(57)【要約】【課題】誘電体表面の電荷分布を均一化することで、誘電体の損傷を防止し、且つ、光の発光領域を広くする。【解決手段】放電ランプ１は、放電管２と、放電管２の長手方向両端部から長手方向に沿って放電管２内部に挿通した少なくとも１つの電極４と、電極４を被覆する誘電体５とを有している。放電管２は、長手方向両端の内壁面を除く、長手方向に沿った内壁面の全周に亘って、蛍光体層３が形成され、内部に放電ガスが封入されている。電極４の放電管２内部に挿通している部分は、誘電体５で被覆されている。誘電体５の厚さは、放電管２の長手方向端部に向かうにつれて薄くなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ガスを封入した長筒状の放電管と、
前記放電管の長手方向端部から長手方向に沿って前記放電管内部に挿通した少なくとも１つの電極と、を備えており、
前記電極の前記放電管内部に挿通している部分は、少なくとも誘電体で被覆されており、
前記電極を被覆している前記誘電体の厚さは、前記放電管の長手方向端部に向かうにつれて薄くなっていることを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
前記電極の前記放電管内部に挿通している部分の先端角部は、丸みをおび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】
前記電極は、棒状であることを特徴とする請求項１または２に記載の放電ランプ。
【請求項４】
前記電極は、板状であることを特徴とする請求項１または２に記載の放電ランプ。
【請求項５】
前記放電管は、長手方向に直交する方向の断面が楕円状であって、
板状の前記電極は、前記放電管の長径の方向と同様の幅方向で前記放電管内部に挿通していることを特徴とする請求項４に記載の放電ランプ。
【請求項６】
前記電極は、箔状であることを特徴とする請求項１または２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、放電ガスを封入した放電管の内部に誘電体を被覆した電極を挿通した放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、放電ガスとしてイオン化可能な充填剤を封入した管状ガラスランプ容器のランプ軸方向の両端部を閉塞するように、電流導体及びセラミックからなる２つの電極が設けられた低圧放電ランプが開示されている。電流導体の管状ガラスランプ容器内に位置する部分は有底円筒形をしており、その全面を誘電体であるセラミックで被覆されている。この放電ランプは、２つの電極間に電圧を印加すると管状ガラスランプ容器内で放電を起こし、充填剤がイオン化されて発光することで点灯する。
【特許文献１】特開２００２−３６７５６７号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の放電ランプによると、電極間に電圧を印加したときに、電極の先端部、特に先端角部を被覆する誘電体表面は、電荷分布にピークを持ち損傷を受けやすい。誘電体表面が損傷を受けると、この該当部分の容量成分及び抵抗成分が低下し、該当部分に電流が他部分より多く流れ、該当部分が熱を発生して電極に温度ムラを生じさせる。これにより、損傷部分に熱が集中し、損傷部分が加熱されることで、さらに容量成分及び抵抗成分が低下し、流れる電流が増加する。このような熱暴走が続く結果、誘電体の融点温度以上となり誘電体に穴を開けてしまい、放電管動作をグロー放電からアーク放電へと変え放電管を破壊する。また、このような誘電体の損傷や穴開きにより、駆動上予め設定していた容量成分及び抵抗成分が小さくなることにより、電極に電圧を印加する外部駆動回路との間で回路不整合が生じ、外部駆動回路が故障してしまう。
【０００４】
さらに、電極を被覆する誘電体表面の電荷は電極の先端角部にピークがあり、放電管の端側に向かうにつれて溜まる電荷が減少することになるので、放電ランプの長手方向端部付近では輝度が急激に低下して、放電管の長手方向に関する光の有効発光領域が狭くなってしまう。
【０００５】
本発明は、上述した課題に対処するためになされたものであり、誘電体表面の電荷分布を均一化することで、誘電体の損傷を防止し、且つ、光の発光領域を広くする放電ランプを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００６】
本発明の放電ランプは、放電ガスを封入した長筒状の放電管と、前記放電管の長手方向端部から長手方向に沿って前記放電管内部に挿通した少なくとも１つの電極と、を備えている。前記電極の前記放電管内部に挿通している部分は、少なくとも誘電体で被覆されており、前記電極を被覆している前記誘電体の厚さは、前記放電管の長手方向端部に向かうにつれて薄くなっている。
【０００７】
本発明の放電ランプによると、電極を被覆している誘電体の厚さが放電管の長手方向端部に向かうにつれて薄くなっている。これにより、誘電体表面全体における電荷分布の放電管の長手方向に沿った偏りが減少し、誘電体表面の電荷分布を均一化させることができる。したがって、誘電体の損傷、及び、電極に電圧を印加する外部駆動回路の故障を防止することができる。また、誘電体表面全体における電荷分布が、放電管の長手方向に沿って偏りなく均一化されるので、放電ランプの端部付近まで光の輝度が均一な発光領域となる。つまり、放電ランプの長手方向に関する光の有効発光領域を広くすることができる。
