(57)【要約】【課題】  発光効率が高く、確実に給電状態を保つことができる電極構造を有する放電ランプを提供することにある。【解決手段】  本発明の放電ランプは、発光管１内に希ガスが封入され、発光管１の外面に外部電極３を有する放電ランプであって、外部電極３と対向する発光管１の内面に、外部電極３と電気的に接続されていない内部電極４が設けられており、内部電極４は、誘電体層５，２によって覆われており、内部電極４と放電空間側の誘電体層２の表面との間の誘電率が、外部電極３と放電空間側の発光管１の表面との間の誘電率より大きいことを特徴とする。さらに、外部電極３は、一対の帯状の電極であって、発光管１の外面に管軸方向に伸びるように形成されており、内部電極４は、一対の帯状の電極であって、外部電極３と対向する発光管１の内面に形成されていることを特徴とする。【選択図】    図２
2010113921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管内の放電空間に希ガスが封入され、当該発光管の外面に外部電極を有する放電ランプにおいて、
前記外部電極と対向する前記発光管の内面に、外部電極と電気的に接続されていない内部電極が設けられており、
前記内部電極は、誘電体層によって覆われており、
前記内部電極と放電空間側の前記誘電体層の表面との間の誘電率が、前記外部電極と放電空間側の前記発光管の表面との間の誘電率より大きいことを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
前記外部電極は、一対の帯状の電極であって、前記発光管の外面に管軸方向に伸びるように形成されており、
前記内部電極は、一対の帯状の電極であって、前記外部電極と対向する前記発光管の内面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。
【請求項３】
前記外部電極は、前記発光管の両端部に形成された一対の電極であって、各外部電極は当該発光管の周方向に形成されており、
前記内部電極は、一対の帯状の電極であって、前記発光管の内面に管軸方向に伸びるように形成されており、
一方の内部電極の一端側が前記一方の外部電極と対向する前記発光管の内面に位置しており、他方の内部電極の一端側が前記他方の外部電極と対向する前記発光管の内面に位置していることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般照明装置の光源、液晶表示装置の光源、バックライト装置の光源に利用される放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置などのバックライト装置に使用される光源は、細長いガラス管からなる発光管内に希ガスが封入され、内面に蛍光体が塗布されたものであり、発光管の外面に形成された一対の帯状の外部電極に電圧を印加して、発光管内にエキシマ放電を発生させ、紫外線で蛍光体を励起して可視光を得る外部電極型の放電ランプが知られている。
【０００３】
図７（ａ）は、従来の外部電極型の放電ランプの概略図であり、図７（ｂ）は管軸と直交する方向の断面図である。
放電ランプは、直管状の発光管１の内面に全周に渡って蛍光体層２が形成されており、発光管１の外面に管軸方向に伸びる一対の帯状の外部電極３を有している。
発光管１内には、例えば希ガスとしてキセノンが封入されており、外部電極３間に高周波高電圧を印加することにより、発光管１内に発生した放電により紫外線を発生させ、紫外線で蛍光体を励起して可視光を放射するものである。
なお、この放電ランプでは、外部電極３間に高周波高電圧を印加する際に、外部電極３と対向する２箇所の発光管１が誘電体となり、発光管内にエキシマ放電を発生さるものである。
このような技術は、特開２００７−１３４０５９号公報に記載されている。
【０００４】
他の放電ランプとして、細長いガラス管からなる発光管内に希ガスが封入され、発光管の外面に一方の電極となる帯状の外部電極が形成され、発光管の内面に他方の電極となる帯状の内部電極が形成され、内部電極の表面を含む発光管の内面に蛍光体が塗布され、外部電極と内部電極に高周波高電圧を印加して、発光管内にエキシマ放電を発生させ、紫外線で蛍光体を励起して可視光を得る内部外部電極型の放電ランプが知られている。
【０００５】
図８（ａ）は、従来の内部外部電極型の放電ランプの断面図であり、図８（ｂ）は管軸と直交する方向の断面図である。
