JP2000040494A - 放電ランプ、放電ランプ点灯方法、放電ランプ点灯装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】放電容器の長手方向に光量が多く分布が均一、
発光長が長くとれ、コスト的に有利で、絶縁も容易にす
る。 【解決手段】細長い放電容器１内に希ガスを封入すると
ともに、その両端に一対の内部電極２を封装し、放電容
器の外面に長手方向に沿って外部電極３を配設した。定
格ランプ電流（ｍＡ）を外部電極の面積（ｃｍ２）で除
したランプ電流密度ＩＤ（ｍＡ／ｃｍ２）を希ガスの封
入圧Ｐ（ｔｏｒｒ）との関係において下式の範囲に設定
する。 −０．００２×Ｐ＋３．０８１６＞ＩＤ＞０．００１×
Ｐ−０．０１５１ 外部電極の長手方向の中央部の幅を両端のそれより大き
くすると、相対的に光量分布を一層均一にできる。放電
容器の内部電極に対向する部分にリング状導電体を外部
電極に接続して配設すると内部電極近傍に発生する明る
さのちらつきが消滅する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、希ガスを放電媒体
とする放電ランプ、放電ランプ点灯方法、放電ランプ点
灯装置および照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】キセノンなどの希ガスを放電媒体とする
放電ランプには、細長い放電容器の両端に一対の内部電
極を封装した構造と、放電容器の外面に配設した外部電
極を備えた構造とが用いられている。

【０００３】前者は、構造が簡単であるが、光量が少な
い。

【０００４】後者は、前者より多くの光量が得られる。

【０００５】また、後者には一対の外部電極を放電容器
の長手方向に沿って平行に配設した第１の従来構造と、
一方の電極を放電容器内の長手方向に沿って配設し、他
方の電極を放電容器の外面に配設した第２の従来構造と
がある。

【０００６】さらに、放電容器の一端部にのみ内部電極
を封装し、放電容器の外面に放電容器の長手方向に沿っ
て外部電極を配設した第３の従来構造もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】第１の従来構造は、多
くの光量を得ることができるが、外部電極間の絶縁対策
が重要であるため、コストが高くなるとともに、放射ノ
イズが大きいという問題がある。さらに、放電ランプ点
灯中の絶縁物質の絶縁劣化により沿面放電を起こす可能
性があり、安全性にも問題がある。

【０００８】第２の従来構造は、印加電圧を低くできる
とともに、第１の従来構造に近い光量を得ることができ
るが、放電容器の長手方向のほぼ全長にわたって内部電
極を延在させるため、コストが高くなるという問題があ
る。

【０００９】第３の従来構造は、構造が簡単であるが、
内部電極から離隔するにしたがって光量が少なくなるた
めに、光量分布の均一性が劣るという問題がある。

【００１０】本発明は、第３の従来構造を改善して、放
電容器の長手方向に比較的光量分布が均一で、光量が多
く、しかも発光長を長く取れるとともに、コスト的に有
利で絶縁も容易な希ガスを放電媒体とする放電ランプ、
放電ランプ点灯方法、放電ランプ点灯装置および照明装
置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の放電ラ
ンプは、細長い透光性放電容器と；透光性放電容器内に
圧力Ｐ（ｔｏｒｒ）で封入された希ガスと；透光性放電
容器の両端に封装された一対の内部電極と；透光性放電
容器の外面の長手方向に沿って延在する細長い外部電極
と；を具備し、定格ランプ電流（ｍＡ）を外部電極の面
積（ｃｍ２）で除したランプ電流密度ＩＤ（ｍＡ／ｃｍ
２）が下式を満足すること；を特徴としている。

【００１２】−０．００２×Ｐ＋３．０８１６＞ＩＤ＞
０．００１×Ｐ−０．０１５１本発明および以下の各発
明において、特に指定しない限り用語の定義および技術
的意味は次による。

【００１３】＜放電容器について＞細長い透光性放電容
器は、ガラスバルブの両端を封止して形成するのが好適
であるが、要すれば透光性セラミックスなどによって形
成したものでもよい。なお、ガラスとしては、軟質ガラ
ス、半硬質ガラス、硬質ガラス、石英ガラスなどを適宜
用いることができる。

【００１４】放電容器が透光性であるとは、放電容器全
体が透光性であることを要件とするものではなく、放電
に伴って発生する光を導出しようとする部分が透光性で
あればよい。

【００１５】放電容器が細長いとは、放電容器の径の２
倍以上の長さを備えていることをいう。

【００１６】また、放電容器の管径は、特に制限されな
いが、３〜１４ｍｍの範囲が好適である。

【００１７】さらに、放電容器は、直管状および曲管状
のいずれでもよい。曲管状としては、たとえばＵ字状、
環状、半円状など種々の形状を採用することができる。

【００１８】＜放電媒体について＞放電媒体として封入
する希ガスは、キセノン、ネオン、アルゴン、クリプト
ンなどであることを許容する。

【００１９】希ガスがキセノンのように放電によって紫
外線を発生する場合には、放電容器の内面側などに紫外
線により励起されて可視光を発生する蛍光体層を備える
ことができる。

【００２０】＜内部電極について＞内部電極は、冷陰極
および熱陰極のいずれであってもよい。

【００２１】また、内部電極を放電容器の両端に封装す
るには、フレアシール、ビードシール、ピンチシールな
ど既知の各種シール手段を適宜選択して用いることがで
きる。

