JP3165274U - 熱陰極予熱起動放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】起動電圧が低く、寿命が長い熱陰極予熱起動放電ランプを提供する。【解決手段】その一端が内部空間１１内に突出され、他端が灯管１０の外部で電源６０と接続される第１電極２０と、灯管１０の他端に固定され、その一端が内部空間１１内に第１電極２０と対向するように突出して設けられ、他端が灯管１０の外部で電源６０と接続される第２電極３０と、灯管１０の一端に第１電極２０と接触しないように固定され、一端が内部空間１１内に突出され、他端が灯管１０の外部に突出するように取り付けられた第１加熱具２１と、灯管１０の一端に第２電極３０と接触しないように固定され、一端が内部空間１１内に突出され、他端が灯管１０の外部に突出するように取り付けられた第２加熱具３１とを含むことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本考案は、熱陰極予熱起動放電ランプに関し、より詳しくは、起動電圧が低く、寿命が長い熱陰極予熱起動放電ランプに関する。

従来の放電ランプの点灯方式は、熱陰極予熱起動と、冷陰極瞬間起動と、に分けられる。冷陰極瞬間起動放電ランプは、高強度放電ランプ（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｌａｍｐ）と、ＬＣＤ背光源とする冷陰極灯管（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ，ＣＣＦＬ）などを含み、その起動方法は、点灯電源に電力が供給されているときに、安定器により灯管の両端にある電極に高電圧を加えて、灯管内の放電気体を電離させ点灯させるものである。灯管の両端にある電極に加える電圧が高くないと、自由電子を直接に遊離できず、二つの電極間の導通ができない。

図１は蛍光灯や殺菌灯などの従来の熱陰極予熱起動放電ランプの構造を示す模式図であり、図１に示すように、灯管１と、灯管１の両側に設けられる放電電極２と、を含む。灯管１内に放電発光物質が充填されており、二つの放電電極２には、タングステンワイヤ３がそれぞれ連接されている。タングステンワイヤ３には、電子粉末または陰極物などの電子を射出しやすい物質が塗布されている。点灯するときには、タングステンワイヤ３に通電して大量の熱電子が射出可能な温度までタングステンワイヤ３の温度を上昇させ、安定器により二つの放電電極２の間に高電圧を印加して二つの放電電極２を導通させ灯管１を点灯させる。

熱陰極予熱起動放電ランプの寿命は二つの放電電極で決まる。起動中にタングステンワイヤに塗布された電子粉末が大量にスパッタリングしてなくなるか、あるいは、タングステンワイヤが断線して加熱電源が導通できなくなる場合には、放電ランプが使用できなくなる。毎回の点灯時には、正イオンが電極に衝突して電子粉末がスパッタリングされる。経験によると、毎回の点灯で灯管の寿命が２〜３時間短くなる。
冷陰極起動放電ランプは、電極形状が螺旋状ではなく、点灯するときには、電極を予熱する必要がなく、二つの電極の間に極めて高い電圧を印加して、二つの電極の間に極めて強い電界を発生させ、これにより、灯管内の二つの電極の間に瞬間に高圧放電が発生して灯管が点灯される。冷陰極放電ランプでは、点灯するときに高電圧が利用されるため、安全性に配慮する必要がある。
熱陰極予熱起動放電ランプは、冷陰極放電ランプに比べて、点灯時の必要電圧が低く、エネルギーの消費が少なく、安全性が高いが、寿命が短い問題があった。

特開平０８−１０６９８７号公報

本考案の主な目的は、起動電圧が低く、寿命が長い熱陰極予熱起動放電ランプを提供することにある。

本考案の熱陰極予熱起動放電ランプは、内部に放電発光物質が充填された内部空間（１１）を有する管状の灯管（１０）と、前記灯管（１０）の一端に固定され、その一端が前記内部空間（１１）内に突出され、他端が前記灯管（１０）の外部に突出して電源（６０）と接続される第１電極（２０）と、前記灯管（１０）の他端に固定され、その一端が前記内部空間（１１）内に前記第１電極と対向するように突出して設けられ、他端が前記灯管（１０）の外部に突出して電源（６０）と接続される第２電極（３０）と、前記灯管（１０）の一端に前記第１電極（２０）と接触しないように固定され、一端が前記内部空間（１１）内に突出され、他端が前記灯管（１０）の外部に突出するように取り付けられた第１加熱具（２１）と、前記灯管（１０）の一端に前記第２電極（３０）と接触しないように固定され、一端が前記内部空間（１１）内に突出され、他端が前記灯管（１０）の外部に突出するように取り付けられた第２加熱具（３１）とを含むことを特徴とする。

前記第１電極（２０）は前記電源（６０）と直接に接続され、また前記第２電極（３０）は安定器（４０）を介して前記電源（６０）に接続され、前記第２加熱具（３１）と前記第１加熱具（２１）とは放電予熱コントローラ（５０）と接続されることを特徴とする。

前記電源（６０）は電子安定器（４１）と接続され、前記電子安定器（４１）は、前記第１電極（２０）、前記第２電極（３０）、前記第１加熱具（２１）及び前記第２加熱具（３１）と接続されて、出力電圧値、出力電流値、電圧電流の出力時間および電圧電流の切替制御することを特徴とする。

