JPH10289791A - 外面電極希ガス蛍光ランプの点灯回路および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外径が約５．９ｍｍ以上、内径が５．１ｍｍ
以上の管状バルブの外面に電極を設けた蛍光ランプを、
点灯後時間経過しても発光特性の低下を来さない高輝度
点灯する手段および照明装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 内径５．１ｍｍ以上の管状ガラスバルブ
１の内面に蛍光体被膜２を形成するとともにバルブ１内
部に希ガスを封入し、バルブ１外面にバルブ１の管軸方
向に沿って外面電極４１，４２を配設した希ガス蛍光ラ
ンプＬを、リーケジインダクタンスの割合が２．５％以
下のインバータトランスＩＴを用いたインバータ回路Ｉ
Ｃで、周波数２０ＫＨＺ以上５０ＫＨＺ以下、ランプ電
圧１０００〜３０００Ｖのパルス波を印加して点灯する
蛍光ランプＬの点灯回路およびこの点灯回路を備えた照
明装置Ｄである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＯＡ機器などに多
用される外面電極を有する希ガス蛍光ランプをインバー
タ回路を用い点灯させる手段および希ガス蛍光ランプと
点灯回路とを備えた照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般の蛍光ランプは、ガラスバルブの内
面に蛍光体被膜を形成するとともにその両端部にコイル
状のフィラメントを備えた熱陰極あるいは板状、円筒状
や円柱状の冷陰極などからなる電極を封装し、かつ、こ
のバルブ内に低圧の希ガスおよび必要に応じて水銀を封
入している。

【０００３】しかし、このような構成のランプは、バル
ブ内に格別な電極が必要であり、またこの電極部を封装
するための格別な気密構造を要するなど、部品点数が多
く製造が複雑で製造コストが高くなる。また、この内部
電極はランプの寿命を左右する主因をなしているととも
に電極部が位置するバルブの端部からの発光量が低い。
このようなことから、内部電極に変え、バルブ外面に
バルブ軸に沿って帯状の外面電極を形成し、これら外面
電極間に高周波電力などを供給し、これによってバルブ
内に高周波放電を発生させ、希ガスを電離および励起さ
せて蛍光体を発光するようにした外面電極付きの希ガス
蛍光ランプが提案されている。

【０００４】そして、この外面電極形のランプは、バル
ブ軸に沿って一対の帯状の電極が形成されるとともにバ
ルブ軸に沿って開口部（アパーチャ）を残して蛍光体被
膜が被着された、アパーチャ形をなしている。このよう
な構成のアパーチャ形の蛍光ランプは、蛍光体被膜の劣
化低減、バルブ温度の異常上昇の防止やバルブ端部まで
全体が発光できるなどのことがはかれ、安定した放電が
得られることによって十分な光量と光束低下の抑制、バ
ルブ軸方向に形成された開口部（アパーチャ）からは均
一な照度分布がなされる。

【０００５】そして、この外面電極付きの希ガス蛍光ラ
ンプは、開口部（アパーチャ）から高効率の光放射が行
われることから複写機、ファクシミリやイメージスキャ
ナなどの読取用の光源あるいは液晶表示装置のバックラ
イトとして多用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近時、複写機やファク
シミリなどのＯＡ機器は、高性能化がすすむとともに小
形軽量化もはかられている。これに伴い蛍光ランプ側
も、バルブ外径が２ｍｍ程度と小形化されたものもあ
る。

【０００７】一方、用途に応じては機器の小形軽量化よ
りも、より速い読取りや印刷後に高精度の再現性が得ら
れるよう、従来形程度の大きさの機器で高性能化がすす
められている。そして、これらの機器に用いられる蛍光
ランプに、始動時の立上り特性や点灯経過後の発光特性
の向上が求められている。

