JPS5929341A - 閃光放電管 - Google Patents

閃光放電管

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JPS5929341A
JPS5929341A JP13934382A JP13934382A JPS5929341A JP S5929341 A JPS5929341 A JP S5929341A JP 13934382 A JP13934382 A JP 13934382A JP 13934382 A JP13934382 A JP 13934382A JP S5929341 A JPS5929341 A JP S5929341A
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JP
Japan
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output
discharge tube
flash discharge
joules
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP13934382A
Other languages
English (en)
Inventor
Izuru Harada
出 原田
Taisaku Kizaki
木崎 泰作
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oak Co Ltd
Original Assignee
Oak Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5929341A publication Critical patent/JPS5929341A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/70Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr
    • H01J61/80Lamps suitable only for intermittent operation, e.g. flash lamp

Landscapes

  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

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刃閃光放電
管は航空機に搭載されて標識灯として使用されたり、或
いは印刷機の光源などに使用されるが、少なくとも20
0万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
の中出力閃光放電管、または100ジュール以上500
ジュールまでの大出力閃光放電管にあって、点滅寿命2
00万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。
一般に閃光放電管に出力Wは次式で示される。
W=  CV2/2  ジュール(w−sec )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 ンデンサの容量で単位はμF ■:閃光放電管の正負両電極に印 加される電圧で単位はKV 上式で示される出力が閃光放電管の正負両電極に印加さ
れると、管内封入ガスは絶縁破壊を起こして放電し、瞬
間的に閃光を発光する。この時に負電極はイオン衝撃を
受けて損耗し、所謂スパックリング現象を起こし、損耗
した電極が飛散して閃光放電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
頼性を有する閃光放電管の提供は従来類る体難であった
・、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
講することにより光束維持率が良く、長寿命で高信頼性
の閃光放電管を提供するに至った。すなわち、中出力ま
たは大出力の閃光放電管においては、負電極は点滅回数
が10数回までは冷陰極の放電管動作を行い、10数回
以上の点滅を繰り返すことにより負電極はイオン衝撃に
より加熱され熱陰極の放電動作を行うようになる。
従って、電極損耗の少ない光束維持率の良好な高信頼性
の閃光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
面に突出した難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離を棒
状電極の直径00.6〜1.45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るイオン衝撃の負荷を均等に
負担させるためである。
熱陰極放電動作に対する電極構造としては、点滅回数を
繰り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
ように電極の容量を設計することであり、この場合には
棒状電極を含めだ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
損耗の少ない閃光放電管の電極を得ることができる。負
電極の放電面の面積が少ない場合には電極の熱容量が小
となり、イオン衝撃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極の熱容量が大となり、
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
衝撃がより激しくなり、電極はより激しく損耗されるこ
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2.6闘2から9.6mm2が最
適であり、500ジユールの大出力管の場合はその面積
は28mm2から320 mm2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、負電極のイオン衝撃負荷を軽減するために閃光
放電管の出力に応じて封入ガスを最適値範囲に設定する
ことである。すなわち、本発明の場合は例えば20ジユ
ールの中出力管でばXeガスの封入圧力は215〜40
0 torrが最適であり、500ジユールの大出力管
では封入圧力は110〜250 Lorr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、出力が増大する
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セるた
めである。また成る出力値に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(h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付着し易くなるため光
束の減少がより激しくなる。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になり電極の損耗はより激
しくなる。
以上詳述した如く本発明による光束維持率の良好な長寿
命の高信頼性閃光放電管は、負電極は冷陰極、熱陰極両
放電に適合した構造とし、閃光放電管の出力が増大する
に従い封入する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図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
)は棒状電極で、タングステンまたは酸化ナトリウム入
