JPH02267849A

JPH02267849A - 窒素を含むグロー放電ランプ

Info

Publication number: JPH02267849A
Application number: JP2000153A
Authority: JP
Inventors: Andre C Bouchard; アンドレ・シー・ブーシャール
Original assignee: GTE Products Corp
Current assignee: Osram Sylvania Inc
Priority date: 1989-01-05
Filing date: 1990-01-05
Publication date: 1990-11-01
Also published as: CA2006279A1; US4929868A; EP0377225A2; EP0377225A3

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】［産業上の利用分野］本発明はコンパクトなけい光ランプに関し、特定すると
予定された量の窒素を含むネガティブグロー放電ランプ
に関する。

［従来例、発明の課題］本発明は、下記の出願に開示される関連する主題の改良
を構成するネガティブグロー放電ランプに対する構造を
開示するものである。

ｒＧｌｏｗ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　Ｌａｍｐ　Ｊ　と題
するＢｏｕｃｈａｒｄ等の１９８７年１２月３０日付米
国特許出願第１３９，３９６号。

ｒＧｌｏｗ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　Ｌａａ＋ｐＪと題す
るＭａ　ｙａ等の１９８７年１２月３０日付米国特許出
願第１３９．３９７号。

ｒＧｌｏｗ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　Ｌａｍｐ　Ｊと題す
るＢｏｕｃｈａｒｄ等の１９８７年１２月３０日付米国
特許出願第１３９，３９＆号。

ｒ　Ｇｌｏｗ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　Ｌａ＋ａｐ　Ｊと
題するＢｏｕｃｈａｒｄ等の１９８７年１２月３０日付
米国特許出願第１３９．３９９号。

ｒＭｅｔｏｄ　ｏｆ　Ｔｒｅａｔｉｎｇ　Ｔｕｎｇｓｔ
ｅｎ　Ｃａｔｈｏｄｅｓ　Ｊ　と題するＢｏｕｃｈａｒ
ｄ等の１９８８年５月６日付米国特許出願第１９１．１
０４号。

ネガティブグローランプは、普通、貴ガスおよび水銀を
含み、ランプが励起されるとき生ずる紫外線の吸収で可
視光を発するように適合されたけい光体被覆を外囲器の
内面上に有する光透過外囲器を備える。ランプは、ラン
プ電極間への電圧の印加により励起される。一般に破壊
電圧と称される特定の電位が電極に印加された後、電流
が電極間に流れる。この現象の基本的説明は、電極間の
ガスが特定の電圧でイオン化され、電流を流し、紫外線
放射を発することである０代表的グロー放電ランプの例
は、Ｍｏｒｄｅｎの米国特許第２．０６７、１２９号、
Ｂｈａｔｔａｃｈａｒｙａの米国特許第３，８１４，９
７１号およびＢｙｓｚｅｗｓｋｉ等の米国特許第４．４
０８．１４１号に見出される。

前述のように１本発明は、上述の種類のネガティブ放電
ランプに関する０本発明は、充填ガスに予定された量の
不純物（すなわち窒素）を含むグローランプを提供する
ものであり、改良されたランプ効率（ランプワット数当
りの光出力）をもたらす。

従来、窒素が従来のけい光アーク放電ランプに導入され
たが、成功度合い低かった。この種の１つのランプは、
１９４７年４月２９付にてＭａｇｅｒに発光された米国
特許第第２．４１９．９０２号に記述されている。この
特許は、０．３％ないし１．５％の窒素量のランプガス
充填物への導入を教示している。また、１％を越える量
は効率を大きく増大せず、非常にランプを始動し難くす
ることを教示している。

窒素は、ランプのルーメンの維持を１０％だけ改善する
。

「不純物ガスにより影響される蛍光ランプ特性」と題す
る１９５６年９月に開催された照明工学学会の国内技術
学会に提示された論文の予稿集において、Ｍｏｏｎｅｙ
等は、アルゴン充填Ｆ２０Ｔ１２蛍光ランプに導入され
た少濃度の窒素（０，１％）は、光出力の維持に有利で
あると思われることを教示している。しかしながら、１
％窒素の濃度が第２図に示されており、効率の減少が約
７５０時間で始まることになることに言及している＊　
Ｍｏｏｎｅｙ　　等も、Ｍａｇｅｒと同様に、窒素がラ
ンプの始動において困難性をもたらすかもしれないこと
を指摘している。

