JPH05347141A

JPH05347141A - 光放射電子管

Info

Publication number: JPH05347141A
Application number: JP15396592A
Authority: JP
Inventors: Tadao Uetsuki; 唯夫植月; Noriyuki Taguchi; 典幸田口
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1992-06-15
Filing date: 1992-06-15
Publication date: 1993-12-27

Abstract

(57)【要約】【目的】電極を比較的短時間で予熱し、点滅動作に対し
ても長寿命である光放射電子管を提供する。【構成】管体３の中に互いに対向するフィラメント状の
一対の電極１，２を設ける。一方の電極１，２から放出
された電子を他方の電極１，２の周囲の電界によって加
速し、光放射気体を励起発光させる。両電極１，２の一
端間には抵抗線４を接続し、一方の電極１の他端には抵
抗線５の一端を接続する。両抵抗線４，５はタングステ
ンよりなる。予熱時にはスイッチＳの接点ａを選択し、
両抵抗線４，５を通して電極１，２に通電する。予熱開
始時には抵抗線４，５の抵抗値が小さく電極１，２には
大きな予熱電流が流れる。その後、抵抗線４，５の抵抗
値が増加して電極１，２の電位差が大きくなり点灯状態
に移行する。点灯後にはスイッチＳの接点ｂを選択して
限流要素Ｚを接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透光性材料よりなる管
体内に封入した光放射気体の原子に電子を衝突させるこ
とによって、光放射気体を励起発光させる光放射電子管
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図３に示すように、光放射気
体を封入した管体３の中に電子放出物質で表面を覆った
一対の電極１，２を近接させて配設し、一方の電極１，
２から放射された電子を他方の電極１，２によって加速
し、光放射気体の原子に電子を衝突させることによって
励起発光させるようにした光放射電子管が知られてい
る。管体３の内側面には必要に応じて蛍光物質が被着さ
れる。この光放射電子管は、両電極１，２のどちらから
でも電子が放射されるように構成されているものであっ
て、交流点灯するようになっている。

【０００３】この種の光放射電子管は、小型の点光源と
して利用でき、また、白熱電球に比較して高効率かつ連
続点灯状態での寿命が長いという利点を有している。さ
らに、カラー表示素子等の特殊用途では、白熱電球では
色フィルタを用いるのに対して、光放射電子管では発光
色の異なる蛍光物質を用いればよいから、白熱電球に比
較してさらに高効率になる。その一方で、表示素子など
に用いるために点滅を繰り返すと寿命が極端に低下する
という問題が生じる。

【０００４】このように点滅を繰り返すと寿命が短くな
るのは、始動時にフィラメント状の電極１，２を十分に
予熱していないことが原因と考えられる。すなわち、十
分な予熱が行われていないと、始動直後の電子の放出量
が少なく、電極１，２の周囲にシースが形成されないか
ら、イオン衝撃による電子放出物質の飛散が多くなると
考えられるのである。

