外部電極型希ガス放電ランプ
【課題】始動性が優れるとともに、その後の定常点灯においても、場所的に均一な発光ができるとともに、かつ、高い発光効率を有する外部電極型希ガス放電ランプを提供することである。
【解決手段】希ガスが封入されたガラス管（１）の外面に一対の電極（２ａ，２ｂ）が配設されるとともに、このガラス管（１）内面の一部に導電性物質（４）を配置する。そして、電極（２ａ）は当該電極を構成する材料の抵抗値よりも高い抵抗値を有する高抵抗物質（６）が、当該電極と電気的接続を図るようにガラス管の外面に配置することを特徴とする。
【解決手段】希ガスが封入されたガラス管（１）の外面に一対の電極（２ａ，２ｂ）が配設されるとともに、このガラス管（１）内面の一部に導電性物質（４）を配置する。そして、電極（２ａ）は当該電極を構成する材料の抵抗値よりも高い抵抗値を有する高抵抗物質（６）が、当該電極と電気的接続を図るようにガラス管の外面に配置することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は外部電極型希ガス放電ランプに関する。特に、液晶ディスプレイ装置のバックライトに使われる外部電極型希ガス蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ装置のバックライトに使われる蛍光ランプは、例えば、特開平８−１０９１０９号に記載されるように、内部に希ガスが封入されたガラス管の外面に、一対の帯状電極がガラス管の伸びる方向に伸びるとともに、かつ、ガラス管の内面に蛍光物質が塗布された構造が知られている。
【０００３】
また、特開平８−３２９９０３号には、ガラス管内部に、アルミニウムなどのペースト状導電性物質を塗布する技術が記載される。導電性物質を設ける理由はランプの始動性を高めるためである。
【０００４】
図９は、外部電極型希ガス放電ランプの始動時の原理を説明するための模式図であって、ランプの断面形状を示す。（ａ）は放電ランプの点灯前の状態を示し、（ｂ）は放電ランプを点灯させるときの状態を示す。
（ａ）において、ガラス管１の内部には、発光物質であるキセノンガスが封入され、ガラス管１の内面には蛍光物質３が塗布される。また、ガラス管１の外面には、高電圧側電極２ａと低電圧側電極２ｂが対になって配設される。なお、電極２（２ａ，２ｂ）には交流電力が印加されるため、高圧側と低圧側が交互に反転するが、ここでは説明の便宜上、一時点における高電圧側と低電圧側という意味で表している。さらに、ガラス管１の内部であって、高電圧側電極２ａと低電圧側電極２ｂの間に相当する位置には、アルミニウムなどのペースト状の導電性物質４が配置される。
【０００５】
（ｂ）において、高電圧側電極２ａに正電圧が印加されると、ガラス管１は誘電分極を起こし、高電圧側電極２ａに対応するガラス管１の内面に負電荷が形成される。同様に、低圧側電極２ｂに負電圧が印加されるとガラス管１の内面であって低圧側電極２ｂに対応する位置に正電荷が形成され、導電性物質４との間で微小放電Ｄ１が発生する。この微小放電Ｄ１が種となり、続いて正規の放電Ｄ２が発生する。
つまり、導電性物質４が存在することで、きわめて容易に、かつ、きわめて迅速に、正規の放電Ｄ２を発生できる。
【０００６】
このように、導電性物質４は、ランプの点灯始動時にはきわめて有効に作用する。しかし、この微小放電Ｄ１の放電空間は正規の放電Ｄ２より放電空間が極端に微小なため、この放電空間での発光に対する寄与はほとんどない。また、定常点灯時においても、始動時と同様に放電が生じやすい部位となってしまい、定常点灯時においても放電空間が非常に狭いため当該部分は光変換効率が低い放電が発生してしまう。
そして、導電性物質が設けられた領域を有効発光領域としている場合は、ランプ全体の中で、当該領域だけが暗くなるという問題を発生させ、当該領域における発光がロスになってしまい、結果として、発光効率が悪くなる。
【特許文献１】特開平８−１０９１０９号
【特許文献２】特開平８−３２９９０３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明が解決しようとする課題は、始動性が優れるとともに、その後の定常点灯においても、場所的に均一な発光ができるとともに、かつ、高い発光効率を有する外部電極型希ガス放電ランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明に係る外部電極型希ガス放電ランプは、希ガスが封入されたガラス管の外面に一対の電極が配設されるとともに、このガラス管内面の一部に導電性物質を配置している。そして、前記電極の少なくとも一方には、当該電極を構成する材料の抵抗値よりも高い抵抗値を有する高抵抗物質が、当該電極と繋がってガラス管の外面に配置し、前記導電性物質は前記高抵抗物質が配置した位置に相当するガラス管の内部に位置することを特徴とする。
【０００９】
さらに、前記高抵抗物質は、略線状に伸びる電極の一方の先端に形成されたことを特徴とする。
さらに、前記高抵抗物質は、略線状に伸びる電極の両方の端部に形成されたことを特徴とする。
さらに、前記高抵抗物質は、略線状に伸びる電極の長手方向の中央に形成されたことを特徴とする。
【００１０】
また、この発明に係る外部電極型希ガス放電ランプは、希ガスが封入されたガラス管の外面に一対の電極が配設されるとともに、このガラス管内面の一部に導電性物質を配置している。そして、前記電極の少なくとも一方には、当該電極を構成する材料の抵抗値よりも高い抵抗値を有する高抵抗物質が当該電極と繋がってガラス管の外面に配置し、さらに、当該高抵抗物質を構成する材料の抵抗値よりも低い抵抗値を有する低抵抗物質が、当該高抵抗物質に繋がるとともに前記電極とは物理的に離れた位置に配置し、前記導電性物質は、前記低抵抗物質が配置した位置に相当するガラス管の内部に位置することを特徴とする。
【００１１】
さらに、前記高抵抗物質は略線状に伸びる電極の一方の先端に形成されて、前記低抵抗物質は当該高抵抗物質よりも先端側に形成されたことを特徴とする。
さらに、前記高抵抗物質は略線状に伸びる電極の両方の端部にそれぞれ形成されて、前記低抵抗物質は当該高抵抗物質よりも端部側にそれぞれ形成されたことを特徴とする。
さらに、前記高抵抗物質は略線状に伸びる電極の長手方向の中央に形成されて、前記低抵抗物質は当該高抵抗物質の長手方向中央に形成されたことを特徴とする。
【００１２】
また、前記ガラス管の内部に蛍光体が塗布されたことを特徴とする。
また、前記電極は、外縁部の包絡線によって形成される形態が略帯状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の外部電極型希ガス放電ランプは、上記構成を有することにより、ランプの始動時は、外部の給電手段から供給される電流が、高抵抗物質を経由して導電性物質に電流が流れ、導電性物質と高抵抗物質が塗布されている硝子管内面において生じる微小放電を種として放電を開始できる。
また、定常点灯時は、高抵抗物質に電流が流れることなく、電極間で放電が生じるため、すなわち、導電性物質に電流が流れることがなく、結果として、発光ロスを小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１はこの発明に係る外部電極型希ガス放電ランプ（以下、単に「ランプ」ともいう）を示す。（ａ）は全体の外観構造を示し、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘの断面構造を示す。
ガラス管１の外壁には、例えば、銀やアルミテープからなる一対の直線状かつ帯状の電極２（２ａ，２ｂ）が、ガラス管１の長手方向に沿って伸びるよう配設される。この電極２には図示略の交流電源が接続されており、それぞれの電極に交流電力が供給されると、ガラス管１を構成する材料、例えば、バリウムガラスを介在させてガラス管１の内部に誘電体バリア放電が発生する。ガラス管１の内壁には蛍光物質３が層状に設けられており、誘電体バリア放電によって発生した紫外線が蛍光物質３を刺激することで可視光がランプの外部に放射される。ガラス管１の内部には、誘電体バリア放電によってエキシマ分子を生成するためのガス、例えば、キセノンガスが充填される。
