CN1720602A - 气体放电管 - Google Patents
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Abstract
本发明的气体放电管(10)使配置在已封入了气体的密封容器(12)内的阳极部(24)与阴极部(56)之间产生放电。其具备：具有配置在阳极部与阴极部之间、使阳极部与阴极部之间放电路狭窄化的贯通孔(42)的筒状的放电路限制部(28)；用来限制从放电路限制部的外周面向阴极部进行放电，配置为包围放电路限制部的周围，而且与放电路限制部电绝缘的放电遮蔽部(50)。此外，放电路限制部的阴极部一侧端部以规定的突出量(P)从放电遮蔽部的阴极部一侧突出出来。该构成中，仅在放电路限制部的贯通孔的阴极部一侧的一部分上形成高密度电子区域，确实地发生初始放电。
Description
技术领域
本发明特别涉及作为分光器或色层分离等的光源利用的重氢灯之类的气体放电管。
背景技术
以往，作为上述领域的技术，人们熟知在特开平7-288106号公报或特开平10-64479号公报中所公开的技术。不论哪一种气体放电管，采用的都是在阳极部与阴极部之间的放电路上配置金属制的隔壁，在该隔壁上形成小孔，借助于该小孔使放电路狭窄化的构成。在这样的构成中，可以借助于放电路上的小孔得到高亮度的光。特别是在特开平7-288106号公报中所述的气体放电管中，采用加长小孔，即加长使放电路狭窄化的部分的长度的办法，进一步提高了亮度。另一方面，在特开平10-64479号公报中所公开的气体放电管中，采用加长小孔的长度，同时配置多块隔壁的办法，实现了高亮度化。
气体放电管的技术领域中的高亮度化的要求，借助于上述公报所述的技术比较好地得到了满足。
但是，在加长了使放电路狭窄化的部分的情况下，存在着难于产生放电的问题。对于该问题，在专利文献2所述的气体放电管中，虽然采用配置多块金属制隔壁，使之分阶段地产生放电的办法来避免，但是却存在着电源电路复杂化的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供可以确实地产生放电而与使放电路狭窄化的部分的长度无关的气体放电管。
为了实现上述目的，本发明提供一种气体放电管，其特征在于，具备：
封入有气体的密封容器；
配置在所述密闭容器内的阳极部；
配置在所述密闭容器内，与所述阳极部分开，形成与所述阳极部之间产生放电的放电部的阴极部；
配置在所述阳极部与所述阳极部之间、具有使所述放电路狭窄的贯通孔的筒状的导电性的、电连接到外部电源上的放电路限制部；以及
配置为包围所述放电路限制部，而且与所述放电路限制部电绝缘的放电遮蔽部，
把所述放电路限制部和所述放电遮蔽部定位为使得所述放电路限制部的所述阴极部一侧的端部比所述放电遮蔽部的所述阴极部一侧的面突出规定的突出量。优选的是，上述突出量最大为0.5mm。
在这样的构成中，从放电路限制部的外周面向阴极部的放电路的大部分都为放电遮蔽部所遮断。此外，由于仅仅放电路限制部的阴极部一侧的端部的一部分，就是说，仅仅最大0.5mm左右的突出量的部分，在与阴极部之间要形成用来初始放电的放电路，故在投入了初始用电源时，仅仅在放电路限制部的突出出来的前端部的附近和贯通孔的阴极部一侧的一部分上形成高密度电子区域。其结果是可以确实地产生初始放电。
此外，放电路限制部上的贯通孔，优选由设置在阳极部的一侧而且内径是恒定的小孔部、和连设在所述小孔部上并在所述阴极部的一侧延伸而且越是朝向阴极部一侧直径越扩大的漏斗状的扩径孔部所构成。小孔部主要起着使放电路狭窄化的部分的作用，这是因为扩径孔部在其内部形成了良好的电弧球(arc ball)，对高亮度化起作用的缘故。
