JP2011096562A - 発光装置および発光管 - Google Patents

Abstract

【課題】発光装置の小型化を図りつつ発光強度を向上させること。
【解決手段】発光装置は、放電空間１３を有している容器部材１と、放電空間内１３に封入された不活性ガス４と、放電空間１３内に設けられた複数の第１の放電用電極２と、放電空間１３内に設けられた複数の第２の放電用電極３とを含んでいる。容器部材１は、放電空間１３を塞いでいる透光性部材１２を含んでいる。複数の第２の放電用電極３は、複数の第１の放電用電極２と交互に配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば放電灯などの発光装置に関するものである。

従来、例えば放電灯などの発光装置は、ガラス管内に不活性ガスが充填された構造を有していた。従来の発光装置において、一対の電極の各々は、ガラス管の端部から放電空間内に突き出るような状態でガラス管に固定されている。

特開２００２−１００３１９号公報

近年、例えば放電灯などの発光装置は、小型化を図りつつ発光強度または発光量に関する改善が求められている。従来の発光装置は、小型化を図りつつ発光強度または発光量を向上させることに関して困難な構造を有していた。

本発明の一つの態様によれば、発光装置は、放電空間を有している容器部材と、放電空間内に封入された不活性ガスと、放電空間内に設けられた複数の第１の放電用電極と、放電空間内に設けられた複数の第２の放電用電極とを含んでいる。容器部材は、放電空間を塞いでいる透光性部材を含んでいる。複数の第２の放電用電極は、複数の第１の放電用電極と交互に配置されている。

本発明の他の態様によれば、発光装置は、放電空間を有している容器部材と、放電空間内に封入された不活性ガスと、放電空間内に設けられたスペーサ部材と、放電空間内に設けられた放電用電極対とを含んでいる。容器部材は、放電空間を塞いでいる透光性部材を含んでいる。スペーサ部材は、平面視において放電空間を複数のサブ領域に分けている。放電用電極対は、複数のサブ領域の各々に配置されている。

本発明の他の態様によれば、発光装置は、放電空間を有している容器部材と、放電空間内に封入された不活性ガスと、放電空間内に設けられたスペーサ部材と、放電空間内に設けられた放電用電極対とを含んでいる。容器部材は、放電空間を塞いでいる透光性部材を含んでいる。スペーサ部材は、平面視において放電空間を互いに独立した複数のサブ空間に分けている。放電用電極対は、複数のサブ空間の各々に配置されている。

本発明の他の態様によれば、発光管は、放電空間を有している容器部材と、放電空間内に設けられた複数の第１の放電用電極と、放電空間内に設けられた複数の第２の放電用電極とを含んでいる。容器部材は、放電空間を塞いでいる透光性部材を含んでいる。複数の第２の放電用電極は、複数の第１の放電用電極と交互に配置されている。

本発明の他の態様によれば、発光管は、放電空間を有している容器部材と、放電空間内に設けられたスペーサ部材と、放電空間内に設けられた放電用電極対とを含んでいる。容器部材は、放電空間を塞いでいる透光性部材を含んでいる。スペーサ部材は、平面視において放電空間を複数のサブ領域に分けている。放電用電極対は、複数のサブ領域の各々に配置されている。

本発明の他の態様によれば、発光管は、放電空間を有している容器部材と、放電空間内に設けられたスペーサ部材と、放電空間内に設けられた放電用電極対とを含んでいる。容器部材は、放電空間を塞いでいる透光性部材を含んでいる。スペーサ部材は、平面視において放電空間を互いに独立した複数のサブ空間に分けている。放電用電極対は、複数のサブ空間の各々に配置されている。

本発明の一つの態様によれば、発光装置は、放電空間内に設けられた複数の第１の放電用電極と、放電空間内に設けられた複数の第２の放電用電極とを含んでいる。複数の第２の放電用電極は、複数の第１の放電用電極と交互に配置されている。従って、発光装置は、小型化を図りつつ発光強度または発光量を向上させることができる。

本発明の他の態様によれば、発光装置は、放電空間内に設けられたスペーサ部材と、放電空間内に設けられた放電用電極対とを含んでいる。スペーサ部材は、平面視において放電空間を複数のサブ領域に分けている。放電用電極対は、複数のサブ領域の各々に配置されている。従って、発光装置は、小型化を図りつつ発光強度または発光量を向上させることができる。

