JP4907760B2 - ガス放電管 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、分光器やクロマトグラフィなどの光源として利用するためのガス放電管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術として、特開平６−３１０１０１号公報がある。この公報に記載されたガス（重水素）放電管は、陽極と陰極との放電路上に２枚の金属隔壁を配置させ、各金属隔壁に小穴を形成させ、この小穴によって放電路を狭窄させている。その結果、放電路上の小穴によって高輝度の光を得ることが可能となる。また、金属隔壁を３枚以上にすると更に高い輝度が得られ、小穴を小さくすればする程、高輝度な光が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来のガス放電管には、次のような課題が存在している。すなわち、各金属隔壁には電圧が印加されておらず、各金属隔壁の小穴は、放電路を単に狭窄するために利用されている。従って、確かに放電路を狭窄することで輝度をアップさせることができるが、この公報にも記載されているように、小穴を小さくすればする程、始動放電が起こり難くなるといった問題点があった。なお、ガス放電管として、当社出願の特開平７−３２６３２４号公報、特開平８−２３６０８１号公報、特開平８−７７９６５号公報、特開平８−７７９６９号公報、特開平８−７７９７９号公報、特開平８−２２２１８５号公報、特開平８−２２２１８６号公報などがある。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、高輝度化を実現しつつ始動性を良好にしたガス放電管を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、密封容器内にガスを封入し、密封容器内に配置した陽極部と陰極部との間で放電を発生させることにより、密封容器の光出射窓から外部に向けて所定の光を放出させるガス放電管において、
陽極部と陰極部との間に配置させて放電路を狭窄する収束開口を有すると共に、光出射窓に向けて広げられたカップ状のアークボール成形用凹部を有し、導電板によって外部電源に接続させる収束電極部と、
収束電極部と陰極部との間に配置させると共に、凹部に対峙して形成した放電制限開口を有し、収束電極部に対して当接すると共に電気的に絶縁させるセラミックス製の放電制限部と、
収束電極部に固定された導電板を支持すると共に、電気絶縁性の放電制限部に当接された電気絶縁性の収束電極支持部と、を備え、
導電板の周縁部が電気絶縁性の放電制限部と電気絶縁性の収束電極支持部とで囲まれていることを特徴とする。
【０００６】
高輝度な光を作り出す場合、収束電極部の収束開口を小さくすればよいという訳ではなく、小さくすればする程、ランプ始動時の放電が起き難くなる。そして、ランプの始動性を高めるためには、陰極部と陽極部との間に著しく大きな電位差を発生させる必要があり、その結果として、ランプの寿命が短くなることが実験で確かめられている。そこで、本発明のガス放電管において、収束電極部と放電制限部とを電気的に絶縁させ、放電制限部が、アークボール成形用凹部に対峙させる放電制限開口をもつことで、陰極部から凹部までの放電路の形成を確実なものとし、これに伴って、確実に始動放電を発生させることが可能になる。更に、凹部に対峙させた放電制限開口によって、ランプ点灯中においても、アークボールを適切な形状に維持し続けることができ、安定したアークボールの成形を可能にして、輝度や光量の安定化が図られる。
さらに、放電制限部は、電気絶縁性のセラミックスによって形成されている。このように放電制限部自体をセラミックスで形成することで、近接配置させる収束電極部と放電制限部との電気的絶縁を簡単に実現させることができる。
【０００７】
また、放電制限開口は、凹部の光出射窓側の開口部分を狭めるように、凹部に対峙して配置させると好適である。このように構成すると、凹部内でのアークボールの形が良好になる。
【０００８】
また、放電制限開口は、放電制限部の本体部から凹部内に入り込む円筒状の突出部分によって形成させると好適である。このような突出部分の放電制限開口によって、凹部内におけるアークボール発生領域を規制することができ、放電制限開口内でのアークボールの発生密度が上がり、輝度がアップする。
【０００９】
また、放電制限開口は、放電制限部の本体部から凹部内に入り込む円錐台形状の突出部分によって形成させると好適である。このような突出部分の放電制限開口によって、凹部内におけるアークボール発生領域を規制することができ、放電制限開口内でのアークボールの発生密度が上がり、輝度がアップする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によるガス放電管の好適な種々の実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
［第１の実施形態］
図１及び図２に示すように、ガス放電管１はヘッドオン型の重水素ランプであり、この放電管１は、重水素ガスが数百Ｐａ程度封入されたガラス製の密封容器２を有し、この密封容器２は、円筒状の側管３と、この側管３の一側を封止する光出射窓４と、側管３の他側を封止するステム５とからなる。そして、この密封容器２内には発光部組立体６が収容されている。
【００１４】
この発光部組立体６は、電気絶縁性のセラミックスからなる円板状のベース部７を有し、このベース部７上で陽極板（陽極部）８を保持させる。この陽極板８は、ベース部７から離間させると共に、ステム５に立設させて管軸Ｇ方向に延在するステムピン（図示せず）の先端部分にそれぞれ電気的に接続させている。
【００１５】
発光部組立体６は、電気絶縁性のセラミックスからなる円板状の収束電極支持部１０を有している。この収束電極支持部１０は、ベース部７の上に重ねるようにして載置され、ベース部７と同径に形成されている。この収束電極支持部１０の中央には円形の開口１１が形成され、この開口１１は、陽極板８が覗き出るように形成されている。そして、収束電極支持部１０の上面に円板状の導電板１２を当接させる。
