JPS6319749A - 低圧放電灯装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、放電ランプの電極構造を改良した低圧放電灯
装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種の低圧放電灯装置としては電極構造に応じ
て、熱陰極型と冷陰極型とがある。

熱陰極型低圧放電灯装置はコイル状のタングステンの表
面に電子放射物質（以下エミッタという）を塗布したフ
ィラメントを熱陰極として、交流点灯の場合には放電ラ
ンプの一対の電極の両者に、直流点灯の場合には陰極と
して動作する一方に設け、このフィラメントにはホット
スポットと称される高温部を形成する比較的大きなラン
プ電流を通電して、主にアーク放電により放電ランプを
点灯させるものである。

しかし、このような熱陰極型低圧放電灯装置では、フィ
ラメントに通電されるランプ電流が比較的小さく絞られ
て、熱陰極のフィラメントにホットスポットを形成する
に十分な１ｍｔｎが得られない場合には、電極間の放電
がアーク放電からグロー放電に転位する。

このために、カソード側のフィラメントがイオンにより
スパッタリングされて、瞬時にして管壁黒化し、放電ラ
ンプの寿命が尽きるという欠点がある。

一方、冷陰極型低圧放電灯装置は、プレート状または筒
状の金属片を冷陰極としてパルプに一対設けられ、これ
ら冷１ｉ３極間に比較的小さいランプ電流を通電して、
グロー放電により放電ランプを点灯させるものである。

しかし、このような冷陰極型低圧放電灯装置では、冷陰
極に通電されるランプ電流が比較的大きい場合には冷陰
極の大型化が必要となり、あるいは最悪の場合には冷陰
極の温度が上昇して、放電ランプが破損するという欠点
がある。

したがって、従来では熱陰極型の場合には比較的大ぎい
ランプ電流で点灯し、それ以下の比較的小さいランプ電
流で冷陰極型を点灯するような使い分けが行なわれてお
り、１つの放電ランプ内にグロー放電からアーク放電ま
でを連続的に発生させる広範囲な調光を行なうことがで
きなかった。

ところで、近年ではポータプル液晶テレビの液晶ディス
プレイ等の背面を照明するバックライトとして、小型の
低圧放電灯装置が開発されている。

この種の低圧放電灯装置は、小型の放電ランプに加えら
れるランプ電流を適宜制御して放電ランプを調光する調
光機能を点灯回路に持たせており、屋外で放電ランプを
点灯する場合には゛出演を電源としてランプ電流を小さ
く絞る一方で、屋内で放電ランプを点灯する場合には交
流の商用電源に切替えて、Ａ／ｃアダプタを介して放電
ランプに加えられるランプ電流を増大させ、液晶ディス
プレイ等の被照体の照度を高めることができるように構
成されている。

ずなわら、この種の低圧放電灯装置の点灯回路は屋外等
で使用する場合には電池を電源として、放電ランプのラ
ンプ電流を小さく絞るように調整して、消費電力を低減
し、主として電池寿命の長期化を図る一方で、屋内で使
用する場合には電源を電池、から商用電源に切替え、Ａ
／ｃアダプタを介して放電ランプに加えられるランプ電
流を増大させて、液晶ディスプレイの照度を主に増大さ
せて調光するようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来のバックライトとしての
小型の低圧放電灯装置では、その点灯回路の調光範囲が
放電ランプのグロー／アークの放電転位を生ずるランプ
電流領域にあるので、上述したように低圧放電灯装置が
熱陰極型である場合にはグロー放電を生ずるランプ電流
が熱陰極に通電されると、熱陰極のフィラメントがイオ
ンによりスパッタリングされて、瞬時にして管壁黒化す
るという問題がある。

そこで、フィラメントにホットスポットが形成され易い
ようにフィラメント抵抗を大きくする対策が考えられる
が、そのためにはフィラメントパ ねばならず、フィラメント長さを増す場合には、液晶テ
レビ等の小型化に反することとなり、また、フィラメン
トのコイル径の縮小化は現在のコイルリング技術の限界
を超えるという問題がある。

また、バックライトとして組み込まれる低圧放電灯装置
が冷陰極型である場合には、上述したようにアーク放電
を生ずるランプ電流ｆｆｉ域では放電ランプが破損する
という問題がある。