此外，通过把放电路限制部上的扩径孔部的内周面做成为从放电遮蔽部的阴极部一侧的面一直延伸到阳极部一侧的状态，成为特别是在扩径孔部的内部集中地形成高密度电子区域，可以更为确实地产生初始放电。另外，在设放电路限制部上的小孔部的内径为D1，扩径孔部的最大内径为D2的情况下，把D2做成为在1～3mm的范围内，把其比D2/D1做成为4～10的范围内，对于电子区域的高密度化以及良好的电弧球的形成是有效的。
再有，放电遮蔽部优选的是由电绝缘性材料制作，使得可以容易地实现与放电路限制部之间的电绝缘。
本发明的上述目的以及其它的特征或优点，本领域技术人员将会参看附图从以下的详细的说明中明白。
附图说明
图1的端面图示出了本发明的气体放电管的实施方式1。
图2的剖面图放大示出了图1的气体放电管中的放电路限制部的周边部分。
图3的端面图示出了实施方式1的气体放电管的变形方式。
图4的剖面图放大示出了图3的气体放电管中的放电路限制部。
图5的剖面图示出了放电路限制部的周边部分的其他变形方式。
图6的端面图示出了本发明的气体放电管的实施方式2。
具体实施方式
以下，参看附图详细地对本发明的气体放电管的优选的种种的实施方式进行说明。另外，在以下的说明中，表示‘上’、‘下’等的方向的词是根据对应的图的状态而言的，是一种方便的用语，不应解释为限定性的词。
[实施方式1]
图1的端面图在与轴线(管轴)方向垂直的方向上切断，示出了本发明的气体放电管的实施方式1。图1所示的气体放电管10是侧(side-on)式的重氢灯，该放电管10具有已封入了数百Pa左右的重氢气体的玻璃制的密封容器12。该密封容器12由已把一端一侧密封起来的圆筒状的侧管部14和密封该侧管部14的另一端一侧的管座(stem)部分(未画出)构成，侧管部14的一部分被用做光射出窗口18。在该密封容器12内收容有发光部组装体20。
发光部组装体20具有由陶瓷等构成的电绝缘性的基座部分22。基座部分22被配置为与光射出窗口18相向，在其上表面上形成有凹部23。在基座部分22的上方配置有平板状的阳极部24，在该阳极部24的背面上，固定并电连接有在管座部分上直立设置、在管轴(侧管部14的中心轴线)方向上延伸的管座插针26的前端部分。
此外，发光部组装体20具有用来支持后述的放电路限制部28的由陶瓷等构成的电绝缘性的板状的放电路限制部支持部(以下，叫做‘支持部’)30。该支持部30被固定为使之与基座部分22的外周部分的上端面接触。在支持部30的中央的下表面上，形成有凹部32。该凹部32的底面(朝下的面)和侧面，从阳极部24离开规定的间隔。此外，在支持部30的中央形成有开口34。
此外，沿着支持部30的凹部32的底面和侧面接触配置有导电板36。导电板36已与设置在管座部分上的管座插针38的前端部分电连接。在该导电板36的中央上形成有开口40，在已对支持部30配置上导电板36的状态下把该开口40配置为与支持部30的开口34同轴。另外，开口40的内径被形成得比开口34的内径更小。
在导电板36的上表面的中央，为了窄化或限制来自阳极部24的放电路，把由金属(例如，钼、钨或由它们构成的合金)等的导电性材料构成的放电路限制部28焊接固定为使之变成为与上述的开口34、40同轴。因此，可通过导电板36和管座插针38向该放电路限制部28供给来自外部的供电。
放电路限制部28，如图28所示，是在内侧形成有用于使放电路狭窄化的贯通孔42的圆筒形状，在阳极部24这一侧的端部上形成有固定用凸缘部44。该凸缘部44的外径实质上与支持部30的开口34的内径是相同的，在把该凸缘部44插入到开口34内，使凸缘部44的下表面接触到导电板36的上表面之后，借助于熔接法等把凸缘部44固定到导电板36上，就可以用支持部30支持放电路限制部28。如上所述，由于放电路限制部28具有凸缘部44而且侧面形状变成为凸形状，故可以减小向阴极一侧突出的上端部分，对后述的初始放电的确实化作出贡献。
