JP2000090876A

JP2000090876A - 低圧放電ランプ

Info

Publication number: JP2000090876A
Application number: JP10259970A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Matsumoto; 圭市松本; Makoto Fujii; 誠藤井; Akiko Hatake; 亜希子畠; Yuichi Ikeda; 雄一池田; Koji Tagawa; 幸治田川
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1998-09-14
Filing date: 1998-09-14
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】連続点灯においても長時間にわたってランプ
電圧が低い特性が維持され、長時間にわたって高い発光
効率が得られる低圧放電ランプを提供すること。【解決手段】本発明の低圧放電ランプは、管型のガラ
スバルブと、このガラスバルブ内において互いに対向す
るように配置された一対の電極とを有してなり、電極
は、フッ素原子含有化合物を含有してなる電子放出物質
が電極基体に保持されてなる。電子放出物質は、電極基
体の表面に保持され、または多孔質の電極基体に含浸さ
れあるいは電子放出物質が電極基体を構成する金属粒子
と共に焼結されたものとして構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は低圧放電ランプに関
し、詳しくは、液晶表示装置のバックライト、スキャナ
ー装置用光源、一般照明用光源、紫外線光源等に用いら
れる低圧放電ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置が種々の分野におい
て使用されるようになっているが、液晶表示装置のバッ
クライトとしては、低圧放電ランプの１種である蛍光ラ
ンプが好適に使用されている。また、最近においては、
スキャナー装置の光源、紫外線光源等としても低圧放電
ランプが使用されている。

【０００３】低圧放電ランプは、放電現象に寄与する電
子放出のメカニズムの差により、主として熱電子放出現
象を利用するいわゆる熱陰極型のものと、主として二次
電子放出現象を利用するいわゆる冷陰極型のものに分類
される。そして、この冷陰極型の低圧放電ランプは、加
熱用フィラメントを有さず、その電極の動作温度（点灯
動作中の温度）は約７００Ｋまたはそれ以下である。一
方、熱陰極型の低圧放電ランプの電極の動作温度は例え
ば約１０００Ｋであり、低圧放電ランプではない例えば
ショートアーク放電ランプでは、電極の動作温度は例え
ば約２５００Ｋにもなる。

【０００４】図１を参照して説明すると、冷陰極型の低
圧放電ランプの一例においては、直管型のガラスバルブ
１１内において互いに対向するように一対の電極１４，
１４が当該ガラスバルブ１１の両端に設けられ、電極１
４，１４の基部に接続されたリード線１３，１３がガラ
スバルブ１１の両端封止部１２，１２を貫通して外部に
引き出された構成とされている。このような冷陰極型の
低圧放電ランプにおいて、電極１４としては、図１に示
されている先端開放型有底スリーブ状の他、金属板材を
例えば両端開放型スリーブ状、短冊状等の適宜の形状に
加工して形成されたものや、棒状の金属体が使用されて
おり、ガラスバルブ１１内に水銀を導入するためにその
ような電極の表面に水銀合金を形成したものが配置され
る場合もある。ここに、電極１４は、主として鉄、ニッ
ケル、アルミニウム等の金属単体または合金よりなるも
のが用いられ、通常は電子放出物質は設けられていない
場合が多い。

【０００５】しかしながら、冷陰極型の低圧放電ランプ
においても、その電極に電子放出物質が設けられていな
い場合は、動作時における陰極降下電圧（電極の表面か
ら陽光柱（プラズマ）に至る間の中間領域における電位
差）が大きくて例えば１２０Ｖ以上となるが、このこと
からも理解されるように、ランプ全体において消費され
る電力のうち、電極体それ自体において消費される電
力、すなわち発光に寄与しない電力の割合が大きく、結
局、消費電力に対する発光効率が低いという問題点があ
る。