そこで、本発明は、グロー放電からアーク放電までを発
生させる広範囲に亘って放電ランプを調光することがで
きる低圧放電灯装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、グロー放電を主に行なう冷陰極と、アーク放
電を主に行なう熱陰極とを接続してなる複合電極を、放
電ランプの一対の電極のうち、陰極として動作する電極
に設けたものであり、次のように構成される。

すなわち、本発明はバルブ内に対向配置される一対の電
極のうち、陰極として動作する電極を、冷陰極に熱陰極
を接続してなる複合電極に構成する放電ランプと、この
放電ランプの一対の電極に通電するランプ電流を、これ
ら電極間でグロー放電からアーク放電までを発生させる
ように制御する点灯回路とを有することを特徴とする。

（作用） 点灯回路から比較的小さいランプ電流がへ一対の電極に
通電されると、複合電極のうちの冷陰極と他方の電極と
の間でグロー放電が発生して、放電ランプが点灯する。

したがって、熱陰極がグロー放電時のイオンによりスパ
ッタリングされることがなく、管壁黒化を防止すること
ができる。

また、点灯回路から比較的大きいランプ電流が一対の電
極に通電されると、複合電極のうちの熱陰極にホットス
ポットが形成されて、熱電子が放射され、他方の電極と
の間でアーク放電が発生し、放電ランプがグロー放電時
よりも光度を増して点灯する。

したがって、冷陰極に比較的大きなランプ電流が通電さ
れて、放電ランプを破損させるような事態を防止するこ
とができる。

その結果、本発明によれば、放電ランプの調光を、グロ
ー放電からアー１ｉｔｌｌ電までを発生させる広範囲に
亘って行なうことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図〜第３図を参照して説明
する。

第１図は本発明の一実施例の全体構成を示づ回路図であ
り、点灯回路１にバラストとしての抵抗Ｒを介して放電
ランプ２を電気的に接続している。

点灯回路１は商用電源の電ＩＥａ３よび周波数を調整可
能とした可変周波数可変電圧電源１ａに、昇圧トランス
１ｂを介して放電ランプ２に電気的に接続し、この放電
ランプ２にグロー放電からアーク放電までを発生させる
ランプ電流を適宜通電するように構成されている。

放電ランプ２は第２図に示すように構成され、ガラス製
で直管状のバルブ３の管内壁全周に蛍光体よりなる蛍光
体膜（図示省略）がほぼ全長に亘って被着され、水銀や
アルゴン等の希ガスが低圧で封入されている。

そして、バルブ３内両端部には一対の複合電極４．４が
それぞれ封止されている。

これら複合電極４，４はコイル状のタングステンの表面
に電子放射物質（エミッタ）を付着したフィラメントよ
りなる熱陰極４ａ、４ａをガラス製のステム５，５上に
それぞれ植設し、これら熱陰極４ａ、４ａの各内方には
リング状のニッケル製冷陰極４ｂ、４ｂが対向配置され
ている。

各冷陰極４ｂ、４ｂの一端は、インナーリード線６，６
を介して各熱陰極４ａ、４ａの一端に電気的にそれぞれ
接続され、各熱陰極４ａ、４ａの両端にそれぞれ接続さ
れた一対のインナーリード線６，６は各ステム５，５内
を通って、各口金７゜７に固着された一対の口金ピン８
．８にそれぞれ電気的に接続されている。

次に、本実施例の作用について述べる。

点灯回路１より放電ランプ２に比較的大きいランプ電流
、例えば３０ｍＡを通電すると、一対の複合電極４．４
の熱陰極４ａ、４ａであるフィラメントにホットスポッ
トがそれぞれ形成されて、エミッタから熱電子が放射さ
れ、一対の熱陰極４ａ、４ａ間でアーク放電が発生する
。

これにより、バルブ３内で発生した紫外線が蛍光体膜を
励起して可視光を発光し、放電ランプ２が点灯する。

次に、点灯回路１によりランプ電流を徐々に絞って行っ
て、比較的小さいランプ電流、例えば５ｍＡを放電ラン
プ２に通電すると、一対の複合電極４，４の熱陰極４ａ
、４ａであるフィラメントにはホットスポットを形成す
るに足る温度上界が得られず、熱陰極４ａ、４ａ間では
アーク放電が発生しない。

しかし、このとき一対の冷陰極４ｂ、４ｂからイオンが
放射されて、グロー放電が発生する。

これにより、バルブ３内で発生した紫外線が蛍光体膜を
励起して可視光を発光し、放電ランプ２が点灯する。但
し、この点灯時の放電ランプ２のランプ電流が５ｍＡで
あり、アーク放電時の３０ｍＡに比して小さいので、ア
ーク放電時よりは放電ランプ２の明るさが低下して調光
される。