【０００８】これら機器に用いられる外面電極付きの希
ガス蛍光ランプは、管状のバルブ外径が約８ｍｍ、内径
が７ｍｍ程度のもので、この蛍光ランプを正弦波交流で
点灯すると、点灯時間が経過するにしたがい発光特性が
低下し、たとえばファクシミリの場合、始めと最終とで
は印刷面に濃淡差が生じる不具合があった。

【０００９】そして、外面電極付きの希ガス蛍光ランプ
を点灯する手段としては、ロイヤー回路と呼ばれている
自励方式のインバータ回路ＩＣが多く採用されている。
この回路ＩＣは、たとえば図６に示すように電源Ｓに２
個のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を介しインバータトラ
ンスＩＴを接続し、トランスＩＴの出力側に外面電極付
きの蛍光ランプＬが接続してある。また、図中Ｉｎはイ
ンダクタ、Ｒ１，Ｒ２は抵抗、Ｃ１は共振用コンデン
サ、Ｃ２は高耐圧コンデンサで、これらでインバータ回
路ＩＣを構成している。

【００１０】そして、このような回路構成において、電
源Ｓから電圧を印加すると抵抗Ｒ１，Ｒ２を通じ流れる
電流によってトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２が動作し、イ
ンバータトランスＩＴとともに発振状態になる。そし
て、このインバータトランスＩＴの二次側Ｔ５には巻数
比に比例して高周波電圧が発生し、この電圧が高耐圧コ
ンデンサＣ２を通して外面電極付きの蛍光ランプＬの外
面電極４１，４２へ印加され、内部で放電が開始される
結果、蛍光ランプＬが点灯する。

【００１１】上記においてインバータトランスＩＴの一
次側Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３と二次側Ｔ５のリーケージインダ
クタンス（漏れ磁束）の割合は２．５％以上であり、一
次側Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３から入力された電力がリーケージ
インダクタンスのため損失が大きく、二次側Ｔ５出力の
ランプ電圧は、３０００Ｖを超える高電圧を要してい
た。

【００１２】そして、このランプ電圧の発振波形は、図
７に示すような正弦波をなしＶ１＋Ｖ２が３０００Ｖを
超えていた。、このランプ電圧が高いということは、ラ
ンプ（バルブ）温度が高くなり発光効率を低下させてい
た。すなわち、ランプは点灯後、時間経過とともに温度
上昇し、反面、輝度は点灯開始時より暫時低下してい
き、安定時は開始時の９０％程度となる。このランプ点
灯経過にともない輝度が低下していくことは、上述した
ようにたとえばファクシミリなどの読取り用光源として
用いた場合、出力される画像に濃淡むらを生じる要因と
なる。

【００１３】本発明は上記の事情に鑑みなされたもの
で、外径が約５．９ｍｍ以上、内径が５．１ｍｍ以上の
管状バルブの外面に電極を設けた蛍光ランプを、点灯後
時間経過しても発光特性の低下を来さない高輝度点灯す
る手段および照明装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の外面電極希ガス蛍光ランプの点灯回路は、内径５．１
ｍｍ以上の管状ガラスバルブの内面に蛍光体被膜を形成
するとともにバルブ内部に希ガスを封入し、バルブ外面
にバルブの管軸方向に沿って外面電極を配設した希ガス
蛍光ランプを、リーケジインダクタンスの割合が２．５
％以下のインバータトランスを用いたインバータ回路
で、周波数２０ＫＨＺ以上５０ＫＨＺ以下、ランプ電圧
１０００〜３０００Ｖのパルス波を印加して点灯するこ
とを特徴とする。

【００１５】蛍光ランプをリーケジインダクタンス（漏
れ磁束）の割合が小さいインバータトランスを用いて点
灯すると、トランスの一次側のエネルギーを二次側に損
失が少なく効率よく伝達できる。そして、蛍光ランプを
パルス波で点灯すると、従来の正弦波点灯時に比べてバ
ルブ壁の温度上昇を低く抑えることができる。この蛍光
ランプ点灯時の温度上昇はランプの消費電力（電圧×電
流）に関係する。

