JP2006093083A - 無水銀ランプおよびランプ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 必要以上に駆動電流を増加させることなく、紫外線放射量（輝度）の増大が図れる無水銀ランプを提供すること。
【解決手段】 希ガスが封入されたガラスバルブ４と、ガラスバルブ４内に対向配置された内部電極１４−１８、１６−２０と、ガラスバルブ４の前記対向する内部電極間１４−１８、１６−２０に対応する外周を包囲し、定常点灯時に前記対向する内部電極間に発生する陽光柱の電位とは異なる電位を持たされる外部電極２４とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無水銀ランプおよび当該無水銀ランプを有するランプ装置に関し、特に、放電容器に希ガスが封入されている無水銀ランプ等に関する。
例えばキセノンなどの希ガスを主な放電媒体とし、文字通り水銀を使用しない無水銀ランプは、環境保全の点から近年一層注目されている。加えて、希ガスを用いた無水銀ランプは、水銀ランプほどは周囲温度の影響を受けずに一定の輝度が得られるといった利点を有する。
そこで、蛍光体と組合せて無水銀蛍光ランプとし、一般の照明用途として用いるための開発が行われている。
特開昭６２−２８１２５６号公報 実開平２−６７５５４号公報 特開２００３−７２５１号公報
ところが、無水銀蛍光ランプは水銀が封入されている蛍光ランプ（以下、単に「蛍光ランプ」といった場合は、水銀が封入されているものを指す。）と比べて輝度が低く、一般照明用として現在広く普及している蛍光ランプの代替光源とするには、さらなる輝度の向上が必要となっている。輝度を向上させるためには、駆動電流を増加させればよいように思われる。
しかしながら、駆動電流を増加していくとある時点で、電極間で発生する陽光柱の状態が拡散状態から、当該拡散状態よりも低い輝度となる線条状態に遷移する。拡散状態が維持されている間は駆動電流に比例して輝度は向上するのであるが、線条状態に遷移した途端に輝度は極端に低下してしまうこととなる。すなわち、駆動電流を単に増加させるだけでは、かえって輝度が低下してしまう事態を招来することがある。
なお、上記の課題は、無水銀蛍光ランプに限らず、専ら紫外線をそのまま利用し、例えば殺菌用に用いられる無水銀紫外線ランプ等にも共通する課題である。
そこで、本発明は、必要以上に駆動電流を増加させることなく、紫外線放射量（輝度）の増大が図れる無水銀ランプおよび当該無水銀ランプを有するランプ装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係る無水銀ランプは、希ガスが封入された放電容器と、前記放電容器内に配された、第１および第２の内部電極部と、点灯中に前記両内部電極部間に形成される放電路に対応する前記放電容器外周に配され、前記放電路における陽光柱の横断面を拡大する外部電極とを備えることを特徴とする。
また、前記外部電極は、前記放電容器外周を包囲し、前記陽光柱とは異なる電位を持たされることを特徴とする。
さらに、前記外部電極は、前記陽光柱の存在する位置に対応する前記放電容器外周に設けられていることを特徴とする。
また、前記外部電極は、前記放電路に沿う方向に間隔を置いて配置された、第１の導電部材と第２の導電部材の少なくとも２個の導電部材で構成することとしてもよい。
また、前記外部電極を環状に形成することとしてもよい。
また、前記外部電極は、前記放電容器の外周に沿って巻回された螺旋状としてもよい。
また、前記外部電極を透明導電膜で形成することとしてもよい。
さらに、前記外部電極には、当該外部電極に流れる電流を制限する電流制限素子を接続することとしてもよい。
この場合に、前記外部電極を、前記放電路に沿う方向、前記第２の内部電極部よりも前記第１の内部電極部側寄りに配することとし、当該外部電極を、前記無水銀ランプの点灯電源から前記第２の内部電極部へ至る給電路に、前記電流制限素子を介して接続することとしてもよい。
また、前記第１の内部電極部が、放電時に、陰極となることとしてもよい。
上記したように、外部電極を第１および第２の、少なくとも２個の導電部材で構成する場合には、前記第１の導電部材は、前記第１の内部電極部寄りに配し、前記第２の導電部材は、前記第２の内部電極部寄りに配することとしてもよい。
この場合に、前記第１の導電部材は、前記無水銀ランプの点灯電源から前記第２の内部電極部に至る給電路に、第１の電流制限素子を介して接続し、前記第２の導電部材は、前記点灯電源から前記第１の内部電極部に至る給電路に、第２の電流制限素子を介して接続することとしてもよい。
さらに、前記放電容器内側に、紫外線で励起発光する蛍光体膜を形成することとしてもよい。
また、前記第１の内部電極部と前記第２の内部電極部の内、少なくとも一方の内部電極部は複数の電極で構成し、点灯中に当該電極の数に応じた数の陽光柱を発生させることとしてもよい。この場合に、前記放電容器内側に、紫外線で励起発光する蛍光体膜を形成し、前記放電容器の少なくとも前記陽光柱発生領域に対応する横断面を、前記放電路に垂直な面方向における前記電極の配列に適合した形状にすることとしてもよい。
また、前記放電容器を、扁平な箱体をした平面型の放電容器としてもよい。
上記の目的を達成するため、本発明に係るランプ装置は、上記した無水銀ランプと当該無水銀ランプを点灯する点灯回路とを備えることを特徴とする。
また、前記点灯回路は、前記陽光柱を拡散状態に維持して、前記無水銀ランプを点灯させることを特徴とする。
さらに、前記点灯回路は、前記外部電極に対し、前記陽光柱とは異なる電位を持たせることを特徴とする。
本発明に係る無水銀ランプによれば、放電容器内に配された、第１および第２の内部電極部に給電して両電極部間に拡散陽光柱を発生させると、拡散陽光柱は、外部電極によって、その横断面が拡大される。すなわち、放電路が拡大（拡幅）されることとなり励起される希ガス原子の数が増加し、紫外線放射量が増大する。これにより、必要以上に電流を増加させることなく、紫外線放射量の増大が図られることとなる。
また、上記無水銀ランプを備える本発明に係るランプ装置においても、上記と同様の効果が得られる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ）は、実施の形態１に係る無水銀蛍光ランプ２の一部を切り欠いた平面図であり、図１（ｂ）は、同じく無水銀蛍光ランプ２の一部を切り欠いた側面図である。なお、図１を含む全ての図において、各部材間の縮尺は統一していない。
無水銀蛍光ランプ２は、放電容器の一例として示す、ソーダライムガラスからなり、長手方向の軸と直交する平面で切断した断面が円形をした筒状のガラスバルブ４を有する。ガラスバルブ４の内径は２６ｍｍである。
