JPH079796B2

JPH079796B2 - 放電ランプ

Info

Publication number: JPH079796B2
Application number: JP62074807A
Authority: JP
Inventors: 義富土橋; 昭浩井上
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1987-03-28
Filing date: 1987-03-28
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: US4871941A; JPS63241851A; KR910004741B1; FR2613129B1; FR2613129A1; KR880011855A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、内面にけい光体被膜を形成した管形バルブの
内部に内部電極を設けるとともに、このバルブの外面に
管軸方向に沿って帯状をなす外部電極を密着して形成
し、これら内部電極と外部電極との間に電圧を印加し
て、バルブの内部で放電を発生させるようにしたアパー
チャ形の放電ランプに関する。

（従来の技術）アパーチャ形の放電ランプは、バルブの内面にけい光体
被膜を形成するとともに、このバルブの内部にキセノ
ン、クリプトン、アルゴン、ネオン、ヘリウム等の少な
くとも１種からなる希ガスを封入してあり、かつバルブ
の外面に、管軸方向に沿って均等な幅を有する細長い開
口部、すなわち光を透過させるスリット部（アパーチャ
部とも称する）を残して遮光被膜を形成してある。

この種の希ガス放電灯は、バルブ内部にグロー放電を発
生させると、陽光柱の発する紫外線によりけい光体が励
起され、可視光を放射する。この可視光は光透過用のス
リット部からバルブの外部に放出される。したがって、
見掛け上、ランプの外径よりも細い発光幅をもつ光源が
得られる。

この種の希ガス放電灯は、水銀を使用しないことから水
銀の温度依存性、つまりバルブ温度により水銀蒸気圧が
左右されてランプ効率に影響を及ぼすといった不具合を
回避できる利点がある。

しかしながら、従来における放電灯は、バルブの内部に
互いに対向して極性の異なる一対の電極を封装してあ
り、両電極ともバルブに封着された構造となっているた
め、構造が複雑で封着作業に手間を要するなどの不具合
がある。

このようなことから最近、実開昭61−63760号公報に示
すように、一方の極性となる電極をバルブの内部に設け
るとともに、他方の極性となる電極をバルブの外面に帯
状に密着して形成し、これら外部電極と内部電極に高周
波電力を印加することによりバルブ内にグロー放電を発
生させるようにした放電ランプが提案された。

このものによると、外部電極はバルブに封止する必要が
ないから、封着構造が、簡素化し、封着手間が省けるな
どの利点がある。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来の放電ランプにおいては、管軸
方向に沿う輝度分布が不均一になる場合があった。輝度
分布が不均一になる理由は定かでないが、以下のような
ことが考えられる。

すなわち、従来の場合、けい光体被膜はバルブ内面の全
体に亘り均等な膜厚となるように配慮されていた。ま
た、バルブの外面に形成されている外部電極は、導電性
塗料あるいは透明性導電膜により、管軸方向に沿ってそ
の幅がほぼ一定となるようにして帯状に形成されてい
た。これに対して内部電極はバルブの一端に封着されて
いる。

このような構造によると、内部電極の近傍では両電極間
の距離が短くなり、バルブの他端側に近づくにつれて内
部電極と外部電極の距離が長くなる。そして、内部電極
から外部電極に向かって放出される電子量は外部電極が
遠い位置にある程少なくなる。したがって、両電極間の
距離が長いところでは電流密度が低くなり、このためけ
い光体被膜の励起される割合が少なくなり、よって輝度
が低くなる。

一方、内部電極と外部電極の距離が短いところでは、他
端側に比べて電流密度が高くなる。しかしながら、内部
電極の近傍でな内部電極から放出される電子が加速され
るに充分な距離がないので、充分加速されないまま放電
してしまい、紫外線出力が低くなり、けい光体被膜の励
起能力が低くなり、この部分も輝度が低くなる。

このようなことから、バルブの中央部においては輝度が
高くなり、両端部では相対的に輝度が低くなる現象が発
生する。

また、外部電極は管軸方向に沿ってその幅がほぼ一定と
なるようにして帯状に形成されているので、この外部電
極自体ある程度のインピーダンスを有している。このた
め外部電極と電源を接続するリード線を外部電極に接続
した場合、このリード線の接続箇所に近い部分ではイン
ピーダンスが低くなり、電流密度が高くなる傾向にあ
り、また、リード線の導出位置から遠い位置ではインピ
ーダンスが高くなって電流密度は低くなる。したがっ
て、このような電流密度の影響により輝度分布が不均一
なることも分かった。

