JP3569975B2 - 希ガス放電灯 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、バルブ内にネオンやキセノンなどの希ガスを封入してなる希ガス放電灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、自動車等の車両のハイマウントストップランプや、リアコンビネーションランプなどの照明装置の光源として低圧放電灯の使用が検討されている。低圧放電灯は白熱電球に比べて発光効率が高く、少ない消費電力で明るい光が得られ、しかも光源を細長く形成できるなどの利点があるので、上記車載用の照明装置に用いると有効である。
【０００３】
低圧放電灯としては、けい光ランプが最も良く知られているが、けい光ランプは周囲の温度状況により水銀の蒸気圧が変化し、このため光度の変化が著しいという不具合があり、これを車載用照明装置の光源として用いるためには低温時の光度低下を補うためのヒータを付設するなどの工夫が必要であり、構造が複雑になる。これに対し、ネオン（Ｎｅ）やキセノン（Ｘｅ）などの希ガスを発光物質として封入した希ガス放電灯は、周囲の温度状況による光量の変化が少なく、この種の車載用照明装置の光源には有効である。
【０００４】
希ガス放電灯のなかでも特にネオングロー放電灯は、ネオン（Ｎｅ）の発する５００〜８００ｎｍの赤色系発光の高い光度スペクトルを利用したランプであり、赤色光を有効に利用できる点でハイマウントストップランプやリアコンビネーションランプ等の光源には有利である。つまり、上記ハイマウントストップランプやリアコンビネーションランプは、後続車両に警報を発するために赤色に着色された表示カバーを照明して発光させる場合が多い。したがって、光源として赤色系の光を発するネオングロー放電灯を使用すれば、この光源から出る赤色系の光と、赤色に着色された表示カバーとの組み合わせで、赤色の表示カバーを効果的に発光させることができる。また、ネオングロー放電灯自体の発光が上記したように赤色系であるから、着色なしの無色透明な表示カバーを用いてネオングロー放電灯の発光色をそのまま使用することもできるなどの利点がある。
【０００５】
ところで、この種の車載用照明装置は、遠くの後続車両からはっきりと識別できる必要があるため、光源から発せられる光の光度を高くすることが要請されている。
【０００６】
ネオングロー放電灯の光度を高くするには、封入されるネオンガスの封入圧を高くすることが考えられる。従来の当社のネオングロー放電灯は、定格入力１２Ｗ、管長３００ｍｍ、電極間距離２７０ｍｍ、管外径１４ｍｍの場合、ネオンガスの封入圧は１０〜１５Ｔｏｒｒ程度であった。
しかしながら、この程度の封入圧では希望する光度が得られず、一層の光度向上が求められている。
【０００７】
ネオングロー放電灯の場合、ネオンの封入圧を高くすれば光度が高くなる。例えば２０Ｔｏｒｒ以上、１２０Ｔｏｒｒ以下の間で高くすると光度を高くすることができることが本発明者らの実験で確認されている。また、ネオンの封入圧を高くすれば電極物質の飛散が抑止され、スパッタリングによる黒化や電極の損耗が抑えられて寿命が長くなるという利点もある。
【０００８】
しかし、ネオンの封入圧を高くした場合は、始動電圧が高くなるという問題がある。すなわち、一般に、希ガス放電灯は、封入した希ガスが電離しにくいので水銀を封入した蛍光ランプに比べて始動性がよくないという傾向があり、よって始動電圧が高くなる。加えて、希ガスの封入圧を高くすると、始動がますます困難になり、始動電圧が一層高くなるという不具合が生じる。
【０００９】
低圧放電灯の始動性を容易にするため、例えばラピッドスタート形蛍光ランプにおいては、バルブの内面に酸化錫などからなる導電性被膜（ＥＣ膜）を形成する手段が採用されている。バルブの内面に導電性被膜を形成すると、始動時に導電性被膜と電極との間で局部放電が誘起され、この放電がバルブ全体に成長して全面放電になり、よって始動が容易になる。
【００１０】
したがって、本発明の対象とする高圧希ガス放電灯においても、バルブの内面に導電性被膜を形成することが考えられる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、導電性被膜は点灯中に不純ガスを発生することがある。したがって、希ガス放電灯に用いた場合は、導電性被膜から放出された不純ガスがネオンガスに混入して色発光が阻害され、ネオン本来の発光色である赤色が変色するという問題が生じる。
【００１２】
特に、光度を高くするために希ガスを高圧で封入した場合は、不純ガスがわずかに放出されても発光色に大きな影響を及ぼし、色が著しく変わるという不具合が生じる。
【００１３】
