JP4964359B2 - Gas discharge tube - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、分光器やクロマトグラフィなどの光源として利用するためのガス放電管に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術として、特開平6−310101号公報がある。この公報に記載されたガス(重水素)放電管は、陽極と陰極との放電路上に2枚の金属隔壁を配置させ、各金属隔壁に小穴を形成させ、この小穴によって放電路を狭窄させている。その結果、放電路上の小穴によって高輝度の光を得ることが可能となる。また、金属隔壁を3枚以上にすると更に高い輝度が得られ、小穴を小さくすればする程、高輝度な光が得られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来のガス放電管には、次のような課題が存在している。すなわち、各金属隔壁には電圧が印加されておらず、各金属隔壁の小穴は、放電路を単に狭窄するために利用されている。従って、確かに放電路を狭窄することで輝度をアップさせることができるが、この公報にも記載されているように、小穴を小さくすればする程、放電始動電圧を著しく高くしなければならず、小穴の直径や金属隔壁の枚数が著しい制限を受けることになる。
【0004】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、高輝度化を実現しつつ始動性を良好にしたガス放電管を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、密封容器内にガスを封入し、密封容器内に配置した陽極部と陰極部との間で放電を発生させることにより、密封容器の光出射窓から外部に向けて所定の光を放出させるガス放電管において、
陽極部と陰極部との間の放電路の途中に配置させて、放電路を狭窄する第1の開口をもった第1の放電路制限部と、
第1の放電路制限部と陽極部との間の放電路の途中に配置させて、第1の開口より小さな開口面積で放電路を狭窄する第2の開口を有すると共に、外部電源に電気的に接続させる第2の放電路制限部と、を備え、
第2の放電路制限部が電気絶縁部で支持され、第2の放電路制限部の周縁部が電気絶縁部で囲まれ、電気絶縁部の一部を第1の放電路制限部と第2の放電路制限部との間に配置させることを特徴とする。
【0006】
高輝度な光を作り出す場合、単に放電路狭窄用の開口部分を小さくすればよいという訳ではなく、小さくすればする程、ランプ始動時の放電が起き難くなる。そして、ランプの始動性を高めるためには、陰極部と陽極部との間に著しく大きな電位差を発生させる必要があり、その結果として、ランプの寿命が短くなることが実験で確かめられている。そこで、本発明のガス放電管では、高輝度な光を得るために、第2の放電路制限部の第2の開口は、第1の開口より小さな開口面積で形成させ、開口面積を段階的に絞るようにしている。更に、放電路を狭窄させてもランプの始動性を良好にするため、第2の放電路制限部に外部から所定の電圧を印加させる。これにより、陰極部と第2の放電路制限部との間において、第1の開口を通過するような積極的な始動放電が作り出されるので、第1及び第2の開口内を始動時の放電が通過し易くなり、陰極部と陽極部との間の放電が素早く開始されることになる。このように構成することで、高輝度化を促進させるために、ランプ始動時の電圧を著しく高めなくとも、始動性を良好に保ちつつ、放電路制限部の開口の更なる小面積化を容易に推進させることができる。
【0007】
また、第1の放電路制限部は、外部電源と電気的に非接続状態であると好適である。このような構成を採用した場合、電気導入用のピンの数を少なくすることを可能にする。
【0008】
また、第1の放電路制限部を外部電源と電気的に接続させる場合、第2の放電路制限部には第1の放電路制限部より高い電圧を印加すると好適である。このような構成を採用した場合、陰極部と陽極部との間の電位差に応じるように、第1の放電路制限部と第2の放電路制限部との間に適正な放電始動電圧を印加することができ、スムーズに始動放電を発生させることができる。
【0009】
また、第1の放電路制限部の第1の開口は、光出射窓から陽極部に向けて縮径させたロート状の部分を有すると好適である。このロート状の部分によって、第1の開口に放電が収斂し易くなり、アークボールをこの部分に確実に発生させることができ、アークボールの広がりを適正に防止できる。
【0010】
また、第2の放電路制限部を電気絶縁性の支持部に当接配置させると好適である。このような構成を採用した場合、密封容器内において第2の放電路制限部を安定した状態で配置させることができる。
【0011】
また、第2の放電路制限部を電気絶縁部と支持部との間で挟み込み固定させると好適である。このような構成は、ガス放電管の組立て作業性を考慮した上で、密封容器内で第2の放電路制限部を確実に固定させるようにしたものである。また、ランプ動作中において、第2の放電路制限部が高温になった時に起こる熱膨脹による第2の放電路制限部の移動を防止させることができる。
【0012】
また、第2の放電路制限部と陽極部との間の放電路の途中に配置させて、放電路を狭窄する第3の開口をもった第3の放電路制限部を更に備えると好適である。これは、各放電路制限部の各開口の協働によって、放電路の段階的な絞りを可能にするものであり、更なる輝度のアップと更なる始動性のアップが図られる。
【0013】
また、第2の放電路制限部と第3の放電路制限部との間に別の電気絶縁部を配置させると好適である。このような構成を採用した場合、第2の放電路制限部と第3の放電路制限部とにそれぞれ異なる電圧にすることができ、始動性を良好にするものである。
【0014】
また、第3の放電路制限部を外部電源と電気的に接続させる場合、第3の放電路制限部には第2の放電路制限部より高い電圧を印加すると好適である。このような構成を採用した場合、陰極部と陽極部との間の電位差に応じるように、第2の放電路制限部と第3の放電路制限部との間に適正な放電始動電圧を印加することができ、スムーズに始動放電を発生させることができる。
【0015】
また、第3の放電路制限部を電気絶縁性の支持部に当接配置させると好適である。このような構成を採用した場合、密封容器内において第3の放電路制限部を安定した状態で配置させることができる。
【0016】
また、第3の放電路制限部を電気絶縁部と支持部との間で挟み込み固定させると好適である。このような構成は、ガス放電管の組立て作業性を考慮した上で、密封容器内で第3の放電路制限部を確実に固定させるようにしたものである。また、ランプ動作中において、第3の放電路制限部が高温になった時に起こる熱膨脹による第3の放電路制限部の移動を防止させることができる。
【0017】
また、第3の放電路制限部を別の電気絶縁部と支持部との間で挟み込み固定させると好適である。このような構成は、ガス放電管の組立て作業性を考慮した上で、密封容器内で第3の放電路制限部を確実に固定させるようにしたものである。また、ランプ動作中において、第3の放電路制限部が高温になった時に起こる熱膨脹による第3の放電路制限部の移動を防止させることができる。
【0018】
[第1の実施形態]
図1及び図2に示すように、ガス放電管1はヘッドオン型の重水素ランプであり、この放電管1は、重水素ガスが数百Pa程度封入されたガラス製の密封容器2を有し、この密封容器2は、円筒状の側管3と、この側管3の一側を封止する光出射窓4と、側管3の他側を封止するステム5とからなる。そして、この密封容器2内には発光部組立体6が収容されている。
【0019】
この発光部組立体6は、電気絶縁性のセラミックスからなる円板状の電気絶縁部(第1の支持部)7を有している。図3及び図4に示すように、この電気絶縁部7上には陽極板(陽極部)8を配置させている。この陽極板8の円形の本体部8aは電気絶縁部7から離間させ、本体部8aから延びた2本のリード部8bは、ステム5に立設させて管軸G方向に延在する陽極用ステムピン(第1のステムピン)9Aの先端部分にそれぞれ電気的に接続させている。なお、電気絶縁部7に設けた凸部7aの上面と後述の第2の支持部10の裏面とで本体部8aを挟み込み固定させてもよい(図9参照)。
【0020】
図1及び図2に示すように、発光部組立体6は、電気絶縁性のセラミックスからなる円板状の電気絶縁部(第2の支持部)10を有している。この第2の支持部10は、第1の支持部7の上に重ねるようにして載置され、第1の支持部7と同径に形成されている。この第2の支持部10の中央には円形の放電開口11が形成され、この放電開口11は、陽極板8の本体部8aが覗き出るように形成されている(図4参照)。そして、第2の支持部10の上面に円板状の金属製の放電路制限板(第2の放電路制限部)12を当接させることで、陽極板8の本体部8aと放電路制限板12とを対面させている。
【0021】
図5に示すように、放電路制限板12の中央には、放電路を狭窄させるための直径0.2mmの小孔(第2の開口)13が形成されている。また、放電路制限板12には2本のリード部12aが設けられ、各リード部12aは、ステム5に立設させた放電路制限板用ステムピン(第4のステムピン)9Bの先端部分にそれぞれ電気的に接続させている。
【0022】
図1、図2及び図6に示すように、発光部組立体6は、電気絶縁性のセラミックスからなる円板状の電気絶縁部(第3の支持部)14を有している。この第3の支持部14は、第2の支持部10の上に重ねるようにして載置され、第2の支持部10と同径に形成されている。そして、第3の支持部14の下面と第2の支持部10の上面とで第2の放電路制限板12を挟み込み固定させる。なお、第2の放電路制限板12は第2の支持部10の上面に形成した凹部10a内に収容させて、第2の放電路制限板12の着座性を向上させてもよい。(図10参照)。このような構成は、ガス放電管1の組立て作業性を考慮したもので、密封容器2内で第2の放電路制限板12を確実に固定させるようにしたものである。また、ランプ動作中において、第2の放電路制限板12が高温になった時の熱膨脹による移動を防止することができる。
【0023】
この第3の支持部14の中央には、導電性の金属(例えば、モリブデン、タングステン、或いはこれらから成る合金)からなる第1の放電路制限部16を装填するための装填口17が形成されている。この放電路制限部16には、放電路を狭窄するために、第2の開口13より大径の第1の開口18が形成され、この第1の開口18は、第2の開口13と同一の管軸G上に位置する。
【0024】
