JP2007179820A - 外部電極蛍光ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高効率でちらつきのない良好な発光の得られる外部電極蛍光ランプとそれを用いた照明装置を提供すること。高効率でちらつきのない良好な発光の得られる外部電極蛍光ランプとそれを用いた照明装置を提供すること
【解決手段】 外部電極型蛍光ランプ１、１ａの一対の外部電極７、８を、ガラス管２の外周面に、管軸方向ほぼ全長に亘って螺旋状に所定ピッチで離間して透光性の絶縁被覆５により被覆された一対の導電線６を捲装配置して形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイや液晶テレビのバックライト光源、コピー機、スキヤナ等の読取り装置の露光用光源、照明灯等に用いる外部電極蛍光ランプ及び照明装置に関する。

蛍光ランプでは、高性能化を図った冷陰極蛍光ランプとして、外部電極蛍光ランプが開発されている。

外部電極蛍光ランプとして、例えば、図６（ａ）に断面正面図を、（ｂ）にそのＣ−Ｃ′断面側面図を示すように、ガラス管３１の内面に蛍光体を塗布して蛍光体膜３２を形成し、またガラス管３１の内部に希ガスを放電媒体３３として封入し、またガラス管３１の外周面に少なくとも一対の対向する導電性の電極３４、３５を設け、これらの外部電極３４、３５を絶縁チューブ３６にてガラス管３１の外周に被着し、またガラス管３１の内部からの光を外部に放射させるためのアパーチャ３７を設けた構造が知られている。なお、アパーチャ３７は設けない構造でも良い。

このような従来の外部電極蛍光ランプでは、電極３４、３５は長方形の帯状で、その長方形の２つの長辺はランプの長手方向に配置される。外径寸法は一例を挙げると、ランプの外径はφ４ｍｍ、ランプ長３００ｍｍであり、ランプの内部に放電媒体３３として封入されているガス種はＸｅ、Ｎｅである。内部封入ガス種の比率は、Ｘｅ：Ｎｅ＝７０：３０である場合が一般である。この場合、図７のグラフに示すように、ある程度まではランプ内のガス圧を高くすれば輝度も高くすることができる。しかし、ガス圧を７ｋＰａ程度からさらに高くすると放電が安定しなくなり、蛍光ランプの点灯時にいわゆる「ちらつき（フリッカー）」状態となる。

蛍光ランプの点灯時に「ちらつき」状態になると、例えば、蛍光ランプをスキャナの読取り光源として用いる場合、読取り画像にむらが生じるため、スキャナの基本的機能を満たすことはできない。また、例えば、液晶のバックライトとして用いた場合は、表示画像の明るさにムラや点滅が生じるため、使用者に不快感を与え、表示装置としてはやはり基本的機能を満たすことはできない。

これらの「ちらつき」の解消のために電極の形状を波型にして、対向する電極と波の頂点を向かい合わせに蛇行して設置する方法も提案されている。（例えば、特許文献１を参照）
しかしながら、電極の形状を波型にした場合でも、実際に点灯してみると、ガス圧が１０ｋＰａ程度までは「ちらつき」が生じないで、良好な高い輝度が得られるが、ガス圧の安定領域は１０ｋＰａ程度が上限であり、それ以上のガス圧では「ちらつき」が発生して良好な点灯状態が得られない。

さらに、「ちらつき」問題を解決する為に、一対の電極の内、電極の一方をガラス管の内部に、他方をガラス管の外部にしてそれぞれを螺旋状に巻いた構造の片側外部電極ランプが提案されている。（例えば、特許文献２を参照）
また、同様に、図８（ａ）に断面正面図を、（ｂ）にそのＡ−Ａ´断面側面図に示したように、一対の電極を離間して共にガラス管の外部に所定の等ピッチで螺旋状に巻きつけて配置し、一対の外部電極３９ａ、３９ｂによって二重の螺旋が形成される二重螺旋の外部電極３９ａ、３９ｂを有する外部電極蛍光ランプも提案されている。なお、図８において、図６と同一機能部分には同一符号を付してその個々の説明を省略している。
特開２０００−０８２４４２号公報 （[００３８]） 特開２００４−１９３０２０号公報 （[００３１]）

