JPH0610618Y2 - 放電灯 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は水銀蒸気を含まない放電灯における定常放電移
行時間の短縮を図った放電灯に関する。

〔従来技術〕

水銀蒸気を含む放電灯において、その水銀の飽和蒸気圧
はバルブ管壁に残っている液滴水銀の温度によって決定
されるため、その始動特性特に放電開始電圧は使用雰囲
気温度の影響を受け易い。

このため、始動電圧に温度依存性をなくすには、水銀蒸
気を含まない不活性ガス例えばキセノンガスなどを充填
して成る放電灯を利用することができる。この場合、キ
セノンの電離電圧は水銀のそれよりも高いため、例えば
バルブの管壁外面にその長手方向に延在する補助始動導
体を設け、斯る補助始動導体を一方の電極電位と同電位
にして他方の電極との間に電界を集中させるなどの手段
を講ずることが必要とされる。しかも、用途に応じて所
望の発光輝度を得るには比較的高い封入ガス圧が必要と
される。

ところで、放電を開始するには、外来光の照射、紫外
線、さらには天然放射線などによって電離した電子やイ
オンを電界によって加速し、これを気体原子に衝突させ
て電子雪崩を生成することが必要になるが、封入ガス圧
が高くなると、そのような電子雪崩を生成する能力が低
下する。しかも暗黒中では外来光による電極の光電効果
により生ずる光電子の発生が断たれるため、電子雪崩の
生成に必要な初期電子が不足して放電開始が遅れるとい
う所謂暗黒効果を生ずる。したがって、水銀蒸気を含ま
ない不活性ガスを高圧に充填して成る放電灯において
は、所謂暗黒効果が顕著になって、暗い環境では点灯ま
での時間が著しく長くなるという問題があった。

従来斯る問題点を解決する手段としては、^６０Ｃｏ，
^２３８Ｕ，^６３Ｎｉや^１４７Ｐｍなどの放射性同位体を
バルブ内壁などに塗布し、そのような放射性同位体から
常時放射されるβ線の比較的大きな電離作用によって放
電灯始動時に必要とされるイオンや電子のバルブ内での
生成を助長し、これによって放電開始に必要な初期電子
を充分に供給して所謂暗黒効果に対処する方策が講じら
れていた。

〔考案が解決しようしする課題〕

しかしながら、放射性同位体を用いる場合には、放電灯
の破壊や廃棄時に少なからず人体や自然環境に与える影
響は無視できず、このため、安全で新たな対策が望まれ
ていた。

本考案の目的は、所謂暗黒効果に対しても、放射性同位
体を用いることなく定常放電への移行時間を短縮するこ
とができる放電灯を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

電極を内蔵すると共に管壁外面にその長手方向に延在す
る補助始動導体を備えたバルブに、水銀蒸気を含まない
不活性ガスが充填され、その不活性ガス中の放電によっ
て発光する構成を基本として、上記補助始動導体と導電
接続された環状導体を、上記電極の周りを覆うようにバ
ルブの外周面に設けて放電灯を構成する。

上記環状導体は、バルブの遠心方向に突出可能な１対の
切り起こし片を備え、その１対の切り起こし片によって
始動導体のためのリード線を挾着固定する構造にするこ
とができる。

また、Ｂａなどのアルカリ土類金属や希土類金属又はそ
の混合物や化合物を含むゲッタ物質層を上記電極に形成
し、これを予め加熱してゲッタ物質を電極近傍のバルブ
内面に蒸着させて導電層を形成しておくことができる。
このとき、電極に設けられている上記ゲッタ物質層は電
子放射物質を全面的にもしくは部分的に兼ねるようにす
ることができる。

〔作用〕

上記した手段によれば、補助始動導体を一方の電極電位
と同電位にして他方の電極との間に電界を集中させる
と、補助始動導体と導通を保って電極に対向する環状導
体と当該電極との間で、定常放電のトリガとされる局部
的なコロナ放電が、電界形成後速やかに発生し、これに
よって、所謂暗黒効果に対しても、放射性同位体を用い
ることなく、定常放電への移行時間短縮を達成するもの
である。尚、同図には環状導体について図示を省略して
ある。

環状導体を用いる場合には、上記電極形状が多角形状で
あっても、また、上記電極形状の如何に拘らずバルブの
中心に対して当該電極の取付け位置に偏りがあっても、
バルブの円周方向に対して任意位置に補助始動導体を配
置すればよい。