【０００５】たとえば、図４のような点灯回路を用いて
光放射電子管Ｌを点灯させる場合について考察する。両
電極１，２の間には始動用のスイッチ要素ＳＷが接続さ
れ、両電極１，２とスイッチ要素ＳＷとの直列回路は、
限流要素Ｚを介して交流電源である電源ＡＣに接続され
る。スイッチ要素ＳＷにはＳＳＳを用い、限流要素Ｚに
はキャパシタを用いている。スイッチ要素ＳＷは、両端
電圧がブレークオーバ電圧（たとえば５０Ｖ）を超える
と導通するのであって、導通時には電極１，２に通電さ
れて電極１，２が予熱されることになる。また、点灯状
態になれば両電極１，２の間で電流が流れるから、スイ
ッチ要素ＳＷの両端電圧が低下して非導通になる。この
ような点灯回路を用いて、点灯状態を１０秒間、消灯状
態を１０秒間という動作を繰り返すと、図５に示すよう
に、数万回程度の繰り返しによって出力光束が低下す
る。一般に白熱電球では数十万回程度の寿命を有してい
るから、白熱電球に比較して明らかに寿命が短いという
問題がある。これに対して、点灯前に電極１，２を予熱
した場合には、図６に示すように、十万回程度の点滅を
繰り返しても出力光束の低下が少なく、白熱電球と同等
程度の寿命が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、電極
１，２の予熱を行えば寿命の向上につながるが、図４に
示した点灯回路ではスイッチ要素ＳＷのブレークオーバ
電圧を光放射電子管Ｌの点灯開始電圧よりも高く設定す
ることが必要であって、電源ＡＣの電圧は少なくとも点
灯前にはスイッチ要素ＳＷのブレークオーバ電圧以上に
設定する必要がある。すなわち、光放射電子管Ｌの点灯
開始電圧よりも高い電圧を発生する電源ＡＣが必要にな
る。仮に、電源ＡＣの電圧が光放射電子管Ｌの点灯開始
電圧よりも高く、かつスイッチ要素ＳＷのブレークオー
バ電圧よりも低く設定されているとすると、電極１，２
が予熱されていない状態で点灯することになり、電極
１，２に対するイオン衝撃が生じ、電極１，２に被着し
た電子放出物質が飛散して管体３が黒化することにな
る。また、電源ＡＣの電圧を予熱に必要な程度に設定し
ているとしても、電路に限流要素Ｚが介在しているもの
であるから、電極１，２への通電電流が限流要素Ｚによ
って制限されることになり、予熱時間が長くなるという
問題が生じる。

【０００７】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、電極を比較的短時間で予熱し、点滅を繰り返
しても寿命を維持することができる光放射電子管を提供
しようとするものである。

【０００８】

【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、透光性材料により形成され光放射気体が
封入された管体３と、管体３内に近接して配設された一
対の電極１，２とを備え、一方の電極１，２から放射さ
れた電子を他方の電極１，２により加速して光放射気体
の原子に衝突させることによって光放射気体を励起発光
させる光放射電子管において、両電極１，２間の端部間
を接続する第１の抵抗線４と、両電極１，２の少なくと
も一方であって第１の抵抗線４の接続部位とは異なる端
部に接続された第２の抵抗線５とを設け、両抵抗線４，
５をそれぞれ発熱に伴って抵抗値が増加する材料により
形成し、両抵抗線４，５と両電極１，２との直列回路を
電源ＡＣに接続する状態と、第２の抵抗線５を介さず両
電極１，２間を限流要素Ｚを介して電源ＡＣに接続する
状態とを選択するスイッチＳを接続しているのである。

【０００９】

【作用】上記構成では、電極１，２と第１の抵抗線４お
よび第２の抵抗線５との直列回路を電源ＡＣに接続する
状態をスイッチＳによって選択できるようにし、両抵抗
線４，５を発熱に伴って抵抗値が増加する材料により形
成しているから、始動時に抵抗線４，５を介して電極
１，２に通電すると、通電開始直後には抵抗線４，５の
抵抗値が小さく大きな電流が流れて電極１，２は迅速に
予熱されることになる。その後、抵抗線４，５は発熱に
伴って抵抗値が増加するから、第１の抵抗線４の両端間
の電圧が上昇して両電極１，２の間に電子を加速するの
に必要な電位差が得られるようになり、光放射電子管Ｌ
は点灯状態に移行するのである。この状態では通電電流
が大き過ぎるが、点灯後にはスイッチＳによって限流要
素Ｚを電源ＡＣと電極１，２との間に挿入すれば、適正
な通電電流が得られるようになり、点灯状態が安定する
のである。また、予熱時には、限流要素Ｚは切り離され
ているから、十分な予熱電流を得ることができて短時間
で十分に予熱することができるのである。このように十
分な予熱を行う結果、点滅を繰り返してもイオン衝撃に
よる寿命の低下がなく、寿命を維持することができるの
である。

