JP2009176546A - 希ガス蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 多数本使用して1万時間を越え長時間点灯しても始動電圧の上昇の少ない希ガス蛍光ランプを提供すること。
【解決手段】 外部電極型の希ガス蛍光ランプであって、発光管内面の端部領域において、発光管内周に沿って、導電性物質を帯状に配設し、発光管内面の導電性物質の帯状の配設領域の管軸方向における少なくとも一方の境界線を発光管外面上で電極が交差する交差電極部が存在し、交差電極部の電極幅をＷ（ｍｍ）とし、発光管外面上で電極と交差する導電性物質の管軸方向の幅をＤ（ｍｍ）とし、発光管の外径をＦ（ｍｍ）としたとき、６．２≦Ｆ≦１２であって、
Ｄ≧０．５ かつ Ｄ×０．５≦Ｗ≦Ｆ×０．６５の関係を満たすことを特徴とする希ガス蛍光ランプとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライト、照明等に利用される希ガス蛍光ランプに関する。

液晶テレビに代表される液晶表示装置のバックライトとして、内部に希ガスが封入された直管状の発光管と、該発光管の内面に形成された蛍光体層と、該発光管の外面において周方向に離間し管軸方向に伸びるように該発光管の略全長に亘り配設された一対の電極とを具備した希ガス蛍光ランプの使用が検討されている。

希ガス蛍光ランプは低圧水銀ランプのように水銀を含まず環境負荷の小さい製品であり、加えて低温時の光放射の立ち上り時間が短いという利点があるからである。特許文献１に外部電極型の希ガス蛍光ランプを液晶のバックライトに使用したバックライト装置が開示されている。

希ガス蛍光ランプは、従来はＯＡ用途で原稿の読み取り用光源として広く使われており、たとえば長さ略３０ｃｍ程度の直管状の発光管の外周に離間して幅８ｍｍのアルミニウム箔を貼付した、あるいは導電性ペーストを成形塗布し焼成した外部電極が発光管の略全長に亘って具備されていた。そして、発光管内面に一部蛍光体を塗布しないアパーチャ部を備え、そのアパーチャ部から放射される指向性のある光放射を利用していた。

希ガス蛍光ランプはその始動性を高めるために発光管内面に導電性物質を配設される。特許文献２および特許文献３に発光管内面に導電性物質を配設した希ガス蛍光ランプについて開示されている。図４は従来の外部電極型希ガス蛍光ランプの概略の斜視図を示す。希ガス蛍光ランプ１の外周面に一対の電極２ａ、２ｂが配置され、その電極間に対応する発光管内面に導電性物質３が配設されている。４は電極２ａ、２ｂ間に電圧印加する高周波電源である。
特開２００７−２１３８９３号公報 特開平８−３２９９０３号公報 特開平１−２７３６２９号公報

希ガス蛍光ランプを例えば大画面ディスプレーのバックライトとして使用する場合、従来ＯＡ用途で使われていたようなアパーチャから指向性ある光放射をする形の希ガス蛍光ランプではなく、発光管の全周から光放射させる必要があるため、発光管の内周に略均一に蛍光物質が被覆されている希ガス蛍光ランプとする。

また、電極の幅は光取り出し面積を多くするために従来のＯＡ用途で使われていた希ガス蛍光ランプと比べ細く、例えば０．５〜１ｍｍとする。発光管内面の導電性物質は電極が形成された発光管外面部分に対応する内面部分に具備するように配設される。

本発明者は、全長１０００ｍｍ、管径９．８ｍｍ、電極幅が全長に亘り０．５ｍｍ、内面導電性物質の幅が３．０ｍｍの希ガス蛍光ランプを５本試作し、点灯試験をおこなったところ、１００００時間の連続点灯を行うとその過程で５本全てのランプで徐々に始動電圧が上昇してしまう現象を見出した。

液晶表示装置のバックライトに使用する場合、たとえば４６インチの画面で１０本以上も希ガス蛍光ランプを使用することになる。この用途では従来の冷陰極型蛍光ランプでは６万時間の寿命保証が要求されているが、希ガス蛍光ランプに対しても同様の長寿命が要求されるため、長時間点灯で始動電圧のばらつきとともに始動電圧が徐々に上昇すると、点灯するランプと点灯しないランプが混在し、液晶画面上での明るさの明暗を生じるという不具合のおそれが考えられる。そこで本発明の目的は、多数本使用して1万時間を越え長時間点灯しても始動電圧の上昇の少ない希ガス蛍光ランプを提供することである。

