JPH04280058A - アノード探針をもつグロー放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、概して、小型蛍光ラン
プに関し、更に特定すると、アノード探針を有する負グ
ロー放電ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、負グローランプは、貴ガス及び
水銀を収容した透明な外囲器と、ランプが励起された時
に起こる紫外線放射の吸収で可視光を生じるように適合
された外囲器内面の蛍光体被覆とから構成されている。 このランプは、ランプの両電極間の電圧の印加手段によ
って励起される。ある電位（一般に放電開始電圧と呼ば
れている）が電極に印加されると、電流が両電極間を流
れる。現象の初歩的な説明をすると、電極間のガスがあ
る電位でイオン化され、電流を伝え、紫外線放射を放射
するということである。代表的なグロー放電ランプの例
としては、Ｍａｒｄｅｎに与えられた米国特許番号第２
，０６７，１２９号と、Ｂｈａｔｔａｃｈａｙａに与え
られた米国特許番号第３，８１４，９７１号と、Ｂｙｓ
ｚｅｗｓｋｉ他に与えられた米国特許番号第４，４０８
，１４１号がある。

【０００３】商業的見地から交流電流で動作させるとき
、典型的な蛍光ランプは、一般に類似構成の一対の電極
を有する。各電極は、半周期をカソードとして動作し、
残り半周期をアノードとして動作する。周期のアノード
動作時に過熱しすぎないように、アノード探針（時々補
助極とも呼ばれる）が電極構造に付加されて正の半周期
時に電子を集めるようにしている。アノード探針は、電
気的に両電極端部にそれぞれ接続されている。

【０００４】アノード探針を有する蛍光ランプの例は、
１９７７年３月２２日にＣｌｕｎｅ他に与えられた米国
特許番号第４，０１３，９１４号に開示されている。そ
こに開示されているように、Ｌ型導線の探針（絶縁体物
質で被覆されている）は、電極の端部に隣接した各引き
込み導線に電気的に接続されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】Ｃｌｕｎｅ他のＬ型探
針は効率よく機能するが、Ｌ型探針の形態は、いくつか
の欠点が存在する。例えば、Ｃｌｕｎｅ他の探針が単一
端負グロー放電ランプのに配され平行に間隔を置いた一
対の電極を含む同一平面内に方向付けて配置されている
時、カソードフォールで加速された高速電子の一部は探
針に衝突することができ、水銀原子を励起する。その結
果、ランプ効率における損失を招く。さらに、Ｃｌｕｎ
ｅ他に教示されている特殊な探針の形態は、励起された
水銀原子によって発生される光の一部を吸収し、またア
ノードフォールを減少させることによってランプ効率の
損失を招く。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の一つの目的は、
ランプ効率を改良してランプ寿命を向上させた改良型負
グロー放電ランプを提供することである。

【０００７】本発明の前記及び他の目的、特徴、利点を
達成するために、貴ガス充填材料を有する透明な外囲器
で構成されたグロー放電ランプが提供される。電気的に
間隔をおいた一対の電極が外囲器内に平行関係に配され
て、その上に配置されている放射物質を有する。一対の
引き込み導線が各電極に接続されていて外囲器を貫いて
伸びて外囲器に密閉して封止されている。一対の導線探
針が、間隔を置かれた各電極と関連して設けられている
。間隔を置いた電極の各端部は、導線探針の一端と関連
している電極からもう一方の電極へ伸びている導線探針
の一端を有する。

【０００８】本発明の他の様相に従うと、全ての導線探
針は、共通平面内にある。好ましい実施例において、両
探針間の距離は、約１〜１０ｍｍである。好ましくは、
導線探針の各々は約５ｍｍの長さを有する。

【０００９】本発明の他の特徴によると、外囲器は、ま
た紫外線放射が励起状態で放射される水銀を収容してい
る。蛍光体被覆が紫外線放射の吸収で可視光を放射する
ように外囲器の内面に施されている。貴ガス充填材料は
、ネオンとアルゴンの混合物から成る。

【実施例】

【００１０】本発明のその他の目的、利点及びその将来
性と共に本発明をより良く理解するために、図面に合わ
せて以下の実施例及び添付請求項が明示される。

【００１１】本発明のＡＣ動作の負グロー放電ランプの
例が図１及び２に示されている。負グロー放電ランプは
、１２で示される蛍光体被覆を施されている外囲器１０
を有する。外囲器の最大球根状部１８内には並行関係に
配されていて通常約１〜３ｍｍ空間的に離れている２つ
の放射電極１４及び１６がある。対置電極１４及び１６
は、両方とも放射被覆されている。放射被覆は、例えば
、ＢａＣＯ３　４８重量％、ＳｒＣＯ３　４２．５重量
％、ＣａＣＯ３　９．５重量％、およびＺｒＯ２　５重
量％から構成される。これらのフィラメント状の電極は
、ランプが始動動作回路２０に接続されている交流電源
で通常動作されるので両方とも被覆されている。そのた
め各電極は、カソードとアノードとして時間的に交互に
動作する。電極１４および１６は、それぞれ引込み線２
２、２４および２６、２８により支持されている。

