(57)【要約】少なくとも一対の電極(106,110)と、軸周りにある円筒の外管(114)と、軸周りにある円筒の内管(102)と、前記内管(102)と前記外管(104)との間に封入され、前記電極(106,110)に充分な電圧が印加されたときにガス放電電流を生成する為の適切な成分及び圧力を有したガスから成り、作動中に内管(102)の内側に放電が発生しない円柱軸を有したガス放電
2004522284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対の電極と、
軸周りにある円筒の外管と、
軸周りにある円筒の内管と、
前記内管と前記外管との間に封入され、前記電極に充分な電圧が印加されたときにガス放電電流を生成する為の適切な成分及び圧力を有したガスから成り、
作動中に内管の内側に放電が発生しない、円柱軸を有したガス放電装置。
【請求項２】
放電電流が、実質的に、管の長手方向に沿った軸と平行に流れる、請求項１に記載のガス放電装置。
【請求項３】
内管の内側が外周部に開放された、請求項１又は請求項２に記載のガス放電装置。
【請求項４】
内管の内側がその両端部において外周部に開放された、請求項３に記載のガス放電装置。
【請求項５】
内管と外管との間を一端において密封する第１の端部の密封部と、
内管と外管との間をもう一端において密封する第２の端部の密封部を含み、
各対の電極の中の一方の電極を第１の端部に隣接して配置し、各対の電極の中のもう一方の電極を第２の端部に隣接して配置した、前記請求項のいずれかに記載のガス放電装置。
【請求項６】
内管と外管との間を一端において密封する第１の端部の密封部と、
内管と外管との間に位置した中間管と、
内管と外管との間をもう一端において密封するが中間管を密封しない第２の密封部を含み、
各対の電極の中の一方の電極を内管と中間管との間の第１の端面に隣接して配置し、各対の電極の中のもう一方の電極を中間管と外管との間の第１の端面に隣接して配置した、請求項１から請求項４のいずれかに記載のガス放電装置。
【請求項７】
１本の管の第２の面と向かい合う面であって、１本の管の第１の面に取り付けられたバンプを含み、前記バンプを管の間のスペースに固定して備えた、前記請求項のいずれかに記載のガス放電装置。
【請求項８】
放電電流が殆ど減少しないように、バンプが充分に小さく且つ遠く離れて配置された、請求項７に記載のガス放電装置。
【請求項９】
異なった対の２個の電極間に配置された少なくとも１つの障壁であって、異なった対の前記電極間に流れる放電電流を減少させる障壁を含んだ、前記請求項のいずれかに記載のガス放電装置。
【請求項１０】
障壁が放電の略全長に平行に延在した、請求項９に記載のガス放電装置。
【請求項１１】
障壁が内管及び外管の一方又は両方の管から放射状に延在した、請求項９又は請求項１０に記載のガス放電装置。
【請求項１２】
障壁が管の１本から延在し且つ隣接した管と接した、請求項１１に記載のガス放電装置。
【請求項１３】
障壁が隣接した管の間に部分的にのみ延在した、請求項１１に記載のガス放電装置。
【請求項１４】
放電が、２つの障壁の間で第１の軸方向に流れる電流から成り、２つの隣接したバッフルの間のスペースを経由して戻る、請求項９から請求項１３のいずれかに記載のガス放電装置。
【請求項１５】
内側と外側の円筒管の断面が円形である、前記請求項のいずれかに記載のガス放電装置。
【請求項１６】
管の少なくとも１本の断面が円形でない、請求項１から請求項８のいずれかに記載のガス放電装置。
【請求項１７】
断面が円形でない少なくとも１本の管の断面がひだ状である、請求項１６に記載のガス放電装置。
【請求項１８】
ひだ先端が少なくとも１本の隣接した管と接した、請求項１７に記載のガス放電装置。
【請求項１９】
その接触が密封部を成す、請求項１８に記載のガス放電装置。
【請求項２０】
ひだ先端が少なくとも１本の隣接した管と接触していない、請求項１７に記載のガス放電装置。
【請求項２１】
ひだを内管で形成した、請求項１７から請求項２０のいずれかに記載のガス放電装置。
【請求項２２】
ひだを外管で形成した、請求項１７から請求項２１のいずれかに記載のガス放電装置。
【請求項２３】
ひだを内管と外管の中間にある管で形成した、請求項１７から請求項２２のいずれかに記載のガス放電装置。
【請求項２４】
放電が、２つのひだの間で第１の軸方向に流れる電流から成り、２つのひだの間のスペースを経由して戻る、請求項１７から請求項２３のいずれかに記載のガス放電装置。
【請求項２５】
所望の放電経路に沿って配置された金属部材を有する、前記請求項のいずれかに記載のガス放電装置。
【請求項２６】
所望の放電経路に沿い且つ隣接した密封放電の外側に配置された金属部材を有する、前記請求項のいずれかに記載のガス放電装置。
【請求項２７】
少なくとも１本の管の少なくとも一面を、放電によって生成された放射線を所望の波長又は複数の波長を有した光に変換する燐光体でコーティングした、前記請求項のいずれかに記載のガス放電装置。
【請求項２８】
内管の軸方向に位置した、前記放電を発生させる為の電子機器を含んだ、前記請求項のいずれかに記載のガス放電装置。
【請求項２９】
