JP2006302576A - 外面電極型蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 ガラス管の内周面に形成された蛍光体膜が傾斜膜厚特性を有するにもかかわらず、フラットな配光分布特性を有する外面電極型蛍光ランプを作成する。
【解決手段】 本発明の外面電極型蛍光ランプ１１０は、ガラス管１の内周面にその管軸方向に沿って一端部ＴＫから他端部ＴＮにかけて膜厚が厚い膜厚から薄い膜厚に漸次変化する蛍光体膜２を形成し、ガラス管の内部空間に放電媒体４として希ガスを封入し、ガラス管の外周面に、その管軸方向に沿って蛍光体膜の膜厚が薄い側ＴＮで有効幅が長く、その膜厚が厚い側ＴＫで有効幅が短くなるように漸次有効幅が変化し、かつ長手方向の縁辺がのこぎり状をした帯状の一対の外部電極５，６を離隔して設置したものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイや液晶テレビのバックライト光源、コピー機、スキャナー等の読取り装置の露光用光源、照明灯等に用いる外面電極型蛍光ランプに関する。

従来、図６、図７に示すように、外面電極希ガス蛍光ランプ１００として、外径４ｍｍφ〜１０ｍｍφ、肉厚０．２ｍｍ〜０．７ｍｍの円管状のガラス管１を使用し、このガラス管１の内周面に蛍光体膜２を塗布形成し、ガラス管１の管軸方向に沿って光投射用のアパーチャー３を形成し、またガラス管１の内部空間に放電媒体４としてキセノンガスのような希ガスを所定のガス圧で封入し、ガラス管１の全長とほぼ等しい長さの一対の帯状の外部電極５，６をＰＥＴフィルム７に所定間隔で離隔して貼着して一体化した電極シートを当該ガラス管１の外周に貼着し、その外部に絶縁性の高い透光性収縮チューブ８を被覆して外部電極５，６を固定した構成のものが知られている。なお、図６、図７において１０は電極ホルダー、１１はハーネスである。

ところが、このような従来の外面電極型蛍光ランプ１００では、高照度を得るためにキセノンのような希ガスの封入ガス圧を高く設計すると陽光柱が縞状発光してランプ管の長手方向に移動し、ちらつきが発生することがあった。

そこで、この特性を改善するために、電極構造に工夫をこらした技術が提案されている。その１つは、特開平９−２１３２８１号公報（特許文献１）に記載されたものであり、図６、図７に示す外部電極５，６はこの特許文献１に提案されているものを採用しており、外部電極５，６それぞれの長手方向の縁辺をのこぎり状にすることである。これによってランプ軸方向に広幅と狭幅の電極が交互に並べられたものとなり、外部電極５，６間に高電圧を印加すると縞状になった陽光柱を電極の広幅部分で固定し、ちらつきを抑制できる。

また特開平９−１２１７９９号公報（特許文献２）には、外部電極５，６に長手方向の中間部で狭幅、管両端部側で広幅となるものを採用して配光特性を管全長に渡り均一化する工夫をした外面電極型希ガス蛍光ランプが開示されている。さらに、特許第３１３７０２６号公報（特許文献３）には、惰行した波状の電極を採用し、配光特性を調整するためにランプ長手方向の中間部での惰行ピッチは長くし、管両端部側では惰行ピッチを狭くすることで管端部での照度低下を改善した外面電極型希ガス蛍光ランプが開示されている。

しかしながら、これらのいずれの従来技術にあっても、外面電極型希ガス蛍光ランプの製造工程で不可避なガラス管の内周面の蛍光体膜の膜厚の不均一性に起因する配光特性を改善する点では不十分である。その理由は次の通りである。

細管のガラス管１の内周面に蛍光体膜２を形成する方法は、図８に示すものであり、蛍光体を酢酸ブチル等で溶かした蛍光体スラリー溶液２１が貯留してある蛍光体容器２２にガラス管１の一端を浸け、ガラス管１の上側の開口端から真空引きすることで蛍光体スラリー溶液２１をガラス管１内に吸い上げ、その後に真空引きを停止して余分な蛍光体スラリー溶液２１を蛍光体容器２２に自重で落下させ、ガラス管１の内周面に付着した蛍光体スラリー溶液を乾燥させて蛍光体膜２を形成する方法である。このような方法によってガラス管１の内周面に蛍光体膜２を塗布形成した場合、図９に示すように、蛍光体材料溶液２１の表面張力と自重とのバランスにより、ガラス管１の下端側の膜厚は厚く、ガラス管１の上端側に行くにしたがって漸次膜厚が薄くなる傾斜膜厚になることが不可避である。このようにして蛍光体膜２を形成したガラス管１を用いて外面電極型希ガス蛍光ランプ１００を製造した場合、図１０に示すような配光分布特性を示す。つまり、蛍光ランプ１００において蛍光体膜２の膜厚が厚い厚膜側端部での相対照度が高く、膜厚の薄い薄膜側端部での相対照度が低くなる。