この第1の開口18は、管軸G方向に延在して良好なアークボールを作り出すためのロート状の部分18aを有し、このロート状の部分18aは、光出射窓4から陽極部8に向けて縮径させている。具体的に、光出射窓4側では直径3.2mmに形成され、陽極部8側では、第2の開口13より大きな開口面積をもつように直径1mm程度に形成されている。このようにして、放電路は、第1の開口18と第2の開口13との協働により狭窄する。
【0025】
第3の支持部14の上面に導電板19を当接配置させ、この導電板19に形成した開口19aは装填口17に合致させることで、第1の放電路制限部16の装填を可能にする。また、導電板19には2本のリード部19bが設けられ、各リード部19bは、ステム5に立設させた放電路制限板用ステムピン(第3のステムピン)9Cの先端部分にそれぞれ電気的に接続させている(図2及び図7参照)。そして、導電板19には、第1の放電路制限部16に設けられたフランジ部16aを当接配置させ、導電板19にフランジ部16aを溶接することで、導電板19と第1の放電路制限部16との一体化を図っている。
【0026】
ここで、第1の放電路制限部16と第2の放電路制限部12とは電気的に絶縁するために空間部Gをもって離間させている。さらに、この絶縁を確実ならしめるために、第1の放電路制限部16と第3の支持部14とを離間させている。これは、ランプの動作中において、第1の放電路制限部16及び第2の放電路制限部12が高温になると、スパッタ物及び蒸発物が放電路制限部16及び第2の放電路制限部12から発生するが、このときの金属蒸発物を、装填口17の壁面に積極的に付着させるものである。すなわち、第1の放電路制限部16と第3の支持部14とを離間させることで、金属蒸発物の付着面積を増大させ、これによって、第1の放電路制限部16と第2の放電路制限部12とを短絡させ難くしている。
【0027】
また、ロート状の部分18aの壁面をミラー面に加工する。この場合、この壁面は、タングステン、モリブデン、パラジウム、ニッケル、チタン、金、銀又は白金等の素材単体(或いは合金)に研磨加工するよって鏡面に仕上げてもよく、又は上記素材単体或いは合金を母材として、或いはセラミックを母材として、メッキ処理、蒸着処理等により上記素材にコーディングを施して鏡面仕上げにしてもよい。これによって、アークボールによる発光を、ロート状の部分18aの鏡面で反射させ、光出射窓4に向けて光を集光させることで、光の輝度のアップが図られる。
【0028】
図1及び図8に示すように、発光部組立体6には、光出射窓4側で光路から外れた位置に陰極部20が配置され、この陰極部20に両端は、ステム5に立設させて各支持部7,10,14を貫通させた陰極部用ステムピン(第2のステムピン)9Dの先端部分にそれぞれ電気的に接続させている。この陰極部20では熱電子が発生するが、具体的にこの陰極部20は、光出射窓4に対して平行に延在して熱電子を発生させるタングステン製のコイル部20aを有している。
【0029】
更に、この陰極部20は、キャップ状の金属製フロントカバー21内に収容されている。このフロントカバー21は、これに設けられた爪片21aを、第3の支持部14に設けられたスリット孔23内に差し込んだ後に折り曲げることで固定される。また、フロントカバー21には光出射窓4に対面する部分に円形の光通過口21bが形成されている。
【0030】
更に、フロントカバー21内において、陰極部20と第1の放電路制限部16との間には、光路から外れた位置に放電整流板22が設けられている。この放電整流板22の電子放出窓22aは、熱電子を通過させるための矩形の開口として形成されている。そして、放電整流板22に設けた脚片22bは、第3の支持部14の上面に載置させ、脚片22bから支持部14に向けてリベット24を打ち込むことで放電整流板22は固定される(図7参照)。このように、フロントカバー21と放電整流板22とで陰極部20を包囲させ、陰極部20から出るスパッタ物あるいは蒸発物を光出射窓4に付着させないようにしている。
【0031】
このような構成の発光部組立体6は密封容器2内に設けられるが、この密封容器2内を数百Paの重水素ガスで満たす必要性から、密封容器2のステム5の中央にはガラス製の排気管26が一体形成されている。この排気管26は、組立最終工程において、密封容器2内の空気を一旦抜き、所定圧の重水素ガスを適切に充填させた後に融着によって封止されるものである。なお、ガス放電管1の他の例として、ヘリウム、ネオン等の希ガスを封入させる場合もある。
【0032】
更に、図1〜図3に示すように、ステム5に立設させた8本のステムピン9A〜9Dは、ステム5と支持部7との間で露出しないように、セラミックス製の電気絶縁チューブ27A〜27Dで包囲され、ステムピン9A〜9D間の放電を防止している。また、チューブ27A,27B,27Cの先端は、第1の支持部7を下から支持するように下面側から差し込まれ、チューブ27Dは、第3の支持部14を下から支持するように下面側から差し込まれている。このようにして、発光部組立体6は、各チューブ27A〜27Dによっても保持され、ランプの耐振性の向上に寄与する。
【0033】
このようなガス放電管1は、高輝度化を促進させるための構造であり、ランプ始動時の電圧を著しく高めなくとも、始動性を良好に保ちつつ、第1及び第2の放電路制限部16,12の開口18,13の更なる小面積化を容易に推進させることができる。更に、ガス放電管1は、8本のステムピン9A〜9Dをステム5に立設させているので、発光部組立体6内の各部品への給電を可能にすると同時に、発光部組立体6の保持を容易にし、密封容器2内において発光部組立体6のフローティング構造が容易に作り出されることになる。
【0034】
次に、前述したヘッドオン型の重水素放電管1の動作について説明する。
【0035】
先ず、放電前の20秒程度の間に外部電源からステムピン9Dを介して10W前後の電力を陰極部20に供給して、陰極部20のコイル部20aを予熱させる。その後、陰極部20と陽極板8との間に160V程度の電圧を印加して、アーク放電の準備を整える。
【0036】
その準備が整った後、外部電源から第2の放電路制限板12にステムピン9Bを介して350V程度のトリガ電圧を印加する。なお、第1の放電路制限部16は無給電状態が維持され続ける。すると、陰極部20と第2の放電路制限板12との間、及び陰極部20と陽極部8との間に放電が順次発生する。このような段階的な放電を積極的に作り出すことによって、たとえ直径0.2mmの開口18によって放電路を狭窄させる場合でも、陰極部20と陽極部8との間に確実な始動放電が発生することになる。
【0037】
このような始動放電が発生すると、陰極部20と陽極部8との間でアーク放電が維持され、放電路を狭窄した開口13,18内でそれぞれアークボールが発生する。そして、このアークボールから取出される紫外線は、極めて輝度の高い光として光出射窓4を透過して外部に放出される。実験によると、直径1mmの開口をもった従来の重水素ランプと、前述した重水素ランプ1とは輝度が6倍近く高くなることが確認された。
【0038】
なお、前述した動作説明において、第1のステムピン9Cは、発光部組立体6を保持するために利用されるものであり、第1の放電路制限部16への給電を行うために利用されない。しかしながら、ランプ始動時において第1のステムピン9Cに外部から給電してもよい。この場合、第2の放電路制限板12には、第1の放電路制限部16より高い電圧が印加される。例えば、第2の放電路制限部12に120Vを印加した場合、第1の放電路制限部16には100Vが印加される。このように、第1の放電路制限部16と第2の放電路制限部12に異なる電圧を印加するのは、第1の放電路制限部16と第2の放電路制限部12との間に電界を発生させ、第1の放電路制限部16の近傍から第2の放電路制限部12への電子の移動を積極的に行わせる場合に有利である。
【0039】
次に、ガス放電管の他の実施形態について説明するが、その説明は、第1の実施形態と実質的に異なるものに留め、第1の実施形態と同一又は同等な構成部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【0040】
[第2の実施形態]
図11に示すように、ガス放電管30において、第1の支持部7と第2の支持部10と第3の支持部14とは、管軸G方向に打ち込まれた金属製のリベット31によって一体化が図られている。そして、このガス放電管30は、第1のステムピン9Cを採用せず、ステム5から第1のステムピン9Cを突き出させない構造をもつので、ステム5から突出させたステムピンの本数は6本となる。従って、ステムピンの突出本数によって、第1の放電路制限部16への給電/無給電をランプ交換時に簡単に識別することができる。ステムピン数の減少は、ランプ動作時において、ステムピンの融着部分に発生する熱膨脹に対する強度を増すことができる。
【0041】
[第3の実施形態]
図12及び図13に示すように、ガス放電管33において、第2の支持部10と第3の支持部14とで第2の放電路制限板12を挟み込み固定させることなく、第2の放電路制限板12はステムピン9Bの先端に溶接させるのみで、第2の支持部10上に載置させている。これによって、第1の放電路制限部16及び第2の放電路制限板12の放熱を増加させ、第1の放電路制限部16及び第2の放電路制限板12のスパッタ物及び蒸発物を減少させることができ、ランプの特性を長期間に亙って安定維持させることができる。
【0042】
[第4の実施形態]
図14及び図15に示すように、ガス放電管35において、第2の放電路制限板12Aを電気絶縁部(第3の支持部)14の裏面に当接配置させ、金属製のリベット36によって、第2の放電路制限板12Aを電気絶縁部14に固定させている。これによって、電気絶縁部14と第2の放電路制限板12Aとの一体化を図っている。そして、組立て作業時において、リベット36をステムピン9Bの先端に電気的に接続させる。このように構成することで、セラミックス製の第2の支持部10を省略することができ、支持部を3個から2個に減らすことができる。また、第2の放電路制限板12A及び陽極板8の放熱を増加させ、第2の放電路制限板12A及び陽極板8のスパッタ物及び蒸発物を減少させることができ、ランプ特性を長期間に亙って安定維持させることができる。
【0043】
[第5の実施形態]
図16、図17及び図18に示すように、ガス放電管37において、円板状の第2の放電路制限部38と円板状の第3の放電路制限部39の間に円板状のセラミックス製スペーサ40を介在させて電気的絶縁を図っている。そして、スペーサ40は、金属製のリベット41によって第2の支持部10に固定される。また、第2の放電路制限部38と第3の放電路制限部39とスペーサ40とは、第2の支持部と第3の支持部14とで挟み込み固定される。