【００１５】
ガラス管１の一端１１にはキャップ状のランプホルダＬＨが装着される。そして、ランプホルダＬＨの内部で電極２と給電リード５が接続する。具体的には、給電リード５ａと電極２ａが接続し、給電リード５ｂと電極２ｂが接続する。なお、ガラス管１の一端１１において電極２と給電リード５が接続された場合は、ガラス管１の他端１２には給電手段を施す必要はない。
【００１６】
電極２の先端、すなわち、ガラス管１の他端１２側には高抵抗物質６が設けられる。この高抵抗物質６は、電極２を構成する材料よりも抵抗値の高い物質が採用される。この実施例で言えば、電極２は材料としてアルミニウムが使用されるため、高抵抗物質６はアルミニウムの抵抗値よりも高い抵抗値を有する物質、例えばＩＴＯ、酸化ルテチウムが使われる。なお、電極２と高抵抗物質６は、ともに抵抗値が異なるが、何れも導電性の物質ではあるため、電極２の一端１１と高抵抗物質６が位置する他端１２までは電気的に導通関係にある。なお、この明細書では、高抵抗物質６は、便宜上、電極２とは称しておらず両者を区別している。また、１１，１２は、棒状のガラス管１の両端部を位置として表す番号であり、ガラス管１の一方の端部を１１、他方の端部を１２としている。
【００１７】
ガラス管１の内部には、例えばカーボンペーストからなる導電性物質４が配置する。この導電性物質４は、例えば、ペースト状のもので、ガラス管１の外部に高抵抗物質６が配置する位置に相当するガラス管内部の位置に設けられる。導電性物質４の役割は、前記したようにガラス管１の内部に放電種としての微小放電Ｄ１を生成することである。なお、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図であるため、導電性物質４が示されるが、他の断面位置であれば、導電性物質は存在しない。なお、導電性物質４は、電極２ａの先端に位置する高抵抗物質６が存在する位置に相当するガラス管内部に少なくとも配置しており、また、より好ましくは、他方の電極２ｂが存在する位置に相当するガラス管内部に位置する。
【００１８】
図２は、図１に示すランプの断面構造を模式的に表したものである。この図は電流が流れる経路を、高抵抗物質６や導電性物質４との関係で説明するための図面であり、ランプホルダＬＨや蛍光物質３などは省略している。
一対の電極２ａ、２ｂは、ガラス管１の一端１１から他端１２に向かって伸びるようにガラス管１の外面に配置している。電極２ａは、電極２ｂよりも短くなっており、ガラス管１の他端１２において、高抵抗物質６が電極２ａに続いて繋がるように、電極２ａの先端側に設けられる。なお、この実施例では電極２ｂには高抵抗物質は設けられない。また、給電リード５と電極２ａは接着剤７により接合される。
【００１９】
次に、ランプが点灯するための原理を説明する。電極２に交流電力が印加されると、電極２ａの一端側１１から他端側１２に向かって電流Ｉ１が流れて、さらに、ガラス管１の内部で放電Ｄ１を生じ、電極２ｂ上を図示点線（電流Ｉ１）のように流れる。交流電力の極性が反転すると、電流Ｉ１の方向は反対となる。なお、微小放電Ｄ１が生じる原理は、前記［０００４］［０００５］に記載したとおりである。
【００２０】
上記微小放電Ｄ１に続いて、電極２ａと電極２ｂの間で正規の放電Ｄ２が発生する。そして、この正規の放電Ｄ２の発生と同時に微小放電ｄ１は消失する。
これは、点灯始動時は、ガラス管内部のガス圧が高いため、導電性物質４を介在させなければ放電が生じないが、微小放電Ｄ１が生じた後は、ガラス管内部が放電しやすい状態となるため、高抵抗物質６に電流が流れる必要はなく、電極２ａ，電極２ｂ間で正規の放電が発生するからである。
【００２１】
本発明について数値例をあげると、ランプの長手方向の長さは３６０ｍｍ、ガラス管の外径はφ９．８ｍｍ、ガラス管の肉厚は０．４ｍｍである。電極の長さは３６０ｍｍ、電極の幅は０．４ｍｍ、厚さは５μｍ、材質は銀である。高抵抗物質６の長さは５．０ｍｍ、幅は２．０ｍｍである。ランプに封入される発光用ガスはキセノンであり、ガス圧は２１．３ｋＰａである。
【００２２】
図３は、本発明に係る外部電極型希ガス放電ランプであって、図２に示す構造の変形例を示す。図２に示す構造は電極２ａの先端に高抵抗物質６のみを設けたのに対し、図３に示す構造は電極２ａの先端に高抵抗物質６を配置して、さらに、その先端側に、低抵抗物質８を設けていることである。つまり、図３に示す構造は、電極２ａ、高抵抗物質６、低抵抗物質８の順番に配置しており、別の言い方をすれば、高抵抗物質６が電極２ａと低抵抗物質８に挟まれた構造となる。導電性物質４は低抵抗物質８が存在する位置に相当するガラス管内部の位置に存在する。
【００２３】
低抵抗物質８は、高抵抗物質６を構成する材料の抵抗値よりも小さい抵抗値を有し、好ましくは、電極２ａを構成する材料の抵抗値と同じ抵抗値を有することである。つまり、電極２ａと低抵抗物質８を同じ材料で構成することがランプ製造上はもっとも簡便となる。
【００２４】
高抵抗物質６は、点灯始動時は電流が流れるが、定常点灯時には電流が流れないというスイッチの機能を果たすため、低抵抗物質８には抵抗値に対する要求が必要にならないからである。しかしながら、高抵抗物質の領域（長手方向の長さであって、図における左右方向の長さ）があまりに小さい場合には、電極２ａと低抵抗物質８の間で沿面放電が生じかねない。この場合は、低抵抗物質８はその抵抗値が、電極２ａを構成する材料の抵抗値よりも大きい材料を選択することが望ましい。
【００２５】
低抵抗物質８と電極２が同じ材料から形成される場合の製造方法は、電極２をガラス管１の外面に貼り付けて、その後、電極２の一部分を削り落とし、この削り落とした部分に対して高抵抗物質６を塗布することができる。あるいは、電極が、テープ状の場合は、電極２ａに相当する部位に当該電極を貼り付けて、その後、間隔をおいて、同じテープを貼り付けることができる。
【００２６】
なお、ランプが点灯するための原理は、図２に示す構造の場合と基本的に同じである。ただし、図２に示す構造に比較して有利な点は、高抵抗物質の面積が小さくなるため、始動がより容易になることである。
【００２７】
図４は、本発明に係る外部電極型希ガス放電ランプの他の実施例を示す。
（ａ）は、高抵抗物質６（６１、６２）が、電極２ａの一端側、および他端側の両端に設けられる。具体的には、電極２ａの一端側には高抵抗物質６１が設けられ、電極２ａの他端側には高抵抗物質６２が設けられる。また、両方の高抵抗物質６（６１、６２）のガラス管１内部の対応部分にそれぞれ導電性物質４（４１、４２）が配置している。具体的には、高抵抗物質６１が配置するガラス管１の内面に導電性物質４１が配置して、高抵抗物質６２が配置するガラス管１の内面に導電性物質４２が配置している。接着剤７には図示略の外部リードが接続される。
【００２８】
この実施例では、交流電力が供給されると、それぞれの高抵抗物質６１、６２を通過して、ガラス管１の一端側および他端側に配置された導電性物質４１、４２において微小放電Ｄ１が発生する。その後、電極２ａにおいて正規の放電Ｄ２が発生し、それと同時に、放電Ｄ１は自然に停止する。
この実施形態は、ランプが長い場合において特に適している。瞬時に、ガラス管の長手方向全体に主放電Ｄ２を発生できるからであり、ガラス管の両端部（２ヶ所）に放電種を発生させるからである。
【００２９】
（ｂ）は、高抵抗物質６が、ガラス管１の長手方向中心付近に形成される。導電性物質４は高抵抗物質６に相当する位置、すなわち、ガラス管１の内面であって長手方向の中心付近に形成される。電極２ａ（２ａ１、２ａ２）は、高抵抗物質６を挟んで、ガラス管１の一端側および他端側まで伸びるように配置する。具体的には、電極２ａ１がガラス管１の一端側まで伸びるように配置し、電極２ａ２がガラス管１の他端側まで伸びるように配置する。外部リードが接続する接着剤７は電極２ａ１と電極２ａ２の両方に設けられる。具体的には、接着剤７１が電極２ａ１に接続され、接着剤７２が電極２ａ２に接続される。