さらに、１９４５年に開催されたエレクロニクスに関す
るシンポジウムにおいて頒布された蛍光ランプにおける
ガス不純物の影響の研究と題する論文において、Ｋｅｎ
ｔｙ等は、５．７　　Ｌｕ　／ｈｒの一定の割合でラン
プの一端に入れられる窒素は、放電下で不安定でかつバ
ッチにまとまる傾向のある褐色気味の黄色の付着物を生
じさせる。

本発明の目的は、ネガティブグロー放電ランプを向上さ
せ、さらに詳しく言うと、この種のランプの効率を増大
させることにある。

本発明の他の目的は、ランプの始動特性に何らの有害な
影響を示さない改良されたネガティブグロー放電ランプ
を提供することである。

本発明の上述およびその他の、特徴および利点を得るた
め、少なくとも一種の貴ガスおよび窒素を含むガス充填
物質を含むガス充填物質を包含する透光性外囲器より成
るグロー放電ランプが提供される。窒素は、総ガス充填
物質の１．５％から１０％以下の量で含まれる。外囲器
内には、１対の電極が配置されており、リード線が、電
極支持のため電極と関連して設けられている。これらの
リード線は、外囲器中を貫通しており、外囲器に封止さ
れている。電源が、リード線を介して電極に結合され、
電極をＤＣモードで動作させるように設けられている。

本発明のさらに他の側面に従うと、外囲器は水銀を含ん
でおり、励起の際紫外線放射を発する。

外囲器の内面上には、けい光体被覆が設けられており、
そしてこれは、紫外線放射の吸収の際可視光線を発する
。ガス充填物質は、ネオンおよびアルゴンの混合物とし
得る。ランプ外囲器は、はぼ、最大の断面の球状領域を
有する球状構造より成り、そして１対の電極が外囲器の
断面球根状領域に配置されている。電極対は、並列関係
で配置されている。カソード電極は、放射性物質で被覆
されている。

［実施例Ｊ本発明、その目的および利点をよく理解するために、以
下図面を参照して本発明をその実施例について説明する
。

また、放射性物質で被覆されたカソードおよび裸のアノ
ードを採用したネガティブグローランプについての１９
８７年１２月３０日付で出願された米国特許第１３９，
３９８号について参照する。

第１図は、１２で例示されるけい光体被覆を備える外囲
器１０を含むこの形式のネガティブグロー放電ランプを
例示している。カソード電極１４は、ランプ処理中酸化
物に変換されるバリウム、ストロンチウムおよびカルシ
ウム炭酸化物の１種のような放射性物質で被覆される。

普通裸のタングステンコイル電極であるアノード電極１
６は、未被覆である。これらの電極は、それぞれのリー
ド線１５および１７で支持されている。ランプは、ＡＣ
動作モードでなくＤＣ動作モードで動作する。このラン
プ構造体は、特に従来の技術のグローランプ構造体に比
して改善された光出力維持を可能にし、長寿命を可能に
する。

第１図において、外囲器１０は、はぼ最大断面の球状領
域１８および頚部領域゛２０を有するほぼ球状形より成
る。リード線１５および１７は、普通、ウェハステムア
センブリで頚部２０に封止されている。第１図において
、電極１４および１６は、おおむね並列関係で支持され
ており、はぼ、最大断面球状領域１８に存する。

代わりに、グロー放電ランプは、第２図に例示されるよ
うに構成されてよい。第２図には、球状領域３２および
頚部領域３４を有するランプ外囲器３０が例示されてい
る。外囲器３０内には、カソード電極３６およびアノー
ド電極３８が配置されている。カソード電極３６は、標
準Ｎｏ、４１タングステンエキサイタコイルとし得る。

