誘電体バリア放電型蛍光ランプ
【課題】誘電体バリア放電型蛍光ランプにおける微小放電の発生を長時間にし、ランプの長寿命化を図る。
【解決手段】管状のバルブ１１の外面に管軸方向に沿って一対の電極１２１，１２２が形成され、バルブ１１の管軸方向に沿ったアパーチャ１８を設け、バルブ１１の内面に蛍光体層１５による被膜を形成し、バルブ１１内にはキセノンガスを含む希ガスが封入して誘電体バリア放電型の蛍光ランプ１００を構成する。蛍光体層１５の上面には半導体層１４、保護層１３の被膜が積層され、バルブ１１の管軸方向に沿ってアパーチャ１８と対向する蛍光体層１５、半導体層１４、保護層１３に蛍光ランプ１００点灯時に微小放電をさせるスリット１９を形成した。
【解決手段】管状のバルブ１１の外面に管軸方向に沿って一対の電極１２１，１２２が形成され、バルブ１１の管軸方向に沿ったアパーチャ１８を設け、バルブ１１の内面に蛍光体層１５による被膜を形成し、バルブ１１内にはキセノンガスを含む希ガスが封入して誘電体バリア放電型の蛍光ランプ１００を構成する。蛍光体層１５の上面には半導体層１４、保護層１３の被膜が積層され、バルブ１１の管軸方向に沿ってアパーチャ１８と対向する蛍光体層１５、半導体層１４、保護層１３に蛍光ランプ１００点灯時に微小放電をさせるスリット１９を形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、希ガスを主体とする放電媒体が封入され一対の外面電極を用いた誘電体バリア放電型蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の誘電体バリア放電型蛍光ランプは、管状ガラスバルブの外面に管軸方向に沿って一対の外部電極が形成され、このガラスバルブの管軸方向に沿ったアパーチャを有してガラスバルブの内面に蛍光体被膜を形成し、前記ガラスバルブ内にはキセノンガスを含む希ガスが封入されている。暗黒状態での始動特性を向上させるために、酸化亜鉛などの半導体層を周方向に沿って帯状に形成し、この酸化亜鉛層にはガラスバルブの軸方向に沿うスリットがアパーチャに対向する位置に設けられている。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２１５８５２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１の技術は、点灯初期にスリットにより二分化された酸化亜鉛層部分で微小な放電を発生させているが、連続点灯させた場合には酸化亜鉛の導電性が損なわれるため、微小放電の発生がなくなってしまう。微小放電が発生しなくなると、ランプの点灯電圧が高くなる可能性があるため、通常状態もしくは暗黒状態での点灯不良が発生する可能性があることから、微小放電を時間的に延命させることのできるガラスバルブ内部の設計が課題となっている。
【０００５】
この発明の目的は、微小放電の発生を延命させ、ランプの長寿命化を図ることのできる誘電体バリア放電型蛍光ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために、この発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプは、管状で透光性のバルブと、前記バルブ外面の管軸方向に沿って形成した一対の電極と、前記バルブ内に封入した希ガスと、前記バルブの内面に、前記バルブの管軸方向に沿ったアパーチャが形成された状態で形成した蛍光体層と、前記蛍光体層に積層された状態で形成した導体層または半導体層と、前記導体層または半導体層と前記バルブ間に該導体層または半導体層に積層された状態で形成した保護層と、前記アパーチャと対向する前記蛍光体層、前記導体層または半導体層、前記保護層に前記バルブの管軸方向に沿って形成したスリットとからなることを特徴とする。
【０００７】
また、この発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプは、管状で透光性のバルブと、前記バルブ外面の管軸方向に沿って形成した一対の電極と、前記バルブ内に封入した希ガスと、
前記バルブの内面に、前記バルブの管軸方向に沿ったアパーチャが形成された状態で形成した蛍光体層と、前記蛍光体層と前記バルブの間に積層された状態で形成した導体層または半導体層と、前記アパーチャと対向する前記蛍光体層および前記導体層または半導体層の前記バルブの管軸方向に沿って形成したスリットとからなることを特徴とする。
【０００８】
さらに、この発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプは、管状で透光性のバルブと、前記バルブ外面の管軸方向に沿って形成した一対の電極と、前記バルブ内に封入した希ガスと、前記バルブの内面に、前記バルブの管軸方向に沿ったアパーチャが形成された状態で形成した第１の導体層または半導体層と、前記第１の導体層または半導体層に積層された状態で形成した蛍光体層と、前記蛍光体層に積層された状態で形成した第２の導体層または半導体層と、前記アパーチャと対向する前記蛍光体層、前記導体層または半導体層、前記保護層に前記バルブの管軸方向に沿って形成したスリットとからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、ランプ寿命中の微小放電が時間的に長く存在することになり、ランプ寿命の長寿化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプに関する第１の実施形態について説明するための一部を切欠して示す断面図である。