前記電子機器に電力を供給するねじ込みソケットをその一端に含んだ、請求項２８に記載のガス放電装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、その開示が参照としてここに含まれる、2001年7月13日に出願された米国仮出願60/304,941に基づいた119(e)の適用を求める。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、例えば、蛍光灯や、ナトリウム灯、他のガス放電装置の如き、ガス放電ランプの分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガス放電は、その放電がより狭い幅に制限されていない状態に限り、熱効果及び磁気効果によって、電子が再結合する前に拡散する距離と同程度の特定幅に縮小する傾向がある。この特定幅は、例えば電場の如き要因によって決まり、標準的なガス放電ランプではおよそ１センチメートル程度である。多くの場合、これよりも広い幅に均一に拡散する光源を有することが望まれる。この特定幅は電場を弱くさせることにより拡大され得るが、これでは光量も低下し得る。又、狭い幅における放電は、その放電の幅よりも実質的に径の大きい、燐光体がコーティングされたガラス管に封入されたものであってもよいが、これでは管表面における光量も低下させてしまう。
【０００４】
幾つかの構造として蛍光灯及び他のタイプのガス放電が知られており、白熱灯は、領域毎の光出力強度を低下させることなく、その光の範囲が単一の直管で可能な範囲よりも広い。これらの装置の幾つかでは、例えばUS Patent 4,862,035のように、均一な径の直管を多少湾曲した形状に屈曲させたものが含まれており、又、それとは別に、例えばUS Patent 4,833,574のように、断面が均一な湾曲した管が形成されたものが含まれている。これらの装置は、管の形状が複雑になるという欠点と、製造費が高価になるという欠点を有している。他の構造では、多数の密封されたストレート型の円筒ガラス管の内部に配置された当該円筒ガラス管の開口端を使用することによって、少なくとも１度折り重なるガス放電を生成している。これらの装置は、屈曲された管を採用した装置より安価であるが、以下に示される他の欠点を有している。これらの構造には、軸対称又は略等しいものがある一方で軸対称でないものもある。
【０００５】
非軸対称の構造は、Westinghouseに提供されたUS Patent 4,208,618及び日本特許公報JP5512825の記載に含まれている。Westinghouseの装置では、上部で開口した３本又は４本の小径の管が、上部がキャップで塞がれた、より大きなガラス管の内部で隣接して配置されている。各小径の管の底部にある電極は、放電電流を、当該電極の各々に印加された電圧の符号に応じて、１本又は２本の管を上昇するように流し、キャップの下で方向を反転させ、他の１本又は２本の管に入って下降するように流す。JP5512825では、その底部に電極を有し且つ外管の中央部に位置した内管と、該外管の底部に配置された２個の電極であって、該内管の外側の両側部に１個ずつ配置された電極がある。内側の電極に対応した外側の電極における交流電圧は、互いに９０度位相が異なっている。内側の電極からの放電は、次々に、外側の各電極に流れていく。
【０００６】
軸対称の構造（又はより正確には、非軸対称の成分が例えばm=6といった高次の方位対称性を有した構造）は、Toshibaに提供された日本特許公報JP61176046及びJP62229751の記載に含まれている。これらの構造には３本の同心のガラス管がある。電子は、内管の上部にあるカソードから流出し（又は、イオンは、カソードに流入し）、該内管を下降していき、該内管の底部近傍にある少なくとも１つの開口部を経由して該内管と中間管との間を上昇していき、該中間管の上部を経由して外管の底部周辺に間隔をおいて配置された幾つかのアノードに向かって該中間管と該外管との間を下降していく。JP61176046では、放電が結合して１つのアノードにその全てが流入することを防ぐ為に、内管の底部近傍に開口部が各アノードにそれぞれ対応する小穴として構成されている。JP62229751では、連続的なパルスにおいて１回に１つのアノードにのみ電圧を印加することによって放電の結合が回避されている。従って、放電は常に１つのアノードでのみ接続される。US application 2002/0017866A1にある他の軸対称の構造は、最も外側の管を除いた全ての管であって、中央部にバッフルを有した何本かの同心の管と、最も内側の管の各端部に１個ずつある２個の電極を有している。電流は、一方の電極から流れ、バッフルに向かって最も内側の管を下降していき、最も内側の管と次の管との間のスペースにある開口部を経由してさらに流れていく。そして、中央部にバッフルを持たない最も外側の管に達するまで、その管の上部に流れていき、バッフル等に向かって次の管を下降し、他端に到達するまで流れていく。そしてこの電流は、最も内側の管に到達し且つ当該管を経由してもう一方の電極に流れるまで、バッフルの側面部を、ある管からさらに次の管に進むように往復して流れる。
【０００７】
US Patent 4,631,452で開示されている装置は、管の各端部で各々の対を成す１個の電極と、各対に関連した放電から成る単一の管の内壁部周りに等間隔に分布された、偶数対の電極、例えば６対の電極を有している。電極に印加された電圧によって、この装置は、各放電において同一方向に流れる電流を有した軸対称モード、又は隣接した放電において反対方向に流れる電流を有したm=3の方位対称性のモードのいずれか一方で機能し得る。全ての放電において電流が同一の方向に流れるとき、これらは、結合して中央部で単一の放電となるが、これらの電極近傍の端部では分断された状態にある。隣接した放電において電流が反対方向に流れるとき、放電は互いに反発して分断された状態にある。電源供給部を経由して隣接した電極を接続する外部回路が高インピーダンスを有している為、この場合は、放電が隣接した電極間を同じようには流れない。
【０００８】
