JPH0546048B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は放電管に関し、特にグロー放電の正特
性と熱電子が放射されるアーク放電の負特性とを
組み合わせて用いる形式の放電管に関する。

［従来の技術］ 放電管としては、冷陰極管、熱陰極管および半
熱陰極管が従来より使用されている。

前述したような冷陰極管は、放電特性が正特性
を示すものであつて、長寿命で消費電力が少なく
かつ点灯および消灯が容易な発熱量の少ない長所
を有するが、明るさが低いことが欠点となつてい
る。熱陰極管いわゆる蛍光灯は、負の熱電子放電
特性を有するものであり、明るさが高いものであ
るが、寿命が短く消費電力ならびに発熱量も大き
く、単独では点灯ならびに消灯ができないなどの
欠点がある。半熱管は、フイラメント電極を外部
回路で通電しないために、所望の明るさを得るま
でにかなりの時間を要し、また寿命も明るさも実
用的でない。

本出願人は、特願昭63−172761号において、冷
陰極管の負特性と熱陰極管の正特性とを組み合せ
た特性を有する放電管を提案した。すなわち当該
放電管は、放電空間に対向して設けた一対の電極
装置を、グロー放電用のカツプ状電極と、このカ
ツプ状の電極内に設けたアーク放電用のフイラメ
ント電極とで構成し、これによりグロー放電で長
寿命を維持し、アーク放電で超高輝度を得ようと
するものである。しかしながら、この放電管は、
放電状態を安定維持するために放電電流を制御す
る自動制御回路をわざわざ設ける必要があつた。
すなわち当該放電管では、熱電子の放射により点
灯後数時間後にグロー放電用カツプ状電極も温度
上昇し、グロー放電からアーク放電に移行するた
めにスネーキングやフリツカ現象が発生し、放電
が不安定となる。このために電子制御回路を用い
て放電電流を制御するようにしているが、この制
御回路があるために放電管が高価となり、さらに
この制御回路を持つてしてもなお短いフリツカを
完全に取り除くことが困難であつた。

［発明が解決しようとしている問題点］ 本発明は、以上の欠点を解決する放電管を提供
することを目的とするものである。

本発明の具体的な目的は、アーク放電とグロー
放電との両機能を有すると共に、グロー放電用の
電極が温度上昇してグロー放電からアーク放電に
移行することを防止した、輝度の高い、かつ寿命
の長い放電管を提供することである。

［発明を解決する手段］ 以上の目的を達成するために、本発明は、少な
くとも一部がガラス壁で画成され、ガスが封入さ
れた放電空間に対向して設けられた一対の電極装
置を有する放電管において、上記電極装置は、電
子を放射しうる焼結金属製電極と熱電子を放射し
うる酸化物を塗布したフイラメント電極とを近接
して配置し、これらを互いに電気的に平行に接続
して構成したことを特徴とする放電管を提供する
ものである。

［作用］ 放電空間の両端部に設けた対向電極装置の各々
は、グロー放電用の電極とアーク放電用の電極が
併設されているため、それぞれに同一の高周波電
源より電圧を印加すると、放電空間には、超高輝
度のアーク放電とグロー放電とが同時に安定して
得られ、これらの相乗効果により35000Nt以上の
超高輝度が得られる。具体的に説明すると、グロ
ー放電用の電極は、ニツケルなどの金属を使用す
ると、３mmＡまでは安定したグロー放電が得られ
るが、４mmＡ以上になるとアーク放電領域に移行
してグロー放電が不安定になる。しかしながら本
発明による上記構成により、電流が増加しても安
定なグロー放電が得られ、グロー放電だけでも
10000Ntが得られる。

［実施例の説明］ 本発明を添付図を参照して実施例の形で説明す
る。

第１図は、本発明の第１実施例を示し、すなわ
ち約直径が６mmで長さが260mmの透明ガラス管１
の両端部に、それぞれ棒状焼結電極２とフイラメ
ントコイル電極３が平行に近接して、しかして非
接触状態で配置された放電管を示している。棒状
焼結電極２は、粉末状のタングステン、ジルコニ
ウムおよびニツケルに炭酸バリウムを加えて、プ
レスで固めて後焼成して、直径２mmならびに長さ
が６mmのものをうる。フイラメントコイル電極３
は、タングステン線の周面に水酸化バリウムの溶
液を塗布して、これを焼成して炭酸バリウムの外
皮を設けたものをコイル状に形成し、電子放射の
良好なものとしている。これらの両電極２，３
は、ガラス管１内において、タングステン線また
はその棒材７により保持され、さらにこのタング
ステン棒材７を介して、ガラス端部壁を貫通する
リード線８に接続されている。ガラス管１の内面
には、蛍光膜４が塗布されており、またその内部
には、アルゴンガス５を30torrで封入すると共
に、５mmｇの水銀６が封入されている。ガラス管
１の外表面には、その長さ方向に延びるトリガー
用塗料９が塗られている。トリガー用塗料９から
も引出し線１０が引き出され、ガラス管１の一方
の端部から引き出した引出し線８に接続されてい
る。両引出し線８には、交流電源１１が接続され
ている。

