JPH0451449A - Low pressure discharge lamp - Google Patents

Low pressure discharge lamp

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JPH0451449A
JPH0451449A JP15990790A JP15990790A JPH0451449A JP H0451449 A JPH0451449 A JP H0451449A JP 15990790 A JP15990790 A JP 15990790A JP 15990790 A JP15990790 A JP 15990790A JP H0451449 A JPH0451449 A JP H0451449A
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建次 荒木
Hiromoto Sasaki
博基 佐々木
Akihiro Yonezawa
米沢 昭弘
Yoichiro Kogyo
光行 陽一郎
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Abstract

PURPOSE:To prevent a low pressure discharge lamp, in which alternate discharge is made by the use of a coil-form anode electrode, from unintentional extinction due to premature blackening of the bulb or rise of the re-arc voltage by specifying the weight of the first turn at the tip of the anode coil. CONSTITUTION:A discharge lamp concerned 1 is equipped with a U-form light emitting tube 2, and its anode electrode 4 is formed from a circular two-layer coil. A cathode 5 is made in such an arrangement that the filament axis intersects perpendicularly to the bulb axis, and is located back of the tip of the anode 4, which is connected with one of the leads 6 in connection with the cathode 5. Rectangular waves are flowed between the anode on one end and the cathode on the other end in inverted waveforms alternately, and lighting-up is made through repetition of discharging at each reversal of the polarity. If the power of this lamp is represented by PKW, the weight Mg of a W wire at its first turn at the tip of the anode coil is set as 0.6<=M/P<=20. A decrease in this weight M will lessen the thermal capacity for the corresponding portion to cause temp. rise, which brings about sputter of the wire substance. An increase in the weight should enlarge the thermal capacity, and the anode temp. does not sink during the off period of polarity judgement, and an ion barrier is formed on the facade of the anode to hinder the function.

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、紫外線光化学反応用の光源等に使用される低
圧放電灯に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a low-pressure discharge lamp used as a light source for ultraviolet photochemical reactions and the like.

(従来の技術) 紫外線光源を用いた光化学反応装置は種々の分野に採用
されており、例えば光CVD(Chemical Va
por Deposition)法によるSi薄膜の合
成、レジストの光硬化および光アッシングあるいは光洗
浄等を始めとする半導体製造関連などにおいて広く普及
し、かつその応用分野の伸びも著しい。
(Prior Art) Photochemical reaction devices using ultraviolet light sources are used in various fields, such as photoCVD (Chemical Vacuum
It is widely used in semiconductor manufacturing, including the synthesis of Si thin films by the por deposition method, photo-curing of resists, photo-ashing, and photo-cleaning, and its application fields are rapidly expanding.

また、水の浄化、滅菌処理や食肉の殺菌処理などにおい
ても短波長の紫外線を照射する技術の研究および開発が
急速に進みつつある。
Furthermore, research and development of technologies for irradiating short-wavelength ultraviolet rays are rapidly progressing for purposes such as water purification, sterilization, and meat sterilization.

これらの分野においては、短波長紫外線を効率よく照射
する光源の開発が望まれており、このため、低圧水銀紫
外線放電灯が用いられている。
In these fields, there is a desire to develop a light source that efficiently irradiates short-wavelength ultraviolet rays, and for this reason, low-pressure mercury ultraviolet discharge lamps are used.

低圧水銀放電灯は、紫外線を透過する石英ガラス等から
なる発光管の両端に電極を封装するとともに、この発光
管内に水銀および希ガスを封入し、この水銀主体の蒸気
を低圧状態で放電させて水銀の共鳴線254nmのおよ
び185 nmを始めとする短波長紫外線領域の光を効
率よく放射するようになっている。
A low-pressure mercury discharge lamp consists of an arc tube made of quartz glass or the like that transmits ultraviolet rays, with electrodes sealed at both ends, mercury and rare gases sealed inside the arc tube, and this mercury-based vapor discharged at low pressure. It is designed to efficiently emit light in the short wavelength ultraviolet region including the mercury resonance line of 254 nm and 185 nm.

ところが、最近において益々低圧水銀放電灯の出力向上
が求められるようになり、超高出力タイプのランプの実
用化か試みられつつある。
However, recently there has been a growing demand for higher output from low-pressure mercury discharge lamps, and attempts are being made to put ultra-high output lamps into practical use.