【０００６】このため、冷陰極型の低圧放電ランプにお
いても電極に電子放出物質を設ける場合があり、その場
合には、熱陰極型低圧放電ランプなどの電極における場
合と同様に、主としてバリウム（Ｂａ）等よりなる電子
放出物質が、金属よりなる電極基体の表面に塗布または
焼き付けによって保持される。このように電極基体に電
子放出物質が設けられた場合には、当該電子放出物質の
存在によって陰極降下電圧が例えば６０Ｖ程度となって
電極それ自体における消費電力が減少するので、消費電
力に対する発光効率が高いものとなる。しかしながら、
バリウム等よりなる電子放出物質は、ガラスバルブ内で
生ずる電子の衝撃作用（スパッタリング）によって飛散
し易いものであるため、当該低圧放電ランプを連続点灯
させた場合には点灯開始後数百時間のうちに当該電子放
出物質が消失してしまい、その後は発光効率が低いもの
となり、結局、長時間にわたって高い発光効率が得られ
る低圧放電ランプを得ることができない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に基づいてなされたものであって、その目的は、
連続点灯においても長時間にわたってランプ電圧が低い
特性が維持され、長時間にわたって高い発光効率を得る
ことのできる低圧放電ランプを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の低圧放電ランプ
は、管型のガラスバルブと、このガラスバルブ内におい
て互いに対向するように配置された一対の電極とを有し
てなる低圧放電ランプにおいて、前記電極は、フッ素原
子含有化合物を含有してなる電子放出物質が電極基体に
保持されてなることを特徴とする。

【０００９】上記の低圧放電ランプにおいて、電極は、
フッ素原子含有化合物を含有してなる電子放出物質が、
電極基体の表面に保持されてなる構成とすることができ
る。また、電極は、フッ素原子含有化合物を含有してな
る電子放出物質が、多孔質の電極基体に含浸されて保持
されてなる構成、またはフッ素原子含有化合物を含有し
てなる電子放出物質が、電極基体を構成する金属粒子と
共に焼結されてなる構成とすることができる。

【００１０】更に、当該低圧放電ランプは、ガラスバル
ブ内に希ガスまたは希ガスと水銀とが封入され、その封
入圧力が合計０．５〜３０ｋＰａのものであることが好
ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。図１は、小型蛍光ランプとして用い
られる本発明の低圧放電ランプの一例における構成を示
す説明用断面図である。この低圧放電ランプ１０におい
ては、内径が例えば５ｍｍ以下である直管型のガラスバ
ルブ１１の両端部にそれぞれ封止部１２，１２が形成さ
れており、この封止部１２，１２の各々を気密に貫通し
てガラスバルブ１１の軸方向に伸びるリード線１３，１
３が設けられている。このリード線１３，１３の各々の
内端部には、ガラスバルブ１１の軸方向において互いに
対向するように電極１４，１４が設けられている。また
ガラスバルブ１１の内周面には、例えば厚みが１０〜３
０μｍの蛍光体層１７が形成されている。そして、ガラ
スバルブ１１内には、水銀および希ガスが封入されてい
る。

【００１２】図２は、本発明の低圧放電ランプの一例に
おける電極部分の構成を拡大して示す説明用断面図であ
って、この例の電極１４は、板状金属材料を先端開放型
有底状スリーブの形状に成形加工してなる電極基体２０
における、リード線１３との接続部以外の全表面に、フ
ッ素原子含有化合物を含有してなる電子放出物質層２１
が、塗布または焼き付けによって保持または付着されて
構成されている。

【００１３】以上において、当該電極１４の電極基体２
０の形状は特に限定されるものではなく、例えば板状金
属材料を両端開放型スリーブ状または短冊状等の適宜の
形状に加工して形成されたもの、あるいは棒状の金属を
使用することができるが、電子放出物質の保持面積を大
きく確保することができることから、スリーブ状である
ことが好ましい。また、電極基体２０の材質としては、
従来からこの種の電極基体の材質として用いられている
ものを用いることができるが、特に鉄、例えばステンレ
ス鋼等の鉄の合金、ニッケルまたはニッケルの合金であ
ることが、例えば二次電子放出の効率が高い点、スパッ
タリングが少ない点やガス放出が少ない点で好ましい。

