低圧放電灯
【目的】商用周波数で点灯する場合はフィラメントの温度上昇を抑止し、陽極降下損を軽減して発光効率を高めるとともにエミッタの飛散を防止し、高周波数で点灯する場合は始動時に異常グロー放電の発生を防止してエミッタの飛散を防止し、長寿命となる低圧放電灯を提供する。
【構成】放電ガスを封入したバルブ１の端部に電子放射物質を保持したフィラメント５を封装するとともに、このフィラメントの周囲に筒形の補助電極８を配置し、上記フィラメントと補助電極を低温時に開く熱応動素子を介して電気的に接続したことを特徴とする。
【作用】ランプ始動前の低温状態では熱応動素子がフィラメントと補助電極を電気的に遮断し、また点灯中の高温状態では熱応動素子が上記フィラメントと補助電極を電気的に接続する。
【構成】放電ガスを封入したバルブ１の端部に電子放射物質を保持したフィラメント５を封装するとともに、このフィラメントの周囲に筒形の補助電極８を配置し、上記フィラメントと補助電極を低温時に開く熱応動素子を介して電気的に接続したことを特徴とする。
【作用】ランプ始動前の低温状態では熱応動素子がフィラメントと補助電極を電気的に遮断し、また点灯中の高温状態では熱応動素子が上記フィラメントと補助電極を電気的に接続する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、商用周波数および高周波数のいづれの周波数でも点灯可能であり、かつ良好な点灯特性を呈するけい光ランプや希ガス放電灯などのような低圧放電灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、バルブの端部にフィラメントを封装したけい光ランプは、チョークコイル形安定器を使用した商用周波数（５０〜６０Ｈｚ）で点灯可能であるとともに、トランジスタインバータ等の電子回路を用いた高周波数（２５〜４５ｋＨｚ）でも点灯可能となっている。しかしながら、チョークコイル形安定器を用いて商用周波数（５０〜６０Ｈｚ）で点灯する場合は、陽極側に降下電圧損失が大きく、これが発光効率の低下の原因になっている。また、商用周波数で点灯する場合、フィラメントがアノードモードの場合に陽光柱から飛び込んでくる電子の衝撃を受けるとともに、流入電流によるジュール熱の発生のため、フィラメントの温度が高くなる。このため、フィラメントに塗布してあるＢａＯ−ＳｒＯ−ＣａＯ系からなる電子放射物質（エミッタ）が蒸発し、エミッタが早期に枯渇し、ランプの始動性が低下したり、熱電子の放出が円滑でなくなり、早期に点灯不能になる。またエミッタが蒸発すると、バルブに付着して黒化を発生させる等の不具合がある。
【０００３】上記のような電極温度の上昇を軽減する対策として、フィラメントに、この電極よりも放電空間側に伸びるアンテナ状の補助電極を取り付ける手段が知られており、このようなアンテナ状の補助電極を設置すると、フィラメントがアノードモードの時に飛び込んでくる電子をこの補助電極が捕獲し、この補助電極を通じて電流をバイパスさせることができる。このため、フィラメントに流れる電流を軽減し、フィラメントへの流入電流によるジュール熱の発生を軽減し、フィラメントの温度を下げてエミッタの蒸発を抑止することができる。
【０００４】また、フィラメントの回りにこのフィラメントを取り巻くようにして円筒形の補助電極を配置し、この円筒形補助電極をフィラメントと電気的および機械的に接続するような手段も知られている。このような円筒形の補助電極は上記アンテナ状の補助電極に比べて表面積が大きいとともに熱容量が大きいから、この補助電極の広い面で多量の電子を受取り、この補助電極を通じて大電流をバイパスさせることができ、かつフィラメントの温度を熱容量の大きなこの補助電極側に逃がすことによりフィラメントの温度を引き下げ、上記アンテナ状の補助電極よりもさらに一層陽極降下損を軽減することができる。なお、円筒形の補助電極はフィラメントから飛散するエミッタを捕獲してバルブ壁面に付着するのを阻止し、バルブの黒化防止にも有効である。
【０００５】一方、この種のけい光ランプを、トランジスタインバータ等の電子回路を用いた高周波数（２５〜４５ｋＨｚ）で点灯する場合は、上記のような陽極降下損が発生しなく、したがって発光効率は商用周波数で点灯する場合に比べて１０〜２０％程度上昇し、アノードモードの場合の熱負荷が低くなる。
【０００６】しかし、この種のランプは、高周波で始動する場合に充分な電極予熱がなされないと、点灯後にグロー放電のモードを経過してアーク放電モードに転移するものであるため、電極に過度な熱負荷が加わり、陰極降下損を増大し、電極やエミッタの飛散を促し、短時間にバルブの黒化を発生させる欠点がある。つまり、高周波点灯のけい光ランプにおいて、始動時に充分な予熱がなされない場合はフィラメントがカソードの場合にグロー放電を発生し、このグロー放電によりエミッタの温度が上昇して熱電子を放出するようになり、アーク放電に移るものである。グロー放電中は、フィラメントが負グローに包まれるので温度が上昇する。この場合、グロー放電はできるだけ短時間が望ましく、グロー放電時間、つまり始動時間が長ければ長い程フィラメントは陰極降下電圧損を長い時間受けるようになり、電極物質やエミッタの飛散を促し、短時間にバルブの黒化を発生させる原因になる。
