KR101031379B1

KR101031379B1 - 가스 방전관

Info

Publication number: KR101031379B1
Application number: KR1020047014863A
Authority: KR
Inventors: 요시노부 이토; 마사키 이토; 코지 마쯔시타
Original assignee: 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2004-02-12
Publication date: 2011-04-26
Also published as: CN100401454C; EP1594154A4; US20060145580A1; WO2004073011A1; EP1594154B1; JP2004265625A; CN1701412A; US7288893B2; EP1594154A1; DE602004020586D1; AU2004211107B2; KR20050099455A; JP3984177B2; AU2004211107A1

Abstract

본 발명에 의한 가스 방전관(10)은, 가스가 봉입된 밀봉 용기(12) 내에 배치된 양극부(24)와 음극부(52)의 사이에 방전을 발생시키는 것으로서, 양극부와 음극부의 사이에 배치되고, 양극부와 음극부의 사이의 방전로를 협착하는 관통공(46)을 가지는 통 모양의 방전로 제한부(28)와, 방전로 제한부를 지지하는 전기 절연성의 방전로 제한부 지지부(30)를 갖추고 있다. 방전로 제한부의 선단 부분은, 음극부 측으로 돌출하는 원통형의 돌출부(44)를 가지고, 이 돌출부(44)의 외경을 D, 돌출부의 높이를 H라고 할 경우, D/H가 0.5∼2.0의 범위 내에 있다. 이 구성에서는, 돌출부의 선단 근방에 강한 전류계를 발생시킬 수가 있고, 이에 의해 시동 전압을 저하시켜, 방전을 확실히 발생시키는 것을 가능하게 한다.

방전관, 양극부, 음극부, 돌출부, 제한부, 지지부, 전류계

Description

가스 방전관{GAS DISCHARGE TUBE}

본 발명은 특히 분광기나 크로마토그라피(chromatography) 등의 광원으로서 이용하기 위한 중수소 램프와 같은 가스 방전관에 관한 것이다.

종래, 상술한 것 같은 분야의 기술로서는 특개평 7-288106호 공보나 특개평 10-64479호 공보에 개시된 것이 알려져 있다. 어느 가스 방전관도 양극부와 음극부의 사이의 방전로 상에 금속제의 격벽을 배치하고, 이 격벽에 작은 구멍을 형성하고, 이 작은 구멍에 의해 방전로를 협착(狹窄)시키는 구성을 취하고 있다. 이 구성에 있어서는, 방전로 상의 작은 구멍에 의해 고휘도의 광을 얻을 수 있다. 특히, 특개평 7-288106호 공보에 개시된 가스 방전관에서는, 작은 구멍, 즉 방전로를 협착시키는 부분의 길이를 길게 함으로써, 휘도를 더욱 높이고 있다. 한편, 특개평 10-64479호 공보에 개시된 가스 방전관은, 사용 구멍의 길이를 길게 함과 동시에, 격벽을 복수매 배치함으로써 고휘도화를 꾀하고 있다.

가스 방전관의 기술 분야에 있어서의 고휘도화라고 하는 요청은 상술한 공보에 기재의 기술에 의해 비교적 만족되고 있다.

그렇지만, 방전로를 협착시키는 부분을 길게 할 경우, 방전이 일어나기 어렵다고 하는 문제점이 있다. 이 문제점에 대해서, 특개평 10-64479호 공보에 개시된 가스 방전관에서는, 금속제 격벽을 복수매 배치하고, 방전을 단계적으로 발생시킴으로써 회피하고 있지만, 전원 회로가 복잡화 한다고 하는 문제가 있다.

그래서, 본 발명의 목적은, 방전로를 협착하는 부분의 길이에 관계없이, 방전을 확실히 발생시키는 것이 가능한 가스 방전관을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 가스가 봉입된 밀봉 용기와 밀봉 용기 내에 배치된 양극부와, 밀봉 용기 내에 배치되어 있고, 양극부에 대해서 이격되고, 양극부의 사이에 방전을 발생시키는 방전부를 구획 형성하는 음극부와, 양극부와 음극부의 사이에 배치되어 있고, 방전로를 협착하는 관통공을 가지는 통 모양의 도전성의 방전로 제한부로서, 외부 전원에 전기적으로 접속되도록 되어 있는 방전로 제한부와, 방전로 제한부를 지지하는 전기 절연성의 방전로 제한부 지지부를 구비하고, 방전로 제한부가, 음극부 측으로 돌출하는 원통형의 돌출부를 가지고, 돌출부의 높이(H)에 대한 돌출부의 외경(D)의 비(D/H)가 0.5∼2.0의 범위 내에 있는 가스 방전관을 제공한다.