上記課題を解決するために請求項1に記載の発明は、内部に希ガスが封入された直管状のガラス製発光管と、該発光管の内面に形成された蛍光体層と、該発光管の外面において周方向で離間し管軸方向に伸びるように該発光管の略全長に亘り配設された一対の電極を具備した希ガス蛍光ランプであって、前記電極の配設部分の間に対応する前記発光管内面の端部領域において、該発光管内周に沿って、導電性物質を帯状に配設し、該発光管内面の該導電性物質の帯状の配設領域の管軸方向における少なくとも一方の境界線を該発光管外面上で該電極が交差する交差電極部が存在し、該交差電極部の電極幅をＷ（ｍｍ）とし、該発光管外面上で該電極と交差する該導電性物質の管軸方向の幅をＤ（ｍｍ）とし、該発光管の外径をＦ（ｍｍ）としたとき、６．２≦Ｆ≦１２であって、Ｄ≧０．５ かつ Ｄ×０．５≦Ｗ≦Ｆ×０．６５の関係を満たすことを特徴とする希ガス蛍光ランプとするものである。

請求項2に記載の発明は、前記電極の幅は発光管の一方の端から、他方の端にある前記導電性物質近傍まで略一様な幅であり、前記交差電極部の電極の幅が前記略一様な幅よりも広くしたことを特徴とする請求項1に記載の希ガス蛍光ランプとするものである。

請求項３に記載の発明は、前記電極は導電性ペーストを焼成してなることを特徴とする請求項1または請求項２のいずれかに記載の希ガス蛍光ランプとするものである。

請求項４に記載の発明は、前記交差電極部の電極を前記他の部分の電極とは別部材で構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の希ガス蛍光ランプとするものである。

請求項５に記載の発明は、前記別部材をＩＴＯ膜としたことを特徴とする請求項４に記載の希ガス蛍光ランプとするものである。

発光管内面に導電性物質を配設した外部電極型の希ガス蛍光ランプにおいて、長時間点灯で始動電圧が徐々に上昇する現象について、鋭意検討した結果、以下のことが推測された。

図５は外部電極と発光管内面の導電性物質の相対的位置関係を示す。外部電極１３の輪郭を破線で示し、導電性物質１６の輪郭を実線で示した。発光管については図示を省略している。始動電圧が上昇したランプの導電性物質付近を目視観察したところ、図５において斜線部で示したように、導電性物質１６と外部電極１３が交差する交差電極部１７から、外部電極１３の管軸方向の輪郭に沿って発光管内面の一部が薄く着色しているのが確認された。これは発光管内でガラスを介して外部電極１３と導電性物質１６間に生じるバリア放電によるスパッタリング現象によって、例えばカーボンペーストのような導電性物質１６が飛散し、発光管内面に薄膜２０となって付着したものと考えられた。そして、始動電圧の上昇はこの薄膜２０が原因と考えられた。その理由を以下に記す。

図７（ａ）に、導電性物質１６の薄膜が生じていない段階の希ガス蛍光ランプ１０について、導電性物質１６付近の等価回路を示す。外部電極１３ａ、外部電極１３ｂは、発光管１１の外面に対向配置される。導電性物質１６は、発光管内面の外部電極１３ａ、外部電極１３ｂに重なる部分の一部を短絡するように配置される。また、外部電極１３ａ、１３ｂに重なる発光管ガラスの単位面積辺りの静電容量をＣｇ、外部電極１３ａ、１３ｂに重なる発光管内表面に挟まれる放電空間１９の単位面積辺りの静電容量をＣｄ、外部電極１３に重なる発光管内表面に挟まれる導電性物質１６の抵抗をＲａとする。

図７（ｂ）に、外部電極１３ａに重なる発光管１１の内表面の電位分布、図７（ｃ）に、外部電極１３ｂに重なる発光管１１の内表面の電位分布を示す。外部電極１３ａの電位はＶａ、外部電極１３ｂの電位は０とし、発光管内部で放電はまだ発生していない状態とする。外部電極１３ａ、１３ｂに重なる発光管１１の内表面で、放電空間１９と接する部分の電位は、Ｃｇ、Ｃｄの分圧で決まる。Ｃｄの大きさは通常Ｃｇの１／１００以下の大きさなので、電圧は殆どＣｄに集中する。従って、外部電極１３ａに重なる発光管１１の内表面で放電空間１９と接する部分の電位は、略Ｖａとなり、外部電極１３ｂに重なる発光管内表面で放電空間１９と接する部分の電位は、略０となる。