例えば、図９に示した外径φ８ｍｍ、全長３６０ｍｍのガラス管１の場合、蛍光体膜厚の分布としては、ランプ中心部となる部分Ｃの蛍光体膜厚は４５μｍ程度であるのに対して、そこから１５０ｍｍ上側の蛍光体膜厚は中心部Ｃに対して７０〜８０％程度と薄く、逆に中心部Ｃから１５０ｍｍ下側の蛍光体膜厚は中心部Ｃに対して１２１〜１３０％程度と厚くなっている。このようにランプ長手方向で不均一な膜厚の蛍光体膜２が形成されたガラス管１を採用した外面電極型蛍光ランプでは、ランプ長手方向に対して同じ形状の電極、例えば図６に示したように電極幅ａ、溝深さｂが一定である電極５，６を用いると、蛍光体薄膜側ＴＮでは励起発光された可視光が蛍光体膜２を透過して外部に漏れる光量が大きいため、アパーチャー３を通過して放出される光量が少なくなり、その部分の照度は低くなる。逆に、厚膜側ＴＫの蛍光体膜２を透過して外部に漏れる光量は小さく、その分、蛍光体膜２にて励起発光された可視光が蛍光体膜２を反射してアパーチャー３を通過して放出される光量が大きくなり、その部分の照度は高くなり、図１０に示すような配光分布特性を示し、ランプ軸方向で配光分布特性に傾きができる問題点があった。
特開平９−２１３２８１号公報 特開平９−１２１７９９号公報 特許第３１３７０２６号公報

本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、ガラス管の内周面に形成された蛍光体膜が傾斜膜厚特性を有するにもかかわらず、フラットな配光分布特性を有する外面電極型蛍光ランプを提供することを目的とする。

請求項１の発明の外面電極型蛍光ランプは、ガラス管の内周面に、その管軸方向に沿って一端部から他端部にかけて膜厚が薄い膜厚から厚い膜厚に漸次変化する蛍光体膜を形成し、前記ガラス管の内部空間に放電媒体として希ガスを封入し、前記ガラス管の外周面に、その管軸方向に沿って、前記蛍光体膜の膜厚が薄い側で有効幅が長く、その膜厚が厚い側で有効幅が短くなるように漸次有効幅が変化し、かつ長手方向の縁辺がのこぎり状をした帯状の一対の外部電極を離隔して設置したことを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の外面電極型蛍光ランプにおいて、前記外部電極は、前記のこぎり状の縁辺における長手方向の一端部から他端部にかけて深い溝から浅い溝に漸次溝深さを変化させることで前記有効幅を変化させたことを特徴とするものである。

請求項３の発明の外面電極型蛍光ランプは、ガラス管の内周面に、その管軸方向に沿って正弦波形若しくは矩形波形に惰行する波状で、かつ、前記蛍光体膜の膜厚が薄い側で波太さが広く、その膜厚が厚い側で波太さが狭くなるように漸次波太さを変化させた一対の外部電極を離隔して設置したことを特徴とするものである。

本発明の外部電極型蛍光ランプによれば、ガラス管の内周面に形成された蛍光体膜が傾斜膜厚特性を有するにもかかわらず、フラットな配光分布特性を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。

（第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形態の外面電極型蛍光ランプ１１０を示している。尚、断面構成は従来例と同様に図７に示すものである。本実施の形態の外面電極型希ガス蛍光ランプ１１０は、図６、図７に示した従来例と同様に、外径４ｍｍφ〜１０ｍｍφ、肉厚０．２ｍｍ〜０．７ｍｍの円管状のガラス管１を使用し、このガラス管１の内周面に蛍光体膜２を図８、図９に示す方法で塗布形成し、ガラス管１の管軸方向に沿って光投射用のアパーチャー３を形成し、またガラス管１の内部空間に放電媒体４としてキセノンガスのような希ガスを所定のガス圧で封入し、ガラス管１の全長とほぼ等しい長さの一対の帯状の外部電極５，６をＰＥＴフィルム７に所定間隔で離隔して貼着して一体化した電極シートを当該ガラス管１の外周に貼着し、その外部に絶縁性の高い透光性収縮チューブ８を被覆して外部電極５，６を固定した構成である。ガラス管１の長手方向の両端部それぞれには電極ホルダー１０が被着されていて、ハーネス１１にて電源（図示せず）から矩形波あるいは正弦波の高電圧をこの電極ホルダー１０に印加することで当該外面電極型蛍光ランプ１１０を放電点灯させる。ガラス管１の内周面に塗布形成された蛍光体膜２は図８、図９に示した方法によって塗布形成されているため、ランプ軸方向に沿って一端の厚膜側ＴＫから他端の薄膜側ＴＮにかけて薄い膜厚から厚い膜厚に漸次変化するように形成されている。