この実施例では、まず、交流電力が供給されると、高抵抗物質６において微小放電Ｄ１が発生する。その後、主放電Ｄ２が発生すると、微小放電Ｄ１は自然に消滅する。
【００３０】
この実施形態は、ランプの端部から発生する放射光を利用する場合や、あるいは中心付近の光を利用しないような場合に特に有効である。また、この形態の変形例として、ランプの長手方向中心ではなく、その他の特定の位置において、導電性物質６を配置することもできる。特定の位置において、ランプからの放射光を利用しない場合に有効である。
【００３１】
図５は、図４に示す構造と、図３に示す構造を組み合わせた構造を示す。
（ａ）は高抵抗物質６（６１，６２）が電極２ａの両端にそれぞれ設けられるとともに、それぞれの高抵抗物質６（６１，６２）のさらに端部側に低抵抗物質８１、８２が配置している。具体的には、電極２ａの一端側に高抵抗物質６１が設けられ、その端部側に電極８１が設けられる。また、電極２ａの他端側に高抵抗物質６２が設けられ、その端部側に電極８２が設けられる。つまり、高抵抗物質６１は電極２ａと電極８１に挟まれた形で配置しており、高抵抗物質６２は電極２ａと電極８２に挟まれた形で配置している。電極２ａと電極８１は物理的に分離しているが、いずれも高抵抗物質６１と繋がるように接触しており、つまり、電極２ａ、高抵抗物質６１、低抵抗物質８１は電気的に導通関係にある。同様に、電極２ａと低抵抗物質８２は物理的に分離しているが、いずれも高抵抗物質６２と繋がるように接触しており、つまり、電極２ａ、高抵抗物質６２、低抵抗物質８２も電気的に導通関係にある。この実施形態では、給電リード（図示略）は電極２ａで接続しなければならず、接着剤７に給電リードが接続する。また、導電性部材４は低抵抗物質８１、８２に相当する位置に設けられる。具体的には、導電性物質４１は低抵抗物質８１に相当する位置に配置し、導電性物質４２は低抵抗物質８２に相当する位置に配置している。
【００３２】
（ｂ）は高抵抗物質６が電極２ａ（２ａ１、２ａ２）の長手方向の中心付近に設けられるとともに、高抵抗物質６のランプの長手方向中心位置にさらに低抵抗物質８が設けられる。つまり、ガラス管１の一端側から電極２ａ１、高抵抗物質６、低抵抗物質８、高抵抗物質６、電極２ａ２の順番で配置する。導電性部材４は低抵抗物質８に相当するガラス管内部の位置に設けられる。また、給電リードが接続する接着剤７はガラス管１の一端側、他端側にそれぞれ配置する。具体的には、電極２ａ１の端部に接着剤７１が塗布され、電極２ａ２の他端側に接着剤７２が塗布される。
【００３３】
高抵抗物質は、例えば、物質例１として、低融点フリットと針状ＩＴＯとＩＴＯの薄膜からなるもの、あるいは、物質例２として、低融点フリットと酸化ルテチウム（ＲｕＯ２）からなるもの、あるいは、物質例３として、低融点フリットとルテチウム化合物からなるもの、が採用される。低融点フリットは、珪素、ホウ素、ビスマスからなる硝子であり、ルテニウム化合物は、例えば、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、パイロクロア形ルテニウム酸塩（Ｂｉ２Ｒｕ２Ｏ７）、（Ｐｂ２Ｒｕ２Ｏ６．５）が採用される。
【００３４】
以上の実施例では、一対の電極のうち電極２ａに対しては高抵抗物質を設けるが、電極２ｂに対しては高抵抗物質を設けないという実施形態を説明してきた。これは何れか一方の電極に対して高抵抗物質を設ければ機能として十分だからである。しかし、電極２ａとともに、電極２ｂにも高抵抗物質を設けることを排除するものではなく、両電極に高抵抗物質を設けても勿論かまわない。
【００３５】
なお、電極および高抵抗物質は透光性物質を使うことが好ましい。ガラス管内部の発光を遮光することなく利用できるからである。また、透光性物質を使う場合は、遮光を考慮する必要がなくなるため、面積の大きいものを使うことが可能となり、ガラス管内部でのエキシマ分子の生成量を多くできる。透光性物質は、例えば、酸化インジウムスズ、酸化インジウム亜鉛、酸化スズなどを使うことができる。ただし、本発明では電極と高抵抗物質の両方において透光性物質を使う場合は、抵抗値の異なる透光性物質を使わなければならない。また、電極と高抵抗物質のいずれかに透光性物質を使い、もう一方に不透光性物質を使うこともできる。特に、高抵抗物質は電極に比して使用領域が小さいため、高抵抗物質のみ不透光性物質としても発光効率に対する影響は小さい。
【００３６】
電極には損傷を防止のために保護膜を被せるように設けてもよい。この場合、保護膜として、電極を構成する材料よりも高い抵抗値を有する物質を採用した場合、全体として保護膜を取り付けることで、容易に本発明の電極構造を作成できる。
【００３７】
図６はこのような形態を模式的に表したものである。（ａ）は図２に示す構造を上方から眺めた状態を示し（図２におけるＹ方向）、（ｂ）は図３に示す構造を上方から眺めた状態を示し（図３におけるＹ方向）を表す。なお、図６は保護膜６を設けることを説明するための図面であり、図２および図３は保護膜を設けていない実施形態であるため、厳密に言えば、図６は、図２や図３に示す構造をＹ方向から直接眺めるものではない。図２および図３に示す構造のものに、仮に保護膜を設けた場合、それぞれＹ方向から眺めた構造を示すと解釈できる。
【００３８】
（ａ）において、電極２はガラス管１の一端側１１まで伸びておらず、他端側１２はほぼ管端まで伸びている。また、電極２の他端側には給電リード５が接着剤７によって取り付けられる。保護膜８は、電極２の全体を覆うように、かつ、ガラス管１の一端側は電極２の先端部分を超えて管端部に近い部分まで設けられる。保護膜８は、電極２を構成する材料の抵抗値よりも高い抵抗値をもつ材料が採用され、例えば、電極２ａが銀ペーストである場合に、保護膜８はＩＴＯ膜（インジウム、錫、酸化物）が採用される。
この構造では、保護膜８が高抵抗物質として機能するため、保護膜８を電極２ａの上から被せるように貼り付けるだけで、きわめて簡単かつ容易に構成することができる。また、保護膜として透光性部材を採用することで放射光の取出し効率が高くなる。
【００３９】
（ｂ）において、電極２のガラス管１の一端側１１は、切断領域Ｓを介して電極２１が配置され、電極２１と電極２は物理的に分離している。また、ガラス管１の他端側１２はほぼ管端まで伸びており、電極２の他端側には給電リード５が接着剤７によって取り付けられる。
この構造では、電極２、切断領域Ｓ、電極２１を覆うように保護膜８が設けられる。この保護膜８は、電極２および電極２１を構成する材料の抵抗値よりも高い抵抗値をもつ材料が採用され、例えば、電極２ａが銀ペーストである場合に、保護膜８はＩＴＯ膜（インジウム、錫、酸化物）が採用される。
【００４０】
この構造では、保護膜が高抵抗物質としての機能を果たし、切断領域Ｓが高抵抗物質のみの領域となる。この構造も保護膜を電極に貼り付けるというきわめて簡単な作業で容易にランプを構成することができる。また、保護膜として透光性部材を採用することで放射光の取出し効率が高くなる。
保護膜について、数値例を示すと、電極の幅が０．５ｍｍの場合に、保護膜の幅は２．０ｍｍとなる。
【００４１】
次に、本発明の効果を示す実験について説明する。
ランプの電極と切断領域の位置関係は、図６（ａ）に示す構造のものを使い、また、ランプ仕様は、段落００２２に記載されたものとした。また、各ランプはガラス管の内部に抵抗値８ｋΩに相当する導電性物質（カーボンペースト）を配置した。
ランプは１０本用意し、各ランプは電極の上に高抵抗物質としてＩＴＯの保護膜を貼り付けた。そして、この保護膜の長さや幅を調整することで、高抵抗物質の抵抗値を変化させた。具体的には、ランプ１の抵抗値は０Ω、ランプ２の抵抗値は２１ｋΩ、ランプ３の抵抗値は５０ｋΩ、ランプ４の抵抗値は６２ｋΩ、ランプ５の抵抗値は２４１ｋΩ、ランプ６の抵抗値は５６５ｋΩ、ランプ７の抵抗値は１０００ｋΩ、ランプ８の抵抗値は１５００ｋΩ、ランプ９の抵抗値は２０２６ｋΩ、ランプ１０の抵抗値は２５００ｋΩとした。ランプ１は抵抗値０Ωであり高抵抗物質を持たないことを意味する。
