JPH06283137A - Pulse lighting type rare gas discharge lamp device - Google Patents
Pulse lighting type rare gas discharge lamp deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、キセノンを主体とする
希ガスを封入してなる希ガス放電灯をパルス点灯するよ
うにした希ガス放電灯装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rare gas discharge lamp device for pulse-lighting a rare gas discharge lamp containing a rare gas mainly containing xenon.
【０００２】[0002]
【従来の技術】キセノンまたはキセノンを主体とした希
ガスを封入してなるキセノン希ガス放電灯は、キセノン
から放出される主として波長１４７nmの紫外線を発光管
バルブの内面に形成したけい光体被膜で可視光に変換
し、この可視光を発光管の外部へ放射するようになって
いる。この種のキセノン希ガス放電灯は、水銀を用いな
いことから、周囲温度によって蒸発の影響を受ける低圧
水銀ランプに比べて温度特性が安定しており、よって周
囲温度の変化が激しい環境で使用する場合に低圧水銀ラ
ンプよりも有利である。2. Description of the Related Art A xenon rare gas discharge lamp containing xenon or a rare gas mainly composed of xenon is a phosphor coating formed on the inner surface of an arc tube mainly with ultraviolet rays having a wavelength of 147 nm emitted from xenon. The light is converted into visible light and the visible light is emitted to the outside of the arc tube. Since this type of xenon rare gas discharge lamp does not use mercury, it has more stable temperature characteristics than a low-pressure mercury lamp that is affected by evaporation depending on the ambient temperature, and therefore is used in an environment where the ambient temperature changes drastically. In some cases it has advantages over low pressure mercury lamps.
【０００３】しかしながら、上記キセノン希ガス放電灯
は、通常の低圧水銀ランプ（けい光ランプ）に比べて明
るさが低い不具合がある。これを改善するための１つの
手段としてパルス点灯する方法があり、キセノン希ガス
放電灯をパルス点灯した場合、パルス休止期間にキセノ
ンイオンが再結合による放射が生じ、いわゆるアフター
グローを発生する。よって、このアフターグローによる
紫外線放射のため発光効率が高くなるものである。However, the above xenon rare gas discharge lamp has a problem that the brightness is lower than that of a normal low pressure mercury lamp (fluorescent lamp). As one means for improving this, there is a method of pulse lighting, and when a xenon rare gas discharge lamp is pulsed, xenon ions are radiated by recombination during a pulse rest period, so-called afterglow occurs. Therefore, the emission efficiency is increased due to the ultraviolet radiation by the afterglow.
【０００４】一方、従来からある考え方として、発光効
率を高くするためにはキセノンの封入ガス圧を高くすれ
ば良いと考えられていた。キセノンの封入圧を高くする
と、放電空間中のキセノンイオンが増加し、キセノンイ
オンの衝突が増すので紫外線の放射が増大すると考えら
れていた。On the other hand, as a conventional idea, it has been considered that the gas pressure of xenon should be increased in order to increase the luminous efficiency. It was thought that when the encapsulation pressure of xenon was increased, xenon ions in the discharge space increased and collision of xenon ions increased, so that the emission of ultraviolet rays increased.
【０００５】このような観点から、キセノン希ガス放電
灯をパルス点灯する場合、発光効率を増すため、キセノ
ンの封入圧を高くする方向で研究、検討が進められてい
る。例えば、従来、内径１４．８mmの発光管バルブの内
面にマンガン付活アルミン酸塩けい光体ＢａＯ・６Ａｌ
2 Ｏ3 ・Ｍｎからなるけい光体被膜を形成し、両端に熱
電子放出形のフィラメント電極（熱陰極）を封装し、こ
れら電極間の距離を１８０mmとした希ガス放電灯におい
て、バルブ内にキセノンＸｅガスを１００Torr程度封入
し、上記電極間にパルス電圧印加装置から周波数２０ｋ
Ｈｚ、周期５０μｓ、パルス幅２５μｓ（デューティ比
τ＝５０％）のパルス電圧を印加するようにしたパルス
点灯式の希ガス放電灯装置が提案されている。From such a point of view, when the xenon rare gas discharge lamp is pulse-lit, research and study are being conducted in order to increase the filling pressure of xenon in order to increase the luminous efficiency. For example, conventionally, a manganese-activated aluminate phosphor BaO.6Al was formed on the inner surface of an arc tube having an inner diameter of 14.8 mm.
In a rare gas discharge lamp in which a phosphor coating made of 2 O 3 · Mn is formed and thermionic emission type filament electrodes (hot cathodes) are sealed at both ends and the distance between these electrodes is 180 mm, Xenon Xe gas is sealed at about 100 Torr, and a frequency of 20k is applied from the pulse voltage applying device between the electrodes.
A rare gas discharge lamp device of a pulse lighting type has been proposed in which a pulse voltage of Hz, a period of 50 μs, and a pulse width of 25 μs (duty ratio τ = 50%) is applied.
