JPS601750A - 光放射電子管 - Google Patents

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】 （技術分骨） 本発明は、例えばコンパクトで高効率の照明用光源とし
て利用し得る光放射電子管に関する。

（背景技術） 照明用光源として、低圧水銀蒸気放電とけい光体を組合
せたけい光ランプが、その高効率性数、古くから広く用
いられている。しかし、かかるけい光ランプは陽光柱部
の発光（紫外線放射）を利用するため、一般に高効率た
るためには管長が長くなり、大形化する欠点がある。

まだ、上記発光原理とけ全く異なる原理、すなわち電子
励起による発光方式がある。こればブラウン管（以下Ｃ
ＲＴという）として実用化され、古くからテレビ等に広
く利用されている。この方式は外管の内部を真空として
、熱電子放射性陰極（電子銃ンより放射された電子を高
圧電界で加速し、格子状陽極を通過せしめて直接けい光
体（〒イ子線励起形）に衝突・励起させるものであるが
、この励起変換効率が悪く、また電子の加速のため高電
圧と相当の距離を必要とするため、やはり大形化し、照
明用光源としては不向きである。

さらに、上記ＣＲＴ方式に気体放電方式を折喪、組合わ
せたような方式が最近提案されている（特開昭５７−１
３０３６４　＠−）。かかる方式は、透明外管内を上１
ｄｃＲ’ｌ’方式のように完全な真空とするのでけ々く
、水銀蒸気が数ｍＴｏｒｒ程度存在する低真空とし、熱
電子放射性陰極（電子銃）より放射された電子を、上記
ＣＲＴ方式と同（羨に電界印加で加速すると共に、陽極
をメ、７ンユ状あるいけ格子状１−ｉ４造にすることに
より、電子の大半を油揚せしめ、背後空間で水銀蒸気の
如き紫外線放射用気体に衝突させ、水銀を励起し紫外線
放射させ、この紫外線放射をけい光体（紫外線励起形）
に当て励起させ、所望の可視光変換を行なわせる方式で
ある。

かかる方式は、電子の加速空間に比し、陽極通過後の水
銀との衝突空間を十分大きくとること、及び電子に適切
な運動エネルギを印加せしめることにより、水銀の励起
確率が頒めて高くなり、全体としての可視発光効率が従
来のＣＲＴ方式に比べ向上し、また、電子エネルギは水
銀を共鳴励起させる程度でよいため、加速電界及び加法
壁間はＣＲＴ方式に比べ小さくてよいと報じられている
が、背後空間を十二分に有する必要があり、結果として
発光管が大きくなっ−ｃＬ、ｔう欠点が残る。

そこで本願出願人は、極めてコンパクトな寸法で、しか
も十分々発光効率が得られる光放射電子管を提案した。

第１図ばかかる光放射電子管の基本構成を示す図で、所
望の放射（発光）に対して透光性を有する材料、例えば
透明ガラスにより気密に形成された外管ｌの内部には、
ｌ対の陰極２．３と陽極４が配設されており、両陰極２
．３の少なくとも一方（同図においては左側の陰極２）
は電子放射性陰極で構成され、陽極４（／ｉ両陰極２．
３の略中間に配され、粗いメツシュ状まだは格子状に形
成されている。また、外管ｌ内には蒸気化水銀の如き紫
外線または可視線を放射する低気圧（１０−ＩＱ　Ｔｏ
ｒｒ　レベル）の放射気体が封入され、外管ｌの内面に
は必要に応じけい光体５が被着されている。そして、陽
極４と１対の陰極２．３との間にはそれぞれ正の直流電
圧が、抵抗６を介して直流電源７により印加され、上記
直流電圧の大きさは、一方の陰極２より放射された熱電
子ｅを加速すると共に、ビーム状に形成して陽極４にｔ
ｌＪ達せしめ、該陽極４を通過した後は減速し他方の陰
極３に到達する直前で速度０になるように設定されてい
る。

このように構成することにより、第１の陰＋Ｖすなわち
電子放射性熱陰極２により熱電子ｅが放射されると、陽
極４との間に正電、界が印加されているため、熱電子ｅ
け加速される。そして、陽極４け粗いメツシュ状または
格子状であるため、熱電子ｅの大半はそのまま陽極４を
通り抜けて、陽極４と第２の陰極３により形成される減
速電界域へ入る。ここでは熱電子ｅけ減速を受け、第２
の陰極３の直前で失速し速度がＯとなる。すると今度は
陽極４と第２の陰極３間に加わる正電界で、上記方向と
は逆方向に加速され再び陽極４に達し、陽極４を通り抜
ける。以下、陽極４と第１の陰極２け上記と同様に減速
電界となるため、熱電子ｅけ減速し、第１の陰極２の直
前で再び反転し、陽極４に向う。以降この動作を繰り返
えし、熱電子ｅけ陽極４を中心に電気振動する。

