(57)【要約】【課題】水銀以外の放電媒体が封入された放電管に大規模な高周波電源装置による高い高周波電源電圧を印加することなく、発光可能な外部電極型蛍光ランプを提供する。【解決手段】外部電極型蛍光ランプ１を、円筒の両端部を封止して形成された放電管２と、放電管２の内部に封入されたキセノンガス３と、放電管２の内周面部に設けられた蛍光体４と、放電管２の外周面部における軸方向の両端部に設けられた一対の外周電極５，５と、放電管２の外周面部に互いに対応するように設けられ軸方向に延びて各一端部が一対の外周電極５，５の互いに異なる外周電極５，５に電気的に接続された一対の外面電極６，６とから構成した。外周電極５，５の外周面部には、金属布テープ７，７が設けられ、金属布テープ７，７の外周面部には、ガラス布テープ８，８が設けられ、一対の外周電極５，５間には、高周波電源電圧を印加する高周波電源装置９が電気的に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に水銀以外の放電媒体が封入された放電管と、
この放電管の内周面部に設けられた蛍光体と、
前記放電管の外周面部における軸方向の両端部に設けられた一対の外周電極と、
前記放電管の外周面部に互いに対応するように設けられ、軸方向に延びて、各一端部が前記一対の外周電極の互いに異なる外周電極に電気的に接続された一対の外面電極とを具備していることを特徴とする外部電極型蛍光ランプ。
【請求項２】
外周電極の外周面部に、金属布テープからなる放散片部材が設けられてい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。
【請求項３】
外周電極間に高周波電源電圧を印加する高周波電源装置を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の外部電極型蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水銀以外の放電媒体を用いる外部電極型蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の組み立てライン等の試験や検査に用いられる画像処理装置等の照明には、例えばガラス管（放電管）内に水銀、アルゴンガス及びネオンガスが封入された外部電極型蛍光ランプが用いられている。この外部電極型蛍光ランプは、放電管の外周面部の両端部に一対の電極（外周電極）が設けられ、放電管の内周面部に蛍光体が塗布された構成である（特許文献１参照）。そして、外周電極に高周波電圧を印加することにより、放電を生じさせ、その放電による電子が衝突する水銀から紫外線を生じさせ、この紫外線により蛍光体を励起発光させる。
【特許文献１】特開２００５−１６６５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
水銀は有害物質であるので、その使用を規制する傾向にあり、又、使用を禁止する事例もある（例えば、ＲｏＨＳ指令）。このため、外部電極型蛍光ランプにおいても水銀に代わる無害な放電媒体、例えばキセノンガスの使用が考えられている。しかしながら、キセノンガスは、水銀よりも励起開始電圧が高いので、例えば１万ボルト余りの高電圧を印加しないと放電を開始させることができない。従って、キセノンガスを使用した外部電極型蛍光ランプでは、高い高周波電源電圧を発生させるべく、大型のインバータ回路及び電圧を１万Ｖ余りに昇圧する昇圧トランスを備えた大規模な高周波電源装置が必要となり、高価になる。