JP2979591B2 - Low pressure discharge lamp - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、紫外線光化学反応用の光源等に使用される
低圧放電灯に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a low-pressure discharge lamp used as a light source for an ultraviolet photochemical reaction.

（従来の技術） 紫外線光源を用いた光化学反応装置は種々の分野に採
用されており、例えば光CVD（Chemical Vapor Depositi
on）法によるSi薄膜の合成、レジストの光硬化および光
アッシングあるいは光洗浄等を始めとする半導体製造関
連などにおいて広く普及し、かつその応用分野の伸びも
著しい。(Prior Art) Photochemical reaction apparatuses using an ultraviolet light source have been adopted in various fields, for example, photo CVD (Chemical Vapor Depositi).
It is widely used in the semiconductor manufacturing related fields such as synthesis of Si thin film by on-method, photo-hardening of resist and photo-ashing or photo-washing, and its application field is remarkably growing.

また、水の浄化、減菌処理や食肉の殺菌処理などにお
いても短波長の紫外線を照射する技術の研究および開発
が急速に進みつつある。In addition, research and development of technology for irradiating short-wavelength ultraviolet rays in water purification, sterilization treatment, meat sterilization treatment, and the like are rapidly progressing.

これらの分野においては、短波長紫外線を効率よく照
射する光源の開発が望まれており、このため、低圧水銀
紫外線放電灯が用いられている。In these fields, it is desired to develop a light source for efficiently irradiating short-wavelength ultraviolet rays. For this reason, a low-pressure mercury ultraviolet discharge lamp is used.

低圧水銀放電灯は、紫外線を透過する石英ガラス等か
らなる発光管の両端に電極を封装するとともに、この発
光管内に水銀および希ガスを封入し、この水銀主体の蒸
気を低圧状態で放電させて水銀の共鳴線254nmのおよび1
85nmを始めとする短波長紫外線領域の光を効率よく放射
するようになっている。In a low-pressure mercury discharge lamp, electrodes are sealed at both ends of an arc tube made of quartz glass or the like that transmits ultraviolet light, mercury and a rare gas are sealed in the arc tube, and the mercury-based vapor is discharged at a low pressure. Mercury resonance line 254nm and 1
It efficiently emits light in the short wavelength ultraviolet region including 85 nm.

ところが、最近において益々低圧水銀放電灯の出力向
上が求められるようになり、超高出力タイプのランプの
実用化が試みられつつある。However, recently, the output of low-pressure mercury discharge lamps has been increasingly required to be improved, and practical use of ultra-high-power type lamps is being attempted.

超高出力タイプのランプとして、特公昭63−49340号
公報に記載されているように、石英ガラス製の発光管の
両端部にそれぞれ陽極と陰極を別個に設け、一端側の陽
極と他端側の陰極との間、および一端側の陰極と他端側
の陽極との間で、交互に放電させるようにしたランプが
提案されている。このようにそれぞれ陽極と陰極を互い
に別個に設けると、陰極を小形にして放熱を小さくする
ことができ、逆に陽極を大形にして放熱を大きくし、こ
れら電極の損失を低減でき、つまり電極効率を高めるこ
とができるので、発光効率を向上させることができる利
点がある。As described in JP-B-63-49340, an anode and a cathode are separately provided at both ends of an arc tube made of quartz glass, and the anode at one end and the anode at the other end are described as Japanese Patent Publication No. 63-49340. A lamp has been proposed in which discharge is alternately performed between the negative electrode and the negative electrode and between the negative electrode on one end and the positive electrode on the other end. When the anode and the cathode are provided separately from each other in this way, the heat dissipation can be reduced by reducing the size of the cathode, and the heat dissipation can be increased by increasing the size of the anode, and the loss of these electrodes can be reduced. Since the efficiency can be increased, there is an advantage that the luminous efficiency can be improved.

ところで、上記公報に記載されたランプの陽極および
陰極は、第５図に示す構造を採用していた。By the way, the anode and the cathode of the lamp described in the above publication have adopted the structure shown in FIG.

