JPH02256197A - 希ガス放電蛍光ランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、希ガス放電による紫外線で螢光体を発光さ
せる希ガス放電螢光ランプ装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第８図、第９図は例えば特開昭６３−５８７５２号公報
に示された従来の希ガス放電螢光ランプ装置を示す図で
あシ、第８図はその装置の全体構成図。

第９図はその装置の希ガス放電螢光ランプの断面図であ
る。第８図、第９図において（１）は希ガス放電螢光ラ
ンプ、（２）はこの希ガス放電螢光ランプ（１）を構成
する中空棒状のガラス製バルブであシ、その内面には螢
光体層（３）が形成されている。このパルプ（２）内に
は、キセノン、クリプトン、アルゴン。

木オン、ヘリウム等の少なくとも１種からなる希ガスが
封入されている。

パルプ（２）内には両端部に位置して互すに極性の異な
る一対の電極（４ａ）　、　（４ｂ）が設けられている
。

これら電極（４ａ）、（４ｂ）はパルプ（２）の両端部
壁を気密に貫通きれたリード線（５ａ）、（５′ｂ）に
接続されている。上記電極（４ａ）、　（４ｂ）は、高
周波電力発生装置としての高周波インバータ（９）に接
続され、この高周波インバータ（９）は直流電源αＧに
接続されている。

次に動作について説明する。このような構成の希ガス放
電螢光ランプ装置においては、高周波インバータ（９）
を通じて電極（４ａ）　、　（４ｂ）間に高周波電力を
印加すると、これら電極（４ａ）　、　（４ｂ）間でグ
ロー放電を発生する。このグロー放電はパルプ（２）内
の希ガスを励起し、希ガス特有の紫外線を発生する。こ
の紫外線はパルプ（２）の内面に形成した螢光体層（３
）で可視光線に変換され、パルプ（２）の外部に放出さ
れる。

このような希ガス放電螢光ランプ装置は、水銀を使用し
なりことから、水銀蒸気圧の温度依存性に基因して温度
に対する特性が変化するということがなＩＡとｂう特徴
がある。しかしながら、水銀に比べて紫外線の発生効率
が低いためランプ効率が低い。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように従来の希ガス放電螢光ランプ装置は、希ガ
ス放電によシ発生する紫外線によって螢光体を発光させ
るので、水銀を用いた螢光ランプに比べて効率が低く、
十分な明るさを得ることが困難であし、効率向上が望ま
れていた。

この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、高効率な希ガス放電螢光ランプ装置を得ること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る希ガス放電螢光ランプ装置は。

パルプ内に１０Ｔｏｒｒ以上２０　Ｑ　Ｔｏｒｒ以下の
キセノンガスを封入してガるランプと、このランプの電
極間に４ＫＨｚ以上２００ＫＨｚ以下の半波整流電圧を
供給する点灯装置とによ多構成したものである。

また別の発明に係る希ガス放電螢光ランプ装置は、パル
プ内に１０Ｔｏｒｒ以上１００Ｔｏｒｒ以下のクリプト
ンガスを封入してなるランプと、このランプの電極間に
５ＫＨｚ以上２００ＫＨｚ以下の半波整流電圧を供給す
る点灯装置とによ多構成したものである。

〔作用〕

この発明においては、キセノンガスあるいはクリプトン
ガスが、パルス的な点灯によシ高効率に励起されるよう
な圧力でランプ内に封入されるとともに１点灯装置から
ランプに供給される半波整流電圧によシ、ランプ電流に
休止期間があるパルス的な放電が行われ、かつ、そのラ
ンプ電流の休止期間と通電期間の繰シ返しによシキセノ
ンあるいはクリプトンが効率よく励起される周波数で電
流が供給されるので、ランプ内のガスが高効率に励起さ
れ、紫外線放射が増大してランプ効率が向上する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、（１）は希ガス放電螢光ランプ。

（２）はガラス製のパルプ、（３）はこのパルプ（２）
内面に形成された螢光体層、αＤは反射膜、ａｚは上記
パルプ（２）の内面において上記螢光体層（３）、反射
膜（１２が形成されてなしスリット部である。（４ａ）
　ｔ　（４１））は電子放射物質を塗布したフィラメン
トコイルからなる電極、ａ３は高周波電源、Ｉはこの高
周波電源０りに直列に接続これた電流制限素子としての
コンデンサ、α９は上記高周波電源０．コンデンサｏの
直列回路に兼列接続されたダイオード、ａｅは電極を加
熱するための電源である。