【００１０】

【実施例】図１に示すように、それぞれ電子放出物質で
表面を覆ったフィラメント状の一対の電極１，２を透光
性材料よりなる管体３の中に対置し、両電極１，２の一
端間をタングステンよりなる抵抗線４により接続し、ま
た、一方の電極１の他端にタングステンよりなる抵抗線
５の一端を接続している。各電極１，２および抵抗線
４，５は管体３の管壁に挿通された導入線６に接続さ
れ、導入線６を介して外部回路に接続されるようになっ
ている。また、管体３の内部にはネオンガス等のバッフ
ァガスと水銀蒸気等の金属蒸気との混合気体が光放射気
体として封入されている。したがって、両電極１，２の
間に所要の電圧を印加すれば、一方の電極１，２から放
出された電子が他方の電極１，２の周囲の電界によって
加速され、加速された電子が光放射気体の原子に衝突し
て励起発光させることになる。光放射気体として水銀蒸
気等の紫外線を発光するような物質を選択しているとき
には、管体３の内側面い蛍光物質を塗布することによっ
て紫外線を可視光線に変換する。また、この場合には管
体３の中に水銀溜７が形成される。

【００１１】ところで、上記構成の光放射電子管Ｌに
は、抵抗線５−電極１−抵抗線４−電極２の直列回路を
電源ＡＣに接続する接点ａと、電極１−抵抗線４−電極
２の直列回路をコンデンサ等の限流要素Ｚを介して交流
電源である電源ＡＣに接続する接点ｂとを備えた切換式
のスイッチＳが接続される。始動時には、図２（ａ）の
ように、スイッチＳの接点ａが選択されており、両抵抗
線４，５を介して両電極１，２に通電されるようになっ
ている。抵抗線４，５はタングステンであるから、通電
に伴って発熱すると抵抗値も上昇し、抵抗線４の両端電
圧が上昇する。したがって、始動時には両電極１，２の
間の電位差が小さい状態で両電極１，２に通電して予熱
を行うことができる。このときには、光放射気体を電離
させる程度のエネルギを有した電子が放出されておら
ず、イオンがほとんど生成されないからイオン衝撃は少
ない。その後、抵抗線４の抵抗増加によって両電極１，
２の間の電位差が大きくなると放射された電子が加速さ
れて点灯状態に移行するのである。すなわち、限流要素
Ｚを介さずに電極１，２に通電することによって比較的
大きな電流を通電するから迅速に予熱ができ、しかも、
電極１，２を十分に予熱した後に点灯状態に移行するか
らイオン衝撃による電極１，２の損傷（すなわち電子放
出物質の飛散）が防止できるのである。

【００１２】点灯状態に移行した後には、電極１，２の
間で電子による電流が流れて抵抗線４には電流はほとん
ど流れないが、抵抗線５には電流が流れていて熱損失が
大きくなるから、図２（ｂ）に示すように、スイッチＳ
の接点ｂを選択して抵抗線５を介さずに限流要素Ｚを通
して電極１，２に通電する。この状態では、抵抗線４に
はほとんど通電されないから、従来の点灯回路とほぼ同
様になる。

【００１３】いま、両電極１，２の抵抗値がＲｆであっ
て、各抵抗線４，５の抵抗値がＲ₄，Ｒ₅であるとし
て、予熱時の通電電流がＩ（ｔ）、電源電圧がＶｓであ
るとすると、次の関係が成立する。Ｖｓ＝Ｉ（ｔ）・（２Ｒｆ＋Ｒ₄＋Ｒ₅）抵抗値Ｒ₄は時間関数であり、点灯に要する両電極１，
２の電圧をＶｄとすると、電極１，２が十分に予熱され
た時点で、Ｉ（ｔ）・Ｒ₄＞Ｖｄが成立するように、Ｒ₄を選択しておけば、上述のよう
な動作が可能になるのである。電極１，２として０．６
Ａ用のフィラメントを用いているときには、予熱時に５
Ｊのエネルギを与える必要があり、上記条件を満たすた
めに、０Ａで約０．７Ω、１．０Ａで約６０Ωとなる抵
抗線４を用いるとともに、０Ａで約８Ω、１．０Ａで約
１００Ωとなる抵抗線５を用いたところ、０．８秒で点
灯状態に移行した。また、限流要素には１６μＦのキャ
パシタを用いた。