【０００７】ましてや、前述したようにフィラメントに補助電極を付設した場合は、高周波点灯による始動時に、フィラメントばかりでなく補助電極もカソードとして作用し、全体の熱容量が大きくなるのでフィラメントの温度上昇が遅くなり、異常グロー放電を発生し、しかもこれが長い時間続くようになり、このため高い陰極降下電圧が発生して電極物質やエミッタの蒸発が著しくなり、極めて短時間でバルブが黒化する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このようなことから、ランプを商用周波数専用ランプと、高周波専用ランプとに別けて製造すればこれらの不具合を解消できるが、トランジスタインバータを用いた電子回路の普及は未だ充分でないので、商用周波数でも高周波数でも点灯することができ、しかも上記のような不具合が発生しないランプの開発が望まれている。
【０００９】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、商用周波数で点灯する場合はフィラメントの温度上昇を抑止し、陽極降下損を軽減して発光効率を高めるとともにエミッタの飛散を防止し、また高周波数で点灯する場合は始動時に異常グロー放電の発生を防止してエミッタの飛散を防止することができ、長寿命が可能となる低圧放電灯を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、放電ガスを封入したバルブの端部に電子放射物質を保持したフィラメントを封装するとともに、このフィラメントの回りを囲って筒形の補助電極を配置した低圧放電灯において、上記フィラメントと補助電極を熱応動素子を介して電気的に接続し、ランプ始動前の低温状態では熱応動素子が上記フィラメントと補助電極を電気的に遮断し、点灯中の高温状態では熱応動素子が上記フィラメントと補助電極を電気的に接続するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明によると、ランプ始動前の低温状態では熱応動素子がフィラメントと補助電極を電気的に遮断し、また点灯中の高温状態では熱応動素子が上記フィラメントと補助電極を電気的に接続するようになる。
【００１２】ここで、このようなランプを商用周波数で点灯使用する場合を説明すると、商用周波数を用いてランプを始動する時にはフィラメントが点灯管等の予熱回路により予熱されるためフィラメントと補助電極を電気的に遮断しておく方が、フィラメントの熱が補助電極に逃げないのでフィラメントの温度上昇を速やかに進めることができ、熱電子の放出が迅速になり、短時間に始動する。また、安定点灯中には、高温状態になるので熱応動素子が上記フィラメントと補助電極を電気的に接続するようになり、補助電極およびフィラメントが共にアノードとなるから、飛び込んでくる電子を大きな面積の補助電極でも負担して捕獲し、この補助電極を通じて電流をバイパスさせることができる。このため、陽極降下電圧損が低減して発光効率を上げるとともに、フィラメントに流れる電流を軽減し、フィラメントへの流入電流によるジュール熱の発生を軽減し、フィラメントの温度を下げてエミッタの蒸発を抑止することができる。
【００１３】一方、このようなランプを高周波数で点灯使用する場合を説明すれば、高周波を用いてランプを始動する時、フィラメントが充分な予熱を受けない場合、フィラメントはグロー放電により温度上昇して熱電子を放出するようになるから、フィラメントと補助電極を電気的に遮断しておく方が、補助電極がカソードにならないのでフィラメントの温度上昇が速やかになされ、よってグロー放電からアーク放電に速やかに移行し、短時間に始動する。また、安定点灯中には、高温状態になるので熱応動素子が上記フィラメントと補助電極を電気的および機械的に接続するようになる。よって、上記商用周波数にて使用する場合と同様に作用する。この場合、もともと高周波点灯においては陽極降下損を生じないが、フィラメントと補助電極を機械的に接続することによりフィラメントの熱が補助電極へ逃げるのでフィラメントの温度を引き下げることができ、エミッタの蒸発を抑止することができる。
【００１４】
【実施例】以下本発明について、図１ないし図３に示す一実施例にもとづき説明する。図１はけい光ランプの一端を断面して示し、他端も同様の構造であるから説明を省略する。図中１は例えば内径３２mm程度のガラスバルブであり、内面にけい光体被膜２を形成してある。バルブ１の端部はフレアステム３により気密に封止されており、このステム３には一対のウエルズ４ａ、４ｂが気密に貫通されている。ウエルズ４ａ、４ｂにはフィラメントとなるフィラメント５が掛け渡されている。フィラメント５はタングステンワイヤによりトリプルコイルに成形されてもので、このフィラメント５には図示しないが、ＢａＯ−ＳｒＯ−ＣａＯ系の電子放射物質（エミッタ）が塗布されている。