【００１６】
更に、導電板１２の中央には、放電路を狭窄させるために、金属（例えば、モリブデン、タングステン、或いはこれらから成る合金）からなる収束電極部１４が溶接固定され、この収束電極部１４にはアークボール成形用凹部１６が形成されている。この凹部１６は、放電によって作り出されたアークボールを収容させて光を効率よく取出すために、光出射窓４に向けて広げられたカップ状に形成されている。更に、凹部１６の底面には、管軸Ｇ上に位置して直径０．５ｍｍの小孔からなる放電路狭窄開口１７が形成され、これによって、凹部１６内で偏平なボール状のアークボールＳを作り出し、高輝度化を図っている（図３参照）。
【００１７】
そして、導電板１２は、ステム５に立設させてベース部７及び収束電極支持部１０を貫通させたステムピン１８の先端に電気的に接続させ、収束電極部１４への外部からの給電を可能にしている。なお、ステムピン１８は、ステム５と支持部７との間で露出しないように、セラミックス製の電気絶縁チューブ１９で包囲している。
【００１８】
更に、発光部組立体６には、光出射窓４側で光路から外れた位置に陰極部２０が配置され、この陰極部２０の両端は、ステム５に立設させてベース部７及び収束電極支持部１０を貫通させた２本のステムピン（図示せず）の先端部分にそれぞれ電気的に接続させている。この陰極部２０では熱電子が発生し、具体的にこの陰極部２０は、光出射窓４に対して平行に延在して熱電子を発生させるタングステン製のコイル部を有している。
【００１９】
この陰極部２０は、キャップ状の金属製フロントカバー２１内に収容されている。このフロントカバー２１のフランジ部２１ａは、後述する放電制限板３０に溶接させ、密封容器２内で固定させている。また、フロントカバー２１には光出射窓４に対面する部分に円形の光通過口２１ｂが形成されている。
【００２０】
更に、フロントカバー２１内において、陰極部２０と収束電極部１４との間には、光路から外れた位置に放電整流板２２が設けられている。この放電整流板２２の電子放出窓２２ａは、熱電子を通過させるための矩形の開口として形成されている。そして、放電整流板２２に設けた脚片２２ｂは、後述する放電制限板３０の上面に載置させ、溶接等により固定される。このように、フロントカバー２１と放電整流板２２とで陰極部２０を包囲させ、陰極部２０から出るスパッタ物あるいは蒸発物を光出射窓４に付着させないようにしている。
【００２１】
このような構成の発光部組立体６は密封容器２内に設けられるが、密封容器２内を数百Ｐａの重水素ガスで満たす必要性から、密封容器２のステム５の中央にはガラス製の排気管２６が一体形成されている。この排気管２６は、組立最終工程において、密封容器２内の空気を一旦抜き、所定圧の重水素ガスを適切に充填させた後に融着によって封止されるものである。なお、ガス放電管１の他の例として、ヘリウム、ネオン等の希ガスを封入させる場合もある。
【００２２】
ここで、図１及び図３に示すように、収束電極部１４と陰極部２０との間に金属（例えば、モリブデン、タングステン、或いはこれらから成る合金）からなる放電制限部（放電制限板）３０を配置させている。この放電制限板３０は、導電板１２に対して管軸Ｇ方向に離間させるために、収束電極支持部１０の突部１０ａの上面に当接させると共に、収束電極部１４に対し隙間を介して電気的に絶縁させている。放電制限板３０は、ステム５に立設させてベース部７及び収束電極支持部１０を貫通させたステムピン２９の先端に溶接等で固定され、各ステムピン２９は、ステム５から露出する部分を無くすことで、外部電源と非導通状態になる。なお、符号２９ａはセラミックス製の電気絶縁チューブである。
【００２３】
更に、この放電制限板３０は、凹部１６に対峙して形成した円形の放電制限開口３１を有している。この放電制限開口３１は、凹部１６の光出射窓４側の開口部分１６ａを狭めるように、管軸Ｇ方向において、開口部分１６ａに対峙して形成させる。例えば、凹部１６の開口部分１６ａの直径Ａが３．２ｍｍの場合、放電制限開口３１の直径Ｂは、１．５ｍｍが適している。
【００２４】
このように、凹部１６の前方に配置させた放電制限開口３１により、凹部１６の陰極部２０側のアークボールＳの成形空間を規制させ、これにより、陰極部２０から凹部１６までの放電路の形成を確実なものとし、その結果として、始動放電の発生が確実なものとなる。更に、この放電制限開口３１によって、ランプ点灯中においても、アークボールＳを偏平なボール形状に維持し続けることができ、安定したアークボールＳの成形を可能にして、輝度や光量の安定化が図られる。
【００２５】
なお、他の放電制限板３３は、図４に示すように、導電板１２と平行に延在すると共に、ステムピン２９に接続させた板状の本体部３３ａを有する。また、放電制限開口３４は、本体部３３ａから凹部１６内に入り込む突出部分３３ｂによって形成される。この突出部分３３ｂは、凹部１６を形成する壁面１６ｂから離間させ且つその壁面１６ｂに沿うように管軸Ｇ方向に延在して円錐台形状をなす。このような放電制限開口３４を凹部１６内に形成させることで、凹部１６内におけるアークボールＳの発生領域を規制することができ、放電制限開口３４内でのアークボールＳの発生密度が上がり、輝度がアップする。
【００２６】
また、更に他の放電制限板３５は、図５に示すように、導電板１２と平行に延在すると共に、ステムピン２９に接続させた板状の本体部３５ａを有する。また、放電制限開口３６は、本体部３５ａから凹部１６内に入り込む突出部分３５ｂによって形成される。この突出部分３５ｂは、凹部１６を形成する壁面１６ｂから離間させ且つ管軸Ｇに沿って延在して円筒状をなす。このような放電制限開口３６を凹部１６内に形成させることで、凹部１６内におけるアークボールＳの発生領域を規制することができ、放電制限開口３６内でのアークボールＳの発生密度が上がり、輝度がアップする。
【００２７】
次に、前述したヘッドオン型の重水素放電管１の動作について説明する。
【００２８】