また、無水銀蛍光ランプ２は、前記ガラスバルブ４における両端部の気密封止部分で支持されたリード線６、８、１０、１２を有する。リード線６とリード線８、リード線１０とリード線１２はそれぞれ平行に配されており、リード線６とリード線１０、リード線８とリード線１２は、それぞれ同軸上に配されている。
各リード線６、８、１０、１２のガラスバルブ４内側の先端には、内部電極１４、１６、１８、２０が接合されている。すなわち、無水銀蛍光ランプ２は、ガラスバルブ４内に対向配置された、一対の内部電極１４、１８ともう一対の内部電極１６、２０の二対の内部電極を有する。別言すれば、無水銀蛍光ランプ２は、後述するように、本例では陰極となる第１の内部電極部１９と陽極となる第２の内部電極部１５とを有する。そして、第１の内部電極部１９が複数の（本例では、２個の）電極１８、２０からなり、第２の内部電極部１５が複数の（本例では、２個の）電極１４、１６からなると捉えることもできる。
ここで、前記各一対の内部電極における対向間隔Ｄ１は５０ｍｍであり、二対間における内部電極の配置間隔（内部電極の中心間距離）Ｄ２は１０ｍｍである。なお、内部電極１４、１６、１８、２０は、例えばニッケルからなる。
また、ガラスバルブ４の管軸方向、少なくとも、内部電極１４、１６と内部電極１８、２０を含む内部電極１４、１６−内部電極１８、２０間に対応するガラスバルブ４の内周面（内壁）には、蛍光体膜２２が形成されている。蛍光体膜２２は、紫外線で励起されて青色発光する(BaMgAl10O17:Eu)といった蛍光体を含む。
ガラスバルブ４内には、キセノン（Ｘｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）からなる希ガスの混合ガス（不図示）が封入されている。当該混合ガスの混合比（圧力比）は、Ｘｅ：Ｎｅ：Ａｒ＝７０：２７：３であり、封入圧は１３．３ｋＰａである。
ガラスバルブ４外周の所定位置には、外部電極２４が設けられている。外部電極２４には、導電部材の一例として、アルミテープを用いている。当該アルミテープの幅Ｗ１は２．５ｍｍで厚みは０．１ｍｍである。実施の形態１では、当該アルミテープを電極１８、２０の先端から、ガラスバルブ４の管軸方向距離Ｄ３の外周に巻き付け、円環状をした外部電極として構成した。なお、距離Ｄ３については後述する。
図２は、上記無水銀蛍光ランプ２を含むランプ装置３０を示す。
ランプ装置３０は、点灯回路の一例として、負極性パルス点灯回路３２（以下、単に「点灯回路３２」と称する。）を有する。点灯回路３２は、直流電源３４、１０ｋΩの抵抗器３６、コンデンサ３８、ダイオード４０、およびＦＥＴ４２等を有し、各構成部品が図２に示すように接続されてなる。なお、図中、符号４４、４６で示すのは、無水銀蛍光ランプ２に流れる電流を調節するための放電電流制限抵抗であり、０〜１００ｋΩの範囲で抵抗値を変化させられる可変抵抗器である。符号４８、５０、５２で示すのは、１ｋΩの抵抗器であり、これはオシロスコープで電流値（電流波形）を測定するために設けられているものである。また、図２に示すように、本例では、内部電極１８、２０（第１の内部電極部１９）を陰極（Cathode）、内部電極１４、１６（第２の内部電極部１５）を陽極（Anode）とし、外部電極２４を、陽極（GND）側に接続することとした（以下、内部電極陰極１８、２０、内部電極陽極１４、１６と称する場合がある）。この場合、図２の回路図から明らかなように、定常点灯の際、外部電極２４は、対向する電極間に形成される放電路中における陽光柱の電位とは異なる電位を持たされる（本例では、陽光柱の電位よりも高い電位を持たされる）こととなる。
上記の構成からなるランプ装置３０による無水銀蛍光ランプ２の点灯の様子についての説明に入る前に、拡散陽光柱と線条陽光柱の説明を行う。
ランプ装置３０において、無水銀蛍光ランプ２から外部電極２４を取り除き、ガラスバルブ４内の封入ガスをキセノン（Ｘｅ）のみとし、封入圧６．７ｋＰａとしたものを作製し、これを点灯回路３２でパルス点灯させた。このときのパルスの繰り返し周波数は１０ｋＨｚでパルス幅は２０μｓである。
このときの点灯の様子を撮影した写真を図３に、また、電極間の電圧・電流波形を図４に示す。図４（ａ）は電極１４−１８間の、図４（ｂ）は電極１６−２０間の電圧・電流波形をそれぞれ示している。図４（ａ）、図４（ｂ）において、横軸は時間[μｓ]、左縦軸は電圧[Ｖ]、右縦軸は電流[ｍＡ]であり、図中、電圧波形は実線で、電流波形は一点鎖線で示している。また、上下に各１本引かれた破線は、それぞれ、０[Ｖ]ラインと０[ｍＡ]ラインを示している。
図３に示すように、このときの陽光柱は、その全長に亘り径方向に膨張（拡散）した状態を呈する（このような拡散状態の陽光柱を「拡散陽光柱」と称することとする。）。
拡散状態では、陽光柱は紫外線放射量が多いので、蛍光体で変換される可視光も多く、輝度が高い。この状態から、可変抵抗器４４、４６を操作して電流値を増加させると、さらに紫外線放射量が増加し、輝度が高くなる。すなわち、陽光柱が拡散状態にある間は、電流の大きさに比例して紫外線放射量も多くなる。
しかし、電流がある値（この値を「遷移電流値」と称することとする。）を超えると、陽光柱は、図５に示す写真のように、線条に収縮した状態に遷移する（このような線条状態の陽光柱を「線条陽光柱」と称することとする。）。このときの、電極間の電圧・電流波形を図６に示す。図６は、電極１４−１８間および電極１６−２０間の電圧・電流波形を図４と同様に表した図である。
線条陽光柱における紫外線放射量は、拡散陽光柱における紫外線放射量よりも格段に少なくなり、その結果、ランプの輝度も極端に低下してしまう。すなわち、線条状態に遷移する直前の拡散状態において、陽光柱から発せられる紫外線放射量は最大となる。
上記のことを踏まえ、実施の形態に係るランプ装置３０では、可変抵抗４４、４６を操作し、線条状態に遷移する直前の拡散状態で無水銀蛍光ランプ２を発光させることとした。
続いて、実施の形態１に係る無水銀蛍光ランプ２の点灯の様子について説明する。
なお、以降、無水銀蛍光ランプ２は、パルスの繰り返し周波数３０ｋＨｚでパルス幅２μｓの点灯条件で点灯させた。
図１に戻り、外部電極２４を、内部電極陰極１８、２０からの距離Ｄ３が１０ｍｍとなる位置に配し、上記の点灯条件で点灯させた。このときの点灯の様子を撮影した写真を図８に示す。ここで、比較例として外部電極２４を配置していないもの（以下、「比較ランプ」と称する。）を準備し、同じ点灯条件で点灯させたときの様子を撮影した写真を図７に示す。
図７、図８から、外部電極２４およびその近傍で陽光柱がさらに拡大されている（すなわち、横断面積が増加している）ことが分かる。これは、陽光柱よりも高い電位を持たされ、当該陽光柱の周囲を包囲している外部電極２４によって、陽光柱が外方に引っ張られているからである。陽光柱の横断面積の増加、すなわち、放電路の拡大によって、励起される原子の数が増加し、紫外線放射強度が増加する。その結果、蛍光体で変換される可視光も増加し、ランプの輝度が向上（光束が増加）することとなる。さらに、陽光柱の拡大によって、蛍光体膜により近い位置で紫外線が放射されることとなることによっても光束が増加することとなる。
