JPH0589843A

JPH0589843A - 希ガス放電ランプ

Info

Publication number: JPH0589843A
Application number: JP24986191A
Authority: JP
Inventors: Masasane Takagi; 将実高木; Hidenori Ito; 秀徳伊藤
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1993-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】キセノンガスがバルブに吸収されて消失するの
を防止した希ガス放電ランプを提供する。【構成】バルブ１の内面にけい光体被膜２を形成すると
ともに、このバルブ内に発光ガスとして少なくともキセ
ノンを封入した希ガス放電ランプにおいて、前記けい光
体被膜２は、粒子径４４〜７４μｍの還元鉄粉との接触
時に１ｇ当り０マイクロク−ロン以下の電荷を帯電した
ことを特徴とする。【作用】けい光体が負の帯電傾向を有するので、キセノ
ンの正イオンが中和され、バルブ壁に吸引されるのを阻
止し、キセノンが消失するのを低減し、輝度維持率が高
くなり、寿命も長くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主としてキセノンの発
光を利用した希ガス放電ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、密封したガラスバルブの内面にけ
い光体層を形成するとともに、このバルブの内部にキセ
ノンＸｅやキセノン−ネオンＮｅなどのように、少なく
ともキセノンを主体とした希ガスを封入し、このバルブ
の内部または外部に１組の電極を設け、これら電極間に
高周波電力を印加して上記希ガスを電離させ、これによ
り希ガスを放電させるようにした希ガス放電ランプが知
られている。

【０００３】この種の希ガス放電ランプは、一般のけい
光ランプに比べて水銀を用いないことから周囲の温度変
化による光出力に変動が少なく、いわゆる非温度依存性
をもち、光束の立ち上がりが良くて瞬時光束安定形とな
り、高速応答性に優れた特性を備え、液晶表示装置のバ
ックライトなどに適用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の希ガス放電ランプは、寿命中にキセノンが消失して、
光束が落ち、ランプ寿命が短くなる不具合がある。

【０００５】この原因は以下の通りである。すなわち、
陽光柱では電子が周囲へ飛び出す傾向があり、この電子
はバルブの管壁に付着してこのバルブ壁をマイナスに帯
電させる。このため陽光柱からキセノンの正イオンが管
壁に吸引され、よってキセノンが消失する。

【０００６】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、キセノンの消失を
防止し、長寿命となる希ガス放電ランプを提供しようと
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の１番目は、バル
ブの内面にけい光体被膜を形成するとともに、このバル
ブ内に発光ガスとして少なくともキセノンを封入した希
ガス放電ランプにおいて、前記けい光体被膜は、粒子径
４４〜７４μｍの還元鉄粉との接触時に１ｇ当り０マイ
クロク−ロン以下の電荷、つまり負の電荷に帯電したこ
とを特徴とする。

【０００８】また、本発明の２番目は、バルブの内面に
けい光体層を形成するとともに、このバルブ内に発光ガ
スとして少なくともキセノンを封入した希ガス放電ラン
プにおいて、上記バルブの内面に、粒子径４４〜７４μ
ｍの還元鉄粉との接触時に１ｇ当り０マイクロク−ロン
以下の電荷を帯電した物質からなる被膜を形成し、この
帯電被膜の上にけい光体層を形成したことを特徴とす
る。

【０００９】さらに、本発明の３番目は、バルブ内に発
光ガスとして少なくともキセノンを封入し、バルブの内
面にけい光体層を形成しない希ガス放電ランプにおい
て、上記バルブの内面に、粒子径４４〜７４μｍの還元
鉄粉との接触時に１ｇ当り０マイクロク−ロン以下の電
荷を帯電した物質からなる被膜を形成したことを特徴と
する。

【００１０】

【作用】本発明によれば、けい光体被膜、またはけい光
体被膜とバルブとの間に形成した帯電被膜、あるいはけ
い光体被膜を設けないランプではバルブの内面に形成し
た帯電被膜がそれぞれ負の帯電傾向を有するので、陽光
柱から飛び出した電子が負に帯電した被膜により反発さ
れてこの被膜の内面（放電空間側）に電子のさや、つま
り負の電界を形成するようになる。この負の電界は、陽
光柱で電離されたキセノンの正イオンを加速させてこの
電子のさやに取り込み、ここでキセノンの正イオンが電
子と再結合されて中性となる。そして、電子のさやをす
り抜けてバルブ壁に吸引されようとするキセノンの正イ
オンは、負に帯電しているけい光体被膜や帯電被膜によ
り中和され、よってキセノンの正イオンがバルブ壁に吸
引されようとするのを防止し、寿命中にキセノンが消失
するのが防止される。