【０００８】
また、前記電極の前記放電管内部に挿通している部分の先端角部は、丸みをおびていることが好ましい。これにより、電極の先端角部を被覆している誘電体表面での電荷ピーク値を容易に下げることができ、損傷発生の恐れを低減することができる。
【０００９】
このとき、前記電極は、棒状であってもよい。これによると、電極を容易に構成することができ、放電ランプの製造コストを低減することができる。
【００１０】
また、前記電極は、板状であってもよい。これによると、電極を容易に構成することができ、放電ランプの製造コストを低減することができる。
【００１１】
このとき、前記放電管は、長手方向に直交する方向の断面が楕円状であって、板状の前記電極は、前記放電管の長径の方向と同様の幅方向で前記放電管内部に挿通していることが好ましい。このような長手方向に直交する方向の断面が楕円状の放電管においては、本発明のように板状の電極を放電管の長径の方向と同様の幅方向で放電管内部に挿通することが適当である。これにより、電極の放電管内部に挿通している部分の面積を大きくし、電極を被覆する誘電体により形成される容量成分を大きくすることができ、低電圧で放電を行うことができる。
【００１２】
また、前記電極は、箔状であってもよい。これによると、電極を容易に構成することができ、放電ランプの製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の好適な第１実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る放電ランプの長手方向に沿った縦断面図である。図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。
【００１４】
図１及び図２に示すように、放電ランプ１は、放電管２と、放電管２の長手方向（図１の左右方向）両端部から長手方向に沿って放電管２内部に挿通した２つの電極４と、２つの電極４を被覆する誘電体５とを有している。
【００１５】
放電管２は、図１中左右方向に延在した長筒状のガラス管であり、その内部は密閉になっている。図２に示すように、放電管２の長手方向に直交する方向の断面は楕円状になっている。この放電管２は、長手方向両端の内壁面を除く、長手方向に沿った内壁面の全周に亘って、例えば１５〜２０μｍの厚さの蛍光体層３が形成され、内部にアルゴンガスや水銀蒸気などからなる放電ガスが例えば１〜１００Ｔｏｒｒの低圧で封入されている。
【００１６】
２つの電極４は、Ｍｏ（モリブデン）、または、鉄にニッケルやコバルトを配合した合金であるコバールなどを含んだ材料で構成されており、図２に示すように、放電管２の長手方向に直交する方向の断面が板状になっている。また、２つの電極４は、放電管２の長径の方向（図２の左右方向）と同様の幅方向で放電管２内部に挿通している。２つの電極４の放電管２内部に挿通している部分の先端角部は丸みをおびている。また、２つの電極４の放電管２内部に挿通している部分は、誘電体５で被覆されている。このように、２つの電極４が板状であることで、２つの電極４を容易に構成することができ、放電ランプ１の製造コストを低減することができる。
【００１７】
誘電体５は、２つの電極４と膨張係数を合わせる目的からモリブデンガラスやコバールガラスなどを含んで構成されている。誘電体５の厚さは、放電管２の長手方向両端に向かうにつれて薄くなっている。電極４に誘電体５を被覆する方法としては、図３に示すように、電極４の先端に向かうにつれて誘電体５が厚く被覆されるように形成された金型８内に電極４を挿入し、金型８の図示しないゲートを通して溶融したモリブデンガラスやコバールガラスなどの誘電体材料を注入する。そして、誘電体５を固めて、金型８を図３の左右に外すことで、電極４に誘電体５を被覆する。あるいは、誘電体材料の溶液に電極４を浸し引き上げることにより被覆するようにしてもよい。このとき、誘電体材料の溶液の粘度や浸した後の引き上げ速度などを、被覆する誘電体の厚さが長手方向両端に向かうにつれて薄くなるよう制御する。
【００１８】
また、２つの電極４は、インバータ電源７に接続されている。このインバータ電源７は、例えば商用電源を整流して得られるＤＣ電源あるいは、電池電源などから供給される直流電源（例えば直流８Ｖ電源）を４０〜１５０ｋＨｚ、電圧２０００Ｖの高周波高電圧に変換する電源回路である。
【００１９】
放電ランプ１は、インバータ電源７から２つの電極４間に交流電圧を印加することで、放電管２内部で放電を起こし発光する。このように、誘電体５に被覆された２つの電極４が放電管２内部に位置しているため、放電管自体を誘電体として用いる外部電極放電ランプに比べて、放電管を電極で覆うことがないため、放電管の有効発光領域が広くなる。また、本実施形態における誘電体材料は放電管に特定されず選択範囲を広くできるので、誘電率の高い材料の選択または誘電体の薄膜化により電極部を小さくして有効発光領域を広くすることができる。さらに、放電管自体を誘電体として用いる場合のように放電管の強度を考える必要がないため、誘電率の高い材料の選択や又は誘電体の薄膜化による高い容量化により放電ランプ駆動の更なる低電圧化が達成できる。
