JPH10188910A - 外部電極型蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】常に良好な始動特性を持つ外部電極型蛍光ラン
プを提供すること 【解決手段】内面に蛍光物質が塗布されたガラス管１内
部に所定量の希ガスが封入され、このガラス管の外表面
に高圧側電極２’と低圧側電極２が対になって配設され
た外部電極型蛍光ランプにおいて、導電性物質３がガラ
ス管１の内表面であって、低圧側電極２が配設された領
域に対応するガラス管内面領域と、いずれの電極も配設
されていない領域に対応するガラス管内面領域とにまた
がって位置することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は外部電極型蛍光ラ
ンプに関する。特に、ファクシミリ、複写機、イメージ
リーダ等の情報機器に利用される原稿照明用や、液晶デ
ィスプレイパネルのバックライト装置等に利用される外
部電極型蛍光ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＯＡ機器の読み取り用光源、液晶表示装
置のバックライト等に使用される蛍光ランプとして、ガ
ラス管の外表面に帯状の一対の電極を配設し、これらの
電極にパルス的な高周波電圧等を印加して点灯する外部
電極型蛍光ランプが知られている。

【０００３】この蛍光ランプは、一対の電極に印加され
る高周波電圧により電極に挟まれたガラス管内部の放電
空間に放電を発生させ、この放電で発生した紫外線によ
りガラス管の内面に塗布された蛍光物質を発光させるも
のである。そして、電極の大きさを所定の大きさにする
ことで放電電流を大きくすることができ、ガラス管内面
の蛍光体全体を有効に励起することができて、大幅に光
出力を増加させることができる。このような従来の外部
電極型蛍光ランプを開示したものに、例えば、特開平４
ー８７２４９号がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような外部電極型
蛍光ランプは、ＯＡ機器や、液晶ディスプレイパネルの
バックライトに搭載して使用される。ランプを点灯する
にあたって、外光（太陽光、蛍光灯など）が期待できる
環境においては始動遅れを起こさないが、ランプを長時
間点灯させることなく放置し、外光が期待できない状態
（暗黒下）では放電のきっかけとなる初期電子が極端に
少なくなるため、著しい始動遅れを起こし、正常に動作
しない場合があった。この問題を解決する従来技術とし
て、例えば実開平４−３８６５９号がある。この技術
は、始動特性を改善するためにガラス管内部に始動補助
電極を突設させて、この始動補助電極と外部電極との間
でまず放電を始動させ、その後、外部電極間の放電に移
行させるものである。しかし、始動補助電極と外部電極
の間に放電を開始させるための回路が必要となり、また
始動後においても外部電極間の放電に移行することを考
慮をしなければならない。さらには、始動補助電極をガ
ラス間内外で貫通させるための封止構造も必要となる。
そこで、この発明は常に良好な始動特性をもつ外部電極
型蛍光ランプを簡易な構造で提供することにある。

【０００５】

【課題を解決する手段】この発明は、内面に蛍光物質が
塗布されたガラス管内部に所定量の希ガスが封入され、
このガラス管の外表面に高圧側電極と低圧側電極が対に
なって配設された外部電極型蛍光ランプにおいて、上記
課題を解決するために以下の構成を有している。

【０００６】（１）導電性物質がガラス管の内表面であ
って、低圧側電極が配設された領域に対応するガラス管
内面領域と、いずれの電極も配設されていない領域に対
応するガラス管内面領域とにまたがって位置することを
特徴とする。図１（ａ）は、この発明を説明するための
図であり、管状の蛍光ランプを輪切りにした状態を表
す。ガラス管１の外表面には帯状の一対の外部電極２、
２’が配設され、電極２には負高圧パルスが印加される
とともに、電極２’はアースされている。ガラス管１の
内部には希ガス等が封入されるとともに、ガラス管１の
内表面には導電性物質３も配置される。このように、ガ
ラス管１の内表面に導電性物質３を存在させることで、
外部電極型蛍光ランプの始動性を改善できる理由は、外
部電極２、２’に電圧が印加された時に電気的にフロー
ティング状態の導電性物質３周辺に瞬時的に強電界が発
生し、導電性物質３より電子は生成され、初期電子とな
り放電開始に寄与し、始動遅れを起こすことなくランプ
が動作すると考えられる。

【０００７】さらに、この発明では導電性物質が所定の
位置に配置される。図１（ｂ）は、同図（ａ）の導電性
物質３が配置された部分を断面よりみて拡大したもので
ある。同図において、導電性物質３のうち３ａで示され
る部分は、低圧側電極２が配設された領域に対応するガ
ラス管内面領域であり、３ｂで示される部分はいずれの
電極も配設されていない領域に対応するガラス管内面領
域を表す。すなわち、導電性物質３はその一部が低圧側
電極の配設された領域に対応するガラス管内面の領域３
ａに位置している。