上記の効果等を、実験により検証した。
[実験１]
図１に示す、外部電極２４の内部電極陰極１８、２０からの距離Ｄ３を０〜５０ｍｍの間で変化させて、ランプ特性の測定をおこなった。
測定結果を図９に示す。図９（ａ）は外部電極の位置と全光束の関係を、図９（ｂ）は外部電極の位置と消費電力の関係を、図９（ｃ）は外部電極の位置と発光効率の関係を、図９（ｄ）は外部電極の位置と印加電圧（電極間のピーク電圧）の関係を、それぞれ示している。図９の上記各グラフにおいて、破線で示すのは、前記比較ランプの測定結果である。なお、全光束は、照度球を用いて測定した照度を換算した値である。
図９（ａ）から分かるように、外部電極２４の位置に拘わらず、無水銀蛍光ランプ２の全光束は、比較ランプの全光束よりも常に上回っている。すなわち、陽極（GND）側に接続した外部電極２４が、ガラスバルブ４の管軸方向（すなわち、定常点灯時に形成される放電路に沿う方向）、内部電極陰極１８，２０側寄りに位置しようが、内部電極陽極１４，１６側寄りに位置しようが、比較ランプよりも全光束は上回ることが分かる。そして、距離Ｄ３＝７．５ｍｍのときに全光束は最大値２４．０[ｌｍ]となる。距離Ｄ３が７．５ｍｍよりも大きくなるにしたがって全光束は漸減する。全体的に、無水銀蛍光ランプ２の全光束は、比較ランプよりも１割程度向上している。上記の結果から、より多くの光束を得るという観点からは、外部電極２４は、内部電極陽極１４、１６よりも内部電極陰極１８、２０寄りに設ける（最適には、Ｄ３＝７．５ｍｍの位置）のが好ましいといえる。これは、外部電極２４を内部電極陰極１８、２０近傍に配置すると、外部電極２４が内部電極陰極１８、２０上で電流が集中して陰極点を形成しようとするのを妨げ、また内部電極間での放電で陽光柱が収縮するのを防ぐためであると考えられる。
図９（ｂ）から分かるように、消費電力は、全体的には、比較ランプよりも無水銀蛍光ランプ２の方が１割程度高くなる。また、無水銀蛍光ランプ２において、全体的には、外部電極２４の位置による変化はあまり見られず、ほぼ一定の値をとる。しかし、距離Ｄ３＝０ｍｍにすると、消費電力は急激に上昇する。この原因の一つとして、外部電極２４と
内部電極陰極１８、２０の距離を０にすると、当該外部電極２４と内部電極陰極１８、２０との間で放電が生じることが考えられる。
図９（ｃ）から分かるように、無水銀蛍光ランプ２において、距離Ｄ３を０ｍｍから大きくしていくと、発光効率は徐々に上昇し、Ｄ３＝１５ｍｍ付近で最大となり、それ以降は漸減する。また、無水銀蛍光ランプ２の発光効率は、Ｄ３＝１０〜４０ｍｍの範囲において、確実に、比較ランプの発光効率よりも高くなっている。
図９（ｄ）から分かるように、実験の範囲内においては、外部電極２４を設けたことにより、無水銀蛍光ランプ２の印加電圧は、比較ランプの印加電圧よりも低くなる。そして、Ｄ３＝１５ｍｍあたりにおいて、印加電圧は最低となる。印加電圧が低いほど、電源の小型化を図ることができ、ランプ設計上も有利となる。図９（ｄ）から判断して、Ｄ３＝５〜２０ｍｍの範囲が好ましく、さらには、Ｄ３＝１０〜２０ｍｍの範囲が好ましい。
[実験２]
次に、外部電極の幅Ｗ１（図１参照）を１〜１７．５ｍｍの間で変化させて、上記実験１と同様の測定を行った。なお、この場合に、距離Ｄ３は、上記実験１で比較的大光束・高効率が得られた１０ｍｍに固定した。
実験結果を図１０に示す。図１０（ａ）〜（ｄ）において、横軸に外部電極の幅Ｗ１をとっている。縦軸は、図９（ａ）〜（ｄ）の対応するグラフと同様である。図１０（ａ）〜（ｄ）の各グラフにおいて、破線で示すのは、比較ランプの測定結果である。なお、図９（ａ）と図１０（ａ）間、図９（ｂ）と図１０（ｂ）間、および図９（ｃ）と図１０（ｃ）間で、比較ランプの値が若干異なっているのは、実験１と実験２とが時期を異にして実施されたことによるデータのばらつきが現れているためである。このことは、実験１、２の結果と後述する実験３、４の結果との関係においても同様である。
図１０（ａ）から分かるように、実験の範囲内では、無水銀蛍光ランプ２の全光束は、比較ランプの全光束よりも常に上回っている。そして、全光束は、幅Ｗ１＝５〜１５ｍｍの範囲において、ほぼ等しい値をとるが、その中でもＷ１＝１０ｍｍのときに最大全光束２３．８[ｌｍ]が得られる。Ｗ１が１０ｍｍを超えると全光束は減少傾向となる。これは、本例においては、外部電極として光を遮断するアルミテープを用いているからである。
図１０（ｂ）、（ｃ）から分かるように、外部電極の幅Ｗ１が大きくなるほど、消費電力が大きくなり、発光効率が低下する。発光効率が低下するのは、消費電力が大きくなるからである。消費電力が大きくなる原因として、以下の点が考えられる。すなわち、外部電極−内部電極間の放電は、外部電極と内部電極との間に存するガラスバルブ部分をキャパシタンスとした誘電体バリア放電となる。つまり、外部電極の幅を大きくすると、当然に、ガラスバルブ外周に接触する外部電極の面積が大きくなるため、キャパシタンスが大きくなり、その結果、外部電極にその分、電流が多く流れることとなる。このため消費電力が増加するのである。
図１０（ｄ）から、外部電極２４の幅Ｗ１が大きくなるほど、印加電圧は低下することが分かる。
以上、実験１および実験２の結果から、全光束、発光効率の観点から、外部電極２４の内部電極陰極１８、２０からの距離Ｄ３は、１０ｍｍが好ましく、また、外部電極２４の幅Ｗ１は２．５ｍｍ以下とするのが好ましいといえる。
なお、上記した例では、蛍光体膜を構成する蛍光体として、青色蛍光体(BaMgAl10O17:Eu)のみを用いたが、蛍光体膜を構成する蛍光体は、これに限らず、たとえば、前記青色発光の蛍光体に、赤色発光の蛍光体(Y2O3:Eu)および緑色発光の蛍光体(LaPO4:Ce,Tb)を加え、全体として白色発光となるようにしても構わない。
実施の形態１に係る無水銀蛍光ランプ２において、蛍光体膜を上記３種類の蛍光体で構成し、幅２．５ｍｍのアルミテープを内部電極陰極１８、２０からの距離Ｄ３＝１０ｍｍの位置に配して外部電極２４を構成したものを作製したところ、全光束１８０[ｌｍ]、発光効率５０[ｌｍ・Ｗ-1]が得られている。
（実施の形態２）
図１１に、実施の形態２に係る無水銀蛍光ランプ６０の一部を切り欠いた平面図を示す。
実施の形態１の無水銀蛍光ランプ２（図１参照）では、アルミテープ１個で外部電極を構成したのに対し、実施の形態２の無水銀蛍光ランプ６０は、アルミテープ２個で外部電極を構成した点が異なっている以外は、実施の形態１と基本的に同じ構成である。したがって、共通部分には、実施の形態１と同様の符号を付してその説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。
