JP2009032453A - Lighting control method for hot-cathode discharge lamp - Google Patents

Lighting control method for hot-cathode discharge lamp Download PDF

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Hiroyuki Sano
寛幸 佐野
Masayuki Kanechika
正之 金近
Shinya Omori
信哉 大森
Manami Sano
真奈美 佐野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To attain longer life of a lamp by restraining consumption of an emitter since a position of a cathode bright point on the emitter of a filament is forcibly moved continuously at designated speed when discharging a hot-cathode fluorescent lamp. <P>SOLUTION: In a lighting control method for a hot-cathode discharge lamp, a magnetic field generation device 13 each having a magnetic field generation source 12 is arranged on the outside of a fluorescent lamp 1 in the vicinity of a coil-shaped filament 8 located on both ends of the hot-cathode fluorescent lamp 1, and the magnetic field generation sources 12 are formed to repetitively make a reciprocating movement between two points at designated speed so as to be approximately parallel with the filament 8 and be approximately the same distance to the center position of the filament. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、熱陰極放電ランプの点灯制御方法に関するものである。   The present invention relates to a lighting control method for a hot cathode discharge lamp.

熱電子放出型の放電ランプとして熱陰極蛍光ランプがある。熱陰極蛍光ランプは、内面に均一に蛍光体層が形成されたガラス管の両端に、二重、三重あるいは四重に巻かれたコイル状のW(タングステン)に(Ba/Sr/Ca)Oの三元酸化物からなる電子放射性物質(以下、エミッタと呼称する)が塗布されてなる一対のフィラメント(電極)が配設され、該フィラメントを内在するガラス管内に適量のHg(水銀)と放電開始を容易にするためのAr(アルゴン)等の不活性ガスが数Torr封入された構造となっている。   There is a hot cathode fluorescent lamp as a thermionic emission type discharge lamp. The hot cathode fluorescent lamp has a (Ba / Sr / Ca) O in a coiled W (tungsten) wound in double, triple or quadruple at both ends of a glass tube having a uniform phosphor layer on the inner surface. A pair of filaments (electrodes) coated with an electron-emitting material (hereinafter referred to as an emitter) made of a ternary oxide is disposed, and an appropriate amount of Hg (mercury) and discharge are placed in a glass tube containing the filaments. It has a structure in which an inert gas such as Ar (argon) for facilitating the start is sealed for several Torr.

このような構造を有する熱陰極蛍光ランプの点灯は、一対のフィラメントの夫々に通電して該フィラメントを予熱すると共に、両フィラメント(電極)間に所定の電圧の交流電圧を印加する。すると、陰極側となった電極のフィラメントのエミッタから放出された熱電子が対向する陽極側となった電極のフィラメントの高電位に引かれて加速され、ガラス管内に封入したAr等の希ガスに衝突してこれを電離させ、発生した電子が次のAr原子を電離するという動作を繰り返しながら放電へとつながる。   When the hot cathode fluorescent lamp having such a structure is lit, a pair of filaments are energized to preheat the filaments and an alternating voltage of a predetermined voltage is applied between both filaments (electrodes). Then, the thermoelectrons emitted from the emitter of the filament of the electrode on the cathode side are accelerated by being pulled by the high potential of the filament of the electrode on the opposite anode side, and are accelerated into a rare gas such as Ar enclosed in the glass tube. It collides and ionizes this, and the generated electrons ionize the next Ar atom, leading to discharge.

そして、時間を経るにつれてガラス管内の温度が徐々に上昇してガラス管内のHgの蒸気圧が所定の圧力まで高まると放電の主流が水銀に移行する。すると、電子が衝突したHg原子は紫外線(ピーク波長:λp=253.7nm)を放出し、この紫外線がガラス管の内面に位置する蛍光体を励起して蛍光体層から波長変換された可視光が放出される。この場合、適宜選択された一種あるいは複数種混合の蛍光体を使用することにより所望する様々な色調の光(可視光)を得ることができる。   Then, as the temperature in the glass tube gradually rises as time passes and the vapor pressure of Hg in the glass tube increases to a predetermined pressure, the main flow of discharge shifts to mercury. Then, the Hg atoms with which the electrons collide emit ultraviolet rays (peak wavelength: λp = 253.7 nm), and the ultraviolet rays excite the phosphor located on the inner surface of the glass tube to convert the wavelength of the visible light from the phosphor layer. Is released. In this case, light (visible light) having various desired color tones can be obtained by using one or a plurality of types of phosphors appropriately selected.

ところで、熱陰極蛍光ランプ等の熱電子放出型放電ランプは、電極のフィラメントに塗布されたエミッタ(電子放射性物質)が電子を放出している間は放電を維持しているが、エミッタからの電子の放出がなくなると放電は起こらなくなる。   By the way, a thermionic emission type discharge lamp such as a hot cathode fluorescent lamp maintains a discharge while an emitter (electron radioactive substance) applied to the filament of the electrode emits an electron. Discharge does not occur when there is no more emission.

