JPH11111236A

JPH11111236A - 放電ランプ

Info

Publication number: JPH11111236A
Application number: JP9267399A
Authority: JP
Inventors: Kunio Yuasa; 邦夫湯浅
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1999-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】効率の良い一般照明用の放電ランプを構成す
る。【解決手段】放電ランプ11は、内管12、中管13、外管
14の三重管構造とする。内管12と中管13との間に、キセ
ノンを充填した放電空間16を形成する。中管13と外管14
との間に、窒素を充填した外側空間17を形成する。内管
12の内側面と、中管13の外側面とに電極21，22を設け
る。外管14の内側面に蛍光体26を設ける。電極21，22に
交流電圧を印加すると、誘電体バリアー放電により紫外
線が発生する。この紫外線が蛍光体26に当たると、可視
光が発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光体を備えた放
電ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、特公平８−２１３６９号
公報に記載さているように、いわゆる誘電体バリアー放
電を用いた方式の紫外線発光ランプが提案されている。
この紫外線発光ランプは、例えば、紫外線を透過する石
英製などのガラス容器内にキセノン（Ｘｅ）などの紫外
線を発光する物質を封入し、ガラス容器の外部あるいは
外部と内部とにメッシュ状などの電極を配置し、このガ
ラス容器のガラス壁を誘電体とし、電極に高電圧を印加
して放電させるようになっている。また、この方式で
は、ガラス壁を介しての放電のため、いわゆる無声放電
となり、パルス状の電流が流れる。そして、このパルス
状の電流は、高速の電子流を持ち、かつ、休止区間が多
いため、キセノンなどの紫外線を出す物質を多量に励起
し、かつ、励起された物質が一時的にエキシマ状態の分
子状態に結合し、基底状態に戻るときに再吸収の少ない
紫外線を効率良く放出する。また、メッシュ状などの電
極を用いることにより、大面積に安定的に放電を生ぜし
め、安定放電時には、電極のメッシュの各交点付近で発
光が観測される。

【０００３】しかしながら、このように誘電体バリアー
放電を用いた方式の紫外線発光ランプでは、発光は主と
して紫外線であり、一般照明用として用いることが困難
である。

【０００４】この点、例えば、信学技報ＥＩＤ９５−１
２６（社団法人電子情報通信学会発行）に報告されてい
るように、誘電体層を挟んで発生させた放電による紫外
線を蛍光体に当てて可視光を得る構成が提案されてい
る。

【０００５】図４は、従来の放電ランプの構成を示す説
明図である。

【０００６】この構成は、図４に示すように、相対向す
る２枚の平板状のガラス基板１，２を備え、これらガラ
ス基板１，２同士の間の空間が、キセノンが満たされた
放電空間３となっている。また、誘電体層とみなされる
表面側のガラス基板１の表面側には、透明電極４が形成
されているとともに、裏面側のガラス基板２の表面側に
は、金属電極５が形成されている。さらに、表面側のガ
ラス基板１の裏面側には、蛍光体膜６が形成されている
とともに、裏面側のガラス基板２の金属電極５の表面側
は、誘電体７で覆われ、さらに、この誘電体７の表面側
に、蛍光体膜８が形成されている。そして、上記の電極
４，５間に交流電源９から交流電圧を印加することによ
り、放電空間３のキセノンを励起して紫外線を発生さ
せ、この紫外線を蛍光体膜８に当てて、蛍光体を発光さ
せるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構成では、放電部分と発光部分とがガラス基板の一面あ
るいは両面に形成されており、入力がある一定値を越え
ると、放電の密度が上昇し、放電部分近傍のガラス基板
に局部的な加熱が生じて強度が低下し、ガラス基板に孔
があき、ランプがリークするなどして、光出力の増加が
困難である問題を有している。また、上記の構成では、
表面側に透明電極が露出するため、一般照明用として用
いる際は扱いが煩雑になる問題を有している。