本発明の他の態様によれば、発光装置は、放電空間内に設けられたスペーサ部材と、放電空間内に設けられた放電用電極対とを含んでいる。スペーサ部材は、平面視において放電空間を互いに独立した複数のサブ空間に分けている。放電用電極対は、複数のサブ空間の各々に配置されている。従って、発光装置は、小型化を図りつつ発光強度または発光量を向上させることができる。

本発明の他の態様によれば、発光管は、放電空間内に設けられた複数の第１の放電用電極と、放電空間内に設けられた複数の第２の放電用電極とを含んでいる。複数の第２の放電用電極は、複数の第１の放電用電極と交互に配置されている。従って、発光管は、発光装置の小型化を図りつつ発光強度または発光量を向上させることができる。

本発明の他の態様によれば、発光管は、放電空間内に設けられたスペーサ部材と、放電空間内に設けられた放電用電極対とを含んでいる。スペーサ部材は、平面視において放電空間を複数のサブ領域に分けている。放電用電極対は、複数のサブ領域の各々に配置されている。従って、発光管は、発光装置の小型化を図りつつ発光強度または発光量を向上させることができる。

本発明の他の態様によれば、発光管は、放電空間内に設けられたスペーサ部材と、放電空間内に設けられた放電用電極対とを含んでいる。スペーサ部材は、平面視において放電空間を互いに独立した複数のサブ空間に分けている。放電用電極対は、複数のサブ空間の各々に配置されている。従って、発光管は、発光装置の小型化を図りつつ発光強度または発光量を向上させることができる。

本発明の一つの実施形態における発光装置の斜視図を示している。 図１に示された発光装置の縦断面図を示している。 図２に示された発光装置の基体１１、複数の第１の放電用電極２および複数の第２の放電用電極３の平面図を示している。 図３に示された複数の第１の放電用電極２および複数の第２の放電用電極３の他の例を示す平面図である。 本発明の他の実施形態における発光装置の縦断面図を示している。 図５に示された発光装置の基体１１の平面図を示している。 本発明の他の実施形態における発光装置の縦断面図を示している。 図７に示された発光装置の平面図を示している。 図７に示された発光装置におけるトリガ用電極６の他の例を示している。 本発明の他の実施形態における発光装置の縦断面図を示している。 本発明の他の実施形態における発光装置の縦断面図を示している。 図１１に示された発光装置の基体１１の平面図を示している。 図１１に示された発光装置における複数の第１の放電用電極２および複数の第２の放電用電極３の他の配置例を示す縦断面図である。 図１３に示された発光装置の基体１１の平面図を示している。 本発明の他の実施形態における発光装置の縦断面図を示している。 図１５に示された発光装置の基体１１の平面図を示している。 本発明の他の実施形態の発光装置における基体１１の平面図を示している。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

本発明の一つの実施形態における発光装置は、図１から図３までに示されているように、容器部材１と、複数の第１の放電用電極２と、複数の第２の放電用電極３と、不活性ガス４とを含んでいる。“放電用電極”とは、電位差によって気体に絶縁破壊を生じさせて、気体に電流を流すために用いられる電極のことをいい、陽極または陰極である。

図１において、発光装置は、仮想のｘｙｚ空間のｘｙ平面に実装されている。図１において、上方向とは、仮想のｚ軸の正方向のことをいう。発光装置の光出射方向は、仮想のｚ軸の正方向である。図２において、複数の第２の放電用電極３の電気的接続が、破線によって示されている。

発光装置は、不活性ガス４中における放電による発光を利用した放電灯である。容器部材１、複数の第１の放電用電極２および複数の第２の放電用電極３が、発光管を構成している。

容器部材１は、基体１１と、基体１１に接合された透光性部材１２とを含んでいる。容器部材１は、基体１１と透光性部材１２とによって規定される放電空間１３を有している。

基体１１は、実質的に絶縁材料からなる。絶縁材料の例は、セラミックスである。基体１１は、平面視において略矩形状を有している。図３に示されているように、略矩形状とは、例えば、搬送時または実装時などにおける損傷の可能性を低減させることを目的に、４つの角部分に内側方向へ曲線状に窪んだ構造を有する形状を含む。平面視とは、図１において、上方から仮想のｚ軸の負方向への視線によるものである。

