JPS58149B2 - ソレノイド電界ガス放電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は誘導電力のガス放電ランプにおけるガス放電の
起動構造及び回路に関する。

更に詳しくは本発明に閉ループ磁心を有するソレノイド
電解ランプ用の電極構造に関する。

アメリカ合衆国特許第４００５３３０号と第４０１７７
６４号にはほぼ球形のランプ外管に対して中央に配置さ
れた変成器によって、高周波のソレノイド電界が形成さ
れるという誘導電離の螢光灯の部類について記載されて
いる。

之等の特許に記載されたランプは通常のねじ付口金の白
熱ランプに電気的にも機械的にも対比しうる形に作られ
、この形は通常の白熱ランプよりも実質的に効率よく運
転される。

上記螢光灯に用いられる変成器は環状磁鉄心、代表的に
はフェライトに結合された捲線を有し、この磁心はラン
プ外管に対して中心に配されて封入されたガスに供給さ
れている。

ランプの運転中、電力は充填ガスでプラズマに変換され
、プラズマは変成器鉄心にリンクした単捲の二次側を形
成する。

プラズマの二次側の周りにおける電圧降下はランプの幾
何学的形状、鉄心の幾何学的形状、充填ガス成分、充填
ガス圧力の関数である。

変成器鉄心内の尖頭磁束は又ガス内の電圧降下の関数で
ある。

変成器等でガス内に発生する最大電圧は鉄心材の飽和磁
束密度を決定する。

上記螢光灯の運転維持に必要な電圧降下は代表的にプラ
ズマ二次側で１０ボルト未満である。

然し乍ら電離を誘導し、この種のランプで放電を開始す
るためには４００ボルト以上の電位が必要である。

所定の周波数でこの種のランプの運転をして放電を持続
するために経済的に用いられる磁気鉄心の構造は飽和す
ることなく充填ガスに４００ボルトの起動電位を誘起す
るためには一般に充分な磁束レベルを維持しない。

それ故に外管内でガスに高電界を加え乍ら放電開始をす
るためには補助設備が設けられなければならない。

従来技術のランプにおいて、高い起動電圧Ｕ一般に鉄心
に更に変成器捲線を施すという手段によって、開発され
た。

更に捲線を施すと一般にランプの一次捲線に対し捲回比
が多いという特長があって、更に高い電圧、典型的には
１０００ボルト以上を発生することができたのである。

起動捲線からの電極は代表的にはランプ外管を通してガ
スに結合された。

鉄心が高磁速レベル、即ち運転レベルの数倍に励磁され
るとガラス管外を通して少量の変位電流が結合され、ガ
スを電離させようとした。

高磁束レベルにすると、運転プラズマ状態が達成された
ように電離が外管に広まる原因となろう。

閉ループ磁心を有するソレノイド電界ランプは、磁心の
トンネル区域、即ち中央の開孔で起動電圧を誘起するた
めに置かれている電極で効率的且つ経済的に起動される
という結論を得た。

