JPH06132011A - 小型低圧水銀希ガス放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蛍光ランプにおいてはより高輝度なものが得
られ、紫外線ランプにおいてはより紫外線の放射量の多
いものとすることができ、しかも寿命の長い小型低圧水
銀希ガス放電ランプを提供する。 【構成】 内径が５ｍｍ以下のバルブ内に、アルゴンと
クリプトンを主体とする希ガスと微量の水銀が封入さ
れ、エミッターが塗布されたフィラメントを有底筒状の
スリーブで覆ってなる一対の電極が対向配置された小型
低圧水銀希ガス放電ランプにおいて、前記クリプトンの
混合量を全希ガス中の１０〜４０モル％とし、全希ガス
の封入圧を４０トール以上にすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は小型低圧水銀希ガス放電
ランプに関し、詳しくは、イメージリーダーの読取用光
源や、液晶ディスプレイ用のバックライトとして好適に
使用される小型の蛍光ランプ、もしくは光化学反応や殺
菌灯として好適に使用される小型の紫外線ランプに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】小型の低圧水銀ランプは種々の分野に使
用されているが、そのなかで小型の水銀蛍光ランプは液
晶ディスプレイ用のバックライトやイメージリーダーの
読取用光源としてのその需要が急拡大している。そし
て、コンピューターやワードプロセッサーならびにファ
クシミリのパーソナル化によるダウンサイジングの波は
止まるところを知らず、より小型で軽量、薄型の機種に
対する需要が急拡大し、バックライトや読取用光源につ
いてもより小型で細管な高輝度ランプに対するニーズは
非常に高まっている。

【０００３】またパーソナル機器においては、ランプ等
の部品は、一般的にその商品寿命が尽きるまで交換しな
いように設計することが求められており、ランプの高輝
度化とともに長寿命化も欠かせない要因である。このよ
うな事情から、従来のバックライトとしては、長寿命化
を優先した冷陰極タイプの小型水銀蛍光ランプが用いら
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷陰極
タイプの小型水銀蛍光ランプにおいては、寿命の点では
満足いくものが得られたとしても、輝度の点では十分に
満足いくものは得られていない問題点がある。また、本
発明者等が開発しているセミホットタイプの電極、すな
わちエミッターが塗布されたフィラメントを有底筒状の
スリーブで覆った電極を有する小型水銀蛍光ランプにお
いては、冷陰極タイプに比べて輝度の高いランプとする
ことができるが、高輝度化するにも限界があり、特に液
晶カラーディスプレイ用のバックライトとしては、満足
のいくものは得られていない。一方、光化学反応や殺菌
用の紫外線ランプの分野においても、より小型で紫外線
放射量の多い低圧水銀ランプに対する需要が高まってい
るが、いまだ満足できる製品は開発されていない。

【０００５】本発明は、以上のような問題点を解決する
ために成されたものであり、その目的とするところは、
蛍光ランプにおいてはより高輝度なものが得られ、紫外
線ランプにおいてはより紫外線の放射量の多いものとす
ることができ、しかも寿命の長い小型低圧水銀希ガス放
電ランプを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の小型低圧水銀希
ガス放電ランプは、内径が５ｍｍ以下のバルブ内に、ア
ルゴンとクリプトンを主体とする希ガスと微量の水銀が
封入され、エミッターが塗布されたフィラメントを有底
筒状のスリーブで覆ってなる一対の電極が対向配置され
た小型低圧水銀希ガス放電ランプにおいて、前記クリプ
トンの混合量を全希ガス中の１０〜４０モル％とし、全
希ガスの封入圧を４０トール以上にすることを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】エミッターが塗布されたフィラメントを有底筒
状のスリーブで覆ってなる一対の電極を用いるので、イ
オン衝撃に対するスパッタリングに強く、長寿命のラン
プとすることができ、またクリプトンとアルゴンを主体
とする希ガスを用い、このクリプトンの含有量を全希ガ
ス中の１０〜４０モル％としたので、後述する実験結果
から明らかなように全希ガスの封入圧を４０トール以上
とした場合、高輝度のランプとすることができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、液晶ディスプレイ用のバックライ
トとして用いられる出力３．５Ｗの小型蛍光ランプの説
明用断面図であって、１はバルブ、２はバルブ１の両端
に対向して配置された一対の電極、３はバルブ１を気密
に貫通して電極２に接続されたリード線、４はバルブ１
の内面に塗布された蛍光体である。

【０００９】バルブ１は、内径が３．３４ｍｍで肉厚が
０．３８ｍｍ、長さが２６０ｍｍの鉛ガラスよりなり、
内面には重量比でＲ：Ｇ：Ｂ＝１：１：１に混合された
三波長蛍光体４が１５μｍ程度の厚みに塗布されてい
る。尚、紫外線放射ランプとする場合は、バルブ１を紫
外線透過率の高い材質で作る必要があり、例えば、石英
ガラスが使用される。そして殺菌灯などに使用する場合
は、通常、蛍光体４は塗布しないが、特殊な用途に使用
する紫外線ランプの場合は、その必要波長域を放射する
蛍光体４を塗布する場合もある。

【００１０】電極２は、図２の拡大断面図に示すよう
に、ダブルコイルに巻かれたフィラメント２１と、この
フィラメント２１に塗布されたエミッター２２と、これ
らフィラメント２１とエミッター２２を覆うスリーブ２
３とよりなる。このフィラメント２１は、素線径が３０
μｍのタングステン線を長さが３ｍｍのダブルコイルに
巻いたものであり、熱容量が非常に小さくなるように設
計され、このフィラメント２１のシングルおよびダブル
のフィラメント間には、エミッターとしてバリウム、カ
ルシウム、ストロンチウムの酸化物が塗布されている。
そしてこのフィラメント２１の一端２１ａとリード線３
の先端３ａが、スリーブ２３の圧潰部２３ａで保持され
ている。このスリーブ２３はステンレス製のパイプが使
用されており、フィラメント２１の先端２１ｂはスリー
ブ２３の先端開口２３ｂよりも少し後退した位置に配置
されている。