【００４２】
実験は、各ランプについて、点灯３分後の発光効率（ｌｍ／Ｗ）を測定した。測定は、全光束球により行った。測定回数は、各３回測定して平均値を採用した。
測定結果は、ランプ１が点灯電力１０．３８（Ｗ）、全光束５２３．２（ｌｍ）、発光効率は５３．２（ｌｍ／Ｗ）、ランプ２が点灯電力９．４８（Ｗ）、全光束４８５．１（ｌｍ）、発光効率は５４．０（ｌｍ／Ｗ）、ランプ３が点灯電力９．３４（Ｗ）、全光束５１４．２（ｌｍ）、発光効率は５５．０（ｌｍ／Ｗ）、ランプ４が点灯電力９．４８（Ｗ）、全光束５２１．１（ｌｍ）、発光効率は５５．０（ｌｍ／Ｗ）、ランプ５が点灯電力９．２７（Ｗ）、全光束５１３．５（ｌｍ）、発光効率は５５．４（ｌｍ／Ｗ）、ランプ６が点灯電力９．２９（Ｗ）、全光束５１５．６（ｌｍ）、発光効率は５５．５（ｌｍ／Ｗ）、ランプ７が点灯電力９．３０（Ｗ）、全光束５１７．６（ｌｍ）、発光効率は５５．７（ｌｍ／Ｗ）、ランプ８が点灯電力９．３０（Ｗ）、全光束５１９．１（ｌｍ）、発光効率は５５．８（ｌｍ／Ｗ）、ランプ９が点灯電力９．１７（Ｗ）、全光束５１３．５（ｌｍ）、発光効率は５６．０（ｌｍ／Ｗ）、ランプ１０が点灯電力９．１８（Ｗ）、全光束５１４．８（ｌｍ）、発光効率は５６．１（ｌｍ／Ｗ）であった。
【００４３】
図７は実験結果のグラフを示す。横軸は高抵抗物質（ＩＴＯの保護膜）の抵抗値（ｋΩ）、縦軸は発光効率の相対値を示す。発光効率の相対値は、ランプ１の発光効率を１．０とした時の相対値で表す。発光効率の相対値は、ランプ１が「１．０」、ランプ２が「１．０２」、ランプ３が「１．０３」、ランプ４が「１．０３」、ランプ５が「１．０４」、ランプ６が「１．０４３」、ランプ７が「１．０４６」、ランプ８が「１．０４９」、ランプ９が「１．０５３」、ランプ１０が「１．０５４」となる。
【００４４】
図７より、高抵抗物質の抵抗値が５０ｋΩ以上の場合に、それ以下の場合と比較して、発光効率が大きく改善されていることがわかる。また、ランプ９とランプ１０、すなわち、抵抗値が２０２６ｋΩの場合と２５００ｋΩの場合は、ランプが点灯しないケースも発生した。従って、抵抗値が５０ｋΩ以上において、発光効率の改善効果が大きく見られ、また、抵抗値が１５００ｋΩ以下において高い始動性特性が得られた。この数値を、導電性物質の抵抗値（８ｋΩ）との関係で規定すると、導電性物質の抵抗値の６．２５倍〜１８８倍となり、誤差等を考慮しても、導電性物質の７倍〜２３倍の抵抗値において有効であることがわかる。
【００４５】
ここで、ランプは、ガラス管の内部に蛍光物質を塗布した場合は、可視光を放射する蛍光ランプとなるが、蛍光物質を塗布しない場合は、ガラス管の内部で発生した紫外光をそのまま放射する紫外線ランプとなる。
特に、この種のランプは誘電体材料（石英ガラス）を介在させた放電により紫外線を発生させるため、誘電体バリア放電ランプあるいはエキシマランプと称することもある。エキシマランプは、蛍光ランプと異なり、単一波長の真空紫外光を強く放射するという、従来の低圧水銀放電ランプや高圧アーク放電ランプにはない優れた特徴を有している。この単一波長の光は、ガラス管の内部に封入されたガス種によって決まり、キセノンガス（Ｘｅ）の場合は波長１７２ｎｍの光、アルゴンガス（Ａｒ）と塩素ガス（ＣＬ）の場合は波長１７５ｎｍの光、クリプトン（Ｋｒ）と沃素（Ｉ）の場合は波長１９１ｎｍの光、アルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）の場合は波長１９３ｎｍの光、クリプトン（Ｋｒ）と臭素（Ｉ）の場合は波長２０７ｎｍの光、クリプトン（Ｋｒ）と塩素（ＣＬ）の場合は波長１２２ｎｍの光を放射する。さらに、必要に応じて瞬時（１秒以内）に点滅点灯できるという特徴も有する。エキシマランプは、石英ガラスなどの物質のＵＶ洗浄や、その他の物質の表面改質に利用できる。
【００４６】
図８は電極の実施形態を示す。帯状電極の「帯」とは、電極外縁部の包絡線によって形成される形態を意味し、図（ａ）〜（ｅ）に示すように、線状、網目状、蛇行した線状などを含む。また、図（ｆ）に示すように、帯状電極の「帯」の幅は、必ずしも一様というわけでもない。
【００４７】
以上の構成により、本発明に係る外部電極型希ガス放電ランプは、ランプの始動時は、外部の給電手段から供給される電流が、帯状電極の切断部分における抵抗値の高い物質を経由して導電性物質に電流が流れ、導電性物質において生じる微笑放電を種として放電を容易に開始できる。また、定常点灯時は、高抵抗物質に電流が経由することなく、放電を発生させるため、すなわち、導電性物質に電流が流れることはなくなり、結果として、発光ロスを小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の外部電極型希ガス放電ランプを示す。
【図２】本発明の外部電極型希ガス放電ランプの一実施形態の模式図を示す。
【図３】本発明の外部電極型希ガス放電ランプの一実施形態の模式図を示す。
【図４】本発明の外部電極型希ガス放電ランプの他の実施形態を示す。
【図５】本発明の外部電極型希ガス放電ランプの他の実施形態を示す。
【図６】本発明の外部電極型希ガス放電ランプの電極の実施形態を示す。
【図７】本発明の外部電極型希ガス放電ランプの実験を示す。
【図８】本発明の外部電極型希ガス放電ランプの電極のパターンを示す。
【図９】従来の外部電極型希ガス放電ランプの電極の実施形態を示す。
【符号の説明】
【００４９】
１ ガラス管
２ａ 電極
２ｂ 電極
３ 蛍光物質
４ 導電性物質
５ 給電リード
６ 高抵抗物質
７ 接着剤
８ 低抵抗物質
【技術分野】
【０００１】
この発明は外部電極型希ガス放電ランプに関する。特に、液晶ディスプレイ装置のバックライトに使われる外部電極型希ガス蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ装置のバックライトに使われる蛍光ランプは、例えば、特開平８−１０９１０９号に記載されるように、内部に希ガスが封入されたガラス管の外面に、一対の帯状電極がガラス管の伸びる方向に伸びるとともに、かつ、ガラス管の内面に蛍光物質が塗布された構造が知られている。
【０００３】
また、特開平８−３２９９０３号には、ガラス管内部に、アルミニウムなどのペースト状導電性物質を塗布する技術が記載される。導電性物質を設ける理由はランプの始動性を高めるためである。
【０００４】
図９は、外部電極型希ガス放電ランプの始動時の原理を説明するための模式図であって、ランプの断面形状を示す。（ａ）は放電ランプの点灯前の状態を示し、（ｂ）は放電ランプを点灯させるときの状態を示す。
（ａ）において、ガラス管１の内部には、発光物質であるキセノンガスが封入され、ガラス管１の内面には蛍光物質３が塗布される。また、ガラス管１の外面には、高電圧側電極２ａと低電圧側電極２ｂが対になって配設される。なお、電極２（２ａ，２ｂ）には交流電力が印加されるため、高圧側と低圧側が交互に反転するが、ここでは説明の便宜上、一時点における高電圧側と低電圧側という意味で表している。さらに、ガラス管１の内部であって、高電圧側電極２ａと低電圧側電極２ｂの間に相当する位置には、アルミニウムなどのペースト状の導電性物質４が配置される。
【０００５】
（ｂ）において、高電圧側電極２ａに正電圧が印加されると、ガラス管１は誘電分極を起こし、高電圧側電極２ａに対応するガラス管１の内面に負電荷が形成される。同様に、低圧側電極２ｂに負電圧が印加されるとガラス管１の内面であって低圧側電極２ｂに対応する位置に正電荷が形成され、導電性物質４との間で微小放電Ｄ１が発生する。この微小放電Ｄ１が種となり、続いて正規の放電Ｄ２が発生する。
つまり、導電性物質４が存在することで、きわめて容易に、かつ、きわめて迅速に、正規の放電Ｄ２を発生できる。
【０００６】
このように、導電性物質４は、ランプの点灯始動時にはきわめて有効に作用する。しかし、この微小放電Ｄ１の放電空間は正規の放電Ｄ２より放電空間が極端に微小なため、この放電空間での発光に対する寄与はほとんどない。また、定常点灯時においても、始動時と同様に放電が生じやすい部位となってしまい、定常点灯時においても放電空間が非常に狭いため当該部分は光変換効率が低い放電が発生してしまう。
