JPS5925156A - 閃光放電管 - 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】 本発明は、中出力乃至大出力の閃光放電管に関し、特に
光束維持率が良好で、長寿命且つ高信頼性の閃光放電管
に関する。

従来の２０ジユ一ル以上１００ジュールまでの中出力閃
光放電管、または１００ジュール以上の大出力間う“Ｃ
放電管は航空機に塔載されて標識灯として使用されたり
、或いは印刷機のうしのなどに使用されるが、少くとも
２００万回以上の点滅寿命において、光束維持率が９０
％以上の高信頼性を有することが要求される。然るに、
これら高信頼性を要求される閃光放電管を提供するため
の系統的、組織的な調査研究の公表例は殆んどなく、こ
れらの要求を満足する高信頼性閃光放電管は提供されて
いない現状にある。

本発明の目的は、２０ジユ一ル以上１００ジュールまで
の中出力閃光数’ｕ管、または１００ジュール以上５０
０ジュールまでの大出方閃光放厄管にあって、点滅寿命
２００万回において光束維持率９０％以上の特性を有す
る長寿命で高信頼性な閃光放電管を提供することにある
。

一般に閃光放電管の出力Ｗは次式で示される。

Ｗ＝−６−ＣＶ２シュー　Ａ／（ｗ弔）ただし　Ｃ：閃
光放電管に並列に接続され高電圧を発生させるためのコ
ンデ ン′す°の容ＩＱ、で単位は、、ｐ Ｖ：閃光放電り〒の１「負両電極に印加される電圧で単
位は■ぐＶ 上式で示される出方が閃光放電管の正負両型４ｙに印加
されると、管内封入ガスは絶縁破壊を起して放電し、瞬
間的に閃光を発光する。この時に負電極はイオン衝ηを
受げて負−電４２は損耗し、所謂スパッタリング現象を
起し、損耗した電極が飛散して閃光放ｆｆ１ｊ管の容器
内壁に沈着し、所謂管壁の黒化現象となり、発光光束の
減退となって現われ、良好な光束維持率の保持は困難と
なる・従って、高信頼性をイｊする閃う゛Ｃ放電管の提
供は従来Ｉ頃る困難であった。

この現象を中出力または大出力閃光放電管において詳細
に観察し、系統的且つ組織的に研究したところ以下に述
べる現象があることを発見し、以下に述べる手段を構す
ることにより−３を束維持率が良く、長寿命で高信頼性
の閃つし放電管を提供するに至った。すなわち、中出力
または大出力の閃つ℃放電管においては、負電極は点滅
回数が１０数回までは冷陰極の放電動作を行い、１０数
回以上の点滅を繰返すことにより負電極はイオン衝５８
により加熱され熱陰極の放電動作を行うように１よる。

従って、電極損耗の少い光束維持率の良好な高信頼性の
閃つ℃放電管を提供するためには、負電極は点滅初期に
は冷陰極放電に最適な構造とし、点滅回数が進んだ場合
には熱陰極放電に最適な熱陰極構造を兼ね備えることが
必要条件であることを発見した。

この具体的手段として、冷陰極放電動作に対する電極構
造としては、エミッタを含有した難溶性金属粉末よりな
る円柱状の電極を設け、この電極の中心を貫通して放電
面に突出した’ｉ：（ｆ：溶性金属より成る棒状電極を
設け、円柱状電極の放電面と棒状電極の先端の放電面と
の距ｔ［１，を棒状電極の直径の０．６〜１．４５倍に
設定することである。この理由は円柱状電極の放電面と
棒状電極の放電面が冷陰極放電において受けろイオン衝
撃の負荷を均等に負イ且させるためである。

熱陰極放電動作に対する電極４ｊ・７造としては、点滅
回数を繰返すことにより上昇する円柱状電極の温度を、
含有しているエミッタの最適エミッション温度に保持で
きるよ５に電極の容量を設計することがあり、この場合
には棒状電極を含めた円柱状電極の放電面の面積に相関
がある。研究の結果によれば、閃光放電管の出力に対応
した最適の面積範囲を設定することにより、熱陰極とし
ての損耗の少い閃つし放電管の電極を得ることができる
。

［’ｔ　’＋１１　＜ｆの放電面の面積が少い場合には
電極の熱容Ｒ’ｉが小となり、イオン衝５；ζにより負
電極の温度が過度に上昇して電極に含有しているエミッ
タの蒸発が促進され、放電面の面積が大き過ぎる場合は
電（夕の熱容ｔｉｔが大となり、電極の温度は最適なエ
ミッション温度よりも低下し、エミッション不足となる
ために、陰極降下が増大しイオン衝撃がよりはげしくな
り、電極はよりはげしく損耗されることになる。例えば
２０ジユールの中出力管の場合には負電極の放電面の面
積は２６間から９．６朋が最適であり、５００ジユール
の大出力管の３局合はその面積は２８１ｍ　から３２０
朋２が最適である。