【００２２】＜外部電極について＞外部電極は、放電容
器の長手方向に延在するように配設されるが、その面積
を定格ランプ電流および希ガスの封入圧Ｐ（ｔｏｒｒ）
との相互関係で上記範囲に入るように決定するものとす
る。すなわち、定格ランプ電流（ｍＡ）を外部電極の面
積（ｃｍ２）で除したランプ電流密度ＩＤ（ｍＡ／ｃｍ
２）が−０．００２×Ｐ＋３．０８１６を超えると、放
電にちらつきを生じるので、不可であり、反対に０．０
０１×Ｐ−０．０１５１未満であると、放電容器の中間
にプラズマが形成されないで放電が中央で分断されてし
まい全長にわたる放電が得られなくなるので、不可であ
る。なお、本発明において、定格ランプ電流とは、放電
ランプの通常点灯時に通流する電流値をいう。

【００２３】また、外部電極は、従来と同様アルミニウ
ムなどの金属箔、導電性塗料膜、金属蒸着膜および比較
的薄手の金属板などを適宜用いることができる。

【００２４】＜本発明の作用について＞本発明において
は、外部電極と放電容器内の一対の内部電極との間に生
起する放電によって放電容器の全長にわたってプラズマ
が形成され、内部電極間が導電体によって接続されてい
る従来の第２の従来構造のように、放電容器の一対の内
部電極間に比較的均一な発光が得られる。

【００２５】しかも、上記から理解されるように、外部
電極に流れるランプ電流は、一対の内部電極から供給さ
れるから、ランプ電流を増加させることができるので、
第１および第２の従来構造と概ね同等の大きな光量を得
ることができる。

【００２６】また、放電容器の長さを大きくして発光長
を大きくすることができる。

【００２７】さらに、放電容器の両端に内部電極を封装
することは、従来から一般的に行われているので、コス
ト的にも問題はない。

【００２８】さらにまた、外部電極と内部電極との絶縁
は、放電容器を介して行われるので、容易でコストがか
からない。

【００２９】さらにまた、一対の外部電極間に電圧を印
加して放電させる第１の従来構造より低い電圧で点灯す
ることがきる。

【００３０】請求項２の発明の放電ランプは、細長い透
光性放電容器と；透光性放電容器内に封入された希ガス
と；透光性放電容器の両端に封装された一対の内部電極
と；透光性放電容器の外面の長手方向に沿って延在する
とともに長手方向の中央部の幅が両端部のそれより大き
い細長い外部電極と；を具備していることを特徴として
いる。

【００３１】外部電極の幅が長手方向に沿って一定の場
合、放電容器の長手方向における光量分布は、中央部を
谷として両端に向かって上昇する緩やかな凹形の光量分
布となる。

【００３２】その理由は以下のとおりである。すなわ
ち、透光性放電容器の両端に封装された一対の内部電極
と外部電極との間に放電を生起させる場合、外部電極の
幅がその長手方向に一定であると、内部電極から放電空
間に流入するランプ電流は、放電空間を経て外部電極の
内部電極に正対している部分から外部電極の長手方向の
中央部にわたって分布しながら外部電極に流入する。そ
して、そのランプ電流の外部電極に流入する際の電流密
度は、内部電極に正対している部分が最も高く、反対に
中央部が最も低くくて、それらの間は連続的に電流密度
が変化した分布になる。ランプ電流の極性が反転して、
外部電極から内部電極へランプ電流が流れる場合におい
ても、上記と同様な電流密度の分布が生じる。その結
果、放電ランプの発光強度は、外部電極に流出入するラ
ンプ電流の電流密度にほぼ比例して変化するからであ
る。

【００３３】したがって、照明装置として放電容器の長
手方向になるべく均一な光量分布を得たい場合には、放
電ランプの前面に輝度調整板を介在させればよい。しか
し、輝度調整板を介在させることにより、有効光量の減
少を伴うし、また輝度調整板を介在させるとしても、調
整の程度が少なければ、有効光量の減少も少なくなる。

【００３４】本発明においては、外部電極の幅を中央部
で両端部の幅より大きくしたので、外部電極の中央部に
流れるランプ電流が増加し、これに伴い中央部における
発光量が増加する。

【００３５】外部電極の中央部の幅が相対的に端部の幅
より大きければよいのであって、中央部と端部との間は
連続的に幅が変化していてもよいし、不連続であっても
よい。たとえば、中央部のみを両側へ突出させることに
より、中央部の幅を大きくすることが許容される。さら
に、この場合、中央部が尖頭状、矩形状または円弧条な
どの種々の形状が許容される。

【００３６】したがって、本発明においては、放電容器
の中央部における光量分布が相対的に平坦化する。この
ため、輝度調整板を要さないか、要したとしても、有効
光量の減少を少なくできる。

【００３７】請求項３の発明の放電ランプは、請求項２
記載の放電ランプにおいて、外部電極は、内部電極に対
向する部位における端部の幅Ｗｅと中央部の幅Ｗｃとが
下式を満足することを特徴としている。

【００３８】０．５＜Ｗｅ／Ｗｃ＜０．９ 本発明は、外部電極の端部の幅に対する中央部の幅の好
適な範囲を規定しているもので、外部電極の長手方向の
中央部の光量をなるべく多くできるように構成してい
る。