【0044】
更に、図16及び図19に示すように、第2の放電路制限部38と第3の放電路制限部39とに異なる電位を印加するために、第2の放電路制限部38は、ステム5に立設させた第4のステムピン9Bの先端にリード部38aを介して電気的に接続させている。これに対し、第3の放電路制限部39は、ステム5に立設させた第5のステムピン9Eの先端部分にリード部39aを介して電気的に接続させている。なお、符号27Eは、ステムピン9Eを保護する電気絶縁性のチューブである。また、第3の放電路制限部39には、第2の放電路制限部38より高い電圧が印加される。例えば、第3の放電路制限部39に140Vを印加した場合、第2の放電路制限部38には120V印加される。このように、第2の放電路制限部38と第3の放電路制限部39とに異なる電圧を印加するのは、第2の放電路制限部38と第3の放電路制限部39との間に電界を発生させ、第2の放電路制限部38の近傍から第3の放電路制限部39への電子の移動を積極的に行わせる場合に有利である。
【0045】
そして、第3の放電路制限部39の中央には放電路を狭窄するための第3の開口42が形成されている。この第3の開口42は、第2の放電路制限部38の第2の開口13と同径であってもよいし、異なる径であってもよい。例えば、例えば、第2の開口13が0.3mmの場合、第3の開口42を0.1mmに形成させと、放電路の更なる狭窄を可能にし、更なる高輝度化が達成される。
【0046】
なお、ランプの動作中において、リベット41が高温になるとスパッタ物及び蒸発物がリベット41のヘッド部分から発生する。そこで、図20に示すように、リベット41の端部を、第2の支持部10に設けた凹部43内に収容させることで、金属蒸発物の付着面積を増大させ、リベット41を介在させた第2の放電路制限部38と第3の放電路制限部39との短絡を発生させ難くしている。また、図21に示すように、第2の支持部10には、リベット41のヘッド部分の収容体積の増大を図った凹部44が形成されている。また、図22に示すように、第2の支持部10には、リベット41のヘッド部分の収容体積の更なる増大を図った凹部45が形成され、この凹部45の壁面は、ヘッド部分から離間させる部分を最大にしたものである。
【0047】
[第6の実施形態]
図23に示すように、ガス放電管47において、第1の支持部7と第2の支持部10と第3の支持部14とは、管軸G方向に打ち込まれた金属製のリベット48によって一体化が図られている。そして、このガス放電管47は、第1のステムピン9Cを採用せず、ステム5から第1のステムピン9Cを突き出させていない。その結果、第1の放電路制限部16への確実な無給電化が可能となり、ステムピンの数の減少は、ランプ動作時にステムピンの融着部分に発生する熱膨脹に対する強度を増すことができる。なお、図17に示したガス放電管37の構成と実質的に共通する部分には同一符号を付して、その説明は省略している。
【0048】
[第7の実施形態]
図24及び図25に示すように、ガス放電管50において、第2の放電路制限板51を電気絶縁部(第3の支持部)14の裏面に当接配置させ、金属製のリベット52によって、第2の放電路制限部51を電気絶縁部14に固定させている。これによって、電気絶縁部14と第2の放電路制限板51との一体化を図っている。更に、第2の支持部10の上面に第3の放電路制限部53を当接配置させ、空間を介して第2の放電路制限部51と第3の放電路制限部53とを離間させる。また、第2の放電路制限部51は、リベット52を介して第4のステムピン9Bに電気的に接続させ、第3の放電路制限部53は、ステム5に立設させた第5のステムピン9Eの先端部分に電気的に接続させている。
【0049】
[第8の実施形態]
図26及び図27に示すように、ガス放電管55において、第2の支持部10と第3の支持部14とで、円板状のセラミックス製スペーサ56を挟み込んでいる。このスペーサ56の上面には第2の放電路制限部38を当接配置させ、この裏面には第3の放電路制限部39を当接配置させ、第3の放電路制限部39をスペーサ56と第2の支持部10とで挟み込み固定させている。このように構成すると、スペーサ56をリベット等で第2の支持部10に固定させる必要がない。
【0050】
[第9の実施形態]
図28及び図29に示すように、ガス放電管58において、第2の支持部10と第3の支持部14とで、円板状のセラミックス製スペーサ59を挟み込んでいる。そして、このスペーサ59の上面には第2の放電路制限部38を当接配置させ、第2の支持部10の上面に第3の放電路制限部39を当接配置させている。その結果、空間とスペーサ59とを介して第2の放電路制限部38と第3の放電路制限部39とを離間させ、スペーサ59をリベット等で第2の支持部10に固定させる必要がない。
【0051】
[第10の実施形態]
図30及び図31に示すガス放電管60はサイドオン型の重水素ランプであり、この放電管60は、重水素ガスが数百Pa程度封入されたガラス製の密封容器62を有している。この密封容器62は、一端側を封止した円筒状の側管63と、この側管63の他端側を封止するステム65とからなり、側管63の一部が光光出射窓64として利用されている。そして、この密封容器62内には発光部組立体66が収容されている。
【0052】
この発光部組立体66は、電気絶縁性のセラミックスからなる電気絶縁部(第1の支持部)67を有している。この電気絶縁部67の前面に形成した凹部67a内に陽極板(陽極部)68を収容させている。この陽極板68の背面には、ステム65に立設させて管軸G方向に延在する陽極用ステムピン(第1のステムピン)9Aの先端部分が電気的に接続されている。なお、第1の支持部67には、第1のステムピン9Aを貫通させたセラミックス製の装填部69が嵌め込まれる。
【0053】
更に、発光部組立体66は、電気絶縁性のセラミックスからなる電気絶縁部(第2の支持部)70を有している。この第2の支持部70は、管軸Gに対して垂直な方向において、第1の支持部67に重ねるようにして固定されている。また、第1の支持部67の前面と第2の支持部70の背面とで板状の第2の放電路制限部72を挟み込み固定させ、第2の放電路制限部72と陽極板68とを対面させている。
【0054】
この第2の放電路制限部72の中央には、放電路を狭窄させるための直径0.2mmの小孔(第2の開口)73が形成されている。また、放電路制限板72には左右に2本のリード部72aが設けられ、各リード部72aは、ステム65に立設させた放電路制限板用ステムピン(第4のステムピン)9Bの先端部分にそれぞれ電気的に接続させている。
【0055】
第2の支持部70には、導電性の金属(例えば、モリブデン、タングステン、或いはこれらから成る合金)からなる第1の放電路制限部76を側方から装填するために、管軸Gに対して垂直方向に延在する装填口77が形成されている。この第1の放電路制限部76には、放電路を狭窄するために、第2の開口73より大径の第1の開口78が形成され、この第1の開口78は、第2の開口73と同一の管軸G上に位置する。
【0056】
この第1の開口78は、管軸Gに対して垂直な方向に延在して良好なアークボールを作り出すためのロート状の部分78aを有し、このロート状の部分78aは、光出射窓64から陽極部68に向けて縮径させている。具体的に、光出射窓64側では直径3.2mmに形成され、陽極部68側では、第2の開口73より大きな開口面積をもつように直径1mm程度に形成されている。このようにして、放電路は、第1の開口78と第2の開口73との協働により狭窄させる。
【0057】
第2の支持部70の前面に導電板79を当接配置させ、この導電板79は、第1及び第2の支持部67,70を貫通するリベット75によって固定させている(図32参照)。また、この導電板79に形成した開口は装填口77に合致させることで、第1の放電路制限部76の装填を可能にする。また、導電板79は、第1の支持部67及び第2の支持部70の表面に沿って後方まで延在すると共に、ステム65に立設させて第1の支持部67を貫通させた放電路制限板用ステムピン(第3のステムピン)9Cの先端部分に電気的に接続させている。そして、導電板79には、第1の放電路制限部76に設けられたフランジ部76aを当接配置させ、導電板79にフランジ部76aを溶接させることで、導電板79と第1の放電路制限部76との一体化を図っている。
【0058】
ここで、第1の放電路制限部76と第2の放電路制限部72とは電気的に絶縁するために空間部Gをもって離間させている。さらに、この絶縁を確実ならしめるために、第1の放電路制限部76と第2の支持部70とを離間させている。これは、ランプの動作中において、第1の放電路制限部76及び第2の放電路制限部72が高温になると、スパッタ物及び蒸発物が第1の放電路制限部76及び第2の放電路制限部72から発生するが、このときの金属蒸発物を、装填口77の壁面に積極的に付着させるものである。すなわち、第1の放電路制限部76と第2の支持部70とを離間させることで、金属蒸発物の付着面積を増大させ、これによって、第1の放電路制限部76と第2の放電路制限部72とを短絡させ難くしている。
【0059】
また、ロート状の部分78aの壁面をミラー面に加工する。この場合、この壁面は、タングステン、モリブデン、パラジウム、ニッケル、チタン、金、銀又は白金等の素材単体(或いは合金)に研磨加工するよって鏡面に仕上げてもよく、又は上記素材単体或いは合金を母材として、或いはセラミックを母材として、メッキ処理、蒸着処理等により上記素材にコーディングを施して鏡面仕上げにしてもよい。これによって、アークボールによる発光を、ロート状の部分78aの鏡面で反射させ、光出射窓64に向けて光を集光させることで、光の輝度のアップが図られる。
【0060】
発光部組立体66には、光出射窓64側で光路から外れた位置に陰極部80が配置され、陰極部80の両端は、ステム65に立設させた陰極部用ステムピン(第2のステムピン)9Dの先端部分に、図示しない接続ピンを介してそれぞれ電気的に接続させている。この陰極部80では熱電子が発生するが、具体的にこの陰極部80は、管軸G方向に延在して熱電子を発生させるタングステン製のコイル部を有している。
【0061】
更に、この陰極部80は、キャップ状の金属製フロントカバー81内に収容されている。このフロントカバー81は、これに設けられた爪片81aを、第1の支持部67に設けられたスリット孔(図示せず)内に差し込んだ後に折り曲げることで固定される。また、フロントカバー81には光出射窓64に対面する部分に矩形の光通過口81bが形成されている。
