JP2005085726A

JP2005085726A - 蛍光ランプ

Info

Publication number: JP2005085726A
Application number: JP2003319788A
Authority: JP
Inventors: Maki Minamoto; 真樹皆本
Original assignee: NEC Lighting Ltd
Current assignee: Hotalux Ltd
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2003-09-11
Publication date: 2005-03-31

Abstract

【課題】蛍光ランプを用いて、光の放射方向と発光源の長さの方向が一致する、使い勝手のよいスポット光源を提供する。製造しやすいスポット光源用蛍光ランプを提供する。熱陰極水銀蛍光ランプにまつわる諸問題のないスポット光源用蛍光ランプを提供する。
【解決手段】一端が閉じた筒状の構造で電気絶縁性を有するガラス筒１及び、ガラス筒１の開口面を気密的に塞ぐ透光性の光取出し用窓板２からなる外囲器と、ガラス筒１と窓板２とに囲まれた放電空間に封入した、水銀を含まずキセノンを含む希ガスと、ガラス筒１の内面に設けた蛍光体膜５であって、放電で放電空間に生じた光を反射させるに足る厚さの蛍光体膜５と、ガラス筒１の外面に設けた外部電極構造の一対の電極３，３とを含み、放電で生じた光を蛍光体膜５で反射させて、光取出し用窓板２を通してガラス筒１の軸の伸長方向に取り出す構造にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光ランプに関し、特に、スポット照明の光源に用いて好適な蛍光ランプに関する。

スポット照明は光を収束させることで照射対象物を浮き上がらせたり、強調したりするために用いられるが、その光源（スポット光源）にはＬＥＤ、白熱電球あるいは放電ランプなど、いろいろなものがある。

本発明が関わる放電ランプを用いたスポット光源について言えば、従来、この種のスポット光源にはハロゲンランプが多く使われている。しかしながら、ハロゲンランプは発熱量が大きく高温になることから、ランプ周辺の器材の劣化が激しかったり、また、ランプ自体の寿命も長くはなかったりして、長期にわたる使用の点で改善すべき点が残されている。

そこで、例えば特許文献１に開示されているように、ハロゲンランプに替えて蛍光ランプを用いることで発熱量を下げることが考えられた。特許文献１は、直管形の蛍光ランプで、管の長さ方向の中ほどに光取出し窓を設けたアパーチャ形の蛍光ランプを開示している。特許文献１の第１図及び第２図を再掲して示す図４（ａ），（ｂ）を参照して、この図に示す蛍光ランプ１０は、直管のガラス管１１の左右のほぼ中央に、光取出し用の窓部１２を備えている。窓部１２は、四角形あるいは円形などの形状をしている。そして、ガラス管１１の外周には、窓部１２を除いて、反射材１３を蒸着若しくは塗布してある。反射材の材料には、アルミニウムなどが使われている。一方、ガラス管１１の内面には反射膜Ｅ１４が設けられており、その反射膜１４の内周に蛍光体膜１５が重ねてコーティングしてある。これにより、放電空間に生じた光は光取出し用窓部１２の後ろ方向には散乱することなく、窓部１２から放射される。

特許文献１に係るスポット光源は、上述のように、蛍光ランプを発光源に用いることで発光源自体の発熱量を減らし、また、放電空間に生じた光を窓部１２の後方には散乱させないことで、反射材１３や反射膜１４を持たない従来のアパーチャ形蛍光ランプに比べ輝度を向上させている。

実開平２−０６１０５６号公報（第３頁第２〜１９行、第１〜２図）

図４に示す特許文献１に係るスポット光源用のアパーチャ形蛍光ランプは、これを光取出し用窓部１２の正面側から見たとき（図４（ａ）の状態）、窓部１２に対して発光源であるガラス管１１の面積のほうがずっと大きく、しかも横長である。つまり、光の放射方向（この図の場合は、紙面に垂直な方向）と発光源の長さの方向（同、紙面左右方向）とが直交していて、窓部１２の左右方向の長さに比べ発光源であるガラス管１１の長さの方がずっと長い。

然るに、スポット照明としては、例えばペンライト風に使ったり、顕微鏡などの投光器やショーケース或いは展示室などのスポットライトとして使ったりすることを考えてみれば分かるように、正面から見たときに発光面だけが見え、もし発光源（この場合は、ガラス管１１）が長いときは、発光源が奥行き方向に伸びているほうが自然である。また、透光方向を変えるときなども向きを変えやすく、使い勝手がよい。すなわち、光の放射方向と発光源の長さの方向とが一致している方が好ましい。