そして、導電性物質が設けられた領域を有効発光領域としている場合は、ランプ全体の中で、当該領域だけが暗くなるという問題を発生させ、当該領域における発光がロスになってしまい、結果として、発光効率が悪くなる。
【特許文献１】特開平８−１０９１０９号
【特許文献２】特開平８−３２９９０３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明が解決しようとする課題は、始動性が優れるとともに、その後の定常点灯においても、場所的に均一な発光ができるとともに、かつ、高い発光効率を有する外部電極型希ガス放電ランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明に係る外部電極型希ガス放電ランプは、希ガスが封入されたガラス管の外面に一対の電極が配設されるとともに、このガラス管内面の一部に導電性物質を配置している。そして、前記電極の少なくとも一方には、当該電極を構成する材料の抵抗値よりも高い抵抗値を有する高抵抗物質が、当該電極と繋がってガラス管の外面に配置し、前記導電性物質は前記高抵抗物質が配置した位置に相当するガラス管の内部に位置することを特徴とする。
【０００９】
さらに、前記高抵抗物質は、略線状に伸びる電極の一方の先端に形成されたことを特徴とする。
さらに、前記高抵抗物質は、略線状に伸びる電極の両方の端部に形成されたことを特徴とする。
さらに、前記高抵抗物質は、略線状に伸びる電極の長手方向の中央に形成されたことを特徴とする。
【００１０】
また、この発明に係る外部電極型希ガス放電ランプは、希ガスが封入されたガラス管の外面に一対の電極が配設されるとともに、このガラス管内面の一部に導電性物質を配置している。そして、前記電極の少なくとも一方には、当該電極を構成する材料の抵抗値よりも高い抵抗値を有する高抵抗物質が当該電極と繋がってガラス管の外面に配置し、さらに、当該高抵抗物質を構成する材料の抵抗値よりも低い抵抗値を有する低抵抗物質が、当該高抵抗物質に繋がるとともに前記電極とは物理的に離れた位置に配置し、前記導電性物質は、前記低抵抗物質が配置した位置に相当するガラス管の内部に位置することを特徴とする。
【００１１】
さらに、前記高抵抗物質は略線状に伸びる電極の一方の先端に形成されて、前記低抵抗物質は当該高抵抗物質よりも先端側に形成されたことを特徴とする。
さらに、前記高抵抗物質は略線状に伸びる電極の両方の端部にそれぞれ形成されて、前記低抵抗物質は当該高抵抗物質よりも端部側にそれぞれ形成されたことを特徴とする。
さらに、前記高抵抗物質は略線状に伸びる電極の長手方向の中央に形成されて、前記低抵抗物質は当該高抵抗物質の長手方向中央に形成されたことを特徴とする。
【００１２】
また、前記ガラス管の内部に蛍光体が塗布されたことを特徴とする。
また、前記電極は、外縁部の包絡線によって形成される形態が略帯状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の外部電極型希ガス放電ランプは、上記構成を有することにより、ランプの始動時は、外部の給電手段から供給される電流が、高抵抗物質を経由して導電性物質に電流が流れ、導電性物質と高抵抗物質が塗布されている硝子管内面において生じる微小放電を種として放電を開始できる。
また、定常点灯時は、高抵抗物質に電流が流れることなく、電極間で放電が生じるため、すなわち、導電性物質に電流が流れることがなく、結果として、発光ロスを小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１はこの発明に係る外部電極型希ガス放電ランプ（以下、単に「ランプ」ともいう）を示す。（ａ）は全体の外観構造を示し、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘの断面構造を示す。
ガラス管１の外壁には、例えば、銀やアルミテープからなる一対の直線状かつ帯状の電極２（２ａ，２ｂ）が、ガラス管１の長手方向に沿って伸びるよう配設される。この電極２には図示略の交流電源が接続されており、それぞれの電極に交流電力が供給されると、ガラス管１を構成する材料、例えば、バリウムガラスを介在させてガラス管１の内部に誘電体バリア放電が発生する。ガラス管１の内壁には蛍光物質３が層状に設けられており、誘電体バリア放電によって発生した紫外線が蛍光物質３を刺激することで可視光がランプの外部に放射される。ガラス管１の内部には、誘電体バリア放電によってエキシマ分子を生成するためのガス、例えば、キセノンガスが充填される。
【００１５】
ガラス管１の一端１１にはキャップ状のランプホルダＬＨが装着される。そして、ランプホルダＬＨの内部で電極２と給電リード５が接続する。具体的には、給電リード５ａと電極２ａが接続し、給電リード５ｂと電極２ｂが接続する。なお、ガラス管１の一端１１において電極２と給電リード５が接続された場合は、ガラス管１の他端１２には給電手段を施す必要はない。
【００１６】
電極２の先端、すなわち、ガラス管１の他端１２側には高抵抗物質６が設けられる。この高抵抗物質６は、電極２を構成する材料よりも抵抗値の高い物質が採用される。この実施例で言えば、電極２は材料としてアルミニウムが使用されるため、高抵抗物質６はアルミニウムの抵抗値よりも高い抵抗値を有する物質、例えばＩＴＯ、酸化ルテチウムが使われる。なお、電極２と高抵抗物質６は、ともに抵抗値が異なるが、何れも導電性の物質ではあるため、電極２の一端１１と高抵抗物質６が位置する他端１２までは電気的に導通関係にある。なお、この明細書では、高抵抗物質６は、便宜上、電極２とは称しておらず両者を区別している。また、１１，１２は、棒状のガラス管１の両端部を位置として表す番号であり、ガラス管１の一方の端部を１１、他方の端部を１２としている。
【００１７】
ガラス管１の内部には、例えばカーボンペーストからなる導電性物質４が配置する。この導電性物質４は、例えば、ペースト状のもので、ガラス管１の外部に高抵抗物質６が配置する位置に相当するガラス管内部の位置に設けられる。導電性物質４の役割は、前記したようにガラス管１の内部に放電種としての微小放電Ｄ１を生成することである。なお、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図であるため、導電性物質４が示されるが、他の断面位置であれば、導電性物質は存在しない。なお、導電性物質４は、電極２ａの先端に位置する高抵抗物質６が存在する位置に相当するガラス管内部に少なくとも配置しており、また、より好ましくは、他方の電極２ｂが存在する位置に相当するガラス管内部に位置する。
【００１８】
図２は、図１に示すランプの断面構造を模式的に表したものである。この図は電流が流れる経路を、高抵抗物質６や導電性物質４との関係で説明するための図面であり、ランプホルダＬＨや蛍光物質３などは省略している。
一対の電極２ａ、２ｂは、ガラス管１の一端１１から他端１２に向かって伸びるようにガラス管１の外面に配置している。電極２ａは、電極２ｂよりも短くなっており、ガラス管１の他端１２において、高抵抗物質６が電極２ａに続いて繋がるように、電極２ａの先端側に設けられる。なお、この実施例では電極２ｂには高抵抗物質は設けられない。また、給電リード５と電極２ａは接着剤７により接合される。
【００１９】
次に、ランプが点灯するための原理を説明する。電極２に交流電力が印加されると、電極２ａの一端側１１から他端側１２に向かって電流Ｉ１が流れて、さらに、ガラス管１の内部で放電Ｄ１を生じ、電極２ｂ上を図示点線（電流Ｉ１）のように流れる。交流電力の極性が反転すると、電流Ｉ１の方向は反対となる。なお、微小放電Ｄ１が生じる原理は、前記［０００４］［０００５］に記載したとおりである。
【００２０】
上記微小放電Ｄ１に続いて、電極２ａと電極２ｂの間で正規の放電Ｄ２が発生する。そして、この正規の放電Ｄ２の発生と同時に微小放電ｄ１は消失する。