なお、本実施例において、ランプ電流を例えば３０ｍＡ
から徐々に絞って行った場合には、例えば約１２ｍＡ程
度で熱陰１４ａ、４ａのホットスポットが消失し、冷陰
極４ｂ、４ｂ間でグロー放電が開始されたことが確認さ
れた。

また、これとは逆に、ランプ電流を、例えば５ｍＡから
徐々に増大させて行った場合には、例えば約１５ｍＡ程
度で熱陰極４ａ、４ａであるフィラメントにホットスポ
ットが形成され、熱！１３４１ｉＡ　４ａ、４ａ間でア
ーク放電が発生音ることがｌｉ［された。

さらに、本実施例の放電ランプ２の寿命は、熱陰ｔｉ４
ａ、４ａでアーク放電を専ら発生させる場合には、例え
ば約１５００時間以上であり、冷陰極４ｂ、４ｂでグロ
ー放電を専ら発生させる場合には、例えば約２０００時
間以上であり、放電ランプ２の寿命を短縮させることは
ない。

したがって、本実施例によれば、放電ランプ２にグロー
放電からアーク放電までを発生さぼるランプ電流の広範
囲なυ１１［ｌにより、放電ランプ２の寿命に殆ど悪影
響を与えずに広範囲に、かつ連続的に調光することがで
きる。

なお、上記実施例ではバルブ３内に一対の複合電極４．
４をそれぞれ封止した場合について述べたが、本発明は
これに限定されるものではなく、例えば第３図に示すよ
うに一対の複合電極４．４のうちの任意の一方（第３図
では左方）については、熱陰極４ａを省略して、直流点
灯を行なってもよく、本実施例によっても上記実施例と
ほぼ同様の効果が得られる。

また、上記実施例では、バルブ３として直管状のものの
場合について述べたが、本発明は環状、Ｕ字状等その他
形状には限定されず、さらに、冷陰極４ｂ、４ｂの形状
、素材等についても上記実施例に限定されない。

