JPH11213950A

JPH11213950A - 低圧ガス放電ランプおよび照明装置

Info

Publication number: JPH11213950A
Application number: JP1687998A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Tsuchiya; 竜二土屋; Masasane Takagi; 将実高木
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1998-01-29
Filing date: 1998-01-29
Publication date: 1999-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】陽光柱の安定が得られて明るさのちらつきを生
じないとともに、希ガスの消失による輝度低下を抑制し
た低圧ガス放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提
供する。【解決手段】細長い透光性気密容器の両端に一対の電極
を封着し、内部に希ガスを封入するとともに、透光性気
密容器の内面にγアルミナ層を形成し、かつ外表面に電
極間の放電路に沿って導電性物質条を形成してなる。透
光性気密容器の内面側には、蛍光体層を形成し、希ガス
としてキセノンを封入して放電により紫外線を発生し、
紫外線で蛍光体層を励起して所望の可視光を得るように
構成することができる。γアルミナ層は緻密な膜にでき
るので、導電性物質条に引き寄せられた陽光柱から希ガ
スイオンが透光性気密容器の内面に侵入するのを抑制で
き、陽光柱が安定して明るさのちらつきを生じなくなる
とともに、希ガスの消失を防止して寿命中の輝度低下を
少なくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、希ガスを封入した
低圧ガス放電ランプおよびこれを用いた照明装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車の計器パネルに配置した各種計器
を背面から照明する、いわゆるバックライトにおいて
は、一般的には小形の白熱電球が用いられているが、た
とえば特開平２−８０９１６号公報に記載されているも
のにおいては、屈曲した小形の蛍光ランプを用いてい
る。このような蛍光ランプを用いることにより、省電力
を図るとともに、パネル面の輝度を高くして視認性を著
しく向上することができる。

【０００３】しかしながら、従来のこの種蛍光ランプ
は、水銀の低圧蒸気放電を利用して紫外線を発生させ、
紫外線により蛍光体層を励起して可視光を発光する構成
である。

【０００４】ところが、水銀蒸気圧は、周囲温度の影響
を受けて大きく変化するため、この種蛍光ランプは、低
温時の光束が不足するという問題がある。

【０００５】このため、蛍光ランプにヒータを添設し
て、低温時に蛍光ランプを加熱して水銀蒸気圧を高める
など付帯設備が必要となり、必然的に高価になってしま
い、普及の阻害要因になっている。

【０００６】また、環境負荷の大きな水銀を用いること
は好ましくない。

【０００７】そこで、本発明者らは、水銀に代えてキセ
ノンなどの希ガスの低圧ガス放電を用いて紫外線を発生
し、蛍光体層により可視光を発光させることを着想し
た。希ガスの低圧ガス放電は、周囲温度の影響を受けに
くいので、従来のような問題はないが、十分な光束を得
るのが困難である。

【０００８】光束を多くするとともに長寿命化を目指し
て、希ガス封入圧を高めると、陽光柱が収縮してスネー
キングが発生し、明るさのちらつきを生じるという問題
のあることが分かった。

【０００９】本発明者らは、さらに研究の結果、陽光柱
の安定化を図る発明を完成し、この発明は特願平９−２
５５７０４号として出願されている。その概要は以下の
とおりである。

【００１０】すなわち、低圧ガス放電ランプは、常温に
おける希ガスの封入圧をｐ（ｔｏｒｒ）、希ガスの分子
半径をｒ_g（Å）としたとき、数式１を満足するととも
に、透光性気密容器の内径２ｒが数式２を満足するもの
とする。

【００１１】

【数１】ｒ_g ²×ｐ≧１００

【００１２】

【数式２】２ｒ≦５ｍｍまた、上記出願には透光性気密
容器の外表面に放電路に沿って補助電極を形成して、陽
光柱を透光性気密容器の内壁に引き付けて安定化させる
ことも開示されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、透光性気密
容器の外表面に導電性物質条を放電路に沿って形成する
ことにより、陽光柱を導電性物質条に引き付けて陽光柱
の安定化を図ると、明るさのちらつきを低減することが
できるが、希ガスの正のイオンが透光性気密容器の表面
に侵入して比較的短期間の間に消失していき、陽光柱の
部分的収縮による明るさのちらつきを生じるという問題
のあることが分かった。特にこの問題は調光点灯時に顕
著になる傾向がある。