放電ランプは、一端側が開口している発光管１の外面に管軸方向に伸びる帯状の外部電極３が形成されており、発光管１の内面に管軸方向に伸びる帯状の内部電極４が形成されている。
発光管１の開口には、閉塞体６嵌め込まれており、閉塞体６と発光管１はフリットガラス７によって封止されており、内部電極４の放電空間側の表面を含む発光管１の内面に蛍光体層２が形成されている。
内部電極４の端部は、発光管１の開口側で折り曲げられて、発光管１の開口端部１１と閉塞体６の間を通り、外部に導出されている。
発光管１内には、例えば希ガスとしてキセノンが封入されており、外部電極３と内部電極４に高周波高電圧を印加することにより、発光管１内に発生した放電により紫外線を発生させ、紫外線で蛍光体を励起して可視光を放射するものである。
なお、この放電ランプでは、外部電極３と内部電極４に周波高電圧を印加する際に、外部電極３と対向する発光管が１箇所目の誘電体となり、内部電極４を覆う部分の蛍光体層２が２箇所目の誘電体となるものである。
このような技術は、特開２００２−２０８３７９号公報に記載されている。
【特許文献１】特開２００７−１３４０５９号公報
【特許文献２】特開２００２−２０８３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図７に示す外部電極型の放電ランプでは、それぞれの外部電極３と対向する部分の発光管１が誘電体となり、誘電体が２箇所存在し、その誘電体は発光管１を構成するガラス管であるために厚みを構造上薄くするには耐圧強度の限界があり、２箇所のガラス管からなる誘電体を介して放電を発生させる必要があり、入力電力に対する発光強度である発光効率が低くなるものであった。
【０００７】
一方、図８に示す内部外部電極型の放電ランプは、１箇所目の誘電体は図６に示す外部電極型の放電ランプと同じ発光管１を構成するガラス管であるが、２箇所目の誘電体は内部電極４を覆う部分の蛍光体層２であり、この２箇所目の蛍光体層２が１箇所目の誘電体であるガラス管の厚みより非常に薄いので、発光効率を高めることができる。
【０００８】
しかしながら、図７に示す内部外部電極型の放電ランプは、内部電極４を発光管１の外部に導出させなければならなく、内部電極４の端部は、発光管１の開口端部１１で折り曲げられて、発光管１の開口端部１１と閉塞体６の間を通り外部に導出される構造であり、内部電極４が折り曲げられた箇所から内部電極４が切れる場合があり、電極構造に問題がある放電ランプであった。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、発光効率が高く、確実に給電状態を保つことができる電極構造を有する放電ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の放電ランプは、発光管内に希ガスが封入され、当該発光管の外面に外部電極を有する放電ランプにおいて、前記外部電極と対向する前記発光管の内面に、外部電極と電気的に接続されていない内部電極が設けられており、前記内部電極は、誘電体層によって覆われており、前記内部電極と放電空間側の前記誘電体層の表面との間の誘電率が、前記外部電極と放電空間側の前記発光管の表面との間の誘電率より大きいことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の放電ランプは、請求項１に記載の放電ランプであって、特に、前記外部電極は、一対の帯状の電極であって、前記発光管の外面に管軸方向に伸びるように形成されており、前記内部電極は、一対の帯状の電極であって、前記外部電極と対向する前記発光管の内面に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の放電ランプは、請求項１に記載の放電ランプであって、特に、前記外部電極は、前記発光管の両端部に形成された一対の電極であって、各外部電極は当該発光管の周方向に形成されており、前記内部電極は、一対の帯状の電極であって、前記発光管の内面に管軸方向に伸びるように形成されており、一方の内部電極の一端側が前記一方の外部電極と対向する前記発光管の内面に位置しており、他方の内部電極の一端側が前記他方の外部電極と対向する前記発光管の内面に位置していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の放電ランプは、外部電極と対向する発光管の内面に、外部電極と電気的に接続されていない内部電極が設けられており、この内部電極は発光管に比較して薄い誘電体層によって覆われているので、誘電体層での損失が低減され、発光効率が高くなるものである。
