JPH11283579A

JPH11283579A - 内外電極形蛍光ランプおよび照明装置

Info

Publication number: JPH11283579A
Application number: JP8328698A
Authority: JP
Inventors: Kunio Yuasa; 邦夫湯浅; Akio Watanabe; 昭男渡辺; Ariyoshi Ishizaki; 有義石崎; Kiyoshi Nishimura; 潔西村; Sadaji Shimokawa; 貞二下川
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】光量を増加した希ガス放電による内外電極形蛍
光ランプおよびこれを用いた照明装置を提供する。【解決手段】内部電極を板状にするとともに内部電極が
紫外線の蛍光体層への入射および可視光の投光スリット
からの導出を阻害しにくいように配慮して気密容器内に
配設することにより、内部電極近傍からの紫外線放射量
を増加し、これに伴い光量が増加する。また、熱電子放
射を行う内部電極を用いることにより、ランプ電流を約
半分程度まで少なくなって発光効率が向上するので、ラ
ンプ電流を増大させて光量を増加することができる。さ
らに、内部電極の表面に誘電体層を備えることにより、
内部電極近傍の電界強度が高まり内部電極近傍における
紫外線放射が増加し、これに伴い光量が増加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は希ガス放電を利用す
る内外電極形蛍光ランプおよびこれを用いた照明装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】産業界においては、廃棄物を粉砕した際
のシュレッダーダストが地球環境問題になっている。

【０００３】蛍光ランプは、水銀蒸気放電により紫外線
を放射し、紫外線が蛍光体層に入射して可視光を比較的
効率よく発生することができるため、各種照明装置に多
用されている。しかし、蛍光ランプは、水銀を封入して
いるので、廃棄時の水銀がシュレッダーダストとして問
題になる。

【０００４】そこで、水銀レスの蛍光ランプが要求され
ている。水銀に代えてキセノンを封入した蛍光ランプ
は、読取用など一部の蛍光ランプに実用されている。こ
の種の蛍光ランプには、一対の電極をバルブ内の両端に
封着した内部電極形蛍光ランプと、バルブの長手方向に
沿って一対の電極をバルブの外面に配設した外部電極形
蛍光ランプとがある。

【０００５】図２０は、従来の外部電極形蛍光ランプを
示す正面図である。

【０００６】図２１は、同じく側面図である。

【０００７】図において、１０１は気密容器、１０２
ａ、１０２ｂは外部電極、１０３は蛍光体層、１０４は
投光スリット、１０５は絶縁被覆である。

【０００８】気密容器１０１は、細長い直管状の透光性
ガラスバルブからなり、内部にキセノンなどの希ガスが
６０〜１００ｔｏｒｒ程度封入されている。

【０００９】外部電極１０２ａ、１０２ｂは、アルミニ
ウム箔からなり、気密容器１０１の外面の長手方向に沿
って離間して接着されている。

【００１０】蛍光体層１０３は、気密容器８１の内面に
投光スリット１０４を除いて形成されている。

【００１１】投光スリット１０４は、外面電極１０２
ａ、１０２ｂの一方の間隙部分に形成されている。

【００１２】絶縁被覆１０５は、エポキシ樹脂、ポリイ
ミド樹脂またはポリエチレンなどの合成樹脂からなり、
電極１０２ａ、１０２ｂを包囲している。

【００１３】そうして、両電極１０２ａ、１０２ｂの間
に図示しない点灯装置の出力端を接続してランプ電圧を
印加すると、気密容器１０１のガラス壁を介して気密容
器１０１内に希ガス放電が発生する。希ガス放電により
紫外線が放射され、紫外線は蛍光体層１０３に入射し、
蛍光体を励起する。その結果、蛍光体層１０３は可視光
を発生し、投光スリット１０４から気密容器１０１の外
部に導出される。

【００１４】上述した従来の外部電極形蛍光ランプは、
一対の電極が気密容器の両端内部に封装された最も一般
的な構造の内部電極形蛍光ランプに較べると、ランプ電
流に対する光量が飽和しにくいし、また内部に電極を備
えていないので、長寿命であるという長所を有する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、外部電
極形蛍光ランプは、気密容器のガラス壁を介しての放電
であるため、放電維持電圧として通例２０００〜３００
０Ｖ程度必要であるとともに、外部へのノイズ放射が多
いという問題がある。

【００１６】これに対して、一方の電極を内部電極とし
て気密容器内に封装し、他方の電極を外部電極とした内
外電極形蛍光ランプにおいては、外部電極を接地するこ
とにより、放射ノイズの問題が著しく改善される。ま
た、内部電極を気密容器に沿って長くすることができ、
したがって内部電極の表面積を大きくすることにより、
寿命を実用上問題にならない程度にすることが可能であ
る。

【００１７】ところが、内外電極形蛍光ランプは、外部
電極形蛍光ランプに比べて、光量が少なく、同一電流値
で約半分程度の光量に留まっているという問題がある。

【００１８】本発明は、主として光量を増加した希ガス
放電による内外電極形蛍光ランプおよびこれを用いた照
明装置を提供することを目的とする。

【００１９】本発明は、加えて放電開始電圧および放電
維持電圧が低く、また内部電極を良好に封装しやすく
て、実用的な希ガス放電による蛍光ランプおよびこれを
用いた照明装置を提供することを他の目的とする。