【0062】
更に、フロントカバー81内において、陰極部80と第1の放電路制限部76との間には、光路から外れた位置に放電整流板82が設けられている。この放電整流板82の電子放出窓82aは、熱電子を通過させるための矩形の開口として形成されている。、そして、放電整流板82は、これに設けた爪片82bを、第1の支持部67に設けられたスリット孔(図示せず)内に差し込んだ後に折り曲げることで固定される。このように、フロントカバー81と放電整流板82とで陰極部80を包囲させ、陰極部80から出るスパッタ物あるいは蒸発物を光出射窓64に付着させないようにしている。
【0063】
このような構成の発光部組立体66は密封容器62内に設けられるが、この密封容器62内を数百Paの重水素ガスで満たす必要性から、密封容器62にはガラス製の排気管86が一体形成されている。この排気管86は、組立最終工程において、密封容器62内の空気を一旦抜き、所定圧の重水素ガスを適切に充填させた後に融着によって封止されるものである。なお、ステム65に立設させたステムピン9A〜9Dの全てをセラミックス製の電気絶縁チューブで保護してもよいが、少なくともステムピン9A及び9Bをチューブ87A及び87Bで包囲させる。
【0064】
このように構成させたサイドオン型の重水素ランプ60の動作原理は、前述したヘッドオン型の重水素ランプ1と同様であるので、その説明は省略する。なお、第1のステムピン9Cは、発光部組立体66を保持するために利用されるものであり、第1の放電路制限部76への給電を行うために利用されない。しかしながら、ランプ始動時において第1のステムピン9Cに外部から給電してもよい。この場合、第2の放電路制限板72には、第1の放電路制限部76より高い電圧が印加される。例えば、第2の放電路制限部72に120Vを印加した場合、第1の放電路制限部76には100Vが印加される。このように、第1の放電路制限部76と第2の放電路制限部72に異なる電圧を印加するのは、第1の放電路制限部76と第2の放電路制限板72との間に電界を発生させ、第1の放電路制限部76近傍から第2の放電路制限板72への電子の移動を積極的に行わせる場合に有利である。
【0065】
次に、サイドオン型のガス放電管の他の実施形態について説明するが、その説明は、第10の実施形態と実質的に異なるものに留め、第10の実施形態と同一又は同等な構成部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【0066】
[第11の実施形態]
図33に示すように、ガス放電管88において、第1の放電路制限部76への無給電状態を達成させるために、導電板79を第1のステムピン9Cに接続させない。このようにすることで、第1の放電路制限部76は外部電源と電気的に非接続状態になる。
【0067】
[第12の実施形態]
図34,図35及び図36に示すように、ガス放電管89において、第2の放電路制限部72の裏面に電気絶縁性のセラミックス製スペーサ90を配置させ、このスペーサ90の裏面に第3の放電路制限部91を配置させる。また、スペーサ90と電気絶縁板92とで第3の放電路制限部91を挟み込み、リベット93によって、第2の放電路制限部72と第3の放電路制限部91との一体化が図られている。そして、第1の支持部67の前面と第2の支持部70の背面とで板状の第2の放電路制限部72を挟み込み固定させている。
【0068】
更に、第3の放電路制限部91の中央には放電路を狭窄するための第3の開口94が形成されている。この第3の開口94は、第2の放電路制限部72の第2の開口73と同径であってもよいし、異なる径であってもよい。例えば、第2の開口73が0.3mmの場合、第3の開口91を0.1mmに形成させと、放電路の更なる狭窄を可能にし、更なる高輝度化が達成される。
【0069】
なお、ランプの動作中において、リベット93が高温になるとスパッタ物がリベット93のヘッド部分から発生する。そこで、図37に示すように、電気絶縁板92に障壁92aを突出させて、リベット93から発生する金属蒸発物が第3の放電路制限部91に付着させ難くし、リベット93を介在させた第2の放電路制限部72と第3の放電路制限部91との短絡を発生させ難くしている。また、図38に示すように、電気絶縁板92の表面に切込み部92bを設け、金属蒸発物の付着面積の拡大化を図っている。同様に、図39に示すように、電気絶縁板92の裏面に切込み部92cを設け、金属蒸発物の付着面積の拡大化を図っている。
【0070】
[第13の実施形態]
図40,図41に示すように、ガス放電管95において、第1の放電路制限部76への無給電状態を達成させるために、導電板79を第1のステムピン9Cに接続させない。このようにすることで、第1の放電路制限部76は、外部電源と電気的に非接続状態になる。そして、第1の支持部67と第2の支持部70とは、光出射方向に打ち込まれた金属製のリベット96によって一体化が図られている。
【0071】
[第14の実施形態]
図42及び図43に示すように、ガス放電管97において、第2の放電路制限部72と第3の放電路制限部91とに異なる電位を印加するために、第2の放電路制限部72は、ステム65に立設させた第4のステムピン9Bの先端に電気的に接続させている。これに対し、第3の放電路制限部91は、ステム65に立設させた第5のステムピン9Eの先端部分に電気的に接続させている。なお、符号87Eは、ステムピン9Eを保護する電気絶縁性のチューブである。
【0072】
次に、前述したガス放電管を動作させるための種々の回路について、図面に基づいて説明する。なお、図44〜図47において、符号C1,C2は陰極部S用の端子、符号C3は陽極部、符号C4は第2の放電路制限部、符号C5は第3放電路制限部、符号1は主電源、符号2はトリガ電源、符号3は陰極加熱用電源、符号4はサイリスタである。また、第1の放電路制限部は、無給電の状態になっているので回路上には現れない。
【0073】
図44に示す第1の駆動回路について説明する。先ず、端子C1と端子C2間に電源3より電圧10W前後の電力を供給して陰極部Sを加熱させ、トリガ電源2によりコンデンサAを充電する。その後、主電源1により端子C1と陽極部C3との間に160V印加する。そして、陰極部Sが十分に加熱された時機を見計らって、スイッチBを切り換えて、コンデンサAからの給電によって、C1とC3との間に電圧350Vを印加し、端子C1とC4との間に電圧350Vを印加し、C1とC5との間に電圧350Vを印加する。
【0074】
このとき、陰極部Sと第2の放電路制限部C4との間に放電が発生し、陰極部Sと第2の放電路制限部C4との間の電圧が低下する。この電圧低下によって、第2の放電路制限部C4と第3の放電路制限部C5との電位差が増大し、第2の放電路制限部C4近傍に存在する荷電粒子が第3の放電路制限部C5に移動する。その結果、陰極部Sと第3の放電路制限部C5との間に放電が発生し、陰極部Sと第3の放電路制限部C5と間の電圧が低下する。なお、陰極部Sと第2の放電路制限部C4との間の放電は継続している。
【0075】
この電圧低下によって、第3の放電路制限部C5と陽極部C3との電位差が増大し、第3の放電路制限部C5近傍に存在する荷電粒子が陽極部C3に移動する。その結果、陰極部Sと陽極部C3との間に始動放電が発生することになる。なお、陰極部Sと第2及び第3の放電路制限部C4,C5との間の放電は継続している。そして、この始動放電に起因して、陰極部Sと陽極部C3との間の放電が主電源1によって維持できるようになり、ランプが点灯し続ける。なお、コンデンサAの放電が完了した時点で、始動放電は終了する。
【0076】
図45に示す第2の駆動回路について説明する。先ず、端子C1と端子C2間に電源3より電圧10W前後の電力を給電して陰極部Sを加熱させ、トリガ電源2によりコンデンサAを充電する。その後、主電源1により端子C1と陽極部C3との間に160V印加する。そして、陰極部Sが十分に加熱された時機を見計らって、スイッチBを切り換えて、コンデンサAからの給電によって、C1とC3との間に電圧350Vを印加し、C1とC4との間に電圧350Vを印加し、C1とC5との間に電圧350Vを印加する。
【0077】
このとき、陰極部Sと第2の放電路制限部C4との間に放電が発生し、陰極部Sと第2の放電路制限部C4との間の電圧が低下する。そして、リレースイッチR1と第2の放電路制限部C4との間に設けた電流検知部によって、陰極部Sと第2の放電路制限部C4との間の通電が検知されると、リレースイッチR1を開き、陰極部Sと第2の放電路制限部C4との間の放電を終了させる。
【0078】
その後、第2の放電路制限部C4近傍に存在する荷電粒子が第3の放電路制限部C5に移動する。その結果、陰極部Sと第2の放電路制限部C5との間に放電が発生し、陰極部Sと第3の放電路制限部C5と間の電圧が低下する。そして、リレースイッチR2と第3の放電路制限部C5との間に設けた電流検知部によって、陰極部Sと第3の放電路制限部C5との間の通電が検知されると、リレースイッチR2を開き、陰極部Sと第3の放電路制限部C5との間の放電を終了させる。
【0079】
その後、第3の放電路制限部C5近傍に存在する荷電粒子が陽極部C3に移動する。その結果、陰極部Sと陽極部C3との間に始動放電が発生することになる。そして、この始動放電に起因して、陰極部Sと陽極部C3との間の放電が主電源1によって維持できるようになり、ランプが点灯し続ける。
【0080】
図46に示す第3の駆動回路について説明する。先ず、端子C1と端子C2間に電源3より電圧10W前後の電力を供給して陰極部Sを加熱させる。その後、主電源1により、コンデンサAを充電し、端子C1と陽極部C3との間に160Vを印加し、抵抗P1,抵抗P2及び抵抗P3により電位勾配を形成する。そして、陰極部Sが十分に加熱された時機を見計らって、スイッチBをONにすることで、コンデンサAから電荷を放出させると同時にパルストランスTによって高電圧パルスを発生させる。
【0081】
このパルス電圧は、各バイパスコンデンサQ1〜Q3を介して第2の放電路制限部C4,第3の放電路制限部C5及び陽極部C3にそれぞれ印加される。そして、陰極部Sと第2の放電路制限部C4との間、第2の放電路制限部C4と第3の放電路制限部C5と間、及び第3の放電路制限部C5と陽極部C3との間に始動放電が発生する。そして、この始動放電に起因して、陰極部Sと陽極部C3との間の放電が主電源1によって維持できるようになり、ランプが点灯し続ける。なお、主電源1と陽極部C3との間に設けられた電流検知部により、陰極部Sと陽極部C3との間の放電形成確認を行った後、リレースイッチR1を開状態にして、始動放電を終了させる。