上述のように、外部電極蛍光ランプは、電極の形状が長方形であっても線条であっても、電極がランプ本体の発光を遮るというデメリットがある。従って、電極が線条の場合でも、ランプ電流をどれだけ必要とするかにも関係するが、電極は細いものが好まれる。
また、電極には高電圧を印加するため、安全性の面で蛍光ランプを電極が外部に露出した状態で用いることはできず、必ず、いずれの場合も透光性の絶縁チューブを用いてランプ全体に覆っている。

透光性の絶縁チューブは、光の透過率の高いチューブでも約９７％程度であるため、それにより蛍光ランプから照射される光量が減じられてしまうのは避けられない。

また、蛍光ランプの製造工程では、透光性の絶縁チューブの蛍光ランプへの被覆は、まづ、蛍光ランプのガラスバルブの表面に線条の電極を一定の間隔を保ちながら巻きつけ、その後、透明の絶縁性の熱収縮チューブを用いて巻き付けた線条の電極がガラス管の表面から浮かないように密着させている。

この収縮チューブをガラスバルブに収縮するという工程に対しては、コストの面から工数を削減したいという要求が生じている。
しかも、蛍光ランプの全長が長くなると、それに伴もなって、透明の熱収縮チューブも長くする必要がある。長くなった熱収縮チューブの全体に同時に熱を加えて熱収縮させた場合、熱収縮の速度ムラが大きくなる。その結果、発生した熱収縮の速度ムラによりガラス管の表面に巻き付けた線条の電極が部分に位置ズレが生じる。特に、線条が細いほど生じやすい傾向がある。

また、熱収縮チューブの収縮が均一でかつ十分でないと、熱収縮チューブのガラスバルブへの密着が不均一で不十分になり、電極のガラス管への密着も不十分になる。その結果、電極のガラス管への密着が十分でない箇所で、陽光柱が不規則かつ微小な移動を起こすこと等により、発光が安定しないという新たな課題も出てきた。
本発明はこれらの事情に基づいてなされたもので、高効率でちらつきのない良好な発光の得られる外部電極蛍光ランプとそれを用いた照明装置を提供することを目的としている。

本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、内壁面に蛍光体膜が形成され、かつ少なくともキセノンガスを含む放電媒体が封入されたガラス管と、前記ガラス管の外周面に透光性の絶縁被覆により被覆された導電線が管軸方向ほぼ全長にわたって二重の螺旋状に所定ピッチで離間して捲装配置してなる一対の外部電極と、前記外部電極に接続して給電するリード線とを有することを特徴とする外部電極蛍光ランプである。

また本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、内壁面に蛍光体膜が形成され、かつ少なくともキセノンガスを含む放電媒体が封入されたガラス管と、前記ガラス管の少なくとも一端側にリード端子を導出して封装された内部電極と、前記ガラス管の外周面に透光性の絶縁被覆により被覆された導電線が管軸方向ほぼ全長にわたって二重の螺旋状に所定ピッチで離間して捲装配置してなる外部電極と、前記外部電極に接続するリード線とを有することを特徴とする外部電極形蛍光ランプである。

また本発明の実施の形態に係る第３の特徴は、筐体の内部に蛍光ランプを配置し、このランプに電源装置から電源を印加して機能させる照明装置であって、前記蛍光ランプは上述の外部電極蛍光ランプであることを特徴とする照明装置である。

本発明によれば、高効率でちらつきのない良好な発光の得られる外部電極蛍光ランプとそれを用いた照明装置が得られる。また、外部電極蛍光ランプの製造工程も削減できて経済的な効果が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態の外部電極蛍光ランプの構成を示した正面図で、図１（ｂ）はそのＡ−Ａ´断面の側面図である。

本実施の形態の外部電極蛍光ランプ１は、ランプ容器がガラス管２で構成され、ガラス管２の内部は、図６に示した従来例の構成と同様である。すなわち、硬質ガラスで形成されたガラス管２の内面に蛍光体を塗布して蛍光体膜２ａを形成し、またガラス管２の内部に希ガスを放電媒体３として封入されている。放電媒体３としては、キセノンのような希ガス、水銀あるいは窒素のような分子ガス等、放電媒体３や発光媒体が単体又は混合体として用途及び必要に応じて採用される。なお、ガラス管２はこれに限らず、硬質ガラスの他にも透光性誘電体で作られ封止されたランプ容器であればよい。他の実施の形態でも同様である。