本考案の熱陰極予熱起動放電ランプによれば、従来の熱陰極予熱起動放電ランプの寿命が短く、冷陰極起動放電ランプの起動電圧が高すぎると言う問題が解決でき、起動電圧が低く、寿命が長く、製造コストが安い効果を有する。

従来の熱陰極予熱起動放電ランプの構造を示す模式図である。 本考案の第１実施例の構造を示す模式図である。 本考案の第１実施例の電子曇りが発生している状態の模式図である。 本考案の第１実施例の電子の移動を示す模式図である。 本考案の第２実施例の構造を示す模式図である。

以下、本考案について図面に基づき説明する。
（第１実施例）
図２は本考案の第１実施例の構造を示す模式図である。本考案の熱陰極予熱起動放電ランプは、電源６０と接続された灯管１０と、第１電極２０と、第２電極３０と、第１加熱具２１と、第２加熱具３１と、を含む。灯管１０の内部空間には、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの不活性気体あるいは水銀のうちの一つ又はこれらの混合物からなる放電発光物質が充填され、灯管１０の内面には蛍光層１２が設けられている。熱陰極予熱起動放電ランプは放電予熱コントローラ５０と接続されている。

放電予熱コントローラ５０は従来のスターターに相当し、電圧を印加しない状態では、導通状態になっていないが、放電予熱コントローラ５０に電圧を印加すると、放電予熱コントローラ５０が放電して熱を発生して膨張し互いに接触することにより第１加熱具２１と第２加熱具３１とが導通状態になる。第１電極２０と第２電極３０とは、それぞれ灯管１０の両端に設けられ、各々の一端が内部空間１１内に突出され、他端が電源６０と接続されている。ここで、灯管１０の「両端」は、直線型の灯管の両端を言う。
第１加熱具２１は、第１電極２０と接触しないように第１電極２０の近傍に取り付けられ、一端は内部空間１１内に突出して設けられ、他端は放電予熱コントローラ５０と接続されている。第２加熱具３１は、第２電極３０と接触しないように第２電極３０の近傍に設けられ、一端は内部空間１１内に突出して設けられ、他端は放電予熱コントローラ５０と接続されている。また、第２電極３０は安定器４０を介して電源６０と接続されている。

第１実施例の回路は、電源６０、第１電極２０、第１加熱具２１、放電予熱コントローラ５０、第２電極３０、第２加熱具３１、第２電極および安定器４０から構成されている。図３に示す通り、第１電極２０と第１加熱具２１との間に電界があるため、放電して熱を発生して高温になり、高温状態により第１電極２０から熱電子が放出されて第１電極２０の先端に分布され、この領域の状態は電子雲状態によく類似したものになる。放電による大量の電子７０は第１電極２０と第１加熱具２１との間に分布する。 また、放電による紫外線は、第１電極２０と灯管１０内の放電発光物質に照射されて大量の光電子が発生する。第２電極３０と第２加熱具３１との間にも同じ状況が発生する。放電予熱コントローラ５０は、放電の開始時間および終了時間、放電の電流およびパワーなどを制御する。第１電極２０と第１加熱具２１との間および第２電極３０と第２加熱具３１との間は、放電した後、放電予熱コントローラ５０により回路の電源が切られて、電極と加熱具との間の放電が停止すると共に、安定器４０に高電圧が発生し、この高電圧が電源６０に加えて電極２０、３０に印加されて第１電極２０と第２電極３０とが容易に放電、導通して、放電ランプが点灯される。

次に、図３及び図４を参照しながら本考案の熱陰極予熱起動放電ランプの発光プロセスを説明する。まず、電源６０から電圧が供給されて、第２電極３０と第２加熱具３１との間に電界が発生し、放電して第２電極３０が５００〜３４００℃の高温に達して大量の電子７０が放出される。発生箇所を区別するために、電子７０は熱電子を称する。上記と同じ状況は第２電極３０と第２加熱具３１との間にも発生する。放電予熱コントローラ５０は、放電時間を制御するものであり、遅延遮断器と、電流制御器と、を含む。前記遅延遮断器は、適当な時点で放電の電流回路を切るように、電極と加熱具との間の放電時間を制御し、これにより、安定器４０に発生する高電圧が灯管１０の第１電極２０と第２電極３０とに印加されて、第１電極２０と第２電極３０とが容易に放電し、導通されて放電ランプが点灯される。

前記電流制御器は、電気抵抗であり、電極と加熱具との間の放電の最大電流を規制して過大な電流による回路の焼損を防止するものである。放電予熱コントローラ５０には従来の蛍光灯のスターターを採用してもよい。本実施例では、遊離する電子７０を有効に増加させるために、電極の温度が５００〜３４００℃範囲に制御される。３４００℃はタングステンの溶融温度であり、高温になるほど電極が大量の電子７０を放出する。このとき、図４に示すように、安定器４０には、放電予熱コントローラ５０の電源切れの動作により高電圧が瞬間に発生して、この高電圧が電源６０の電圧に加えて第１電極２０と第２電極３０との間に印加され、第１電極２０と第２電極３０との間に高圧電界が発生する。この高圧電界により電子７０が正電極へ高速に移動して灯管１０内にある放電発光物質と衝突し、更に大量の電子７０が発生して、第１電極２０と第２電極３０とが容易に放電して導通し、灯管１０が点灯される。このとき、第１加熱具２１と第２加熱具３１には、第１電極２０と第２電極３０とが導通されて灯管１０が点灯されるため放電予熱コントローラ５０が作用しない。