第２図は、第１図に図示の第１実施例の変形態
様の放電管を示す。第２図において、第１図と同
様の部分は、同一の参照番号を持つて示す。当該
変形態様で異なるところは、フイラメントコイル
電極３ａが非接触状態で棒状焼結電極２ａの周り
を囲むように配置されていることが異なつてい
る。

発振周波数40KHzで実効値電圧1500Vの正弦波
を放電管両端の引き出し線８に印加すると、放電
電流が20mAで輝度が35000Ntで極めて安定した
放電が得られる。又電極装置周囲の放電管の管壁
温度は、常温より約15度程度の高さであり、発熱
量も少なくでき、よつて消費電力も少なく抑える
ことができる。また安定した放電を得るための制
御回路を設ける必要がないので放電管駆動回路が
コンパクトなものとできる。

第３図は、さらに第１実施例の別の変形態様を
示すもので、相違部分である電極装置にのみ示
す。当該変形様態ではフイラメントコイル電極３
ｂは、第２図の場合と同様に棒状の焼結電極２ｂ
の周りを取り巻いているが、各コイルリング線同
志が互いに接触して密にカツプ状の形状に巻かれ
ていることが相違している。

第４図は、第１実施例のさらに別の変形態様を
示すものであり、相違部分である電極装置のみ詳
細に示している。当該装置は、グロー放電用の焼
結金属電極２ｃがカツプ状に成形され、その軸心
に沿つてアーク放電用のフイラメントコイル電極
３ｃが直線状に延びている。カツプ状電極２は、
底づき中空円筒形の形に成形しても良い。

第４図の焼結金属電極２ｃのかわりに、例えば
ニツケル線又はタングステン線を第３図２ｂと同
様の形状でコイル状に密に巻き、その周面にニツ
ケル粉末又はタングステン粉末を焼付けて、その
中心部に第４図同様フイラメントマイル電極３ｃ
を配置しても良い。

上記第１実施例の放電管は、ガラス管径が、約
４mmから10mm程度のものが適している。

［試験例 １］ 第２図に示す放電管に以下の条件で正弦波発振
電圧を印加した。

封入ガス：アルゴンガス50torrに水銀５mmｇを
添加した混合気体 発振周波数：40KHz 雰囲気温度：常温（15℃） 電圧を0Vより徐々に上昇させて電圧（Ｖ）と
放電電流値（mA）との関係を求めると第５図に
示す通りとなつた。

第５図から明らかなように、400rmsVで焼結
電極間でグロー放電が開始され、約500rmsVで
フイラメントコイル電極が放電を開始した。
500rmsV以上に電圧を上昇させても、焼結電極
間に正特性が得られた。すなわち500rmsVとな
つてもグロー放電が維持されていることが証明さ
れた。しかして500rmsV以上でフイラメントコ
イル電極間に負の特性が得られ、これによりアー
ク放電が維持されることが証明された。

以上の通り１本の放電管でグロー放電とアーク
放電の二種の放電が維持されているので、超高輝
度が得られ、またグロー放電でフイラメントコイ
ル電極が加熱されるのでアーク放電を比較的低電
圧で発生させることができる。二種の電極同志が
非接触状態で配置されているので、フイラメント
コイルの発熱により焼結金属電極が加熱されるこ
となく、よつて後者が熱暴走しないためにアーク
放電に移行せず、当該電極間できわめて安定にグ
ロー放電が維持される。

なおフイラメントコイル電極には、バリウム、
ストロンチウム等の活性酸化物を塗布して熱電子
の発生を促進しているので、イオン衝撃によりあ
るいは加熱時に蒸発剥離して飛散した粒子が放電
管の管壁に当たつて黒化現象を生じせしめること
となる。しかしながら第４図に示すカツプ状の焼
結金属電極とすれば、当該飛散粒子は、カツプ状
の焼結金属電極の内壁に付着し、付着粒子すなわ
ち活性酸化物が再利用可能であり、また飛散粒子
が放電管の管壁に付着することを低減でき、黒化
現象を防止できるから放電管の寿命を長くするこ
とができる。当該構成の電極で寿命試験を行つた
が、10000時間程度では黒化現象がほとんど認め
られなかつた。

第６図は、本発明の第２実施例を示すものであ
り、放電管が、薄板状の箱体とされた平板状放電
板の例である。

この放電板は、それぞれ内面に蛍光膜を塗布し
た上面ガラス板１ａと下面ガラス板１ｂとの間
に、ガラス製枠体スペーサ１１を挟み、これらを
ガラス半田などで接合して放電空間を形成してい
る。放電空間内には、数10torrのアルゴンガス５
に数ミリグラムの水銀４を加えた放電ガスが封入
されている。放電空間の両端部において、棒状の
焼結金属電極２ｄとフイラメントコイル電極３ｄ
が平行に近接配置されている。フイラメントコイ
ル電極３ｄは、タングステン線に電子放射の良好
な酸化金属を塗布して密にコイル状にまいて棒状
に形成してある、下面ガラス板２ａの外面にトリ
ガー用導伝板９ａあるいは膜が貼られている。