起動電圧はランプの外管の外面における容量性電極又は
内部に配置された起動電極によって起される。

起動電位はランプ磁心の単捲変成器又は外部電源によっ
てランプの一次捲線の両端に発生される。

本発明者は更にランプは充填ガスの電圧電流曲線の転移
電圧にほぼ等しい最小起動電圧を要するという結論も得
た。

然し作ら起動電圧に対する需要はガスの転移電圧に亘っ
て過剰なランプ磁心電圧の関数として実質的に減少した
。

本発明の特性である新規な特長は特許請求の範囲に記載
されている。

本発明はそれ自体、更にはその目的及び利点と共に次の
図面と共に次に記載する事項を参照して理解される。

第１図は上記特許に記載された型式の代表的な誘導電離
放電ランプ用の電圧降下とプラズマ電流曲線である。

図示の特性曲線にほぼ０．７トールにおけるアルゴン−
水銀放電の特性であるが他のガスで他の圧力の影響を代
表している。

曲線はほぼ２ワツト以下の入力レベルで正の傾斜で、高
入力レベルで負の傾斜である。

（図示の例でほぼ９．５ボルトで生ずる）最高プラズマ
電圧降下がランプの“還移電圧”として限定される。

ソレノイド電界ランプの変成器の一次側に加えられた電
圧はランプの起動が効果的であるように還移電圧に少く
とも等しくなければならないことが分った。

本発明のランプでは起動電圧はランプ外管内又は外管外
にある補助電極（次に詳細に記載されるに掛けられる。

一次コイル電圧がランプの還移電圧を超えると、このラ
ンプは補助電極に加えられた低エネルギーの起動電位に
よって確実に起動される。

第２図は放電開始に必要な最小の補助電極電位とランプ
還移電圧にわたり過剰の変成器−次側電圧の間の関係を
示す。

曲線Ｅはランプ外管外に配された容量性結合の電極を有
するランプの特性で、曲線Ｃは内部起動電圧を有するラ
ンプの特性である。

何れの場合にも所要の起動電位は過剰の一次電圧の関数
として急速に減少するように見える。

第３図は本発明のソレノイド電界放電ランプ用の典型的
運転回路である。

約２５キロヘルツ以上の周波数で定常的に運転される高
周波電源１００が閉ループ磁心１０４の多重の一次捲線
１０２に電位を掛ける。

磁心１０４はランプ外管内の充填ガスと結合して電界を
誘起する。

電界がガス放電１０６を磁心１０４の周りでプラズマと
して持続し、このプラズマが単捲の二次側を確実に形成
する。

起動電極１０８と１１０が一次捲線１０２の両端に接続
され、下記に詳記するようにしてガスに結合される。

起動回路への電流を制御するだめの電極の一方又は両方
と直列に安定インピーダンスＺが設けられる。

第４図は電極１０８と１１０に増加起動電圧を供する第
３図の回路の他の具体例である。

この例では起動動電極が分岐された多重捲の一次捲線１
１２Ｑ阪端に接続され、高周波電源１００が捲線の一端
と分岐１１４０間に接続されている。

このようにして起動電極の両端には電源Ｖｐによって高
電圧が発生されるのではなくして一次捲線１１２の単捲
線変成器の作用で行なわれる。

第５図は外部起動電極を有する誘導電離螢光灯の単純化
した図である。

電極１０８と１１０が充填ガス２１０と閉ループの磁心
２２０を有するガラス製の誘電ランプの外管２００の外
側の導電区域としで配置されている。

閉ループ磁心内に高周波磁界を発生するような手段が設
けられているが、その詳細は第５図に示されていない。

電源１００は、磁心２２０の磁界を励磁するに用いられ
るのと同じ電源で、電極１０８と１１０の間に高周波電
位を供するように接続されている。

切離した電源が用いられるには電源は直流電源がよい。

この電位は外管２００を介して容量的に充填ガス２１０
と結合され、変位電流を内部で励起して電離を開始する
。

直流電源の場合にはプラズマが電離され誘電率（Ｅ）を
変えると、変位電流は当初の初動パルスに制限される。

電極１０８と１１０はランプ外管２００のどの場所でも
置かれにするが、本発明者は、磁心２２０の中央孔、即
ちトンネル２３０の両側で最大の電界を生ずるためには
、電極が鉄心の軸に置かれると最小の電極電圧ＶＳで最
適の起動が達成されるという結論を得た。

