JP2010003419A - 外部電極放電ランプおよびソケット付き外部電極放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 外部電極放電ランプとソケットの組み立てが容易な外部電極放電ランプおよびソケット付き外部電極放電ランプを提供する。
【解決手段】 本発明の外部電極放電ランプは、ガラスバルブ１１と、ガラスバルブ１１の端部に形成された、導電性のランプ保持具２２に保持させるための第１、第２の給電部１３１、１３２と、ガラスバルブ１１の外面に管軸方向に沿って配置され、第１の給電部１３１と接続された第１の外部電極１４１と、ガラスバルブ１１の外面に管軸方向に沿うとともに、第１の外部電極１４１に対して離間配置され、第２の給電部１３２と接続された第２の外部電極１４２とを具備することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スキャナーやコピーの原稿読取り光源等などにおいて、ソケットとともに使用される外部電極放電ランプに関する。

原稿読取り光源として使用される外部電極放電ランプは、内部にキセノンなどの希ガスが封入されるとともに、内面に蛍光体層が形成されたガラスバルブの外面に、一対の外部電極が形成された構成である。そして、この外部電極放電ランプは、特開平１１−３０７０６１号公報（以下、特許文献１）のように、外部電極の端部に設けられた給電端子にハーネスを接続し、点灯回路から給電を行うことにより、一対の外部電極間で放電が生じ、スキャナーやコピーなどに必要な光を得ることができる。

なお、この外部電極放電ランプは、特開２００２−８５９３号公報（以下、特許文献２）のように、ソケットに固定保持されたソケット付き外部電極放電ランプの状態で装置に組み込まれ、使用されるのが一般的である。

特開平１１−３０７０６１号公報 特開２００２−８５９３号公報

しかしながら、従来のソケット付き外部電極放電ランプは、給電端子とハーネスの接続、ランプとソケットの接続、ハーネスのソケット外への引き回しなどを考慮しなければならず、組み立て不良の発生する可能性があった。

本発明の目的は、外部電極放電ランプとソケットの組み立てが容易な外部電極放電ランプおよびソケット付き外部電極放電ランプを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のソケット付き外部電極放電ランプは、ガラスバルブと、前記ガラスバルブの端部に形成された、導電性のランプ保持具に保持させるための第１、第２の給電部と、前記ガラスバルブの外面に管軸方向に沿って配置され、前記第１の給電部と接続された第１の外部電極と、前記ガラスバルブの外面に管軸方向に沿うとともに、前記第１の外部電極に対して離間配置され、前記第２の給電部と接続された第２の外部電極とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、外部電極放電ランプとソケットを容易に組み立てることができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態のソケット付き外部電極放電ランプについて図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態のソケット付き外部電極放電ランプについて説明するための図、図２は図１のソケット付き外部電極放電ランプの上体図である。また、図３はソケット付き外部電極放電ランプの断面図であり、（ａ）は図１のＸ−Ｘ’、（ｂ）はＹ−Ｙ’の断面図である。

本実施の形態のソケット付き外部電極放電ランプは、外部電極放電ランプ１、ソケット２、ハーネス３および点灯回路４とで構成されている。

外部電極放電ランプ１は、例えば、硬質ガラス又は軟質ガラスからなるガラスバルブ１１で主要部が構成されている。このガラスバルブ１１は両端部が封着により密閉された、例えば外径＝１０ｍｍ、内径＝９．２ｍｍ、全長＝４００ｍｍの細長い筒型形状であり、内部には放電空間１１１が形成されている。放電空間１１１には、放電媒体として数十Ｔｏｒｒ〜数百Ｔｏｒｒのキセノンガスが封入されている。ここで、放電媒体はキセノンガスに限らず、ネオン、アルゴン、クリプトンの単体ガスや、それらを組み合わせた混合ガスを用いてもよい。

ガラスバルブ１１の内面には、蛍光体層１２が形成されている。ただし、ガラスバルブ１１の内面には、円周方向の所定範囲、例えば５０°〜８０°だけ蛍光体層１２が塗布されていない部分、すなわちアパーチャ部１２１が管軸方向に渡って形成されており、当該部分から光を取り出せるように構成されている。

