JPH02312192A - 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蛍光体を発光さ
せる希ガス放電蛍光ランプ装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第７図及び第８図はこの種従来の希ガス放電蛍光ランプ
装置を示すものであり１図において（１）は希ガス放電
蛍光ランプで、内部に蛍光体層（３）が形成されている
とともに内部に、キセノン、クリプトン、アルゴン、ネ
オン、ヘリウム等の希ガスが封入された管状のガラスバ
ルブ（２）と、このガラスバルブの両端部にそれぞれ設
けられ、それぞれ気密に貫通されたリード線（５ｍ）　
、　（５ｂ）を有した互いに極性の異なる一対の電極（
４ｍ）、　（４ｂ）とを有し是ものである。（９］はこ
れら一対の電極（４ａ）　、　（４ｂ）のリード線（ｓ
ａ）　、　（５ｂ）間にその出力端が接続された高周波
インバータからなる高周波電力発生装置。

員はこの高周波電力発生装置に直流電圧を供給する直流
電源である。

次に、この様に構成され念希ガス放電蛍光ランプ装置の
動作について説明する。まず、直流電源ａ１によって高
周波電力発生装置（９）に直流電圧が供給されると、高
周波電力発生装置（９）から高周波電力が出力される。

この高周波電力が一対の電極（４ｍ）　、　（４ｂ）間
に印加されると、一対の電標（４ａ）　。

（４ｂ）間にグロー放電が発生する。このグロー放電は
バルブ（２）内の希ガスを励起し、希ガス特有の紫外線
を発生させる。この紫外線がパルプ（２）内部に形成さ
れた蛍光体層（３）で可視光線に変換させてパルプ（２
）外部へ放射させる。

この様に構成された希ガス放電蛍光ランプ装置として０
例えば特開昭６３−５８７５２号公報に示されておシ、
また一対の電極としてフィラメント電極を用いたものと
して１例えば特開昭６３−２４８０５０　　号公報に示
されている。

上記の様に構成された希ガス放電蛍光ランプ装置にあっ
ては、水銀を使用しないことから、水銀圧の温度依存性
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
いという特徴がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、この様に構成された希ガス放電蛍光ランプ装
置は、希ガス放電により発生する紫外線によって蛍光体
層を発光させているので、水銀を用いた蛍光ランプに比
べて効率が低く、十分な明るさが得られないという問題
点を有していた。

この発明は上記した点に鑑みてなされたものであシ、高
効率、高輝度な希ガス放電蛍光ランプ装置を得ることを
目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る希ガス放電蛍光ランプ装置は。

高周波電力発生源を希ガスが封入されたガラスバルブの
一端に設けられた第１の電極とガラスバルブの他端に設
けられたフィラメント電極からなる第２の電極の一方の
電極端との間に接続し、かつ整流素子を第１の電極と第
２の電極の他方の電極端との間に接続したものである。

〔作用〕

この発明においては、高周波電力発生源がガラスバルブ
の両端にそれぞれ設けられた第１及び第２の電極間に高
周波電力を供給し、整流素子がこの高周波電力の半波を
分流して、第１及び第２の電極間に半波整流電圧を印加
させ１通電期間と休止期間をもつ周波数によりパルス的
な点灯を行なわしめ、希ガスを効率良く励起させる。

〔実施例〕

以下にこの発明の一実施例を第１図に基づいて説明する
と１図において（１）は希ガス放電蛍光ランプで、内部
に蛍光体層（３）が、外面に１条のスリットα２を残し
た反射膜ａｌｌがそれぞれ形成されているとともに内部
に３０Ｔｏｒｒ　　のキセノンガスが封入され、外径が
１５Ｌ５ｍ＋１１．全長３００ｆｌのガラス製の管状の
ガラスバルブ（２）と、このガラスバルブの雨漏部にそ
れぞれ設けられ、一対の電極端を有するとともに電子反
射物質が塗布されたフィラメント電極からなる第１及び
第２の電極（４ｍ）　、　（４ｂ）とを有したものであ
る。ａ３は一方の出力端が上記第２の電極（４ｂ）の一
方の電極端に接続された高周波電源で、その周波数がｚ
ｏｘａｚである。Ｉはこの高周波電源の他方の出力端と
上記第１の電極（４ａ）の一方の電極端との間に接続さ
れたコンデンサからなる電流制限素子で、上記高周波電
源ａ３とで周波数が２０ＫＨｚでランプ電力が１ｗ一定
の高周波電力を上記第１及び第２の電極（４ｍ）　、　
（４ｂ）に与えるための高周波電力発生源を構成するも
のである。