外部電極１３ａ、１３ｂに重なる発光管１１の内面で導電性物質１６と接する部分の電位は、Ｃｇ、Ｒａの分圧で決まる。Ｒａは低抵抗であるため、Ｃｇは速やかにＶａ／２の大きさに充電される。従って、外部電極１３ａ、外部電極１３ｂに重なる発光管１１の内面で、導電性物質１６と接する部分の電位は、どちらもＶａ／２となる。図７（ｂ）、図７（ｃ）で示されるように、外部電極１３ａ、外部電極１３ｂに重なる発光管１１の内表面の電位分布は、導電性物質１６の管軸方向の境界を境にして急激に変化しており、この境界部分に強い電界が生じる。これにより起点となる放電が発生し、確実な始動を行うことが可能となる。

図８（ａ）に、導電性物質１６の薄膜２０が生じている希ガス蛍光ランプ１０について、導電性物質１６付近の等価回路を示す。外部電極１３ａ、外部電極１３ｂは、発光管１１の外面に対向配置される。導電性物質１６は、発光管１１の内面の外部電極１３ａ、外部電極１３ｂに重なる部分の一部を短絡するように配置される。薄膜２０は、導電性物質１６の管軸方向の境界部分から軸方向に数ｍｍ〜十数ｍｍの長さで付着している。また、外部電極１３ａ、１３ｂに重なる発光管ガラスの単位面積辺りの静電容量をＣｇ、外部電極１３ａ、１３ｂに重なる発光管１１の内表面に挟まれる放電空間１９の単位面積辺りの静電容量をＣｄ、外部電極１３ａ、１３ｂに重なる発光管１１の内表面に挟まれる導電性物質１６の抵抗をＲａ、薄膜２０の単位長さ辺りの抵抗をＲｂとする。

図８（ｂ）に、外部電極１３ａに重なる発光管１１の内表面の電位分布、図８（ｃ）に、外部電極１３ｂに重なる発光管１１の内表面の電位分布を示す。外部電極１３ａの電位はＶａ、外部電極１３ｂの電位は０とし、発光管内部で放電はまだ発生していない状態とする。外部電極１３ａ、１３ｂに重なる発光管１１の内表面で、放電空間１９と接する部分の電位は、Ｃｇ、Ｃｄの分圧で決まる。Ｃｄの大きさは通常Ｃｇの１／１００以下の大きさなので、電圧は殆どＣｄに集中する。従って、外部電極１３ａに重なる発光管１１の内表面で放電空間１９と接する部分の電位は、略Ｖａとなり、外部電極１３ｂに重なる発光管１１の内表面で放電空間１９と接する部分の電位は、略０となる。

外部電極１３ａ、１３ｂに重なる発光管１１の内表面で、導電性物質１６と接する部分の電位は、Ｃｇ、Ｒａの分圧で決まる。Ｒａは低抵抗であるため、Ｃｇは速やかにＶａ／２の大きさに充電される。従って、外部電極１３ａ、外部電極１３ｂに重なる発光管１１の内面で導電性物質１６と接する部分の電位は、どちらもＶａ／２となる。
外部電極１３ａ、１３ｂに重なる発光管１１の内表面で、薄膜２０と接する部分の電位は、Ｒｂ、Ｒａを流れる電流により薄膜２０に接する発光管１１の静電容量Ｃｇが充電されることで時間変化するが、Ｒｂは高抵抗なので、その時間変化はランプの印加電圧の周期変化に比べて緩やかである。薄膜２０の先端部分の電位は、放電空間１９と接する部分の電位と同じで、薄膜２０の導電物質側の電位は、導電性物質１６と接する部分の電位と同じで、その間の電位分布は緩やかな勾配をもつ。

図８（ｂ）、図８（ｃ）で示されるように、外部電極１３ａ、外部電極１３ｂに重なる発光管１１の内表面の電位分布は、薄膜２０の領域で緩やかに勾配しており、図７の境界部分のような強い電界は生じない。これにより放電の起点が発生しにくくなり、始動電圧の上昇を引き起こすものと考える。