透光性部材１２は、基体１１の上面に接合されており、放電空間１３を塞いでいる。ここで、部材１２の“透光性”とは、放電空間１３内における発光によって放射された光の少なくとも一部の波長が透過できることをいう。透光性部材１２は、実質的に絶縁材料からなる。絶縁材料の例は、ガラスである。絶縁材料の他の例は、サファイアまたは透光性セラミックスである。透光性部材１２がガラスからなる場合、透光性部材１２は、ガラス接合によって基体１１に固定されている。透光性部材１２がサファイアまたは透光性セラミックスからなる場合、透光性部材１２は、ガラス接合または焼結接合によって基体１１に固定されている。“焼結接合”とは、基体１１と透光性部材１２とを、接合用治具を使用して被接合面を接触させた状態にて高温処理することにより基体１１に含まれるガラス質を接合材として機能させて接合させることをいう。

放電空間１３は、平面視において略矩形状を有している。略矩形状とは、例えば、組み立て時などにおける損傷の可能性を低減させることを目的に、４つの角部分に外側方向へ曲線状に膨らんだ構造を有する形状を含む。放電空間１３は、縦断面において略矩形状を有している。放電空間１３は、基体１１の凹部と透光性部材１２とによって規定される。

複数の第１の放電用電極２は、放電空間１３内に設けられている。複数の第１の放電用電極２は、平面視において、放電空間１３の両端部および中央部に設けられている。複数の第１の放電用電極２は、互いに電気的に接続されている。複数の第１の放電用電極２は、立てられた状態で、放電空間１３の下端に電気的および物理的に接合されている。図３に示された構成において、複数の第１の放電用電極２は、陽極である。複数の第１の放電用電極２の材料例は、タングステンなどを含む高融点金属である。第１の放電用電極２における第２の放電用電極３と対向する面は、第２の放電用電極３から放出された電子による劣化を低減させることを目的に、平面状であることが好ましい。

複数の第２の放電用電極３は、放電空間１３内に設けられており、複数の第１の放電用電極２と交互に配置されている。複数の第２の放電用電極３は、複数の第１の放電用電極２と対向している。複数の第２の放電用電極３は、立てられた状態で、放電空間１３の下端に電気的および物理的に接合されている。複数の第２の放電用電極３は、互いに電気的に接続されている。図２において、複数の第２の放電用電極３の電気的な接続が、破線によって示されている。図３に示された構成において、複数の第２の放電用電極３は、陰極である。複数の第２の放電用電極３は、電子放出特性を向上させることを目的に、突出部分を有することが好ましい。複数の第２の放電用電極３が陰極である場合、複数の第２の放電用電極３は、主成分であるタングステンの他に、電子放出特性に優れた酸化ランタン、酸化イットリウムまたは酸化セリウムを含むことが好ましい。

複数の第１の放電用電極２および複数の第２の放電用電極３に関する他の例を、図４を参照して説明する。複数の第１の放電用電極２の他の例は、陰極である。複数の第１の放電用電極２が陰極である場合、複数の第１の放電用電極２は、主成分であるタングステンの他に、電子放出特性に優れた酸化ランタン、酸化イットリウムまたは酸化セリウムを含むことが好ましい。複数の第１の放電用電極２は、電子放出特性を向上させることを目的に、突出部分を有することが好ましい。複数の第２の放電用電極３の他の例は、陽極である。複数の第２の放電用電極３の材料例は、タングステンなどを含む高融点金属である。第２の放電用電極３における第１の放電用電極２と対向する面は、第１の放電用電極２から放出された電子による劣化を低減させることを目的に、平面状であることが好ましい。

不活性ガス４は、例えばキセノン（Ｘｅ）を主成分とする。

本実施形態の発光装置は、複数の第１の放電用電極２と複数の第２の放電用電極３との間における放電による発光を利用した放電灯である。

本実施形態の発光装置は、複数の第１の放電用電極２と、複数の第１の放電用電極２と交互に配置された複数の第２の放電用電極３を含んでいることにより、小型化を図りつつ発光強度または発光量を向上させることができる。従って、本実施形態の発光装置は、例えば携帯用電子機器などに搭載されることが可能となる。

