JP3494090B2 - 光源装置 - Google Patents

光源装置

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JP3494090B2
JP3494090B2 JP24849399A JP24849399A JP3494090B2 JP 3494090 B2 JP3494090 B2 JP 3494090B2 JP 24849399 A JP24849399 A JP 24849399A JP 24849399 A JP24849399 A JP 24849399A JP 3494090 B2 JP3494090 B2 JP 3494090B2
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圭市 松本
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亜希子 畠
雄一 池田
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Ushio Denki KK
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、外部電極式放電ラ
ンプを用いた光源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、液晶表示装置のバックライト、ス
キャナー装置用光源、紫外線照射装置用光源などに使用
されるランプとして種々の光源ランプが用いられている
が、その一つとして、外部電極式放電ランプが知られて
いる。
【0003】図1は、外部電極式放電ランプの一例の説
明用断面図である。この図の例において、10は外部電
極式放電ランプ、11は両端が封止された直管型のガラ
スバルブであり、このガラスバルブ11の内部の放電空
間には、水銀および希ガスが封入されている。また、ガ
ラスバルブ11の両端部の外周面には、その全周にわた
って、導電性を有する膜状の電流供給用電極(以下、単
に「電極」という。)12、13が設けられており、当
該電極12、13にはリード線18、18を介して高周
波電源17が接続されている。この外部電極式放電ラン
プ10は、電極12、13に高周波電圧を印加すること
により点灯し、電極12、13によって覆われた領域
(以下、「電極配設部」という。)14、15の間の領
域が光が放出される光放出部16となる。従ってこの外
部電極式放電ランプ10の有効発光長Lは、この光放出
部16の管軸方向の全長となる。
【0004】このような外部電極式放電ランプ10は、
ガラスバルブ11の内部に放電電極を設ける必要がない
ために電力供給用導電体をガラスバルブ11に気密シー
ルすることが不要であり、また電極12、13の表面に
対して高周波電圧を供給するためのリード線18、18
を電気的に接続することができる特徴を有しているため
に、当該外部電極式放電ランプ10に対する電力供給系
の配設が容易になり、従って各種の光源装置を作製する
場合にその構成が簡単なものとなる点で有利である。
【0005】このような外部電極式放電ランプ10にお
いては、電極12、13に供給電圧が印加されると、こ
の供給電圧の大きさによって定まる大きさのランプ電流
が、誘電体である電極配設部14、15のガラスの壁を
介してガラスバルブ11の放電空間に投入される。この
結果、放電現象が生じ、この放電現象による光が、電極
配設部14、15間の光放出部16から外部に放射され
るが、その発光量は、ランプ電流の大きさに大きく依存
する。すなわち、発光量を大きくするためにはランプ電
流を大きくする必要がある。
【0006】また、供給電圧が一定である条件下では、
ランプ電流の大きさは結合容量Cの大きさによって定ま
るものであり、ランプ電流を大きくするためには結合容
量Cを大きくする必要がある。結合容量Cは、下記の式
(1)で示されるように、ガラスバルブ11を構成する
ガラス材料の誘電率ε、電極12、13の面積S、並び
に電極配設部14、15におけるガラスの壁の厚さdに
依存する。
【0007】
【数1】式(1) C=ε×S/d
【0008】つまり、ランプ電流を大きくするために
は、供給電圧を大きくするかあるいは結合容量Cを大き
くする必要があり、供給電圧が一定である場合には、上
記式(1)から理解されるように、電極12、13の面
積を大きくすればよいが、この場合には、相対的に電極