エミッタからの電子の放出がなくなるメカニズムの一つは、次の通りである。安定放電時に陰極のエミッタに熱電子の放出が一点に集中する陰極輝点が形成される。このとき、陰極輝点の温度は、電流の集中により他の部分より高いため、主にエミッタの蒸発によって輝点部分のエミッタが失われ、輝点はその隣のエミッタが残っている部分に移動する。このようにエミッタは順次消耗され、陰極輝点は放電時間の時間経過と共に、エミッタが塗布されたフィラメントの、電極が陰極の場合の低電位側から高電位側に向かって移動する。全てのエミッタが消耗された時点で電子の放出が止まる。   One mechanism for eliminating the emission of electrons from the emitter is as follows. During stable discharge, a cathode bright spot is formed at the emitter of the cathode where emission of thermoelectrons is concentrated at one point. At this time, the temperature of the cathode luminescent spot is higher than the other parts due to current concentration, so the emitter of the luminescent spot part is lost mainly due to evaporation of the emitter, and the bright spot moves to the part where the adjacent emitter remains. To do. In this manner, the emitters are sequentially consumed, and the cathode bright spot moves from the low potential side to the high potential side of the filament coated with the emitter when the electrode is a cathode as the discharge time elapses. When all the emitters are consumed, the emission of electrons stops.

但し、このように、全てのエミッタが消耗されたために放電寿命を迎えるような寿命モードは多くはない。陰極輝点はArイオンやHgイオンのスパッタを受けるため、フィラメントのタングステンは蒸発する。特に輝点の温度が低い場合にはスパッタの量も多くなる。また、始動時のランプ電圧が高い状態においては、スパッタの量も多く、輝点以外の部分もスパッタを受ける。これらのスパッタされたタングステン等がエミッタの表面に付着してエミッタを覆い、そのためにエミッタからの電子の放出が阻害されて、輝点の移動が妨げられ、エミッタがすでに消耗してタングステンが露出した部分に放電電流が集中し温度が上昇するため、タングステンの蒸発が加速される。また、始動してから安定放電に移る時間も多くなるため、始動時のスパッタを加速する。これらのことによって、エミッタが覆われる範囲や、エミッタを覆うタングステン等の不純物の厚みも増え、結果として寿命を著しく損ねてしまう。このような寿命モードは頻繁にある。   However, there are not many life modes that reach the discharge life because all the emitters are consumed. Since the cathode bright spot is sputtered by Ar ions and Hg ions, the tungsten of the filaments evaporates. In particular, when the temperature of the bright spot is low, the amount of sputtering increases. Further, when the lamp voltage at the time of starting is high, the amount of spatter is large and portions other than the bright spot are also sputtered. These sputtered tungsten or the like adheres to the surface of the emitter and covers the emitter, so that the emission of electrons from the emitter is hindered, the bright spot is prevented from moving, and the emitter is already consumed and tungsten is exposed. Since the discharge current concentrates on the part and the temperature rises, the evaporation of tungsten is accelerated. In addition, since the time taken to start stable discharge after starting increases, sputtering at the time of starting is accelerated. As a result, the area where the emitter is covered and the thickness of impurities such as tungsten covering the emitter also increase, resulting in a significant loss of life. Such life modes are frequent.

また、陰極輝点によってフィラメントのエミッタが消耗されて露出したタングステンが集中的にArイオンやHgイオンによって徐々にスパッタされ、最終的にその部分の断線によって放電寿命を迎えるような寿命モードもある(図7参照)。   In addition, there is a life mode in which tungsten exposed by the cathode luminescent spot is consumed and tungsten exposed is gradually sputtered intensively by Ar ions and Hg ions, and finally the discharge life is reached by disconnection of that portion ( (See FIG. 7).

このように、熱電子放出型放電ランプの寿命は放電時の陰極輝点のエミッタに対する挙動に起因するところが極めて大きく、従って、放電時の陰極輝点の挙動を制御することにより、ランプの長寿命化を実現することが可能となる。   As described above, the lifetime of a thermionic emission type discharge lamp is extremely caused by the behavior of the cathode bright spot with respect to the emitter at the time of discharge. Therefore, by controlling the behavior of the cathode bright spot at the time of discharge, the long lifetime of the lamp is controlled. Can be realized.

熱電子放出型放電ランプにおける陰極輝点の制御方法として、陰極輝点が放電時間経過と共にフィラメントの、電極が陰極の場合の低電位側から高電位側に向かって移動する性質を利用し、ランプの電源投入時毎に、フィラメントに通電するために該フィラメントの両端に印加する電圧の極性を変える手法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   As a method for controlling the cathode bright spot in a thermionic emission type discharge lamp, the cathode bright spot is utilized with the property that the filament moves from the low potential side to the high potential side when the electrode is a cathode as the discharge time elapses. A method has been proposed in which the polarity of the voltage applied to both ends of the filament is changed in order to energize the filament each time the power is turned on (see, for example, Patent Document 1).

これにより、電源投入時毎にフィラメントにおける陰極輝点の位置を該フィラメントの低電位側に交互に移動させ、エミッタが一方向からのみ消耗するのを防止するようにしている。その結果、上述の寿命モードが回避されてランプの長寿命化が図られるというものである。
特開平6−111953号公報
Thus, every time the power is turned on, the position of the cathode bright spot in the filament is alternately moved to the low potential side of the filament to prevent the emitter from being consumed only from one direction. As a result, the above-mentioned life mode is avoided and the life of the lamp is extended.
Japanese Patent Laid-Open No. 6-111953

しかしながら、上記提案されたランプの長寿命化の手法は連続点灯時間が比較的短時間の場合は有効であるが、例えば、避難口の位置や避難の方向を示す誘導灯のように常時点灯状態を保つ必要がある灯具の光源として使用する場合は、長寿命化の手法は全く効果を発揮しない。本来、長寿命化を最も必要とする用途に対応することができない。   However, the proposed method for extending the life of the lamp is effective when the continuous lighting time is relatively short. For example, the lamp is always lit, such as a guide light indicating the position of the evacuation exit and the direction of evacuation. When used as a light source for a lamp that needs to be maintained, the technique for extending the service life is not effective at all. Inherently, it cannot cope with applications that require the longest life.