【0082】
図47に示す第4の駆動回路について説明する。先ず、端子C1と端子C2間に電源3より10W前後の電力を供給して陰極部Sを加熱させ、トリガ電源2によりコンデンサAを充電する。その後、主電源1により端子C1と陽極部C3との間に160V印加する。そして、陰極部Sが十分に加熱された時機を見計らって、スイッチBを切り換えて、C1とC3との間に電圧350Vを印加し、端子C1とサイリスタ4との間に電圧350Vを印加する。そして、トリガ電圧の発生により、サイリスタ4が通電状態になり、C1とC4との間に電圧350Vを印加し、C1とC5との間に電圧350Vを印加する。
【0083】
このとき、コンデンサAに充電した電荷によって、陰極部Sと第2の放電路制限部C4との間に放電が発生し、陰極部Sと第2の放電路制限部C4との間の電圧が低下する。この電圧低下によって、第2の放電路制限部C4と第3の放電路制限部C5との電位差が増大し、第2の放電路制限部C4近傍に存在する荷電粒子が第3の放電路制限部C5に移動する。その結果、陰極部Sと第3の放電路制限部C5との間に放電が発生し、陰極部Sと第3の放電路制限部C5と間の電圧が低下する。なお、陰極部Sと第2の放電路制限部C4との間の放電は継続している。
【0084】
この電圧低下によって、第3の放電路制限部C5と陽極部C3との電位差が増大し、第3の放電路制限部C5近傍に存在する荷電粒子が陽極部C3に移動する。その結果、陰極部Sと陽極部C3との間に始動放電が発生することになる。なお、陰極部Sと第2及び第3の放電路制限部C4,C5との間の放電は継続している。そして、この始動放電に起因して、陰極部Sと陽極部C3との間の放電が主電源1によって維持できるようになり、ランプが点灯し続ける。なお、C1とC4との間及びC1とC5との間のそれぞれの放電電流値の合計が、サイリスタ4を絶縁状態にする電流値以下になった時点で、C1とC4との間及びC1とC5との間のそれぞれの始動放電が終了する。
【0085】
本発明に係るガス放電管は、前述した実施形態に限定されるものではなく、
例えば、前述した第3の放電路制限部39,53,91は、複数枚で構成されてもよい。
【0086】
【発明の効果】
本発明によるガス放電管は、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、密封容器内にガスを封入し、密封容器内に配置した陽極部と陰極部との間で放電を発生させることにより、密封容器の光出射窓から外部に向けて所定の光を放出させるガス放電管において、陽極部と陰極部との間の放電路の途中に配置させて、放電路を狭窄する第1の開口をもった第1の放電路制限部と、第1の放電路制限部と陽極部との間の放電路の途中に配置させて、第1の開口より小さな開口面積で放電路を狭窄する第2の開口を有すると共に、外部電源に電気的に接続させる第2の放電路制限部と、を備え、第2の放電路制限部が電気絶縁部で支持され、第2の放電路制限部の周縁部が電気絶縁部で囲まれ、電気絶縁部の一部を第1の放電路制限部と第2の放電路制限部との間に配置させたことにより、高輝度化を実現しつつ始動性を良好にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るガス放電管の第1の実施形態を示す断面図である。
【図2】図1に示したガス放電管の断面図である。
【図3】陽極部の要部拡大断面図である。
【図4】図1のI−I線に沿う断面図である。
【図5】第2の放電路制限部を示す平面図である。
【図6】放電路制限部の要部拡大断面図である。
【図7】図1のII−II線に沿う断面図である。
【図8】図1のIII−III線に沿う断面図である。
【図9】陽極部の他の固定方法を示す断面図である。
【図10】第2の放電路制限部の他の固定方法を示す断面図である。
【図11】本発明に係るガス放電管の第2の実施形態を示す断面図である。
【図12】本発明に係るガス放電管の第3の実施形態を示す断面図である。
【図13】図12に示したガス放電管の断面図である。
【図14】本発明に係るガス放電管の第4の実施形態を示す断面図である。
【図15】図14に示したガス放電管の断面図である。
【図16】本発明に係るガス放電管の第5の実施形態を示す断面図である。
【図17】図16に示したガス放電管の断面図である。
【図18】図17に示したガス放電管の要部拡大断面図である。
【図19】図18の平面図である。
【図20】リベットによる固定方法の他の例を示す断面図である。
【図21】リベットによる固定方法の更に他の例を示す断面図である。
【図22】リベットによる固定方法の更に他の例を示す断面図である。
【図23】本発明に係るガス放電管の第6の実施形態を示す断面図である。
【図24】本発明に係るガス放電管の第7の実施形態を示す断面図である。
【図25】図24に示したガス放電管の断面図である。
【図26】本発明に係るガス放電管の第8の実施形態を示す断面図である。
【図27】図26に示したガス放電管の断面図である。
【図28】本発明に係るガス放電管の第9の実施形態を示す断面図である。
【図29】図28に示したガス放電管の断面図である。
【図30】本発明に係るガス放電管の第10の実施形態を示す断面図である。
【図31】図30のIV−IV線に沿う断面図である。
【図32】図30のV−V線に沿う断面図である。
【図33】本発明に係るガス放電管の第11の実施形態を示す断面図である。
【図34】本発明に係るガス放電管の第12の実施形態を示す断面図である。
【図35】図34のVI−VI線に沿う断面図である。
【図36】図35に示したガス放電管の要部拡大断面図である。
【図37】リベットによる固定方法の他の例を示す断面図である。
【図38】リベットによる固定方法の更に他の例を示す断面図である。
【図39】リベットによる固定方法の更に他の例を示す断面図である。
【図40】本発明に係るガス放電管の第13の実施形態を示す断面図である。
【図41】図40のVII−VII線に沿う断面図である。
【図42】本発明に係るガス放電管の第14の実施形態を示す断面図である。
【図43】図42のVIII−VIII線に沿う断面図である。
【図44】本発明に係るガス放電管に適用させる第1の駆動回路を示す図である。
【図45】本発明に係るガス放電管に適用させる第2の駆動回路を示す図である。
【図46】本発明に係るガス放電管に適用させる第3の駆動回路を示す図である。
【図47】本発明に係るガス放電管に適用させる第4の駆動回路を示す図である。
【符号の説明】
1,30,33,35,37,47,50,55,58,60,88,89,95,97…ガス放電管、2,62…密封容器、4,64…光出射窓、5,65…ステム、6,66…発光部組立体、7,10,14,67,70…支持部(電気絶縁部)、8,68…陽極部、9A…第1のステムピン、9B…第4のステムピン、9C…第3のステムピン、9D…第2のステムピン、9E…第5のステムピン、12,12A,38,51,72…第2の放電路制限部、13,73…第2の開口、16,76…第1の放電路制限部、18,78…第1の開口、18a,78a…ロート状部分、20,80…陰極部、39,53,91…第3の放電路制限部、42,94…第3の開口。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention particularly relates to a gas discharge tube for use as a light source for a spectroscope, chromatography, or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a technique in such a field, there is JP-A-6-310101. In the gas (deuterium) discharge tube described in this publication, two metal barriers are arranged on the discharge path of the anode and the cathode, and a small hole is formed in each metal barrier, and the discharge path is narrowed by the small hole. Yes. As a result, it is possible to obtain high-luminance light by a small hole on the discharge path. Further, when the number of metal partition walls is three or more, higher luminance can be obtained, and as the small holes are made smaller, higher luminance light can be obtained.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional gas discharge tube has the following problems. In other words, no voltage is applied to each metal barrier, and the small holes in each metal barrier are used only to narrow the discharge path. Therefore, it is possible to increase the brightness by narrowing the discharge path, but as described in this publication, the smaller the small hole is, the more the discharge starting voltage has to be significantly increased. The diameter of the small holes and the number of the metal partition walls are significantly limited.