先ず、放電前の２０秒程度の間に外部電源からステムピン（図示ぜず）を介して１０Ｗ前後の電力を陰極部２０に供給して、陰極部２０のコイル部を予熱させる。その後、陰極部２０と陽極板８との間に１６０Ｖ程度の電圧を印加して、アーク放電の準備を整える。
【００２９】
その準備が整った後、外部電源から収束電極部１４にステムピン１８を介して３５０Ｖ程度のトリガ電圧を印加する。なお、放電制限板３０は無給電状態が維持され続ける。すると、陰極部２０と収束電極部１４との間及び陰極部２０と陽極板８との間に放電が順次発生する。これによって、たとえの直径０．２ｍｍの放電制限開口１７によって放電路を狭窄させた場合でも、放電制限開口３１の採用によって放電路が確保され、陰極部２０と陽極部８との間で確実に始動放電が発生することなる。
【００３０】
始動放電が発生すると、陰極部２０と陽極部８との間でアーク放電が維持され、凹部１６内でアークボールＳが発生する。そして、このアークボールＳから取出される紫外線は、極めて輝度の高い光として光出射窓４を透過して外部に放出される。このとき、放電制限開口３１によって、ランプ点灯中においても、アークボールＳを偏平なボール形状に維持し続けることができ、安定したアークボールＳの成形を可能にして、輝度や光量の安定化が図られる。
【００３１】
［第２の実施形態］
図６に示すように、ガス放電管４０はサイドオン型の重水素ランプであり、この放電管４０は、重水素ガスが数百Ｐａ程度封入されたガラス製の密封容器４２を有している。この密封容器４２は、一端側を封止した円筒状の側管４３と、この側管４３の他端側を封止するステム（図示せず）とからなり、側管４３の一部が光出射窓４４として利用されている。そして、この密封容器４２内には発光部組立体４６が収容されている。
【００３２】
この発光部組立体４６は、電気絶縁性のセラミックスからなるベース部４７を有している。このベース部４７の前面に陽極板（陽極部）４８を当接配置させ、この陽極板４８の背面には、ステムに立設させて管軸Ｇ方向に延在するステムピン４９の先端部分が電気的に接続されている。
【００３３】
更に、発光部組立体４６は、電気絶縁性のセラミックスからなる収束電極支持部５０を有している。この収束電極支持部５０は、管軸Ｇに対して垂直な方向において、ベース部４７に当接させるようにして固定させる。また、ベース部４７の前面と収束電極支持部５０の背面とで陽極板４８を挟み込み固定させている。そして、収束電極支持部５０の前面に導電板５２を当接配置させる。
【００３４】
更に、導電板５２の中央には、放電路を狭窄させるために、金属（例えば、モリブデン、タングステン、或いはこれらから成る合金）からなる収束電極部５４が溶接固定され、この収束電極部５４にはアークボール成形用凹部５６が形成されている。この凹部５６は、放電によって作り出されたアークボールを収容させて光を効率よく取出すために、光出射窓４４に向けて広げられたカップ状に形成されている。
【００３５】
更に、凹部５６の底面には、直径０．２ｍｍの小孔からなる放電路狭窄開口５７が形成され、これによって、凹部５６内で偏平なボール状のアークボールを作り出し、高輝度化を図っている。そして、導電板５２は、ステムに立設させたステムピン５５の先端に電気的に接続させ、収束電極部５４への外部からの給電を可能にしている。
【００３６】
更に、発光部組立体４６には、光出射窓４４側で光路から外れた位置に陰極部６０が配置され、陰極部６０は、ステムに立設させたステムピン５９の先端部分に、図示しない接続ピンを介して電気的に接続させている。この陰極部６０では熱電子が発生するが、具体的にこの陰極部６０は、管軸Ｇ方向に延在して熱電子を発生させるタングステン製のコイル部を有している。
【００３７】
更に、この陰極部６０は、キャップ状の金属製フロントカバー６１内に収容されている。このフロントカバー６１は、これに設けられた爪片６１ａを、収束電極支持部５０に設けられたスリット孔（図示せず）内に差し込んだ後に折り曲げて固定される。また、フロントカバー６１には光出射窓４４に対面する部分に矩形の光通過口６１ｂが形成されている。
【００３８】
更に、フロントカバー６１内において、陰極部６０と収束電極部５４との間には、光路から外れた位置に放電整流板６２が設けられている。この放電整流板６２の電子放出窓６２ａは、熱電子を通過させるための矩形の開口として形成されている。そして、放電整流板６２は、収束電極支持部５０に固定させた後述の放電制限板（放電制限部）７０の前面に溶接等で固定させる。このように、フロントカバー６１と放電整流板６２とで陰極部６０を包囲させ、陰極部６０から出るスパッタ物あるいは蒸発物を光出射窓４４に付着させないようにしている。
【００３９】
このような構成の発光部組立体４６は密封容器４２内に設けられるが、この密封容器４２内を数百Ｐａの重水素ガスで満たす必要性から、密封容器４２にはガラス製の排気管（図示せず）が一体形成されている。この排気管は、組立最終工程において、密封容器４２内の空気を一旦抜き、所定圧の重水素ガスを適切に充填させた後に融着によって封止されるものである。
【００４０】
ここで、放電制限板７０は、管軸Ｇに垂直な方向において、導電板５２に対して離間させる。また、放電制限板７０は、この爪片７０ａを、収束電極支持部５０に設けられたスリット孔（図示せず）内に差し込んだ後に折り曲げることで固定される。そして、放電制限板７０には、凹部５６に対峙して形成した円形の放電制限開口７１を有している。この放電制限開口７１は、凹部５６に対して管軸Ｇに垂直な方向に対峙する。
【００４１】
なお、この放電制限板７０の機能は、前述した第１実施形態の放電制限板３０と同様であるからその説明は省略する。また、サイドオン型の重水素ランプ４０の動作原理は、前述したヘッドオン型の重水素ランプ１と同様であるので、その説明は省略する。
【００４２】
［第３の実施形態］
次に、ガス放電管の更に他の実施形態について説明するが、その説明は、第１の実施形態と実質的に異なるものに留め、第１の実施形態と同一又は同等な構成部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