【００１１】

【実施例】以下本発明について、図１ないし図５に示す
一実施例にもとづき説明する。図１において、１は密封
されたガラスバルブであり、例えば管径１０．０mm以下
の細長い直管形状をなしている。

【００１２】このガラスバルブ１の内面には全面に亘
り、けい光体被膜２が形成されている。このけい光体被
膜２は３波長発光形希土類けい光体により形成されてお
り、３波長発光形希土類けい光体は、例えば、赤色系け
い光体としてＹ₂Ｏ₃：Ｅｕ（赤色）、青色系けい光体
としてＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ、および緑色けい光
体として（Ｌａ，Ｃｅ，Ｔｂ）・（Ｐ，Ｓｉ）Ｏ₄が用
いられており、これら３種のけい光体粉末を混合して構
成されている。これらけい光体は、図２に示すように、
けい光体粉末１０の表面にＳｉＯ₂粉末１５を付着させ
ることにより帯電傾向をマイナスに変化させてある。つ
まり、上記３種のけい光体粉末１０に、ＳｉＯ₂粉末１
５を所定の割合で付着させるとけい光体の帯電電荷量は
０以下に帯電される。

【００１３】なお、金属酸化物としては、ＳｉＯ₂に代
わって、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂、ＧｅＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、
Ｔａ₂Ｏ₅、Ｖ₂Ｏ₅、ＭｏＯ₃の中から選ばれた少な
くとも一種を使用すれば同様な効果が得られる。

【００１４】また、これら酸化物１５は、けい光体１０
に対して０．０１〜３．０重量％の範囲で付着させれば
有効である。つまり、けい光体における帯電傾向の制御
は金属酸化物の量が非常に重要な因子となっており、付
着量が３．０重量％より多くなると、各けい光体の発光
出力が著しく低下する。一方、付着量が０．０１重量％
よりすくなくなると、金属酸化物を付着させる効果、つ
まり帯電傾向を変える作用が顕著でなくなる。

【００１５】このようなバルブ１の両端部には、それぞ
れ内部に臨んで電極３、４が封装されている。これら電
極３、４はともに冷陰極である。これら電極３、４は高
周波点灯回路５に接続されている。高周波点灯回路５は
公知であるので詳しく説明しないが、２次開放電圧が１
０００Ｖ（実効値）とされている。

【００１６】このバルブ１内には、例えばキセノンＸ
ｅ、またはキセノンＸｅとネオンＮｅからなる混合希ガ
スが封入されており、本実施例ではキセノンＸｅを初期
封入圧５．３ｋＰａに封入してある。このような構成の
希ガス放電ランプについて、作用を説明する。

【００１７】高周波点灯回路５から電極３、４に高周波
電力を供給すると、バルブ１内のキセノンガスが励起さ
れ、紫外線を放出する。この紫外線はけい光体層２で可
視光に変換され、バルブ１の外部に放出される。

【００１８】そして、バルブ１の内面に形成されたけい
光体被膜２のけい光体１０は、金属酸化物１５の付着に
より相対接触帯電が負になっているので、陽光柱からバ
ルブ壁に向かおうとするキセノンのイオンがバルブ壁へ
拡散するの阻止する。つまり、この現象を図３にもとづ
き説明する。

【００１９】この種の希ガス放電灯は、放電中に陽光柱
部分で電子が拡散する。電子の拡散速度は電離したキセ
ノンの正イオンの拡散速度よりも速いため、バルブ壁に
向かって速く拡散し、図３の（Ａ）図に模式的に示すよ
うに、けい光体被膜２の内面側に電子のさや、つまり負
に帯電した電界を作る。陽光柱で電離したキセノンの正
イオンはこの負の電界に加速されて拡散するようにな
る。しかしその大部分は負の電界の電子と結合して電気
的に中性なガス分子となる。

【００２０】従来の場合、図３の（Ｂ）図で模式的に示
すように、一部の正イオンは電子のさやをすり抜け、さ
らにごく一部はけい光体被膜を通り抜けてバルブ壁に到
達し、ガラス中の物質と反応や置換するなどによりガラ
ス壁に取り込まれる。このため、キセノンの消失が進む
ものと考えられる。

【００２１】なお、このような現象は、管壁負荷の高い
ランプ（５００Ｗ／ｍ² 以上）ではバルブ温度が高くな
るので反応が促進され、また後述するが外部電極や近接
導体を用いたランプでは、外部電極や近接導体の吸引作
用によりキセノンの正イオンをガラス壁に取り込む割合
が一層顕著である。