【００１５】フィラメント５は円筒形補助電極６により囲まれている。円筒形補助電極６は、直径２０mm、高さ１０mm程度のステンレス材料からなり、フィラメント５の回りを、フィラメント５から離れて取り巻いている。この補助電極６はサポートワイヤ７に溶接されており、このサポートワイヤ７はフレアステム３に埋めこまれて固定されている。したがって、この状態では補助電極６がウエルズ４ａ、４ｂやフィラメント５と電気的に絶縁された状態にある。
【００１６】しかしながら、上記サポートワイヤ７と一方のウエルズ４ａは熱応動素子、例えばバイメタル片８により接離可能に接続されている。つまり、バイメタル片８は一端が例えば一方のウエルズ４ａに溶接されており、他端はサポートワイヤ７に接離するようになっており、ランプが消えている低温状態（常温）では、図３に示す通り、バイメタル片８の先端はサポートワイヤ７から離れており（常開形）、ランプが点灯して所定の温度以上になった場合にはバイメタル片８が熱変形して図３に示す通り、サポートワイヤ７に接触するようになっている。このため、円筒形補助電極６は、ランプが点灯中にフィラメント５と電気的に接続され、かつ熱的にも導通状態となる。なお、バルブ１内には所定量の水銀と、２〜３Torrのアルゴン等の希ガスが封入されている。また、９は排気管を示す。このような構成のけい光ランプの作用について図３を用いて説明する。
【００１７】まず、上記のけい光ランプを商用周波数（５０〜６０Ｈｚ）の電源により点灯使用する場合は、ランプを図示しない公知のチョークコイル形安定器や点灯管などを有する点灯回路に接続して用いる。
【００１８】そして、ランプを始動する場合には、フィラメント５に上記点灯管を有する始動予熱回路から電流を流し、これによりフィラメント５が発熱し、熱電子を放出する。この場合、図３の（Ａ）に示す通り、バイメタル片８は周囲温度が低いのでサポートワイヤ７から離れており、よって補助電極６はフィラメント５と電気的および熱的に遮断されている。このため、フィラメント５の熱が、一方のウエルズ４ａ、バイメタル片８、サポートワイヤ７を通じて補助電極６に逃げることがなく、つまりフィラメント５は従来の補助電極がないランプと同様に、予熱回路により予熱されてエミッタから熱電子を放出し、グロー放電により始動し、これが短時間にアーク放電へ移行する。
【００１９】ランプがアーク放電に移行すると、バルブ１内の温度が高くなり、このためバイメタル片８が熱変形する。つまり、バイメタル片８はサポートワイヤ７に接触し、よって補助電極６とフィラメント５は電気的および熱的に通じるようになる。このような状態では、フィラメント５がアノードモードの場合、補助電極６もアノードとして作用し、他方の電極から放出された電子はこの円筒形補助電極６の大きな表面積で捕獲されるようになり、陽極降下電圧損は低減し、フィラメント５に飛び込む電子の衝撃を緩和する。また、この補助電極６を通じて大電流をウエルズ４ａから回路側にバイパスさせることができ、流入電流によるフィラメント５のジュール熱の発生を低減することができる。また、フィラメント５の熱はバイメタル片８を通じて熱容量の大きな補助電極６側に逃がすことができ、この点でもフィラメント６の温度上昇を防止することができる。このようなことから、フィラメント５の温度上昇が抑えられるとともに、陽極降下電圧損を軽減することができ、ランプ効率が向上する。
【００２０】また、フィラメント５の温度上昇が抑えられるから、フィラメント５に塗布してあるＢａＯ−ＳｒＯ−ＣａＯ系エミッタの蒸発を防止することができる。よって、エミッタが早期に枯渇してランプの始動性が低下したり、熱電子の放出が円滑でなくなり、早期に点灯不能になるなどの不具合を解消することができ、バルブに付着して黒化を発生させる等の不具合も解消することができる。
【００２１】さらに、円筒形の補助電極６はフィラメント５を囲っているからフィラメント５から飛散するエミッタを捕獲し、バルブ壁面に付着するのを阻止し、バルブ１の黒化を防止のに有効である。
【００２２】一方、上記のようなけい光ランプを高周波数（２５〜４５ｋＨｚ）の電源により点灯使用する場合は、ランプを図示しない公知のトランジスタインバータ等を含む電子点灯回路に接続して用いる。
【００２３】そして、ランプを始動する場合には、フィラメント５に高周波数の電流を流すとフィラメント５の温度が上昇し、熱電子を放出するようになる。熱電子が充分放出されない状態で始動電圧が両電極間に印加されるとグロー放電が発生し、このグロー放電によりエミッタが加熱されて熱電子を放出するようになり、アーク放電に移る。このときには図３の（Ｂ）に示す通り、バイメタル片８はサポートワイヤ７から離れており、補助電極６はフィラメント５と電気的および熱的に遮断されている。このため、補助電極６がカソードにならず、またフィラメント５の熱が補助電極６に逃げることがなく、よってフィラメント５は従来の補助電極がないランプと同様に、予熱回路により予熱されてエミッタから熱電子を放出し、ア−ク放電へ円滑に転移する。