超高出力タイプのランプとして、特公昭6349340
号公報に記載されているように、石英ガラス製の発光管
の両端部にそれぞれ陽極と陰極を別個に設け、一端側の
陽極と他端側の陰極との間、および一端側の陰極と他端
側の陽極との間で、交互に放電させるようにしたランプ
が提案されている。このようにそれぞれ陽極と陰極を互
いに別個に設けると、陰極を小形にして放熱を小さくす
ることができ、逆に陽極を大形にして放熱を大きくし、
これら電極の損失を低減でき、つまり電極効率を高める
ことができるので、発光効率を向上させることができる
利点がある。
Special Publication No. 6349340 as an ultra-high output type lamp
As described in the publication, an anode and a cathode are separately provided at both ends of a quartz glass arc tube, and there is a gap between the anode on one end and the cathode on the other end, and A lamp has been proposed in which discharge is alternately generated between the anode and the anode at the end. By providing the anode and cathode separately from each other in this way, the cathode can be made smaller to reduce heat radiation, and conversely, the anode can be made larger to increase heat radiation.
Since the loss of these electrodes can be reduced, that is, the electrode efficiency can be increased, there is an advantage that the luminous efficiency can be improved.

すなわち、図において32は、紫外線透過率の高い石英
ガラスからなる発光管であり、この発光管1の両端部は
ステム33.33(一方のみ図示する)が封止されてい
る。これらステム33.33にはそれぞれ陽極34と陰
極35が封装されている。陽極34は、タングステンW
などからなる円板形をなし、この陽極34の背部にタン
グステンのコイルフィラメントからなる陰極35を配置
しである。陰極35の放電空間側前方に円板形の陽極3
4を配置するのは、陽極34に突入する高速電子から陰
極35を保護しようとするためである。
That is, in the figure, 32 is an arc tube made of quartz glass with high ultraviolet transmittance, and both ends of this arc tube 1 are sealed with stems 33 and 33 (only one of which is shown). An anode 34 and a cathode 35 are sealed in each of these stems 33,33. The anode 34 is made of tungsten W.
A cathode 35 made of a coiled tungsten filament is placed behind the anode 34. A disk-shaped anode 3 is located in front of the cathode 35 on the discharge space side.
4 is arranged to protect the cathode 35 from high-speed electrons that rush into the anode 34.

なお、36はリード線である。Note that 36 is a lead wire.

この発光管32には、所定量の水銀またはアマルガムと
、始動用のアルゴンガスが封入されている。
This arc tube 32 is filled with a predetermined amount of mercury or amalgam and argon gas for starting.

このような低圧水銀紫外線放電灯は交流電源に接続され
、一端側の陽極34と他端側の陰極35との間に半波電
流成分を流してこれらの間で放電させ、次に一端側の陰
極35と他端側の陽極34との間に逆半波電流成分を流
してこれらの間で放電させ、このように交互に放電を繰
り返して点灯を継続する。
Such a low-pressure mercury ultraviolet discharge lamp is connected to an AC power source, and a half-wave current component is caused to flow between the anode 34 on one end and the cathode 35 on the other end to cause discharge between them, and then A reverse half-wave current component is caused to flow between the cathode 35 and the anode 34 on the other end side to cause discharge between them, and the discharge is repeated alternately in this way to continue lighting.

このような放電により水銀主体の蒸気が低圧状態で励起
され、この結果水銀の共鳴線254nmや185nmを
始めとする短波長紫外線領域の光を放射する。
Such discharge excites mercury-based vapor in a low pressure state, and as a result, it emits light in the short wavelength ultraviolet region including mercury resonance lines of 254 nm and 185 nm.

しかしながら、出力を高めるために放電電流を増そうと
すると、電極を大形にする必要があり、従来の電極構造
においては次のような問題が生じる。
However, in order to increase the discharge current in order to increase the output, it is necessary to increase the size of the electrode, and the following problems arise in the conventional electrode structure.

すなわち、陰極35から放出される電子はこの前方に配
置された円板形の陽極34を迂回して他端側の陽極に向
かうものであるが、この場合前方に配置された円板形の
陽極34が発光管32の管壁との間に狭隘空間を形成し
ているので上記電子はこの狭隘空間を通過することにな
る。この時、単位長さ当りの入力を増したランプ、例え
ば1.5W/cm以上としたランプでは、大部分の電子
が管壁に衝突し、管壁を負に帯電させる。このため水銀
イオンが管壁に吸引されて管壁内に侵入し、管壁を灰色
系に着色させるとともに、高出力の紫外線を長期に亘り
吸収して石英ガラスに微細なりラックを発生させ、機械
的強度を低下させる不具合がある。
That is, the electrons emitted from the cathode 35 bypass the disk-shaped anode 34 placed in front of the cathode 35 and head toward the anode at the other end. 34 forms a narrow space between the tube wall of the arc tube 32 and the electrons pass through this narrow space. At this time, in a lamp in which the input power per unit length is increased, for example, 1.5 W/cm or more, most of the electrons collide with the tube wall, causing the tube wall to be negatively charged. As a result, mercury ions are attracted to the tube wall and enter the tube wall, coloring the tube wall a grayish color, and absorbing high-power ultraviolet rays for a long period of time, generating microscopic racks in the quartz glass and causing mechanical damage. There is a problem that reduces the strength of the target.