これらの構造は幾つかの欠点を有している。たとえこれらの電極（及びJP61176046にある正孔）が、同様に作成され、製造公差内、僅かな製造誤差内で等間隔に配置されていたとしても、作動中に成長するひずみによって、大量の電流が他の電極よりも幾つかの電極に流れ易くなる。放電では熱及び磁気不安定性によって、電流密度における僅かなひずみでさえも非常に大きくなっていく。これによって光量及び発熱が非常に不均一になる可能性がある。１度に１個の電極にだけ連続的に電流を流す装置は、輝度及び発熱におけるひずみの問題を回避できるかもしれないが、常時、管の大部分を使用できず、その出力強度が本来出力可能な強度よりも平均して低くなってしまう。そして外管の内側に少なくとも１本の内管を採用した全ての装置は、内管から外管表面に熱が移動する問題を有している。たとえこの装置が発熱しなくとも、内管と外管との間の温度が大きく異なっていることは、背景ガス密度（例えばアルゴン）やあらゆる揮発性の少量成分（例えば水銀蒸気又はナトリウム蒸気）の密度が大きく異なっていることを意味する。同様に、内管にある１個の電極から外側にある幾つかの電極に流れる軸対称性の電流は、内管において外側よりも高い電流密度と強い電場を有しているであろう。一般に、ガス放電の特性値は、背景ガス密度、少量成分の密度、及び電場に対して敏感であり、これらの量に対する最適値及びこれらの間の最適な関係というものが存在する。これらの量のいずれかが放電内部において大幅に変化したとき、これらの状態は如何なる場合であっても最良なものではなく、最適化された単一の管の放電よりも当該放電における単位量あたりの光出力又は効率が低下してしまう。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の幾つかの実施形態の一側面によれば、軸方向に流れる大量の電流と、軸周りの内管と外管との間の領域の密封放電とを有したガス放電ランプに関する。選択的には、内管は外周部に開放されている。この装置では、管の至る所に複数の放電を配列させることができ、さらに、先行技術における欠点の幾つかを回避させることができる。例えば内管の内部において放電がない為、軸上の内管のようなものの内部に放電の一部を有した先行技術の装置より熱輸送が優れている。実際には、内管と外部を繋げた本発明の実施形態によれば、外部と同じように内部から熱が逃げるように空気は対流され得る為、単一の直管を有した従来のガス放電ランプによりも熱輸送が極めて優れている。
【００１０】
本発明のこれらの実施形態の他の利点は、放電が軸周辺の領域から排除される故に、複数の放電が軸上の単一の放電に結合できないことである。如何なる放電の結合であっても軸上よりも側部においてエネルギ的に起こり難い。実際には、管の至る所に分散した均一な放電を生成する為に複数の放電は結合し得るが、放射光と発熱がより均一である為、複数の分断された放電に改善されるであろう。又一方で、幾つかの実施形態では、放電は、その長さ方向に沿って分断された状態にある。
【００１１】
本発明の幾つかの実施形態では、管は、中間管によって、その内部で内側の環と外側の環とに部分的に分断されている。電流は、内側の環の底部一帯に分布した電極から流れ、中間管を上昇して回り込み、外側の環の底部一帯に分布した他方の電極の環に下降する。（言うまでもなく、反対方向にも電流を流すことができる。）これは、電流が、軸上の単極間に流れて内管を上昇し、外側にある電極の間に下降するという先行技術に改良を加えたものである。本発明のこれらの実施形態では、その断面積が内側の環と外側の環とでそれほど異なっていない（又は全く異なっていなくてもよい）為、電流密度はそれほど異なっていない。これは、温度（ガス密度や少量成分の密度）及び電流密度が放電部分の内側と外側との間で大きく異なるという、先行技術で起こる問題を回避する。軸上に放電が流れる先行技術より優れた本発明のこれらの実施形態の他の利点は、内管の内側表面が外気にさらされ且つ対流的に冷却され得る為に、放電管がより効率的に冷却されることである。
【００１２】
本発明の幾つかの実施形態では、放射状に非常に狭い放電領域を形成する為に、異なった管（環状管を形成する内管と外管、及び１本あるならば中間管）の何本か若しくは全部が、非常に僅かな許容差内で共に固定されている。これは、たとえ複数の放電が結合しなくとも、放射状に狭い領域に制限された複数の放電が、方位角に広がって、より均一に発光及び発熱する為、利点となり得る。隣接して固定された隣接管が僅かにずれた場合にその表面が広い範囲で互いに接触しないよう該管を保持する為に、選択的には１本又は両方の管の隣接した面上に小さなバンプを取り付ける。選択的には、軸と方位角の両方の範囲においてこのバンプは充分に小さい。従って放電作用が起こったときに、それらは干渉しない或いは殆ど干渉することがない。
【００１３】
本発明の幾つかの実施形態では、複数の放電の結合を防止する為に、垂直なバッフルが管周辺に方位角に配列されている。選択的には、バッフルは、気密であり且つ互いの異なった放電を完全に密封する。代替的に、バッフルは、気密ではないが、異なった放電がエネルギ的に結合し難くなるように、当該結合を回避させるのに充分に小さな通路を有している。
【００１４】
