JPS6313255A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 上のＣ 本発明は、一般には種々の用途に利用し得る照明装置に
関するものであり、特に事務機器等に於ける原稿読み取
り装置の露光手段に利用し得る照明装置に関するもので
ある。以下、本明細書にては、本発明を主として事務機
器の原稿読み取り装置に関連して説明するが、本発明に
係る照明装置はその用途を該原稿読み取り装置に限定さ
れるものではない。

′−び５．　改 従来、Ｍ稿読み取り装置等の照明装置として有効な長尺
（細長形状）の光源としては、細長形状の蛍光灯やハロ
ゲンランプ等が＃ｆ繁に使用されている。

蛍光灯は、光量が小さく、通常は低速用の事務機器用の
照明装置として使用されており、該蛍光灯を、最近要望
されている高速事務機器の照明装置として使用するべく
供給電力を増大し輝度（発光光量）を向上せしめると、
蛍光管内部に設こされた内部フィラメントが溶解するた
め、供給電力の増大にも限界があり、現実には高速事務
機器用照明装置としては不適である。

一方、ハロゲンランプは発光光量が大であり、高速の事
務機に用として使用されているが、事務機器の原稿読取
りに必要とされる可視光域より赤外領域の波長の光を多
く発生し、発光効率が悪いのみならず、斯る波長により
もたらされる発熱が大きく、この発熱作用を軽減せしめ
るべく冷却装置、特に大型の冷却装置が余分に必要とさ
れ、事務機器の小型化、低価格化が望まれている今日で
は好ましい照明装置とは言えない。

本出願人は、上記従来の蛍光灯及びハロゲンランプの欠
点を解決する。一般の照明用は勿論、特に１′５務機器
の原稿読取り装置として好適な細長形状の照明装置を提
案した（特願昭６０−７８７８２号）、該照明装置は、
第１図に図示されるように、高周波電磁界により発光す
る放電管１と、該放電管の外壁に配設された電極２と、
該電極に高周波を印加する高周波印加手段３とを具備す
る。

更に説明すれば、第１図において、放電管ｌは、通常ソ
ーダガラス又はパイレックスガラスで作製された細長形
状のガラス管内に蛍光体を塗布して形成され、且つ放電
管内部には水銀の如き放電開始材及びＡｒの如き電離可
雀な始動用不活性ガスが封入される。又、放電管１の両
端に又は両端近傍には導電体にて形成される、酸化の少
ない例えば銅又はステンレス等とされる電極２が配設さ
れる。該電極は、放電管外壁から僅かに離間して設ける
こともできるが通常放電管の外壁に密着して設けられる
ことが放電管に加わる電力損失が小さいため好ましい。

上記電極２には、高周波印加手段３にて高周波電圧が印
加される。高周波印加手段３は任意の構成とし得るが、
例えば第２図に例示されるように、高周波電圧を発振さ
せる高周波発振回路４と、該高周波発振回路５からの高
周波電圧を所望の電圧へと増幅する増幅器６と、増幅器
６からの高周波電圧を放電管ｌのインピーダンスとマツ
チングさせるためのＬＣカプラ７とを有し、高周波発振
回路４には入力電源５から所定の電力が入力される。

このような構成とされる高周波印加手段３から電極２に
高周波電圧が印加されると、放電管内の水銀ガスは高周
波電磁界により励起状態となり、紫外ｍ（２５３，７ｎ
ｍ）を発生する。該紫外線は放電管内壁に塗布された蛍
光体に作用し可視光域の光を発生せしめる。

第３図には、他の態様の照明装置が示されるが、第１図
の照明装ごとは、電極の構成が相違するものである。つ
まり本例の電極２ａは、第１図に関連して説明した放′
ｉｌｉ管ｌと同様の構成とされる細長形状の放電管ｌの
長手方向に沿って複数回コイル状に巻付けられた形態に
て該放電管１の外壁に設けられている点で異なり、高周
波印加手段３も第１図に関連して説明したと同じ構成と
される。尚、第３図の照明装置には第２図の照明装置に
比較し電極により大きな電力を印加することができ、よ
り大きな光量を得ることができる点に特長があり、原稿
読み取り装置等の大きい光量が望まれるものにとっては
好ましいものである。