すなわち、図において32は、紫外線透過率の高い石英
ガラスからなる発光管であり、この発光管１の両端部は
ステム33、33（一方のみ図示する）が封止されている。
これらステム33、33にはそれぞれ陽極34と陰極35が封装
されている。陽極34は、タングステンＷなどからなる円
板形をなし、この陽極34の背部にタングステンのコイル
フィラメントからなる陰極35を配置してある。陰極35の
放電空間側前方に円板形の陽極34を配置するのは、陽極
34に突入する高速電子から陰極35を保護しようとするた
めである。That is, in the figure, 32 is an arc tube made of quartz glass having a high ultraviolet transmittance, and both ends of the arc tube 1 are sealed with stems 33, 33 (only one is shown).
An anode 34 and a cathode 35 are sealed in these stems 33, 33, respectively. The anode 34 has a disk shape made of tungsten W or the like, and a cathode 35 made of a tungsten coil filament is arranged behind the anode 34. The disk-shaped anode 34 is arranged in front of the cathode 35 on the discharge space side because the anode 35
This is because the cathode 35 is to be protected from high-speed electrons entering the 34.

なお、36はリード線である。 36 is a lead wire.

この発光管32には、所定量の水銀またはアマルガム
と、始動用のアルゴンガスが封入されている。The arc tube 32 is filled with a predetermined amount of mercury or amalgam and a starting argon gas.

このような低圧水銀紫外線放電灯は交流電源に接続さ
れ、一端側の陽極34と他端側の陰極35との間に半波電流
成分を流してこれらの間で放電させ、次に一端側の陰極
35と他端側の陽極34との間に逆半波電流成分を流してこ
れらの間で放電させ、このように交互に放電を繰り返し
て点灯を継続する。Such a low-pressure mercury ultraviolet discharge lamp is connected to an AC power supply, flows a half-wave current component between an anode 34 on one end and a cathode 35 on the other end to discharge between them, and then discharges one end. cathode
A reverse half-wave current component is caused to flow between the anode 35 and the anode 34 on the other end to cause discharge between them, and thus the discharge is alternately repeated to continue lighting.

このような放電により水銀主体の蒸気が低圧状態で励
起され、この結果水銀の共鳴線254nmや185nmを始めとす
る短波長紫外線領域の光を放射する。Such discharge excites mercury-based vapor at a low pressure, and as a result emits light in the short-wavelength ultraviolet region including the mercury resonance lines 254 nm and 185 nm.

しかしながら、出力を高めるために放電電流を増そう
とすると、電極を大形にする必要があり、従来の電極構
造においては次のような問題が生じる。However, in order to increase the discharge current in order to increase the output, it is necessary to increase the size of the electrode, and the following problem occurs in the conventional electrode structure.

すなわち、陰極35から放出される電子はこの前方に配
置された円板形の陽極34を迂回して他端側の陽極に向か
うものであるが、この場合前方に配置された円板形の陽
極34が発光管32の管壁との間に狭隘空間を形成している
ので上記電子はこの狭隘空間を通過することになる。こ
の時、単位長さ当りの入力を増したランプ、例えば1.5W
/cm以上としたランプでは、大部分の電子が管壁に衝突
し、管壁を負に帯電させる。このため水銀イオンが管壁
に吸引されて管壁内に侵入し、管壁を灰色系に着色させ
るとともに、高出力の紫外線を長期に亘り吸収して石英
ガラスに微細なクラックを発生させ、機械的強度を低下
させる不具合がある。In other words, the electrons emitted from the cathode 35 are directed to the anode on the other end side, bypassing the disk-shaped anode 34 disposed in front of the cathode 35, and in this case, the disk-shaped anode disposed in front thereof. Since the 34 forms a narrow space with the tube wall of the arc tube 32, the electrons pass through the narrow space. At this time, a lamp with increased input per unit length, for example, 1.5W
In a lamp of more than / cm, most electrons collide with the tube wall and charge the tube wall negatively. For this reason, mercury ions are attracted to the tube wall and penetrate into the tube wall, coloring the tube wall grayish, and absorbing high-power ultraviolet rays over a long period of time to generate fine cracks in the quartz glass, There is a problem that the target strength is reduced.

この結果、発光管バルブの黒化を促し紫外線出力の低
下を招くとともに、反応槽内でランプが破損し、洗浄系
を汚染するなどの不具合が心配される。As a result, blackening of the arc tube bulb is promoted to cause a decrease in ultraviolet output, and there is a fear that lamps may be damaged in the reaction tank and the cleaning system may be contaminated.