誘導電離ランプ内のガス放電は、ランプ外管内に配置さ
れた補助電極間の電界を用いて、有効に経済的に起動さ
れる。

第６図は誘導電離ランプを示し、このランプは充填ガス
２１０と閉ループの磁心２２０を包含する誘電外管２２
０を具えている。

磁心２２０と結合している一次捲線１０２と接続されて
いる第一高周波電源１００ａからの電流によって高周波
磁界が磁心２２０内で励磁される。

一対の起動電極１０８と１１０が外管２００内の充填ガ
ス２１０内に配置されている。

電極は絶縁棒２５０と２６０に支持され、該絶縁棒はラ
ンプ外管２００に送入し且つ第二高周波電源１０００両
端に接続されている。

電源１００は何れの応用の場合でもランプの一次捲線へ
電力を供する電源１００ａと同じである。

電極１１０と１１０はガス内の何れの地点にも置かれる
。

然し乍ら、電極１０８と１１０が磁心トンネル孔２３０
０両側で磁心の軸に沿って置かれるとランプは最小の電
位で適正に起動されるという結論を得た。

所望により電極１０８と１１０は公知技術である何れか
の電子放出材を具えてもよい。

絶し作ら、ランプの適当な起動は、電極１０８と１１０
が単に金属支持棒２５０と２６０の非絶縁距離を保ワ寺
に、発生されることが解った。

電極１０８と１１０がこのようにして作られると、ララ
ンプ起動電流は確実に制限され、インピーダンンスＺ（
第３，４図参照）が省略される。

支持棒２５０と２６０の残りの面は高温で充填ガスに適
合する普通の誘電体、例えば多孔のガラスで最適に絶縁
されている。

充填ガス内での放射を減らしてランプの寿命を延ばすた
めに起動電極をガラスの薄層で被覆するのが望ましい。

一次捲線１０２に電源１００で適用される電圧が充分高
いと、電圧は起動電極に直接加えられる５第７図は補助
電極１０８と１１０が一次捲線の両端に直接接続されて
いる内部磁心のソレノイド電界螢光灯を示す。

この例で電極は最適の起動を行うよう磁心２２０の軸に
沿いトンネル区域２３００両側に置かれる。

第７図のランフは電源１００への電力接続に対し２本の
外管透入部２７０を必要とし、第６図のランプ例よりも
信頼性多く廉価となる。

第８図は第７図のランプの他の具体例で補助起動電極が
一次捲線１０２と一体に形成されている。

この例では一次捲線１０２は磁心２２０と結合する絶縁
線で作られる。

磁心トンネル区域２３０に近接した一次捲線の外側捲同
部で二つの区域１０８ａと１１０ａからは絶縁が除かれ
ている。

区域１０８ａと１１０ａは所望により電子放出材で被覆
され又は電極１０８と１１０について記載した方法で一
次捲線の裸金属面を只具えていてもよい。

又単一補助電極がランプ内で、容量性絶縁の第二電極と
して作用する絶縁捲線構造に近接して配置されてもよい
。

電源１００で一次捲線２０１に供給された電圧が効率良
い起動を生ぜしめるに足るものである最適の放電ランプ
と安定回路を作ることは何時も必ずしも出来るものでに
ない。

この場合、起動電極１０８と１１０のだめの電位はラン
プ磁心２２０の補足二次捲線から引出される。

第９図は内部磁心のソレノイド電界ランプで、これには
起動電極１０８と１１０用の昇圧が、一次捲線２０１に
接続されて磁心２２０に捲かれている単捲変成器二次捲
線２０２によって行なわれる。

このようにして効率よく起動するため補足電極の電圧が
供される。

本発明の補足的起動電極は米国特許第４００５３３０号
に記載した形式の外部磁心のソレノイド電界ランプも用
いられる。

第１０図は閉ループ磁心２２０がランプ外管２００の凹
み状チャンネル２２２に置かれているソレノイド電界螢
光灯の断面図である。

磁心はこのようにして外管２００の外側に置かれていて
、更に外管２００を充していて、外管構造２００と連続
するトンネル孔のチャンネル２３２の磁心トンネル区域
を通して導電される充填ガス２１０と結合している。