이와 같이, 방전로 제한부가 음극부의 방향에 대해서 돌출한 형상으로 하고, 한편, D/H를 0.5∼2.0의 범위 내로 한 경우, 방전로 제한부와 음극부의 사이의 전계가 불평등하게 되고, 돌출부의 선단 근방에 강한 전류계를 발생시킬 수가 있고, 이에 의해 시동 전압을 저하시킬 수가 있다. 이것은, 시동 방전의 발생을 용이화 하는 것이고, 더 나아가서는 주방전도 확실히 발생시키는 것이 가능하게 된다.

또, 방전로 제한부에 있어서의 돌출부의 외경을 1.0∼2.0mm의 범위 내로 하 는 것이 유효하다. 이 경우, 음극부와 방전로 제한부의 사이에 발생되는 시동 방전을, 방전로 제한부의 돌출부의 선단부, 관통공 근방에만 효과적으로 발생시킬 수가 있다.

또한, 방전로 제한부에 있어서의 관통공을, 양극부 측에 설치되고 한편 내경이 일정한 작은 구멍부와, 작은 구멍부에 연결 설치되어 음극부 측으로 늘어나고 한편 음극부 측만큼 직경 확대된 직경 확대 구멍부로 구성하는 것이 바람직하다. 주로 작은 구멍부가 방전을 협착하는 부분으로서 기능하고, 직경 확대 구멍부가 그 내부에서 양호한 아크볼(arc ball)을 형성하여 고휘도화에 기여하기 때문이다. 또한, 직경 확대 구멍부의 내주면을 원추형으로 하고, 직경 확대 구멍부의 깊이(A)를 0.3∼1.3mm의 범위 내로, 직경 확대 구멍부의 개구 각도(θ)를 60°∼90°의 범위 내로 한 경우에는, 보다 안정된 아크볼이 형성된다.

본 발명의 상기의 특징이나 이점, 및 그 외의 특징이나 이점은, 첨부 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명으로부터 당업자에 있어 분명하게 된다.

도 1은 본 발명의 제1의 실시 형태와 관련된 가스 방전관을 나타낸 단면도(端面圖)이다.

도 2는 도 1의 가스 방전관에 있어서의 방전로 제한부를 확대하여 나타낸 단면도(斷面圖)이다.

도 3은 본 발명의 제2의 실시 형태와 관련된 가스 방전관을 나타낸 단면도(端面圖)이다.

도 4는 본 발명에 의한 가스 방전관의 제3의 실시 형태에 관련된 가스 방전관을 나타낸 단면도(端面圖)이다.

도 5는 도 4의 가스 방전관에 있어서의 방전로 제한부를 확대하여 나타낸 단면도(斷面圖)이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 가스 방전관의 매우 적합한 여러 가지의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서,「상」, 「하」등의 방향을 나타내는 용어에 대해서는 각 도의 상태에 기초하여 말하는 것으로 하고, 편의적인 용어이고, 제한적 용어로서 해석되는 것은 아니다.

［제1의 실시 형태］

도 1은 본 발명의 제1의 실시 형태와 관련된 가스 방전관을 축선(관축) 방향으로 직각인 방향으로 절단하여 나타낸 단면도(端面圖)이다. 도 1에 나타내는 가스 방전관(10)은 사이드(side) 온(on) 형태의 중수소 램프이고, 이 방전관(10)은, 중수소 가스가 수백 Pa 정도 봉입된 유리제의 밀봉 용기(12)를 가지고 있다. 이 밀봉 용기(12)는, 일단측을 밀봉한 원통형의 측관부(14)와, 이 측관부(14)의 타단측을 밀봉하는 스템부(stem part)(도시하지 않음)로 이루어지고, 측관부(14)의 일부가 광 출사창(18)으로서 이용되고 있다. 이 밀봉 용기(12) 내에는 발광부 조립체(20)가 수용되어 있다.

발광부 조립체(20)는 세라믹스(ceramics) 등의 전기 절연성의 베이스부(base part)(22)를 가지고 있다. 베이스부(22)는 광 출사창(18)에 대향하여 배치되어 있 다. 베이스부(22)의 상방에는 평판 모양의 양극부(24)가 배치되어 있고, 이 양극부(24)의 하면에는, 스템부에 세워 설치하여 관축(측관의 중앙축선) 방향으로 늘어나서 존재하는 스템핀(stem pin)(26)의 선단 부분이 전기적으로 접속되어 있다.