また、第１の実施の形態の場合、蛍光体膜２ａをガラス管２の内周面全面に形成せず、一部を透明ガラスのままに残すことで、その部分を内部で発光した光を放射するためのアパーチャ４に形成している。なお、このアパーチャ４は蛍光ランプとしては必ずしも必要とするものではなく、用途に応じて必要な場合に形成するものである。

第１の実施の形態の特徴として、ガラス管２の外周面に、二重に螺旋状（なお、本明細書で言う「二重に螺旋状」の意味は２本の螺旋状の意味である）に透光性の絶縁被覆５（テフロン（登録商標）等）された一対の導電線６（ニッケルワイヤー等）を所定ピッチで離間して、ガラス管２の外周面に密着するように巻き付けて捲装配置して外部電極７、８を形成いる。この導電線６は、導電性の芯線がφ０．２ｍｍで、絶縁被覆５（テフロン（登録商標）等）されたが外径φ１．２ｍｍである。また、一方の導電線６の端部をガラス管２の一方の管端に埋設したリード線９ａに絡め、また他方の導電線６の端部をガラス管２の他方の管端に埋設したリード線９ｂに絡め、これらの二重螺旋状の透光性の絶縁被覆５された導電線６それぞれを外部電極Ａ７、外部電極Ｂ８としている。これらの外部電極７、８はガラス管２の外周に密着して固定されている。これらの構成の外部電極蛍光ランプ１は、図２に示すように、その一方の外部電極８を電源１０にバラスト１１を介して接続し、他方の外部電極７を接地する回路構成にして点灯させる。

なお、外部電極７、８の幅（複数本を束ねて１つの電極線とした場合にはその全幅）ｄが極端に太くなれば可視光をガラス管２から取り出す面を隠してしまうことになるのでガラス管２の外周面に螺旋状に巻き付けられた外部電極７、８の巻きピッチをｐとした場合、ｄ＜１／４ｐにするのが好ましい。またガラス管２の管軸に垂直な断面の形状は特に限定されるものではないが、円形、楕円形、卵形等、直線部がなくて全周で丸みを帯びている形状のものが外部電極７、８を密着するように巻き付けるのには好ましい。

また、ガラス管２の外周面に螺旋状に巻きつけられた外部電極７、８の巻戻りによる、ガラス管２との密着を損なわない方法として、外部電極７、８の両端を以下の様な方法を適宜に組合わせて形成することが効果的である。（イ）ガラス管２の一部に外部電極７、８の端部を埋設させたリード線９ａ、９ｂに絡める。（ロ）外部電極７、８の端部を速乾性の接着剤で固定する。（ハ）外部電極７、８の端部を透明の熱収縮チューブ（不図示）を幅狭にカットした部品を使用して外部電極７、８の端部を固定する。

なお、外部電極蛍光ランプ１の明るさについては、要求されるランプの配光特性に対応して、比較的明るくする必要がある場合は、外部電極７、８の螺旋ピッチを比較的密にし、比較的暗くする必要がある場合には、外部電極７、８の螺旋ピッチを比較的粗くすればよい。

これらの構成の外部電極蛍光ランプ１は、外部電極７、８がガラス管２の外周にテフロン（登録商標）等の透光性の絶縁被覆５により被覆された導電線６を密着するように巻き付ける構造であるので、従来の外部電極蛍光ランプのようにガラス管の外周の略全域を透明収縮チューブで覆っている構造と異なり、ガラス管２自体が露出している面積が多く、光量低下を生じさせる面積を減らすことが可能となる。それにより、蛍光ランプの光量低下を抑止でき、かつ、ちらつきも防止できる。

また、外部電極蛍光ランプ１の製造工程について従来の場合と比較すると、従来は、「ランプ素管作成」→「電極巻きつけ」→「収縮チューブ収縮」の３工程が必要であったが、第１の実施の形態では、「ランプ素管作成」→「電極巻きつけ」の２工程となり、工程の削減による経済効果も達成できる。特に、量産の場合には製造設備の経費等も含めて経済的なメリットが大きい。

