JPH0564416B2 - - Google Patents

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JPH0564416B2
JPH0564416B2 JP12471585A JP12471585A JPH0564416B2 JP H0564416 B2 JPH0564416 B2 JP H0564416B2 JP 12471585 A JP12471585 A JP 12471585A JP 12471585 A JP12471585 A JP 12471585A JP H0564416 B2 JPH0564416 B2 JP H0564416B2
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JP
Japan
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light
electrons
cathode
emitting
anode
Prior art date
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JP12471585A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS61284050A (en
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Tadao Uetsuki
Makoto Toho
Seigo Wada
Ryohei Itaya
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、管内に封入した光放射気体を電子と
の衝突により励起させ、光を管外へ放射する光放
射電子管に関する。
Detailed Description of the Invention (Technical Field) The present invention relates to a light-emitting electron tube that excites a light-emitting gas sealed inside the tube by collision with electrons and emits light outside the tube.

(背景技術) 先行技術として、例えば、特願昭58−106230号
に示すようなランプがある。
(Background Art) As a prior art, for example, there is a lamp as shown in Japanese Patent Application No. 106230/1982.

かかるランプは第1図に示すように、所望の光
放射(ここにいう光放射とは、紫外線放射および
赤外線放射を含む)に対して透光性を有する材
料、例えば、透明ガラスにより気密に形成された
管体1の内部には、一対のカソード2a,2bが
配設されており、両カソード2a,2bの少なく
とも一方は熱電子放射型である(説明の都合上、
同図において左側のカソード2aを熱電子放射型
のカソードとする)。上記両カソード2a,2b
の略中間にはメツシユ状あるいは格子状の如き電
子通過性のアノード3が配設されている。また、
管体1の内部には希ガスあるいは蒸気化水銀の如
き電子の衝突により励起され、光を放射しうる低
圧の光放射気体が封入されている。そして、アノ
ード3とカソード2a,2bとの間にはそれぞれ
直流電圧が、抵抗4を介して直流電源5によつて
印加される。上記直流電圧の大きさは、一方のカ
ソード2aより放出された熱電子を加速すると共
に、ビーム状に形成してアノード3に到達させ、
アノード3を通過した後は減速し、他方のカソー
ド2bに到達する直前で速度が0になるように設
定されている。
Such a lamp, as shown in FIG. A pair of cathodes 2a, 2b is disposed inside the tubular body 1, and at least one of the cathodes 2a, 2b is of the thermionic emission type (for convenience of explanation,
In the figure, the cathode 2a on the left side is a thermionic emission type cathode). Both cathodes 2a, 2b mentioned above
An electron-permeable anode 3 having a mesh or lattice shape is disposed approximately in the middle of the electrode. Also,
A low-pressure light-emitting gas such as a rare gas or vaporized mercury that can be excited by collision with electrons and emit light is sealed inside the tube 1 . A DC voltage is applied between the anode 3 and the cathodes 2a, 2b by a DC power source 5 via a resistor 4, respectively. The magnitude of the DC voltage is such that the thermoelectrons emitted from one cathode 2a are accelerated, formed into a beam shape, and reach the anode 3;
After passing through the anode 3, the speed is decelerated, and the speed is set to zero just before reaching the other cathode 2b.

次に、このように構成されたランプの動作を簡
単に説明すると、熱電子放射型のカソード2aよ
り放出された電子は電界により加速され、その大
半はそのままアノード3を通過し、減速電界域に
入り、カソード2bの直前で失速し、速度が0に
なつた電子は逆向きに加速される。このように、
電子はアノード3を中心に往復運動し、封入され
た物質(例えば、蒸気化水銀)に何度も衝突し励
起発光を引き起こすので、より効率良く紫外線放
射が成され、発光効率の高いランプが得られると
いうものである。
Next, to briefly explain the operation of the lamp configured as described above, electrons emitted from the thermionic emission type cathode 2a are accelerated by the electric field, and most of them pass through the anode 3 as they are and enter the deceleration electric field region. The electrons enter the cathode 2b, stall just before the cathode 2b, and have a velocity of 0, which accelerates them in the opposite direction. in this way,
The electrons reciprocate around the anode 3 and collide with the enclosed substance (e.g., vaporized mercury) many times to cause excited light emission, which results in more efficient ultraviolet radiation and a lamp with high luminous efficiency. It is said that it will be done.