これは、点灯始動時は、ガラス管内部のガス圧が高いため、導電性物質４を介在させなければ放電が生じないが、微小放電Ｄ１が生じた後は、ガラス管内部が放電しやすい状態となるため、高抵抗物質６に電流が流れる必要はなく、電極２ａ，電極２ｂ間で正規の放電が発生するからである。
【００２１】
本発明について数値例をあげると、ランプの長手方向の長さは３６０ｍｍ、ガラス管の外径はφ９．８ｍｍ、ガラス管の肉厚は０．４ｍｍである。電極の長さは３６０ｍｍ、電極の幅は０．４ｍｍ、厚さは５μｍ、材質は銀である。高抵抗物質６の長さは５．０ｍｍ、幅は２．０ｍｍである。ランプに封入される発光用ガスはキセノンであり、ガス圧は２１．３ｋＰａである。
【００２２】
図３は、本発明に係る外部電極型希ガス放電ランプであって、図２に示す構造の変形例を示す。図２に示す構造は電極２ａの先端に高抵抗物質６のみを設けたのに対し、図３に示す構造は電極２ａの先端に高抵抗物質６を配置して、さらに、その先端側に、低抵抗物質８を設けていることである。つまり、図３に示す構造は、電極２ａ、高抵抗物質６、低抵抗物質８の順番に配置しており、別の言い方をすれば、高抵抗物質６が電極２ａと低抵抗物質８に挟まれた構造となる。導電性物質４は低抵抗物質８が存在する位置に相当するガラス管内部の位置に存在する。
【００２３】
低抵抗物質８は、高抵抗物質６を構成する材料の抵抗値よりも小さい抵抗値を有し、好ましくは、電極２ａを構成する材料の抵抗値と同じ抵抗値を有することである。つまり、電極２ａと低抵抗物質８を同じ材料で構成することがランプ製造上はもっとも簡便となる。
【００２４】
高抵抗物質６は、点灯始動時は電流が流れるが、定常点灯時には電流が流れないというスイッチの機能を果たすため、低抵抗物質８には抵抗値に対する要求が必要にならないからである。しかしながら、高抵抗物質の領域（長手方向の長さであって、図における左右方向の長さ）があまりに小さい場合には、電極２ａと低抵抗物質８の間で沿面放電が生じかねない。この場合は、低抵抗物質８はその抵抗値が、電極２ａを構成する材料の抵抗値よりも大きい材料を選択することが望ましい。
【００２５】
低抵抗物質８と電極２が同じ材料から形成される場合の製造方法は、電極２をガラス管１の外面に貼り付けて、その後、電極２の一部分を削り落とし、この削り落とした部分に対して高抵抗物質６を塗布することができる。あるいは、電極が、テープ状の場合は、電極２ａに相当する部位に当該電極を貼り付けて、その後、間隔をおいて、同じテープを貼り付けることができる。
【００２６】
なお、ランプが点灯するための原理は、図２に示す構造の場合と基本的に同じである。ただし、図２に示す構造に比較して有利な点は、高抵抗物質の面積が小さくなるため、始動がより容易になることである。
【００２７】
図４は、本発明に係る外部電極型希ガス放電ランプの他の実施例を示す。
（ａ）は、高抵抗物質６（６１、６２）が、電極２ａの一端側、および他端側の両端に設けられる。具体的には、電極２ａの一端側には高抵抗物質６１が設けられ、電極２ａの他端側には高抵抗物質６２が設けられる。また、両方の高抵抗物質６（６１、６２）のガラス管１内部の対応部分にそれぞれ導電性物質４（４１、４２）が配置している。具体的には、高抵抗物質６１が配置するガラス管１の内面に導電性物質４１が配置して、高抵抗物質６２が配置するガラス管１の内面に導電性物質４２が配置している。接着剤７には図示略の外部リードが接続される。
【００２８】
この実施例では、交流電力が供給されると、それぞれの高抵抗物質６１、６２を通過して、ガラス管１の一端側および他端側に配置された導電性物質４１、４２において微小放電Ｄ１が発生する。その後、電極２ａにおいて正規の放電Ｄ２が発生し、それと同時に、放電Ｄ１は自然に停止する。
この実施形態は、ランプが長い場合において特に適している。瞬時に、ガラス管の長手方向全体に主放電Ｄ２を発生できるからであり、ガラス管の両端部（２ヶ所）に放電種を発生させるからである。
【００２９】
（ｂ）は、高抵抗物質６が、ガラス管１の長手方向中心付近に形成される。導電性物質４は高抵抗物質６に相当する位置、すなわち、ガラス管１の内面であって長手方向の中心付近に形成される。電極２ａ（２ａ１、２ａ２）は、高抵抗物質６を挟んで、ガラス管１の一端側および他端側まで伸びるように配置する。具体的には、電極２ａ１がガラス管１の一端側まで伸びるように配置し、電極２ａ２がガラス管１の他端側まで伸びるように配置する。外部リードが接続する接着剤７は電極２ａ１と電極２ａ２の両方に設けられる。具体的には、接着剤７１が電極２ａ１に接続され、接着剤７２が電極２ａ２に接続される。
この実施例では、まず、交流電力が供給されると、高抵抗物質６において微小放電Ｄ１が発生する。その後、主放電Ｄ２が発生すると、微小放電Ｄ１は自然に消滅する。
【００３０】
この実施形態は、ランプの端部から発生する放射光を利用する場合や、あるいは中心付近の光を利用しないような場合に特に有効である。また、この形態の変形例として、ランプの長手方向中心ではなく、その他の特定の位置において、導電性物質６を配置することもできる。特定の位置において、ランプからの放射光を利用しない場合に有効である。
【００３１】
図５は、図４に示す構造と、図３に示す構造を組み合わせた構造を示す。
（ａ）は高抵抗物質６（６１，６２）が電極２ａの両端にそれぞれ設けられるとともに、それぞれの高抵抗物質６（６１，６２）のさらに端部側に低抵抗物質８１、８２が配置している。具体的には、電極２ａの一端側に高抵抗物質６１が設けられ、その端部側に電極８１が設けられる。また、電極２ａの他端側に高抵抗物質６２が設けられ、その端部側に電極８２が設けられる。つまり、高抵抗物質６１は電極２ａと電極８１に挟まれた形で配置しており、高抵抗物質６２は電極２ａと電極８２に挟まれた形で配置している。電極２ａと電極８１は物理的に分離しているが、いずれも高抵抗物質６１と繋がるように接触しており、つまり、電極２ａ、高抵抗物質６１、低抵抗物質８１は電気的に導通関係にある。同様に、電極２ａと低抵抗物質８２は物理的に分離しているが、いずれも高抵抗物質６２と繋がるように接触しており、つまり、電極２ａ、高抵抗物質６２、低抵抗物質８２も電気的に導通関係にある。この実施形態では、給電リード（図示略）は電極２ａで接続しなければならず、接着剤７に給電リードが接続する。また、導電性部材４は低抵抗物質８１、８２に相当する位置に設けられる。具体的には、導電性物質４１は低抵抗物質８１に相当する位置に配置し、導電性物質４２は低抵抗物質８２に相当する位置に配置している。
【００３２】
（ｂ）は高抵抗物質６が電極２ａ（２ａ１、２ａ２）の長手方向の中心付近に設けられるとともに、高抵抗物質６のランプの長手方向中心位置にさらに低抵抗物質８が設けられる。つまり、ガラス管１の一端側から電極２ａ１、高抵抗物質６、低抵抗物質８、高抵抗物質６、電極２ａ２の順番で配置する。導電性部材４は低抵抗物質８に相当するガラス管内部の位置に設けられる。また、給電リードが接続する接着剤７はガラス管１の一端側、他端側にそれぞれ配置する。具体的には、電極２ａ１の端部に接着剤７１が塗布され、電極２ａ２の他端側に接着剤７２が塗布される。
【００３３】
高抵抗物質は、例えば、物質例１として、低融点フリットと針状ＩＴＯとＩＴＯの薄膜からなるもの、あるいは、物質例２として、低融点フリットと酸化ルテチウム（ＲｕＯ２）からなるもの、あるいは、物質例３として、低融点フリットとルテチウム化合物からなるもの、が採用される。低融点フリットは、珪素、ホウ素、ビスマスからなる硝子であり、ルテニウム化合物は、例えば、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、パイロクロア形ルテニウム酸塩（Ｂｉ２Ｒｕ２Ｏ７）、（Ｐｂ２Ｒｕ２Ｏ６．５）が採用される。
【００３４】
以上の実施例では、一対の電極のうち電極２ａに対しては高抵抗物質を設けるが、電極２ｂに対しては高抵抗物質を設けないという実施形態を説明してきた。これは何れか一方の電極に対して高抵抗物質を設ければ機能として十分だからである。しかし、電極２ａとともに、電極２ｂにも高抵抗物質を設けることを排除するものではなく、両電極に高抵抗物質を設けても勿論かまわない。