【０００８】図２は本発明を説明するための図であり、
（ａ）（ｃ）は本発明の構造を示し、（ｂ）は比較のた
めの構造を示す。図（ａ）は、図１に示すガラス管１の
Ａ−Ａ’から下側を見た図である。実際にはガラス管１
を介して電極（２、２’）が見えるが、図においては便
宜上ガラス管１を省略している。図より、導電性物資３
は負高圧パルスが印加される電極２に対応する位置から
アースされている他方の電極２’に向けて伸びているこ
とがわかる。図（ｂ）は、図（ａ）と比較するために示
したもので、アースされている電極に対応する位置から
導電性物質３が配置され、負高圧パルスが印加される他
方の電極に向けて伸びている点で図（ａ）と異なる。図
（ｃ）は、図（ｂ）と同様にアースされている電極に対
応する位置から導電性物質が配置され、他方の電極に向
かって伸びているが、当該他方の電極には正高圧パルス
が印加される点で図（ａ）（ｂ）と相違する。

【０００９】本発明者らは、このような導電性物質の位
置に関して鋭意研究を重ねたところ図（ａ）（ｃ）の構
造のランプにあっては、図（ｂ）の構造のランプに比べ
て始動特性がより一層優れていることを見いだした。こ
の理由は必ずしも明らかではないが以下のように推測さ
れる。

【００１０】すなわち、放電始動における電子の放出源
である低圧側電極での電界の集中の度合が放電開始時間
に関与しているからと考えられる。すなわち、図（ａ）
（ｃ）のように低圧側電極に対応するガラス管内面に導
電性物質が塗布されているときは、同図に模式的に示す
ように導電性物質の一部を負極とする電界集中が起こ
り、導電性物質表面より電子が放出されやすい状態にあ
るからといえる。その一方で、図（ｂ）のように高圧側
電極に対応するガラス管内面に導電性物質が塗布されて
いるときは、図（ａ）に示すような導電性物質を負極と
する電界集中的なものではなく、非常に分散したもので
マイナス電極の電界集中がないため始動時間が改善され
ない。尚、ここでいう低圧側電極とは、他方の電極に比
較して低電位側の電極という意味であって、必ずしも０
ボルト、あるいは０ボルト近傍の電位を有する電極とい
う意味ではない。

【００１１】（２）さらに、上記（１）の発明におい
て、導電性物質はガラス管の周方向に伸びる線状のもの
であることを特徴とする。この場合にあっても導電性物
質３は帯電状態になりやすく、また、導電性物質３が他
方の電極２に伸びるような線状の形状を有しているため
マイナスの帯電の集中性などから、ガラス管１の内部で
はきわめて放電が発生しやすい状態になっているからと
考えられる。

【００１２】（３）さらに、上記（１）の発明におい
て、高圧側電極、もしくは低圧側電極のうちいずれか一
方の電極はアースされることを特徴とする。このように
することで、いずれか一方の外部電極を他方の外部電極
より確実に低電位とするとができる。

【００１３】（４）さらに、上記（１）の発明におい
て、導電性物質はアルミニウム、銀、黒鉛、酸化錫、酸
化インジウム、バリウム、ニッケル、またはこれらを含
む物質であることを特徴とする。このような物質は容易
に帯電されるため、ガラス管内部での放電をきわめて容
易にするからである。

【００１４】

【発明の実施の形態】図３は、本発明にかかる外部電極
型蛍光ランプとその点灯回路の概略を示すものである。
図において、ガラス管１は全体形状が管状で、その内部
には所定の真空排気がされた後、キセノンガス等の希ガ
スが充填され、両端１００，１０１は図においては開口
されているが、現実には閉塞されて内部が密封状態とな
る。ガラス管１は一例を上げれば、鉛ガラス製であり長
さ３６０ｍｍ、外径φ８ｍｍである。

【００１５】電極（２、２’）は、帯状のものでガラス
管１の軸方向に沿ってその外表面に設けられる。この電
極は、例えば、アルミニウムテープでできており、さら
に図示されていないがシリコンレジン等の透明な絶縁性
被膜が被覆される。帯状電極は一例を上げれば、幅φ６
ｍｍ、長さ３５０ｍｍのものである。尚、電極（２、
２’）は、帯状に限定されず、線状、その他の形状でも
良く、また、メッシュ状のものや、帯状ではあるがスリ
ットや開口を有するものであってもかまわない。また、
材質はアルミニウムテープに限定されず、銅テープとい
った金属テープや、銀ペースト等のような導電性塗料な
どでも適用できる。