【００２４】このような始動からアーク放電に移行して安定点灯状態に達すると、高周波点灯の場合はもともと陽極降下電圧損が零に近いので、ランプ効率が大幅に向上する。
【００２５】このことに加えて、バルブ１内の温度が高くなり、このためバイメタル片８が熱変形し、このバイメタル片８はサポートワイヤ７に接触し、補助電極６とフィラメント５は電気的および熱的に通じるようになる。この状態では、上記商用周波数による点灯の場合と同様に、フィラメント５がアノードモードの場合、補助電極６もアノードとして作用し、他方の電極から放出された電子はこの円筒形補助電極６の大きな表面積で捕獲されるようになり、フィラメント５に飛び込む電子の衝撃を緩和する。よって、この補助電極６を通じて大電流をウエルズ４ａから回路側にバイパスさせることができ、流入電流によるフィラメント５のジュール熱の発生を低減することができる。また、フィラメント５の熱はバイメタル片８を通じて熱容量の大きな補助電極６側に逃がすことができ、この点でもフィラメント６の温度上昇を防止することができる。この結果、フィラメント５に塗布してあるＢａＯ−ＳｒＯ−ＣａＯ系エミッタの蒸発を防止することができる。よって、エミッタが早期に枯渇してランプの始動性が低下したり、熱電子の放出が円滑でなくなり、早期に点灯不能になるなどの不具合を解消することができ、バルブに付着して黒化を発生させる等の不具合も解消することができる。
【００２６】さらに、この場合も、円筒形の補助電極６はフィラメント５を囲っているからフィラメント５から飛散するエミッタを捕獲し、バルブ壁面に付着するのを阻止し、バルブ１の黒化を防止するのに有効である。
【００２７】以上のような作動から理解できるように、上記実施例の場合は、円筒形の補助電極６を設けてこの補助電極６をバイメタル片８にてフィラメント５との通電を開閉するようにしたから、商用周波数による安定点灯中の陽極降下損失を大幅に低減してランプ効率の向上を可能にする。そして、円筒形補助電極６を用いた場合における商用周波数および高周波数で始動する際の不都合を回避することができ、また、いづれのモードの場合でもフィラメント５から飛散するエミッタを円筒形の補助電極６が捕獲し、バルブ壁面に付着するのを阻止し、バルブ１の黒化を防止することができる。なお、本発明は上記実施例に制約されるものではない。
【００２８】すなわち、補助電極６は、真円をなす円筒形の補助電極に限らず、図４の（Ａ）に示すように楕円円筒形の補助電極６１、図４の（Ｂ）に示すように楕円円筒形でありしかも放電空間に向かう面に細い開口を形成した補助電極６２、または図４の（Ｃ）に示すように真円でありしかも放電空間に向かう面に細い開口を形成した補助電極６３などの構造が可能であり、図４の（Ｂ）および（Ｃ）の場合は、フィラメント５から蒸発されたエミッタや電極物質の飛散を防止するのに一層有効である。なお、これら補助電極はある程度の表面積および熱容量をもつことが望ましい。また、本発明は、けい光ランプに限らず、希ガス放電灯等のような低圧放電灯であっても実施可能である。
【００２９】
【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、商用周波数で安定点灯する場合は補助電極がフィラメントと導通されてアノードとなり、フィラメントの温度上昇を抑止して陽極降下損を軽減し、発光効率を高めるとともに、エミッタの飛散を防止する。また高周波数で点灯する場合は補助電極がフィラメントと遮断されてカソードにならず、始動時に異常グロー放電が発生するのを回避し、フィラメントの温度上昇を抑止し、エミッタの飛散を防止することができ、長寿命が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るけい光ランプの端部を示す断面図。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図。
【図３】同実施例の作用を説明するもので、（Ａ）図は商用周波数で始動および点灯する場合の説明図、（Ｂ）図は高周波数で始動および点灯する場合の説明図。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）はそれぞれ本発明の他の実施例を示す補助電極の構造を示す図。
【符号の説明】
１…バルブ、２…けい光体被膜、３…ステム、４ａ、４ｂ…ウエルズ、５…フィラメント、６…補助電極、７…サポートワイヤ、８…補助電極。