【００３５】
なお、電極および高抵抗物質は透光性物質を使うことが好ましい。ガラス管内部の発光を遮光することなく利用できるからである。また、透光性物質を使う場合は、遮光を考慮する必要がなくなるため、面積の大きいものを使うことが可能となり、ガラス管内部でのエキシマ分子の生成量を多くできる。透光性物質は、例えば、酸化インジウムスズ、酸化インジウム亜鉛、酸化スズなどを使うことができる。ただし、本発明では電極と高抵抗物質の両方において透光性物質を使う場合は、抵抗値の異なる透光性物質を使わなければならない。また、電極と高抵抗物質のいずれかに透光性物質を使い、もう一方に不透光性物質を使うこともできる。特に、高抵抗物質は電極に比して使用領域が小さいため、高抵抗物質のみ不透光性物質としても発光効率に対する影響は小さい。
【００３６】
電極には損傷を防止のために保護膜を被せるように設けてもよい。この場合、保護膜として、電極を構成する材料よりも高い抵抗値を有する物質を採用した場合、全体として保護膜を取り付けることで、容易に本発明の電極構造を作成できる。
【００３７】
図６はこのような形態を模式的に表したものである。（ａ）は図２に示す構造を上方から眺めた状態を示し（図２におけるＹ方向）、（ｂ）は図３に示す構造を上方から眺めた状態を示し（図３におけるＹ方向）を表す。なお、図６は保護膜６を設けることを説明するための図面であり、図２および図３は保護膜を設けていない実施形態であるため、厳密に言えば、図６は、図２や図３に示す構造をＹ方向から直接眺めるものではない。図２および図３に示す構造のものに、仮に保護膜を設けた場合、それぞれＹ方向から眺めた構造を示すと解釈できる。
【００３８】
（ａ）において、電極２はガラス管１の一端側１１まで伸びておらず、他端側１２はほぼ管端まで伸びている。また、電極２の他端側には給電リード５が接着剤７によって取り付けられる。保護膜８は、電極２の全体を覆うように、かつ、ガラス管１の一端側は電極２の先端部分を超えて管端部に近い部分まで設けられる。保護膜８は、電極２を構成する材料の抵抗値よりも高い抵抗値をもつ材料が採用され、例えば、電極２ａが銀ペーストである場合に、保護膜８はＩＴＯ膜（インジウム、錫、酸化物）が採用される。
この構造では、保護膜８が高抵抗物質として機能するため、保護膜８を電極２ａの上から被せるように貼り付けるだけで、きわめて簡単かつ容易に構成することができる。また、保護膜として透光性部材を採用することで放射光の取出し効率が高くなる。
【００３９】
（ｂ）において、電極２のガラス管１の一端側１１は、切断領域Ｓを介して電極２１が配置され、電極２１と電極２は物理的に分離している。また、ガラス管１の他端側１２はほぼ管端まで伸びており、電極２の他端側には給電リード５が接着剤７によって取り付けられる。
この構造では、電極２、切断領域Ｓ、電極２１を覆うように保護膜８が設けられる。この保護膜８は、電極２および電極２１を構成する材料の抵抗値よりも高い抵抗値をもつ材料が採用され、例えば、電極２ａが銀ペーストである場合に、保護膜８はＩＴＯ膜（インジウム、錫、酸化物）が採用される。
【００４０】
この構造では、保護膜が高抵抗物質としての機能を果たし、切断領域Ｓが高抵抗物質のみの領域となる。この構造も保護膜を電極に貼り付けるというきわめて簡単な作業で容易にランプを構成することができる。また、保護膜として透光性部材を採用することで放射光の取出し効率が高くなる。
保護膜について、数値例を示すと、電極の幅が０．５ｍｍの場合に、保護膜の幅は２．０ｍｍとなる。
【００４１】
次に、本発明の効果を示す実験について説明する。
ランプの電極と切断領域の位置関係は、図６（ａ）に示す構造のものを使い、また、ランプ仕様は、段落００２２に記載されたものとした。また、各ランプはガラス管の内部に抵抗値８ｋΩに相当する導電性物質（カーボンペースト）を配置した。
ランプは１０本用意し、各ランプは電極の上に高抵抗物質としてＩＴＯの保護膜を貼り付けた。そして、この保護膜の長さや幅を調整することで、高抵抗物質の抵抗値を変化させた。具体的には、ランプ１の抵抗値は０Ω、ランプ２の抵抗値は２１ｋΩ、ランプ３の抵抗値は５０ｋΩ、ランプ４の抵抗値は６２ｋΩ、ランプ５の抵抗値は２４１ｋΩ、ランプ６の抵抗値は５６５ｋΩ、ランプ７の抵抗値は１０００ｋΩ、ランプ８の抵抗値は１５００ｋΩ、ランプ９の抵抗値は２０２６ｋΩ、ランプ１０の抵抗値は２５００ｋΩとした。ランプ１は抵抗値０Ωであり高抵抗物質を持たないことを意味する。
【００４２】
実験は、各ランプについて、点灯３分後の発光効率（ｌｍ／Ｗ）を測定した。測定は、全光束球により行った。測定回数は、各３回測定して平均値を採用した。
測定結果は、ランプ１が点灯電力１０．３８（Ｗ）、全光束５２３．２（ｌｍ）、発光効率は５３．２（ｌｍ／Ｗ）、ランプ２が点灯電力９．４８（Ｗ）、全光束４８５．１（ｌｍ）、発光効率は５４．０（ｌｍ／Ｗ）、ランプ３が点灯電力９．３４（Ｗ）、全光束５１４．２（ｌｍ）、発光効率は５５．０（ｌｍ／Ｗ）、ランプ４が点灯電力９．４８（Ｗ）、全光束５２１．１（ｌｍ）、発光効率は５５．０（ｌｍ／Ｗ）、ランプ５が点灯電力９．２７（Ｗ）、全光束５１３．５（ｌｍ）、発光効率は５５．４（ｌｍ／Ｗ）、ランプ６が点灯電力９．２９（Ｗ）、全光束５１５．６（ｌｍ）、発光効率は５５．５（ｌｍ／Ｗ）、ランプ７が点灯電力９．３０（Ｗ）、全光束５１７．６（ｌｍ）、発光効率は５５．７（ｌｍ／Ｗ）、ランプ８が点灯電力９．３０（Ｗ）、全光束５１９．１（ｌｍ）、発光効率は５５．８（ｌｍ／Ｗ）、ランプ９が点灯電力９．１７（Ｗ）、全光束５１３．５（ｌｍ）、発光効率は５６．０（ｌｍ／Ｗ）、ランプ１０が点灯電力９．１８（Ｗ）、全光束５１４．８（ｌｍ）、発光効率は５６．１（ｌｍ／Ｗ）であった。
【００４３】
図７は実験結果のグラフを示す。横軸は高抵抗物質（ＩＴＯの保護膜）の抵抗値（ｋΩ）、縦軸は発光効率の相対値を示す。発光効率の相対値は、ランプ１の発光効率を１．０とした時の相対値で表す。発光効率の相対値は、ランプ１が「１．０」、ランプ２が「１．０２」、ランプ３が「１．０３」、ランプ４が「１．０３」、ランプ５が「１．０４」、ランプ６が「１．０４３」、ランプ７が「１．０４６」、ランプ８が「１．０４９」、ランプ９が「１．０５３」、ランプ１０が「１．０５４」となる。
【００４４】
図７より、高抵抗物質の抵抗値が５０ｋΩ以上の場合に、それ以下の場合と比較して、発光効率が大きく改善されていることがわかる。また、ランプ９とランプ１０、すなわち、抵抗値が２０２６ｋΩの場合と２５００ｋΩの場合は、ランプが点灯しないケースも発生した。従って、抵抗値が５０ｋΩ以上において、発光効率の改善効果が大きく見られ、また、抵抗値が１５００ｋΩ以下において高い始動性特性が得られた。この数値を、導電性物質の抵抗値（８ｋΩ）との関係で規定すると、導電性物質の抵抗値の６．２５倍〜１８８倍となり、誤差等を考慮しても、導電性物質の７倍〜２３倍の抵抗値において有効であることがわかる。
【００４５】
ここで、ランプは、ガラス管の内部に蛍光物質を塗布した場合は、可視光を放射する蛍光ランプとなるが、蛍光物質を塗布しない場合は、ガラス管の内部で発生した紫外光をそのまま放射する紫外線ランプとなる。
特に、この種のランプは誘電体材料（石英ガラス）を介在させた放電により紫外線を発生させるため、誘電体バリア放電ランプあるいはエキシマランプと称することもある。エキシマランプは、蛍光ランプと異なり、単一波長の真空紫外光を強く放射するという、従来の低圧水銀放電ランプや高圧アーク放電ランプにはない優れた特徴を有している。この単一波長の光は、ガラス管の内部に封入されたガス種によって決まり、キセノンガス（Ｘｅ）の場合は波長１７２ｎｍの光、アルゴンガス（Ａｒ）と塩素ガス（ＣＬ）の場合は波長１７５ｎｍの光、クリプトン（Ｋｒ）と沃素（Ｉ）の場合は波長１９１ｎｍの光、アルゴン（Ａｒ）とフッ素（Ｆ）の場合は波長１９３ｎｍの光、クリプトン（Ｋｒ）と臭素（Ｉ）の場合は波長２０７ｎｍの光、クリプトン（Ｋｒ）と塩素（ＣＬ）の場合は波長１２２ｎｍの光を放射する。さらに、必要に応じて瞬時（１秒以内）に点滅点灯できるという特徴も有する。エキシマランプは、石英ガラスなどの物質のＵＶ洗浄や、その他の物質の表面改質に利用できる。
