JPS61135041A - 電圧を増大させた低圧アーク放電ランプ - 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】 本発明は低圧アーク放電ランプに関し、詳しくいうと、
ランプ両端間の電圧降下が大きな低圧アーク放電ランプ
に関する。

従来の技術 アーク放電ランプの両端間の電圧降下が大きいことはし
ばしば望まれることである。例えば、安定器なしの放電
ランプにおいては、ランプ両端間の電圧を、他の回路損
失を最小にするためにライン電圧（米国では１１０ボル
ト、目−ロッドでは２２０ボルト）に等しい電圧に上昇
させることが望まれている。

低電力の、すなわち４０Ｗのメタルハライド放電ランプ
においては、安定性を維持するために（安定器の両端間
に約５０〜６０ボルト）ランプの両端間に約５０ボルト
の電圧で動作させることが望まれている。この通常より
高い電圧は水銀圧力を高めることによって得ることがで
きる。しかしながら、これは爆発の可能性を増大させる
。従つて、圧力を増大させることなしに電圧を上昇させ
ることが望まれている。

発明が解決しようとする問題点 圧力、電流、陰極降下環のようなアーク放電ランプの動
作パラメータを変化させることによってアーク放電管の
両端間の電圧が増大できることはこの分野で知られてい
る。しかしながら、これらパラメータを変えることは放
電ランプの性能あるいはある他の面に影響を与える欠点
がある。

発明の目的 従って、本発明の目的は従来技術の欠点を除去すること
である。

本発明の他の目的はランプ両端間の電圧降下を増大させ
たアーク放電ランプを提供することである。

本発明の一面においては、これら目的は細長い実質的に
円筒形状の外囲器とこの外囲器の各端部に位置付けされ
た電極とを有する低圧アーク放電ランプを提供すること
によって達成される。この外囲器は不活性始動ガスおよ
びある量の水銀を含んでいる。外囲器内にはアーク放電
ランプの両端間の電圧を上昇させるための構造手段が含
まれている。

前記構造手段を組込むことにより圧力、電流、陰極降下
環のような動作パラメータのいずれをも変えることなし
にアーク放電ランプ両端間の電圧を増大させることがで
きる。

実施例 以下本発明の好ましい実施例につき添付図面を参照して
詳細に説明する。

第１図は本発明の好ましい実施例であるアーク放電ラン
プ１０を示す。

アーク放電ランプ１０は実質的に円筒形状の外囲器１２
を含んでいる。この外囲器１２は一般に透光性のソーダ
石灰ガラス、鉛ガラス、石英あるいは他の適当な材料に
より作られている。、電極１４は外囲器の軸線方向に対
向する２つの端部１２ａのそれぞれの内部に配置されて
いる。外囲器１２はある量の水銀および例えば約ＩＩＬ
５乃至４トルの範囲の低圧のネオンのような不活性始動
ガスを含むイオン化可能な媒体を含んでいる。アーク放
電ランプ１０の両端間の電圧を上昇させるために石英、
ガラス、セラミック、その他の適当な絶縁材からなる構
造手段１Ｂが外囲器１２内に組み込まれている。第１図
乃至第３図に示されているように、構造手段１Ｂは軸線
方向に間隔を置いて配置された複数の隔壁２０から構成
されており・各隔壁２０はその中に少くとも１つの開口
２２を有している。各隔壁は長軸２３に対しは！直交す
るように外囲器１２を横切って延在しかつ厚ざＴを有し
ている。

最良の結果を得るためにＴは放電ランプの電子エネルギ
ー弛緩距離ｄ　より小さい厚さを有している。この電子
エネルギー弛緩距離は次式で定餞される。

ｄｒ−１＝〔（５ＰＨｇＱシｇ＋３ＰＲＱ１ｎＲ）（Ｐ
ＨｇＱＨｇ＋ＰＦｔＱＲここで、 Ｐｌ（１は蒸気中の水銀粒子数密度 ＰＲは希ガス粒子数密度 Ｑ、ζｇはＨｇによる電子の全非弾性散乱横断面Ｑ１ｎ
はガスによる電子の全非弾性散乱横断面ｑＨｇはＨｇに
よる電子の全散乱横断面ＱＲはガスによる電子の全散乱
横断面 である。

各隔壁２０はランプ内のアークを収れんさせ、アーク放
電ランプ両端間の電圧を増大させる少くとも１つの開口
２２を含んでいる。直径Ｃの開口２２は隔壁２０の中心
にあるいは第１図乃至第３図に示されるように隔壁内で
偏心した位置に配置することができる。開口２２を＠壁
２０の中心から離れた位置に配置しかつ隣接する隔壁２
０の開口２２を整列しないように配置するとランプの有
効アーク長が増大するという利点が生ずる。また、開口
２２がアークランプの長軸２３の回りに交互に配置され
かつ長軸２５を通る共通平面内にある（第１図参照）と
、最大の有効アーク長が得られる。