本発明により、内部に希ガスが封入された直管状で管径が６．２〜１２ｍｍのガラス製発光管と、その発光管の内面に形成された蛍光体層と、発光管の外面において周方向で離間し管軸方向に伸びるように発光管の略全長に亘り配設された一対の電極を具備し、発光管内面の端部領域において、発光管内周に沿って、導電性物質を帯状に配設した希ガス蛍光ランプにおいて、発光管内面の導電性物質の帯状の配設領域の管軸方向における少なくとも一方の境界線を発光管外面上で電極が交差する交差電極部があり、その交差電極部の電極幅Ｗと、電極と発光管を介して交差する導電性物質の管軸方向の幅Ｄとの関係をＤ≧０．５ かつ Ｄ×０．５≦Ｗ≦Ｆ×０．６５とすることにより、発光管内面に導電性物質の薄膜が形成されたとしても、長時間に亘り始動電圧の上昇を抑制することが可能な希ガス蛍光ランプを提供することが出来る。

加えて、電極の幅を発光管の一方の端から他方の端にある導電性物質近傍まで略一様な幅とし、発光管内面の導電性物質の帯状の配設領域の管軸方向における少なくとも一方の境界線を発光管外面上で電極が交差する交差電極部の電極の幅を略一様な幅よりも広くすることで、長時間に亘り始動電圧の上昇を抑制するという効果が高まり、液晶バックライトなどの照明用途において、電極配設による発光管外部へ放出される光を遮る遮光部を極力少なくしながら、長時間に亘り始動電圧の上昇を抑制するという効果を得る構成とすることが可能となる。

また、本発明により、管軸方向の配光分布を変えることなく、始動電圧を低下させることができる。

そして、導電性ペーストにより電極を形成することで、１ｍを超えるような長い蛍光ランプとした場合でも発光管の端部のみ電極幅を広くし、他の部分は電極幅を細くするということが容易に実現できる。

電極の幅広部分をＩＴＯ膜で別途形成することで、ＩＴＯ膜は透光性であり、その幅広の交差電極部おいても光を有効に利用することができる。

図面を使って本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の希ガス蛍光ランプ１０の全体図および管軸に垂直な面で切った断面図を示す。図１（ｂ）は図１（ａ）中のＡ−Ａ線で示した部位である、発光管端部領域の内部導電物質帯を横切る断面、図１（ｃ）は図１（ａ）中のＢ−Ｂ線で示した部位である、発光管中央部を横切る断面である。

本発明の希ガス蛍光ランプ１０は、発光管内面に蛍光体層１２を備え、発光管１１外表面に外部電極１３ａ、１３ｂを発光管１１の軸方向に形成しており、発光管１１内に主にキセノンガスからなる希ガスを封入してなる。外部電極１３ａ、１３ｂの配設部分の間に対応する発光管端部の内面領域において、発光管１１内周に沿って、導電性物質１６を帯状に配設している。この実施形態においては、外部電極の幅は発光管の一方の端から、他方の端にある導電性物質近傍まで略一様な幅であり、発光管内面の導電性物質の帯状の配設領域の管軸方向における少なくとも一方の境界線を発光管外面上で交差する電極部分を、発光管周方向の幅が略一様な幅の部分の電極の幅よりも広くしている。

導電性物質１６の境界線を発光管外面上で交差する交差電極部１７の周方向の幅をＷ（ｍｍ）とし、導電性物質の幅をＤ（ｍｍ）とし、発光管の外径をＦ（ｍｍ）としたとき、６．２≦Ｆ≦１２であって、Ｄ≧０．５ かつ Ｄ×０．５≦Ｗ≦Ｆ×０．６５の関係を満たす構成をとる。

図２には本発明の実施形態を示している。図２（ａ）は典型例であり、発光管１１内面の導電性物質１６を発光管外面で交差して交差電極部１７が形成されている状態を示している。外部電極１３は導電性ペーストを焼成してなる。図２（ｂ）、図２（ｃ）はその変形例であり、図２（ｂ）は交差電極部１７が導電性物質１６の発光管１１の中央寄りの境界線と重なる領域だけ電極幅を広くしている形態を示す。図２（ｃ）は、交差電極部１７を発光管１１の略全長に亘り配設された電極とは別部材、例えばＩＴＯ膜などで構成した場合の例を示す。