[0004]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and in particular, an object of the present invention is to provide a gas discharge tube having good startability while realizing high luminance.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention encloses a gas in a sealed container, and generates a discharge between an anode part and a cathode part arranged in the sealed container, so that predetermined light is emitted from the light exit window of the sealed container to the outside. In the gas discharge tube to be released,
A first discharge path limiting portion having a first opening disposed in the middle of the discharge path between the anode portion and the cathode portion and constricting the discharge path;
A second opening that narrows the discharge path with a smaller opening area than the first opening is disposed in the middle of the discharge path between the first discharge path limiting portion and the anode portion, and is electrically connected to an external power source. A second discharge path limiting unit to be connected to,
The second discharge path limiting portion is supported by the electrical insulating portion, the peripheral portion of the second discharge path limiting portion is surrounded by the electrical insulating portion, and a part of the electrical insulating portion is connected to the first discharge path limiting portion and the second It arrange | positions between these discharge path restriction | limiting parts, It is characterized by the above-mentioned.
[0006]
When producing high-luminance light, it is not necessary to simply reduce the opening for constricting the discharge path, and the smaller it is, the more difficult it is to discharge at the time of starting the lamp. In order to improve the startability of the lamp, it is necessary to generate a significantly large potential difference between the cathode portion and the anode portion, and as a result, it has been confirmed by experiments that the life of the lamp is shortened. Therefore, in the gas discharge tube of the present invention, in order to obtain high-intensity light, the second opening of the second discharge path limiting portion is formed with a smaller opening area than the first opening, and the opening area is stepwise. I try to focus on. Further, in order to improve the starting performance of the lamp even if the discharge path is narrowed, a predetermined voltage is applied from the outside to the second discharge path limiting portion. As a result, a positive starting discharge that passes through the first opening is created between the cathode portion and the second discharge path limiting portion, so that the discharge at the time of starting is generated in the first and second openings. Can easily pass through, and the discharge between the cathode portion and the anode portion can be started quickly. With this configuration, it is easy to further reduce the area of the opening of the discharge path limiting portion while maintaining good startability without significantly increasing the voltage at the time of starting the lamp in order to promote higher brightness. Can be promoted.
[0007]
Further, it is preferable that the first discharge path limiting unit is electrically disconnected from the external power source. When such a configuration is adopted, the number of pins for introducing electricity can be reduced.
[0008]
In addition, when the first discharge path limiting unit is electrically connected to an external power source, it is preferable that a voltage higher than that of the first discharge path limiting unit is applied to the second discharge path limiting unit. When such a configuration is adopted, an appropriate discharge starting voltage is applied between the first discharge path limiting section and the second discharge path limiting section so as to correspond to the potential difference between the cathode section and the anode section. Thus, the starting discharge can be generated smoothly.
[0009]
Further, it is preferable that the first opening of the first discharge path limiting portion has a funnel-shaped portion whose diameter is reduced from the light exit window toward the anode portion. This funnel-shaped portion makes it easier for the discharge to converge in the first opening, and the arc ball can be reliably generated in this portion, and the arc ball can be prevented from spreading properly.
[0010]
In addition, it is preferable that the second discharge path limiting portion is disposed in contact with the electrically insulating support portion. When such a configuration is adopted, the second discharge path limiting portion can be arranged in a stable state in the sealed container.