隔壁２０は外囲器１２の内面に気密封止されてもよい。

しかし、各１！ＩＩ壁２．０の周囲と外囲器１２の内面
間の総面積が開口２２の面積より小ざい場合には気密封
止は不必要である。端部１２１の形成と電極１４のリー
ド線の封止は隔壁２０が組込まれた後で行なうことがで
きる。

各隔壁２０により発生される電圧は開口２２の大きざに
反比例する。外囲器１２の内径Ｂと開口２２の直径Ｃと
の比がほぼｔｌ：１のように小ざい場合には、電圧の増
大が達成できる。電圧の増大を最大にするためには開口
２２の直径ＣはＢ：Ｃの比がほぼ５０：１となるように
十分率す＜シなければならない。隔壁当り約Ｑ、５乃至
約２０ゴルトの電圧増大が比Ｂ＋Ｃに依存して達成可能
である。

次に、具体例および第１図乃至第６図を参照して本発明
をざらに詳しく説明する。

壁厚約１ｙｙｔｍ、長さＸが約９　Ｑ　ｍｍ　、外径約
２５ｒＨＢの外囲器１２を有する４つのアーク放電ラン
プが石英から構成された。各アーク放電ランプは約２．
０トルの圧力の１００％のネオンからなる充填ガスを含
んでいた。

第１図の放電ランプは６つの開口付石英隔壁２０を有す
るように作られ、各隔壁の厚さでは約１　ｍｍであった
。これら隔壁２０はそれぞれ約１０ｍｍの等間隔に配置
された。各電極１４と隣接する隔ｗ、２Ｇとの距離も約
１ａｍｍであった。

６つの各隔壁２０は約Ｑ、　５　ｙｌｍの直径Ｃを有す
る１つの開口２２を含んでいた。この結果Ｂ：Ｃの比は
５０：１となった。これらの開口は放電ランプ１Ｇの長
軸２５の回りに交互に配置された。長軸２３から各開口
２２の中心までの距１１１！ＩＯは約２ｍｍであった。

開口２２はまた、放電ランプ１０の長軸２３を通る共通
平面（例えば、＠１図の図面）平面）と交差している。

第４図は開口付隔壁なしに構成された基醜あるいは制御
用アーク放電ランプ１０１を示す。

第５図は各隔壁２４の厚さでか約１ｍｍである２つの開
口付石英ＷＩ壁２４を含む本発明の他の実施例によるア
ーク放電ランプ１０”を示す。これら隔壁は互いに約２
５　ｍｍの間隔で配置された。各電極１４から隣接する
隔壁２４までの距離は約２゜ｍｍであった。２つの隔壁
２４は＠壁のほぼ中心に同軸的に配置された約２　ｍｍ
の直径Ｃを有する開口２６を備えていた。

第６図は放電ランプのほぼ中心に１つの石英隔ｌ１２４
が配置された本発明のさらに他の実施例によるアーク放
電ランプ１０１１′を示す。この隔壁２４は約１　ｍｍ
の厚さＴを有していた。

第５図で使用された隔壁と同様のこの隔壁２４は約２　
ｍｍの直径Ｃの１つの開口２６を有し、この間口２６は
隔壁２４のほぼ中心に同軸的に配置された。第６図の隔
壁２４はアーク放電ランプ外囲器１２のほぼ中心に配置
された。

次表は上述した４つのアーク放電ランプから得られた電
気的パラメータを示す。放電ランプ１０．１０”および
１０１１′は本発明に従って作られ、放電ランプ１０’
は基準用ランプである。

表　　■ １ｏ　　　　１　　　６　　　７５　　　　ｔｏ　　　
　５６　　１λ０１０１　　４　　　０　　　３９　　
　　ｔｏ　　　　　　　ｊＺ［１０Ｍ　　　５　　　２
　　　４２　　　１０　　　４１４．０１０”　　　６
　　　１５１　　　　ｔｏ　　　　　　　　４．０１０
”　　　５　　　２　　　４５　　　　α５　　　２０
　　１５．０１０１Ｉ′　　６　　１　　３７　　　α
５　　　１５　　１５．０アーク放電ランプ１ｏを基準
用アーク放電ランフ’１　ｏ　’と比較すると、ｔｏチ
アンアのアーク電流においてアーク放電ランプの両端間
の電圧は約９２％増大していることが分る。これは隔壁
当り６ボルトの電圧増大である。

アーク放電ランプ１ｏ＠と１ｏ…とを比較するとＳｔＯ
アンペアのアーク電流において隔壁当り１１ボルト電圧
が増大しており、また０、５アンペアのアーク電流にお
いて隔壁当り８ボルト電圧が増大していることが分る。