次に動作について説明する。第１図の構成の希ガス放電
螢光ランプ装置では、電極（４ａ）側に正の電圧を印加
した場合にはランプ（１）にその電圧が印加されてラン
プ電流が流れるが、電極（４ａ）側に負の電圧が印加さ
れてしる場合はダイオードα９によって短絡されるため
、ランプ（１１には電圧が印加されず、ランプ電流は流
れない。従ってこのような構成では通常の高周波点灯と
異なシ、高周波の半波整流電圧が印加され、ランプｆｉ
ｌ内の放電はランプ電流に休止期間のあるパルス的な放
電になる。

ここで、コンデンサα４は高周波の電圧が印加されたと
きにランプ（１）に流れる電流を適切な値にする電流制
限素子として働（。

第２図は希ガス放電螢光ランプにおいて、キセノンガス
封入圧力とランプ効率の関係を示したものである。なお
ランプは、パルプ外径１５５ｍ。

全長３００１１１であり、ランプ電カフｗ一定２周波数
２０ＫＨｚの場合である。第２図におじで、実線は第１
図に示した実施例の構成によシパルス的に点灯した場合
を示し、破線は通常の交流正弦波の高周波点灯の場合を
示す。第２図よシ、この発明による第１図の実施例のも
のは、ランプ効率向上の効果を有し、またランプ効率向
上の効果は、キセノンガス封入圧力に依存することがわ
かる。第２図よシ、最大の効率が得られるのはキセノン
ガス封入圧力が数十Ｔｏｒｒの領域であり１通常の高周
波点灯に対するこの発明の効率向上の顕著な効果は１Ｑ
Ｔｏｒｒから２００　ＴｏｒｒＯ間で得られることがわ
かる。このようなランプ効率の向上は通電期間と休止期
間を繰シ返すパルス的な放電によシ。

陽光柱の電子エネルギーが大きく変調されてキセノンが
紫外線を多く出すようにキセノンを励起するエネルギー
が増えることや、休止期間中のアフターグローの発光に
よるものである。例えば、ランプ効率の向上が顕著にな
る１０Ｔｏｒｒという値は。

数Ｔｏｒｒではほとんどみられない休止期間のアフター
グローの発光が顕著に現れる圧力に対応している。また
高い圧力で効率の向上が少なくなるが。

これは圧力が高すぎると、電子エネルギーはキセノンと
の頻繁な衝突によシ抑制されるので、パルスによって電
子エネルギーが変調されにくくなることなどによるもの
である。

第３図は点灯周波数とランプ効率の関係を示す特性図で
ある。第３図において実線は第１図に示した実施例の構
成によ）パルス点灯した場合を示し、破線は通常の高周
波点灯の場合を示す。なお希ガス放電螢光ランプはキセ
ノン３　Ｑ　Ｔｏｒｒを封入したものであシ、ランプ電
カフＷ一定の場合である。第３図よシ、この発明による
第１図の実施例のものは１通常の高周波点灯に比較し、
４ＫＨｚ以上の周波数で高効率が得られることがわかる
。

また周波数が約２００ＫＨｚまで高くなると、再び同等
の効率になることがわかる。従って周波数は４ＫＨｚ以
上２００ＫＨｚ以下とするとよい。

なお、高め周波数で効率が低下し、同等になるのは陽光
柱のプラズマパラメータが高い周波数に追随しきれなく
なシ２次第に直流と同じ一定の状態に近づくためである
。

このように第１図の構成の希ガス放電螢光ランプ装置は
ランプ効率を大幅に改善できるとともに。

点灯装置の構成が極めて簡単で、容易かつ安価に実現で
きる。また電流制限素子としてコンデンサを使用してい
るので点灯装置の電力損失が少ない。

さらにダイオードとコンデンサの組合せによシ。

電源電圧の２倍の電圧を発生するため、放電開始に必要
な高電圧を容易に得ることができる。′！）た放電電流
波形が正弦波の半波整流状のゆるやかな立ち上がシの波
形にできるために高調波成分が少なく、パルス放電で問
題と々る電磁気的なノイズが少ないという効果がある。

なお上記実施例では、ランプの外径１５．５ｍの例を示
したが外径８〜１５．５ｆｉの管径のものについて実験
した結果、管径によらず第１図に示した構成によシ効率
の向上が得られる。また上記実施例ではフィラメントコ
イルを熱陰極形としたが。

効率の向上は陽光柱の効率の向上によるものであるから
、電極構造によらず２例えば冷陰極であってもよい。′
ｆｃだし、上記実施例のようにフィラメントコイル電極
を使用した場合は、第１図のように陰極を加熱すること
は、始動電圧の低下や、電極の長寿命化に有効である。

