JPH05217559A - 外部電極放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 発光管11の内部空間12に封入ガスを封入す
る。封入ガスを、キセノン、クリプトン、ヘリウムのう
ち、少なくとも２種類を混合して構成する。封入ガスの
混合割合を、キセノンを０％以上９０％以下、ヘリウム
を０％以上１０％以下、残りをクリプトンとし、合計の
封入圧を１０torr以上２００torr以下とする。発光管11
の外周面11a 上に、一対の外部電極15，15を、発光管11
を挟んで互いに対向する状態で、発光管11の長手方向に
沿ってほぼ全長にわたり設ける。外部電極15，15に高周
波の正弦波交流を供給する。 【効果】 実用上さしつかえのない安定した陽光柱を発
生できる。外部電極15，15の周辺部近傍のちらつきも低
減できる。広い範囲で容易に調光できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも１つの電極
を密閉容器の外部に設けた外部電極放電ランプに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の放電ランプにおいては、発光管の
内部に金属製の電極を封入しているため、構造が複雑に
なるとともに、このような金属製の電極が、飛散するこ
とにより、放電ランプの寿命が短くなるなどの問題を有
している。

【０００３】そこで、例えば、特開昭６０−１２６６０
号公報に示されるように、両端を閉塞したガラス管など
からなる発光管の内部に水銀（Ｈｇ）蒸気を存在させる
とともに、このガラス管の内面に蛍光体を塗布し、外面
に対をなす電極を設けた放電ランプが提案されている。
この放電ランプにおいては、発光管の外面に設けた電極
に高周波の交流を供給することにより、発光管の内部の
水銀蒸気中に放電を発生させている。そして、この水銀
蒸気を励起させることにより紫外線を発生させ、さら
に、この紫外線を発光管の内面に塗布した蛍光体に当て
ることにより、可視光線を発生させている。

【０００４】また、発光管の長さ寸法に対して、発光部
分の長さ寸法を大きくし、発光効率を増加させるととも
に、この発光部分の長手方向の輝度を均一化するため
に、例えば、特開昭６１−１８５８５７号公報に示され
るように、内面に蛍光体を塗布した直管状の発光管の内
部に、水銀などの金属蒸気およびアルゴン（Ａｒ）など
の不活性ガスを封入するとともに、この発光管の外面
に、この発光管の長手方向に沿って、かつ、この発光管
を挟むように対向して、対をなす電極を配置した放電ラ
ンプが提案されている。この放電ランプにおいては、発
光管の外面に設けた電極に高周波の交流を供給すること
により、発光管の内部の金属蒸気を励起して電離するこ
とにより、紫外線を発生させ、さらに、この紫外線をガ
ラス管の内面に塗布した蛍光体に当てることにより、可
視光線を発生させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のように、発光管の外部に電極を設けた場合には、水
銀蒸気が励起されにくく、水銀蒸気とともに封入された
アルゴンが励起されるのみで、蛍光体がほとんど発光し
ないとの問題点を有している。

【０００６】また、上記のように発光管の外部に電極を
設けた放電ランプにおいて、水銀蒸気の代わりにキセノ
ン（Ｘｅ）ガスを封入し、このキセノンガス中の放電に
よる発光を利用するキセノンランプとする構成が考えら
れる。しかしながら、例えば、上記構造の放電ランプに
おいて、発光管の内部に、キセノンガスのみを、封入圧
１００トールで封入し、外部の電極に最大瞬時電圧３キ
ロボルトないし４キロボルト、ランプ電流２０ミリアン
ペアの高周波の正弦波交流を供給すると、放電の安定性
に欠けるため、発光管の中央部近傍では、キセノンの励
起が活発に行われるプラズマ状態の発光部である、いわ
ゆる陽光柱に疎密が生じて縞状に発光し、さらに、この
縞状の発光部分が移動してちらつきを生じ、特に、電極
の周辺部近傍において発光にちらつきを生じるなどの問
題点を有している。また、このようなちらつきは、パル
ス幅変調（ＰＷＭ）などの調光制御を行うと、さらに増
大するとの問題を有している。

