JPS63956A - 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】 （産業上の利用分野） 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、特に事務機器等において原稿を照射
し原稿画像を読取る原稿読取り装置、つまり露光手段等
に好適に使用し得る照明装置に関するものである。

（背景技術） 従来、原稿読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
ンランプ等が頻繁に使用されている。

蛍光灯は、光量が小さ《、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、
蛍光管内部に設置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
務機器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必要とされ、事
脩機器の小型化、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、特に事務機器の原
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３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１ａと、該放電管の外壁に配設
された電極２ａ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３図において、放電管１ａは、通常
ソーダガラス又はパイレツクスガラスで作成された細長
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ゐ如き不活
性ガスが封入される。又、放電管１ａ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２ａ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２ａには、高周波印加手段３にて高周波電圧が
印加される。この高周波印加手段３から電極２ａ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、紫外線を発生する。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４図には、他の態様の照明装置が示されるが、第３図
の照明装置とは、電極の構成が相違するものである。つ
まり本例の電極２は、第３図に関連して説明した放電管
１ａと同様の構成とされる細長形状の放電管１ａ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１ａの外壁に設けられている点で異なり、高周波
印加手段３より電極２に高周波電圧が印加される。

尚、第４図の照明装置には第３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徴があり、原稿読み取り
装置等の大きい光量が求められるものにとっては好まし
いものである。

上記第３図〜第４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）を得ることが可能である。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能である。

一方、この照明装置は放電管内の水銀の如き放電開始材
の励起による紫外線発光がその発光源となるため、該放
電開始材気体の蒸気圧変化による紫外線発光効率変化に
より、発光効率が変動する。

紫外線発光効率は放電管壁温度３０°〜５０’　付近に
頂点を持ち、高温になるにつれこの放電開始材気体の温
度による飽和水蒸気圧上昇により低下する。以上の理由
によりこの照明装置は、高周波電磁界による放電管の昇
温に伴い発光量の低下が起こり、長時間点灯すると光量
が低下していくことが確認された。即ち、放電管の温度
が変化すると発光量が変動してしまう。

（発明の目的） 本発明は高輝度、長寿命の照明装置であって、光量変・
動がな《安定した光量の得られる照明装置を提供するこ
とを目的とする。

（発明の概要） 本発明は上記目的を達成するたやのクレームであります
。

（発明の実施例） 第１図に本発明の実施例の照明装置の概略構成を示す。

本装置の放電管１は、第３図に関連して説明したとほぼ
同様に、通常ソーダガラス又はバイレツクスガラスで作
成された直径５〜３０ｍｍ，長さが３　０　０　ｍ　ｍ
の細長形状のガラス管内に蛍光体を塗布して形成される
が、第３図の放電管とは異なり最冷点部４１を具備する
。放電管内部には水銀の如き放電開始材及びＡｒの如き
電離可能な始動用不活性ガスが数Ｔｏｒｒ封入される。

また、第４図に関連して説明したと同様に放電管長手方
向に沿って導体線を複数回コイル状に巻きつけた形で電
極２が配される。

この電極には高周波印加手段３より高周波電圧が印加さ
れる構成となっている。

放電管最冷点部４１は電極２に印加された高周波電圧に
より発生する高周波電磁界の強度が放電開始強度以下に
弱まる箇所でこの高周波電磁界によって起こる放電管の
昇温の影響を受けに《い箇所、即ち高周波電磁界の集中
する発光部より離して設定されており、放電管形状を放
電管端を直径を細《直径数ｍｍで長さ５０〜ｌ　Ｏ　Ｏ
　ｍ　ｍに延長し、Ｌ字状に曲げた型の突出部分４の先
端部４１として設けられるがこの放電管形状は本発明装
置の設置条件により、前記条件を満たす範囲で、例えば
放電管中央よりＴ字型に延長せし細径部又はコ字型に曲
げた細径部に最冷点部を設定することも可能である。

温度変化による光量変動は内部の飽和蒸気圧の変動に起
因する。この最冷点部を設けることにより内部の飽和蒸
気圧は最冷点によって決定されるため、光量変動は大き
く減少させうる。

放電管最冷点部には温度調節手段５が具備されている。

高周波印加手段３より電極２に印加された周波数Ｉ　Ｍ
　Ｈ　ｚ　〜１　０　２　Ｍ　Ｈ　ｚ　，電圧ｖｐｐ２
ｏｏｖ以上、デューテイー比５〜９０％の高周波電圧に
より発生した高周波電磁界により放電管の水銀の如き放
電開始材気体原子が励起され、紫外線（主として２５３
．７ｎｍ）を発生する。この紫外線は放電管内壁に塗布
された蛍光体に作用し、可視光域の光を発光せしめる。