【００１４】
さらに、内部電極は完全に発光管の内部だけに存在するものであり、発光管の外部には導出されない構造であり、内部電極への給電は、高周波高電圧の印加により誘電体である発光管を介して発光管の外部の外部電極から行われるものであり、内部電極には、外部からの応力や負荷がかからない構造であるので、電極構造として、確実に給電状態を保つことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本願発明の放電ランプを図面を用いて説明する。
図１は、本願発明の放電ランプの平面図であり、図２は、図１に示す放電ランプのＡ−Ａ断面図である。
なお、図１では、実際には、後述する誘電体５は見えないものであるが、便宜上、破線で示す。
【００１６】
放電ランプの発光管１は、外径９．８ｍｍ、肉厚０．４ｍｍの透光性のガラスよりなり、その材質としては例えばソーダ石灰ガラス、アルミノ珪酸ガラス、硼珪酸ガラス、バリウムガラスなどを挙げることができる。発光管１の外面には一対の帯状の外部電極３が、当該発光管１の管軸方向に伸びるように配置されている。これら外部電極３は、図２に示す管軸に垂直な断面図において、互いに対向するよう配置されている。
【００１７】
外部電極３は、材質としては導電性のものであれば特に制限されるものではなく、例えば、金、銀、ニッケル、カーボン、金パラジウム、銀パラジウム、白金などを好適に用いることができ、発光管１の外表面にテープ状金属を貼付したり、銀の導電性ペーストをスクリーン印刷して焼成したりすることにより、実現している。
この外部電極３は、例えば幅が０．８ｍｍであり、長さ１１５０ｍｍである。
【００１８】
外部電極３と対向する発光管１の内面には、外部電極３と電気的に接続されていない内部電極４が設けられている。
発光管１は両端が封止されたものであり、内部電極４は完全に発光管１の外部から隔離された状態になっている。
そして、内部電極４は、一対の帯状の電極であって、外部電極３と対向する発光管１の内面に形成されている。
内部電極４は幅が０．５ｍｍ、長さが１１５０ｍｍであり、長さ方向の全域で外部電極３と対向しており、その材質は外部電極３と同様である。
【００１９】
内部電極４は、発光管１内の放電空間に露出しないように、ガラスペーストを焼成してなる誘電体層５によって覆われている。ここで使用されるガラスペーストの材質は、酸化ビスマス−酸化ホウ素を主成分とするものや、酸化亜鉛−酸化ホウ素を主成分とするものなどで、発光管のガラス材質より比誘電率の高いものを使用することが好ましい。
【００２０】
誘電体層５の表面を含む発光管１の内面には、全周に亘って蛍光体層２が形成されている。蛍光体は、赤色蛍光体がユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体（Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ）または（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ、緑色蛍光体がセリウム・テルビウム付活リン酸ランタン蛍光体（ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ）、青色の蛍光体がユーロピウム付活アルミン酸バリウム・マグネシウム蛍光体（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ）である。
【００２１】
発光管１の内部の放電空間には、希ガスであるキセノンガスが１６０Ｔｏｒｒ封入されている。
【００２２】
なお、内部電極４を覆うように誘電体層５が形成されているが、いずれか一方の内部電極4を覆う誘電体層５を省き、蛍光体層２が直接内部電極４を覆う構造であってもよい。
この場合、蛍光体層２が誘電体層になる。
【００２３】
この放電ランプでは、外部電極３に不図示の点灯電源より高周波電圧が印加されると、発光管１内で波長１７２ｎｍの紫外線が発生し、この紫外線が蛍光体層２における蛍光体を照射して励起し、可視光が放射される。
【００２４】
次に、図１に示す本願発明の放電ランプの放電現象に関して説明する。
外部電極３と対向する発光管１の内面には、内部電極４が設けられている。この内部電極４は外部電極３と電気的に接続されていないが、外部電極３に高周波電圧が印加され、一方の外部電極３の極性がマイナス側になると、この一方の外部電極３に対向する内部電極４の極性もマイナス側になり、内部電極４を覆う誘電体層５の表面に電荷が溜まる。この放電ランプでは、蛍光体層２を有しているので、実際には、誘電体層５を覆う放電空間側の蛍光体層２の表面に電荷が溜まる。