配設部14、15の面積が大きくなるために、ガラスバ
ルブ11の全長が一定であれば有効発光長Lが小さくな
ってしまい、ガラスバルブ11の全長に対する有効発光
長Lの割合(以下「相対的有効発光長」という。)を大
きくすることができない。
【0009】一方、供給電圧が一定である場合に、結合
容量Cを大きくするためには、ガラスバルブ11の電極
配設部14、15におけるガラスの壁の厚さを小さくす
ることも有効である。この場合には、電極12、13の
面積Sを小さくしても結合容量Cが大きくなるので、結
果的に、電極12、13の面積Sを小さくした分だけ相
対的有効発光長を大きくすることができるが、実際上、
ガラスバルブ11のガラスの厚さを小さくすると、電極
配設部14、15におけるガラスバルブ11の機械的な
強度が低下して当該ガラスバルブ11が容易に破損する
ようになる。また、ガラスバルブ11の電極配設部1
4、15の壁における熱容量が小さくなる結果、点灯状
態において電極配設部14、15が過熱状態となってガ
ラスが溶融してしまう、という問題がある。
【0010】また、外部電極式放電ランプ10は、誘電
体である電極配設部14、15のガラスの壁を介して放
電空間内に電力を供給する構成であるため、点灯状態に
おいては電極配設部14、15の温度が上昇することが
要因の1つとなって、供給された電力の一部が発光に寄
与せずに損失する誘電体損という現象が発生し、その結
果、供給電力に対する放射光量の割合、すなわち、発光
効率が低下しているという現象が生じている。
【0011】然るに、発光量を大きくするためには、上
述のように供給電圧を強制的に大きくして、電極12、
13の単位面積当たりのランプ電流値を大きくすること
も考えられるが、この場合には、電極配設部14、15
の温度が上がり、上記の誘電体損が大きくなって発光効
率が低下すると共に、最終的にはガラスが溶融してしま
う、という問題がある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に基づいてなされたものであって、その目的は、
電極の単位面積当たりのランプ電流値が大きくて十分な
発光量が得られ、電極配設部のガラスバルブの温度上昇
が抑制されて大きな発光効率が得られ、しかも相対的有
効発光長が大きい外部電極式放電ランプを具えた光源装
置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の光源装置は、内
部に放電空間を構成するガラスバルブの両端部の外周面
に膜状の電流供給用電極が設けられた外部電極式放電ラ
ンプと、それぞれ、当該外部電極式放電ランプの両端部
の各々の外形に適合する凹所が形成され、各凹所に当該
外部電極式放電ランプの端部が収納されて当該外部電極
式放電ランプの電流供給用電極の表面に接触するよう設
けられた一対の放熱体と、前記電流供給用電極と放熱体
との間に充填された導電性ペーストとを具えてなること
を特徴とする。
【0014】以上において、放熱体が導電体よりなり、
外部電極式放電ランプの電流供給用電極に対する給電機
能を有することが好ましい。また、放熱体が外部電極式
放電ランプを保持する保持機能を有することが好まし
い。
【0015】 本発明の光源装置は、各々、内部に放電
空間を構成するガラスバルブの両端部の外周面に膜状の
電流供給用電極が設けられてなり、互いに並ぶよう配置
された複数の外部電極式放電ランプと、それぞれ、互い
に隣接する外部電極式放電ランプの一端側の端部および
他端側の端部の外形に適合する凹所が形成され、各凹所
に当該外部電極式放電ランプの端部が収納されて互いに
隣接する電流供給用電極の表面に接触するよう設けられ
一対の共通放熱体と、前記電流供給用電極と共通放熱
体との間に充填された導電性ペーストとを具えてなるこ
とを特徴とする。
【0016】以上において、共通放熱体が導電体よりな
り、外部電極式放電ランプの電流供給用電極に対する給
電機能を有することが好ましい。また、共通放熱体が外
部電極式放電ランプを保持する保持機能を有することが
好ましい。
【0017】
【作用】上記の光源装置によれば、外部電極式放電ラン
プの電極の表面に接するよう放熱体が設けられているこ
とにより、外部電極式放電ランプが点灯状態とされたと
きにガラスバルブにおける電極配設部の熱が効率よく放
散され、電極配設部の温度上昇を抑制することができる
ので、ガラスが溶融する弊害を伴わずに電極の単位面積
