JPH04296436A - けい光ランプ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、立上り特性を改善した
けい光ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】けい光ランプは一般照明をはじめとして
、各種ＯＡ機器、巨大画面の画素光源、液晶ディスプレ
イのバックライト、電球代替用コンパクト形ランプ等に
使用されており、白熱電球に比べて発光効率が高いため
省電力形光源として上記のような多岐に亘る分野で活用
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、けい光
ランプはその種類により、電源を投入してから所定の光
束出力を得るまでの時間、つまり光束の立上り時間にあ
る程度の時間を要するランプがある。特に、ＯＡ機器、
中でも複写機の場合は極めて短時間に所定の光束を得る
ことが要求され、この立上り特性の善し悪しが商品性能
に大きな影響を与える。

【０００４】そして最近は、いづれの分野においてもけ
い光ランプの高出力化に伴い、ランプが高負荷となり、
その管壁負荷の増大により光束の立上りが遅くなる傾向
にもなっている。本発明者等は、種々の研究過程でバル
ブ内面に形成されるけい光体被膜の使用材料が、立上り
特性に影響を及ぼすのではないかと推測した。

【０００５】したがって、本発明の目的とするところは
、立上り特性のよくないけい光体を用いたランプにおい
て、その立上り特性を改善することができるけい光ラン
プを提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、電極を封装し
たバルブ内に水銀を封入するとともに、このバルブの内
面にけい光体被膜を形成し、このけい光体被膜は、帯電
傾向が±０マイクロクーロン／グラム（以下μＣ／ｇで
示す）以下であるけい光体を用いたけい光ランプにおい
て、バルブ内の水銀蒸気圧は管壁最冷部の温度で制御さ
れるランプであり、すなわち主アマルガムを使用しない
ランプであり、上記電極の近傍に、消灯時には水銀を吸
着し、点灯時にその吸着した水銀を放出するアマルガム
を設けたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明によれば、電極の近傍に設けたアマルガ
ムは、ランプを消灯した場合に水銀蒸気を取り込み、再
点灯した場合に上記取り込んだ水銀を放出する。この場
合、アマルガムを電極近傍に配置したので、水銀の吸着
性能が高いために立上り特性を悪くしているけい光体、
つまりランプの消灯時に帯電傾向が±０μＣ／ｇ以下で
あるけい光体に吸引されようとする水銀を瞬時に取り込
み、再点灯時に電極の加熱によって上記吸着した水銀を
速やかに放出するから水銀イオンの密度を高め、光束の
立上りを改善することができる。

【０００８】

【実施例】以下本発明について、図１ないし図４に示す
一実施例にもとづき説明する。図面は直管形熱陰極けい
光ランプを示し、１はガラスバルブである。バルブ１の
両端はフレアステム２、２により気密に閉塞されており
、これらステム２、２にはそれぞれ一対のリード線３…
が気密に貫通されている。両ステム２、２の各リード線
３、３間にはタングステン等からなる熱陰極、すなわち
フィラメント４、４が掛け渡されている。

【０００９】上記バルブの両端部に封装されたフィラメ
ント４、４の近傍にはアマルガム５、５が設けられてい
る。アマルガム５は、例えばＳＵＳからなるプレートも
しくはメッシュの表面にインジウムＩｎをメッキして構
成され、一端が一方のリード線３に溶接されることによ
り、上記フィラメント電極４からの輻射熱および伝導熱
を受け易い箇所に取着されている。このインジウムは水
銀と反応してアマルガムを作る。

【００１０】上記バルブ１の内面には、けい光体被膜６
が形成されている。このけい光体は帯電傾向が±０μＣ
／ｇ以下であり、つまり粒子径４４〜７４μｍの還元鉄
粉との接触時における帯電量がけい光体１ｇ当り±０μ
Ｃ以下であるけい光体が用いられている。具体的には３
波長発光けい光体であり、Ｙ２　Ｏ３　：Ｅｕ（赤色）
、（Ｌａ，Ｃｅ，Ｔｂ）・（Ｐ，Ｓｉ）Ｏ４（緑色）お
よびＢａＭｇＯ２　Ａｌ１１Ｏ２７：Ｅｕ（青色）を用
いてある。このようなバルブ１内には、所定量の水銀と
、アルゴン等の希ガスが封入されている。このような構
成のけい光ランプについて作用を説明する。