本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、そ
の目的とするところは、バルブの表面輝度が、全体とし
て均等化されるアパーチャ形の放電ランプを提供しよう
とするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明においては、両端が閉止されるとともに内面にけ
い光体被膜が形成され、かつ内部にけい光体被膜を励起
する物質が封入された細長い管形をなすバルブと、この
バルブの外面に形成され、管軸方向に沿ってほぼ均一な
幅を有する細長い光透過用スリット部を残して設けられ
遮光被膜と、上記バルブの内部に設けられた内部電極
と、上記バルブの外面に密着して設けられ、管軸方向に
沿って帯状をなし、上記内部電極との間で電圧が印加さ
れた場合に上記バルブ内部にグロー放電を発生させる外
部電極と、を具備し、上記バルブ内面に形成したけい光体被膜は、バルブ端部
におけるけい光体被膜の透過率を25〜40％とし、他の部
分ではけい光体被膜の透過率を25％未満または40％を越
える値となるように、その膜厚を漸次変えたことを特徴
とする。

（作用）本発明の構成によれば、けい光体被膜の膜厚を一定とし
た場合に比べて、バルブの表面輝度を全体として均等化
する方向に補正することができる。

すなわち、通常の放電ランプは、バルブ内面に形成され
たけい光体被膜の膜厚を変えることでその透過率を調整
することができ、したがって表面輝度を調整することが
できる。

けい光体被膜は、透過率25〜40％となるような膜厚で輝
度が最大となり、透過率が25％未満および40％を越える
と輝度が低下することが知られている。これは、透過率
が40％を越える場合はけい光体被膜の膜厚が薄すぎるた
め紫外線を充分に可視光に変換できず、逆に透過率25％
未満の場合は紫外線を充分可視光に変換することができ
ても、可視光が厚いけい光体被膜に吸収されて外部に透
過することが妨げられ、よって光出力が低下する。

そこで、本発明のランプは、輝度が相対的に不足し勝ち
なバルブの端部ではけい光体被膜の透過率が25〜40％と
なるように膜厚を調整して輝度を増加し、逆に輝度が相
対的に高くなり勝ちな他の部分ではけい光体被膜の透過
率が25％未満または40％を越える値となる範囲に膜厚を
調整して輝度を抑制したものである。

このようにして、けい光体被膜の膜厚を管軸方向に沿っ
て調整することで、バルブの表面輝度を全体として均等
化することができる。

しかも、外部電極は、光透過用スリット部と反対側に位
置してバルブ外面に形成されるから、上記スリット部か
ら放出される光出力が大きくなる。すなわち、けい光体
被膜は外部電極と対向する部分で最も輝度が高くなり、
この輝度の高いけい光体被膜の部分がバルブの反対側の
上記スリット部と対向することになり、よってスリット
部から放出される光出力が大きくなる。

また、外部電極は遮光被膜が設けられた領域に設置され
ることになるから、外部電極が光を遮る材料や減光する
材料によって形成されたとしても、もともと遮光する領
域に設置されることから、スリット部から放射される光
の量を減じるなどの不具合が生じない。

（実施例）以下本発明について、第１図ないし第４図に示すアパー
チャ形希ガス放電灯に適用した実施例にもとづき説明す
る。

図において、１は細長い棒状をなしたバルブであり、石
英または硬質あるいは軟質ガラスにより形成されてい
る。このバルブ１の内面にはけい光体被膜２が形成され
ており、かつバルブ１内にはけい光体被膜２を励起する
物質として、例えば147mmの紫外線を放出するキセノン
を主体とし、その他クリプトン、アルゴン、ネオン、ヘ
リウム等の少なくとも１種からなる希ガスが50Torr封入
されている。

なお、希ガスの封入圧は実用上、20Torr以上、200Torr
以下が好ましく、20Torr未満では紫外線の放出強度が弱
すぎ、200Torrを越えると紫外線強度が飽和状態に達す
るばかりでなく、放電を維持するための印加電圧が高く
なり過ぎて発光効率が低下し、また格別な安全対策を講
じる必要が生じる。