無水銀蛍光ランプ６０では、アルミテープ２４に加え、同様のアルミテープ６２をガラスバルブ４外周に配することとした。すなわち、実施の形態２に係る無水銀蛍光ランプ６０では、２個のアルミテープ２４、６２で、外部電極６４を構成することとした。ここで、説明の便宜上、符号２４で示す方を第１外部電極、符号６２で示す方を第２外部電極と称することとする。なお、図示は省略するが、第２外部電極６２は、第１外部電極２４と同電位となるよう、図２に示す回路上で結線されている。
[実験３]
第１外部電極２４、第２外部電極６２共に、幅は２．５ｍｍとし、第１外部電極２４の内部電極陰極１８、２０からの距離Ｄ３を１０ｍｍに固定し、第２外部電極６２の内部電極陰極１８、２０からの距離Ｄ４を変化させて、前記実験１と同様の実験３を行った。因みに、第２外部電極を中央に配置した際（Ｄ４＝２５ｍｍ）の無水銀蛍光ランプ６０の発光状態を撮影した写真を図１３に示す。
実験３の結果を図１２に示す。図１２（ａ）は第２外部電極６２の位置と全光束の関係を、図１２（ｂ）は第２外部電極６２の位置と消費電力の関係を、図１２（ｃ）は第２外部電極６２の位置と発光効率の関係をそれぞれ示している。図１２の上記各グラフにおいて、破線で示すのは、前記比較ランプの測定結果である。また、一点鎖線で示すのは、実験１から得られた第１外部電極２４のみとした場合の最適値を示している。ここで最適値は、距離Ｄ３＝１０ｍｍのときのものである。
図１２（ａ）から分かるように、第２外部電極６２の位置に拘わらず、無水銀蛍光ランプ６０の全光束は、比較ランプの全光束よりも常に上回っている。無水銀蛍光ランプ６０の全光束は、比較ランプよりも全体的に３割程度向上している。第２外部電極６２が、内部電極陰極１４、１８から遠ざかる程、全光束は増大し、Ｄ４＝５０ｍｍのときに、最大全光束２６．０[ｌｍ]が得られる。また、第２外部電極６２を第１外部電極２４よりも内部電極陽極１４、１６側に配置した場合に、一点鎖線で示す第１外部電極２４のみとした場合の全光束を上回る。これは、第１外部電極２４によって拡大された陽光柱が内部電極陽極１４、１６との間で再び収縮しようとするのを第２外部電極６２が防ぐためであると推察される。
図１２（ｂ）から分かるように、実施の形態２に係る無水銀蛍光ランプ６０では、点線で示す比較ランプの場合と比べて消費電力は３割程度上昇するが、一点鎖線で示す第１外部電極２４のみとした場合と大差は見られない。また、第２外部電極６２の位置によらず、消費電力はほぼ一定となる。これは、第２外部電極６２が移動するだけで、第１外部電極２４と第２外部電極６２のガラスバルブ４外周と接触する面積の合計は変化しないためであると考えられる。
図１２（ｃ）から分かるように、実施の形態２に係る無水銀蛍光ランプ６０において、第２外部電極６２が内部電極陰極１８、２０から遠ざかるほど発光効率は向上している。距離Ｄ４が５ｍｍ以上３０ｍｍ未満の範囲では、一点鎖線で示す第１外部電極２４のみとした場合とほぼ等しい値をとるが、距離Ｄ４が３０ｍｍ以上になると第１外部電極２４のみとした場合を上回ることとなる。このことから、発光効率の面からは、第１外部電極２４は、一方の内部電極（本例では、内部電極陰極１８、２０）寄りに、第２外部電極６２は、他方の内部電極（本例では、内部電極陽極１４、１６）寄りに配置することが好ましいと言える。
（実施の形態３）
図１４に、実施の形態３に係る無水銀蛍光ランプ７０の平面図を示す。
実施の形態３に係る無水銀蛍光ランプ７０は、外部電極の形状が異なる以外は実施の形態１の無水銀蛍光ランプ２と基本的に同じ構成である。したがって、共通部分には同じ符号を付してその説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。
無水銀蛍光ランプ７０では、幅２．５ｍｍのアルミテープをガラスバルブ４の外周に螺旋状に巻き回して外部電極７２を構成することとした。アルミテープの巻回開始端と巻回終了端は、ガラスバルブ４の管軸方向、それぞれ、内部電極陰極１８、２０、内部電極陽極１４、６０の存する位置とし、等ピッチで複数回巻（本例では、４回巻き）とした。また、外部電極７２に陽光柱とは異なる電位を持たせるために接続するリード線（不図示）を、アルミテープの陰極側端部に接続することとした。
上記の構成からなる無水銀蛍光ランプ７０を、図２に示す点灯回路３２で点灯させた際の様子を撮影した写真を図１５に示す。
図８に示す実施の形態１の無電極蛍光ランプ２、図１３に示す実施の形態２の無電極蛍光ランプ６０と比較すると、当該図１５に示す実施の形態３の無電極蛍光ランプ７０において、ガラスバルブ４の管軸方向全長に亘って陽光柱が最も広がっていることが分かる。
[実験４]
比較ランプ、無水銀蛍光ランプ２、無水銀蛍光ランプ６０、無水銀蛍光ランプ７０において、封入ガスをキセノン（Ｘｅ）のみとし、封入圧を１０．７ｋＰａとしたものを作製し（これらのランプをそれぞれ、比較ランプＬ、無水銀蛍光ランプ２Ｌ、無水銀蛍光ランプ６０Ｌ、および無水銀蛍光ランプ７０Ｌとする。）、種々のランプ特性を測定した。
ここで、無水銀蛍光ランプ２Ｌ、６０Ｌ、７０Ｌにおいて、外部電極を構成するアルミテープの幅は２．５ｍｍとした。無水銀蛍光ランプ２Ｌにおいて、外部電極２４の内部電極陰極１８、２０からの距離Ｄ３（図１参照）は１０ｍｍとした。無水銀蛍光ランプ６０Ｌにおいて、第１外部電極２４と第２外部電極６２の内部電極陰極１８、２０からの距離Ｄ３、Ｄ４（図１１参照）はそれぞれＤ３＝１０ｍｍ、Ｄ４＝２５ｍｍとした。無水銀蛍光ランプ７０Ｌにおいて、螺旋のピッチは１０ｍｍとした。
実験結果を図１６に示す。
図１６に示すように、全光束は無水銀蛍光ランプ７０Ｌで最大となり、次いで、無水銀蛍光ランプ６０Ｌ、無水銀蛍光ランプ２Ｌ、比較ランプＬの順となる。また、放電電圧（絶対値）は、この順とは逆になり、無水銀蛍光ランプ７０Ｌで最低となる。消費電力は、比較ランプＬが最低で、次いで、無水銀蛍光ランプ２Ｌ、無水銀蛍光ランプ６０Ｌ、無水銀蛍光ランプ７０Ｌの順に高くなる。これは、外部電極のガラスバルブとの接触面積が増大することによるものと考えられる。この結果、発光効率も消費電力と同様の傾向を示している。
（実施の形態４）
図１７（ａ）に、実施の形態４に係る無水銀蛍光ランプ９０の一部を切り欠いた平面図を、図１７（ｂ）に、同じく無水銀蛍光ランプ９０の一部を切り欠いた側面図を示す。
実施の形態４に係る無水銀蛍光ランプ９０は、主として、蛍光体膜の構成および陰極側となる内部電極部が異なる以外は、実施の形態１の無水銀蛍光ランプ２（図１）と基本的に同じ構成である。したがって、共通部分には同じ符号を付してその説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。
実施の形態１の無水銀蛍光ランプ２では、蛍光体膜を構成する蛍光体として、青色蛍光体のみを用いたが、実施の形態４の無水銀蛍光ランプ９０では、青色蛍光体(BaMgAl10O17:Eu)、緑色蛍光体(LaPO4:Ce,Tb)および赤色蛍光体(Y2O3:Eu)で蛍光体膜９１を構成し、全体として白色発光させるようにしている。