【０００６】このようなパルス点灯式キセノン希ガス放
電灯は、パルス電圧印加装置から電極にパルス電圧を印
加すると電極間で放電が生じ、この放電によりキセノン
ガスが励起され、１４７nmの波長を主体とする紫外線を
照射する。そして、この場合、パルス休止期間にアフタ
ーグローが発生し、このアフターグローによってキセノ
ンイオンが再結合し、このパルス休止期間中にも紫外線
を照射するようになる。この結果、パルス印加中および
パルス休止中の両期間に跨がって紫外線が放出され、こ
のような紫外線はけい光体被膜で可視光に変換され、外
部に放出されるようになる。この結果として、パルス休
止期間のアフターグローにより放射される紫外線も活用
できていたので、発光効率が高くなっていた。In such a pulse lighting type xenon rare gas discharge lamp, when a pulse voltage is applied to the electrodes from a pulse voltage applying device, a discharge is generated between the electrodes, and this discharge excites the xenon gas, and mainly has a wavelength of 147 nm. Irradiate ultraviolet rays. Then, in this case, afterglow is generated during the pulse rest period, the xenon ions are recombined by the afterglow, and ultraviolet rays are also irradiated during the pulse rest period. As a result, ultraviolet rays are emitted over both the periods during pulse application and pulse rest, and such ultraviolet rays are converted into visible light by the phosphor coating and are emitted to the outside. As a result, the ultraviolet light emitted by the afterglow during the pulse rest period could also be utilized, resulting in high luminous efficiency.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなキセノン放電灯では、キセノンガスの封入圧を３０
Torr以下まで低くすると効率が低下する問題がみられ
た。この原因としては、従来の考え方は、アフターグロ
ーが生じなくなると考えられていた。However, in such a xenon discharge lamp, the filling pressure of xenon gas is 30%.
There was a problem that the efficiency decreased when it was lowered to below Torr. As a cause for this, it has been considered that afterglow does not occur in the conventional way of thinking.
【０００８】しかし、本発明者の研究によれば原因が別
のところにあることが判った。すなわち、キセノンガス
圧を３０Torr以下まで低くすると、アフターグローの放
射強度のピークは低くなるものの、むしろ放射時間が長
くなり、放射の絶対量はあまり変わらないことが判っ
た。キセノンガス圧を低くした場合に放射時間が長くな
る理由は、キセノンの封入圧が低いと、放電空間中のキ
セノンイオンが減少し、よって衝突回数が減るからパル
ス休止期間中の再結合が短時間に終了しなくなるり、結
局放射時間が長くなる。However, according to the research conducted by the present inventor, it was found that the cause lies elsewhere. That is, it was found that when the xenon gas pressure was reduced to 30 Torr or less, the peak of the afterglow radiation intensity was lowered, but the radiation time was rather lengthened and the absolute amount of radiation did not change much. The reason why the emission time becomes long when the xenon gas pressure is low is that when the filling pressure of xenon is low, the xenon ions in the discharge space decrease and the number of collisions decreases, so that the recombination during the pulse rest period is short. It will not end at all and eventually the radiation time will be longer.
【０００９】しかし、従来の場合、キセノンガス圧を低
くすると上記放射時間が長くなる点を見落としていた。
このため、キセノン封入圧を低くした場合、アフターグ
ローの放射強度のピークが低くなる点のみに気を取ら
れ、放射量が減ることを心配してパルスの周波数を高く
し、パルス周期を短くしている。しかし、これはむし
ろ、アフターグローの途中で次のパルスを印加すること
になり、よってパルス休止期間に放射される紫外線を有
効に活用していないことになり、効率が低下することに
なる。However, in the conventional case, it has been overlooked that the emission time becomes longer when the xenon gas pressure is lowered.
For this reason, when the xenon filling pressure is lowered, the pulse frequency is increased and the pulse cycle is shortened because the only attention is paid to the point where the afterglow radiation intensity peaks, and there is a fear that the amount of radiation will decrease. ing. However, this rather means that the next pulse is applied during the afterglow, so that the ultraviolet rays emitted during the pulse rest period are not effectively utilized, and the efficiency is reduced.
【００１０】一方、キセノンの封入圧を高くすると始動
電圧が高くなり、よって始動性が低下し、このため高い
パルスを印加しなければならなくなるから、パルス電圧
印加装置が複雑、大型化を招くなどの欠点もある。On the other hand, when the enclosure pressure of xenon is increased, the starting voltage is increased and the startability is deteriorated. Therefore, it is necessary to apply a high pulse, so that the pulse voltage applying device is complicated and the size is increased. There is also a drawback.