또, 발광부 조립체(20)는, 후술의 방전로 제한부(28)를 지지하기 위한 세라믹스 등으로 이루어지는 전기 절연성의 판 모양의 방전로 제한부 지지부(이하, 「지지부」라 함)(30)를 가지고 있다. 이 지지부(30)는 베이스부(22)의 표면에 맞닿도록 하여 고정되어 있다. 지지부(30)는 양극부(24)보다 두껍고, 그 중앙의 하면에, 양극부(24)가 배치되는 오목부(32)가 형성되어 있다. 이 오목부(32)에 양극부(24)가 배치되고, 한편, 지지부(30)가 베이스부(22)에 고착된 상태에서는, 양극부(24)는 스템핀(26)과 지지부(30)의 사이에 끼워진 상태로 된다. 또, 지지부(30)의 중앙에는 개구(34)가 형성되어 있고, 이 개구(34)가 방전로의 일부를 형성하고 있다.

또한, 지지부(30)의 표면에는 도전판(36)이 맞닿도록 배치되어 있다. 도전판(36)은 스템부에 세워 설치한 스템핀(38)의 선단 부분(도시하지 않는다)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 도전판(36)의 중앙에는 개구(40)가 형성되어 있고, 도전판(36)이 지지부(30)에 고정된 상태에 있어서 이 개구(40)는 지지부(30)의 개구(34)와 동축으로 배치되어 방전로의 일부를 이루는 것으로 된다.

도전판(36)의 표면의 중앙에는, 양극부(24)로부터의 방전로를 협착 내지는 제한시키기 때문에, 금속(예를 들면, 몰리브덴, 텅스텐, 혹은 이들로부터 이루어지는 합금) 등의 도전성 재료로부터 만들어진 방전로 제한부(28)가, 상기의 개구 (34, 40)와 동축으로 되도록 용접 고정되어 있다. 따라서, 방전로 제한부(28)로는, 도전판(36) 및 스템핀(stem pin)(38)을 개재하여 외부로부터의 급전이 가능하게 되어 있다.

방전로 제한부(28)는, 도 2에 명시하듯이, 원통형이고, 도전판(36) 측의 단부에는 고정용의 플랜지부(42)가 형성되어 있다. 또, 방전로 제한부(28)에 있어서 플랜지부(42)로부터 상방으로 돌출하고 있는 원통형 부분을 돌출부(44)라고 칭하지만, 이 돌출부(44)의 외경 D는 1.0∼2.0mm의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 또, 돌출부(44)의 높이 내지는 돌출량을 H라고 할 경우, 돌출부(44)의 외경 D와의 관계 D/H는 0.5∼2.0의 범위 내에 있도록 하는 것이 매우 적합하다. 또한, 방전로 제한부(28)의 내측은, 방전로를 협착하기 위한 관통공(46)으로 이루어져 있고, 이 관통공(46)은, 양극부(24) 측에 설치된 내경이 일정한 작은 구멍부(48)와, 이 작은 구멍부(48)에 연결 설치되고 상방으로 늘어나고 한편 상방에 걸쳐 직경 확대된 롯드 형상의 직경 확대 구멍부(50)로 구성되어 있다. 작은 구멍부(48)는 주로 방전로를 협착하는 부분이고, 내경 d는 0.5mm 정도로 되어 있다. 직경 확대 구멍부(50)는 아크볼 형성용이고, 도시된 실시 형태에서는, 그 내주면은 원추면으로 되어 있다. 또, 직경 확대 구멍부(50)의 깊이(길이) A는 0.5∼1.3mm의 범위 내에 있고, 개구 각도(θ)에 대해서는 60°∼90°의 범위 내에 있도록 하는 것이 바람직하다.

또, 발광부 조립체(20)는 광 출사창(18) 측에서 광로로부터 벗어난 위치에 배치된 음극부(52)를 가지고 있다. 이 음극부(52)는 열전자를 발생시키기 위한 것이고, 구체적으로는, 관축방향으로 연장하여 설치된 텅스텐제의 코일 상에 전자 방 사 물질을 도포하여 구성되어 있다. 이러한 음극부(52)는, 도시하지 않지만, 스템부에 세워 설치한 스템핀의 선단 부분에 접속 핀을 개재하여 전기적으로 접속되어 외부로부터 급전이 가능하게 되어 있다.