【００１１】けい光ランプにおける光束の立上りが遅い
原因としては種々の要因が挙げられるが、本発明者等は
バルブ内の水銀がけい光体被膜に吸着される現象により
立上がりが遅くなることを見出した。

【００１２】すなわち、光束立上り現象を図２にもとづ
き説明すると、図２は横軸に点灯時間および縦軸に光束
比をとり、電源を投入した時からの光束の変化状況を示
すもので、同図中特性ａが従来の場合である。点灯前に
バルブ内に蒸気として存在している水銀は点灯開始と同
時に電離し、光束は瞬時にＡ点まで立上る。次に、電極
およびその近傍に付着していた水銀が電極の温度上昇に
ともなって蒸発を促され、この水銀蒸気が拡散して電離
し、したがって光束はＡ点からＢ点へと立上る。そして
、発光管バルブの温度が上昇する過程で、バルブ内面の
けい光体被膜に付着していた水銀がこのけい光体から離
脱し、この水銀が蒸発する。この際、管内で消滅する水
銀イオンが、新たに蒸発して電離されることにより生成
される水銀イオンの量よりも多ければ管内の水銀イオン
の密度が低下し、光束はＢ点からＣ点へと減退する。 次いで、バルブの最冷部温度の上昇によりバルブ内の水
銀蒸気量が増し、蒸気圧の上昇とともに水銀の電離する
割合が高くなる。この電離により水銀イオンとなる確率
が水銀イオンの消滅する確率よりも高くなると光束はＣ
点からＤ点へと上昇して行く。Ｄ点に達した後、水銀イ
オン密度が飽和状態を維持すると、光束は安定し、定格
レベルの全光束を維持する。しかし、水銀イオン密度が
過飽和状態になると光束は低下する。

【００１３】このような立上り特性を検討してみると、
光束がＢ点からＣ点へと減退する領域があり、この減退
過程を無くしてＢ点からＤ点に直接、またはそれに近い
状態で移行するようにすれば光束立上り時間を短くする
ことができると本発明者らは推測した。つまり、立上り
特性において、光束がＢ点からＣ点へ低下するのを解消
すれば、立上り時間を短縮することができると考えた。

【００１４】本発明者らの解析によれば、光束がＢ点か
らＣ点に低下するのは、上記したように、消灯時にけい
光体被膜に吸着されていた水銀が発光管バルブの温度上
昇にともないけい光体被膜の表面層から叩き出されてけ
い光体から離脱し、この離脱水銀が蒸発して電離する際
、その電離された水銀イオンよりも消滅する水銀イオン
量が多いと管内の水銀イオン密度が低下するから光束が
減退すると推察する。つまり、けい光体被膜から離脱す
る水銀の量が少ない場合に光束の低下が生じるものとの
結論を得た。

【００１５】このような観点から本発明者等は、消灯時
にけい光体に吸着される水銀量を少なくしておけば、ま
たは水銀とけい光体の吸着力を小さくしておけば、バル
ブの温度上昇時に水銀が速やかにけい光体から離脱し、
水銀放出を促して水銀の電離量を増すから水銀イオン密
度が高くなると推察した。

【００１６】そこで、けい光体と水銀の吸着特性を検討
した。水銀がけい光体に吸着される要因として、本発明
者等はこれらの間の静電吸引力について着目した。すな
わち、けい光ランプにおいては、その用途などに応じて
種々のけい光体が適宜選択して使用されていることは知
られている。これらけい光体はそれぞれ独自の帯電傾向
をもっている。つまり、帯電し易いけい光体もあれば、
帯電し難いけい光体も存在する。我々は、けい光体の帯
電傾向が水銀の吸着能に影響を与え、前記光束がＢ点か
らＣ点へ低下する原因を作っていると考えた。

【００１７】そこで、ブローオフ法によりけい光体の帯
電傾向を調べ、立上り特性を測定してみた。図３は帯電
特性が異なるけい光体を用いた場合の光束立上り特性で
ある。帯電傾向の単位としては、けい光体１ｇを粒子径
が４４〜７４μｍの還元鉄粉と接触させた時に得られる
帯電量で表され、単位はμＣ／ｇである。