【００３９】すなわち、外部電極の端部の幅Ｗｅに対し
て中央部の幅Ｗｃを相対的に変えていき、Ｗｅ／Ｗｃが
０．５以下の領域では、中央部の発光強度の低下が顕著
であり、実用性が低下する。反対に、Ｗｅ／Ｗｃが０．
９以上になると、急激に発光強度が低下して、これまた
実用が低下する。

【００４０】請求項４の発明の放電ランプは、請求項１
ないし３のいずれか一記載の放電ランプにおいて、外部
電極は、連続した導電面を形成していることを特徴とし
ている。

【００４１】本発明において、「連続した導電面」と
は、パンチングメタルやメッシュなどのような電極面内
に孔隙がなくて連続した導電面が形成されていることを
意味する。

【００４２】そうして、外部電極に孔隙があって不連続
な面になっていると、外部電極に流出入するランプ電流
が乱れるため、明るさのちらつきが発生しやすくなる。

【００４３】本発明においては、外部電極が連続した導
電面を備えているため、相対的に明るさのちらつきが生
じにくい。

【００４４】請求項５の発明の放電ランプは、請求項１
ないし４のいずれか一記載の放電ランプにおいて、透光
性放電容器の内部電極に対向する部分のほぼ全周にわた
るとともに外部電極に接続したリング状導電体を具備し
ていることを特徴としている。

【００４５】内部電極の部分で明るさのちらつきが生じ
やすいことがあるので、このような場合に本発明は効果
的である。すなわち、内部電極に対向する放電容器の部
位に外部電極に接続するリング状導電体を配設すると、
明るさのちらつきが消滅することが分かった。

【００４６】リング状導電体は、外部電極と一体的に形
成することができるが、必要に応じて別体に形成しても
よい。また、リング状導電体は、比較的薄手の金属板を
曲成して形成してもよい。

【００４７】請求項６の発明の放電ランプは、請求項１
ないし５のいずれか一記載の放電ランプにおいて、希ガ
スは、１００〜４００ｔｏｒｒの圧力で封入されている
ことを特徴としている。

【００４８】本発明において、希ガスの封入圧を１００
〜４００ｔｏｒｒに規定したのは、この範囲において光
量が多くなるからである。

【００４９】さらに、希ガスの封入圧が１００ｔｏｒｒ
未満であると、輝度が低すぎ、４００ｔｏｒｒを超過す
ると、同様に輝度が低下しだす傾向があるとともに、明
るさのちらつきが発生するからである。

【００５０】請求項７の発明の放電ランプ点灯方法は、
細長い透光性放電容器、透光性放電容器内に封入された
希ガス、透光性放電容器の両端に封装された一対の内部
電および極透光性放電容器の外面の長手方向に沿って延
在する細長い外部電極を備えた放電ランプの一対の内部
電極と外部電極との間に電圧を印加して希ガス放電を行
わせることを特徴としている。

【００５１】本発明は、先行する各請求項の放電ランプ
を始め既知の放電ランプをも用いることができる新しい
点灯方法を提供するものである。

【００５２】細長い放電容器の両端に一対の内部電極を
封装し、放電容器の外面にアーク柱の安定用として外部
導電条を付着した読取用などの放電ランプが既知であ
る。この放電ランプは、一対の内部電極に点灯装置を接
続して、内部電極間に放電を生起させ、外部導電条を電
位源に接続しないか、一方の内部電極に接続するか、あ
るいは一方の電極よりさらに電圧を加えるような電位源
に接続して点灯されていた。

【００５３】これに対して、本発明においては、上記の
ような既知の放電ランプや先行の各請求項に記載の放電
ランプの外部電極と一対の内部電極との間に電圧を印加
して、放電を生起させるものである。これにより、一対
の内部電極間で放電させる場合より有効光量を増加する
とともに、光量分布を均一にすることができる。

【００５４】請求項８の発明の放電ランプ点灯装置は、
細長い透光性放電容器、透光性放電容器内に封入された
希ガス、透光性放電容器の両端に封装された一対の内部
電極および透光性放電容器の外面の長手方向に沿って延
在する細長い外部電極を備えた放電ランプと；放電ラン
プの一対の内部電極と外面電極との間に電圧を印加する
高周波電源と；を具備していることを特徴としている。

【００５５】本発明は、上記のように放電ランプと高周
波電源とを構成要素とする放電ランプ点灯装置であり、
放電ランプは、請求項７と同様既知の放電ランプである
ことを許容するものである。

【００５６】高周波電源の出力電圧波形は、正弦波交
流、正弦波交流に直流が重畳した非対称交流およびパル
スなどのいずれであってもよい。本発明において、パル
スには正弦波交流の半波整流波形を含む。なお、本発明
において、高周波とは１ｋＨｚ以上の周波数または繰り
返し周波数をいう。実際的には４〜２００ｋＨｚの範囲
が好適である。