【００１１】バルブ１内には、約３μl 程度の微量の水
銀と、アルゴンとクリプトンを主体とする希ガスが４０
トール以上封入されており、クリプトンは全希ガス中の
含有量が１０〜４０モル％となるように混合される。ク
リプトンは紫外線放射量を増大させるために封入するも
のであり、１０モル％以下の場合は輝度のアップが少な
く、その効果を十分に達成することができない。また４
０モル％以上の場合は、封入するガス圧を相当高くしな
いと輝度アップの効果が得られず、またその効果の程度
が低いばかりでなく、始動電圧の上昇という問題点が出
てくる。

【００１２】図３は、アルゴンとクリプトンの混合比率
および全希ガスの封入圧が輝度に及ぼす影響を調査した
結果であり、図４は、同じくアルゴンとクリプトンの混
合比率および全希ガスの封入圧が輝度効率に及ぼす影響
を調査した結果である。調査はアルゴンとクリプトンの
混合比率ならびに全希ガスの封入圧を変化させたランプ
を各プロット点に対して各々３本つづ作り、点灯電流が
１２ｍＡと一定になるように制御して点灯し、そのとき
の輝度の平均値を求めることにより行った。また図５
は、アルゴン７０トールを封入した従来タイプの蛍光ラ
ンプと、クリプトンの混合量を２０モル％とし、アルゴ
ン−クリプトン混合希ガスを７０トール封入した本発明
の高輝度蛍光ランプについて、周囲温度と輝度との関係
を求めたものであり、従来タイプの最高輝度を１００と
して示した図である。

【００１３】図３に示すように、クリプトンの混合量を
１０〜４０モル％とした場合、希ガスの封入圧を４０ト
ール以上にすれば従来のアルゴン１００％のものに比べ
て輝度が高くなり、その輝度アップは約２０〜４０％で
あった。このことは、蛍光体を励起する紫外線が多く発
生していることを示しており、紫外線ランプとして用い
る場合は輝度アップに相当する分だけ紫外線を多量に放
射することになる。また図４に示すように、輝度効率は
クリプトンの混合量を１０〜４０モル％とした場合、希
ガスの封入圧を７０トール以上としてもあまり変化せ
ず、従来タイプのものに比べて１０〜１５％のアップと
なった。前記したように、希ガスの封入圧を上げると始
動電圧の上昇というデメリットがあるので、希ガスの封
入圧としては、７０トール程度が適当であると考えられ
る。

【００１４】そして水銀蛍光ランプにおいては、周囲温
度により水銀の蒸気圧が変化するので、輝度も周囲温度
に影響されることはよく知られた現象である。図５はこ
の周囲温度と輝度との関係を、本発明の高輝度タイプの
蛍光ランプと、従来タイプの蛍光ランプを比較したもの
である。この図５に示すように、低温においては水銀蒸
気圧が低いために、水銀からの紫外線発光が減少し、輝
度も低くなる。また周囲温度の上昇に伴って水銀蒸気圧
が上昇すると、水銀から発光する紫外線の自己吸収を生
じ、この自己吸収の兼ね合いで、３０℃付近をピークと
して輝度が変化する。そして本発明の蛍光ランプは、１
０℃以上の室温において、従来の蛍光ランプより２０％
以上の輝度アップが得られる。

【００１５】しかして、本発明の小型低圧水銀希ガス放
電ランプは、電極としてエミッターが塗布されたフィラ
メントを有底筒状のスリーブで覆われたものを使用する
ので、寿命の長いものとすることができ、また１０〜４
０モル％のクリプトンを含むアルゴンを主体とした希ガ
スを用い、周囲温度が１０℃以上で点灯されるので、従
来のアルゴン１００％のものに比べて２０％以上の輝度
のアップならびに紫外線放射量のアップを図ることがで
きる。

【００１６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の小
型低圧水銀希ガス放電ランプは、寿命を犠牲にすること
なく輝度のアップならびに紫外線放射量のアップを図れ
るので、液晶ディスプレイバックライトやイメージリー
ダーの原稿読み取り用の光源、また光化学や殺菌用の光
源として好適なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる小型蛍光ランプの説明用断面図
である。

【図２】本発明に使用する電極の説明図である。

【図３】アルゴンとクリプトンの混合比率および全希ガ
スの封入圧と輝度との関係図である。

【図４】アルゴンとクリプトンの混合比率および全希ガ
スの封入圧と輝度効率との関係図である。

【図５】周囲温度と相対輝度との関係図である。

【符号の説明】

１…バルブ ２…電極 ２１…フィラメント ２２…エミッター ２３…スリーブ ３…リード線 ４…蛍光体

フロントページの続き (72)発明者 上成 清一 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内 (72)発明者 瀬戸口 裕貴枝 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内径が５ｍｍ以下のバルブ内に、アルゴ
   ンとクリプトンを主体とする希ガスと微量の水銀が封入
   され、エミッターが塗布されたフィラメントを有底筒状
   のスリーブで覆ってなる一対の電極が対向配置された小
   型低圧水銀希ガス放電ランプにおいて、 前記クリプトンの混合量を全希ガス中の１０〜４０モル
   ％とし、全希ガスの封入圧を４０トール以上にすること
   を特徴とする小型低圧水銀希ガス放電ランプ。