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】図１の主要部品の展開図である。
【図４】誘電体バリア外面電極型蛍光ランプの等価回路図である。
【図５】誘電体バリア放電型蛍光ランプを点灯させる点灯回路例について説明するための回路構成図である。
【図６】この発明の効果について説明するための説明図である。
【図７】この発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプに関する第２の実施形態について説明するための図２に相当する断面図である。
【図８】この発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプに関する第３の実施形態について説明するための図２に相当する断面図である。
【図９】この発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプに関する第４の実施形態について説明するための図２に相当する断面図である。
【図１０】この発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプに関する第５の実施形態について説明するための図２に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１〜図４は、この発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプに関する第１の実施形態について説明するための、図１は誘電体バリア放電型蛍光ランプである外面電極型蛍光ランプの一部を切欠して示す断面図、図２はその縦断面図、図３は主要部品の展開図、図４は外面電極型蛍光ランプの等価回路図である。
【００１３】
１００は、透光性のバルブ１１外面に放電を生起させるための一対の電極１２１，１２２を備えた誘電体バリア放電型蛍光ランプである。電極１２１，１２２は、少なくとも一方がバルブ１１の内面に設けても構わない。
【００１４】
図２の縦断面図にも示すように、バルブ１１の長手方向の外表面上には一対の電極１２１，１２２が形成される。バルブ１１の内表面上には例えば酸化アルミニウム製の保護層１３が、保護層１３上には例えば酸化亜鉛製の半導体層１４が、半導体層１４上には蛍光体層１５がそれぞれ積層した状態で形成される。電極１２１，１２２が形成されたバルブ１１の外側には透光性樹脂シート１６が巻き付けられ、透光性樹脂シート１６のさらに外側には透光性絶縁チューブ１７で被覆されている。
【００１５】
１８は、電極１２１と１２２に形成されたバルブ１１の管軸方向に沿って蛍光体被膜のない光投射用のアパーチャ（開口部）である。アパーチャ１８と対向する位置には保護層１３、半導体層１４、蛍光体層１５のそれぞれの位置にスリット１９が形成される。スリット１９は管軸方向の保護層１３、半導体層１４、蛍光体層１５のそれぞれの長さで形成される。
【００１６】
なお、半導体層１４は、黒鉛などによる導体層であっても構わない。要は点灯時において微小放電の発生が可能な材料であればよい。
【００１７】
バルブ１１は、細長く、例えば両端が気密に封止された内径３．４ｍｍ、発光長３６０ｍｍの例えば石英ガラスであり、一端に排気チップオフ部１１１を有する。バルブ１１の内部には、放電媒体として例えばキセノンを封入している。
【００１８】
電極１２１，１２２は、それぞれ例えばアルミ箔からなり、平行に離間対向させてバルブ１１の外面に貼着する。電極１２１，１２２は、予め後述する透光性樹脂シート１６の一面に粘着し、透光性樹脂シート１６をバルブ１１の外周に巻き付けることによって、バルブ１１の外面の所定位置に配設するようになっている。
【００１９】
透光性樹脂シート１６を展開して示す図３のように、電極１２１，１２２は、透光性樹脂シート１６上に波形状の電極主部３１，３２を形成し、電極主部３１，３２のそれぞれ同一方向の一端に端子接続部３３，３４を一体形成している。電極主部３１，３２は、バルブ１１の長手方向の大部分にわたり延在するように構成している。端子接続部３３，３４にはそれぞれ端子３５，３６を例えば導電性接着剤を用いて電気的に接続する。端子接続部３３，３４は、端子３５，３６との接触面積が大きくなるように方形状に形成している。また、端子３５，３６は、透光性樹脂シート１６および透光性熱収縮チューブである透光性絶縁チューブ１７から外部に突出している。
【００２０】
アパーチャ１８は、バルブ１１の長手方向に沿って、蛍光体層１５が形成されていないスリット状部分である。従って、バルブ１１のアパーチャ１８の部分は、バルブ１１を介してバルブ１１の内部を素通しで見ることができる。
【００２１】
透光性樹脂シート１６は、例えば透明なＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）からなり、バルブ１１の実質的全長にわたる長さで、かつバルブ１１の周囲方向に対してアパーチャ１８の上から被覆するような幅を有している。さらに、その上にアクリル系粘着材を塗布して、バルブ１１の外面に貼着している。これにより電極１２１，１２２は、アパーチャ１８を挟んでその両側の位置に配設され、アパーチャ１８上に透光性樹脂シート１６が貼着される。
【００２２】
透光性絶縁チューブ１７は、透明フッ素系樹脂からなり、電極１２１，１２２およびアパーチャ１８の上からバルブ１１の全周を被覆している。
