対の電極のうちの少なくとも一方の電極については他方の端にも給電用端子が接続されている第１外部電極型蛍光ランプ１１ａおよび第２外部電極型蛍光ランプ１１ｂを用いる。これら２灯のランプを向きを合わせた状態で平行に配置し、第１外部電極型蛍光ランプ１１ａの一方の電極５ａの片端の給電用端子８ａを第１リード線１３ａに接続し、第１外部電極型蛍光ランプ１１ａの他方の電極５ｂの同片端の給電用端子８ｂと第２外部電極型蛍光ランプ１１ｂの一方の電極５ｂの同片端の給電用端子８ｂを第２リード線１３ｂに接続し、第１外部電極型蛍光ランプ１１ａの一方の電極５ａの他端の給電用端子５ｃと第２外部電極型蛍光ランプ１１ｂの他方の電極５ａの他端の給電用端子８ｃを接続する。この接続方法により、リード線１３ａ，１３ｂを簡単にまとめることができるとともに、異極のリード線１３ａ，１３のそれぞれの半田による接続部分を十分な距離をとって離して配置でき、もって絶縁性を大幅に高めることができる。

実施例１の外部電極型蛍光ランプの構成を示す側面図である。 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。 透光性樹脂シートの表面に一対の電極が互いに隔離して配置された状態を示す平面図である。 上記外部電極型蛍光ランプを製造する際の巻回工程の様子を示す断面図である。 透光性樹脂シートの厚さ合計に対する絶縁破壊の関係をまとめた表である。 上記外部電極型蛍光ランプを露光用光源として使用したときの複写機の構成を示す断面図である。 実施例２における給電用端子の数を変更した外部電極型蛍光ランプの構成を示す側面図である。 実施例２における給電用端子の数を変更した別の外部電極型蛍光ランプの構成を示す側面図である。 実施例２の接続方法により２灯の外部電極型蛍光ランプの各給電用端子を接続した状態を示す正面図である。 実施例２の別の接続方法により２灯の外部電極型蛍光ランプの各給電用端子を接続した状態を示す正面図である。 比較例の接続方法により２灯の外部電極型蛍光ランプの各給電用端子を接続した状態を示す正面図である。 比較例の別の接続方法により２灯の外部電極型蛍光ランプの各給電用端子を接続した状態を示す正面図である。

符号の説明

１…ガラスバルブ
２…希ガス
３…蛍光体層
４…開口部
５ａ，５ｂ…電極
６…透光性樹脂シート

Claims (5)

1. 管状のガラスバルブと、
   前記ガラスバルブの内周面に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た希ガスと、
   前記ガラスバルブの全長と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一対の電極と、
   前記ガラスバルブの全長と同程度の長さを有し、前記ガラスバルブの外周面に低圧側の電極部分に対しては１重に巻回し、高圧側の電極部分に対しては２重に巻回して被着された透光性樹脂シートと、
   を有することを特徴とする外部電極型蛍光ランプ。
2. 前記透光性樹脂シートの厚さは、２０μｍ〜４０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の外部電極型蛍光ランプ。
3. 前記電極の厚さは、４０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の外部電極型蛍光ランプ。
4. 管状のガラスバルブの内周面に光投射用の開口部を残して蛍光体層を形成する工程と、
   前記ガラスバルブの内部に希ガスを封入する工程と、
   前記ガラスバルブの全長と同程度の長さを有する一対の電極を互いに隔離して透光性樹脂シートに配置する工程と、
   前記ガラスバルブと前記透光性樹脂シートとの間に前記電極が位置するように、前記ガラスバルブの外周面に前記透光性樹脂シートを低圧側の電極部分には１重に巻回し高圧側の電極部分には２重に巻回して被着する工程と、
   を有することを特徴とする外部電極型蛍光ランプの製造方法。
5. 前記被着する工程では、前記ガラスバルブの前記開口部に略対向する位置に前記透光性樹脂シートの端部を合わせた状態で巻回しを開始し、前記ガラスバルブの全周囲に１重に巻回した後、前記透光性樹脂シートの他方の端部が前記高圧側の電極部分を越え前記開口部に差し掛からない位置で巻回しを終了することを特徴とする請求項４記載の外部電極型蛍光ランプの製造方法。
   

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