【００１８】図３において、特性ａは帯電特性が＋０．
５μＣ／ｇのけい光体を用いたランプ、特性ｂは帯電特
性が０μＣ／ｇのけい光体を用いたランプ、特性ｃは帯
電特性が−０．３μＣ／ｇのけい光体を用いたランプ、
特性ｄは帯電特性が−１．０μＣ／ｇのけい光体を用い
たランプの場合をそれぞれ示す。

【００１９】なお、帯電傾向は、けい光体の種類によっ
ても勿論異なり、図４においては各種けい光体の帯電傾
向を示す。しかし、同一種類のけい光ランプであっても
製造方法や金属酸化物を加える等の手段で帯電傾向を変
化させることができる。図３の場合はけい光体として３
波長発光けい光体として知られているけい光体粉末のＹ
２　Ｏ３　：Ｅｕ（赤色）、（Ｌａ，Ｃｅ，Ｔｂ）・（
Ｐ，Ｓｉ）Ｏ４　（緑色）およびＢａＭｇＯ２　Ａｌ１
１Ｏ２７：Ｅｕ（青色）を混合して用いた。この場合、
図４からも判る通り、赤色けい光体および青色けい光体
は帯電傾向がいづれもプラスであるが、緑色けい光体は
帯電傾向に幅があり、ロットにより異なる。このため、
緑色のけい光体の帯電傾向を変えることにより全体の帯
電傾向を上記ａ〜ｄに調整した。図４に示す特性から、
特性ａおよびｂの場合は立上り途中で光束の低下が少な
く、これに対して特性ｃおよびｄの場合は光束の低下が
大きいことが判る。

【００２０】この結果、特性ｃおよびｄの場合に始動特
性の改善が必要となり、つまり帯電特性が±０μＣ／ｇ
以下のけい光体を用いたランプにおいては、光束の立上
り特性が悪いので、この場合の改善が必要であることが
判明した。

【００２１】このような観点から、図１に示された構造
のけい光ランプを製造したもので、図１のランプにおい
ては、ランプを消灯した場合、バルブ内の水銀は温度の
低い箇所に付着しようとするが、電極４の近傍に設けた
インジウムアマルガム５は水銀より蒸気圧が低くて水銀
を吸引する性質が強く、水銀ゲッタとして作用する。こ
のため水銀蒸気はアマルガム５に多く吸着されて捕捉さ
れることになる。なお、残りの水銀は、帯電傾向が強い
けい光体被膜６の表面に吸着されたり、最冷部に凝集さ
れる。

【００２２】次にランプを点灯させた場合、点灯開始と
同時にバルブ１内に蒸気として存在していた水銀が瞬時
に電離し、光束は図２のＡ点まで瞬時に立上る。次に、
電極の温度上昇にともなって電極およびその近傍に付着
していた水銀の蒸発が促される。この時、上記アマルガ
ム５に捕捉されていた水銀がこのアマルガム５の温度上
昇とともにアマルガム５から離れ蒸発する。このため、
アマルガム５を設けない従来の場合ａよりも水銀蒸発量
が多くなり、これが拡散して電離される。よって水銀イ
オンが多量に発生し、したがって光束は図２の特性ｂで
示す通り、Ａ点からＢ´点に立上る。そして、発光管バ
ルブの温度が上昇する過程で、バルブ内面のけい光体被
膜に付着していた水銀がこのけい光体から離脱し、この
水銀が蒸発する。この際、管内で消滅する水銀イオンが
、新たに生成される水銀イオンの量よりも多ければ管内
の水銀イオンの密度が低下し、光束はＢ´点からＣ´点
へと減退するが、消灯時に水銀はアマルガム５に吸着さ
れた分けい光体に吸引された量が少なくなっており、か
つアマルガム５から補給されるので、光束の低下は少な
い。

【００２３】そのうちに、バルブの最冷部温度が上昇し
、ここに凝集されていた水銀が蒸発されるようになるか
らバルブ１内の水銀蒸気量が増し、蒸気圧の上昇ととも
に水銀の電離する割合が高くなる。この電離により水銀
イオンが増し光束はＣ´点からＤ´点へと上昇する。

