JPH0340361A - 熱陰極形低圧希ガス放電蛍光ランプ - 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、複写機などの事務自動化（
ＯＡ）関連機器に用いる熱陰挿形低圧希ガス放電蛍光ラ
ンプの輝度改善に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、ＯＡ機番用光源として、希ガス放電による発光を
利用した蛍光ランプが採用されている。

たとえば、キセノン（Ｘｅ）を主成分とするガスを封入
した高輝度グローランプが発表されている。これは管内
のＸｅガスのグロー放電が発する紫外線で蛍光体を励起
して発光する冷陰桶形番ガス放電蛍光ランプである。こ
のランプは水銀を使用しないで広い温度範囲にわたり安
定した光出力が得られ、かつ蛍光体の変更により用途に
応じた光源色が１ｉＩられる利点がある。

しかし、この冷陰極形番ガス放電蛍光ランプは、点灯に
高電圧を要するため、取扱に若干の問題があった。そこ
で発明者らは、点灯電圧が低く、高電圧にまつわる問題
点が少ない熱陰極形番ガス放電蛍光ランプを検討してき
た。その結果、熱陰挿形番ガス放７ＴＣ蛍光ランプの、
光出力は、定性的に第２図に示した様な特性があること
を確認した。これは管径１５．５ｍｍ両熱陰極、交流正
弦波３０ｋｌ＋、で点灯させ、管電流１００ｍＡ一定と
しており、封入ガスは１００％Ｘｅを用いている。図で
も明らかなとおり、Ｘｅ圧力が５トル（Ｔｏｒｒ）程度
で輝度は最低となっており、輝度を向上させるには、封
入ガス圧を下げるか、あるいは逆に上げればよい。とこ
ろが、封入ガス圧を下げた場合は、管電圧の上昇はさほ
ど急ではないが、逆に封入ガス圧を上げた場合は、管電
圧も急激に上昇する。即ち、５Ｔｏ　ｒ　ｒｆ１度のガ
ス圧を境にランプの電気特性が大きく傾向を異にしてい
る。発明者らは、Ｘｅを発光ガスとしてＸｅ混入詐を１
０％と固定し、残部９０％をＨｅ。

Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒと変更してみたところ、１Ｔｏｒｒ程
度の同じ封入ガス圧ではＨｅ、Ｎｅ。

Ａｒ、Ｋｒという順番で輝度は低下した。また、例えば
Ｘｅ、Ｎｅの二種混合ガスを用い、Ｘｅの混入量を増加
させると、ＩＴｏｒｒ程度の同じ封入ガス圧では輝度は
低下した。上記はＩＴｏｒｒ程度という５Ｔｏ　ｒ　ｒ
程度以下のガス圧領域でのことであるが、これは管電圧
低下の目的に合致した効果的な領域であるからであり、
それ以上のガス圧領域では、また変った現像がでたが、
ここでは［１的よりはずれるので省略する。さて混合ガ
スを用いた場合の最低輝度を与える封入ガスＪ、’Ｅは
、Ｘｓ混合比の低下にともない高圧側、即ち５Ｔｏｒｒ
程度より高い圧力に移るが、近似的にはＸｓの分ＦＥは
いずれも５Ｔｏｒｒ１ｆ１度であった。

以上、Ｘｅ放電蛍光ランプの定性的な説明をしたが、高
輝度低電圧という目的がら発明者らは、Ｘｅ分圧が５Ｔ
ｏ　ｒ　ｒ以下のランプを検討してきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

今、仮にＸｅ分圧が５Ｔｏｒｒ以下の領域を低圧、それ
以上を中圧領域と呼ぶことにする。発明者らは低圧Ｘｅ
放電を検討してきたわけであるが、低圧領域には、高輝
度化に対して大きな問題点がイを在することが明らかに
なった。それは、例えば問題を簡単にし、定性的に解説
するために、今１００％Ｘｅガスをランプに封入する場
合を考える。実際には、他との混合ガスを用いた方が高
輝度ではあるが。すると、中圧領域のランプは、管電流
の増加に伴い、輝度は上昇してゆくが、低圧領域のラン
プは、ある管電流値を境に、管電流の増加が逆に輝度の
低下を作ってしまい、第３図に示す様に、管電流約７０
ｍＡで輝度は最大値をとり、管電流を変化させてもこれ
以上の輝度が出せないという問題点があることがわかっ
た。これは中圧領域のランプにはなかった問題点である
。

