JPH0454341B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はビーム・モードけい光放電ランプに関
し、詳しくいうと、ビーム・モードけい光放電ラ
ンプ内に電極を配置、形成するための構成に関す
る。

（従来の技術とその問題点） 例えば、特願昭56−206266号（特開昭57−
130364号公報）には通常の白熱電球の代りに好適
なけい光ランプの特定の一実施例が開示されてい
る。白熱電球は安価であり、使用するのに便利で
あるが、けい光ランプにくらべると相当に効率が
悪い欠点がある。

上記特許出願においては単一アノードおよびカ
ソード形態が示されている。この形態はカソード
およびアノードを２つの電源に接続する３つの電
力端子を必要とする。上記出願の他の形態におい
ては、電子の発生のためにカソードを加熱する加
熱用フイラメントが設けられた４つの端子と２電
源の形態が示されている。

電源の数および電源からけい光ランプのアノー
ドおよびカノードへの電力結線の数は少なくする
ことが望ましい。電源および電力結線の数が減少
すれば、ランプが安価になり、その上、製造中の
組立てが非常に簡単となり、作業性が向上するか
らである。

さらに重要なこととして、従来の構成ではアノ
ードによつて収集された電子の形式のエネルギの
一部分がアノードによつて単純な熱として消散さ
れてしまう。その結果、このようなランプの照明
効率が低いという欠点があつた。

（発明の課題） 本発明は上記欠点を除去するためになされたも
ので、アノードで無駄に消散される熱をカソード
と電子放出用の追加の加熱に利用するビーム・モ
ードけい光ランプを提供することをその目的とす
るものである。

本発明の他の目的は電源の数および電力端子の
数を最小限にしたビーム・モードけい光ランプを
提供することである。

（課題を解決するための手段） 次に、本発明の概要を説明する。

本発明のビーム・モードけい光ランプは励起時
に紫外輻射線を放出する充填物質を封入する光透
過性容器を含む。この容器の内表面のりん光体
（けい光体）被膜は紫外輻射線を吸収したときに
可視光を放出する。

電子を放出するための２つの熱電子電極が容器
内に位置付けされており、各電極は第１および第
２の端部を有する。各電極は関連する対の導体間
にそれぞれ接続されている。これら電極は同じ水
平面内で互いに長さ方向に平行に延在している
が、この平面の任意の配向状態で機能する。各電
極の一方の導体はAC電源に接続されている。各
電極の他方の導体は始動回路に接続されている。
これら導体はまた、容器内の一定位置に電極を支
持するように働く。

各電極は供給されるAC電圧の２つの交互する
極性のもとでアノードおよびカソードの両方とし
て機能する。AC電圧の最初の半サイクルで、正
極性の電圧が印加された電極はアノードとして機
能し、負極性の電圧が印加された電極によつて形
成された電子ビームが加速するように作用する。
この負極性の電圧が印加された電極はカソードと
して機能して電子を放出し、上記電子ビームを形
成する。加速された電子ビームはドリフト領域に
入る。

AC電圧の次の半サイクルで、アノードとして
機能した電極は今度はカソードとして機能し、最
初の電子ビームとは反対方向に第２の電子ビーム
を放出する。前にカソードとして動作した他方の
電極は今度はアノードとして動作し、第２の電子
ビームの電子を加速して第２のドリフト領域へ送
る。

AC電圧の各半サイクルで、アノードとして機
能する電極は電子を収集する。この収集された電
子による電流は従来は単純な熱として消散されて
いた。しかしながら、本発明では、現在の半サイ
クルではアノードは次の半サイクルではカソード
であるので、この電流はカソードを加熱するよう
に働き、電子の放出を一層高める。このように、
本発明では従来消散されていた熱がカソードを電
子放出に好適な加熱状態に保持するために使用さ
れ、非常に効率が良くなる。

第１および第２の電子ビームはAC電圧の交互
の半サイクルでそれぞれのアノードを通過した
後、容器内の２つのドリフト領域を通じてドリフ
トする。各電子ビーム中の電子は対応するドリフ
ト領域において充填物質の原子と衝突し、それに
よつて充填物質原子の一部分を励起させて紫外輻
射線を放出させ、また充填物質の原子のそれぞれ
の部分をイオン化して２次電子を生じさせる。こ
れら２次電子はさらに紫外輻射線を発生させる。
充填物質は代表的には水銀と１つの不活性ガスを
含む。

各電極は充填物質における電子の平均自由行
路、約１cm、に匹敵するまたは若干短かい距離が
て他方の電極から離間されている。アノードとし
て機能するときの各電極の構造は電子ビームの加
速を可能にし、かつアノードによつて収集される
電子の量を最小限にする。

本発明のランプは始動回路および電源を取囲む
ベースを含む。通常の予加熱およびラピツド・ス
タートの両回路が本発明の始動回路として使用で
きる。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実
施例について詳細に説明する。