ガラスバルブ１１の外表面には、一端側に第１の給電部１３１、他端側に第２の給電部１３２が、管軸方向に例えば１０〜２０ｍｍにわたって形成されている。この第１、第２の給電部１３１、１３２は、例えばバルブ端部を半田槽にディップすることで形成された、厚さが５μｍ程度の半田層を用いることができる。ここで、半田層には、ガラスとのなじみが良好なスズ、スズとインジウムまたはスズとビスマスなどに、アンチモン、亜鉛、アルミニウムなどを添加した金属材料を使用するのが望ましい。また、半田ディップ工程は、半田に超音波振動を加えた状態で行う、いわゆる超音波半田ディップを行うのが望ましい。なお、第１、第２の給電部１３１、１３２は、半田層に限らず、金属の板を丸めて形成してなる筒状のキャップや、その筒状のキャップをバルブ端部に配置したのち、超音波半田ディップによる半田層で固定した給電部などで構成してもよい。

また、ガラスバルブ１１の外表面には、第１、第２の外部電極１４１、１４２が管軸方向に沿って対向配置されており、第１の外部電極１４１は第１の給電部１３１と、第２の外部電極１４２は第２の給電部１３２と一部が重複するように接続されている。この第１、第２の外部電極１４１、１４２は、例えば裏側に粘着剤を形成した帯状のアルミテープや銅板を貼り付けたり、銀をペーストしたりすることで形成することができる。

さらに、ガラスバルブ１１の外表面には、絶縁チューブ１５が形成されている。この絶縁チューブ１５は、例えばＰＥＴ樹脂からなる熱収縮チューブやシートをガラスバルブ１１に被せたのち、１５０〜２００℃に加熱することで、バルブに収縮固定させることができる。これにより、第１、第２の外部電極１４１、１４２の固定と絶縁を行うことができる。

ソケット２は、筐体部２１とランプ保持具２２とで構成されている。

筐体部２１は、一端に開口を有する筐体であり、第１、第２の給電部１３１、１３２のほぼ全体を覆うように配置される。この筐体部２１は、取り外し可能なカバー２１１と装置に取り付けるためのネジ穴を有する被取り付け部２１２とが形成されている。なお、筐体部２１は、例えばポリカーボネートなどの絶縁性に優れた樹脂材料で構成することができる。

ランプ保持具２２は、外部電極放電ランプ１を保持する被嵌合部として機能する部材であり、導電性とバネ性を有する金属、例えば銅の合金からなり、筐体部２１の内部に一対配置される。その形状は本実施の形態では、ランプの外周面に合致するような弧状である。

ハーネス３は、絶縁被覆された導線であり、一端はランプ保持具２２と接続されている。

点灯回路４は、昇圧チョッパ回路、ＤＣ−ＡＣ変換回路などで構成され、ハーネス３を介して外部電極放電ランプ１に電力を供給するための回路である。その電力は、例えば、電力＝２４〜３６Ｗ、電圧＝２４Ｖ、電流＝１〜１．５Ａの矩形ないし正弦波状の交流である。なお、この回路の構成は、一方の給電部を高圧側、他方をグランドとする片高圧タイプであっても、両方とも高圧側だが、タイミングを１８０°ずらして入力する両高圧タイプであってもよい。

以上で構成されたソケット付き外部電極放電ランプは、あらかじめ筐体部２１内に配置され、ハーネス３と接続されたランプ保持具２２に、外部電極放電ランプ１の第１、第２の給電部１３１、１３２をはめ込むだけで、ランプの電気的かつ機械的な固定が可能となる。そのため、ソケット内にハーネスを引き回したのち、そのハーネスと給電端子とを半田などで接続し、ランプ端部をソケット内に導入して接着剤などでランプとソケットとを固定する従来の方法と比較して、容易に組み立てることができる。