【００１４】そこで、本発明者は、種々検討および試作
の結果、ようやく本発明を完成するに至った。

【００１５】本発明は、陽光柱の安定が得られて明るさ
のちらつきを生じないとともに、希ガスイオンの消失に
よる陽光柱の部分的収縮を防止して、調光時の明るさの
ちらつきをさらに少なくした低圧ガス放電ランプおよび
これを用いた照明装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の低圧ガ
ス放電ランプは、細長い透光性気密容器と；透光性気密
容器の内面に形成されたγアルミナ層と；透光性気密容
器の両端に封着した一対の電極と；透光性気密容器の内
部に封入された希ガスと；透光性気密容器の外表面にお
いて電極間の放電路に沿って形成された導電性物質条
と；を具備したことを特徴としている。

【００１７】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【００１８】「透光性気密容器」とは、低圧ガス放電に
より発生した放射を外部に導出するために、少なくとも
所要部分が透光性であるとともに、内部に放電媒体を封
入して放電によって発生する熱に耐え得るような気密性
および耐熱性を備えているものをいう。しかし、材質は
限定されるものではなく、たとえばガラス、セラミック
スなどを用いることができる。また、ガラスは、硬質ガ
ラス、半硬質ガラスおよび軟質ガラスのいずれでもよ
く、要すれば石英ガラスを用いることができる。

【００１９】「細長い透光性気密容器」とは、内径の２
倍以上の長さを備えているものをいう。

【００２０】透光性気密容器の形状は、直管状および非
直線状のいずれでもよい。非直線状とは、たとえば円環
状、Ｃ字状、Ｕ字状、Ｌ字状またはこれらに近い形状な
ど直管状でない形状であることをいう。

【００２１】γアルミナ層は、たとえばγアルミナの微
粒子の懸濁液を透光性容器の内面に塗布し、乾燥後焼成
して形成することができる。ＣＶＤ法などによってもγ
アルミナ層を形成することができる。γアルミナ層の厚
さは、０．１〜１０μｍの範囲が効果的である。

【００２２】電極は、小形化が容易であることから、小
形の低圧ガス放電ランプにおいては、冷陰極が用いられ
ることが多いが、要すれば熱陰極であっってもよい。

【００２３】希ガスは、主にネオン、アルゴン、クリプ
トンおよびキセノンのいずれか一種または複数種を用い
ることができる。特にキセノンは、低圧ガス放電により
紫外線を発生するので、この紫外線により蛍光体層を励
起して所望の可視光を発光する場合に好適である。しか
し、本発明は所望により、低圧希ガス放電による放射を
そのまま可視光または紫外線として外部に導出してもよ
い。

【００２４】透光性気密容器の内径と封入する希ガスと
の関係について、本発明においては、先の特許出願と同
様に、下記のとおりにすることができる。すなわち、低
圧ガス放電ランプは、常温における希ガスの封入圧をｐ
（ｔｏｒｒ）、希ガスの分子半径をｒ_g（Å）としたと
き、数式１を満足するとともに、透光性気密容器の内径
２ｒが数式２を満足するものとする。

【００２５】

【数１】ｒ_g ²×ｐ≧１００

【００２６】

【数２】２ｒ≦５ｍｍ主な希ガスの原子半径（Å）、封入圧（ｔｏｒｒ）（下
限値）について表１に示す。なお、原子半径は、「新版
物理定数表」（朝倉書店発行）から引用した。

【００２７】

【表１】希ガスネオンアルゴンクリプトンキセノン原子半径（Å）１．１７１．４３１．５９１．７５封入圧(torr) ６５４０３０３０上記の関係において製作された低圧ガス放電ランプで
は、陽光柱の半径が２〜３ｍｍ程度になる。

【００２８】次に、「導電物質条」とは、線状または帯
状をなす細長い導電性物質を意味し、導電性金属、導電
性合成樹脂または導電性ゴムなどによって形成すること
ができる。導電性金属たとえばアルミニウム、銅または
銀などの箔を直接透光性気密容器の外面に形成したり、
透明または不透明の合成樹脂フィルムを基体として、こ
れに蒸着などにより金属箔を形成し、合成樹脂フィルム
を透光性気密容器に接着することにより、透光性気密容
器の外面に導電性物質条を形成することができる。ま
た、導電性合成樹脂および導電性ゴムは、合成樹脂およ
びゴムに金属や炭素の粉末を混合したものや、導電性物
質を組成の一部とする合成樹脂およびゴムにより得るこ
とができる。導電性合成樹脂および導電性ゴムの場合に
は、透光性気密容器の外面に直接被着させることが容易
である。

