(57)【要約】【課題】電力供給量を増やした場合でも外部電極で覆った部分の容器に溶融による損傷をきたすおそれの少ないものであって、外部電極と放電ランプの内部との静電的結合が強く発光効率が低下するおそれの少ない放電ランプ及び照明器具の提供を目的とする。【解決手段】本発明の放電ランプ１は、容器１１と、外部電極１５とを備えている。容器１１は、ガラス管から構成された光放射部１２と、外部電極１５が配設された電極配設部１３とから構成されている。電極配設部１３は、セラミックスから構成されているとともに、光放射部１２の厚さよりも薄く形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密に保持された容器内に放電ガスが封入されるとともに、その容器における外面に外部電極が配設された放電ランプであって、
前記容器は、光を放射する透光性を有する光放射部と、前記光放射部と気密に連結され外部電極が配設された電極配設部とを備え、
前記電極配設部は、前記光放射部を構成した材料よりも融点の高い材料から構成されるとともに、その厚さが光放射部の厚さよりも薄くなるように構成されていることを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
前記光放射部は、ガラスにより構成され、
前記電極配設部は、セラミックスにより構成されていることを特徴とする請求項１記載の放電ランプ。
【請求項３】
前記光放射部と電極配設部とは、夫々、略真っ直ぐに延ばされた直管状のものから構成されているとともに、それらの軸が略平行になるように配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の放電ランプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の放電ランプと、この放電ランプを保持した照明器具本体とを備えていることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ガスを封入した透光性を有す容器における外面に外部電極を配設した外部電極方式の放電ランプ及び照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、放電ランプとして、ガラス容器の内部に電極を備えた内部電極型ランプ（冷陰極型のランプ）が知られている。また、近年においては、ガラス容器における外面に外部電極を配設した外部電極型の放電ランプ（誘電体バリア放電型のランプ）も知られている。この外部電極型の放電ランプとして、例えば液晶ディスプレイ等のバックライト用の放電ランプ（蛍光ランプ）が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
このバックライト用の放電ランプは、放電ガスが封入されたガラス容器の両端部を包むように形成されるエンドキャップ形外部電極を備えたものである。しかしながら、この放電ランプを、大光量化するために電力供給量を増やすと、ガラス容器におけるエンドキャップ形外部電極で覆った部分が過熱され、その部分が損傷されることがある。
【０００４】
また、この特許文献１のものでは、電力供給量を増やすためにエンドキャップ形外部電極で覆う面積を大きくすると、光を放射しない非発光部が増えてしまう。又、その場合に、放電ランプ全体の長さを長くすれば、光を放射する部分の長さを変えずに済むが、全体の長さが長くなると大型化してしまい、使用し難いものになってしまう。
【０００５】
一方、ガラス容器に溶融による損傷を受け難いように、ガラス容器における過熱による損傷を受け易い部分の厚さ（肉厚）を他の部分よりも厚くして、ガラス容器が溶融により損傷し難いようにしたものが提案されている（特許文献２、図３参照）。
【特許文献１】特開２００２−８４０８号公報
【特許文献２】特開２００４−７９２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記特許文献２のように、ガラス容器における外部電極で覆った部分の厚さを厚くすると、外部電極と放電ランプの内部との静電的結合が弱くなる。その結果、放電ランプの発光効率が低下してしまうという問題点がある。
【０００７】
本発明は、大光量化するために電力供給量を増やした場合でも外部電極で覆った部分の容器が過熱による損傷をきたすおそれの少ないものであって、外部電極と放電ランプの内部との静電的結合が強く発光効率が低下するおそれの少ない放電ランプ及び照明器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の請求項１は、気密に保持された容器内に放電ガスが封入されるとともに、その容器における外面に外部電極が配設された放電ランプであって、前記容器は、光を放射する透光性を有する光放射部と、前記光放射部と気密に連結され外部電極が配設された電極配設部とを備え、前記電極配設部は、前記光放射部を構成した材料よりも融点の高い材料から構成されるとともに、その厚さが光放射部の厚さよりも薄くなるように構成されていることを特徴とする放電ランプを提供する。