なお、本実施の形態では、第１の給電部１３１と第２の外部電極１４２、第２の給電部１３２と第１の外部電極１４１とが近接する配置になる。そのため、それらの間で沿面放電し、電極間で放電しなくなるという問題が懸念される。そこで、第１、第２の外部電極１４１、１４２との沿面距離Ｄ１と、第１の給電部１３１と第２の外部電極１４２（第２の給電部１３２と第１の外部電極１４１）との沿面距離Ｄ２との関係を、第１、第２の外部電極１４１、１４２間で放電が行われるよう、少なくともＤ１＞Ｄ２を満たすように設計するのが望ましい。その際、外部電極がアルミテープなどである場合、熱膨張によって、点灯時には消灯時よりも沿面距離Ｄ２が短くなることがあるので、これを考慮して設計するとなお望ましい。

また、本実施の形態では、上述の絶縁性の確保のため、外部電極が対になる領域が少なくなり、管軸方向の発光領域が短くなりやすい。そこで、図４のように、第１、第２の外部電極１４１、１４２を長くする代わりに、第１、第２の外部電極１４１、１４２と近接する第１、第２の給電部１３１、１３２部分の一部に切り欠き部１３１１、１３２１を形成し、沿面距離を確保しつつ、発光領域を広げるのが望ましい。なお、この場合にも、電極間の沿面距離Ｄ１と、第１の給電部１３１と第２の外部電極１４２（第２の給電部１３２と第１の外部電極１４１）との沿面距離Ｄ３との関係を、少なくともＤ１＞Ｄ３を満たすように設計するのが望ましい。

また、本実施の形態では、ガラスバルブ１１の端部に形成した第１、第２の給電部１３１、１３２に電力が供給されるため、点灯中、当該部分の温度が高くなりやすい。そこで、第１、第２の給電部１３１、１３２とランプ保持具２２との接触面積を増やして、放熱性を向上させるのが望ましい。

また、本実施の形態では、ランプ保持具２２のランプ保持力が弱い場合には、外部電極放電ランプ１が円周方向に回転し、アパーチャ部１２１が所定位置からずれやすい。そこで、ランプの外周面に回転防止用の突起を設けたり、ソケット２やランプ保持具２２にアパーチャ部１２１を所定位置に合わせるための位置調整用の目印を設けたりするのが望ましい。

したがって、第１の実施の形態では、ガラスバルブ１１の両端に第１、第２の給電部１３１、１３２を形成し、第１の給電部１３１にガラスバルブ１１の外面に管軸方向に沿って配置された第１の外部電極１４１を接続し、第２の給電部１３２にガラスバルブ１１の外面に管軸方向に沿うとともに、第１の外部電極１４１に対して離間配置された第２の外部電極１４２を接続した外部電極放電ランプ１の第１、第２の給電部１３１、１３２を、ソケット２の導電性のランプ保持具２２に接触させて外部電極型希ガス放電ランプ１を保持させたことにより、あらかじめハーネス３と接続されたランプ保持具２２に、外部電極放電ランプ１の第１、第２の給電部１３１、１３２をはめ込むだけで、ランプの電気的かつ機械的な固定が可能となるため、外部電極放電ランプとソケットを容易に組み立てることができる。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態のソケット付き外部電極放電ランプについて説明するための図、図６は図５のソケット付き外部電極放電ランプのＺ−Ｚ’の断面図である。これ以降の実施の形態の各部については、第１の実施の形態のソケット付き外部電極放電ランプの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。

本実施の形態では、ガラスバルブの一端側に、第１、第２の給電部１３１、１３２を形成し、第１の給電部１３１をランプ保持具２２１に、第２の給電部１３２をランプ保持具２２２に接続し、ランプ保持具２２１とランプ保持具２２２とをハーネス３を介して点灯回路４に接続している。このこの実施の形態でも、第１の実施の形態と同様の効果が得られるほか、ハーネス３を短くできる、発光領域を長く維持しやすいなどの効果をえることができる。

なお、本実施の形態では、ランプ保持具２２１とランプ保持具２２２には、異なる電位の電圧が印加されるため、それらを十分に絶縁する必要がある。そこで、図７のように、ランプ保持具２２１とランプ保持具２２２を管軸方向の位置をずらして配置し、それらの距離を確保するのが望ましい。