【００５７】直流が重畳した非対称波形電圧によって放
電ランプを点灯すると、対称波形の電圧によって点灯す
るより、発光効率が向上して光量を多く得ることができ
る。

【００５８】また、パルス点灯にすると、パルス電圧の
間の休止期間にアフターグローを生じてさらに発光効率
が向上して一層多くの光量を得ることができる。

【００５９】さらに、放電ランプの外部電極を接地する
と、放射ノイズが減少するとともに、絶縁が容易にな
る。

【００６０】さらにまた、放電ランプと高周波電源と
は、一体化してもよいし、互いに離間した別体として構
成されていてもよい。

【００６１】請求項９の発明の照明装置は、照明装置本
体と；照明装置本体に配設された請求項８記載の放電ラ
ンプ点灯装置と；を具備していることを特徴としてい
る。

【００６２】本発明において、照明装置とは、請求項５
の放電ランプ点灯装置の放電ランプの発光を利用するあ
らゆる装置をいい、たとえばバックライト、画像読取装
置、画像読取装置を組み込んだ各種ＯＡ装置、照明器
具、表示装置などに適用することができる。

【００６３】また、照明装置本体とは、照明装置から放
電ランプ点灯装置を除いた残余の部分をいう。

【００６４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００６５】図１は、本発明の放電ランプの第１の実施
形態を示す正面図である。

【００６６】図２は、同じく放電ランプの拡大側面図で
ある。

【００６７】図３は、同じく放電ランプの拡大横断面図
である。

【００６８】図において、ＤＬは放電ランプである。

【００６９】放電ランプＤＬは、内部に希ガスを封入し
た細長い放電容器１、一対の内部電極２、２、外部電極
３、導入線４および蛍光体層５を備えている。

【００７０】細長い放電容器１は、管径９．８ｍｍ、管
長２５０ｍｍの軟質ガラス管からなり、内部に圧力Ｐ
（ｔｏｒｒ）の希ガスとしてキセノンが封入されてい
る。

【００７１】一対の内部電極２、２は、管径６ｍｍ、長
さ８ｍｍのニッケルスリーブの冷陰極からなり、放電容
器１の両端に封装されている。

【００７２】外部電極３は、厚さ０．０８ｍｍ、幅９ｍ
ｍ、長さ２２５ｍｍのアルミニウム箔を、その両端部が
内部電極２、２に対向する位置にあるように貼着されて
いる。

【００７３】導入線４は、放電容器１の両端に封着し、
その内端に内部電極２を支持し、外端から給電される。

【００７４】蛍光体層５は、３波長発光形蛍光体を放電
容器１の内面に角度６０゜のアパーチャ５を外部電極３
に対面した位置に形成して被着されている。なお、図１
および図２においては蛍光体層５の表記を省略してい
る。

【００７５】そうして、放電ランプＤＬの一対の内部電
極２、２と外部電極３との間に点灯周波数４０ｋＨｚの
高周波電源（図示しない。）の出力電圧を印加すると、
放電容器１のほぼ全長にわたって放電が生起する。

【００７６】本発明においては、外部電極３を通流する
定格ランプ電流（ｍＡ）を外部電極３の面積（ｃｍ２）
で除した値であるところのランプ電流密度ＩＤが下式を
満足するように構成されている。

【００７７】−０．００２×Ｐ＋３．０８１６＞ＩＤ＞
０．００１×Ｐ−０．０１５１図４は、放電ランプの希
ガスの封入圧とランプ電流密度との関係を示すグラフで
ある。

【００７８】図において、横軸は希ガスの封入圧（ｔｏ
ｒｒ）を、縦軸はランプ電流密度（ランプ電流／外部電
極面積（ｍＡ／ｃｍ２）を、それぞれ示す。

【００７９】図４のグラフは、図１ないし図３に示す放
電ランプにおいて、希ガスの封入圧、ランプ電流および
外部電極を変えて求めたもので、斜線を付した範囲が好
適な範囲である。

【００８０】図５は、放電ランプの希ガスの封入圧と相
対輝度との関係を示すグラフである。

【００８１】図において、横軸は希ガスの封入圧（ｔｏ
ｒｒ）を、縦軸は相対輝度を、それぞれ示す。

【００８２】図５のグラフは、図１ないし図３に示す構
造の放電ランプにおいて、希ガスの封入圧をｔｏｒｒで
表してそれぞれ５０、１００、２００、３００、４００
および５００のものを試作し、それぞれについてランプ
電流を変えて点灯し、その際の相対輝度を測定したもの
である。図中、曲線Ａがランプ電流２０ｍＡ、曲線Ｂが
ランプ電流３０ｍＡ、曲線Ｃがランプ電流４０ｍＡ、曲
線Ｄがランプ電流５０ｍＡ、曲線Ｅがランプ電流６０ｍ
Ａの場合の希ガスの封入圧に対する相対輝度をプロット
したものである。そして、希ガスの封入圧が５００ｔｏ
ｒｒの放電ランプは、明るさのちらつきが激しくて相対
輝度は測定不可能であった。

【００８３】この図から、希ガスの封入圧が１００〜４
００ｔｏｒｒの範囲が好適であることを理解できる。

【００８４】図６は、本発明の放電ランプ点灯装置の第
１の実施形態を示す回路図である。

【００８５】図において、図１と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【００８６】６は高周波電源で、一対の内部電極２、２
と外部電極３との間に出力端が接続されている。