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、放電時にエミッタ上の陰極輝点の位置を強制的に連続して移動させることによりエミッタの消耗を抑制してランプの長寿命化を図ることにある。   Therefore, the present invention was devised in view of the above problems, and its object is to suppress the consumption of the emitter by forcibly and continuously moving the position of the cathode bright spot on the emitter during discharge. This is to extend the life of the lamp.

上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載された発明は、少なくともガラス管により形成された密閉空間に希ガスが封入されると共に前記ガラス管の内部両端部に、コイル状のタングステンに電子放射性物質が塗布されてなるフィラメントが配設された熱陰極放電ランプにおいて、前記フィラメントの近傍の前記熱陰極放電ランプの外側に磁場発生源を配設し、前記熱陰極放電ランプの放電中に前記磁場発生源を前記フィラメントの長手方向に略平行に所定の速度で繰り返し往復運動させることにより、前記フィラメントに該フィラメントの長手方向に直角な方向から所定の速度で移動する磁界成分が印加され、前記磁界によって前記フィラメント上に位置する陰極輝点が強制的に所定の速度で移動されることを特徴とするものである。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 of the present invention is such that a rare gas is sealed in at least a sealed space formed by a glass tube, and a coil-like shape is formed at both inner ends of the glass tube. In a hot cathode discharge lamp in which a filament formed by applying an electron radioactive substance to tungsten is disposed, a magnetic field generation source is disposed outside the hot cathode discharge lamp in the vicinity of the filament, and the discharge of the hot cathode discharge lamp is performed. A magnetic field component that moves at a predetermined speed from a direction perpendicular to the longitudinal direction of the filament is applied to the filament by repeatedly reciprocating the magnetic field generation source at a predetermined speed substantially parallel to the longitudinal direction of the filament. The cathode bright spot located on the filament is forcibly moved at a predetermined speed by the magnetic field. That.

また、本発明の請求項2に記載された発明は、少なくともガラス管により形成された密閉空間に希ガスが封入されると共に前記ガラス管の内部両端部に、コイル状のタングステンに電子放射性物質が塗布されてなるフィラメントが配設された熱陰極放電ランプにおいて、前記フィラメントの近傍の前記熱陰極放電ランプの外側に磁場発生源を配設し、前記熱陰極放電ランプの放電中に前記磁場発生源を前記熱陰極放電ランプの長手方向に垂直な面と略平行に且つ前記フィラメントの周囲を所定の速度で回転円運動させることにより、前記フィラメントに該フィラメントの長手方向に直角な方向から所定の速度で移動する磁界成分が印加され、前記磁界によって前記フィラメント上に位置する陰極輝点が強制的に所定の速度で移動されることを特徴とするものである。   In the invention described in claim 2 of the present invention, a rare gas is sealed in at least a sealed space formed by a glass tube, and an electron radioactive substance is formed on coiled tungsten at both ends of the glass tube. In a hot cathode discharge lamp provided with a coated filament, a magnetic field generation source is provided outside the hot cathode discharge lamp in the vicinity of the filament, and the magnetic field generation source is discharged during the discharge of the hot cathode discharge lamp. Is rotated in a circular motion around the filament at a predetermined speed substantially parallel to a plane perpendicular to the longitudinal direction of the hot cathode discharge lamp, thereby causing the filament to move at a predetermined speed from a direction perpendicular to the longitudinal direction of the filament. A magnetic field component that moves in the direction is applied, and the cathode bright spot located on the filament is forced to move at a predetermined speed by the magnetic field. We are an butterfly.

また、本発明の請求項3に記載された発明は、請求項1または2のいずれか1項において、前記磁場発生源の運動時間は、前記熱陰極放電ランプの放電開始から多くとも60秒間以下であることを特徴とするものである。   Further, in the invention described in claim 3 of the present invention, in any one of claims 1 and 2, the movement time of the magnetic field generation source is at most 60 seconds or less from the start of discharge of the hot cathode discharge lamp. It is characterized by being.

また、本発明の請求項4に記載された発明は、請求項1〜3のいずれか1項において、前記磁場発生源の、前記フィラメントに対する該フィラメントと略平行の運動速度成分は0.5〜1.0cm/secであることを特徴とするものである。   Moreover, the invention described in claim 4 of the present invention is that in any one of claims 1 to 3, the magnetic field generation source has a motion velocity component substantially parallel to the filament of 0.5 to 0.5. It is 1.0 cm / sec.

また、本発明の請求項5に記載された発明は、請求項1〜4のいずれか1項において、前記磁場発生源は最大磁気エネルギー積(BH)maxが10〜40MGOeの永久磁石であることを特徴とするものである。   According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the magnetic field generation source is a permanent magnet having a maximum magnetic energy product (BH) max of 10 to 40 MGOe. It is characterized by.

また、本発明の請求項6に記載された発明は、請求項1〜4のいずれか1項において、前記磁場発生源は電磁石であることを特徴とするものである。   According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the magnetic field generation source is an electromagnet.

また、本発明の請求項7に記載された発明は、請求項1〜6のいずれか1項において、前記熱陰極放電ランプは、前記ガラス管の内面に蛍光体が均一に塗布され、且つ前記密閉空間内に水銀が封入されてなる熱陰極蛍光ランプであることを特徴とするものである。   The invention described in claim 7 of the present invention is the hot cathode discharge lamp according to any one of claims 1 to 6, wherein the phosphor is uniformly coated on the inner surface of the glass tube, and It is a hot cathode fluorescent lamp in which mercury is sealed in a sealed space.