【００２３】
蛍光ランプ１００の等価回路は、図４に示すように、コンデンサＣin１、負荷抵抗ＲＬおよびコンデンサＣin２による直列回路と、コンデンサＣout１，Ｃout２の並列回路によって構成している。コンデンサＣin１，Ｃin２は、電極１２１，１２２とバルブ１１の内面との間に形成される静電容量である。従って、コンデンサＣin１，Ｃin２の静電容量は、電極１２１，１２２の面積、バルブ１１の構成材料であるガラスの比誘電率および厚さにより決定する。このように、蛍光ランプ１００は、少なくとも容量性を有する。
【００２４】
ここで、蛍光ランプ１００を点灯させる点灯回路の一例について、図５を参照しながら説明する。
【００２５】
図５において、点灯回路５１の入力端子Ｔ１には、直流電源からの直流電圧、例えば２４Ｖの電圧が与えられ、入力端子Ｔ２には回路のオン・オフ信号が与えられる。また、端子Ｔ４はグランド端子（ＧＮＤ）である。端子Ｔ３にはシステムにおいて採用する外面電極放電灯の種別を示すランプ種別信号が入力されるようになっている。
【００２６】
端子Ｔ１からの電源電圧は、定電圧発生回路５２の電源端に供給される。端子Ｔ４は定電圧発生回路５２の基準電位端に接続されるとともに、点灯周波数制御回路５３の基準電位端にも接続される。点灯周波数制御回路５３の電源端には、定電圧発生回路５２の出力が供給されるようになっている。
【００２７】
定電圧発生回路５２の出力端と基準電位端との間には、コンデンサＣ１が接続されており、コンデンサＣ１によって平滑された電源電圧が昇圧トランス５４および点灯周波数制御回路５３に供給されるようになっている。
【００２８】
定電圧発生回路５２は、例えば、チョッパ回路によって構成することができる。この場合には、定電圧発生回路５２は、図示しないチョッパトランジスタのオン，オフ期間の制御に応じた定電圧を発生する。定電圧発生回路５２の出力端は、昇圧トランス５４の１次側コイルの中点に接続される。昇圧トランス５４の２次側コイルの両端は蛍光ランプ１００の電極１２１，１２２とが接続されており、２次側コイルの一端は定電圧発生回路５２の基準電位端に接続される。
【００２９】
プッシュプル構成のトランジスタＱ１，Ｑ２および点灯周波数制御回路５３によってインバータ回路が構成される。トランジスタＱ１のドレインは昇圧トランス５４の１次側コイルの一端に接続され、トランジスタＱ２のドレインは昇圧トランス５４の１次コイルの他端に接続される。トランジスタＱ１，Ｑ２のソースはトランス５４の２次コイルの一端に接続される。トランジスタＱ１，Ｑ２のゲートには、点灯周波数制御回路５３から制御信号が供給されるようになっている。
【００３０】
点灯周波数制御回路５３は、トランジスタＱ１，Ｑ２を交互にオンさせるための制御信号を出力する。これにより、トランス５４の１次コイルの両端には、互いに逆極性の駆動パルスが印加される。昇圧トランス５４は１次コイルに印加された電圧を昇圧して２次コイルから取り出す。こうして、２次コイルに接続された蛍光ランプ１００にランプ電圧が印加されて、蛍光ランプ１００が点灯するようになっている。
【００３１】
蛍光ランプ１００の調光は、定電圧発生回路５２の出力電圧またはトランジスタＱ１，Ｑ２のオン，オフ周波数、即ち、点灯周波数を変更することによって変化する。ランプ種別信号に基づいて点灯周波数を制御することで、いずれの種類の蛍光ランプ１００が採用された場合でも最適な調光範囲を得るようになっている。
【００３２】
端子Ｔ３からのランプ種別信号は、点灯周波数制御回路５３に供給される。点灯周波数制御回路５３は、封入ガス圧と点灯周波数との関係を示すテーブルを備えたメモリ５５を用いる。点灯周波数制御回路５３は、マイクロコンピュータ等によって構成されており、ランプ種別信号に応じてメモリ５５から点灯周波数の範囲についての情報を読み出し、読み出した情報に基づいてトランジスタＱ１，Ｑ２を制御することで蛍光ランプ１００に供給するランプ電圧を設定するようにしている。
【００３３】
なお、定電圧発生回路５２としてチョッパ回路を採用した場合には、点灯周波数を変更すると同時に昇圧トランス５４の１次側コイルに印加される電圧も変化する。この場合には、点灯周波数制御回路５３は、トランジスタＱ１，Ｑ２のオン，オフ周波数の制御とともに、チョッパトランジスタのオンデューティの制御も行う。
【００３４】
点灯周波数制御回路５３は、マイクロコンピュータに代えて、ディスクリート部品を用いて構成しても構わない。
【００３５】
図５で構成される点灯回路５１により蛍光ランプ１００が点灯されると、蛍光ランプ１００の放電空間側に蛍光体層１５が形成されている。このため半導体層１４の全域は、蛍光体層１５に保護されるため、半導体層１４を構成する酸化亜鉛が不純ガスなどによる原因で導電性を損なうことを防げることから、微小放電を延命させることができ、延いてはランプの長寿命化に寄与する。
【００３６】
図６は、半導体層が放電空間にされた従来の蛍光ランプと半導体層１４が蛍光体層１５により保護されたこの発明との微小放電残存数を示したものである。図６から明らかなように、従来は１００時間程度で微小放電残存数がなくなってしまうのに対し、この発明では１０００時間経過後においても点灯初期と同じような微小放電残存数が得られることが分かった。
【００３７】
この実施形態では、微小放電の発生が長時間にわたり発生していることからランプの長寿命化を図ることができる。
【００３８】