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、商用周波数および高周波数のいづれの周波数でも点灯可能であり、かつ良好な点灯特性を呈するけい光ランプや希ガス放電灯などのような低圧放電灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、バルブの端部にフィラメントを封装したけい光ランプは、チョークコイル形安定器を使用した商用周波数（５０〜６０Ｈｚ）で点灯可能であるとともに、トランジスタインバータ等の電子回路を用いた高周波数（２５〜４５ｋＨｚ）でも点灯可能となっている。しかしながら、チョークコイル形安定器を用いて商用周波数（５０〜６０Ｈｚ）で点灯する場合は、陽極側に降下電圧損失が大きく、これが発光効率の低下の原因になっている。また、商用周波数で点灯する場合、フィラメントがアノードモードの場合に陽光柱から飛び込んでくる電子の衝撃を受けるとともに、流入電流によるジュール熱の発生のため、フィラメントの温度が高くなる。このため、フィラメントに塗布してあるＢａＯ−ＳｒＯ−ＣａＯ系からなる電子放射物質（エミッタ）が蒸発し、エミッタが早期に枯渇し、ランプの始動性が低下したり、熱電子の放出が円滑でなくなり、早期に点灯不能になる。またエミッタが蒸発すると、バルブに付着して黒化を発生させる等の不具合がある。
【０００３】上記のような電極温度の上昇を軽減する対策として、フィラメントに、この電極よりも放電空間側に伸びるアンテナ状の補助電極を取り付ける手段が知られており、このようなアンテナ状の補助電極を設置すると、フィラメントがアノードモードの時に飛び込んでくる電子をこの補助電極が捕獲し、この補助電極を通じて電流をバイパスさせることができる。このため、フィラメントに流れる電流を軽減し、フィラメントへの流入電流によるジュール熱の発生を軽減し、フィラメントの温度を下げてエミッタの蒸発を抑止することができる。
【０００４】また、フィラメントの回りにこのフィラメントを取り巻くようにして円筒形の補助電極を配置し、この円筒形補助電極をフィラメントと電気的および機械的に接続するような手段も知られている。このような円筒形の補助電極は上記アンテナ状の補助電極に比べて表面積が大きいとともに熱容量が大きいから、この補助電極の広い面で多量の電子を受取り、この補助電極を通じて大電流をバイパスさせることができ、かつフィラメントの温度を熱容量の大きなこの補助電極側に逃がすことによりフィラメントの温度を引き下げ、上記アンテナ状の補助電極よりもさらに一層陽極降下損を軽減することができる。なお、円筒形の補助電極はフィラメントから飛散するエミッタを捕獲してバルブ壁面に付着するのを阻止し、バルブの黒化防止にも有効である。
【０００５】一方、この種のけい光ランプを、トランジスタインバータ等の電子回路を用いた高周波数（２５〜４５ｋＨｚ）で点灯する場合は、上記のような陽極降下損が発生しなく、したがって発光効率は商用周波数で点灯する場合に比べて１０〜２０％程度上昇し、アノードモードの場合の熱負荷が低くなる。
【０００６】しかし、この種のランプは、高周波で始動する場合に充分な電極予熱がなされないと、点灯後にグロー放電のモードを経過してアーク放電モードに転移するものであるため、電極に過度な熱負荷が加わり、陰極降下損を増大し、電極やエミッタの飛散を促し、短時間にバルブの黒化を発生させる欠点がある。つまり、高周波点灯のけい光ランプにおいて、始動時に充分な予熱がなされない場合はフィラメントがカソードの場合にグロー放電を発生し、このグロー放電によりエミッタの温度が上昇して熱電子を放出するようになり、アーク放電に移るものである。グロー放電中は、フィラメントが負グローに包まれるので温度が上昇する。この場合、グロー放電はできるだけ短時間が望ましく、グロー放電時間、つまり始動時間が長ければ長い程フィラメントは陰極降下電圧損を長い時間受けるようになり、電極物質やエミッタの飛散を促し、短時間にバルブの黒化を発生させる原因になる。
【０００７】ましてや、前述したようにフィラメントに補助電極を付設した場合は、高周波点灯による始動時に、フィラメントばかりでなく補助電極もカソードとして作用し、全体の熱容量が大きくなるのでフィラメントの温度上昇が遅くなり、異常グロー放電を発生し、しかもこれが長い時間続くようになり、このため高い陰極降下電圧が発生して電極物質やエミッタの蒸発が著しくなり、極めて短時間でバルブが黒化する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このようなことから、ランプを商用周波数専用ランプと、高周波専用ランプとに別けて製造すればこれらの不具合を解消できるが、トランジスタインバータを用いた電子回路の普及は未だ充分でないので、商用周波数でも高周波数でも点灯することができ、しかも上記のような不具合が発生しないランプの開発が望まれている。