本発明は、熱陰極放電ランプのフィラメント近傍に配置された磁気発生源がフィラメントに沿った往復運動またはフィラメントの周りを回る回転円運動を行なうことにより、フィラメント上に位置する陰極輝点が移動する磁界によって強制的に所定の速度で移動するようにした。   In the present invention, the cathode bright spot located on the filament is moved by the reciprocating motion along the filament or the rotational circular motion around the filament by the magnetism generation source arranged in the vicinity of the filament of the hot cathode discharge lamp. The magnetic field is forcibly moved at a predetermined speed.

その結果、電子放射性物質上に沈着したタングステン等の不純物が陰極輝点によって周期的に除去され、また、陰極輝点による電子放射性物資の消耗が抑制されると共に、陰極輝点への電流の過集中によって生じるタングステンの断線が抑制される。   As a result, impurities such as tungsten deposited on the electron-emitting material are periodically removed by the cathode luminescent spots, the consumption of the electron-emitting materials by the cathode luminescent spots is suppressed, and an excessive current is supplied to the cathode luminescent spots. The disconnection of tungsten caused by concentration is suppressed.

よって、熱陰極放電ランプの長寿命化を実現することができる。   Therefore, it is possible to realize a long life of the hot cathode discharge lamp.

以下、この発明の好適な実施形態を図1から図6を参照しながら、詳細に説明する(同一部分については同じ符号を付す)。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 to FIG. 6 (the same parts are given the same reference numerals). The embodiments described below are preferable specific examples of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. Unless stated to the effect, the present invention is not limited to these embodiments.

図1は熱陰極蛍光ランプの説明図である。熱陰極蛍光ランプ1は内面に均一に蛍光体2が塗布されたガラス管3の両端部に口金4を設け、夫々の口金4はガラス管3の外側長手方向に延びる一対の口金ピン5を有している。   FIG. 1 is an explanatory diagram of a hot cathode fluorescent lamp. The hot cathode fluorescent lamp 1 is provided with a base 4 at both ends of a glass tube 3 having a phosphor 2 uniformly coated on its inner surface, and each base 4 has a pair of base pins 5 extending in the longitudinal direction of the outside of the glass tube 3. is doing.

ガラス管3の内側両端部には夫々ステム6に支持された一対のリード線7がガラス管3の長手方向に沿って配設され、各リード線7の一方の端部が各口金ピン5に接続(図示せず)されると共に、他方の端部がフィラメント8に接続されて該フィラメント8を支持している。   A pair of lead wires 7 supported by the stem 6 are disposed along the longitudinal direction of the glass tube 3 at both inner ends of the glass tube 3, and one end of each lead wire 7 is connected to each base pin 5. While being connected (not shown), the other end is connected to the filament 8 to support the filament 8.

ガラス管3の内部は両端部に設けられた口金4によって密閉空間9とされ、該密閉空間9内に適量のHg(水銀)と放電開始を容易にするためのAr(アルゴン)等の不活性ガスが数Torr封入されている(Hg、不活性ガスは図示せず)。   The inside of the glass tube 3 is made into a sealed space 9 by the caps 4 provided at both ends, and an appropriate amount of Hg (mercury) in the sealed space 9 and inert such as Ar (argon) for facilitating the start of discharge. Gas is sealed for several Torr (Hg, inert gas not shown).

なお、フィラメント8は図2のように、コイル状に巻かれたW(タングステン)10に(Ba/Sr/Ca)Oの三元酸化物からなる電子放射性物質(以下、エミッタ11と呼称する)が塗布されている。図では説明のために一重に巻かれたフィラメント8を明示しているが、他に二重、三重あるいは四重に巻かれる場合もある。   As shown in FIG. 2, the filament 8 is an electron-emitting material (hereinafter referred to as the emitter 11) made of a ternary oxide of (Ba / Sr / Ca) O on W (tungsten) 10 wound in a coil shape. Is applied. In the drawing, the filament 8 wound in a single manner is shown for the sake of explanation, but there are also cases where the filament 8 is wound in double, triple or quadruple.

上記構造の熱陰極蛍光ランプにおいて、本発明は図3に示すように、蛍光ランプ1の両端部に位置するコイル状のフィラメント8の近傍の該蛍光ランプ1の外側に磁場発生源12を備えた磁場発生装置13を配置し、磁場発生源12がフィラメント8に略平行に且つフィラメントの中央位置までの距離が略同一となる2点間を所定の速度で繰り返し往復運動するように構成されている。同時に、磁場発生源12の移動距離はフィラメント8のコイル部よりも長くなるように設定されている。   In the hot cathode fluorescent lamp having the above structure, as shown in FIG. 3, the present invention includes a magnetic field generation source 12 outside the fluorescent lamp 1 in the vicinity of the coiled filament 8 positioned at both ends of the fluorescent lamp 1. A magnetic field generation device 13 is arranged, and the magnetic field generation source 12 is configured to repeatedly reciprocate at a predetermined speed between two points that are substantially parallel to the filament 8 and have substantially the same distance to the center position of the filament. . At the same time, the moving distance of the magnetic field generation source 12 is set to be longer than the coil portion of the filament 8.