第１図を参照すると、本発明によるビーム・モ
ードけい光ランプが示されている。ガラスのよう
な光透過性物質よりつくられた真空形式のランプ
容器３１が放電容積を取囲んでいる。この放電容
積は励起したときに紫外輻射線を放出する充填物
質を含む。代表的充填物質は水銀と１つの不活性
ガスまたは複数の不活性ガスの混合物を含む。適
当な不活性ガスはネオンである。ランプ容器３１
の内表面にはりん光体（けい光体）被膜３７があ
り、このりん光体被膜３７は紫外輻射線を吸収し
たときに可視光を放出する。また、容器３１の放
電容積内には一対の電極３３および３４が封入さ
れている。これら電極３３および３４は交互にア
ノードおよびカソードとして機能する。特定の時
刻において、一方がアノードであり、他方がカソ
ードである。

電極３３は導体３５と３６間に接続されてお
り、電極３４は導体２８と２９間に接続されてい
る。各導体は同じ特定の高さを有し、従つて２つ
の電極３３および３４は同じ水平面内にある。電
極３３および３４は長さ方向に平行に配向されて
おり、かつ約１cm離間されている。

導体２８および３６は電極３４および３３を包
囲体４０を介してAC電源にそれぞれ接続し、導
体２９および３５は電極３４および３３の他端を
それぞれ、包囲体４０内に位置付けされた始動回
路に接続する。これら導体２８，２９，３５およ
び３６は真空気密封止状態で容器３１を貫通して
上記した接続を行なうとともに、電極３３および
３４の支持を行なう。電極３３および３４は代表
的には20Vの熱電子形のものである。

このランプはさらに、白熱電球のソケツトに挿
入するのに適した通常の形式のベース３８を含
む。

このランプをオンに切換えることによつて始動
回路が作動された後、AC電圧が電極３３および
３４に供給される。AC電圧の最初の半サイクル
で、電極３３は電極３４に対して正極性となる。
その結果、電極３４は熱電子カソードとして機能
し、電子を放出し、図示するように電子ビームを
形成する。電極３３はアノードとして機能し、電
子ビームを加速して対応する第１のドリフト領域
３０へ送るように動作する。

AC電圧の次の半サイクルで、電極３４は電極
３３に対して正となる。従つて、電極３３は熱電
子カソードとして機能し、電子を放出して第２の
電子ビームを形成する。電極３４はアノードとし
て動作し、形成された電子ビームを加速して対応
する第２のドリフト領域３０へ送る。

２つのドリフト領域３０は容器３１内に位置付
けされており、AC電圧の交互の半サイクルでそ
れぞれのアノードを通過した後の図示した電子ビ
ームの流れの方向に延在している。各領域におい
て、電子は充填物質の原子と衝突し、それによつ
て充填物質の原子の一部分を励起させ、紫外輻射
線を放出させ、かつ充填物質の原子のそれぞれの
部分をイオン化させて２次電子を生じさせる。こ
れら２次電子はさらに紫外輻射線を放出させる。

カソード加熱電流および電極３３と３４間の放
電電流は両方とも包囲体４０の同じ電源から取り
出されるということを特に言及しておく。すなわ
ち、単一の電源のみを２つの機能に対して必要と
するだけである。この電源は供給される電圧を約
20Vの電圧に降圧する降圧トランスから構成され
ている。

電極３３および３４が交互にカソード−アノー
ドを交代とするために、現在アノードとして機能
している特定の電極によつて収集される電子はこ
のアノードを加熱するのに役立つ。しかしなが
ら、現在の半サイクルのアノードは次の半サイク
ルではカソードとなる。従つて、この加熱は一定
の加熱レベを保持し、かつ電源によつて提供され
る抵抗加熱を補足するので、次の半サイクルでの
電子の放出を刺激することになる。

ここに開示したランプは同様の100Wの白熱灯
よりも相当に効率が良い。100Wの白熱灯は約17
ルーメン／Ｗであり、また、単一電極の白熱灯形
のけい光ランプ（例えば、上記した特願昭56−
206266号に開示されたような）は約25ルーメン／
Ｗである。しかしながら、本発明のデユアルカソ
ードビーム・モードけい光ランプは約35ルーメ
ン／Ｗであつた。従つて、約40％の効率の改善が
見られ、いかに効率が良いかが分る。

第２Ａ図ないし第２Ｃ図を参照すると、種々の
始動回路がAC電圧源９に対する結線と一緒に示
されている。AC電圧源９は導体２９と３６間に
接続されており、従つて、第１図の電極３３およ
び３４は交互に一方が正で、他方が負になる。第
２Ａ図は導体３５と２９間に接続された予加熱形
始動回路を示す。この始動回路はスイツチSW１
と抵抗Ｒ１の直列接続回路よりなる。第２Ｂ図は
抵抗Ｒ１とスイツチSW１がそれぞれ導体３５と
２９間に並列に接続された回路よりなるラピツ
ド・スタート回路を示す。第２Ｃ図は導体３５と
２９間にコンデンサＣ１とスイツチSW１とが並
列に接続された回路よりなる他のラピツド・スタ
ート回路を示す。これら始動回路はすべて通常の
ものである。