このようなことから、本発明者等は、発光管の両端部
にそれぞれ設けられる陽極をコイル形に形成し、このコ
イル形陽極の先端よりも後方に陰極を配置した構造をも
つランプを提案した。For this reason, the present inventors have proposed a lamp having a structure in which anodes provided at both ends of an arc tube are formed in a coil shape, and a cathode is disposed behind the tip of the coil-shaped anode. .

このように構成すれば、陰極から放出される電子はこ
れより前のコイル形陽極の前面開口部から他端側の陽極
に向かって飛び出すので、電子がバルブ端部の管壁に衝
突するのが防止され、このため、水銀イオンが管壁に吸
引されるのが防止され、管壁の早期黒化や機械的強度の
低下が防止される。また、コイル形陽極により陰極を包
囲すれば、陰極物質が飛散したり、陰極に保持されるエ
ミッタが飛散しても、周囲を覆うコイル形陽極により管
壁に付着するのが阻止され、この点でも管壁の黒化が防
止される。さらに陰極は周囲を囲われた陽極により保温
されるようになるから、加熱電流が少なくてすみ、電極
効率が向上するなどの利点がある。With this configuration, the electrons emitted from the cathode jump out from the front opening of the coiled anode toward the anode on the other end side, so that the electrons collide with the tube wall at the bulb end. Thus, mercury ions are prevented from being sucked into the tube wall, and early blackening of the tube wall and reduction in mechanical strength are prevented. Also, if the cathode is surrounded by the coiled anode, even if the cathode material is scattered or the emitter held by the cathode is scattered, the coiled anode covering the periphery prevents the cathode material from adhering to the tube wall. However, blackening of the tube wall is prevented. Further, since the cathode is kept warm by the surrounding anode, there is an advantage that the heating current is small and the electrode efficiency is improved.

（発明が解決しようとする課題） ところが、このようなコイル形陽極を用いたランプに
おいても、バルブの早期黒化を生じたり、再点弧が不安
定になって立消えし易くなる場合があることが判明し
た。(Problems to be Solved by the Invention) However, even in a lamp using such a coil-type anode, there is a case where the bulb may be blackened at an early stage, or the re-ignition may become unstable and the lamp may be easily extinguished. There was found.

すなわち、上記のように一方の陽極と他方の陰極との
間、および一方の陰極と他方の陽極との間で交互に放電
を行わせるランプの場合、陰極から常に熱電子が放出さ
れるように作動させているが、交互に動作する陽極も温
度上昇する。このため、特にコイルによって形成された
陽極における放電空間側に臨む最先端のコイルの１ター
ン目の熱容量が陽極の機能に影響を及ぼすことが判っ
た。That is, as described above, in the case of a lamp in which discharge is performed alternately between one anode and the other cathode and between one cathode and the other anode, the cathode always emits thermoelectrons. While operating, the temperature of the alternating anode also rises. For this reason, it turned out that especially the heat capacity of the first turn of the state-of-the-art coil facing the discharge space side of the anode formed by the coil affects the function of the anode.

この温度上昇を低減するために、コイル先端の１ター
ン目のコイル径を大きくするなどの構成でワイヤの重量
を増大した場合、熱容量が大きくなることに伴い温度上
昇をて低減できるが、再点弧電圧が上昇する不具合が発
生し、電源電圧の低下などにより立消えする。If the weight of the wire is increased by, for example, increasing the diameter of the coil at the first turn of the coil in order to reduce the temperature rise, the temperature rise can be reduced due to the increase in the heat capacity. A problem occurs in which the arc voltage increases, and the arc voltage disappears due to a decrease in the power supply voltage or the like.

さらに、再点弧電圧に着目して、コイル先端の１ター
ン目のコイル径を小さくするなどの構成でワイヤの重量
を減じた場合、この部分の熱容量が少なくなって過剰に
温度上昇し、ワイヤ物質が飛散し、バルブ壁に付着して
早期黒化を発生させることがある。Furthermore, if the weight of the wire is reduced by focusing on the re-ignition voltage and reducing the diameter of the coil at the first turn of the coil, the heat capacity of this portion decreases and the temperature rises excessively. Substances may splatter and adhere to the valve walls, causing premature blackening.

本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、
その目的とするのは、コイル形陽極を用いて交互に放電
させるランプにおいて、バルブの早期黒化や再点弧電圧
の上昇による立消えなどを防止することができる低圧放
電灯を提供しようとするものである。The present invention has been made based on such circumstances,
An object of the present invention is to provide a low-pressure discharge lamp that can prevent early blackening of a bulb or extinguishment due to an increase in a re-ignition voltage in a lamp that discharges alternately using a coil-type anode. It is.