この結果、発光管バルブの黒化を促し紫外線出力の低下
を招くとともに、反応槽内でランプが破損し、洗浄系を
汚染するなどの不具合が心配される。
As a result, there is concern that the arc tube bulb will darken, resulting in a decrease in ultraviolet output, and that the lamp may be damaged in the reaction tank, contaminating the cleaning system, and other problems.

このようなことから、本発明者等は、発光管の両端部に
それぞれ設けられる陽極をコイル形に形成し、このコイ
ル形陽極の先端よりも後方に陰極を配置した構造をもつ
ランプを提案した。
In view of this, the present inventors proposed a lamp having a structure in which the anodes provided at both ends of the arc tube are formed into a coil shape, and the cathode is arranged behind the tip of the coil-shaped anode. .

このように構成すれば、陰極から放出される電子はこれ
より前のコイル形陽極の前面開口部から他端側の陽極に
向かって飛び出すので、電子がバルブ端部の管壁に衝突
するのが防止され、このため、水銀イオンが管壁に吸引
されるのが防止され、管壁の早期黒化や機械的強度の低
下が防止される。
With this configuration, the electrons emitted from the cathode will fly out from the front opening of the coiled anode in front of it toward the anode at the other end, thereby preventing the electrons from colliding with the tube wall at the end of the bulb. Therefore, mercury ions are prevented from being attracted to the tube wall, and early blackening of the tube wall and reduction in mechanical strength are prevented.

また、コイル形陽極により陰極を包囲すれば、陰極物質
が飛散したり、陰極に保持されるエミッタが飛散しても
、周囲を覆うコイル形陽極により管壁に付着するのが阻
止され、この点ても管壁の黒化が防止される。さらに陰
極は周囲を囲われた陽極により保温されるようになるか
ら、加熱電流が少なくてすみ、電極効率が向上するなど
の利点がある。
Additionally, if the cathode is surrounded by a coiled anode, even if the cathode material scatters or the emitter held by the cathode scatters, the surrounding coiled anode prevents it from adhering to the tube wall. Blackening of the tube wall is also prevented. Furthermore, since the cathode is kept warm by the anode surrounded by it, there are advantages such as less heating current and improved electrode efficiency.

(発明が解決しようとする課題) ところか、このようなコイル形陽極を用いたランプにお
いても、バルブの早期黒化を生じたり、再点弧か不安定
になって立消えし易くなる場合があることが判明した。
(Problems to be Solved by the Invention) However, even in lamps using such coiled anodes, the bulb may darken prematurely, or the bulb may become unstable due to re-ignition and may easily go out. It has been found.

すなイっぢ、上記のように一方の陽極と他方の陰極との
間、および一方の陰極と他方の陽極との間で交互に放電
を行わせるランプの場合、陰極から常に熱電子が放出さ
れるように作動させているが、交互に動作する陽極も温
度上昇する。このため、特にコイルによって形成された
陽極における放電空間側に臨む最先端のコイルの1ター
ン目の熱容量が陽極の機能に影響を及ぼすことが判った
In other words, in the case of a lamp in which discharge occurs alternately between one anode and the other cathode, and between one cathode and the other anode, as described above, thermionic electrons are constantly emitted from the cathode. However, the temperature of the anodes that operate alternately also increases. For this reason, it has been found that the heat capacity of the first turn of the most advanced coil facing the discharge space side, especially in the anode formed by the coil, affects the function of the anode.

この温度上昇を低減するために、コイル先端の1ターン
目のコイル径を大きくするなどの構成でワイヤの重量を
増大した場合、熱容量が大きくなることに伴い温度上昇
をて低減できるが、再点弧電圧が」1昇する不具合が発
生し、電源電圧の低下などにより立消えする。
In order to reduce this temperature rise, if the weight of the wire is increased by increasing the coil diameter of the first turn at the tip of the coil, the heat capacity increases and the temperature rise can be reduced. A problem occurs in which the arc voltage increases by 1, and it disappears due to a drop in the power supply voltage.

