JP4848935B2 - 二重管型希ガス蛍光ランプ - Google Patents

Description

本発明は、一般照明用光源としての希ガス蛍光ランプに関し、広告、看板のバックライト用照明、街灯などの屋外照明、冷蔵庫や冷凍庫などの保冷室内での使用に好適に使用される二重管型希ガス蛍光ランプに関する。

広告看板などのバックライトに使用する照明装置においては、多数の直管型蛍光ランプを一定間隔隔てて並列し、多灯にして面状の照明装置を構成している、いわゆる直下型のものが使用されている。このような照明装置に使用される光源は、発光管内面に蛍光体膜を形成すると共に、両端に一対の内部電極を設け、内部にアルゴン、ネオン等の希ガスや水銀を封入して放電を生起させ、発生した紫外線を蛍光体膜に照射して励起することにより、可視光に変換して外部に取り出す、いわゆる内部電極型の蛍光ランプが使用される。

バックライト用の照明装置では省スペース化に鑑み、発光管の管径が比較的小さな冷陰極型蛍光ランプが好適に使用されている。また、省スペース化がそれほど重要とされない照明分野においては、発光管の径が割合と大きな熱陰極型蛍光ランプも使用されている。これらの蛍光ランプは内部電極型であり、発光管の内部に水銀を封入した構造である。

上記内部電極型の蛍光ランプは、一般照明用として広く使用されている一方、水銀が未蒸発であると水銀の励起紫外線が得られず、可視光の放射が少なくなるため、寒冷地においては点灯初期に所定の光量が得られないことがある。

また、一般照明の用途では使用される場所が屋外であったり、高所であったりするため、ランプの交換回数が少なくてメンテナンスが簡便なもの、すなわち長寿命のランプが求められる。しかし、熱陰極型蛍光ランプは、バルブ内部に封装された電極のエミッタの枯渇を避けることができず、長寿命化については限界がある。また、冷陰極型蛍光ランプについても、周囲温度低下に伴う水銀蒸気圧の低下による電極物質のスパッタ増加による発光管内壁の黒化や不点灯が発生する。或いは、熱陰極型蛍光ランプ及び冷陰極型蛍光ランプともに、発光管内部に封入した水銀との反応で生じた蛍光体の劣化による照度低下なども寿命を左右しており、従来から種々の対策がとられているものの、現在以上に大幅に使用寿命を長くすることは、もはや限界に達している。

上述した内部電極方式の蛍光ランプに対して、いわゆる外部電極方式の蛍光ランプは、発光管の外表面上に一対の略帯状の外部電極を発光管の軸方向に形成し、発光管内周面上に蛍光体層を形成すると共に希ガスを封入して構成したものであり、特に原稿読み取りの用途に好適に使用されている（特許文献１参照）。

以下、図１０を参照して、外部電極型の希ガス蛍光ランプの一例の斜視図及び断面図を示す。
円筒状の発光管７１の内面には、蛍光体膜７４が、バルブの軸方向のほぼ全長にわたって形成されている。発光管７１の内部の空間には、キセノンガスを主成分とする希ガスが、４×１０^３〜４０×１０^３Ｐａ程度の圧力で封入されている。
一方、発光管７１の外周面には、例えばアルミニウムのような金属よりなる一対の外部電極７２，７３が、管軸を挟んで互いに対向するように設けられている。それら２つの外部電極７２，７３はそれぞれ、管軸方向に長い帯状の電極で、管軸に平行な２本の隙間（開口部）を隔てて、互いに電気的に絶縁されている。上述の２つの外部電極７２，７３が放電を起こさせる主電極としての外部電極である。この２つの外部電極７２，７３には、給電端子７６が接続されており、この給電端子７６はＳＵＳ製の一枚の金属板を打ち抜き加工した平端子である。さらに、発光管７１の表面には、２つの外部電極７２，７３を覆い、両電極間の絶縁性や安全性の向上のために透光性の絶縁被覆７５が施されている。

外部電極７２，７３への給電経路として、図１０に示すように、平端子形状の給電端子７６を利用する場合と、図示はしていないが、平端子に換えてリード線を用いる場合がある。
リード線を用いる場合は、リード線を引き回すことにより、希ガス蛍光ランプとリード線を接続する装置側に固定された給電機構との位置関係が自由に設計できる利点があるが、リード線の引き回し作業や、リード線の固定機構が別途必要となる場合があり、最近では、平端子形状の給電端子を利用する場合が多くなってきている。

