JPS5968161A - 低圧放電灯 - Google Patents

低圧放電灯

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JPS5968161A
JPS5968161A JP16053482A JP16053482A JPS5968161A JP S5968161 A JPS5968161 A JP S5968161A JP 16053482 A JP16053482 A JP 16053482A JP 16053482 A JP16053482 A JP 16053482A JP S5968161 A JPS5968161 A JP S5968161A
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discharge
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discharge space
tube
low
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Makoto Toho
東方 眞
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/46Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
    • H01J29/70Arrangements for deflecting ray or beam

Landscapes

  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、高輝度で且つ大光束が得られる全く新規な低
圧放電灯に関する。
(背景技術) 高輝度でしかも大光束が得られる放電灯としては、例え
ば水銀灯の如き高圧金属蒸気放電灯等が実現され実用化
されている。
しかしながら、このタイプの放電灯は、定常点灯時は高
気圧、高6υ、で動作するように設計されているため、
第1図に示すように点灯開始後数分間は管内が低温、低
気圧であるため光が十分でない、いわゆるウオームアツ
プの時間(同図において0〜 tlの時間)を必要とし
、また、点灯後一旦消灯して即百点灯させようとすると
、管内が高温、高圧になっているため再始動できず、再
始動可能になるまでに消灯後数分間(同図において L
2〜 t3)を要するという欠点がある。更に、所望の
光色、色温度を得ようとしても、実用的に使えるtik
電(発光)物質は数種以下に限定されるため特定の光色
〜色温度となってしまい、自由な設計がしVltいとい
う欠点もある。更にまた、高温となるため一般の軟質ガ
ラスが使えず、高価な石英ガラス、多結晶アルミナ管等
を必要とし、加工も合せ高価になる欠点がある。
(発明の目的) 本発明は上記欠点に鍜のなされたもので、その目的とす
るところは、従来の放電灯とは全く異なる原理からなる
、コンパクトで瞬時点灯可能でしかも高輝度、大光束の
低圧金属蒸気放電灯を提供するにある。
(発明の開示) 本発明の基本的構成を第2図に示す。本発明に係る低圧
放電灯(J、気密空間を形成する円筒状の外管1と、該
外管1内の略中心に配設された同心円筒状の内管2とよ
り成り、咳内管2の両端は開口し、該両開口部には1対
の電極3,3が配設され、内管2内を放電空間へとし、
外管1内のその他の空間を非放電空間Bとする。そして
、放電空間へを形成する外表面積ずなわぢ内管2の外表
面積Saに対する非放電空間Bを形成する外表面積すな
わち外管1の外表面積sbを sb≧5・Sa とし、主放電(発光)物質を金属蒸気とする。
なお、外管1及び内管2の形状は上記のように円筒状で
ある必要はなく、外管1は例えば現行の水銀灯の如き形
状でもよく、内管2は屈曲していても、また、放電電流
と同方向の磁界を印加することにより主放電を封し込め
れば実質上内管2はなくてもよく、要は放電を限定する
構成すなわち放電空間へが形成されればよい。
次に、かかる放電灯の動作原理及び効果を説明する。ま
ず本発明に係る放電灯は、前述のように低圧金属蒸気放
電であるので、螢光ランプとその動作原理は本質的に同
一であり、始動後直ちに十分な明るさに達し、消灯後の
再点灯も直ちにできる。また、放電空間へに対し非放電
空間B−h<極端に広<  (sb≧5・Sa)、且つ
、各放電空間A1 Bは同気密であるため金属蒸気の最
冷温度は、放電空間内温度に比し十分低くなり高9ノ率
な放射を維持できる。つまり、放電空間へに対する非放
電空間Bの比(B/八とする)を変えると、勿論、Ii
k電空間Δ及び非hk電空間■3の外表面11sa、S
bや包絡形状にも左右されるが、これらを典型的な形状
として固定すると、第3図に示す如き特性が得られる。
なお、同図においてゴaは放電空間への表面温度を、’
I’ bば非放電空間Bの表面温度を、Tcは周囲温度
をそれぞれ示す。
従って、放電空間へのみよりなる単一管放電灯に比べ放
電空間温度はより商618.になるものの、最冷温度は
非放電空間Bで規制されるため、より低温になる。そし
て、その差は」二記B/Δが大きくなればなる程大きく
なる。このことは、ランプ入力を増し高輝度、大光束を
図っていく場合、非雷に効果的となる。
今、金属蒸気として水銀を例にとり考えると、水銀のエ
ネルギ一単位図は第4図に示す通りであり、螢光ランプ
の場合には254nmの紫外線放射を螢光体により可視
光に変換している。この場合の効率は、螢光体を固定す
れば254nmの紫外線放射効率で決石。 254nm
の紫外線放射効率はfJS5図に示す如く、約40℃の
水銀温度(それに相当する水銀蒸気圧は約数+amTo
rr)が最大になることは周知の通りである。そこで、
ランプ入力を増してくると、一般に水銀最冷温度は40
°Cよりどんどん高(なり最適域から外れていく。
而して、本発明のようにコンパクトな放電空間で大光束
を出そうとすると、必然的に狭い放電空間r(1;に大
きな入力を投入・Uざるをえないため、水銀最冷温度は
極0iAIに上がり、単管の場合、同時に范気圧も上が
るため、効率の著しい低下と、蒸気圧増大による始動及
び最始動悪化を来すが、本発明に係る放電灯は、放電空
間への周囲に相対的に大きな非放電空間Bを設けたため
水銀最冷温度の低減が図れ、最適の水銀最冷温度側近に
設計し維持することができ、紫外線放射効率を十分高く
することができる。
次に、」二記S h≧5・Saなる数値限定の根拠を説
明する。発熱体の外表面の温度は、発熱部分(本発明に
おいては放電空間A)における発熱量(本発明において
は実質的には放電電力)が一定であれば略発熱体の外表
面積に相関するので、非放電空間Bの外表面温度をTb
とし、外表面積をsbとし、周囲温度をTcとすると、
非放電空間■3を略真空に近付ければ非放電空間Bの外