【００１１】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、封入ガス圧が低く
ても効率の低下を抑制することができ、また始動性が良
好なパルス点灯式希ガス放電灯装置を提供しようとする
ものである。The present invention has been made in view of the above circumstances. An object of the present invention is to provide a pulsed lighting system capable of suppressing a decrease in efficiency even when the enclosed gas pressure is low, and having a good startability. It is intended to provide a rare gas discharge lamp device.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、一対の電極を封装した発光管バルブ内にキセノンガ
スを主体とした希ガスを封入してなる希ガス放電灯と、
上記希ガス放電灯の電極間にパルス電圧を印加するパル
ス電圧印加装置と、を備えたパルス点灯式希ガス放電灯
装置において、上記バルブの内径ｄを１５．０mm以下と
し、上記キセノンガスの封入分圧Ｐを５≦Ｐ≦３０（To
rr) とし、かつ、上記パルス電圧のパルス周波数をｆ1
とした場合、 ｆ1 ＝（０．７５〜１．５０）（０．３Ｐ＋５）１５／
ｄ（ｋＨｚ） であり、上記パルスのデューティ比τを０．０５〜０．
３５ としたことを特徴とする。また、請求項２の発明
は、パルス周波数ｆ1 を５〜１５ｋＨｚにしたことを特
徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a rare gas discharge lamp in which a rare gas mainly containing xenon gas is enclosed in an arc tube bulb having a pair of electrodes sealed therein.
A pulse lighting type rare gas discharge lamp device comprising a pulse voltage applying device for applying a pulse voltage between the electrodes of the rare gas discharge lamp, wherein the inner diameter d of the bulb is 15.0 mm or less and the xenon gas is sealed. The partial pressure P is 5 ≦ P ≦ 30 (To
rr) and the pulse frequency of the above pulse voltage is f 1
If a, f 1 = (0.75~1.50) ( 0.3P + 5) 15 /
d (kHz), and the duty ratio τ of the pulse is 0.05 to 0.
35 is set. The invention of claim 2 is characterized in that the pulse frequency f 1 is set to 5 to 15 kHz.
【００１３】請求項３の発明は、パルス印加期間中にパ
ルス電圧印加装置から電極間に供給される電圧は正弦波
交流電圧であり、この正弦波交流電圧は上記パルス印加
期間中に２サイクル以上供給されることを特徴とする。
請求項４の発明は、バルブの内面にけい光体被膜を形成
したことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, the voltage supplied between the electrodes from the pulse voltage applying device during the pulse application period is a sine wave AC voltage, and the sine wave AC voltage is 2 cycles or more during the pulse application period. It is characterized by being supplied.
The invention of claim 4 is characterized in that a phosphor coating is formed on the inner surface of the bulb.
【００１４】[0014]
【作用】本発明によれば、キセノンガスの封入圧を５〜
３０Torrの範囲に低くしてアフターグローの時間を長く
し、紫外線放射時間が長くなっても、周波数を低くして
パルス休止期間を長くしたので、休止期間の紫外線放射
を有効に利用することができ、発光効率の低下を防止す
ることができる。また、封入ガス圧が低くなるので始動
電圧を低くすることができ、始動性が向上する。According to the present invention, the filling pressure of xenon gas is 5 to 5.
Even if the afterglow time is extended to 30 Torr and the ultraviolet radiation time is extended, the frequency is lowered and the pulse pause period is extended, so that the ultraviolet radiation during the pause period can be effectively used. It is possible to prevent a decrease in luminous efficiency. Further, since the enclosed gas pressure becomes low, the starting voltage can be made low and the startability is improved.
【００１５】[0015]
【実施例】以下本発明について、図面に示す一実施例に
もとづき説明する。図１はパルス点灯式キセノン放電灯
装置の全体の概略的な構造を示すもので、１はキセノン
希ガス放電灯、２はパルス電圧印加装置、３は電流制限
手段、４は始動回路である。上記キセノン希ガス放電灯
１は、内径ｄが１５mm以下、例えば１４．８mm、全長が
２３０mmに設定されたガラスバルブ１０の内面に、マン
ガン付活アルミン酸塩けい光体ＢａＯ・６Ａｌ2 Ｏ3 ・
Ｍｎからなるけい光体被膜１１を設けてある。このバル
ブ１０の両端にフレアステム１２、１２を介して熱電子
放出形のフィラメント電極（熱陰極）１３、１３が封装
されている。この場合、電極１３、１３間の離間距離は
１８０mmとされている。このバルブ１０内にはキセノン
Ｘｅガスが５〜３０Torr、具体的に１０Torr封入されて
いる。バルブ１０の両端には口金１４、１４が被着され
ており、これら口金１４、１４にはそれぞれ電極１３、
１３と接続された口金ピン１５…が突設されている。上
記パルス電圧印加手段２は、上記口金ピン１５…を通じ
て電極１３、１３にパルス電圧を供給するようになって
いる。電流制限手段３は、上記放電灯１に流れる電流を
制限するものであり、適宜の抵抗やインピーダンス素子
を用いている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on an embodiment shown in the drawings. FIG. 1 shows an overall schematic structure of a pulse-lighting type xenon discharge lamp device, 1 is a xenon rare gas discharge lamp, 2 is a pulse voltage applying device, 3 is a current limiting means, and 4 is a starting circuit. The xenon noble gas discharge lamp 1 has a manganese-activated aluminate phosphor BaO.6Al 2 O 3
A phosphor coating 11 made of Mn is provided. At both ends of the bulb 10, thermionic emission type filament electrodes (hot cathodes) 13 and 13 are sealed via flare stems 12 and 12, respectively. In this case, the separation distance between the electrodes 13, 13 is 180 mm. The valve 10 is filled with xenon Xe gas of 5 to 30 Torr, specifically 10 Torr. Bases 14 and 14 are attached to both ends of the valve 10, and the electrodes 13 and 14 are attached to the bases 14 and 14, respectively.
