JPH04501485A - カソード上に２つの過熱点を発生するサーマルスイッチを備えたグロー放電ランプ - 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】 カソード上に２つの過熱点を発生するサーマルスイッチを備えたグロー放電ラン プ ゛　る　の参Ｂ 本出願は、本出願と同時に出願され本出願の譲受人に譲渡された米国出願番号（ 代理人整理番号Ｄ−８９−１−４２６）において請求された発明を開示するもの であるが、特許請求の範囲を異にする。

免豆立丘！ 本発明は、一般には、けい光ランプに関し、さらに詳しくは、サーマルスイッチ を含む予熱型負グロー放電ランプに関する。

免豆立１１ 典型的な負グロー放電ランプは、管球の内部表面にけい光物質がコーティングさ れた貴ガスと水銀を含む透光性の管球からなり、その管球はランプが励弧（ｅｘ ｃｉｔｅ）された時に発生する紫外線放射を吸収して可視光を発するように適合 されている。このランプは、ランプの電極間に電圧を印加することによって励弧 される。電極の少な（とも１つは、電子を放出するカソードの形態をなす。

アノードおよびカソードを有する直流で動作せしめられる予熱型ランプにおいて は、そのカソードが電子放出温度にまで数秒の間予熱される１通常、放電開始電 圧（ｂｒｅａｋｄｏｗｎ　ｖｏｌｔａｇｅ）と呼ばれるある電位が電極に印加さ れた後に電流が電極間に流れる。この現象の初歩的な説明をすると、電極間のガ スがある電圧でイオン化された状態となり、電流を伝導し紫外線を放射するので ある。紫外線の放射は、ランプの管球の内部表面に配置されたけい光物質層によ って可視光の放射に変換される。負グロー放電ランプが意味することは、陽光柱 （ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｃｏｌｕｍｎ）ランプと区別されるように、明瞭な陽光柱 が放電の中に現れないようにアノードが配置されたものであると理解されている 。

けい光ランプの動作中に、電極の温度をより低くするようにカソード上に２つの 過熱点（ｈｏｔ　５ｐｏｔ）を生成することは有益なことである。この電極温度 を減少させることは、光度を維持することおよびランプの寿命とにおいて改善を もたらすことが知られている。　１９４３年１２月２８日、Ｈａｌｌ、　Ｊｒ　 その他によって発表された米国特許第２゜３３７、９９３号が、各電極の各カソ ード上に複数の放出点あるいは過熱点を提供するように配置され結合された複数 のカソードからなるランプを開示している。この特許は、各電極の端部が複数の カソードを有するランプを動作させるための特殊な回路構成を必要とする。

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ　５ｏｃｉｅｔｙの１９８７年夏号のＹｕｈａｒａ　その他による「けい 光ランプの電極上に２つの過熱点を生成する高周波動作」と題する論文が、２つ の過熱点を生成するための種々の方法を列挙している。この論文は、特に、ラン プの電流の周波数とフィラメント電圧の周波数とが様々である回路について詳細 に述べている。

サーマルスイッチは、種々の目的のためにラビッドスタート型であり、かつ予熱 型であるけい光ランプに使用されてきた。例えば、１９８６年ｌθ月７日、Ｒｏ ｃｈｅその他に発行された米国特許第４．６１６．１５６号はサーマルスイッチ を含むラビッドスタート型ランプを開示している。このサーマルスイッチはカソ ードに直列に接続され、必要エネルギーを減少させろためにけい光ランプの動作 時にヒータの電流を中断する。１９４４年６月１３日、Ｔｈａｙｅｒに発行され た米国特許第２，３５１．３０５号はランプ口金内に配置されたサーマルスイッ チを有する予熱型けい光ランプを開示している。このサーマルスイッチはカソー ドフィラメントに直列に接続され、ランプの点弧（ｉｇｎｉｔｉｏ口）に先立っ てフィラメントへの予熱電流を提供する。

ｌ豆皮ｌ上 それゆえに、本発明の目的は、従来技術での不利益を取り除くことである。

本発明のもうひとつの目的は、改善された予熱型けい光ランプを提供することで ある。

さらに、本発明のもうひとつの目的は、改善された光度維持性と寿命を有するけ い光ランプを提供することで上に複数の過熱点を発生する新たな技法を提供する ことまたさらに、本発明のもうひとつの目的は、比較的に実施することが容易な 、カソード上に複数の過熱点を発生する技法を提供することである。