平端子形状の給電端子７６を利用する場合は、装置側に固定された二股状の給電機構の間に給電部材７６の端部を挟み込む構造や、給電端子７６の端部に穴を形成し、この穴にネジを螺合させて給電機構に給電端子７６をネジ止めする構造を採用することができ、平端子形状の給電端子７６を用いると接続構造が簡素化するという利点がある。

そして、この希ガス蛍光ランプ７０においては、電極７２，７３間に、例えば３０ｋＨｚ、ピーク電圧で、およそ１６００Ｖというような高周波、高電圧を印加すると、発光管３の内部に誘電体バリア放電を生じる。その際、発光管内に封入されているキセノンが励起されて波長１７２ｎｍの紫外線を発生し、その紫外線が蛍光体膜７４を励起して可視光に変換されて、電極７２，７３の間の開口部から外部に取り出される。

この外部電極型の希ガス蛍光ランプ７０は、放電のための主電極を発光管７１の外面に有するという構造上の特徴から、（１）放電によるイオン衝撃で電極が消耗することがないので、内部電極方式の蛍光ランプに比べ点滅に強く、寿命が長い。また、発光管の端部の黒化に伴う管軸方向の照度分布の変化が殆どない。（２）水銀の励起を必要としないので、ランプの周囲温度が低温な寒冷環境においても高い光量を維持することができ、光量安定性が良い。また（３）蛍光体と水銀が反応することもないため蛍光体の劣化を回避できる。このような優位な点を具備している。

ところで、外部電極型の希ガス蛍光ランプを一般照明用のランプとして使用する場合、絶縁被覆７５で外部電極７２，７３が覆われている構造であっても、チリやホコリ、水分などが大量に存在する使用環境下にランプをそのまま設置した場合、絶縁被覆７５と発光管７１の間にそれらの物質が進入し、外部電極７２，７３間の絶縁が維持できなくなり、十分な信頼性が得られない場合がある。

このような問題が起こらないように、希ガス蛍光ランプを透光性の外管で覆い、外管の両端を蓋部材で塞ぐ構造が考えられるが、希ガス蛍光ランプの外部電極につながる平端子形状の給電端子を蓋部材から外管の外部に出す適切な構造は確立されていないものであった。

さらに、蓋部材から外管の外部に出た平端子形状の給電端子を、装置側に固定された給電機構に取り付ける際に、給電端子に応力が加わり、給電端子と外部電極が導電性接着剤等によって接続されている接続部分に応力が加わり、接続部分が破壊されるという問題があった。
特開２００１−８４９６４号公報

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、両端開口が蓋部材で塞がれた外管内に希ガス蛍光ランプを配置し、希ガス蛍光ランプの外部電極に接続された給電端子を蓋部材を貫通して外部に導出させる適切な構造を提供し、さらに、給電端子に応力が加わっても、給電端子と外部電極との接続部に応力が加わらず、接続部分が破壊されない二重管型希ガス蛍光ランプを提供することにある。

本発明の二重管型希ガス蛍光ランプは、発光管の内部に希ガスが封入され、該発光管の外表面に互いに離間して管軸方向に沿って一対の外部電極が配設されると共に、該外部電極の端部に給電端子が接続された希ガス蛍光ランプと、前記希ガス蛍光ランプを全体に覆う透光性を有する外管と、前記外管の両端開口を塞ぐ絶縁性の蓋部材と、を備えた二重管型希ガス蛍光ランプであって、前記給電端子は、前記外部電極に接続される接続部と、前記希ガス蛍光ランプに電力を供給するための給電機構に接続される給電部からなり、前記給電部は、給電端子の中心軸方向に切り欠かれた切欠部によって、幅が狭いネック部を有しており、前記蓋部材は、２分割構造であって、貫通孔を有していて、該分割構造の蓋部材が組み合わされたとき、該貫通孔内に前記給電端子の切欠部が嵌合しており、該給電端子は前記蓋部材を貫通して前記外管の外部に突出していることを特徴とする。
更に、前記給電端子の接続部の上にリング状部材が嵌め込まれており、当該リング状部材が前記外管の内表面に接しており、前記リング状部材が前記給電端子の接続部を前記外部電極に固定していることを特徴とする。

本発明の二重管型希ガス蛍光ランプによれば、両端開口が蓋部材で塞がれた外管内に希ガス蛍光ランプを配置し、希ガス蛍光ランプの外部電極に接続された給電端子を蓋部材を貫通して外部に導出させる適切な構造となる。
さらに、給電端子に応力が加わっても、給電端子と外部電極との接続部に応力が加わらず、接続部分が破壊されことがないものである。

