JPH05217560A - 外部電極放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 両端を閉塞した発光管11を、軸方向に対して
垂直な断面が偏平な円筒形状に形成する。発光管11の内
部空間12に発光ガスを封入する。発光ガスを、キセノ
ン、ヘリウム、クリプトンを混合して構成する。長手方
向に対向する曲面部14，14の外周面上に、一対の外部電
極15，15を、発光管11の軸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】 内部空間12のほぼ全面にわたり、陽光柱を発
生できる。発光ガスを有効に利用して発光効率を向上し
て光出力を増大できる。外部電極15，15間の放電を安定
して、発光を安定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電極を発光管の外部に
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、両端を閉塞した円筒形状のガ
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、この放電により水銀蒸気を励起させて紫外線を発生
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、発光効率を改善するととも
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円筒形状の発光管の
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】そして、放電は、対をなす電極間に挟まれ
た位置に発生するため、上記の各放電ランプにおいて
は、放電による励起が活発に行われるプラズマ状態の発
光部である、いわゆる陽光柱も、対をなす電極間に挟ま
れた位置に発生することとなる。

【０００６】

【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、円筒形状の発光管を用い、この発光管の外
周面上に対をなす電極を設ける場合には、可視光線が透
過する発光表示部を残すため、外周面の一部のみに電極
を設けることになる。そこで、発光管の内部の全部を電
極にて挟みこむことはできず、陽光柱が発光管の内部の
一部のみに発生し、発光管の内部に発光しない部分が存
在することになるため、発光効率が低下したり、放電が
不安定になるなどの問題を有している。

【０００７】また、これらの電極にて外周面の多くの部
分を覆った場合には、電極同士が接近し、発光管の外周
面に沿った放電が生じやすくなるなどの問題を有してい
る。

【０００８】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、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、発光の効率を高め、輝度を高めることがで
きるとともに、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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の外部電極放電ラ
ンプは、発光管と、この発光管の内部に密閉した状態で
設けられ、かつ、この発光管の軸方向に対して垂直な断
面が偏平な形状の内部空間と、この内部空間に封入され
た発光ガスと、前記発光管の外部で、かつ、前記内部空
間の、前記発光管の軸方向に対して垂直な断面の長手方
向の両端方向にそれぞれ設けられた対をなす外部電極と
を具備したものである。

【００１０】

【作用】本発明の外部電極放電ランプでは、発光管の内
部空間の形状を、発光管の軸方向に対して垂直な断面が
偏平になる形状とし、この発光管の外部で、かつ、この
偏平な断面の長手方向の両端方向にそれぞれ外部電極を
設けている。そこで、円筒形状の発光管を用いた場合に
比べ、電極間の放電の発生する部分の形状が、発光ガス
が封入された内部空間の形状に近くなり、内部空間のよ
り多くの発光ガスが励起され発光する。そこで、発光効
率が向上するとともに、電極間の放電が安定し、発光が
安定する。

【００１１】

【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。

【００１２】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が形成された偏平な筒形状で、
例えば、石英ガラス管を偏平状に変形させるとともに、
両端を閉塞して形成されている。

【００１３】そして、この発光管11の軸方向に垂直な断
面の形状は、長円形状で、長手方向と短手方向とを有
し、短手方向に互いに対向する平面状の発光表示部13，
13の間に、長手方向に互いに対向する断面弧状の曲面部
14，14が形成されている。

【００１４】また、この発光管11の曲面部14，14の外周
面上には、一対の外部電極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15，
15は、アルミ（Ａl ）テープ、銀（Ａg ）ペーストなど
からなり、曲面部14，14の外周面の曲面形状に合わせて
断面弧状に形成されている。

【００１５】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。

【００１６】また、この発光管11の内周面には、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が、たとえば塗布
されている。

【００１７】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発光ガスや、その他のガスなどが
混合した状態で封入されている。