さらにまた、本発明は放電ランプ２に始動回路を設けて
、放電ランプ２をアーク放電により起動させるように構
成してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、放電ランプの一対の電極
のうち、陰極として動作するＴ３８Ａを、冷陰極と熱陰
極とを接続してなる複合￥ｉ極に構成したので、放電ラ
ンプにグロー放電からアーク放電までを発生させるラン
プ電流の広範囲な制御により、放電ランプの寿命に殆ど
悪影響を与えずに広範囲に調光することができる効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る低圧放電灯装置の一実施例の全体
構成を示す回路図、第２図は第１図で示す放電ランプの
一部を切欠して示す一部縦断面図、第３図は本発明の他
の実施例に組み込まれる放電ランプの一部を切欠して示
す一部縦断面図である。 １・・・点灯回路、２・・・放電ランプ、３・・・バル
ブ、４・・・複合電極、４ａ・・・熱陰極、４ｂ・・・
冷陰穫。 出願人代理人　　　波　多　野　　　気筒１図 第２図 第３図 手続補正書（自発） 特許庁長官　　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 昭和６１年特許顆第１６３７２６号 ２、発明の名称 低圧放電灯装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （３０７）　　株式会社　東　芝 ４、代理人 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ６、補正の内容 （１）明細書の第２頁第８〜第１１行記載の１このフィ
ラメントには・・・・・・ものである。」を次のように
改める。 「このフィラメントには主な電流の運び手である熱電子
を放出するための高温部（ホットスポット）を形成する
比較的大ぎなランプ電流を通電して、放電ランプを点灯
させるものである。上記のようにホットスポットを形成
し、ここから熱電子を放出させて放電を起させる放電状
態をアーク放電という。」 （２）明細書の第２頁第１６〜第２０行記載の「場合に
は、・・・・・・黒化し、Ｊを次のように改める。 「場合には、アーク放電が維持できず、電極間の放電が
アーク放電から、電界効果によって電子を放出するグロ
ー放電に転移する。グロー放電に移ると、カソード側の
フィラメントが電界効果によって飛び込んでくるイオン
によりスパッタリングされて、瞬時にしてフィラメント
およびフィラメントに被着されたエミッタが飛散してラ
ンプの管壁が黒化し、Ｊ （３）明細書の第３頁第２〜第６行記載の「−方、冷陰
極型低圧放電灯装置は、・・・・・・ものである。 」を次のように改める。 「一方、冷陰極型低圧放電灯装置は、冷陰極間に比較的
小ざいランプ電流を通電して、グロー放電により放電ラ
ンプを点灯させるものである。すなわち、放電形態がグ
ロー放電であるために電子が電界効果によって放出され
る。この場合、電極は電界効果によるイオンスパッタに
耐えられるだけの熱容量と、電子を放出するための十分
な表面積を持たせたプレート状または筒状の金属片によ
り冷陰極としてバルブ内に一対設けられている。Ｊ（４
）明細書の第３頁第９〜第１５行記載の［場合には・・
・・・・行なわれて４３つ、」を次のように改める。 「場合には熱容量を大きくするためと、表面積をかせぐ
ために冷陰極の大型化が必要となり、あるいは最悪の場
合には冷陰極の温度が上昇して、Ｎ極が溶けてしまう欠
点がある。したがって、従来では比較的大きいランプ電
流により放電ランプを点灯させる場合には熱陰極とし、
それ以下の比較的小さいランプ電流により放電ランプを
点灯させる場合には冷陰極とする使い分けが行なわれて
おり、」 （５）明１１１１書の第５頁第７行記載の「通電される
と、熱陰極」を「通電されると、ホットスポットが形成
されずに熱陰極」に改める。 （６）明細書の第５頁第１１行記載の「大きくする」を
「大きくするなど」に改める。 （７）明細書の第５頁第１２行記載の「フィラメントを
「フィラメント」に改める。 （８）明細書の第５頁第２０行記載の「ランプ電流領域
では」の次に「電極が溶けて」を挿入する。 （９）明細書の第７頁第２〜３行記載の［複合電極・・
・・・・の間で」を「複合電極のうち、電極間距離の小
さい冷陰極同志との間で」に改める。 （１０）明細書の第７頁第９〜１６行記載の［一対の電
極・・・・・・防止することができる。」を次のように
改める。 ｒ一対の複合電極に通電されると、−時的に６陰極間同
志で放電が開始されるが、ランプ電流が大きいので冷陰
極だけでは受けきれずに、熱＋１３ｉの方にも電流が流
れる。すると、熱陰極にホットスポットが形成され、こ
こから熱電子が放出される。電子の放出のし易さは熱陰
極の方が冷陰極よりも出易いので、電子は殆ど熱陰極か
ら放出されるようになり、熱陰極同志によりアーク放電
が行なねれ、放電ランプがグロー放電時よりも光束を増
して点灯する。 したがって、冷陰極に比較的大きなランプ電流が通電さ
れて、放電ランプを破損させるような事態を防止するこ
とができる。 一方、ランプ電流を徐々に絞って行き、熱陰極のホット
スポットが消失するまでランプ電流を絞ると、複合電極
には電界効果によるしか電子が放出されないので、この
場合には電極間距離が短かく、かつ表面積の大きい冷陰
極同志によりグロー放電が行なわれる。ｊ （１１）明ｌＩＩ＠の第９頁第１４〜１７行記載の「一
対の複合電極４，４の・・・・・・熱電子が放射され」
を次のように改める。 「一対の複合電極４，４のうちで、電極間距離の短かい
冷陰極４ｂ、４ｂ同志で一時的に放電が開始されるが、
ランプ電流が大きいので、冷陰極４ｂ、４ｂだけでは受
けきれずに、熱陰極４ａ。 ４ａの方にも電流が流れる。すると、熱陰極４ａ。 ４ａにホットスポットが形成され、ここから熱電子が放
出される。電子の放出のし易さは熱陰極４ａ、４ａの方
が冷陰極４ｂ、４ｂよりも出易いので、電子は殆どが熱
陰極４ａ、４ａから放出されるようになり、Ｊ （１２〉明１１１書の第１０頁第７〜１０行記載の［熱
陰極４ａ、４’ａ・・・・・・グロー放電が発生する。 」を次のように改める。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　バルブ内に対向配置される一対の電極のうち、陰極と
   して動作する電極を、冷陰極に熱陰極を接続してなる複
   合電極に構成する放電ランプと、この放電ランプの一対
   の電極に通電するランプ電流を、これら電極間でグロー
   放電からアーク放電までを発生させるように制御する点
   灯回路とを有することを特徴とする低圧放電灯装置。