【０００７】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、少なくとも１つの電極を密閉容器の外部に設けた
外部電極放電ランプにおいて、電極間の放電が安定し、
安定した発光が可能な外部電極放電ランプを提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の外部電極
放電ランプは、密閉された内部空間を有する密閉容器
と、この密閉容器の内部空間に封入された封入ガスと、
少なくとも１つの電極を前記密閉容器の外部に設けた対
をなす電極とを具備し、前記封入ガスは、キセノン、ク
リプトン、ヘリウムのうち、少なくとも２種類を混合し
て構成したものである。

【０００９】請求項２記載の外部電極放電ランプは、請
求項１記載の外部電極放電ランプにおいて、封入ガスを
構成するキセノン、クリプトン、ヘリウムの混合比率
は、キセノンを０％以上９０％以下、ヘリウムを０％以
上１０％以下とし、残りをクリプトンとしたものであ
る。

【００１０】請求項３記載の外部電極放電ランプは、請
求項１または請求項２記載の外部電極放電ランプにおい
て、密閉容器の内部空間の封入圧は、１０トール以上２
００トール以下としたものである。

【００１１】

【作用】請求項１記載の外部電極放電ランプでは、密閉
された内部空間を有する密閉容器と、この密閉容器の内
部空間に封入された封入ガスと、少なくとも１つの電極
を密閉容器の外部に設けた対をなす電極とを具備し、封
入ガスは、キセノン、クリプトン、ヘリウムのうち、少
なくとも２種類を混合して構成したため、電極間の放電
が安定し、発光が安定する。

【００１２】請求項２記載の外部電極放電ランプでは、
請求項１記載の外部電極放電ランプにおいて、封入ガス
を構成するキセノン、クリプトン、ヘリウムの混合比率
は、キセノンを０％以上９０％以下、ヘリウムを０％以
上１０％以下とし、残りをクリプトンとしたため、電極
間の放電が安定し、発光部分が実用上さしつかえない程
度に安定する。

【００１３】請求項３記載の外部電極放電ランプでは、
請求項１または請求項２記載の外部電極放電ランプにお
いて、密閉容器の内部空間に封入された封入ガスの封入
圧を、１０トール以上２００トール以下としたため、輝
度が充分になるとともに、発光部分が実用上さしつかえ
ない程度に安定する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の外部電極放電ランプの一実施
例の構成を図面を参照して説明する。

【００１５】図１および図２において、11は密閉容器と
しての発光管で、この発光管11は、両端を閉塞し、内部
に密閉された内部空間12が形成された略円筒形状で、例
えば、石英ガラス管の両端を閉塞して形成されている。

【００１６】また、この発光管11の外周面11a 上には、
一対の電極としての外部電極15，15が、発光管11を挟ん
で互いに対向する状態で、発光管11の長手方向に沿って
ほぼ全長にわたり設けられている。これらの外部電極1
5，15は、アルミ（Ａl ）テープ、銀（Ａg ）ペースト
などからなり、外周面11a の曲面形状に合わせて断面弧
状に形成されている。また、これらの外部電極15，15同
士の間には、所定の間隔が形成され、外周面11a を介し
ての放電が防止されるとともに、この間隔の部分が発光
表示部になっている。

【００１７】そして、これらの外部電極15，15には、高
周波高電圧点灯回路16が接続され、例えば、周波数、数
１０ｋＨz から数１００ｋＨz の高周波の正弦波交流が
供給されるようになっている。

【００１８】また、この発光管11の内周面11b には、イ
ットリウムオキサイド、カルシウムタングステート、ラ
ンタンフォスフェートなど、それぞれ赤色、青色、緑色
に発光する蛍光体を混合してなる蛍光体層16が、たとえ
ば塗布されている。

【００１９】そして、この発光管11の内部空間12には、
各種の希ガスからなる封入ガスや、その他のガスなどが
混合した状態で封入されている。

【００２０】そして、この封入ガスは、キセノン（Ｘ
ｅ）、クリプトン（Ｋｅ）、ヘリウム（Ｈｅ）のうち、
少なくとも２種類を混合して構成されている。

【００２１】また、この封入ガスの封入比は、キセノン
を０％以上９０％以下、ヘリウムを０％以上１０％以
下、残りをクリプトンとしたもので、合計の封入圧は１
０torr（トール）以上２００torr以下の範囲で、例え
ば、１２０torrに設定されている。