本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、導電性被膜を有効に利用して始動性を向上させることができ、しかも発光色の変色が防止される希ガス放電灯を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、両端部に電極が封装されたバルブ内に発光物質として３０Torr以上、１２０Torr以下の希ガスを封入した希ガス放電灯において、上記バルブの外面に導電性被膜を形成し、バルブ端部のバルブ内面に電極を囲って電気絶縁層を形成したことを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明は、上記電気絶縁層は、α−アルミナ、酸化マグネシウム、酸化珪素のうちの少なくとも１種により形成されていることを特徴とする希ガス放電灯である。
【００２０】
【作用】
請求項１の発明によれば、酸化錫などからなる導電性被膜（ＥＣ膜）をバルブの外面に形成したから、始動時には導電性被膜と電極との間で放電を誘発し、よって始動電圧を引き下げることができる。したがって、希ガスの封入圧が高いにも拘らず、始動性が向上し、光度が向上する。しかも、導電性被膜はバルブの外面に形成したから、不純ガスが発生しても、封入ガスに影響を及ぼすことがなく、封入ガスの発光色を変色させるなどの不具合が防止される。
さらに、バルブ端部に、電極を囲って電気絶縁層を形成したから、始動時に局部放電から全体放電に円滑に移ることができる。すなわち電気絶縁層がない場合は、電極から導電性被膜を通じて流れる電流経路のインピーダンスが小さくなり、局部放電から全体放電に移るときに電流が導電性被膜を流れてしまい、全体放電へ移り難くなる。これに対して、電極を囲って電気絶縁層を形成すると、適度な絶縁がなされ、導電性被膜側に流れる漏れ電流が小さくなり、局部放電から全体放電に円滑に移ることができる。
【００２２】
なお、この場合、電気絶縁層はバルブの内面または外面のいずれに設けてもよい。
【００２３】
請求項２の発明によれば、上記電気絶縁層は、α−アルミナ、酸化マグネシウム、酸化珪素のうちの少なくとも１種により形成されているから、耐熱絶縁作用に優れる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明について、図面に示す一実施例にもとづき説明する。
図１はネオングロー放電灯を示し、符号１は細長いガラスチューブからなるバルブである。このバルブ１は内径が１．０〜１０．０ｍｍの範囲に形成されており、具体的には内径４．７ｍｍ（外径５．８ｍｍ）に形成されている。また、このバルブ１は、バルブ長が５０〜１０００ｍｍ、具体的には２５５ｍｍとされており、このバルブ１の両端部には電極２，２が封装されている。電極２，２は冷陰極であり、例えばニッケルからなる筒形の電極本体２ａに電極軸２ｂを接合して構成されており、電極軸２ｂがバルブ１の端部に形成された封止部３，３を気密に貫通して外部に導出されている。バルブ１の端部には口金４，４が被着されており、上記冷陰極２，２の電極軸２ｂ，２ｂが接続されている。
【００２８】
バルブ１内にはネオン（Ｎｅ）を主体とする希ガスが封入されている。希ガスは全てネオンであってもよいが、始動を良好にするために、若干のアルゴン（０．５％以下）を加えてもよい。ネオンは３０〜１２０Ｔｏｒｒの圧力範囲で封入されており、本例の場合は１００Ｔｏｒｒの封入圧で封入されている。
【００２９】
上記バルブ１の外面には、全周に亘り導電性被膜５が形成されている。導電性被膜５は酸化錫ＳｎＯ_２ 、アルミニウム等の導電性テープ、導電性フィルムまたは導電性塗膜にて形成されている。
【００３０】
また、バルブ１の端部には、冷陰極２，２を囲むようにして電気絶縁層６，６が形成されている。上記電気絶縁層６，６は、α−アルミナα−Ａｌ_２ Ｏ_３ 、酸化マグネシウムＭｇＯ、酸化珪素ＳｉＯ_２ のうちの少なくとも１種により形成されており、バルブ１の外面であってもよいが本実施例の場合はバルブ１の内面に形成されている。これら電気絶縁層６，６は、バルブ１の内端から、冷陰極２，２の先端よりも前方に所定距離Ｌを存して突出した領域に形成されており、このためこれら電気絶縁層６，６は冷陰極２，２を囲んでいる。
【００３１】
このようなネオングロー放電灯の冷陰極２、２は、図１に示す通り、高周波発振器７に接続されており、この高周波発振器７から１０ｋＨｚ 以上、６０ｋＨｚ 以下、具体的には５０ｋＨｚ の高周波電力が供給されて点灯されるようになっている。
【００３２】
このような構成のネオングロー放電灯は、高周波発振器７から５０ｋＨｚ 以上の高周波電力が供給されて点灯される。この場合、始動電圧Ｖｓ は１１３０Ｖとなり、導電性被膜５を形成しないランプに比べて始動電圧は２０％程度低くなった。
【００３３】