この発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
のである。すなわち、中圧領域の様に輝度増加に管電圧
の急激な上昇を仔わず、しかも前記の様に管電流増加に
よる輝度の飽和がない熱陰極形低圧希ガス放電蛍光ラン
プを得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

このため、この発明に係る熱陰極形低圧希ガス放電蛍光
ランプは、ガラスバルブ内に少なくとも安定放電状態で
熱陰極として動作する電極を含む一対の主棒を設け、前
記ガラスバルブ内面に蛍光体層を形成し、さらに内部に
発光ガスを封入し、放電によりこの発光ガスが発する放
射で前記蛍光体層を発光させる封入発光ガス分圧が５ト
ル（Ｔｏｒｒ）以下であり、かつ発光ガスは少なくとも
クリプトン（にｒ）であることを特徴とする構成によっ
て前記目的を達成しようとするものである。

〔作用〕

Ｘｅは、主に１４７ナノメードル（ｎｍ）の真空紫外線
を放射し、これにより蛍光体を励起し発光させていた。

しかし、ランプを詳細に観察すると、以下の様な現象が
発生していることが推定できる。つまり、低圧領域では
管電流の増加に伴い、１４７ｎｍの放射は増加するが、
ある程度の管電流値以上では、この１４７ｎｍの放射は
増加せず飽和し、Ｘｅの赤外域放射にエネルギーが消ｆ
？されてしまい、従って輝度は増加しない。中圧領域で
はこれの飽和がないか、あるいは非常に高い管電流値に
なっているため、管７ｔｔ流の増加が１４７ｎｍの増加
を伴い、輝度の増加を生じていた。

発光ガスをにｒとすると、＋にＫｒ１２４ｎｍの真空紫
外線で蛍光体を励起するごとになり、この場合もやはり
管電圧の低い低圧領域でランプを作れば、管電流による
１２４ｎｍ真空紫外線放射は飽和していると推定できる
（第４図参照）、ところが、Ｋｒは可視域に多くの原子
発光をもっており、管電流の増加によつｊ２４ｎｍの真
空紫外線放射が飽和しても、これら原子発光は飽和しな
い、即ちＸｓが電流増加による輝度飽和現象を持つのと
は異り、Ｋ「では輝度が飽和しない。

即ち、この発明の熱陰極形低圧希ガス放電蛍光ランプで
は、管電流の増加により蛍光体層の発光の増加に、に「
の可視域での原子発光の増加が加わって輝度が増し、更
に、管電流が増して、蛍光体層の発光が飽和状態に近く
なっても、可視域の原子発光は増加し、輝度が増加する
。

〔実施例〕

以下この発明の熱陰極形低圧希ガス放電蛍光ランプを実
施例により説明する。

第１図は、この発明に係る一実施例の熱陰極形低圧希ガ
ス放竜蛍光ランプの部分断面外形図である。

図において、１は管直径が８ｆｆｌＩＩ＋のガラスバル
ブである。その内部の２ａ、２ｂは一対の電極であり、
電子放射物質を塗布したトリプルフィラメントコイルを
使用し、少なくとも安定放電状態で熱陰極として動作す
る。なお電極管距離は２８０ｍｍとした。

ガラスバルブｌの内面には、蛍光体層３が形成しである
。蛍光体は、Ｙ２　Ｓ＋　Ｏｓ　／Ｔｂで示されるテル
ビウム付活イツトリウムシリケイトを用いである。また
、ガラスバルブｌの内部にはに１１００％の発光ガス４
が圧力０．ＩＴｏｒｒで封入しである。

次に、この実施例の性能を、この実施例と同一寸法、同
一構造を備え、かつ発光ガスはＸｅ１００％、圧力０．
ＩＴｏｒｒ封入したものと比較して説明する。

この２種類の蛍光ランプの管電流を変化させて、ミノル
タ社製輝度計を用いランプの中央を測定し輝度を調べる
と第３図の様になった。

輝度はＸｅ１００％％、０．ＩＴｏｒｒランプの管電流
７０ｍＡの値を１００とした相対値で示した。管電流８
０ｍＡ程度までは、ＸｅｌＯＯ％。

０、ＩＴｏｒｒの方が若干輝度は高いものの、それ以上
の管電流値でＸｅは輝度が低下してゆくのに対し、Ｋｒ
１００，０．ＩＴｏｒｒのランプは、輝度の飽和傾向が
ない。そして、この分光分布を調べてみると、第４図の
様になっていた。