【００２２】そして、外部電極15，15に、高周波高電圧
点灯回路16から、例えば、周波数、数１０ｋＨz から数
１００ｋＨz の高周波の正弦波交流を供給すると、この
外部電極15，15間に、発光管11、内部空間12、発光管11
を介して放電が発生し、この放電によって封入ガスが励
起されて外部電極15，15間の全体にわたり、陽光柱が発
生し、放電ランプが発光する。

【００２３】次に、上記の実施例の外部電極放電ランプ
において、発光管11の内部空間18に封入した封入ガスの
混合割合、および、封入圧をそれぞれ変化させた試験結
果を図３に示す。

【００２４】なお、この試験においては、発光管11とし
ては、外径寸法９mm、内径寸法７mm、長さ寸法２００mm
の両端を閉塞したガラス管を用い、外部電極15，15に
は、周波数３０ｋＨz 、最大瞬時電圧４ｋＶ、ランプ電
流１５ｍＡの高周波の正弦波交流を供給した。

【００２５】そして、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３
（ｃ）は、それぞれ、ヘリウムの分圧を、０％、５％、
１０％に設定した試験結果を示すグラフである。

【００２６】また、各表の横軸は、ヘリウムの分圧を除
いた残りの封入ガスの合計した分圧を１００％として、
キセノンとクリプトンとの分圧比を表示したもので、各
表の縦軸は、封入した封入ガスの合計の封入圧（単位to
rr）を示している。

【００２７】そして、各表中の○印は、陽光柱の部分に
縞状の発光などが生じることがないとともに、電極15，
15周辺部近傍にもちらつきがなく放電が完全に安定して
いることを示し、△印は、陽光柱の部分はわずかに不安
定であるが実用上さしつかえない状態であることを示
し、×印は、陽光柱の部分が不安定であることを示して
いる。

【００２８】そして、この試験により、キセノン、クリ
プトン、ヘリウムのうち、少なくとも２種類を混合して
構成した封入ガスの混合割合を、キセノンを０％以上９
０％以下、ヘリウムを０％以上１０％以下、残りをクリ
プトンとし、合計の封入圧を１０torr以上２００torr以
下とすると、放電が安定し、実用上さしつかえのない安
定した陽光柱を得ることができることが解った。

【００２９】なお、封入ガスの封入圧を１０torr未満に
した場合には、十分な輝度が得られず、２００torr以上
とした場合には陽光柱が不安定になる。

【００３０】また、ヘリウムを、混合ガスに５％以上１
０％以下混合することにより、同一封入圧で、ヘリウム
を混合せずに、キセノンおよびクリプトンのみ混合した
場合に比べ、輝度を５％から１０％程度向上させること
ができるが、ヘリウムの分圧が１０％を越えると、放電
開始電圧が極めて高くなり、放電ランプを点灯すること
は極めて困難になる。

【００３１】そして、本実施例の外部電極放電ランプに
よれば、キセノン、クリプトン、ヘリウムのうち、少な
くとも２種類を混合して構成した封入ガスの混合割合
を、キセノンを０％以上９０％以下、ヘリウムを０％以
上１０％以下、残りをクリプトンとし、合計の封入圧を
１０torr以上２００torr以下とすることにより、陽光柱
を外部電極15，15間の全体に安定的に拡散して発生さ
せ、実用上さしつかえのない安定した陽光柱を得ること
ができるとともに、外部電極15，15の周辺部近傍におけ
るちらつきも低減することができる。

【００３２】また、従来の、キセノンのみを封入したキ
セノンランプにおいては、調光制御のため、例えば、パ
ルス幅変調（ＰＷＭ）方式により、オンデューティを７
０％以下に落とそうとすると、放電が極めて不安定にな
るが、本実施例の外部電極放電ランプでは、封入ガスの
混合割合を上記の範囲内で変化させても、オンデューテ
ィを５０％まで増加しても、ちらつきを増加させずに放
電を安定した状態で保持することができ、広い範囲で容
易に調光を行うことができる。