The base pins 15 ... Connected with 13 are projected. The pulse voltage applying means 2 is adapted to supply a pulse voltage to the electrodes 13, 13 through the base pin 15. The current limiting means 3 limits the current flowing through the discharge lamp 1 and uses an appropriate resistor or impedance element.
【００１６】このような構成のパルス点灯式キセノン放
電灯装置においては、パルス電圧印加手段２から放電灯
１に供給するパルス電圧のパルス周波数ｆ1 を、発光管
バルブ１０の内径をｄ（mm）、封入キセノンのガス圧を
Ｐ（Torr）とした場合、 ｆ1 ＝（７５％〜１５０％）１５（０．３Ｐ＋５）／ｄ（ｋＨｚ）…（１）In the pulse-lighting type xenon discharge lamp device having such a structure, the pulse frequency f 1 of the pulse voltage supplied from the pulse voltage applying means 2 to the discharge lamp 1 and the inner diameter of the arc tube bulb 10 are d (mm). , When the gas pressure of the enclosed xenon is P (Torr), f 1 = (75% to 150%) 15 (0.3P + 5) / d (kHz) ... (1)
【００１７】としてある。つまり、パルス電圧のパルス
周波数ｆ1 は、１５（０．３Ｐ＋５）／ｄの値の７５％
〜１５０％の範囲に規制してある。It is as follows. That is, the pulse frequency f 1 of the pulse voltage is 75% of the value of 15 (0.3P + 5) / d.
It is regulated within the range of up to 150%.
【００１８】また、印加パルスのデューティ比τは０．
０５〜０．３５の範囲にしてある。このような数値的限
定は本発明者らの実験により得たものであり、以下実験
について説明する。まず、本発明者らは、バルブ１０に
封入するキセノンのガス圧を変えた場合のアフターグロ
ーの発生具合について調べた。実験に用いたキセノン放
電灯は、図１に示すように、内径１４．８mmの発光管バ
ルブの内面にマンガン付活アルミン酸塩けい光体ＢａＯ
・６Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｍｎからなるけい光体被膜を形成し、
両端に熱電子放出形のフィラメント電極１３、１３を封
装し、これら電極間の距離を１８０mmとした希ガス放電
灯であり、定格入力５Ｗである。The duty ratio τ of the applied pulse is 0.
The range is from 05 to 0.35. Such numerical limitation has been obtained by the experiments of the present inventors, and the experiments will be described below. First, the inventors of the present invention investigated how afterglow occurs when the gas pressure of xenon sealed in the valve 10 is changed. The xenon discharge lamp used in the experiment was, as shown in FIG. 1, a manganese-activated aluminate phosphor BaO on the inner surface of an arc tube having an inner diameter of 14.8 mm.
Forming a phosphor coating consisting of 6Al 2 O 3 .Mn,
This is a rare gas discharge lamp in which the thermionic emission type filament electrodes 13, 13 are sealed at both ends and the distance between these electrodes is 180 mm, and the rated input is 5 W.
【００１９】図２は、封入ガス圧Ｐおよびパルス周波数
ｆ1 を変更した場合のアフターグローの発生具合と、発
光強度の関係を示す図である。同図において、（Ａ）図
は、本発明の適用外に該当するもので、キセノンの封入
圧を１０Torr、パルス周波数ｆ1 を２０ｋＨｚ、デュー
ティ比τを５０％とした場合である。この場合は、ガス
圧が低いので１４７nmの紫外線放射強度が比較的低い。
また、パルス周波数が高いので周期（Ｔ＝１／ｆ1 ）が
短く、よって、アフターグローが消滅する前に次のパル
スが印加されるようになり、効率が低い。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the afterglow generation rate and the emission intensity when the enclosed gas pressure P and the pulse frequency f 1 are changed. In the same figure, (A) corresponds to the case where the present invention is not applied, and shows the case where the filling pressure of xenon is 10 Torr, the pulse frequency f 1 is 20 kHz, and the duty ratio τ is 50%. In this case, since the gas pressure is low, the UV radiation intensity at 147 nm is relatively low.