α９は上記第１の電極（４ａ）の他方の電極端と上記第
２の電極（４ｂ）の他方の電極端との間に接続されたダ
イオードからなる整流素子である。

次に、この様に構成された希ガス放電蛍光ランプ装置の
動作について説明する。まず、高周波電源αりから周波
数２０ＫＨｚの高周波電力が出力されると、電流制御素
子α４に電流が制限されて、第１及び第２の電極（４ｍ
）　、　（４ｂ）の一方の電極端間に高周波電力が印加
される。この高周波電力が第１の電極（４ａ）側が正の
電位であると、電流素子（Ｉ！９には電流が流れず、第
１及び第２の電Ｉｌ！　（４ａ）　、　（４ｂ）間に高
周波電力が印加される仁とになる。すると。

第１及び第２の電極（４ｍ）　、　（４ｂ）間にグロー
放電が発生し、このグロー放電がバルブ（２）内のキセ
ノンガスを励起し、キセノンガス特有の紫外線を発生さ
せる。この紫外線がパルプ（２）内部に形成された蛍光
体層（３）で可視光線に変換され９反射膜ａｎによりス
リットａ３から細長い可視光線の照射光としてバルブ（
２）外部へ放射される。

一方、高周波電力が第１の電極（４ａ）側が負の電位で
あると、整流素子に対して順方向の電位関係になるため
、第１及び第２の電標（４ｍ）　、　（４ｂ）間は短絡
され、電流は高周波電源０から第２の電極（４ｂ）の一
方の電極端、他方の電極端、整流素子α９゜第１の電極
（４ａ）の他方の電極端、一方の電極端。

電流制限素子α脣を介して高周波電源０へ流れる。

この時、第２の電極（４ｂ）には、フィラメント部分に
電流が流れることになシ、予熱されることになる。この
結果、高効率、高輝度の放電が得られた。

要するに、上記実施例においては１通常の高周波点灯と
異なシ、第１及び第２の電極（４ｍ）　、　（４ｂ）間
に高周波電力の半波整流電圧が印加された時に放電し、
残シの半波整流電圧の時に陰極となる第２の電極（４ｂ
）が予熱される。いわゆる、ランプ電流に休止期間のあ
るパルス的な放電になっているものである。

次に、上記の様に構成された希ガス放電蛍光ランプ装置
において、キセノンガスの封入圧力を種々変した５ンフ
装置を製作し、キセノンガスの封入圧力とランプ効率（
輝度を電力で割ったもの。

相対値）との関係を調査した結果、第２図に示す実線囚
の結果を得た。なお、キセノンガスの封入圧力を変えた
以外は第１図に示した構成と全く同一にしたものであり
、また、第２図において破線中）で示したものは、比較
のためにｆｓＴ図に示した従来の構成のものを用いてキ
セノンガスの封入圧力とランプ効率との関係を調査した
結果を示したものである。

この第２図から明らかな様に、キセノンガスの封入圧力
が５　Ｔｏｒｒ以上になると、ランプ効率が向上し始め
るとともに、従来のものに比し良くなり、キセノンガス
の封入圧力が数十Ｔｏｒｒの範囲で最大効率を示してい
る。従って、キセノンガスの封入圧力は５　Ｔｏｒｒ以
上２００Ｔｏｒｒ以下が良く。