以下、本発明の二重管型希ガス蛍光ランプを説明する。
図１は本発明に係る二重管型希ガス蛍光ランプの斜視図、図２はかかる二重管型希ガス蛍光ランプを構成する（ａ）透光性絶縁筒体の斜視図、（ｂ）外側管の内部に収用された希ガス蛍光ランプ本体の斜視図、及び（ｃ）かかる希ガス蛍光ランプの断面図である。

図１において、管状の透光性の外管２０の内部には不図示の希ガス蛍光ランプが収容され、蓋部材３１，３２が外管２０の両端開口を塞ぐように接着によって外管２０の開口に固定されている。
紙面上左側に位置された蓋部材３１には貫通口が形成されており、この貫通口から希ガス蛍光ランプの外部電極に接続された給電端子１５が導出されている。

外管２０は、図２（ａ）で示すように両方の端部が開口した光透過性を有する筒体よりなり、材質として好ましくは、ソーダ石灰ガラス、アルミノ珪酸ガラス、硼珪酸ガラス、バリウムガラスなどのガラスである。無論、耐水性・耐久性があればガラスに限定されることなく、例えば、ポリカーボネイト、アクリル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などを使用することができる。

続いて、図２（ｂ）、（ｃ）は、外管の内部に収容される希ガス蛍光ランプの一例を示す図であり（ｂ）斜視図、（ｃ）管軸に垂直な断面図である。
希ガス蛍光ランプ１０の発光管１１は透光性の誘電体であるガラス管よりなり、その内部に内表面の全周に亘って蛍光体が塗布されて蛍光体層１４が形成されると共に、主な紫外線発光元素としてキセノンガスを含む希ガスが封入されてガラス管の両端部において気密に封止されて構成されている。

そして、発光管１１の外表面上に一対の導電性の外部電極１２，１３が互いに離間して軸方向に配設されることにより、希ガス蛍光ランプ１０が構成されている。発光管１１の材質としてはソーダ石灰ガラス、アルミノ珪酸ガラス、硼珪酸ガラス、バリウムガラスなどを挙げることができる。

外部電極１２，１３は材質としては導電性のものであれば特に制限されるものではなく、具体的には、金、銀、ニッケル、カーボン、金パラジウム、銀パラジウム、白金を、好適に用いることができ、発光管１１の外表面にテープ状金属を貼付したり、前記金属と低融点ガラスを混合した導電性ペーストをスクリーン印刷して焼成したりすることにより、実現する。

発光管１１の片方の端部においては外部電極１２，１３に電力を供給するための給電端子１５が例えば、導電性接着剤、半田、導電性ペースト、溶接などの手段によって電気的に接続されて希ガス蛍光ランプが完成する。

図３は、給電端子の構造を示す説明図である。
給電端子１５は、ＳＵＳ又は、銅合金製の一枚の金属板を打ち抜き加工した平端子であり、外部電極１２，１３に接続される接続部１５１と、希ガス蛍光ランプに電力を供給するための給電機構に接続される給電部１５２から構成されている。
この給電部１５２は、給電端子１５の中心軸Ｘ方向に切り欠かれた切欠部１５３によって、幅が狭くなったネック部１５２１を有している。
なお、一例として、給電部１５２の幅Ｈ１は６ｍｍ、ネック部１５２１の幅Ｈ２は３ｍｍである。

図４は、給電端子が外部に導出される方の蓋部材の構造を示す説明図である。
図４（ａ）は、蓋部材の斜視図、図４（ｂ）は、蓋部材の長手軸方向の断面図、図４（ｃ）は蓋部材の挟持部における位置での長手軸と直交する方向の断面図である。なお、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）は、分割された蓋部材を突合せた図である。
蓋部材３１は、全体がシリコーンやウレタンのような耐熱性を有する部材からなり、蓋部材３１の中心を通る位置で２分割されたものである。
蓋部材３１は、概略半円板状の端壁部３１１を有し、端壁部３１１の内側面３１２から突出するように半円筒状の挟持部３１３を有し、挟持部３１３の肉厚は、１ｍｍ以上である。また、挟持部３１３の外面３１３ａが外管の内面に接触する形状である。
端壁部３１１には、分割片３１４から端壁部３１１の外周方向に向かって切り欠かれた貫通孔３１５が形成されており、この貫通孔３１５内に給電端子１５のネック部１５２１が位置するように嵌め込まれるものである。
一例として、この貫通孔３１５の長手方向の長さＨ３は４ｍｍである。

この蓋部材３１は、２つに分割された端壁部３１１を分割片３１４で突合せ、給電端子１５が貫通孔３１５を貫通した状態にして、外管の開口に蓋部材３１を嵌め込み、予め蓋部材３１の挟持部３１３の外面３１３ａに接着剤を塗っておき、外管の内面と挟持部３１３を接着固定することにより、外管の端部を蓋部材３１で塞ぐ構造である。