外部電極１３ａ、１３ｂは銀ペーストにより構成され、スクリーン印刷により形成し、大気中たとえば５００℃にて焼成して焼き付け使用する。なお、銀ペーストによる形成においては、例えば１ｍｍの電極幅に対して±０．２ｍｍの誤差は生じるものの略一様の幅となる。発光管１１内面の導電性物質１６は発光管１１端部が開放された状態においてディスペンサーによって管内面に塗布し、例えば４５０〜５００℃にて焼き付け形成した。

加えて、外部電極表面を保護することを主な目的として、電極保護膜１４ａ、１４ｂを被覆焼成し発光管１１のガラス表面に密着させる。外部電極１３ａ、１３ｂへの電力供給は、ランプの片側に金属端子１８ａ、１８ｂを導電性接着剤（不図示）により接着し、これを熱収縮チューブ（不図示）で固定することにより給電部を形成する。

なお、発光管１１の材質は、ソーダ石灰ガラス、アルミノ珪酸ガラス、硼珪酸ガラスなどが使用できる。外部電極１３ａ、１３ｂとリード線１５ａ、１５ｂとの接続においては、銀ペーストによって接着し、その外周に熱収縮チューブを配置して加熱することで圧縮、押圧して固定するか、半田付けなどで直接接合することができる。

次に、本願発明にかかる希ガス蛍光ランプ１０の構成について図１を使って、具体的数値例及び材質について説明する。発光管１１はソーダガラスからなり、管外径などの仕様は以下の通りである。管外径はφ６．２〜φ１２ｍｍの間であり、一例を挙げれば、９．８ｍｍである。その肉厚は０．３４〜１．０ｍｍであり、一例を挙げれば、０．４ｍｍである。管全長は１００〜１５００ｍｍであり、一例を挙げれば、１ｍである。外部電極１３ａ、１３ｂの幅は０．５〜２ｍｍであり、一例を挙げれば、０．５ｍｍである。外部電極の材質としては銀ペーストが好適である。電極厚みは３〜３０μｍであり、一例を挙げれば、１０μｍである。外部電極を銀ペーストにより構成する場合は、スクリーン印刷により形成し、大気中６００℃にて焼成して焼き付け使用する。また、外部電極の酸化及び剥離を防止するため被覆する電極保護膜１４を備えている。電極保護膜１４については以下の通りである。

電極保護膜１４としては酸化ビスマスＢｉ₂Ｏ₃、酸化チタンＴｉＯ₂、酸化亜鉛ＺｎＯ、酸化ホウ素Ｂ₂Ｏ₃、酸化インジウムＩｎ₂Ｏ₃などを主成分とするセラミック粉末ペーストが使用され、電極保護膜の厚みは５〜３０μｍである。一例を挙げれば１５μｍである。ここで、電極保護膜１４は、外部電極１３ａ、１３ｂとリード線１５ａ、１５ｂとの接続部を除き、外部電極全体を被覆する。電極保護膜１４を、セラミック粉末ペーストから形成する場合は、外部電極１３ａ、１３ｂの場合と同じく、スクリーン印刷により形成し、大気中６００℃にて焼成して焼き付け使用する。また、あまり高温で使用しない用途では、電極保護膜１４は、例えば、エポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂などを使用することもできる。

蛍光体層１２の蛍光体材料は以下の通りである。青色蛍光体はＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ、緑色蛍光体はＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂ、赤色蛍光体は（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：ＥｕないしＹ_２Ｏ_３：Ｅｕを使用する。なお、蛍光体はこれらに限定されるものではない。蛍光体の色度調整：（ｘ、ｙ）＝（０．３１、０．３５）付近を基本とするが、用途により蛍光体で再現できる範囲で蛍光体の配合比を変えることで自在に変えることができる。蛍光体平均膜厚は１０〜２０μｍである。一例を挙げれば１５μｍである。なお、導電性物質を塗布する発光管端部領域においては、導電性物質塗布部分には蛍光体を塗布しない。蛍光体を塗布しない部位に発光管を封じる前に発光管外部からディスペンサーによってカーボンペーストを注入塗布し、焼成して導電性物質の帯状部を形成する。