【００１２】図１及び２において、外囲器１０は、最大
断面の球根状部１８をもちさらにネック部３０を有する
全体的に球形をしている。引込み線２２、２４、２６、
２８は、一般にはウエハーステム組立体を使ってネック
部３０に密閉して封止してある。電極１４および１６は
、主に並行関係で支持されていて図１にあるようにある
いは球根状部１８の最大断面に配されてもよい。

【００１３】ＡＣ動作中、各電極は、加速電子を放出す
るカソードとして交互に機能する。そのため水銀蒸気が
、低圧気体の広範囲な領域で励起される。これに関連し
て、外囲器は、水銀と貴ガス若しくは貴ガスの混合物を
含む通例の充填材料で満たされていてもよい。適切な貴
ガスには、ネオンあるいはネオンとアルゴンの混合物が
ある。

【００１４】本発明の教示するところに従うと、グロー
放電ランプは、各電極に関連付けた一対の導線探針を有
する。図１および２にあるように、真直な導線探針３２
、３４は、電極１４の各端部に隣接して配されそこから
突き出ている。導線探針３２および３４は、それぞれ引
込み線２２および２４に固着されるかあるいは引き込線
から形成されている。同時に、真直な導線探針３６、３
８は、電極１６の各端部に隣接して配され各端部から突
き出ている。導線探針３６、３８は、それぞれ引込み線
２６および２８に固着されるか引き込線から形成されて
いる。対置する対の探針３２および３６間と３４および
３８間の距離は、ともに約１〜１０ｍｍであるのが望ま
しい。

【００１５】好ましくは、全ての導線探針３２、３４、
３６、３８は、電極１４および１６をも含んだ共通平面
内にある。各導線探針は、各引込み線とそれに接続され
た電極からほぼ垂直に伸びている。各探針の長さは、約
５ｍｍである。

【００１６】本発明の探針の結果として、探針が加速電
子の大半から離れて配置されることから少量の電子しか
探針に衝突しないことが発見された。さらに、探針によ
って遮断される光の部分は、探針の位置により抑えられ
た。本発明の探針で構成されるランプは、一般にＬ型探
針のグロー放電ランプよりも単位ワット数当たり１〜２
ルーメン高い効率で増加することが観測された。効率の
この増加は、おそらくより少量の光の吸収とより少量の
直進電子が本発明の探針に衝突する結果であろう。

【００１７】更に、本発明の探針で構成されるランプが
、従来の公知探針で形成された類似ランプよりも何倍も
速くサイクルできるということが思いがけなく発見され
た。例えば、５分間のオンと５分間のオフの周期を使っ
た加速寿命試験を実施すると、本発明の探針で構成され
るランプは、電極上の放射物質が消滅する前に約１８０
０サイクルした。公知のＬ型探針で構成されたランプは
、放射物質が消滅する前にはほんの３００〜６００サイ
クルだけしか持続しなかった。

【００１８】寿命の尽きるまでのサイクル数の増加につ
いての具体的な理論はわからないが、始動時の最初の数
秒間ランプ電流の分流が観測された。次に図３を参照す
ると、負グロー放電ランプ４２用始動および動作回路の
構成図が示されている。この回路は、交流電源（例えば
、１２０Ｖ）の入力端子４４及び４６と、ランプ４２に
直列で接続された安定コンデンサ４８とから構成されて
いる。ランプ４２の図面には、放射電極１４及び１６と
それぞれ接続された一対の導線探針３２、３４と３６、
３８をそれぞれもつ２つの放射電極１４及び１６が含ま
れている。引込み線２２、２４と２６、２８は、電極１
４および１６に接続されている。手動スイッチのグロー
スターターあるいはＳＩＤＡＣのような通常開放のスタ
ーター５０は、引込み線２４及び２６に接続されている
。

【００１９】ランプの始動中に、全電流ＩＴ　の一部Ｉ
１　が電極１４および１６間を放電状態で流れ、電流の
残余Ｉ２　が電極１４、１６とスターター５０を通って
流れる。ランプ電流のこの観測された分流は、おそらく
対置探針をより接近させることによって高められるだろ
う。 瞬間的な分流は、有益に電極損失を抑える低減電流でラ
ンプ始動をもたらす。