当たりのランプ電流値を大きくすることができて発光量
を増大させることができると共に、誘電体損の上昇を抑
制することができるので高い発光効率を得ることができ
る。
【0018】また、ガラスが溶融する弊害を伴わずにガ
ラスバルブの電極配設部の壁の厚さを小さくすることが
できるので、電極の面積を小さくすることが可能となっ
て、相対的有効発光長を大きくすることができる。しか
も、放熱体によって当該電極配設部が保護されるので、
機械的衝撃などにより破損することが防止される。
【0019】また、放熱体を導電体よりなるものとし、
当該放熱体が給電機能を有する構成とされることによ
り、放熱体の任意の個所を利用して高周波電源を接続す
ることができるので、電力供給系の配設が容易になる。
更に、放熱体が保持機能を有することにより、専用のラ
ンプ保持部材を設けることが不要となる。
【0020】また、複数の外部電極式放電ランプに対し
て共通放熱体を設ける場合には、簡単な構成により、複
数の外部電極式放電ランプの各々について上記の作用効
果を得ることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
ついて詳細に説明する。
【0022】図2は、本発明の光源装置の一実施例を示
す説明図あり、図3は、図2の光源装置の一部を簡略化
して示す説明用断面図である。この図の例において、2
0は外部電極式放電ランプ、21は、円筒状であって両
端が封止され、内部に放電空間を区画する直管型のガラ
スバルブである。このガラスバルブ21においては、そ
の両端部の外周面に全周にわたって膜状の電極22、2
3が設けられており、この電極配設部24、25の間に
光放出部26が形成されている。電極22、23の各々
には、外方に延びる一対のリード線部28、28の一端
が接続されており、このリード線28、28の他端は高
周波電源27に接続されている。40は、光源装置の基
台であって、これには平面状のランプ装着面40Aが設
けられている。
【0023】ガラスバルブ21を構成するガラス材料
は、特に限定されるものではなく、また、このガラスバ
ルブ21の内部の放電空間には、例えば希ガス、水銀な
どの封入物が必要に応じて封入されている。ガラスバル
ブ21は、その全長、外径および内径は、特に限定され
るものではなく、種々の形状のものとすることができ
る。
【0024】電極22、23を構成する材料としては、
導電体であれば特に限定されるものではないが、例えば
アルミニウムテープ、銅テープなどの金属テープ、また
は金属薄膜、導電性ペースト、インジウムスズ酸化物膜
などの電気伝導膜が挙げられる。この電極22、23を
ガラスバルブ21に被着させる手段としては、例えば、
金属テープなどを所定の位置に巻き付ける手段、あるい
は所定の位置に薄膜を形成させる手段などが用いられ
る。
【0025】この図の例においては、ガラスバルブ21
の電極配設部24、25の壁の厚さが光放出部26の壁
の厚さよりも小さいものとされている。しかし、このこ
とは必須ではなく、例えば電極配設部24、25の壁の
厚さと、光放出部26の壁の厚さが同等であってもよ
い。この場合は、供給電圧を大きくして電極22、23
の単位面積当たりのランプ電流値を大きくすることがで
きる。
【0026】そして、外部電極式放電ランプ20の両端
部には、その表面の全面に接触した状態にブロック状金
属体よりなる放熱体30、30が設けられている。すな
わち、放熱体30、30の各々には、円筒状の外周面を
有する外部電極式放電ランプ20の端部の外形に適合す
る凹所が形成されており、これに当該外部電極式放電ラ
ンプ20の各々の端部が密着した状態で収納されてい
る。
【0027】放熱体30、30を構成する材料として
は、例えば銅、アルミニウム、鉄などの金属、また銅と
亜鉛とよりなる真鍮などの合金などが挙げられる。この
放熱体30、30は、例えば放熱を促進するための工夫
が施された放熱部を有するものであることが好ましく、
具体的には、表面を変形する手段、あるいはその表面か
ら突出するよう付属物を設ける手段などによる表面積拡
大加工が施されていることが好ましい。
【0028】 電極22、23と放熱体30、30とを
密着させるためには、例えば、外部電極式放電ランプ2
0の電極22、23の各々の表面に適合する凹所を有す
る放熱体30、30の当該凹所に各々電極配設部24、
25を配設し、電極22、23と放熱体30、30との
間に導電性ペーストを充填することにより、間隙の存在