또한, 발광부 조립체(20)는, 음극부(52)로부터 나오는 스팟터(sputter substance) 또는 증발물을 광 출사창(18)에 부착시키지 않도록 금속제의 방전 정류판(54)과 전면 커버(56)를 가지고 있다. 방전 정류판(54)은 음극부(52)를 둘러싸도록 하여 배치되고, 지지부(30)의 표면에 고정되어 있다. 전면 커버(56)는, 방전 정류판(54)에 대향하여 지지부(30)의 표면에 고정되어 있다. 방전 정류판(54)과 전면 커버(56)의 사이에는 방전광을 통과시키는 광 통과구(58)가 형성되어 있다. 또, 방전 정류판(54)의 전면 커버(front cover)(56)에 접하는 부분에는 개구(60)가 형성되어 있고, 이 개구(60)를 음극부(52)에서 발생된 열전자가 통과하도록 되어 있다.

다음에, 상술한 가스 방전관(10)의 동작에 대해서 설명한다.

우선, 방전 전의 20초 정도 동안에 음극용 외부 전원(도시하지 않음)으로부터 스템핀(도시하지 않음)을 개재하여 10W 전후의 전력을 음극부(52)에 공급하고, 음극부(52)를 구성하는 코일을 예열시킨다. 그 다음에, 음극부(52)와 양극부(24)의 사이에 주방전용 외부 전원(도시하지 않음)으로부터 스템핀(26)을 개재하여 160V 정도의 전압을 인가하고, 아크 방전의 준비를 갖춘다.

그 후, 트리거용(trigger 用) 외부 전원(도시하지 않음)으로부터 방전로 제한부(28)와 양극부(24)의 사이에 스템핀(38, 26)을 개재하여 소정의 전압을 인가한다. 그렇게 하면, 음극부(52)와, 음극부(52) 측으로 돌출한 형상으로 한 방전로 제 한부(28)의 돌출부(44)의 선단과의 사이에서 시동 방전이 발생한다.

본 실시 형태에 있어서는, 방전로 제한부(28)가, 돌출부(44)의 높이 H에 대한 외경 D의 비 D/H를 0.5∼2.0의 범위 내로 하는 것 같은 형상으로 되어 있기 때문에, 방전로 제한부(28)와 음극부(52)의 사이에 불평등 전계가 형성되게 되어, 특히 돌출부(44)의 선단의 주위에 강한 전류계가 발생된다. 이에 의해 시동 방전 발생을 위한 시동 전압을 저하시키는 것이 가능하게 된다. 또, 돌출부(44)의 외경 D가 1.0∼2.0mm의 범위 내로 되어 있기 때문에, 음극부(52)와 방전로 제한부(28)의 사이에 발생되는 시동 방전을, 방전로 제한부(28)의 돌출부(44)의 직경 확대 구멍부(50) 근방에만 효과적으로 발생시킬 수가 있다. 이것도 시동 방전 발생을 용이화 하고 있다.

이와 같이 하여 시동 방전이 양호하게 발생하면, 음극부(52)와 양극부(24)의 사이에, 주방전용 외부 전극에 의한 주방전(아크 방전)이 확실히 발생한다. 주방전이 발생한 후는, 음극부(52)의 온도가 최적이 되도록 음극용 외부 전원으로부터의 전력을 조정한다. 이에 의해 음극부(52)와 양극부(24)의 사이에 주방전이 유지됨과 동시에, 방전로 제한부(28)에 있어서의 돌출부(44)의 직경 확대 구멍부(50) 내에 아크볼이 형성된다. 방전로 제한부(28)에 있어서 충분한 길이를 가지고 방전이 협착되고, 한편, 아크볼이 형성되기 때문에, 발생하는 자외선은 극히 휘도가 높은 광으로서 방전 정류판(54)과 전면 커버(56)의 사이의 광 통과구(58)로부터 밀봉 용기(12)의 광 출사창(18)을 투과하여 외부로 방출된다. 본 실시 형태에서는, 돌출부(44)의 직경 확대 구멍부(50)의 내주면이 원추 형상으로 되어 있고, 그 깊이(A)를 0.5∼1.3mm의 범위 내로 하고, 한편, 직경 확대 구멍부(50)의 개구 각도(θ)를 60°∼90°의 범위 내로 하고 있으므로, 형성되는 아크볼은 안정된 양호한 형상이 된다. 따라서, 출사되는 광의 휘도나 광량도 안정된 것으로 된다.

