JP2008153173A - External electrode type fluorescent lamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水銀以外の放電媒体を用いる外部電極型蛍光ランプに関する。 The present invention relates to an external electrode fluorescent lamp using a discharge medium other than mercury.
製品の組み立てライン等の試験や検査に用いられる画像処理装置等の照明には、例えばガラス管(放電管)内に水銀、アルゴンガス及びネオンガスが封入された外部電極型蛍光ランプが用いられている。この外部電極型蛍光ランプは、放電管の外周面部の両端部に一対の電極(外周電極)が設けられ、放電管の内周面部に蛍光体が塗布された構成である(特許文献1参照)。そして、外周電極に高周波電圧を印加することにより、放電を生じさせ、その放電による電子が衝突する水銀から紫外線を生じさせ、この紫外線により蛍光体を励起発光させる。
水銀は有害物質であるので、その使用を規制する傾向にあり、又、使用を禁止する事例もある(例えば、RoHS指令)。このため、外部電極型蛍光ランプにおいても水銀に代わる無害な放電媒体、例えばキセノンガスの使用が考えられている。しかしながら、キセノンガスは、水銀よりも励起開始電圧が高いので、例えば1万ボルト余りの高電圧を印加しないと放電を開始させることができない。従って、キセノンガスを使用した外部電極型蛍光ランプでは、高い高周波電源電圧を発生させるべく、大型のインバータ回路及び電圧を1万V余りに昇圧する昇圧トランスを備えた大規模な高周波電源装置が必要となり、高価になる。 Since mercury is a harmful substance, its use tends to be restricted, and there are cases where its use is prohibited (for example, the RoHS Directive). For this reason, the use of a harmless discharge medium instead of mercury, for example, xenon gas, is also considered in the external electrode fluorescent lamp. However, since xenon gas has a higher excitation start voltage than mercury, discharge cannot be started unless a high voltage of, for example, about 10,000 volts is applied. Therefore, an external electrode fluorescent lamp using xenon gas requires a large-scale high-frequency power supply device having a large inverter circuit and a step-up transformer that boosts the voltage to 10,000 V or more in order to generate a high-frequency power supply voltage. Become expensive.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、水銀以外の放電媒体が封入された放電管に高い高周波電源電圧を印加しなくても、発光可能な外部電極型蛍光ランプを提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an external electrode type fluorescent lamp capable of emitting light without applying a high-frequency power supply voltage to a discharge tube in which a discharge medium other than mercury is enclosed. Is to provide a lamp.
本発明の外部電極型蛍光ランプは、内部に水銀以外の放電媒体が封入された放電管と、この放電管の内周面部に設けられた蛍光体と、前記放電管の外周面部における軸方向の両端部に設けられた一対の外周電極と、前記放電管の外周面部に互いに対応するように設けられ、軸方向に延びて、各一端部が前記一対の外周電極の互いに異なる外周電極に電気的に接続された一対の外面電極とを具備していることを特徴とするとしている。 An external electrode fluorescent lamp of the present invention includes a discharge tube in which a discharge medium other than mercury is enclosed, a phosphor provided on an inner peripheral surface portion of the discharge tube, and an axial direction of the outer peripheral surface portion of the discharge tube. A pair of outer peripheral electrodes provided at both ends and an outer peripheral surface portion of the discharge tube are provided so as to correspond to each other, extend in the axial direction, and each one end is electrically connected to different outer peripheral electrodes of the pair of outer peripheral electrodes. And a pair of external electrodes connected to each other.