以下、図２に相当する図７〜図１０を参照してこの発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプに関する第２〜第５の実施形態について説明するが、上記した第１の実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。
【００３９】
図７は、この発明の第２の実施形態について説明するための縦断面図である。この実施形態は、上記した第２の実施形態の半導体層１４と蛍光体層１５の形成順を入れ換えしたものである。
【００４０】
この実施形態の場合も半導体層１４の全域は、保護層１３と蛍光体層１５に保護されるため、半導体層１４を構成する酸化亜鉛が不純ガスなどによる原因で導電性を損なうことを防ぐことができるため、微小放電を延命させることができ、ランプの長寿命化を実現することができる。
【００４１】
図８は、この発明の第３の実施形態について説明するための縦断面図である。この実施形態は、上記した第２の実施形態の保護層１３を除去したものである。
【００４２】
この場合は、半導体層１４の全域が蛍光体層１５に保護されるため導電性を損なうことを防止し、微小放電の延命ができる。さらに、この場合は保護層１３がない分だけ保護層１３の塗布工程と材料を削減することができる。
【００４３】
図９は、この発明の第４の実施形態について説明するための縦断面図である。この実施形態は、図７で説明した第２の実施形態の蛍光体層１５と保護層１３との間にも半導体層１４’を形成したものである。
【００４４】
つまり、この実施形態の場合は、バルブ１１の内面から半導体層１４、蛍光体層１５、半導体層１４’、それに放電空間側の表面に保護層１３が形成されて４層構造となっている。
【００４５】
この実施形態においても、１００時間以下の点灯初期段階では放電空間側の半導体層１４’により微小放電を発生させ、１００時間以降の点灯中はガラスバルブ側の半導体層１４により微小放電を発生させている。バルブ１１側の半導体層１４は、全域に蛍光体層１５で保護されるため、不純ガスなどによる酸化亜鉛が導電性を損なうことによる劣化を防ぐことができる。このため、微小放電の延命ができる。
【００４６】
図１０は、この発明の第５の実施形態について説明するための縦断面図である。上記した実施形態の場合は、バルブ１１の内面表面上に４層構造で形成されていることから、剥がれの可能性がある。
【００４７】
そこで、この実施形態では、保護層１３を削除させることで、放電空間の表面に半導体層１４’が配置されることになる。これにより、保護層１３の塗布工程を削除させることが可能となる。保護層１３を除去することで、半導体層１４’に１００時間程度経過した時点で黒化が生じ、この部分での微小放電が存在しなくなる。しかし、半導体層１４’が保護層の役目を果たし、半導体層１４との間には図６で示すように１０００時間後にも微小放電が存在する。
【００４８】
この実施形態の場合でも、蛍光体層１５よりバルブ１１側に形成された半導体層１４の方が寿命中の微小放電が時間的に長く存在させることができる。これにより、ランプの長寿化を図ることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１００ 蛍光ランプ
１１ バルブ
１２１，１２２ 電極
１３ 保護層
１４，１４’ 半導体層
１５ 蛍光体層
１６ 透光性樹脂シート
１７ 透光性絶縁チューブ
１８ アパーチャ
１９ スリット
【技術分野】
【０００１】
この発明は、希ガスを主体とする放電媒体が封入され一対の外面電極を用いた誘電体バリア放電型蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の誘電体バリア放電型蛍光ランプは、管状ガラスバルブの外面に管軸方向に沿って一対の外部電極が形成され、このガラスバルブの管軸方向に沿ったアパーチャを有してガラスバルブの内面に蛍光体被膜を形成し、前記ガラスバルブ内にはキセノンガスを含む希ガスが封入されている。暗黒状態での始動特性を向上させるために、酸化亜鉛などの半導体層を周方向に沿って帯状に形成し、この酸化亜鉛層にはガラスバルブの軸方向に沿うスリットがアパーチャに対向する位置に設けられている。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２１５８５２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１の技術は、点灯初期にスリットにより二分化された酸化亜鉛層部分で微小な放電を発生させているが、連続点灯させた場合には酸化亜鉛の導電性が損なわれるため、微小放電の発生がなくなってしまう。微小放電が発生しなくなると、ランプの点灯電圧が高くなる可能性があるため、通常状態もしくは暗黒状態での点灯不良が発生する可能性があることから、微小放電を時間的に延命させることのできるガラスバルブ内部の設計が課題となっている。
【０００５】
この発明の目的は、微小放電の発生を延命させ、ランプの長寿命化を図ることのできる誘電体バリア放電型蛍光ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために、この発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプは、管状で透光性のバルブと、前記バルブ外面の管軸方向に沿って形成した一対の電極と、前記バルブ内に封入した希ガスと、前記バルブの内面に、前記バルブの管軸方向に沿ったアパーチャが形成された状態で形成した蛍光体層と、前記蛍光体層に積層された状態で形成した導体層または半導体層と、前記導体層または半導体層と前記バルブ間に該導体層または半導体層に積層された状態で形成した保護層と、前記アパーチャと対向する前記蛍光体層、前記導体層または半導体層、前記保護層に前記バルブの管軸方向に沿って形成したスリットとからなることを特徴とする。