【００１６】なお、本発明でいうインバータトランスの
リーケージインダクタンスの測定は、周波数１０ＫＨ
Ｚ，１Ｖに設定し二次側をショートし、一次側を測定す
る。この１次側インダクタンスに対するリーケージイン
ダクタンスを割合（％）で表す。

【００１７】本発明の請求項２に記載の外面電極希ガス
蛍光ランプの点灯回路は、インバータ回路が他励方式で
あることを特徴とする。

【００１８】インバータ回路が他励方式であり、パルス
点灯することでランプ電圧を１０００〜３０００Ｖとす
ることができる。

【００１９】本発明の請求項３に記載の蛍光ランプの照
明装置は、装置本体と、この本体に取付けられた内径
５．１ｍｍ以上の管状ガラスバルブの内面に蛍光体被膜
を形成するとともにバルブ内部に希ガスを封入し、バル
ブ外面にバルブの管軸方向に沿って外面電極を配設した
希ガス蛍光ランプと、リーケジインダクタンスの割合が
２．５％以下のインバータトランスを用いたインバータ
回路で、周波数２０ＫＨＺ以上５０ＫＨＺ以下、ランプ
電圧１０００〜３０００Ｖのパルス波を印加して点灯す
る点灯回路とを具備していることを特徴とする。

【００２０】上記請求項１に記載の作用を奏する点灯手
段を備えており、原稿などの読取りや映像などを終始、
経時しても変化少く保持して照明することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は直管形の外面電極希ガス蛍
光ランプＬを示す一部断面正面図、図２は図１ランプＬ
の矢視Ａ−Ａ線に沿って切断した部分の横断面と点灯回
路との接続を示す説明図である。

【００２２】図中１はソーダ石灰ガラスや鉛ガラスなど
からなる外径が約８．０ｍｍ、内径が約７．０ｍｍの直
管状の透明なガラスバルブで、両端は気密に閉塞されて
いる。また、２はこのバルブ１の内面に形成された蛍光
体被膜で、この蛍光体被膜２はバルブの管軸方向に沿っ
て開口部３を有するアパーチャ形をなしている。また、
バルブ１内には放電媒体としてキセノン（Ｘｅ）が約７
０Ｔｏｒｒ封入されている。

【００２３】また、４１，４２はバルブ１の外面に管軸
方向に沿って平行に形成されたアルミニウムからなる一
対の帯状の冷陰極をなす外面電極で、上記蛍光体被膜２
の開口部３に対応した光学的および電気的に離隔して設
けられている。この外面電極４１、４２はアルミニウム
（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐ
ｔ）、銀・白金（Ａｇ・Ｐｔ）合金などの良導電性金属
材料を蒸着や印刷により形成あるいはテープや箔にして
貼付してある。また、５は上記外面電極４１，４２表面
およびバルブ１の全外周面に形成されたシリコンからな
る薄い保護膜、６は点灯回路装置である。

【００２４】そして、上記構成の外面電極希ガス蛍光ラ
ンプＬは、図３に示す他励方式の点灯回路装置６に外面
電極４１、４２を接続して点灯される。この点灯回路装
置６は、電源Ｓにスイッチング素子Ｓｗを介しリーケー
ジインダクタンス（漏れ磁束）の割合が２．５％以下の
インバータトランスＩＴを接続し、トランスＩＴの出力
側に外面電極付きの蛍光ランプＬが接続してある。ま
た、図中Ｐはスイッチング素子Ｓｗに接続したパルス発
生回路、Ｃ３はドレイン・ソース間に容量や出力が接続
される次段の回路の入力容量や配線の漂遊容量などであ
るコンデンサで、これらでインバータ回路ＩＣを構成し
ている。

