JPH0193048A

JPH0193048A - ネオン放電ランプの点灯方法

Info

Publication number: JPH0193048A
Application number: JP24973787A
Authority: JP
Inventors: Tatsumi Hiramoto; 立躬平本; Kenji Kazunaga; 数永　健二; Yoshihisa Yokogawa; 佳久横川
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1987-10-05
Filing date: 1987-10-05
Publication date: 1989-04-12
Anticipated expiration: 2013-03-18
Also published as: JP2729993B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ライン照明用光源として好適に用いられる高
輝度安定型のネオン放電ランプに関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

例えばイメージスキャナなどに用いられるライン照明用
光源として、ＬＥＤ素子を線状に並べたＬＥＤアレーや
水銀が封入された蛍光ランプなどが用いられているが、
近年、このライン照明における読み取り速度を上げるた
めに、高輝度安定型の光源が求められている。すなわち
、以下の条件を満足する光源が求められている。

（１）使用される環境温度に大ｒｌＪな変化があっても
、輝度やスペクトルがほとんど変動しないこと。

（２）電気入力に対する輝度効率が高く、かつ輝度のレ
ベルが高いこと。できれば波長５５０ｎｍの光の輝度が
３０，０００ｎ　を以上であり、他の波長の光もこれに
準する放射輝度であること。

（３）ランプが小型軽址であること。

（４）電気入力をＯＮした直後から輝度が安定すること
。

これに対して、ライン照明用に用いられてる前記の光源
のうち、ＬＥＤアレーは、ライン状に照明される軸方向
の輝度ムラや点灯してからの時間経過による輝度の変化
が発生するが、これらはＬＥＤ素子にとって本質的なも
のであり、不可避である。また、高冴度が得られないの
で、高速読み取りに対応出来ない問題点を有している。

一方、水銀が封入された蛍光ランプは、水銀の蒸気圧が
温度により大きく変化するため、輝度も大巾に変化する
。例えば、動作時のランプ温度が３０”Ｃの時と０℃の
時の輝度は、約１桁程度も変化してしまう。このため、
光電変換素子（例えばＣＯＤなど）の出力が蛍光ランプ
の動作温度により大巾に変化するので１画像処理上大き
な問題となる。また、最近では、水銀を使用せずに、例
えばキセノンガスなどの希ガスを発光ガスとして封入す
ることにより、輝度の温度依存性のない蛍光ランプも開
発されているが、これは水銀を封入した蛍光ランプに比
べて輝度が低く、高輝度ランプは得られていない。

このように、ライン照゛明用に用いられる従来の光源は
、輝度が低かったり、温度によって輝度が大ｌＪに変化
するので、高階調の高速読み取り用光源としては使用で
きないのが実情である。

〔発明の目的〕

そこで本発明は１以上のような事情に基づいてなされた
ものであり、その目的は、高輝度安定型であり、ライン
照明における高階調の高速読み取り光源に適したネオン
放電ランプを提供することにある。

〔発明の構成とその作用〕

本発明のネオン放電ランプは、棒状に長い発光管の内部
にネオンを主成分とする発光ガスが封入され、該発光管
における内径が５ｍｍ以下のネオン放電ランプであって
、前記発光ガスの封入圧力が０．５〜２０Ｔｏｒｒであ
り、アーク長１ｃｍ当りの電気入力が０．５〜２．５Ｗ
で点灯されることを特徴とする。

通常、ライン読み取りには、ＣＣＤ又はＳｉセンサーが
使用されており、これらの読み取り分解能は、１０本／
ｍｍの精度のものが多い。そして、ライン照明における
被照射面での照射［１］は、１ｍｍ以下の極めて狭い［
ｉＪである。このような狭い巾を照射するためにはでき
るだけ管径を小さくするのが光の利用効率の上から良く
、実用的な上限は内径が５ｍｍ程度である。そして、一
般に電極間に注入する電力密度（消費電力／アーク長）
を一定にし、放電路径（発光管の内径）を小さくしてい
くと、輝度は上昇していくが、一方において、管径を小
さくしていくと、陽光柱におけるイオンや電子の管壁へ
の拡散ｉこよる損失が極めて大きくなり、輝度効率が低
下してしまうと同時に、電極スパッタリングによりガス
圧が低下し、使用時間の比較的早期にランプ特性が変化
してしまう。