【０００７】
また、この発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプは、管状で透光性のバルブと、前記バルブ外面の管軸方向に沿って形成した一対の電極と、前記バルブ内に封入した希ガスと、
前記バルブの内面に、前記バルブの管軸方向に沿ったアパーチャが形成された状態で形成した蛍光体層と、前記蛍光体層と前記バルブの間に積層された状態で形成した導体層または半導体層と、前記アパーチャと対向する前記蛍光体層および前記導体層または半導体層の前記バルブの管軸方向に沿って形成したスリットとからなることを特徴とする。
【０００８】
さらに、この発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプは、管状で透光性のバルブと、前記バルブ外面の管軸方向に沿って形成した一対の電極と、前記バルブ内に封入した希ガスと、前記バルブの内面に、前記バルブの管軸方向に沿ったアパーチャが形成された状態で形成した第１の導体層または半導体層と、前記第１の導体層または半導体層に積層された状態で形成した蛍光体層と、前記蛍光体層に積層された状態で形成した第２の導体層または半導体層と、前記アパーチャと対向する前記蛍光体層、前記導体層または半導体層、前記保護層に前記バルブの管軸方向に沿って形成したスリットとからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、ランプ寿命中の微小放電が時間的に長く存在することになり、ランプ寿命の長寿化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプに関する第１の実施形態について説明するための一部を切欠して示す断面図である。
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】図１の主要部品の展開図である。
【図４】誘電体バリア外面電極型蛍光ランプの等価回路図である。
【図５】誘電体バリア放電型蛍光ランプを点灯させる点灯回路例について説明するための回路構成図である。
【図６】この発明の効果について説明するための説明図である。
【図７】この発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプに関する第２の実施形態について説明するための図２に相当する断面図である。
【図８】この発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプに関する第３の実施形態について説明するための図２に相当する断面図である。
【図９】この発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプに関する第４の実施形態について説明するための図２に相当する断面図である。
【図１０】この発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプに関する第５の実施形態について説明するための図２に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１〜図４は、この発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプに関する第１の実施形態について説明するための、図１は誘電体バリア放電型蛍光ランプである外面電極型蛍光ランプの一部を切欠して示す断面図、図２はその縦断面図、図３は主要部品の展開図、図４は外面電極型蛍光ランプの等価回路図である。
【００１３】
１００は、透光性のバルブ１１外面に放電を生起させるための一対の電極１２１，１２２を備えた誘電体バリア放電型蛍光ランプである。電極１２１，１２２は、少なくとも一方がバルブ１１の内面に設けても構わない。
【００１４】
図２の縦断面図にも示すように、バルブ１１の長手方向の外表面上には一対の電極１２１，１２２が形成される。バルブ１１の内表面上には例えば酸化アルミニウム製の保護層１３が、保護層１３上には例えば酸化亜鉛製の半導体層１４が、半導体層１４上には蛍光体層１５がそれぞれ積層した状態で形成される。電極１２１，１２２が形成されたバルブ１１の外側には透光性樹脂シート１６が巻き付けられ、透光性樹脂シート１６のさらに外側には透光性絶縁チューブ１７で被覆されている。
【００１５】
１８は、電極１２１と１２２に形成されたバルブ１１の管軸方向に沿って蛍光体被膜のない光投射用のアパーチャ（開口部）である。アパーチャ１８と対向する位置には保護層１３、半導体層１４、蛍光体層１５のそれぞれの位置にスリット１９が形成される。スリット１９は管軸方向の保護層１３、半導体層１４、蛍光体層１５のそれぞれの長さで形成される。
【００１６】
なお、半導体層１４は、黒鉛などによる導体層であっても構わない。要は点灯時において微小放電の発生が可能な材料であればよい。
【００１７】
バルブ１１は、細長く、例えば両端が気密に封止された内径３．４ｍｍ、発光長３６０ｍｍの例えば石英ガラスであり、一端に排気チップオフ部１１１を有する。バルブ１１の内部には、放電媒体として例えばキセノンを封入している。