本発明の幾つかの実施形態の一側面は、軸から放電を遠ざける内管を有したガス放電管で、異なった放電、又は同一放電の異なった部分（例えば螺旋状の放電の異なるターン）は、管の１本にあるリップルによってその結合が防止され、これにより、２つの放電間或いは同一放電の２つの部分の間の領域で、２本の管を接触若しくは少なくとも全体的に極めて近接させるものである。これらのリップルは、全方向に非常に小さい上述したバンプとは異なって、管の略全長に延在している。選択的には、リップルが内管であり、外管は円滑な形状である。代替的又は追加的に、リップルは外管である。選択的には、放電電流は軸方向に流れ、リップルは方位角に配置されている。（すなわち、円柱から管の置換は方位角座標θだけの関数である。）代替的に、放電は螺旋状であり、単一の螺旋状の放電又は複数の絡み合った螺旋状の放電のいずれか一方であり、リップルは螺旋状である。選択的には、管の一端に１つの極性の電極があり、電流は、これらの電極と、管のもう一端の逆極性の電極との間で流れる。代替的に、全ての電極は一端にあり、各放電における電流は、ある電極から１つのリップルを下降するよう流れ、隣接したリップルに入るように開口部を通過し、逆極性の電極に向かってそのリップルを逆流するように上昇する。代替的に、放電は隣接したリップルを通過して往復し続け、往復している単一の放電が全放電領域に行き渡ってもよい。
【００１５】
密封部分にリップルを備えた本発明の実施形態では、屈曲した管又はチャンネルを通過して進行する少なくとも１つの放電を有した先行技術の装置に幾つかの類似点がある。しかしながら波状のガラス管は製造費がそれほど高くない。これは、特に、リップルの内側の領域が互いに完全には密封されていない場合に真になる。従ってこの場合、リップルの寸法は、それほど厳密ではないであろう。
【００１６】
本発明の例示的な実施形態によれば、上述したように、
少なくとも一対の電極と、
軸周りにある円筒の外管と、
軸周りにある円筒の内管と、
前記内管と前記外管との間に封入され、前記電極に充分な電圧が印加されたときにガス放電電流を生成する為の適切な成分及び圧力を有したガスから成り、
作動中に内管の内側に放電が発生しない、円柱軸を有したガス放電装置である。
【００１７】
本発明の実施形態では、放電電流が、実質的に、管の長手方向に沿った軸と平行に流れる。
【００１８】
選択的には、内管の内側が外周部に開放されている。選択的には、内管の内側が、その両端部において外周部に開放されている。
【００１９】
本発明の実施形態によれば、
内管と外管との間を一端において密封する第１の端部の密封部と、
内管と外管との間をもう一端において密封する第２の端部の密封部を含み、
各対の電極の中の一方の電極を第１の端部に隣接して配置し、各対の電極の中のもう一方の電極を第２の端部に隣接して配置した装置である。
【００２０】
本発明の代替的な実施形態によれば、
内管と外管との間を一端において密封する第１の端部の密封部と、
内管と外管との間に位置した中間管と、
内管と外管との間をもう一端において密封するが中間管を密封しない第２の密封部を含み、
各対の電極の中の一方の電極を内管と中間管との間の第１の端面に隣接して配置し、各対の電極の中のもう一方の電極を中間管と外管との間の第１の端面に隣接して配置した装置である。
【００２１】
選択的には、この装置は、１本の管の第２の面と向かい合う面であって、１本の管の第１の面に取り付けられたバンプを含み、前記バンプを管の間のスペースに固定して備えている。選択的には、放電電流が殆ど減少しないように、これらのバンプが充分に小さく且つ遠く離れて配置されている。
【００２２】
本発明の実施形態では、この装置は、異なった対の２個の電極間に配置された少なくとも１つの障壁であって、異なった対の前記電極間に流れる放電電流を減少させる障壁を含んでいる。選択的には、障壁は、放電の略全長に平行に延在している。選択的には、障壁は、内管及び外管の一方又は両方の管から放射状に延在している。選択的には、障壁は、管の１本から延在しており、隣接した管と接している。選択的には、障壁は、隣接した管の間に部分的にのみ延在している。選択的には、放電は、２つの障壁の間で第１の軸方向に流れる電流から成り、２つの隣接したバッフルの間のスペースを経由して戻ってくる。
【００２３】
本発明の実施形態では、内側と外側の円筒管の断面は円形である。代替的に又は追加的に、管の少なくとも１本の断面は円形でない。
【００２４】
選択的には、断面が円形でない少なくとも１本の管は、その断面がひだ状である。選択的には、そのひだは、その先端で少なくとも１本の隣接した管と接している。選択的には、その接触が密封部を成す。代替的に、ひだは、その先端で隣接した管と接していない。選択的には、ひだは内管で形成されている。代替的に又は追加的に、ひだは外管で形成されている。代替的に又は追加的に、ひだは、内管と外管の中間にある管で形成されている。選択的には、放電は、２つのひだの間で第１の軸方向に流れる電流から成り、２つのひだの間のスペースを経由して戻ってくる。
【００２５】
選択的には、この装置は、所望の放電経路に沿って配置された金属部材を有している。
【００２６】
選択的には、この装置は、所望の放電経路に沿い且つ隣接した密封放電の外側に配置された金属部材を有している。
【００２７】
本発明の実施形態では、少なくとも１本の管の少なくとも一面が、放電によって生成された放射線を所望の波長又は複数の波長を有した光に変換する燐光体でコーティングされている。
【００２８】
本発明の実施形態では、この装置は、内管の軸方向に位置し、前記放電を発生させる為の電子機器を含んでいる。
【００２９】