しかしながら、アノード3とカソード2a,2
bの距離が長いと、その間で電子は水銀原子と衝
突するため、かなり高い電圧を与えてやらなけれ
ばアノード3を通過しない。しかも、その場合、
電流−電圧特性は負となり、一般の放電灯と同様
に電流制限要素が必要になり、一般の放電灯と差
異がなくなる。また、電圧が低いと電子と水銀原
子との非電離衝突のため空間電荷が生じ、電子は
アノード3を通過しない。
However, the anode 3 and cathode 2a, 2
If the distance b is long, the electrons will collide with mercury atoms between them, and will not pass through the anode 3 unless a fairly high voltage is applied. Moreover, in that case,
The current-voltage characteristic is negative, and a current limiting element is required like a general discharge lamp, so there is no difference from a general discharge lamp. Furthermore, when the voltage is low, space charges are generated due to non-ionizing collisions between electrons and mercury atoms, and the electrons do not pass through the anode 3.

一方、アノード3とカソード2a,2bの距離
が短いと、上記の理論通りの現象は生じうるが、
発光領域自体が小さいので、全体の光束が低いと
いうことがわかつた。
On the other hand, if the distance between the anode 3 and cathodes 2a, 2b is short, the phenomenon according to the above theory may occur;
It was found that because the light emitting area itself was small, the overall luminous flux was low.

(発明の目的) 本発明は、上記問題点を改善するためになされ
たもので、その目的とするところは、光放射電子
管としての特徴、つまり電流−電圧特性が正であ
るという特徴を生かし、かつ、より発光効率の高
いランプを提供するにある。
(Object of the Invention) The present invention has been made to improve the above-mentioned problems, and its purpose is to take advantage of the characteristics of a light-emitting electron tube, that is, its positive current-voltage characteristics. Another object of the present invention is to provide a lamp with higher luminous efficiency.

(発明の開示) 本発明は、内部に低圧の光放射気体が封入さ
れ、光放射に対して透光性を有する管体と、該管
体内に配設された2つの熱電子放射型のカソード
と、電子通過性のアノードとを具備して成る光放
射電子管において、電流−電圧特性を正とするこ
とにより電流制限要素を不要とすると共に、より
高い発光効率が得られるようにしたものである。
(Disclosure of the Invention) The present invention comprises a tubular body in which a low-pressure light emitting gas is sealed and is transparent to light radiation, and two thermionic-emitting cathodes disposed within the tubular body. and an electron-transmissive anode, in which a current-voltage characteristic is made positive, thereby eliminating the need for a current-limiting element and achieving higher luminous efficiency. .

以下、本発明を実施例に基づき詳述する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on Examples.

実施例 1 第2図は本発明の第1実施例に係る原理図を示
すもので、所望の光放射(ここにいう光放射と
は、紫外線放射および赤外線放射を含む)に対し
て透光性を有する材料、例えば、透明ガラスによ
り気密に形成された管体1の内部には、熱電子放
射型の第1のカソード2aが配設され、該カソー
ド2aから距離L1の位置に電子通過性のアノー
ド3が配設され、さらにアノード3から距離L2
の位置に熱電子放射型の第2のカソード2bが配
設されている。ここで、電子の平均自由行程をλ
とすると、L1<λ<L2なる関係がある。なお、
管体1の内部には希ガスあるいは蒸気化水銀の如
き電子の衝突により励起され、光を放射しうる低
圧の光放射気体が封入され、管体1の内面には必
要に応じて螢光体が被着される。そして、カソー
ド2a,2bのそれぞれの両端には加熱用電源6
が接続され、アノード3と第1のカソード2aと
の間に直流電源5が接続されている。
Embodiment 1 FIG. 2 shows a principle diagram according to the first embodiment of the present invention. A first cathode 2a of the thermionic emission type is disposed inside the tube body 1, which is airtightly formed of a material having a material such as transparent glass. An anode 3 is arranged, and further a distance L 2 from the anode 3
A thermionic emission type second cathode 2b is disposed at the position. Here, the mean free path of the electron is λ
Then, there is a relationship L 1 <λ<L 2 . In addition,
A low-pressure light-emitting gas such as a rare gas or vaporized mercury that can be excited by the collision of electrons and emit light is sealed inside the tube 1, and a phosphor is provided on the inner surface of the tube 1 as necessary. is deposited. A heating power source 6 is provided at both ends of each of the cathodes 2a and 2b.
is connected, and a DC power supply 5 is connected between the anode 3 and the first cathode 2a.

次に、上記実施例の動作を第3図により、光放
射気体が水銀の場合を例に挙げ説明する。
Next, the operation of the above embodiment will be explained with reference to FIG. 3, taking as an example the case where the light emitting gas is mercury.