表面での温度上昇Δ=rbはおおよそ ΔTl+ =”l”b −Tcc<1 /Sbとなる。
従って、非放電空間Bの外表面積sbが人であればある
程、非放電空間13の外表面温度T bは周囲温度i”
 cに近イ;1くわりである。
また、放電空間Aは非放電空間Bの外表面を新な周囲温
度とみなしての関係となるので、放電空間へのみよりな
る単管での温度上昇をΔl’aoとすると、非放電空間
Bで囲われている場合には、その温度上昇ΔTaはおお
よそ ΔTa#Δ’T’ao+Δ′「b となる。すなわち、非放電空間13の外表面積sbが大
になればなる程、放電空間への外表面温度Taは放電空
間へのみよりなる単管での外表面温度に近付くことにな
る。
このように、非放電空間Bの放電空間へに対する外表面
積が大になればなる程(第3図においてB/Δが大にな
ればなる程)、非放電空間Bの外表面温度1゛bば周囲
温度1゛cに、放電空間Δの外表面温度T aは放電空
間へのみによる単管での外表面温度に近付くことになり
、(非放電空間Bの外表面積Sb)!;(放電空間への
外表面積Sa)のとき、すなわぢ第3図においてB/Δ
が1のときは逆の極限で、非放電空間13の外表面温度
′I″bは放電空間Δのめによる単管での外表面温度に
近側き、hり型空間への外表面温度Taは」−記単管で
の外表面温度に、非放電空間Bの外表面7品度T bと
周囲温度′「Cの?品度差分を足したレヘルになる。そ
して、S b≧5・Saになると、放電空間Δのめによ
る+’Q管での温度上昇の約115以下となる。 しか
るに、今、コンパクトで高輝度、高出力のランプを得よ
うとすると、一般に放電空間AのみによるQ’+管で推
定すると、放電空間への温度は、 100〜数100°
Cという極端に高い値となるが、士、記のようにsb≧
5・Saとすることにより、非放電空間13の外表面温
度Tbを普通に単管が設n1、使用されるときの管温度
に近くなる訳である。
次に、放電空間A内の放電維持時の平均陽光柱電位伸度
Eについて述べる。陽光柱電位傾度Eがln1いという
ことは、放電中の電子温度すなわち電子エネルギーが大
きいことを意味する。ところが、現行の螢光ランプでは
周知の如く、陽光柱電位傾度Eが0.9〜1.IV /
cm程度であるため、第4図に示ずエネルギー準位図に
おいて最低のエネルキー準位(63p2)への励起が最
も多く、その励起準位から払底準位への254nmの紫
外線放射による発光か最も強くなるような設計になって
いる。しかるに、陽光柱電位傾度Eを1,5V/cm以
上に上げると、より高い準位(7−”S、  64D等
)への励起度合が増え、254nm、  185nmの
紫外線放射の増加と共に、546nm、 436nm、
 405nm、 577〜579nm等の放射による可
視発光も急激に増してくる。これは254nmの放射の
みを有効利用する螢光ランプの場合は相対的に低効率に
なるが、254nm、  185nmの両紫外線を励起
源とする螢光体を用いると共に、他の可視光スペクトル
ラインをそのまま利用することにより、逆に全体として
より高効率の放電灯を提供することができる。また、他
側として力Fミウムを金属蒸気とした場合も同様の効果
が得られる。すなわち、第6図に示すエネルギー準位図
において、通當の低圧放電をする場合、0.8〜IV 
/ cm程度の陽光柱電位傾度已にすると、SP励起十
位よりの326nm、 229nmの紫外線放射効率が
最大になるのは周知の1fflりである。しかるに、陽
光柱電位(頃度巳を1.5V/cm以上とすることによ
り、前述の水銀放電同様、68以上の高((へ位への励
起が急激にt+/I加し、有効な発光を伴うことができ
る。
第7図は本発明の異なる実施例を示す簡略図で(alは
縦断面図、(blば横断面図である。前記基本構成と異
なる構成は、内管2の一端は外管1に当接することによ
り閉塞し他端のみ開口し、内管2の内面に螢光体4を被
着した点で、螢光体4としては高温特性の優れた希土類
螢光体を主体としたもの、例えば、桃色のイツトリウム
・オキサイド、緑色の珪酸亜鉛やアルミン酸マグネシウ
ム、青色のアルミン酸マグネシウム・バリウム等を適宜
混合し、所望の光色としたものが望ましく、また、内管
2を10關以下とし、更に上記陽光柱電位傾度E≧1.
5V/cmなる高電位傾度は、主として荷電粒子の拡散
、再結合を増大させる周知の構成、例えばネオン、ヘリ
ウム等の軽希ガスの封入、細管の採用、内性11ji面
の非円形状化等により達成することが望ましい。
第8図は本発明の更に異なる実施例を示す簡略図で(8
1は縦断面図、(blは横断面図である。本実施例14
内管2を紫外線透過ガラスで形成し、1対の電極3,3
が位置する両端は閉塞し管中央部に開口部5を設りると
共に、外管1の内面に螢光体4を被着したものである。
(発明の効果) 本発明は上記のように、気密に形成された管内に、それ
ぞれ同気密な放電空間へと非放電空間Bを設り、1記非
放電空間Bの外表面積sbを放電空間への外表面積Sa
の5倍以上とし、主放電物質を金属蒸気としたことを特
徴とする低圧蒸気放電灯であるため、高輝度、大光束の
放電灯であるにもかかわらず、瞬時点灯が可能で、瞬時
に十分な光束が得られるといった、従来の放電灯とは全
く異なる新規な低圧放電灯を提供できる。また、放電空
間への温度が高々数100°Cであるため、高価な石英
ガラスや多結晶アルミナを管材として使わなくても済む
という付加的効果も有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は高圧金属蒸気放電灯の点灯特性図、第2図は本
発明の基本構成を説明する簡略図で、(alは断面図、
fblば斜視図、第3図は本発明に係る放電灯の管内温
度特性図、第4図は水銀のエネルギー準位図、第5図は
254nmの紫外線放射り]率を示す特性図、第6図は
カドミウムのエネルギー準位図、第7図は本発明の異な
る実施例を示す簡略図で(alは縦1:lli面図、t
blは横断面図、第8図は本発明の更に異なる実施例を
示す簡略図でfa+は縦断面図、(b)は横断面図であ
る。 ■・・・外管、2川内管、3・・・電極、4・・・螢光
体。 特許出願人 松下電工株式会社 代理人 弁理士 竹元敏丸 (ほか2名) 第1図 (”               <1)>第3図 B/A 第41 2イニ 514 4v−011月迭 第6t4 集8図 (b) (+2) ]−糸11 子i1i  J−I己 7薯二(自発1市
正)114訂]158年11月1日 Q’14’l庁し官 殿 ■、事1ノ1の表示 11計r157年 特許側 第1[1i0534号2、
発明の名称 ((q下方煽太丁 3、補正をする壱 事111“との関係   特許出願人 件  所    大+ur丁門真市大字門真1048番
地名 称(5B3)松下電工株式会社 代表者      小   林      郁4、代理