またさらに、本発明のもうひとつの目的は、特殊な回路構成、あるいは複数のカ ソードを有するランプを必要としない、カソード上に複数の過熱点を発生する方 法を提供することである。

これらの目的は、グロー放電ランプのような、イオン化する媒質を含む透光性管 球を含む予熱型放電ランプを提供することによって、本発明の一側面として達成 される。けい光物質コーティングが管球の内部表面に配置される。１対の電極が 管球内に配置される。第１と第２の導入線が一方の電極を支持する。第３の導入 線は、管球内に第１の部分を有し、管球外部に第２の部分を有する。第３の導入 線の第２の部分は第１の導入線に結合される。サーマルスイッチが管球内に配置 され少なくとも１つの電極に短絡回路を形成し、第２と第３の導入線に電気的に 結合される。サーマルスイッチの閉じた状態の結果として、ランプの動作中に、 ２つの過熱点が短絡された電極上に生成される。

本発明のさらなる示唆に従うと、管球は、球状領域、首状領域、および管球の首 状領域に配置されるサーマルスイッチとを含む、好ましくは、サーマルスイッチ はバイメタル要素を含む。

本発明のさらなる側面によれば、第３の導入線の第２の部分は、短絡回路を形成 する導線によって、第１の導入線に結合される。

また、本発明のさらなる示唆に従うと、第３の導入線の第２の部分は第１の導入 線に直接に接続される。

これらの目的は、イオン化する媒質を含み球状領域と首状領域を有する透光性管 球を備えたグロー放電ランプを提供することによって１本発明のもうひとつの側 面として達成される。けい光物質コーティングが管球の内部表面に配置される。

１対の電極が管球の球状領域内に配置される。第１と第２の導入線が一方の電極 を支持する。第３の導入線は、管球内に第１の部分を有し、管球の外部に第２の 部分を有する。第３の導入線の第２の部分は第１の導入線に結合される。サーマ ルスイッチが管球の首状領域内に配置され電極の少なくとも一方を短絡し第２と 第３の導入線を電気的に結合する。サーマルスイッチの閉じた状態の結果として 、ランプの動作中に、２つの過熱点が短絡された電極上に生成される。

本発明の付随的な目的、有益性、および新規な態様が以下の記述で述べられ、そ して、その一部は、この分野に熟練した者にとって以下の記述を試験すれば明ら かとなるであろうし、あるいは、本発明を実行することによって理解されるであ ろう。

区１目と１崖」ｄｌ朋 本発明は、添付の図面と関連した以下の好例の記述からより容易に明白となるで あろう。

唯一の添付図面は、本発明による負グロー放電ランプの正面断面図である。

’ｊＬＬ旦二１１１ 本発明を、他の、そしてさらなる目的とともに、そしてその有益性と能力ととも に、よりよ（理解するために、ここでの開示と添付の請求の範囲が、上述の図面 と関連して参照されるであろう。

ここで図面を参照すると、唯一である図は、球状領域１２と首状領域１４を有す る透光性管球１０を含む負グロー放電ランプのようなけい光ランプを図示する。

管球１０の球状領域１２内には、カソード電極１６とアノード電極１８のような １対の電極が配置される。このカソード電極は、通常、炭酸ストロンチウム、炭 酸カルシウム、および炭酸バリウムが沈殿してなる三元炭酸塩共沈の吊り線を有 するタングステン・エキサイタ・コイルであってもよい、このカソード電極は、 要求される始動の形態、期待される寿命、および電流搬送容量に応じて寸法、質 量および形状が変化してもよい、ランプの製造時、この炭酸塩は、予め定められ た時間長の開電流がカソードを通して流される良（知られた放電（ｂｒｅａｋｄ ｏｗｎ）あるいは活性化（ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）処理中に酸化物に変換される 。導入線２０および２２がカソード電極１６を支持し、それに電力を供給する。

アノード電極１８は、単一の導入線２６によって支持されるモリブデン箔の細片 ２４からなる。導入線２０．２２および２６は、図に示されるように、ランプ管 球の首状領域１４の低部を密閉する繊維強化材芯軸積層（ｗａｆｅｒ　ｓｔｅ＋ ＋＋　ａｓｓｅ＋＋＋ｂｌｙ）　３０による方法のような、気密封止がなされる 。これらの導入線は例えば直径２０−３０ミル（約０．０５−０．０７５ｃｍ） のロッド状のものであってもよい。