一方、電極２により発生した前記高馬波電磁界により、
放電管並びに管内気体が昇温し、放電開始材気体の飽和
蒸気圧が変化すると、それに伴い放電開始材気体からの
紫外線発光量が変化し、従って蛍光体よりの可視光の発
光も変動する。この光量変化は３０″〜５０゜Ｃ間に頂
点をもつ凸形で、放電管の管壁温度変化に対し光量変化
として現われる。前記高周波電磁界の集中せし部分では
放電管外璧温度は、印加電圧によっては高周波電磁界が
集中する発光部に於いて２００℃以上になり、最冷点部
を具備しない放電管では、この理由で光量が著しく減少
するが、本照明装置の如き最冷点部を具備せし放電管に
於いては、飽和蒸気圧が放電管最低温度部の温度により
決定されるため、放電管最低温度部即ち最冷点部を設け
ることにより、水銀蒸気圧は最冷点部の影響で受けるた
めに光量変動はない。更に好ましくは最冷点部を前記発
光最大量を得る温度（３０°Ｃ〜５０°Ｃ間にある）に
保ち温度調節を行なうことにより光量の低下を起こすこ
ともなく安定した大量の光量を得られる。

本照明装置の放電管形状では、放電管のＬ字に曲げられ
た突出部４に於いては電極２に印加された高周波電圧に
より発生せし高周波電磁界の強度は弱く、第１１図に示
す如く、該箇所に前記放電管内と同組成同圧の不活性気
体（例えばＡｒ）と放電開始材（例えば水銀）を封じ込
めた、前記放電管細径部と同形状の放電セルを置いても
放電を開始することはなく、該部の高周波電磁界強度が
放電開始強度以下に出来る。実際に細径部４を一体化さ
れた第１図に示した如き形状をもつ放電管１では、放電
管大径部の放電により放電管内の放電気体イオン並びに
電離した電子等により電磁界分布が生じ、それに伴って
放電管細径部にもれ出した電子によって、放電管内気体
の弱い発光が見られるが、該発光は、該細径部４内の気
体に電極により発生した高周波電磁界が放電開始強度以
上となり、開始され持続している放電によるものとは異
なり、該発光部の昇温が極めて少ない。該部分の発光は
主として管内電子運動による誘起された放電のものであ
り、前記放電開始強度以上の高周波電磁界のかかる放電
管太径部の電子運動及びイオン気体運動を伴う放電状態
の如く急激なカス（気体）温度上昇を引き起こさないも
のと考えられる。また該細径部は放電管材質の低熱伝導
率のため高温となる発光部よりの熱を受けずに昇温せず
、周囲温度とほぼ同音となり該細径部は放電最低温度部
となっている。このため該部分を最冷点部として（室温
以上の温度で）、温度調節を行うことにより放電管発光
量の調節及び安定が可能となる。

最冷点温度調節は、温度調節手段５によって行われる。

該手段の構成は例えば第２図に示す如き、複数個の温度
に応じて電気信号を生ずるサーミスタの如き温度検知手
段６と該温度検知手段よりのアナログ信号をデイジタル
信号に変換するアナログーデイジタル（Ａ／Ｄ）変換手
段７、制御手段８、ヒーターの如き加熱手段１０並びに
該加熱手段を駆動する駆動手段９から成る。温度検知手
段６は放電管細径部（最冷点部）４に分散して設置され
、温度に応じた電気信号を発生し、該アナログ信号はＡ
　／　Ｄ変換手段７でデインタル信号に変換され、制御
手段８では複数個のデイジタル化された温度検出手段か
らの信号を比較し、うち最低温度（最冷点温度）に対応
するものを選択し、さらにあらかじめ設定された最高光
量を与える基準温度と比較し、基準温度以上の温度に対
応する信号入力に対し差分値信号を加熱手段駆動手段９
に送る。加熱手段１０は最冷点部分全体に設置され駆動
手段９によって駆動する。最高光量で発光する放電開始
材蒸気圧を与える放電管壁温度は３０°〜５　０　’Ｃ
間にあり（本実施例では３７８Ｃ付近）、通常室温より
高温のため、設定温度への冷却は大気の空冷（放熱）を
もって行なわれる。本構成に於いては、強制冷却を行わ
ないため冷却装置の必要性がなく、また温度調節に於い
ても出力ファクターが少な《、単純になり、温度調節手
段が簡略になっている。

また以上の説明に於いて、制御手段で予め設定した基準
の温度は最高の光量を得る温度に置いたが、設定温度を
室温より高温点にお《ことにより光量調節を行なうこと
も可能である。

第５図に本発明の別の実施例の照明装置を示す。

放電管１ｂは長手方向に沿って細い幅で蛍光体未塗布部
分を持つアパーチャー型で光量を増加する形となってお
り、発光部を金属容器ｌｌ中に、細径の最冷点部４を金
属容器外、外気中に置くことを特徴とする。電極２ｂは
導体線を複数回コイル状に巻いた形状で１組または数組
設置される。電極２ｂには第１図に説明したと同様の高
周波印加手段より高周波電圧が印加される。高周波印加
手段は全部またはその一部を前記金属容器内に収納する
が、容器外に設置することも可能である。放電管発光光
は金属容器窓部１２より外部へ照射される。