本発明によれば、外部電極型蛍光ランプの電極を、放電管の外周面部の両端部に設けられた一対の外周電極と、放電管の外周面部に互いに対応するように設けられた一対の外面電極とから構成したので、外周電極と外面電極との相乗作用により、大規模な高周波電源装置による高い高周波電源電圧を印加しなくても発光させることができ、安価になし得る。 According to the present invention, the electrodes of the external electrode type fluorescent lamp are provided with a pair of outer peripheral electrodes provided at both ends of the outer peripheral surface portion of the discharge tube and a pair of outer surfaces provided so as to correspond to the outer peripheral surface portion of the discharge tube. Since it is composed of the electrodes, the synergistic action of the outer peripheral electrode and the outer surface electrode allows light to be emitted without applying a high-frequency power supply voltage from a large-scale high-frequency power supply device, which can be made inexpensively.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図1は、外部電極型蛍光ランプ1の断面を示している。外部電極型蛍光ランプ1を構成する放電管2の内部には、水銀以外の放電媒体、例えばキセノンガス3が封入されている。放電管2は、円筒状の鉛を含まない硬質ガラス管の両端部を封止して形成されている。放電管2の内周面部にあって両端部を除く部分には、蛍光体4が設けられている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a cross section of the external electrode fluorescent lamp 1. Inside the
放電管2の外周面部における軸方向の両端部には、一対の外周電極5,5が設けられている。外周電極5,5は金属箔のテープ、例えば銅箔テープからなり、この銅箔テープは、図1及び図2(a)に示すように、銅を主成分とする導電性薄膜5a,5aと、導電性薄膜5a,5aの裏面に設けられた導電性粘着部5b,5bとから構成され、導電性粘着部5b,5bが放電管2に貼り付けられる。導電性粘着部5b,5bは、金属粉を含むアクリル系粘着剤であり、電気を通す性質を有している。
A pair of outer
放電管2の外周面部には、図1及び図2(b)に示すように、互いに対応するように一対の外面電極6,6が設けられており、この外面電極6,6は、外周電極5,5と同じ材料、例えば銅箔テープからなり、導電性薄膜6a,6aと導電性粘着部6b,6bとから構成され、導電性粘着部6b,6bが放電管2に貼り付けられる。外面電極6,6は、放電管2を軸方向に垂直に切断して示す図2(b)に示すように、放電管2を周方向に6等分したうちの上半分側の両側部分に設けられ、放電管2の軸方向に沿って延びている。外面電極6,6の各一端部は、一対の外周電極5,5の互いに異なる外周電極5,5に電気的に接続され、外面電極6,6の各他端部は、対極をなす外周電極5,5に近接している。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2B, a pair of
一対の外周電極5,5の夫々の外周面部には、表面積が広く放散効果が高い放散片部材、例えば極細の電線等を織って構成された金属布テープ7,7(通称、平編電線)が外周電極5,5を覆うように設けられている。この金属布テープ7,7は、外周電極5,5に電気的に接続されている。
金属布テープ7,7の夫々の外周面部には、金属布テープ7,7を覆うように、絶縁部材、例えばガラス布テープ8,8が巻回され、ガラス布テープ8,8の内部に位置する外周電極5,5及び金属布テープ7,7は、外部と絶縁状態になる。
Insulating members, for example,
一対の外周電極5,5間には、高周波電源電圧を印加する高周波電源装置9が電気的に接続されている。高周波電源装置9は、車両用の電源電圧(例えば直流12V,24V,100V)や、商用電源電圧(例えば交流100V,200V)をスイッチング電源などにより直流電圧に変換して得られる電源電圧を、高周波電源電圧に変換する小規模の装置であり、図示はしないが、例えば100Vの商用電源電圧を全波整流回路により、全波整流し且つ平滑回路により平滑にして24Vの直流電圧(自動車のバッテリ電圧に相当)を得、この直流電圧をインバータ回路により高周波(例えば50kHz)の電圧に変換し、これをフェライトコアを用いた昇圧用トランスにより昇圧して例えば2000Vの高周波電源電圧を発生させるようになっている。尚、一本の放電管2には、約15mAの電流が流れる。
A high frequency power supply device 9 for applying a high frequency power supply voltage is electrically connected between the pair of outer
ここで、本実施形態の外部電極型蛍光ランプ1を最適に発光させるため、本発明者らは放電の実験を行った。実験の経緯を、図3(a)乃至(e)を参照して説明する。
実験では、直径8mm、全長520mmの放電管2を二本用いたが、図3(a)乃至(e)は、各一本の放電管2の内部の様子を概略的に示している。各放電管2内には、キセノンガス3の放電媒体が封入されている。又、実験では、外周電極5,5(図3(a)参照)と、外面電極6,6(図3(b),(c)参照)と、外周電極5,5と外面電極6,6とを組合せた電極(図3(d),(e)参照)との計3態様(3パターン)の電極を用いた。これら3態様の電極には、実験用高周波電源装置10が電気的に接続されている。実験用高周波電源装置10は、高周波電源装置9と略同様な構成であるが、出力電圧を可変することができる。今回は、3態様の電極に1500V及び2000Vの高周波電源電圧を印加させて実験を行った。
Here, in order to cause the external electrode fluorescent lamp 1 of the present embodiment to emit light optimally, the present inventors conducted a discharge experiment. The background of the experiment will be described with reference to FIGS.