さらに、再点弧電圧に着1]シて、コイル先端の1ター
ン「Iのコイル径を小さくするなとの構成でワイヤの重
量を減じた場合、この部分の熱容量か少なくなって過剰
に温度上昇し、ワイヤ物質か飛散し、バルブ壁に付着し
て早期黒化を発生させることがある。
Furthermore, when the restriking voltage is reached, if the weight of the wire is reduced by configuring the coil diameter of one turn "I" at the tip of the coil not to be made small, the heat capacity of this part will decrease and the temperature will increase excessively. This can cause wire material to fly off and stick to the valve wall, causing premature darkening.

本発明はこのような事情にもとつきなされたもので、そ
の目的とするのは、コイル形陽極を用いて交互に放電さ
せるランプにおいて、ノくルブの早期黒化や再点弧電圧
の上昇による立消えなどを防止することができる低圧放
電灯を提供しようとするものである。
The present invention was made based on the above circumstances, and its purpose is to prevent early blackening of the knob and increase in re-ignition voltage in a lamp that uses a coiled anode to alternately discharge discharge. The purpose of the present invention is to provide a low-pressure discharge lamp that can prevent the lamp from going out due to

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、ランプ電力をP (KW=e) 、コイル形
陽極のコイル先端1ターン目の重量をM(g)とした場
合、0.6≦M/P≦20としたことを特徴とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention provides an arrangement in which, when the lamp power is P (KW=e) and the weight of the first turn of the coil tip of the coiled anode is M (g), 0. It is characterized in that 6≦M/P≦20.

(作 用) 本発明の構成によれば、陽極の動作特性に影響を与える
コイル先端1ターン目の熱容量が最適な領域に規制され
、バルブの早期黒化や再点弧電圧の上昇による立消えな
どを防止することができる。
(Function) According to the configuration of the present invention, the heat capacity at the first turn of the coil tip, which affects the operating characteristics of the anode, is regulated to an optimal range, and the bulb may darken early or turn off due to an increase in the restriking voltage. can be prevented.

(実施例) 以下本発明について、第1図ないし第3図に示す一実施
例にもとづき説明する。
(Example) The present invention will be described below based on an example shown in FIGS. 1 to 3.

第2図において1は低圧水銀放電灯であり、本実施例の
放電灯1は、石英ガラスよりなるU字形に屈曲された発
光管2を備えており、この発光管2は例えば、内径24
 mmの合成石英ガラス管からなる。
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a low-pressure mercury discharge lamp, and the discharge lamp 1 of this embodiment is equipped with an arc tube 2 made of quartz glass and bent into a U-shape.
It consists of a synthetic quartz glass tube of mm.

発光管2の端部は第1図に示す構造をなしており、3は
ステム、4は陽極、5は陰極、6はリド線である。
The end of the arc tube 2 has the structure shown in FIG. 1, with 3 being a stem, 4 an anode, 5 a cathode, and 6 a lid wire.

陽極4は円形の2層コイルにより形成されておす、たと
えば線径1.2mmのタングステンワイヤを外径20m
m、巻数8ターンの密着巻した1層目コイルに形成し、
この外に巻数3ターンの2層目コイルを巻戻し形成しで
ある。
The anode 4 is formed by a circular two-layer coil, for example, a tungsten wire with a wire diameter of 1.2 mm and an outer diameter of 20 m.
m, formed into a tightly wound first layer coil with 8 turns,
In addition to this, a second layer coil with 3 turns is unwound and formed.

また、陰極5はフィラメント軸がバルブ軸と直交するよ
うに配置されており、この陰極5は陽極4の前端部より
も放電空間側に突出することがないように配置されてい
る。
Further, the cathode 5 is arranged so that the filament axis is perpendicular to the bulb axis, and the cathode 5 is arranged so as not to protrude further into the discharge space than the front end of the anode 4.

そして、上記コイル形陽極4は、陰極5に接続された一
方のり一ト線6に接続されているものである。
The coiled anode 4 is connected to one of the tortograph wires 6 which is connected to the cathode 5.

この発光管2には、例えば50mgの水銀と、0、 0
5〜0. 8torr、具体的には0 、 5 tor
rのアルゴンガスが封入されている。なお、7はU字形
をなす発光管1の直線部間に介挿された補強部材である
This arc tube 2 contains, for example, 50 mg of mercury and 0,0
5-0. 8 torr, specifically 0, 5 torr
r argon gas is sealed. Note that 7 is a reinforcing member inserted between the straight parts of the U-shaped arc tube 1.