［제2의 실시 형태］

도 3은 본 발명의 제2의 실시 형태와 관련된 가스 방전관을 축선방향을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다. 이 가스 방전관(110)은 헤드(head) 온(on) 형태의 중수소 램프이고, 이 방전관(110)은 중수소 가스가 수백 Pa 정도 봉입된 유리제의 밀봉 용기(112)를 가지고 있다. 밀봉 용기(112)는, 원통형의 측관부(114)와, 이 측관부(114)의 하단측을 밀봉하는 스템부(116)과, 상단측을 밀봉하는 광 출사창(118)으로 이루어진다. 밀봉 용기(112) 내에는 발광부 조립체(120)가 수용되어 있다.

발광부 조립체(120)는 세라믹스 등으로 이루어지는 전기 절연성의 원판상의 베이스부(122)를 가지고 있다. 베이스부(122)는 광 출사창(118)과 대향하여 배치되어 있다. 베이스부(112)의 상측에는 양극부(124)가 배치되어 있고, 이 양극부(124)에는, 스템부(116)에 세워 설치하여 관축(측관의 중앙축선) 방향으로 늘어나서 존재하는 스템핀(126)의 선단 부분이 전기적으로 접속되어 있다. 또, 스템핀(126)은 스템부(116)와 베이스부(122)의 사이에서 노출하지 않도록 세라믹스 등으로 이루어지는 전기 절연성의 튜브(127)에 의해 포위되어 있다.

또, 발광부 조립체(120)는 세라믹스 등으로 이루어지는 전기 절연성의 방전로 제한부 지지부(지지부)(130)를 가지고 있다. 이 지지부(130)는 베이스부(122)의 상면과 겹쳐지도록 배치 고정되어 있다. 지지부(130)의 중앙에는 원형의 개구(134) 가 형성되어 있고, 그곳에 양극(124)의 주부분이 수용되게 되어 있다. 이 개구(134)에 양극부(124)의 주부분이 배치되고, 한편, 지지부(130)가 베이스부(122) 상에 겹쳐져서 고정된 상태에서는, 양극부(124)의 주위 부분은 지지부(130)와 베이스부(122)의 사이에 끼워진 상태로 된다. 또, 지지부(130)의 개구(134)는 방전로의 일부를 형성하고 있다.

또한, 지지부(130)의 표면에는 도전판(136)이 맞닿도록 배치되어 있다. 도전판(136)은 스템부(116)에 세워 설치한 스템핀(138)의 선단 부분에 전기적으로 접속되어 있다. 또, 이 스템핀(138)도 스템부(116)와 베이스부(122)의 사이에서 노출하지 않도록 세라믹스 등으로 이루어지는 전기 절연성의 튜브(139)에 의해 포위되어 있다. 도전판(136)에는, 지지부(130)의 개구(134)의 내경보다 작은 원형의 개구(140)가 형성되어 있고, 도전판(136)이 지지부(130)가 고정된 상태에 있어서, 이 개구(140)는 지지부(130)의 개구(134)와 동축으로 배치되어 방전로의 일부를 형성한다.

도전판(136)의 표면의 중앙에는, 양극부(124)로부터의 방전로를 협착 내지는 제한시키기 때문에, 금속으로 만들어진 방전로 제한부(128)가, 상기의 개구(134, 140)와 동축으로 되도록 용접 고정되어 있다. 따라서, 이 방전로 제한부(128)로는 도전판(136) 및 스템핀(138)을 개재하여 외부로부터의 급전이 가능하게 되어 있다.

이 방전로 제한부(128)는, 제1의 실시 형태와 관련되는 방전로 제한부(28), 즉 도 2에 나타내는 것과 실질적으로 동등의 것이다. 따라서, 동일 부호를 이용하고 도 2를 참조하여 간단하게 설명한다면, 이 방전로 제한부(128)는, 일단에 플랜 지부(42)가 형성된 원통체이고, 돌출부(44)의 외경 D는 바람직하게는 1.0∼2.0mm의 범위 내로 되고, 돌출부(44)의 높이를 H라고 할 경우, 돌출부(44)의 외경 D와의 관계 D/H는 바람직하게는 0.5∼2.0의 범위 내로 되어 있다. 또, 방전로 제한부(128)에 있어서의 관통공(146)의 작은 구멍부(48)의 내경 d는 0.5mm 정도로 되고, 직경 확대 구멍부(150)의 깊이(길이) A는 바람직하게는 0.5∼1.3mm의 범위 내로, 개구 각도(θ)는 바람직하게는 60°∼90°의 범위 내로 되어 있다.