またキセノンは、希ガスの中で最も電離電圧。

励起電圧が低いので封入ガスとして他の希ガスを混合し
ても、同様にキセノンによる発光を得ることができる。

また上記実施例では、電流制限素子としてコンデンサを
用いたものを示したが、この発明の他の実施例としてこ
の電流制限素子を第４図に示すようにインダクタによ多
構成してもよい。

この場合でも１点灯装置として電力損失が少なく安価な
ものが得られる。また、このように電流制限素子をイン
ダクタによ多構成した場合でも上記実施例による第２図
、第３図に示したような封入圧力、あるいは周波数によ
るランプ効率特性と同様の特性が得られた。

さらに、別の発明としてバルブ（２）内にクリプトンガ
スを封入した場合を以下に示す。上記第１図に示した構
成の希ガス放電螢光ランプ装置において、バルブ（２）
内にクリプトンガスを封入したときの、クリプトンガス
封入圧力とランプ効率の関係を第５図に示す。なおラン
プは、バルブ外径１５５１１、　３００１１であシ、ラ
ンプ電力ＩＷ一定９周波数２ＱＫＨｚの場合である。第
５図において、実線は第１図に示した構成によシパルス
的に点灯した場合を示し、破線は通常の交流正弦波の高
周波点灯の場合を示す。

第５図よシ、この別の発明によるものは、ランプ効率向
上の効果を有し、またランプ効率向上の効果は、クリプ
トンガス封入圧力に依存することがわかる。第４図より
最大の効率が得られるのはクリプトンガス封入圧力が数
十Ｔｏｒｒの領域であシ２通常の高周波点灯に対するこ
の別の発明の効率向上の顕著な効果は１ＱＴｏｒｒから
１００Ｔｏｒｒの間で得られることがわかる。この様な
ランプ効率の向上は上記キセノンの場合と同様の作用に
よるものである。

第６図はこの別の発明における点灯周波数とランプ効率
の関係を示す特性図である。図において実線はこの別の
発明によりパルス点灯した場合を示し、破線は通常の高
周波点灯の場合を示す。なお、希ガス放電螢光ランプは
クリプトンガス３゜Ｔｏｒｒを封入したものであり、ラ
ンプ電力ｙｗ−定の場合である。第６図より、この別の
発明によるものは１通常の高周波点灯に比較して５ＫＨ
ｚ以上の周波数で高効率が得られることがわかる。

また周波数が約２０ＫＨｚで最大の効率を示し、それ以
上の周波数では効率が低下し、約２００ＫＨｚではかな
シ低下して通常の高周波点灯に近い効率になる。

彦お高い周波数で効率が低下し、同等になるのは上記キ
セノンガスの場合と同様の作用によるものである。

このようにこの別の発明による希ガス放電螢光ランプ装
置も、ランプ効率を大幅に改善できるとともに１点灯装
置の構成が極めて簡単で、容易かつ安価に実現できる。

また電流制限素子としてコンデンサを使用しているので
１点灯装置の電力損失が少ない。

この電流制限素子を上記第４図に示したようにインダク
タによって構成してもよい。このように電流制限素子を
インダクタによ多構成した場合でも、上記第５図、＠６
図に示したような封入ガス圧力、ある因は周波数による
ランプ効率特性と同様の特性が得られた。

なお上記この別の発明の実施例では、ランプの外径１５
．５３１１の例を示したが、外径８〜１５．５　ａｍの
管径について実験した結果、管径によらず、同様の効率
の向上がえられる。またフィラメントコイルを熱陰極形
としたが、効率の向上は陽光柱の効率の向上によるもの
であるから、電極構造によらず２例えば冷陰極であって
もよい。ただしフィラメントコイル電極を使用した場合
は第１図のように陰極を加熱することは、始動電圧の低
下や電極の長寿命化に有効である。

また上記封入ガスのクリプトンに、クリプトンよシミ離
電圧の高いアルゴン、ネオン、ヘリウムを混合しても、
クリプトン単体と同様のクリプトンによる発光を得るこ
とができる。