【０００９】
請求項２のように、前記光放射部は、ガラスにより構成され、前記電極配設部は、セラミックスにより構成されていることが好ましい。
【００１０】
請求項３のように、前記光放射部と電極配設部とは、夫々、略真っ直ぐに延ばされた直管状のものから構成されているとともに、それらの軸が略平行になるように配設されていることが好ましい。
【００１１】
又、本発明の請求項４は、前記課題を解決するために、請求項１〜３のいずれか一項に記載の放電ランプと、この放電ランプを保持した照明器具本体とを備えていることを特徴とする照明器具を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１によれば、電極配設部は、光放射部を構成した材料よりも融点の高い材料から構成されているため、大光量化するために電力供給量を増やした場合でも外部電極で覆った電極配設部に、溶融による損傷をきたすおそれの少ないものにできる。しかも、電極配設部の厚さが光放射部の厚さよりも薄くなるように構成されているため、外部電極と放電ランプの内部との静電的結合を密にでき、誘電体ロスの小さいものにできる。従って、発光効率が低下するおそれの少ないものにできる。
【００１３】
請求項２によれば、電極配設部は、ガラスよりも溶融の高いセラミックスにより構成されているため、電極配設部の厚さを薄くでき、外部電極と放電ランプの内部との静電的結合を密にできる。
【００１４】
請求項３によれば、光放射部と電極配設部とは、夫々、略真っ直ぐに延ばされた直管状のものから構成されているとともに、それらの軸が略平行になるように配設されている。これにより、例えば電極配設部を光放射部の後方側になるように配設して使用すれば、従来のものに比べ、前方側に放射される光量をほとんど減少させることなく、軸方向の長さの短いコンパクトなものにできる。しかも、光放射部に対する外部電極の面積を大きくしても、容器の軸方向の長さが変わらないものにでき、外部電極の面積を大きくして大光量化を図ることができる。
【００１５】
請求項４によれば、電力供給量を増やした場合でも外部電極で覆った部分の容器に溶融による損傷をきたすおそれが少なく、しかも、外部電極と放電ランプの内部との静電的結合が強く発光効率が低下するおそれの少ない放電ランプを有する照明器具を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態の放電ランプの概略説明図である。
【００１７】
第１実施形態の放電ランプ１は、容器１１と、容器１１における外面に配設された左右一対の外部電極１５とを備えている。容器１１は、光を放射する透光性を有する直管状の光放射部１２と、光放射部１２の軸方向の左右の両端側夫々に配設された電極配設部１３とから構成されている。
【００１８】
光放射部１２は、光を放射する部分であり、この実施形態では、ソーダライムガラス等のガラスから円筒状に形成されている。この光放射部１２の内面には、図示しないが、蛍光体が塗布されているとともに、蛍光体とガラス管との間には、アルミナを主成分とした保護膜が塗布されている。尚、光放射部１２は、ソーダライムガラスから構成されるものに限らず、例えばホウ珪酸ガラスから構成することもでき、適宜変更できる。
【００１９】
又、この実施形態における光放射部１２の軸方向の長さＬ１は、１２００ｍｍ程度である。又、図３に示すように、外径Ｒ１は、１５．５ｍｍ程度で、その厚さｔ１は、１ｍｍ程度である。
【００２０】
電極配設部１３は、外部電極１５が配設される部分である。この実施形態の左右両側の２つの電極配設部１３は、互いに左右対称形状に形成されている。従って、以下に、左側の電極配設部１３についてのみ説明し、右側のものの説明を省略する。
【００２１】
左側の電極配設部１３は、図２、図３に示すように、円筒状のものから構成されているととともに、その軸方向の左端側（一端側）が塞がれ、右端側（他端側）が開放されている。
【００２２】
又、この実施形態では、電極配設部１３は、セラミックスから形成されている。より詳しくは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、及び酸化マグネシウムの混合物焼結体から形成されており、融点が９００°Ｃ以上のものとされている。又、このように形成されたこの実施形態の電極配設部１３は、熱膨張係数が上記光放射部１２のそれに近いものに設定されている。
【００２３】