Further, since the pulse frequency is high, the period (T = 1 / f 1 ) is short, so that the next pulse is applied before the afterglow disappears, and the efficiency is low.
【００２０】図２の（Ｂ）図も、本発明の適用外のもの
であり、キセノンの封入圧を１００Torr、パルス周波数
ｆ1 を２０ｋＨｚ、デューティ比τ５０％とした場合で
ある。この場合は、封入圧が高いので１４７nmの紫外線
放射強度は高い。しかし、キセノン封入圧が高いことか
ら、前述したように、放電空間中のキセノンイオンが増
加し、キセノンイオンの衝突回数が増すからパルス休止
期間中の再結合が短時間に終了し、キセノンイオンが短
時間に消滅し、アフターグローの時間が短くなる。よっ
て、紫外線放射強度の大きな放電がなされるが、これは
瞬間に消え、長続きせず、高い紫外線放射強度を維持し
ようとするには周期を短く、すなわち周波数を高くした
状態で放電を維持しなければならない。FIG. 2B is also outside the scope of the present invention, and shows the case where the xenon filling pressure is 100 Torr, the pulse frequency f 1 is 20 kHz, and the duty ratio τ is 50%. In this case, since the encapsulation pressure is high, the ultraviolet radiation intensity at 147 nm is high. However, since the xenon enclosure pressure is high, as described above, the xenon ions in the discharge space increase and the number of collisions of the xenon ions increases, so that the recombination during the pulse pause period ends in a short time and the xenon ions are It disappears in a short time and the afterglow time becomes shorter. Therefore, a discharge with a high ultraviolet radiation intensity is generated, but this is instantaneously extinguished, does not last long, and in order to maintain a high ultraviolet radiation intensity, the cycle must be shortened, that is, the discharge must be maintained at a high frequency. I have to.
【００２１】これに対し、図２の（Ｃ）図は、本発明に
該当するものであり、キセノンの封入圧を１０Torr、パ
ルス周波数ｆ1 を８ｋＨｚ、デューティ比τ２０％とし
た場合である。この場合は、封入圧が低いので１４７nm
の紫外線放射強度は比較的低いが、周波数を低くし、周
期（Ｔ＝１／ｆ1 ）を長くするとともにデューティ比τ
を小さくしてあるから、パルス休止期間に生じるアフタ
ーグローの時間が長くなり、パルス印加期間の紫外線放
射、およびパルス休止期間のアフターグロー中の紫外線
放射の両方の紫外線放射を有効に活用することができ
る。このように、キセノン封入圧が低い場合は、放電空
間中のキセノンイオンが少なく、パルス休止期間中の再
結合が長時間に亘り継続するからアフターグローの時間
が長くなる。よって、紫外線放射が長く続き、このアフ
ターグロー期間中の紫外線放射を有効に利用することを
必要としている本発明の場合は、このように休止期間を
長くすればこの間の放射エネルギーを十分に利用でき、
発光効率が向上する。On the other hand, FIG. 2 (C) corresponds to the present invention and shows the case where the xenon filling pressure is 10 Torr, the pulse frequency f 1 is 8 kHz, and the duty ratio τ is 20%. In this case, the filling pressure is low, so 147 nm
UV radiation intensity is relatively low, but the frequency is lowered, the period (T = 1 / f 1 ) is lengthened, and the duty ratio τ
Since the afterglow is made smaller, the afterglow time generated during the pulse rest period becomes longer, and it is possible to effectively utilize both the ultraviolet radiation during the pulse application period and the ultraviolet radiation during the afterglow during the pulse rest period. it can. As described above, when the xenon enclosure pressure is low, the amount of xenon ions in the discharge space is small, and the recombination continues during the pulse rest period for a long time, so the afterglow time becomes long. Therefore, in the case of the present invention in which the ultraviolet radiation continues for a long time and it is necessary to effectively use the ultraviolet radiation during the afterglow period, the radiant energy during this period can be sufficiently utilized by extending the rest period in this way. ,
Luminous efficiency is improved.
【００２２】このようなアフターグローは、キセノンの
封入圧が５Torr未満では発生し難い。また、３０Torrを
越えると場合は従来の技術を利用すれば良いが、３０To
rr以下の場合に従来では効率の低下が見られるものであ
るから３０Torrであるのは本発明の前提条件である。そ
して、キセノン封入圧を３０Torr以下にすれば始動が容
易になり、始動電圧を下げることができ、始動性の改善
に有効である。よって、キセノンの封入ガス圧Ｐは５〜
３０Torrの範囲にするのがよい。Such afterglow is unlikely to occur when the xenon filling pressure is less than 5 Torr. If it exceeds 30 Torr, the conventional technique may be used.
The efficiency of 30 torr is a precondition for the present invention because the efficiency is conventionally decreased when it is less than or equal to rr. Then, if the xenon filling pressure is set to 30 Torr or less, the starting becomes easy and the starting voltage can be lowered, which is effective in improving the startability. Therefore, the filled gas pressure P of xenon is 5 to
It is good to set it in the range of 30 Torr.