【００１６】導電性物質３は、例えば、銀ペーストが１
ｍｍ×５ｍｍ程度の大きさでガラス管の内表面に配置さ
れる。図においては、ガラス管１の端部に１箇所配置さ
れる。これは、放電はガラス管の内部空間内の１箇所で
発生すれば連鎖的にランプ全域に発生するため、点灯中
における光取出効率との関連で最も影響の少ない部分に
１箇所設けたものである。導電性物質は、材料としては
銀ペーストに限定されることなく、他にアルミニウム、
黒鉛、酸化錫、酸化インジウム、バリウム、ニッケル等
を一種以上含んでいる物質か、もしくは前記物質と結合
剤との混合物質を適宜使用することができる。また、形
状も特に限定されるものでなく、点状、粒状、角状のも
のが適宜使用できる。しかし、後述するが、始動特性と
の関連では、導電性物質はガラス管１の周方向に細長い
形状であることが最も好ましい。さらに、ガラス管の端
部に１箇所設けることに限定されず、複数箇所設けるこ
とも可能であり、端部以外の部分に導電性物質を配置す
ることも始動特性を向上させるという意味においては十
分可能なことである。また、導電性物質３は、例えば、
ガラス管１に塗布した後に４００℃で焼成固着される
が、具備の方法としては、ガラス管１の内面においてガ
ラス材料に直接溶着する方法や塗布による方法や接着剤
等による固着などが採用できる。

【００１７】ここで、導電性物質３は、ガラス管１の内
表面であって、低圧側電極が配設された領域に対応する
ガラス管内面領域と、いずれの電極も配設されていない
領域に対応するガラス管内面領域とにまたがって位置す
る。このような導電性物質３の配置の具体例を図４に示
す。図中、図１〜図３と同一番号は同一のものを表し説
明は省略する。図（ａ）は低圧側電極２に対応するガラ
ス管１の内表面に導電性物質３の先端がごく一部配置さ
れ、導電性物質３はアースされた他方の高圧側電極２’
に向かって伸びている。すなわち、当該先端部分以外
は、いすれの電極も配設されていない領域に対応するガ
ラス管内面に配置されており、導電性物質３はこれらの
領域をまたがって配置していることになる。

【００１８】図（ｂ）は低圧側電極２に対応するガラス
管１の内表面に導電性物質３の先端がごく一部配置さ
れ、導電性物質３はアースされた他方の高圧側電極２’
に向かって伸びており、さらに、この高圧側電極２’に
対応するガラス管の内表面にまで配置されている。すな
わち、少なくとも低圧側電極２が配設された領域に対応
するガラス管内面領域と、いずれの電極も配設されてい
ない領域に対応するガラス管内面領域とにまたがって配
置されていれば、導電性物質は高圧側電極が配設された
領域に対応するガラス管内面にまで配置されていてもさ
しつかえない。

【００１９】図（ｃ）は（ａ）と同様であり、低圧側電
極２に対応するガラス管１の内表面に導電性物質３の一
部が配置され、導電性物質３はアースされた他方の高圧
側電極２’に向かって伸びている。そして、当該一部以
外は、いずれの電極も配設されていない領域に対応する
ガラス管内面に配置されている。（ａ）と異なる点は導
電性物質３が低圧側電極２に対応するガラス管１の内表
面に配置する比率が大きいことである。

【００２０】図（ｄ）はアースされた低圧側電極２に対
応するガラス管１の内表面に導電性物質３の先端がごく
一部配置され、導電性物質３は正高圧パルスが印加され
る高圧側電極２’に向かって伸びている。このように、
導電性物質が配置する側の電極が低圧側電極であれば、
たとえその電極がアースされていても差し支えない。

【００２１】高周波電源４は外部電極（２、２’）に接
続して、例えば、図５に示すような急峻な立ち上がり／
立ち下がりを有する繰り返し高電圧を蛍光ランプに印加
することで蛍光ランプが点灯する。この示すような急峻
な立ち上がり／立ち下がりを有する繰り返し高電圧は、
一例を挙げれば、周期Ｔが５μｓｅｃ〜７０μｓｅｃで
あり、ピーク電圧は１６００Ｖである。但し、このよう
な周波数、ピーク電圧に限定されるものでなく、種々の
数値を適宜選択することが可能である。

【００２２】このガラス管１の内面には、図示されてい
ないが蛍光体が塗布されており、電極２、２’に挟まれ
る部分が光取出用開口として利用される。高周波電圧の
印加により、外部電極型蛍光ランプ１は電極２と電極
２’に挟まれたガラス管１の内部の放電空間にキセノン
ガスの放電を生ずる。このキセノンガスの放電により生
じる紫外線がガラス管１の内面に塗布されている蛍光体
を励起し、可視光に変換され、その可視光が光取出用開
口からガラス管１の外部へ放射される。

