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照明用無水銀平面放電型蛍光ランプの開発

444mm x 27mm無水銀平面放電型蛍光ランプとFL15(JIS)

写真1 444mm x 27mm無水銀平面放電型蛍光ランプとFL15(JIS)

175mm x 110mm 無水銀平面放電型蛍光ランプを用いたテーブルランプ

写真2 175mm x 110mm 無水銀平面放電型蛍光ランプを用いたテーブルランプ

444mm x 27mm無水銀平面放電型蛍光ランプとFL15(JIS)の発光特性比較

表1 444mm x 27mm無水銀平面放電型蛍光ランプとFL15(JIS)の発光特性比較

無水銀平面放電型蛍光ランプを用いたテーブルランプとFPL27(JIS)の発光特性比較

表2 無水銀平面放電型蛍光ランプを用いたテーブルランプとFPL27(JIS)の発光特性比較

[従来技術]

 一般に蛍光ランプでは水銀放電が利用されている。水銀放電は輝度・発光効率が高いという特徴を持つ反面、水銀蒸気圧の強い温度依存性のため、発光特性の温度依存が問題となっている。また水銀が環境に与える影響が問題視されている。これらの問題を解決すべく無水銀希ガス放電を利用した蛍光ランプの開発が進められてきた。


[解決すべき課題]

 無水銀希ガス放電の特徴として強い放電の収縮性があげられる。収縮した放電はその収縮部の輝度は高いがランプ全体でみると低く、また発光効率が低い。このため希ガス放電で照明用として十分な輝度・光束を得ることが困難であった。高輝度かつ高効率な希ガス放電を得るには、ランプ放電空間全体に拡散放電を得る必要がある。


[手段]

 拡散放電を得るため平面放電型蛍光ランプではいくつかの手段が採られている。本ランプの構造は液晶ディスプレイ用光源を応用用途として考えているため、厚さが数ミリ程度の平板型で、放電空間の厚さは2ミリ以下である。このような空間に拡散放電(平面放電)を得るにはより困難が伴う。しかし、電極を誘電体で覆う外部電極型構造を採用し、駆動電圧波形として立上がりが100-200ns程度と高速な矩形波を用いて放電を瞬時に形成することで平面放電を得ている。これにより照明用として十分な高輝度化が達成された。


[効果]

 作製した444mm x 27mm のランプにおいては輝度11,000cd/m2光束860 lm の発光特性が得られた。また複数の平面放電を利用した175mm x 110mm のランプを用いたテーブルランプは輝度18,000cd/m2, 光束850 lm, 光源から38cm離れた位置における直下照度1,700 lx と水銀を用いた蛍光ランプ同等以上の発光特性を得ることができた。


[応用]

 蛍光ランプは液晶ディスプレイの光源としても利用されている。特に最近は液晶テレビが普及し始めており、より高輝度なランプが望まれている。これに対し高輝度な面光源である本ランプは非常に有効である。また無水銀で高速応答が可能である点でも液晶テレビ向けバックライトとして有望である。


 本研究の成果に対して、照明学会は、2003年、志賀智一氏(電気通信大学)、池田完氏(同左)、御子柴茂生氏(同左)、品田眞一氏(日立ライティング(株))に「照明学会 論文賞」を贈った。


文献

[1] T. Shiga, Y. Ikeda, S. Mikoshiba, S. Shinada、Mercury-Free Xe Flat Discharge Lamps for Lighting、2001年、J. Light & Vis. Env., Vol. 25, No. 2, 2001

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キーワード

蛍光ランプ、無水銀、希ガス放電、平面放電、蛍光ランプ
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