バルブ１内には一端側に位置して一方の極性となる内部
電極３が設けられている。この内部電極３は、例えばニ
ッケルからなり、リード線４に接続されている。このリ
ード線４は上記バルブ１の端部壁を気密に貫通されてい
る。

そして、バルブ１の側壁外面には他方の極性となる外部
電極５が密着して設けられている。外部電極５は上記バ
ルブ１の両端間全長に亙って形成されており、管軸方向
に沿ってほぼ均一な幅を有する帯状をなしている。な
お、外部電極５は、導電性塗布膜よりなり、たとえば銅
とカーボンをペースト状にして塗布し、これを焼成する
ことにより形成されている。

さらに、上記バルブ１の外面には遮光被膜６が形成され
ている。遮光被膜６は、上記帯状をなす外部電極５と反
対側に光の透過を許す開口部、すなわちスリット部７
（アパーチャ部）を残してバルブ１の全体に形成されて
おり、上記外部電極５の外面も覆っている。

なお、本実施例のスリット部７は、全長に亙りほぼ均一
な開口幅を有して形成されている。

内部電極３および外部電極５は、第１図に示すように、
高周波電力発生装置としての高周波インバータ８に接続
されており、この高周波インバータ８は直流電源９に接
続されている。

このような構成の希ガス放電灯においては、高周波イン
バータ８を通じて内部電極３および外部電極５の間に高
周波電力を印加すると、バルブ１の内部でランプ電流20
mA以下のグロー放電が発生する。このグロー放電により
バルブ１内の希ガスが共鳴線を発し、この共鳴線がバル
ブ１内面に形成したけい光体被膜２を励起して可視光線
を発する。この可視光線はバルブ１の外部に放射され
る。

この場合、バルブ１の外面には遮光被膜６を形成してあ
り、この遮光被膜６には管軸方向に沿って均一な幅のス
リット部７が形成されているので、上記けい光体被膜２
から発した光はスリット部７を通じて外部に放出され
る。

したがって、このものはスリット部７を通じてのみ光が
放出されることから、光の放出方向に指向性が与えら
れ、スリット部７の方向のみを照射することになる。

そして、上記実施例においては、バルブ１の内面に形成
されたけい光体被膜２の膜厚を、管軸方向に沿って変化
させてある。

すなわち、例えば外径2.5mm、バルブ長さ70mm、バルブ
内にキセノンガスを50〜100Torr封入したアパーチャ形
希ガス放電灯の場合、けい光体被膜２の厚みを全体に亙
り均等に形成し、50KHzの高周波で点灯させた場合、第
４図で特性ａとして示すような輝度分布が発生する。こ
の輝度分布は、内部電極３からバルブの全長のほぼ2/3
の部分で輝度が高く、これからそれぞれ両端部に近づく
につれて輝度が低くなる。

これに対し、本実施例では、バルブの両端部に近づくに
つれてけい光体被膜の膜厚を、透過率が25〜40％となる
ような膜厚に設定するとともに、上記内部電極３からバ
ルブの全長のほぼ2/3の部分でけい光体被膜２の膜厚を
小さくして透過率が40％を超えるように設定してある。
この膜厚の変化割合を第４図でＴとして示す。

このようにすれば、バルブ全体の輝度分布は、第４図の
ｂで示すように、両端部の輝度が向上するとともに、バ
ルブの全長のほぼ2/3の部分で輝度が抑制され、したが
って相対輝度分布は均等化される。

すなわち、点灯中においては、外部電極５と内部電極３
の間で放電がなされるが、外部電極５と内部電極３との
距離が遠い所では電流密度が低くなっても、けい光体被
膜の膜厚を透過率が25〜40％となるように設定してある
ので輝度が増す。また、外部電極５と内部電極３との距
離が近い所では、電子が加速されるに充分な距離がなく
てもけい光体被膜の膜厚を透過率が25〜40％となるよう
に設定してあるので輝度を増す。そしてまた、バルブの
全長のほぼ2/3の部分では透過率が40％を超えるように
けい光体被膜の膜厚を小さくしたから輝度は低下する。

