JPH057837B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水銀蒸気けい光灯に関し、特に、光
出力に影響を与えるガスのうち少なくとも１つの
ガスによる光放出を監視し制御することによつ
て、水銀圧力を最適値に保持し、従つてけい光灯
内の光出力を最適前記に保持するための装置に関
するものである。

水銀けい光灯においては、低圧下の水銀蒸気と
充填気体（代表的にはアルゴン、ネオン、クリプ
トン、キセノン、あるいはこれらの混合気体のよ
うな稀ガス）との混合気体内で、放電が生じる。
けい光灯からの光出力は、種々の変数のうち、け
い光管内の水銀蒸気圧に依存する。水銀からの１
次放射線は、2537オングストロームであり、最低
次の非準安定の励起状態と基底状態との間の遷移
により生ずる。2537オングストロームにおけるこ
の紫外線は、管壁内に塗布された水銀を励起す
る。励起された水銀は、その水銀の特性に応じて
可視スペクトル内のある波長の放射線を放出す
る。

従来、最大けい光灯出力のための最適な水銀圧
力は水銀の冷スポツト温度が約40℃において約
7mトルである（これは電流には依存しない）。こ
の温度及び圧力では、光出力は、電流に従つて単
調に増加する。最適な冷スポツトの温度よりも、
高くなつたりあるいは低くなつたりすると、けい
光出力すなわち光出力は減少する。なお、冷スポ
ツトとは、けい光灯が冷却され水銀が凝縮する個
所をいう。

従つて、どのけい光灯電流であつてもどの周囲
温度であつても、水銀圧力を最適値に保持するこ
とが望まれている。この目的を達成するための従
来技術では、冷スポツトの温度を監視するために
熱電対やサーミスタやサーモスタツトのような温
度検出装置を必要としていた。フイードバツク回
路が設けられ、この回路には、最適な水銀圧力を
保持するために温度調整装置の閉ループ制御が設
けられている。冷スポツトの温度の閉ループ制御
が設けられているにもかかわらず、これらの装置
は、水銀密度に対する冷スポツトの温度とその後
に引続く光出力との一致に依存しなければなら
ず、その一致関係は全ての条件下では存在しない
不利がある。

本発明は、冷スポツトの温度測定装置の使用を
必要とせずに、最適な水銀圧力を保持するための
新規な装置を提供する。明細書の以下の記載部分
において示されるように、仮にけい光灯電流が一
定に保たれるならば、けい光灯内に含まれる気体
要素からの光放出は、水銀の冷スポツト温度の関
数となる。“気体要素”という語は、充填用の稀
ガスとともに蒸気状態における水銀をも含むもの
として本書では用いている。特に、充填気体によ
る光放出は、冷スポツトの温度変化と逆方向に且
つけい光体の光出力変化の傾斜よりも約４倍の傾
斜で変化し、一方、水銀による光放出は、冷スポ
ツトの温度変化と正方向に変化する。本発明の特
徴によれば、特定の気体発光が、信号を冷スポツ
トの温度調整装置にフイードバツクする回路によ
つて、連続的に監視される。この回路は、冷スポ
ツト温度調整装置の作動を調整することによつ
て、監視充填気体発光の変化に応答し、これによ
り、気体発光をその初期値に復帰させる。そし
て、このことは、冷スポツトの温度をその最適値
に復帰させ、けい光体による光出力をその最適値
に復帰させる。

本発明による出力を制御する装置による利点
は、冷スポツト温度に依存するが最適値で独特の
機能を果たすけい光灯のけい光体による出力を冷
スポツトの温度の監視によることなしに、最適値
に制御することができることにある。また、けい
光灯の温度内で変化する特定の充填気体による光
出力の感度により、非常に正確なフイードバツク
システムを下記に示されるように実施することが
できる。