また、ランプ電圧ＶＬ は６００Ｖ、ランプ電流ＩＬ は２０ｍＡである。なお、ランプ電流ＩＬ を１ｍＡ〜１００ｍＡの範囲で変更することにより、調光が可能である。
【００３４】
このようなネオングロー放電灯は、特にランプ電流が比較的大きな１５〜２０ｍＡの時、前記した従来の場合に比べて光度が１．５倍程度に向上することが確認された。これは、ネオンの封入圧を高くしたためである。
【００３５】
ネオンの封入圧が３０Ｔｏｒｒ未満であると、光度の向上が期待できず、また、ナオンの封入圧が１２０Ｔｏｒｒを越えると始動電圧が極めて高くなり、始動が困難になる。したがって、ネオンの封入圧は３０〜１２０Ｔｏｒｒの範囲がよい。
【００３６】
そして、このネオングロー放電灯は、ネオンの封入圧を高くしたことにより陽光柱が絞られて細くなるにも拘らず、本実施例ではバルブ１の径を細くしてあるから、陽光柱の歪みや揺れ（スネーク）が防止される。このため放電が安定する。
【００３７】
バルブの内径が１．０ｍｍ未満であると、ランプが小さくなり過ぎて光源として使用できる分野が限られ、強度も低くなる。１０．０ｍｍを越えると、細く絞られた陽光柱がスネーク現象を生じ、放電が不安定になる。このため、バルブの内径は１．０〜１０．０ｍｍの範囲がよい。
【００３８】
また、このネオングロー放電灯は、高周波発振器７から１０ｋＨｚ 以上、６０ｋＨｚ 以下の高周波電力が供給されて点灯するから、ちらつきを生じない。
【００３９】
そして、ネオンの封入圧が高いから寿命中のネオンの消失が防止され、寿命特性が向上する。また、電極物質の飛散が少なくなり、このことからも、寿命特性が向上する。よって、１００００時間以上の寿命が得られる。
【００４０】
一方、封入ガス圧を高くすると、始動電圧が高くなるが、本実施例ではバルブ１の外面に、導電性被膜５を形成したから、始動時に一方の電極２と導電性被膜５の端部との間で局部的に放電が誘発され、この放電が他方の電極まで成長するようになり、導電性被膜５が両電極２，２間の全面放電を促すようになる。よって、始動を容易にし、始動電圧を引き下げることができる。
【００４１】
また、導電性被膜５にリード線などを簡単に接続することができ、このリード線を通じてアース等の電位を与えることができ、さらにシールド効果もあり、ランプから放出される高周波ノイズを遮断することもできる。
【００４２】
この場合、導電性被膜５はバルブ１の外面に形成したから、例え導電性被膜５から不純ガスが放出されても、バルブ１内にネオンに混入することがなく、したがってネオンの発光色を阻害することはなく、変色を防止することができる。
【００４３】
また、導電性被膜５はバルブ１の外面に形成したから、導電性被膜５にリード線などを簡単に接続することができ、このリード線を通じてアース等の電位を与えることができ、さらにシールド効果もあり、ランプから放出される高周波ノイズを遮断することもできる。
【００４４】
そして、バルブ１の端部内面には、冷陰極２，２を囲むようにしてα−アルミナ、酸化マグネシウム、酸化珪素などからなる電気絶縁層６，６が形成されているから、始動を確実に誘発させることができる。
【００４５】
すなわち電気絶縁層のない場合は、冷陰極２，２から導電性被膜５を通じて流れる電流経路のインピーダンスが小さくなり、局部放電から全体放電に移るときに電流が導電性被膜５を流れてしまい、全体放電へと移り難くなる。これに対して、冷陰極２，２を囲って電気絶縁層６，６を形成すると、冷陰極２，２と導電性被膜５との間で適度な絶縁がなされるから導電性被膜５側に流れる漏れ電流が小さくなり、局部放電から全体放電に円滑に移ることができる。
【００４６】
この場合、電気絶縁層６，６は、冷陰極２，２の先端よりも前方に所定距離Ｌを存して突出した領域に形成されており、このためこれら電気絶縁層６，６は冷陰極２，２を囲んでおり、良好な絶縁作用を奏する。
【００４７】
なお、上記離間Ｌは５〜１５ｍｍがよく、離間Ｌが５ｍｍ未満であると、始動時に導電性被膜５を通じて流れる電流経路のインピーダンスが小さくなり、冷陰極２，２と導電性被膜５との間に発生する局部放電が全面放電に移ろうとする時に電流が導電性被膜５を通じて漏れてしまい、全面放電へ移行し難くなる。また、上記距離Ｌが１５ｍｍを越えると、局部放電の距離が長くなり、始動電圧が高くなる。
【００４８】
また、高周波点灯のネオングロー放電灯の場合、始動電圧は高周波の周波数にも影響を受ける。本発明者らの実験によれば、点灯周波数を１０ｋＨｚ 以上、６０ｋＨｚ 以下に規制すると、始動電圧Ｖｓを１．５ｋＶ以下に引き下げられることが確認されている。
【００４９】