補助始動導体のためのリード線は、環状導体に一対の切
り起こし片が形成されている場合、接着や溶接などを介
してこれに挾着固定される。

電極に設けたゲッタ物質層を予め加熱して電極近傍のバ
ルブ内面に蒸着させた導電性のゲッタ物質は、バルブを
高真空に保つ通常の機能の外に、誘電体としてのバルブ
の一部をはさんで補助始動導体又は環状導体との間で等
価的にコンデンサの電極を形成して、斯るゲッタ物質
は、電界集中を一層高める作用を有する。また、電極に
設けられた上記ゲッタ物質層は、電子放射機能を有し、
エミッタ物質による２次電子放射機能を全面的にもしく
は部分的に兼ねる。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る放電灯の一実施例を示す正面図で
ある。

第１図に示される放電灯は例えば電子複写装置の露光ラ
ンプやファクシミリの画像読み取り用ランプなどに適用
される冷陰極蛍光灯であり、比較的高い誘電率を持つ軟
質ガラスなどで形成されたバルブ１に、ハロ燐酸カルシ
ウムなどを主体とする蛍光体２が塗布されている。バル
ブ１の両端部には外部リード３に結合された１つの電極
４，５が封入され、そのバルブ１の内部には、水銀蒸気
を含まない不活性ガス例えばキセノンガスなどが所要の
輝度に応じた圧力で１００［torr］のような比較的高圧
に充填されている。

バルブ１の管壁外面にはその長手方向に延在するカーボ
ンなどの導電性物質で形成された補助始動導体６が固着
される。その配設位置は、後述する環状導体７を設けな
い場合には次のような制限を受けることになる。即ち、
上記電極４，５の形状に応じてバルブ１内壁に最も近接
する当該電極の部位に対向するようにされる。例えば第
１図及び第２図に示されるように、平板状電極の場合に
は、バルブ１の内壁に向けて最も突出している１つの角
部もしくはそれを含む端面に対向するように補助始動導
体６が配置されている。換言すれば、補助始動導体６と
電極４，５とのギャップを極力狭めるように補助始動導
体６を配置するという制限を受ける。この制限により、
補助始動導体６を一方の電極４の電位と同電位にして他
方の電極５との間に電界を集中させたとき、その電極５
に近接配置されている補助始動導体６と当該電極５の角
部もしくは端面との間で、定常放電へのトリガとされる
局部的なコロナ放電が、電界形成後速やかに発生可能に
なる。

電極の形状は平板状に限らず第３図に示されるような円
錐形状、第４図に示されるリング状などに設定すること
ができる。電極がこのような点対称とされるような形状
の場合、その最大外径をバルブ１の内径よりも僅かに小
さく設定しておけば、補助始動導体６を形成する位置が
如何なる位置であろうとも、この補助始動導体６と電極
４，５とのギャップは実質的に小さくされる。

本実施例において、電極４，５の形状が第１図のような
多角形状である場合はもとより、いかような形状であっ
ても、第５図に示されるように、上記補助始動導体６と
導電接続された環状導体７を、電極４，５の周りを覆う
ようにバルブ１の外周面に設ける。環状導体７は、銅箔
の接着や蒸着などによって形成することができる。環状
導体７を設けることにより、上記コロナ放電は、多角形
状電極の角部や端面とその環状導体７との間で発生する
ことになる。環状導体７を設ける構成においては、バル
ブ１の円周方向に対して任意位置に補助始動導体６を形
成することができ、電極の角部や端面の位置に合わせて
補助始動導体６を配置する手間が省け、その製造の容易
化が達成される。更に第３図及び第４図のような電極構
造であっても、バルブ１の軸心に対する当該電極の取付
け位置にはある程度の偏りがあり、そのような電極の外
周縁部とバルブ１の外周面との距離をどこでも同じとす
ることは実質的に不可能であるため、上記環状導体７を
設けることにより、補助始動導体６をバルブ１の軸方向
に沿ってどのような位置に設けても、所期の効果を得る
ことができる。

上記補助始動導体６もしくは環状導体７にリード線を結
合する場合には、半田付けや接着などの手段を介してそ
れらに直接結合することもできるが、第６図に示される
ように、バンド上に形成された上記環状導体７に、バル
ブの遠心方向に突出可能な１対の切り起こし片８，９を
形成し、その１対の切り起こし片８，９によって始動導
体のためのリード線１０を挾着して、接着，ロー付け，
半田付け，溶接などで完全固定する構造を採用すること
ができる。このとき、環状導体７自体もバルブ１の外周
に締め付け固定される。このように、環状導体７自体に
リード線のコネクタとしての機能さらにはバルブ１外周
への締め付け固定機能を持たせることにより、リード線
１０の結合が極めて容易に且つ強固になり、そしてバル
ブ１に対する環状導体７自体の取り付け固定も容易にな
る。