上記第１図〜第３図に示す照明装置は、電極２．２ａが
放電管の外部に設けられており、従来の蛍光灯及びハロ
ゲンランプ等のように放電管内部にフィラメントを有し
ておらず、電極が劣化する度合が極めて少なく、又劣化
した時点で電極を交換することもでき、常に所望の大き
さの輝度（光量）を得ることが可渣である。更に、斯る
照明装置は、電極に大電力を印加することができ、光量
の増大を図ることが可１走である。又、斯る照明装置は
、従来のハロゲンランプのような高熱を発生することが
なく、発光効率が極めて良好であり、８９務機器等に使
用した場合に小型の冷却装置を用意するだけでよく、場
合によっては冷却装置を特別用意する必要がないという
利益がある。

上記照明装置は上述のように種々の利点を有しているが
１本発明者等の研究、実験によると、第７図に示す如く
作動時間の経過と共に放電管温度が上昇し、それに従っ
て放電管からの発光量が減少することが分かった。この
ことは上記構成の照明装置を種々の用途、特に高輝度を
必要とする一般照明又は事務機器等の原稿読み取り装置
への利用を考える際に点灯時間、その他に大きな制約を
加えることとなり問題である。

本発明者等は、斯る問題を解決するべく更に研究を続け
た結果、第６図に図示するように、水銀が封入された放
電管において該放電管内気体温度が３０℃〜５０℃とさ
れる場合の飽和蒸気圧に対応する１　０−３〜１０−’
Ｔｏ　ｒ　ｒ程度とされる（Ａ）部では２５３．７ｎｍ
の如き紫外線域輝度スペクトルの発光が主であり、その
ために該放電管は該紫外線により放電管内壁に塗布した
蛍光体を発光せしめ得るが、更に高温の気体温度１００
℃〜２００℃領域の飽和蒸気圧に対応するＣＢ）、（Ｃ
）部においては可視光の輝度スペクトルの発光が強く、
更に高温の水銀飽和蒸気圧に対応する（Ｄ）、（Ｅ）部
では可視光の連続スペクトル光の強度がそれぞれ強くな
り、これら（Ｂ）〜（Ｅ）領域においては放電管の蛍光
体発光に関与する紫外線領域光の発光効率は低下するこ
とが分かった。

本発明者等は、上記研究結果から放電管内の水銀の蒸気
圧を制御することにより放電管の発光量を飛躍的に向上
せしめ得ることを見出した０本発明は斯る新規な知見に
基づきなされたものである。

久」Ｌの」Ｌ的 本発明の目的は、高輝度、長寿命、且つ長時間の点灯に
際し発光効率の低下を起こさぬ照明装置を提供すること
である。

１・　占　　　　るための 上記目的は本発明に係る照明装２にて達成される。要約
すれば本発明は、高周波電磁界により発光する放電管と
、該放電管の外部に配設された電極と、該電極を介して
前記放電管に高周波電磁界を付与する高周波印加手段と
を具備した照明装置において、前記放電管内の放電開始
材の蒸気圧は該放電管の温度が低温領域ＴＩにおいては
飽和状態にあり、放電管の温度が増大した高温領域Ｔ２
においては不飽和状態とされることを特徴とする照明装
置である０本発明の好しい実施態様において、低温領域
Ｔ１と高温領域Ｔｚとは放電管温度３０℃〜５０℃を境
界に分けられる。

１直１ 次に、本発明に係る照明装置について更に詳しく説明す
る０本発明に係る照明装置の全体構成は蒸気第１図〜第
３図に関連して説明したと同様の照明装置の構成とされ
る。