この低圧水銀放電灯1は、第2図に示すように、点灯回
路装置10を介して交流電源11に接続されている。点
灯回路装置]0は整流平滑回路]2、パワーFET (
電界効果トランジスタ)を含む矩形波インバータ回路1
3を備えている。なお、パワーF E T 13には、
周波数調整用および電流調整用の可変抵抗器]4.15
が設けられている。
This low-pressure mercury discharge lamp 1 is connected to an AC power source 11 via a lighting circuit device 10, as shown in FIG. Lighting circuit device] 0 is rectifier smoothing circuit] 2, power FET (
Square wave inverter circuit 1 including field effect transistors
It has 3. In addition, the power FET 13 has the following:
Variable resistor for frequency adjustment and current adjustment] 4.15
is provided.

交流電源11は、たとえば200Vの商用電源であり、
この電源11には上記整流平滑回路12、矩形波インバ
ータ回路13の外に、ヒータトランス16.16が接続
されている。
The AC power supply 11 is, for example, a 200V commercial power supply,
In addition to the rectifying and smoothing circuit 12 and the rectangular wave inverter circuit 13, a heater transformer 16.16 is connected to this power source 11.

ヒータトランス16.16はそれぞれ陰極5.5に接続
され、したがってこれら陰極5.5は常に発熱して熱電
子を放出する熱陰極となっている。
The heater transformers 16.16 are each connected to a cathode 5.5, so that the cathodes 5.5 are hot cathodes that constantly generate heat and emit thermoelectrons.

なお、第2図では図示を省略したが、上記矩形波インバ
ータ回路手段には始動回路が組込まれており、この始動
回路は始動時に電源電圧に300V波高値の余波整流電
圧を重畳して電極に印加するようになっている。そして
、この始動回路はランプ始動後にはランプの両極間の電
圧低下を検出して図示しないリレーを働かせて矩形波イ
ンバタ回路から電気的に切離されるようになっている。
Although not shown in FIG. 2, a starting circuit is incorporated in the rectangular wave inverter circuit means, and this starting circuit superimposes a rectified rectified voltage of 300 V on the power supply voltage at the time of starting, and applies it to the electrodes. It is designed to be applied. After the lamp is started, this starting circuit detects a voltage drop between both poles of the lamp and activates a relay (not shown) to be electrically disconnected from the rectangular wave inverter circuit.

このような実施例における低圧水銀放電灯1は、発光長
が670mm、定格人力500W、放電電流]1 7アンペアとなるようにして点灯されるようになってお
り、したかって単位長さ当りの入力は:I−、5W/c
m以上、つまり7.4W/cmとなっている。
The low-pressure mercury discharge lamp 1 in this embodiment is designed to be lit with a light emission length of 670 mm, a rated human power of 500 W, and a discharge current of 17 amperes, so that the input per unit length is :I-, 5W/c
m or more, that is, 7.4 W/cm.

そして、このランプは、ランプ電力をP(KW−係)、
上記コイル形陽極のコイル先端の1タン目のタングステ
ンワイヤの重量をM (g)とした場合、 屹6≦M/P≦20 に設定されている。
This lamp has a lamp power of P (KW-),
When the weight of the first tungsten wire at the tip of the coil of the coiled anode is M (g), it is set as 屹6≦M/P≦20.

本実施例は定格入力500Wであるから、0.3(g)
≦M≦10(g) に設定されている。
In this example, the rated input is 500W, so 0.3(g)
It is set as ≦M≦10 (g).

このようなランプの作用および数値的限定の理由につい
て説明する。
The operation of such a lamp and the reason for the numerical limitations will be explained.

ランプ1を点灯回路]Oを通じて電源]]に接続して点
灯させた場合、陰極5.5はヒータトランス16.16
を介して交流電源11−に接続されているので、これら
陰極5.5が常に発熱して熱電子を放出し、熱陰極とな
っている。
When the lamp 1 is connected to the lighting circuit [power supply]] through the lighting circuit and lit, the cathode 5.5 is connected to the heater transformer 16.16.
Since the cathodes 5.5 are connected to the AC power source 11- through the 11-, the cathodes 5.5 constantly generate heat and emit thermoelectrons, thus serving as hot cathodes.

そして、整流平滑回路12およびパワーFETを含む矩
形波インバータ回路コ3の作用により、電源の正弦波は
、第3図に示される矩形波に変換され、この矩形波は周
波数調整用および電流調整用の可変抵抗器14.15に
より調整されて各陽極4および陰極5間に与えられる。
Then, by the action of the rectifier smoothing circuit 12 and the rectangular wave inverter circuit 3 including the power FET, the sine wave of the power supply is converted into the rectangular wave shown in FIG. 3, and this rectangular wave is used for frequency adjustment and current adjustment. is adjusted by variable resistors 14 and 15 and provided between each anode 4 and cathode 5.