【００８７】

【実施例１】放電ランプＤＬの仕様は以下のとおりであ
る。

【００８８】 放電容器：管径９．８ｍｍ、管長３００ｍｍ 希ガス：キセノン３００ｔｏｒｒ 内部電極：管径６ｍｍ、長さ８ｍｍのニッケルスリーブ
の冷陰極 外部電極：厚さ０．５ｍｍ、幅２０ｍｍ、長さ２７０ｍ
ｍのアルミニウム板 蛍光体層：緑色発光蛍光体、角度６０゜のアパーチャ形 高周波電源６は、点灯周波数３４ｋＨｚ、出力電圧波形
が図７に示すような正弦波である。

【００８９】 ランプ電圧：８７０Ｖ ランプ電流：１００ｍＡ 照度：４８００ｌｘ なお、照度は点灯中の放電ランプＤＬの長さ方向の中心
部において、離間距離８ｍｍで測定したものである。

【００９０】

【実施例２】放電ランプＤＬの仕様は以下のとおりであ
る。

【００９１】 放電容器：管径３ｍｍ、管長２７０ｍｍ 希ガス：キセノン１００ｔｏｒｒ 内部電極：ニッケル板の冷陰極 外部電極：厚さ０．３ｍｍ、幅３ｍｍ、長さ２４０ｍｍ
のアルミニウム薄板 蛍光体層：３波長発光形蛍光体 高周波電源は、点灯周波数３０ｋＨｚ、出力電圧波形が
図７に示す正弦波である。

【００９２】 ランプ電圧：８００Ｖ（高周波電源２次出力電圧） ランプ電流：２０ｍＡ 照度：９００ｌｘ 立ち消え電圧：４００Ｖ ランプ管壁温度：１３０℃

【実施例３】放電ランプＤＬの仕様および高周波電源は
実施例２と同じものであるが、高周波電圧に負の直流電
圧を重畳して、図８に示すように内部電極が外部電極よ
り常に低くなるようにした電圧を印加した。

【００９３】 ランプ電圧：８００Ｖ（高周波電源２次出力電圧） ランプ電流：１６ｍＡ 照度：１２００ｌｘ ランプ管壁温度：８５℃

【実施例４】放電ランプＤＬの仕様および高周波電源は
実施例２と同じものであるが、高周波電圧に正の直流電
圧を重畳して、図９に示すように内部電極が外部電極よ
り常に高くなるようにした電圧を印加した。

【００９４】 ランプ電圧：８００Ｖ（高周波電源２次出力電圧） ランプ電流：１６ｍＡ 照度：８００ｌｘ 立ち消え電圧：３００Ｖ ランプ管壁温度：８５℃ 以上の各実施例の結果を要約すると、内部電極を図８に
示すように外部電極より低い電圧にすると、図７に示す
正負対称電圧の場合に比較して、ランプ電流が減少し、
光量が増加する。

【００９５】また、内部電極を図９に示すように外部電
極より高い電圧にすると、ランプ電流および光量がとも
に減少するが、立ち消え電圧が下がるため、調光可能な
範囲が広がり、良好な調光特性を得ることができる。

【００９６】さらに、交流電圧に直流電圧を重畳する
と、管壁温度が低下するので、外部電極の材料、接着剤
などの選定の自由度が増加することにより、安価な材料
を使用することが可能になる。また、放電ランプをユニ
ットに組み込む際に合成樹脂部材などの熱劣化を抑制で
きるので、組合せの自由度が大きくなる。

【００９７】なお、図８および図９のように外部電極が
接地している場合に限ることなく、図１０および図１１
に示すように外部電極の電位が変動する場合であって
も、１周期を通じて負または正にバイアスされていれ
ば、上記とほぼ同様な作用、効果を得ることができる。

【００９８】図１２は、本発明の放電ランプ点灯装置の
第２の実施形態を示す回路図である。

【００９９】図において、図６と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１００】本実施形態は、放電ランプをパルス点灯す
るように構成している点で異なる。

【０１０１】すなわち、放電ランプＤＬの一対の内部電
極２、２と外部電極３との間に高周波電圧を印加するよ
うに接続した高周波電源６が次のように構成されてい
る。高周波電源６は、高周波発生回路６ａ、出力トラン
ス６ｂ、コンデンサ６ｃおよびダイオード６ｄから構成
されている。

【０１０２】高周波発生回路６ａは、正弦波の高周波電
圧を発生する。

【０１０３】出力トランス６ｂは、その出力端間に１次
巻線が接続されている。

【０１０４】コンデンサ６ｃは、出力トランス６ｂの一
方の出力端ｔ１と内部電極２との間に直列に接続してい
る。

【０１０５】ダイオード６ｄは、コンデンサ６ｃおよび
内部電極２の接続点にカソードが接続し、出力トランス
６ｂの出力端の他端ｔ２および外部電極３の接続点にア
ノードが接続している。

【０１０６】そうして、高周波発生回路６ａの出力端ｔ
１が正の半波はコンデンサ６ｃを介して内部電極２と外
部電極３との間に印加される。これに対して、高周波発
生回路６ａの出力端ｔ１が負の半波は、ダイオード６ｄ
により短絡されるため、放電ランプＤＬには印加されな
い。

【０１０７】したがって、放電ランプＤＬには図１３に
示すような正の半波整流波形の電圧が間欠的に、すなわ
ちパルス電圧として印加されるので、放電ランプＤＬは
パルス点灯を行う。放電ランプＤＬがパルス点灯するこ
とにより、印加電圧の休止期間にアフターグローが発生
するので、発光効率が向上する。