放电路限制部28的贯通孔42由设置在阳极部24这一侧的内径恒定的小孔部46，和连接设置到该小孔部46上、向上方延伸且随着向上方前进而直径扩大的漏斗状的扩径孔部48构成。小孔部46是主要使放电路狭窄化的部分，扩径孔部48主要用来形成电弧球，在本实施方式中，其内周面被做成为圆锥面。为了使放电路狭窄化，小孔部46的内径D1为0.5mm前后，是优选的。此外，扩径孔部48的最大内径D2，即在阴极一侧的端面上的贯通孔42的内径D2，优选的是在1～3mm的范围内，此外优选的是要做成为使得对小孔部46的内径D1的比D2/D1变成为4～10范围内的大小。
在支持部30的上表面(成为阴极一侧的面)上接触配置有平板状的放电遮蔽部50。在本实施方式1中，放电遮蔽部50由金属等导电性材料构成。放电遮蔽部50具有开口52，放电遮蔽部50相对于支持部30被定位为使得该开口52与支持部30的开口34变成为同轴。此外，放电遮蔽部50的开口52，如图2所示，具有比放电路限制部28的圆筒状部分(位于比凸缘部44更上侧的部分)54的外径D3稍微大一些的内径d。在组装状态下，放电路限制部28的圆筒状部分54被插入到放电遮蔽部50的开口52内，变成为由放电遮蔽部50包围圆筒状部分54的周围状态。在放电遮蔽部50的开口52的内周面与放电路限制部28的圆筒状部分54的外周面之间虽然形成有间隙，但是为其大小极小、在该间隙通过的放电的漏泄极其少量或实质上不产生那种程度。归因于该间隙的存在，安装到电绝缘性的支持部30上的放电遮蔽部50成为与放电路限制部28电绝缘状态。此外，由于也不与施加其他电位的部分连接，故成为电位浮动(浮置)状态。
此外，放电路限制部28的全长(高度)H，仅比支持部30的厚度和放电遮蔽部50的厚度的合计T稍微长一点，放电路限制部28的上端变成为从放电遮蔽部50的上表面向上方突出出去。该突出量P最大为0.5mm左右，优选为0.3mm。此外，作为放电路限制部28上的贯通孔42的阴极一侧部分的扩径孔部48的长度h，比突出量P更大。就是说，扩径孔部48的下端(扩径孔部48与小孔部46之间的边界线)位于比放电遮蔽部50的上表面更靠阳极部24一侧。
发光部组装体20在光射出窗口18一侧还具有配置在从光路离开的位置上的阴极部56。该阴极部56用来产生热电子，具体地说，其构成为把电子发射物质涂敷到在管轴方向上延伸设置的钨制的线圈上。这样的阴极部56未图示，其通过连接插针电连接到在管座部分上直立设置的管座的前端部分上，成为可以从外部供电。
此外，发光部组装体20具有金属制的放电整流板58和前面罩板60，使从阴极部56产生的溅射物与蒸发物不会附着在光射出窗口18上。放电整流板58被配置为把阴极部56围起来，并固定到支持部30的上表面上。前面罩板60与放电整流板58相向地固定到支持部30的上表面上。在放电整流板58与前面罩板60之间，形成有使放电光通过的光通过口62。此外，在放电整流板58的、面朝前面罩板60的部分上形成有开口64，使得在阴极部56中产生的热电子在该开口64中通过。
其次，对上述的气体放电管10的动作进行说明。
首先，在放电前的20秒左右的期间内，从阴极用外部电源(未画出)通过管座插针(未画出)向阴极部56供给10W前后的电力，对构成阴极部56的线圈进行预热。接着，给阴极部56与阳极部24之间从主放电用外部电源(未画出)通过管座插针26施加160V左右的电压，作好电弧放电的准备。