第４図で、実線が管電流３０ｍＡ、点線が７０ｍＡ、−
一点３ｎｌＬｉｌが１１０ｍＡ（７）時ノモノテアル。

図で斜線の部分は蛍光体の発光で、にｒと示したのがＫ
ｒの発光である。図でも明らかなとおり、蛍光体の発光
は管ＴＬ流７０ｍＡ程度で飽和しており、１１０ｍＡに
してもあまり増加していないのに対し、Ｋｒの原子発光
５５７ｎｍ、５８５ｎｍあるいは４３２ｎｍ、４４７ｎ
ｍ等は管電流の増加とともに発光は増加している。

つまり、Ｘｅの輝度が飽和するのは、蛍光体を励起する
Ｘｅの真空紫外線が飽和するのではないかとＭＬｉＩ！
Ｉｌでき、ランプ人力の増加がＸｅの赤外発光となって
しまう様だ。これはにｒの方も同様と思われるが、Ｘｅ
と異なるのは、Ｋｒが可視域に多くのスペクトルを有し
ている点であり、これらの発光は、ランプ人力の増加に
ともない増大する。そこでＫｒランプは、蛍光体の光出
力が飽和しても、にｒ　Ｉ！Ｘ子発光発光視域で増加す
るので第３図の様な効果を示すと推定できる。

以上は、ＫｒｌＯＯ％での実施例で示したが、Ｋｒにバ
ッファーガスとしてＨｅ、Ｎｅ、Ａｒを入れても効果は
同様であった。

なお、ガラスバルブの形状は、この実施例では直管形と
したが、これに限定されることなく、環形、Ｕ字形その
他の形状であっても差支えない。

参考としてにｒｉｏｔ、３０Ｔｏｒｒのランプの分光分
布を第５図に示す。図でも明らかな通り、管電流を増加
すれば蛍光体自体の発光が増加しており低圧域とは異っ
た特性な打していた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、熱陰極形低圧
希ガス放電蛍光ランプの、発光ガスを少なくともクリプ
トン（にｒ）、その分圧を５トル（Ｔｏｒｒ）以下とし
たので、管電流を増加させると蛍光体層の発光と、Ｋｒ
の可視域での原子発光の増加とが加わって輝度が増す。

更に管電流を増して、蛍光体層の発光が飽和状態になっ
てもＫｒの可視域での原子発光は増加して輝度を増すこ
とができる。しかも、輝度増加による管電圧の急激な上
昇がない。そして点灯電圧が低いので、高圧放電灯に比
して取扱上の問題もない熱陰極形低圧希ガス放電蛍光ラ
ンプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例である熱１１３Ｍ１形低
圧希ガス放電蛍光ランプの部分断面外形図、第２図は、
封入ガス１００％Ｘｅ放電蛍光ランプの特性図、第３図
は、低圧希ガス放電蛍光ランプの特性比較図、第４図は
、本発明のＫｒ１００゜０、ＩＴｏｒｒ放電蛍光ランプ
の分光分布図、第５図は、Ｋｒ１００％、３０Ｔｏｒｒ
放電蛍光ランプの分光外ＩｉＴ図である。 １はガラスバルブ、２ａ、２ｂは電極、３は蛍光体層、
４は発光ガスである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガラスバルブ内に少なくとも安定放電状態で熱陰極とし
   て動作する電極を含む一対の電極を設け、前記ガラスバ
   ルブ内面に蛍光体層を形成し、さらに内部に発光ガスを
   封入し、放電によりこの発光ガスが発する放射で前記蛍
   光体層を発光させる封入発光ガス分圧が５トル（Ｔｏｒ
   ｒ）以下であり、かつ発光ガスは少なくともクリプトン
   （Ｋｒ）であることを特徴とする熱陰極形低圧希ガス放
   電蛍光ランプ。