さらに、上記実施例では１本のランプを点灯するものに
ついて説明したが、別の実施例として１つの電源で２つ
のランプを点灯する希ガス放電螢光ランプ装置の構成を
第７図に示す。第７図において（１ａ）、（１ｂ）はそ
れぞれ並列に上記高周波電源０りと接続された希ガス放
電螢光ランプ＊　　（１５ａ）　ｒ（ｉ５ｂ）は互いに
逆極性をもって各ランプ（１ａ）　、　（１ｂ）に直列
に接続されたダイオード、　　（１６ａ）、　（１６ｂ
）は各ランプ（１ａ）　、　（１ｂ）　　の電極を加熱
するための電源である。このような構成の希ガス放電螢
光ランプ装置では、各ランプ（１ａ）　、　（１’ｂ）
の電極（４ａ）側に正の電圧が印加された場合には、ダ
イオード（１５ａ）の特性が逆であることからランプ（
１ａ）には電流が流れず、ランプ（１ｂ）にのみ電流が
流れる。

また各ランプ（１ａ）　、　（１’ｂ）の電極（４ｂ）
側に正の電圧が印加された場合には、逆にランプ（１ａ
）にのみ電流が流れる。即ち各ランプ（Ｉａ）　、　（
Ｉｂ）には通電期間が交互に表われるようにして半波整
流電圧が印加され、それぞれのランプ（１ａ）　、　（
１ｂ）は上記実施例と同様に高効率の点灯が行われる。

このような希ガス放電螢光ランプ装置では、簡単な構成
によ）、一つの高周波電源（Ｉりで２本のランプを点灯
できる。この第７図に示した希ガス放電螢光ランプ装置
におけるインダクタαりは電流制限素子であるが、これ
はコンデンサや抵抗によ多構成してもよい。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、バルブ内に１０Ｔｏｒ
ｒ以上２０ＱＴｏｒｒ　以下のキセノンガスを封入して
ランプを構成するとともに、このランプに４ＫＨｚ以上
２００ＫＨｚ以下の半波整流電圧を供給して点灯する点
灯装置を備えたので、高いランプ効率で、かつ点灯装置
の構成が簡単で安価に製作できる希ガス放電螢光ランプ
装置が得られるという効果がある。

また別の発明によれば、上記パルプ内に封入するガスを
１０Ｔｏｒｒ以上１００Ｔｏｒｒ以下のクリプトンガス
とするとともに、ランプに５　ＫＨｚ以上２００ＫＨｚ
以下の半波整流電圧を供給する点灯装置としたので、同
様に点灯装置の構成が簡単で安価に製作できるとともに
高いランプ効率が得られると込う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す希ガス放電螢光ラン
プ装置の全体構成図、第２図はこの発明における封入圧
力とランプ効率の関係を示す特性図、第３図はこの発明
における点灯周波数とランプ効率の関係を示す特性図、
第４図はこの発明の他の実施例を示す希ガス放電螢光ラ
ンプ装置の全体構成図、第５図は別の発明によるクリプ
トンガス封入圧力とランプ効率の関係を示す特性図、第
６図はこの別の発明における点灯周波数とランプ効率の
関係を示す特性図、第７図はこの発明のさらに別の実施
例を示す希ガス放電螢光ランプ装置の全体構成図、第８
図は従来の希ガス放電螢光ランプ装置を示す全体構成図
、第９図は従来の希ガス放電螢光ランプの縦断面図であ
る。 図において、　（ＩＩ、　　（１ａ）　、　（ｔｂ）は
希ガス放電螢光ランプ、（２）はハ／Ｌ／ブ、（３）は
螢光体層、　　（４ａ）　、　（４ｂ）は電極、０りは
高周波電源、αをはコンデンサ、ｔｌＳ。 （１５ａ）、（１５ｂ）はダイオード、（ｌηはインダ
クタである。 なお、各図中同一符号は同一またけ相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内面に螢光体層が形成され、両端に一対の電極を
   有するガラスバルブの内部に１０Ｔｏｒｒ以上２００Ｔ
   ｏｒｒ以下のキセノンガスを封入してなる希ガス放電螢
   光ランプと、この希ガス放電螢光ランプの両電極間に周
   波数４ＫＨｚ以上２００ＫＨｚ以下の半波整流電圧を供
   給する点灯装置とからなることを特徴とする希ガス放電
   螢光ランプ装置。
2. （２）内面に螢光体層が形成され、両端に一対の電極を
   有するガラスバルブの内部に１０Ｔｏｒｒ以上１００Ｔ
   ｏｒｒ以下のクリプトンガスを封入してなる希ガス放電
   螢光ランプと、この希ガス放電螢光ランプの両電極間に
   周波数５ＫＨｚ以上２００ＫＨｚ以下の半波整流電圧を
   供給する点灯装置とからなることを特徴とする希ガス放
   電螢光ランプ装置。