【０１０８】また、内部電極２を外部電極３より高電圧
にすることにより、立ち消え電圧が下がって調光特性が
良好になる。

【０１０９】なお、コンデンサ６ｃは、限流素子として
作用する。

【０１１０】図１４は、本発明の放電ランプ点灯装置の
第３の実施形態を示す回路図である。

【０１１１】図において、図１２と同一部分については
同一符号を付して説明は省略する。

【０１１２】本実施形態は、ダイオード６ｄの極性を逆
にした点で異なる。

【０１１３】すなわち、ダイオード６ｄの極性を逆にし
たことにより、図１５に示すような負の半波整流波形の
電圧が放電ランプＤＬの印加される。これは図１３と逆
の極性である。

【０１１４】そうして、パルス点灯による発光効率の向
上に加えて内部電極２を外部電極３より低電圧にするこ
とにより、ランプ電流が少なくなり光量が増加する。

【０１１５】図１６は、本発明の放電ランプの第２の実
施形態を示す正面図である。

【０１１６】図１７は、同じく拡大側面図である。

【０１１７】図において、図１と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１１８】本実施形態は、内部電極２、２に対向する
放電容器１の部分の外面にリング状導電体７を配設する
とともに、リング状導電体７を外部電極３に接続した点
で異なる。

【０１１９】リング状導電体７がないと、内部電極２の
近傍に明るさのちらつきが発生しやすいが、リング状導
電体７を上記のように配設することにより、明るさのち
らつきが消滅する。なお、本実施形態においては、リン
グ状導電体７を外部電極と一体にアルミニウム箔によっ
て形成した。

【０１２０】図１８は、本発明の放電ランプの第３の実
施形態を示す正面図である。

【０１２１】図において、図１と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１２２】本実施形態は、放電容器１がＵ字状をなし
ている点で異なる。

【０１２３】すなわち、放電容器１がＵ字状をなしてい
ても、その点灯の方法および手段は既述の説明と相違な
いし、その作用および効果も変わらない。

【０１２４】図１９は、本発明の放電ランプの第４の実
施形態を示す正面図である。

【０１２５】図において、図１と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１２６】本実施形態は、外部電極３の長手方向の中
央部３ａにおける幅が両端部のそれより大きくなってい
る点で異なる。

【０１２７】すなわち、外部電極３は、その両端部から
連続的に幅が大きく変化して中央部３ａにおいて最大に
なっている。このため、外部電極３の中央部から放電容
器１内に流入するランプ電流が幅一定の場合に比較して
増大し、放電容器１の中央部の放電が増強される結果、
中央部からの光量が増加する。

【０１２８】図２０は、本発明の放電ランプの第５の実
施形態を示す正面図である。

【０１２９】図２１は、同じく外部電極の展開図であ
る。

【０１３０】各図において、図１と同一部分については
同一符号を付して説明は省略する。

【０１３１】本実施形態は、外部電極３の中央部の両側
に一対の矩形状の突出部３ｂ、３ｂを対向して形成する
ことにより、端部の幅Ｗｅが１８ｍｍに対して中央部の
幅Ｗｃを２６ｍｍと大きくしている。

【０１３２】図２２は、本発明の放電ランプの第５に実
施形態における放電ランプの長手方向に沿った照度分布
を示すグラフである。

【０１３３】図２３は、比較例の放電ランプの長手方向
に沿った照度分布を示すグラフである。

【０１３４】各図において、横軸は放電ランプの長手方
向の位置（ｍｍ）を、縦軸は相対照度（％）を、それぞ
れ示す。

【０１３５】比較例は、外部電極が端部から中央部まで
端部の幅に等しい以外は、本実施形態と同一仕様であ
る。

【０１３６】図２２を図２３に比較して明かなように、
本実施形態においては、中央部における照度に改善が見
られる。

【０１３７】図２４は、本発明の放電ランプの第６の実
施形態を示す正面図である。

【０１３８】図２５は、同じく外部電極の展開図であ
る。

【０１３９】各図において、図２０および図２１と同一
部分については同一符号を付して説明は省略する。

【０１４０】本実施形態は、外部電極３が中央部を頂点
とする傾斜部３ｃを外部電極３の両側に端部から中央部
の頂点に向けて直線的に形成することによって、中央部
の幅Ｗｃを２６ｍｍにして端部の幅Ｗｅ１８ｍｍより大
きくしたで異なる。したがって、外部電極３は、図１９
に示す本発明の第４の実施形態に類似した形状となって
いる。

【０１４１】図２６は、本発明の第６に実施形態におけ
る放電ランプの長手方向に沿った照度分布を示すグラフ
である。

【０１４２】図において、横軸および縦軸は、図２２と
同じである。

【０１４３】図から明らかなように、中央部の照度が図
２２よりさらに高いとともに、全体の照度分布の均整度
が良好になっている。

【０１４４】図２７は、本発明の放電ランプの第７の実
施形態を示す正面図である。

【０１４５】図２８は、同じく外部電極の展開図であ
る。

【０１４６】各図において、図２０および図２１と同一
部分については同一符号を付して説明は省略する。

【０１４７】本実施形態は、外部電極３が中央部の両側
に尖頭状の突起３ｄ、３ｄを形成して、中央部の幅Ｗｃ
を２６ｍｍにして端部の幅Ｗｅ１８ｍｍより大きくした
ものである。