[0011]
Further, it is preferable that the second discharge path limiting portion is sandwiched and fixed between the electric insulating portion and the support portion. In such a configuration, the second discharge path limiting portion is surely fixed in the sealed container in consideration of the assembly workability of the gas discharge tube. In addition, during the lamp operation, it is possible to prevent the movement of the second discharge path limiting portion due to thermal expansion that occurs when the second discharge path limiting portion reaches a high temperature.
[0012]
Further, it is preferable to further include a third discharge path limiting portion having a third opening disposed in the middle of the discharge path between the second discharge path limiting portion and the anode portion and constricting the discharge path. is there. This enables stepwise restriction of the discharge path by the cooperation of the openings of the discharge path limiting portions, thereby further increasing the brightness and further improving the startability.
[0013]
In addition, it is preferable that another electrical insulating portion is disposed between the second discharge path limiting portion and the third discharge path limiting portion. When such a configuration is adopted, different voltages can be applied to the second discharge path limiting unit and the third discharge path limiting unit, respectively, and the startability is improved.
[0014]
In addition, when the third discharge path limiting unit is electrically connected to an external power source, it is preferable to apply a higher voltage to the third discharge path limiting unit than to the second discharge path limiting unit. When such a configuration is adopted, an appropriate discharge starting voltage is applied between the second discharge path limiting section and the third discharge path limiting section so as to correspond to the potential difference between the cathode section and the anode section. Thus, the starting discharge can be generated smoothly.
[0015]
In addition, it is preferable that the third discharge path limiting portion is disposed in contact with the electrically insulating support portion. When such a structure is employ | adopted, a 3rd discharge path restriction | limiting part can be arrange | positioned in the stable state in a sealed container.
[0016]
Further, it is preferable that the third discharge path limiting portion is sandwiched and fixed between the electric insulating portion and the support portion. In such a configuration, the third discharge path limiting portion is surely fixed in the sealed container in consideration of the assembly workability of the gas discharge tube. In addition, during the lamp operation, it is possible to prevent the movement of the third discharge path limiting portion due to thermal expansion that occurs when the third discharge path limiting portion reaches a high temperature.
[0017]
In addition, it is preferable that the third discharge path limiting portion is sandwiched and fixed between another electrical insulating portion and the support portion. In such a configuration, the third discharge path limiting portion is surely fixed in the sealed container in consideration of the assembly workability of the gas discharge tube. In addition, during the lamp operation, it is possible to prevent the movement of the third discharge path limiting portion due to thermal expansion that occurs when the third discharge path limiting portion reaches a high temperature.
[0018]
[First Embodiment]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0019]
The light emitting
[0020]
As shown in FIGS. 1 and 2, the light emitting
[0021]
As shown in FIG. 5, a small hole (second opening) 13 having a diameter of 0.2 mm for constricting the discharge path is formed in the center of the discharge
[0022]
As shown in FIGS. 1, 2, and 6, the light emitting
[0023]
A
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
Here, the first discharge
[0027]
Further, the wall surface of the funnel-shaped
[0028]
As shown in FIGS. 1 and 8, the light emitting
[0029]
Further, the
[0030]
Further, in the
[0031]
The light emitting
[0032]
Furthermore, as shown in FIGS. 1 to 3, the eight stem pins 9 </ b> A to 9 </ b> D that are erected on the
[0033]
Such a
[0034]
Next, the operation of the above-described head-on type
[0035]
First, about 20 seconds before discharge, power of about 10 W is supplied from an external power source to the
[0036]
After the preparation is completed, a trigger voltage of about 350 V is applied from the external power source to the second discharge
[0037]
When such a starting discharge occurs, arc discharge is maintained between the
[0038]
In the above description of the operation, the first stem pin 9 </ b> C is used to hold the light emitting
[0039]
Next, other embodiments of the gas discharge tube will be described. However, the description thereof is substantially different from that of the first embodiment, and the same or equivalent components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. A description thereof will be omitted.
[0040]
[Second Embodiment]
As shown in FIG. 11, in the
[0041]
[Third Embodiment]
As shown in FIGS. 12 and 13, in the
[0042]
[Fourth Embodiment]
As shown in FIGS. 14 and 15, in the
[0043]
[Fifth Embodiment]
As shown in FIGS. 16, 17, and 18, in the
[0044]
Further, as shown in FIGS. 16 and 19, in order to apply different potentials to the second discharge
[0045]
A
[0046]
During the operation of the lamp, if the
[0047]
[Sixth Embodiment]
As shown in FIG. 23, in the
[0048]
[Seventh Embodiment]
As shown in FIGS. 24 and 25, in the
[0049]
[Eighth Embodiment]
As shown in FIGS. 26 and 27, in the
[0050]
[Ninth Embodiment]
As shown in FIGS. 28 and 29, in the
[0051]
[Tenth embodiment]
The
[0052]
The light emitting
[0053]
Further, the light emitting
[0054]
A small hole (second opening) 73 having a diameter of 0.2 mm for constricting the discharge path is formed in the center of the second discharge
[0055]
In order to load the first discharge
[0056]
The
[0057]
A
[0058]
Here, the first discharge
[0059]
Further, the wall surface of the funnel-shaped
[0060]
In the light emitting
[0061]
Further, the
[0062]
Further, in the
[0063]
The light emitting
[0064]
Since the operation principle of the side-on
[0065]
Next, another embodiment of the side-on type gas discharge tube will be described. However, the description is substantially different from that of the tenth embodiment, and the same or equivalent components as those of the tenth embodiment. Are given the same reference numerals and their description is omitted.
[0066]
[Eleventh embodiment]
As shown in FIG. 33, in the
[0067]
[Twelfth embodiment]
As shown in FIGS. 34, 35 and 36, in the
[0068]
Further, a
[0069]
During the operation of the lamp, spatter is generated from the head portion of the
[0070]
[Thirteenth embodiment]
As shown in FIGS. 40 and 41, in the
[0071]
[Fourteenth embodiment]
42 and 43, in the
[0072]
Next, various circuits for operating the above-described gas discharge tube will be described with reference to the drawings. 44 to 47, reference numerals C1 and C2 are terminals for the cathode part S, reference numeral C3 is an anode part, reference numeral C4 is a second discharge path limiting part, reference numeral C5 is a third discharge path limiting part,
[0073]
The first drive circuit shown in FIG. 44 will be described. First, power of about 10 W is supplied from the
[0074]
At this time, a discharge occurs between the cathode portion S and the second discharge path limiting portion C4, and the voltage between the cathode portion S and the second discharge path limiting portion C4 decreases. Due to this voltage drop, the potential difference between the second discharge path limiting unit C4 and the third discharge path limiting unit C5 increases, and charged particles existing in the vicinity of the second discharge path limiting unit C4 become the third discharge path limited. Move to part C5. As a result, a discharge occurs between the cathode part S and the third discharge path limiting part C5, and the voltage between the cathode part S and the third discharge path limiting part C5 decreases. Note that the discharge between the cathode portion S and the second discharge path limiting portion C4 continues.
[0075]
Due to this voltage drop, the potential difference between the third discharge path limiting part C5 and the anode part C3 increases, and the charged particles existing in the vicinity of the third discharge path limiting part C5 move to the anode part C3. As a result, a starting discharge is generated between the cathode portion S and the anode portion C3. Note that the discharge between the cathode portion S and the second and third discharge path limiting portions C4 and C5 continues. Then, due to this starting discharge, the discharge between the cathode portion S and the anode portion C3 can be maintained by the
[0076]
The second drive circuit shown in FIG. 45 will be described. First, power of about 10 W is supplied from the
[0077]
At this time, a discharge occurs between the cathode portion S and the second discharge path limiting portion C4, and the voltage between the cathode portion S and the second discharge path limiting portion C4 decreases. When the current detection unit provided between the relay switch R1 and the second discharge path limiting unit C4 detects the energization between the cathode unit S and the second discharge path limiting unit C4, the relay switch R1 is opened, and the discharge between the cathode part S and the second discharge path limiting part C4 is terminated.
[0078]
Thereafter, the charged particles existing in the vicinity of the second discharge path limiting unit C4 move to the third discharge path limiting unit C5. As a result, a discharge occurs between the cathode portion S and the second discharge path limiting portion C5, and the voltage between the cathode portion S and the third discharge path limiting portion C5 decreases. When the current detection unit provided between the relay switch R2 and the third discharge path limiting unit C5 detects energization between the cathode part S and the third discharge path limiting unit C5, the relay switch R2 is opened, and the discharge between the cathode portion S and the third discharge path limiting portion C5 is terminated.