【００１８】
電極１２１，１２２は、それぞれ例えばアルミ箔からなり、平行に離間対向させてバルブ１１の外面に貼着する。電極１２１，１２２は、予め後述する透光性樹脂シート１６の一面に粘着し、透光性樹脂シート１６をバルブ１１の外周に巻き付けることによって、バルブ１１の外面の所定位置に配設するようになっている。
【００１９】
透光性樹脂シート１６を展開して示す図３のように、電極１２１，１２２は、透光性樹脂シート１６上に波形状の電極主部３１，３２を形成し、電極主部３１，３２のそれぞれ同一方向の一端に端子接続部３３，３４を一体形成している。電極主部３１，３２は、バルブ１１の長手方向の大部分にわたり延在するように構成している。端子接続部３３，３４にはそれぞれ端子３５，３６を例えば導電性接着剤を用いて電気的に接続する。端子接続部３３，３４は、端子３５，３６との接触面積が大きくなるように方形状に形成している。また、端子３５，３６は、透光性樹脂シート１６および透光性熱収縮チューブである透光性絶縁チューブ１７から外部に突出している。
【００２０】
アパーチャ１８は、バルブ１１の長手方向に沿って、蛍光体層１５が形成されていないスリット状部分である。従って、バルブ１１のアパーチャ１８の部分は、バルブ１１を介してバルブ１１の内部を素通しで見ることができる。
【００２１】
透光性樹脂シート１６は、例えば透明なＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）からなり、バルブ１１の実質的全長にわたる長さで、かつバルブ１１の周囲方向に対してアパーチャ１８の上から被覆するような幅を有している。さらに、その上にアクリル系粘着材を塗布して、バルブ１１の外面に貼着している。これにより電極１２１，１２２は、アパーチャ１８を挟んでその両側の位置に配設され、アパーチャ１８上に透光性樹脂シート１６が貼着される。
【００２２】
透光性絶縁チューブ１７は、透明フッ素系樹脂からなり、電極１２１，１２２およびアパーチャ１８の上からバルブ１１の全周を被覆している。
【００２３】
蛍光ランプ１００の等価回路は、図４に示すように、コンデンサＣin１、負荷抵抗ＲＬおよびコンデンサＣin２による直列回路と、コンデンサＣout１，Ｃout２の並列回路によって構成している。コンデンサＣin１，Ｃin２は、電極１２１，１２２とバルブ１１の内面との間に形成される静電容量である。従って、コンデンサＣin１，Ｃin２の静電容量は、電極１２１，１２２の面積、バルブ１１の構成材料であるガラスの比誘電率および厚さにより決定する。このように、蛍光ランプ１００は、少なくとも容量性を有する。
【００２４】
ここで、蛍光ランプ１００を点灯させる点灯回路の一例について、図５を参照しながら説明する。
【００２５】
図５において、点灯回路５１の入力端子Ｔ１には、直流電源からの直流電圧、例えば２４Ｖの電圧が与えられ、入力端子Ｔ２には回路のオン・オフ信号が与えられる。また、端子Ｔ４はグランド端子（ＧＮＤ）である。端子Ｔ３にはシステムにおいて採用する外面電極放電灯の種別を示すランプ種別信号が入力されるようになっている。
【００２６】
端子Ｔ１からの電源電圧は、定電圧発生回路５２の電源端に供給される。端子Ｔ４は定電圧発生回路５２の基準電位端に接続されるとともに、点灯周波数制御回路５３の基準電位端にも接続される。点灯周波数制御回路５３の電源端には、定電圧発生回路５２の出力が供給されるようになっている。
【００２７】
定電圧発生回路５２の出力端と基準電位端との間には、コンデンサＣ１が接続されており、コンデンサＣ１によって平滑された電源電圧が昇圧トランス５４および点灯周波数制御回路５３に供給されるようになっている。
【００２８】
定電圧発生回路５２は、例えば、チョッパ回路によって構成することができる。この場合には、定電圧発生回路５２は、図示しないチョッパトランジスタのオン，オフ期間の制御に応じた定電圧を発生する。定電圧発生回路５２の出力端は、昇圧トランス５４の１次側コイルの中点に接続される。昇圧トランス５４の２次側コイルの両端は蛍光ランプ１００の電極１２１，１２２とが接続されており、２次側コイルの一端は定電圧発生回路５２の基準電位端に接続される。
【００２９】
プッシュプル構成のトランジスタＱ１，Ｑ２および点灯周波数制御回路５３によってインバータ回路が構成される。トランジスタＱ１のドレインは昇圧トランス５４の１次側コイルの一端に接続され、トランジスタＱ２のドレインは昇圧トランス５４の１次コイルの他端に接続される。トランジスタＱ１，Ｑ２のソースはトランス５４の２次コイルの一端に接続される。トランジスタＱ１，Ｑ２のゲートには、点灯周波数制御回路５３から制御信号が供給されるようになっている。
【００３０】
点灯周波数制御回路５３は、トランジスタＱ１，Ｑ２を交互にオンさせるための制御信号を出力する。これにより、トランス５４の１次コイルの両端には、互いに逆極性の駆動パルスが印加される。昇圧トランス５４は１次コイルに印加された電圧を昇圧して２次コイルから取り出す。こうして、２次コイルに接続された蛍光ランプ１００にランプ電圧が印加されて、蛍光ランプ１００が点灯するようになっている。
【００３１】
蛍光ランプ１００の調光は、定電圧発生回路５２の出力電圧またはトランジスタＱ１，Ｑ２のオン，オフ周波数、即ち、点灯周波数を変更することによって変化する。ランプ種別信号に基づいて点灯周波数を制御することで、いずれの種類の蛍光ランプ１００が採用された場合でも最適な調光範囲を得るようになっている。