In the experiment, two
一対の外周電極5,5は、夫々幅40mmの導電性テープからなり、一対の外面電極6,6は、夫々幅4mmの導電性テープからなる。又、外周電極5,5と外面電極6,6とを組合せた電極の各外面電極6,6の他端部は、近接した位置にある対極をなす外周電極5,5から夫々1mm離してある。
尚、放電の様子を観察しやすくするために、蛍光体4、金属布テープ7,7、及びガラス布テープ8,8は、設けられていない。
The pair of outer
In order to make it easier to observe the state of discharge, the
図3(a)は、放電管2に一対の外周電極5,5のみを取り付けて、この外周電極5,5間に電圧2000Vを印加させたときの放電管2の内部の様子を示している。電圧2000Vを印加させても放電は生じなかった。
FIG. 3A shows the inside of the
図3(b)は、放電管2に一対の外面電極6,6のみを取り付けて、この外面電極6,6間に電圧1500Vを印加させたときの放電管2の内部の様子を示している。電圧1500Vを印加させると、外面電極6,6同士を繋ぐように細い放電、即ち、「収縮性の局部放電H1」が数箇所に等間隔に発生した。
FIG. 3B shows the inside of the
図3(c)は、図3(b)と同様の構造であり、印加させる電圧を2000Vにしたときの放電管2の内部の様子を示している。電圧2000Vを印加させると、電圧1500Vの印加の時よりも太い局部放電H2が生じた。
FIG. 3C has the same structure as FIG. 3B and shows the inside of the
図3(d)は、放電管2に一対の外周電極5,5及び一対の外面電極6,6を取り付けて、この外周電極5,5間に電圧1500Vを印加させたときの放電管2の内部の様子を示している。電圧1500Vを印加させると、放電管2の中央付近では外面電極6のみの実験の時よりもさらに太い局部放電H3が数箇所に等間隔に発生した。又、放電管2の両端部側では、局部放電が一体となった「拡散放電H4,H4」が夫々生じた。
FIG. 3 (d) shows the
図3(e)は、図3(d)と同様な構造であり、印加させる電圧を2000Vにしたときの放電管2の内部の様子を示している。電圧2000Vを印加させると、両端部に存じていた拡散放電H4,H4同士は繋がり、放電管2の軸方向に延びた一本の放電、即ち「収縮放電H5」が生じた。この収縮放電H5は、局部放電H1,H2,H3及び拡散放電H4よりも強い光を発していた。
FIG. 3 (e) has the same structure as FIG. 3 (d), and shows the inside of the
上記図3に示す実験の結果に基づいて図1及び図2に示す外部電極型蛍光ランプ1が構成されたものである。即ち、外部電極型蛍光ランプ1は、基本的には図3(e)に示す構成を有し、これに蛍光体4、金属布テープ7,7及びガラス布テープ8,8を設け、そして、高周波電源装置9により50kHz,2000Vの高周波電源電圧を印加させるようにした。この場合、外部電極型蛍光ランプ1の一本で10Wの明るさが得られる。従って、この外部電極型蛍光ランプ1を複数本並設すれば、複数倍のW数の明るさが得られる。
The external electrode fluorescent lamp 1 shown in FIGS. 1 and 2 is configured based on the result of the experiment shown in FIG. That is, the external electrode fluorescent lamp 1 basically has the configuration shown in FIG. 3 (e), provided with the
上記した実施形態においては、次のような効果を得ることができる。
外部電極型蛍光ランプ1に用いられる電極を、放電管2の外周面部の両端部に設けられた一対の外周電極5,5と、放電管2の外周面部に互いに対応するように設けられた一対の外面電極6,6とから構成したので、内部に水銀以外の放電媒体、例えばキセノンガス3が封入された放電管2に、それほど高くない2000Vの高周波電源電圧を印加しても、外周電極5,5と外面電極6,6との相乗作用によって、強い光を発する放電を生じさせることができた。そして、このときの電圧は、大型のインバータ回路及び電圧を1万V余りに昇圧する昇圧トランスを備えた大規模な高周波電源装置によらなくても、小規模な高周波電源装置9によって得ることができる高周波電源電圧に変換するだけでよいので、安価にすることができる。
In the embodiment described above, the following effects can be obtained.