【０００８】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、効率が良く、光出力を容易に増加できるととも
に、扱いの容易な放電ランプを提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の放電ラン
プは、絶縁性を有する第１の基体と；この第１の基体の
表面側に位置し、少なくとも一部は紫外線が透過すると
ともに絶縁性を有する第２の基体と；この第２の基体の
表面側に離間して位置する透光性を有する第３の基体
と；第１の基体と第２の基体との間に気密に形成された
放電空間と；この放電空間に充填された紫外線発光源と
なる放電物質と；第１の基体の裏面側に設けられた第１
の電極と；第２の基体の表面側に設けられた第２の電極
と；第３の基体の裏面側に設けられた蛍光体と；を具備
するものである。

【００１０】そして、この構成では、第１および第２の
電極間に電圧を印加することにより、放電空間の放電物
質を励起して紫外線を発生させ、この紫外線を蛍光体に
当てて、この蛍光体から可視光などを発光させる。蛍光
体を設けた第３の基体が、電極を備え放電空間を構成す
る第１および第２の基体の表面側に離間して設けられて
いるので、各基体に加わる熱的影響が低減される。ま
た、表面側に位置する第３の基体の表面側には電極およ
び蛍光体が設けられていないので、扱いが容易になる。

【００１１】請求項２記載の放電ランプは、請求項１記
載の放電ランプにおいて、第１ないし第３の基体は略筒
状に形成されたものである。

【００１２】そして、この構成では、第１ないし第３の
基体を略筒状とした三重管構造とすることにより、径方
向の全周に可視光を照射する一般的な照明に容易に用い
られる。

【００１３】請求項３記載の放電ランプは、請求項１記
載の放電ランプにおいて、第１ないし第３の基体は略平
板状に形成されたものである。

【００１４】そして、この構成では、第１ないし第３の
基体を略平板状とすることにより、面状に発光する面状
光源に容易に用いられる。

【００１５】請求項４記載の放電ランプは、請求項１な
いし３いずれか一記載の放電ランプにおいて、第２の基
体と第３の基体との間に気密に形成された外側空間と；
この外側空間に充填された空気より紫外線を吸収しにく
い充填物質と；を具備するものである。

【００１６】そして、この構成では、紫外線が吸収され
ることなく蛍光体に到達し、効率が向上する。

【００１７】請求項５記載の放電ランプは、請求項１な
いし４いずれか一記載の放電ランプにおいて、第１およ
び第２の基体は石英ガラスを用いて形成されたものであ
る。

【００１８】そして、この構成では、石英ガラスを用い
ることにより、第１および第２の基体の耐熱性が向上す
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の放電ランプの一実
施の形態を図面を参照して説明する。

【００２０】図１は、本発明の放電ランプの一実施の形
態を示す説明図であり、図２は、同上放電ランプの断面
図である。

【００２１】図１および図２において、11は放電ランプ
で、この放電ランプ11は、それぞれ略円筒状すなわち略
直管状をなす第１の基体としての内管12、第２の基体と
しての中管13、および第３の基体としての外管14を同心
状に備えた三重管構造のガラス容器を備えている。そし
て、内管12、中管13、外管14は、それぞれ全長約２００
mm、肉厚１mmで、内管12の外径は２０mm、中管13の外径
は３０mm、外管14の外径は４０mmに設定されている。

【００２２】また、少なくとも、内管12および中管13
は、耐熱性の高いすなわち熱的な変形に強い石英ガラス
にて形成されている。一方、外管14は石英ガラスあるい
はソーダライムガラスにて形成され、ソーダライムガラ
スにて形成する場合には、石英ガラスとソーダライムガ
ラスとの熱膨張率の差異を緩衝可能な接着剤などを用い
て、内管12および中管13と接合されている。

【００２３】そして、内管12と中管13、および中管13と
外管14はそれぞれ長手方向の両端部で気密に閉塞され、
内管12と中管13との間に密閉空間である放電空間16が形
成されているとともに、中管13と外管14との間に密閉空
間である外側空間17が形成されている。そして、放電空
間16には、放電物質として、ピーク波長１７２nmの紫外
光を発光するキセノンガスが約５３０００Paの圧力で封
入されている。一方、外側空間17には、充填物質とし
て、約１気圧の窒素が充填されている。