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6(3)は負電極を構成す
る円柱状電極で、酸化バリウム、酸化トリウムなどのエ
ミツタ材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属より成る円柱状正
電極である。(5)は管内を純化するためのゲソクであ
る。尚、容器(1)内には閃光放電管の出力により最適
値に設定された圧力値に×eガスを封入する。
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)と円柱状電極(3)の放電面における位置
関係を示したものである。通當棒状電極(2)の直径φ
は円柱状電極(3)の直径の1/2ないし1/5程度に
設計される。l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
。Aは棒状電極(2)と円柱状電極(3)を含めた負電
極の放電路に垂直な断面積を示す。
第3図は距l1llilを棒状電極(2)の直径φの関
数として横軸にとり、縦軸に光束維持率をとった閃光放
電管の光束維持率特性を点滅回数200万回においてし
めしたものである。尚、光束維持率90%は実用上の許
容限界点を示す。第3図から明らかな如く、光束維持率
の許容限界点90%を満足する距@1.は0.6〜1.
45φの範囲であることが判る。
尚、この距離l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ことも研究の結果判明した。
第4図は負電極の断面積Aを横軸に対数目盛にとり、縦
軸に光束維持率をとり、閃光放電管の出力をパラメータ
にした閃光放電管の点滅回数200万回における光束維
持率特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Aの最適範
囲は 出力 20ジユールではA−2,6〜9.6mm2出力
 35ジユールではA =3.9 〜17.5mm2出
力106ジユールではA=12  〜91  mm2出
力500ジユールではA−28〜320  mm2であ
ることが判明した。
第5図は横軸を対数目盛にして出力CV2/2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図にて判明した
出力に対する断面積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
断面積A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図は横軸を対数目盛にしてXeガス封入圧カPをと
り、縦軸に光束維持率をとり、閃光放電管の出力をバラ
メークにした閃光放電管の点滅回数200万回における
光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J−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ガス封入圧力Pの最適範囲
は、出力 20ジユールではP = 215〜400 
’Lorr出力 35ジユールではP ”’ 190〜
370 torr出力 106ジユールではP = 1
40〜300 torr出力 500シュ゛−ルではp
 −11Q 〜250 torrであることが判明した
第7図は横軸を対数目盛にして出力CV2/2をとり、
縦軸を対数目盛にしてXeガス封入圧カPをとり、光束
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Xe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。
上述せる本発明によれば、申出方または大出力の閃光放
電管において、光束維持率が良好で、長寿命且つ高信頼
性の閃光放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空機搭載用などの標識灯、その
他の信号灯、または印刷機用の光源など業務用または工
業用の高信頼性光源として有効に利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光放電管の断面図
、第2図A、Bば第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
状電極との距離lを変化させた場合の点滅回数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
に垂直な断面積Aを変化させた場合の点滅回数200万
回における光束維持率特性図、第5図は出力CV2/2
に対応した最適な断面積Aの範囲を示す両対数目盛の特
性図、第6図はXeガス封入圧力Pを変化させた場合の
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CV2/2に対応した最適なXeガス封入圧力P
の範囲を示す両対数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)はゲノ
クである。 第6図 P(torr)  −− 第7図 1 2CV(Joul ) ( ( 特許庁長官  若 杉 和 夫  1股(特許庁審問長
               殿)       (
1、事件の表示 昭和57年特許願第  139343  号2、発明の
名称  閃光放電管 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 4、代 理 人 東京都え11宿区西新宿1丁目8番1
号(新1i−圧ル)置東京(031343−5821(
代表)6、補正により増加する発明の数 1)特許請求の範囲を別紙のように補正する。 2)明細書中、第9貞1行、第10負2行及び16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。 P1上 特許請求の範囲 出力20ジユール乃至500ジユールの範囲でH乍する
閃光放電管に於いζ、両対数直交座斗票の+造軸に出力
(ジュール)を、縦軸番こXeカ゛ス士寸人1王ツノ(
torr)を採り、」二記両対数直交座4票31え1l
li上の4点(20,215)、(20,400)、(
500,110)、(500,250)を結んで得られ
る四角形内・の点心こ文寸応じて上記出力及び上記Xe
力゛ス封入圧ノJを選択1−ることを特徴とする閃光放
電管。 第6図 p(torr)□

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
    閃光放電管に於いて、両対数直交座標の横軸に出力(ジ
    ュール)を、縦軸にXeガス封入圧力(torr)を採
    り、上記両対数直交座標平面上の4点(20,415)
    、(20,400)、(500,110)、(500,
    250)を結んで得られる四角形内の点に対応して上記
    出力及び上記Xeガス封入圧力を選択することを特徴と
    する閃光放電管。
JP13934382A 1982-08-11 1982-08-11 閃光放電管 Pending JPS5929341A (ja)

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GB2419460A (en) * 2004-10-18 2006-04-26 Heraeus Noblelight Ltd A discharge lamp for pumping a laser
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