【００１４】

【発明の効果】本発明は上述のように、両電極間の端部
間を接続する第１の抵抗線と、両電極の少なくとも一方
であって第１の抵抗線の接続部位とは異なる端部に接続
された第２の抵抗線とを設け、両抵抗線をそれぞれ発熱
に伴って抵抗値が増加する材料により形成し、両抵抗線
と両電極との直列回路を電源に接続する状態と、第２の
抵抗線を介さずに両電極を限流要素を介して電源に接続
する状態とを選択するスイッチを接続しているものであ
り、電極と第１の抵抗線および第２の抵抗線との直列回
路を電源に接続する状態をスイッチによって選択できる
ようにし、両抵抗線を発熱に伴って抵抗値が増加する材
料により形成しているので、始動時に抵抗線を介して電
極に通電すると、通電開始直後には抵抗線の抵抗値が小
さく大きな電流が電極に流れて短時間で予熱することが
できる。その後、第１の抵抗線の抵抗値が増加し両電極
間の電位差が大きくなって点灯状態に移行するのであ
る。また、点灯状態に移行すれば、両電極間に電流が流
れ第１の抵抗線には電流がほとんど流れないから、スイ
ッチによって限流要素を電源と電極との間に挿入すれ
ば、点灯状態が安定するのである。要するに、限流要素
を切り離して短時間で予熱するから、点滅を繰り返して
もイオン衝撃による寿命の低下がなく、寿命を維持する
ことができるという利点を有するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例を示し、（ａ）は一部切欠斜視図、
（ｂ）は回路図である。

【図２】実施例の動作説明図である。

【図３】従来例を示す一部切欠斜視図である。

【図４】従来例の回路図である。

【図５】従来例の予熱を伴わない点滅動作時の寿命を示
す説明図である。

【図６】従来例の予熱を伴う点滅動作時の寿命を示す説
明図である。

【符号の説明】

１電極２電極３管体４抵抗線５抵抗線ＡＣ電源Ｌ光放射電子管ＳスイッチＺ限流要素

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【手続補正書】

【提出日】平成４年９月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】このように点滅を繰り返すと寿命が短くな
るのは、始動時にフィラメント状の電極１，２を十分に
予熱していないことが原因と考えられる。すなわち、十
分な予熱が行われていないと、始動直後の電子の放出量
が少なく、電極１，２の周囲にシースが厚く形成され
（つまり陰極降下電圧が高くなり）、イオン衝撃による
電子放出物質の飛散が多くなると考えられるのである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性材料により形成され光放射気体が
封入された管体と、管体内に近接して配設された一対の
電極とを備え、一方の電極から放射された電子を他方の
電極により加速して光放射気体の原子に衝突させること
によって光放射気体を励起発光させる光放射電子管にお
いて、両電極間の端部間を接続する第１の抵抗線と、両
電極の少なくとも一方であって第１の抵抗線の接続部位
とは異なる端部に接続された第２の抵抗線とを設け、両
抵抗線をそれぞれ発熱に伴って抵抗値が増加する材料に
より形成し、両抵抗線と両電極との直列回路を電源に接
続する状態と、第２の抵抗線を介さず両電極間を限流要
素を介して電源に接続する状態とを選択するスイッチを
接続して成ることを特徴とする光放射電子管。