図５は、本願発明の二重管型希ガス蛍光ランプの給電端子が設けられている側の斜視図であり、図６は、本願発明の二重管型希ガス蛍光ランプの給電端子が設けられている側の拡大断面図である。
図５、図６に示すように、希ガス蛍光ランプ１０の給電端子１５は、蓋部材３１の貫通孔３１５を貫通して、外管２０の外部に突出している。
給電端子１５は、接続部１５１で外部電極１２，１３に接続されており、給電端子１５の切欠部１５３に蓋部材３１の端壁部３１１の一部が嵌り込んで嵌合している。
詳細には、一例としての数値をあげて説明すると、図３に示すように、ネック部１５２１の幅Ｈ２は３ｍｍであり、図４に示すように、貫通孔３１５の長手方向の長さＨ３が４ｍｍであるので、ネック部１５２１の幅Ｈ１が貫通孔３１５の長手方向の長さＨ３より１ｍｍ小さいために、２つに分割された蓋部材３１の端壁部３１１を分割片３１４で突合せた場合、給電端子１５のネック部１５２１が端壁部３１１と干渉することなく、貫通孔３１５から給電端子１５を導出した状態で、２つの端壁部３１１を合わせることができる。
さらに、図３に示すように、ネック部１５２１以外の給電部１５２の幅Ｈ２は６ｍｍであり、貫通孔３１５の長手方向の長さＨ３より２ｍｍ大きくなっているので、給電部１５２が、図６中矢印方向で示す管軸方向Ｅ−Ｅ方向に動いた場合、図３に示す切欠部１５３を構成する給電部１５２の切欠片１５３１が端壁部３１１に当接することになり、給電端子１５は蓋部材３１に対して動かない構造になっている。

つまり、二重管型希ガス蛍光ランプを給電機構に取り付ける際に、給電端子１５に引っ張りや押し圧などの応力が加わっても、この応力が蓋部材３１に伝わるが、給電端子１５と希ガス蛍光ランプ１０の外部電極１２，１３との接続部分には応力が加わらず、接続部分が破壊されることがないものである。

さらに、図６に示すように、蓋部材３１の挟持部３１３の内部に希ガス蛍光ランプ１０の発光管１１の先端部を挿入し、挟持部３１３の内面３１３ｂに発光管１１の外面が接触する構造になっている。

図７は、本願発明の二重管型希ガス蛍光ランプの給電端子が設けられていない側の拡大断面図である。
図７に示すように、蓋部材３２は、概略円板状の端壁部３２１を有し、端壁部３２１の内側面３２２から突出するように円筒状の挟持部３２３を有する構造であり、挟持部３２３の外面に接着剤を塗っておき、外管の内面と挟持部３２３を接着固定するものである。
さらに、挟持部３２３の内部に希ガス蛍光ランプ１０の発光管１１の先端部を挿入し、挟持部３２３の内面に発光管１１の外面が接触する構造になっている。

図６、図７に示すように、発光管１１の両側は、それぞれ蓋部材３１、３２の挟持部３１３，３２３の内面で保持されているので、希ガス蛍光ランプ１０は外管２０の内部に外管２０の内面から離間した状態で配置されるものである。

図８は、本願発明の二重管希ガス蛍光ランプの他の実施例であり、給電端子が設けられている側の拡大断面図であり、給電端子の平面に直交する方向の断面図である。図８中、図６と同一符号は同一部分を示すものであり、説明は省略する。
この実施例では、先の図６で示した構造と異なる点は、給電端子１５の接続部１５１と外部電極１２，１３との接続部分を覆うように、給電端子１５の接続部１５１上に弾性を有するリング状部材であるＯリング５が嵌め込まれており、このＯリング５が外管２０の内表面に接している。

この結果、給電端子１５の接続部１５１と外部電極１２，１３との接続部分がＯリング５で機械的に固定されているので、言い換えれば、Ｏリング５が給電端子１５の接続部１５１を外部電極１２，１３に固定しているので、給電端子１５の切欠片１５３１と端壁部３１１との間に存在するクリアランスが大きい場合に、給電端子１５が管軸方向Ｅ−Ｅ方向に多少大きく動いて接続部分に応力が加わっても、Ｏリング５で機械的に給電端子１５の接続部１５１と外部電極１２，１３との接続部分を固定しているので、接続部分が破壊されることを確実に防止することができる。