【００２０】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の内外電
極形蛍光ランプは、透光性の細長い気密容器と；気密容
器の内面側に形成された蛍光体層と；気密容器内に封入
されたキセノンを主成分とする希ガスと；気密容器の外
面の長手方向に沿って延在する投光スリットを形成する
ように気密容器を外側から包囲して配設された外部電極
と；板状をなして気密容器の長手方向に沿って延在する
とともに蛍光体層から発生した可視光が投光スリットか
ら外部に導出されやすいように気密容器内に封装された
内部電極と；を具備していることを特徴としている。

【００２１】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【００２２】気密容器について気密容器は、ソーダライムガラス、鉛ガラスなどの軟質
ガラスでよいが、要すればホウ珪酸ガラスなどの硬質ガ
ラス、半硬質ガラス、石英ガラスでもよく、さらにはガ
ラス以外の材料でも透光性および気密性と、内外電極形
蛍光ランプの作動温度における耐火性および加工性とを
満足する材料であれば許容される。

【００２３】また、気密容器は、長手方向の断面形状は
自由である。たとえば断面が円形、楕円形または４角形
などを採用することができる。

【００２４】さらに、気密容器は、車載計器用の指針な
どの小形の照明装置として用いる場合には、外径が５ｍ
ｍ以下のものを用いることができる。また、ＯＡ機器な
どの読取用の場合には、外径６〜１０ｍｍ程度のものを
用いることができる。

【００２５】さらに、気密容器の長さは内外電極形蛍光
ランプの用途に適応するように適宜設定されるので、特
段制限されないが、一般的には５０〜３００ｍｍ程度が
好ましい。

【００２６】蛍光体層について蛍光体層は、気密容器の内面に直接または間接的に形成
される。間接的とは、たとえば気密容器の内面にまずア
ルミナおよびまたは酸化チタンなどからなる金属酸化物
層の保護層を形成し、保護層の内面に蛍光体層を形成す
ることを含む。使用する蛍光体としては、３波長発光形
の希土類蛍光体、ハロ燐酸カルシウム蛍光体など自由に
選択することができる。発光色は白色または特定色であ
ってもよい。

【００２７】また、読取用の内外電極形蛍光ランプの場
合には、希土類のりん酸塩蛍光体（ＬａＰＯ₄：Ｃ
ｅ³⁺、Ｔｂ³⁺）やＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎのような単色発
光蛍光体またはこれを含んだ蛍光体、バックライトおよ
び車載計器用の内外電極形蛍光ランプの場合は、３波長
発光形またはハロりん酸塩蛍光体などの白色系の発光色
の蛍光体を用いることができる。

【００２８】さらに、蛍光体層には蛍光体の他に所望に
より他の物質を混合していてもよい。

【００２９】さらにまた、気密容器内の蛍光体層を形成
する位置について説明する。すなわち、蛍光体層は、気
密容器内の主要部の前周面に形成するか、投光スリット
の部分を除いてその他の部分に形成するのが一般的であ
る。後者をアパーチャー形という。

【００３０】さらにまた、投光スリットを除いて気密容
器内面に酸化チタン微粒子などからなる可視光反射性の
反射膜を形成することができる。そして、蛍光体層を透
光スリットの部分を含めて全周にわたって形成したもの
を反射形という。本発明は、アパーチャー形および反射
形のいずれの構成であってもよい。

【００３１】希ガスについて気密容器内に封入される希ガスは、キセノンを主成分と
していれば、他の希ガスたとえばクリプトン、ネオン、
アルゴンなどを混合して用いてもよい。

【００３２】希ガスの封入圧は、自由であるが、たとえ
ば１００ｔｏｒｒ以下好ましくは６０〜８０ｔｏｒｒ封
入することができる。

【００３３】外部電極について電極は、アルミニウムなどの金属の薄板を気密容器の外
面に接着剤によって貼着してもよいし、導電性金属ペー
ストを塗布、乾燥、焼成して形成してもよい。さらに要
すれば、金属を蒸着またはその他の被着方法で被着して
電極を形成してもよい。さらにまた、透光性導電膜で外
部電極を形成することもできる。この場合、気密容器の
全周にわたって外部電極を形成することもできる。可視
光の発生量すなわち光量は、外部電極の面積に比例的で
あるから、気密容器の全周に外部電極を配設したことに
より、光量を増加することができる。しかし、透光スリ
ットを外部電極の一部に形成し、他の部分を反射性また
は遮光性の部材で被覆するものとする。

【００３４】また、電極の形状は気密容器の長手方向に
沿って離間対向するように配設するのが一般的である。

【００３５】外部電極を接地して点灯することにより、
放射ノイズを著しく改善できるので、放射ノイズを低減
する意味でも外部電極は、なるべく気密容器の外周の多
くの部分を包囲するのが好ましい。たとえば、気密容器
の投光スリットの部分を除いてその他の部分全体に外部
電極を配設することができる。

【００３６】また、外部電極は、必要に応じて絶縁被覆
することができる。なお、絶縁被覆の材料に遮光性のも
のを用いて不要部分から光が漏れないようにすることが
できる。

【００３７】内部電極について本発明において、内部電極は、板状の導電性金属たとえ
ばニッケル、ステンレス鋼、タングステン、モリブデン
などからなり、気密容器の長手方向に沿って延在してい
る。