この結果、バルブ両端部の輝度が相対的に引き上げら
れ、ほぼ2/3の部分で輝度が下げられることになり、バ
ルブ１の輝度分布は全体として均等化の方向に修正され
ることになる。

そして、本実施例の希ガス放電灯は、キセノンを主体と
する希ガスの陽光柱の発する紫外線によりけい光体を励
起して可視光を放出するものであるため、水銀を使用し
ない。このことから、水銀の温度依存性、つまりバルブ
温度により水銀蒸気圧が左右され、ランプ効率に影響を
及ぼすというような不具合を生じない利点もある。

さらに、上記外部電極５は、光透過用スリット部７と反
対側に位置してバルブ１の外面に形成されるから、上記
スリット部７から放出される光出力を大きくすることが
できる。すなわち、けい光体被膜２は外部電極５と対向
する部分で最も輝度が高くなるから、この輝度の高いけ
い光体被膜２の部分がバルブの反対側の上記スリット部
７に対向することになる。したがって、外部電極５を光
透過用スリット部７の反対側の位置から外れた箇所に形
成する場合に比べて、スリット部７から放出される光出
力を大きくすることができる。

また、外部電極５は遮光被膜６が設けられた領域に設置
されることになるから、外部電極５が光を遮る材料や減
光する材料によって形成されたとしても、もともと遮光
する領域に設置されるため、スリット部７から外に放射
される光の量を減じるなどの不具合が生じない。逆に、
外部電極５を透明性材料により形成する必要がなくな
り、安価で製造し易い材料で形成することもできる。

なお、本発明は上記実施例に制約されるものではない。

すなわち、上記実施例では、バルブ１の全長のほぼ2/3
の部分の透過率が40％を超えるようにけい光体被膜２の
膜厚を薄くしたが、この部分は逆に透過率を25％未満と
なるように、けい光体被膜２の膜厚を厚くし、光吸収量
を多くして輝度を低下させるようにしてもよい。

このように、バルブ１の中央部で膜厚を薄く、両端部で
膜厚を厚くするには、バルブ１の両端からけい光体溶液
を交互に流し込んで中央部を薄くするように塗布した
り、あるいは外部から加熱してけい光体の乾燥速度を変
えることにより膜厚差を形成することができる。

また、けい光体溶液をバルブの一端から他端に向かって
流すことにより塗布する場合には、励起エネルギーの弱
い部分の肉厚を、透過率が25〜40％となるように設定
し、励起エネルギーの強い部分は肉厚を、透過率が40％
を超えるように、または25％未満となるように設定すれ
ばよい。

特に、バルブ内径が3mm未満の場合は、けい光体被膜の
膜厚を励起エネルギーの分布にあわせてきめ細かく調整
することは困難である。このような場合には、膜厚をバ
ルブの一端から他端に向けて順次変化させておき、励起
エネルギーが平均して弱い方を透過率が25〜40％となる
ような膜厚とし、励起エネルギーが平均して弱い方を透
過率が25％未満または40％を越えるような膜厚を調整す
ればよい。

さらに、特に外部電極を電源に接続するためのリード線
を接続した箇所ではインピーダンスが低いため電流密度
が高く、したがってこの付近では輝度分布が高めになる
からリード線の導出位置をバルブのどちらか一方の端部
もしくは端部近傍に設定し、このリード線の導出部のけ
い光体被膜は透過率が25％未満または40％を越えるよう
な膜厚に調整し、上記リード線が導出されていない他端
部側のけい光体被膜は透過率が25〜40％となるような膜
厚として、これらの間で膜厚を順次変化させるようにし
てもよい。

さらにまた、バルブ１の内面に形成されたけい光体被膜
２の膜厚を管軸方向に沿って変化させるとともに、第５
図に他の実施例として示す通り、スリット７の開口幅を
バルブ１の中央部に比べて端部側で広くするなどの手段
を同時に採用してもよい。

