JPH0697603B2 - 希ガス放電灯 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、バルブの内部にキセノンを主体とした希ガス
を封入してなる希ガス放電灯に関する。

（従来の技術） 複写機やファクシミリの光源、または液晶表示装置のバ
ックライトなどには、けい光ランプまたはキセノン（X
e）グローランプが使用されている。

従来のけい光ランプは、バルブの内面にけい光体被膜を
形成し、このバルブの内部にコイルフィラメントよりな
る熱陰極形電極を設けるとともに、このバルブの内部に
水銀Hgと、アルゴンArを主体とした希ガスを封入して構
成されていることは知られている。

しかしながら、けい光ランプは、水銀の蒸気圧が周囲温
度に依存し、この水銀の蒸気圧が紫外線の発光量を変化
させるから、雰囲気温度に影響される度合いが大きく、
したがって、周囲温度が15℃未満または60℃を越えるよ
うな雰囲気では光効率が著しく低下したり、極端な低温
状態では始動性が大幅に悪化して始動電圧が高くなる等
の欠点をもつ。

また、従来のけい光ランプは、フィラメントに酸化バリ
ウム等の電子放射物質を塗布してあり、この電子放射物
質は点灯中にフィラメントが高温になった場合には蒸発
し易いので早期に管壁の黒化を招く。

さらに、けい光ランプの場合、アルゴンArガスが１〜5T
orr程度の圧力で封入されており、点灯中の水銀蒸気圧
との分圧がHg:Ar＝1000:1程度となるように封入されて
いる。これはArガスのペニング効果を利用するためのも
ので、Arガスを5Torr以上の圧力で封入することは実用
的でないので採用されない。このため希ガスの封入圧力
は低く、電極前部に長いファラデー暗部が発生し、この
ような暗部は通常のけい光ランプでは10mm程度にもな
り、発光に有効に寄与しなく、有効発光長さが相対的に
短くなる欠点があり、OA機器の光源としては好ましくな
い。

一方、従来のXeグローランプは、バルブの内面にけい光
体被膜を形成し、このバルブの内部に冷陰極形電極を設
けるとともに、このバルブの内部にキセノンを主体とし
た希ガスを50Torr以上の圧力で封入して構成されてい
る。

このような従来のXeグローランプは、バルブの内部にキ
セノンを主体とした希ガスを相対的に高い圧力で封入し
てあるので周囲温度の影響を受ける割合いは少ないが、
封入圧力が高いゆえに始動電圧が高くなる欠点がある。

また、従来のXeグローランプは、冷陰極形電極を用いて
いるので、ランプ電流を多く流すと冷陰極が発熱して消
耗が著しくなる欠点があり、これを回避するためランプ
電流を抑えてあるので、光効率が良くないとともに、光
量が少ない不具合がある。

さらに従来のXeグローランプは、ランプ電流が少ないた
めに陽光柱が細くなり過ぎ、このため陽光柱が蛇行し、
この結果輝度分布にムラが生じていた。また陽光柱の蛇
行現象は刻一刻と変化し、輝度分布が安定しないという
欠点もあった。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、最近のOA機器用の光源は、周囲温度の影
響を受けず、光効率が高いとともに、長寿命であり、し
かもムラのない安定した輝度分布を有することが強く望
まれている。

本発明は、上記の要請を満足し得る希ガス放電灯を提供
しようとするものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明においては、バルブの内面にけい光体被膜を形成
し、このバルブの内部に熱陰極形電極を設けるととも
に、このバルブの内部にキセノンを主体とした希ガスを
20〜200Torrの圧力で封入したことを特徴とする。

（作用） 本発明は、けい光体被膜を励起させる紫外線を発する物
質として、キセノンを主体とした希ガスを20〜200Torr
封入したので、バルブ内の圧力が雰囲気温度に影響され
る割合いが少なく、光効率および始動性能が安定する。
また、電極は熱陰極形を採用したから、始動時に予熱す
ることができ、始動電圧を引下げることができる。ま
た、熱陰極であればランプ電流を大きくすることがで
き、光量の増大が可能となり、かつランプ電圧を下げて
光効率の向上が可能になる。そして、キセノンを主体と
した希ガスは高圧で封入してあるので、熱陰極の蒸発が
防止され管壁の黒化が発生せず、またファラデー暗部の
発生は極めて小さく有効発光長さを大きくすることもで
きる。さらに、ランプ電流が大きいので陽光柱が太くな
り、管内に広がるから陽光柱の蛇行現象がみられず、輝
度分布のムラが解消されて安定した輝度分布が得られ
る。