【００３８】また、内部電極は、蛍光体層から発生する
可視光が投光スリットから外部に導出されやすいように
配設されている。たとえば、内部電極が投光スリットを
内部でなるべく塞がないように板の向きを配慮して定置
される。また、内部電極の板状の部分を可視光が透過す
るようにメッシュ構造にすることもできる。

【００３９】さらに、内部電極は、少なくともその一端
が直接または間接的に外部に気密に導出されていて、電
源に接続できるように構成されている。

【００４０】さらにまた、内部電極は、電気特性が不所
望に変化しないため、および蛍光体層を傷つけないため
に、気密容器に対して所定の位置に固定される。そのた
めの好ましい態様は、内部電極の両端を気密容器の両端
に封着することである。しかし、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、一端のみを気密容器に封着したもの
でもよい。

【００４１】作用について本発明の蛍光ランプは、内部電極が板状をなしているた
め、希ガス放電による紫外線放射量が多くなり、これに
伴い可視光の発生量が増加する。以下、その理由を本発
明者らが行った基礎実験に基づいて説明する。

【００４２】すなわち、本発明者らは、図１に示す実験
用の放電ランプを作成し、図２に示す実験装置を用いて
紫外線放射状態を調査した。

【００４３】図１は、本発明の作用を調査するための実
験用放電ランプを示す斜視図である。

【００４４】図において、１は実験用放電ランプ、２は
その気密容器、３ａ、３ｂは一対の電極である。

【００４５】気密容器２は、石英ガラスからなる内寸法
が１０ｍｍ×１０ｍｍ×５０ｍｍの中空の直方体形状を
なしている。

【００４６】一対の電極３ａ、３ｂは、棒状をなし気密
容器２の中央部に直線状に正対して封着している。

【００４７】放電媒体としてキセノンを４００００Ｐａ
気密容器２内に封入している。

【００４８】図２は、実験装置の系を説明する平面的概
念図である。

【００４９】図において、４は電源、５は半導体レー
ザ、６ａ、６ｂ、６ｃはそれぞれビームスプリッター、
７ａ、７ｂはそれぞれフォトダイオード、８は低圧キセ
ノン放電ランプである。

【００５０】電源４は、実験用放電ランプ１を付勢して
点灯させる。

【００５１】半導体レーザ５は、２ｐ６から１ｓ４の遷
移に対応した波長８２８ｎｍにチューニングされてい
る。そのレーザ光は、ビームスプリッター６ａによって
２分され、その一方が実験用放電ランプ１を通過した
後、フォトダイオード７ａでレーザ光の強度が検出され
る。

【００５２】また、ビームスプリッター６ａで２分され
た他方のレーザ光は、図示しない直流電源によって直流
点灯している低圧キセノン放電ランプ８を通過させた
後、さらにビームスプリッター６ｃで反射させ、フォト
ダイオード７ｂでレーザ光の強度を検出して、吸収波長
をチェックすることにより、半導体レーザ５の波長の確
からしさを確認している。

【００５３】そうして、実験においては、実験用放電ラ
ンプ１の電極間を結ぶ直線上のどの部分が最も紫外線を
生成しているかを、紫外線源になるキセノンの１ｓ準位
の密度を半導体レーザを用いたいわゆる吸収法により測
定することにより、行った。その結果を図３に示す。

【００５４】図３は、実験結果を示す３次元グラフであ
る。

【００５５】図において、ｘ軸は実験用放電ランプの一
方の壁面からの距離（ｍｍ）を、ｙ軸は時間（ｍｓｅ
ｃ）を、ｚ軸はキセノンの１ｓ４の密度の値を、それぞ
れ示す。

【００５６】この実験結果から、キセノンダイマーを作
る源になるキセノンの１ｓ４レベルは、実験用放電ラン
プの電極のある壁面近傍でしか生成されていないことが
判明した。放電空間の中央部付近ではどの時間において
もキセノンの１ｓ４は生成されていない。なお、上記の
ような実験結果は、レーザ診断技術を用いることによ
り、世界で初めて本発明者らによって得られたものであ
る。

【００５７】以上の結果から、キセノンの発光は、電極
の近傍においてのみ行われるため、電極の面積を大きく
すれば、光量を増加することができることを意味する。

【００５８】そうして、本発明においては、内部電極を
板状にしたことにより、電極の面積を大きくして光量を
増加することができる。ただし、キセノン放電によって
放射された紫外線が有効に蛍光体層に入射するととも
に、その結果発生した可視光が投光スリットから外部に
導出されやすいように、内部電極を気密容器内に配設し
なければならない。このための効果的な内部電極の配設
としては、たとえば内部電極の板面を、投光スリットの
幅方向の両端縁間を結ぶ直線に対して、±４５゜以上の
角度をなすように配設することである。また、内部電極
をメッシュ状にすることにより、板面を紫外線および可
視光が通過できるから、内部電極の板面の角度に対して
自由度が増す。

【００５９】請求項２の発明の内外電極形蛍光ランプ
は、請求項１記載の内外電極形蛍光ランプにおいて、内
部電極は、その板面が投光スリットの幅方向の両端縁間
を結ぶ直線に対して±４５゜以上の角度をなすように配
設されていることを特徴としている。