【００３２】
端子Ｔ３からのランプ種別信号は、点灯周波数制御回路５３に供給される。点灯周波数制御回路５３は、封入ガス圧と点灯周波数との関係を示すテーブルを備えたメモリ５５を用いる。点灯周波数制御回路５３は、マイクロコンピュータ等によって構成されており、ランプ種別信号に応じてメモリ５５から点灯周波数の範囲についての情報を読み出し、読み出した情報に基づいてトランジスタＱ１，Ｑ２を制御することで蛍光ランプ１００に供給するランプ電圧を設定するようにしている。
【００３３】
なお、定電圧発生回路５２としてチョッパ回路を採用した場合には、点灯周波数を変更すると同時に昇圧トランス５４の１次側コイルに印加される電圧も変化する。この場合には、点灯周波数制御回路５３は、トランジスタＱ１，Ｑ２のオン，オフ周波数の制御とともに、チョッパトランジスタのオンデューティの制御も行う。
【００３４】
点灯周波数制御回路５３は、マイクロコンピュータに代えて、ディスクリート部品を用いて構成しても構わない。
【００３５】
図５で構成される点灯回路５１により蛍光ランプ１００が点灯されると、蛍光ランプ１００の放電空間側に蛍光体層１５が形成されている。このため半導体層１４の全域は、蛍光体層１５に保護されるため、半導体層１４を構成する酸化亜鉛が不純ガスなどによる原因で導電性を損なうことを防げることから、微小放電を延命させることができ、延いてはランプの長寿命化に寄与する。
【００３６】
図６は、半導体層が放電空間にされた従来の蛍光ランプと半導体層１４が蛍光体層１５により保護されたこの発明との微小放電残存数を示したものである。図６から明らかなように、従来は１００時間程度で微小放電残存数がなくなってしまうのに対し、この発明では１０００時間経過後においても点灯初期と同じような微小放電残存数が得られることが分かった。
【００３７】
この実施形態では、微小放電の発生が長時間にわたり発生していることからランプの長寿命化を図ることができる。
【００３８】
以下、図２に相当する図７〜図１０を参照してこの発明の誘電体バリア放電型蛍光ランプに関する第２〜第５の実施形態について説明するが、上記した第１の実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。
【００３９】
図７は、この発明の第２の実施形態について説明するための縦断面図である。この実施形態は、上記した第２の実施形態の半導体層１４と蛍光体層１５の形成順を入れ換えしたものである。
【００４０】
この実施形態の場合も半導体層１４の全域は、保護層１３と蛍光体層１５に保護されるため、半導体層１４を構成する酸化亜鉛が不純ガスなどによる原因で導電性を損なうことを防ぐことができるため、微小放電を延命させることができ、ランプの長寿命化を実現することができる。
【００４１】
図８は、この発明の第３の実施形態について説明するための縦断面図である。この実施形態は、上記した第２の実施形態の保護層１３を除去したものである。
【００４２】
この場合は、半導体層１４の全域が蛍光体層１５に保護されるため導電性を損なうことを防止し、微小放電の延命ができる。さらに、この場合は保護層１３がない分だけ保護層１３の塗布工程と材料を削減することができる。
【００４３】
図９は、この発明の第４の実施形態について説明するための縦断面図である。この実施形態は、図７で説明した第２の実施形態の蛍光体層１５と保護層１３との間にも半導体層１４’を形成したものである。
【００４４】
つまり、この実施形態の場合は、バルブ１１の内面から半導体層１４、蛍光体層１５、半導体層１４’、それに放電空間側の表面に保護層１３が形成されて４層構造となっている。
【００４５】
この実施形態においても、１００時間以下の点灯初期段階では放電空間側の半導体層１４’により微小放電を発生させ、１００時間以降の点灯中はガラスバルブ側の半導体層１４により微小放電を発生させている。バルブ１１側の半導体層１４は、全域に蛍光体層１５で保護されるため、不純ガスなどによる酸化亜鉛が導電性を損なうことによる劣化を防ぐことができる。このため、微小放電の延命ができる。
【００４６】
図１０は、この発明の第５の実施形態について説明するための縦断面図である。上記した実施形態の場合は、バルブ１１の内面表面上に４層構造で形成されていることから、剥がれの可能性がある。
【００４７】
そこで、この実施形態では、保護層１３を削除させることで、放電空間の表面に半導体層１４’が配置されることになる。これにより、保護層１３の塗布工程を削除させることが可能となる。保護層１３を除去することで、半導体層１４’に１００時間程度経過した時点で黒化が生じ、この部分での微小放電が存在しなくなる。しかし、半導体層１４’が保護層の役目を果たし、半導体層１４との間には図６で示すように１０００時間後にも微小放電が存在する。
【００４８】
この実施形態の場合でも、蛍光体層１５よりバルブ１１側に形成された半導体層１４の方が寿命中の微小放電が時間的に長く存在させることができる。これにより、ランプの長寿化を図ることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１００ 蛍光ランプ
１１ バルブ
１２１，１２２ 電極
１３ 保護層
１４，１４’ 半導体層
１５ 蛍光体層
１６ 透光性樹脂シート
１７ 透光性絶縁チューブ
１８ アパーチャ
１９ スリット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状で透光性のバルブと、