本実施形態の発光装置は、セラミックスからなる基体１１を含んでいることにより、使用耐性に関して改善されている。従って、本実施形態の発光装置は、小型化を図りつつ発光強度または発光量を向上させることができる。

本実施形態の発光装置は、サファイアからなる透光性部材１２を含んでいることにより、使用耐性に関して改善されている。従って、本実施形態の発光装置は、小型化を図りつつ発光強度または発光量を向上させることができる。

本実施形態の発光装置において、透光性部材１２が焼結接合によって基体１１に接合されていることによって、発光装置は、使用耐性に関して改善されている。従って、本実施形態の発光装置は、小型化を図りつつ発光強度または発光量を向上させることができる。

図５および図６を参照して、本発明の他の実施形態における発光装置について説明する。本発明の他の実施形態の発光装置において、図２および図３に示された発光装置と異なる点は、トリガ用電極５をさらに含んでいることである。その他の構成は、図２および図３に示された構成と同様である。

トリガ用電極５は、放電空間１３の下方に設けられており、容器部材１に埋め込まれている。トリガ用電極５は、基体１１に埋め込まれている。図６において、トリガ用電極５は、基体１１を透視した状態で点線によって示されている。トリガ用電極５の材料例は、タングステン、モリブデンおよびマンガンなどの高融点金属である。発光装置は、トリガ用電極５を含んでいることにより、複数の第２の放電用電極３およびトリガ用電極５による予備放電を有する。従って、発光装置は、複数の第１の放電用電極２および複数の第２の放電用電極３による安定した主放電の開始に関して改善されている。

図７および図８を参照して、本発明の他の実施形態における発光装置について説明する。本発明の他の実施形態の発光装置において、図２に示された発光装置と異なる点は、透光性部材１２の内部に形成されたトリガ用電極６をさらに含んでいることである。その他の構成は、図２に示された構成と同様である。トリガ用電極６は、好ましくは実質的に透光性材料からなる。ここで、トリガ用電極６の材料における“透光性”とは、放電空間１３内における発光によって放射された光の少なくとも一部の波長が透過できることをいう。トリガ用電極６が透光性を有する場合、トリガ用電極６は、例えば、実質的に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる。図９に示されているように、他の例における第２のトリガ用電極６は、透光性部材１２の外側表面に形成されている。

本発明の他の実施形態における発光装置は、トリガ用電極６を含んでいることにより、小型化を図りつつ発光強度または発光量を向上させることができる。

図１０を参照して、本発明の他の実施形態における発光装置について説明する。本発明の他の実施形態の発光装置において、図２に示された発光装置と異なる点は、基体１１が反射部材１１１を含んでいることである。その他の構成は、図２に示された構成と同様である。

反射部材１１１は、放電空間１３に露出されている。反射部材１１１は、ポーラス状構造体である。“ポーラス状構造体”とは、複数の粒子１１２を有する構造体において、１５％から４３％までの範囲に含まれる気孔率を有するものである。反射部材１１１の気孔率の例示的な測定方法は、マイクロメリティクス（Micromeritics）社製のポアサイザー（Pore Sizer）９３１０型による水銀圧入法である。粒子１１２は、小胞１１３より屈折率が大きい。粒子１１２に入射された光は、粒子１１２と小胞１１３との界面において全反射される。反射部材１１１は、例えば実質的にセラミックスからなる。

本発明の他の実施形態における発光装置は、反射部材１１１を含んでいることにより、放電空間１３において発生された光のうち光出射方向へ反射させることができる量を増大させることができる。従って、他の実施形態における発光装置は、発光強度または発光量に関して改善されている。

本発明の他の実施形態の発光装置において、反射部材１１１がポーラス構造体であることにより、光の全反射によって光反射の量を増大させることができる。従って、他の実施形態における発光装置は、発光強度または発光量に関して改善されている。