而して、外管ｌで形成される気密空間に水銀を封入１７
、外管ｌの内面にへロリン酸カルシウムの如きけい光体
５を塗布した場合、水銀の一部は管壁最冷温度に相応し
た蒸気圧の気体となるだめ、管内は常温では数ｍＴｏｒ
ｒ近くの電圧で存在　している。今、陽極４と両陰極２
，３間のそれぞれの電圧及び寸法関係を、電子ｅの平均
運動エネルギが５ｅＶ程度になるように設計すると、上
述の電気振動による何回もの往復運動の中で、電子は効
率よく気体水銀原子を６３Ｐｌの共鳴励起準位（中性の
基底準位より約４，９　ｅＶ高い準位ラヘ励起せし　め
ることができる。かかる励起は直ちに２５４　ｎｍ　の
紫外線を放射し、外管２］の内面に塗布せるけい光体５
により可視光に変換され放射される。従って、水銀の如
き放射気体との衝突確率が飛躍的に増大し、従来の方式
に比べ極めてコンパクトな構成で、しかも高効率の放射
（発光）を可能とした光放射電子管を提供できる。

しかしながら、上記光放射電子管においては、電子が放
射気体を所望準位に励起する確率の大なる空間領域が不
十分、すなわち、第２図に示すように両陰極近傍では電
子エネルギが小さすぎ、陽極近傍では大きすぎ、全空間
の３０％程度でしか所望速度域（第２図において斜線で
示す領域）が得られないため、今一つ放射効率が不十分
であった。

（発明の目的） 本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、メツシュ状の陽極に対し陰極を対称配置し
、上記陽極に対し電子を往復振動させることにより、水
銀の如き放射気体との衝突確率を飛躍的に増大させて成
る光放射電子管に比べ、更に放射効率の高い光放射電子
管を提供するにある。

（発明の開示） 第３図は本発明の基本構成を示す概念図で、前記先願に
係る発明の構成と異なる点け、両陰極２．３の直前であ
って主陽極４に対して対称位置に、一対の補助陽極８．
９をそれぞれ配設すると共に、各陽極４，８．９に抵抗
６を介して直流電源７を接続し、第１の陰極２と第１の
補助陽極８間、第１の補助陽極８と主陽極４間、主陽極
４と第２の補助陽極９間及び第２の補助陽極９と第２の
陰極間に印加される電界（電子エネ７レギ）を第４図の
ように成したものであり、かかる構成により、第１の陰
極２より放射された電子ｅけ、第１の陰極２と第１の補
助陽極８の間で所望のエネルギになるように急加速され
る一方、第１の補助陽極８と主陽ｗＡ４の間では緩やか
な正電界によりゆっくりと加速されて主陽極４に達する
。主陽極４ｔ／′ｉ前述の如く粗いメ１．．シュ状また
は格子状であるため、電子ｅの大半はそのまま主陽極４
を通り抜けて、主陽極４と第２の補助陽極９により形成
される緩やかな減速電界域を経て、第２の補助陽極９と
第２の陰極３により形成される急減速電界域で急速に減
速し、第２の陰極３の直前で速度が０となる。

すると今度は、電子は第２の補助陽極９と第２の陰極３
間に加わる正電界で、上記方向とけ逆方向に急加速され
前記同様所望のエネルギに達し、しかる後は第２の陽極
９と主陽極４間で緩やかに加速され主陽極４を通り抜け
、前記同様緩やかな減速電界域及び急減速電界域を経て
第１の陰極２の直前で再び反転する。以降、上記動作を
繰り返えし電子は王陽極４を中心に電気振動する。

而して、所望励起に適した電子エネルギ域、すなわち、
例えば水銀気体にて２５４　ｎｍの紫外線放射効率を上
げるには、６’　Ｓｏの基底準位から６１Ｐ１の励起準
位へ水銀原子を励起化する確率を高めてやればよく、か
かる準位間のエネルギ差は４．９　ｅＶであり、電子に
５〜６　ｅＶ程度を与えてやることにより高効率で励起
を起すことが可能となる。従って、かかる場合の所望励
起に適した電子エネルギ域は５〜６ｅ■であり、かかる
領域は第４図においては斜線で示される領域であわ、前
記先願に係る場合のその領域は、前述のように第２図に
示す斜線領域である。

