JPH0454343B2 - - 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ランプ（けい光放
電ランプ）に関し、詳しくいうと、ビームモード
けい光ランプ用の始動回路に関する。

（従来の技術） 特願昭58−26号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、第１図に例示されて
いるように、ビームモードけい光ランプは光透過
性容器３１内に励起時に紫外輻射線を放出する充
填物質が封入されている。容器３１の内表面のけ
い光体（りん光体）被膜３７が紫外輻射線の吸収
時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３３，
３４が容器３１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２８および２９間、３５および３６
間に接続されている。これら電極は同じ平面内で
長さ方向に互いに平行に延在している。各電極の
一方の導体がAC電源に接続される。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
うにも働く。

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電圧の各半サイクルで、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
された電子ビームを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。

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。

このランプは始動回路および電源を収容したベ
ース３８を含む。通常の予熱およびラピツドスタ
ートの両回路がこの始動回路として提案されてい
た。

（発明が解決すべき課題） 予熱回路は周知のけい光ランプ始動回路であ
り、ジヨン・ウエイマウス（John Waymeuth）
著「放電ランプ」の第3.2.2節に記載されている。
第２図を参照すると、従来の始動回路の一例が示
されており、ランプ内の電極３３，３４は始動ス
イツチSW１および制限抵抗Ｒ１と直列にAC電
源９に接続されている。電極は始動スイツチSW
１の閉成によつて電極３３，３４に電流が流れる
ことによる抵抗加熱によつて、まず熱電子放出温
度になる。次に、始動スイツチSW１の開放によ
り電極間に全電位が印加される。かくして放電が
生じ、維持される。熱電子放出温度は電極がカソ
ードとして作用しているACサイクルの部分中の
電極のイオン衝撃によつておよび電極がアノード
として作用しているACサイクルの部分中の電子
衝撃によつて維持される。動作時に、低電位の電
極端部Ｗ，Ｙはイオンおよび電子の衝撃によつて
熱エネルギを受ける。従つて、これら電極端部
Ｗ，Ｙは電極の残部より相当に高い温度に加熱さ
れる。全部ではないにしても大部分の熱電子放出
はこれら端部から生じる。この高温度のためこれ
ら端部からの電極被覆物質の蒸発が増大する。こ
のため、ランプの寿命が短かくなる欠点があつ
た。

本発明は上記欠点を除去するためになされたも
ので、イオンおよび電子衝撃に対して使用可能な
電極面積を増大させ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発光効率を増大させること
およびランプの寿命を増大させることである。

（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。

ビームモードけい光ランプは２つの熱電子電極
を有する。各電極の一端はAC電源に接続され、
他端は始動スイツチによる始動中互いに接続され
る。これら電極はACサイクルに応じて交互にア
ノードおよびカソードとして作用する。各電極は
その端部間に接続された対応するスイツチを有す
る。これら両スイツチはランプの始動中、開放さ
れ、始動スイツチを介して電流をこれら電極に流
れるようにする。これら電極が加熱された後、始
動スイツチは開放し、これら電極間に持続放電が
生じる。電極のスイツチはその後閉成し、各対応
する電極の端部間を接続する。これら電極のスイ
ツチは十分な電流が流れたときに開放しかつ冷却
したときに閉成するように熱応動スイツチでよ
い。電流制限抵抗を含んでいてもよい。一実施例
においては２個の抵抗が使用され、それぞれ電極
の端部を接続するスイツチと直列に接続されてい
る。別に実施例では１個の抵抗のみが使用され、
この抵抗は始動スイツチと直列に接続されてい
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図を再び参照すると、本発明を実施するの
に好適なビームモードけい光ランプが図示されて
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の内表面にはけい光体被膜３
７があり、このけい光体被膜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３
１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。導体２８および３６は電極３４および３３を
真空気密状態で容器３１を貫通してかつ包囲体３
９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
れ真空気密状態で容器３１を貫通して、包囲体３
９内に位置付けされた始動回路に接続する。電極
３３および３４は熱電子形式のものであり、抵抗
性フイラメントと記載してもよい。この始動回路
は本発明の主題であり、後述する。

スイツチをオンにして電力をランプに与えるこ
とによりこの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が電極３４に対し
て例えば正極性にある。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、それ
によつて矢印ｅで示す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、この電子
ビームを加速して対応する第１のドリフト領域３
０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。各ドリフト
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、そして最終的にはアノード電極によつ
て収集される。