【００２２】これに対し、上記実施例のように、けい光
体被膜２をマイナスに帯電させた場合は、図３の（Ｃ）
図で模式的に示すように、電子のさやをすり抜けたキセ
ノンの正イオンは、負のけい光体被膜２で捕捉されて中
和されるようになり、バルブ壁に到達するのが阻止また
は低減されると予想される。このため、キセノンイオン
がガラス中の物質と反応したり置換するなどの現象が防
止され、ガラス壁に取り込まれるのが少なくなるので、
キセノンの消失が防止されると考えられる。上記実施例
の希ガス放電灯を実験した結果を説明する。図４は、ラ
ンプ電流を４ｍＡ一定として連続点灯した場合に、点灯
時間の経過に伴うキセノンガス圧の変化を測定したもの
である。また、図５は、同じく点灯時間の経過に伴う輝
度維持率を調べたものである。

【００２３】これら図４および図５においてそれぞれ、
特性（１）は従来の３波長発光形希土類けい光体を用い
たランプ、特性（２）は帯電傾向をマイナスに制御した
３波長発光形希土類けい光体を用いた上記図１の構成の
ランプの場合である。

【００２４】図４の特性図から判るように、本実施例の
ランプの場合、点灯時間の経過に伴うガス圧の低下が少
なく、したがってキセノンの消失が軽減されていること
が確認される。また、図５の特性図より、本実施例のラ
ンプは点灯時間の経過に伴う輝度の低下が少なくなるこ
とが認められる。なお、本発明は上記第１の実施例の構
造に制約されるものではない。

【００２５】すなわち、上記第１の実施例では、けい光
体被膜２の電荷を負に帯電させるために、けい光体粉末
１０にＳｉＯ₂などの金属酸化物粉末１５を所定の割合
で付着させ、これを懸濁液に混ぜてバルブ１の内面に塗
布するようにしたが、けい光体粉末１０を懸濁液に混ぜ
るとともに、ＳｉＯ₂などの金属酸化物粉末１５を上記
と同質の他の懸濁液に混ぜ、これら懸濁液同志を所定の
割合で混ぜ合わせてバルブ１の内面に塗布するようにし
てもよい。この場合はＳｉＯ₂などの金属酸化物粉末１
５が電荷を負に帯電させるようになり、上記第１の実施
例と同様の作用によりキセノンの消失を軽減する。ま
た、図６に示す第２の実施例のような構成であってもよ
い。

【００２６】すなわち、図６に示す第２の実施例の場合
は、バルブ１の内面にＳｉＯ₂などの金属酸化物からな
る被膜２０を形成してある。この被膜２０は膜厚１μｍ
程度であり、金属酸化物の粉末自身が負の電荷を有する
のでこの被膜２０も負に帯電している。このような電荷
被膜２０の内面に、従来と同様のけい光体被膜２１を積
層して形成してある。

【００２７】このような構成の場合、電子のさやおよび
けい光体被膜２１をすり抜けてバルブ壁に侵入しようと
するキセノンの正イオンを電荷被膜２０が中和し、した
がってキセノンのイオンがバルブ壁に到達するのを阻止
する。このため、キセノンの消失が防止される。さら
に、本発明は図７に示す第３の実施例のような構成であ
ってもよい。図７に示す第３の実施例は、電極の一方は
内部電極３１であり、他方はバルブ１の外面に帯状に形
成された銀ペーストなどからなる外部電極３２である。
このように、外部電極３２をもつランプの場合は、外部
電極３２がキセノンイオンを吸引することがあるので、
本発明の適用が一層有効である。

【００２８】そしてまた、図８に示す第４の実施例の場
合は、一対の電極はそれぞれバルブ１の外面に帯状に形
成された銀ペーストなどからなる外部電極３２、３３と
されている。このようなランプであっても、本発明の実
施が可能である。

【００２９】上記第２および第３の実施例の場合、外部
に設けた電極３２、３３がキセノンのイオンを吸引する
作用が強く、したがってキセノンの消失割合が図１の構
造のランプに比べて著しい。しかしながら、これらのラ
ンプも、けい光体被膜２の帯電傾向を負に制御すること
により、図４に示す特性（３）（＝図７の第２実施例の
場合）、および特性（４）（＝図８の第３実施例の場
合）の通り、キセノンガス圧の低下が軽減されることを
確認している。さらに、本発明はけい光体被膜を用いな
い希ガス放電灯であってもよい。