上表に示されているように、充填ガス圧をさらに減少さ
せることにより隔壁当り１１ボルトより大きな電圧の増
大を得ることができる。圧力が減少するにつれ、隔壁の
開口のまわりの領域における放電はネオン励起に特有の
赤味がかったものになる。これは約１６ボルトが開口の
まわりに発生されたときに観察された。開口の直径が約
［１，１ｍＷＬより小さい場合には、発生される電圧は
さらに大きくなる。

本発明は螢光層なしの水銀−不活性ガスのグロー放電に
のみ使用を制限されるものではない。例えば、本発明に
よる隔壁を１４＠ＴＩ２ｍ−ローツバ型螢光ランプに使
用した場合、電圧を３９ボルトから１０Ｇボルトに増大
させることができた。

これは安定器の両端間の電圧を１８０ボルトから１２０
ボルトに降下させ、それによって安定器の損失を３５％
減少させるという大なる利点をもたらす。

現在本発明の好ましい実施例と考えられるものを図示し
記載したけれど、特許請求の範囲によって定義された本
発明の範囲から逸脱することなしに種々の変形および変
更がなし得ることはこの分野の技術者には明らかであろ
う。

第１図は本発明によるアーク放電ランプの一実施例を一
部分断面で示す側面図、第２図は第１図のアーク放電ラ
ンプの一部分の断面図、第３図は第１図を３−５線にて
切断した断面図、第４図は本発明の実施例をテストする
際に基準として使用された従来の形式のアーク放電ラン
プの側面図、第５図は本発明の他の実施例の側面図、第
６卸は本発明のさらに他の実施例の側面図である。

１０．１０’、１０”、１０”’　　３７−り放電ラン
プ１２：外囲器 １２＆：端部 １４　：　電極 １８：構造手段 ２０．２４：隔壁 ２２．２６：開口 ２３：長軸 Ｂ：外囲器内径 Ｃ：開口の直径 Ｔ：隔壁の厚さ Ｘ：外囲器の長さ ｄ　：電子エネルギーの弛緩距離 ＦＩＧ、２　　　　　　　　　ＦＩＧ、３ＦＩＧ、４

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸線方向に対向した２つの端部を有する細長い実
   質的に円筒形状の外囲器と、 前記軸線方向に対向した端部のそれぞれの内部に配置さ
   れた第１および第２の電極と、 前記電極間に所定の電圧が印加されたときにプラズマ放
   電を生じさせるための不活性始動ガスおよびある量の水
   銀を含む前記外囲器内に封入されたイオン化可能な媒体
   と、 アーク放電ランプの両端間の電圧を上昇させるための前
   記外囲器内に配置された構造手段とを具備することを特
   徴とする低圧アーク放電ランプ。
2. （２）前記構造手段は前記外囲器を横切る方向に延在し
   、かつ少なくとも１つの開口を有する少なくとも１つの
   隔壁を含み、前記隔壁は前記アーク放電ランプの電子エ
   ネルギー弛緩距離より小さな寸法Ｔを有する特許請求の
   範囲第１項記載の低圧アーク放電ランプ。
3. （３）前記隔壁は前記外囲器の長軸にほぼ直交している
   特許請求の範囲第２項記載の低圧アーク放電ランプ。
4. （４）前記構造手段は前記外囲器内に軸線方向に間隔を
   おいて配置された複数の前記開口を設けた隔壁により構
   成されている特許請求の範囲第２項記載の低圧アーク放
   電ランプ。
5. （５）前記外囲器は内径を有し、かつ前記各隔壁は開口
   径を有しており、前記開口径に対する前記内径の比が隔
   壁当り約０．５ボルトから約２０ボルトの電圧の増大を
   提供する範囲内にある特許請求の範囲第４項記載の低圧
   アーク放電ランプ。
6. （６）前記内径対前記開口径の前記比が約１．１：１乃
   至約５０：１の範囲内にある特許請求の範囲第４項記載
   の低圧アーク放電ランプ。
7. （７）前記各開口が前記各隔壁の中心に配置されている
   特許請求の範囲第４項記載の低圧アーク放電ランプ。
8. （８）前記各隔壁が電気絶縁性材料から形成されている
   特許請求の範囲第４項記載の低圧アーク放電ランプ。
9. （９）前記電気絶縁性材料が石英である特許請求の範囲
   第８項記載の低圧アーク放電ランプ。
10. （１０）前記各開口がそれぞれの隔壁の偏心した位置に
    配置されている特許請求の範囲第４項記載の低圧アーク
    放電ランプ。
11. （１１）隣接する隔壁の前記開口は整列しないように配
    置されている特許請求の範囲第１０項記載の低圧アーク
    放電ランプ。
12. （１２）前記各開口が前記放電ランプの長軸を通る共通
    平面と交差している特許請求の範囲第１１項記載の低圧
    アーク放電ランプ。
13. （１３）前記開口が前記放電ランプの長軸のまわりに交
    互に配置されている特許請求の範囲第１２項記載の低圧
    アーク放電ランプ。