すると、連続的に移動する磁場発生源12による磁界がフィラメント8に対して該フィラメント8の長手方向に略直角な角度で印加され、この角度を保った磁界がフィラメント8のコイル部の少なくとも両端間を所定の速度で繰り返し往復走査される。   Then, the magnetic field generated by the continuously moving magnetic field generating source 12 is applied to the filament 8 at an angle substantially perpendicular to the longitudinal direction of the filament 8, and the magnetic field maintaining this angle is at least between both ends of the coil portion of the filament 8. Are repeatedly reciprocated at a predetermined speed.

本実施形態では、磁場発生源12として永久磁石を採用しており、磁石のフィラメント8に対向する側の極性はN極またはS極のいずれでもよい(図ではN極の場合を示している)。   In the present embodiment, a permanent magnet is employed as the magnetic field generation source 12, and the polarity of the magnet facing the filament 8 may be either the N pole or the S pole (in the figure, the case of the N pole is shown). .

次に、熱陰極蛍光ランプの点灯制御方法について説明する。まず、図4の説明図に示すように、一対の口金ピン5の夫々に所定のフィラメント電圧を印加することによってフィラメント8が通電されて該フィラメント8が予熱されると共に、両端の口金ピン5間に所定の放電電圧が印加されている。   Next, a lighting control method for the hot cathode fluorescent lamp will be described. First, as shown in the explanatory diagram of FIG. 4, the filament 8 is energized by applying a predetermined filament voltage to each of the pair of cap pins 5 to preheat the filament 8, and between the cap pins 5 at both ends. A predetermined discharge voltage is applied to.

すると、陰極側となった電極のフィラメント8から放出された熱電子が対向する陽極側となった電極のフィラメント8の高電位に引かれて加速され、放電電流となって放電が持続している。このとき、同時に、熱陰極蛍光ランプ1の両端部近傍に配置された磁場発生装置13の磁場発生源12がフィラメント8に略平行に且つフィラメント8の中央位置までの距離が略同一となる2点間を所定の速度で繰り返し往復運動を行なっている。   Then, the thermoelectrons emitted from the filament 8 of the electrode on the cathode side are attracted and accelerated by the high potential of the filament 8 of the electrode on the opposite anode side, and the discharge continues as a discharge current. . At the same time, two points where the magnetic field generation source 12 of the magnetic field generation device 13 disposed near both ends of the hot cathode fluorescent lamp 1 are substantially parallel to the filament 8 and the distance to the central position of the filament 8 is substantially the same. A reciprocating motion is repeatedly performed between them at a predetermined speed.

図5は、磁場発生源を移動させたときのフィラメント上の陰極輝点について示している。熱陰極蛍光ランプの一方の端部A側のフィラメント8aが陰極、他方の端部B側のフィラメント8b(図示せず)が陽極であり、磁場発生源12aの、フィラメント8aの長手方向に直角の方向の中心線Xが該フィラメント8aの長手方向の位置M1にあるとき、陰極となるフィラメント8aには磁場発生源12aによる磁界の強さが最も強い位置P1に陰極輝点Qが発生し、その位置P1のフィラメント8aのエミッタ11aが陰極輝点Qにより蒸散して消耗される。   FIG. 5 shows the cathode bright spot on the filament when the magnetic field generation source is moved. The filament 8a on one end A side of the hot cathode fluorescent lamp is a cathode, and the filament 8b (not shown) on the other end B side is an anode, and the magnetic field generating source 12a is perpendicular to the longitudinal direction of the filament 8a. When the direction center line X is at the position M1 in the longitudinal direction of the filament 8a, the cathode bright spot Q is generated at the position P1 where the magnetic field generated by the magnetic field generating source 12a is the strongest in the filament 8a serving as the cathode. The emitter 11a of the filament 8a at the position P1 is evaporated and consumed by the cathode bright spot Q.

そして、その後、端部A側のフィラメント8aが陽極と陰極の極性の交番を繰り返している間に磁場発生源12aが所定の速度で移動して磁場発生源12aの中心線XがM2の位置に移動したとき、フィラメント8aが陰極となったタイミングに同期して陰極輝点Qの位置がフィラメント8aのP1の位置から磁界の強さが最も強い位置P2に移動する。そして、その位置P2のフィラメント8aのエミッタ11aが陰極輝点Qにより蒸散して消耗される。   After that, while the filament 8a on the end A side repeats alternating polarity of the anode and the cathode, the magnetic field generation source 12a moves at a predetermined speed, and the center line X of the magnetic field generation source 12a is at the position of M2. When moved, the position of the cathode bright spot Q moves from the position P1 of the filament 8a to the position P2 where the strength of the magnetic field is strongest in synchronization with the timing when the filament 8a becomes the cathode. The emitter 11a of the filament 8a at the position P2 is evaporated and consumed by the cathode bright spot Q.

M2の位置に移動した磁場発生源12aはM2の位置に留まることなく所定の速度で移動を続け、端部A側のフィラメント8aが陽極と陰極の極性の交番を繰り返している間に磁場発生源12aの中心線XがM3の位置に移動したとき、フィラメント8aが陰極となったタイミングに同期して陰極輝点Qの位置がフィラメント8aのP2の位置から磁界の強さが最も強い位置P3に移動する。そして、その位置P3のフィラメント8aのエミッタ11aが陰極輝点Qにより蒸散して消耗される。   The magnetic field generation source 12a that has moved to the position of M2 continues to move at a predetermined speed without staying at the position of M2, and the magnetic field generation source while the filament 8a on the end A side repeats alternating polarity of the anode and cathode. When the center line X of 12a moves to the position of M3, the position of the cathode bright spot Q changes from the position of P2 of the filament 8a to the position P3 where the strength of the magnetic field is strongest in synchronization with the timing when the filament 8a becomes the cathode. Moving. The emitter 11a of the filament 8a at the position P3 is evaporated and consumed by the cathode bright spot Q.