【００２０】観測されたサイクル数の増加についての別
の可能な説明としては、探針の尖端部とその近辺に作ら
れるより高い電界がアノードである半サイクルの間によ
り効果的に電子流を集めることができるという要因に違
いない。これは、放射被覆のある種の過熱を防止する。

【００２１】本発明のある詳細な実施例に従うと、ラン
プは、蛍光体の混合物で内部を被覆されたＡ−２３白熱
ランプの外囲器を使用する。電極装備組立体は、直径５
．０８ｍｍ（０．０２０ｉｎｃｈ）のニッケルから作ら
れている引込み線２２、２４、２６、２８を固着した多
重ピンウエハーステム４０から構成される。電極１４と
１６は、各対の引込み線の端部にしっかりと締付けられ
ている。各電極は、ＧＴＥ　　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　　Ｃ
ｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより入手できる標準＃４１三重
コイルのタングステンの励起素子であり、放射物質で被
覆されている。対置電極は、並行関係に配され、約１．
５ｃｍ間隔を置かれている。探針は、直径が７．６２ｍ
ｍ（０．０３０ｉｎｃｈ）のニッケル線で構成され約５
ｍｍの長さを有する。探針は各電極端部に溶接され一方
の電極から対置電極へ向けた垂直に外側へと伸びている
。

【００２２】本発明にしたがってランプを構成する際に
、外囲器は、空気が抜かれ約４００℃で加熱される。 カソードは、約１２５０℃に熱せられることにより真空
状態にされる。ランプは、３トルのネオンとアルゴンの
混合物で充填してある。この混合物は、９９．５％のネ
オン及び０．５％のアルゴンそれに約３０ｍｇの重さの
水銀一滴から構成されていてもよい。これは、ランプの
チップオフ前に付加される。

【００２３】このような本発明に従う概要における新規
なアノード探針を使用する負グロー放電ランプが提供さ
れる。アノード探針は、従来のＬ型アノード探針で構成
される類似ランプと比較して優れたランプ動作寿命をも
つ負グロー放電ランプを産みだす。

【００２４】以上本発明の好ましい実施例と考えられる
ものを図示し説明したけれども、当業者であれば、本発
明の技術思想から逸脱することなく種々の変更および修
正が可能であることは明らかであろう。かかる変更及び
修正は全て本発明の技術思想に包含される可きものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の原理に従って構成された負グ
ロー放電ランプの正面斜視図。

【図２】図２は、図１の負グロー放電ランプの上面斜視
図。

【図３】図３は、負グロー放電ランプ及び動作回路を示
す構成図。

【符号の説明】

１０　　外囲器 １２　　蛍光体被覆 １４　　放射電極 １６　　放射電極 １８　　球根状部 ２０　　始動動作回路 ２２　　引込み線 ２４　　引込み線 ２６　　引込み線 ２８　　引込み線 ３０　　ネック部 ３２　　導線探針 ３４　　導線探針 ３６　　導線探針 ３８　　導線探針 ４０　　ウエハーステム ４２　　負グロー放電ランプ ４４　　入力端子 ４６　　入力端子 ４８　　安定コンデンサ ５０　　スターター

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　貴ガス充填材料を含む透明な外囲器と
   、前記外囲器内に並行関係に配されその上に配された放
   射物質をもち各々が一対の端部を有する一対の電気的に
   分離した電極と、前記電極のそれぞれに接続され前記外
   囲器を貫いて伸びかつそこに密封して封止された一対の
   引込み線と、前記分離電極の各々に関連した一対の導線
   探針であって、その各１つは関連した前記分離電離の各
   端部から他方の前記分離電極の方へ伸びている導線探針
   と、を有するグロー放電ランプ。
2. 【請求項２】　　前記導線探針の全てが共通平面内にあ
   る請求項１に記載のグロー放電ランプ。
3. 【請求項３】　　対置する探針間の距離が約１〜１０ｍ
   ｍである請求項２に記載のグロー放電ランプ。
4. 【請求項４】　　各々の前記導線探針が約５ｍｍ等しい
   長さをもつ請求項１に記載のグロー放電ランプ。
5. 【請求項５】　　外囲器がさらに水銀を有し励起状態で
   紫外線放射を放射する請求項１に記載のグロー放電ラン
   プ。
6. 【請求項６】　　前記外囲器の内面を蛍光体で被覆し前
   記紫外線放射の吸収で可視光を放射する請求項５に記載
   のグロー放電ランプ。