管球は、励弧時に紫外線を放射するイオン化する媒質を含む。このイオン化する 媒質は水銀と貴ガスか、あるいは貴ガスの混合物を含有すればよい。１つの実施 例において、ランプは３トールの貴ガス混合物が充填される。　この混合物は、 約３０Ｂの水銀とともに存在する１゜５９トールの９９．５％のネオンと０．５ ％のアルゴンである。ランプ管球１０の内部表面は、紫外線を吸収時に可視光を 発するけい光物質コーティング１５を有する。

本発明の開示ｙるところによれば、グロー放電ランプは、さらに、電気的にカソ ード１６に橋渡しに結合されたサーマルスイッチ３４を含む。サーマルスイッチ ３４は、通常、室温では開いた状態である。ランプの動作中に、放電によって発 生する熱がサーマルスイッチを閉じさせる。スイッチが閉じることによってカソ ードの各端部に過熱点が発生する。結果として、電極の温度が十分に低（されて 、光度の維持性とランプの寿命に改善をもたらすこととなる。

サーマルスイッチ３４は、ガラスピーズ４０によって一緒に固定される電気的導 線３６と３８を含む、電気的導線３６の一方の端部が導入線２２に接続される。

さらに、導線３６のもう一方の端部に、例えば溶接によって接続される一方の端 部を有するバイメタル要素４２がサーマルスイッチ３４に含まれる。バイメタル 要素４２はＵ字型の形状であって導線３８の一方の端部に近接する自由端を有し てもよい。バイメタル要素４２は、−緒に溶接された異なる線膨張率を有する２ つの金属片からなる。高い膨張率の側はＵ字形の曲線の外側に存在し、バイメタ ル要素が熱せられた時に、バイメタル要素は内側に閉じ導線３８に接触する。サ ーマルスイッチ３４の導線３８のもう一方の端部は、繊維強化材芯軸積層（ｗａ ｆｅｒｓｔｅｍ　ａｓｓｅｍｂｌｙ）において封止され貫通する導入線４６に固 定されるか、あるいは導入線４６によって形成される。

好ましくは、図示されるように、サーマルスイッチはランプ口金の近くの管球首 状領域に配置される。サーマルスイッチのこの配置は放出される光をほとんど減 衰させない。

ランプの製造時に、カソードの炭酸塩素材が酸化物に゛　変換されるのに十分な 時間長の間、導入線２０と２２に交流電源を接続することによって活性化される 。活性化処理に続いて、それぞれに渡って溶接される永久的な短絡導線５０によ って、導入線４６が導入［２０に結合される。短絡導線５０は活性化処理の後に 取り付けられる。なぜなら、３０［１℃を越えるであろう処理の温度がサーマル スイッチ３４を閉じさせ、そして普通のカソードの放電を妨げるからである。別 の実施例では、導入線４６は、活性化処理の後に、ランプ管球の外部で溶接かあ るいは機械的に直接に導入線２０に取り付けられる。

図に示されるグロー放電ランプの始動と動作に関しては、導入線２６が直流電源 （図示されない）のプラス端子に接続される。短絡導線５０と導入Ｍ４６によっ てサーマルスイッチ３４に電気的に結合されろ導入線２０は直流電源のマイナス 端子に接続される。ランプを始動するために、導入線２２と２６をしばらくの間 接続することによって予熱電流がカソード１６に供給される。従来のグロー放電 スタータは、予熱し始動することを容易にするよう導入線２２と２６を結合する かもしれない。点弧時、グロー放電がアノード１８とカソード１６との間に生じ せしめられる。予め定められた時間長の後、それは約３〜５秒のような時間であ るが、放電による熱が、バイメタル要素４２を導線３８に接触させて電気的に導 入線２０と２２を接続し、カソード１６の短絡回路を形成する。ランプの放電が 消滅せしめられた後、サーマルスイッチのバイメタル要素は約３秒以内のうちに 冷えて、通常の開いた状態に戻る。サーマルスイッチが閉じた状態とそれから復 帰する特性は、スイッチ素材の混合物およびランプ内でのスイッチの配置によっ て変更されてもよい。