【００６０】本発明は、板状の内部電極の板面を上記の
ように規制することにより、紫外線が効果的に蛍光体層
に入射するともともに発生した可視光が内部電極に阻止
されることが少ないので、投光スリットから得られる光
量が増加する。

【００６１】さらに効果的な範囲は、±６０゜以上の角
度範囲である。

【００６２】最適な角度は、９０゜すなわち投光スリッ
トの幅方向の両端縁を結ぶ直線に対して直角の位置であ
る。

【００６３】ところで、投光スリットは、気密容器の中
心に対して４５〜１２０゜の範囲、好ましくは６０〜１
１０゜の範囲に形成することができる。

【００６４】請求項３の発明の内外電極形蛍光ランプ
は、請求項１または２記載の内外電極形蛍光ランプにお
いて、内部電極は、メッシュ構造であることを特徴とし
ている。

【００６５】本発明において、「メッシュ構造」とは、
編組構造、パンチング構造など紫外線および可視光が部
分的に透過可能な構造体であればよい。

【００６６】キセノン放電による紫外線放射は、内部電
極がメッシュ構造であっても減少しない。紫外線は内部
電極の板面のメッシュ部を通過して蛍光体層に入射する
とともに、紫外線によって励起した蛍光体層から発生し
た可視光も内部電極を通過することができるから、たと
え内部電極が投光スリットの幅方向の両側端縁間を結ぶ
直線に対して平行かつ正対していても、内部電極による
光量の減少を少なくすることができる。

【００６７】請求項４の発明の内外電極形蛍光ランプ
は、透光性の細長い気密容器と；気密容器の内面側に形
成された蛍光体層と；気密容器内に封入されたキセノン
を主成分とする希ガスと；気密容器の外面の長手方向に
沿って延在する投光スリットを形成するように気密容器
を外側から包囲して配設された外部電極と；気密容器内
に封装され少なくとも一部に外部電極に接近する近接部
を備えた内部電極と；を具備していることを特徴として
いる。

【００６８】本発明においては、内部電極の少なくとも
一部が外部電極に接近する近接部を備えていることによ
り、放電開始電圧を低減することができる。

【００６９】近接部は、内部電極の一部を屈曲して形成
する、ほぼ全体を気密容器に対して偏心させて形成す
る、近接片を内部電極に溶接して形成する、内部電極の
ほぼ全体を気密容器の外部電極に対向する内面に当接し
て形成する、など種々の構成を任意に選択して採用する
ことができる。

【００７０】請求項５の発明の内外電極形蛍光ランプ
は、透光性の細長い気密容器と；気密容器の内面側に形
成された蛍光体層と；気密容器内に封入されたキセノン
を主成分とする希ガスと；気密容器の外面の長手方向に
沿って延在する投光スリットを形成するように気密容器
を外側から包囲して配設された外部電極と；気密容器内
に封装され加熱されて熱電子放射を行う内部電極と；を
具備していることを特徴としている。

【００７１】本発明においては、内部電極が加熱されて
熱電子放射を行うので、同一電圧を印加してもランプ電
流が約半分になり、発光効率が著しく向上し、印加電圧
を高くしてランプ電流を増加することにより、光量を増
加することができる。

【００７２】また、点灯開始電圧および放電維持電圧が
相対的に低下する。

【００７３】なお、内部電極は、熱電子放射を行うもの
であれば、どのような構成であってもよい。たとえば、
タングステンフィラメントを内部電極とし、タングステ
ンフィラメントを外部のフィラメント加熱電源により通
電加熱する構成を採用することができる。また、内部電
極に電子放射物質を塗布してもよい。

【００７４】請求項６の発明の内外電極形蛍光ランプ
は、透光性の細長い気密容器と；気密容器の内面側に形
成された蛍光体層と；気密容器内に封入されたキセノン
を主成分とする希ガスと；気密容器の外面の長手方向に
沿って延在する投光スリットを形成するように気密容器
を外側から包囲して配設された外部電極と；気密容器内
の両端間に封装され一部が屈曲されて張力付与部を形成
している内部電極と；を具備していることを特徴として
いる。

【００７５】張力付与部は、内部電極の一端部側または
両端側など適当な位置に形成することができる。

【００７６】気密容器を硬質ガラスを用いて形成する場
合、約６００℃で熱処理する。また、石英ガラスを用い
る場合には、約１１００℃で熱処理を行う。この熱処理
は、気密容器内の不純物や水などを除去する必要から省
略することができない。

【００７７】内部電極の両端を気密容器内の両端間に封
装すると、製造時の高温の熱処理において内部電極と気
密容器構成材料たとえばガラスなどとの熱膨張率の差を
吸収しにくい。

【００７８】そこで、内部電極を長めに製作するため、
内部電極の中間部が弛みやすい。そのため、設計どおり
の特性が得られなくなる。

【００７９】また、点灯中ランプ電流が多くなると、内
部電極が発熱によっても弛むことがある。

【００８０】これに対して、本発明においては、張力付
与部を形成しているので、内部電極を気密容器に封着す
る際に内部電極に張力を作用させながら封着すればよ
い。

【００８１】そうすれば、内部電極の弛みを張力付与部
で吸収して気密容器の所定の位置に緊張させることがで
きるから、設計どおりの特性を出すことができる。

【００８２】また、張力付与部を内部電極を屈曲して形
成した場合には、張力付与部が外部電極に相対的に接近
するので、この部分から始動を開始することができ、結
果として放電開始電圧を低減することができる。なお、
屈曲部を投光スリットの向きに合わせると、有効光量の
屈曲部による減少を少なくすることができる。

