JPH02174096A - 希ガス放電蛍光ランプの点灯方法 - Google Patents

希ガス放電蛍光ランプの点灯方法

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JPH02174096A
JPH02174096A JP33044188A JP33044188A JPH02174096A JP H02174096 A JPH02174096 A JP H02174096A JP 33044188 A JP33044188 A JP 33044188A JP 33044188 A JP33044188 A JP 33044188A JP H02174096 A JPH02174096 A JP H02174096A
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毅彦 櫻井
Yoshinori Anzai
安西 良矩
Takeo Nishikatsu
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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〕 この発明は、ファクシミリ、複写機、イメージリーダな
ど情報機器に用いられる希ガス放電蛍光ランプの点灯方
式に関するものである。
〔従来の技術〕
近年、情報化社会の進展とともに、ファクシミリや複写
機、イメージリーダなどの情報端末機器は高性能化し、
その市場は急激に拡大している。
この高性能化する情報a器を開発する上で、そこに使用
される光源ユニットはキーデバイスとして高性能なもの
が求められている。従来、この光源ユニットに使用され
るランプとしてハロゲンランプと蛍光ランプが多く用い
られてきた。しかし。
ハロゲンランプはその効率の悪さから近年は効率のよい
蛍光ランプが主に用いられるようになっている。
しかしながら、蛍光ランプは効率が高い反面水銀蒸気の
放電を発光に利用しているため光出力などの特性が温度
によって変化する問題があシ、そのため使用温度範囲を
制限したυ、あるいはランプ管壁にヒーターを付は温度
制御するなどして使用していた。しかし、使用場所の多
様化9機器の高性能化から特性の安定した蛍光ランプの
開発が強く望まれるようになった。このような背景から
情報機器用光源として温度特性変化のない希ガス放電に
よる発光全利用した希ガス放電蛍光ランプの開発がなさ
れている。
第12図、第13図は例えば特開昭63−58752号
公報に示された従来の希ガス放電蛍光ランプ装置を示す
ものでちゃ、第12図は希ガス放電蛍光ランプの横断面
と装置の全体構成を示す構成図。
第13図はランプの縦断面図である。図においてil+
は細長い中空棒状をなすバルブであシ2石英または硬質
あるいは軟質ガラスによ)形成されている。このバルブ
(1)の内面には蛍光体被膜(2)が形成されており、
かつバルブ(1)内にはキセノン、クリプトン、アルゴ
ン、ネオン、ヘリウム等の少なくとも1種からなる希ガ
スが封入されている。上記バルブill内には両端部に
位置して互いに極性が異なる一対の内部電極(3a)、
(3b)が設けられている。これら内部電極(3a) 
、(+b)は、バルブ(1)の端部壁を気密に貫通され
たリード線(4)に接続されている。またバルブ(11
の側壁外面には軸方向に沼って帯状の外部電極(5)が
設けられている。
上記内部電極(3a)、(3b)は、リード線(4)を
介して高周波電力発生装置としての高周波インバータ(
8)に接続され、この高周波インバータ(8)は直流電
源(9)に接続されている。そして、外部電極(5)は
一方の内部電極(3a)と同極性となるようにして高周
波インバータ(8)に接続されている。
次に動作について説明する。このような構成の希ガス放
電蛍光ランプ装置においては、高周波インバータ(8)
を通じて内部電極(5a)、(3b)間に高周波電力を
印加すると、これら内部電極(3a)。
(3b)間でグロー放電が発生する。このグロー放電は
バルブ+11内の希ガスを励起し、希ガス特有の紫外線
を発する。この紫外線はバルブ(1)内面に形成した蛍
光体被膜(2)を励起し、ここから可視光線が発され、
バルブil+の外部に放出される。
また、他の希ガス放電蛍光ランプの例として特開昭63
−248050号公報に示されたものがある。
このランプは冷陰極希ガス放電ランプの始動電圧が高い