また、特許文献１に係る蛍光ランプは、図４（ｂ）に見られるように、製造に際して、ガラス管１１の内面の、窓部１２に当たる部分にだけは反射膜１４や蛍光体膜１５を形成しないようしなければならないので、製造が難しい。

更に、特許文献１にはランプの電極や放電媒体のガスに関する記載はないが、図１から、熱陰極で水銀蒸気含有のガスを用いた蛍光ランプであると考えられることから、水銀蒸気含有のガスを放電媒体に用いることに特有のいくつかの問題、すなわち、輝度の立上がりが遅い、輝度が温度によって変化する、環境に対する負荷が大きいなどという問題と、熱陰極であることによる不利益、すなわち電極構造が複雑で寿命が短かったり、ガラス管を細径化するのが困難であるという問題も抱えていると推定される。

従って、本発明は、蛍光ランプを用いて、光の放射方向と発光源の長さの方向が一致する、使い勝手のよいスポット光源を提供することを目的とする。

また、製造しやすいスポット光源用蛍光ランプを提供することを目的とする。

本発明は、また、熱陰極水銀蛍光ランプにまつわる上記の諸問題のないスポット光源用蛍光ランプを提供することを目的とする。

本発明の蛍光ランプは、放電空間を形作る筒状の外囲器の一方の端面に透光性の部分を設け、前記外囲器に囲まれた放電空間に放電で生じた光を、前記外囲器の端面の透光性の部分を通して、筒状外囲器の軸の伸長方向に取り出す構造の蛍光ランプである。

本発明の蛍光ランプは、一方の端部が閉じた筒状の構造で電気絶縁性を有する本体部分及び、前記筒状の本体部分の他方の端面を気密的に塞ぐ透光性の窓板からなる外囲器と、前記本体部分と窓板とに囲まれた密閉の放電空間に封入した放電媒体の気体と、前記外囲器の本体部分の内面に設けた、前記放電空間に生じた光を反射させるに足る厚さの蛍光体膜と、前記本体部分の外面に設けた、前記放電空間に誘電体バリア放電を生じさせるための外部電極構造の電極とを少なくとも含んでなり、放電により放電空間に生じた光を前記蛍光体膜で反射させて、前記透光性の窓板を通して、前記筒状の本体部分の軸の伸長方向に取り出す構造になっている。

本発明によれば、蛍光ランプを用いて、光の放射方向と発光源の長さの方向が一致する、使い勝手のよいスポット光源を提供できる。

また、製造しやすいスポット光源用蛍光ランプを提供できる。

更に、熱陰極水銀蛍光ランプにまつわる諸問題のないスポット光源用蛍光ランプを提供できる。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

本発明の実施例１に係る蛍光ランプの断面図を示す図１を参照して、本実施例に係る蛍光ランプ１００はいわゆる外部電極構造の蛍光ランプであって、円筒状のガラス筒１と、光取出し用の窓板２と、ガラス筒１の外面に設けられた一対の電極３，３とからなっている。ガラス筒１は一方の端部が閉じた試験管様のもので、もう一方の端面を光取出し用窓板２で気密に塞がれて、ガラス筒１と窓板２とで気密の放電空間を作っている。窓板２とガラス筒１との封着には、フリットシール４が用いられている。

ガラス筒１の内面には、蛍光体膜５を形成してある。この蛍光体膜５は、通常の蛍光ランプと同じように、放電で生じた紫外線を可視光などの他の波長の光に変換する波長変換の役割を果たすが、本発明においては、放電空間内に生じた光を反射させる役割も持たせているので薄くはなく、適当な厚さを持っている。本実施例では、約３０〜５０μｍにしてある。放電空間には、放電媒体としてキセノン（Ｘｅ）もしくは、ＸｅとＸｅ以外の希ガスとを混合したガスを封入してある。圧力は、１．３×１０^３〜４０×１０^３Ｐａ（１０〜３００Ｔｏｒｒ）程度である。この放電媒体の気体の成分は希ガスだけであって、水銀蒸気を含んでいない。