本発明の実施形態では、この装置は、前記電子機器に電力を供給するねじ込みソケットをその一端に含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃは、それぞれ、本発明の実施形態におけるガス放電管１００の側断面図、軸上断面図、及び透視図を示している。ガス放電管１００は、位相幾何学上、環状体であり、その内側が選択的に外部に開放された内管１０２と、外管１０４を有している。内管と外管との間のスペースは、密封され且つガス放電ランプの為の適切な成分と圧力のガス、例えば、１テラ単位の圧力のアルゴンや、選択的には水銀蒸気又はナトリウム蒸気の如き少量成分が充填されている。幾つかの電極１０６（図１Ｂ及び１Ｃでは６個示されている）がガス放電管１００の上面１０８の内壁に周方向に配置され、上面の電極の１つの真下にある底面の各電極であって、同一数の電極１１０が、ガス放電管１００の底面１１２の内壁に周方向に配置されている。（図１Ａ及び図１Ｃに示されるように、「上面」、「底面」、及び「下」という文言は、管の部分を参照する為にここで使用されている。他の図面の幾つかでも同様の文言が記載されている。実際には、言うまでもなく、管は、いずれの方向でも適用され得る。）上面の電極のいずれか１個と、それに対応した底面の電極との間に充分な電圧を印加したとき、放電１１４（図１Ａのみに示されている）がこれらの電極間で発生する。全ての電極対又はいずれか複数の電極対にこのような電圧を印加すると、このとき（各電極と電源供給部とを接続している適切なインピーダンスがあるとき）複数の放電が発生する。これらの電極の数と配置間隔、内管及び外管の径と長さ、及び他の特性（例えば電圧、電源供給部のインピーダンス、関連した極性又は異なった電極対の位相、及び管に充填されたガスの圧力と成分）に応じて、放電は、分断された状態である可能性があり、又は管の至る所に存在する１つの連続的な放電を形成するように結合する可能性があり、或いは管の一方だけに１つの放電を形成するように結合する可能性がある。後者では、発熱及び光出力が不均一になり、放電特性が管の長手方向及び周方向で変化し且つ幾つかの位置は最適でなく、結果として効率及び適切な光を低下させる為、望ましくないこともある。以下に記載された本発明の他の実施形態の幾つかには、前記の放電の結合を防ぐ為の様々な手段が含まれている。他方では、管一帯に均一に分布して結合した放電が、より均一な発熱、より効果的な冷却、及びより強い光出力をもたらすこともある為、望ましいこともある。
【００３１】
図１及び他の図面が実寸で示されていないことを明確にしておく。選択的には、これらの管は、自身の径と比較して、図面で示されたものより相当長い。（又一方で、管がその径に比べて長すぎる場合、複数の放電が管の一方で結合する可能性が高くなり得る。）例えば、本発明の実施形態では、外管１０４の直径は6cmであり、内管１０２の直径は4cmであり、これらの管の長さは60cmである。本発明の例示的な実施形態では、内管と外管との中間におよそ1cm間隔で配置された１５対の電極があり、各々では0.2アンペアの電流、全体では3アンペアの電流が流れ且つ電圧は60ボルトである為、電力は180ワットになる。管は、10ミリバールのアルゴンと、水銀蒸気を生成する為の少量の水銀で充填されており、外管の内壁は、燐光体でコーティングされている。この構造の蛍光灯は、10800ルーメンの出力と、30,000時間の寿命を有するであろうと考えられる。他の数値であってもよく、この場合より内管の直径が外管の直径に近いものの方が利点を有し得る。
【００３２】
選択的には、内管と外管との間隔は、実用上非常に狭く、0.4、0.3、又は丁度0.1、或いは数ミリメートルが好ましい。狭い間隔はより良い作用を引き起こすと考えられる一方で、狭すぎる間隔は、適切な光を生成する充分な放電量を生成できない。広い間隔も可能であり、特に短い管で可能である。
【００３３】
選択的には、ガス放電管１００の電極又は本発明の他の実施形態における電極は、加熱される為、加熱されていない場合より弱い電場で電子を放出する。この加熱は、カソードの如く作用している電極に隣接したシースの電圧を減少させ、且つ規定された放電電流に必要とされる全体の放電量を減少させる。選択的には、各電極、又は各放電の為の電極対の１つは、自身のバラストを有しており、電極と直列に存在する電源供給部と電気的に接続されている。このバラストは、レジスタ、キャパシタ、又はインダクタから成るものであってもよい。電圧が充分に高い周波数を有するとき、比較的小さなキャパシタ及び／又はコイルを使用してもよい。
【００３４】
この技術分野で周知のあらゆる適切な電極の形、例えば、単純な鋭角又は鈍角の電極、抵抗コイル、又は内部のヒータによって加熱される間接的な伝熱板を使用することができる。
【００３５】
図２Ａは、図１Ａに類似した側断面図であって、本発明の他の例示的な実施形態のガス放電管２００の側断面図であり、図２Ｂは、図１Ｂに類似した、ガス放電管２００の軸上断面図である。ガス放電管１００に類似したガス放電管２００は、位相幾何学上、環状体であり、外部に開放された内管１０２と、上面１０８と底面１１２で密封された外管１０４を有している。さらに、ガス放電管２００は、その底面に取り付けられ且つその上面に全周に渡って延在していない中間管２０２を有している。内側にある６個の電極２０６（選択的にはより多数でも少数でも適用される）は、内管１０２と中間管２０２の間であって、ガス放電管２００内部の底面の至る所に分布されている。外側にある同数の電極２１０は、中間管と外管の間であって、ガス放電管２００内部の底面の至る所に分布されており、外側にある各電極は、内側にある対応した電極の向かいに配置されている。対応した各電極対の間に電圧が印加されると、放電２１４が、生成され（図２Ａにのみ示されている）、内側の電極から発生して中間管の上部を超えて上昇し、外側の電極に下降する。この構造では、放電の内側部分と外側部分の両方から光が発する為、図１に示したガス放電管１００よりも領域毎においてより多くの光が放射されるようになる。図１における放電は、特定範囲に収縮されるという放電の性質によって、図２における放電のまさしく内側部分又は外側部分と同じような半径厚さに制限され得る。さらに、放射方向において図２における放電の方が図１における放電よりも制限されるという事実は、図１における複数の放電が管の一方で単一の放電に結合する可能性をより高くしている。
【００３６】