すると、エミッタ11aの陰極輝点によって消耗されていた場所から陰極輝点が順次所定の時間毎にエミッタ11aの別の場所に移動するため、エミッタ11aの一点における陰極輝点Qによるそれ以上の蒸散が阻止されて消耗が回避される。   Then, since the cathode luminescent spot sequentially moves from the place consumed by the cathode luminescent spot of the emitter 11a to another place of the emitter 11a every predetermined time, further transpiration by the cathode luminescent spot Q at one point of the emitter 11a. Is prevented and consumption is avoided.

そして、上記動作が繰り返されて陰極輝点Qがフィラメント8aのコイル部の一方の端部Pbに到達するとそこで一旦停止し、磁場発生源12aが移動の折り返し点Mbで方向反転して反対側の折り返し点Maの方向に移動し、磁場発生源12aの最強磁場の位置がフィラメント8aのコイル部の一方の端部Pbの位置を通過した時点から点Maに向けて移動する磁場発生源12aの移動に伴って、陰極輝点Qがフィラメント8aのコイル部の他方の端部P1に向かって移動を開始する。   Then, when the above operation is repeated and the cathode bright spot Q reaches one end Pb of the coil portion of the filament 8a, it is temporarily stopped there, and the magnetic field generating source 12a reverses its direction at the turning point Mb of the movement and reverses the opposite side. Movement of the magnetic field generation source 12a that moves in the direction of the turning point Ma and moves toward the point Ma from the time when the position of the strongest magnetic field of the magnetic field generation source 12a passes through the position of one end Pb of the coil portion of the filament 8a. Accordingly, the cathode bright spot Q starts to move toward the other end P1 of the coil portion of the filament 8a.

このように、磁場発生源12の中心Xが2つの折り返し点Ma、Mbの間を所定の速度で繰り返し移動することによって、陰極輝点Qがフィラメント8aの2つの端部P1、Pbの間を所定の速度で繰り返し移動することになる。   As described above, the center X of the magnetic field generation source 12 repeatedly moves at a predetermined speed between the two turning points Ma and Mb, so that the cathode bright spot Q moves between the two ends P1 and Pb of the filament 8a. It moves repeatedly at a predetermined speed.

よって、陰極輝点Qはフィラメント8aのエミッタ11a上の一点に長時間留まることはなく、且つ停留時間もほとんど同じであるため、エミッタ11aの特定の場所が集中的に蒸散されることがなく、エミッタ11aは均一に消耗される。   Therefore, the cathode bright spot Q does not stay at one point on the emitter 11a of the filament 8a for a long time and the dwell time is almost the same, so that a specific place of the emitter 11a is not intensively evaporated. The emitter 11a is consumed uniformly.

上述の動作は、図示しない熱陰極蛍光ランプ1の他方の端部B側のフィラメント8bと磁場発生源12bとの関係においても同様である。従って、ここでは熱陰極蛍光ランプ1の他方の端部B側の動作説明は省略する。   The above-described operation is the same in the relationship between the filament 8b on the other end B side of the hot cathode fluorescent lamp 1 (not shown) and the magnetic field generation source 12b. Therefore, the description of the operation on the other end B side of the hot cathode fluorescent lamp 1 is omitted here.

なお、磁場発生源は例えば永久磁石が使用され、その場合はSmCo(サマリウムコバルト)系、NdFeB(ネオ磁鉄ボロン)系、AlNiCo(アルニコ)系の永久磁石が好適である。なお、磁場発生源は永久磁石に限られるものではなく、他に電磁石も使用可能である。   For example, a permanent magnet is used as the magnetic field generation source. In that case, a permanent magnet of SmCo (samarium cobalt), NdFeB (neomagnetic iron boron), or AlNiCo (alnico) is suitable. The magnetic field generation source is not limited to a permanent magnet, and an electromagnet can also be used.

磁石の磁力は、最大磁気エネルギー積(BH)maxが10〜40MGOeであることが望ましい。磁気エネルギー積が10MGOeより小さい場合は陰極輝点の移動制御が難しくなり、40MGOeより大きい場合は磁性材料を使用した周辺機器に磁界の影響を及ぼし、取り付け性を損なう可能性がある。   As for the magnetic force of the magnet, it is desirable that the maximum magnetic energy product (BH) max is 10 to 40 MGOe. When the magnetic energy product is smaller than 10 MGOe, it is difficult to control the movement of the cathode bright spot. When the magnetic energy product is larger than 40 MGOe, the peripheral device using the magnetic material is affected by the magnetic field, which may impair the mountability.

磁場発生源の移動速度は放電電流の電流密度にはほとんど無関係に、0.5cm/sec〜1cm/secが望ましい。移動速度が0.5cm/secより遅い場合は陰極輝点によるエミッタの消耗が多くなり、1cm/secより速い場合は陰極輝点の温度上昇が低く(陰極輝点の温度は800℃〜1000℃が好適)、電子放出の効率が良くない。また、陰極輝点が磁場発生源の動き(磁場の動き)に追従できず、制御が困難となる。   The moving speed of the magnetic field generation source is preferably 0.5 cm / sec to 1 cm / sec irrespective of the current density of the discharge current. When the moving speed is slower than 0.5 cm / sec, the consumption of the emitter due to the cathode bright spot increases, and when it is faster than 1 cm / sec, the temperature rise of the cathode bright spot is low (the temperature of the cathode bright spot is 800 ° C. to 1000 ° C. However, the efficiency of electron emission is not good. Further, the cathode bright spot cannot follow the movement of the magnetic field generation source (the movement of the magnetic field), making it difficult to control.