欠点を改良するために2例えば特公昭63−29931
号公報などに示されている熱陰極電極を用いたものであ
る。この希ガス放電蛍光ランプは電力負荷を増大できる
ため出力を増すことができる。しかし、水銀蒸気による
蛍光ランプに比較してかなり低い効率と光出力しか得る
ことができない。
〔発明が解決しようとする課題〕
以上のように、従来の希ガス放電蛍光ランプは。
希ガス放電によυ発生する紫外線によって蛍光体を発光
させるので、水銀蒸気の蛍光ランプと比べて十分な輝度
、効率を得ることができなかった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、希ガス放電蛍光ランプをより高輝度、高効率
に点灯するランプ点灯方式を得ることを目的とする。
〔課題を解決するだめの手段〕
この発明に係る希ガス放電蛍光ランプ点灯方式は、内面
に蛍光体層が形成され9両端に一対の電極を有するガラ
スバルブ内に10 Torr以上100Torr以下の
アルゴンガスを封入して希ガス放電蛍光ランプを構成す
るとともに、−周期に対する通電時間の割合が5%以上
80チ以下1通電時間150μsec以下のパルス状電
圧を上記両電他間に印加して上記希ガス放電蛍光ランプ
を点灯するようにしたものである。
また、上記ガラスバルブ内に封入するガスを。
上記アルゴンに代えてクリプトンとするとともに。
上記パルス状印加電圧における一周期中の通電時間の割
合を5%以上70%以下として希ガス放電蛍光ランプを
点灯するようにしたものである。
〔作用〕
この発明においては2間欠点灯に適するようにガラスバ
ルブ内にアルゴンガスまたはクリプトンガスf I Q
 Torr以上100 Torr以下の圧力で封入し、
かつ−周期に対する通電時間の割合が、アルゴンガスの
場合は80%以下、クリプトンガスの場合は10%以下
で通電時間150μsec以下のパルス状電圧を印加し
て点灯するようにしたので。
このパルス状電圧の印加により2発光に寄与する封入ガ
スの共鳴紫外線を多く発するようなエネルギー準位で封
入ガスの分子が励起される確率が増大し、ランプの光出
力、効率が大きくなるとともに、−周期中の通電時間の
割合f:5%以上としたので、パルス状電圧の印加によ
る電極の損耗が抑制される。
〔発明の実施例〕
以下この発明の実施例を図について説明する。
第1図は1本発明の一実施例の全体構成図である。Hは
希ガス放電蛍光ランプで、直径15.5 alll 。
長さ300 mの直状円筒状のガラス製のバルブの内周
面のはゾ全面に蛍光体膜が形成されておシ、バルブ内に
はアルゴンガスまたはクリプトンガスが封入されている
。バルブQ1内の両端部には一対の電極(3a) 、(
3b)が封止されている。バルブ外壁には始動補助導体
として幅3關のアルミニウム板がランプ全長にわたって
接着されている。(Iυは直流電源であり、希ガス蛍光
ランプの電極(3a)。
(3b)に接続され、直流電圧を供給する。O2はFE
Tなどのスイッチング素子でちり、希ガス蛍光ランプに
並列に接続され、ランプにかかる直流電圧をオン/オフ
する働きをもつ。0はパルス信号源であシ、スイッチン
グ素子Q3はこのパルス信号源0階の発するパルスの周
期、パルス幅でスイッチングを行い、希ガス放電蛍光ラ
ンプaωへの印加電圧を直流矩形波パルスにする働きを
もち、このパルス電圧によりランプが間欠点灯される。
Hは抵抗で、を光制限素子である。
次に、上記した希ガス放電蛍光ランプ装置において、ガ
ラスバルブα1内にアルゴンガス全封入した場合につい
て、ランプの間欠点灯におけるランプ内のアルゴンガス
封入圧力、−周期中の通電時間の割合(以下間欠比とい
う〕9通電時間等を変えて輝度、効率を測定する実験を
行った。
第2図は封入ガス圧力と、ランプ効率の関係を示してい
る。なお、ランプ効率は輝度を電力で割った値から求め
られる。第2図中、(イ)は間欠比60%の矩形波直流
パルス点灯の場合、(ロ)は通常の高周波交流点灯(正
弦波)の場合を示し、ともに周波数20 kHz 、同
一電力での値である。10Torr以下の封入圧に於て
はパルス点灯も、交流点灯も効率に大差はないが、 1
0 Torr以上ではパルス点灯時の効率が交流点灯時
の効率を上回ることがわかる。また、第3図は封入ガス
圧力と始動電圧の関係を示し、この図からガス封入圧力
が高くなると、始動に非常に高い電圧が必要となること
がわかる。特にガス封入圧力が100 Torr以上で
は始動電圧の上昇が顕著であるので、封入ガス圧力は1