そして、この一方の外部電極３の極性が切り替わって、プラス側になったときに、内部電極４を覆う誘電体層５の表面に溜まった電荷が放出される。この放電ランプでは、蛍光体層２を有しているので、実際には、誘電体層５を覆う放電空間側の蛍光体層２の表面に溜まった電荷が放出される。
この放出された電荷により、発光管１内にエキシマ放電が発生し、紫外線が発生するものである。
【００２５】
このような放電では、電荷を放出する面である誘電体層５を覆う放電空間側の蛍光体層２の表面と内部電極４の間の誘電率が、内部電極４が存在しない場合の外部電極３と放電空間側の発光管１の内面との間の誘電率より大きくなるため、電荷を放出する面である誘電体層５を覆う蛍光体層２の表面に、電荷をより発生させ易くなる。
これは、本実施例では、誘電体層５と蛍光体層２からなる誘電体での電荷を発生させる時のエネルギーの損失が、内部電極４が存在しない場合の発光管１からなる誘電体での電荷を発生させる時のエネルギーの損失より低減でき、結果的に、本願発明では、発光効率が高くなる。
【００２６】
また、図１に示す本発明の放電ランプは、内部電極４は完全に発光管１の内部だけに存在するものであり、発光管１の外部には導出されない構造であり、内部電極４への給電は発光管１を介して発光管１の外部の外部電極３から行われるものであり、内部電極４には、外部からの応力や負荷がかからない構造であるので、電極構造として、確実に給電状態を保つことができるものである。
【００２７】
図３は、本願発明の他の実施形態の放電ランプの平面図であり、図４は図３に示す放電ランプのＡ−Ａ断面図、図５は図３に示す放電ランプのＢ−Ｂ断面図、図６は図３に示す放電ランプのＣ−Ｃ断面図である。
なお、図３では、実際には、後述する内部電極４（４ａ，４ｂ）と誘電体５は見えないものであるが、便宜上、破線で示す。
この放電ランプは、発光管の両端部に一対の外部電極３（３ａ、３ｂ）が形成されており、それぞれの外部電極３ａ、３ｂは発光管の管軸方向に２０ｍｍの幅であって、発光管１の周方向の全周に形成されている。
【００２８】
内部電極４（４ａ、４ｂ）は、幅が０．５ｍｍ、長さが１１００ｍｍの一対の帯状の電極であって、発光管１の内面に管軸方向に伸びるように形成されている。
そして、一方の内部電極４ａの一端側４ａ１が一方の外部電極３ａと対向する発光管１の内面であって発光管１の周方向の全周に位置しており、この内部電極４ａの他端側は他方の外部電極３ｂと対向する発光管１の内面までは伸びていない。
他方の内部電極４ｂの一端側４ｂ１が他方の外部電極３ｂと対向する発光管１の内面であって発光管１の周方向の全周に位置しており、この内部電極４ｂの他端側は他方の外部電極３ａと対向する発光管１の内面までは伸びていない。
【００２９】
内部電極４は、発光管１内の放電空間に露出しないように、ガラスペーストを焼成してなる誘電体層５によって覆われている。
そして、誘電体層５の表面を含む発光管１の内面には、蛍光体層２が形成されている。
【００３０】
なお、内部電極４を覆うように誘電体層５が形成されているが、いずれか一方の誘電体層５を省き、蛍光体層２が直接内部電極４を覆う構造であってもよく、この場合、蛍光体層２が誘電体層を兼ねるものである。
この場合、蛍光体層２が誘電体層になる。
【００３１】
この放電ランプでは、発光管１の形状や材質、外部電極３の材質、内部電極４の材質、蛍光体層２の材質、発光管１内に封入される希ガスと圧力は、図１に示す放電ランプのそれぞれと同じである。
【００３２】
この放電ランプでは、外部電極３に不図示の点灯電源より高周波高電圧が印加されると、発光管１内で波長１７２ｎｍの紫外線が発生し、この紫外線が蛍光体層２における蛍光体を照射して励起し、可視光が放射される。
【００３３】
次に、図３に示す本願発明の放電ランプの放電現象に関して説明する。
外部電極３と対向する発光管１の内面には、内部電極４が設けられている。この内部電極４は外部電極３と電気的に接続されておらず、一方の内部電極４ａの一端側４ａ１のみが一方の外部電極３ａと対向する発光管１の内面に位置しており、他方の内部電極４ｂの一端側４ｂ１のみが他方の外部電極３ｂと対向する発光管１の内面に位置しており、それぞれの内部電極４ａ，４ｂは、一端側４ａ１，４ｂ１以外の部分は、外部電極３と対向していない状態になっている。