【００３３】そこで、本実施例の外部電極放電ランプ
は、ファクシミリ装置、コピー装置、画像読取装置（ス
キャナ）などのいわゆるＯＡ機器における読み取り用光
源として、液晶表示装置（ＬＣＤ）のバックライト用光
源として、あるいは、各種メータの照明用光源として用
いることができる。

【００３４】なお、上記の希ガスからなる封入ガスのほ
かに、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、水銀（Ｈ
ｇ）などを適宜発光管11の内部空間12に封入することも
できる。すなわち、例えば、封入ガスの封入圧を合計１
００torrとし、ネオンあるいはアルゴンの封入圧を合計
２０torrとし、または、水銀蒸気を適宜存在させること
により、放電をさらに安定させることができる。

【００３５】また、図１および図２に示す実施例におい
ては、一対の電極をいずれも密閉容器11の外部に設けた
が、図４に示すように、いずれか一方の電極を、密閉容
器11の内部に設けて内部電極21とし、外部電極15と内部
電極21とを組み合わせることもできる。そして、このよ
うな構成により、調光性を格段に向上することができ
る。

【００３６】

【発明の効果】請求項１記載の外部電極放電ランプによ
れば、密閉された内部空間を有する密閉容器と、この密
閉容器の内部空間に封入された封入ガスと、少なくとも
１つの電極を密閉容器の外部に設けた対をなす電極とを
具備し、封入ガスは、キセノン、クリプトン、ヘリウム
のうち、少なくとも２種類を混合して構成したため、電
極間の放電を安定させ、発光を安定させることができ
る。

【００３７】請求項２記載の外部電極放電ランプによれ
ば、請求項１記載の外部電極放電ランプにおいて、封入
ガスを構成するキセノン、クリプトン、ヘリウムの混合
比率は、キセノンを０％以上９０％以下、ヘリウムを０
％以上１０％以下とし、残りをクリプトンとしたため、
電極間の放電を安定させ、発光部分を実用上さしつかえ
ない程度に安定させることができる。

【００３８】請求項３記載の外部電極放電ランプによれ
ば、請求項１または請求項２記載の外部電極放電ランプ
において、密閉容器の内部空間に封入された封入ガスの
封入圧を、１０トール以上２００トール以下としたた
め、輝度が充分にすることができるとともに、発光部分
を実用上さしつかえない程度に安定させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の外部電極放電ランプの一実施例を示す
縦断面図である。

【図２】同上外部電極放電ランプを示す横断面図であ
る。

【図３】同上外部電極放電ランプの動作試験の結果を示
すグラフである。 （ａ）ヘリウムの分圧を０％とした場合の試験結果 （ｂ）ヘリウムの分圧を５％とした場合の試験結果 （ｃ）ヘリウムの分圧を１０％とした場合の試験結果

【図４】本発明の外部電極放電ランプの他の実施例を示
す縦断面図である。

【符号の説明】

11 密閉容器としての発光管 12 内部空間 15 電極としての外部電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉された内部空間を有する密閉容器
   と、この密閉容器の内部空間に封入された封入ガスと、
   少なくとも１つの電極を前記密閉容器の外部に設けた対
   をなす電極とを具備し、 前記封入ガスは、キセノン、クリプトン、ヘリウムのう
   ち、少なくとも２種類を混合して構成したことを特徴と
   する外部電極放電ランプ。
2. 【請求項２】 封入ガスを構成するキセノン、クリプト
   ン、ヘリウムの混合比率は、 キセノンを０％以上９０％以下、ヘリウムを０％以上１
   ０％以下とし、残りをクリプトンとしたことを特徴とす
   る請求項１記載の外部電極放電ランプ。
3. 【請求項３】 密閉容器の内部空間の封入圧は、１０ト
   ール以上２００トール以下としたことを特徴とする請求
   項１または請求項２記載の外部電極放電ランプ。