第1のカソード2aから直流電源5によつてア
ノード3に向かつて引き出された電子は、アノー
ド3を通過した後、水銀原子と衝突し水銀原子を
電離させる。それによつて空間を電気的に中和さ
せ、カソード2aからの放出電子を(空間電荷の
影響を受けないで)管体1内全体へ入射させ、管
体1内全体の中和を維持させる。そのため、入射
電子のエネルギーは水銀原子の励起発光を引き起
こすにはかなり高いもの(+数eV)である。こ
のエネルギーの高い電子(高エネルギー電子)
を、第2のカソード2bから放出された数eV以
下の低エネルギーの熱電子(低エネルギー電子)
に衝突させることにより、それぞれの電子のエネ
ルギーを平均化させる。その平均化されたエネル
ギー(5〜10eV)が水銀原子の励起発光に最適
なものとなる。
Electrons drawn from the first cathode 2a toward the anode 3 by the DC power supply 5 collide with mercury atoms after passing through the anode 3, and ionize the mercury atoms. As a result, the space is electrically neutralized, electrons emitted from the cathode 2a are allowed to enter the entire interior of the tube 1 (without being affected by space charges), and the neutralization of the entire interior of the tube 1 is maintained. Therefore, the energy of the incident electron is quite high (+ several eV) to cause the excited emission of mercury atoms. This high energy electron (high energy electron)
is a low-energy thermal electron (low-energy electron) of several eV or less emitted from the second cathode 2b.
By colliding with the electrons, the energy of each electron is averaged. The averaged energy (5 to 10 eV) is optimal for excitation and emission of mercury atoms.

ところで、第1のカソード2aからの放出電子
は水銀原子を電離させるが、それは第1のカソー
ド2aとアノード3の間ではほとんど生じない。
そのため、電流−電圧特性は正になり電流制限要
素は不要となる。
Incidentally, although the emitted electrons from the first cathode 2a ionize mercury atoms, this hardly occurs between the first cathode 2a and the anode 3.
Therefore, the current-voltage characteristic becomes positive and no current limiting element is required.

実施例 2 第4図は本発明の第2実施例に係る原理図を示
すもので、第1のカソード2aと、そのカソード
2aから電子の平均自由行程より短い位置に配設
された電子通過性のアノード3との間に、封入原
子を十分に電離できるだけのエネルギーを電子が
もつような電圧を与え、高エネルギー電子を放出
させると共に、アノード3と、そのアノード3か
ら電子の平均自由行程より長い位置に配設された
第2のカソード2bとの間に、封入原子を励起さ
せるのに最適なエネルギーをもつような電圧(電
離電圧より低い)を与え、低エネルギー電子を放
出させるようにしたものである。なお、前記第1
実施例と同等構成には同一符号が付してある。
Embodiment 2 FIG. 4 shows a principle diagram according to a second embodiment of the present invention, which includes a first cathode 2a and an electron-transmissive structure disposed at a position shorter than the mean free path of electrons from the cathode 2a. A voltage is applied between the anode 3 and the anode 3 so that the electrons have enough energy to sufficiently ionize the enclosed atoms, emitting high-energy electrons, and the electron has a mean free path longer than the mean free path of the electron from the anode 3. A voltage (lower than the ionization voltage) that has the optimum energy to excite the enclosed atoms is applied between the second cathode 2b and the second cathode 2b disposed at the same position, thereby emitting low-energy electrons. It is. Note that the first
Components that are equivalent to those in the embodiment are given the same reference numerals.

次に、上記実施例の動作を第5図を参照して説
明する。直流電源5によつて第1のカソード2a
からアノード3に向かつて引き出された電子(高
エネルギー電子)は、アノード3を通過した後、
封入原子に衝突し、封入原子を電離させる。その
場合、電離した後の加速的な電界が存在しないた
めに、電子なだれを引き起こさない。そして、電
離により空間が中和されると、第2のカーソド2
bからアノード3に向かつて直流電源7によつて
電子が加速される。この電圧は封入気体を励起さ
せるだけのもので、電離を引き起こすほど高くな
い。そのため、第2のカソード2bから放出され
た電子(低エネルギー電子)は、途中で封入物質
に衝突し、その封入物質を励起させながらアノー
ド3の方向へドリフトして行く。この低エネルギ
ー電子は電離を引き起こさないので、電流−電圧
特性は正になり電流制限要素は不要となる。
Next, the operation of the above embodiment will be explained with reference to FIG. The first cathode 2a is connected by the DC power supply 5.
After passing through the anode 3, the electrons (high-energy electrons) extracted from the source toward the anode 3,
It collides with the enclosed atoms and ionizes them. In that case, since there is no accelerating electric field after ionization, no electron avalanche is caused. Then, when the space is neutralized by ionization, the second cursode 2
Electrons are accelerated by the DC power source 7 from b toward the anode 3. This voltage is only sufficient to excite the enclosed gas and is not high enough to cause ionization. Therefore, the electrons (low-energy electrons) emitted from the second cathode 2b collide with the encapsulated material on the way and drift toward the anode 3 while exciting the encapsulated material. Since these low-energy electrons do not cause ionization, the current-voltage characteristic becomes positive and no current limiting element is required.