磁場発生源で陰極輝点の移動を制御できる熱陰極蛍光ランプの管径は、実験値として40mm以下が望ましい。管径が40mmより大きい場合はフィラメントの径が大きくなって陰極輝点の位置のフィラメントの温度上昇の応答が遅くなり、陰極輝点の制御性が悪くなる。   The tube diameter of the hot cathode fluorescent lamp capable of controlling the movement of the cathode bright spot with the magnetic field generation source is desirably 40 mm or less as an experimental value. When the tube diameter is larger than 40 mm, the filament diameter becomes large, the response of the temperature rise of the filament at the position of the cathode bright spot is delayed, and the controllability of the cathode bright spot is deteriorated.

フィラメントの長さと磁場発生源の移動距離との関係は、フィラメントのコイル部の長さに対して磁場発生源の移動距離が長くても、同一でも、また短くてもよい。但し、制御効率を考慮するとフィラメントのコイル長と磁場発生源の移動距離はほぼ同一であることが望ましい。   The relationship between the length of the filament and the moving distance of the magnetic field generation source may be the same, or shorter than the length of the coil portion of the filament. However, considering the control efficiency, it is desirable that the coil length of the filament and the moving distance of the magnetic field generation source are substantially the same.

本実施形態では、磁場発生源をフィラメントに沿って往復運動するようにしたが、図6のように、磁場発生源12が熱陰極蛍光ランプ1の長手方向に垂直な面と略平行にフィラメント8の周囲を所定の速度で回転円運動するようにしてもよい。いずれの運動を選択するかは熱陰極蛍光ランプの設置条件、磁場発生源の運動機構等を考慮して決定すればよい。   In this embodiment, the magnetic field generation source is reciprocated along the filament. However, as shown in FIG. 6, the magnetic field generation source 12 is substantially parallel to the plane perpendicular to the longitudinal direction of the hot cathode fluorescent lamp 1. You may make it carry out the rotation circular motion of the circumference | surroundings at a predetermined speed. Which motion is selected may be determined in consideration of the installation conditions of the hot cathode fluorescent lamp, the motion mechanism of the magnetic field generation source, and the like.

以上述べたように本発明によれば、熱陰極蛍光ランプの両端部に位置するフィラメントの近傍の該蛍光ランプの外側に磁場発生源を備えた磁場発生装置を配置し、磁場発生源がフィラメントの長手方向に略平行に且つ周期的に移動するようにした。   As described above, according to the present invention, the magnetic field generation device including the magnetic field generation source is disposed outside the fluorescent lamp in the vicinity of the filament located at both ends of the hot cathode fluorescent lamp, and the magnetic field generation source is the filament. It was made to move periodically in parallel with the longitudinal direction.

そして、磁場発生源の移動に伴って磁場発生源の磁界に誘導された陰極輝点がフィラメントのエミッタ上を所定の速度で周期的に移動し、陰極輝点がフィラメントの一点に長時間集中することがないようにした。   As the magnetic field generating source moves, the cathode bright spot induced by the magnetic field of the magnetic field generating source periodically moves on the emitter of the filament at a predetermined speed, and the cathode bright spot concentrates on one point of the filament for a long time. I tried not to have it.

その結果、電子放射性物質上に沈着したタングステン等の不純物が陰極輝点によって周期的に除去され、また、陰極輝点による電子放射性物資の消耗が抑制されると共に、陰極輝点への電流の過集中によって生じるタングステンの断線が抑制される。   As a result, impurities such as tungsten deposited on the electron-emitting material are periodically removed by the cathode luminescent spots, the consumption of the electron-emitting materials by the cathode luminescent spots is suppressed, and an excessive current is supplied to the cathode luminescent spots. The disconnection of tungsten caused by concentration is suppressed.

よって、熱陰極蛍光ランプの長寿命化を実現することができる。   Therefore, the lifetime of the hot cathode fluorescent lamp can be extended.

なお、熱陰極蛍光ランプの放電中に亘って磁場発生源を移動し続けることが困難な場合は、少なくともエミッタの消耗が最も大きい放電開始時のみ磁場を印加して陰極輝点を通常放電開始時の輝点の位置から大きくずらしておく方法も長寿命化にとって有効である。この場合、放電開始時とは、放電のための管電流が流れ初めてから約60秒間程度の時間である。   If it is difficult to continue moving the magnetic field source during the discharge of the hot cathode fluorescent lamp, the magnetic field is applied only at the start of the discharge, at least when the emitter is consumed most, and the cathode bright spot is A method of greatly shifting the position of the bright spot is also effective for extending the life. In this case, the discharge start time is about 60 seconds after the tube current for discharge starts flowing.

熱陰極蛍光ランプの説明図である。It is explanatory drawing of a hot cathode fluorescent lamp. 熱陰極蛍光ランプのフィラメントの正面図である。It is a front view of the filament of a hot cathode fluorescent lamp. 本発明の実施形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows embodiment of this invention. 本発明の実施形態の動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるフィラメントの状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the filament in embodiment of this invention. 他の実施形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows other embodiment. 従来のフィラメントの状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the conventional filament.