【０００９】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、商用周波数で点灯する場合はフィラメントの温度上昇を抑止し、陽極降下損を軽減して発光効率を高めるとともにエミッタの飛散を防止し、また高周波数で点灯する場合は始動時に異常グロー放電の発生を防止してエミッタの飛散を防止することができ、長寿命が可能となる低圧放電灯を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、放電ガスを封入したバルブの端部に電子放射物質を保持したフィラメントを封装するとともに、このフィラメントの回りを囲って筒形の補助電極を配置した低圧放電灯において、上記フィラメントと補助電極を熱応動素子を介して電気的に接続し、ランプ始動前の低温状態では熱応動素子が上記フィラメントと補助電極を電気的に遮断し、点灯中の高温状態では熱応動素子が上記フィラメントと補助電極を電気的に接続するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明によると、ランプ始動前の低温状態では熱応動素子がフィラメントと補助電極を電気的に遮断し、また点灯中の高温状態では熱応動素子が上記フィラメントと補助電極を電気的に接続するようになる。
【００１２】ここで、このようなランプを商用周波数で点灯使用する場合を説明すると、商用周波数を用いてランプを始動する時にはフィラメントが点灯管等の予熱回路により予熱されるためフィラメントと補助電極を電気的に遮断しておく方が、フィラメントの熱が補助電極に逃げないのでフィラメントの温度上昇を速やかに進めることができ、熱電子の放出が迅速になり、短時間に始動する。また、安定点灯中には、高温状態になるので熱応動素子が上記フィラメントと補助電極を電気的に接続するようになり、補助電極およびフィラメントが共にアノードとなるから、飛び込んでくる電子を大きな面積の補助電極でも負担して捕獲し、この補助電極を通じて電流をバイパスさせることができる。このため、陽極降下電圧損が低減して発光効率を上げるとともに、フィラメントに流れる電流を軽減し、フィラメントへの流入電流によるジュール熱の発生を軽減し、フィラメントの温度を下げてエミッタの蒸発を抑止することができる。
【００１３】一方、このようなランプを高周波数で点灯使用する場合を説明すれば、高周波を用いてランプを始動する時、フィラメントが充分な予熱を受けない場合、フィラメントはグロー放電により温度上昇して熱電子を放出するようになるから、フィラメントと補助電極を電気的に遮断しておく方が、補助電極がカソードにならないのでフィラメントの温度上昇が速やかになされ、よってグロー放電からアーク放電に速やかに移行し、短時間に始動する。また、安定点灯中には、高温状態になるので熱応動素子が上記フィラメントと補助電極を電気的および機械的に接続するようになる。よって、上記商用周波数にて使用する場合と同様に作用する。この場合、もともと高周波点灯においては陽極降下損を生じないが、フィラメントと補助電極を機械的に接続することによりフィラメントの熱が補助電極へ逃げるのでフィラメントの温度を引き下げることができ、エミッタの蒸発を抑止することができる。
【００１４】
【実施例】以下本発明について、図１ないし図３に示す一実施例にもとづき説明する。図１はけい光ランプの一端を断面して示し、他端も同様の構造であるから説明を省略する。図中１は例えば内径３２mm程度のガラスバルブであり、内面にけい光体被膜２を形成してある。バルブ１の端部はフレアステム３により気密に封止されており、このステム３には一対のウエルズ４ａ、４ｂが気密に貫通されている。ウエルズ４ａ、４ｂにはフィラメントとなるフィラメント５が掛け渡されている。フィラメント５はタングステンワイヤによりトリプルコイルに成形されてもので、このフィラメント５には図示しないが、ＢａＯ−ＳｒＯ−ＣａＯ系の電子放射物質（エミッタ）が塗布されている。
【００１５】フィラメント５は円筒形補助電極６により囲まれている。円筒形補助電極６は、直径２０mm、高さ１０mm程度のステンレス材料からなり、フィラメント５の回りを、フィラメント５から離れて取り巻いている。この補助電極６はサポートワイヤ７に溶接されており、このサポートワイヤ７はフレアステム３に埋めこまれて固定されている。したがって、この状態では補助電極６がウエルズ４ａ、４ｂやフィラメント５と電気的に絶縁された状態にある。
【００１６】しかしながら、上記サポートワイヤ７と一方のウエルズ４ａは熱応動素子、例えばバイメタル片８により接離可能に接続されている。つまり、バイメタル片８は一端が例えば一方のウエルズ４ａに溶接されており、他端はサポートワイヤ７に接離するようになっており、ランプが消えている低温状態（常温）では、図３に示す通り、バイメタル片８の先端はサポートワイヤ７から離れており（常開形）、ランプが点灯して所定の温度以上になった場合にはバイメタル片８が熱変形して図３に示す通り、サポートワイヤ７に接触するようになっている。このため、円筒形補助電極６は、ランプが点灯中にフィラメント５と電気的に接続され、かつ熱的にも導通状態となる。なお、バルブ１内には所定量の水銀と、２〜３Torrのアルゴン等の希ガスが封入されている。また、９は排気管を示す。このような構成のけい光ランプの作用について図３を用いて説明する。
【００１７】まず、上記のけい光ランプを商用周波数（５０〜６０Ｈｚ）の電源により点灯使用する場合は、ランプを図示しない公知のチョークコイル形安定器や点灯管などを有する点灯回路に接続して用いる。