また、実施の形態１の無水銀蛍光ランプ２では、陰極側にも陽極側にも複数個（本例では２個）の電極を設けているが、実施の形態４の無水銀蛍光ランプ９０では、陰極側となる内部電極部を単一の内部電極９２で構成することとしている。こうすることにより、ランプ構造が簡易になって、製造がし易くなる。加えて、陰極側へは１系統で給電できることとなるので、給電系統の簡略化を図ることができる。
なお、ガラスバルブ４の管軸方向と直交する方向における、内部電極９２の長さＤ６は、少なくとも、両内部電極１４，１６と対向できるだけの長さを有する。すなわち、Ｄ５≦Ｄ６の関係にある。内部電極９２（以下、内部電極陰極９２と称する場合がある。）には、これと接合されたリード線９４を介して給電される。
実施の形態４では、外部電極２４は、幅Ｗ１＝２．５ｍｍとし、内部電極陰極９２からの距離Ｄ３＝５ｍｍの位置に巻き付けた。また、ガラスバルブ４内の封入ガスはキセノン（Ｘｅ）のみとし、その封入圧は１０．７ｋＰａとした。なお、言うまでも無く、外部電極の形態・位置や封入ガスの種類・封入圧は、上記のものに限定されるものではなく、実施の形態１〜３と同様にしても構わない。
図１８は、上記無水銀蛍光ランプ１００を含むランプ装置１００を示す。
図２に示す実施の形態１の場合と異なるのは、内部電極陰極９２側寄りに設けられた外部電極２４に対し、当該外部電極２４に流れる電流を制限する電流制限素子の一例として示す抵抗器１０２を接続している点である。すなわち、直流電源３４（点灯回路３２）から内部電極陽極１４，１６に至る給電路１０４に、抵抗器１０２を介して、外部電極２４を接続している点である。
外部電極２４に抵抗器１０２を接続した理由は、以下の通りである。上述した[実験２]において、外部電極２４の幅Ｗ１が大きくなるほど、消費電力が大きくなり、発光効率が低下することが確認された。このこと等に鑑み、外部電極２４を流れ、発光に直接寄与しない電流を低減（制限）することにより、発光効率の向上を図ることができると考えたからである。
この効果を実験によって検証した。
[実験５]
図１８に示す抵抗器１０２の抵抗値を１〜１０4ｋΩの範囲で変化させ、そのときの発光効率[ｌｍ/Ｗ]の変化を調べた。なお、本実験において、点灯回路３２におけるパルスの繰り返し周波数は２５ｋＨｚ、パルス幅は２μｓとした。
実験結果を、図１９に示す。なお、図１９のグラフ中、破線で示すのは、外部電極を設けない場合の発光効率である。同じく、二点鎖線で示すのは、外部電極は設けるのであるが、当該外部電極は、点灯装置における回路のいずれの部位にも接続せず（すなわち、開放し）、いわゆる電気的に浮いた状態とした場合の発光効率である。
図１９から分かるように、抵抗器１０２の抵抗値が大きくなるにしたがって、発光効率は高くなる傾向にある。そして、無水銀蛍光ランプ９０の発光効率は、抵抗値が１００ｋΩを超えたあたりから、外部電極を設けないものよりも高くなることが分かる。
ここまで説明してきた実施の形態１〜４では、外部電極を陽極側に接続することとしたが、陰極側に接続しても構わない。
外部電極を陰極側に接続した例を、実施の形態４の変形例として、図２０に示す。図２０は、当該変形例に係る無水銀蛍光ランプ１１０を含むランプ装置１１２の概略構成を示す。なお、図２０中において、図１８で示したのと同様の部材については、同じ符号を付し、その説明については省略する。
図２０に示すように、無水銀蛍光ランプ１１０の外部電極２４は、陰極側に接続されている。すなわち、外部電極２４は、直流電源３４（点灯回路３２）から内部電極陰極９２に至る給電路１１４に、抵抗器１０２を介して接続されている。また、外部電極２４は、ガラスバルブ４の管軸方向、内部電極陽極１４，１６側寄りに設けられている。
上記のように構成した無水銀蛍光ランプ１１０（図１０）も、無水銀蛍光ランプ９０（図１８）と同様、外部電極を有しない従来の無水銀蛍光ランプよりも多くの光束が得られることが確認されている。但し、無水銀蛍光ランプ１１０と無水銀蛍光ランプ９０の比較では、無水銀蛍光ランプ９０方が無水銀蛍光ランプ１１０よりも多くの光束が得られることが確認されている。
また、下記する理由により、放電開始電圧に関しては、無水銀蛍光ランプ９０の方が無水銀蛍光ランプ１１０よりも低くなると考えられる。言うまでも無く、電子は陰極（内部電極陰極９２）から放出されて陽極（内部電極陽極１４，１６）へと向かう。この場合に、無水銀蛍光ランプ９０の方が、無水銀蛍光ランプ１１０よりも、内部電極陰極９２から電子が放出され易くなると考えられるからである。すなわち、無水銀蛍光ランプ９０は、（i）外部電極２４を、ガラスバルブ４の管軸方向、内部電極陰極９２に近づけて配置しており、（ii）外部電極２４を陽極側に接続して、当該外部電極２４を内部電極陰極９２よりも高電位にしている。したがって、（i）無水銀蛍光ランプ９０の場合よりも、外部電極２４が内部電極陰極９２から遠く、（ii）外部電極２４が陰極側に接続されて、当該外部電極２４の電位が内部電極陰極９２よりも低くなっている無水銀蛍光ランプ１１０よりも、上記無水銀蛍光ランプ９０の方が、外部電極２４による、内部電極陰極９２から電子を引き出す作用が強くなると考えられるからである。
なお、上記した変形例に係る無水銀蛍光ランプ１１０では、外部電極２４を、図２０において実線示す位置、すなわち、ガラスバルブ４の管軸方向、内部電極陽極１４，１６側寄り（本例では、内部電極陽極１４，１６の近傍）に配することとしたが、これに限らず、一点鎖線で示す位置、すなわち、ガラスバルブ４の管軸方向、内部電極陰極９２側寄り（本例では、内部電極陰極９２の近傍）に配することとしても構わない。このようにした場合であっても、外部電極を有しない従来の無水銀蛍光ランプよりも多くの光束が得られることが確認されている。
（実施の形態５）
ここまで説明してきた実施の形態では、外部電極は、陰極（Cathode）側か陽極（Anode）側のいずれか一方に接続することとしたが、外部電極を複数の導電部材（アルミテープ）で構成した場合には、導電部材ごとに、異なる極性側に接続することとしても構わない。このようにする例を、実施の形態２の無水銀蛍光ランプ６０（図１１）を用いて説明する。
図２１に、無水銀蛍光ランプ６０を含むランプ装置１３０を示す。
本例では、第１外部電極２４は、ガラスバルブ４の管軸方向、内部電極陰極１８，２０側寄り（本例では、内部電極陰極１８，２０の近傍）に配され、第２外部電極６２は、ガラスバルブ４の管軸方向、内部電極陽極１４，１６側寄り（本例では、内部電極陽極１４，１６の近傍）に配されている。
そして、第１外部電極２４は、陽極側に接続されている。すなわち、第１外部電極２４は、点灯電源である直流電源３４から内部電極陽極１４，１６に至る給電路１３２に抵抗器１３４を介して接続されている。