このため、低圧水銀放電灯]は、一端側の陽極4と他端
側の陰極5との間に矩形または台形波の゛1t、波整流
電流が流され、これらの間で放電が生じ、次に一端側の
陰極5と他端側の陽極4との間に逆の矩形または台形波
の半波整流電流が流され、これらの間で放電が発生する
。このように極性の反転毎に各陽極4と陰極5が交互に
放電を繰り返して点灯を継続する。
Therefore, in a low-pressure mercury discharge lamp, a rectangular current of 1t in a rectangular or trapezoidal wave is passed between the anode 4 at one end and the cathode 5 at the other end, and a discharge occurs between them. A reverse rectangular or trapezoidal wave half-wave rectified current is passed between the cathode 5 on one end and the anode 4 on the other end, and a discharge occurs between them. In this way, each anode 4 and cathode 5 alternately discharge each other every time the polarity is reversed to continue lighting.

このような放電により水銀主体の蒸気が低圧状態で励起
され、このため水銀の共鳴線]、 85 nmおよび2
54 nmを始めとする短波長紫外線領域の光を放射す
るものである。
Such a discharge excites mercury-based vapor at low pressure, and therefore the mercury resonance lines], 85 nm and 2
It emits light in the short wavelength ultraviolet region including 54 nm.

上記実施例の構成によれば、放電空間側に臨むコイル形
陽極4の最先端のコイルの1ターンロの重量Mを、0.
3g≦M≦1. Ogとし、すなわちランプ電力をP 
(KW)とした場合、0.6≦M/P≦20としたので
、バルブの早期黒化を防止することができ、かつ再点弧
電圧の」1昇による立消えを防止することができる。
According to the configuration of the above embodiment, the weight M of one turn of the most advanced coil of the coiled anode 4 facing the discharge space side is 0.
3g≦M≦1. Og, that is, the lamp power is P
(KW), since 0.6≦M/P≦20, it is possible to prevent early blackening of the bulb, and also to prevent the lamp from turning off due to a 1-increase in the restriking voltage.

これらの効果は本発明者らの実験により確認したもので
、これについて説明する。 出力増大の要求に応じるべ
くランプ電流を増した場合、電極での負担が増す。特に
極性が交互に変化する陽極においては、コイルの最前端
の熱容量が特性に影響を及ぼすものと予想される。
These effects were confirmed through experiments by the present inventors, and will be explained below. When the lamp current is increased to meet the demand for increased output, the load on the electrodes increases. In particular, in an anode whose polarity changes alternately, it is expected that the heat capacity of the frontmost end of the coil will affect the characteristics.

つまり、陰極と陽極との間で交互に放電を行わせるラン
プの場合、陰極から常に熱電子が放出されるように作動
させているが、交互に動作する陽極も温度」1昇する。
In other words, in the case of a lamp in which discharge is performed alternately between the cathode and anode, the cathode is operated so that thermionic electrons are constantly emitted, but the temperature of the anode that operates alternately also rises by 1.

この場合、コイルの放電空間側に臨む最先端の1ターン
目の熱容量が陽極作用に影響すると推測される。
In this case, it is presumed that the heat capacity of the first turn at the leading end facing the discharge space side of the coil influences the anode action.

さらに説明すると、コイル先端の1ターン目のコイル径
を小さくするなどの構成でワイヤの重量を減じた場合、
この部分の熱容量が少なくなって温度か過剰に」1昇し
、ワイヤ物質が飛散し、バルブ壁に何着して早期黒化を
発生させる。
To explain further, if the weight of the wire is reduced by reducing the diameter of the first turn of the coil at the tip of the coil,
The heat capacity of this part is reduced and the temperature rises excessively, causing the wire material to scatter and adhere to the bulb wall, causing early blackening.