以上のごとく構成した放電板も、第２図に図示
の放電管と同様な特性を示し、すなわちグロー放
電とアーク放電が共存し、超高輝度で長寿命かつ
低消費電力が期待でき、又点灯及び消灯が容易
で、しかも発熱量が少なく、きわめて安定した面
光源が得られる。

第７図は、第６図の第２実施例の変形態様であ
り、相違部分の電極装置のみ示す。この電極装置
は、グロー放電用棒状の焼結電極２ｅの周りにア
ーク放電用のフイラメントコイル電極３ｅが非接
触状態で取り巻かれている。

第８図は、第２実施例の変形態様の電極装置を
示すものであり、半円筒径焼結電極２ｆの縦軸線
に沿つて棒状のアーク放電用タングステン線電極
３ｆを設けた構成となつている。この変形態様
は、第４図に図示の放電管と同様な効果を奏する
ものである。

第９図は、本発明の第３実施例の放電板を示
す。第２図の実施例と主に異なるところは、上面
及び下面のガラス板１ｃ，１ｄの内面にリブ１２
ａ，１２ｂがそれぞれ設けられていることであ
る。上記第２実施例の場合においては、ガラス板
の板厚が約４mmで葉書のサイズの面光源が得られ
るが、これ以上大きくするとガラス板の厚みがま
して実用的でなくなる。しかしながら第２実施例
のごとくにリブ１２ａ，１２ｂを設けると、かな
りの強度が上面下面のガラス板１ｃ，１ｄに得ら
れて、軽量でかなり大きなサイズの面光源が得ら
れる。

またリブ１２ａ，１２ｂの先端と対向ガラス板
の内面との間隙Ａ，Ｂを0.5から0.1mm程度とすれ
ば、この間隙の放電インピーダンスが高まり、放
電空間が、実質上複数の小放電空間Ｘ，Ｙ，Ｚに
分割され、またそれぞれの小空間の両対向端部に
第４図と同様な電極装置Ｅを配置することにより
複数の放電管を並べたような放電板が得られる。
この構成により、アーク放電がそれぞれの小放電
空間で確実に得られ、アーク放電が一つの対向電
極に集中する現象（主に５℃以下の低温で生じ易
い）が防止できる。またリブ１２ａ，１２ｂを含
めたガラス板内面に蛍光膜が塗布されているの
で、リブ部分のガラス板表面が暗くなることはな
い。さらにリブにより蛍光面が増加するから、面
光源としての全体の輝度が上昇する。なお参照番
号１３は、ガラス製の端板であり、この端板をリ
ード線８が貫通して、電極装置Ｅをそれぞれ保持
している。

第１０図は、リブ１２ｃ，１２ｄを密にガラス
板１ｅ，１ｆに設けた場合の第３実施例の変形態
様である。この場合は、第８図に図示電極装置と
同様な電極装置Eaを設けるようにし、多数の電
極装置対を小放電空間にそれぞれ設けることを回
避する。又端板は、電極装置Eaを収容すべく溝
状となつている。このような構成においても第９
図の放電板と同様な放電特性が得られる。

なおグロー放電用電極としては、焼結金属が使
用されるが、多少輝度が低下するが、ニツケル製
のものも使用可能である。

［本発明の効果］ グロー放電によりアーク放電用フイラメントコ
イルが加熱されるので、熱電子放射が促進される
から、急速点灯が可能となる（数10秒）。

活性酸化物が再利用可能であり、かつ黒化現象
が抑制できるので、20000時間程度の長寿命が実
現できる。

グロー放電とアーク放電の双方が共存するの
で、35000Nt程度の超高輝度が実現できる。

アーク放電用電極は、電極装置自体で加熱でき
るので、わざわざ外部予熱装置を設ける必要がな
く、又消費電力もかなり低く抑えることができ
る。また発熱量も低くできる。

グロー放電用の電極がアーク放電状態に移行す
ることがなく、安定した放電が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す概略図。
第２図から第４図は、本発明の第１実施例の変形
態様をそれぞれ示す概略図であり、第３図及び第
４図は、変形部分のみ部分的に示している。第５
図は、本発明の効果を示すグラフ。第６図は、本
発明の第２実施例を示す概略斜視図。第７図から
第８図は、本発明の第２実施例の変形態様を示す
部分斜視図。第９図は、本発明の第３実施例を示
す斜視図である。第１０図は、本発明の第３実施
例の変形態様を相違部分のみ示す斜視図。 １……ガラス管、２……グロー放電用焼結金
属、３……アーク放電用フイラメント電極、４…
…蛍光膜、５，６……放電ガス、７……タングス
テン線、８，１０……引出し線、９……トリガー
用塗料、１１……放電用電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも一部がガラス壁で画成され、ガス
   が封入された放電空間に対向して設けられた一対
   の電極装置を有する放電管において、前記電極装
   置は、電子を放射しうる焼結金属製電極と熱電子
   を放射しうる酸化物を塗布したフイラメント電極
   とを近接して配置し、これらを互いに電気的に平
   行に接続して構成したことを特徴とする放電管。