一方、第２外部電極６２は、陰極側に接続されている。すなわち、第２外部電極６２は、前記直流電源３４から内部電極陰極１８，２０に至る給電路１３６に抵抗器１３８を介して接続されている。
以上説明したように、本実施の形態に係る無水銀蛍光ランプおよびランプ装置によれば、点灯回路によって陽極・陰極の両内部電極から給電し、当該電極間に拡散陽光柱を発生させると共に、前記外部電極に対し前記拡散陽光柱の電位よりも高い電位を持たせることにより、前記拡散陽光柱は、包囲された外部電極によって径方向に拡大される。すなわち、放電路が拡大（拡幅）されることとなる関係上、励起される希ガス原子の数が増加する。その結果、紫外線放射強度が高くなり、蛍光体により得られる可視光（光束）が増加する。さらに、拡散陽光柱が径方向に拡大され、蛍光体膜により近い位置で紫外線が放射されることによっても光束が増加することとなる。
また、上記効果を別の側面から捉えると以下のようになる。放電路が拡大されると、陽光柱における抵抗がさがり、その結果、より多くの電流を流すことができることとなる。換言すると、陽光柱が拡散状態から線条状態に遷移するときの電流値（前記遷移電流値）を、外部電極を設けることによって外部電極を設けない場合よりも大きくすることが可能となる。すなわち、外部電極を設けると外部電極を設けない場合よりも、陽光柱を拡散状態に維持したまま流せる電流を増大させることが可能となり、紫外線放射量の増大、ひいては、光束の増大を図ることができるのである。
さらに、詳細なデータは省略するが、実施の形態に係る無水銀蛍光ランプの放電開始電圧は、比較ランプよりの放電開始電圧よりも低くなることが確認されている。これは以下の理由による。すなわち、外部電極を設けることにより、内部電極間の放電開始電圧より低い印加電圧で外部電極と内部電極（陰極）との間で放電が開始される。これにより、初期電子が供給されて、内部電極間の放電開始が助けられるためである。
また、さらに、外部電極を点灯回路と抵抗を介して接続することによって、発光に直接寄与しない電流（外部電極を流れる電流）が低減（制限）され、発光効率の向上を図ることができる。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記した形態に限らないことは勿論であり、例えば、以下のような形態とすることもできる。
（１）上記実施の形態では、アルミテープをガラスバルブの外周の全周に亘って巻き回し、当該アルミテープでガラスバルブ外周を包囲して外部電極を構成することとしたが、外部電極の態様はこれに限らず、例えば、図２２に示すように構成することとしても構わない。
（i）図２２（ａ）、（ｂ）は、方形をした導電箔（本例ではアルミ箔）８２をガラスバルブ４外周の周方向に複数枚（本例では８枚）、所定の間隔で（本例では等間隔で）貼着して、外部電極を構成した例である。なお、図２２（ａ）は、ガラスバルブ４の一部と外部電極のみを表した斜視図であり、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）の外部電極（導電箔）の位置でガラスバルブ４を切断した図である。また、煩雑さを避けるため、図２２（ｂ）では、ガラスバルブ４に関して、その外周のみを表している。
上記のように外部電極を構成し、各導電箔８２に、陽光柱とは異なる電位を持たせることにより、陽光柱は、当該陽光柱と電位差を持った各アルミ箔８２によって外方に引っ張られることとなり、上記した実施の形態と同様の効果が得られる。
なお、導電箔の形状は方形に限らず任意であり、配置間隔も等間隔に限らず任意である。
（ii）上記（i）の形態では、導電箔８２を８枚配置して外部電極を構成することとしたが、これに限らず、例えば、図２２（ｃ）に示すように、３枚の導電箔８２Ａ〜Ｃでガラスバルブ４外周を包囲して外部電極を構成することとしても構わない。この場合、ガラスバルブ４の横断面において、各導電箔８２Ａ〜Ｃおよび各導電箔８２Ａ〜Ｃの両端を次々に結ぶ線（図中の一点鎖線）で囲まれる領域の中に、陽光柱の横断面における中心部が入るので、当該陽光柱は導電箔８２Ａ〜Ｃによって外方（３方）に引っ張られ、この部分でその横断面積が増大することとなる。換言すると、離散して配置された各導電箔および各導電箔の端部を順次結ぶ線で囲まれる領域に陽光柱の中心部が入るように、当該複数枚の導電箔でガラスバルブ外周を包囲すればよいのである。
（iii）図２２（ｄ）に示すのは、一対のアルミテープ８４Ａ、８４Ｂをガラスバルブ４の外周に対向させて外部電極を構成した例である。本例においても、離散して配置された各導電箔（アルミテープ８４Ａ、８４Ｂ）および各導電箔（アルミテープ８４Ａ、８４Ｂ）の端部を順次結ぶ線（図中の一点鎖線）で囲まれる領域に陽光柱の中心部が入るように、当該２枚の導電箔（アルミテープ８４Ａ、８４Ｂ）でガラスバルブ４外周が包囲されて外部電極が構成されているので、上記（ii）と同様の効果が得られる。
（iv）図２２（ｅ）に示すのは、アルミテープ８６をガラスバルブ４の外周の半周に巻き付けて、外部電極とした例である。この場合でも、導電箔（アルミテープ８６）および当該導電箔（アルミテープ８６）の端部を結ぶ線（図中の一点鎖線）で囲まれる領域に陽光柱の中心部が入ることとなる。なお、この場合、アルミテープはガラスバルブ４の半周以上、すなわち、横断面においてアルミテープおよび当該アルミテープの両端を結ぶ線で形成される扇形の中心角が１８０度以上となるように巻き付けて外部電極を構成することとしても構わない。
（２）上記実施の形態では、外部電極を構成する部材として、テープ状のものや方形箔状のものを用いたが、これに限らず、金属ワイヤーを用いてもよい。すなわち、金属ワイヤーをガラスバルブに巻回して、外部電極を構成するのである。
（３）上記実施の形態では、外部電極の材質としてアルミを用いたが、これに限らず、他の金属を用いてもよい。
また、外部電極は、例えばＩＴＯ（In2O3:SnO2）からなる透明導電膜で形成することとしても構わない。この場合には、陽光柱の全長に亘り、ガラスバルブ外周の全周を覆うように（包囲するように）透明導電膜を形成して外部電極を構成することとしても構わない。
（４）ガラスバルブの形状に関しては、上記実施の形態で示したものに限らず、例えば、以下のような形態とすることができる。
（i）上記実施の形態では、ガラスバルブとして横断面が円形のものを用いたが、ガラスバルブは、円形断面のものに限らず、例えば略楕円形断面のものであってもよく、特に限定されるものではない。
上記実施の形態１〜５においては、特に略楕円断面とすることによって、輝度むらの低減効果が期待できる。その理由を、図２３（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。
図２３（ａ）は、実施の形態１に係る無水銀蛍光ランプ２を、図１（ａ）に示すＨ−Ｈ線に沿って切断した断面図である。無水銀蛍光ランプ２は、２対の内部電極を有しているので、定常点灯の際には、対向する内部電極１４と内部電極１８の間（図１（ａ）参照）、および、同じく内部電極１６と内部電極２０の間（図１（ａ）参照）で、それぞれ陽光柱が発生する。