本発明の好ましい実施例を例示し、詳細に記載
したけれど、本発明の精神から、すなわち特許請
求の範囲から逸脱することなしに種々の変形、変
更がなし得ることはこの分野の技術者には容易に
理解できよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するデユアルカソードビ
ーム・モードけい光ランプの一実施例を示す一部
断面の概略斜視図、第２図は本発明のデユアルカ
ソードビーム・モードけい光ランプを実現する際
に使用できる種々の始動回路を例示する回路図で
ある。 ９：AC電圧源、２８，２９，３５，３６：導
体、３０：ドリフト領域、３１：ランプ容器、３
３，３４：電極、３７：りん光体（けい光体）被
膜、３８：ベース、４０：包囲体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 励起時に紫外輻射線を放出する充填物質を封
   入する光透過性容器と、 該容器の外側のAC電源と、 紫外輻射線を吸収したときに可視光を放出す
   る、前記容器の内表面にあるりん光体被膜と、 始動回路と、 それぞれが前記容器内に位置付けされかつそれ
   ぞれが第１および第２の端部を有する第１および
   第２の熱電子電極と、 該第１および第２の電極の各第１の端部を前記
   電源に接続するための第１の手段と、 前記第１および第２の電極の各第２の端部を前
   記始動回路に接続するための第２の手段 とを具備し、 前記第１および第２の電極が長さ方向に互いに
   平行に配向されており、前記AC電源の第１の極
   性に応答して、前記第１の電極が電子を放出する
   ための熱電子カソードとして動作しかつ前記第２
   の電極が前記電子を加速して第１の電子ビームを
   形成するためのアノードとして動作するように、
   作動され、そして前記AC電源の第２の極性に応
   答して、前記第２の電極が電子を放出するための
   熱電子カソードとして動作しかつ前記第１の電極
   が前記電子を加速して前記第１の電子ビームとは
   反対の方向に第２の電子ビームを形成するための
   アノードとして動作するように、作動され、さら
   に、前記第１および第２の電極は、前記AC電源
   の前記第１の極性中、前記第２の電極が前記第１
   の電子ビームの前記収集した電子によつて引続く
   カソードとしての動作のために加熱されかつ前記
   AC電源の前記第２の極性中、前記第１の電極が
   前記第２の電子ビームの前記収集した電子によつ
   て引続くカソードとしての動作のために加熱され
   るように、作動され、 前記容器内部に位置付けされた第１および第２
   のドリフト領域を通じて前記第１および第２の電
   子ビームは前記第１のおよび前記第２のアノード
   をそれぞれ通過した後ドリフトし、該各ドリフト
   領域は前記それぞれの電子ビームの移動方向に、
   前記充填物質における電子の平均自由行路よりも
   長い寸法を有し、従つて前記各ドリフト領域にお
   いて電子は前記充填物質の原子と衝突し、前記充
   填物質原子の第１および第２のそれぞれの部分を
   励起させて紫外輻射線を放出させ、かつ前記充填
   物質原子の他の部分をイオン化して２次電子を生
   じさせ、該２次電子が追加の紫外輻射線を放出さ
   せる ことを特徴とするデユアルカソードビーム・モー
   ドけい光ランプ。 ２ 前記各電極が前記充填物質における電子の平
   均自由行路にほぼ等しいまたはそれより若干短い
   距離だけ前記他方の電極から離間されている特許
   請求の範囲第１項記載のビーム・モードけい光ラ
   ンプ。 ３ 前記各電極が前記第１および第２の電子ビー
   ムをほぼ最小限の収集で通過させる構造を有する
   特許請求の範囲第１項記載のビーム・モードけい
   光ランプ。 ４ 前記第１および第２の電極が水平面内にある
   特許請求の範囲第１項記載のビーム・モードけい
   光ランプ。 ５ 前記充填物質が水銀と１つの不活性ガスを含
   む特許請求の範囲第１項記載のビーム・モードけ
   い光ランプ。 ６ 前記不活性ガスがネオンを含む特許請求の範
   囲第５項記載のビーム・モードけい光ランプ。 ７ 前記電源および前記始動回路を取囲むランプ
   ベースを含み、当該けい光ランプをAC電力によ
   り直接作動できるようにした特許請求の範囲第１
   項記載のビーム・モードけい光ランプ。 ８ 前記電源が前記電極を加熱するための電力を
   提供すると同時に、前記電極間に電位差を提供す
   るための電力を提供する特許請求の範囲第１項記
   載のビーム・モードけい光ランプ。 ９ 前記始動回路が前記第２の手段に直列に接続
   されたスイツチと抵抗を含む予加熱形始動回路で
   ある特許請求の範囲第１項記載のビーム・モード
   けい光ランプ。 １０ 前記始動回路が前記第２の手段に並列に接
   続されたスイツチと抵抗を含むラピツド・スター
   ト回路である特許請求の範囲第１項記載のビー
   ム・モードけい光ランプ。 １１ 前記始動回路が前記第２の手段に並列に接
   続されたスイツチとコンデンサを含むラピツド・
   スタート回路である特許請求の範囲第１項記載の
   ビーム・モードけい光ランプ。