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、ランプ電力をＰ（KW＝キロワット）、コイ
ル形陽極のコイル先端１ターン目の重量をＭ（ｇ）とし
た場合、0.6≦M/P≦20としたことを特徴とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) According to the present invention, when the lamp power is P (KW = kilowatt) and the weight of the first turn of the coil of the coil anode is M (g), 0.6 ≦ M / P ≦ 20.

（作 用） 本発明の構成によれば、陽極の動作特性に影響を与え
るコイル先端１ターン目の熱容量が最適な領域に規制さ
れ、バルブの早期黒化や再点弧電圧の上昇による立消え
などを防止することができる。(Operation) According to the configuration of the present invention, the heat capacity of the first turn of the coil, which affects the operating characteristics of the anode, is regulated to an optimal region, and the blackening of the valve early and the disappearance due to the rise of the re-ignition voltage, etc. Can be prevented.

（実施例） 以下本発明について、第１図ないし第３図に示す一実
施例にもとづき説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described based on an example shown in FIGS. 1 to 3.

第２図において１は低圧水銀放電灯であり、本実施例
の放電灯１は、石英ガラスよりなるＵ字形に屈曲された
発光管２を備えており、この発光管２は例えば、内径24
mmの合成石英ガラス管からなる。In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a low-pressure mercury discharge lamp. The discharge lamp 1 of this embodiment includes an arc tube 2 made of quartz glass and bent in a U-shape.
It consists of a synthetic quartz glass tube of mm.

発光管２の端部は第１図に示す構造をなしており、３
はステム、４は陽極、５は陰極、６はリード線である。The end of the arc tube 2 has the structure shown in FIG.
Is a stem, 4 is an anode, 5 is a cathode, and 6 is a lead wire.

陽極４は円形の２層コイルにより形成されており、た
とえば線径1.2mmのタングステンワイヤを外径20mm、巻
数８ターンの密着巻した１層目コイルを形成し、この外
に巻数３ターンの２層目コイルを巻戻し形成してある。The anode 4 is formed of a circular two-layer coil. For example, a first-layer coil in which a tungsten wire having a wire diameter of 1.2 mm is closely wound with an outer diameter of 20 mm and 8 turns is formed. The layer coil is unwound.

また、陰極５はフィラメント軸がバルブ軸と直交する
ように配置されており、この陰極５は陽極４の前端部よ
りも放電空間側に突出することがないように配置されて
いる。The cathode 5 is arranged such that the filament axis is orthogonal to the bulb axis, and the cathode 5 is arranged so as not to protrude more toward the discharge space than the front end of the anode 4.

そして、上記コイル形陽極４は、陰極５に接続された
一方のリード線６に接続されているものである。The coiled anode 4 is connected to one lead wire 6 connected to the cathode 5.

この発光管２には、例えば50mgの水銀と、0.05〜0.8t
orr、具体的には0.5torrのアルゴンガスが封入されてい
る。なお、７はＵ字形をなす発光管１の直線部間に介挿
された補強部材である。For example, 50 mg of mercury and 0.05 to 0.8 t
Orr, specifically, 0.5 torr argon gas is sealed. Reference numeral 7 denotes a reinforcing member inserted between the straight portions of the arc tube 1 having a U-shape.

この低圧水銀放電灯１は、第２図に示すように、点灯
回路装置10を介して交流電源11に接続されている。点灯
回路装置10は整流平滑回路12、パワーFET（電界効果ト
ランジスタ）を含む矩形波インバータ回路13を備えてい
る。なお、パワーFET13には、周波数調整用および電流
調整用の可変抵抗器14、15が設けられている。The low-pressure mercury discharge lamp 1 is connected to an AC power supply 11 via a lighting circuit device 10, as shown in FIG. The lighting circuit device 10 includes a rectifying / smoothing circuit 12 and a rectangular wave inverter circuit 13 including a power FET (field effect transistor). The power FET 13 is provided with variable resistors 14 and 15 for frequency adjustment and current adjustment.

交流電源11は、たとえば200Vの商用電源であり、この
電源11には上記整流平滑回路12、矩形波インバータ回路
13の外に、ヒータトランス16、16が接続されている。The AC power supply 11 is, for example, a commercial power supply of 200 V, and the power supply 11 includes the rectifying / smoothing circuit 12 and the rectangular wave inverter circuit.
In addition to 13, heater transformers 16 and 16 are connected.