従つて、本発明は、冷スポツトで過剰水銀を含
み更に充填気体を含むけい光灯のけい光体による
出力を最適化すると共に制御する監視及び制御装
置において、前記けい光灯に一定の作動電流を印
加する電源と、前記冷スポツトに近接して配置さ
れ、作動中は冷スポツトの温度を低下させ、非作
動中は冷スポツトの温度の上昇を効果的に許容す
る温度制御手段と、前記けい光灯の最適なけい光
体出力に対応してけい光灯内に含まれる気体要素
の光放出レベルを決定すると共にこの気体要素の
光放出レベルを前記けい光灯の最適なけい光体出
力に相互に関連させる検出手段と、前記気体要素
の光放出レベルの変化を検出し、この光放出レベ
ルの変化に対応した出力信号を発生する監視手段
と、前記監視手段からの出力信号に対応して前記
温度制御手段により冷スポツトの温度を低下若し
くは上昇させ、前記冷スポツトの温度を最適なけ
い光灯の出力に対応した最適レベルに保持する制
御手段と、を有することを特徴とする。

第１図のグラフには、けい光灯のけい光体発光
と、充填気体（この実施例においてはアルゴン）
発光と、水銀蒸気発光と、の関係が、冷スポツト
の温度に対して示されている。

第１図に示されるように、けい光体発光の出力
曲線上で、出力が最大となるような点Ｐが存在す
る。点Ｐは、温度約100〓（40℃）で7mトル（ミ
リトル）の最適な水銀圧力に対応しているアルゴ
ン発光曲線上で、けい光体発光出力のピーク値
（Ｐ）に対応する点P′が存在する。最後に、水銀
発光曲線上でも、光出力のピーク値（Ｐ）に対応
する点P″が存在する。このように、アルゴンに
よる光放出の点P′のレベル、あるいは、水銀によ
る光放出の点″のレベルは、けい光体発光をピー
ク出力値に保持するための“正確な”参照レベル
である。水銀発光放出を監視し制御するのと同様
な回路が使用される。作動中にアルゴンによる出
力あるいは水銀による出力を監視し、また、参照
点P′あるいはP″のそれぞれからの変化量を検出
して使用し、水銀の冷スポツトの温度調整装置の
作動を調整することにより、最適な冷スポツトの
温度が保持され、従つて、最適な光出力が保持さ
れる。

第２図は、概略的に述べたアルゴンによる光放
出を、監視及び制御するブロツク図を示してい
る。けい光灯１０は、T8型の22インチ（55.88
cm）のけい光灯である。けい光灯は、高周波
（29khz）電源12により、1.2アンペアで作動する。
赤色遮断フイルタを有するホトダイオード検出器
１４は、けい光灯の管面に隣接配置され、812nm
のアルゴン発光を監視する。冷スポツトの温度調
整装置１６は、けい光灯の中心に配置されてい
る。本発明の好ましい実施例においては、装置１
６はペルチエ冷却器である。この冷却器は、その
作動時、長方形の冷スポツトを形成する。制御器
１８は、マイクロプロセツサ型制御器であり、該
制御器は、検出器１４からの連続出力信号を受け
る。制御器１８は、光放出の変化（増加又は減
少）の方向を決定し、冷却器１６の作動を制御
し、これにより、冷スポツトの温度及び水銀圧力
を最適値に保持する。

作動において、かかる構成の装置は先ず、けい
光灯の点灯後、初期修正されなければならない。
破線で示す光検出器２０は、けい光灯の中心で光
放出のピークを検知し、光検出器２０は、検出器
１４の出力とともに、第１図における充填気体に
よる光放出の対応点P′を設定する。適正なアルゴ
ンによる光放出の参照レベルが設定されると、制
御器は参照レベルP′での変化を基準にしてけい光
灯の出力を制御するように調整される。次に、検
出器１４は、設定された参照レベルからの偏差を
監視する。アルゴンによる光放出が点P′未満に下
降した場合には、検出器１４から制御器１８への
信号レベルが検知され、制御器１８が適切な信号
を発生して、冷却器１６の温度を低下させるとと
もに、冷スポツトの温度を低下させる。アルゴン
による光放出が点P′より上昇すると、冷却器１６
に送られる、制御器からの信号は、冷却器の温度
を上昇させ、冷スポツトの温度を上昇させる。い
すれの場合においても、冷スポツトの温度は、最
適値に保持され、これにより、けい光体による光
放出は、最適値に保持される。