【００１８】そして、ランプを始動する場合には、フィラメント５に上記点灯管を有する始動予熱回路から電流を流し、これによりフィラメント５が発熱し、熱電子を放出する。この場合、図３の（Ａ）に示す通り、バイメタル片８は周囲温度が低いのでサポートワイヤ７から離れており、よって補助電極６はフィラメント５と電気的および熱的に遮断されている。このため、フィラメント５の熱が、一方のウエルズ４ａ、バイメタル片８、サポートワイヤ７を通じて補助電極６に逃げることがなく、つまりフィラメント５は従来の補助電極がないランプと同様に、予熱回路により予熱されてエミッタから熱電子を放出し、グロー放電により始動し、これが短時間にアーク放電へ移行する。
【００１９】ランプがアーク放電に移行すると、バルブ１内の温度が高くなり、このためバイメタル片８が熱変形する。つまり、バイメタル片８はサポートワイヤ７に接触し、よって補助電極６とフィラメント５は電気的および熱的に通じるようになる。このような状態では、フィラメント５がアノードモードの場合、補助電極６もアノードとして作用し、他方の電極から放出された電子はこの円筒形補助電極６の大きな表面積で捕獲されるようになり、陽極降下電圧損は低減し、フィラメント５に飛び込む電子の衝撃を緩和する。また、この補助電極６を通じて大電流をウエルズ４ａから回路側にバイパスさせることができ、流入電流によるフィラメント５のジュール熱の発生を低減することができる。また、フィラメント５の熱はバイメタル片８を通じて熱容量の大きな補助電極６側に逃がすことができ、この点でもフィラメント６の温度上昇を防止することができる。このようなことから、フィラメント５の温度上昇が抑えられるとともに、陽極降下電圧損を軽減することができ、ランプ効率が向上する。
【００２０】また、フィラメント５の温度上昇が抑えられるから、フィラメント５に塗布してあるＢａＯ−ＳｒＯ−ＣａＯ系エミッタの蒸発を防止することができる。よって、エミッタが早期に枯渇してランプの始動性が低下したり、熱電子の放出が円滑でなくなり、早期に点灯不能になるなどの不具合を解消することができ、バルブに付着して黒化を発生させる等の不具合も解消することができる。
【００２１】さらに、円筒形の補助電極６はフィラメント５を囲っているからフィラメント５から飛散するエミッタを捕獲し、バルブ壁面に付着するのを阻止し、バルブ１の黒化を防止のに有効である。
【００２２】一方、上記のようなけい光ランプを高周波数（２５〜４５ｋＨｚ）の電源により点灯使用する場合は、ランプを図示しない公知のトランジスタインバータ等を含む電子点灯回路に接続して用いる。
【００２３】そして、ランプを始動する場合には、フィラメント５に高周波数の電流を流すとフィラメント５の温度が上昇し、熱電子を放出するようになる。熱電子が充分放出されない状態で始動電圧が両電極間に印加されるとグロー放電が発生し、このグロー放電によりエミッタが加熱されて熱電子を放出するようになり、アーク放電に移る。このときには図３の（Ｂ）に示す通り、バイメタル片８はサポートワイヤ７から離れており、補助電極６はフィラメント５と電気的および熱的に遮断されている。このため、補助電極６がカソードにならず、またフィラメント５の熱が補助電極６に逃げることがなく、よってフィラメント５は従来の補助電極がないランプと同様に、予熱回路により予熱されてエミッタから熱電子を放出し、ア−ク放電へ円滑に転移する。
【００２４】このような始動からアーク放電に移行して安定点灯状態に達すると、高周波点灯の場合はもともと陽極降下電圧損が零に近いので、ランプ効率が大幅に向上する。
【００２５】このことに加えて、バルブ１内の温度が高くなり、このためバイメタル片８が熱変形し、このバイメタル片８はサポートワイヤ７に接触し、補助電極６とフィラメント５は電気的および熱的に通じるようになる。この状態では、上記商用周波数による点灯の場合と同様に、フィラメント５がアノードモードの場合、補助電極６もアノードとして作用し、他方の電極から放出された電子はこの円筒形補助電極６の大きな表面積で捕獲されるようになり、フィラメント５に飛び込む電子の衝撃を緩和する。よって、この補助電極６を通じて大電流をウエルズ４ａから回路側にバイパスさせることができ、流入電流によるフィラメント５のジュール熱の発生を低減することができる。また、フィラメント５の熱はバイメタル片８を通じて熱容量の大きな補助電極６側に逃がすことができ、この点でもフィラメント６の温度上昇を防止することができる。この結果、フィラメント５に塗布してあるＢａＯ−ＳｒＯ−ＣａＯ系エミッタの蒸発を防止することができる。よって、エミッタが早期に枯渇してランプの始動性が低下したり、熱電子の放出が円滑でなくなり、早期に点灯不能になるなどの不具合を解消することができ、バルブに付着して黒化を発生させる等の不具合も解消することができる。
【００２６】さらに、この場合も、円筒形の補助電極６はフィラメント５を囲っているからフィラメント５から飛散するエミッタを捕獲し、バルブ壁面に付着するのを阻止し、バルブ１の黒化を防止するのに有効である。