又、この実施形態における電極配設部１３の軸方向の長さＬ２は、２００ｍｍ程度である。又、外径Ｒ２は、光放射部１２の外径Ｒ１とほぼ同じで、その厚さｔ２は、０．５ｍｍ程度であり、光放射部１２の厚さｔ１の半分程度とされている。
【００２４】
そして、このように構成された電極配設部１３は、夫々、光放射部１２と別個に製造され、図２に示すように、電極配設部１３の右端が光放射部１２の左端に接合手段によって気密に接合されている。
【００２５】
この接合手段は、この実施形態では、例えば両者間にガラスシールリング（フリット）を介在させてそのガラスシールリングを溶融し再固化させることにより両者を接合させるフリットシ−ルにより行っている。
【００２６】
又、その接合に際し、電極配設部１３と光放射部１２との夫々の熱膨張係数が近いものにしているため、確実に接合でき、使用中に剥がれを生じるおそれの少ないものにできる。尚、電極配設部１３と光放射部１２との熱膨張係数が大きく異なる場合は、例えばその中間の熱膨張係数を有するガラスシールリングを用いることにより、両者を確実に接合できる。
【００２７】
この電極配設部１３と光放射部１２との接合によって、両者は連結され、中空気密の容器１１が形成される。又、このように中空気密に形成された容器１１内には、放電ガスが封入されている。
【００２８】
この実施形態では、放電ガスとして、紫外線放射材料を構成する水銀蒸気ガス、バッファガスの役目をする希ガスとしてのアルゴンが、例えば２５°Ｃの環境下にて１００パスカル、封入されている。又、水銀蒸気ガスは、液体水銀の形態で封入されており、放電ランプ動作時の温度環境にて、その蒸気圧が調整され得るようになっている。
【００２９】
次に、外部電極１５について説明する。外部電極１５は、容器１１内に誘電体バリア放電を生じさせるためのものである。この実施形態では、外部電極１５は、金属箔を電極配設部１３の外周面に巻き付けるようにして、光放射部１２と接合した電極配設部１３の接合端側の一部を除く略全体を覆うように配設されている。
【００３０】
このように構成された外部電極１５は、電極配設部１３を介して、容器１１の内部と静電的に結合している。電気回路図では、所定の容量を持ったコンデンサを介して容器１１の内部と結合されていることになる。
【００３１】
そして、これらの外部電極１５は、夫々、図１に示すように高周波電源２２１を含む点灯回路２２０に接続され、高周波電源２２１から電圧が印加される。
【００３２】
以上のように構成された放電ランプ１の外部電極１５に、高周波電源２２１から、例えば１００ｋＨｚの正弦波の電圧が印加されると、その電圧の時間変化量に比例した交番電界が容器１１の内部の気密空間に印加される。
【００３３】
これは、外部電極１５を配設した部分に対応する電極配設部１３の内面に電荷が溜まったり放出されたりすることである。その結果、外部電極１５は、容器１１の電極配設部１３を介して容器１１の内部に電流が流れる。
【００３４】
この電流は、印加電圧の増加、減少方向に応じて、逆向きにも流れる。容器１１の内部に存在する電子は、印加された交番電界により、運動エネルギが供給される。そして、水銀原子に衝突する。衝突された水銀原子は電離したり励起したりし、放電が容器１１の内部に発生する。
【００３５】
このように、容器１１の内部には、放電が生じ、導電性を持つプラズマが維持される状態になる。励起された水銀原子は、基底状態に戻るときに紫外線を放出する。放出された紫外線は容器１１の光放射部１２に塗布された蛍光体によって可視光に変換され、光放射部１２から外部に出て行く。
【００３６】
又、その際、光放射部１２からの光出力を増大するために、大電力を入力すると外部電極に対応する電極配設部１３の一部が局所的に過熱される。これは、電極配設部１３の内面に発生したシース電界によるイオンの加速衝突によるものと考えられる。シースの電界強度の高い場所が局所的に加熱され、例えば瞬間的に８００°Ｃといった高温になる。
【００３７】
このような高温になると、光放射部１２を構成したソーダライムガラスでは溶融してしまう。しかし、この実施形態では、電極配設部１３は９００°Ｃ以上の融点をもつセラミックス材料で構成されているため、上記温度でも電極配設部１３は溶融することがなく、容器１１の気密を保持できる。
【００３８】
又、セラミックス材料は、良好な熱伝導性をもっているので、局所的に加熱された部分の熱は速やかに拡散されるという効果を有する。しかも、セラミックス材料が耐熱性をもつため、ソーダライムガラスで構成した光放射部１２よりも薄い厚さでも使用可能である。電極配設部１３の厚さが薄くなると、外部電極１５と容器１１の内部との静電的な結合を向上させるので、放電ランプの光出力の効率が高くなる。
【００３９】