또, 발광부 조립체(120)는 광 출사창(118) 측에서 광로로부터 벗어난 위치에 배치된 음극부(152)를 가지고 있다. 이 음극부(152)는, 열전자를 발생시키기 위한 것이고, 구체적으로는, 관축방향으로 연장하여 설치된 텅스텐제의 코일 상에 전자 방사 물질을 도포하여 구성되어 있다. 이러한 음극부(152)는, 도시하지 않지만, 스템부(116)에 세워 설치한 스템핀의 선단 부분에 접속 핀을 개재하여 전기적으로 접속되어 외부로부터 급전이 가능하게 되어 있다.

또한, 발광부 조립체(120)는 음극부(152)로부터 나오는 스팟터(sputter substance) 또는 증발물을 광 출사창(118)에 부착시키지 않도록 금속제의 방전 정류판(154)과 전면 커버(156)를 가지고 있다. 방전 정류판(154)은 음극부(152)를 둘러싸도록 하여 배치되고, 지지부(130)의 표면에 고정되어 있다. 전면 커버(156)는 방전 정류판(154)에 대향하여 지지부(130)의 표면에 고정되어 있다. 방전 정류판(154)과 전면 커버(156)의 사이에는 방전광을 통과시키는 광 통과구(158)가 형성되어 있다. 또, 방전 정류판(154)의 전면 커버(156)에 접하는 부분에는 개구(160)가 형성되어 있고, 이 개구(160)를 음극부(152)에서 발생된 열전자가 통과하도록 되어 있다.

이상과 같이 구성된 제2의 실시 형태와 관련된 가스 방전관(110)은, 헤드 온 형태와 사이드 온 형태의 차이는 있지만, 제1의 실시 형태와 관련된 가스 방전관(10)과 실질적으로 같은 방전로 제한부(128)를 가지고, 그 외의 부분에 있어도 기능적으로 차이는 없기 때문에, 시동 방전에 필요로 하는 전압이 낮아져, 확실히 시동 방전, 그리고 아크 방전이 발생한다고 하는 효과가 있다. 또, 형성된 아크볼도 안정된 양호한 형상이 되기 때문에, 방사광은 고휘도로 광량도 풍부한 안정된 것으로 된다. 또, 가스 방전관(110)의 동작의 상세한 설명에 대해서는, 전술의 가스 방전관(10)과 마찬가지이므로 생략한다.

［제3의 실시 형태］

도 4는 본 발명의 제3의 실시 형태와 관련된 가스 방전관을 축선(관축) 방향으로 직각인 방향으로 절단하여 나타낸 단면도(端面圖)이다. 제3의 실시 형태와 관련된 가스 방전관(210)은, 제1의 실시 형태와 관련된 가스 방전관(10)과 마찬가지로, 사이드(side) 온(on) 형태의 중수소 램프이고, 이 방전관(210)은, 중수소 가스가 수백 Pa 정도 봉입된 유리제의 밀봉 용기(212)를 가지고 있다. 이 밀봉 용기(212)는, 일단측을 밀봉한 원통형의 측관부(214)와, 이 측관부(214)의 타단측을 밀봉하는 스템부(stem part)(도시하지 않음)로 이루어지고, 측관부(214)의 일부가 광 출사창(218)으로서 이용되고 있다. 이 밀봉 용기(212) 내에는 발광부 조립체(220)가 수용되어 있다.

발광부 조립체(220)는 세라믹스 등으로 이루어지는 전기 절연성의 베이스부 (222)를 가지고 있다. 베이스부(222)는 광 출사창(218)에 대향하여 배치되어 있고, 그 상면에는 오목부(223)가 형성되어 있다. 베이스부(222)의 상방에는 평판 모양의 양극부(224)가 배치되어 있고, 이 양극부(224)의 배면에는, 스템부에 세워 설치하여 관축방향으로 늘어나서 존재하는 스템핀(226)의 선단 부분이 고착되고, 전기적으로 접속되어 있다.

또, 발광부 조립체(220)는 세라믹스 등으로 이루어지는 판 모양의 방전로 제한부 지지부(지지부)(230)를 가지고 있다. 이 지지부(230)는, 베이스부(222)의 외주부의 상단면에 맞닿도록 하여 고정되어 있다. 지지부(230)의 중앙의 하면에는 오목부(232)가 형성되어 있다. 이 오목부(232)의 저면(아래로 향한 면) 및 측면은, 양극부(224)로부터 소정의 간격이 두어져 있다. 또, 지지부(230)의 중앙에는 개구(234)가 형성되어 있다.