【００３０】すなわち、図９に示す第５の実施例は、バ
ルブ１の内面にけい光体被膜を形成していないが、帯電
傾向を制御するため、バルブ１の内面にＳｉＯ₂などの
ような透明な金属酸化物粉末からなる電荷被膜４０を形
成してある。この電荷被膜４０は負に帯電されているこ
とはもちろんであり、キセノンの正イオンを中和するこ
とによりバルブ壁に侵入するのを防止する。また、内部
の電極は冷陰極に限らず熱陰極であってもよい。

【００３１】さらに、けい光体としては、３波長発光形
希土類けい光体に制約されるものではなく、けい光体自
身がプラスの帯電傾向をもつけい光体であれば全て適用
可能である。そして、本発明は直管形けい光ランプに限
らず、環形、コンパクト屈曲形などのランプにも適用可
能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、け
い光体被膜、またはけい光体被膜とバルブとの間に形成
した帯電被膜、あるいはけい光体被膜を設けないランプ
ではバルブの内面に形成した帯電被膜がそれぞれ負の帯
電傾向を有するので、陽光柱で電離されたキセノンの正
イオンを中和し、よってキセノンの正イオンがバルブ壁
に吸引されようとするのを阻止するため、寿命中にキセ
ノンが消失するのが防止される。このため、輝度維持率
が高くなり、寿命も長くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す希ガス放電ランプ
の断面図。

【図２】けい光体粉末の表面にＳｉＯ₂粉末を付着した
状態を示す模式図。

【図３】本発明の作用を説明するもので、（Ａ）図は一
般的な傾向を説明する模式図、（Ｂ）図は従来の場合を
説明する模式図、（Ｃ）図は本実施例の場合を説明する
模式図。

【図４】点灯時間とキセノンのガス圧との関係を示す特
性図。

【図５】点灯時間と輝度維持率との関係を示す特性図。

【図６】本発明の第２の実施例を示す希ガス放電ランプ
の断面図。

【図７】本発明の第３の実施例を示す希ガス放電ランプ
の断面図。

【図８】本発明の第４の実施例を示す希ガス放電ランプ
の断面図。

【図９】本発明の第５の実施例を示す希ガス放電ランプ
の断面図。

【符号の説明】

１…バルブ、２、２１…けい光体被膜、３、４、３１、
３２、３３…電極、５…高周波点灯回路、１０…けい光
体、１５…金属酸化物粉末、２０、４０…電荷被膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バルブの内面にけい光体被膜を形成する
とともに、このバルブ内に発光ガスとして少なくともキ
セノンを封入した希ガス放電ランプにおいて、上記けい光被膜は、粒子径４４〜７４μｍの還元鉄粉と
の接触時に１ｇ当り０マイクロク−ロン以下の電荷を帯
電したことを特徴とする希ガス放電ランプ。
【請求項２】上記けい光被膜を構成するけい光体は、
金属酸化物の粒子を付着させることにより、けい光体１
ｇ当り０マイクロク−ロン以下の電荷を帯電したことを
特徴とする請求項１に記載の希ガス放電ランプ。
【請求項３】上記けい光被膜は、けい光体と金属酸化
物の粒子とを混合することにより１ｇ当り０マイクロク
−ロン以下の電荷を帯電したことを特徴とする請求項１
に記載の希ガス放電ランプ。
【請求項４】上記金属酸化物は、ＴｉＯ₂、Ｓｎ
Ｏ₂、ＧｅＯ₂、ＳｉＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、Ｔａ₂Ｏ₅、
Ｖ₂Ｏ₅、ＭｏＯ₃の中から選ばれた少なくとも１種で
あることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の
希ガス放電ランプ。
【請求項５】バルブの内面にけい光体層を形成すると
ともに、このバルブ内に発光ガスとして少なくともキセ
ノンを封入した希ガス放電ランプにおいて、上記バルブの内面に、粒子径４４〜７４μｍの還元鉄粉
との接触時に１ｇ当り０マイクロク−ロン以下の電荷を
帯電した物質からなる被膜を形成し、この帯電被膜の上
にけい光体層を形成したことを特徴とする希ガス放電ラ
ンプ。
【請求項６】バルブ内に発光ガスとして少なくともキ
セノンを封入し、けい光体被膜を設けない希ガス放電ラ
ンプにおいて、上記バルブの内面に、粒子径４４〜７４μｍの還元鉄粉
との接触時に１ｇ当り０マイクロク−ロン以下の電荷を
帯電した物質からなる被膜を形成したことを特徴とする
希ガス放電ランプ。