また、逆にコイル先端の1ターン目のコイル径を大きく
するなどの構成でワイヤの重量を増大した場合、熱容量
が大きくなる。この場合、熱容量を大きくし過ぎると、
極性が反転する休止期間に陽極の温度が下がらず、つぎ
に極性か反転して本来の陽極作用を奏しなければならな
い時にこの陽極から熱電子が放出されており、この熱電
子が他方の熱陰極から放出される熱電子の飛び込みを阻
害する。つまり、極性の反転する休止期間に陽極の前面
側にイオンの障壁を作るようになり、この障壁が陰極か
ら出るイオンの取り込みを阻止し、陽電位を遮蔽し、陽
極本来の機能を阻害する。このため、放電電流を一時的
に遮断し、点灯回路のりアクタンス分により逆起電圧が
発生し、これが放電電圧に重畳されて再点弧電圧が高く
なる。この逆起電圧は減衰振動を伴い、放電を不安定に
する。
Conversely, if the weight of the wire is increased by increasing the diameter of the first turn of the coil at the tip of the coil, the heat capacity increases. In this case, if the heat capacity is made too large,
During the rest period when the polarity is reversed, the temperature of the anode does not drop, and then when the polarity is reversed and the anode has to perform its original function, thermionic electrons are emitted from this anode, and these thermionic electrons are transferred to the other hot cathode. inhibits the entry of thermionic electrons emitted from the In other words, during the rest period when the polarity is reversed, an ion barrier is created on the front side of the anode, and this barrier blocks the uptake of ions from the cathode, shields the positive potential, and inhibits the anode's original function. Therefore, the discharge current is temporarily cut off, and a back electromotive force is generated due to the actance of the lighting circuit, and this is superimposed on the discharge voltage, increasing the restriking voltage. This back electromotive force is accompanied by damped oscillations and makes the discharge unstable.

このようなことから、コイル先端の1ターン目のコイル
の熱容量を規制することが大切であり、このためワイヤ
の重量を選択する必要がある。
For this reason, it is important to regulate the heat capacity of the coil in the first turn at the tip of the coil, and for this reason it is necessary to select the weight of the wire.

また、このようなワイヤの熱容量はランプ電力Pにも関
連する。
The heat capacity of such a wire is also related to the lamp power P.

したがって、定格人力Pが0,5KWのランプについて
実験した結果を下記の表に示す。
Therefore, the results of experiments conducted on lamps with a rated human power P of 0.5 KW are shown in the table below.

なお、下記の表では、点灯3000時間後における発光
管の黒化および立消えを調べたもので、波長254nm
の紫外線放射強度か初期値の75%以」二を維持してい
る場合を良好であると評価した。
In addition, the table below examines the blackening and fading of the arc tube after 3000 hours of lighting, and the wavelength is 254 nm.
A case where the ultraviolet radiation intensity of 75% or more of the initial value was maintained was evaluated as good.

上記の表から、定格人力Pが0.5KWのランプの場合
、0.3≦M≦10であれば良いことが判り、0,6≦
M/P≦20に規制すれば良いことが確認される。
From the above table, it can be seen that for a lamp with a rated human power P of 0.5KW, it is sufficient if 0.3≦M≦10, and 0.6≦
It is confirmed that it is sufficient to regulate M/P≦20.

また、他の定格入力のランプでも、0.6≦M/P≦2
0の範囲に設定すれば初期の目的を達成することができ
ることを確認している。
Also, for lamps with other rated inputs, 0.6≦M/P≦2
It has been confirmed that the initial objective can be achieved by setting it in the range of 0.

なお、本発明は上記実施例に制約されるものではない。Note that the present invention is not limited to the above embodiments.

すなわち、上記実施例では、陰極5のフィラメント軸を
バルブ軸と直交させてコイル形の陽極3に収容したが、
陰極5はそのフィラメント軸をバルブ軸上またはバルブ
軸と平行な姿勢にして陽極に収容してもよく、この場合
はバルブ径を細くすることができる。
That is, in the above embodiment, the filament axis of the cathode 5 was housed in the coil-shaped anode 3 with the filament axis perpendicular to the bulb axis.
The cathode 5 may be housed in the anode with its filament axis on the bulb axis or parallel to the bulb axis, and in this case, the bulb diameter can be reduced.

さらに、発光管2の形状はU字形に限らず、直管形やW
字形などの屈曲形状にしてもよい。
Furthermore, the shape of the arc tube 2 is not limited to a U-shape, but also a straight tube shape or a W-shape.
It may also have a bent shape such as a letter shape.

また、上記実施例においては、陰極5をコイル形陽極4
の後背部に配置したものについて図示しているが、例え
ば第4図に変形例として示す通り、コイル形陽極4の中
空部に陰極5を挿入するようにして配置してもよい。
Further, in the above embodiment, the cathode 5 is replaced with the coiled anode 4.
Although shown in the figure, the cathode 5 may be placed in the hollow part of the coiled anode 4, as shown as a modification in FIG. 4, for example.

