JPH02174097A - 希ガス放電蛍光ランプの点灯方法 - Google Patents

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機器を開発する上で、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ｔｅ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
制限したり、あるいはランプ管壁にヒーターを付け＠贋
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
よる発光を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
ものであシ、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。

（１）は細長い中空棒状管なすバルブであり１石英また
は硬質あるいは軟質ガラスによシ形成されている。この
バルブｔｌ＋の内面には蛍光体被膜（２）が形成されて
おシ、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種からカ
る希ガスが封入されている。上記バルブ＋１１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（３
ａ）　、（３ｂ）が設けられている。これら内部電極（
３ａ）、（３ｂ）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
（１）の側壁外面には軸方向に沿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（３ａ）　、（ｊｂ）’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【１）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ｉｌ＋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（１）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
欠点全改良するために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。

希ガス放電によシ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。

〔課題を解決するための手段〕

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１両端に一対の電極を有するガラ
スバルブ内に１０　Ｔｏｒｒ以上２００Ｔｏｒｒ以下の
キセノ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
７０％以下１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間欠点灯に適し、効率がよくなる
ようにガラスバルブ内にキセノンガスをｌ　Ｑ　Ｔｏｒ
ｒ以上２００　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７０％以下。

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
９２発光に寄与するキセノン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キセノン分子が励起される
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を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９本発明の一実施例の全体構成図である。ａＣ
は希ガス放電蛍光ランプで、直径１５５　ｍ　。

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
はキセノンガスが封入されている。パルプα〔内の両端
部には一対の電極（３ａ）、（３ｂ）が封止されている
。パルプ外壁には始動補助導体として幅３ｍ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。（１υ
は直流電源であシ、希ガス蛍光ランプの電極（５ａ）　
、（３ｂ）に接続され、直流電圧を供給する。α３Ｆｉ
ＦＦｊＴなどのスイッチング素子であシ、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／
オンする働きをもつ。α沸はパルス信号源であシ、スイ
ッチング素子（Ｉっはこのパルス信号源組違の発するパ
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
ａ〔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シランプが間欠点灯される。Ｉは
抵抗で電流制限素子である。

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）２
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。しかし、封入圧が約７　
Ｑ　Ｔｏｒｒ以上になると、交流点灯のランプの効率は
上昇するが、パルス点灯のランプの効率は下降し始め。

２００〜３００　Ｔｏｒｒで再び交流点灯の値に近づく
。

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２００　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２００Ｔｏｒ
ｒ以下であることが望ましい。従って、第２図、第３図
よυ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全行うために最適なガス封入圧
力は１０　Ｔｏｒｒ以上ｔ　２００　Ｔｏｒｒ以下であ
る。

また、直径８−から１５５６　、長さ３００　ｍ＠のラ
ンプをガス封入圧力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ちり、非通電時間全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１５０μｓｅｃ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５ｋＨｚから８０　ｋａｚ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（
？ｉに）（ホ））。

また、比較値として９通常用いられる５　ｋＨｚから８
０　ｋＨｚの高周波交流点灯（正弦波）時の効率値も示
しである（（へ）（ト）（ト））。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１０
０％）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、パルス間欠比を７０％
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８１１１１から１５．５ｍ、キセノンガス
封入圧力ｆ　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チ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チ以上が望ま
しい。

なお、上記実施例では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９間欠点灯として交流パル
スΩ間欠点灯でも同一の効果を示すことが上記実施例の
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、封入ガスをキセノン
とし、その封入圧力をｊ　Ｑ　Ｔｏｒｒ以上。

２００　Ｔｏｒｒ以下とし、パルスの通電時間を１５０
μｓｅｃ以下９間欠比を５チ以上、７０％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。

【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図はガス封入圧力によるラン
プ効率特性図、第３図は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、ノくルス間欠比による寿命特性図、第７図は従
来の希ガス放電蛍光ランプ装置全体構成図、第８図はそ
のランプの縦断面図である。 図において、　（５ａ）、（５ｂ）は電極、α０はガラ
スバルブ、ｆｉυは直流電源、αのはスイッチング素子
。 α階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 (1)

【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２００Ｔｏｒ
   ｒ以下のキセノ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。