図７〜図９に示すように、ヘッドオン型のガス放電管７５は、電気絶縁性のセラミックス製放電制限板（放電制限部）７６を有し、この放電制限板７６は、収束電極部１４の表面に当接させると共に、収束電極支持部１０にも当接させる。これによって、放電制限板７６を収束電極支持部１０上で安定して着座させることができる。そして、放電制限板７６自体をセラミックスで形成すると、近接配置させる収束電極部１４と放電制限板７６との電気的絶縁を簡単に実現させることができる。なお、放電制限板７６は、ステム５に立設させてベース部７及び収束電極支持部１０を貫通させたステムピン２９の先端に固定され、各ステムピン２９は、ステム５から露出する部分が切除される。
【００４４】
更に、この放電制限板７６には、凹部１６に対峙して形成した円形の放電制限開口７８を有している。この放電制限開口７８は、凹部１６の光出射窓４側の開口部分１６ａを狭めるように、凹部１６に対して管軸Ｇ方向に対峙して形成させる。例えば、凹部１６の開口部分１６ａの直径Ａが３．２ｍｍの場合、放電制限開口７８の直径Ｂは、１．５ｍｍが適している。
【００４５】
このように、凹部１６の前方に配置させた放電制限開口７８により、凹部１６の陰極部２０側のアークボールＳの成形空間を規制させ、これによって、陰極部２０から凹部１６までの放電路の形成を確実なものとし、その結果として、始動放電の発生が確実なものとなる。更に、この放電制限開口７８によって、ランプ点灯中においても、アークボールＳを偏平なボール形状に維持し続けることができ、安定したアークボールＳの成形を可能にして、輝度や光量の安定化が図られる。
【００４６】
［第４の実施形態］
次に、ガス放電管の更に他の実施形態について説明するが、その説明は、第２の実施形態と実質的に異なるものに留め、第２の実施形態と同一又は同等な構成部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
図１０に示すように、ヘッドオン型のガス放電管８０は、電気絶縁性のセラミックス製放電制限板（放電制限部）８１を有し、この放電制限板８１は、収束電極部５４の表面に当接させると共に、導電板５２にも当接させる。これによって、放電制限板８１を収束電極支持部５０上で安定して着座させることができる。そして、この放電制限板８１は、管軸Ｇに垂直な方向において、凹部５６に対峙する円形の放電制限開口８２を有する。なお、この放電制限板８１の機能は、前述した第３実施形態の放電制限板７６と同様であるからその説明は省略する。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によるガス放電管は、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、密封容器内にガスを封入し、密封容器内に配置した陽極部と陰極部との間で放電を発生させることにより、密封容器の光出射窓から外部に向けて所定の光を放出させるガス放電管において、陽極部と陰極部との間に配置させて放電路を狭窄する収束開口を有すると共に、光出射窓に向けて広げられたカップ状のアークボール成形用凹部を有し、導電板によって外部電源に接続させる収束電極部と、収束電極部と陰極部との間に配置させると共に、凹部に対峙して形成した放電制限開口を有し、収束電極部に対して当接すると共に電気的に絶縁させるセラミックス製の放電制限部と、収束電極部に固定された導電板を支持すると共に、電気絶縁性の放電制限部に当接された電気絶縁性の収束電極支持部と、を備え、導電板の周縁部が電気絶縁性の放電制限部と電気絶縁性の収束電極支持部とで囲まれていることにより、高輝度化を実現しつつ始動性を良好にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス放電管の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示したガス放電管の断面図である。
【図３】図１に示したガス放電管の要部拡大断面図である。
【図４】本発明に係るガス放電管に適用させる放電制限部の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明に係るガス放電管に適用させる放電制限部の他の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明に係るガス放電管の第２の実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明に係るガス放電管の第３の実施形態を示す断面図である。
【図８】図７に示したガス放電管の断面図である。
【図９】図７に示したガス放電管の要部拡大断面図である。
【図１０】本発明に係るガス放電管の第４の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１，４０，７５，８０…ガス放電管、２，４２…密封容器、４，４４…光出射窓、８，４８…陽極板（陽極部）、１４，５４…収束電極部、１６，５６…アークボール成形用凹部、２０，６０…陰極部、３０，３３，３５，７０，７６，８１…放電制限板（放電制限部）、３１，７１，７８，８２…放電制限開口、３３ａ，３５ａ…放電制限部の本体部、３３ｂ，３５ｂ…突出部分、Ｓ…アークボール。