好ましい範囲は１０　Ｔｏｒｒ　以上２００Ｔｏｒｒ以
下であシ、最も好ましい範囲は２０Ｔｏｒｒ　　以上１
００Ｔｏｒｒ以下である。

この様に、キセノンガスの封入圧力が５　Ｔｏｒｒ以上
２００Ｔｏｒｒ以下でランプ効率が向上するのは次の様
な理由によるものと考えられる。つまり。

第１及び第２の電極（４ｍ）　、　（４ｂ）間に通電期
間と休止期間を繰り返すパルス的な放電によシ、バルブ
（２）内に発生した陽光柱の電子エネルギーが大きく変
調されて、キセノンガスが紫外線を多く出す様にキセノ
ンガスを励起するエネルギーや、休止期間中のアフター
グローの発光によるものと考えられる。キセノンガスの
封入圧力が５　Ｔｏｒｒ未満であると休止期間中のアフ
ターグローの発光が見られず＋　　１０　Ｔｏｒｒ　以
上になるとこの休止期間中のアフターグローの発光が顕
著に現われるものである。また、キセノンガスの封入圧
力が２００Ｔｏｒｒを越えるような高い圧力になると、
励起された電子エネルギーとキセノンガスとの衝突が頻
繁になシ、電子エネルギーが抑制され、パルスによって
電子エネルギーが変調されにくくなり、ランプ効率が低
下してしまうものである。

また、上記の様に構成された希ガス放電蛍光ランプ装置
において１点灯周波数（高周波電源ａ３の周波数）を種
々変えたランプ装置を製作し１点灯周波数とランプ効率
（相対値）との関係を調査した結果、第３図に示す実線
（Ｃ１）の結果を得た。

なお０点灯周波数を変えた以外は第１図に示した構成と
全く同一にしたものであシ、また。第２図において破線
（２）で示したものは、比較のために第７図に示した従
来の構成のものを用いて点灯周波数とランプ効率との関
係を調査した結果を示したものである。

この第３図から明らかな様に９点灯周波数が４ＫＨｚ以
上になると従来のものに比しランプ効率が良くなるとと
もに向上し２点灯周波軟が２０ＫＨｚ近傍で最大効率を
示している。従って１点灯周波数は４　ＫＨｚ以上２０
０ＫＨｚ　以下が良く、好ましい範囲は７　ＫＨｚ以上
５０ＫＨｚ以下であり最も好ましい範囲は１０　ＫＨｚ
以上３０ＫＨｚ以下である。

この様に１点灯周波数が４　ＫＨｚ以上２００ＫＨｚ以
下でランプ効率が向上するのは次の様な理由によるもの
と考えられる。つまり、４ＫＨｚ未満であると、１サイ
クル当りの休止期間が長くなるためにランプ効率が低下
し、２００ＫＨｚを越えるとパルプ（２）内に発生する
陽光柱のプラズマパラメータが追随しきれなくなり、直
流と同じ一定の状態に近づくためにランプ効率が低下す
るので、４ＫＨｚ以上２００ＫＨｚ以下が良いと考えら
れる。

さらに、上記の様に構成された希ガス放電蛍光ランプ装
置において、キセノンガスの代わりにクリプトンを封入
したものを製作した。まず、希ガスとしてクリプトンを
用い、その封入圧力を種々変えた以外は第１図に示した
構成と全く同一にして、クリプトンの封入圧力とランプ
効率（相対値）との関係を調査した結果、第４図に示す
実線（Ａ２）の結果を得た。また、クリプトンの封入圧
力を３０Ｔｏｒｒ　とし１点灯周波数を変えた以外は第
１図に示した構成と全くにして１点灯周波数とランプ効
率（相対値）との関係を調査した結果、第５図に示す実
線（Ｃ２）の結果を得た。

これら第５図及び第６図から明らかな様にランプ効率は
クリプトンの封入圧力が５　Ｔｏｒｒ以上２００Ｔｏｒ
ｒ以下が良く、好ましい範囲は１０　Ｔｏｒｒ以上１０
０Ｔｏｒｒ以下であシ、最も好ましい範囲は２０　Ｔｏ
ｒｒ以上　５０Ｔｏｒｒ以下であシ９点灯周波数が５　
ＫＨｚ以上２００ＫＨｚ以下が良く、好ましい範囲はＩ
　ＫＨｚ以上１００　ＫＨｚ以下であシ、最も好ましい
範囲は１０　ＫＨｚ以上５０ＫＨｚ以下である。