【００２０】
次に、２つの電極４を被覆する誘電体５表面における電荷分布について説明する。２つの電極４間に交流電圧を印加して、放電管２内部で放電が発生しているとき、放電で移動した電荷は誘電体５表面に溜まる。溜まる電荷量はこの誘電体５表面の位置と誘電体５の厚さに関係し、放電管２の長手方向端側にいくほど、また誘電体５の厚さが厚い誘電体５表面ほど電荷が溜まりにくくなる。
【００２１】
したがって、図４に示すように、例えば２つの電極１０４を被覆する誘電体１０５の厚みが均一である場合、誘電体１０５表面の種々の位置において溜まる電荷量は、誘電体１０５表面の位置のみに依存する。つまり、電荷は、放電管２の長手方向中央側の位置に多く溜まり、電極１０４の先端角部を被覆する誘電体１０５表面にピークを持つ。そして、放電管２の長手方向端部に向かうにつれて、誘電体１０５表面に溜まる電荷量は減少していく。
【００２２】
このように、誘電体１０５表面に電荷のピークを持つ電極１０４の先端角部は損傷を受けやすく、該当部分の容量成分及び抵抗成分の低下、該当部分に流れる電流の増加、過熱現象などによる熱暴走まで到れば、誘電体１０５に穴開きが生じ、放電ランプを破壊する。また、誘電体１０５の容量成分及び抵抗成分の低下により、２つの電極１０４間に電圧を印加するインバータ電源７との間で回路不整合が生じ、インバータ電源７が故障してしまう。さらに、誘電体１０５表面に溜まる電荷量が、放電管２の長手方向端部に向かうにつれて減少していくことで、放電管２の長手方向端部付近では輝度が急激に低下して、放電管２の長手方向に関する光の有効発光領域が狭くなってしまう。
【００２３】
そこで、本実施形態においては、図１に示すように、２つの電極４を被覆している誘電体５の厚さを放電管２の長手方向端部に向かうにつれて薄くしている。つまり、放電管１の長手方向中央側の電荷が溜まりやすい位置、すなわち電極４の先端部の誘電体５の厚さを厚くして、電荷が溜まりにくい位置、すなわち放電管１の長手方向端部に向かって誘電体５の厚さを薄くしている。これにより、誘電体５表面の種々の位置において溜まる電荷量は、放電管２の長手方向端部まで誘電体５表面全体において均一化される。したがって、誘電体５の損傷、及び、２つの電極４に電圧を印加するインバータ電源７の故障を防止することができる。また、誘電体５表面全体における電荷分布を放電管２の長手方向に沿って偏りなく均一化できるので、放電ランプ１の端部付近まで光の輝度が均一な発光領域となる。つまり、放電ランプ１の長手方向端付近まで光の有効発光領域をさらに広くすることができる。
【００２４】
また、このような長手方向に直交する方向の断面が楕円状の放電管２においては、本発明のように板状の電極４を放電管２の長径の方向と同様の幅方向で放電管２内部に挿通することが適当である。これにより、電極４の放電管２内部に挿通している部分の面積を大きくすることができ、電極４を被覆する誘電体５により形成する容量成分が大きくなり、低電圧で放電を行うことができる。さらに、電極４の放電管２内部に挿通している部分の先端角部が丸みをおびていることで、電極の先端角部を被覆している誘電体表面での電荷ピーク値を容易に下げ、損傷発生の恐れを低減できる。
【００２５】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について、図５を参照して説明する。図５は、第２実施形態に係る放電ランプの長手方向に直交する方向の断面図である。なお、本実施形態では、２つの電極の断面形状が異なるだけで、それ以外（放電ランプの構成）は第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と同様なものは同一の符号で示し、その説明を省略する。
【００２６】
電極２０４は、第１実施形態における電極４と同様に、Ｍｏ（モリブデン）、または、鉄にニッケルやコバルトを配合した合金であるコバールなどを含んだ材料で構成されており、図５に示すように、放電管２の長手方向に直交する方向の断面が円状になっている。つまり、電極２０４は、放電管２の長手方向に沿って延在した円柱状である。この電極２０４は、放電管２の両端部から長手方向に沿って放電管２内部に挿通している。電極２０４の放電管２内部に挿通している部分は、誘電体２０５で被覆されている。このように、電極２０４が円柱状であることで、電極２０４を容易に構成することができ、放電ランプ１の製造コストを低減することができる。
【００２７】
誘電体２０５は、電極２０４と膨張係数を合わせる目的からモリブデンガラスやコバールガラスなどを含んで構成されている。誘電体２０５の厚さは、放電管２の長手方向端部に向かうにつれて薄くなっている。
【００２８】