（第２の実施の形態）
図３（ａ）は、本発明の第２の実施の形態の外部電極蛍光ランプ１ａの構成を示した正面図で、図３（ｂ）はそのＡ−Ａ´断面の側面図である。なお、図１と同一機能箇所には同一符号を付してその個々の説明を省略する。

本実施の形態の外部電極蛍光ランプ１ａは、第１の実施の形態と比較して、電極の構成が異なる。すなわち、第１の実施の形態では、電極として一対の透光性の絶縁被覆５された一対の導電線６（ニッケルワイヤ等）を所定ピッチで離間して、ガラス管２の外周面に密着するように巻き付けて２つの外部電極７、８を形成したが、第２の実施の形態では、電極の一方は第１の実施の形態と同様の外部電極７であるが、他方は、ガラス管２の内部に形成された内部電極１２である。この内部電極１２は端子線（リード線）１３に接続されている。

この構成によるこの外部電極蛍光ランプ１ａは、リード線９ａと端子線１３との間に、例えばパルス状の高周波電圧を発生する駆動電源（不図示）を接続することによって、内部電極１２と外部電極７との間で放電を発生させ、この放電によって発生する放電媒体３からの紫外線を蛍光体層（不図示）に照射させることで、可視光に変換して光源としている。

また、この構成の外部電極蛍光ランプ１ａは、内部電極１２と外部電極７との電界強度（電位差）が、外部電極７が内部電極１２に近い箇所ほどその電界強度が大きい。外部電極７が内部電極１２から遠ざかるにしたがって、内部電極１２と外部電極７との間の空間距離が増加するので、外部電極７が内部電極１２から離れるに従い、順次内部電極１２と外部電極７との間の電界強度が距離に応じて小さくなる。そのため、外部電極７の螺旋間のピッチは、図３（ａ）に示したような等間隔ではなく、内部電極１２から遠ざかるのに応じて螺旋間のピッチを密にしても良い。

第２の実施の形態の外部電極蛍光ランプ１ａでも、一方の電極である外部電極７がガラス管２の外周にテフロン（登録商標）等の透光性の絶縁被覆５された導電線６を密着するように巻き付ける構造であるので、従来の外部電極蛍光ランプのようにガラス管２の外周の略全域を透明収縮チューブで覆っている構造と異なり、ガラス管２そのものが露出している面積が多く、光量低下を生じる面積を減らすことが可能となり、蛍光ランプの光量低下を抑止でき、かつ、ちらつきも防止できる。

また、製造工程について従来の場合と比較すると、従来は、「ランプ素管作成」→「電極巻きつけ」→「収縮チューブ収縮」の３工程が必要であったが、本実施の形態では、一方の電極に対して「ランプ素管作成」→「電極巻きつけ」の２工程でよく、工程の削減による経済効果も達成できる。特に、量産の場合には製造設備の経費等も含めて経済的なメリットが大きい。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態の照明装置について、図４を用いて説明する。

第３の実施の形態の照明装置は、直下型のバックライトであり、装置筐体２０の底部に第１又は第２の実施の形態で示した外部電極蛍光ランプ１、１ａを複数本、並列に配置し、これらを筐体２０の背面に配置されたインバー夕電源に接続することで同時に点灯させるものである。ただし、本図４は、実際には各ランプ１、１ａの上方に乗せられる拡散板を取り除き、ランプ１、１ａの配置状態が分かるように示している。

各外部電極蛍光ランプ１、１ａは、従来の外部電極蛍光ランプのようにガラス管の外周の略全域を透明収縮チューブで覆っている構造と異なり、ガラス管２そのものが露出している面積が多く、光量低下を生じる面積を減らすことが可能となり、蛍光ランプの光量低下を抑止できるので、本実施の形態のバックライトでは従来のバックライトよりも、全体の輝度レベルを上昇させることができると共に、ちらつきも防止するこができる。

（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態の照明装置について、図５を用いて説明する。

第４の実施の形態の照明装置は、エッジライト方式のバックライトであり、装置筐体２０の隣接する２側辺に沿うようにＬ字型に屈曲した外部電極蛍光ランプ１、１ａを配置し、導光板２１を２エツジから照明するようにし、このＬ字型外部電極蛍光ランプ１、１ａを筐体２０の背面に配置されたインバータ電源に接続することで点灯させるようにしたものである。