【００８３】内部電極は、請求項１による板状の内部電
極、請求項４による誘電体層を備えた内部電極または請
求項５による熱電子放射を行う内部電極であることを許
容する。

【００８４】請求項７の発明の蛍光ランプは、請求項１
ないし６のいずれか一記載の蛍光ランプにおいて、内部
電極は、表面に誘電体層を備えていることを特徴として
いる。

【００８５】本発明における「誘電体層」とは、キセノ
ンの誘電率より大きい固体物質を意味し、たとえばチタ
ン酸バリウムが効果的であるが、本発明はこれに限定さ
れない。

【００８６】そうして、本発明においては、内部電極の
近傍の電界強度が誘電体層のために大きくなるから、内
部電極近傍でも多くの紫外線放射を得ることができる。
このため、蛍光体層に入射する紫外線量が増加するの
で、これに伴い可視光の光量が増加する。

【００８７】これに対して、内部電極に誘電体層がない
と、電界強度が小さいから、内部電極近傍での紫外線放
射が少ない。

【００８８】請求項８の発明の照明装置は、照明装置本
体と；照明装置本体に支持された請求項１ないし７のい
ずれか一記載の蛍光ランプと；を具備していることを特
徴としている。

【００８９】本発明において、照明装置は照明器具、液
晶などのバックライト、ＯＡ機器の読取装置、車載用計
器の照光指針など蛍光ランプの発光を利用するあらゆる
装置に適応する。

【００９０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００９１】図４は、本発明の内外電極形蛍光ランプの
第１の実施形態を示す拡大断面図である。

【００９２】図において、１１は気密容器、１２は蛍光
体層、１３は外部電極、１４は内部電極、１５は投光ス
リットである。

【００９３】気密容器１は、外径８．０ｍｍ、肉厚０．
７５ｍｍ、内径６．５ｍｍ、長さ１００ｍｍのソーダラ
イムガラスからなる直管形バルブである。

【００９４】蛍光体層１２は、ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎか
らなり、気密容器１１の内面の３／４周すなわち２７０
゜の範囲に形成している。

【００９５】外部電極１３は、アルミニウム箔からな
り、蛍光体層１２に合わせて気密容器１１の外面の３／
４周すなわち２７０゜の範囲に接着して形成している。

【００９６】内部電極１４は、ニッケル板からなり、そ
の板面を図において垂直に立てて気密容器１１内に配設
した。

【００９７】投光スリット１５は、蛍光体層１２および
外部電極１３が形成されていない気密容器１１の部分す
なわち１／４周すなわち９０゜の範囲に形成されてい
る。

【００９８】気密容器１１内部には、キセノンを９３０
０Ｐａの圧力で封入している。

【００９９】そうして、本実施形態の内外電極形蛍光ラ
ンプの外部電極１３および内部電極１４の間にたとえば
点灯周波数約４０ｋＨｚの高周波点灯装置を接続して点
灯すると、外部電極１３および内部電極１４の近傍に紫
外線が放射され、紫外線は蛍光体層１２に入射する。紫
外線の入射により、蛍光体は励起されて可視光を発生す
る。発生した可視光は、投光スリット１５から外部に導
出されるので、たとえば読取用光源として利用すること
ができる。

【０１００】次に、内部電極のサイズを変えた場合の光
量の変化を、従来の内外電極形蛍光ランプと比較して、
説明する。

【０１０１】なお、ランプ電流値は、ゼロ−ピーク値で
約２０ｍＡ一定とした。

【０１０２】内部電極１４は、４ｍｍおよび６ｍｍで、
厚さはいずれも０．３ｍｍ一定としたもの２種類と、比
較用として直径１ｍｍの棒からなる内外電極形蛍光ラン
プとについて、投光スリット１５から４ｃｍ離間した位
置における照度を測定した。測定結果を表１に示す。

【０１０３】

【表１】内部電極幅４ｍｍ幅６ｍｍ比較例相対照度１１６１３７１００図５は、本発明の内外電極形蛍光ランプの第２の実施形
態を示す拡大断面図である。

【０１０４】図において、図４と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１０５】本実施形態は、投光スリット１５の内面側
を含めて気密容器１１の内面側の全周しわたって蛍光体
層２を形成して反射形に構成したものである。

【０１０６】図６は、本発明の内外電極形蛍光ランプの
第３の実施形態を示す拡大断面図である。

【０１０７】図において、図４と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１０８】本実施形態は、内部電極１４の板面を投光
スリット１５の両端縁間を結ぶ直線ｈ−ｈ’に対して＋
４５゜方向に傾斜させて配設している。

【０１０９】図７は、本発明の内外電極形蛍光ランプの
第４の実施形態を示す拡大断面図である。

【０１１０】図において、図６と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１１１】本実施形態は、内部電極１４の板面を投光
スリット１５の両端縁間を結ぶ直線ｈ−ｈ’に対して−
４５゜方向に傾斜させて配設している。