リード系泉３７が、カソード電極３６を支持し、そして
第２図に示されるように、単一のリード線３９がアノー
ド電極３８を支持している。リード線は、例えば２０〜
３０ミル直径のロッド状とし得る。リード線３７および
単一のリード線３９の両者は、例えばウェハステムアセ
ンブリ４０により封止されるが、該アセンブリは、第２
図に例示されるようにランプ外囲器の底部頚部領域３４
を閉鎖する。す。

−ド［３７は、適正なランプおよび動作を提供するよう
に、好ましくはモリブデンから構成されるのがよい、ア
ノード電極３８は、モリブデン、タングステンまたはタ
ンタルのストリップ４５から構成するのがよい。

箔ストリップ４５は、リード線３９の極端部上に反転端
部な提供することにより、リード線３９に固定できる。

これにより端部な据込み加工し、モリブデン箔ストリッ
プをその頂端部にてその間に固定することが可能となる
。加えて、リード線３９および箔ストリップ４５間には
んだ、接着剤または溶接シールを提供することもできる
。

動作において、カソードは電子を放射し、そして電子は
、水銀蒸気が、低ガス圧力の広い領域で励起されるよう
に加速される。これと関連して、外囲器は、水銀および
貴ガスまたは貴ガス混合物を含む従来の充填物質で充填
され得る。適当な貴ガスは、ネオンである。さらに、ラ
ンプは、ＡＣまたはＤＣ源のいずれからでも作動され得
る。

第１図および第２図の実施例において、外囲器は、励起
の際紫外線放射を発する充填物質を含む、この充填物質
は、例えば３トルの充填圧力の貴ガスまたは貴ガス混合
物より構成し得る。貴ガスとしては、アルゴン、ネオン
、ヘリウム、クリプトンおよびゼノン等がある。ある量
の水銀（例えば３ｈｇ）が外囲器内に含まれる。

しばしば問題となる窒素を標準アーク放電ランプに窒素
を加えることのメリットと異なり、ネガティブグロー放
電ランプの効率は、ランプの始動特性に何らの有害な効
果を示すことなく、窒素の貴充填物質中への導入で相当
に改善され得ることが発見された。

本発明の教示に従えば、ネガティブグロー放電ランプの
外囲器は、少なくとも１種の貴ガスに加えて、予定量の
窒素を含む、窒素は、充填物質の１．５％以上またはそ
れに等しい量である。窒素の量は、充填物の１０％より
大きくすべきではない。好ましくは、１．５％以上そし
て１０％以下の量である。

本発明にしたがって製造されたネガティブグロー放電ラ
ンプの、代表的なただし制限的でない例は、第１図に例
示されるように構成された。

各ランプは、けい光体被覆内に封入されたアノード電極
およびカソード電極を含んだ、試験ランプは、１．５．
３．６または１０％の窒素を含み、残りはネオンであっ
た。試験ランプは、９９．５％のネオンおよび０．５％
のアルゴンを含む対照のランプと比較した。表１は、２
．０アンペアｄｃ回路で動作する各群に光出力および効
率を例示するものである。

大−−１充填ガス　　ルーメン（６％）　　ＬＰＷ　　（６％）
９９．５％　Ｎｅ／　　　　８７１　　　　　　　　　
　　３５．９０．５％　Ａｒ９５．８　　Ｎｅ／　　　　　８６３　　　　−０．９
　　　　３６．２　　　　＋（１，８１，５％　Ｎ２９７．５％　Ｎｅ／　　　　９５７　　　　　＋９．０
　　　　３７．２　　　　＋３．６３％　Ｎ。

９４％　Ｎｅ／　　　　　　９８５　　　　　＋１３．
１　　　３７．５　　　　÷４．５６％　Ｎ２９０％Ｎｅ／　　　　　Ｉ（１９９＋２６．２　　　３
２．３　　−１０．０１Ｏ％Ｎ２表１は、種々の量の窒素が充填物に加えられたネガティ
ブ放電ランプのランプ効率および光出力の改良を示す、
１０％の窒素を有する４個のランプのうちの３つは、始
動の困難性を経験した。他のグループにおいては、始動
の困難性は観察されなかった０本発明の教示に従えば、
　１０％以下の窒素を有する充填ガス混合物が好ましい
。