【００２９】導電性物質条を透光性気密容器の外表面に
形成する位置は、以下のとおりである。すなわち、透光
性気密容器が直管状の場合は、透光性気密容器の外周の
任意の位置において電極間の放電路に沿って直線状に形
成すればよい。また、透光性気密容器が非直線形状の場
合には、透光性気密容器の外面において、電極間の最短
距離またはその近傍に形成すると効果的である。なお、
導電性物質条が電極間の最短距離の近傍であるとは、最
短距離と最長距離との中間点より最短距離側に位置して
いることをいう。また、導電性物質条の両端は、気密容
器の両端の電極に対向するか、電極の近傍に位置してい
る。

【００３０】また、導電性物質条は、所望により、一方
の電極に電気的に接続した状態に形成することができ
る。しかし、電極に接続していない状態であってもよ
い。それは本発明の低圧ガス放電ランプの点灯に際し
て、低圧ガス放電ランプに対して外部の配線により導電
性物質条を接続してもよいし、また要すれば導電性物質
条を両電極とは異なる電位になるようにアース電位を含
む電位源に接続することができるし、さらにはいずれの
電位源にも接続していなくても陽光柱と導電性物質条と
の間に形成される浮遊静電容量により導電性物質条によ
る陽光柱の引き付けを行わせることができるからであ
る。

【００３１】そうして、本発明においては、上記のよう
にγアルミナ層を透光性気密容器の内面に形成したこと
により、γアルミナ層は接触帯電量が正であるので、陽
光柱が導電性物質条に引き寄せられて透光性気密容器の
内面に接近した際に、希ガスイオンが気密容器の表面に
侵入して消失するのを阻止することができる。これによ
り、調光時に陽光柱が部分的に収縮して明るさのちらつ
きを生じるのを抑制する。そのメカニズムは必ずしも判
明しているわけではないが、これはγアルミナ層により
陽光柱がある程度の広がりを維持することができるため
ではないかと考えられる。もちろん、導電性物質条に陽
光柱が引き付けにより、陽光柱が安定し、明るさのちら
つきが生じなくなる。

【００３２】請求項２の発明の低圧ガス放電ランプは、
請求項１記載の低圧ガス放電ランプにおいて、希ガス
は、キセノンであり；透光性気密容器の内面側に形成さ
れていて、希ガスの低圧放電により発生した紫外線によ
って励起されて可視光を発光する蛍光体層を具備してい
る；ことを特徴としている。

【００３３】本発明において、蛍光体層が透光性気密容
器の内面側に形成されているとは、透光性気密容器の内
面に直接蛍光体層が形成されていることの他に、透光性
気密容器と蛍光体層との間に何らかの層が介在している
ことをも含む意味である。

【００３４】そうして、本発明においては、希ガスとし
てキセノンを用いてキセノンの低圧ガス放電により紫外
線を発生させ、この紫外線により励起されて可視光を発
光する蛍光体層を具備していることにより、所望の光色
および演色性を有する可視光を得ることができる。

【００３５】このため、本発明の低圧ガス放電ランプ
は、従来の水銀を封入した蛍光ランプと代替可能にな
る。

【００３６】請求項３の発明の低圧ガス放電ランプは、
請求項１または２記載の低圧ガス放電ランプにおいて、
導電性物質条は、金属箔からなり、接着により透光性気
密容器の外表面に形成されていることを特徴としてい
る。

【００３７】金属箔は、これを直接透光性気密容器の外
表面に接着してもよいし、適当な基体を介して透光性気
密容器に接着することもできる。基体として、透明合成
樹脂シートたとえば透明ポリエステルシートを用いるこ
とができる。

【００３８】金属箔の透光性気密容器への接着は、予め
金属箔または基体の背面に施与しておいた粘着性接着剤
によってもよい。

【００３９】そうして、本発明においては、金属箔を接
着して導電性物質条を形成することにより、導電性物質
条を薄くすることができるので、照明装置への組み込み
の際に導電性物質条が邪魔になりにくい。

【００４０】また、光反射率の高い金属たとえば銀、ア
ルミニウムなどの金属を用いることにより、導電性物質
条を反射体として利用することができる。

【００４１】請求項４の発明の照明装置は、照明装置本
体と；照明装置本体に配設された請求項１ないし３のい
ずれか一記載の低圧ガス放電ランプと；を具備している
ことを特徴としている。