ヒータトランス16、16はそれぞれ陰極５、５に接続さ
れ、したがってこれら陰極５、５は常に発熱して熱電子
を放出する熱陰極となっている。The heater transformers 16, 16 are connected to the cathodes 5, 5, respectively. Therefore, these cathodes 5, 5 are hot cathodes which always generate heat and emit thermoelectrons.

なお、第２図では図示を省略したが、上記矩形波イン
バータ回路手段には始動回路が組込まれており、この始
動回路は始動時に電源電圧に300V波高値の全波整流電圧
を重畳して電極に印加するようになっている。そして、
この始動回路はランプ始動後にはランプの両極間の電圧
低下を検出して図示しないリレーを働かせて矩形波イン
バータ回路から電気的に切離されるようになっている。Although not shown in FIG. 2, a starting circuit is incorporated in the rectangular wave inverter circuit means, and the starting circuit superimposes a full-wave rectified voltage having a peak value of 300 V on the power supply voltage at the time of starting, and the electrode is turned on. To be applied. And
This starting circuit detects the voltage drop between the two poles of the lamp after the lamp is started, and operates a relay (not shown) to be electrically disconnected from the rectangular wave inverter circuit.

このような実施例における低圧水銀放電灯１は、発光
長が670mm、定格入力500W、放電電流７アンペアとなる
ようにして点灯されるようになっており、したがって単
位長さ当りの入力は1.5W/cm以上、つまり7.4W/cmとなっ
ている。The low-pressure mercury discharge lamp 1 in such an embodiment is illuminated so as to have a light emission length of 670 mm, a rated input of 500 W, and a discharge current of 7 amps, and therefore has an input of 1.5 W per unit length. / cm or more, that is, 7.4 W / cm.

そして、このランプは、ランプ電力をＰ（KW＝キロワ
ット）、上記コイル形陽極のコイル先端の１ターン目の
タングステンワイヤの重量をＭ（ｇ）とした場合、 0.6≦M/P≦20 に設定されている。In this lamp, when the lamp power is P (KW = kilowatt) and the weight of the first turn tungsten wire at the coil tip of the coiled anode is M (g), 0.6 ≦ M / P ≦ 20. Have been.

本実施例は定格入力500Wであるから、 0.3（ｇ）≦Ｍ≦10（ｇ） に設定されている。 In this embodiment, the rated input is 500 W, so that 0.3 (g) ≦ M ≦ 10 (g) is set.

このようなランプの作用および数値的限定の理由につ
いて説明する。The operation of such a lamp and the reason for the numerical limitation will be described.

ランプ１を点灯回路10を通じて電源11に接続して点灯
させた場合、陰極５、５はヒータトランス16、16を介し
て交流電源11に接続されているので、これら陰極５、５
が常に発熱して熱電子を放出し、熱陰極となっている。When the lamp 1 is connected to the power supply 11 through the lighting circuit 10 and turned on, the cathodes 5 and 5 are connected to the AC power supply 11 via the heater transformers 16 and 16.
Always generate heat and emit thermoelectrons, forming a hot cathode.

そして、整流平滑回路12およびパワーFETを含む矩形
波インバータ回路13の作用により、電源の正弦波は、第
３図に示される矩形波に変換され、この矩形波は周波数
調整用および電流調整用の可変抵抗器14、15により調整
されて各陽極４および陰極５間に与えられる。The sine wave of the power supply is converted into the rectangular wave shown in FIG. 3 by the operation of the rectifying / smoothing circuit 12 and the rectangular wave inverter circuit 13 including the power FET, and this rectangular wave is used for frequency adjustment and current adjustment. The voltage is adjusted by the variable resistors 14 and 15 and applied between each anode 4 and cathode 5.

このため、低圧水銀放電灯１は、一端側の陽極４と他
端側の陰極５との間に矩形または台形波の半波整流電流
が流され、これらの間では放電が生じ、次に一端側に陰
極５と他端側の陽極４との間に逆の矩形または台形波の
半波整流電流が流され、これらの間で放電が発生する。
このような極性の反転毎に各陽極４と陰極５が交互に放
電を繰り返して点灯を継続する。For this reason, in the low-pressure mercury discharge lamp 1, a half-wave rectified current of a rectangular or trapezoidal wave flows between the anode 4 on one end and the cathode 5 on the other end, discharge occurs between these, and A half-wave rectified current of an inverted rectangular or trapezoidal wave flows between the cathode 5 and the anode 4 on the other side, and a discharge occurs between them.
Each time the polarity is reversed, the anodes 4 and the cathodes 5 alternately repeat the discharge to continue lighting.