【００１４】電子放出物質層２１を形成する電子放出物
質としては、フッ素原子含有化合物を含有してなるもの
が用いられる。ここに、フッ素原子含有化合物として
は、具体的には、金属フッ化物、フッ素原子含有金属化
合物、その他のフッ素原子含有無機化合物およびフッ素
原子含有有機化合物から選ばれた少なくとも１種を用い
ることができるが、特に金属フッ化物またはフッ素原子
含有金属化合物を用いることが好ましい。

【００１５】フッ素原子含有化合物として好ましい金属
フッ化物を形成する金属、またはフッ素原子含有金属化
合物を形成する金属は、特に限定されるものではない
が、好ましくは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希
土類金属および遷移金属から選ばれた少なくとも１種で
ある。そのような金属の具体例を挙げると、アルカリ金
属としては、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、アルカリ土類金属
としては、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、希土類金属
としてはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇ
ｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、遷移
金属としてはＳｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、
Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒ
ｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕがある。

【００１６】金属フッ化物の具体例としては、例えば、
ＮａＦ、ＫＦ、ＣｕＦ、Ｈｇ₂Ｆ₂、ＢｅＦ₂、ＭｇＦ
₂、ＣａＦ₂、ＢａＦ₂、ＣｒＦ₂、ＭｎＦ₂、ＦｅＦ
₂、ＣｏＦ₂、ＮｉＦ₂、ＣｕＦ₂、ＨｇＦ₂、ＡｌＦ
₃、ＳｂＦ₃、ＣｒＦ₃、ＭｎＦ₃、ＦｅＦ₃、ＣｏＦ
₃、ＴｉＦ₃、ＶＦ₃、ＴｉＦ₄、ＶＦ₄、ＶＦ₅、Ｋ
₂ＴｉＦ₆、Ｋ₂ＢｅＦ₄、Ｋ₂ＺｒＦ₆、Ｎａ₃Ａｌ
Ｆ₆、その他を挙げることができる。また、フッ素原子
含有金属化合物の具体例としては、例えば、ＮａＨ
Ｆ₂、ＮａＢＦ₄、ＶＦ₃Ｏ、Ｋ₂ＳｉＦ₆、ＰｂＳｉ
Ｆ₆、その他を挙げることができる。フッ素原子含有無
機化合物としては、例えば、ＮＨ₄Ｆ、ＮＨ₄ＨＦ₂、
その他を挙げることができる。更に、フッ素原子含有有
機化合物としては、例えば、トリフルオロアセチルアセ
トン、トリフルオロ酢酸、トリフルオロトルエン、ヘキ
サフルオロアセチルアセトン、その他を挙げることがで
きる。

【００１７】電子放出物質層２１は、フッ素原子含有化
合物のみよりなるものであってもよいが、他の金属酸化
物、その他の金属化合物による成分を含有させることが
できる。特に、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｎｉ等の金属の酸化
物を、添加材としてフッ素原子含有化合物に加えること
により、電子放出物質層２１からの電子放出物質の蒸発
およびスパッタリングを抑制する効果を得ることができ
ると共に、ランプ作製上、電子放出物質の取扱いが容易
となる点で好ましい。

【００１８】電子放出物質層２１においては、フッ素原
子含有化合物の含有割合が高いことが好ましい。例え
ば、電子放出物質層２１を構成する全成分において、フ
ッ素原子含有化合物の含有割合が全体の例えば１０モル
％以上であることが好ましく、特に３０モル％以上であ
ることが好ましい。この割合が１０モル％未満の場合に
は、陰極降下電圧を低下させる程度が小さくなる。

【００１９】フッ素原子含有化合物を含有する電子放出
物質を電極基体の表面に保持させるための具体的な手段
は特に限定されるものではなく、種々の適宜の手段を利
用することができる。例えば、電子放出物質の種類によ
っては、スパッタリング蒸着法、真空蒸着法などを利用
して電子放出物質層２１を形成することができる。ま
た、電子放出物質の粉末を有機溶剤よりなる適宜の液体
分散媒に分散させて電子放出物質のスラリーを調製し、
これを電極基体の表面に塗布し加熱処理する方法を好適
に利用することができる。