【０１１２】図６および図７に示す実施形態の内外電極
形蛍光ランプの投光スリットから４ｃｍ離間した位置に
おける照度を図４に示す実施形態の内外電極形蛍光ラン
プのそれと比較した結果、８２％であった。この値は、
内部電極１４の幅を適切に設定することにより、棒状の
内部電極より光量が多くなることを示している。

【０１１３】図８は、本発明の内外電極形蛍光ランプの
第５の実施形態を示す拡大断面図である。

【０１１４】図において、図４と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１１５】本実施形態は、内部電極１４がメッシュ構
造で、投光スリット１５の両端縁間を結ぶ直線ｈ−ｈ’
に対して平行かつ正対して配設している。

【０１１６】図９は、本発明の内外電極形蛍光ランプの
第６の実施形態を示す拡大断面図である。

【０１１７】図において、図４と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１１８】本実施形態は、内部電極１４の表面に誘電
体層１６を形成している。

【０１１９】内部電極１４は、直径１ｍｍのタングステ
ン棒である。

【０１２０】誘電体層１６は、チタン酸バリウムを蒸着
法により約３００ｎｍの厚さに形成されている。

【０１２１】気密容器１１は、外径８ｍｍ，内径６．５
ｍｍ、長さ１００ｍｍであり、内部にキセノン９３００
Ｐａを封入した。また、投光スリット１５は９０゜に形
成した。

【０１２２】比較例として、誘電体層１６を形成しない
以外は、本実施形態と同一仕様の内外電極形蛍光ランプ
を製作した。

【０１２３】そうして、各蛍光ランプを４０ｋＨｚの点
灯周波数で点灯して、電気特性を測定した。

【０１２４】図１０は、本発明の第６の実施形態の電圧
・電流波形図である。

【０１２５】図１１は、比較例の電圧・電流波形図であ
る。

【０１２６】各図において、横軸は時間（ｓｅｃ）を、
左側の縦軸は電圧（Ｖ）を、右側の縦軸は電流（Ａ）
を、それぞれ示す。電圧は、電源電圧を示す。電流は、
ランプ電流を示す。また、曲線ｖは電源電圧（Ｖ）を、
曲線ｉはランプ電流（Ａ）を、それぞれ示す。

【０１２７】各図を対比して明かなように、本実施形態
においては、同一電源電圧に対してランプ電流が約半分
になる。すなわち、ランプ電力が約１／２になってい
る。

【０１２８】なお、本実施形態の光量は、比較例の約８
０％であった。このことは、発光効率が１６０％に向上
することを示している。

【０１２９】したがって、電源電圧を高めてランプ電流
を増加させることにより、光量を増加できる。

【０１３０】図１２は、本発明の内外電極形蛍光ランプ
の第７の実施形態を示す拡大断面図である。

【０１３１】図において、図４と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１３２】本実施形態は、内部電極１４がタングステ
ンフィラメントからなる。そして、内部電極１４をフィ
ラメント加熱電源（図１３に示す。）によって通電して
加熱すると、熱電子が放射する。

【０１３３】図１３は、本発明の内外電極形蛍光ランプ
の第７の実施形態の点灯回路を示す回路図である。

【０１３４】図において、図１２と同一部分については
同一符号を付して説明は省略する。

【０１３５】１７はフィラメント加熱電源、１８は点灯
電源である。なお、放電ランプの部分については概念的
に示している。

【０１３６】内部電極１４が通電加熱されながら内部電
極として作用していることが理解できる。

【０１３７】気密容器１１が外径８ｍｍ、内径６．５ｍ
ｍ、長さ１００ｍｍで、内部にキセノン９３００Ｐａを
封入した。

【０１３８】外部電極１３に厚さ０．１ｍｍ、幅１９ｍ
ｍのアルミニウム箔を接着した。

【０１３９】また、比較例として、同一仕様の気密容器
に一対の外部電極を配設した外部電極形蛍光ランプを製
作した。

【０１４０】そうして、ランプ電流１０ｍＡで各蛍光ラ
ンプを点灯して投光スリットから８ｍｍ離間した位置で
光度を測定した結果、本実施形態は１７００ｃｄであっ
た。これに対して、比較例は２０００ｃｄであった。す
なわち、本実施形態においては、外部電極形蛍光ランプ
の８５％の光量が得られた。従来の内外電極形蛍光ラン
プの場合、外部電極形蛍光ランプの約５０％であったこ
とからすれば、明らかに光量が増加していることが理解
できる。

【０１４１】また、放電維持電圧は、本実施形態の場
合、０．４２ｋＶであるが、外部電極形蛍光ランプでは
１．４ｋＶであった。すなわち、本実施形態によれば、
放電維持電圧が外部電極形蛍光ランプの１／３になる。

【０１４２】図１４は、本発明の内外電極形蛍光ランプ
の第８の実施形態を示す概念的縦断面図である。

【０１４３】図において、図４と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１４４】本実施形態は、内部電極１４に張力付与部
１９を形成している。

【０１４５】張力付与部１９は、内部電極１４の一端側
の一部を屈曲させてばね性を付与することにより形成さ
れている。内部電極をステンレス鋼たとえば＃３０４で
形成すると、ばね性を付与しやすい。