然后，从触发用外部电源(未画出)通过管座插针38、26向放电路限制部28和阳极部24之间供给例如350V左右的规定电压。这样，在阴极部56、与从放电遮蔽部50的上表面向阴极部56侧突出的放电路限制部28的突出部分之间产生初始放电。
在本实施方式中，借助于放电遮蔽部50把从放电路限制部28的外表面向阴极部56的放电路的大部分都屏蔽起来，而且，为了使仅仅放电路限制部28的圆筒状部分54的上端突出部分，即仅仅最大0.5mm左右优选0.3mm的突出量P的部分与阴极部56之间形成用来进行初始放电的放电路，而仅仅在放电路限制部28的扩径孔部48内及其附近形成高密度电子区域。此外，由于扩径孔部48的圆锥状的内周面在比放电遮蔽部50的上表面更往下侧延伸，故高密度电子区域可以特别在扩径孔部48的内部形成。其结果是可以确实地发生初始放电。
当在放电路限制部28的上端部和阴极部56之间发生了初始放电后，接着，在阴极部56与阳极部24之间也发生初始放电，然后，发生由主放电用外部电极产生的主放电(电弧放电)。由于像这样地分阶段地产生放电，故即便是在使放电路限制部28的全长H为足够使放电狭窄的长度(例如2mm以上)的情况下，也可以确实地使主放电发生。
在发生了主放电之后，对来自阴极用外部电源的电力进行调整使得阴极部56的温度成为最佳温度。借助于此，在阴极部56与阳极部24之间维持主放电的同时，还在放电路限制部28的扩径孔部48内形成电弧球。由于在放电路限制部28中具有充分的长度使放电狭窄，而且形成电弧球，故所发生的紫外线成为亮度极其高的光，从放电整流板58与前面罩板60之间的光通过口62透过密闭容器12的光射出窗口18向外部放出。由于扩径孔部48的内周面为圆锥形状，扩径孔部48的最大内径D2为1～3mm的范围内，而且，与小孔部46的内径D1之间的关系D2/D1为4～10的范围内，故所形成的电弧球成为稳定的良好的形状。因此，被射出的光的亮度或光量也是稳定的。另外，由于D2和D1为上述尺寸，故进一步增进扩径孔部48内的电子区域的高密度化。
图3示出了图1和图2所示的气体放电管10的变形方式。图3所示的气体放电管110，在用陶瓷等电绝缘材料形成放电遮蔽部150这一点上，与图1和图2所示的气体放电管10不同。至于除此之外的部分，气体放电管110实质上与气体放电管10是相同的，故对于图1和图2同一或相当的部分赋予同一标号而省略重复的说明。
在图3所示的气体放电管110中，如上所述，由于放电遮蔽部150由陶瓷等的电绝缘材料制作，故即便是与放电路限制部28接连起来，也可以屏蔽放电。为此，即便是放电路限制部28与放电遮蔽部150之间的位置精度低，也可以简单地实现与放电路限制部28的电绝缘，制造就变得容易起来。此外，在该变形形态中，如图4所示，可以把放电遮蔽部150的开口152的内径做成为与放电路限制部28的圆筒状部分54的外径大体上相同，使放电遮蔽部150与放电路限制部28之间成为完全没有间隙的状态。因此，用放电遮蔽部150屏蔽下侧的放电路限制部28的外周面与阴极部56之间的放电路的屏蔽效果高，在放电路限制部28的扩径孔部48内电子可进一步高密度化，可以从初始放电确实地发生主放电。
另外，如图5所示，还可以使放电遮蔽部150’与支持部130成型为一体。这是因为两者都可以用同一陶瓷等电绝缘材料制作的缘故。由于要像这样地成型为一体，故可以削减部件，另外，制造也会变得容易起来。
[实施方式2]
图6的端面图示出了沿着轴线方向切断本发明的气体放电管的实施方式2。该气体放电管210是正面(head-on)式的重氢灯，该放电管210具有已封入了数百Pa左右的重氢气体的玻璃制的密封容器212。该密封容器212由圆筒形的侧管部214、密封该侧管部214的下端一侧的管座部分216、和密封上端一侧的光射出窗口218构成。在该密封容器212内收容有发光部组装体220。