以上のような第２実施形態に係る放電ランプにおいても、電極２０４を被覆している誘電体２０５の厚さを放電管２の長手方向端部に向かうにつれて薄くしている。これにより、誘電体２０５表面の種々の位置において溜まる電荷量を、放電管２の長手方向端部まで誘電体２０５表面全体において均一化できる。したがって、誘電体２０５の損傷、及び、２つの電極２０４に電圧を印加するインバータ電源７の故障を防止することができる。また、誘電体２０５表面全体における電荷分布を、放電管２の長手方向に沿って偏りなく均一化できるので、放電ランプの端部付近まで光の輝度が均一な発光領域となる。つまり、放電ランプの長手方向端部付近まで光の有効発光領域をさらに広くすることができる。
【００２９】
なお、電極２０４は、放電管２の長手方向に直交する方向の断面は円状に限らず、図６に示すように、矩形状であってもよい。つまり、放電管２の長手方向に直交する方向の断面の形状は適宜変更可能である。このように、電極２０４が円状や矩形状などの棒状であることで、電極２０４を容易に構成することができ、放電ランプの製造コストを低減することができる。
【００３０】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について、図７を参照して説明する。図７は、第３実施形態に係る放電ランプの長手方向に直交する方向の断面図である。なお、本実施形態では、２つの電極の断面形状が異なるだけで、それ以外（放電ランプの構成）は第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と同様なものは同一の符号で示し、その説明を省略する。
【００３１】
電極３０４は、第１実施形態における電極４と同様に、Ｍｏ（モリブデン）、または、鉄にニッケルやコバルトを配合した合金であるコバールなどを含んだ材料で構成されており、図７に示すように、放電管２の長手方向に直交する方向の断面が箔状になっている。つまり、電極３０４は、放電管２の長手方向に沿って延在したシート状である。そして、電極３０４は、放電管２の両端部から長手方向に沿って放電管２内部に挿通している。電極３０４の放電管２内部に挿通している部分は、誘電体３０５で被覆されている。このように、電極３０４が箔状であることで、電極３０４を容易に構成することができ、放電ランプの製造コストを低減することができる。
【００３２】
誘電体３０５は、電極３０４と膨張係数を合わせる目的からモリブデンガラスやコバールガラスなどを含んで構成されている。誘電体３０５の厚さは、放電管２の長手方向端部に向かうにつれて薄くなっている。
【００３３】
以上のような第３実施形態に係る放電ランプにおいても、電極３０４を被覆している誘電体３０５の厚さを放電管２の長手方向端部に向かうにつれて薄くしている。これにより、誘電体３０５表面の種々の位置において溜まる電荷量を、放電管２の長手方向端部まで誘電体３０５表面全体において均一化できる。したがって、誘電体３０５の損傷、及び、２つの電極３０４に電圧を印加するインバータ電源７の故障を防止することができる。また、誘電体３０５表面全体における電荷分布を、放電管２の長手方向に沿って偏りなく均一化できるので、放電ランプの端部付近まで光の輝度が均一な発光領域となる。つまり、放電ランプの長手方向端部付近まで光の有効発光領域をさらに広くすることができる。
【００３４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。
【００３５】
例えば、上述した第１〜第３実施形態においては、放電管２の長手方向に直交する方向の断面は楕円状になっていたが、楕円状に限らず、円状や矩形状など適宜の形状であっても本発明の効果を得ることができる。
【００３６】
また、放電管の長手方向の２つの電極は同じ構造でなくてもよく、例えば、各電極はそれぞれ第１〜第３実施形態の電極を組み合わせてもよい。さらに、少なくとも1つは各実施形態のように放電管内部に挿通した電極とし、その他は放電管外面に電極を形成し、放電管自体を誘電体とする放電ランプにおいても本発明は適用可能であり、本発明と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る放電ランプの長手方向に沿った縦断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】電極に誘電体を被覆する方法を説明する図である。
【図４】電極に被覆された誘電体の厚みが均一な放電ランプの長手方向に沿った縦断面図である。
【図５】第２実施形態に係る放電ランプの長手方向に直交する方向の断面図である。
【図６】第２実施形態に係る放電ランプの変形例を示す図である。
【図７】第３実施形態に係る放電ランプの長手方向に直交する方向の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  放電ランプ
２  放電管
３  蛍光体層
４，２０４，３０４  電極
５，２０５，３０５  誘電体
７  インバータ電源
８  金型
【図１】
2009146629.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2009146629.tif 000006
【図５】
2009146629.tif 000007
【図６】
2009146629.tif 000008
【図７】
2009146629.tif 000009