【０１４６】図１５は、本発明の内外電極形蛍光ランプ
の第９の実施形態を示す概念的縦断面図である。

【０１４７】図において、図１４と同一部分については
同一符号を付して説明は省略する。

【０１４８】本実施形態は、内部電極１４のほぼ全長に
わたる外部電極１３に対する近接部２０を形成してい
る。

【０１４９】気密容器１１が内径６．５ｍｍ、長さ１０
０ｍｍで、内部にキセノン９３００Ｐａを封入するとと
もに６０゜の投光スリット１５を形成し、外部電極１３
が厚さ０．１ｍｍ、幅１９ｍｍのアルミニウム箔を気密
容器１１の外面に接着して形成され、内部電極１４が直
径０．８ｍｍのニッケル棒を気密容器１１の両端に封着
してなる本実施形態の内外電極形開口ランプを製作し
た。

【０１５０】また、比較例として、内部電極１４が気密
容器１１の中心に固定されている以外は本実施形態と同
一仕様の内外電極形蛍光ランプを製作した。

【０１５１】そうして、周波数３０ｋＨｚの定電圧電源
とトランスとを組み合わせた点灯回路を用意して、各蛍
光ランプに印加する電圧を徐々に高めて蛍光ランプの放
電開始電圧を求めた。

【０１５２】その結果、本実施形態は、０．９６ｋＶで
あった。これに対して、比較例は、１．７７ｋＶであっ
た。

【０１５３】図１６は、本発明の内外電極形蛍光ランプ
の第１０の実施形態を示す概念的縦断面図である。

【０１５４】図において、図１５と同一部分については
同一符号を付して説明は省略する。

【０１５５】本実施形態は、内部電極１４の一端部に外
部電極１３に対する近接部２０を形成している。

【０１５６】内部電極以外は図１５において説明したの
と同じ仕様の本実施形態の内外電極形蛍光ランプを製作
して、図１５におけるのと同様な測定を行った。

【０１５７】その結果、本実施形態は、放電開始電圧が
１．０８ｋＶであった。

【０１５８】図１７は、本発明の内外電極形蛍光ランプ
の第１１の実施形態を示す概念的縦断面図である。

【０１５９】図において、図１５と同一部分については
同一符号を付して説明は省略する。

【０１６０】本実施形態は、内部電極１４のほぼ全長を
気密容器１１の内面に接触させて外部電極１３に対する
近接部２０を形成している。

【０１６１】図１８は、本発明の内外電極形蛍光ランプ
の第１２の実施形態を示す概念的縦断面図である。

【０１６２】図において、図１５と同一部分については
同一符号を付して説明は省略する。

【０１６３】本実施形態は、内部電極１４の一端部近傍
に外部電極１３に対する導電体片を溶接して近接部２０
を形成している。

【０１６４】図１９は、本発明の照明装置の一実施形態
としての画像読取装置を示す概念的断面図である。

【０１６５】図において、２１は内外電極形蛍光ラン
プ、２２は受光手段、２３は信号処理手段、２４は原稿
載置面、２５はケースである。

【０１６６】内外電極形蛍光ランプ２１は、図４に示す
実施形態を採用している。そして、その投光スリットか
ら出射した光は原稿載置面２４を介して原稿（図示しな
い。）に向けて照射される。

【０１６７】受光手段２２は、原稿面からの反射光を受
光するように配置されている。

【０１６８】信号処理手段２３は、受光手段２２の出力
信号を処理して画像信号を形成する。

【０１６９】原稿載置面２４は、透明ガラスからなり、
その上に原稿を下向きに載置する。

【０１７０】ケース２５は、以上の各構成要素を収納し
ている。

【０１７１】そうして、内外電極形蛍光ランプ２１およ
び受光手段２２と、原稿載置面２４とは、相対的に走査
する。すなわち、いずれか一方または双方が反対方向に
移動していく過程で受光手段が移動方向に対して直角方
向に順次原稿面からの反射光を受光していく。

【０１７２】本実施形態の画像読取装置は、複写機、イ
メージスキャナおよびファクシミリなどのＯＡ機器など
に適応する。

【０１７３】

【発明の効果】請求項１ないし３の各発明によれば、内
部電極が板状であることにより、内部電極の面積が大き
くなるのに伴って内部電極近傍からの紫外線放射が増加
し、これに伴い光量が増加した内外電極形蛍光ランプを
提供することができる。

【０１７４】請求項２の発明によれば、加えて投光スリ
ットの幅方向の両端縁間を結ぶ直線に対して内部電極の
板面を±４５゜以上の角度をなすように配設したことに
より、放射された紫外線の蛍光体層への入射が阻止され
にくくなるとともに、発生した可視光が投光スリットか
ら外部に導出しやすい内外電極形蛍光ランプを提供する
ことができる。

【０１７５】請求項３の発明によれば、加えて内部電極
をメッシュ構造にすることにより、紫外線および可視光
が内部電極を通過できるので、板状の内部電極をどのよ
うな向きに配置しても光量が減少しない内外電極形蛍光
ランプを提供することができる。

【０１７６】請求項４の発明によれば、加えて内部電極
の少なくとも一部に外部電極に接近する近接部を備えた
ことにより、放電開始電圧を低減した内外電極形蛍光ラ
ンプを提供することができる。

【０１７７】請求項５の発明によれば、熱電子放射を行
う内部電極を用いたことにより、発光効率を高め、ラン
プ電流を増加して光量を増加した内外電極形蛍光ランプ
を提供することができる。