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、水銀以外の放電媒体が封入された放電管に高い高周波電源電圧を印加しなくても、発光可能な外部電極型蛍光ランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の外部電極型蛍光ランプは、内部に水銀以外の放電媒体が封入された放電管と、この放電管の内周面部に設けられた蛍光体と、前記放電管の外周面部における軸方向の両端部に設けられた一対の外周電極と、前記放電管の外周面部に互いに対応するように設けられ、軸方向に延びて、各一端部が前記一対の外周電極の互いに異なる外周電極に電気的に接続された一対の外面電極とを具備していることを特徴とするとしている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、外部電極型蛍光ランプの電極を、放電管の外周面部の両端部に設けられた一対の外周電極と、放電管の外周面部に互いに対応するように設けられた一対の外面電極とから構成したので、外周電極と外面電極との相乗作用により、大規模な高周波電源装置による高い高周波電源電圧を印加しなくても発光させることができ、安価になし得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、外部電極型蛍光ランプ１の断面を示している。外部電極型蛍光ランプ１を構成する放電管２の内部には、水銀以外の放電媒体、例えばキセノンガス３が封入されている。放電管２は、円筒状の鉛を含まない硬質ガラス管の両端部を封止して形成されている。放電管２の内周面部にあって両端部を除く部分には、蛍光体４が設けられている。
【０００８】
放電管２の外周面部における軸方向の両端部には、一対の外周電極５，５が設けられている。外周電極５，５は金属箔のテープ、例えば銅箔テープからなり、この銅箔テープは、図１及び図２（ａ）に示すように、銅を主成分とする導電性薄膜５ａ，５ａと、導電性薄膜５ａ，５ａの裏面に設けられた導電性粘着部５ｂ，５ｂとから構成され、導電性粘着部５ｂ，５ｂが放電管２に貼り付けられる。導電性粘着部５ｂ，５ｂは、金属粉を含むアクリル系粘着剤であり、電気を通す性質を有している。
【０００９】
放電管２の外周面部には、図１及び図２（ｂ）に示すように、互いに対応するように一対の外面電極６，６が設けられており、この外面電極６，６は、外周電極５，５と同じ材料、例えば銅箔テープからなり、導電性薄膜６ａ，６ａと導電性粘着部６ｂ，６ｂとから構成され、導電性粘着部６ｂ，６ｂが放電管２に貼り付けられる。外面電極６，６は、放電管２を軸方向に垂直に切断して示す図２（ｂ）に示すように、放電管２を周方向に６等分したうちの上半分側の両側部分に設けられ、放電管２の軸方向に沿って延びている。外面電極６，６の各一端部は、一対の外周電極５，５の互いに異なる外周電極５，５に電気的に接続され、外面電極６，６の各他端部は、対極をなす外周電極５，５に近接している。
【００１０】
一対の外周電極５，５の夫々の外周面部には、表面積が広く放散効果が高い放散片部材、例えば極細の電線等を織って構成された金属布テープ７，７（通称、平編電線）が外周電極５，５を覆うように設けられている。この金属布テープ７，７は、外周電極５，５に電気的に接続されている。
【００１１】
金属布テープ７，７の夫々の外周面部には、金属布テープ７，７を覆うように、絶縁部材、例えばガラス布テープ８，８が巻回され、ガラス布テープ８，８の内部に位置する外周電極５，５及び金属布テープ７，７は、外部と絶縁状態になる。
【００１２】
一対の外周電極５，５間には、高周波電源電圧を印加する高周波電源装置９が電気的に接続されている。高周波電源装置９は、車両用の電源電圧（例えば直流１２Ｖ，２４Ｖ，１００Ｖ）や、商用電源電圧（例えば交流１００Ｖ，２００Ｖ）をスイッチング電源などにより直流電圧に変換して得られる電源電圧を、高周波電源電圧に変換する小規模の装置であり、図示はしないが、例えば１００Ｖの商用電源電圧を全波整流回路により、全波整流し且つ平滑回路により平滑にして２４Ｖの直流電圧（自動車のバッテリ電圧に相当）を得、この直流電圧をインバータ回路により高周波（例えば５０ｋＨｚ）の電圧に変換し、これをフェライトコアを用いた昇圧用トランスにより昇圧して例えば２０００Ｖの高周波電源電圧を発生させるようになっている。尚、一本の放電管２には、約１５ｍＡの電流が流れる。
【００１３】
ここで、本実施形態の外部電極型蛍光ランプ１を最適に発光させるため、本発明者らは放電の実験を行った。実験の経緯を、図３（ａ）乃至（ｅ）を参照して説明する。