00 Torr以下であることが望ましい。
従って第2図、第3図よシ高周波点灯よシ効率がよく、
また始動電圧において実用性のあるパルス点灯を行うた
めに最適なガス封入圧力は10 Torr以上、 10
0 Torr以下である。
また、直径81uIから15.5 yuar ’を長さ
30011a(7)ランプをアルゴンガス封入圧力30
 Torrで数多く製作し、直流パルス点灯条件を種々
変化させてランプの特性を測定した。第4図、第5図に
その結果を示す。
第4図は直流パルスの1周期中の通電時間とランプ効率
の関係をあられしたものであシ、非通電時間ヲ100μ
5eC一定とした場合を示している。この図からパルス
通電時間が短いほど効率がよく。
特に150μ8eC以下ではその効果が特に顕著である
ことがわかる。
第5図は20 kHzと80 kH2のパルス点灯時の
ランプ効率とパルス間欠比の関係を示す(e勺に))。
また、比較値として1通常用いられる2 0 kHzと
90 kHzの高周波交流点灯(正弦波)時の効率値も
示しである((ホ)(へ))。第5図よシ、パルスの間
欠比を小さくすることによシ直流点灯(間欠比100%
)時より大幅に効率が上昇し、また、同一周波数の交流
点灯時と比較した場合でも、パルス間欠比を80%以下
とすれば効率が大幅に上進ることがわかる。
さらに、直径811mから15.5 was 、アルゴ
ンガス封入圧力をl Q Torrから200 Tor
rとしたランプを数多く製作し、このランプをランプ電
力を一定としてパルス間欠比を変化させて寿命試験を実
施した。結果を第6図に示す。ここで相対寿命とは。
所定の間欠比(例えば40%〕で点灯した場合の平均寿
命時間に対する各間欠比で点灯した場合の平均寿命時間
の比である。パルス間欠比と相対寿命との関係は、第6
図からパルス間欠比を小さくしていくとパルス間欠比5
%までは相対寿命は若干低下傾向を示し、5%以下の小
さい間欠比では急激に寿命が低下することがわかる。5
%以下ではランプのパルスピーク電流が大きくなるため
電極の損耗が急激に進むものと推定される。したがって
、パルスの間欠比は寿命を考えると5%以上が望ましい
また9以上に示したものとは別の発明として。
ガラスバルブα1内にクリプトンガスを封入する場合の
実施例を以下に示す。なお、この場合の全体構成図は第
1図に示したものと同様である。
第7図にクリプトンガスの封入圧力とランプ効率の関係
を示す。第7図中、(イ)は間欠比60%の矩形波直流
パルス点灯の場合、(ロ)は通常の高周波交流点灯(正
弦波)の場合を示し、ともに周波数20 kHz 、同
一電力での値である。10 Torr以下の封入圧に於
てはパルス点灯も、交流点灯も効率に大差はないが+ 
10 Torr以上ではパルス点灯時の効率が交流点灯
時の効率を上回ることがわかる。
また、第8図に封入ガス圧力と始動電圧の関係を示し、
この第8図から、クリプトンガスの封入圧力が高くなる
と始動に非常に高い電圧が必要となることがわかる。特
にガス封入圧力が100Torr以上では始動電圧の上
昇が顕著であるので、封入ガス圧力は100 Torr
以下であることが望ましい。
従って、第T図、第8図よシ高周波点灯より効率がよく
、また始動電圧において実用性のあるパルス点灯を行う
ために最適なガス封入圧力は10Torr以上、 10
0Torr以下である。
また、直径8wsから15.5M、長さ300−のラン
プ全クリフ゛トンガス封入圧力30 Torrで数多く
製作し、直流パルス点灯条件を種々変化させてランプの
特性を測定した。第9図、第10図にその結果を示す。
第9図は直流パルスの1周期中の通電時間とランプ効率
の関係をあられしたものであシ、非通電時間t−100
μ5ec一定とした場合を示している。
この図からパルス通電時間が短いほど効率がよく。
特に150μsec以下ではその効果が特に顕著である
ことがわかる。
第10図は20 kH2と80 kHzのパルス点灯時
のランプ効率とパルス間欠比の関係を示す(e9に))
また、比較値として9通常用いられる2 0 kHzと
80kHzの高周波交流点灯(正弦波)時の効率値も示
しである((ホ)(へ)〕。第10図よシ、パルスの間
欠比を小さくすることによシ直流点灯(間欠比100%
)時よシ大幅に効率が上昇し、また、同一周波数の交流
点灯時と比較した場合でも、パルス間欠比i70%以下
とすれば効率が大幅に上進ることがわかる。
さらに、直径8騙から15.5M、クリリカ゛トンガス
封入圧力を10 Torrから200 Torrとした