このような放電により水銀主体の蒸気が低圧状態で励
起され、このため水銀の共鳴線185nmおよび254nmを始め
とする短波長紫外線領域の光を放射するものである。Such discharge excites mercury-based vapor in a low pressure state, and thus emits light in a short wavelength ultraviolet region including mercury resonance lines 185 nm and 254 nm.

上記実施例の構成によれば、放電空間側に臨むコイル
形陽極４の最先端のコイルの１ターン目の重量Ｍを、0.
3g≦Ｍ≦10gとし、すなわちランプ電力をＰ（KW）とし
た場合、0.6≦M/P≦20としたので、バルブの早期黒化を
防止することができ、かつ再点弧電圧の上昇による立消
えを防止することができる。According to the configuration of the above embodiment, the weight M of the first turn of the coil of the coiled anode 4 facing the discharge space side is set to 0.
When 3g ≦ M ≦ 10g, that is, when the lamp power is P (KW), 0.6 ≦ M / P ≦ 20, so that early blackening of the bulb can be prevented, and the re-ignition voltage increases. Falling out can be prevented.

これらの効果は本発明者らの実験により確認したもの
で、これについて説明する。出力増大の要求に応じるべ
くランプ電流を増した場合、電極での負担が増す。特に
極性が交互に変化する陽極においては、コイルの最前端
の熱容量が特性に影響を及ぼすものと予想される。These effects have been confirmed by experiments performed by the present inventors, and will be described. If the lamp current is increased to meet the demand for increased output, the load on the electrodes will increase. In particular, in the case of an anode whose polarity changes alternately, it is expected that the heat capacity at the front end of the coil will affect the characteristics.

つまり、陰極と陽極との間で交互に放電を行わせるラ
ンプの場合、陰極から常に熱電子が放出されるように作
動させているが、交互に動作する陽極も温度上昇する。
この場合、コイルの放電空間側に臨む最先端の１ターン
目の熱容量が陽極作用に影響すると推測される。That is, in the case of a lamp in which discharge is alternately performed between the cathode and the anode, the lamp is operated so that thermoelectrons are always emitted from the cathode, but the temperature of the alternately operated anode also increases.
In this case, it is presumed that the heat capacity of the most advanced first turn facing the discharge space side of the coil affects the anode function.

さらに説明すると、コイル先端の１ターン目のコイル
径を小さくするなどの構成でワイヤの重量を減じた場
合、この部分の熱容量が少なくなって温度が過剰に上昇
し、ワイヤ物質が飛散し、バルブ壁に付着して早期黒化
を発生させる。More specifically, when the weight of the wire is reduced by, for example, reducing the diameter of the coil at the first turn of the coil tip, the heat capacity of this portion is reduced, the temperature rises excessively, the wire material is scattered, and the valve is scattered. Adheres to walls causing early blackening.

また、逆にコイル先端の１ターン目のコイル径を大き
くするなどの構成でワイヤの重量を増大した場合、熱容
量が大きくなる。この場合、熱容量を大きくし過ぎる
と、極性が反転する休止期間に陽極の温度が下がらず、
つぎに極性が反転して本来の陽極作用を奏しなければな
らない時にこの陽極から熱電子が放出されており、この
熱電子が他方の熱陰極から放出される熱電子の飛び込み
を阻害する。つまり、極性の反転する休止期間に陽極の
前面側にイオンの障壁を作るようになり、この障壁が陰
極から出るイオンの取り込みを阻止し、陽電位を遮蔽
し、陽極本来の機能を阻害する。このため、放電電流を
一時的に遮断し、点灯回路のリアクタンス分により逆起
電圧が発生し、これが放電電圧に重畳されて再点弧電圧
が高くなる。この逆起電圧は減衰振動を伴い、放電を不
安定にする。Conversely, if the weight of the wire is increased by increasing the coil diameter at the first turn of the coil tip, the heat capacity is increased. In this case, if the heat capacity is too large, the temperature of the anode does not decrease during the pause period when the polarity is reversed,
Next, when the polarity is reversed and the original anode function must be performed, thermoelectrons are emitted from this anode, and this thermoelectron hinders the jump of thermoelectrons emitted from the other hot cathode. That is, an ion barrier is formed on the front side of the anode during the inversion period in which the polarity is inverted, and this barrier prevents the incorporation of ions from the cathode, blocks the positive potential, and impairs the original function of the anode. For this reason, the discharge current is temporarily interrupted, and a counter electromotive voltage is generated by the reactance of the lighting circuit, and this is superimposed on the discharge voltage, and the re-ignition voltage increases. This back electromotive voltage is accompanied by a damped oscillation and makes the discharge unstable.