そして、陽光柱の横断面は、図２３（ａ）において一点鎖線に示すような形状となる。すなわち、内部電極１４、１６のそれぞれに対応して陽光柱ＰＣ１，ＰＣ２が発生し、これら陽光柱ＰＣ１，ＰＣ２の一部が重なった状態となる。本例では、図２３において、円形断面の陽光柱ＰＣ１，ＰＣ２が横方向に並んだ形となる。この場合、ガラスバルブ４の横断面形状が円形であると、陽光柱ＰＣ１，ＰＣ２と蛍光体膜２２の距離（間隙）が縦方向に長く横方向に短くなり輝度むらが生じてしまう。そこで、可能な限り陽光柱ＰＣ１，ＰＣ２の横断面外形に沿うようにすべく、少なくとも前記陽光柱発生領域に対応する横断面が、図２３（ｂ）に示すように、略楕円形状となるようにガラスバルブ１４０を形成することが好ましいのである。すなわち、陽光柱（放電路）に垂直な面方向における内部電極１４，１６の配列に適合した形状に、ガラスバルブ１４０の横断面を形成するのである。なお、図２３（ｂ）〜（ｅ）に示す一点鎖線も陽光柱の横断面を示している。
図２３（ｃ）は、横一列に配列された内部電極１４２Ａ〜Ｅに適合させて、ガラスバルブ１４４の横断面形状を横長の略長方形にした例を示す。なお、本例は、後述する平面型をしたガラスバルブの一例でもある。
図２３（ｄ）は、三角形状に配列された内部電極１４６Ａ〜Ｃに適合させて、ガラスバルブ１４８の横断面形状を略三角形にした例を示す。
図２３（ｅ）は、正方形状に配列された内部電極１５０Ａ〜Ｄに適合させて、ガラスＡバルブ１５２の横断面形状を略正方形にした例を示す。
（ii）また、ガラスバルブは、長手方向の軸と直交する平面で切断した断面が細長い長方形をした（すなわち、扁平な箱体をした）いわゆる平面型であってもよい。
ここで、上記平面型をしたガラスバルブを有する無水銀蛍光ランプ１６０の一例を図２４に示す。
図２４（ａ）は、無水銀蛍光ランプ１６０の一部を切り欠いた平面図であり、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）におけるＪ−Ｊ線に沿って一部を切断した断面図であり、図２４（ｃ）は、図２４（ａ）におけるＫ−Ｋ線に沿って切断した断面図である。
無水銀蛍光ランプ１６０は、平面型のガラスバルブ１６２を有する。
また、無水銀蛍光ランプ１６０は、前記ガラスバルブ１６２の長手方向における両端部の気密封止部分で支持されたリード線１６４，１６６，１６８，１７０を有する。リード線１６４，１６６，１６８は互いに平行に配されており、リード線１６６とリード線１７０は、同軸上に配されている。
各リード線１６４，１６６，１６８，１７０のガラスバルブ１６２内側の先端には、内部電極１７２，１７４，１７６，１７８が接合されている。すなわち、無水銀蛍光ランプ１６０では、一方の内部電極部が複数の（本例では、３個の）内部電極１７２，１７４，１７６からなり、他方の内部電極部が単一の内部電極１７８からなる。なお、内部電極１７２，１７４，１７６，１７８は、例えばニッケルからなる。
また、ガラスバルブ４の内側には、蛍光体膜１８０が形成されている。蛍光体膜１８０は、実施の形態１のものと同じものを用いることができる。
ガラスバルブ１６２内には、キセノン（Ｘｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）からなる希ガスの混合ガス（不図示）が封入されている。
ガラスバルブ１６２外周の所定位置には、外部電極１８２が設けられている。外部電極１８２には、実施の形態１と同様、アルミテープを用いることができる。なお、言うまでも無く、当該外部電極１８２の形態は、実施の形態２〜５のものと同様にしても構わない。
上記の構成からなる無水銀蛍光ランプ１６０において、リード線１６４，１６６，１６８，１７０を介して給電すると、複数個（本例では３個）設けられた一方の内部電極１７２，１７４，１７６の個数に応じた数（本例では３本）の陽光柱が発生する。当該陽光柱で発生した紫外線は、蛍光体膜１８０で可視光に変換されて、ガラスバルブ１６２外へ放出される。
上記のような平面型の無水銀蛍光ランプ１６０は、携帯電話やカーナビゲーションシステム等におけるディスプレイ部に用いられる比較的小型の液晶ディスプレイ装置のバックライト光源としての用途が期待できる。
（iii）さらに、ガラスバルブは、直管状のものに限らず、Ｕ字状やスパイラル状、あるいは球状であってもよい。
（５）上記実施の形態１〜３では、ガラスバルブに二対の内部電極を設けることとしたが、これに限らず、内部電極は一対のみとしても構わない。あるいは、三対以上設けるようにしてもよい。
（６）また、上記実施の形態１〜３では、両内部電極部を同じ個数の電極（本例では、２個）で構成することとしたが、これに限らず、両内部電極部を複数の電極で構成する場合に、一方の内部電極部を構成する電極の個数と他方の内部電極部を構成する電極の個数を異ならせても構わない。例えば、一方の内部電極部を３個の電極で構成し、他方の内部電極部を２個の電極で構成することとしてもよい。
（７）また、ガラスバルブ内に封入する希ガスの種類および封入圧は上記したものに限らない。
（８）上記各実施の形態において、蛍光体膜を構成する蛍光体の種類とその組み合わせは、上記したものに限らない。例えば、上記実施の形態１〜３、５では、蛍光体膜を構成する蛍光体として、青色蛍光体のみを用いたが、これに限らず、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体で蛍光体膜を構成し、全体として白色発光するようにしても構わない。これとは反対に、上記実施の形態４の蛍光体膜を青色蛍光体のみで構成してもよい。あるいは、実施の形態１〜５の蛍光体膜を白色蛍光体（Ca10(PO4)6FCl:Sb,Mn）で構成することとしても構わない。
（９）上記実施の形態では、本発明を無水銀蛍光ランプに適用した例を用いて説明したが、本発明は、蛍光ランプに限らず、無水銀紫外線ランプに適用することも可能である。すなわち、上記実施の形態に係る無水銀蛍光ランプの構成から蛍光体膜を除去し（蛍光体膜を形成しないこととし）、無水銀紫外線ランプとして構成しても構わない。紫外線ランプは、紫外線を被照射物に照射し、当該被照射物の殺菌等に用いられる。
（１０）上記実施の形態では、外部電極は、いずれの場合も、無水銀蛍光ランプの点灯回路に接続することとしたが、接続先は、これに限らない。例えば、当該ランプが組み込まれる機器における、点灯回路とは別系統の回路に接続することとしても構わない。要は、外部電極に、陽光柱とは異なる電位を持たせることができればよいのである。
本発明は、環境保全に貢献し得る、例えば、無水銀紫外線ランプや無水銀蛍光ランプ等の分野で好適に利用可能である。