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、分光器やクロマトグラフィなどの光源として利用するためのガス放電管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術として、特開平６−３１０１０１号公報がある。この公報に記載されたガス（重水素）放電管は、陽極と陰極との放電路上に２枚の金属隔壁を配置させ、各金属隔壁に小穴を形成させ、この小穴によって放電路を狭窄させている。その結果、放電路上の小穴によって高輝度の光を得ることが可能となる。また、金属隔壁を３枚以上にすると更に高い輝度が得られ、小穴を小さくすればする程、高輝度な光が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来のガス放電管には、次のような課題が存在している。すなわち、各金属隔壁には電圧が印加されておらず、各金属隔壁の小穴は、放電路を単に狭窄するために利用されている。従って、確かに放電路を狭窄することで輝度をアップさせることができるが、この公報にも記載されているように、小穴を小さくすればする程、始動放電が起こり難くなるといった問題点があった。なお、ガス放電管として、当社出願の特開平７−３２６３２４号公報、特開平８−２３６０８１号公報、特開平８−７７９６５号公報、特開平８−７７９６９号公報、特開平８−７７９７９号公報、特開平８−２２２１８５号公報、特開平８−２２２１８６号公報などがある。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、高輝度化を実現しつつ始動性を良好にしたガス放電管を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、密封容器内にガスを封入し、密封容器内に配置した陽極部と陰極部との間で放電を発生させることにより、密封容器の光出射窓から外部に向けて所定の光を放出させるガス放電管において、
陽極部と陰極部との間に配置させて放電路を狭窄する収束開口を有すると共に、光出射窓に向けて広げられたカップ状のアークボール成形用凹部を有し、導電板によって外部電源に接続させる収束電極部と、
収束電極部と陰極部との間に配置させると共に、凹部に対峙して形成した放電制限開口を有し、収束電極部に対して当接すると共に電気的に絶縁させるセラミックス製の放電制限部と、
収束電極部に固定された導電板を支持すると共に、電気絶縁性の放電制限部に当接された電気絶縁性の収束電極支持部と、を備え、
導電板の周縁部が電気絶縁性の放電制限部と電気絶縁性の収束電極支持部とで囲まれていることを特徴とする。
【０００６】
高輝度な光を作り出す場合、収束電極部の収束開口を小さくすればよいという訳ではなく、小さくすればする程、ランプ始動時の放電が起き難くなる。そして、ランプの始動性を高めるためには、陰極部と陽極部との間に著しく大きな電位差を発生させる必要があり、その結果として、ランプの寿命が短くなることが実験で確かめられている。そこで、本発明のガス放電管において、収束電極部と放電制限部とを電気的に絶縁させ、放電制限部が、アークボール成形用凹部に対峙させる放電制限開口をもつことで、陰極部から凹部までの放電路の形成を確実なものとし、これに伴って、確実に始動放電を発生させることが可能になる。更に、凹部に対峙させた放電制限開口によって、ランプ点灯中においても、アークボールを適切な形状に維持し続けることができ、安定したアークボールの成形を可能にして、輝度や光量の安定化が図られる。
さらに、放電制限部は、電気絶縁性のセラミックスによって形成されている。このように放電制限部自体をセラミックスで形成することで、近接配置させる収束電極部と放電制限部との電気的絶縁を簡単に実現させることができる。
【０００７】
また、放電制限開口は、凹部の光出射窓側の開口部分を狭めるように、凹部に対峙して配置させると好適である。このように構成すると、凹部内でのアークボールの形が良好になる。
【０００８】
また、放電制限開口は、放電制限部の本体部から凹部内に入り込む円筒状の突出部分によって形成させると好適である。このような突出部分の放電制限開口によって、凹部内におけるアークボール発生領域を規制することができ、放電制限開口内でのアークボールの発生密度が上がり、輝度がアップする。
【０００９】
また、放電制限開口は、放電制限部の本体部から凹部内に入り込む円錐台形状の突出部分によって形成させると好適である。このような突出部分の放電制限開口によって、凹部内におけるアークボール発生領域を規制することができ、放電制限開口内でのアークボールの発生密度が上がり、輝度がアップする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によるガス放電管の好適な種々の実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
［第１の実施形態］
図１及び図２に示すように、ガス放電管１はヘッドオン型の重水素ランプであり、この放電管１は、重水素ガスが数百Ｐａ程度封入されたガラス製の密封容器２を有し、この密封容器２は、円筒状の側管３と、この側管３の一側を封止する光出射窓４と、側管３の他側を封止するステム５とからなる。そして、この密封容器２内には発光部組立体６が収容されている。
【００１４】
この発光部組立体６は、電気絶縁性のセラミックスからなる円板状のベース部７を有し、このベース部７上で陽極板（陽極部）８を保持させる。この陽極板８は、ベース部７から離間させると共に、ステム５に立設させて管軸Ｇ方向に延在するステムピン（図示せず）の先端部分にそれぞれ電気的に接続させている。
【００１５】
発光部組立体６は、電気絶縁性のセラミックスからなる円板状の収束電極支持部１０を有している。この収束電極支持部１０は、ベース部７の上に重ねるようにして載置され、ベース部７と同径に形成されている。この収束電極支持部１０の中央には円形の開口１１が形成され、この開口１１は、陽極板８が覗き出るように形成されている。そして、収束電極支持部１０の上面に円板状の導電板１２を当接させる。
【００１６】
更に、導電板１２の中央には、放電路を狭窄させるために、金属（例えば、モリブデン、タングステン、或いはこれらから成る合金）からなる収束電極部１４が溶接固定され、この収束電極部１４にはアークボール成形用凹部１６が形成されている。この凹部１６は、放電によって作り出されたアークボールを収容させて光を効率よく取出すために、光出射窓４に向けて広げられたカップ状に形成されている。更に、凹部１６の底面には、管軸Ｇ上に位置して直径０．５ｍｍの小孔からなる放電路狭窄開口１７が形成され、これによって、凹部１６内で偏平なボール状のアークボールＳを作り出し、高輝度化を図っている（図３参照）。
【００１７】