図１に示す外部電極形ｎｏ希ガス蛍光ランプ１００において、一対の外部電極３，３間に外部の電源６から電圧：１〜１０ｋＶ程度、周波数：１０〜１００ｋＨｚ程度の高周波交流電圧を印加すると、放電空間内にガラス筒１を誘電体とする誘電体バリア放電が発生する。そして、主にＸｅが放射する１４７ｎｍ，１７２ｎｍの波長の紫外線によって蛍光体膜５が励起されて、放電空間内に例えば白色光などの波長変換された光が生じ、その光が蛍光体膜５によって反射されて、光取出し用窓板Ｈを通して外部に放射される。

本実施例に係る蛍光ランプ１００は、外部への光の放射方向とガラス筒１の長さ方向とが同じであり、光取出し用窓板２の正面から見たとき、発光面（窓板１）が見えるだけである。従って、スポット照明に用いるときの使い勝手がよい。

また、発光面積をガラス筒１の径で決めることができるうえ、外部電極構造であることもあって、直径２ｍｍ程度の極細のものから一般照明用の３０ｍｍ程度の大きいもの、更にはもっと太径のものまで、発光面積を幅広い範囲で決めることができる。発光強度はガラス筒１の長さに応じて得られるので、発光面積に対してガラス筒の長さを大きく取る、つまり、ガラス筒１の管径に対して長さを長くすることで、発光面積の割に強い発光を得ることが容易にできる。

本実施例に係る蛍光ランプ１００は、一例として、以下のようにして製造する。先ず、ガラス筒１の内面に、約３０〜５０μｍの厚みの蛍光体膜５を形成する。蛍光体膜５は、ガラス筒１の内側に形成するのであるが、図４に示す従来の蛍光ランプと違って全面に形成するので、その形成は容易である。例えば、ガラス筒１の一端（後に光取出し用窓板２を封着するほうの開口部）から蛍光体粉末のスラリーを流し込んだあと、上下を反対にして自然流出させるというような、従来の方法で容易に形成できる。

ガラス筒１には、蛍光体膜５の他に、後に光取出し用窓板２を封着する開口部に、フリットシール４を形成する。尚、このフリットシール４は、ガラス筒１のほうに設けるのに替えて、光取出し用窓板２のほうに設けてもよい。

次いで、従来公知の方法でガラス筒１と光取出し用窓板２とを封着し、内部の密閉空間に放電媒体の希ガスを封入する。その後、ガラス筒１の外面に２つの電極３，３を形成して、本実施例に係るスポット光源用の外部電極形希ガス蛍光ランプを完成する。電極３，３は、例えばアルミニウム箔を貼り付けるなどの方法で形成できる。或いは、スパッタ法で形成することもできる。他に、導電性ペーストを用いた印刷法でも形成できる。但し、この方法をとるときは、一番始めに、ガラス筒１に蛍光体膜５を形成する前に電極を形成しておくことが望ましい。蛍光体の中には、電極形成時の導電性ペーストの焼成における加熱で特性が劣化するものもあるからである。

本発明に係る蛍光ランプは、外部電極構造である。従って、熱陰極放電ランプとは違って電極構造が簡単で寿命が長い。また、細管化するのに有利であるので、発光面の小さいものから大きいものまで幅広く作ることができる。また、冷陰極放電ランプとは違って電極におけるスパッタはないので、これが原因の電極の損耗やガラス筒１の黒化もなく、この点でも寿命が長い。

更に、放電媒体の希ガスに水銀蒸気を含んでいないので、前述した水銀蒸気を含むことに起因する問題はなく、輝度の立上がりが早く、温度の変化にも安定で、環境に対する負荷の小さい蛍光ランプを得ることができる。

なお、ガラス筒１の光取出し用窓板２とは反対側の端部は、試験管様の丸みを帯びた形状ではなく、「コ」の字形の直線的な形であってもよい。また、ガラス筒１と一体になっているものではなく、光取出し側端面の窓板２と同じように、ガラス筒１とは別のガラス板を封着した構造であってもよい。

また、ガラス筒１は直円筒のものを例にして述べたが、これに限らず、光取出し用窓板２から離れるに従って細くなる、例えば流線型、涙滴型あるいは円錐などのような先細りの形状であってもよい。更には、半球であってもよいし、角筒であってもよい。

蛍光体膜５は、取り出す光の波長に応じて選択すればよい。例えば赤、緑、青色発光の蛍光体を混合した三波長域発光形の蛍光体で白色光を得るようにすることもできるし、紫外線発光蛍光体を用いれば、紫外線ランプとして利用できる。勿論、その他の波長域発光の蛍光体を使うこともできる。