【０１７８】請求項６の発明によれば、内部電極に張力
付与部を形成したことにより、内部電極が製造中の高温
の熱処理における気密容器の構成材料と内部電極との熱
膨張率の差を吸収できないことにより、または点灯中の
発熱による内部電極の弛みを張力付与部で吸収して内部
電極を所定の位置に規制して設計どおりの特性を出す内
外電極形蛍光ランプを提供することができる。

【０１７９】請求項７の発明によれば、内部電極の表面
に誘電体層を備えていることにより、誘電体層により電
界強度を大きくして内部電極近傍における紫外線放射を
増加し、これに伴い光量を増加した内外電極形蛍光ラン
プを提供することができる。

【０１８０】請求項８の発明によれば、請求項１ないし
７の効果を有する照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用を調査するための実験用放電ラン
プを示す斜視図

【図２】実験装置の系を説明する平面的概念図

【図３】実験結果を示す３次元グラフ

【図４】本発明の内外電極形蛍光ランプの第１の実施形
態を示す拡大断面図

【図５】本発明の内外電極形蛍光ランプの第２の実施形
態を示す拡大断面図

【図６】本発明の内外電極形蛍光ランプの第３の実施形
態を示す拡大断面図

【図７】本発明の内外電極形蛍光ランプの第４の実施形
態を示す拡大断面図

【図８】本発明の内外電極形蛍光ランプの第５の実施形
態を示す拡大断面図

【図９】本発明の内外電極形蛍光ランプの第６の実施形
態を示す拡大断面図

【図１０】本発明の第６の実施形態の電圧・電流波形図

【図１１】比較例の電圧・電流波形図

【図１２】本発明の内外電極形蛍光ランプの第７の実施
形態を示す拡大断面図

【図１３】本発明の内外電極形蛍光ランプの第７の実施
形態の点灯回路を示す回路図

【図１４】本発明の内外電極形蛍光ランプの第８の実施
形態を示す概念的縦断面図

【図１５】本発明の内外電極形蛍光ランプの第９の実施
形態を示す概念的縦断面図

【図１６】本発明の内外電極形蛍光ランプの第１０の実
施形態を示す概念的縦断面図

【図１７】本発明の内外電極形蛍光ランプの第１１の実
施形態を示す概念的縦断面図

【図１８】本発明の内外電極形蛍光ランプの第１２の実
施形態を示す概念的縦断面図

【図１９】本発明の照明装置の一実施形態としての画像
読取装置を示す概念図

【図２０】従来の外部電極形蛍光ランプを示す平面図

【図２１】同じく側面図

【符号の説明】

１１…気密容器１２…蛍光体層１３…外部電極１４…内部電極１５…投光スリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西村潔東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内 (72)発明者下川貞二東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性の細長い気密容器と；気密容器の内
面側に形成された蛍光体層と；気密容器内に封入された
キセノンを主成分とする希ガスと；気密容器の外面の長
手方向に沿って延在する投光スリットを形成するように
気密容器を外側から包囲して配設された外部電極と；板
状をなして気密容器の長手方向に沿って延在するととも
に蛍光体層から発生した可視光が投光スリットから外部
に導出されやすいように気密容器内に封装された内部電
極と；を具備していることを特徴とする内外電極形蛍光
ランプ。
【請求項２】内部電極は、その板面が投光スリットの幅
方向の両端縁間を結ぶ直線に対して±４５゜以上の角度
をなすように配設されていることを特徴とする請求項１
記載の内外電極形蛍光ランプ。
【請求項３】内部電極は、メッシュ構造であることを特
徴とする請求項１または２記載の内外電極形蛍光ラン
プ。
【請求項４】透光性の細長い気密容器と；気密容器の内
面側に形成された蛍光体層と；気密容器内に封入された
キセノンを主成分とする希ガスと；気密容器の外面の長
手方向に沿って延在する投光スリットを形成するように
気密容器を外側から包囲して配設された外部電極と；気
密容器内に封装され少なくとも一部に外部電極に接近す
る近接部を備えた内部電極と；を具備していることを特
徴とする内外電極形蛍光ランプ。
【請求項５】透光性の細長い気密容器と；気密容器の内
面側に形成された蛍光体層と；気密容器内に封入された
キセノンを主成分とする希ガスと；気密容器の外面の長
手方向に沿って延在する投光スリットを形成するように
気密容器を外側から包囲して配設された外部電極と；気
密容器内に封装され加熱されて熱電子放射を行う内部電
極と；を具備していることを特徴とする内外電極形蛍光
ランプ。
【請求項６】透光性の細長い気密容器と；気密容器の内
面側に形成された蛍光体層と；気密容器内に封入された
キセノンを主成分とする希ガスと；気密容器の外面の長
手方向に沿って延在する投光スリットを形成するように
気密容器を外側から包囲して配設された外部電極と；気
密容器内の両端に封装され一部が屈曲されて張力付与部
を形成している内部電極と；を具備していることを特徴
とする内外電極形蛍光ランプ。
【請求項７】内部電極は、表面に誘電体層を備えている
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一記載の
内外電極形蛍光ランプ。
【請求項８】照明装置本体と；照明装置本体に支持され
た請求項１ないし７のいずれか一記載の内外電極形蛍光
ランプと；を具備していることを特徴とする照明装置。