JPH03236153A - 光放射電子管 - 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】 し産業上の利用分野］ 本発明は管内に封入した光放射気体を加速電子によって
励起することにより発光させる光放射電子管に間するも
のである。

［従来の技術］ 従来のこの種の光放射電子管としては第６図に示すよう
に、光放射気体が封入されたバルブ１内に一対の電極２
を配設した配設したものが知られている（特開昭５８−
１４５０５５号）、各電極２は表面にエミッタが塗布さ
れており、画電極２゜２間の距離は数ｃｍ〜数ｍｍで、
比較的接近して配設されている。またバルブ１の内面に
は蛍光体３が塗布されている。

従って第７図に示すように画電極２，２問に所定の電圧
を印加するとカソードとなる電極から放出された電子が
アノードとなる電極に向かって加速され、それを通過し
た電子流が光放射気体を電離及び励起させる。

封入される光放射気体としては、水銀蒸気と希ガスとを
混合した低圧の気体が用いられる。

［発明が解決しようとする課題］ 第７図に従来の光放射電子管の原理説明図を示す、従来
の光放射電子管ではカソードＫからアノ−ドＡへ向けて
飛び出した高速電子ｅ１が光放射気体の原子ａに衝突し
て軌道を変えるとともに、ｅ２に示すように電離及び励
起を引き起こしていた。ランプ電流は外部的に決定され
るため、その電圧は以下の関係を満足するように決まる
。

［ランプ電圧］×［ランプ電流］ −（［光出力］±［ＩＮ突ロス］＋［電離ロス１＋［拡
散ロス］）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・■式ここで、［光出力］＋［衝突ロス］＋
［電離ロス］±〔拡散ロス］は衝突によって引き起こさ
れる。■式の（）内の項目は、光放射気体の種類と圧力
に依存する。従って、ランプ電圧を変化させようとする
と、光放射気体の種類あるいは圧力を変化させる必要が
ある。このことは、ランプ寿命とランプ効率に大きな影
響を与える。それらは−般にトレードオフの関係にある
。

このように光放射電子管ではその原理上ランプ電圧が低
い（希ガスの種類や圧力にもよるが、例えばネオン数Ｔ
ｏｒｒで１５〜２０Ｖ）、従って、ランプ入力を増やす
には電流を増加させねばならなかった１例えばランプ電
圧が１５Ｖの時ランプ電流がＩＡで入力１５Ｗとなり、
出力は約５００ルーメンとなる。故に出力１０００ルー
メンのランプを考えると、電流２Ａ以上が必要となる。

これはランプ寿命という観点から、ランプの電極設計に
とって由々しき問題であるとともに、点灯回路設計にと
っても、力率、コスト及び回路効率という点から由々し
き問題であった。

これを解決する手段の一つとして、同一空間内部に２つ
の発光部分を有するランプが考えられているが、工法上
、難しくコストアップに繋がる。

本発明は、上記問題点に鑑みて為されたもので、その目
的とするところは、簡単な構成でランプ電圧を上昇させ
てランプ入力を増加でき、ランプ寿命を短くすることや
、コストアップすることなく、光源システムとしての効
率が良くなる光放射電子管を提供するにある。

［課題を解決するための手段〕 本発明は上記目的を達成するために数種類の光放射気体
を封入した透光性を有する管体と、該管体内部に数ｃｍ
以下のｒｒＪ１９Ｉを有して配設された一対の電極とよ
りなる光電子放射管に於いて、画電極を結ぶ線に対して
平行とならないように、磁界を印加する手段を設けてい
る。

請求項２記載の発明は上記磁界の方向が画電極を結ぶ線
に対してほぼ直角とし、また請求項３記載の発明では上
記磁界の強さを、画電極からほぼ当距離にある面上で最
大としている。

［作用コ 而して本発明によれば、従来の第７図原理図に対応する
本発明の原理図（第１図）に示すように磁界Ｍを紙面の
表面から裏面方向に印加すると、カソードＫから出てき
た電子ｅ、は［ｅＸｖＸＢ］の力で図に示す方向に曲が
ろうとする。そのため、電子ｅ、の動く距離は磁界の存
在しないときに比して長くなる。その結果、封入せる光
放射気体の圧力が変化してないから、封入せる光放射気
体ａとの衝突回数も増加する。衝突回数が増加すると、
■式に示された衝突に依存する項目（［光出力］＋［！
ｌ突ロス］　＋　［１離ロス］）の割合が増加する。

ここでランプ電流が一定であるから、ランプ電圧が上昇
する。このとき問題となるのが効率である。上記の項目
が同じ割合で増加すれば、効率は低下する。しかし５こ
れに間しては、希ガス圧力を若干（寿命に影響を与えな
い程度に）変化させることにより、［衝突ロス］の割合
を低下できるため補償可能である。その他の２つの項は
希ガスの影響より、水銀蒸気圧の影響が大きい。

以上のように磁界を印加し、希ガス圧力で効率を補償す
ることで、寿命、効率をさほど変えないで、ランプ電圧
を上昇させることができる。

その磁界の方向は、画電極を結ぶ線に対して平行しない
方向であれば良いが、最も効率の良い方向が請求項２記
載の発明のように画電極とを結ぶ線に対してほぼ直角で
ある方向であり、また磁界の強さが、画電極からほぼ等
距離にある面上で最大となれば、効率が向上する。

尚磁界を印加した光放射電子管としては特開昭６２−１
６３２５２号、特開昭６２−２７６７４７号、特開昭６
２−２７６７４４号等に記載されたものがあるが、これ
らの光放射電子管は磁界を印加した光放射電子管という
点で軌を−にするが、その使用条件や目的が全く異なる
。つまりこれらの光放射電子管は磁界により電子の加速
エネルギーを封入気体に衝突させる前に制限し、効率を
上昇させようとするものであった。従って、そのために
は電子の平均自由行程がカソードとアノード間距離より
長くなる必要がある。また内部に封入される気体の圧力
はのぼ０．０ＩＴｏｒｒ程度かそれ以下でなければなら
なかった。