次に、第２実施形態の放電ランプ１００について説明する。第２実施形態の放電ランプ１００の容器１１１における電極配設部１１３は、光放射部１１２の後方側に配設されている。
【００４０】
詳しくは、光放射部１１２は、図４〜図７に示すように、軸方向の両端側における後方側に、夫々、第１連通孔１１２ａと、第１連通孔１１２ａの周部に、後方側に突設された円筒状の第１接合片１１２ｂとを備えている。
【００４１】
電極配設部１１３は、夫々、軸方向の端部側における前面側に、第２連通孔１１３ａと、第２連通孔１１３ａの周部に、前方側に突設された円筒状の第２接合片１１３ｂとを備えている。この第２接合片１１３ｂの外径は、上記第１接合片１１２ｂの外径と同じ径に形成されている。
【００４２】
そして、図６に示すように光放射部１１２の第１接合片１１２ｂと、電極配設部１１３の第２接合片１１３ｂとを対向するようにして合わせ、図７に示すように先の第１実施形態と同様に、接合手段としてのフリットシ−ルにより両者を接合する。
【００４３】
これにより、電極配設部１１３は、その軸方向が光放射部１１２の軸方向とほぼ平行になった状態で光放射部１１２の後方側に配設されている。又、この状態で、光放射部１１２の第１連通孔１１２ａ及び電極配設部１１３の第２連通孔１１３ａを介して、光放射部１１２の内部と電極配設部１１３の内部とが連通して内部に１つの気密空間を有する容器１１１が形成される。その他は、先の第１実施形態のものと同構成を採っている。
【００４４】
このように構成された第２実施形態の放電ランプ１００は、図５に示すように電極配設部１１３の外面に配設された外部電極１１５から高周波電界が容器１１１の内部に印加され、容器１１１の内部に電流４が流れる。
【００４５】
以上のように構成された第２実施形態においては、電極配設部１１３が光放射部１１２の後方側に配設されているため、光放射部１１２から、例えば前方側に放射される光は電極配設部１１３に配設された外部電極１１５に遮られることのないものにできる。
【００４６】
従って、第１実施形態のものに比べて、前方側に放射される光量をほとんど減少させることなく、軸方向の長さの短いコンパクトなものにできる。しかも、光放射部１１２に対する外部電極の面積を大きくしても、放電ランプ１００全体の軸方向の長さが変わらないものにでき、外部電極の面積を大きくして大光量化を図ることができる。
【００４７】
尚、この第２実施形態では、光放射部１１２の第１接合片１１２ｂと電極配設部１１３の第２接合片１１３ｂとを接合させているが、この形態のものに限らず、適宜変更できる。
【００４８】
例えば図９、図１０に示すように光放射部１１２は、後方側に第１連通孔１１２ａを備えたものとする。又、電極配設部１１３は、前面側に、光放射部１１２の後面に当接する当接面１１３ｃを備えているとともに、その当接面１１３ｃに第２連通孔１１３ａが形成されたものとする。
【００４９】
そして、第１連通孔１１２ａと第２連通孔１１３ａとを位置合わせするとともに、電極配設部１１３の当接面１１３ｃを光放射部１１２の後面に当接させ、その状態で、上記のフリットシ−ルにより両者を接合する。
【００５０】
このようにすれば、図８に示すように、先の第１実施形態のものに比べて左右方向の軸方向の長さに加えて、軸方向と直交する前後方向の長さ（厚さ）も短くでき、よりコンパクトなものにできる。
【００５１】
次に、本発明の照明器具について説明する。本発明の照明器具２００は、図１１、図１２に示すように、放電ランプ１と、照明器具本体２０１とを備えている。放電ランプ１は、この実施形態では、上記第１実施形態のものと同構成のものが使用されている。
【００５２】
照明器具本体２０１は、放電ランプ１を保持したランプ保持部材２０２、高周波電力を供給する高周波電源２２１を含み外部電極１５と接続された点灯回路２２０（図１参照）、電源コード（図示せず）等を備え、放電ランプ１に電圧を印加可能に構成されている。
【００５３】
ランプ保持部材２０２は、この実施形態では、後方側に凹んだ反射壁２０３を備え，前面側に放電ランプ１の光を放射する光照射口２０４を備えている。そして、ランプ保持部材２０２は、放電ランプ１を、その上面から後面、更には後面から下面にかけて、ランプ保持部材２０２の反射壁２０３に包囲するように保持している。
【００５４】
これにより、放電ランプ１から放射された光は、反射壁２０３に反射されて光照射口２０４から、あるいは直接光照射口２０４から照射されるようになっている。
【００５５】
尚、この実施形態の照明器具２００は、第１実施形態の放電ランプ１が用いられているが、この形態のものに限らず、例えば図１３に示すように第２実施形態の放電ランプ１００（図４に示すもの）を用いても良く、適宜変更できる。
【００５６】
第２実施形態の放電ランプ１００を用いれば、ランプ保持部材２０２の光照射口２０４から照射される光量を変えることなく、放電ランプ１００の軸方向に対するランプ保持部材２０２の長さの短いものにでき、コンパクトで使用便利なものにできる。