本構成では、電極近傍に発生する高周波電磁界が金属容
器ｌ１により遮断され、放電管細径部４まで至らず特に
有効である。

放電管最低温度部が、発生する高周波電磁界作用部より
隔離され、該高周波電磁界による昇温が、第４図の実施
例よりさらに防止される。また放電管発光部との大気流
による熱的接続も断たれるため、放電管最低温度部温度
は外部周囲温度に固定され、温度調節手段を省略し、外
部周囲温度（室温）により放電管最低温度部の温度調節
を行う。本構成では金属容器内で発生する高周波電磁界
をシールドするため、外部への高周波雑音が軽減される
。

電極２ｂは第１図に於いて説明した放電管に長手方向に
沿って巻き着けた形状２と比較し放電管長手方向に幅を
とらず、特に放電管細径部と該大径部との接続部分に於
いて、電極の太さによる金属容器内部でのスペースが不
要となり、大径、細径接続部分より直ちに放電管細径部
分を容器外に出し、容器外へ露出せし放電管細径部分の
体積が増加し、高周波電磁界のシールド、及び放電管細
径部分を周囲気温と熱的平衡におくのに効果的な形状と
なっている。

第６図には、さらに第５図に於いて金属容器外へ露出し
た放電管細径部分の温度調節手段５を具備した構成の実
施例を示す。本構成では第５図の実施例に比べ外部気温
の変動の影響を受けに＜＜、また第１図に示した実施例
に比べ、放電管細径部分の温度調節の精度が向上し、さ
らに外部への高周波雑音の軽減化の効果を合せ持つ。

以上の実施例の電極は全てコイル状に導体線を巻いた形
状の電極について説明を行ったが、第３図の如き放電管
発生部両端に金属で形成された電極を設置せしめた構成
を持つ照明装置についても本発明は有効である。

第７図は第１図に示した構成の照明装置と第１１図に示
した如き、放電管の最冷点を高周波電磁界強度が放電開
始強度以上となる個所に配置した構成の照明装置の放電
管細径部の管壁温度を比較したグラフである。グラフに
表われている様に第１図に示した如き放電開始高周波電
磁界強度以下となる個所に配された細径部は、温度上昇
が少なく、放電管最低温度部となる。

第８図に第１図、第６図に示した如き概要構成をもつ本
発明に係る照明装置の発光量と室温の変化を示す。室温
の変化にかかわらず発光量は一定となり外部気温に対し
て安定した発光が実現される。

また、第１図、第６図に示した如き概要構成をもつ本発
明に係る照明装置に於いて、放電管最冷点部の温度を室
温以上にて調節した場合の光量変化を第９図に示す。最
冷点温度３０°Ｃ〜９０°Ｃの変化に対し、光ｆｉ６０
％〜１００％の広い範囲に亘り変化させることが可能と
なり、最冷点温度を室温（２０°Ｃ〜３　０　’Ｃ　）
以上で調節することによる発光量調節の効果も現われて
いる。

さらに、第５図、第６図に示した如き構成の照明装置に
於いては、外部高周波雑音軽減の効果を持つ。

（発明の効果） 以上の如く、本発明に係る照明装置は放電管に最冷点を
設け、この最冷点は高周波電磁界による放電開始レベル
以下の場所に設けることにより、最冷点は温度上昇がほ
とんどなく、長期点灯しても光量変動がない。また最冷
点温度を一定にコントロールし、特には発光効率のよい
３０°Ｃ〜５０°Ｃに調節することにより、発光量を調
節し、さらに安定した最大光量を得ることが可能となる
。

【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、 第２図は、第１図の照明装置の温度調節手段のブロック
図、 第３図は、本発明が適用される一つの照明装置の概略図
、 第４図は、本発明が適用される他の照明装置の概略図、 第５図は、本発明に従った他の照明装置の概略構成図、 第６図は、本発明に従った、更に他の照明装置の概略構
成図、 第７図は、第１図に示した構成の照明装置に於ける最冷
点の温度変化を示すグラフ、 第８図は、第１図及び第５図の照明装置を使用し、装置
外部気温を変化させた時の発光量を表すグラフ、 第９図は、第１図及び第５図の照明装置を使用し、放電
管最低温度部を温度変化させた時の発光量の変化を表す
グラフ、 第１０図は、放電管細径部を電極コイル内に持つ照明装
置の構成図、 第１１図は、高周波電界強度を確かめる方法を説明する
図である。 図において、■は放電管、２は電極、３は高周波印加手
段、４Ｉは最冷点である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外部から高周波電磁界を印加されて発光する放電管と、
   放電管の外部に設けられ放電管に高周波を印加するため
   の電極と、この電極に高周波電力を印加する高周波印加
   手段と、放電管から突出して設けられた最低温度部と、
   を有し、この最低温度部は高周波電磁界が前記電極から
   発生する高周波電磁界により放電する放電開始レベル以
   下であるところに設けられていることを特徴とする照明
   装置。