このように所望励起エネルギ域は、第２図及び第４図か
らも明らかな如く、先願に係るものにあっては（９）％
程度であったものが、本発明においては８０％以上にも
なり大巾に放射効率の向上が図れる。

次に、本発明を効果的に実施し得る具体例を第３図を基
に説明する。一対の陰極２．３は共に熱Ｔ子放射性のフ
ィラメントで構成され、該フィラメントは図示しない外
部補助電源により加熱され、ＩＡ程度の電子放射が十分
可能なように構成されている。主陽極４及び補助陽極８
，９け粗いメツシュ状である。そして陰極２．３と補助
陽極８゜９間の距離及び印加電圧けそれぞれ０．１−１
ｃｍ及び１〜ＩＯｖであり、補助陽極８．９と主陽極４
間の距離及び印加電圧は、それぞれｌ−１ｏ（１）及び
θ〜ＩＶであり、動作時における外管１の最冷温度は、
周囲温度５°Ｃのとき９〜１００°Ｃ内であり、外管ｌ
の内面には紫外線励起可視変換型けい光体５が被着され
、外管ｌ内に封入される放射気体は水銀数〜ｌＯ数ｍ９
で、必要に応じ０．１　’Ｉ’ｏｒｒ以下の希ガスが封
入される。

第５図及び第６図は本発明に係る異なる構成を示すもの
で、第５図に示すものけ、主陽極４を補助陽極に対して
若干の負電界としたもので、動作及び効果は前記基本構
成と同等である。また、第６図に示すものは、基本構成
に示す補助陽極８゜９の位置が両底面になる略円筒状の
陽極１０を配設したもので、該陽極１０け前記同様、粗
いメツシュ状に形成されており、該陽極１０　Ｋは抵抗
６を介して直流電源７が接続され、同図＋ｂｌに示すよ
うに広域に亘る平等電界が印加されている。かかる構成
においても、前記基本構成と略同等の効果を奏する。

（発明の効果） 本発明は上記のように、電子が放射気体を所望準位に励
起する確率の大なる空間領域を広くすることができるた
め、放射効率を大巾に向上できる。

従って、コンパクトな構成にもかかわらず、高効率の放
射を得ることができる光放射電子管を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に先行する光放射電子管の基本構成を示
す概念図、第２図は同上に係る電子のエネルギ状況、運
動状況及び速度を示す図、第３図は本発明の基本構成を
示す概念図、第４図は本発明に係る電子のエネルギ状況
、運動状況及び速度を示す図、第５図及び第６図は本発
明の異なる構成を示すもので、各図においてｆａｔは概
念図、ｆｂｌは電子のエネルギ状況を示す図である。 ｌ・・・外管、２．３・・・陰極、４・・・主陽極、５
・・・けい光体、６・・・抵抗、７・・・１ぼ流電源、
８．９・・・補助陽極。 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） （１３） 第１図 第２図 第３図 第４図 （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１１　内部に低気圧の放射気体が封入され、放射に対
   して透光性ケ有する外管と、上記外管内の略両側に配設
   され、少なくとも一方が熱電子放射性を有する一対の陰
   極と、上記面陰極の略中間に配設された粗いメツシュ状
   の主陽極と、上記面陰極の直前であって上記主陽極に対
   して対称位置に配設された粗いメツシュ状の一対の補助
   陽極とよ９成る電子管であって、上記主陽極と補助陽極
   の間にそれぞれ主陽極を正とする弱い正電界を印加する
   と共に、補助陽極と陰極の間に上記正電界に対し相対的
   に強い正電界を印加し、一方の陰極より放射された熱電
   子を補助陽極で所望速度に急加速する一方、補助陽極か
   ら主陽極までは緩やかに加速し、主陽極通過後筒２の補
   助陽極までは緩やかに減速し、該補助陽極から第２の陰
   極までは急速に減速せしめ該陰極の直前で方向を反転せ
   しめたことを特徴とする光放射電子管。 （２）　上記放射気体の主気体を蒸気化水銀とした特許
   請求の範囲第１項記載の光放射電子管。 （３）　上記外管の内面にけい光体を被着した特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の光放射電子管。 （４）上記陰極と補助陽極間の距離及び印加電圧を０．
   １〜１ｃｒｎ及び１−１０　Ｖとし、補助陽極と主陽極
   間の距離及び印加電圧を１〜１０閤及びθ〜ＩＶとし、
   動作時の外管最冷温度を周囲温度５°Ｃのとき５〜１０
   ０°Ｃとし、外管の内面に紫外線励起可視変換型けい光
   体を被着した特許請求の範囲第１項記載の光放射電子管
   。