次に、本発明の実施例２に係るスポット光源用蛍光ランプの断面図を示す図２を参照して、本実施例に係る蛍光ランプ２００は、光取出し用窓板２の内面にも蛍光体膜７を設けた点が、実施例１に係る蛍光ランプと異なっている。

このようにすると、光取出し用窓板２も発光に使えるので、取り出す光の強度が増す。但し、この面の蛍光体膜７は放電で生じた光を透過させることも必要であるので、ガラス筒１に設ける蛍光体膜５ほどには厚くしない。本実施例では、光の透過率が８０％程度になるように、約１０μｍの厚さにした。

次に、本発明の実施例３に係るスポット光源用蛍光ランプの断面図を示す図３を参照して、本実施例に係る蛍光ランプ３００は、ガラス筒１の内面と蛍光体膜５との間に光反射膜８を設けた点が、実施例１に係る蛍光ランプと異なっている。本実施例においては、光反射膜８に、従来公知の酸化チタン（ＴｉＯ_２）を用いた。

このようにすると、ガラス筒１に形成する蛍光体膜５の厚さを薄くできるので、蛍光体の使用量を減らすことができる。

本発明の蛍光ランプは、スポット照明の光源に用いることができる。

本発明の実施例１に係るスポット光源用蛍光ランプの断面を示す図である。実施例２に係るスポット光源用蛍光ランプの断面を示す図である。実施例３に係るスポット光源用蛍光ランプの断面を示す図である。従来のスポット光源用蛍光ランプの一例の断面を示す図である。

符号の説明

１ガラス筒
２窓板
３電極
４フリットシール
５蛍光体膜
６電源
７蛍光体膜
８光反射膜
１０蛍光ランプ
１１ガラス管
１２窓部
１３反射材
１４反射膜
１５蛍光体膜
１００，２００，３００蛍光ランプ

Claims

放電空間を形作る筒状の外囲器の一方の端面に透光性の部分を設け、前記外囲器に囲まれた放電空間に放電で生じた光を、前記外囲器の端面の透光性の部分を通して、筒状外囲器の軸の伸長方向に取り出す構造の蛍光ランプ。
前記放電空間に生じた光を前記外囲器の内面に設けた蛍光体膜で反射させて前記外囲器の端面の透光性の部分を通して外部に放射する構造であることを特徴とする、請求項１に記載の蛍光ランプ。
放電を前記筒状の外囲器を誘電体とする誘電体バリア放電により生じさせる外部電極構造のものであることを特徴とする、請求項１に記載の蛍光ランプ。
放電媒体の気体に水銀非含有の希ガスを用いたことを特徴とする、請求項１に記載の蛍光ランプ。
一方の端部が閉じた筒状の構造で電気絶縁性を有する本体部分及び、前記筒状の本体部分の他方の端面を気密的に塞ぐ透光性の窓板からなる外囲器と、
前記本体部分と窓板とに囲まれた密閉の放電空間に封入した放電媒体の気体と、
前記外囲器の本体部分の内面に設けた、前記放電空間に生じた光を反射させるに足る厚さの蛍光体膜と、
前記本体部分の外面に設けた、前記放電空間に誘電体バリア放電を生じさせるための外部電極構造の電極とを少なくとも含んでなり、
放電により放電空間に生じた光を前記蛍光体膜で反射させて、前記透光性の窓板を通して、前記筒状の本体部分の軸の伸長方向に取り出す構造の蛍光ランプ。
前記本体部分の内面と蛍光体膜との間に光反射層を設けたことを特徴とする、請求項５に記載の蛍光ランプ。
前記蛍光体膜の厚さを、前記光を反射させるに足る厚さより薄くしたことを特徴とする、請求項６に記載の蛍光ランプ。
前記窓板の放電空間側の面に、厚さが前記本体部分の内面に設けた蛍光体膜より薄い蛍光体膜を設けたことを特徴とする、請求項５に記載の蛍光ランプ。
前記本体部分は円筒状で、縦断面がＵ字形の試験管様のもの又は、縦断面がコの字形のものであることを特徴とする、請求項５に記載の蛍光ランプ。
前記本体部分は、窓板から離れるに従って細くなる先細り構造のものであることを特徴とする、請求項５に記載の蛍光ランプ。
前記本体部分は半球状のものであることを特徴とする、請求項５に記載の蛍光ランプ。
前記放電媒体の気体に、キセノンを含む希ガスで水銀を含まないガスを用いたことを特徴とする、請求項５に記載の蛍光ランプ。