【００２５】そして、このような回路構成において、電
源Ｓから電圧を印加してパルス発生回路Ｐを動作させる
とスイッチング素子Ｓｗがオン・オフし、インバータ回
路ＩＣが動作する。このインバータ回路ＩＣから、たと
えば１６ＫＶ、４０ＫＨＺでデューテイ比が１４％のパ
ルス波電力を外面電極４１，４２に印加すると、バルブ
１内を隔てた外面電極４１，４２間で放電が生起する。
この放電によって希ガスが電離および励起されて紫外線
を発生し、この紫外線が蛍光体被膜２により可視光線に
変換され、この可視光線が蛍光体被膜２の形成されてい
ない開口部（アパーチャ）３部分のバルブ１を通って外
部に放射される。

【００２６】このインバータ回路ＩＣにおいては、リー
ケージインダクタンスの割合が２．５％以下のインバー
タトランスＩＴを用いているので、二次側Ｔ６から出力
されたパルス電圧Ｖ３＋Ｖ４は、図４に示すような電圧
波形で１０００〜３０００Ｖの範囲の電圧が蛍光ランプ
Ｌの外面電極４１、４２へ印加され、バルブ１内部で放
電が開始される結果、蛍光ランプＬが点灯する。

【００２７】このように希ガス蛍光ランプＬに印加され
る電圧が従来より低いので、ランプ（バルブ）の温度上
昇も低下できる。したがって、点灯時間経過後における
温度上昇が抑制できるので、安定後の輝度の低下も僅か
であった。また、ロイヤー方式と同じ入力電力とした場
合、本発明方式で点灯すると輝度は約３０％向上するこ
とが分かった。

【００２８】本発明の点灯方式のように、リーケージイ
ンダクタンスの割合が２．５％以下のインバータトラン
スを用いたパルス点灯とすれば、低消費電力、低ランプ
電圧となり、ランプの発光効率を向上させることができ
る。また、発光効率を高くできるので入力電力を小さく
でき、それにともないランプ（バルブ）の温度を低下さ
せることができ、点灯時間経過中の輝度特性の低下が抑
制され、たとえばファクシミリなどの読取り用光源とし
て用いた場合、出力される画像に濃淡むらを生じる虞が
ない。

【００２９】また、上記実施の形態に示す蛍光ランプＬ
は、ランプＬ点灯時に外面電極４１，４２間の蛍光体被
膜２非形成部の開口部（アパーチャ）３は透明であるた
め損失を少なく光を通す。また、バルブ１の外面に形成
したアルミニウムからなる外面電極４１，４２が反射性
を有するので、光放射用の開口部（アパーチャ）３から
の光出力が多くなり、その光放射量を増加させることが
できる。

【００３０】なお、本発明者の実験によれば、管状ガラ
スバルブの内径が５．１ｍｍ以上で、バルブ内部にキセ
ノンガスを含む希ガスを２００Ｔｏｒｒ以下封入した外
面電極付きの蛍光ランプにおいて、パルス発生回路装置
から印加するパルス波の周波数が２０ＫＨＺ以上５０Ｋ
ＨＺ以下の範囲内であれば良好な結果が得られた。上記
パルス波の周波数が２０ＫＨＺ未満の場合および５０Ｋ
ＨＺを超えた場合は、発光効率が低下して輝度低下も大
きくなり実用上問題がある。好ましくは３０ないし４０
ＫＨＺ程度がよい。

【００３１】また、希ガス中のキセノンの封入圧力が高
いほど高輝度となるが、高過ぎると点灯時にちらつきが
生じて好ましくない。また、逆に低すぎると暗くて短寿
命となる。

【００３２】また、図５は本発明に係わる照明装置Ｄの
実施の形態を示す。図５において７は希ガス蛍光ランプ
Ｌを収納した筐体からなる装置本体で、この本体７内
（外でもよい）に上述した点灯回路装置６が設けられて
いる。また、本体７内には必要に応じ反射鏡が設けられ
ている。

【００３３】この照明装置Ｄは複写機、ファクシミリの
読取用や液晶表示装置のバックライトやに用いられ、上
述したようにランプＬの発光特性の向上がはかれること
から、点灯時間が長くなっても画像に濃淡むらを生じる
虞がない。