再び第２図を参照すると、２つの電極がAC電
源９および始動スイツチSW１と直列に接続され
た従来の予熱回路が示されている。これら電極３
３，３４は、前記したように、始動スイツチSW
１の閉成によつて電極３３，３４に電流が流れる
ことによる抵抗加熱によつて、まず熱電子放出温
度になる。次に、始動スイツチSW１の開放によ
りこれら電極間に全電位が印加される。かくして
放電が生じ、維持される。熱電子放出温度は電極
がカソードとして作用しているACサイクルの部
分中のイオン衝撃によつておよび電極がアノード
として作用しているACサイクルの部分中の電子
衝撃によつて維持される。前記したように、動作
時に、低電位の電極端部Ｗ，Ｙはイオンおよび電
子の衝撃によつて熱エネルギを受ける。従つて、
これら電極端部Ｗ，Ｙは電極の残部より相当に高
い温度に加熱される。全部ではないにしても大部
分の熱電子放出はこれら端部から生じる。この高
温度のためこれら端部からの電極被覆物質の蒸発
が増大する。このため、前記したようにランプの
寿命が短かくなる。

この欠点を除去するために、本発明の好ましい
一実施例においては、第３図に示すように、ラン
プの２つの電極３３，３４は、第２図の予熱回路
の場合と同様に、AC電源９および電極の高電位
端部Ｘ，Ｚ間に接続された始動スイツチSW１と
直列に接続されているが、２つの常閉熱応動スイ
ツチ４０，４１が本発明では電極３３および３４
とそれぞれ並列に接続されている。これらスイツ
チ４０および４１は商業的に入手できる熱的過負
荷スイツチでよい。１つの電流制限抵抗４２が始
動スイツチSW１と直列に接続されている。抵抗
４２の値は大きな過渡電流がこの回路に流れるこ
とを防止するように十分に高い。始動スイツチ
SW１は最初に閉成され、スイツチ４０，４１も
また閉成され、電極３３，３４を分路する。電源
により付勢されたときに、熱スイツチ４０，４１
および始動スイツチ４２を通る高電流が流れ、２
つの電極３３および３４を側路する。

熱スイツチ４０および４１はこの高電流による
加熱によつてすぐに開放し、電極に電流が流れる
ように作用する。これら電極は熱電子放出温度に
加熱される。その後始動スイツチSW１が開放
し、これによつて電極間に、特に端部ＷおよびＹ
において持続放電が確立される。これら端部は非
常に熱くなる。

熱スイツチ４０および４１はその間に冷却し、
ある時間経過後に閉成し、電極を分路し、その結
果各電極の両端部（ＷおよびＸ，ＹおよびＺ）は
点灯後の動作モード中同じ電位となる。こらは２
つの電極端部ＷおよびＹの温度を相当に低下させ
る効果を有するとともに、イオンおよび電子衝撃
を電極端部ＸおよびＺにも生じさせるので電極の
全体の電子放出を増大させる効果を有する。電極
端部ＷおよびＹの温度が低下するので電極被覆物
の蒸発が減少する利点もある。

本発明の他の実施例が第４図に示されている。
本実施例においても熱応動スイツチ４０および４
１が電極３３および３４と並列に接続されてい
る。各熱応動スイツチと直列にそれぞれ接続され
た２個の電流制限抵抗４３および４４が設けられ
ている。これら抵抗４３，４４の値は、始動スイ
ツチSW１が始めに閉制したときに熱的過負荷ス
イツチであるスイツチ４０および４１を開放する
ように十分に低く、かつ始動スイツチSW１が初
めに閉成したときに大きな過渡電流が回路に流れ
ることを防止するように十分に高く選定されてい
る。始動スイツチSW１は初めに閉成され、熱応
動スイツチ４０および４１もまた、閉成される。
電源によつて付勢されると、２つの電極３３およ
び３４を側路する高電流が流れる。熱応動スイツ
チ４１および４２はこの電流による加熱によつて
すぐに開放し、電極に電流が流れるようにする。
これら電極は熱電子放出温度に達し、放電が形成
される。始動スイツチSW１は開放され、冷却の
ための適当な時間経過後、熱応動スイツチ４１，
４２は閉成し、電極端部を分路し、かくして各電
極の両端部はほぼ同じ電位となり、本発明の特徴
である同じ電位の電極を達成する。