以上の理由から、光度を高めるためにネオンを３０Ｔｏｒｒ以上、１２０Ｔｏｒｒ以下の範囲の高い圧力で封入したネオングロー放電灯では、バルブ１０の外面に導電性被膜５を形成し、冷陰極２，２を囲んで電気絶縁層６，６を形成し、しかも点灯周波数を１０ｋＨｚ 以上、６０ｋＨｚ 以下、具体的には５０ｋＨｚ にすれば、封入ガス圧を高くしたにも拘らず、導電性被膜５が始動放電を誘発して全面放電を促し、よって始動を容易にし、始動電圧を引き下げることができる。
【００５０】
図４および図５は、図１に示すネオングロー放電灯を、反射体１０と組み合わせて構成した照明装置の構成を示す。この照明装置は、車載用のハイマウントストップランプやリアコンビネーションランプなどに適用して有効である。
【００５１】
反射体１０は、例えばアルミプレートをプレス加工して形成したもので、断面が楕円の一部形状、すなわちほぼＵ字形に近似しており、ネオングロー放電灯のバルブ軸に沿う長尺な形状をなしており、バルブ１と同等の長さを有し、したがって全体がほぼ樋形状をなしている。上記ネオングロー放電灯は、この反射体１０に収容されている。
【００５２】
なお、反射体１０の前面開口部には、透光性ガラスや合成樹脂からなる表示カバー１１が取付けられている。この場合、表示カバー１１は赤色に着色されて赤色に発光することが望ましい。
【００５３】
このような構成の照明装置は、ネオングロー放電灯から放出される光が直接、または反射体１０の反射面１２で反射されて、表示カバー１１を照射する。このため、表示カバー１１は背面から照らされる光により全面が光る。この場合、ネオングロー放電灯から放出される光は赤色系であり、表示カバー１１も赤色系に着色しておけば、前方に向けて赤色を面発光するようになる。そして、本発明のネオングロー放電灯から放出される光は光度が高いので、表示カバー１１の光度も高くなり、遠方からの視認性が向上する。
【００５４】
なお、表示カバー１１は、赤色に着色した透光性のものに限らず、無色透明な表示カバーを用いてネオングロー放電灯から放出される赤系の発光のみで表示するものであっても実施可能である。
【００５５】
また、本発明は、ネオングロー放電灯に限らず、キセノンランプ等のような他の希ガス放電灯であっても実施可能である。
そして、電極は冷陰極に限らず、小形の熱陰極であっても実施可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、導電性被膜（ＥＣ膜）をバルブの外面に形成したから、始動時には導電性被膜と電極との間で放電を誘発し、よって始動電圧を引き下げることができる。したがって、希ガスの封入圧が高いにも拘らず、始動性が向上し、光度が向上する。しかも、導電性被膜はバルブの外面に形成したから、不純ガスが発生しても、封入ガスに影響を及ぼすことがなく、封入ガスの発光色を変色させるなどの不具合が防止される。
さらに、バルブ端部に、電極を囲って電気絶縁層を形成したから、始動時に局部放電から全体放電に円滑に移ることができる。すなわち電気絶縁層がない場合は、電極から導電性被膜を通じて流れる電流経路のインピーダンスが小さくなり、局部放電から全体放電に移るときに電流が導電性被膜を流れてしまい、全体放電へ移り難くなる。これに対して、電極を囲って電気絶縁層を形成すると、適度な絶縁がなされ、導電性被膜側に流れる漏れ電流が小さくなり、局部放電から全体放電に円滑に移ることができる。
【００５８】
請求項２の発明によれば、上記電気絶縁層は、α−アルミナ、酸化マグネシウム、酸化珪素のうちの少なくとも１種により形成されているから、耐熱絶縁作用に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すネオングロー放電灯の断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。
【図３】同実施例のネオングロー放電灯の端部を拡大して示す断面図。
【図４】上記ネオングロー放電灯を反射体に組み込んで構成した照明装置の分解した斜視図。
【図５】
その組み付け状態の断面図。
【符号の説明】
１…バルブ ２…冷陰極
３…封止部 ４…口金
５…導電性被膜 ６…電気絶縁層
７…高周波発振器
１０…反射体 １１…表示カバー
１２…反射面

Claims (2)

1. 両端部に電極が封装されたバルブ内に発光物質として３０Torr以上、１２０Torr以下の希ガスを封入した希ガス放電灯において、
   上記バルブの外面に導電性被膜を形成し、バルブ端部のバルブ内面に電極を囲って電気絶縁層を形成したことを特徴とする希ガス放電灯。
2. 上記電気絶縁層は、α−アルミナ、酸化マグネシウム、酸化珪素のうちの少なくとも１種により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の希ガス放電灯。

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