これに対して本発明は、封入圧力の条件が数Ｔ。

「ｒであり、封入せる光放射気体に衝突させる回数を磁
界を印加して増加させることにより、そのランプ電圧を
上昇させようとする点に特徴を有するものである。即ち
本発明は特開昭６２−１６３２５２号、特開昭６２−２
７６７４７号、特開昭６２−２７６７４４号等に記載さ
れたものと一見同じように見えるが、全く異なった条件
の下で、全く異なる目的を持ち、その動作原理も異なる
。

また一般の低圧蛍光ランプに磁界を印加するものとして
は特開昭５８−１０２４８８号、特開昭５８−１０２４
８９号に記載されたものがあるが、これらは磁界を印加
する点以外では放電形態も、目的も本発明とは異なるも
のである。

［実施例コ 以下本発明を実施例により説明する。第２図（ａ）は一
実施例を示しており、この実施例では発光部の外形がφ
５０ｍｍのバルブ１を使用し、該バルブ１内に光放射気
体として３　Ｔｏｒｒのネオンと、水銀蒸気とを封入す
るとともにパルプ１の内面に蛍光体４を塗布した定格電
流６００ｍＡの光放射電子管を用いて、画電極２の中心
付近の磁界強度が数十ガウスになるようなフェライト磁
石からなる永久磁石４を口金５の周部に配置している。

この結果ランプ電圧を約２０％上昇させることができた
。この２０％という値は封入気体の種類、圧力と磁界の
強さをランプ寿命に影響が無いように調節することで、
更に向上できるのは勿論である。

尚永久磁石４としてネオジウムなどの強力なものを使用
すると、第２図（ｂ）に示すように口金５の内部に取り
付けることができる。

上記また実施例は永久磁石５を使用して磁界を印加する
ようになっているが、電磁石を用いて磁界を印加するよ
うにしても良く、第３図にこの電磁石を使用した実施例
を示す、この実施例は画電極２間に電磁コイル６を発生
磁界の方向が、画電極２を結ぶ線に直交するように配置
しである。この場合電磁コイル６から得られる磁界強度
は励磁電流ＩＡとし、コイル内径を５ｍｍとし、必要な
磁束密度を数十ガウスと仮定すると、近似的に以下の式
から求めることができる。

Ｈ＝ＮＸＩ／Ｄ Ｈ：磁界強度、Ｎ：巻き数、■＝電流、Ｄ＝コイルの内
径 この式より電磁コイル６の巻き数Ｎは十数ターンから数
十ターンとなる。

ところで光放射電子管では原理上水銀蒸気圧の影響を受
け、例えば第４図（ａ）のようにベースダウンで点灯さ
せるときは、発光部から離れた所に最冷点ができるので
、問題はないが、第４図（ｂ）に示すようにベースアッ
プで点灯すると、最冷点部分の温度が上昇するため、発
光効率が低下する問題がある。そこで発光部に第５図に
示すように最冷点制御用のチップ７を設ければ問題を解
消することができる。

この場合ベースアップ点灯時には最下部にチップ７が位
！することになり、しかもプラズマから離れるため、温
度が低いままとなる。従って最初にそこに水銀を入れて
おくことにより、水銀蒸気圧が制御できるのである。

し発明の効果］ 本発明は数種類の光放射気体を封入した透光性を有する
管体と、該管体内部に数ｃｍ以下の間隔を有して配設さ
れた一対の電極とよりなる光電子放射管に於いて、画電
極を結ぶ線に対して平行とならないように、磁界を印加
する手段を設けているので、磁界によりカソード電極か
らでたきた電子の動く距離を長くすることができ、その
ため封入した光放射気体と電子との衝突回数を増加させ
ることができ、結果ランプ電圧を上昇させてランプ入力
を増加させることができるもので、ランプ電流を増加さ
せたり、光放射気体の圧力を増加させたりした場合のよ
うにランプ寿命を短くすることがなく、また構成も簡単
となってコストアップすることなく、光源システムとし
て効率を向上することができるという効果がある。

請求項２記載の発明は上記磁界の方向が両電極を結ぶ線
に対してほぼ直角としであるからより磁界の働きを効果
的とし、また請求項３記載の発明では上記磁界の強さを
、両電極からほぼ当距離にある面上で最大としているの
で、更に効果的とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図（ａ）は本発明の
一実施例の一部破断せる斜視図、第２図（ｂ）は本発明
の別の実施例の一部破断せる斜視図、第３図は本発明の
他の実施例の一部破断せる斜視図、第４図（ａ）（ｂ）
は同上の使用状態図、第５図は本発明のその他の実施例
の斜視図、第６図は従来例の一部破断せる斜視図、第７
図は同上の原理説明図である。 １はバルブ、２は電極、３は蛍光体、４は磁石、５は口
金である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）数種類の光放射気体を封入した透光性を有する管
   体と、該管体内部に数ｃｍ以下の間隔を有して配設され
   た一対の電極とよりなる光電子放射管に於いて、両電極
   を結ぶ線に対して平行とならないように、磁界を印加す
   る手段を設けたことを特徴とする光放射電子管。
2. （２）上記磁界の方向が画電極を結ぶ線に対してほぼ直
   角であることを特徴とする請求項１記載の光放射電子管
   。
3. （３）上記磁界の強さが、両電極からほぼ当距離にある
   面上で最大となることを特徴とする請求項１記載の光放
   射電子管。