また、第１、第２の給電部１３１、１３２は、第１、第２の外部電極１４１、１４２が兼ねる構成としてもよい。

なお、本発明の実施の形態は上記に限られるわけではなく、本発明の範疇を逸脱しない範囲において様々な変更が可能である。

例えば、図８のように、ガラスバルブ１１の一端をピンチシールとし、そのシール上に第１、第２の給電部１３１、１３２を形成してもよい。

図９のように、外部電極の形状を目的・用途にあわせて変更してもよい。例えば、外部電極１４１の一端側１４１１の形状を（ａ）のような三角形状、（ｂ）のような波状、（ｃ）のような半円状などに変更すれば、陽光柱の拡散具合が変化するので、明るさ（例えば、照度）を調整することができる。また、一端側１４１２の形状を（ｄ）のような中央の電極面積が小さくなるようなアーチ状、（ｅ）のような中央ほど半円の面積が小さくなる形状などに変更すれば、外部電極放電ランプ１の管軸方向の中央付近の照度を低くし、端部の照度を高める配光を実現することができる。また、（ａ）〜（ｅ）のような形状を、一の外部電極内で組み合わせ形成してもよい。

実施の形態では、ランプ保持具２２自体を導電性を有する材料で構成しているが、本体は樹脂などの絶縁材料で構成し、第１、第２の給電部１３１、１３２と接触する部分は銀ペーストなど導電性の材料を構成したランプ保持具２２であってもよい。

ランプ保持具２２は、ランプの外周面と合致する形状である必要はなく、例えば図１０のように給電部を凸部で受ける形状であってもよい。

外部電極放電ランプ１とランプ保持具２２の接続をはめ込みによって行う場合、ランプ保持具２２のはめ込み口にガイドなどを設け、はめ込みを容易にすると望ましい。

外部電極放電ランプ１とランプ保持具２２の接続を、外部電極放電ランプ１を管軸方向にスライドさせてランプ保持具２２に挿入する方法で行ってもよい。

本発明の第１の実施の形態のソケット付き外部電極放電ランプについて説明するための図。 図１のソケット付き外部電極放電ランプの上体図。 ソケット付き外部電極放電ランプの断面図。 第１の実施の形態のソケット付き外部電極放電ランプの変形例について説明するための図。 本発明の第２の実施の形態のソケット付き外部電極放電ランプについて説明するための図。 図５のソケット付き外部電極放電ランプのＺ−Ｚ’の断面図。 第２の実施の形態のソケット付き外部電極放電ランプの変形例について説明するための図。 外部電極放電ランプの変形例について説明するための図。 外部電極の変形例について説明するための図。 ランプ保持具の変形例について説明するための図。

符号の説明

１ 外部電極放電ランプ
１１ ガラスバルブ
１２ 蛍光体層
１３１、１３２ 第１、第２の給電部
１４１、１４２ 第１、第２の外部電極
１５ 絶縁チューブ
２ ソケット
２２ ランプ保持具
３ ハーネス
４ 点灯回路

Claims (3)

1. ガラスバルブと、前記ガラスバルブの端部に形成された、導電性のランプ保持具に保持させるための第１、第２の給電部と、前記ガラスバルブの外面に管軸方向に沿って配置され、前記第１の給電部と接続された第１の外部電極と、前記ガラスバルブの外面に管軸方向に沿うとともに、前記第１の外部電極に対して離間配置され、前記第２の給電部と接続された第２の外部電極とを具備することを特徴とする外部電極放電ランプ。
2. ガラスバルブと、前記ガラスバルブの端部に形成された第１、第２の給電部と、前記ガラスバルブの外面に管軸方向に沿って配置され、前記第１の給電部と接続された第１の外部電極と、前記ガラスバルブの外面に管軸方向に沿うとともに、前記第１の外部電極に対して離間配置され、前記第２の給電部と接続された第２の外部電極とを有する外部電極放電ランプと、
   導電性のランプ保持具を有し、前記ランプ保持具に前記第１、第２の給電部を接触させて前記外部電極型希ガス放電ランプを保持するソケットとを具備することを特徴とするソケット付き外部電極放電ランプ。
3. 前記第１の給電部は外部電極放電ランプの一端側、前記第２の給電部は外部電極放電ランプの他端側に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のソケット付き外部電極放電ランプ。

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