【００２７】以上のような作動から理解できるように、上記実施例の場合は、円筒形の補助電極６を設けてこの補助電極６をバイメタル片８にてフィラメント５との通電を開閉するようにしたから、商用周波数による安定点灯中の陽極降下損失を大幅に低減してランプ効率の向上を可能にする。そして、円筒形補助電極６を用いた場合における商用周波数および高周波数で始動する際の不都合を回避することができ、また、いづれのモードの場合でもフィラメント５から飛散するエミッタを円筒形の補助電極６が捕獲し、バルブ壁面に付着するのを阻止し、バルブ１の黒化を防止することができる。なお、本発明は上記実施例に制約されるものではない。
【００２８】すなわち、補助電極６は、真円をなす円筒形の補助電極に限らず、図４の（Ａ）に示すように楕円円筒形の補助電極６１、図４の（Ｂ）に示すように楕円円筒形でありしかも放電空間に向かう面に細い開口を形成した補助電極６２、または図４の（Ｃ）に示すように真円でありしかも放電空間に向かう面に細い開口を形成した補助電極６３などの構造が可能であり、図４の（Ｂ）および（Ｃ）の場合は、フィラメント５から蒸発されたエミッタや電極物質の飛散を防止するのに一層有効である。なお、これら補助電極はある程度の表面積および熱容量をもつことが望ましい。また、本発明は、けい光ランプに限らず、希ガス放電灯等のような低圧放電灯であっても実施可能である。
【００２９】
【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、商用周波数で安定点灯する場合は補助電極がフィラメントと導通されてアノードとなり、フィラメントの温度上昇を抑止して陽極降下損を軽減し、発光効率を高めるとともに、エミッタの飛散を防止する。また高周波数で点灯する場合は補助電極がフィラメントと遮断されてカソードにならず、始動時に異常グロー放電が発生するのを回避し、フィラメントの温度上昇を抑止し、エミッタの飛散を防止することができ、長寿命が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るけい光ランプの端部を示す断面図。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図。
【図３】同実施例の作用を説明するもので、（Ａ）図は商用周波数で始動および点灯する場合の説明図、（Ｂ）図は高周波数で始動および点灯する場合の説明図。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）はそれぞれ本発明の他の実施例を示す補助電極の構造を示す図。
【符号の説明】
１…バルブ、２…けい光体被膜、３…ステム、４ａ、４ｂ…ウエルズ、５…フィラメント、６…補助電極、７…サポートワイヤ、８…補助電極。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 放電ガスを封入したバルブの端部に電子放射物質を保持したフィラメントを封装するとともに、このフィラメントの周囲を囲って筒形の補助電極を配置した低圧放電灯において、上記フィラメントと補助電極を熱応動素子を介して電気的に接続し、ランプ始動前の低温状態では熱応動素子が上記フィラメントと補助電極を電気的に遮断し、点灯中の高温状態では熱応動素子が上記フィラメントと補助電極を電気的に接続するようにしたことを特徴とする低圧放電灯。
【請求項２】 上記熱応動素子はウエルズと補助電極との間に架設したバイメタルであることを特徴とする請求項１に記載の低圧放電灯。
【請求項１】 放電ガスを封入したバルブの端部に電子放射物質を保持したフィラメントを封装するとともに、このフィラメントの周囲を囲って筒形の補助電極を配置した低圧放電灯において、上記フィラメントと補助電極を熱応動素子を介して電気的に接続し、ランプ始動前の低温状態では熱応動素子が上記フィラメントと補助電極を電気的に遮断し、点灯中の高温状態では熱応動素子が上記フィラメントと補助電極を電気的に接続するようにしたことを特徴とする低圧放電灯。
【請求項２】 上記熱応動素子はウエルズと補助電極との間に架設したバイメタルであることを特徴とする請求項１に記載の低圧放電灯。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開平６−２０６５４
【公開日】平成６年（１９９４）１月２８日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−１７８３１２
【出願日】平成４年（１９９２）７月６日
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【公開日】平成６年（１９９４）１月２８日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）７月６日
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
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