そして、導電板１２は、ステム５に立設させてベース部７及び収束電極支持部１０を貫通させたステムピン１８の先端に電気的に接続させ、収束電極部１４への外部からの給電を可能にしている。なお、ステムピン１８は、ステム５と支持部７との間で露出しないように、セラミックス製の電気絶縁チューブ１９で包囲している。
【００１８】
更に、発光部組立体６には、光出射窓４側で光路から外れた位置に陰極部２０が配置され、この陰極部２０の両端は、ステム５に立設させてベース部７及び収束電極支持部１０を貫通させた２本のステムピン（図示せず）の先端部分にそれぞれ電気的に接続させている。この陰極部２０では熱電子が発生し、具体的にこの陰極部２０は、光出射窓４に対して平行に延在して熱電子を発生させるタングステン製のコイル部を有している。
【００１９】
この陰極部２０は、キャップ状の金属製フロントカバー２１内に収容されている。このフロントカバー２１のフランジ部２１ａは、後述する放電制限板３０に溶接させ、密封容器２内で固定させている。また、フロントカバー２１には光出射窓４に対面する部分に円形の光通過口２１ｂが形成されている。
【００２０】
更に、フロントカバー２１内において、陰極部２０と収束電極部１４との間には、光路から外れた位置に放電整流板２２が設けられている。この放電整流板２２の電子放出窓２２ａは、熱電子を通過させるための矩形の開口として形成されている。そして、放電整流板２２に設けた脚片２２ｂは、後述する放電制限板３０の上面に載置させ、溶接等により固定される。このように、フロントカバー２１と放電整流板２２とで陰極部２０を包囲させ、陰極部２０から出るスパッタ物あるいは蒸発物を光出射窓４に付着させないようにしている。
【００２１】
このような構成の発光部組立体６は密封容器２内に設けられるが、密封容器２内を数百Ｐａの重水素ガスで満たす必要性から、密封容器２のステム５の中央にはガラス製の排気管２６が一体形成されている。この排気管２６は、組立最終工程において、密封容器２内の空気を一旦抜き、所定圧の重水素ガスを適切に充填させた後に融着によって封止されるものである。なお、ガス放電管１の他の例として、ヘリウム、ネオン等の希ガスを封入させる場合もある。
【００２２】
ここで、図１及び図３に示すように、収束電極部１４と陰極部２０との間に金属（例えば、モリブデン、タングステン、或いはこれらから成る合金）からなる放電制限部（放電制限板）３０を配置させている。この放電制限板３０は、導電板１２に対して管軸Ｇ方向に離間させるために、収束電極支持部１０の突部１０ａの上面に当接させると共に、収束電極部１４に対し隙間を介して電気的に絶縁させている。放電制限板３０は、ステム５に立設させてベース部７及び収束電極支持部１０を貫通させたステムピン２９の先端に溶接等で固定され、各ステムピン２９は、ステム５から露出する部分を無くすことで、外部電源と非導通状態になる。なお、符号２９ａはセラミックス製の電気絶縁チューブである。
【００２３】
更に、この放電制限板３０は、凹部１６に対峙して形成した円形の放電制限開口３１を有している。この放電制限開口３１は、凹部１６の光出射窓４側の開口部分１６ａを狭めるように、管軸Ｇ方向において、開口部分１６ａに対峙して形成させる。例えば、凹部１６の開口部分１６ａの直径Ａが３．２ｍｍの場合、放電制限開口３１の直径Ｂは、１．５ｍｍが適している。
【００２４】
このように、凹部１６の前方に配置させた放電制限開口３１により、凹部１６の陰極部２０側のアークボールＳの成形空間を規制させ、これにより、陰極部２０から凹部１６までの放電路の形成を確実なものとし、その結果として、始動放電の発生が確実なものとなる。更に、この放電制限開口３１によって、ランプ点灯中においても、アークボールＳを偏平なボール形状に維持し続けることができ、安定したアークボールＳの成形を可能にして、輝度や光量の安定化が図られる。
【００２５】
なお、他の放電制限板３３は、図４に示すように、導電板１２と平行に延在すると共に、ステムピン２９に接続させた板状の本体部３３ａを有する。また、放電制限開口３４は、本体部３３ａから凹部１６内に入り込む突出部分３３ｂによって形成される。この突出部分３３ｂは、凹部１６を形成する壁面１６ｂから離間させ且つその壁面１６ｂに沿うように管軸Ｇ方向に延在して円錐台形状をなす。このような放電制限開口３４を凹部１６内に形成させることで、凹部１６内におけるアークボールＳの発生領域を規制することができ、放電制限開口３４内でのアークボールＳの発生密度が上がり、輝度がアップする。
【００２６】
また、更に他の放電制限板３５は、図５に示すように、導電板１２と平行に延在すると共に、ステムピン２９に接続させた板状の本体部３５ａを有する。また、放電制限開口３６は、本体部３５ａから凹部１６内に入り込む突出部分３５ｂによって形成される。この突出部分３５ｂは、凹部１６を形成する壁面１６ｂから離間させ且つ管軸Ｇに沿って延在して円筒状をなす。このような放電制限開口３６を凹部１６内に形成させることで、凹部１６内におけるアークボールＳの発生領域を規制することができ、放電制限開口３６内でのアークボールＳの発生密度が上がり、輝度がアップする。
【００２７】
次に、前述したヘッドオン型の重水素放電管１の動作について説明する。
【００２８】
先ず、放電前の２０秒程度の間に外部電源からステムピン（図示ぜず）を介して１０Ｗ前後の電力を陰極部２０に供給して、陰極部２０のコイル部を予熱させる。その後、陰極部２０と陽極板８との間に１６０Ｖ程度の電圧を印加して、アーク放電の準備を整える。
【００２９】
その準備が整った後、外部電源から収束電極部１４にステムピン１８を介して３５０Ｖ程度のトリガ電圧を印加する。なお、放電制限板３０は無給電状態が維持され続ける。すると、陰極部２０と収束電極部１４との間及び陰極部２０と陽極板８との間に放電が順次発生する。これによって、たとえの直径０．２ｍｍの放電制限開口１７によって放電路を狭窄させた場合でも、放電制限開口３１の採用によって放電路が確保され、陰極部２０と陽極部８との間で確実に始動放電が発生することなる。
【００３０】