符号の説明Explanation of symbols

1 熱陰極蛍光ランプ
2 蛍光体
3 ガラス管
4 口金
5 口金ピン
6 ステム
7 リード線
8 フィラメント
8a フィラメント
8b フィラメント
9 密閉空間
10 タングステン
11 エミッタ
11a エミッタ
12 磁場発生源
13 磁場発生装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hot cathode fluorescent lamp 2 Phosphor 3 Glass tube 4 Cap 5 Cap pin 6 Stem 7 Lead wire 8 Filament 8a Filament 8b Filament 9 Sealed space 10 Tungsten 11 Emitter 11a Emitter 12 Magnetic field generator 13 Magnetic field generator

Claims (7)

少なくともガラス管により形成された密閉空間に希ガスが封入されると共に前記ガラス管の内部両端部に、コイル状のタングステンに電子放射性物質が塗布されてなるフィラメントが配設された熱陰極放電ランプにおいて、前記フィラメントの近傍の前記熱陰極放電ランプの外側に磁場発生源を配設し、前記熱陰極放電ランプの放電中に前記磁場発生源を前記フィラメントの長手方向に略平行に所定の速度で繰り返し往復運動させることにより、前記フィラメントに該フィラメントの長手方向に直角な方向から所定の速度で移動する磁界成分が印加され、前記磁界によって前記フィラメント上に位置する陰極輝点が強制的に所定の速度で移動されることを特徴とする熱陰極放電ランプの点灯制御方法。   In a hot cathode discharge lamp in which a rare gas is enclosed in at least a sealed space formed by a glass tube and a filament made of a coiled tungsten coated with an electron radioactive substance is disposed at both ends of the glass tube. A magnetic field generation source is disposed outside the hot cathode discharge lamp in the vicinity of the filament, and the magnetic field generation source is repeated at a predetermined speed substantially parallel to the longitudinal direction of the filament during the discharge of the hot cathode discharge lamp. By reciprocating, a magnetic field component that moves at a predetermined speed from a direction perpendicular to the longitudinal direction of the filament is applied to the filament, and the cathode bright spot located on the filament is forced to a predetermined speed by the magnetic field. A method for controlling the lighting of a hot cathode discharge lamp, wherein 少なくともガラス管により形成された密閉空間に希ガスが封入されると共に前記ガラス管の内部両端部に、コイル状のタングステンに電子放射性物質が塗布されてなるフィラメントが配設された熱陰極放電ランプにおいて、前記フィラメントの近傍の前記熱陰極放電ランプの外側に磁場発生源を配設し、前記熱陰極放電ランプの放電中に前記磁場発生源を前記熱陰極放電ランプの長手方向に垂直な面と略平行に且つ前記フィラメントの周囲を所定の速度で回転円運動させることにより、前記フィラメントに該フィラメントの長手方向に直角な方向から所定の速度で移動する磁界成分が印加され、前記磁界によって前記フィラメント上に位置する陰極輝点が強制的に所定の速度で移動されることを特徴とする熱陰極放電ランプの点灯制御方法。   In a hot cathode discharge lamp in which a rare gas is enclosed in at least a sealed space formed by a glass tube and a filament made of a coiled tungsten coated with an electron radioactive substance is disposed at both ends of the glass tube. A magnetic field generation source is disposed outside the hot cathode discharge lamp in the vicinity of the filament, and the magnetic field generation source is substantially flush with a plane perpendicular to the longitudinal direction of the hot cathode discharge lamp during the discharge of the hot cathode discharge lamp. A magnetic field component that moves at a predetermined speed from a direction perpendicular to the longitudinal direction of the filament is applied to the filament by rotating circularly around the filament at a predetermined speed in parallel. A method for controlling the lighting of a hot cathode discharge lamp, characterized in that the cathode luminescent spot located at is forcibly moved at a predetermined speed. 前記磁場発生源の運動時間は、前記熱陰極放電ランプの放電開始から多くとも60秒間以下であることを特徴とする請求項1または2のいずれか1項に記載の熱陰極放電ランプの点灯制御方法。   3. The lighting control of the hot cathode discharge lamp according to claim 1, wherein the movement time of the magnetic field generation source is at most 60 seconds from the start of discharge of the hot cathode discharge lamp. Method. 前記磁場発生源の、前記フィラメントに対する該フィラメントと略平行の運動速度成分は0.5〜1.0cm/secであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱陰極放電ランプの点灯制御方法。   The hot cathode according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnetic field generation source has a motion velocity component substantially parallel to the filament with respect to the filament of 0.5 to 1.0 cm / sec. Discharge lamp lighting control method. 前記磁場発生源は最大磁気エネルギー積(BH)maxが10〜40MGOeの永久磁石であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱陰極放電ランプの点灯制御方法。   5. The lighting control method for a hot cathode discharge lamp according to claim 1, wherein the magnetic field generation source is a permanent magnet having a maximum magnetic energy product (BH) max of 10 to 40 MGOe. 前記磁場発生源は電磁石であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱陰極放電ランプの点灯制御方法。   The lighting control method for a hot cathode discharge lamp according to any one of claims 1 to 4, wherein the magnetic field generation source is an electromagnet. 前記熱陰極放電ランプは、前記ガラス管の内面に蛍光体が均一に塗布され、且つ前記密閉空間内に水銀が封入されてなる熱陰極蛍光ランプであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱陰極放電ランプの点灯制御方法。   7. The hot cathode fluorescent lamp according to claim 1, wherein the phosphor is uniformly coated on the inner surface of the glass tube and mercury is sealed in the sealed space. The lighting control method for a hot cathode discharge lamp according to any one of the preceding claims.
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