このようなことから、コイル先端の１ターン目のコイ
ルの熱容量を規制することが大切であり、このためワイ
ヤの重量を選択する必要がある。For this reason, it is important to regulate the heat capacity of the first turn coil at the tip of the coil, and it is necessary to select the weight of the wire.

また、このようなワイヤの熱容量はランプ電力Ｐにも
関連する。The heat capacity of such a wire is also related to the lamp power P.

したがって、定格入力Ｐが0.5KWのランプについて実
験した結果を下記の表に示す。Therefore, the following table shows the results of experiments on lamps having a rated input P of 0.5 kW.

なお、下記の表では、点灯3000時間後における発光管
の黒化および立消えを調べたもので、波長254nmの紫外
線放射強度が初期値の75％以上を維持している場合を良
好であると評価した。In the table below, the blackening and extinction of the arc tube after 3000 hours of lighting were examined. The case where the ultraviolet radiation intensity at a wavelength of 254 nm maintained 75% or more of the initial value was evaluated as good. did.

上記の表から、定格入力Ｐが0.5KWのランプの場合、
0.3≦Ｍ≦10であれば良いことが判り、0.6≦M/P≦20に
規制すれば良いことが確認される。 From the table above, for a lamp with a rated input P of 0.5KW,
It can be seen that 0.3 ≦ M ≦ 10 is sufficient, and it is confirmed that it is sufficient to restrict to 0.6 ≦ M / P ≦ 20.

また、他の定格入力のランプでも、0.6≦M/P≦20の範
囲に設定すれば初期の目的を達成することができること
を確認している。In addition, it has been confirmed that the initial purpose can be achieved with other rated input lamps by setting the range of 0.6 ≦ M / P ≦ 20.

なお、本発明は上記実施例に制約されるものではな
い。The present invention is not limited to the above embodiment.

すなわち、上記実施例では、陰極５のフィラメント軸
をバルブ軸と直交させてコイル形の陽極３に収容した
が、陰極５はそのフィラメント軸をバルブ軸上またはバ
ルブ軸と平行な姿勢にして陽極に収容してもよく、この
場合はバルブ径を細くすることができる。That is, in the above embodiment, the filament axis of the cathode 5 is accommodated in the coil-shaped anode 3 perpendicular to the bulb axis, but the cathode 5 is placed on the anode with its filament axis on or parallel to the bulb axis. It may be accommodated, in which case the valve diameter can be reduced.

さらに、発光管２の形状はＵ字形に限らず、直管形や
Ｗ字形などの屈曲形状にしてもよい。Further, the shape of the arc tube 2 is not limited to the U-shape, and may be a bent shape such as a straight tube shape or a W-shape.

また、上記実施例においては、陰極５をコイル形陽極
４の後背部に配置したものについて図示しているが、例
えば第４図に変形例として示す通り、コイル形陽極４の
中空部に陰極５を挿入するようにして配置してもよい。In the above embodiment, the cathode 5 is arranged behind the coil-shaped anode 4. However, for example, as shown in FIG. May be arranged so as to be inserted.

この場合には、陰極５から放出される電子はこれを囲
ったコイル形陽極４の前面開口部から放電空間、つまり
他端側の陽極に向かって飛び出すので、電子が発光管バ
ルブ２の端部の管壁に衝突するのが防止される。このた
め、水銀イオンが管壁に吸引されるのが防止され、管壁
が灰色化して早期黒化を発生することが防止されるとと
もに、機械的強度の低下も防止される。In this case, the electrons emitted from the cathode 5 fly out from the front opening of the coiled anode 4 surrounding the coil 5 toward the discharge space, that is, the anode on the other end side. From colliding with the tube wall. For this reason, mercury ions are prevented from being sucked into the tube wall, and the tube wall is prevented from graying and premature blackening is caused, and a decrease in mechanical strength is also prevented.