何故、窒素が標準けい光ランプより相当にネガティブグ
ロー放電ランプの効率を改善するのか、また何故、グロ
ーランプの始動が窒素の添加により悪影響を受けないか
の理由は、現在のところ明瞭に理解されていない、ネガ
ティブグローランプの壁温度は、標準蛍光ランプに対す
る４０℃以下でなく１００℃で動作するから、ランプの
効率は、窒素で相当に改善されることが考察される。こ
のため、より多くの窒素を潜在的に有利であるガス相に
おいて残存せしめるられる。ランプの始動は、恐ら（影
響を受けない、何故ならば、グローランプは、ランプを
始動するのに電子アバランシュに依存しないからである
。他方、標準蛍光アーク放電ランプはこれに依存してい
る。

以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、当
接術に精通したものであれば、本発明の技術思想から逸
脱することなく種々の変化変更をなし得ることは明らか
である。

ティブグロー放電ランプの１実施例の縦断面図、第２図
はネガティブグロー放電ランプの他の実施例の縦断面図
である。

１０．３０：　　外囲器１２：　けい光体被覆１４．３６：　　カソード電極１５．１７３７．３９：　　　リード線１６．３８：　
　アノード電極１８．３２：　　球状領域２０．３４：　　頚部領域 ′−１゛納代理人の氏名　倉　内　基　弘４　ゴ

【図面の簡単な説明】

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも１種の貴ガス、および総充填物質の１
．５％ないし１０％以下の量の窒素を含むガス充填物質
を包含する透光性外囲器と、該外囲器内に配置された１
対の電極と、該電極に結合され、かつ前記外囲器を貫通
し該外囲器に封止されるリード線とを備えるネガティブ
グロー放電ランプ。
（２）前記窒素が、前記総ガス充填物質の１．５％より
多く１０％以下の量である特許請求の範囲第１項記載の
ネガティブグロー放電ランプ
（３）前記窒素が、前記ガス充填物質の約３％に等しい
量である特許請求の範囲第１項記載のネガティブグロー
放電ランプ。
（４）前記ガス充填物質の残部がネオンである特許請求
の範囲第３項記載のネガティブグロー放電ランプ。
（５）前記窒素が、前記ガス充填物質の約６％に等しい
量である特許請求の範囲第１項記載のネガティブグロー
放電ランプ。
（６）前記ガス充填物質の残部がネオンである特許請求
の範囲第５項記載のネガティブグロー放電ランプ。
（７）前記ガス充填物質の残部がネオンである特許請求
の範囲第１項記載のネガティブグロー放電ランプ。
（８）前記ガス充填物質が、９８．５％のネオンおよび
１．５％の窒素を含む特許請求の範囲第１項記載のネガ
ティブグロー放電ランプ。
（９）前記ガス充填物質が、９７．０％のネオンおよび
３．０％の窒素を含む特許請求の範囲第１項記載のネガ
ティブグロー放電ランプ。
（１０）前記ガス充填物質が、９４．０％のネオンおよ
び６．０％の窒素を含む特許請求の範囲第１項記載のネ
ガティブグロー放電ランプ。
（１１）前記外囲器が水銀を含み、励起の際紫外線放射
線を発射する特許請求の範囲第１項記載のネガティブグ
ロー放電ランプ。
（１２）前記外囲器の内面上にけい光体被覆を含み、こ
れが　紫外線放射線の吸収の際可視光を発射する特許請
求の範囲第１１項記載のネガティブグロー放電ランプ。
（１３）前記外囲器が最大断面球状領域を有し、電極対
が前記外囲器の最大断面球状領域に配置される特許請求
の範囲第１項記載のネガティブグロー放電ランプ。
（１４）前記電極対が並列関係では位置されている特許
請求の範囲第１３項記載のネガティブグロー放電ランプ
。
（１５）前記リード線を介して前記電極に結合され、前
記電極対をＤＣモードで動作させる電源手段を備える特
許請求の範囲第１項記載のネガティブグロー放電ランプ
。
（１６）前記電極対の一方の電極がアノード電極であり
、他方の電極がカソード電極である特許請求の範囲第１
項記載のネガティブグロー放電ランプ。