本発明の他の実施形態の発光装置において、反射部材１１１が実質的にセラミックスからなることにより、他の実施形態の発光装置は、使用耐性に関して改善されている。

図１１および図１２を参照して、本発明の他の実施形態における発光装置について説明する。他の実施形態の発光装置において図２および図３に示された発光装置と異なる点は、スペーサ部材７を含んでいることである。他の実施形態における発光装置は、スペーサ部材７を含んでいることにより、透光性部材１２の放電空間１３の内側への変形に関して低減されている。従って、他の実施形態における発光装置は、信頼性に関して改善されている。スペーサ部材７および透光性部材１２が接合されている場合、発光装置は、透光性部材１２の放電空間１３の内側または外側への変形に関して低減されている。

スペーサ部材７は、平面視において放電空間１３を複数のサブ領域１３１に分けるように、放電空間１３内に設けられている。放電用電極対８が、放電空間１３内に設けられており、複数のサブ領域１３１の各々に配置されている。放電用電極対８は、陽極である第１の放電用電極２と、陰極である第２の放電用電極３とを含んでいる。複数の第１の放電用電極２は、スペーサ部材７を挟むように配置されている。複数の第２の放電用電極３は、他のスペーサ部材７を挟むように配置されている。

図１３および図１４を参照して、図１１および図１２に示された発光装置における複数の第１の放電用電極２および複数の第２の放電用電極３の他の配置例について説明する。他の配置例において、第１の放電用電極２と第２の放電用電極３とは、スペーサ部材７を挟むように配置されている。他の配置例において、スペーサ部材７は、透光性部材１２における変形の低減に関する目的に加えて、第１の放電用電極２と第２の放電用電極３とを絶縁するという目的のために設けられている。

図１５および図１６を参照して、本発明の他の実施形態における発光装置について説明する。本発明の他の実施形態の発光装置において、図２および図３に示された発光装置と異なる点は、放電空間１３が複数のサブ空間１３１−１３４を含んでいることである。複数のサブ空間１３１−１３４は、スペーサ部材７によって互いに独立された空間である。

複数のサブ空間１３１−１３４の各々は、発光強度または発光量が異なる。例えば、放電空間１３の両端部に位置するサブ空間１３１および１３４は、放電空間の中央部に位置するサブ空間１３２および１３３より発光強度または発光量に関して大きく設計されている。サブ空間１３１−１３４の各々は、例えば、封入されている不活性ガス４の圧力に関して異なっている。

スペーサ部材７は、平面視において放電空間１３を複数のサブ空間１３１−１３４に分けるように、放電空間１３内に設けられている。放電用電極対８が、放電空間１３内に設けられており、複数のサブ領域１３１−１３４の各々に配置されている。放電用電極対８は、陽極である第１の放電用電極２と、陰極である第２の放電用電極３とを含んでいる。複数の第１の放電用電極２は、スペーサ部材７を挟むように配置されている。複数の第２の放電用電極３は、他のスペーサ部材７を挟むように配置されている。

本発明の他の実施形態の発光装置において、放電空間１３が複数のサブ空間１３１−１３４を含んでいることにより、発光装置は、放電空間１３内における放電設計に関する自由度に関して改善されている。

本発明の他の実施形態の発光装置において、複数のサブ空間１３１−１３４の各々は発光強度または発光量が異なることにより、他の実施形態の発光装置は、使用用途に応じた適切な光照射空間を実現することができる。

本発明の他の実施形態の発光装置について説明する。他の実施形態における発光装置において、図３に示された発光装置と異なる点は、放電空間１３の構造である。図１７に示されているように、放電空間１３は、第１の放電用電極２が設けられた第１のサブ領域１３１と、第２の放電用電極３が設けられた第２のサブ領域１３２と、第１のサブ領域１３１および第２のサブ領域１３２の間に設けられた第３のサブ領域１３３を含んでいる。第３のサブ領域１３３は、第１のサブ領域１３１および第２のサブ領域１３２より縦断面積が小さい。特に、第３のサブ領域１３３は、陰極である第２の放電用電極３が設けられている第２のサブ領域１３２より断面積が小さい。他の実施形態における発光装置は、第２のサブ領域１３２より縦断面積の小さい第３のサブ領域１３３を有していることにより、第１の放電用電極２および第２の放電用電極３の大きさを維持しつつ、放電における電流密度を上げることができる。従って、他の実施形態における発光装置は、信頼性を維持しつつ発光強度を向上させることができる。