前記バルブ外面の管軸方向に沿って形成した一対の電極と、
前記バルブ内に封入した希ガスと、
前記バルブの内面に、前記バルブの管軸方向に沿ったアパーチャが形成された状態で形成した蛍光体層と、
前記蛍光体層に積層された状態で形成した導体層または半導体層と、
前記導体層または半導体層と前記バルブ間に該導体層または半導体層に積層された状態で形成した保護層と、
前記アパーチャと対向する前記蛍光体層、前記導体層または半導体層、前記保護層に前記バルブの管軸方向に沿って形成したスリットとからなることを特徴とする誘電体バリア放電型蛍光ランプ。
【請求項２】
前記蛍光体層と前記保護層を入れ換えて形成したことを特徴とする請求項１記載の誘電体バリア放電型蛍光ランプ。
【請求項３】
前記蛍光体層、前記導体層または半導体層、前記保護層のうち前記導体層または半導体層を前記バルブ側に配置して形成したことを特徴とする請求項１記載の誘電体バリア放電型蛍光ランプ。
【請求項４】
管状で透光性のバルブと、
前記バルブ外面の管軸方向に沿って形成した一対の電極と、
前記バルブ内に封入した希ガスと、
前記バルブの内面に、前記バルブの管軸方向に沿ったアパーチャが形成された状態で形成した蛍光体層と、
前記蛍光体層と前記バルブの間に積層された状態で形成した導体層または半導体層と、
前記アパーチャと対向する前記蛍光体層および前記導体層または半導体層の前記バルブの管軸方向に沿って形成したスリットとからなることを特徴とする誘電体バリア放電型蛍光ランプ。
【請求項５】
管状で透光性のバルブと、
前記バルブ外面の管軸方向に沿って形成した一対の電極と、
前記バルブ内に封入した希ガスと、
前記バルブの内面に、前記バルブの管軸方向に沿ったアパーチャが形成された状態で形成した第１の導体層または半導体層と、
前記第１の導体層または半導体層に積層された状態で形成した蛍光体層と、
前記蛍光体層に積層された状態で形成した第２の導体層または半導体層と、
前記アパーチャと対向する前記蛍光体層、前記導体層または半導体層、前記保護層に前記バルブの管軸方向に沿って形成したスリットとからなることを特徴とする誘電体バリア放電型蛍光ランプ。
【請求項６】
前記第２の導体層または半導体層に積層された状態で保護層を形成したことを特徴とする請求項５記載の誘電体バリア放電型蛍光ランプ。
【請求項１】
管状で透光性のバルブと、
前記バルブ外面の管軸方向に沿って形成した一対の電極と、
前記バルブ内に封入した希ガスと、
前記バルブの内面に、前記バルブの管軸方向に沿ったアパーチャが形成された状態で形成した蛍光体層と、
前記蛍光体層に積層された状態で形成した導体層または半導体層と、
前記導体層または半導体層と前記バルブ間に該導体層または半導体層に積層された状態で形成した保護層と、
前記アパーチャと対向する前記蛍光体層、前記導体層または半導体層、前記保護層に前記バルブの管軸方向に沿って形成したスリットとからなることを特徴とする誘電体バリア放電型蛍光ランプ。
【請求項２】
前記蛍光体層と前記保護層を入れ換えて形成したことを特徴とする請求項１記載の誘電体バリア放電型蛍光ランプ。
【請求項３】
前記蛍光体層、前記導体層または半導体層、前記保護層のうち前記導体層または半導体層を前記バルブ側に配置して形成したことを特徴とする請求項１記載の誘電体バリア放電型蛍光ランプ。
【請求項４】
管状で透光性のバルブと、
前記バルブ外面の管軸方向に沿って形成した一対の電極と、
前記バルブ内に封入した希ガスと、
前記バルブの内面に、前記バルブの管軸方向に沿ったアパーチャが形成された状態で形成した蛍光体層と、
前記蛍光体層と前記バルブの間に積層された状態で形成した導体層または半導体層と、
前記アパーチャと対向する前記蛍光体層および前記導体層または半導体層の前記バルブの管軸方向に沿って形成したスリットとからなることを特徴とする誘電体バリア放電型蛍光ランプ。
【請求項５】
管状で透光性のバルブと、
前記バルブ外面の管軸方向に沿って形成した一対の電極と、
前記バルブ内に封入した希ガスと、
前記バルブの内面に、前記バルブの管軸方向に沿ったアパーチャが形成された状態で形成した第１の導体層または半導体層と、
前記第１の導体層または半導体層に積層された状態で形成した蛍光体層と、
前記蛍光体層に積層された状態で形成した第２の導体層または半導体層と、
前記アパーチャと対向する前記蛍光体層、前記導体層または半導体層、前記保護層に前記バルブの管軸方向に沿って形成したスリットとからなることを特徴とする誘電体バリア放電型蛍光ランプ。
【請求項６】
前記第２の導体層または半導体層に積層された状態で保護層を形成したことを特徴とする請求項５記載の誘電体バリア放電型蛍光ランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２９１３０（Ｐ２０１１−２９１３０Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１２８５８（Ｐ２００９−２１２８５８）
【出願日】平成２１年９月１５日（２００９．９．１５）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１５日（２００９．９．１５）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
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