【００２０】電子放出物質層を構成する成分の具体例を
挙げると、例えばフッ素原子含有化合物として金属フッ
化物であるフッ化マグネシウムと、添加材として酸化ス
トロンチウム、酸化カルシウムおよび酸化ジルコニウム
の成分とが用いられる。実際には、適宜の割合となるこ
れらの各成分の粉末を適宜の有機溶剤と混合してスラリ
ーを調製し、このスラリーを電極基体の表面に適宜の付
着量となるよう電極基体の表面に塗布し、これを、窒素
ガスなどの不活性ガス雰囲気中で、あるいは真空中で、
例えば温度８００〜１２００℃で加熱処理することによ
り、目的とする電子放出物質層２１を形成することがで
きる。

【００２１】電子放出物質層２１が形成された電極にお
いて、電極基体の表面における電子放出物質の保持量ま
たは付着量は、用いる電子放出物質の種類等によっても
異なるので一概に限定されるものではないが、例えば電
極基体の表面の単位面積当たりの保持量は、０．１〜５
ｍｇ／ｃｍ²であり、電子放出物質層２１の厚さは、例
えば０．１〜１０μｍ程度である。また、電極基体の表
面における電子放出物質の保持領域は、二次電子放出が
生ずる可能性のある全領域、すなわち電極基体の全表面
とすることが好ましいが、本発明がこれに限定されるも
のではない。

【００２２】図３は、本発明の低圧放電ランプの他の例
における電極部分の構成を拡大して示す説明用断面図で
あって、この例の電極１４は、先端開放型有底状スリー
ブの形状に形成された多孔質電極基体３０中に、フッ素
原子含有化合物を含有してなる電子放出物質が含浸され
ることによって保持されて構成されている。

【００２３】ここに、多孔質電極基体３０を製造する方
法としては、適宜の材料金属の粉末をプレスして焼結す
る方法を好ましく利用することができる。この材料金属
の粉末としては、例えばＴｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐ
ｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、これら
の合金を粉末の１種またはそれ以上を組合せて用いるこ
とができる。当該材料金属の粉末の平均粒径は、通常、
１〜５μｍ程度であることが好ましい。また、材料金属
の粉末をプレスする圧力は１〜１．５ｔｏｎ／ｃｍ²で
あり、焼結の温度は８００〜１２００℃とされる。

【００２４】このような多孔質電極基体３０にフッ素原
子含有化合物を含有してなる電子放出物質を保持させる
ためには、電子放出物質材料のスラリーを多孔質電極基
体３０に含浸させた上で所定の後処理を施し、これによ
りフッ素原子含有化合物を含有してなる電子放出物質を
生成させる方法を利用することができる。この含浸処理
は、例えば水素ガス、窒素ガス、酸素ガスなどの各種の
ガス雰囲気で行うことができる。

【００２５】図４は、このような方法によって得られる
電極１４の組織の状態を模式的に示す説明図であり、３
１は多孔質電極基体３０を構成する焼結金属粒子であっ
て、この焼結金属粒子３１は焼結によって互いに結合さ
れて粒子間に間隙が形成されており、この間隙内に電子
放出物質３２が保持されると共に、一部の電子放出物質
により、電子放出物質層２１が形成されている。このよ
うな電極１４においては、電子放出物質を保持する電極
基体が多孔質電極基体の間隙に多量の電子放出物質を保
持させることができ、その結果、当該電極１４を有する
低圧放電ランプでは、良好な低いランプ電圧状態を長時
間にわたって維持することができる。これは、電極の表
面における電子放出物質が消耗されると、内部に含浸保
持されている電子放出物質が有効に動作するようになる
からである。

【００２６】また、本発明においては、電子放出物質材
料を、電極基体を構成する金属粒子と共に焼結して得ら
れる混合焼結体により電極１４を構成することができ
る。ここに金属粒子としては、既述の多孔質電極基体３
０を形成するための材料金属の粉末と同様のものを用い
ることができる。ここに、電子放出物質材料としては、
例えばフッ素原子および適宜の金属原子を含有する酸化
物、炭酸塩、水酸化物、有機酸塩などの、焼結に際して
不純物を生成しないものを好ましく用いることができ
る。