更に具体的に一例を挙げて説明すれば、放電管ｌは直径
が５〜３０　ｍ　ｍ　、長さが３００　ｍ　ｍとされ、
放電管ｌ中にはＡｒを数Ｔｏｒｒ、更に放電開始材とし
て例えば水銀が数ｍ　ｇ　−１０ｍ　ｇ封入される。該
放電管１には高周波印加手段３から周波数Ｉ　Ｍ　Ｈｚ
から１０２ＭＨｚ、電圧がＶＰＰにて２００Ｖ以上、高
周波パルスのデユーティ−比が５〜９０％とされる高周
波電圧が印加される。

本発明に従えば、放電管１内に封入された水銀量は、該
水銀の蒸気圧が放電管１の温度が低温領域Ｔ１において
は飽和状態にあり、放電管１の温度が増大した高温領域
Ｔ２においては不飽和状態とされるような量とされる。

該低温領域Ｔ１と高温領域Ｔｚとは放電管温度６０℃以
下の一定温度、好ましくは３０℃〜５０℃にて区分され
る。

第４図を参照して更に詳しく説明すると、従来の照明装
置においては、放電管内の水銀量は厳密に規定した量が
封入されているわけではなく、従って放電管内の水銀の
蒸気圧は第４図に線（Ａ）で示したようにな°る。つま
り、放電管１内の水銀は温度上昇と共に蒸発し、３０”
Ｃ〜５０”０以下の低温領域ＴＩでは温度の上昇と共に
線（Ａ）に示される飽和蒸気圧を有し、該３０”Ｃ〜５
０℃以上高温領域Ｔｚにおいても放電管内の水銀は更に
蒸発を続け、線（Ａ）で示される水銀飽和蒸気圧は４０
℃付近より２００℃付近までの温度上昇につれて１０’
倍程度の思念な上昇を起こす、従って、従来の照明装置
においては、上記第６図の説明から理解されるように、
放電管の発光効率のピーク近傍である温度３０℃〜５０
℃以下の飽和蒸気圧１０−’〜１Ｏ−２Ｔｏｒｒ程度と
される低温領域Ｔ１では２５３．７ａｍの如き紫外線域
輝度スペクトルの発光が得られ放電管の発光効率は良好
であるが、該温度以上の高温領域Ｔ２においては放電管
の蛍光体発光に関与する紫外線領域光の発光効率は低下
し、放電管の光量は著しく低下する。

これに対し、本発明では放電管ｌ内に封入される水銀量
が規定されるために、第４図ｉ１　（Ｂ）で示されるよ
うに、水銀の蒸気圧を放電管ｌの温度が低温領域Ｔ１に
おいては飽和状態にあり、放電管１の温度が増大した高
温領域ＴＺにおいては不飽和状態となるように設定する
ことができる。つまり、４０℃付近以上では水銀蒸気が
不飽和状態となり、以後蒸気圧はシャルル則に従って上
昇する程度であり、４０℃〜２００℃における水銀蒸気
の圧力上昇量は飽和蒸気圧上昇量に比べ非常に少ない、
従って、本発明の照明装置では、放電管１の温度上昇に
も拘らず、高温領域Ｔｚにおいても低温領域ＴＩと同様
の２５３．７ａｍの如き紫外線域輝度スペクトルの発光
が得られ放電管の光量の低下は極めて少ない、第５図を
参照すると理解されるように１本発明に従った照明装置
では点灯後数分に於いて放電管壁が高周波電磁界の印加
により２００℃以上の高温になるにも拘らず、放電管内
部水銀蒸気圧は水銀蒸気が不飽和状態にあるため３０〜
５０℃時の飽和蒸気圧と大きく変わらぬ値であるｌＯ″
″２Ｔｏｒｒ程度で、第６図（Ａ）部の蒸気圧領域内に
あり水銀の紫外線発光効率の低下を防ぐことができ、放
電管内壁に塗布した蛍光体の発光量低下が抑えられ、良
好な点灯が実現される。