この場合には、陰極5から放出される電子はこれを囲っ
たコイル形陽極4の前面開口部から放電空間、つまり他
端側の陽極に向かって飛び出ずので、電子が発光管バル
ブ2の端部の管壁に衝突するのが防止される。このため
、水銀イオンが管壁に吸引されるのが防止され、管壁が
灰色化して早期黒化を発生することが防止されるととも
に、機械的強度の低下も防止される。
In this case, the electrons emitted from the cathode 5 do not jump out from the front opening of the coiled anode 4 surrounding the cathode toward the discharge space, that is, the anode at the other end, so that the electrons are not emitted from the end of the arc tube bulb 2. Collision with the wall of the tube is prevented. Therefore, mercury ions are prevented from being attracted to the tube wall, preventing the tube wall from turning gray and causing early blackening, and also preventing a decrease in mechanical strength.

また、点灯中に陰極物質やこの陰極5に塗布されたエミ
ッタか飛散する場合があるが、陰極5の周囲をコイル形
陽極4で囲っであるので、飛散物質がコイル形陽極4に
よってバルブ壁に付着するのが阻止される。この点でも
管壁の黒化が防止される。
In addition, the cathode material and the emitter coated on the cathode 5 may scatter during lighting, but since the cathode 5 is surrounded by the coiled anode 4, the coiled anode 4 prevents the scattered material from hitting the bulb wall. adhesion is prevented. Also in this respect, blackening of the tube wall is prevented.

さらに、陰極5はコイル形陽極4で囲われているから保
温されるようになり、このため温度上昇割合が良くなり
、したがって加熱電流が少なくてすむので電極での消費
電力を少なくすることかでき、電極効率が向」ニする。
Furthermore, since the cathode 5 is surrounded by the coiled anode 4, it is kept warm, which improves the rate of temperature rise, and therefore requires less heating current, reducing power consumption at the electrode. , the electrode efficiency is improved.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、陽極の動作特性に
影響を与えるコイル先端の1ターン目の重量を定めたの
で、その熱容量が最適な領域となり、バルブの早期黒化
や再点弧電圧の上昇に起因する立消えなどを防止するこ
とができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, since the weight of the first turn of the coil tip, which affects the operating characteristics of the anode, is determined, the heat capacity is in the optimum range, and early blackening of the bulb is prevented. It is possible to prevent the power from going out due to a rise in the re-ignition voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図ないし第3図は本発明の一実施例を示し、第1図
は低圧水銀放電灯の端部を示す構成図、第2図は低圧水
銀放電灯およびその点灯回路を示す構成図、第3図はラ
ンプに付与する電流を示す矩形波の波形図、第4図は本
発明の他の実施例を示す低圧水銀放電灯の端部の構成図
、第5図は従来の低圧水銀紫外線放電灯の端部を示す構
成図である。 ]・・・低圧水銀放電灯、2・・・発光管、3・・・ス
テム、4・・・コイル形陽極、5・・陰極。 ]−〇・・・点灯回路装置。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
1 to 3 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a configuration diagram showing an end of a low-pressure mercury discharge lamp, FIG. 2 is a configuration diagram showing a low-pressure mercury discharge lamp and its lighting circuit, Fig. 3 is a waveform diagram of a rectangular wave showing the current applied to the lamp, Fig. 4 is a configuration diagram of the end of a low-pressure mercury discharge lamp showing another embodiment of the present invention, and Fig. 5 is a conventional low-pressure mercury ultraviolet ray. It is a block diagram which shows the edge part of a discharge lamp. ]...low-pressure mercury discharge lamp, 2...luminous tube, 3...stem, 4...coiled anode, 5...cathode. ]-〇・・・Lighting circuit device. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue

Claims (1)

【特許請求の範囲】 発光管の両端部にそれぞれ陽極と陰極を封装し、一端側
の陽極と他端側の陰極との間、および一端側の陰極と他
端側の陽極との間で交互に放電させるようにし、かつ上
記陽極をコイル形に形成し、このコイル形陽極の先端よ
りも後方に陰極を配置した低圧放電灯において、 上記放電灯のランプ電力をP(KW=キロワット)、上
記陽極のコイル先端1ターン目の重量をM(g)とした
場合、 0.6≦M/P≦20 としたことを特徴とする低圧放電灯。
[Claims] An anode and a cathode are sealed at both ends of the arc tube, and the anode at one end and the cathode at the other end are sealed, and the cathode at one end and the anode at the other end are alternately sealed. In a low-pressure discharge lamp in which the anode is formed into a coil shape and the cathode is arranged behind the tip of the coil-shaped anode, the lamp power of the discharge lamp is P (KW = kilowatt), and the above-mentioned A low-pressure discharge lamp characterized in that, where the weight of the first turn of the anode coil tip is M (g), 0.6≦M/P≦20.
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