陰極サイクルにおいて２次電子放出を助長する電子放射
物質層は、第１図のような板状電極の場合にはその表面
に、第３図のような円錐形状電極の場合にはそのハニカ
ム状の中空空間内及びエッジ部に、そして、第４図のよ
うなリング状電極の場合には当該リングの全面に形成す
ることができる。例えば、電子放射物質として、ＢａＣ
Ｏ_３，ＳｒＣＯ_３，ＣａＣＯ_３などを採用することもで
きる。

特に本実施例では、Ｂａなどアルカリ土類金属や希土類
金属又はその混合物や化合物を含むゲッタ物質層１２を
電極４，５に設ける。例えば、第１図に示される板状電
極４，５に対してはその該私有部にゲッタ物質層を形成
する。第７図に示されるように開口部をバルブ１の近接
端部に向けて成る有底筒体の電極４，５構造を採用する
場合にはその筒内にゲッタ物質を充填してゲッタ物質層
１２を形成する。また、第８図に示されるように断面Ｕ
字状の有底筒状の電極４，５構造を採用する場合にもバ
ルブ１の近接端部に向くその筒内にゲッタ物質を充填し
てゲッタ物質層１２を形成することができる。尚、ゲッ
タ物質層１２はＢａＡｌ_６Ｏ₁₀などで構成することがで
きる。

このようなゲッタ物質層１２を備える放電灯に対して
は、予め高周波などで加熱してそのゲッタ物質を蒸発さ
せる。そうすると、例えばＢａＡｌ_６Ｏ₁₀で成るゲッタ
物質層１２に含まれているＢａ金属がそれに対向するバ
ルブ１の内面即ち、電極４，５近傍のバルブ１の内面に
蒸着する。斯る蒸着層１３はバルブ１の内部で発生する
Ｏ_２やＣＯ_２を吸着してＢａＯ，ＢａＣＯ_３状になるこ
とによってバルブ１内部の真空度を高める。それと共
に、導電性を有するその蒸着層１３は、誘電体としての
バルブ１の一部をはさんで補助始動導体６又は環状導体
７との間で等価的にコンデンサの電極を形成することに
なり、これによって当該蒸着層１３は放電開始のための
電界集中を一層高める作用を有する。尚、この電界集中
作用に関し、蒸着層１３は、その他の手段を講じて形成
した導電層に変更可能である。

アルカリ土類金属などを含んで成る上記ゲッタ物質層１
２は、電子放射物質と共通の原子を含み、電子放射機能
も有するから、この機能で充分な場合にはゲッタ物質層
１２にエミッタとしての機能を兼用させることができ
る。この場合には、ゲッタ物質層１２を電極４，５の先
端部側にも形成しておくことが必要である。ゲッタ物質
層１２によるエミッタ機能だけでは不充分な場合には、
これを補うために電子放射物質を電極の先端部側に設け
ておくことができる。例えば、第７図及び第８図のよう
にゲッタ物質層１２がバルブ１の近接端部を向く電極構
造ではゲッタ物質層１２による充分なエミッタ機能を期
待することができないので、当該電極の外壁部や先端部
に電子放射物質を設けておく。

次に、水銀蒸気を含まず比較的高い封入ガス圧が設定さ
れている本実施例の冷陰極蛍光灯を比較的暗い環境で点
灯させる場合の動作を説明する。

封入ガス圧が高くなると、放電開始に必要な電子雪崩生
成する能力が低下し、また、比較的暗い環境において
は、電子雪崩の生成に必要な初期電子が不足する。斯る
状態で電極４，５そして補助始動導体６及び環状導体７
に始動電圧が与えられると、一方の電極電位と同電位に
される環境導体６と他方の電極との間に電界が集中され
る。そうすると、補助始動導体６に導電接続された環状
導体７と当該他方の電極の角部や端面との間で、局部的
なコロナ放電が速やかに発生する。このコロナ放電は、
全路破壊即ち定常放電へのトリガとなり、その後速やか
に冷陰極蛍光灯は点灯可能とされる。このように環状導
体７と電極との間の狭いギャップによってコロナ放電発
生タイミングを早めてやることは、従来放射性同位体か
ら常時放射されるβ線の比較的大きな電離作用によって
放電開始に必要な初期電子を供給することによって得ら
れる効果と結果的には同じになり、所謂暗黒効果に対し
ても、放射性同位体を用いることなく定常放電への移行
時間短縮を達成することができる。