【００２３】次に、本発明者らは、キセノン封入ガス圧
Ｐを５〜３０Torrとした範囲で、その高い効率が得られ
るパルス周波数ｆの範囲を調べた。その結果を図３に示
す。図３においては、図１の構造のランプについて、デ
ューティ比τを２０％一定とし、ガス圧Ｐを変えた場合
の相対効率とパルス周波数ｆとの関係を示す。この特性
から、それぞれのランプで最高効率の得られるパルス周
波数が存在することが判る。ガス圧が異なるランプの最
高効率が得られる各ピーク周波数ｆと、封入ガス圧Ｐと
の関係を取り出すと、図４に示す特性が得られる。図４
の特性は、 ピーク周波数ｆ3 ＝０．３×Ｐ＋５ …（２） で示される。Next, the present inventors investigated the range of the pulse frequency f in which the high efficiency can be obtained within the range of the xenon filling gas pressure P of 5 to 30 Torr. The result is shown in FIG. FIG. 3 shows the relationship between the relative efficiency and the pulse frequency f when the duty ratio τ is kept constant at 20% and the gas pressure P is changed for the lamp having the structure shown in FIG. From this characteristic, it can be seen that each lamp has a pulse frequency with which the highest efficiency can be obtained. The characteristics shown in FIG. 4 can be obtained by extracting the relationship between the peak frequency f at which the maximum efficiency of the lamps having different gas pressures is obtained and the enclosed gas pressure P. Figure 4
The characteristic of is represented by peak frequency f 3 = 0.3 × P + 5 (2)
【００２４】ここで、効率特性は最高効率の１０％程度
低い範囲まで許容される。しかし、封入ガス圧が３０To
rr以下の場合、図３の特性から、ピーク周波数ｆ3 より
も小さな周波数領域では効率の低下が著しく、またピー
ク周波数ｆ3 よりも大きな周波数領域では効率の低下は
緩やかである傾向が見られる。この結果、最高効率の１
０％以内の範囲は、ピーク周波数ｆ3 の７５％以上およ
び１５０％以下の範囲に設定すればよいことが判る。Here, the efficiency characteristic is allowed up to a range of about 10% lower than the maximum efficiency. However, the enclosed gas pressure is 30To
rr if: the characteristics of Figure 3, in a small frequency range than the peak frequency f 3 is reduced efficiency remarkably, also tends decrease in efficiency is gentle is observed with greater frequency range than the peak frequency f 3. As a result, the highest efficiency 1
It is understood that the range of 0% or less may be set to the range of 75% or more and 150% or less of the peak frequency f 3 .
【００２５】すなわち、発光効率に優れた印加パルス周
波数ｆ4 は、（２）式の７５％〜１５０％の範囲であ
り、よってランプに印加して高い効率が得られるパルス
周波数ｆ4 は、 ｆ4 ＝（７５％〜１５０％）×ｆ3 ＝（７５％〜１５０％）０．３×Ｐ＋５ ＝（０．７５〜１．５）０．３×Ｐ＋５ …（３） となる。That is, the applied pulse frequency f 4 which is excellent in luminous efficiency is in the range of 75% to 150% of the equation (2), and therefore the pulse frequency f 4 which is applied to the lamp to obtain high efficiency is f 4 = (75% to 150%) × f 3 = (75% to 150%) 0.3 × P + 5 = (0.75 to 1.5) 0.3 × P + 5 (3)
【００２６】ところで、パルス放電の場合は、プラズマ
が放電空間の電極を結ぶ中心線の周囲に収斂する傾向が
ある。そしてバルブ径が小さくなると管壁への拡散が進
み、損失が増大し、ランプ電圧が上昇する。よって、バ
ルブ径が小さくなると効率が低下する傾向が生じる。こ
れを補うためにバルブ径が小さくなると、周波数を高く
する必要がある。図５は、バルブ径と効率がピークとな
る周波数との関係を示したもので、バルブ径の影響を補
正し、効率が高い範囲で発光効率に優れた印加パルス周
波数ｆ1 は、 ｆ1 ＝ｆ4 ×１５／ｄ ＝（７５％〜１５０％）×ｆ3 （１５／ｄ） ＝（７５％〜１５０％）（０．３×Ｐ＋５）（１５／ｄ） ＝（０．７５〜１．５）１５（０．３×Ｐ＋５）／ｄ …（１） に設定すればよいことになる。By the way, in the case of pulse discharge, plasma tends to converge around the center line connecting the electrodes in the discharge space. When the diameter of the bulb becomes smaller, the diffusion to the wall of the tube proceeds, the loss increases, and the lamp voltage rises. Therefore, the efficiency tends to decrease as the valve diameter decreases. To compensate for this, if the valve diameter becomes smaller, it is necessary to increase the frequency. Figure 5, in which the valve diameter and efficiency showed a relationship between a frequency of the peak, to correct the influence of the valve diameter, the applied pulse frequency f1 efficiency and excellent luminous efficiency with high range, f 1 = f 4 × 15 / d = (75 % ~150%) × f 3 (15 / d) = (75% ~150%) (0.3 × P + 5) (15 / d) = (0.75~1.5 ) 15 (0.3 × P + 5) / d (1)
【００２７】図６は、効率とデューティ比の関係を調べ
た特性図である。印加パルスのデューティ比τを小さく
するほど効率が向上する傾向にある。また、封入ガス圧
を１０Torr程度に低くした場合は、デューティ比が同じ
であっても、周波数を低くする方が効率は高くなる。FIG. 6 is a characteristic diagram in which the relationship between efficiency and duty ratio is examined. The efficiency tends to improve as the duty ratio τ of the applied pulse decreases. Further, when the enclosed gas pressure is reduced to about 10 Torr, the efficiency becomes higher when the frequency is lowered even if the duty ratio is the same.