【００３４】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ない。たとえば、希ガス蛍光ランプのバルブの形状は直
管状に限らずＵ字形、Ｗ字形や環形などに曲成したもの
であってもよい。また、蛍光体被膜は開口部を設けずに
バルブ内面の全面に形成してあってもよく、また、バル
ブの表面に反射被膜が形成してあっても差支えない。ま
た、外面電極は一対形成したものに限らず、１つでも複
数であってもよく、内部電極を併設したものであっても
よい。また、外面電極としては、良導電性金属材料で形
成する他、ネサ膜（ＳｎＯ₂ ）など不透明な材質の電極
であってもよいが、光反射性を有する場合は、実施の形
態のように反射体として活用してもよい。

【００３５】さらに、外面電極間の短絡防止などのため
バルブの全外周（外面電極を含む）に亘り形成した保護
被膜は、シリコンの塗布や熱収縮性ポリエチレンチュー
ブなどを被せ形成してもよく、その範囲も外面電極上の
みであってもよい。

【００３６】さらにまた、照明装置は実施の形態の構成
に限らない。

【００３７】

【発明の効果】本発明の請求項１および請求項２に記載
の構成によれば、点灯時間経過中の輝度特性の低下が抑
制され、たとえばファクシミリなどの読取り用光源とし
て用いた場合、出力される画像に濃淡むらを生じない希
ガス蛍光ランプの点灯手段を提供することができる。

【００３８】本発明の請求項３に記載の構成によれば、
上記請求項１および請求項２に記載の効果を奏する点灯
手段を備えており、原稿などの読取りや映像などを終
始、経時しても照明の変化少く保持して均一品質が得ら
れる照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る直管形の外面電極希ガス蛍光ラン
プの実施の形態を示す一部断面正面図である。

【図２】図１のランプの矢視Ａ−Ａ線に沿って切断した
部分の横断面と点灯回路との接続を示す説明図である。

【図３】本発明に係る希ガス蛍光ランプの点灯回路の実
施の形態を示す概略説明図である。

【図４】図３に示す点灯回路から出力される電圧波形図
である。

【図５】本発明に係る照明装置の実施の形態を示す斜視
図である。

【図６】従来の希ガス蛍光ランプの点灯回路を示す概略
説明図である。

【図７】図５に示す点灯回路から出力される電圧波形図
である。

【符号の説明】

Ｌ：外面電極希ガス蛍光ランプ Ｄ：照明装置 １：ガラスバルブ ４１，４２：外面電極 ６：点灯回路装置 ７：装置本体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内径５．１ｍｍ以上の管状ガラスバルブ
   の内面に蛍光体被膜を形成するとともにバルブ内部に希
   ガスを封入し、バルブ外面にバルブの管軸方向に沿って
   外面電極を配設した希ガス蛍光ランプを、リーケジイン
   ダクタンスの割合が２．５％以下のインバータトランス
   を用いたインバータ回路で、周波数２０ＫＨＺ以上５０
   ＫＨＺ以下、ランプ電圧１０００〜３０００Ｖのパルス
   波を印加して点灯することを特徴とする外面電極希ガス
   蛍光ランプの点灯回路。
2. 【請求項２】 インバータ回路が他励方式であることを
   特徴とする請求項１に記載の外面電極希ガス蛍光ランプ
   の点灯回路。
3. 【請求項３】 装置本体と、この本体に取付けられた内
   径５．１ｍｍ以上の管状ガラスバルブの内面に蛍光体被
   膜を形成するとともにバルブ内部に希ガスを封入し、バ
   ルブ外面にバルブの管軸方向に沿って外面電極を配設し
   た希ガス蛍光ランプと、リーケジインダクタンスの割合
   が２．５％以下のインバータトランスを用いたインバー
   タ回路で、周波数２０ＫＨＺ以上５０ＫＨＺ以下、ラン
   プ電圧１０００〜３０００Ｖのパルス波を印加して点灯
   する点灯回路とを具備していることを特徴とする照明装
   置。