지지부(230)의 개구(234)에는, 양극부(224)로부터의 방전로를 협착시키기 위해서, 금속으로 만들어진 원통형의 방전로 제한부(228)가 부착되어 있다. 부착 수단으로서는, 방전로 제한부(228)를 개구(234)에 감합(嵌合)시키고, 용접 등에 의해 고정하는 방법이 있지만, 제3의 실시 형태에서는, 도 5에 명시하듯이, 개구(234)에 너트(nut)(235)를 형성함과 동시에, 방전로 제한로(228)의 단부의 외면에 볼트(bolt)(237)를 형성하여, 양자를 나사 결합시킴으로써 부착하고 있다.

도 5에 나타내듯이, 방전로 제한부(228)의 일부가 지지부(230)의 개구(234)에 비틀어 넣어지기 때문에, 도 2에 나타내는 방전로 제한부(28)의 돌출부(44)에 상당하는 부분(244)은 지지부(230)의 표면으로부터 돌출한 부분으로 된다. 이 돌출부(244)의 외경 D는, 도 2의 방전로 제한부(28)와 마찬가지로, 1.0∼2.0mm의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 또, 돌출부(244)의 높이를 H라고 할 경우, 돌출부(244)의 외경 D와의 관계 D/H는 0.5∼2.0의 범위 내에 있도록 하는 것이 매우 적합하다. 또한, 방전로 제한부(228)에는, 방전로를 협착하기 위한 관통공(246)이 형성되어 있고, 이 관통공(246)은, 내경이 일정한 작은 구멍부(248)와, 상방에 걸쳐 원추형으로 직경 확대된 직경 확대 구멍부(250)로 구성되어 있다. 작은 구멍부(248)는 주로 방전로를 협착하는 부분이고, 내경 d는 0.5mm 정도로 되어 있다. 직경 확대 구멍부(250)는 아크볼 형성용이고, 그 깊이(A)는 0.5∼1.3mm의 범위 내에 있고, 개구 각도(θ)에 대해서는 60°∼90°의 범위 내에 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 지지부(230)의 오목부(232) 측면과 저면을 따라 도전판(236)이 배치되어 있다. 도전판(236)은 스템부에 세워 설치한 스템핀(238)의 선단 부분에 전기적으로 접속되어 있다. 이 도전판(236)에는 지지부(230)의 개구(234)와 정렬하는 개구(240)가 형성되어 있다. 도전판(236)의 개구(240)를 구획하고 있는 부분은 방전로 제한부(228)의 하단에 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 이 방전로 제한부(228)로 도전판(236) 및 스템핀(238)을 개재하여 외부로부터 급전이 가능하게 되어 있다.

또, 발광부 조립체(220)는 광 출사창(218) 측에서 광로로부터 벗어난 위치에 배치된 음극부(252)를 가지고 있다. 음극부(252)는, 도시하지 않지만, 스템부에 세워 설치한 스템핀의 선단 부분에 접속 핀을 개재하여 전기적으로 접속되어 외부로부터 급전이 가능하게 되어 있다.

또한, 발광부 조립체(220)는, 음극부(252)로부터 나오는 스팟터(sputter substance) 또는 증발물을 광 출사창(218)에 부착시키지 않도록 음극부(252)를 둘러싸는 금속제의 방전 정류판(254)과, 이에 병설된 전면 커버(256)를 가지고 있다. 이것들은 지지부(230)의 표면에 고정되어 있고, 양자 사이에는 방전광을 통과시키는 광 통과구(258)가 형성되어 있다. 또, 방전 정류판(254)에는 음극부(252)에서 발생된 열전자를 통과시키기 위한 개구(260)가 형성되어 있다.