[0079]
Thereafter, charged particles existing in the vicinity of the third discharge path limiting portion C5 move to the anode portion C3. As a result, a starting discharge is generated between the cathode portion S and the anode portion C3. Then, due to this starting discharge, the discharge between the cathode portion S and the anode portion C3 can be maintained by the
[0080]
The third drive circuit shown in FIG. 46 will be described. First, the cathode part S is heated by supplying power of about 10 W from the
[0081]
This pulse voltage is applied to the second discharge path limiting section C4, the third discharge path limiting section C5 and the anode section C3 via the bypass capacitors Q1 to Q3, respectively. And between the cathode part S and the second discharge path limiting part C4, between the second discharge path limiting part C4 and the third discharge path limiting part C5, and between the third discharge path limiting part C5 and the anode part. A starting discharge occurs with C3. Then, due to this starting discharge, the discharge between the cathode portion S and the anode portion C3 can be maintained by the
[0082]
The fourth drive circuit shown in FIG. 47 will be described. First, power of about 10 W is supplied from the
[0083]
At this time, the electric charge charged in the capacitor A causes a discharge between the cathode part S and the second discharge path limiting part C4, and the voltage between the cathode part S and the second discharge path limiting part C4 is reduced. descend. Due to this voltage drop, the potential difference between the second discharge path limiting unit C4 and the third discharge path limiting unit C5 increases, and charged particles existing in the vicinity of the second discharge path limiting unit C4 become the third discharge path limited. Move to part C5. As a result, a discharge occurs between the cathode part S and the third discharge path limiting part C5, and the voltage between the cathode part S and the third discharge path limiting part C5 decreases. Note that the discharge between the cathode portion S and the second discharge path limiting portion C4 continues.
[0084]
Due to this voltage drop, the potential difference between the third discharge path limiting part C5 and the anode part C3 increases, and the charged particles existing in the vicinity of the third discharge path limiting part C5 move to the anode part C3. As a result, a starting discharge is generated between the cathode portion S and the anode portion C3. Note that the discharge between the cathode portion S and the second and third discharge path limiting portions C4 and C5 continues. Then, due to this starting discharge, the discharge between the cathode portion S and the anode portion C3 can be maintained by the
[0085]
The gas discharge tube according to the present invention is not limited to the embodiment described above,
For example, the above-described third discharge
[0086]
【Effect of the invention】
Since the gas discharge tube according to the present invention is configured as described above, the following effects are obtained. That is, by enclosing gas in a sealed container and generating discharge between the anode part and the cathode part arranged in the sealed container, predetermined light is emitted from the light exit window of the sealed container to the outside. In the gas discharge tube, a first discharge path limiting portion having a first opening that is disposed in the middle of the discharge path between the anode portion and the cathode portion and narrows the discharge path, and a first discharge path limit A second opening disposed in the middle of the discharge path between the first section and the anode section to narrow the discharge path with an opening area smaller than the first opening and electrically connected to an external power source A discharge path limiting portion, the second discharge path limiting portion is supported by the electrical insulating portion, the peripheral portion of the second discharge path limiting portion is surrounded by the electrical insulating portion, and a part of the electrical insulating portion is By arranging between the discharge
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a gas discharge tube according to the present invention.
2 is a cross-sectional view of the gas discharge tube shown in FIG.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of an anode part.
4 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
FIG. 5 is a plan view showing a second discharge path limiting portion.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a discharge path limiting portion.
7 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
8 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing another fixing method of the anode part.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing another fixing method of the second discharge path limiting portion.
FIG. 11 is a sectional view showing a second embodiment of the gas discharge tube according to the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a third embodiment of a gas discharge tube according to the present invention.
13 is a cross-sectional view of the gas discharge tube shown in FIG.
FIG. 14 is a sectional view showing a fourth embodiment of the gas discharge tube according to the present invention.
15 is a cross-sectional view of the gas discharge tube shown in FIG.
FIG. 16 is a sectional view showing a fifth embodiment of the gas discharge tube according to the present invention.
17 is a cross-sectional view of the gas discharge tube shown in FIG.
18 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the gas discharge tube shown in FIG.
FIG. 19 is a plan view of FIG. 18;
FIG. 20 is a cross-sectional view showing another example of a fixing method using rivets.
FIG. 21 is a cross-sectional view showing still another example of a fixing method using rivets.
FIG. 22 is a cross-sectional view showing still another example of a fixing method using rivets.
FIG. 23 is a sectional view showing a sixth embodiment of the gas discharge tube according to the present invention.
FIG. 24 is a sectional view showing a seventh embodiment of the gas discharge tube according to the present invention.
25 is a cross-sectional view of the gas discharge tube shown in FIG. 24. FIG.
FIG. 26 is a cross-sectional view showing an eighth embodiment of the gas discharge tube according to the present invention.
27 is a sectional view of the gas discharge tube shown in FIG. 26. FIG.
FIG. 28 is a cross-sectional view showing a ninth embodiment of the gas discharge tube according to the present invention.
29 is a cross-sectional view of the gas discharge tube shown in FIG. 28. FIG.
30 is a sectional view showing a tenth embodiment of a gas discharge tube according to the present invention. FIG.
31 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
32 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 30. FIG.
FIG. 33 is a sectional view showing an eleventh embodiment of a gas discharge tube according to the present invention.
FIG. 34 is a sectional view showing a twelfth embodiment of the gas discharge tube according to the present invention.
35 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 34.
36 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the gas discharge tube shown in FIG. 35. FIG.
FIG. 37 is a cross-sectional view showing another example of a fixing method using rivets.
FIG. 38 is a cross-sectional view showing still another example of a fixing method using rivets.
FIG. 39 is a cross-sectional view showing still another example of a fixing method using rivets.
FIG. 40 is a sectional view showing a thirteenth embodiment of the gas discharge tube according to the present invention.
41 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG. 40. FIG.
FIG. 42 is a sectional view showing a fourteenth embodiment of a gas discharge tube according to the present invention.
43 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 42. FIG.
FIG. 44 is a diagram showing a first drive circuit applied to the gas discharge tube according to the present invention.
FIG. 45 is a diagram showing a second drive circuit applied to the gas discharge tube according to the present invention.
FIG. 46 is a diagram showing a third drive circuit applied to the gas discharge tube according to the present invention.
FIG. 47 is a diagram showing a fourth drive circuit applied to the gas discharge tube according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 30, 33, 35, 37, 47, 50, 55, 58, 60, 88, 89, 95, 97 ... gas discharge tube, 2, 62 ... sealed container, 4, 64 ... light exit window, 5,65 ... Stem, 6, 66 ... Light emitting part assembly, 7, 10, 14, 67, 70 ... Support part (electrical insulating part), 8, 68 ... Anode part, 9A ... First stem pin, 9B ... Fourth stem pin , 9C ... third stem pin, 9D ... second stem pin, 9E ... fifth stem pin, 12, 12A, 38, 51, 72 ... second discharge path limiting portion, 13, 73 ... second opening, 16 76, first discharge path limiting portion, 18, 78 ... first opening, 18a, 78a ... funnel-shaped portion, 20, 80 ... cathode portion, 39, 53, 91 ... third discharge path limiting portion, 42 , 94 .. Third opening.
Claims (11)
前記陽極部と前記陰極部との間の放電路の途中に配置させて、前記放電路を狭窄する第1の開口をもった第1の放電路制限部と、
前記第1の放電路制限部と前記陽極部との間の放電路の途中に配置させて、前記第1の開口より小さな開口面積で前記放電路を狭窄する第2の開口を有すると共に、外部電源に電気的に接続させる第2の放電路制限部と、を備え、
前記第2の放電路制限部が電気絶縁部で支持され、前記第2の放電路制限部の周縁部が前記電気絶縁部で囲まれ、前記電気絶縁部の一部を前記第1の放電路制限部と前記第2の放電路制限部との間に配置させることを特徴とするガス放電管。Gas is sealed in a sealed container, and a predetermined light is emitted from the light exit window of the sealed container to the outside by generating a discharge between the anode part and the cathode part arranged in the sealed container. In the gas discharge tube,
A first discharge path limiting portion having a first opening disposed in the middle of the discharge path between the anode part and the cathode part and constricting the discharge path;
A second opening that is disposed in the middle of the discharge path between the first discharge path limiting portion and the anode portion and narrows the discharge path with an opening area smaller than the first opening; A second discharge path limiting portion that is electrically connected to the power source,
The second discharge path limiting portion is supported by an electric insulating portion, a peripheral portion of the second discharge path limiting portion is surrounded by the electric insulating portion, and a part of the electric insulating portion is part of the first discharge path. A gas discharge tube, wherein the gas discharge tube is disposed between a limiting portion and the second discharge path limiting portion.
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