【００２７】図５は、このような方法によって得られる
電極１４の組織の状態を模式的に示す説明図であり、４
１は電極基体を構成する金属粒子、４２は電子放出物質
の粒子であって、これらの粒子は焼結によって互いに結
合されて電極１４が構成されている。

【００２８】このような電極１４は、電子放出物質と、
電極基体を構成する金属粒子４１とを適宜の割合で混合
し、必要に応じて造粒して得られる材料を焼結すること
によって製造することができるので、最終的に得られる
電極１４に保持される電子放出物質の割合を相当の範囲
において調整することが可能である。その結果、当該電
極１４中に多量の電子放出物質を保持させることができ
るため、このような電極１４を有する低圧放電ランプで
は、良好な低いランプ電圧状態を長時間にわたって維持
することができる。これは、電極の表面における電子放
出物質が消耗されると、内部に保持されている電子放出
物質が有効に動作するようになるからである。

【００２９】以上において、電極１４の形状は特に限定
されるものではなく、例えば先端開放型もしくは両端開
放型のスリーブ状、短冊状あるいは棒状などとすること
ができるが、電子放出物質が有効に露出して存在する部
分の面積を大きく確保することができることから、スリ
ーブ状であることが好ましい。

【００３０】本発明の低圧放電ランプにおいて、電極１
４はそれ自体が主として熱電子を放出するものではな
く、また電極１４には、熱電子を放出するようなフィラ
メントは設けられない。すなわち、本発明の低圧放電ラ
ンプにおいて、電極１４は対向電極からの電子等の衝突
を受けて二次電子を放出するものであり、この二次電子
放出現象が放電の主たる原因となって当該放電が維持さ
れ、これによって当該低圧放電ランプの点灯状態が持続
されるのであり、従って本発明の低圧放電ランプは、い
わゆる冷陰極型の低圧放電ランプである。

【００３１】本発明において、低圧放電ランプのガラス
バルブ１１を構成する材料としては例えば鉛ガラス、コ
バールガラスまたは硼珪酸ガラスを用いることが好まし
く、これにより、ガラスバルブの内径が例えば５ｍｍ以
下であっても、十分に高い強度を得ることができる。

【００３２】また、リード線１３を構成する材料として
は、ニッケル合金よりなる芯線に銅が被覆されてなるジ
ュメット線、コバール、タングステンなどを用いること
ができる。ガラスバルブ１１を鉛ガラスにより構成する
場合には、ジュメット線を用いることが好ましく、ま
た、ガラスバルブ１１をコバールガラスにより構成する
場合には、コバールを用いることが好ましい。ジュメッ
ト線の熱膨張係数は、鉛ガラスの熱膨張係数に極めて近
似しており、一方、コバールの熱膨張係数は、コバール
ガラスの熱膨張係数に極めて近似しているため、ガラス
バルブ１１とリード線１３とを気密性の高い状態で直接
封着することができるので、特殊な封止構造を採用する
必要がなく、ガラスバルブ１１の内径が例えば５ｍｍ以
下であっても、有利に封止部１２を形成することができ
る。

【００３３】上記のような低圧放電ランプにおいては、
ガラスバルブ１１内に希ガスまたは希ガスと水銀とが封
入されるが、その封入圧力は合計０．５〜３０ｋＰａと
される。ここに、希ガスとしては、ネオン、アルゴン、
クリプトンおよびキセノンから選ばれた少なくとも１種
が用いられるが、ネオンとアルゴンとを主成分とするこ
とが好ましく、特に全希ガスにおけるネオンの割合が５
０〜９５モル％であることが好ましい。このような条件
を満足することにより、始動電圧が低くて、輝度の高い
小型蛍光管が得られる。そして、低圧放電ランプにおい
て、封入された希ガスまたは希ガスと水銀の封入圧力が
合計０．５ｋＰａ未満の場合には、電子放出物質のスパ
ッタリングによる消耗が激しくて早期にその効果が失わ
れてしまい、一方当該封入圧力が３０ｋＰａを超える場
合には、ランプの始動電圧が上昇し、発光効率が低下す
るので、いずれの場合も好ましくない。