しない状態とする。
【0029】上記の光源装置においては、高周波電源2
7からリード線28、28を介して電極22、23に高
周波電圧が印加され、誘電体である電極配設部24、2
5のガラスの壁を介してガラスバルブ21の内部の放電
空間に電力が供給され、放電現象が生じることにより外
部電極式放電ランプ20が点灯する。
【0030】而して、この光源装置が点灯状態となった
ときには、放熱体30、30が電極22、23の表面の
全面に接触した状態であるので、電極配設部24、25
の温度上昇が抑制されて過熱状態となることが防止さ
れ、その結果、当該電極配設部24、25の壁を構成す
るガラスが溶融することがない。
【0031】その結果、この光源装置においては、下記
のような効果が得られる。 (1)ガラスバルブ21の電極配設部24、25の壁が
過熱状態とならないので、電極22、23の面積が同じ
であっても供給電圧を大きくしてランプ電流を大きくす
ることができ、その結果、発光量を大きくすることがで
きる。また、電極配設部24、25のガラスの壁の厚さ
を小さくした場合は、同一の結合容量を得るための電極
22、23の面積を小さくすることができ、放熱体3
0、30が設けられているので、従来と同様のランプ電
流を流してもガラスバルブ21の電極配設部24、25
の温度上昇が抑制されてガラスが溶融することがなく、
電極22、23の単位面積当たりのランプ電流値を大き
くできて、従来と同等の発光量を得ることができる。ま
た、相対有効発光長を大きくすることができる。 (2)誘電体である電極配設部24、25のガラスの壁
の温度が低下させられることにより、その部分での誘電
体損を小さくすることができるので、供給電圧の無駄な
損失を抑え、高い発光効率を得ることができる。 (3)放熱体30、30が剛性を有することにより、ガ
ラスバルブ21の電極配設部24、25が保護されてそ
の機械強度を大きくすることができる。
【0032】なお、放熱体30、30が電極22、23
の表面の全面において接触していない場合には、電極2
2、23上の温度分布に偏りが生じ、温度に依存してガ
ラスの誘電率が局部的に異なったものとなる結果、均一
な放電現象が実現されず、しかもガラスバルブ21が局
部的に過熱状態となって溶融するおそれがある。更に、
電極22、23と放熱体30、30との間の間隙におけ
る空気中の酸素が反応してオゾンが発生するようにな
り、作業環境が悪化するおそれもあるので好ましくな
い。
【0033】図4は、本発明の光源装置の他の実施例の
一部を簡略化して示す説明用断面図である。この図の例
においては、図3に示した構成の光源装置の外部電極式
放電ランプ20において、リード線28、28が、電極
22、23ではなく、導電体よりなる放熱体30、30
の各々の表面に接続されており、この点以外は、図2の
光源装置と同様の構造を有する。
【0034】この構成の光源装置によれば、放熱体3
0、30が導電体よりなり、給電機能を有する構成とさ
れていることにより、当該放熱体30、30の各々の任
意の個所を利用して高周波電源27に接続することがで
きるので、電力供給系の配設を容易にすることができ
る。
【0035】図5は、以上の例において、放熱体を、光
源装置の一部を構成する所要の基台のランプ装着面に装
着する手段の具体例を示す説明図である。この例におい
て、放熱体30、30は角柱状の金属ブロックよりな
り、その一面がランプ装着面40Aに接した状態に配置
され、L字型の止め金具などの固定具32によって固定
されており、外部電極式放電ランプ20は、この放熱体
30、30によって保持されている。固定具32の設置
位置は、放熱体30、30をランプ装着面40A上に確
実に固定できる位置であれば、特に限定されるものでは
ない。
【0036】この例におけるように、放熱体30、30
が保持機能を有する構成とされることにより、外部電極
式放電ランプ20を保持するために専用のランプ保持部
材が不要となる。
【0037】図6は、本発明の光源装置の更に他の実施
例を示す説明図であり、この図の例においては、上述の
ような外部電極式放電ランプ20の複数(図の例では7
本)が、基台40のランプ装着面40A上に互いに並列
にかつ等間隔で配置されており、これらの外部電極式放
電ランプ20の基台40の一端側に位置するすべての電
極は、その各々の表面の全面が共通放熱体31Aと接触
した状態とされており、一方、当該基台40の他端側に