このような場合は、第５図の特性ｃで示すように、輝度
分布が一層均等化の方向に近づく利点がある。

また、内部電極３はバルブの両端部に互いに同極性とな
る電極を封着したものであってもよい。

また、本発明はアパーチャ形希ガス放電灯には限らず、
遮光被膜６のない放電灯であってもよい。

さらに、バルブ１内に封入される物質としては、キセノ
ン、クリプトン、アルゴン、ネオン、ヘリウム等の少な
くとも１種からなる希ガスに加えて水銀を封入し、水銀
およびキセノンの発する紫外線でけい光体を励起するよ
うにしてもよく、また水銀のみが発する紫外線でけい光
体を励起する（けい光ランプタイプ）であってもよい。

そして外部電極５は、銅とカーボンにて形成されること
には限らず、金属箔や透光性導電膜であってもよい。

なお、軸方向の輝度分布を均等化する場合、輝度の高い
方に均等化する場合と、輝度の低い方に均等化する場
合、あるいはこれらの中間部の輝度に均等化する場合な
ど種々の手段があることはもちろんである。

［発明の効果］以上説明したように本発明によると、バルブ内面に形成
されるけい光体被膜の膜厚を、輝度が相対的に不足し勝
ちなバルブの端部ではけい光体被膜の透過率が25〜40％
となるように膜厚を調整して輝度を増加し、逆に輝度が
相対的に高くなり勝ちな他の部分ではけい光体被膜の透
過率が25％未満または40％を越える値となる範囲に膜厚
を調整して輝度を抑制したので、全体に亘り膜厚は均一
に形成されたランプに比べて表面輝度を均等にすること
ができる。

そして、外部電極は、光透過用スリット部と反対側に位
置してバルブ外面に形成されるから、この外部電極と対
向する部分で最も輝度が高くなるけい光体被膜の部分が
バルブの反対側の上記スリット部と対向するようにな
り、よってスリット部から放出される光出力が大きくな
る。

また、外部電極は遮光被膜が設けられた領域に設置され
ることになるから、外部電極が光を遮る材料や減光する
材料によって形成されたとしても、遮光する領域に設置
されることから、外部電極がスリット部から放射される
光に影響を及ぼすことがないなどの利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示し、第１図
はランプ全体の構成を示す断面図、第２図は第１図中II
−II線の断面図、第３図は外観を示す斜視図、第４図は
特性図、第５図は本発明の他の実施例を示す特性図であ
る。１……バルブ、２……けい光体被膜、３……内部電極５……外部電極、６……遮光被膜、７……スリット部８……高周波インバータ、９……電源。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端が閉止されるとともに内面にけい光体
被膜が形成され、かつ内部にけい光体被膜を励起する物
質が封入された細長い管形をなすバルブと、このバルブの外面に形成され、管軸方向に沿ってほぼ均
一な幅を有する細長い光透過用スリット部を残して設け
られ遮光被膜と、上記バルブの内部に設けられた内部電極と、上記バルブの外面に密着して設けられ、管軸方向に沿っ
て帯状をなし、上記内部電極との間で電圧が印加された
場合に上記バルブ内部にグロー放電を発生させる外部電
極と、を具備し、上記バルブ内面に形成したけい光体被膜は、バルブ端部
におけるけい光体被膜の透過率を25〜40％とし、他の部
分ではけい光体被膜の透過率を25％未満または40％を越
える値となるように、その膜厚を漸次変えてなることを
特徴とする放電ランプ。
【請求項２】上記バルブ内には、けい光体被膜を励起す
る物質としてキセノン、クリプトン、アルゴン、ネオ
ン、ヘリウムの少なくとも１種からなる希ガスのみを封
入したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放
電ランプ。
【請求項３】上記けい光体被膜の膜厚は、細長い管形バ
ルブの両端部でそれぞれけい光体被膜の透過率が25〜40
％となり、バルブの略中央部ではけい光体被膜の透過率
が25％未満または40％を越える値となるように、その膜
厚を漸次変えてなることを特徴とする特許請求の範囲第
１項または第２項記載の放電ランプ。
【請求項４】上記けい光体被膜の膜厚は、外部電極と電
源を結ぶリード線が導出された端部付近ではけい光体被
膜の透過率が25％未満または40％を越える値とし、上記
リード線が導出された端部と反対側の端部ではけい光体
被膜の透過率が25％〜40％となるように、その膜厚を漸
次変えてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
たは第２項記載の放電ランプ。