The electrodes used in the external electrode type fluorescent lamp 1 are a pair of outer
この場合、これらの電極5,6に印加する高周波電源電圧は、放電媒体として水銀を用いた外部電極型蛍光ランプと同程度の電圧である。尚、電極5,6の形状次第で高周波電源電圧が1500Vでも放電させることができる。
又、放電管2を、鉛を含まない硬質ガラスで形成したので、環境への負荷をさらに低減できる。
In this case, the high frequency power supply voltage applied to these
Moreover, since the
金属布テープ7,7を外周電極6,6の外周面部に設けなかった場合、外周電極5,5間に電圧を印加すると、外周電極5が放電管2に接している部分で加熱が生じ、この部分に電子が集中し、この部分が局部的に発熱し、この発熱でガラス製の放電管2にピンホールが発生する虞がある。従って、金属布テープ7,7を外周電極6,6の外周面部に設けることにより、外周電極5及び外面電極6が放電管2に接している部分で熱が生じても、熱は金属布テープ7,7を伝って外部へ放散され、これにより、電子が局部的に集中せず、放電管2の加熱を抑制することができる。
ガラス布テープ8,8を金属布テープ7,7の外周面部に設けることにより、利用者等が誤って金属布テープ7,7に触れて感電してしまうことを防ぐことができる。
When the
By providing the
尚、放電媒体にキセノンガス3を適用して実験を行ったが、キセノンガス3以外の希ガス、即ちヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス、ラドンガスを用いても同様の効果が得られ、放電媒体として使用するガスを適宜変更できる。さらに、これらの希ガスを二以上組合わせても同様の効果が得られ、放電媒体として使用するガスを適宜組合わせることができる。さらに、これらのガスは、周囲温度の影響を受け難いので、冷凍車の蛍光灯等、低温環境でも使用できる。
In addition, although the experiment was performed by applying the
本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されず、次のような変形、拡張が可能である。
本実施形態の一対の外面電極は、夫々放電管の軸方向に沿って延びる形状であったが、放電管の外周面部に、放電管の軸方向を中心にして螺旋状に配置させても良い。この場合、互いの外面電極同士が接触しないように平行に配置する必要がある。
又、上記した構成部品の材料や寸法、数値等についても、適宜変更することができる。
The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and the following modifications and expansions are possible.
The pair of outer surface electrodes of the present embodiment has a shape extending along the axial direction of the discharge tube, but may be arranged in a spiral shape around the axial direction of the discharge tube on the outer peripheral surface portion of the discharge tube. . In this case, it is necessary to arrange in parallel so that the outer surface electrodes do not contact each other.
The materials, dimensions, numerical values, and the like of the above-described components can be changed as appropriate.
図面中、1は外部放電型蛍光ランプ、2は放電管、3はキセノンガス(放電媒体)、4は蛍光体、5は外周電極、6は外面電極、7は金属布テープ(放散片部材)、8はガラス布テープ(絶縁部材)、9は高周波電源装置を示す。 In the drawings, 1 is an external discharge fluorescent lamp, 2 is a discharge tube, 3 is xenon gas (discharge medium), 4 is a phosphor, 5 is an outer peripheral electrode, 6 is an outer electrode, and 7 is a metal cloth tape (radiation piece member). , 8 is a glass cloth tape (insulating member), and 9 is a high-frequency power supply device.
Claims (3)
この放電管の内周面部に設けられた蛍光体と、
前記放電管の外周面部における軸方向の両端部に設けられた一対の外周電極と、
前記放電管の外周面部に互いに対応するように設けられ、軸方向に延びて、各一端部が前記一対の外周電極の互いに異なる外周電極に電気的に接続された一対の外面電極とを具備していることを特徴とする外部電極型蛍光ランプ。 A discharge tube in which a discharge medium other than mercury is enclosed;
A phosphor provided on the inner peripheral surface of the discharge tube;
A pair of outer peripheral electrodes provided at both axial ends of the outer peripheral surface of the discharge tube;
A pair of outer surface electrodes provided to correspond to each other on the outer peripheral surface portion of the discharge tube, extending in the axial direction, and having one end portion electrically connected to different outer peripheral electrodes of the pair of outer peripheral electrodes. An external electrode fluorescent lamp characterized by comprising:
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