さらに、蓋部材３１の挟持部３１３の内部に希ガス蛍光ランプ１０の発光管１１の先端部を挿入しなくても、このＯリング５によって、発光管１１を外管２０に対して離間した状態で保持することができ、挟持部３１３の外管内への突出長を短くでき、発光管の端部から放射される光を有効に利用することができ、ランプ全体の発光長を長くすることができる。

なお、上述した実施例は全て、希ガス蛍光ランプの一端側に、それぞれの外部電極に接続された給電端子を設けた例を示したが、希ガス蛍光ランプの両端にそれぞれ外部電極に接続された給電端子を別々に設けた構造であっても、同様の給電端子と蓋部材の構造を採用することができる。

さらに、給電端子として、図９に示す構造の給電端子であってもよい。
図９の給電端子１５、ピン状の端子であり、外部電極１２，１３に接続される接続部１５１と、希ガス蛍光ランプに電力を供給するための給電機構に接続される給電部１５２から構成されている。
さらに、この給電部１５２は、給電端子１５の中心軸Ｘ方向に切削によって切り欠かれた切欠部１５３によって、幅が狭くなったネック部１５２１を有している。なお、一例として、給電部１５２の幅Ｈ１は６ｍｍ、ネック部１５２１の幅Ｈ２は３ｍｍである。

この給電端子１５は、蓋部材の貫通孔３１５内に給電端子１５のネック部１５２１が位置するように嵌め込まれるものであり、切欠部１５３を構成する給電部１５２の切欠片１５３１が蓋部材の端壁部に当接することになり、給電端子１５は蓋部材に対して動かない構造になり、先の平端子形状の給電端子と同様の作用効果を得ることができるものである。

本発明に係る二重管型希ガス蛍光ランプの斜視図 二重管型希ガス蛍光ランプを構成する（ａ）透光性絶縁筒体の斜視図、（ｂ）外側管の内部に収用された希ガス蛍光ランプ本体の斜視図、及び（ｃ）かかる希ガス蛍光ランプの断面図である。 願発明の二重管型希ガス蛍光ランプの給電端子の構造を示す説明図である。 本願発明の二重管型希ガス蛍光ランプの給電端子が外部に導出される方の蓋部材の構造を示す説明図である。 本願発明の二重管型希ガス蛍光ランプの給電端子が設けられている側の斜視図である。 本願発明の二重管型希ガス蛍光ランプの給電端子が設けられている側の拡大断面図である。 本願発明の二重管型希ガス蛍光ランプの給電端子が設けられていない側の拡大断面図である。 本願発明の二重管希ガス蛍光ランプの他の実施例であり、給電端子が設けられている側の拡大断面図である。 願発明の二重管型希ガス蛍光ランプの給電端子の他の構造を示す説明図である。 外部電極型の希ガス蛍光ランプの一例の斜視図及び断面図を示す説明図である。

符号の説明

１０ 希ガス蛍光ランプ
１２ 外部電極
１３ 外部電極
１５ 給電端子
１５１ 接続部
１５２ 給電部
１５２１ ネック部
１５３ 切欠部
１５３１ 切欠片
２０ 外管
３１ 蓋部材
３１１ 端壁部
３１３ 挟持部
３１５ 貫通孔
３２ 蓋部材
４ 熱収縮チューブ
５ Ｏリング

Claims (2)

1. 発光管の内部に希ガスが封入され、該発光管の外表面に互いに離間して管軸方向に沿って一対の外部電極が配設されると共に、該外部電極の端部に給電端子が接続された希ガス蛍光ランプと、
   前記希ガス蛍光ランプを全体に覆う透光性を有する外管と、
   前記外管の両端開口を塞ぐ絶縁性の蓋部材と、
   を備えた二重管型希ガス蛍光ランプであって、
   前記給電端子は、前記外部電極に接続される接続部と、前記希ガス蛍光ランプに電力を供給するための給電機構に接続される給電部からなり、
   前記給電部は、給電端子の中心軸方向に切り欠かれた切欠部によって、幅が狭いネック部を有しており、
   前記蓋部材は、２分割構造であって、貫通孔を有していて、該分割構造の蓋部材が組み合わされたとき、該貫通孔内に前記給電端子の切欠部が嵌合しており、該給電端子は前記蓋部材を貫通して前記外管の外部に突出していることを特徴とする二重管型希ガス蛍光ランプ。
2. 前記給電端子の接続部の上にリング状部材が嵌め込まれており、当該リング状部材が前記外管の内表面に接しており、前記リング状部材が前記給電端子の接続部を前記外部電極に固定していることを特徴とする請求項１に記載の二重管型希ガス蛍光ランプ。
   

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