（発明の効果） 標準の予熱回路で動作させたビームモード放電
ランプより得られた測定値と上記した本発明の同
じ電位の電極構成の回路によつて得られた測定値
とを比較した。その結果、本発明による回路を使
用した場合には従来のものより発光効率が20％以
上改善された。発光効率のこの大きな増大は使用
できるカソードと放出領域およびアノードの収集
領域の増大によるものである。

両実施例において、発光効率は使用できる電極
の領域の増大により増大された。動作寿命は電極
温度の低下により、それ故電極の大量のイオンお
よび電子衝撃が生じる領域を広げたことによる電
極被覆物質の蒸発割合の低下により増大された。
かくして、本発明の目的が達成されたことが分
る。

本発明の２つの実施例を例示し、詳細に記載し
たけれど、本発明の精神からあるいは特許請求の
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明ら
かであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するのに好適なけい光ラ
ンプの一例を示す概略断面図、第２図は従来の始
動回路の一例を示す電気回路図、第３図は本発明
による始動回路の好ましい一実施例を示す電気回
路図、第４図は本発明による始動回路の他の実施
例を示す電気回路図である。 ９：AC電源、２８，２９，３５，３６：導体、
３３，３４：電極、４０，４１：熱応動スイツ
チ、４２，４３，４４：電流制限抵抗、SW１：
始動スイツチ、Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ：電極の端部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 容器と、該容器内に含まれる励起可能なガス
   混合物と、それぞれが第１および第２の端部を有
   しかつ前記容器内に位置付けされた第１および第
   ２の熱電子電極とを有し、これら電極がAC電源
   の両端にそれぞれ接続されたときに交互にアノー
   ドおよびカソードとして機能するとともに、始動
   モードおよび動作モードを有するビームモードけ
   い光ランプにおいて、 前記両電極の第１の端部を前記AC電源の両端
   にそれぞれ接続するための手段と、 始動モード中のみ前記各電極の第２の端部を互
   いに接続し、始動モード中前記各電極に直列に電
   流を流してこれら電極を加熱し、これら電極間に
   放電を可能にするように働く第１のスイツチ手段
   と、 動作モード中前記第１の電極の第１および第２
   の端部を互いに接続するための第２のスイツチ手
   段と、 動作モード中前記第２の電極の第１および第２
   の端部を互いに接続するための第３のスイツチ手
   段 とを具備したことを特徴とするビームモードけい
   光ランプ。 ２ 前記第２のスイツチ手段および前記第３のス
   イツチ手段がそれぞれ、始動モード中電流によつ
   て加熱されたときに開始しかつ動作モード中冷却
   したときに閉成する常閉熱応動スイツチより構成
   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 前記第２および第３のスイツツチ手段がそれ
   ぞれ熱応動スイツチおよびこれと直列に接続され
   た抵抗より構成されており、該抵抗が始動モード
   中前記熱応動スイツチに、これら熱応動スイツチ
   がすぐに開放して前記第１の電極、前記第１のス
   イツチ手段および前記第２の電極を直列に電流が
   流れるようにするのに十分な電流を流すように作
   用し、前記第１のスイツチ手段がその後開放した
   後で前記第２および第３のスイツチが閉成するよ
   うにした特許請求の範囲第２項記載のビームモー
   ドけい光ランプ。 ４ 前記抵抗が、前記第２および第３のスイツチ
   が閉成している間、大きな過渡電流が流れること
   を防止する十分な抵抗値を提供する特許請求の範
   囲第３項記載のビームモードけい光ランプ。 ５ 前記第１のスイツチと直列の少なくとも１つ
   の抵抗を含み、該抵抗が始動モード中前記第２お
   よび第３のスイツチに、第２および第３のスイツ
   チがすぐに開放して前記第１の電極、前記第１の
   スイツチ手段および前記第２の電極を直列に電流
   が流れるようにするのに十分な電流を流すように
   作用し、前記第１のスイツチ手段がその後開放し
   た後で前記第２および第３のスイツチが閉成する
   ようにした特許請求の範囲第２項記載のビームモ
   ードけい光ランプ。 ６ 前記抵抗が、前記熱応動スイツチが閉成して
   いる間、大きな過渡電流が流れることを防止する
   十分な抵抗値を提供する特許請求の範囲第５項記
   載のビームモードけい光ランプ。