封入ガス圧とガス種は以下の通りである。封入ガス圧は４×１０³〜４０×１０³Ｐａであり、ガス種としてはＸｅである。一例を挙げれば２１ｋＰａである。 外部電極１３ａ、１３ｂとリード線１５ａ、１５ｂとの接続においては、銀ペーストによって接着し、その外周に熱収縮チューブ（不図示）を配置して加熱することで圧縮、押圧して固定するか、半田付けなどで直接接合することができる。

次に本発明の効果を確認した実験につき説明する。液晶表示装置などの背面光源に使用される外部電極型の希ガス蛍光ランプにおいては、ランプの管径はφ６．２〜φ１２．０のものが使用されるが、何れの管径においても、電極間の沿面距離は、絶縁を保つためにある一定以上の大きさが必要である。この沿面距離の大きさは、２００Ｖ／ｍｍ（ＪＩＳ規格）が一つの目安として用いられ、最小沿面距離は（最大電圧／２００）ｍｍとする。よって最大電極幅は、｛（発光管外周の大きさ）−（最小沿面距離）×２｝÷２となる。図９は、φ６．２〜φ１２．０の範囲の幾つかの管径について、外周の大きさ、最大電圧、最小沿面距離、最大電極幅、最大電極幅/管径について示したものである。最大電圧は実測によるものである。図９によると、管径と最大電極幅は略比例関係にあることがわかる。（最大電極幅／管径）の大きさは、何れの管径においても略同じで、６５〜７０％の大きさである。従って、本発明では、電極幅を管径の６５％以下にすることで、外部電極間の絶縁を保つことができる。

当初、導電性物質幅３．０ｍｍ、電極幅０．５ｍｍの条件で試験したところ、始動電圧が徐々に上昇する現象が見られた。そこで、導電性物質幅を１．０、２．０、３．０、４．０ｍｍ、電極幅を０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍとする組合せで比較実験を行なった。それぞれの組み合わせで16種類、各々5本づつ用意して、ランプ長さ１ｍあたり約２０Ｗの電力で連続点灯させ１１０００時間の点灯試験をおこない、始動電圧の変化を調べた。ランプの仕様は全長１ｍ、管径９．８ｍｍ、外部電極の材質は銀ペースト、封入ガスはＸｅであり圧力は２１ｋＰａ、内部導電性物質はカーボンペーストである。
その結果、図１０のような結果が得られた。

図１０によると、電極幅は大きく、また導電性物質の幅は小さい方が始動電圧の上昇の抑止には良いという傾向であり、交差電極部の電極幅Ｗ≧導電性物質幅Ｄ×１／２の条件で設計を行なうと、始動電圧の上昇を防げるという結果であった。実験に用いたランプを観察すると、導電性物質と電極が重なる部分の境界線付近で、導電性物質がスパッタしたような形跡が見られた。始動電圧が上昇したランプは、図５のようにこのスパッタによる飛散物の薄膜が境界部分を塞ぐような形で付着している傾向があった。このスパッタ薄膜が境界部分を塞ぐことが始動電圧の上昇を引き起こすと考える。その理由は前述のとおりである。一方、スパッタ薄膜の量は、導電性物質の幅が小さいランプほど少ない傾向であった。

電極幅が大きく、また導電性物質の幅が小さいことによる、始動電圧上昇の抑止効果の理由について次のように考える。
電極幅が大きいことは、すなわち、導電性物質と電極が重なる部分の境界線の長さが長いことであり、図６は電極と発光管内面の導電性物質の相対的位置関係を示す図であるが、この図６に示すように、スパッタ薄膜が生じても境界全体を塞ぐ可能性は低くなり、始動電圧の上昇が抑制されると考える。

導電性物質の幅が小さいことは、すなわち外部電極と導電性物質との間の静電容量が小さいことである。静電容量が小さいことで、導電性物質と電極が重なる部分の境界で生じる放電の放電電流が小さくなることでスパッタされ飛散する導電性物質の飛散量が少なくなり、始動電圧の上昇が抑制されると考える。