【００４２】本発明において、照明装置とは、低圧ガス
放電ランプの発光を何らかの照明目的で用いるあらゆる
装置を含む概念である。照明装置を例示すれば、以下の
とおりである。すなわち、バックライトおよびバックラ
イトを組み込んだ各種装置たとえば自動車用計器パネ
ル、ならびに照明器具、表示装置などである。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００４４】図１は、本発明の低圧ガス放電ランプの第
１の実施形態を示す正面図である。

【００４５】図２は、同じく拡大端面図である。

【００４６】図において、１は透光性気密容器、２は電
極、３は導入線、４は導電性物質条、５はγアルミナ
層、６は蛍光体層である。

【００４７】透光性気密容器１は、ホウ珪酸ガラス（半
硬質ガラス）からなり、外径３ｍｍ、内径２ｍｍ、有効
長５００ｍｍであり、図１に示すように変形円環形状の
非直線形状に湾曲している。

【００４８】電極２は、ニッケル筒からなる冷陰極で、
透光性気密容器１の両端に封着されている。

【００４９】導入線３は、透光性気密容器１の両端を気
密に貫通して内部の先端に電極２を支持するとともに、
電極２に外部から電流を供給する。

【００５０】導電性物質条４は、幅１ｍｍのアルミニウ
ム箔からなり、変形円環形状の内周面に貼着されてい
る。そして、導電性物質条４の端部はそれぞれ電極２に
対向する位置にある。

【００５１】γアルミナ層５は、図２に示すように、透
光性気密容器１の内面のほぼ全体にわたって膜厚０．５
μｍに形成されている。

【００５２】蛍光体層６は、３波長発光形の蛍光体から
なり、γアルミナ層５の内面に膜厚約２０μｍに形成さ
れている。この蛍光体は、キセノンの低圧ガス放電によ
って発生した紫外線を照射されることにより、励起して
可視光を発光する。

【００５３】透光性気密容器１内にはキセノンを約８０
ｔｏｒｒ封入して低圧ガス放電ランプが構成されてい
る。

【００５４】そうして、本実施形態の低圧ガス放電ラン
プと、γアルミナ層を形成しない以外は本実施形態と同
一仕様の比較用ランプとを製作して、高周波インバータ
の出力端を一対の電極２、２に接続するとともに、導電
性物質条４の一端を一方の電極に接続して、周波数３０
ｋＨｚで１００％点灯し、さらに周波数１００ｋＨｚで
調光点灯した。その結果、本実施形態および比較用ラン
プのいずれも、陽光柱は導電性物質条４に引き寄せられ
て十分に安定し、明るさのちらつきは全く発生しなかっ
た。

【００５５】図３は、本発明の低圧ガス放電ランプの第
２の実施形態を示す正面図である。

【００５６】図において、図１と同一部分には同一符号
を付して説明は省略する。

【００５７】本実施形態は、導電性物質条４を電極間の
最短距離の近傍に形成している点で異なる。

【００５８】すなわち、導電性物質条４を電極間の最短
距離と最長距離との中点より最短距離側に位置させてい
る。その他の構成は、図１に示す第１の実施形態と同様
である。

【００５９】そうして、本実施形態においても、陽光柱
は導電性物質条４に十分引き寄せられて調光時であって
も安定し、そのため明るさのちらつきは生じなかった。

【００６０】寿命中の輝度低下は第１の実施形態とほぼ
同様であった。

【００６１】図４は、本発明の照明装置の一実施形態と
しての自動車用計器パネルにおける表示パネルを示す正
面図である。

【００６２】図において、１１は表示パネルで、左から
燃料計指示部１１ａ、スピードメーター指示部１１ｂ、
タコメーター指示部１１ｃおよび水温計指示部１１ｄを
図示している。実際には、以上の他に種々の表示および
警告の発光表示部を備えている。

【００６３】表示パネル１１は、各メーター指示部１１
ａ、１１ｂ、１１ｃおよび１１ｄの部分が透光性に形成
されているが、地の部分が遮光性に形成されている。な
お、１２は回転軸、１３は指針で、それぞれ計器パネル
の組立状態で図示の位置に配設される。