上述した先行技術の放電管の幾つかは、図２の如き「折り重ねられた」放電を有している。ところがこれらの先行技術の装置では、放電の内側部分は管の軸上にあり、熱輸送と、放電の内側部分と外側部分とで特性が極めて異なるという問題を含んだ上述した欠点をもたらす。図２では、放電の内側部分と外側部分は、特に直径において中間管が内管より外管に近い場合、中間管と外管との間の断面積が中間管と内管との間の断面積と略等しくなる為、同様の電流密度を有することができる。また、図２では、放電の内側部分と外側部分の両方が外気と直接接しているガラス面に隣接している為、冷却はそれほど問題にならないであろう。管を垂直方向に一致させて配置した場合及び管の一端と接続した電気部品（不図示）がその中央部に貫通した穴を有した場合に、空気は電気部品の中央部及び放電管の内管を通過して自由に流れ得る為、内管の内側における対流冷却は特に効率的になり得る。
【００３７】
本発明の幾つかの実施形態の為には、互いの間に非常に僅かな間隙を有した２本の管を含んだ放電管、例えば、図１における内管と外管、又は図２における中間管と他の１本の管を有することが好ましい場合もある。このような構造では、例えば隣接した放電の間隔が隣接し且つその幅が狭い放電が多い場合であっても、隣接した複数の放電の結合を防ぐことができる。これらの場合では、不完全な部品の製造、又は使用中の僅かな摩耗或いは部品の損傷によって、２本の管はその位置関係がずれて広い範囲で互いに接触する可能性がある。
【００３８】
図３Ａは、２本の同心管３０２及び３０４を備えた放電管３００の側断面図であり、上述の問題を防ぐ為の手段を示している。管の１つに備えられた小さなバンプ３０６（これらが外管に備えられていることが図３Ａに示されている）は、僅かな領域だけで外管と接しており、これらの管の表面同士の間隔が広い範囲で適切となるように該管を保持している。図３Ａのバンプは、あらゆる方向に延びるベルトを示すものではなく、垂直方向に制限されていると同様に、幅方向においても極めて限定されているものである。これは、同一の放電管の軸上断面図を示した図３Ｂにおいて明らかである。バンプが接している僅かな領域は、放電方向に位置したバンプを容易に回り込み得る放電に殆ど影響しない。放電が結合すべきでない複数の放電から成る場合、バンプは、放電の間で当該放電に全く干渉しないように選択的に配置される。外管の内側の面と内管の外側の面の両方にバンプを配置できるが、１本の管だけにバンプを備えることによって内管を外管に容易に挿入させることができるようになる。両方の管にバンプが備えられた場合、組立中これらの管を適切に位置合わせできない為にバンプが互いに接触し、内管を外管に挿入させることが難しくなる可能性がある。選択的には、バンプは管の端部だけにある。管の１本が一端だけにバンプを有し且つ他方の管が他端だけにバンプを有している場合、これらの管を完成状態の位置に近づけるまで、一方の管でバンプを擦ることなく当該管を組み立てることが可能となる。
【００３９】
幾つかの放電管では、隣接した複数の放電が結合することを防ぐ為に様々な形態の障壁を使用することが望ましい場合もある。図４は、開放された内管１０２と密封された外管１０４を有した、図１に類似した、放電管４００を示している。図１で示されたように、６個の電極１０６が上面に周方向に配置され、６個の電極１１０が底面に周方向に配置されている。６つの垂直なバッフル４０２は、内管から外管に延在しており、６つの放電を分断し、それらの結合を防いでいる。選択的には、バッフルは、互いを遮断して放電を完全に密封している。代替的には、バッフルは、気密ではないが、放電の結合を防止する為に充分に当該放電を遮断している。このような隙間嵌めのバッフルは、気密にしたものよりも安価に製造でき、適切に機能する。
【００４０】
図５Ａ及び図５Ｂは、さらなる安価を可能とした、複数の放電の分断を維持する手段を示している。図５Ａでは、図１で示されたような円滑な形状の密封された外管１０２と、垂直方向でひだ模様などの波状となっている内管５０４を備えている。内管５０４のリップルの数は、放電管の各端部の電極の数、図５Ａに示された放電管の場合では６つに等しい。図１で示されたように配置された、上面と底面の両方の電極は、内管と外管との間隔が電極の方位角の位置で最も広くなり且つ２つの隣接した電極同士の方位角の中間位置で最も狭くなるように位置している。外管の内壁に選択的に接するリップルは、上面と底面との電極間で生成される複数の放電を完全に分断している。代替的には、複数の放電が互いに完全には分断されていないが、内管と外管との最も狭い間隔が充分に狭く、複数の放電の結合が防止される。
【００４１】
図５Ｂは、図５Ａに示した放電管と類似した、円滑な形状の内管１０４と、波状の外管５０２を有した放電管５００を示している。このリップルは、図５Ａに示したものと同様に機能する。放電管の内側ではなく外側にリップルを有することによって、熱輸送を向上させることができる。ユーザは、外側又は内側にリップルを有するものを好みに応じて選択することができる。特に外管に対して極めて正確に波状管を固定する必要のない場合、波状管の製造は、放電の分断を維持する為の６つ（又は他の数）の別個の管の製造よりも安価である。
【００４２】
図６は、円滑な形状の外管１０２と円滑な形状の内管１０４とを図１で示したように共に配置し且つ波状の中間管６０２を有した放電管６００を示している。放電管の上面には１２個の電極６０６があり、その底面には１２個の電極６１０があり、対応した電極間で放電が進行する。リップルによって作成された、中間管と外管との間の６つの領域と中間管と内管との間の６つの領域に、１２の放電が収まる。図５で示したように、リップルがこれらの領域を完全に密封してもよく又は完全には密封していなくてもよい。２倍の数の放電を有する放電管６００では、利用可能なスペースを図５Ａ又は図５Ｂに示された放電管よりさらに効率的に使用できるが、自由対流だけの冷却では温度をより上昇させる可能性がある。