【００２３】次に、本発明の外部電極型蛍光ランプの始
動特性を示す実験を説明する。図６は実験結果を示すも
ので横軸は外部電極に電圧を印加してからランプが点灯
するまでの時間を表し、縦軸は横軸で示す時間に対する
始動確率を表す。すなわち、図４で示した（ａ）〜
（ｃ）の蛍光ランプを各１本点灯を外光のない環境で１
０秒間隔で１００回ずつ点灯させ、各々何秒で始動した
かを測定した。図６中横軸は始動までの時間、縦軸は始
動確率であり、例えば「ある始動時間までに何％の確率
でランプが始動する」ということがプロットより導かれ
る曲線から読み取れ、短い始動時間までに１００％始動
するほど、始動性が良いと判断する。図４で示した
（ａ）〜（ｃ）の蛍光ランプは図では各々（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）で表される。図６で（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はすべて
０．００５秒以内に始動している。

【００２４】次に比較のために、低圧側電極に対応する
ガラス管１の内表面にのみ導電性物質が配置された蛍光
ランプ（図７（ａ）で示す）の始動特性、および高圧側
電極に対応するガラス管の内表面といずれの電極も配設
されていない領域に対応するガラス管内面に導電性物質
が配設された蛍光ランプ（図７（ｂ）で示す）の始動特
性を図６において（Ｄ）（Ｅ）で表す。この結果、曲線
（Ｄ）で示す蛍光ランプは、０．００５秒ではほぼ０〜
１％しか蛍光ランプは点灯せず、０．０１秒で８０％の
点灯を示している。また、曲線（Ｅ）で示す蛍光ランプ
は、０．０１秒ではほぼ０〜１％しか蛍光ランプは点灯
せず、０．０３秒で８０％の点灯を示している。本発明
の蛍光ランプがいかに始動性に優れているかが明白に示
されている。

【００２５】尚、ガラス管１の外表面に配設された電極
を２本に限定されるものではなく、ガラス管１の内部に
放電を生じることができれば、それ以上の本数を配設す
ることも可能である。

【００２６】尚、実施例においては、導電性物質３を具
備している部分においては、蛍光体を除去した状態を示
しているが、特に、蛍光体を除去せずに蛍光体の上に導
電性物質３を具備しても構わない。

【００２７】なお、ガラス管１に封入する希ガスはキセ
ノンガスに限らずＨｅ、Ａｒ、Ｋｒでもよい。また、電
極は帯状に限らず線状のものでもよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明に外部電極型蛍光ランプは、常に
良好な始動特性をもつことができるため、ＯＡ機器や、
液晶ディスプレイパネルのバックライトに搭載して使用
するとき、外光が期待できない暗黒状態に長時間放置し
た場合でもランプを問題なく始動点灯させることができ
る。また、このような特性を補助電極等を設けることな
く簡易な構造で実行できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の外部電極型蛍光ランプの一部を表す。

【図２】本発明を説明するための図である。

【図３】本発明の外部電極型蛍光ランプの全体図であ
る。

【図４】本発明の外部電極型蛍光ランプの具体例を示
す。

【図５】本発明の外部電極型蛍光ランプの電圧曲線を示
す。

【図６】本発明の実験を示す。

【図７】図６を説明するための図である。

【符号の説明】

１ ガラス管 ２ 外部電極 ２’外部電極 ３ 導電性物質 ４ 高周波電源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内面に蛍光物質が塗布されたガラス管内部
   に所定量の希ガスが封入され、このガラス管の外表面に
   高圧側電極と低圧側電極が対になって配設された外部電
   極型蛍光ランプにおいて、 導電性物質がガラス管の内表面であって、低圧側電極が
   配設された領域に対応するガラス管内面領域と、いずれ
   の電極も配設されていない領域に対応するガラス管内面
   領域とにまたがって位置することを特徴とする外部電極
   型蛍光ランプ。
2. 【請求項２】導電性物質はガラス管の周方向に伸びる線
   状のものであることを特徴とする請求項１に記載の外部
   電極型蛍光ランプ。
3. 【請求項３】高圧側電極、もしくは低圧側電極のうちい
   ずれか一方の電極はアースされることを特徴とする請求
   項１に記載する外部電極型蛍光ランプ。
4. 【請求項４】導電性物質はアルミニウム、銀、黒鉛、酸
   化錫、酸化インジウム、バリウム、ニッケル、またはこ
   れらを含む物質であることを特徴とする請求項１に記載
   の外部電極型蛍光ランプ。