ランプを数多く製作し、このランプをランプ電力を一定
としてパルス間欠比を変化させて寿命試験を実施した。
結果を第11図に示し、この第11図から、パルス間欠
比を小さくしていくと、パルス間欠比5チまでは相対寿
命は若干低下傾向を示し。
5%以下の小さい間欠比では急激に寿命が低下すること
がわかる。5%以下ではランプのパルスピーク電流が大
きくなるため電極の損耗が急激に進むものと推定される
。したがって、パルスの間欠比は寿命を考えると5%以
上が望ましい。
なお、上記実施例ではいずれも、パルス的な間欠点灯の
例として直流パルス点灯の例を示したが。
間欠点灯として交流パルスの間欠点灯でも同一の効果を
示すことが上記各実施例の実験から確認された。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、封入ガスをアルゴン
とし、その封入圧力を10 Torr以上。
jQQ Torr以下とし、パルスの通電時間全150
μsec以下9間欠比を5−以上、80%以下という条
件でランプを間欠点灯をさせる点灯方式としたため、従
来の直流点灯や通常の高周波交流点灯と比較して寿命を
短くすることなく、高輝度、高効率の希ガス放電蛍光ラ
ンプが得られるという効果がある。
また別の発明によれば、封入ガスをクリプトンガスとす
るとともに2間欠比を5チ以上70%以下とすることに
よシ同様の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す希ガス放電蛍光ラン
プ装置の全体構成図、第2図はその装置におけるアルゴ
ンガス封入圧力によるランプ効率特性図、第3図はアル
ゴンガス封入圧力による始動電圧特性図、第4図はパル
ス通電時間によるランプ効率特性図、第5図は、パルス
間欠比によるランプ効率特性図、第6図は、パルス間欠
比による寿命特性図、第7図は別の発明の一実施例にお
けるクリプトンガス封入圧力によるランプ効率特性図、
第8図はそのクリプトンガス封入圧力による始動電圧特
性図、第9図はその装置のパルス通電時間によるランプ
効率特性図、第10図はその装置のパルス間欠比による
ランプ効率特性図、第11図はその装置のパルス間欠比
による寿命特性図、第12図は従来の希ガス放電蛍光ラ
ンプ装置の全体構成図、第13図はそのランプの縦断面
図である。 図において、 (3a)、(+b)は電極、Hはガラス
バルブ、aυは直流電源、α2はスイッチング素子。 (13はパルス信号源である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)内面に蛍光体層が形成され、両端に一対の電極を
    有するガラスバルブ内に10Torr以上100Tor
    r以下のアルゴンガスを封入して希ガス放電蛍光ランプ
    を構成するとともに、一周期に対する通電時間の割合が
    5%以上 80%以下、通電時間150μsec以下のパルス状電
    圧を上記両電極間に印加して上記希ガス放電蛍光ランプ
    を点灯することを特徴とする希ガス放電蛍光ランプ点灯
    方式。
  2. (2)内面に蛍光体層が形成され、両端に一対の電極を
    有するガラスバルブ内に10Torr以上100Tor
    r以下のクリプトンガスを封入して希ガス放電蛍光ラン
    プを構成するとともに、一周期に対する通電時間の割合
    が5%以上 70%以下、通電時間150μsec以下のパルス状電
    圧を上記両電極間に印加して上記希ガス放電蛍光ランプ
    を点灯することを特徴とする希ガス放電蛍光ランプ点灯
    方式。
JP63330441A 1988-12-27 1988-12-27 希ガス放電蛍光ランプの点灯方法 Expired - Lifetime JPH0812795B2 (ja)

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EP94115394A EP0634781B1 (en) 1988-12-27 1989-12-20 Rare gas discharge fluorescent lamp device
EP89123582A EP0376149B1 (en) 1988-12-27 1989-12-20 Rare gas discharge fluorescent lamp device
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