そして、外部電極３に高周波高電圧が印加され、一方の外部電極３ａの極性がマイナス側になると、この一方の外部電極３ａに対向する内部電極４ａの一端側４ａ１の極性もマイナス側になり、内部電極４ａ全体もマイナス側になる。そして、内部電極４ａを覆う誘電体層５の表面に電荷が溜まる。この放電ランプでは、蛍光体層２を有しているので、実際には、誘電体層５を覆う放電空間側の蛍光体層２の表面に電荷が溜まる。
そして、この一方の外部電極３ａの極性が切り替わって、プラス側になったときに、内部電極４ａを覆う誘電体層５の全域の表面に溜まった電荷が放出される。この放電ランプでは、蛍光体層２を有しているので、実際には、誘電体層５を覆う放電空間側の蛍光体層２の全域の表面に溜まった電荷が放出される。
この放出された電荷により、発光管１内にエキシマ放電が発生し、紫外線が発生するものである。
【００３４】
このような放電では、電荷を放出する面である誘電体層５を覆う放電空間側の蛍光体層２の表面と内部電極４の間の誘電率が、内部電極４が存在しない場合の外部電極３と放電空間側の発光管１の内面との間の誘電率より大きくなるため、電荷を放出する面である誘電体層５を覆う蛍光体層２の表面に、電荷をより発生させ易くなる。
これは、本実施例では、誘電体層５と蛍光体層２からなる誘電体での電荷を発生させる時のエネルギーの損失が、内部電極４が存在しない場合の発光管１からなる誘電体での電荷を発生させる時のエネルギーの損失より低減でき、結果的に、本願発明では、発光効率が高くなる。
【００３５】
また、図３に示す本発明の放電ランプは、内部電極４は完全に発光管１の内部だけに存在するものであり、発光管１の外部には導出されない構造であり、内部電極４への給電は発光管１を介して発光管１の外部の外部電極３から行われるものであり、内部電極４には、外部からの応力や負荷がかからない構造であるので、電極構造として、確実に給電状態を保つことができるものである。
【００３６】
次に、入力電力に対する発光強度である発光効率を調べる実験を行った。
この実験に用いた本願発明の放電ランプは、図１、図３に示す構造の放電ランプであり、比較ランプとして、図８に示す構造の放電ランプを用いて実験した。
なお、比較ランプは、閉塞体を除く発光管形状材質、外部電極の材質、内部電極の材質、蛍光体の材質形状、封入ガスの種類と圧力は、図１に示す本願発明の放電ランプと同じであり、違いは、一方の電極を外部電極、他方の電極を内部電極としたものであり、それぞれの外部電極の幅と長さは、図１に示す本願発明の放電ランプの外部電極の幅と長さと同じである。
この実験では、それぞれのランプにおいて、入力電力を２５Ｗと一定とした場合の結果である。
結果を下記の表１に示す。
表１に示す発光効率は、比較ランプの発光効率を１００とした場合の相対値で示すものである。
【００３７】
【表１】
2010113921.tif 000003
【００３８】
上記、表１の結果らもわかるように、本願発明の放電ランプは、比較ランプと比べ、発光効率が１％以上向上していることがわかる。
また、本願発明のランプは、図８に示す比較ランプのように、閉塞体を有しないため、発光管の気密性を確実に保つことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本願発明の放電ランプの平面図である。
【図２】図１に放電ランプのＡ−Ａ断面図である。
【図３】本願発明の放電ランプの平面図である。
【図４】図３に放電ランプのＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３に放電ランプのＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図３に放電ランプのＣ−Ｃ断面図である。
【図７】従来の放電ランプの概略斜視図と断面図である。
【図８】従来の放電ランプの断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１      発光管
２      蛍光体層
３      外部電極
４      内部電極
５      誘電体
【図１】
2010113921.tif 000004
【図２】
2010113921.tif 000005
【図３】
2010113921.tif 000006
【図４】
2010113921.tif 000007
【図５】
2010113921.tif 000008
【図６】
2010113921.tif 000009
【図７】
2010113921.tif 000010
【図８】
2010113921.tif 000011