第４の実施の形態で採用しているＬ字型の外部電極蛍光ランプ１、１ａには、中間の屈曲部２３Ａとその両側では外部電極７、８の螺旋ピッチが比較的粗く、暗くなりがちな両端部２３Ｂではそれらの螺旋ピッチを比較的密にしたものを採用している。

すなわち、Ｌ字型の外部電極蛍光ランプ１、１ａの屈曲部２３Ａに位置する導光板２１のコーナー部エリアは外部電極蛍光ランプ１、１ａと導光板２１の発光表面の距離が近く、さらに導光板２１内での光の減衰が少ないので螺旋ピッチを粗にして、反対にランプ両端２３Ｂの螺旋ピッチを密にすることでこの部分の明るさを他の部分よりも持ち上げることで光源から遠いエリア（外部電極蛍光ランプ１、１ａの屈曲部２３Ａ側の対角に位置するエリア）を明るくし、ランプ全体で発光する光を有効に利用しながらも発光面全体の明るさを均一にすることができ、従来よりも均一にして明るいバックライトが実現できる
この第４の実施の形態の場合も、各外部電極蛍光ランプ１、１ａは、従来の外部電極蛍光ランプのようにガラス管の外周の略全域を透明収縮チューブで覆っている構造と異なり、ガラス管２そのものが露出している面積が多く、光量低下を生じる面積を減らすことが可能となり、蛍光ランプの光量低下を抑止できるので、本実施の形態のバックライトでは従来のバックライトよりも全体の輝度レベルをアッフさせることができると共にちらつきも防止できる。

なお、本発明は上記の実施の形態のそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

（ａ）は、本発明の第１の実施の形態の外部電極蛍光ランプの構成を示した正面図で、（ｂ）はそのＡ−Ａ´断面の側面図。 本発明の第２の実施の形態の外部電極蛍光ランプの回路構成の説明図。 （ａ）は、本発明の第１の実施の形態の外部電極蛍光ランプの構成を示した正面図で、（ｂ）はそのＡ−Ａ´断面の側面図。 本発明の第３の実施の形態の照明装置の説明図。 本発明の第４の実施の形態の照明装置の説明図。 （ａ）は、従来の外部電極蛍光ランプの断面正面図、（ｂ）は、そのC−C´断面側面図。 従来の外部電極蛍光ランプの放電状態を示すグラフ。 （ａ）は、従来の外部電極蛍光ランプの断面正面図、（ｂ）は、そのＡ−Ａ´断面側面図。

符号の説明

１、１ａ…外部電極蛍光ランプ、２…ガラス管、２ａ…蛍光体膜、３…放電媒体、４…アパーチャ、５…絶縁被覆、６…導電線、７、８…外部電極、９、９ａ…リード線、１０…電源、１１…バラスと、１２…内部電極、２０…筐体、２１…導光板。

Claims (3)

1. 内壁面に蛍光体膜が形成され、かつ少なくともキセノンガスを含む放電媒体が封入されたガラス管と、前記ガラス管の外周面に透光性の絶縁被覆により被覆された導電線が管軸方向ほぼ全長にわたって二重の螺旋状に所定ピッチで離間して捲装配置してなる一対の外部電極と、前記外部電極に接続して給電するリード線とを有することを特徴とする外部電極蛍光ランプ。
2. 内壁面に蛍光体膜が形成され、かつ少なくともキセノンガスを含む放電媒体が封入されたガラス管と、前記ガラス管の少なくとも一端側にリード端子を導出して封装された内部電極と、前記ガラス管の外周面に透光性の絶縁被覆により被覆された導電線が管軸方向ほぼ全長にわたって二重の螺旋状に所定ピッチで離間して捲装配置してなる外部電極と、前記外部電極に接続するリード線とを有することを特徴とする外部電極形蛍光ランプ。
3. 筐体の内部に蛍光ランプを配置し、このランプに電源装置から電源を印加して機能させる照明装置であって、前記蛍光ランプは請求項１または請求項２に記載した外部電極蛍光ランプであることを特徴とする照明装置。

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