この様に、希ガスとしてクリプトンガスを用いた場合に
もランプ効率が良くなった理由は、キセノンガスを用い
た場合と同様と考えられる。

上記の様に構成された希ガス放電蛍光ランプ装置にあっ
ては、第２図及び第３図並びに第４図及び第５図から明
らかな様に、ランプ効率が大幅に改善できるとともに、
整流素子を付加するという簡単な構成で達成できるため
０点灯装置としての構成が極めて簡単で、容易かつ安価
に実現できるものである。しかも、休止期間の間はフィ
ラメント電極である陰極となる第２の電極（４ｂ）に電
流が流れているため、予熱用の電源も不要なものである
。さらに、電流制限素子Ｉとしてコンデンサを用いてい
るので１点灯装置の電力損失が少ないものである。また
、整流素子Ｑ９と電流制限素子αをであるコンデンサと
の組み合せによシ、高周波電源（１）の電圧の２倍の電
圧が一対の電極（４ｍ）　、　（４ｂ）間に印加される
ことになり、放電開始電圧も容易に得られることになる
。さらに、放電電流波形が正弦波の半波整流状のゆるや
かな立ち上がり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なる電磁的なノイズが少ないも
のである。

第６図は、この発明の他の実施例を示すものであり、第
１図に示し九実鳩例のものに対し、電流制限素子Ｉとし
てコンデンサの代わシにインダクタを用いたものである
。

この様に構成され念ものにおいても、バルブ（２）内に
キセノンガスを封入したものにあっては第２図及び第３
図に示し九実線（Ａ１）　、（Ｃ１）と同様な特性が得
られ、またクリプトンガスを封入したものにあっては、
第４図及び第５図に示した実線（Ａ２）　、　（Ｃ２）
と同様な特性が得られた。

なお、上記実施例においては、第１及び第２の電極（４
ｍ）、　（４ｂ）　　ともにフィラメント電極を用いた
ものを示したが、整流素子αりにより、第１の電極（４
ｍ）は陽極として、第２の電極（４ｂ）は陰極として働
くため、陽極となる第１の電極（４ａ）は予熱の必要が
なく、第１の電極（４ａ）の一対の電極端は短絡した構
成でも良＜、ｔた。特にフィラメント電極で構成しなく
とも良いものである。

また、上記実施例では、バルブ（２）の外径を１５．５
ｎのものとしたが８〜１５．５翼冨の管径のものについ
ても実験を行なった結果、管径によらず同様のランプ効
率の向上が得られた。

さらに、バルブ（２）内の封入ガスとしてキセノンガス
及びクリプトンガスをそれぞれ単体として封入したもの
について示したが、クリプトンガスより電離電圧の高い
アルゴン、ネオン、ヘリウム等の希ガスをキセノンガス
あるいはクリプトンガスに混合し庭ものであっても同様
の効果を奏した。

〔発明の効果〕

この発明は以上に述べた様に、希ガスが封入されたバル
ブの一端に設けられた第１の電極とバルブの他端に設け
られたフィラメント電極からなる第２の電極の一方の電
極端との間に高周波電力発生源を接続し、第１の電極と
第２の電極の他方の電極端との間に整流素子を接続した
ものとし念ので、整流素子が高周波電力発生源からの高
周波電力の半波を分流して第１及び第２の電極間に半波
整流電圧を印加させるため９通電期間と休止期間（予熱
期間）をもつ周波数によシパルス的な点灯が行なわれ、
簡単かつ安価な構成にして高いランプ効率が得られると
いう効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す全体構成図。 第２図及び第３図はキセノンガスを封入した場合の封入
圧力とランプ効率の関係を示す図及び点灯周波数とラン
プ効率の関係を示す図、第４図及び第５図はクリプトン
ガスを封入した場合の封入圧力とランプ効率の関係を示
す図及び点灯周波数とランプ効率の関係を示す図、第６
図はこの発明の他の実施例を示す全体構成図、第７図及
び第８図は従来の希ガス放電蛍光ランプ装置を示す全体
構成図及びランプの縦断面図である。 図において（１）はランプ、（２）はバルブ、（３）は
蛍光膜、　（４ｍ）　；（４ｂ）は第１及び第２の電極
、αｊは高周波電力源、　ａａは電流制御素子、αＳは
整流素子である。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部に蛍光体層が形成されているとともに内部に希ガス
   が封入された管状のガラスバルブ、このガラスバルブの
   一端に設けられた第１の電極、上記ガラスバルブの他端
   に設けられ、一対の電極端を有したフィラメント電極か
   らなる第２の電極、上記第１の電極と第２の電極の一方
   の電極端との間に接続された高周波電力発生源、上記第
   １の電極と上記第２の電極の他方の電極端との間に接続
   された整流素子とを備えた希ガス放電蛍光ランプ装置。