【００１８】そして、この発光ガスは、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。

【００１９】また、この発光ガスの封入比は、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。

【００２０】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の一方の曲面部14、内部
空間12の長手方向、発光管11の他方の曲面部14、を介し
て放電が発生し、この放電によって発光ガスが励起され
て発光し、外部電極15，15間の全体にわたり、すなわ
ち、内部空間12のほぼ全面にわたり、励起が活発に行わ
れるプラズマ状態の発光部である、いわゆる陽光柱が発
生する。そして、蛍光体層などにて発生する可視光線
が、発光表示部13，13を透過して外部に照射され、この
放電ランプが発光する。

【００２１】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12に封入した発光ガスの
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。

【００２２】なお、この試験においては、発光管11とし
ては、軸方向の長さ寸法２００mmの両端を閉塞したガラ
ス管を用い、外部電極12，12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。

【００２３】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。

【００２４】また、各表の横軸は、ヘリウムの分圧を除
いた残りの発光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、封入した発光ガスの合計の封入圧（単位to
rr）を示している。

【００２５】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。

【００２６】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
構成した発光ガスの混合割合を、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。

【００２７】なお、発光ガスの封入圧を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。

【００２８】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。

【００２９】そして、本実施例の外部電極放電ランプに
よれば、発光管11の内部空間12の形状を、発光管11の軸
方向に対して垂直な断面が偏平になる形状とし、この内
部空間12の長手方向に対向する曲面部14の外周面上に、
それぞれ外部電極15，15を設けている。そこで、内部空
間12に、陽光柱が発生しない部分がなくなり、内部空間
12のほぼ全面にわたり陽光柱を発生させることができる
ため、同じ紫外線の出力を有する円筒形状の発光管を用
いた外部電極放電ランプに比べ、封入された発光ガスを
有効に利用して発光効率を向上して光出力を増大できる
とともに、この陽光柱の発生する部分を限定できるた
め、外部電極15，15間の放電を安定させ、発光を安定さ
せて、ちらつきなど低減することができる。

【００３０】また、発光表示部13を平面状としたため、
円筒形状の発光管を用いた場合と比べて、発光表示部13
の表面積が減少する。そして、この発光表示部13の表面
積の減少にほぼ比例して、光出力を増大することができ
る。

【００３１】そして、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発光ガス
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】さらに、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
７０％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、発光ガス
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発光ガスのほ
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、発光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、さらに、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、発光管11を、発光表示部13，13を平面状にし、こ
の発光表示部13，13を半円状の曲面部14，14にて連結し
た断面細長楕円形状としたが、図４に示すように、長手
方向の端部を平面部21，21として、発光管11a を断面略
矩形状の角柱形状とし、この平面部21，21の外面に平面
状の外部電極22，22を設けることもできる。

【００３６】また、上記の各実施例において、図５に示
すように、発光管11b の発光表示部25，25を、外側に緩
やかに膨出した曲面状としたり、あるいは、図６に示す
ように、発光管11c の発光表示部26，26を、内側に膨出
した曲面状とすることもできる。

【００３７】また、上記の各実施例では、発光管の厚さ
寸法はほぼ一定としたが、外径がほぼ円柱形状で、か
つ、発光表示部が内側に厚肉に形成された発光管を用い
ても、同様の効果を得ることができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明の外部電極放電ランプによれば、
発光管の内部空間の形状を、発光管の軸方向に対して垂
直な断面が偏平になる形状とし、この発光管の外部で、
かつ、この偏平な断面の長手方向の両端方向にそれぞれ
外部電極を設けている。そこで、円筒形状の発光管を用
いた場合に比べ、電極間の放電の発生する部分の形状
が、発光ガスが封入された内部空間の形状に近くなり、
内部空間のより多くの発光ガスを励起して発光させるこ
とができる。そこで、発光効率が向上するとともに、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。

【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
斜視図である。

【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。

【図５】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。

【図６】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 発光管 12 内部空間 15 外部電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光管と、 この発光管の内部に密閉した状態で設けられ、かつ、こ
   の発光管の軸方向に対して垂直な断面が偏平な形状の内
   部空間と、 この内部空間に封入された発光ガスと、 前記発光管の外部で、かつ、前記内部空間の、前記発光
   管の軸方向に対して垂直な断面の長手方向の両端方向に
   それぞれ設けられた対をなす外部電極とを具備したを具
   備したことを特徴とする外部電極放電ランプ。