【００２４】また、内管12の内周側すなわち被放電側に
は、第１の電極としての内側電極21が形成されていると
ともに、中管13の外周側すなわち被放電側には、第２の
電極としての外側電極22が形成されている。そして、内
側電極21は、電極と反射鏡とを兼用するアルミニウム部
材であり、外側電極22は、メッシュ状すなわち格子状に
形成されている。すなわち、これら電極21，22は、内管
12、放電空間16、および中管13を挟んで所定間隔で対向
するとともに、それぞれ放電ランプ11の外部で電源回路
24に接続され、電圧が印加されるようになっている。

【００２５】さらに、外管14の内周側すなわち放電側に
は、白色蛍光体である蛍光体26が膜状に塗布されてい
る。また、この蛍光体26は、赤、緑、青にピーク波長を
有する三種蛍光体すなわち（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ，
ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｅと（Ｂａ，Ｅｕ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ
₁₇との混合蛍光体である。

【００２６】次に、この実施の形態の動作を説明する。

【００２７】まず、電源回路24から放電ランプ11の電極
21，22に、約４０kHz 、約４０kVの高周波電圧を印加す
る。

【００２８】すると、これら電極21，22間に、肉厚１mm
のガラス壁である内管12および中管13を介して、放電空
間16内で放電が生じる。この放電は、高周波の無声放電
であるいわゆるバリアー放電であり、糸状の放電が多数
本生じて、この放電から紫外線が誘起される。そして、
この紫外線が蛍光体26に到達し、この蛍光体26を励起し
て、一様な白色光を生じる。

【００２９】実験の結果、この放電ランプ11の輝度値は
３５０００cd/m2 を充分に得、ランプ効率は約１５Lm/W
となった。

【００３０】また、上記図４に示す構成では、例えば、
ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｅ系の緑色蛍光体を用いた実験で
は、輝度値４００００cd/m2 を越える値でガラス基板に
孔が生じる問題が生じたが、本実施の形態では、最大１
５kVの高周波放電に対しても、内管12、中管13、および
外管14のいずれにも、孔が生じるなどの問題は生じなか
った。

【００３１】このように、本実施の形態によれば、内管
12、中管13、および外管14の三重管構造とし、放電空間
16の外周側に離間して蛍光体26を配置して、放電部分と
発光部分とを離間させたため、熱が集中して発生するこ
とがなく、さらに、放電部分である内管12と中管13とは
熱的な変形に強い部材である石英ガラスを用いて形成し
たため、耐熱性を向上できる。そこで、充分な強度で放
電させ、多量の紫外線を生成して、この紫外線を蛍光体
26で可視光に変換することができる。このように、光出
力を向上させた場合にも、放電ランプ11を構成する部材
に損傷を与えることなく、エキシマランプの原理を用
い、水銀を用いずに、効率の良い可視光用放電ランプす
なわち一般照明用のランプを構成することができる。

【００３２】また、外管14の外側には、電極あるいは蛍
光体が露出しないため、扱いを容易にすることができ
る。

【００３３】さらに、外側空間17には、窒素を充填した
ため、外気に含まれる二酸化炭素あるいは酸素による紫
外線の吸収がなく、効率を向上することができる。

【００３４】また、放電ランプ11の外形は略直管状をな
し、径方向の全周に発光するため、一般照明用のランプ
としての扱いを容易にすることができる。

【００３５】図３は、本発明の他の実施の形態を示す説
明図である。また、図１および図２に示す構成と同様の
構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

【００３６】この放電ランプ31の構成では、内管12、中
管13および外管14に対応して、それぞれ平板状のガラス
である内板32、中板33、および外板34を用いるととも
に、これら内管12と中管13との間の外周部および中板33
と外板34との間の外周部をシール部材35で気密に保持し
て、放電空間16および外側空間17を構成している。