发光部组装体220具有由陶瓷等构成的电绝缘性的圆板形的基座部分222。基座部分222被配置为与光射出窗口218相向。在基座部分222上的上侧配置有阳极部224，在该阳极部224上，电连接有在管座部分216上直立设置且在管轴(侧管的中央轴线)方向上延伸的管座插针(未画出)的前端部分。
此外，发光部组装体220具有由陶瓷等构成的电绝缘性的放电路限制部支持部(支持部)230。该组成部分230以重叠到基座部分222的上表面的方式被固定、配置。在支持部230的中央形成有圆形的开口234，使得可把阳极部224的主要部分(图6所示的部分)收容在这里。在把阳极部224的主要部分配置在该开口234内，而且把支持部230重叠固定到基座部分222上的状态下，成为未画出的阳极部224的端部被挟持在支持部230与基座部分222之间的状态。
再有，在支持部230的上表面上接触配置有导电板236。导电板236与在管座部分216上直立设置的管座插针238的前端部分电连接。另外，管座插针238和连接于上述的阳极部224的管座插针被由陶瓷等构成的电绝缘性的管239包围，从而不在管座部分216与基座部分222之间露出。
在导电板236上形成比支持部230的开口234的内径更小的圆形的开口240，在已把导电板236固定到支持部230上的状态下，把该开口240配置为与支持部230的开口234同轴。
在导电板236的上表面的中央，为了狭窄化或限制来自阳极部224的放电路，把由金属制作的放电路限制部228焊接固定，使之成为与上述的开口234、240同轴。因此，可通过导电板236和管座插针238向该放电路限制部228供给来自外部的供电。
该放电路限制部228与实施方式1的放电路限制部28，即图2所示的放电路限制部实质上的相同的。因此，如果使用同一标号，参图2简单地进行说明，则该放电路限制部228由圆筒状部分54和凸缘部44构成，在其内侧形成由小孔部46与扩径孔部48构成的贯通孔42。
此外，发光部组装体220具备用来支持后述的放电遮蔽部250圆板状的放电遮蔽部支持部270。该放电遮蔽部支持部270由陶瓷等的电绝缘性的材料构成，接触配置在支持部230的上表面。在放电遮蔽部支持部270的中央形成放电路限制部228通过的开口272。
放电遮蔽部250是金属等导电性圆板，配置为与放电遮蔽部支持部270的上表面相接。此外，在放电遮蔽部250的中央形成开口252，在组装状态下，该开口252与放电遮蔽部支持部270的开口272同轴。放电路限制部228的全长H，仅比放电遮蔽部支持部270的厚度和放电遮蔽部250的厚度的合计T稍微长一点，在组装状态下，放电路限制部228的上端通过放电遮蔽部250的开口252，从放电遮蔽部250的上表面以最大为0.5mm左右、优选0.3mm左右的突出量P突出出来。另外，突出量P比放电路限制部228的扩径孔部48的长度h更小，扩径孔部48的下端位于比放电遮蔽部250的上表面的更下方。此外，开口252的内径比放电路限制部228的圆筒状部分54的外径稍微大一点，在两者间形成小的间隙。归因于此，放电遮蔽部与放电路限制部228以及施加别的电位的部分相绝缘。另外，该间隙可进行实质性的放电遮蔽。
此外，发光部组装体220在光射出窗口218一侧具有被配置在从光路离开的位置上的阴极部256。该阴极部256用来产生热电子，具体地说，其构成为把电子发射物质涂敷到在管轴方向上延伸设置的钨制的线圈上。这样的阴极部256通过连接插针与在管座部分216上直立设置的管座插针(未画出)的前端部分电连接，成为可以从外部供电。