本実施例では、内部空間１１において、第１加熱具２１と第１電極２０とは０．１ｍｍ〜３０ｍｍの間隔をもって配置される。同じように、第２加熱具３１と第２電極３０の間隔も０．１ｍｍ〜３０ｍｍ程度である。第１電極２０、第１加熱具２１、第２電極３０及び第２加熱具３１の材質は、タングステン、トリウム−タングステン、セリウム−タングステン、レニウム−タングステン、モリブデン、ニッケル、アルミニウム、銅、鉄とこれらの組合せを採用する。

（第２実施例）
図５に示す通り、本実施例では、放電予熱コントローラ５０を使用しない。第１電極２０、第１加熱具２１、第２電極３０及び第２加熱具３１はそれぞれ電子安定器４１にある電源の出力接点と接続される。電子安定器４１は、電子式の予熱制御能力を有し、設定した方式で予熱時間の長さを制御することができる。電子安定器４１は、第１電極２０と第１加熱具２１との間および第２電極３０と第２加熱具３１との間に電流を供給することにより、第１電極２０と第１加熱具２１との間および第２電極３０と第２加熱具３１との間に放電が発生する。、そうすると、第１電極２０と第２電極３０とは、その温度が５００〜３４００℃に上昇して、大量の電子が放出可能になり、この後、電子安定器４１からの電流の供給を停止すると同時に、第１電極２０と第２電極３０との間に高電圧を印加すると、第１電極２０と第２電極３０とが放電して導通し、灯管１０が点灯される。

本考案の第１電極２０、第１加熱具２１、第２電極３０及び第２加熱具３１の内部空間内に突出している放電端は、円形断面形状を有するバー、矩形断面形状を有するバー、円形のコップ体、矩形のコップ体の何れでもよいし、上記のものに電子粉末が塗布されたタングステンワイヤを巻き付けてもよい。また、円形または矩形のコップ体の中空内部に、タングステンワイヤ、又は電子粉末が塗布されたタングステンワイヤを充填してもよい。

上記の説明から明らかなように、本考案では、第１加熱具２１と第２加熱具３１とにより第１電極２０と第２電極３０とをそれぞれ放電して加熱し、電極と加熱具とが接触しないように隣接されているため、熱電子、放電電子および光電子が発生され、これらの集合体である電子７０により第１電極２０と第２電極３０との放電および導通が容易になる。

３：タングステンワイヤ
１０：灯管
１１：内部空間
１２：蛍光層
２０：第１電極
２１：第１加熱具
３０：第２電極
３１：第２加熱具
４０：安定器
４１：電子安定器
５０：放電予熱コントローラ
６０：電源
７０：電子

本考案は、放電ランプに適用することができる。

Claims (3)

1. 内部に放電発光物質が充填された内部空間（１１）を有する管状の灯管（１０）と、
   前記灯管（１０）の一端に固定され、その一端が前記内部空間（１１）内に突出され、他端が前記灯管（１０）の外部に突出して電源（６０）と接続される第１電極（２０）と、
   前記灯管（１０）の他端に固定され、その一端が前記内部空間（１１）内に前記第１電極と対向するように突出して設けられ、他端が前記灯管（１０）の外部に突出して電源（６０）と接続される第２電極（３０）と、
   前記灯管（１０）の一端に前記第１電極（２０）と接触しないように固定され、一端が前記内部空間（１１）内に突出され、他端が前記灯管（１０）の外部に突出するように取り付けられた第１加熱具（２１）と、
   前記灯管（１０）の一端に前記第２電極（３０）と接触しないように固定され、一端が前記内部空間（１１）内に突出され、他端が前記灯管（１０）の外部に突出するように取り付けられた第２加熱具（３１）と
   を含むことを特徴とする熱陰極予熱起動放電ランプ。
   
2. 前記第１電極（２０）は前記電源（６０）と直接に接続され、また前記第２電極（３０）は安定器（４０）を介して前記電源（６０）に接続され、前記第２加熱具（３１）と前記第１加熱具（２１）とは放電予熱コントローラ（５０）と接続されることを特徴とする請求項１に記載の熱陰極予熱起動放電ランプ。
3. 前記電源（６０）は電子安定器（４１）と接続され、前記電子安定器（４１）は、前記第１電極（２０）、前記第２電極（３０）、前記第１加熱具（２１）及び前記第２加熱具（３１）と接続されて、出力電圧値、出力電流値、電圧電流の出力時間および電圧電流の切替制御することを特徴とする請求項１に記載の熱陰極予熱起動放電ランプ。
   

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