そこで、本発明者は、希ガスの中でも可視光線を効率良
く放射するネオンガスを封入した放電ランプについて、
輝度を上昇させるとともに、輝度変化を少なくする研究
開発を行った結果、電力密度を０．５〜２．５Ｗ／ａｍ
の範囲にすると発光ガスの封入圧力の変動による輝度の
変化が小さくなること、およびネオンを主成分とする発
光ガスの封入圧力を０．５〜２０Ｔｏｒｒにすれば、高
輝度が得られることを見出して本願発明を完成した。す
なわち、封入ガス圧力を０．５〜２０Ｔｏｒｒとし、０
．５〜２．５Ｗ／ａｍの電力密度で点灯すると、管径が
５ｍｍ以下の放電ランプであっても、高輝度であって、
長時間にわたって比較的輝度変動の少ない光源とするこ
とができる。しがち、封入ガス圧力の減少を小さくする
ためのガス溜めを必要としないので、小型で軽量な光源
ランプとすることができる。そして、ネオン放電ランプ
は、環境温度が変化しても、輝度はほとんど変動しない
利点を有する。

また１点灯電圧および冷陰極使用時の陰極電圧降下を低
く抑えるために、ネオンガスに微量のアルゴンガスをペ
ニングガスとして混入してもよい。

この場合にも、ネオンのスペクトルが主成分となり、同
様の効果を得ることができる。

〔実施例〕

以下、図面に基いて本発明の実施例を具体的に説明する
。

第１図は本発明のネオン放電ランプを示し、棒状に長い
発光管１の両端近傍に画電極２が対向配置されており、
画電極２間がアーク長である。この発光管１は、中央の
細管部１１と両端の拡開部１２とで構成されるが、中央
の細管部１１が放電路であり、その内径Ｒは５ｍｍ以下
である。両端の拡開部１２内の電極２はトリプルカーボ
ネイトで作製されたものであり、この電極２より外方に
リード３が接続されて発光管１の両端で気密に封止され
ている。

発光管１内には、ネオンを主成分にする発光ガスが０．
５〜２０　Ｔｏｒｒの範囲で封入されるが、点灯性をよ
くするために１例えば０．０５％程度の微量のアルゴン
ガスなどを添加封入してもよい。

このような放電路径が小さく、かつ発光ガスの封入圧力
も比較的低い放電ランプにおいては、発光ガスの分子数
が少ないため、点灯中の電極のスパッタリングによりネ
オン分子が取り込まれ、徐々に発光ガスの封入圧力が低
下し、この圧力低下に伴って輝度が変化する。すなわち
１点灯時間とともに輝度が変化する。

そこで、このような放電路径の小さなネオン放電ランプ
として、発光管１の内径Ｒが１．５ｍｍ。

アーク長が２６０１１Ｉ１１のランプを多数製作し、発
光ガスの封入圧力をパラメーターとして電力密度と輝度
との関係を測定した。なお、用いた発光ガスは、ネオン
と０．０５％のアルゴンの混合ガスである。

この測定結果を第２図に示す。これから分かるように、
先ず１発光ガスの封入圧力が小さいほど。

また、電力密度が大きいほど輝度が大きくなる傾向があ
るが、封入圧力が２０　Ｔｏｒｒを越えると、輝度の絶
対量が小さく、かつ電力密度を大きくしても輝度の上昇
が少ない。従って′、封入圧力は２０　Ｔｏｒｒ以下に
する必要がある。また、電力密度が２．５　Ｗ／ｃｍを
越えると、輝度上昇の効果が小さくなるばかりでなく、
封入圧力の変化による輝度変化が大きくなり、かつ発光
管の管壁温度が高くなってしまうので好ましくない、逆
に、０．５Ｗ　／　ｃｒｘより小さい電力密度では、輝
度の絶対量が不足し、現存の読み取りセンサーでは光量
不足となる。結局のところ、電力密度は、０．５〜２．
５Ｗ／ｃｍでなければならない。封入圧力が２０Ｔｏｒ
ｒ以下、電力密度が０．５〜２．５Ｗ／ｃＩｌ＋の条件
で点灯すると、３０，０００ｎ　を以上の高い輝度を得
ることができ、スパッタリングによる発光ガス分子の取
り込みによって生ずるガス圧力の減少が５０％になって
も、輝度の低下は約１０％以内にすることができる。