（実施例） 以下本発明について、第１図ないし第３図に示すアパー
チャ形希ガス放電灯に適用した実施例にもとづき説明す
る。

図において、１は細長い棒状をなしたバルブであり、石
英または硬質あるいは軟質ガラスにより形成されてい
る。バルブ１の内径は、OA機器用として6mm〜12mmの範
囲が好ましい。6mm未満では後述する熱陰極５の挿入が
不可能であり、また12mmを越える場合はOA機器用光源と
しては太くなり過ぎる。

このバルブ１の内面にはけい光体被膜２が形成されてい
るとともに、これらバルブ１の内面とけい光体被膜２の
間には反射被膜３または遮光被膜が形成されている。反
射被膜３まはた遮光被膜は、第２図に示すように、バル
ブ１の周方向の所定角度範囲θを除いた全面に形成され
ており、この反射被膜３または遮光被膜が形成されてい
ない上記所定角度範囲θ部が開口部となってここから外
部に光を放出する。よって、本実施例のランプはアパー
チャ形をなしているものである。

このようなバルブ１内にはキセノンガスよりなる希ガス
が20〜200Torrの範囲で封入されている。

バルブ１の両端は、ボタンステム4,4が封着されてお
り、これら各ボタンステム4,4には電極5,5が取付けられ
ている。

電極5,5は、従来のけい光ランプで使用されていたと同
様なコイルフィラメント6,6からなる熱陰極であり、こ
れらフィラメント6,6はリード線７…に支持されてお
り、これらリード線７…は上記ボタンステム4,4を気密
に貫通されている。

このような構成のXeガス放電灯の作用について説明す
る。

リード線７…を電源に接続して電極5,5間に電圧を印加
すると、従来のけい光ランプと同様にコイルフィラメン
ト6,6が予熱され熱電子を放出するとともに、図示しな
い点灯管の作用によりキック電圧が付与されてこれら電
極5,5間にアーク放電を発生させる。

このアーク放電によりバルブ１内の希ガスが紫外線を発
し、その共鳴線がバルブ１内面に形成したけい光体被膜
２を励起して可視光線を発する。この可視光線はバルブ
１の外部に放射される。この場合、バルブ１内面には反
射被膜３または遮光被膜を設け、かつ反射被膜３または
遮光被膜を形成しない所定角度範囲θ部に開口部を形成
してあるから、上記けい光体被膜２から発した光は開口
部を通じて外部に放出される。

したがって、このものは開口部θを通じてのみ光が放出
されるので、光の放出方向に指向性が与えられ、開口部
θの方向のみを照射することになる。

このようなXeガス放電灯においては、バルブ１内にキセ
ノンを主体とした希ガスを20〜200Torr封入したので、
バルブ１内の圧力が雰囲気温度に影響される割合いが少
なく、光効率および始動性能が安定し、周囲温度の変化
による発光量の変動は少なくなる。

また、電極5,5はコイルフィラメント6,6からなる熱陰極
を採用したから、始動時に予熱することができ、熱電子
を放出して始動を容易にし、始動電圧を引下げることが
できる。

また、コイルフィラメント6,6よりなる熱陰極である
と、ランプ電流を例えば50mA以上まで大きくすることが
でき、光量の増大が可能となり、かつランプ電圧を下げ
て光効率の向上が可能になる。

そして、キセノンを主体とした希ガスは高圧で封入して
あるので、コイルフィラメント6,6の蒸発が防止され管
壁の黒化が発生しない。

特に、XeガスはArガスに比べて熱伝導性がよく、このた
めコイルフィラメント6,6の発熱を管壁を通じて放出し
易く、コイルフィラメント6,6の温度上昇を抑制するの
でコイルフィラメント6,6の蒸発を防止するとともに、
この温度上昇が抑えられる分ランプ電流を増して発光量
を増大させることもできる。