また、点灯中に陰極物質やこの陰極５に塗布されたエ
ミッタが飛散する場合があるが、陰極５の周囲をコイル
形陽極４で囲ってあるので、飛散物質がコイル形陽極４
によってバルブ壁に付着するのが阻止される。この点で
も管壁の黒化が防止される。The cathode material and the emitter applied to the cathode 5 may be scattered during lighting, but since the cathode 5 is surrounded by the coiled anode 4, the scattered material is
This prevents adhesion to the valve wall. Also in this respect, blackening of the tube wall is prevented.

さらに、陰極５はコイル形陽極４で囲われているから
保温されるようになり、このため温度上昇割合が良くな
り、したがって加熱電流が少なくてすむので電極での消
費電力を少なくすることができ、電極効率が向上する。Further, the cathode 5 is kept warm because it is surrounded by the coil-shaped anode 4, so that the rate of temperature rise is improved, and therefore the heating current is reduced, so that the power consumption at the electrode can be reduced. In addition, the electrode efficiency is improved.

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、陽極の動作特性
の影響を与えるコイル先端の１ターン目の重量を定めた
ので、その熱容量が最適な領域となり、バルブの早期黒
化や再点弧電圧の上昇に起因する立消えなどを防止する
ことができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since the weight of the first turn of the coil tip which influences the operating characteristics of the anode is determined, its heat capacity is in an optimal region, and the early blackening of the valve is achieved. Extinction or the like caused by the rise of the re-ignition voltage can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示し、第１図
は低圧水銀放電灯の端部を示す構成図、第２図は低圧水
銀放電灯およびその点灯回路を示す構成図、第３図はラ
ンプに付与する電流を示す矩形波の波形図、第４図は本
発明の他の実施例を示す低圧水銀放電灯の端部の構成
図、第５図は従来の低圧水銀紫外線放電灯の端部を示す
構成図である。 １……低圧水銀放電灯、２……発光管、３……ステム、
４……コイル形陽極、５……陰極。 10……点灯回路装置。1 to 3 show one embodiment of the present invention, FIG. 1 is a configuration diagram showing an end of a low-pressure mercury discharge lamp, FIG. 2 is a configuration diagram showing a low-pressure mercury discharge lamp and a lighting circuit thereof, FIG. 3 is a waveform diagram of a rectangular wave showing a current applied to the lamp, FIG. 4 is a configuration diagram of an end portion of a low-pressure mercury discharge lamp showing another embodiment of the present invention, and FIG. It is a lineblock diagram showing the end of a discharge lamp. 1 ... low-pressure mercury discharge lamp, 2 ... arc tube, 3 ... stem,
4 ... Coil type anode, 5 ... Cathode. 10 ... Lighting circuit device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 光行 陽一郎 東京都港区三田１丁目４番28号 東芝ラ イテック株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−283340（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−49340（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 61/067 H01J 61/72 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Yoichiro Mitsuyuki 1-4-28 Mita, Minato-ku, Tokyo Inside Toshiba Lighting & Technology Corporation (56) References JP-A-3-283340 (JP, A) 63-49340 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁶ , DB name) H01J 61/067 H01J 61/72

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】発光管の両端部にそれぞれ陽極と陰極を封
装し、一端側の陽極と他端側の陰極との間、および一端
側の陰極と他端側の陽極との間で交互に放電させるよう
にし、かつ上記陽極をコイル形に形成し、このコイル形
陽極の先端よりも後方に陰極を配置した低圧放電灯にお
いて、 上記放電灯のランプ電力をＰ（KW＝キロワット）、上記
陽極のコイル先端１ターン目の重量をＭ（ｇ）とした場
合、 0.6≦M/P≦20 としたことを特徴とする低圧放電灯。An anode and a cathode are sealed at both ends of an arc tube, respectively, and alternately between an anode at one end and a cathode at the other end and between a cathode at one end and an anode at the other end. In a low-pressure discharge lamp in which discharge is performed and the anode is formed in a coil shape, and a cathode is disposed behind the tip of the coil-shaped anode, the lamp power of the discharge lamp is P (KW = kilowatt), Characterized by 0.6 ≦ M / P ≦ 20, where the weight of the first turn of the coil is M (g).