【００５７】
又、図１４に示すように、第２実施形態における図８に示す放電ランプ１００を用いれば、光照射口２０４から照射される光量を変えることなく、放電ランプ１００の容器の軸方向の長さ、及びそれに加えて、軸方向と直交する前後方向の長さの短いものにできる。これにより、より一層、コンパクトなものにできる。
【００５８】
尚、上記第１実施形態及び第２実施形態の放電ランプにおいては、水銀と希ガスを用いたが、この形態のものに限らず、例えば希ガスのみでも良い。その場合には、水銀の場合に比べ、発光効率は低下するものの、周囲温度の影響を受けない、いわゆる温度フリー型の放電ランプや照明器具を提供することが可能となる。
【００５９】
例えば希ガスとしてキセノンを封入し、その紫外線発光と蛍光体の組み合わせで作用させても良い。或いは、蛍光体を塗布せずにネオンを封入し、その直接の赤色発光を利用しても良い。
【００６０】
又、上記第１実施形態及び第２実施形態の放電ランプにおいては、外部電極材料として、金属箔を容器の外周に巻きつけたが、この形態のものに限らず、導電性部材を容器の外面に配設すれば良く、適宜変更できる。
【００６１】
例えば、金属蒸着膜や導電性ペーストなどを適用することもできる、又、一般的には、電極配設部と導電性部材との密着度が良いほど、発光効率等の性能が高くなるが、製造性やコスト面などの兼ね合いで選択すれば良い。
【００６２】
また、上記実施形態では、外部電極を、電極配設部の一部に配設したが、電極配設部の全体に配設しても良く、適宜変更できる。
【００６３】
又、上記実施形態では、高周波電源による高周波印加については１００ｋＨｚの正弦波を印加したが、電圧が時間的に変化する電源であれば使用できる。例えば短形波や三角波も作用できる。周波数についても、効率、回路コスト、漏れ電流、ＥＭＩノイズなどの観点から選択できる。
【００６４】
又、上記実施形態では、電極配設部をセラミックスから構成したが、この形態のものに限らず、光放射部を構成した材料よりも融点の高い材料から構成すれば良く、適宜変更できる。
【００６５】
又、電極配設部をセラミックスから構成する場合において、上記のように酸化ケイ素、酸化アルミニウム、及び酸化マグネシウムの混合物焼結体から形成する形態のものに限らず、適宜変更できる。例えば酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化アルミニウムから選択される少なくとも一種を含むセラミックスから構成することができ、適宜変更でできる。
【００６６】
また、本発明の放電ランプは、照明器具に用いる形態のものに限らず、例えば液晶表示装置のバックライト等に使用できる。照明器具やバックライト等に使用する場合において、１つの放電ランプを用いる形態のものに限らず、複数の放電ランプを、並列または直列に接続して用いることができ、適宜変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１実施形態の放電ランプの概略説明図である。
【図２】第１実施形態における電極配設部と光放射部とを接合する際の説明図である。
【図３】その電極配設部と光放射部とを接合した際の説明図である。
【図４】第２実施形態の放電ランプの概略説明図である。
【図５】第２実施形態の放電ランプの内部に電流が流れる際の説明図である。
【図６】第２実施形態における電極配設部と光放射部とを接合する際の説明図である。
【図７】その電極配設部と光放射部とを接合した際の説明図である。
【図８】第２実施形態における他の電極配設部及び光放射部を用いて形成した放電ランプの概略説明図である。
【図９】図８の他の電極配設部及び光放射部を接合する際の説明図である。
【図１０】図８の他の電極配設部及び光放射部を接合した際の説明図である。
【図１１】照明器具の正面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
【図１３】第２実施形態の放電ランプを有する照明器具の断面図である。
【図１４】第２実施形態における他の電極配設部及び光放射部を用いて形成した放電ランプを有する照明器具の断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１、１００    放電ランプ
１１    容器
１２、１１２    光放射部
１３、１１３    電極配設部
１５、１１５    外部電極
２００    照明器具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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