図１０に示したもののうち、３つの条件について詳細に実験結果を示したものが図３である。図３（ａ）は交差電極部の電極幅Ｗを０．５ｍｍ、導電性物質幅Ｄを３．０ｍｍにしたときのデータであり、図３（ｂ）は交差電極部の電極幅Ｗを０．５ｍｍ、導電性物質幅Ｄを１．０ｍｍにしたときのデータであり、図３（ｃ）は交差電極部の電極幅Ｗを２．０ｍｍ、導電性物質幅Ｄを３．０ｍｍにしたときのデータである。
内部導電性物質の管軸方向の幅Ｄ３．０ｍｍに比べて、外部電極の交差電極部の幅Ｗをその１／６の０．５ｍｍとした図３（ａ）においては、１１０００時間の点灯後には、始動電圧は初期の１．５〜１．６倍にまで上昇してしまっている。一方、外部電極の交差部Ｗの幅を内部導電性物質の管軸方向の幅Ｄに対してその半分以上にした図３（ｂ）、図３（ｃ）の場合は、１１０００時間経過後にも希ガス蛍光ランプの始動電圧の上昇は抑制されている。

以上のように、始動電圧の上昇は電極幅Ｗ≧導電性物質幅Ｄ×１／２の条件で防げ、また、前述のように電極幅Ｗ≦管径Ｆ×０．６５の関係があることから、導電性物質幅Ｄの上限は、導電性物質幅Ｄ≦管径Ｆ×１．３となる。また、導電性物質幅の下限は０．５ｍｍである。この０．５ｍｍ未満では、形成される導電性物質幅のバラツキがあるため、安定した高い導電性の確保が急激に難しくなるからである。

本発明の実施形態の希ガス蛍光ランプの全体図および断面図である。 本発明の実施形態において、外部電極と発光管内の導電性物質との位置関係の例を示す模式図である。 本発明の効果を示す実験結果の図である。 従来の希ガス蛍光ランプの全体図を示す。 電極と発光管内面の導電性物質の相対的位置関係を示す。 電極と発光管内面の導電性物質の相対的位置関係を示す。 導電性物質の薄膜が生じていない段階の希ガス蛍光ランプについて、導電性物質付近の等価回路を示す。 導電性物質の薄膜が生じている希ガス蛍光ランプについて、導電性物質付近の等価回路を示す。 外部電極型の希ガス蛍光ランプの諸寸法を示す。 本発明の効果を確認した実験結果を示す。

符号の説明

１ 希ガス蛍光ランプ
２ａ、２ｂ 電極
３ 導電性物質
４ 高周波電源
１０ 希ガス蛍光ランプ
１１ 発光管
１２ 蛍光体層
１３、１３ａ、１３ｂ 外部電極
１４ａ、１４ｂ 電極保護膜
１５ａ、１５ｂ リード線
１６ 導電性物質
１７ 交差電極部
１８ａ、１８ｂ 金属端子
１９ 放電空間
２０ 薄膜

Claims (5)

1. 内部に希ガスが封入された直管状のガラス製発光管と、該発光管の内面に形成された蛍光体層と、該発光管の外面において周方向で離間し管軸方向に伸びるように該発光管の略全長に亘り配設された一対の電極を具備した希ガス蛍光ランプであって、
   前記発光管内面の端部領域において、該発光管内周に沿って、導電性物質を帯状に配設し、
   該発光管内面の該導電性物質の帯状の配設領域の管軸方向における少なくとも一方の境界線を該発光管外面上で該電極が交差する交差電極部が存在し、
   該交差電極部の電極幅をＷ（ｍｍ）とし、該発光管外面上で該電極と交差する該導電性物質の管軸方向の幅をＤ（ｍｍ）とし、該発光管の外径をＦ（ｍｍ）としたとき、６．２≦Ｆ≦１２であって、Ｄ≧０．５ かつ Ｄ×０．５≦Ｗ≦Ｆ×０．６５
   の関係を満たすことを特徴とする希ガス蛍光ランプ。
2. 前記電極の幅は発光管の一方の端から、他方の端にある前記導電性物質近傍まで略一様な幅であり、
   前記交差電極部の電極の幅が前記略一様な幅よりも広くしたことを特徴とする請求項1に記載の希ガス蛍光ランプ。
3. 前記電極は導電性ペーストを焼成してなることを特徴とする請求項1または請求項２のいずれかに記載の希ガス蛍光ランプ。
4. 前記交差電極部の電極を前記他の部分の電極とは別部材で構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の希ガス蛍光ランプ。
5. 前記別部材をＩＴＯ膜としたことを特徴とする請求項４に記載の希ガス蛍光ランプ。

Images