【００２８】しかしデューティ比τは０．０５〜０．３
５の範囲が望ましい。デューティ比τが０．０５未満で
あると瞬時に大電流を流すことになり、回路や電極に多
大な負担を強いることになり短寿命になる。またデュー
ティ比τが０．３５を越えると、休止期間が短くなり効
率が低下する。ただし、図６の特性からデューティ比は
相対的に小さいことが望ましく、デューティ比は、１０
〜２０％の範囲がよい。However, the duty ratio τ is 0.05 to 0.3.
A range of 5 is desirable. If the duty ratio τ is less than 0.05, a large current is instantaneously applied, which imposes a great burden on the circuit and the electrodes, resulting in a short life. Further, when the duty ratio τ exceeds 0.35, the idle period is shortened and the efficiency is reduced. However, it is desirable that the duty ratio is relatively small from the characteristics of FIG.
The range of 20% is preferable.
【００２９】なお、本発明は上記実施例に制約されるも
のではなく、印加パルスの形態は、図７に示すように、
断続正弦波交流電圧であってもよい。断続正弦波交流電
圧とは、ある期間に正弦波交流電圧を印加し、これを矩
形パルス１回分とみなして１パルス印加期間とし、この
後所定の休止期間を設け、次に再び正弦波交流電圧を印
加するものであり、上記１パルス印加期間に２サイクル
以上の正弦波交流電圧を供給するものである。この場合
も、１パルス印加を基準とする周波数ｆ1 は、 ｆ1 ＝（７５％〜１５０％）１５（０．３×Ｐ＋５）／ｄ ＝（０．７５〜１．５）１５（０．３×Ｐ＋５）／ｄ …（１） とし、デューティ比τは０．０５〜０．３５の範囲を満
足すれば、同様の効果が得られる。The present invention is not limited to the above embodiment, and the form of the applied pulse is as shown in FIG.
It may be an intermittent sinusoidal AC voltage. The intermittent sine wave AC voltage is applied by applying a sine wave AC voltage for a certain period of time, which is regarded as one rectangular pulse, and is regarded as one pulse application period. After that, a predetermined rest period is provided, and then the sine wave AC voltage is again provided. Is applied, and a sinusoidal AC voltage of 2 cycles or more is supplied during the one pulse application period. Also in this case, the frequency f 1 based on the application of one pulse is as follows: f 1 = (75% to 150%) 15 (0.3 × P + 5) / d = (0.75 to 1.5) 15 (0. 3 × P + 5) / d (1) and the duty ratio τ satisfies the range of 0.05 to 0.35, the same effect can be obtained.
【００３０】また、本発明は、封入する希ガスがキセノ
ンまたはキセノンを主体とした希ガスに限られるもので
はなく、クリプトン、ネオン、アルゴンなどであっても
よく、また、使用するガスに応じてランプの内面にけい
光体被膜を形成すればよい。また、本発明はランプの形
状に制約されるものではなく、直管形ランプの外に環形
けい光ランプやコンパクト形ランプ等であってもよい。Further, in the present invention, the rare gas to be filled is not limited to xenon or a rare gas mainly containing xenon, but may be krypton, neon, argon or the like, and depending on the gas used. A phosphor coating may be formed on the inner surface of the lamp. Further, the present invention is not limited to the shape of the lamp, and may be a ring fluorescent lamp, a compact lamp or the like in addition to the straight tube lamp.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、キ
セノンガスの封入圧を５〜３０Torrの範囲に低くしてア
フターグローの時間が長くなっても、周波数を低くして
パルス休止期間を長くしたので、休止期間の紫外線放射
を有効に利用することができ、よって従来の比べて発光
効率の低下を防止することができる。また、封入ガス圧
を低くするので始動電圧を低くすることができ、始動性
が向上する。As described above, according to the present invention, even if the afterglow time is lengthened by lowering the filling pressure of xenon gas in the range of 5 to 30 Torr, the frequency is lowered and the pulse pause period is lengthened. Therefore, it is possible to effectively use the ultraviolet radiation during the rest period, and thus it is possible to prevent a decrease in luminous efficiency as compared with the conventional case. Further, since the enclosed gas pressure is lowered, the starting voltage can be lowered and the startability is improved.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明の一実施例に係るパルス点灯式キセノン
放電灯装置の全体構造を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing an overall structure of a pulse lighting type xenon discharge lamp device according to an embodiment of the present invention.