【００４３】
図７は、放電管６００に類似した、円滑な形状の外管１０２と円滑な形状の内管１０４と波状の中間管７０２を有した放電管７００を示している。又一方で、放電管６００と違って、放電管７００は６対の電極のみを有しており、それら全ての６対の電極は放電管７００の底面に配置されている。一方の極性である６つの内側電極７０６は波状の中間管と内管との間の６つのスペース７０７に配置されており、６つの外側電極７１０は波状の中間管と外管との間の６つのスペース７１１に配置されている。中間管７０２であるリップルは、底面に至る方向で延在していない。その代わりに、各スペース７１１間には開口部７１２があり、それを上回って直ぐにスペース７０７がある。従って、内側の放電経路の各々は、外側の放電経路の１つだけに結合していることが好ましい。隣接したスペースはあらゆる適切な形を有したものであってもよい。各放電は、外側電極７１０から流れ、対応するスペース７１１に上昇し、隣接したスペース７０７とスペース７１１とを接続させた開口部７１２を経由して、隣接したスペース７０７を経由して対応した内側電極７０６に下降していく。図５Ａ、図５Ｂ、及び図６で示したように、放電管７００のリップルは、スペース７０７と７１１とを互いに完全に密封したものでもよいし、又は隣接した放電が結合するのを防止する程度にだけそれらを分断してもよい。
【００４４】
放電管７００の多様な変形例は、他の態様の記載の観点において当業者にも明らかであるだろう。例えば、放電管が選択的には図５Ａ及び図５Ｂに示された中間管のない放電管５００に類似しており、その放電は、１つのリップルによって形成されたスペースを下降していき、隣接したリップルによって形成されたスペースを上昇していく。放電管のリップルが６つある場合では、電極は３対だけになる。
【００４５】
他の選択の余地としては、上面及び底面で波状管にある互い違いの開口によって導かれ、少なくとも１回管を上昇及び下降する放電を有することである。このとき同数のリップルに対して電極は減少されるであろう。選択的には、一対だけの電極と、放電管の至る所において１つのリップルを上昇して次のリップルを下降する単一の放電（図５Ａ、図５Ｂ、及び図６のいずれかの如き構造で）とを有しており、この放電は発生した地点近傍に最終的に至る。
【００４６】
また、図４の構造は、図５から図７について記載した、複数の連続的な縦の経路に適しているといえる。
【００４７】
図４から図７の構造は、障壁又はリップルが隣接した管に接することを示している。本発明の実施形態では、この接触により密封が成されている。本発明の他の実施形態では、障壁又はリップルが隣接した管にまで届いていない。より正確には、障壁又はリップルによって線引きされた隣接した経路の間にスペースが残されている。幾つかの作用の態様では、障壁は、放電の完全な分断を充分に保つことができる。他の実施形態では、放電は結合し得るが、一方で障壁は、円筒周辺部の少なくとも１つの限られた部分で結合するという放電の如何なる性質も弱める。
【００４８】
上述に示されたように、様々な電極対に接続された放電が円筒周辺部の限られた部分だけで結合しないことが望まれる。本発明の実施形態では、金属又は他の導体要素は、放電経路に沿った、密封放電の内部又は外部のいずれか一方に配置されている。放電は、これらの要素によって、細長いものであれ、又は図２Ａ及び図２Ｂの実施形態の如く周囲に屈曲したものであれ、所望の経路をたどるようになる。導体要素が密封部の内部にあるとき、放電は優先的に当該要素間を進行する。また、導体要素が密封部の外部にあるとき、当該要素によって発生した静電容量が放電を導き得る。ビームの「反転」で、導体要素は導体１１０のエッジ近傍にビームを導くことができる為、当該ビームは明確に識別できる状態にある。幾つかの実施形態では、内管を削減でき且つ導体要素だけで放電を導くものであった。
【００４９】
図８は、電気的な高周波で最も機能し得る本発明の他の例示的な実施形態を示している。放電管１０００は、底面に６個の電極１００６と上面に６個の電極１０１０を有している。各電極は、従来のガス放電管であるが、流れる電流を制限するキャパシタを経由して電源供給部１００５に接続されている。図１０では、６個のキャパシタは、１枚の下盤１００７と、６つの領域に分割された上盤１０２０から成り、各領域は１個の電極に接続されている。キャパシタのインピーダンスが蛍光灯部品のバラストにおける標準値である数千オームになり得る場合、図８に示されたような単盤のキャパシタは、少なくとも数キロヘルツ又は数十キロヘルツの周波数で作動できる。このようなキャパシタシステムも、通常、管の各側面の電極に接続されている。
【００５０】
管には、例えば所望の光を出力する為に生成された適切な透明物質がある。選択的には、最も外側の管の内壁には燐光体がコーティングされている。
【００５１】
管には、例えば所望の光を出力する為に生成された適切な透明物質がある。選択的には、最も外側の管の内壁には、放電で発生した光を、所望の波長又は光の波長に変化させる燐光体材がコーティングされている。選択的には、内管及び／又はいずれかの中間管も適切な燐光体がコーティングされている。
【００５２】
本発明の実施形態では、放電管を機能させる為の電子機器、バラスト、及びそのような手段を、内管の内壁に配置することができる。これは、一般的な白熱ランプにおいて見られるようなねじ込み口金が装置の一端に組み込まれたシステムの小型化を可能とする。電力は、ねじ込み口金から電子機器に流れ込み、当該電子機器から様々な電極に供給される。電極は、装置の一端にあってもよく、又は様々な実施形態で示したように両端にあってもよい。