この例で変成器−次捲線２０１はランプ外管の外側にあ
り、それぞれ電源１００に接続するため外管に送入する
ことを必要としない。

この具体例では一対の起動電極１０８と１１０がトンネ
ル孔のチャンネルの両端に置かれていて、外管への送入
部２７０によって電源１００に接続されている。

所望により他の形の電極も用いられる。

これは効率は少ないとは云え、より抜きのランプ用とし
て審美的に満足するバッキングで、即ち電極がランプ口
金区域に限定されるというものである。

本発明は若干の具体例について詳細に記載されてはいる
が、当業技術者によって多くの変更及び変形が行なわれ
る。

従って本発明の真随及び範囲内に入るものとしてこの種
の総べての変形変更を包含するべく特許請求の範囲およ
び下記の実施態様が意図されている。

本発明の実施帆様は次の如くである。

（１）前記磁心は中央のトンネル孔を形成する環形であ
り、前記補助電極は前記トンネル孔の近接区域に置かれ
てなる特許請求の範囲に記載された装置。

（２）前記補助電極は前記トンネル孔内に配置されるか
、はぼ前記磁心の軸上に又は前記ガス内に配置されてな
る上記（１）に記載の装置。

（３）前記起動電圧が直流電圧である上記（２）に記載
の装置。

（４）前記電圧は交流成分を含んでなる上記（２）に記
載の装置。

（５）更に前記補助電極上に配された電子放出材を含ん
でなる上記（２）に記載の装置。

（６）更に前記電極への誘電被覆がある第５図のランプ （７）前記補助電極は絶縁構造物に支持されてなる上記
（２）に記載の装置。

（８）起動電圧を印加する前記手段は交流励起電圧を印
加する前記電源手段である上記（２）に記載の装置。

（９）前記補助電極が前記−次捲線に接続されるか前記
補助電極の一方が前記−次捲線の各端に接続されてなる
上記（８）に記載の装置。

（ｌＯ）前記−次捲線が第一の端末端子と、第二端子と
少くとも一個の分岐端子を有する単捲変成器の捲線であ
り、前記電源手段が前記分岐端子の一つと他方の前記端
子間に前記励起電圧を印加するように接続され、前記補
助電極の一方が前記端末端子の各々と接続されてなる上
記（９）に記載された装置。

（１１）前記補助電極は前記−次捲線に非絶縁区域を有
してなる上記（９）に記載の装置。

（１２）前記非絶縁区域ぼ前記トンネル孔内に配されて
なる上記（１１）に記載された装置。

（１３）更に前記ガスを包持する誘電外管を有し、前記
磁心が前記外管の外側に置かれてなる上記（１）に記載
の装置。

（１４）前記補助電極が前記外管内に配されてなる上記
（１３）に記載の装置。

（１５）前記外管が前記トンネル孔を通して延出したチ
ャンネルを具え、前記補助電極が前記チャンネル内に配
されてなる上記（１４）に記載の装置。

（１６）更に前記ガスを包持する誘電外管を有し、前記
補助電極が前記外管の外面に置かれてなる特許請求の範
囲に記載の装置。

（１７） ＠記磁心が環形であり、前記補助電極が実質
的に前記磁心の軸に沿って配置されてなる上記（１６）
に記載の装置。

【図面の簡単な説明】

第１図はランプ充填ガスに対する典型的な電圧−電流特
性であり、第２図は内部電極及び外部電極のソレノイド
電界ランプに対し、ランプ遷移電圧対変成器−次電圧比
の関数としてランプ起動電極電圧をプロットしたもので
あり、第３図と第４図は、本発明によるソレノイド電界
ランプの運転用の代表的回路、第５図は容量性外部起動
電極を有する本発明のソレノイド電界ランプ、第６図ｕ
内部起動電極と独立の起動電源を組込んだ本発明のソレ
ノイド電界ランプ、第７図と第８図に、ランプの一次捲
線から付勢される内部起動電極を組込んだ本発明のラン
プ、第９図は単捲変成器の一次捲線から付勢される内部
起動電極を有する本発明のランプ、第１０図はランプの
一次捲線から付勢される内部起動電極を有する外部磁心
のソレノイド電界ランプである。 １００……電源、１０２……一次捲線、１０４゜２２０
……閉ループ磁心、１０８，１１０……電極、２００…
…外管、２１０……ガス、２３０……磁心トンネル孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 閉ループの磁気コアを備えて、該磁気コアは、イオ
   ン化可能なガス中に配置されると共に、該ガスをイオン
   化するための巻線を有するソレノイド電界のガス放電ラ
   ンプであって、上記巻線の少なくとも一部分は、上記コ
   アに巻かれたオートトランスの巻線であると共に、上記
   巻線の各端部に接続された一対の補助電極を含んで、上
   気ガスの遷移電圧に少なくとも等しいＡＣの励起電圧が
   、上記巻線の１次側部分間に加えられると、上記の補助
   電極間に生じる電圧が、ガス放電を開始するようにした
   ことを特徴とするソレノイド電界ガス放電ランプ。