実験では、直径８ｍｍ、全長５２０ｍｍの放電管２を二本用いたが、図３（ａ）乃至（ｅ）は、各一本の放電管２の内部の様子を概略的に示している。各放電管２内には、キセノンガス３の放電媒体が封入されている。又、実験では、外周電極５，５（図３（ａ）参照）と、外面電極６，６（図３（ｂ），（ｃ）参照）と、外周電極５，５と外面電極６，６とを組合せた電極（図３（ｄ），（ｅ）参照）との計３態様（３パターン）の電極を用いた。これら３態様の電極には、実験用高周波電源装置１０が電気的に接続されている。実験用高周波電源装置１０は、高周波電源装置９と略同様な構成であるが、出力電圧を可変することができる。今回は、３態様の電極に１５００Ｖ及び２０００Ｖの高周波電源電圧を印加させて実験を行った。
【００１４】
一対の外周電極５，５は、夫々幅４０ｍｍの導電性テープからなり、一対の外面電極６，６は、夫々幅４ｍｍの導電性テープからなる。又、外周電極５，５と外面電極６，６とを組合せた電極の各外面電極６，６の他端部は、近接した位置にある対極をなす外周電極５，５から夫々１ｍｍ離してある。
尚、放電の様子を観察しやすくするために、蛍光体４、金属布テープ７，７、及びガラス布テープ８，８は、設けられていない。
【００１５】
図３（ａ）は、放電管２に一対の外周電極５，５のみを取り付けて、この外周電極５，５間に電圧２０００Ｖを印加させたときの放電管２の内部の様子を示している。電圧２０００Ｖを印加させても放電は生じなかった。
【００１６】
図３（ｂ）は、放電管２に一対の外面電極６，６のみを取り付けて、この外面電極６，６間に電圧１５００Ｖを印加させたときの放電管２の内部の様子を示している。電圧１５００Ｖを印加させると、外面電極６，６同士を繋ぐように細い放電、即ち、「収縮性の局部放電Ｈ１」が数箇所に等間隔に発生した。
【００１７】
図３（ｃ）は、図３（ｂ）と同様の構造であり、印加させる電圧を２０００Ｖにしたときの放電管２の内部の様子を示している。電圧２０００Ｖを印加させると、電圧１５００Ｖの印加の時よりも太い局部放電Ｈ２が生じた。
【００１８】
図３（ｄ）は、放電管２に一対の外周電極５，５及び一対の外面電極６，６を取り付けて、この外周電極５，５間に電圧１５００Ｖを印加させたときの放電管２の内部の様子を示している。電圧１５００Ｖを印加させると、放電管２の中央付近では外面電極６のみの実験の時よりもさらに太い局部放電Ｈ３が数箇所に等間隔に発生した。又、放電管２の両端部側では、局部放電が一体となった「拡散放電Ｈ４，Ｈ４」が夫々生じた。
【００１９】
図３（ｅ）は、図３（ｄ）と同様な構造であり、印加させる電圧を２０００Ｖにしたときの放電管２の内部の様子を示している。電圧２０００Ｖを印加させると、両端部に存じていた拡散放電Ｈ４，Ｈ４同士は繋がり、放電管２の軸方向に延びた一本の放電、即ち「収縮放電Ｈ５」が生じた。この収縮放電Ｈ５は、局部放電Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３及び拡散放電Ｈ４よりも強い光を発していた。
【００２０】
上記図３に示す実験の結果に基づいて図１及び図２に示す外部電極型蛍光ランプ１が構成されたものである。即ち、外部電極型蛍光ランプ１は、基本的には図３（ｅ）に示す構成を有し、これに蛍光体４、金属布テープ７，７及びガラス布テープ８，８を設け、そして、高周波電源装置９により５０ｋＨｚ，２０００Ｖの高周波電源電圧を印加させるようにした。この場合、外部電極型蛍光ランプ１の一本で１０Ｗの明るさが得られる。従って、この外部電極型蛍光ランプ１を複数本並設すれば、複数倍のＷ数の明るさが得られる。
【００２１】
上記した実施形態においては、次のような効果を得ることができる。