【００２４】このようなことから、定格の全光束に達す
るまでの時間、つまり従来のＤ点に達するまでの時間に
比べて、Ｄ´点に達するまでの時間が短くなり、光束の
立上り時間を短縮することができる。なお、本発明は上
記実施例に制約されない。

【００２５】すなわち、上記実施例は、直管形けい光ラ
ンプについて説明したが、本発明は環形けい光ランプや
Ｕ字形、Ｗ字形あるいは鞍形けい光ランプ等であっても
よい。また、電極はフィラメントによる熱陰極に限らず
、冷陰極けい光ランプの場合であっても実施可能である
。また、ランプに供給する電力は商用電源からの電力で
あってもよく、または高周波電力を供給して点灯させる
ようにしてもよい。

【００２６】なお、けい光ランプを複写機の露光用光源
に用いて高周波点灯する場合は、ストライエ−ション（
縞模様＝すじ）が発生しないように注意を要する。すな
わち、水銀を封入したけい光ランプの場合、低温で点灯
すると水銀蒸気圧が低いことによりストライエ−ション
が発生する場合があり、これを防止するには従来から、
ランプ電流の値を半波毎に非対称にすれば、縞模様が高
速で移動するから人間の目では視認することが出来なく
なることは知られている。しかし、従来の場合は、ラン
プ電流を非対称にするため固定抵抗を用いていたから、
常温でストライエ−ションが発生しなくなった状態でも
上記抵抗が利いているから回路効率が低下する不具合が
ある。

【００２７】そこで図５に示すような点灯回路を用いて
効率の改善を図ることができる。つまり図５において、
１０は高周波電源、１１は昇圧回路、１２、１３は整流
用ダイオード、１４は可変抵抗器、１５は温度センサ、
１６は始動回路をそれぞれ示す。

【００２８】このような構成において、周囲温度が低い
場合は温度センサ１５がこれを検知して可変抵抗器１４
を働かせ、ランプ電流を半波毎に非対称にする。このた
め、縞模様が高速で移動するから人間の目でストライエ
−ションを視認することができなくなる。また、周囲温
度が高くなってストライエ−ションが発生しない温度雰
囲気になると、温度センサ１５がこれを検知して可変抵
抗器１４を作動させ、抵抗値を下げる、または零にする
。このようにすれば、常温点灯時の回路効率を向上させ
ることができ、発光効率が上昇する。この場合、可変抵
抗器１４はランプ電圧により調整したり、手動調整にし
てもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、帯
電傾向が±０μＣ／ｇ以下であるけい光体を用いたラン
プであっても、電極の近傍に設けたアマルガムがランプ
消灯時に水銀を取り込み、再点灯した場合にこの取り込
んだ水銀を放出する。このため、水銀が吸着性の高いけ
い光体に吸引されようとしてもアマルガムに良好に捕捉
し、再点灯時に速やかに放出して水銀イオンの密度を高
め、したがって光束の立上りを改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るけい光ランプの側面図。

【図２】同実施例および従来の光束立上り特性を示す図
。

【図３】帯電傾向の異なるけい光体を用いた場合の光束
立上り特性を示す図。

【図４】各種けい光体の帯電傾向を示す図。

【図５】ストライエ−ションを防止するための点灯回路
を示す回路図。

【符号の説明】

１…発光管バルブ、２…ステム、３…リード線、４…電
極、５…アマルガム、６…けい光体被膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電極を封装したバルブ内に水銀を封入
   するとともに、このバルブの内面にけい光体被膜を形成
   し、このけい光体被膜は、粒子径４４〜７４μｍの還元
   鉄粉との接触時における帯電量がけい光体１ｇ当り±０
   マイクロクーロン以下であるけい光体を用いたけい光ラ
   ンプにおいて、上記バルブ内の水銀蒸気圧は管壁最冷部
   の温度で制御されるランプであり、上記電極の近傍に、
   消灯時に水銀を吸着し点灯時に水銀を放出するアマルガ
   ムを設けたことを特徴とするけい光ランプ。
2. 【請求項２】　　上記けい光体は、３波長発光希土類け
   い光体であることを特徴とする請求項１に記載のけい光
   ランプ。