本実施の形態の外面電極型蛍光ランプ１１０の特徴は、外部電極５，６の形状にあり、帯状の外部電極５，６の長手方向の縁辺はのこぎり状をしており、かつ、その溝深さは蛍光体膜２の厚膜側ＴＫでｄ、薄膜側ＴＮでｅの溝深さにし、ｄ＜ｅに設定することで電極有効幅ｃを実質的に薄膜側ＴＮで大きくし、厚膜側ＴＫで小さくしている。

これにより、本実施の形態の外面電極型蛍光ランプ１１０では、図６、図７に示した従来例と同様に、電極５，６の縁辺をのこぎり状にすることによってランプ軸方向に広幅と狭幅の電極が交互に並べられたものとし、外部電極５，６間に高電圧を印加すると縞状になった陽光柱を電極の広幅部分で固定してちらつきを抑制でき、その上、蛍光体厚膜側ＴＫでは有効電極面積を小さくして電極５，６間のランプ電流を抑えて光出力を抑制し、逆に蛍光体薄膜側ＴＮでは有効電極面積を漸次に大きくして電極５，６間のランプ電流を増加させて光出力を増加させることがで、ランプ軸方向でフラットな配光特性を得ることができる。

（第２の実施の形態）図２に本発明の第２の実施の形態の外面電極型蛍光ランプ１１０の構成を示している。第２の実施の形態では、電極５，６としてそれらの縁辺が全長に渡ってほぼ等しい溝深さｆを持つのこぎり状にし、かつこれらののこぎり状の電極５，６の幅ｈ，ｇが蛍光体厚膜側ＴＫで小さく、逆に蛍光体薄膜側ＴＮで漸次大きくなるようにしたことを特徴とする。なお、本実施の形態の軸に垂直な断面図は第１の実施の形態と同様に図７に示すものである。

この第２の実施の形態によっても、従来例と同様に、電極５，６の縁辺をのこぎり状にすることによってランプ軸方向に広幅と狭幅の電極が交互に並べられたものとし、外部電極５，６間に高電圧を印加すると縞状になった陽光柱を電極の広幅部分で固定してちらつきを抑制でき、その上、蛍光体厚膜側ＴＫでは有効電極面積を実質的に小さくして電極５，６間のランプ電流を抑えて光出力を抑制し、逆に蛍光体薄膜側ＴＮでは有効電極面積を漸次に大きくして電極５，６間のランプ電流を増加させて光出力を増加させることがでランプ軸方向でフラットな配光特性を得ることができる。

（第３の実施の形態）図３に本発明の第３の実施の形態の外面電極型希ガス蛍光ランプ１１０の構成を示している。第３の実施の形態は、電極５，６として全長に渡ってほぼ幅ｊを等しくし、またこれらの長手方向の沿った縁辺を全長に渡ってほぼ等しい溝深さｋののこぎり状にし、さらに、これらののこぎり状の縁辺を持つ電極５，６の実質的な幅を蛍光体厚膜側ＴＫで小さく、逆に蛍光体薄膜側ＴＮで大きくするために、薄膜側ＴＮから厚膜側ＴＫに至るまで漸次幅ｉが広がる形状の中抜き１５を形成したことを特徴とする。なお、本実施の形態の軸に垂直な断面図は第１の実施の形態と同様に図７に示すものである。

この第３の実施の形態によっても、従来例と同様に、電極５，６の縁辺をのこぎり状にすることによってランプ軸方向に広幅と狭幅の電極が交互に並べられたものとし、外部電極５，６間に高電圧を印加すると縞状になった陽光柱を電極の広幅部分で固定してちらつきを抑制でき、その上、蛍光体厚膜側ＴＫでは有効電極面積を実質的に小さくして電極５，６間のランプ電流を抑えて光出力を抑制し、逆に蛍光体薄膜側ＴＮでは有効電極面積を漸次に大きくして電極５，６間のランプ電流を増加させて光出力を増加させることがでランプ軸方向でフラットな配光特性を得ることができる。