【０１４８】図２９は、本発明の第７に実施形態におけ
る放電ランプの長手方向に沿った照度分布を示すグラフ
である。

【０１４９】図において、横軸および縦軸は、図２２と
同じである。

【０１５０】図から明らかなように、中央部およびその
両側にわたって照度が図２２より高くなっている。

【０１５１】図３０は、放電ランプにおいて外部電極の
中央部の幅を変化させた場合の中央部の照度の変化を示
すグラフである。

【０１５２】図において、横軸はＷｅ／Ｗｃを、縦軸は
相対照度を、それぞれ示す。なお、Ｗｅは外部電極の端
部の幅を、またＷｃは同じく中央部の幅を、それぞれ示
す。

【０１５３】図から明かなように、０．５＜Ｗｅ／Ｗｃ
＜０．９の範囲において外部電極の中央部の照度が高く
なるので好適である。

【０１５４】図３１は、本発明の照明装置の一実施形態
としてのバックライトを示す分解斜視図である。

【０１５５】図において、ＤＬは図１に示すのと同様な
放電ランプ、８は反射体、９は導光体、１０は液晶表示
体である。

【０１５６】反射体８は、アルミニウム板をコ字状に折
曲してなり、その底部に放電ランプＤＬを配置してい
る。

【０１５７】導光体９は、透明アクリル樹脂板からな
る。

【０１５８】液晶表示体１０は、導光体９の前面に配置
される。

【０１５９】導光体９および液晶表示体１０との底部は
反射体８に挟持される。

【０１６０】そうして、放電ランプＤＬの一対の内部電
極および外部電極の間に電圧を印加して点灯すると、そ
の発光は導光体９の底面から入射し、導光体９内で反射
を繰り返しながら前面から出射し、液晶表示体１０を背
面から照明する。

【０１６１】

【発明の効果】請求項１ないし６の各発明によれば、希
ガスを封入した細長い放電容器の両端に一対の内部電極
を封装し、放電容器の外面に外部電極を配設して、一対
の内部電極と外部電極との間に電圧を印加して放電させ
るように構成することにより、内部電極間に比較的均一
な光量分布で光量が多く、しかも発光長を大きくできる
とともに、コスト的に有利であり、かつ絶縁が容易にな
る放電ランプを提供することができる。

【０１６２】請求項１の発明によれば、加えて定格ラン
プ電流を外部電極で除したランプ電流密度を希ガスの封
入圧との関係において所定値範囲に構成することによ
り、明るさのちらつきがないとともに、内部電極の間の
放電が分離しないで均一な分布の発光が得られる放電ラ
ンプを提供することができる。

【０１６３】請求項２の発明によれば、加えて外部電極
の長手方向の中央部の幅を両端部のそれより大きくする
ことにより、放電ランプの長手方向に沿って一層均一な
分布の発光が得られる放電ランプを提供することができ
る。

【０１６４】請求項３の発明によれば、加えて外部電極
が内部電極に正対する部位における端部の幅Ｗｅと中央
部の幅Ｗｃが下式を満足することにより、長手方向の中
央部の発光強度を高した放電ランプを提供することがで
きる。

【０１６５】０．５＜Ｗｅ／Ｗｃ＜０．９ 請求項４の発明によれば、加えて外部電極が連続した導
電面を形成していることにより、明るさのちらつきを生
じにくい放電ランプを提供することができる。

【０１６６】請求項５の発明によれば、加えて放電容器
の内部電極に対向する部分の外面に外部電極に接続した
リング状導電体を具備していることにより、内部電極の
近傍に明るさのちらつきが発生しない放電ランプを提供
することができる。

【０１６７】請求項６の発明によれば、加えて希ガスの
封入圧を１００〜４００ｔｏｒｒに規定することによ
り、発光量が多くて明るさのちらつきが発生しない放電
ランプを提供することができる。

【０１６８】請求項７の発明によれば、希ガスを封入し
た細長い放電容器の両端に一対の内部電極を封装すると
ともに放電容器の長手方向に沿って外部電極を配設した
放電ランプの一対の内部電極と外部電極との間に電圧を
印加して、放電容器の長手方向のほぼ全長にわたって発
光させることにより、長手方向にほぼ均一な光量分布
で、そかも光量が多く得られるとともに、印加電圧も比
較的低くてよい放電ランプ点灯方法を提供することがで
きる。

【０１６９】請求項８の発明によれば、希ガスを封入し
た細長い放電容器の両端に一対の内部電極を封装すると
ともに放電容器の長手方向に沿って外部電極を配設した
放電ランプと、一対の内部電極および外部電極の間に電
圧を印加する高周波電源とを具備したことにより、長手
方向にほぼ均一な光量分布で、しかも光量が多く得られ
るとともに、印加電圧も比較的低くてよい放電ランプ点
灯装置を提供することができる。

【０１７０】請求項９の発明によれば、加えて請求項８
の効果を有する照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放電ランプの第１の実施形態を示す正
面図