(発明の効果) 本発明は上記のように、内部に低圧の光放射気
体が封入され、光放射に対して透光性を有する管
体と、該管体内に配設された熱電子放射型の第1
のカソードと、該カソードからの距離が電子の平
均自由行程より短い位置に配設された電子通過性
のアノードと、該アノードからの距離が電子の平
均自由行程より長い位置に配設された熱電子放射
型の第2のカソードとを具備して成る光放射電子
管であつて、上記第1のカソードとアノード間に
光放射気体を電離させるに充分な電圧を与え、高
エネルギー電子を放出させると共に、上記第2の
カソードから低エネルギー電子を放出させて、電
離を引き起こす電子と発光を引き起こす電子を分
離させたことにより、電流−電圧特性が正で、し
かも発光効率の高い光放射電子管を提供できた。
(Effects of the Invention) As described above, the present invention includes a tube in which a low-pressure light emitting gas is sealed and is transparent to light radiation, and a thermionic emission type disposed inside the tube. 1st of
a cathode, an electron-transmissive anode disposed at a position where the distance from the cathode is shorter than the mean free path of electrons, and a thermal anode disposed at a position where the distance from the anode is longer than the mean free path of electrons. A light-emitting electron tube comprising an electron-emitting second cathode, wherein a voltage sufficient to ionize the light-emitting gas is applied between the first cathode and the anode to emit high-energy electrons. By emitting low-energy electrons from the second cathode to separate electrons that cause ionization and electrons that cause light emission, it is possible to provide a light-emitting electron tube with positive current-voltage characteristics and high luminous efficiency. Ta.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来例の原理図、第2図は本発明の第
1実施例を示す原理図、第3図は同上の動作説明
図、第4図は本発明の第2実施例を示す原理図、
第5図は同上の動作説明図である。 1……管体、2a,2b……カソード、3……
アノード、5,6,7……直流電源。
Fig. 1 is a principle diagram of a conventional example, Fig. 2 is a principle diagram showing a first embodiment of the present invention, Fig. 3 is an explanatory diagram of the same operation, and Fig. 4 is a principle diagram showing a second embodiment of the present invention. figure,
FIG. 5 is an explanatory diagram of the same operation as above. 1... tube body, 2a, 2b... cathode, 3...
Anode, 5, 6, 7...DC power supply.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 内部に低圧の光放射気体が封入され、光放射
に対して透光性を有する管体と、該管体内に配設
された熱電子放射型の第1のカソードと、該カソ
ードからの距離が電子の平均自由行程より短い位
置に配設された電子通過性のアノードと、該アノ
ードからの距離が電子の平均自由行程より長い位
置に配設された熱電子放射型の第2のカソードと
を具備して成る光放射電子管であつて、上記第1
のカソードとアノード間に光放射気体を電離させ
るに充分な電圧を印加し、そこから高エネルギー
電子を放出させると共に、前記第2のカソードか
ら低エネルギー電子を放出させることを特徴とす
る光放射電子管。 2 前記低エネルギー電子は、前記高エネルギー
電子と衝突してエネルギーが平均化され、その平
均化されたエネルギーの値が前記光放射気体を励
起するのに最適な値となるようなエネルギー値を
有する電子である特許請求の範囲第1項記載の光
放射電子管。 3 前記低エネルギー電子は、前記光放射気体を
励起するのに最適なエネルギー値を有する電子で
ある特許請求の範囲第1項記載の光放射電子管。
[Scope of Claims] 1. A tube in which a low-pressure light emitting gas is sealed and is transparent to light radiation, and a thermionic-emitting first cathode disposed within the tube. , an electron-transmissive anode disposed at a position where the distance from the cathode is shorter than the mean free path of electrons, and a thermionic emission type disposed at a position where the distance from the anode is longer than the mean free path of electrons. A light-emitting electron tube comprising: a second cathode;
A light-emitting electron tube characterized in that a voltage sufficient to ionize a light-emitting gas is applied between the cathode and anode of the light-emitting gas, and high-energy electrons are emitted therefrom, and low-energy electrons are emitted from the second cathode. . 2. The low-energy electrons collide with the high-energy electrons to average their energy, and have an energy value such that the averaged energy value is an optimal value for exciting the light-emitting gas. The light-emitting electron tube according to claim 1, which is an electron. 3. The light-emitting electron tube according to claim 1, wherein the low-energy electrons are electrons having an energy value optimal for exciting the light-emitting gas.
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