サーマルスイッチは図面に示されたものと異なる構成を有してもよい。例えば、 サーマルスイッチはガラス容器内に密閉されてもよい、さらには、サーマルスイ ッチが、１対の電気的導線および（あるいは）ガラス球を包含することを必ずし も必要とはしない０例えば、バイメタル要素の一方の端部は、他方の端部が一方 の導入線から離隔されるとともに、他方の導入線に直接に結合されてもよい。

本発明のサーマルスイッチによって、複数の過熱点が、ランプの動作中にカソー ド上に発生せしめられる。

フィラメントあるいはカソードの温度は１２００℃から１０４０℃に減少せしめ られた。この低い温度は、ランプのカソードのバリウムの蒸発を減少させ、ラン プの寿命を長らえさせる。

直流動作のグロー放電ランプが図に描かれたが、この分野に熟練した者にとって 、本発明が示唆するものは他の形態のランプに適用できることは明白である。例 えば、細長（した管球の対向する端部にそれぞれが配置された電極を有するけい 光アーク放電ランプのようなものに適用することが考えられる。ランプは直流あ るいは交流で動作させてもよい、タングステン・エキサ、イタ・コイル形態であ る１対の電極を有する交流放電ランプでは、各電極は好ましくはサーマルスイッ チによって短絡回路が形成される。

かくして、ここに、ランプの動作中にカソード上に複数の過熱点を発生させるた めのサーマルスイッチを備えた予熱型けい光ランプについて図示され論述された 。このランプは、改善された光度の維持性と寿命とを提供する。本発明は、実施 することが比較的に簡単であり、そして複雑な安定回路を使用することを必要と しない。

ここで、本発明の好ましい実施例と考えられるものが図示され論述されたが、こ の分野に熟練した者にとって、本発明の範囲を逸脱することなしに種々の変更と 改良がなされる得ることは明らかである。それゆえに、添付の特許請求の範囲の 意図するところは、本発明の真の趣旨と範囲に存在するようなすべての変更およ び改良を包含しようとするものである。上述の論述と添付図面とにおいて説明さ れたことは、解説だけのために記載されたものであり、本発明を制限しようとす るものではない。従来技術に基づいてそれらの適切な特徴が考察されるときに、 本発明の実際の範囲は特許請求の範囲で定義されることを意図している。

ｌ際調査報告

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．予熱型放電ランプであって、 イオン化する媒質を含む透光性管球と、前記管球の内部表面に配置されたけい光 物質コーティングと、 前記管球内に配置された１対の電極と、前記電極の一方を支持する第１と第２の 導入線と、前記管球内に第１の部分を有し、前記管球外部に第２の部分を有し、 前記第２の部分が前記第１の導入線に結合される第３の導入線と、 前記管球内に配置されて少なくとも前記電極の一方に短絡回路を形成し、かつ前 記第２と第３の導入線に電気的に接続されるサーマルスイッチであって、それに よって、前記サーマルスイッチが閉じることによって、ランプの動作中に、前記 短絡回路が形成された電極に２つの過熱点が生成される、前記サーマルスイッチ と、を備えた予熱型放電ランプ。
2. ２．前記管球が球状領域と首状領域を含み、前記サーマルスイッチが前記管球の 前記首状領域内に配置される特許請求の範囲第１項記載の予熱型放電ランプ。
3. ３．前記第３の導入線の前記第２の部分が短絡回路を形成する導線によって前記 第１の導入線に結合される特許請求の範囲第１項記載の予熱型放電ランプ。
4. ４．前記第３の導入線の前記第２の部分が前記第１の導入線に直接に接続される 特許請求の範囲第１項記載の予熱型放電ランプ。
5. ５．前記サーマルスイッチがバイメタル要素を含む特許請求の範囲第１項記載の 予熱型放電ランプ。
6. ６．グロー放電ランプであって、 イオン化する媒質を含み、球状領域と首状領域を有する透光性管球と、 前記管球の内部表面に配置されたけい光物質コーティングと、 前記管球の前記球状領域内に配置された１対の電極と、 前記電極の一方を支持する第１と第２の導入線と、前記電極の少なくとも前記一 方に短絡回路を形成して前記第２と第３の導入線に電気的に接続される、前記管 球の前記首状部内に配置されるサーマルスイッチであって、それによって、前記 サーマルスイッチが閉じることによって、ランプの動作中に、前記短絡回路が形 成された電極に２つの過熱点が生成される、前記サーマルスイッチと、 を傭えたクロー放電ランプ。