位置するすべての電極は、その各々の表面の全面が共通
放熱体31Bと接触した状態とされている。そして、こ
の共通放熱体31A、31Bは、各々保持機能を有して
おり、L字型の形状を有する固定具32によって基台4
0のランプ装着面40Aに固定されている。
【0038】また、共通放熱体31A、31Bは、導電
体よりなり、すべての外部電極式放電ランプ20の電極
に対して給電機能を有する構成とされており、当該共通
放熱体31A、31Bの各々における任意の1個所にリ
ード線が接続されている。従って、共通放熱体31A、
31Bの構成およびその固定が容易であり、しかも電力
供給系の配設が容易となる。
【0039】上記の光源装置においては、共通放熱体3
1A、31Bを介してすべての電極に対して同時に給電
がなされ、その結果、すべての外部電極式放電ランプ2
0が同時に点灯される。また、共通放熱体31A、31
Bが保持機能を有することにより、外部電極式放電ラン
プ20の各々に対して、個別に専用のランプ保持部材が
必要とされない。
【0040】以上、本発明の実施の形態に限定されるも
のではなく、種々の変更を加えることができる。例え
ば、放熱体30は、外部電極式放電ランプ20の電極の
表面の全面に接触する放熱作用を有するものであれば、
特に限定されず、種々の形態のものとすることができ
る。具体的には、図7に示すような外部電極式放電ラン
プ20の端部が挿入される円筒状のスリーブ部40と、
このスリーブ部40から直径方向外方に突出する平板状
の2つのフィン41とを有する形状、あるいは図8に示
すような外部電極式放電ランプ20の端部が挿入される
円筒状のスリーブ部40と、このスリーブ部40から放
射方向外方に突出する各々平板状の多数の放射状フィン
42とを有する形状のものを挙げることができる。
【0041】また、共通放熱体31においても、種々の
形態のものとすることができ、例えば図9に示すよう
に、図7に示した形状の放熱体30を直線的に並べた状
態で更に互いに隣接するフィン41を端部において連結
させた形状、あるいは図10に示すように、図8に示し
た形状の放熱体30を直線的に並べた状態で更に互いに
隣接するものの放射状フィン42の一部を連結した形状
とすることができる。そして、共通放熱体31は、異な
る形状を有する複数の放熱体を一体的に連結させた形状
とすることもできる。
【0042】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。 <実施例1>図2の構成に従い、下記の条件により、5
0kHzの高周波電圧を印加することにより点灯される
外部電極式放電ランプを用いた光源装置を作成した。こ
の光源装置の点灯状態の条件は、供給電力としては定格
電力が27W、定格電流が40mAであり、電流密度が
0.04mA/mm2 である。外部電極式放電ランプの
構成: 〔ガラスバルブ〕材質:ホウ珪酸ガラス 寸法:全長1m、外径8mm、内径7mm 〔電極〕 材質:アルミニウムテープ 寸法:厚み50μm、電極配設部の長さ50mm 〔封入物〕 アルゴンとネオンとの混合ガス、水銀
【0043】放熱体は、電極の表面の全面に適合する凹
所を有する真鍮よりなる縦20mm、横20mm、長さ
50mmの寸法のものである。
【0044】この光源装置の外部電極式放電ランプを室
温で点灯させて、その電極の温度を測定したところ、1
00℃であった。また、上記と同様の条件において放熱
体を設けない他は同様の光源装置の外部電極式放電ラン
プを点灯させたところ、その電極の温度は200℃であ
り、連続点灯させたところ、10分経過後にガラスバル
ブに孔が開いた。
【0045】
【発明の効果】本発明の光源装置によれば、外部電極式
放電ランプの電極の表面に接するよう放熱体が設けられ
ていることにより、外部電極式放電ランプが点灯状態と
されたときにガラスバルブにおける電極配設部の熱が効
率よく放散され、電極配設部の温度上昇を抑制すること
ができるので、ガラスが溶融する弊害を伴わずに電極の
単位面積当たりのランプ電流値を大きくすることができ
て発光量を増大させることができると共に、誘電体損の
上昇を抑制することができるので高い発光効率を得るこ
とができる。また、ガラスが溶融する弊害を伴わずにガ
ラスバルブの電極配設部の壁の厚さを小さくすることが
できるので、電極の面積を小さくすることが可能となっ
て、相対的有効発光長を大きくすることができる。しか
も、放熱体によって当該電極配設部が保護されるので、