【図２】封入ガス圧とパルス周波数およびアフターグロ
ーとの関係を測定した結果を示す特性図。FIG. 2 is a characteristic diagram showing the results of measuring the relationship between the enclosed gas pressure, the pulse frequency, and the afterglow.
【図３】封入ガス圧と発光効率およびパルス周波数との
関係を測定した結果を示す特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a result of measuring a relationship between a filled gas pressure, a luminous efficiency, and a pulse frequency.
【図４】ピーク周波数と封入ガス圧との関係を示す特性
図。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a peak frequency and a sealed gas pressure.
【図５】ピーク周波数と管径との関係を示す特性図。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a peak frequency and a pipe diameter.
【図６】発光効率と、デューティ比との関係を示す特性
図。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between luminous efficiency and duty ratio.
【図７】他の実施例のパルス形態を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a pulse form of another embodiment.
１…キセノン放電灯 ２…パルシ電圧印加
装置 ３…ランプ電流制限手段 ４…始動回路 １０…発光管バルブ １１…けい光体被膜 １３…電極。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Xenon discharge lamp 2 ... Pulsi voltage applying device 3 ... Lamp current limiting means 4 ... Starting circuit 10 ... Arc tube bulb 11 ... Fluorescent film 13 ... Electrode
Claims (4)
キセノンガスを主体とした希ガスを封入してなる希ガス
放電灯と、 上記希ガス放電灯の電極間にパルス電圧を印加するパル
ス電圧印加装置と、を備えたパルス点灯式希ガス放電灯
装置において、 上記バルブの内径ｄを１５．０mm以下とし、 上記キセノンガスの封入分圧Ｐを５≦Ｐ≦３０（Torr)
とし、 かつ、上記パルス電圧のパルス周波数をｆ1 とした場
合、 ｆ1 ＝（０．７５〜１．５０）（０．３Ｐ＋５）１５／
ｄ（ｋＨｚ） であり、 上記パルスのデューティ比τを０．０５〜０．３５とし
たことを特徴とするパルス点灯式希ガス放電灯装置。1. A rare gas discharge lamp in which a rare gas mainly containing xenon gas is sealed in an arc tube bulb having a pair of electrodes sealed therein, and a pulse for applying a pulse voltage between the electrodes of the rare gas discharge lamp. In a pulse lighting type rare gas discharge lamp device including a voltage applying device, an inner diameter d of the bulb is set to 15.0 mm or less, and a partial pressure P of the xenon gas filled is 5 ≦ P ≦ 30 (Torr).
And when the pulse frequency of the pulse voltage is f 1 , f 1 = (0.75 to 1.50) (0.3P + 5) 15 /
d (kHz), and the duty ratio τ of the pulse is 0.05 to 0.35.
ｚであることを特徴とする請求項１に記載のパルス点灯
式希ガス放電灯装置。2. The pulse frequency f 1 is 5 to 15 kHz.
The pulsed rare gas discharge lamp device according to claim 1, wherein z is z.
印加装置から電極間に供給される電圧は正弦波交流電圧
であり、この正弦波交流電圧は上記パルス印加期間中に
２サイクル以上供給されることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載のパルス点灯式希ガス放電灯装置。3. The voltage supplied from the pulse voltage applying device between the electrodes during the pulse application period is a sine wave AC voltage, and the sine wave AC voltage is supplied for two or more cycles during the pulse application period. The pulse lighting type rare gas discharge lamp device according to claim 1 or 2, wherein.
したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれ
かに記載のパルス点灯式希ガス放電灯装置。4. The pulse lighting type rare gas discharge lamp device according to claim 1, wherein a fluorescent film is formed on the inner surface of the bulb.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6951293A JPH06283137A (en) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Pulse lighting type rare gas discharge lamp device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6951293A JPH06283137A (en) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Pulse lighting type rare gas discharge lamp device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06283137A true JPH06283137A (en) | 1994-10-07 |
Family
ID=13404868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6951293A Pending JPH06283137A (en) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Pulse lighting type rare gas discharge lamp device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06283137A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980043561A (en) * | 1996-12-04 | 1998-09-05 | 조셉 에스. 로마나우 | How neon gas discharge lamps and pulses work |
-
1993
- 1993-03-29 JP JP6951293A patent/JPH06283137A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980043561A (en) * | 1996-12-04 | 1998-09-05 | 조셉 에스. 로마나우 | How neon gas discharge lamps and pulses work |
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