始動放電が発生すると、陰極部２０と陽極部８との間でアーク放電が維持され、凹部１６内でアークボールＳが発生する。そして、このアークボールＳから取出される紫外線は、極めて輝度の高い光として光出射窓４を透過して外部に放出される。このとき、放電制限開口３１によって、ランプ点灯中においても、アークボールＳを偏平なボール形状に維持し続けることができ、安定したアークボールＳの成形を可能にして、輝度や光量の安定化が図られる。
【００３１】
［第２の実施形態］
図６に示すように、ガス放電管４０はサイドオン型の重水素ランプであり、この放電管４０は、重水素ガスが数百Ｐａ程度封入されたガラス製の密封容器４２を有している。この密封容器４２は、一端側を封止した円筒状の側管４３と、この側管４３の他端側を封止するステム（図示せず）とからなり、側管４３の一部が光出射窓４４として利用されている。そして、この密封容器４２内には発光部組立体４６が収容されている。
【００３２】
この発光部組立体４６は、電気絶縁性のセラミックスからなるベース部４７を有している。このベース部４７の前面に陽極板（陽極部）４８を当接配置させ、この陽極板４８の背面には、ステムに立設させて管軸Ｇ方向に延在するステムピン４９の先端部分が電気的に接続されている。
【００３３】
更に、発光部組立体４６は、電気絶縁性のセラミックスからなる収束電極支持部５０を有している。この収束電極支持部５０は、管軸Ｇに対して垂直な方向において、ベース部４７に当接させるようにして固定させる。また、ベース部４７の前面と収束電極支持部５０の背面とで陽極板４８を挟み込み固定させている。そして、収束電極支持部５０の前面に導電板５２を当接配置させる。
【００３４】
更に、導電板５２の中央には、放電路を狭窄させるために、金属（例えば、モリブデン、タングステン、或いはこれらから成る合金）からなる収束電極部５４が溶接固定され、この収束電極部５４にはアークボール成形用凹部５６が形成されている。この凹部５６は、放電によって作り出されたアークボールを収容させて光を効率よく取出すために、光出射窓４４に向けて広げられたカップ状に形成されている。
【００３５】
更に、凹部５６の底面には、直径０．２ｍｍの小孔からなる放電路狭窄開口５７が形成され、これによって、凹部５６内で偏平なボール状のアークボールを作り出し、高輝度化を図っている。そして、導電板５２は、ステムに立設させたステムピン５５の先端に電気的に接続させ、収束電極部５４への外部からの給電を可能にしている。
【００３６】
更に、発光部組立体４６には、光出射窓４４側で光路から外れた位置に陰極部６０が配置され、陰極部６０は、ステムに立設させたステムピン５９の先端部分に、図示しない接続ピンを介して電気的に接続させている。この陰極部６０では熱電子が発生するが、具体的にこの陰極部６０は、管軸Ｇ方向に延在して熱電子を発生させるタングステン製のコイル部を有している。
【００３７】
更に、この陰極部６０は、キャップ状の金属製フロントカバー６１内に収容されている。このフロントカバー６１は、これに設けられた爪片６１ａを、収束電極支持部５０に設けられたスリット孔（図示せず）内に差し込んだ後に折り曲げて固定される。また、フロントカバー６１には光出射窓４４に対面する部分に矩形の光通過口６１ｂが形成されている。
【００３８】
更に、フロントカバー６１内において、陰極部６０と収束電極部５４との間には、光路から外れた位置に放電整流板６２が設けられている。この放電整流板６２の電子放出窓６２ａは、熱電子を通過させるための矩形の開口として形成されている。そして、放電整流板６２は、収束電極支持部５０に固定させた後述の放電制限板（放電制限部）７０の前面に溶接等で固定させる。このように、フロントカバー６１と放電整流板６２とで陰極部６０を包囲させ、陰極部６０から出るスパッタ物あるいは蒸発物を光出射窓４４に付着させないようにしている。
【００３９】
このような構成の発光部組立体４６は密封容器４２内に設けられるが、この密封容器４２内を数百Ｐａの重水素ガスで満たす必要性から、密封容器４２にはガラス製の排気管（図示せず）が一体形成されている。この排気管は、組立最終工程において、密封容器４２内の空気を一旦抜き、所定圧の重水素ガスを適切に充填させた後に融着によって封止されるものである。
【００４０】
ここで、放電制限板７０は、管軸Ｇに垂直な方向において、導電板５２に対して離間させる。また、放電制限板７０は、この爪片７０ａを、収束電極支持部５０に設けられたスリット孔（図示せず）内に差し込んだ後に折り曲げることで固定される。そして、放電制限板７０には、凹部５６に対峙して形成した円形の放電制限開口７１を有している。この放電制限開口７１は、凹部５６に対して管軸Ｇに垂直な方向に対峙する。
【００４１】
なお、この放電制限板７０の機能は、前述した第１実施形態の放電制限板３０と同様であるからその説明は省略する。また、サイドオン型の重水素ランプ４０の動作原理は、前述したヘッドオン型の重水素ランプ１と同様であるので、その説明は省略する。
【００４２】
［第３の実施形態］
次に、ガス放電管の更に他の実施形態について説明するが、その説明は、第１の実施形態と実質的に異なるものに留め、第１の実施形態と同一又は同等な構成部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
図７〜図９に示すように、ヘッドオン型のガス放電管７５は、電気絶縁性のセラミックス製放電制限板（放電制限部）７６を有し、この放電制限板７６は、収束電極部１４の表面に当接させると共に、収束電極支持部１０にも当接させる。これによって、放電制限板７６を収束電極支持部１０上で安定して着座させることができる。そして、放電制限板７６自体をセラミックスで形成すると、近接配置させる収束電極部１４と放電制限板７６との電気的絶縁を簡単に実現させることができる。なお、放電制限板７６は、ステム５に立設させてベース部７及び収束電極支持部１０を貫通させたステムピン２９の先端に固定され、各ステムピン２９は、ステム５から露出する部分が切除される。
【００４４】