【図２】同じく拡大側面図

【図３】同じく拡大横断面図

【図４】放電ランプの希ガスの封入圧とランプ電流密度
との関係を示すグラフ

【図５】放電ランプの希ガスの封入圧と相対輝度との関
係を示すグラフ

【図６】本発明の放電ランプ点灯装置の第１の実施形態
を示す回路図

【図７】実施例１および２において放電ランプに印加さ
れる正弦波電圧波形を示す波形図

【図８】実施例３において放電ランプの内部電極に印加
される正弦波交流に負の直流が重畳された電圧波形を示
す波形図

【図９】実施例３において放電ランプの内部電極に印加
される正弦波交流に正の直流が重畳された電圧波形を示
す波形図

【図１０】放電ランプの外部電極の電位が変動するが１
周期を通じて負にバイアスされている電圧波形を示す波
形図

【図１１】放電ランプの外部電極の電位が変動するが１
周期を通じて正にバイアスされている電圧波形を示す波
形図

【図１２】本発明の放電ランプ点灯装置の第２の実施形
態を示す回路図

【図１３】同じく放電ランプに印加される負の半波整流
波形を示す波形図

【図１４】本発明の放電ランプ点灯装置の第３の実施形
態を示す回路図

【図１５】同じく放電ランプに印加される正の半波整流
波形を示す波形図

【図１６】本発明の放電ランプの第２の実施形態を示す
正面図

【図１７】同じく拡大側面図

【図１８】本発明の放電ランプの第３の実施形態を示す
正面図

【図１９】本発明の放電ランプの第４の実施形態を示す
正面図

【図２０】本発明の放電ランプの第５の実施形態を示す
正面図

【図２１】同じく外部電極の展開図

【図２２】本発明の放電ランプの第５の実施形態におけ
る放電ランプの長手方向に沿った照度分布を示すグラフ

【図２３】比較例の放電ランプの長手方向に沿った照度
分布を示すグラフ

【図２４】本発明の放電ランプの第６の実施形態を示す
正面図

【図２５】同じく外部電極の展開図

【図２６】本発明の放電ランプの第６の実施形態におけ
る放電ランプの長手方向に沿った照度分布を示すグラフ

【図２７】本発明の放電ランプの第７の実施形態を示す
正面図

【図２８】同じく外部電極の展開図

【図２９】本発明の放電ランプの第７の実施形態におけ
る放電ランプの長手方向に沿った照度分布を示すグラフ

【図３０】放電ランプの外部電極の中央部の幅を変化さ
せた場合の中央部の照度の変化を示すグラフ

【図３１】本発明の照明装置の一実施形態を示す分解斜
視図

【符号の説明】

１…放電容器 ２…内部電極 ３…外部電極 ４…導入線 ６…高周波電源 ＤＬ…放電ランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯浅 邦夫 東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ラ イテック株式会社内 (72)発明者 下川 貞二 東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ラ イテック株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】細長い透光性放電容器と；透光性放電容器
   内に圧力Ｐ（ｔｏｒｒ）で封入された希ガスと；透光性
   放電容器の両端に封装された一対の内部電極と；透光性
   放電容器の外面の長手方向に沿って延在する細長い外部
   電極と；を具備し、定格ランプ電流（ｍＡ）を外部電極
   の面積（ｃｍ２）で除したランプ電流密度ＩＤ（ｍＡ／
   ｃｍ２）が下式を満足すること；を特徴とする放電ラン
   プ。 −０．００２×Ｐ＋３．０８１６＞ＩＤ＞０．００１×
   Ｐ−０．０１５１
2. 【請求項２】細長い透光性放電容器と；透光性放電容器
   内に封入された希ガスと；透光性放電容器の両端に封装
   された一対の内部電極と；透光性放電容器の外面の長手
   方向に沿って延在するとともに長手方向の中央部の幅が
   両端部のそれより大きい細長い外部電極と；を具備して
   いることを特徴とする放電ランプ。
3. 【請求項３】外部電極は、内部電極に対向する部位にお
   ける端部の幅Ｗｅと中央部の幅Ｗｃとが下式を満足する
   ことを特徴とする請求項２記載の放電ランプ。 ０．５＜Ｗｅ／Ｗｃ＜０．９
4. 【請求項４】外部電極は、連続した導電面を形成してい
   ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載
   の放電ランプ。
5. 【請求項５】透光性放電容器の内部電極に対向する部分
   のほぼ全周にわたるとともに外部電極に接続したリング
   状導電体を具備していることを特徴とする請求項１ない
   し４のいずれか一記載の放電ランプ。
6. 【請求項６】希ガスは、１００〜４００ｔｏｒｒの圧力
   で封入されていることを特徴とする請求項１ないし５の
   いずれか一記載の放電ランプ。
7. 【請求項７】細長い透光性放電容器、透光性放電容器内
   に封入された希ガス、透光性放電容器の両端に封装され
   た一対の内部電極および極透光性放電容器の外面の長手
   方向に沿って延在する細長い外部電極を備えた放電ラン
   プの一対の内部電極と外部電極との間に電圧を印加して
   希ガス放電を行わせることを特徴とする放電ランプ点灯
   方法。
8. 【請求項８】細長い透光性放電容器、透光性放電容器内
   に封入された希ガス、透光性放電容器の両端に封装され
   た一対の内部電極および透光性放電容器の外面の長手方
   向に沿って延在する細長い外部電極を備えた放電ランプ
   と；放電ランプの一対の内部電極と外面電極との間に電
   圧を印加する高周波電源と；を具備していることを特徴
   とする放電ランプ点灯装置。
9. 【請求項９】照明装置本体と；照明装置本体に配設され
   た請求項８記載の放電ランプ点灯装置と；を具備してい
   ることを特徴とする照明装置。