이 제3의 실시 형태와 관련된 가스 방전관(210)을 점등시키는 경우는, 제1의 실시 형태와 관련된 가스 방전관(10)과 마찬가지로, 방전 전의 20초 정도 동안에 음극용 외부 전원(도시하지 않음)으로부터 스템핀(도시하지 않음)을 개재하여 10W 전후의 전력을 음극부(252)에 공급하고, 음극부(252)를 예열시키고, 그 다음에, 음극부(252)와 양극부(224)의 사이에 주방전용 외부 전원(도시하지 않음)으로부터 스템핀(226)을 개재하여 160V 정도의 전압을 인가하고, 아크 방전의 준비를 갖춘다. 그 후, 트리거용(trigger 用) 외부 전원(도시하지 않음)으로부터 방전로 제한부(228)와 양극부(224)의 사이에 스템핀(238, 226)을 개재하여 소정의 전압을 인가하면, 음극부(252)와 음극부(252) 측으로 돌출한 형상으로 한 방전로 제한부(228)의 돌출부(244)의 선단과의 사이에서 시동 방전이 발생한다. 이와 같이 하여 시동 방전이 발생하면, 음극부(252)와 양극부(224)의 사이에, 주방전용 외부 전극에 의한 주방전이 발생하고, 그 후는, 음극부(252)의 온도가 최적이 되도록 음극용 외부 전원으로부터의 전력을 조정한다. 이에 의해 음극부(252)와 양극부(224)의 사이에 주방전이 유지됨과 동시에, 방전로 제한부(228)에 있어서의 돌출부(244)의 직경 확대 구멍부(250) 내에 아크볼이 형성된다.

제3의 실시 형태와 관련되는 방전로 제한부(228)의 돌출부(244)의 외경 D, 높이 H에 대한 외경 D의 비 D/H, 원추 형상의 직경 확대 구멍부(250)의 깊이(A), 및, 개구 각도(θ)는, 전술의 방전로 제한부(28, 128)의 것과 마찬가지이므로, 시동 방전 발생을 위한 시동 전압을 저하시키는 것이 가능하게 되고, 또, 아크볼을 안정된 양호한 형상으로 할 수가 있고, 따라서, 출사되는 광의 휘도나 광량도 안정된 것으로 된다.

이상 말한 것처럼, 본 발명에 의한 가스 방전관은, 방전을 협착시키는 방전로 제한부를 가지기 때문에 고휘도가 얻어지고, 또한, 방전로 제한부의 길이에 관계없이, 그 특수한 형상에 의해, 시동 전압을 저하시킬 수가 있어 시동 방전의 발생이 용이하게 된다. 그리고, 시동 방전이 용이하게 일어나기 때문에, 주방전도 확실히 발생시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 방전로 제한부의 형상에 의해, 출사광의 휘도나 광량도 안정된 것으로 된다.

이상으로부터 본 발명 및 그 이점은 이해되지만, 상술의 형태는 대표적인 바람직한 실시 형태에 지나지 않고, 본 발명의 정신 및 범위로부터 일탈하는 일 없이 한편 그 실질적인 이점을 상실하는 일 없이, 형태, 구성 및 배열에 있어서 여러 가지의 변형이 이루질 수 있는 것은 분명할 것이다.

Claims

가스가 봉입된 밀봉 용기와,

상기 밀봉 용기 내에 배치된 양극부와,

상기 밀봉 용기 내에 배치되어 있고, 상기 양극부에 대해서 이격되고, 상기 양극부의 사이에 방전을 발생시키는 방전로를 구획 형성하는 음극부와,

상기 양극부와 상기 음극부의 사이에 배치되어 있고, 상기 방전로를 협착하는 관통공을 가지는 통 모양의 도전성의 방전로 제한부로서, 외부 전원에 전기적으로 접속되도록 되어 있는 상기 방전로 제한부와,

상기 방전로 제한부를 지지하는 전기 절연성의 방전로 제한부 지지부를 갖추고,

상기 방전로 제한부가, 상기 음극부 측으로 돌출하는 원통형의 돌출부를 가지고, 상기 돌출부의 높이(H)에 대한 상기 돌출부의 외경(D)의 비(D/H)가 0.5∼2.0의 범위 내에 있는 가스 방전관.
제1항에 있어서,

상기 방전로 제한부에 있어서의 상기 돌출부의 외경이 1.0∼2.0mm의 범위 내인 가스 방전관.
제1항에 있어서,

상기 방전로 제한부에 있어서의 상기 관통공이, 상기 양극부 측에 설치되고 한편 내경이 일정한 구멍부와, 상기 구멍부에 연결 설치되어 상기 음극부 측으로 늘어나고 한편 상기 음극부 측만큼 직경 확대된 직경 확대 구멍부로 이루어지는 가스 방전관.
제3항에 있어서,

상기 직경 확대 구멍부의 내주면은 원추형이고, 상기 직경 확대 구멍부의 깊이(A)가 0.3∼1.3mm의 범위 내이고, 상기 직경 확대 구멍부의 개구 각도(θ)가 60°∼90°의 범위 내인 가스 방전관.
제1항에 있어서,

상기 밀봉 용기에 봉입된 가스가 중수소 가스인 가스 방전관.