更に本発明の目的を効果的に達成するためのもう一つの
手段は、負１０：極のイオンｆｉＪ撃負荷を軽減するた
めに閃光放ＩＬ　１７の出力に応じて封入ガス圧を最適
１１バ範囲に設定することである。すなわち、本発明の
、１メ）合はｌｙｊえば２０ジユールの中出力管で１１
　Ｘｃガスの刺入圧力は２１５〜４００ｔＯｒｒＩＪ″
Ｓ最適であり、５００ジユールの大出力管では封入圧力
は１１０〜２５０　ｔｏｒｒが最適である。前述の如く
閃光放電管の出力を次第に増加させるに従ってガスの封
入圧力を減圧する理由は、出力が」９大するに伴って増
加する負電極の放電面へのイオン衝撃密度を、ガスの圧
力域によるイオン密度域により減少させるためである。

また成る出力値ｊ（おいて最適範囲が存在する理由は、
ガス封入圧力が過小の場合はイオン衝撃密度は軽減する
が、イオンの自由行程が大きくなり電極の飛散物質が放
電管容器の内壁によりイ」着し易くなるためつ６束の減
少がよりはげしくなる。ガス封入圧力が過大の場合は当
然イオン衝撃密度は過剰（・［なり電イ係の損耗はより
はげしくなる。

以上詳述した如く本発明によるつ゛Ｌ束維持率の良好な
長寿命の高信頼性閃光放電τ１゛は、負電極は冷陰極、
熱陰極側放電に適合した。構造とし、閃光放電管の出力
が増大するに従い刺入するＸｅガス圧力は最適範囲内で
減圧することによって提供することが可能である。

以下、本発明の実施例を研究データを用いて説明する。

第１ツ１は本発明の一実施例としての直管形閃光放電管
の断面図である。（１）は閃光放電管の容器を構成する
バルブで透明石英ガラスまたは硬質ガラスより成る。（
２）は棒状軍、極で、タングステンまたは酸化トリウム
入りタングステンより成り、容器（１）と気密シールさ
れ、かつ外部電源と接続される。（３）は負電極を４７
．構成する円柱状電極で、酸化バリウム、酸化トリウム
ｊよどのエミツタセを含有したタングステンまたはモリ
ブデン粉末を高温度で焼結して形成したものである。（
４）はタングステンまたはモリブデンなどの金ハより成
る円柱状１Ｅ極である。（５）は管内を純化するための
ゲッタである。尚、容器（１）内には閃光放電管の出力
によりＡ’ｉ　Ｊ　ｆＫ　Ｋ設定された圧力値にＸｅガ
スを刺入する。

第２図は第１図に示した閃光放電管の負電極において棒
状電極（２）と円柱状１Ｅ極（３）の放電面におげろ位
１６関係を示したものである。通常柿状電極（２）の直
径φは円柱状電極（３）の直径の士ないし了程度に設計
される。Ｅは円柱状電極（３）の放電面と貫通して突出
した棒状電極（２）の先端の放電面との距離を示す。人
は棒状電極（２）と円柱状？［Ｍ　＋３＋を含めた負電
極の放電路に垂直な断面積な示す。

第３図は距離Ｅを棒状電極（２）の直径φの関数とし℃
横軸により、縦軸に−）Ｑ束維持率をとった閃つし電管
の元来維持率特性を点滅回数２００万回において示した
ものである。尚、光束維持率９０％は実用上の許容限界
点を示す。ｒ、ｒ＞　３図から明らかな如く、光束維持
率の許容限界点９０％を（１〜足する距離Ｃは０．６〜
１，４５φの範囲であることが一’Ｉ’ｌｌる。尚、こ
の距離２と光束維持率の関係は閃光放電管の出力２０ジ
ユールないし５００ジユールの範囲ではガス封入圧力に
は関係なく成立するととも研究の結果判明した。

第４図は負電極の断面積へを横１１’Ｊ＋に苅む目盛に
とり、縦軸に光束維持率をとり、閃つｔ放電管の出力を
パラメータにした閃ブＣ放電管の点滅回ｎ　２０゜ガロ
におけるうを束維持率竹性を示したものである。

第４図から光束維持率許容限界点９３％を満足する負電
極の断面積Ａは出力によって変化することが明らかであ
る。研究の結果によれば、出力による断面積への最適範
囲は 出力２０ジユールではＡ＝２．６〜９．６關２出力３５
ジユールではＡ　＝　３．９〜１７．５　ｍｍ”出力１
０６ジユールではＡ−１２〜９１　ｍｍ２出力５００ジ
ユールではＡ　＝　２８〜３２０　ｍ：ｈ”であること
が判明した。