【００４６】
図８は電極の実施形態を示す。帯状電極の「帯」とは、電極外縁部の包絡線によって形成される形態を意味し、図（ａ）〜（ｅ）に示すように、線状、網目状、蛇行した線状などを含む。また、図（ｆ）に示すように、帯状電極の「帯」の幅は、必ずしも一様というわけでもない。
【００４７】
以上の構成により、本発明に係る外部電極型希ガス放電ランプは、ランプの始動時は、外部の給電手段から供給される電流が、帯状電極の切断部分における抵抗値の高い物質を経由して導電性物質に電流が流れ、導電性物質において生じる微笑放電を種として放電を容易に開始できる。また、定常点灯時は、高抵抗物質に電流が経由することなく、放電を発生させるため、すなわち、導電性物質に電流が流れることはなくなり、結果として、発光ロスを小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の外部電極型希ガス放電ランプを示す。
【図２】本発明の外部電極型希ガス放電ランプの一実施形態の模式図を示す。
【図３】本発明の外部電極型希ガス放電ランプの一実施形態の模式図を示す。
【図４】本発明の外部電極型希ガス放電ランプの他の実施形態を示す。
【図５】本発明の外部電極型希ガス放電ランプの他の実施形態を示す。
【図６】本発明の外部電極型希ガス放電ランプの電極の実施形態を示す。
【図７】本発明の外部電極型希ガス放電ランプの実験を示す。
【図８】本発明の外部電極型希ガス放電ランプの電極のパターンを示す。
【図９】従来の外部電極型希ガス放電ランプの電極の実施形態を示す。
【符号の説明】
【００４９】
１ ガラス管
２ａ 電極
２ｂ 電極
３ 蛍光物質
４ 導電性物質
５ 給電リード
６ 高抵抗物質
７ 接着剤
８ 低抵抗物質
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希ガスが封入されたガラス管の外面に一対の電極が配設されるとともに、このガラス管内面の一部に導電性物質を配置した外部電極型希ガス放電ランプにおいて、
前記電極の少なくとも一方には、当該電極を構成する材料の抵抗値よりも高い抵抗値を有する高抵抗物質が、当該電極と繋がってガラス管の外面に配置し、
前記導電性物質は前記高抵抗物質が配置した位置に相当するガラス管の内部に位置することを特徴とする外部電極型希ガス放電ランプ。
【請求項２】
前記高抵抗物質は、略線状に伸びる電極の一方の先端に形成されたことを特徴とする請求項１の外部電極型希ガス放電ランプ。
【請求項３】
前記高抵抗物質は、略線状に伸びる電極の両方の端部に形成されたことを特徴とする請求項１の外部電極型希ガス放電ランプ。
【請求項４】
前記高抵抗物質は、略線状に伸びる電極の長手方向の中央に形成されたことを特徴とする請求項１の外部電極型希ガス放電ランプ。
【請求項５】
希ガスが封入されたガラス管の外面に一対の電極が配設されるとともに、このガラス管内面の一部に導電性物質を配置した外部電極型希ガス放電ランプにおいて、
前記電極の少なくとも一方には、当該電極を構成する材料の抵抗値よりも高い抵抗値を有する高抵抗物質が当該電極と繋がってガラス管の外面に配置し、
さらに、当該高抵抗物質を構成する材料の抵抗値よりも低い抵抗値を有する低抵抗物質が、当該高抵抗物質に繋がるとともに前記電極とは物理的に離れた位置に配置し、
前記導電性物質は、前記低抵抗物質が配置した位置に相当するガラス管の内部に位置することを特徴とする外部電極型放電ランプ。
【請求項６】
前記高抵抗物質は略線状に伸びる電極の一方の先端に形成されて、前記低抵抗物質は当該高抵抗物質よりも先端側に形成されたことを特徴とする請求項５の外部電極型希ガス放電ランプ。
【請求項７】
前記高抵抗物質は略線状に伸びる電極の両方の端部にそれぞれ形成されて、前記低抵抗物質は当該高抵抗物質よりも端部側にそれぞれ形成されたことを特徴とする請求項５の外部電極型希ガス放電ランプ。
【請求項８】
前記高抵抗物質は略線状に伸びる電極の長手方向の中央に形成されて、前記低抵抗物質は当該高抵抗物質の長手方向中央に形成されたことを特徴とする請求項５の外部電極型希ガス放電ランプ。
【請求項９】
前記ガラス管の内部に蛍光体が塗布されたことを特徴とする請求項１又は請求項５の外部電極型希ガス放電ランプ。
【請求項１０】
前記電極は、外縁部の包絡線によって形成される形態が略帯状であることを特徴とする請求項１又は請求項５の外部電極型希ガス放電ランプ。
【請求項１】
希ガスが封入されたガラス管の外面に一対の電極が配設されるとともに、このガラス管内面の一部に導電性物質を配置した外部電極型希ガス放電ランプにおいて、
前記電極の少なくとも一方には、当該電極を構成する材料の抵抗値よりも高い抵抗値を有する高抵抗物質が、当該電極と繋がってガラス管の外面に配置し、
前記導電性物質は前記高抵抗物質が配置した位置に相当するガラス管の内部に位置することを特徴とする外部電極型希ガス放電ランプ。
【請求項２】
前記高抵抗物質は、略線状に伸びる電極の一方の先端に形成されたことを特徴とする請求項１の外部電極型希ガス放電ランプ。
【請求項３】
前記高抵抗物質は、略線状に伸びる電極の両方の端部に形成されたことを特徴とする請求項１の外部電極型希ガス放電ランプ。
【請求項４】
前記高抵抗物質は、略線状に伸びる電極の長手方向の中央に形成されたことを特徴とする請求項１の外部電極型希ガス放電ランプ。
【請求項５】
希ガスが封入されたガラス管の外面に一対の電極が配設されるとともに、このガラス管内面の一部に導電性物質を配置した外部電極型希ガス放電ランプにおいて、
前記電極の少なくとも一方には、当該電極を構成する材料の抵抗値よりも高い抵抗値を有する高抵抗物質が当該電極と繋がってガラス管の外面に配置し、
さらに、当該高抵抗物質を構成する材料の抵抗値よりも低い抵抗値を有する低抵抗物質が、当該高抵抗物質に繋がるとともに前記電極とは物理的に離れた位置に配置し、
前記導電性物質は、前記低抵抗物質が配置した位置に相当するガラス管の内部に位置することを特徴とする外部電極型放電ランプ。
【請求項６】
前記高抵抗物質は略線状に伸びる電極の一方の先端に形成されて、前記低抵抗物質は当該高抵抗物質よりも先端側に形成されたことを特徴とする請求項５の外部電極型希ガス放電ランプ。
【請求項７】
前記高抵抗物質は略線状に伸びる電極の両方の端部にそれぞれ形成されて、前記低抵抗物質は当該高抵抗物質よりも端部側にそれぞれ形成されたことを特徴とする請求項５の外部電極型希ガス放電ランプ。
【請求項８】
前記高抵抗物質は略線状に伸びる電極の長手方向の中央に形成されて、前記低抵抗物質は当該高抵抗物質の長手方向中央に形成されたことを特徴とする請求項５の外部電極型希ガス放電ランプ。
【請求項９】
前記ガラス管の内部に蛍光体が塗布されたことを特徴とする請求項１又は請求項５の外部電極型希ガス放電ランプ。
【請求項１０】
前記電極は、外縁部の包絡線によって形成される形態が略帯状であることを特徴とする請求項１又は請求項５の外部電極型希ガス放電ランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−３４２７２（Ｐ２００８−３４２７２Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０７４０５（Ｐ２００６−２０７４０５）
【出願日】平成１８年７月３１日（２００６．７．３１）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月３１日（２００６．７．３１）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
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