【００５３】
本発明の幾つかの実施形態では、内管の内壁に反射部材を配置してもよい。これは、特に電子機器が装置の中央に位置しているときに有益であり、そうでなければ光出力を損失するであろう。選択的には、電子機器は、反射管又はそのような手段と一体にされ得る。選択的には、反射材は、内管の軸方向の仕上げ面上にコーティングされている。ある条件下にある間、このコーティング材は一般的に金属製（例えば放電を伝導させるような）であってもよく、誘電コーティング又は塗料又は二酸化チタンのような白い素材のコーティングの如き、非伝導コーティングをコーティング材に用いることが好ましくもある。
【００５４】
本発明では、簡単の為に、放電経路は一般的に装置の軸方向にあると開示しているが、例えば管の全長に対してある角度を成す放電経路を備える為に図４から図７の多様な実施形態を採用することも可能である。このような放電経路は、１つの螺旋状の経路、又は中心軸周囲の複数の螺旋状の経路を成すであろう。
【００５５】
本発明は、その実施形態の非限定的な数に対応して記載されているものである。個別の実施形態で示された構成要素の全てが実施形態の作用に必ずしも必要でないこと、及び異なった実施形態から必要とされる構成要素を組み合わせることは、当業者にとって明らかであるだろう。
【００５６】
ここで使用されている「含む」、「備える」、「有する」、及び同義の用語は、「含むがそれに限定されるものではない」という意味である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
図面で参照される以下の項は、本発明の例示的な実施形態を記載したものである。この図面は通常実寸ではない。異なった図面において同一又は同等の部分は同一のナンバーで示され得る。
【図１Ａ】本発明の例示的な実施形態によるガス放電管の側断面図である。
【図１Ｂ】本発明の例示的な実施形態によるガス放電管の軸上断面図である。
【図１Ｃ】本発明の例示的な実施形態によるガス放電管の透視図である。
【図２Ａ】本発明の他の例示的な実施形態によるガス放電管の側断面図である。
【図２Ｂ】本発明の他の例示的な実施形態によるガス放電管の軸上断面図である。
【図３Ａ】本発明の例示的な実施形態によるガス放電管の側断面図である。
【図３Ｂ】本発明の例示的な実施形態によるガス放電管の軸上断面図である。
【図４】本発明の他の例示的な実施形態によるガス放電管の透視図である。
【図５Ａ】本発明の他の例示的な実施形態によるガス放電管の透視図である。
【図５Ｂ】本発明の他の例示的な実施形態によるガス放電管の透視図である。
【図６】本発明の他の例示的な実施形態によるガス放電管の透視図である。
【図７】本発明の他の例示的な実施形態による、リップルによって作成された開口を通過する電流の路を示したガス放電管の概略図である。
【図８】本発明の例示的な実施形態による、ガス放電管に接続されたキャパシタの部分透視図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、１０００  ガス放電管
１０２、３０２  内管
１０４、３０４  外管
１０６、１１０、２０６、２１０、６０６、６１０、７０６、７１０、１００６、１０１０  電極
１０８  上面
１１２  底面
１１４、２１４  放電
２０２  中間管
３０６  バンプ
４０２  バッフル
５０２  波状の外管
５０４  波状の内管
６０２、７０２  波状の中間管
７０７、７１１  スペース
７１２  開口部
１００５  電源供給部
１００７  下盤
１０２０  上盤
【図１Ａ】
2004522284.tif 000003
【図１Ｂ】
2004522284.tif 000004
【図１Ｃ】
2004522284.tif 000005
【図２Ａ】
2004522284.tif 000006
【図２Ｂ】
2004522284.tif 000007
【図３Ａ】
2004522284.tif 000008
【図３Ｂ】
2004522284.tif 000009
【図４】
2004522284.tif 000010
【図５Ａ】
2004522284.tif 000011
【図５Ｂ】
2004522284.tif 000012
【図６】
2004522284.tif 000013
【図７】
2004522284.tif 000014
【図８】
2004522284.tif 000015
【国際公開パンフレット】
2004522284.tif 000016
2004522284.tif 000017
2004522284.tif 000018
2004522284.tif 000019
2004522284.tif 000020
2004522284.tif 000021
2004522284.tif 000022
2004522284.tif 000023
2004522284.tif 000024
2004522284.tif 000025
2004522284.tif 000026
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2004522284.tif 000028
2004522284.tif 000029
2004522284.tif 000030
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2004522284.tif 000041
2004522284.tif 000042
【国際調査報告】
2004522284.tif 000043
2004522284.tif 000044
2004522284.tif 000045
2004522284.tif 000046