第５図は横軸を対話目盛にして出力−１ｃｖ２をとり、
縦軸を対数目盛にして負電極の断面積Ａをとり、光束維
持率の許容限界点・９０％を満足する第４図に判明した
出力）Ｃ対する断面積Ａの最適範囲を図示したものであ
る。第５図により光束維持率許容限界点９０％を満足す
る断面Ｕ’ｔＡの値を２０ジユールないし５００ジユー
ルの出力範囲において容易に求めることができる。

第６図は横軸をダ」敬目盛にしてＸｅガフ封封入圧力歪
とり、縦１１ｔｌｌ　Ｋ−）Ｙ：束維持率をとり、閃光
放電管の出力をパラメータにした閃ブＣ放電管の点滅回
数２００万回におけるツシ束維持率特性を示したもので
ある。第６図から光束維持率許容限界点９３％を満足す
るＸｅガス封入圧力Ｐは出力によって変化することが明
らかである。研究の結果によれば、出力によるＸｅガス
封入出力Ｐの最適範囲は、出力　２０ジユールではＰ　
＝　２１５〜４００　ｔｏｒｒＵ」力　３５ジユールで
はＰ　＝　１９０〜３７０　ｔｏｒｒ出力１０６ジユー
ルではＰ　＝　１４０〜３００　ｔｏｒｒ出力５００ジ
ュールではＰ　＝　１１０〜２５０　Ｌｏｒｒであるこ
とが↑Ｕ明した。

第７図は杉２　ｆＡｈを対Ｖ目盛にして出力（−ｃＶ　
　をとり、縦軸を対数目盛にしてＸｅガス」゛Ｊ入王カ
Ｐをとり、ｔ’ｃ　ｉ維持率の許容限界点９０％を満足
する第６図にて判明した出力に対するＸｅガス封入圧カ
Ｐの最適範囲を図示したものである。第７図により光束
維持率許容限界点９３％を満足するＸｃガス封入圧力Ｐ
の値を２０ジユールないし５００ジユールの出力範囲に
おいて容易に求めることができる。

土述せる不発明釦よれば、中出刃または大出刃の閃光放
電管において、７６束維持率が良好で、長寿命且つ高信
頼性の閃光ｊｉ！Ｉ電管を提供することができる。従っ
て、本発明による閃光放電管を航突機搭載用などの標識
灯、その他の信号灯、または印刷機用のつ℃源など業務
用または工業用の高信頼性光σ；ｉとして有効にオリ用
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の直管形閃つ′Ｃ放電管の断
面図、第２図Ａ、Ｅは第１図に示した閃光放電管の負電
極拡大側面図及び正面図、第３図は負電極の円柱状電極
と棒状電極との距１ｉｉｆｃ　（ｔを変化させたψ合の
点滅回数２００万回における光束維持率特性図、第４図
は負電極の放電路に垂面な断面積Ａを変化させた場合の
点滅回をり２００万回における゛）゛Ｃ束層重、持率特
性図、第５図は出力４−　ｃｖ　に対応した最適な断面
積Ａの範囲を示す側対融目盛の判性図、第６図はＸｅガ
ス」・１大圧力Ｐを変化させた場その点滅回数２００万
回における光束維持率特性図、第７図は出力値−ＣＶ２
に効応した最適なＸｅガス封入圧力Ｐの範囲を示す側対
０目盛の特性図である。 （１）は閃光放電管の容器、（２）は棒状電極、（３）
は負電極の円柱状電極、（４）は正電極、（５）はゲッ
タである。 第６図 Ｐ（ｔｏｒｒ）　□ 第７図 うＣＶ：　１ｏｕｌ　）−→ 手続補正書 ■、す一件の表示 昭和５７年特許願第　１３４１３０　　　号２、発明の
名称　　閃光放電管 ３、補止をする者 中イ′（との関係　　　′ｌ’ｒ　ｉｉ’ｌ出１）電入
４、代　ｊｌｌｌ　　人　東京１？ｌ！ＸＪｉ宿区西Ｙ
ｊｉ宿１丁１４１８ｉＧ１号（？ｌ１ｉｉｉ　ヒＪＬ　
＋６、　　％＋ｌＬ＋！（によ））増）ノ１１する発明
の故７、捕　１１　　の月　象　明細書の発明の詳細な
説明の欄及び図面。 （１）　　明細書中、第４頁１８行「ことが」を「こと
で」と訂正する。 （２）同、第８頁１９行、第９頁末行及び第１０負１４
行「９３％」を夫々「９０％」と訂正する。 （３）　　図面中、第６図を別紙の通り補正する。 以　　　上 Ｐ（ｔｏｒｒ）　□ −２６１，−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 出力２０ジユール乃至５００ジユールの範囲で動作する
   閃９℃放電管に於いて、負電極の円柱状電極及び棒状７
   ［極のそれぞれの放電面間の距離を上記棒状電極の直径
   の０．６〜１．４５倍に選定したことを特徴とする閃光
   放電管。