【００６４】図５は、本発明の一実施形態としての自動
車用計器パネルにおける反射パネルを示す正面図であ
る。

【００６５】図６は、図５のVI-VI'線に沿う断面図であ
る。

【００６６】各図において、１３は反射パネルで、表示
パネル１１の背方に配設されるが、各メーター指示部１
１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび１１ｄに対向する部分に
は、反射面１３ａ、１３ｂ、１３ｃおよび１３ｄが形成
されている。なお、１３ｅはランプホルダ、１３ｆはメ
ーター装着部である。

【００６７】各反射面１３ａ、１３ｂ、１３ｃおよび１
３ｄは、図６に示すように、反射パネルの凹窪部内に形
成されていて、それぞれ凹窪部内に収納される低圧ガス
放電ランプ（図示しない。）を包囲してガス放電ランプ
から放射されて反射面に入射した光が反射面で反射して
表示パネル１１の対向するメーター指示部１１ａ、１１
ｂ、１１ｃおよび１１ｄに向かうように作用する。

【００６８】ランプホルダ１３ｅは、車体にアースされ
る金属製で、ガス放電ランプを支持するとともに、導電
性物質条に電気的に接続して、導電性物質条をアースす
る。なお、ガス放電ランプの一方の電極もアースされ
る。また、図示しないが、ガス放電ランプは、気密容器
の発光部がそれぞれのメーター指示部の輪郭にほぼ等し
い形状になるような長さを付与され、かつ湾曲されて非
直線形状に形成されている。すなわち、燃料計および水
温計においては１／４円弧状をなす低圧ガス放電ランプ
が、またスピードメーターおよびタコメーターにおいて
は図１に示すような変形円環状をなす低圧ガス放電ラン
プが、それぞれ用いられる。

【００６９】

【発明の効果】請求項１ないし３の各発明によれば、細
長い透光性気密容器の外表面において透光性気密容器の
両端に封着された一対の電極間の放電路に沿って導電性
物質条を形成するとともに、透光性気密容器の内面にγ
アルミナ層を形成したことにより、陽光柱が導電性物質
条に引き付けられた際に希ガスイオンが透光性気密容器
の内面に侵入するのを効果的に阻止することができ、こ
れにより調光時に陽光柱が部分的に収縮して明るさのち
らつきを生じるのを抑制するとともに、陽光柱を安定化
して明るさのちらつきが生じにくい低圧ガス放電ランプ
を提供することができる。

【００７０】請求項２の発明によれば、加えて希ガスが
キセノンで、透光性気密容器の内面側にキセノンの放電
により発生する紫外線で可視光を発光する蛍光体層を具
備したことにより、所望の可視光を得る低圧ガス放電ラ
ンプを提供することができる。

【００７１】請求項３の発明によれば、加えて導電性物
質条が金属箔からなり、接着により透光性気密容器の外
表面に形成したことにより、導電性物質条を薄くして照
明装置への組み付けを容易にした低圧ガス放電ランプを
提供することができる。

【００７２】請求項４の発明によれば、請求項１ないし
３の効果を有する照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の低圧ガス放電ランプの第１の実施形態
を示す正面図

【図２】同じく拡大端面図

【図３】本発明の低圧ガス放電ランプの第２の実施形態
を示す正面図

【図４】本発明の照明装置の一実施形態としての自動車
用計器パネルにおける表示パネルを示す正面図

【図５】本発明の照明装置の一実施形態としての自動車
用計器パネルにおける反射パネルを示す正面図

【図６】図５のVI−VI'線に沿う断面図

【符号の説明】

１…透光性気密容器２…電極３…導入線４…導電性物質条５…γアルミナ層６…蛍光体層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】細長い透光性気密容器と；透光性気密容器
の内面に形成されたγアルミナ層と；透光性気密容器の
両端に封着した一対の電極と；透光性気密容器の内部に
封入された希ガスと；透光性気密容器の外表面において
電極間の放電路に沿って形成された導電性物質条と；を
具備したことを特徴とする低圧ガス放電ランプ。
【請求項２】希ガスは、キセノンであり；透光性気密容
器の内面側に形成されていて、希ガスの低圧放電により
発生した紫外線によって励起されて可視光を発光する蛍
光体層を具備している；ことを特徴とする請求項１記載
の低圧ガス放電ランプ。
【請求項３】導電性物質条は、金属箔からなり、接着に
より透光性気密容器の外表面に形成されていることを特
徴とする請求項１または２記載の低圧ガス放電ランプ。
【請求項４】照明装置本体と；照明装置本体に配設され
た請求項１ないし３のいずれか一記載の低圧ガス放電ラ
ンプと；を具備していることを特徴とする照明装置。