此外，发光部组装体220具有金属制的放电整流板258和前面罩板260，从而使从阴极部256产生的溅射物与蒸发物不附着在光射出窗口上。放电整流板258被配置为将阴极部256围起来，并固定于支持部230的上表面。前面罩板260与放电整流板258相向、并固定于支持部230的上表面。在放电整流板258与前面罩板260之间，形成使放电光通过的光通过口262。此外，在放电整流板258的、面朝前面罩板260的部分，形成开口264，在阴极部256产生的热电子从而通过该开口264。
在如上构成的实施方式2的气体放电管210中，虽然正面式与侧式存在着差异，但是，却具有与实施方式1的气体放电管10实质上相同的放电路限制部228和放电遮蔽部250，此外，由于即便是在这些的尺寸或位置关系上也没有与气体放电管10不同之处，故能实现这样的效果：确实地发生初始放电，而且主放电也会确实地发生。此外，由于所形成电弧球也会为稳定的良好的形状，故发射光是高亮度的、光量丰富的、稳定的。另外，至于气体放电管110的动作的详细的说明，由于与先前所述的气体放电管10是同样的，故予以省略。
实施方式2的气体放电管210的放电遮蔽部250虽然由金属等的导电性材料构成，但是也可以由陶瓷等的电绝缘性材料形成，在该情况下，可以做成为在作为实施方式1的变形所示的图3到图5中所示的那样的构成，这对于本领域技术人员是容易理解的。
如上所述，本发明的气体放电管，由于具有使放电充分地狭窄化的放电路限制部，故在实现得到高亮度的效果的同时，由放电路限制部与放电遮蔽部之间的位置关系，可以在放电路限制部的前端部分确实地产生初始放电，故还会实现分阶段地进行初始放电，主放电也会确实地发生的效果。
此外，由于不需要复杂的电源电路，故可对使用本发明的气体放电管的装置整体的降低造价也会做出贡献。
虽然由以上可以理解本发明的及其优点，但是上述的形态不过是代表性的优选实施方式，在形态、构成和排列方面可以进行种种的变而不偏离本发明的精神和范围，而且不会失去其实质性的优点，这是显而易见的。
Claims (7)
1.一种气体放电管，其特征在于，具备：
封入有气体的密封容器；
配置在所述密闭容器内的阳极部；
配置在所述密闭容器内，与所述阳极部分开，形成与所述阳极部之间产生放电的放电部的阴极部；
配置在所述阳极部与所述阳极部之间、具有使所述放电路狭窄的贯通孔的筒状的导电性的、电连接到外部电源上的放电路限制部；以及
配置为包围所述放电路限制部，而且与所述放电路限制部电绝缘的放电遮蔽部，
把所述放电路限制部和所述放电遮蔽部定位为使得所述放电路限制部的所述阴极部一侧的端部比所述放电遮蔽部的所述阴极部一侧的面突出规定的突出量。
2.根据权利要求1所述的气体放电管，其特征在于，
所述突出量最大约为0.5mm。
3.根据权利要求1所述的气体放电管，其特征在于，
所述放电路限制部上的所述贯通孔由设置在阳极部的一侧而且内径是恒定的小孔部、和连设在所述小孔部上并在所述阴极部的一侧延伸而且越是朝向阴极部一侧直径越扩大的漏斗状的扩径孔部所构成。
4.根据权利要求3所述的气体放电管，其特征在于，
把所述放电路限制部上的所述扩径孔部的内周面从所述放电遮蔽部的所述阴极部一侧的面一直延伸到所述阳极部一侧。
5.根据权利要求3所述的气体放电管，其特征在于，
所述扩径孔部的最大内径(D2)在1～3mm的范围内，所述扩径孔部的所述最大内径(D2)对所述放电路限制部上的所述小孔部的内径(D1)的比(D2/D1)在4～10的范围内。
6.根据权利要求1所述的气体放电管，其特征在于，
所述放电遮蔽部由电绝缘性材料构成。
7.根据权利要求1所述的气体放电管，其特征在于，
封入到所述密封容器的气体是重氢气体。
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