特にコロナ放電発生タイミングを早めてやるという点に
おいては、環状導体７に対向する電極の部位が尖鋭であ
るほどその効果を期待することができる。

しかも、電極４，５にゲッタ物質層１２を設けて予め導
電性の蒸着層１３を形成しておく場合には、この蒸着層
１３は、誘電体としてのバルブ１の一部をはさんで補助
始動導体６及び環状導体７との間で等価的にコンデンサ
の電極を形成することになるため、放電開始時の電界集
中を一層高め、これによって、始動電圧印加から定常放
電への移行時間は一層短縮される。更に、アルカリ土類
金属などを含むゲッタ物質層１２はエミッタとしての機
能を全面的にもしくは部分的に兼ねることにより、放電
開始に際して２次電子を放出する。

本実施例のように電子複写装置の露光ランプやファクシ
ミリの画像読み取り用ランプに適用される場合には、暗
黒効果に起因する露光や読み取りエラーの発生が未然に
防止され、もしくは低減されることになる。

〔考案の効果〕

（１）補助始動導体と導電接続された環状導体を、バル
ブ内の電極の周りを覆うようにバルブの外周面に設ける
と、電極の形状及び構造が非対象若しくは多角形状であ
っても、また、組立て若しくは製造プロセス上の誤差な
どによってバルブの内周面に対して電極の配置に偏りが
あっても、一方の電極と同電位の補助始動導体に導通さ
れた環状導体と他方の電極との間では、相互の最小間隙
寸法部分で自ずと放電が開始され、この放電が全路破壊
若しくは定常放電へのトリガとされる局部的な放電とさ
れる。その結果、暗黒中での始動特性を放射性同位体を
用いることなく改善するための局部放電を電極との間で
実現するとき、当該局部放電の放電ギャップを、電極の
形状や構造並びにバルブの内周面に対する電極の偏りな
どに影響されずに、容易且つ確実に最小とすることがで
きる。これによって、そのような放電灯の暗黒中におけ
る始動特性を放射性同位体を用いずに容易且つ確実に向
上させることができる。

（２）アルカリ土類金属などを含むゲッタ物質層を電極
に形成し、これを予め加熱してゲッタ物質を電極近傍の
バルブ内面に付着させて導電層を形成しておくと、この
導電層は、誘電体としてのバルブの一部をはさんで補助
始動導体及び環状導体との間で等価的にコンデンサの電
極を形成することになるため、放電開始時の電界集中を
一層高める作用を有し、定常放電への移行時間は一層短
縮可能になる。

（３）アルカリ土類金属などを含むゲッタ物質層を電極
に設けると、その２次電子放射機能により、エミッタ機
能を全面的にもしくは部分的に兼ねることができる。

（４）環状導体に補助始動導体のためのリード線を結合
可能な１対の切り起こし片を備えると、リード線の結合
が容易になると共に、その挾着固定の性質上結合強度を
増すことができ、しかもそれ自体の締め付け作用により
バルブ外周に簡単に取り付け固定可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る放電灯の一実施例である冷陰極蛍
光灯を示す正面図、 第２図は第１図に示される冷陰極蛍光灯の概略横断図、 第３図及び第４図はその他の電極構造を示す斜視図、 第５図は環状導体の一例を示す斜視図、 第６図は１対の切り起こし片を備えた環状導体の一例を
示す斜視図、 第７図は筒状の電極にゲッタ物質層を設けた蛍光灯の一
実施例を示す部分軸面斜視図、 第８図は筒状のリング電極にゲッタ物質層を設けた電極
構造の一例を示す斜視図である。 １……バルブ、２……蛍光体、３……外部リード、４，
５……電極、６……補助始動導体、７……環状導体、
８，９……切り起こし片、１０……リード線、１２……
ゲッタ物質層、１３……蒸着層。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電極を内蔵すると共に管壁外面にその長手
   方向に延在する補助始動導体を備えたバルブに、水銀蒸
   気を含まない不活性ガスが充填され、その不活性ガス中
   の放電によって発光する放電灯であって、上記補助始動
   導体と導電接続された環状導体を、上記電極の周りを覆
   うようにバルブの外周面に設けて成るものであることを
   特徴とする放電灯。
2. 【請求項２】上記環状導体はバルブの遠心方向に突出可
   能な一対の切り起こし片を供え、その一対の切り起こし
   片によって補助始動導体のためのリード線を挾着固定し
   て成るものであることを特徴とする実用新案登録請求の
   範囲第１項記載の放電灯。
3. 【請求項３】上記電極にＢａなどのアルカリ土類金属ま
   たは希土類金属、或はその混合物または化合物を含むゲ
   ッタ物質層を形成し、これを予め加熱してゲッタ物質を
   上記電極近傍のバルブ内面に蒸着させて導電層を形成し
   て成るものであることを特徴とする実用新案登録請求の
   範囲第１項または第２項記載の放電灯。
4. 【請求項４】上記ゲッタ物質層は電子放射物質を兼ねる
   ものであることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
   ３項記載の放電灯。