尚、封入水銀量については放電管ｌの内容積。

形状、その他の諸条件により適当量が変化し、−概に決
定できないが、好ましくは３０℃〜５０℃における放電
管内飽和蒸気分量が目安とされる。

上記実施例においては、放電管１は第１図又は第３図に
示す電極２．２ａを有するものとしたが、第８図に示し
た如き放電管の長芋方向で複数個に分割した電極２ｂを
具備した放電管１とすることも可能である。又、上記説
明にて放電管は特に事務機審の原稿読み取り装置に好適
なように細長形状とされたが、一般照明用としては他の
形状、例えば丸形等とすることができる。更には第９図
に図示されるように、丸形のガラス管内に蛍光体を塗布
して形成され、且つ内部には水銀の如き放電開始材と、
Ａｒの如きＴｊ、離可能な始動用不活性ガスが封入され
て形成される放電管１の一部に凹所１ａを設け、該凹所
に電極２ｃ、つまりコア２１及び該コアの回りに巻装さ
れたコイル２２から成る変成器を配設し、高周波印加手
段３にて該電極２Ｃに電力を印加し、放電管ｌに高周波
電磁界を付芋することにより発光せしめる構成の照明装
δにも本発明の原理が好適に適用されし得る。又１本発
明はＡｒ又はそれ以外の任意な電離可能なガスを始動用
希ガスとして用い、Ｈｇ以外の紫外線領域光を発光し得
る任意の金属蒸気からの紫外線を蛍光体発光に用いた第
１図と同様の構成をもつ照明装置、更に直接該紫外線を
利用する第１図と同様の構成を持つ照明装置にも適用し
得る。即ち、作動中の紫外線発光金属蒸気温度に於ける
該金属蒸気の飽和蒸気圧が、該金属蒸気の良好紫外線発
光効率を与える蒸気圧よりも極度に高い場合、封入時の
金属量を限定すること等により、作動中の該金属蒸気を
不飽和状態にし該金属を低く保ち紫外線発光効率を向上
させることも回走である。

ｉ見立１１ 以上説明したように、本発明に係る照明装置は、高温時
には放電開始材気体が不飽和状態になる放電管を具備す
ることにより発光量の低下が抑制されるという特長があ
る。

又、上述のように、紫外線発光材料として例えば水銀を
用いた場合には、水銀の酸化物による黒化の減少も水銀
蒸気圧が低い状態で保持されるので軽減できるという利
益が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従った照明装置の概略構成を示す説
明図である。 第２図は、第１図の装置の高周波印加手段のブロック図
である。 第３図は１本発明が適用される他の照明装置の概略図で
ある。 第４図は、水銀の飽和蒸気圧と温度の関係を示す図であ
る。 第５図は、本発明に従う照明装置の点灯時間と発光量の
関係を従来の装置と比較して示した図である。 第６図は、水銀含有放電管の水銀蒸気圧と発光効果を示
す図である。 第６図は、水銀の飽和蒸気圧と湿度の関係を示す図であ
る。 第７図は、従来の照明装置の点灯時間と発光量の関係を
示した図である。 第８図及び第９図は、本発明が適用される更に他の照明
装置の概略図である。 １：放電管 ２．２ａ、２ｂ、２ｃ：電極 ３：高周波印加手段 第１図 第２図 第３図 温度（°Ｃ） 第５図 時間（分） 第６図 水銀蒸気圧（Ｔｏｒｒ） 時間（分）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）高周波電磁界により発光する放電管と、該放電管の
   外部に配設された電極と、該電極を介して前記放電管に
   高周波電磁界を付与する高周波印加手段とを具備した照
   明装置において、前記放電管内の放電開始材の蒸気圧は
   該放電管の温度が低温領域Ｔ＿１においては飽和状態に
   あり、放電管の温度が増大した高温領域Ｔ＿２において
   は不飽和状態とされることを特徴とする照明装置。 ２）低温領域Ｔ＿１と高温領域Ｔ＿２とは放電管温度３
   ０℃〜５０℃を境界に分けられる特許請求の範囲第１項
   記載の照明装置。 ３）放電開始材は水銀であり、放電管内の封入水銀量は
   ３０℃〜５０℃における放電管内飽和蒸気分量とされる
   特許請求の範囲第２項記載の照明装置。 ４）放電管は細長形状とされる特許請求の範囲第１項、
   第２項又は第３項記載の照明装置。