実施の形態１に係る無水銀蛍光ランプを示す図である。 実施の形態１に係るランプ装置を示す図である。 比較ランプにおいて、拡散陽光柱を発生させた様子を撮影した写真である。 上記拡散陽光柱が発生している際の、電極間の電圧波形および電流波形を示す図である。 比較ランプにおいて、線条陽光柱を発生させた様子を撮影した写真である。 上記線条陽光柱が発生している際の、電極間の電圧波形および電流波形を示す図である。 比較ランプの発光の様子を撮影した写真である。 実施の形態１に係る無水銀蛍光ランプの発光の様子を撮影した写真である。 実施の形態１に係る無水銀ランプにおいて、外部電極の位置を変化させた際の、全光束、消費電力および発光効率の変化の様子を示すグラフである。 実施の形態１に係る無水銀ランプにおいて、外部電極の幅を変化させた際の、全光束、消費電力および発光効率の変化の様子を示すグラフである。 実施の形態２に係る無水銀蛍光ランプを示す図である。 実施の形態２に係る無水銀ランプにおいて、外部電極を構成する２本のアルミテープの内、一方のアルミテープの位置を変化させた際の、全光束、消費電力および発光効率の変化の様子を示すグラフである。 実施の形態２に係る無水銀蛍光ランプの発光の様子を撮影した写真である。 実施の形態３に係る無水銀蛍光ランプを示す図である。 実施の形態３に係る無水銀蛍光ランプの発光の様子を撮影した写真である。 比較ランプ、実施の形態１〜３に係る無水銀蛍光ランプにおける種々のランプ特性の比較結果を示す図である。 実施の形態４に係る無水銀蛍光ランプを示す図である。 実施の形態４に係る無水銀蛍光ランプを含むランプ装置を示す図である。 実施の形態４に係る無水銀蛍光ランプにおいて、外部電極と接続される抵抗器の抵抗値を変化させた際の、発光効率の変化の様子を示すグラフである。 実施の形態４の変形例に係るランプ装置を示す図である。 実施の形態５に係るランプ装置を示す図である。 外部電極の変形例を示す図である。 主として、ガラスバルブの変形例を示す図である。 平面型の無水銀蛍光ランプを示す図である。
符号の説明
２、６０、７０、９０、１１０、１６０ 無水銀蛍光ランプ
４、１４０、１４４、１４８、１５２、１６２ ガラスバルブ
１４、１６、１８、２０、９２、１４２Ａ〜Ｅ、１４６Ａ〜Ｃ、１５０Ａ〜Ｄ、１７２、１７４、１７６、１７８ 内部電極
２２、１８０ 蛍光体膜
２４、６４、７２、１８２ 外部電極
３０、１００、１１２、１３０ ランプ装置
３２ 負極性パルス点灯回路
１０２、１３４、１３８ 抵抗器
１０４、１１４、１３２、１３６ 給電路

Claims (19)

  1. 希ガスが封入された放電容器と、
    前記放電容器内に配された、第１および第２の内部電極部と、
    点灯中に前記両内部電極部間に形成される放電路に対応する前記放電容器外周に配され、前記放電路における陽光柱の横断面を拡大する外部電極と、
    を備えることを特徴とする無水銀ランプ。
  2. 前記外部電極は、前記放電容器外周を包囲し、前記陽光柱とは異なる電位を持たされることを特徴とする請求項１記載の無水銀ランプ。
  3. 前記外部電極は、前記陽光柱の存在する位置に対応する前記放電容器外周に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の無水銀ランプ。
  4. 前記外部電極は、前記放電路に沿う方向に間隔を置いて配置された、第１の導電部材と第２の導電部材の少なくとも２個の導電部材からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無水銀ランプ。
  5. 前記外部電極は環状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の無水銀ランプ。
  6. 前記外部電極は、前記放電容器の外周に沿って巻回された螺旋状をしていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無水銀ランプ。
  7. 前記外部電極は、透明導電膜で形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の無水銀ランプ。
  8. 前記外部電極には、当該外部電極に流れる電流を制限する電流制限素子が接続されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の無水銀ランプ。
  9. 前記外部電極は、前記放電路に沿う方向、前記第２の内部電極部よりも前記第１の内部電極部側寄りに配されており、
    当該外部電極は、前記無水銀ランプの点灯電源から前記第２の内部電極部へ至る給電路に、前記電流制限素子を介して接続されることを特徴とする請求項８記載の無水銀ランプ。
  10. 前記第１の内部電極部が、放電時に、陰極となることを特徴とする請求項９記載の無水銀ランプ。
  11. 前記第１の導電部材は、前記第１の内部電極部寄りに配されており、前記第２の導電部材は、前記第２の内部電極部寄りに配されていることを特徴とする請求項４記載の無水銀ランプ。
  12. 前記第１の導電部材は、前記無水銀ランプの点灯電源から前記第２の内部電極部に至る給電路に、第１の電流制限素子を介して接続され、
    前記第２の導電部材は、前記点灯電源から前記第１の内部電極部に至る給電路に、第２の電流制限素子を介して接続されることを特徴とする請求項１１記載の無水銀ランプ。
  13. 前記放電容器内側に、紫外線で励起発光する蛍光体膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の無水銀ランプ。
  14. 前記第１の内部電極部と前記第２の内部電極部の内、少なくとも一方の内部電極部は複数の電極からなり、点灯中に当該電極の数に応じた数の陽光柱が発生することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の無水銀ランプ。
  15. 前記放電容器内側に、紫外線で励起発光する蛍光体膜が形成されており、
    前記放電容器の少なくとも前記陽光柱発生領域に対応する横断面が、前記放電路に垂直な面方向における前記電極の配列に適合した形状をしていることを特徴とする請求項１４記載の無水銀ランプ。
  16. 前記放電容器が、扁平な箱体をした平面型の放電容器であることを特徴とする請求項１４または１５記載の無水銀ランプ。
  17. 請求項１〜１６のいずれか１項に記載の無水銀ランプと、
    当該無水銀ランプを点灯する点灯回路とを備えることを特徴とするランプ装置。
  18. 前記点灯回路は、前記陽光柱を拡散状態に維持して、前記無水銀ランプを点灯させることを特徴とする請求項１７記載のランプ装置。
  19. 前記点灯回路は、前記外部電極に対し、前記陽光柱とは異なる電位を持たせることを特徴とする請求項１７または１８記載のランプ装置。
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