１ 容器部材
１１ 基体
１２ 透光性部材
１３ 放電空間
２ 第１の放電用電極
３ 第２の放電用電極
４ 不活性ガス

Claims (16)

1. 放電空間を有しており、前記放電空間を塞いでいる透光性部材を含む容器部材と、
   前記放電空間内に封入された不活性ガスと、
   前記放電空間内に設けられた複数の第１の放電用電極と、
   前記放電空間内に設けられており、前記複数の第１の放電用電極と交互に配置された複数の第２の放電用電極と、
   を備えた発光装置。
2. 前記容器部材が、前記放電空間を塞いでいるとともに前記透光性部材に接合された基体をさらに含んでおり、前記基体がセラミックスからなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記透光性部材が、サファイアまたは透光性セラミックスからなることを特徴とする請求項２記載の発光装置。
4. 前記透光性部材が、焼結接合によって前記基体に接合されていることを特徴とする請求項３記載の発光装置。
5. 前記放電空間の下方に設けられているとともに前記容器部材に埋め込まれており、かつ、平面透視において前記複数の第１の放電用電極と前記複数の第２の放電用電極との間に配置されたトリガ用電極をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
6. 前記透光性部材の内部または外側表面に設けられており、平面視において前記複数の第１の放電用電極と前記複数の第２の放電用電極との間に配置されたトリガ用電極をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
7. 前記トリガ用電極が、透光性材料からなることを特徴とする請求項６記載の発光装置。
8. 前記容器部材が、前記放電空間を塞いでいるとともに前記透光性部材に接合された基体をさらに含んでおり、前記基体が前記放電空間に露出された反射部材を有していることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
9. 前記反射部材が、ポーラス状構造体であることを特徴とする請求項８記載の発光装置。
10. 前記反射部材が、セラミックスからなることを特徴とする請求項９記載の発光装置。
11. 前記放電空間が、前記第１の放電用電極が設けられた第１のサブ領域と、前記第２の放電用電極が設けられた第２のサブ領域と、前記第１のサブ領域および前記第２のサブ領域の間に設けられた第３のサブ領域とを含んでおり、前記第３のサブ領域が、前記第２のサブ領域より縦断面積が小さいことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
12. 放電空間を有しており、前記放電空間を塞いでいる透光性部材を含む容器部材と、
    前記放電空間内に封入された不活性ガスと、
    平面視において前記放電空間を複数のサブ領域に分けるように、前記放電空間内に設けられたスペーサ部材と、
    前記放電空間内に設けられており、前記複数のサブ領域の各々に配置された放電用電極対と、
    を備えた発光装置。
13. 放電空間を有しており、前記放電空間を塞いでいる透光性部材を含む容器部材と、
    前記放電空間内に封入された不活性ガスと、
    平面視において前記放電空間を互いに独立した複数のサブ空間に分けるように、前記放電空間内に設けられたスペーサ部材と、
    前記複数のサブ空間の各々に配置された放電用電極対と、
    を備えた発光装置。
14. 不活性ガスが充填される放電空間を有しており、前記放電空間を塞いでいる透光性部材を含む容器部材と、
    前記放電空間内に設けられた複数の第１の放電用電極と、
    前記放電空間内に設けられており、前記複数の第１の放電用電極と交互に配置された複数の第２の放電用電極と、
    を備えた発光管。
15. 不活性ガスが充填される放電空間を有しており、前記放電空間を塞いでいる透光性部材を含む容器部材と、
    平面視において前記放電空間を複数のサブ領域に分けるように、前記放電空間内に設けられたスペーサ部材と、
    前記放電空間内に設けられており、前記複数のサブ領域の各々に配置された放電用電極対と、
    を備えた発光管。
16. 不活性ガスが充填される放電空間を有しており、前記放電空間を塞いでいる透光性部材を含む容器部材と、
    平面視において前記放電空間を互いに独立した複数のサブ空間に分けるように、前記放電空間内に設けられたスペーサ部材と、
    前記複数のサブ空間の各々に配置された放電用電極対と、
    を備えた発光管。

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