また、封入ガス圧が高いことから、ファラデー暗部の発
生は数mm程度に極めて小さくなり、有効発光長さを大き
くすることもできる。

また、ランプ電流が大きいので陽光柱が太くなり、管内
に広がるため陽光柱の蛇行現象がみられず、輝度分布の
ムラが解消される。

本実施例の場合、電極マウントとしてボタンステム4,4
を使用したので、バルブ１の端部からの電極高さｈを小
さくすることができ、バルブ１の全長Ｌに対する有効発
光長さｌを大きくすることができ、また有効発光長さｌ
を従来と同等とすればバルブ１の全長Ｌを短くすること
ができ、ランプの小形化が可能になる。このことは、上
記ファラデー暗部が極めて小さくなることにより一層助
長される利点もある。

第３図は、本実施例構造のXeガス放電灯について、光束
維持率を調べた実験結果を示すもので、バルブ外径10m
m、バルブ長さ200mm、バルブ内にXeガスを80Torr封入し
たアパーチャ形ランプの場合を実線ａで示す。

これに対し、バルブ外径10mm、バルブ長さ200mm、バル
ブ内に水銀HgとアルゴンArを、Arガスが3Torrとして封
入したアパーチャ形けい光ランプの場合を破線ｂで示
す。

バルブ内に水銀とアルゴンを封入したけい光ランプの場
合は、管壁の黒化により点灯時間3000時間で光束維持率
が60％に低下したが、本発明に係るXeガス放電灯は管壁
の黒化が全く認められず、点灯時間3000時間でも光束維
持率を略100％に維持することが確認された。

なお、本発明は上記実施例に制約されるものではない。

すなわち、バルブ１の外面に、軸方向に沿ってほぼ均一
な幅を有する帯状をな外部電極を密着して設け、始動時
にこの外部電極にも電圧を印加して始動補助電極として
使用するようにすれば、始動性が一層向上する。なお、
外部電極は、たとえば銅とカーボンをペースト状にして
塗布し、これを焼成することにより形成した導電性塗布
膜にて構成することができる。

また、本発明はアパーチャ形希ガス放電灯には限らず、
反射被膜や遮光被膜のない放電灯であってもよい。

さらに、バルブ１内に封入される物質としては、キセノ
ンのみに制約されず、キセノンにクリプトン、アルゴ
ン、ネオン、ヘリウム等の少なくとも１種からなる他の
希ガスを混合したものであってもよい。

そしてまた、本発明は直管形希ガス放電灯には限らず、
第４図に他の実施例として示すようなＵ字形や、Ｗ字形
など、種々の形状に曲成された希ガス放電灯であっても
よく、またステムは第１図のボタンステム４には限ら
ず、第４図のようなフレアステム20であってもよい。

［発明の効果］ 以上発明したように本発明によると、けい光体被膜を励
起させる紫外線を発する物質として、キセノンを主体と
した希ガスを20〜200Torr封入したので、バルブ内の圧
力が雰囲気温度に影響される割合いが少なく、光効率お
よび始動性能が安定する。また、電極は熱陰極形を採用
したから、始動時に予熱することができ、始動電圧を引
下げることができる。また、熱陰極であればランプ電流
を大きくすることができ、光量の増大が可能となり、か
つランプ電圧を下げて光効率の向上が可能になる。そし
て、キセノンを主体とした希ガスは高圧で封入してある
ので、熱陰極の蒸発が防止され管壁の黒化が発生せず、
またファラデー暗部の発生は極めて小さく有効発光長さ
を大きくすることもできる。さらにまた、ランプ電流が
大きいので陽光柱が太くなり、管内に広がるため陽光柱
の蛇行現象がみられず、輝度分布のムラが解消される利
点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示し、第１図
はランプ全体の構成を示す断面図、第２図は第１図中II
−II線の断面図、第３図は特性図、第４図は本発明の他
の実施例を示すランプの構成図である。 １…バルブ、２…けい光体被膜、３…反射被膜、４…ス
テム、５…熱陰極形電極、６…コイルフィラメント。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バルブの内面にけい光体被膜を形成し、こ
   のバルブの内部に熱陰極形電極を設けるとともに、この
   バルブの内部にキセノンを主体とした希ガスを20〜200T
   orrの圧力で封入したことを特徴とする希ガス放電灯。
2. 【請求項２】上記放電灯のランプ電流は50mA以上とした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の希ガス放
   電灯。
3. 【請求項３】上記バルブの管内径は、6mm以上、12mm以
   下としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の希ガス放電灯。