【００３７】そして、この実施の形態においても、上記
の実施の形態と同様の作用効果を奏するとともに、平面
状に発光するため、液晶表示装置のバックライトなどに
容易に用いることができる。

【００３８】なお、上記の各実施の形態では、放電空間
16に封入する封入ガスとしてキセノン（Ｘｅ）ガスのみ
を用いたが、封入ガスは、蛍光体を充分に励起するもの
であれば良く、キセノンあるいは他の希ガスに限定され
るものではなく、例えば、他の希ガス、あるいは希ガス
と他の物質との混合物を用いることもできる。

【００３９】また、外側空間17には、窒素ガスを充填し
たが、この外側空間17は、紫外光を充分に透過するもの
であれば良く、窒素ガス以外のガスを充填してもよく、
あるいは、気密を保たずに外部と連通させることもでき
る。

【００４０】

【発明の効果】請求項１記載の放電ランプによれば、第
１および第２の電極間に電圧を印加することにより、放
電空間の放電物質を励起して紫外線を発生させ、この紫
外線を蛍光体に当てて、この蛍光体から可視光などを発
光し、一般照明として用いることができる。蛍光体を設
けた第３の基体が、電極を備え放電空間を構成する第１
および第２の基体の表面側に離間して設けられているた
め、各基体に加わる熱的影響を低減できる。そこで、電
極に大きな電圧を印加することが可能になり、高輝度の
照明を実現できる。また、表面側に位置する第３の基体
の表面側には電極および蛍光体が設けられていないの
で、扱いを容易にできる。

【００４１】請求項２記載の放電ランプによれば、請求
項１記載の効果に加え、第１ないし第３の基体を略筒状
とした三重管構造とすることにより、径方向の全周に可
視光を照射する一般的な照明に容易に用いることができ
る。

【００４２】請求項３記載の放電ランプによれば、請求
項１記載の効果に加え、第１ないし第３の基体を略平板
状とすることにより、面状に発光する面状光源として容
易に用いることができる。

【００４３】請求項４記載の放電ランプによれば、請求
項１ないし３いずれか一記載の効果に加え、紫外線を吸
収されることなく蛍光体に到達させ、効率を向上でき
る。

【００４４】請求項５記載の放電ランプによれば、請求
項１ないし４いずれか一記載の効果に加え、石英ガラス
を用いることにより、第１および第２の基体の耐熱性が
向上するため、電極に大きな電圧を印加することが可能
になり、高輝度の照明を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放電ランプの一実施の形態を示す説明
図である。

【図２】同上放電ランプの断面図である。

【図３】本発明の他の実施の形態を示す説明図である。

【図４】従来の放電ランプの構成を示す説明図である。

【符号の説明】

11 放電ランプ 12 第１の基体としての内管 13 第２の基体としての中管 14 第３の基体としての外管 16 放電空間 17 外側空間 21 第１の電極としての内側電極 22 第２の電極としての外側電極 26 蛍光体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性を有する第１の基体と；この第１
の基体の表面側に位置し、少なくとも一部は紫外線が透
過するとともに絶縁性を有する第２の基体と；この第２
の基体の表面側に離間して位置する透光性を有する第３
の基体と；第１の基体と第２の基体との間に気密に形成
された放電空間と；この放電空間に充填された紫外線発
光源となる放電物質と；第１の基体の裏面側に設けられ
た第１の電極と；第２の基体の表面側に設けられた第２
の電極と；第３の基体の裏面側に設けられた蛍光体と；
を具備することを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】第１ないし第３の基体は略筒状に形成さ
れたことを特徴とする請求項１記載の放電ランプ。
【請求項３】第１ないし第３の基体は略平板状に形成
されたことを特徴とする請求項１記載の放電ランプ。
【請求項４】第２の基体と第３の基体との間に気密に
形成された外側空間と；この外側空間に充填された空気
より紫外線を吸収しにくい充填物質と；を具備すること
を特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の放電ラ
ンプ。
【請求項５】第１および第２の基体は石英ガラスを用
いて形成されたことを特徴とする請求項１ないし４いず
れか一記載の放電ランプ。