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)気密に形成された管内に、それぞれ同気密な放電
    空間式と非放電空間Bを設け、上記放電空間への外表面
    積Saに対する非放電空間Bの外表面積sbを sb≧5・Sa とU7、主放電物質を金属蒸気としたごとを特徴とする
    低圧放電灯。
  2. (2)放電空間A内の放電維持時の平均陽光柱電位傾度
    Eを E≧1.5V/cm とした特許請求の範囲第1項記載の低圧1ik電灯。
  3. (3)l記数電空間Aを、非放電空間Bを形成する外管
    内に開口部を有する内管を配設することにより構成した
    特許請求の範囲第1項または第2項記載の低圧放電灯。
  4. (4)上記内管の内面に希土類螢光体を主とじた螢光体
    を被着した特許請求の範囲第3項記載の低圧放電灯。
  5. (5)l記内管を紫外線透過材で構成し、外管の内面に
    螢光体を被着した特許請求の範囲第3項記載の低圧放電
    灯。
  6. (6)l記内管の直i¥を101以下とした特許請求の
    範囲第3項、第4項または第5項記載の低圧放電灯。
  7. (7)上記E≧1.5V/cmなる高電位伸度IEを、
    主として荷電粒子の拡散、再結合を増大させることによ
    り達成した特許請求の範囲第2項〜第6項記載の低圧j
    jk電灯。
JP16053482A 1982-09-14 1982-09-14 低圧放電灯 Granted JPS5968161A (ja)

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JPH0222980B2 JPH0222980B2 (ja) 1990-05-22

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4947511A (ja) * 1972-09-08 1974-05-08
JPS5444370A (en) * 1977-08-23 1979-04-07 Philips Nv Low pressure mercury vapor discharge lamp

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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