同様にして、水銀による線は、第１の設定参照
点P″により、監視され制御される。水銀による
線は異なる傾斜を有するので、点P″から線が上
昇している場合には、冷却の増加が必要とされ、
一方、点P″から線が下降している場合には、加
熱の増加が必要とされる。

上記調整技術を示す試験において、アルゴンに
よる参照光放出レベルは、812nmで測定された。
光放出検出器及び制御器の作動は、この波長で修
正された。アルゴンによる光放出において30％の
減少があると、結果として、けい光灯による光放
出において約1.5％の減少となることが判つた。
けい光体による出力変化に対するアルゴンによる
光放出変化のこのような大きな割合は、本発明の
温度制御方法の利点の１つである。フイードバツ
ク・アルゴン・光放出信号は、温度変化に対して
高感度であり、これに対し、可視放出光は、該感
度の単に1/20の感度を有するにすぎない。結果と
して、非常に安定した制御システムとなる。

充填気体の参照点は、けい光灯ごとに変更する
ことができ、けい光灯あるいはシステムが古くな
るにつれて変更し得ることを注目されたい。これ
らの場合において、充填気体の光放出点P′の再修
正は、第２図に示めされる化学線検出器２０を使
用することによつて、達成され得る。

本発明の装置についての前記記載は、説明とし
て掲げたものであり、本発明の範囲を制限するも
のではない。本発明の範囲に含まれる限り、各種
の他の実施例が監視及び制御機能を達成するよう
に使用される。例えば、熱電気（ペルチエ接合）
の冷却器の代わりに、冷却フアンが使用可能であ
り、光放出監視回路で生じた信号に対応して、冷
スポツトの温度を制御する。また、812nm以外の
アルゴンによる光放出が参照信号を発生させるた
めに、使用可能である。他の稀ガス及びその混合
気体がアルゴンの代わりに使用可能であり、これ
らの稀ガスからの光放出が参照信号を発生させる
ために、使用可能である。最後に、すでに述べた
ように、水銀による光放出は、また、参照信号を
発生させるために、使用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、冷スポツトの温度の関数として、け
い光体による光放出、水銀による光放出、及び充
填気体による光放出を示すグラフ図、第２図は、
光検出器及び制御器を含み本発明の出力制御技術
を実施する回路のブロツク回路図である。 １０……けい光灯、１２……高周波供給源、、
１４……ホトダイオード検出器、１６……冷却
器、１８……制御器、２０……光検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷スポツトで過剰水銀を含み更に充填気体を
   含むけい光灯のけい光体による出力を最適化する
   と共に制御する監視及び制御装置において、 前記けい光灯に一定の作動電流を印加する電源
   と、 前記冷スポツトに近接して配置され、作動中は
   冷スポツトの温度を低下させ、非作動中は冷スポ
   ツトの温度の上昇を効果的に許容する温度制御手
   段と、 前記けい光灯の最適なけい光体出力に対応して
   けい光灯内に含まれる気体要素の光放出レベルを
   決定すると共にこの気体要素の光放出レベルを前
   記けい光灯の最適なけい光体出力に相互に関連さ
   せる検出手段と、 前記気体要素の光放出レベルの変化を検出し、
   この光放出レベルの変化に対応した出力信号を発
   生する監視手段と、 前記監視手段からの出力信号に対応して前記温
   度制御手段により冷スポツトの温度を低下若しく
   は上昇させ、前記冷スポツトの温度を最適なけい
   光灯の出力に対応した最適レベルに保持する制御
   手段と、 を有することを特徴とする装置。