更に、この放電制限板７６には、凹部１６に対峙して形成した円形の放電制限開口７８を有している。この放電制限開口７８は、凹部１６の光出射窓４側の開口部分１６ａを狭めるように、凹部１６に対して管軸Ｇ方向に対峙して形成させる。例えば、凹部１６の開口部分１６ａの直径Ａが３．２ｍｍの場合、放電制限開口７８の直径Ｂは、１．５ｍｍが適している。
【００４５】
このように、凹部１６の前方に配置させた放電制限開口７８により、凹部１６の陰極部２０側のアークボールＳの成形空間を規制させ、これによって、陰極部２０から凹部１６までの放電路の形成を確実なものとし、その結果として、始動放電の発生が確実なものとなる。更に、この放電制限開口７８によって、ランプ点灯中においても、アークボールＳを偏平なボール形状に維持し続けることができ、安定したアークボールＳの成形を可能にして、輝度や光量の安定化が図られる。
【００４６】
［第４の実施形態］
次に、ガス放電管の更に他の実施形態について説明するが、その説明は、第２の実施形態と実質的に異なるものに留め、第２の実施形態と同一又は同等な構成部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
図１０に示すように、ヘッドオン型のガス放電管８０は、電気絶縁性のセラミックス製放電制限板（放電制限部）８１を有し、この放電制限板８１は、収束電極部５４の表面に当接させると共に、導電板５２にも当接させる。これによって、放電制限板８１を収束電極支持部５０上で安定して着座させることができる。そして、この放電制限板８１は、管軸Ｇに垂直な方向において、凹部５６に対峙する円形の放電制限開口８２を有する。なお、この放電制限板８１の機能は、前述した第３実施形態の放電制限板７６と同様であるからその説明は省略する。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によるガス放電管は、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、密封容器内にガスを封入し、密封容器内に配置した陽極部と陰極部との間で放電を発生させることにより、密封容器の光出射窓から外部に向けて所定の光を放出させるガス放電管において、陽極部と陰極部との間に配置させて放電路を狭窄する収束開口を有すると共に、光出射窓に向けて広げられたカップ状のアークボール成形用凹部を有し、導電板によって外部電源に接続させる収束電極部と、収束電極部と陰極部との間に配置させると共に、凹部に対峙して形成した放電制限開口を有し、収束電極部に対して当接すると共に電気的に絶縁させるセラミックス製の放電制限部と、収束電極部に固定された導電板を支持すると共に、電気絶縁性の放電制限部に当接された電気絶縁性の収束電極支持部と、を備え、導電板の周縁部が電気絶縁性の放電制限部と電気絶縁性の収束電極支持部とで囲まれていることにより、高輝度化を実現しつつ始動性を良好にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス放電管の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示したガス放電管の断面図である。
【図３】図１に示したガス放電管の要部拡大断面図である。
【図４】本発明に係るガス放電管に適用させる放電制限部の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明に係るガス放電管に適用させる放電制限部の他の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明に係るガス放電管の第２の実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明に係るガス放電管の第３の実施形態を示す断面図である。
【図８】図７に示したガス放電管の断面図である。
【図９】図７に示したガス放電管の要部拡大断面図である。
【図１０】本発明に係るガス放電管の第４の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１，４０，７５，８０…ガス放電管、２，４２…密封容器、４，４４…光出射窓、８，４８…陽極板（陽極部）、１４，５４…収束電極部、１６，５６…アークボール成形用凹部、２０，６０…陰極部、３０，３３，３５，７０，７６，８１…放電制限板（放電制限部）、３１，７１，７８，８２…放電制限開口、３３ａ，３５ａ…放電制限部の本体部、３３ｂ，３５ｂ…突出部分、Ｓ…アークボール。
Claims (4)
- 密封容器内にガスを封入し、前記密封容器内に配置した陽極部と陰極部との間で放電を発生させることにより、前記密封容器の光出射窓から外部に向けて所定の光を放出させるガス放電管において、
前記陽極部と前記陰極部との間に配置させて放電路を狭窄する収束開口を有すると共に、前記光出射窓に向けて広げられたカップ状のアークボール成形用凹部を有し、導電板によって外部電源に接続させる収束電極部と、
前記収束電極部と前記陰極部との間に配置させると共に、前記凹部に対峙して形成した放電制限開口を有し、前記収束電極部に対して当接すると共に電気的に絶縁させるセラミックス製の放電制限部と、
前記収束電極部に固定された前記導電板を支持すると共に、電気絶縁性の前記放電制限部に当接された電気絶縁性の収束電極支持部と、を備え、
前記導電板の周縁部が電気絶縁性の前記放電制限部と電気絶縁性の前記収束電極支持部とで囲まれていることを特徴とするガス放電管。 - 前記放電制限開口は、前記凹部の光出射窓側の開口部分を狭めるように、前記凹部に対峙して配置させたことを特徴とする請求項１記載のガス放電管。
- 前記放電制限開口は、前記放電制限部の本体部から前記凹部内に入り込む円筒状の突出部分によって形成させたことを特徴とする請求項１記載のガス放電管。
- 前記放電制限開口は、前記放電制限部の本体部から前記凹部内に入り込む円錐台形状の突出部分によって形成させたことを特徴とする請求項１記載のガス放電管。
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