（第４の実施の形態）本発明の第４の実施の形態の外面電極型蛍光ランプ１１０について、図４を用いて説明する。第４の実施の形態の外面電極型蛍光ランプ１１０は、正弦波形又は矩形波形に惰行する幅ｋの波状の電極５，６を用いたことを特徴とし、さらにその波太さを蛍光体膜２の膜厚が薄い側ＴＮでは太くし（波太さｍ）、膜厚が厚い側ＴＫでは漸次細くし（波太さｌで、ｍ＞ｌ）となるように変化させたことを特徴とする。なお、その他の構成はすべて第１〜第３の実施の形態と共通であるので、図４において、図１〜図３に示した他の実施の形態と共通する要素について同一の符号を付して示してある。

本実施の形態の外面電極型蛍光ランプ１１０でも、従来例と同様に、電極５，６を惰行波状にすることによってちらつきを抑制でき、その上、蛍光体厚膜側ＴＫでは有効電極面積を実質的に小さくして電極５，６間のランプ電流を抑えて光出力を抑制し、逆に蛍光体薄膜側ＴＮでは有効電極面積を漸次に大きくして電極５，６間のランプ電流を増加させて光出力を増加させることでランプ軸方向でフラットな配光特性を得ることができる。

図１に示した構造の外面電極型蛍光ランプについて、ガラス管１の外径φ８ｍｍ、ランプ長３６０ｍｍとし、電極幅ｃ＝７．５ｍｍ、蛍光体厚膜側ＴＫの溝深さｄ＝４．０ｍｍ、蛍光体薄膜側ＴＮに行くにしたがって溝深さを漸次浅くし、蛍光体薄膜端ＴＮで溝深さｅ＝２．０ｍｍの実施例品を作成し、これについて配光分布特性を計測した。図５はその配光分布特性のグラフを示している。

この配光分布特性から、本発明の実施例品では、ランプ中央の照度に対してランプ端−１５０ｍｍで９２．９％の照度があり、ランプ端＋１５０ｍｍで９６．５％の照度があり、ほぼフラットな配光特性が得られていることが確認できた。

本発明の第１の実施の形態の外面電極型蛍光ランプの正面図。 本発明の第２の実施の形態の外面電極型蛍光ランプの正面図。 本発明の第３の実施の形態の外面電極型蛍光ランプの正面図。 本発明の第４の実施の形態の外面電極型蛍光ランプの正面図。 本発明の１つの実施例について測定した配光分布特性のグラフ。 従来例の外面電極型蛍光ランプの正面図。 図６におけるＡ−Ｂ線断面図。 ガラス管の内周面に蛍光体膜の形成する一般的な方法を示す説明図。 ガラス管の内周面に形成された蛍光体膜の膜厚分布を示す断面図。 従来例の外面電極型蛍光ランプの配光分布特性のグラフ。

符号の説明

１ ガラス管
２ 蛍光体膜
３ アパーチャー
４ 放電媒体
５ 電極
６ 電極

Claims (3)

1. ガラス管の内周面に、その管軸方向に沿って一端部から他端部にかけて膜厚が薄い膜厚から厚い膜厚に漸次変化する蛍光体膜を形成し、
   前記ガラス管の内部空間に放電媒体として希ガスを封入し、
   前記ガラス管の外周面に、その管軸方向に沿って、前記蛍光体膜の膜厚が薄い側で有効幅が長く、その膜厚が厚い側で有効幅が短くなるように漸次有効幅が変化し、かつ長手方向の縁辺がのこぎり状をした帯状の一対の外部電極を離隔して設置したことを特徴とする外面電極型蛍光ランプ。
2. 前記外部電極は、前記のこぎり状の縁辺における長手方向の一端部から他端部にかけて深い溝から浅い溝に漸次溝深さを変化させることで前記有効幅を変化させたことを特徴とする請求項１に記載の外面電極型蛍光ランプ。
3. ガラス管の内周面に、その管軸方向に沿って一端部から他端部にかけて膜厚が薄い膜厚から厚い膜厚に漸次変化する蛍光体膜を形成し、
   前記ガラス管の内部空間に放電媒体として希ガスを封入し、
   前記ガラス管の外周面に、その管軸方向に沿って正弦波形若しくは矩形波形に惰行する波状で、かつ、前記蛍光体膜の膜厚が薄い側で波太さが広く、その膜厚が厚い側で波太さが狭くなるように漸次波太さを変化させた一対の外部電極を離隔して設置したことを特徴とする外面電極型蛍光ランプ。
   
   

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