一方、スパッタリングによるネオン分子の取り込みを１
例えば、単位時間当りに減少する原子数で見た場合、そ
の値は封入圧力が小さいほど、大きくなる。従って、本
発明のように１発光ガスの絶対量が少ない放電ランプに
おいては、発光ガスがスパッタリングにより取り込まれ
る速度が早く、ランプ寿命が短くなってしまうことがあ
る。そこで、発光ガスの封入圧力とランプ寿命の関係を
調査したが、その結果を第３図に示す。ここで、ランプ
寿命とは、輝度が使用当初より３０％低下するまでの時
間である。そして、使用した放電ランプは、前述の電力
密度と輝度との関係を測定に使用したものと同じであり
、陰極はトリプルカーボネイトで作製された冷陰極であ
って、電流値は３０ｍＡ　とした、しかして、第３図か
ら分かるように、封入圧力が０．５Ｔｏｒｒ以上では、
４０００時間以上のランプ寿命があり、封入圧力をそれ
以上太きくしてもあまり変化しないが、０　、５　Ｔｏ
ｒｒ未満ではランプ寿命が急速に短くなる。従って、結
局のところ、封入圧力は、０．５〜２ＱＴｏｒｒである
必要がある。

次に、以下に示す仕様の放電ランプを製作し、その輝度
とイメージセンサの読み取り速度を測定した。

放電路径　　　　　１．５ｍｍアーク長　　　　　２６０ｍｍ発光ガス　　　　　Ｎｅ＋０．０５％Ａｒ封入圧力　　
　　　３Ｔｏｒｒ電　　　流　　　　　　　　１５ｍＡ電　　　圧　　　　　　　２，３ＫＶ電力密度　　　　　１．３Ｗ／Ｃｍかかる仕様の放電ランプを点灯したところ、輝度は点灯
直後に安定し、その値は７０，０ＯＯｎ　ｔであった。

そして、２０万回点滅実験を繰り返したところ、輝度の
低下は５％程度であった。このことから、本発明のネオ
ン放電ランプは、輝度が高く、かつ安定していることが
分かる。

次に１本ランプを、東芝製ＣＯＤイメージ読み取りセン
サを有するイメージスキャナに取付け、レンズ集光方式
によりＡ４判の大きさの原稿の読み取り実験を行ったと
ころ、輝度が高いために、階調が良好であり、その読み
取り速度も６０ｍｍ／秒までの高速読み取りが可能であ
った。そして、同じ光学系で市販のスタンレー電気製の
赤色ＬＥＤアレーを使用した場合の１５ｍｍ／秒の速度
と同じＣＣＤ出力であった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本願発明のネオン放電ランプは、
発光管の両端に電極を対向配置し１発光管の内径が５ｍ
ｍ以下の放電路となる細管部を設け、発光ガスの封入圧
力が０．５〜２０　Ｔｏｒｒであり。

アーク長１ｃｍ当りの電気入力が０．５〜２．５Ｗで点
灯するので、小型軽景で、輝度が高く、かつ点灯直後か
ら安定するとともに、スパッタリングによりガス圧力が
減少しても輝度の低下が少なく、寿命が長い。そして、
環境温度が変化しても、輝度はほとんど変動しない利点
を有する。従って、本発明によれば、高輝度安定型であ
り、ライン照明における高階調の高速読み取り光源に適
したネオン放電ランプを提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】第１図はネオン放電ランプの説明図、第２図は発光ガス
の封入圧力、電力密度および輝度の関係図、第３図は封
入圧力とランプ寿命の関係図を示す。１・・・発光管　　１１・・・細管部　　１２・・・拡
開部２・・・電極　　　３・・・リード

Claims

【特許請求の範囲】

棒状に長い発光管の内部にネオンを主成分とする発光ガ
スが封入され、該発光管における内径が５ｍｍ以下のネ
オン放電ランプであって、前記発光ガスの封入圧力が０
．５〜２０Ｔｏｒｒであり、アーク長１ｃｍ当りの電気
入力が０．５〜２．５Ｗで点灯されることを特徴とする
ネオン放電ランプ。