外部電極型蛍光ランプ１に用いられる電極を、放電管２の外周面部の両端部に設けられた一対の外周電極５，５と、放電管２の外周面部に互いに対応するように設けられた一対の外面電極６，６とから構成したので、内部に水銀以外の放電媒体、例えばキセノンガス３が封入された放電管２に、それほど高くない２０００Ｖの高周波電源電圧を印加しても、外周電極５，５と外面電極６，６との相乗作用によって、強い光を発する放電を生じさせることができた。そして、このときの電圧は、大型のインバータ回路及び電圧を１万Ｖ余りに昇圧する昇圧トランスを備えた大規模な高周波電源装置によらなくても、小規模な高周波電源装置９によって得ることができる高周波電源電圧に変換するだけでよいので、安価にすることができる。
【００２２】
この場合、これらの電極５，６に印加する高周波電源電圧は、放電媒体として水銀を用いた外部電極型蛍光ランプと同程度の電圧である。尚、電極５，６の形状次第で高周波電源電圧が１５００Ｖでも放電させることができる。
又、放電管２を、鉛を含まない硬質ガラスで形成したので、環境への負荷をさらに低減できる。
【００２３】
金属布テープ７，７を外周電極６，６の外周面部に設けなかった場合、外周電極５，５間に電圧を印加すると、外周電極５が放電管２に接している部分で加熱が生じ、この部分に電子が集中し、この部分が局部的に発熱し、この発熱でガラス製の放電管２にピンホールが発生する虞がある。従って、金属布テープ７，７を外周電極６，６の外周面部に設けることにより、外周電極５及び外面電極６が放電管２に接している部分で熱が生じても、熱は金属布テープ７，７を伝って外部へ放散され、これにより、電子が局部的に集中せず、放電管２の加熱を抑制することができる。
ガラス布テープ８，８を金属布テープ７，７の外周面部に設けることにより、利用者等が誤って金属布テープ７，７に触れて感電してしまうことを防ぐことができる。
【００２４】
尚、放電媒体にキセノンガス３を適用して実験を行ったが、キセノンガス３以外の希ガス、即ちヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス、ラドンガスを用いても同様の効果が得られ、放電媒体として使用するガスを適宜変更できる。さらに、これらの希ガスを二以上組合わせても同様の効果が得られ、放電媒体として使用するガスを適宜組合わせることができる。さらに、これらのガスは、周囲温度の影響を受け難いので、冷凍車の蛍光灯等、低温環境でも使用できる。
【００２５】
本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されず、次のような変形、拡張が可能である。
本実施形態の一対の外面電極は、夫々放電管の軸方向に沿って延びる形状であったが、放電管の外周面部に、放電管の軸方向を中心にして螺旋状に配置させても良い。この場合、互いの外面電極同士が接触しないように平行に配置する必要がある。
又、上記した構成部品の材料や寸法、数値等についても、適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態の外部放電型蛍光ランプの断面図
【図２】（ａ）は図１中のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図、（ｂ）は図１中のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図
【図３】（ａ）は外周電極に高周波電源電圧２０００Ｖを印加した時の放電管内の説明図、（ｂ）は外面電極に高周波電源電圧１５００Ｖを印加した時の放電管内の説明図、（ｃ）は外面電極に高周波電源電圧２０００Ｖを印加した時の放電管内の説明図、（ｄ）は外周電極及び外面電極に高周波電源電圧１５００Ｖを印加した時の放電管内の説明図、（ｅ）は外周電極及び外面電極に高周波電源電圧２０００Ｖを印加した時の放電管内の説明図
【符号の説明】
【００２７】
図面中、１は外部放電型蛍光ランプ、２は放電管、３はキセノンガス（放電媒体）、４は蛍光体、５は外周電極、６は外面電極、７は金属布テープ（放散片部材）、８はガラス布テープ（絶縁部材）、９は高周波電源装置を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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