機械的衝撃などにより破損することが防止される。
【0046】また、複数の外部電極式放電ランプに対し
て共通放熱体を設ける場合には、簡単な構成により、複
数の外部電極式放電ランプの各々について上記の作用効
果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】外部電極式放電ランプの説明用断面図である。
【図2】本発明の光源装置の一実施例を示す説明図であ
る。
【図3】図2の光源装置の一部を簡略化して示す説明用
断面図である。
【図4】本発明の光源装置の他の実施例の一部を簡略化
して示す説明用断面図である。
【図5】放熱体の保持機能を示す説明図である。
【図6】本発明の光源装置の更に他の実施例を示す説明
図である。
【図7】放熱体の一例を示す斜視図である。
【図8】放熱体の他の例を示す斜視図である
【図9】共通放熱体の一例を示す斜視図である。
【図10】共通放熱体の他の例を示す斜視図である
【符号の説明】
10 外部電極式放電ランプ 11 ガラスバルブ 12、13 電極 14、15 電極配設部 16 光放出部 17 高周波電源 18 リード線 20 外部電極式放電ランプ 21 ガラスバルブ 22、23 電極 24、25 電極配設部 26 光放出部 27 高周波電源 28 リード線 30 放熱体 31、31A、31B 共通放熱体 32 固定具 40 スリーブ部 40A ランプ装着面 41 フィン 42 放射状フィン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 雄一 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシ オ電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−201358(JP,A) 特開 平11−354078(JP,A) 特開 昭62−44949(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 65/00 H01J 65/04

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に放電空間を構成するガラスバルブ
    両端部の外周面に膜状の電流供給用電極が設けられた
    外部電極式放電ランプと、それぞれ、当該外部電極式放電ランプの両端部の各々の
    外形に適合する凹所が形成され、各凹所に当該外部電極
    式放電ランプの端部が収納されて 当該外部電極式放電ラ
    ンプの電流供給用電極の表面に接触するよう設けられた
    一対の放熱体と、 前記電流供給用電極と放熱体との間に充填された導電性
    ペーストと を具えてなることを特徴とする光源装置。
  2. 【請求項2】 放熱体が導電体よりなり、外部電極式放
    電ランプの電流供給用電極に対する給電機能を有するこ
    とを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
  3. 【請求項3】 放熱体が外部電極式放電ランプを保持す
    る保持機能を有することを特徴とする請求項1または請
    求項2に記載の光源装置。
  4. 【請求項4】 各々、内部に放電空間を構成するガラス
    バルブの両端部の外周面に膜状の電流供給用電極が設け
    られてなり、互いに並ぶよう配置された複数の外部電極
    式放電ランプと、それぞれ、 互いに隣接する外部電極式放電ランプの一端
    側の端部および他端側の端部の外形に適合する凹所が形
    成され、各凹所に当該外部電極式放電ランプの端部が収
    納されて互いに隣接する電流供給用電極の表面に接触す
    るよう設けられた一対の共通放熱体と、 前記電流供給用電極と共通放熱体との間に充填された導
    電性ペーストと を具えてなることを特徴とする光源装
    置。
  5. 【請求項5】 共通放熱体が導電体よりなり、外部電極
    式放電ランプの電流供給用電極に対する給電機能を有す
    ることを特徴とする請求項4に記載の光源装置。
  6. 【請求項6】 共通放熱体が外部電極式放電ランプを保
    持する保持機能を有することを特徴とする請求項4また
    は請求項5に記載の光源装置。
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