【００３４】本発明の低圧放電ランプのガラスバルブ１
１内には、希ガスの他に、水銀を封入することが好まし
い場合がある。この場合に、水銀の封入量は、例えばガ
ラスバルブ１本当たり１〜１０ｍｇであるが、ガラスバ
ルブの内容積によってはこの限りではない。また、本発
明の低圧放電ランプは蛍光ランプとして実施することが
でき、この場合には、ガラスバルブ１１の内周面に蛍光
体層が形成される。この蛍光体層としては従来知られて
いるものをそのまま利用することができる。

【００３５】本発明の低圧放電ランプによれば、後述す
る実施例の説明からも明らかなように、その電極にフッ
素原子含有化合物を含有してなる電子放出物質が保持さ
れているため、当該電子放出物質によって二次電子放出
現象が容易に生起されるようになり、その結果、電極が
加熱フィラメントを有しない冷陰極型であって動作温度
が例えば５００Ｋ程度の低い温度で所期の発光を得るこ
とができると共に、このように電極が過熱状態とならな
いために当該フッ素原子含有化合物を含有する電子放出
物質が飛散する程度が低くなり、従って当該電子放出物
質の所期の作用が長時間にわたって維持され、その結
果、長時間にわたって高い発光効率を得ることができ
る。

【００３６】

〔ガラスバルブ（１１）〕

材質：鉛ガラス寸法：全長７０ｍｍ，外径２．６ｍｍ，内径２．０ｍｍ〔リード線（１３）〕材質：ジュメット線，外径０．３５ｍｍ〔電極（１４）〕電極基体（２０）：形状；先端開放型有底スリーブ状，
材質；ステンレス鋼，寸法；全長４ｍｍ，外径１．６ｍ
ｍ，内径１．２ｍｍ電子放出物質：フッ化マグネシウム〔蛍光体層（１７）〕材質：三波長蛍光体，厚み：１５μｍ〔封入物〕封入ガス：ネオンおよびアルゴンの混合ガス（組成比：
ネオン／アルゴン＝９０モル％／１０モル％），封入
圧：１．０６ｋＰａ（８０Ｔｏｒｒ）水銀：封入量２ｍｇ

【００３７】以上において、電極の電子放出物質は、フ
ッ化マグネシウムの粉末を有機溶剤の酢酸ブチルと混合
し、その後適量のニトロセルロースを加えることによっ
て粘度を調整してスラリー状とし、この電子放出物質材
料のスラリーを電極基体の外周面および内周面を含む全
表面に塗布し、これを窒素ガス雰囲気中において、約１
２００℃の温度で加熱処理することにより、電子放出物
質を電極基体の表面に保持させたものであり、保持量は
約２．０ｍｇ／ｃｍ²である。

【００３８】〔ランプ電圧特性の測定〕上記の低圧放電
ランプを、ランプ電流が５ｍＡとなる条件で定電流点灯
回路によって連続点灯させ、ランプ電圧の経時変化を調
べたところ、図６の曲線Ａ（破線）に示すとおりであっ
た。すなわち、この低圧放電ランプの連続点灯初期にお
けるランプ電圧は約１５０Ｖ（実効値）であり、連続点
灯時間が８０００時間を超えるまで略同様の電圧特性が
維持された。なお、電極の動作温度は約５００Ｋであっ
た。

【００３９】〈対照例１〉一方、電子放出物質を設けて
いない電極を用いたこと以外は上記実施例１と全く同様
にして対照用の低圧放電ランプを作製し、同様の連続点
灯テストを行ってランプ電圧特性を調べた。結果は図６
に曲線Ｒ（実線）で示すとおりであり、連続点灯初期に
おけるランプ電圧は約２３０Ｖ（実効値）であった。

【００４０】〈比較例１〉また、フッ化マグネシウムの
代わりに炭酸バリウムを用いたこと以外は上記実施例１
と全く同様にして比較用低圧放電ランプを作製し、同様
の連続点灯テストを行ってランプ電圧特性を調べた。結
果は図６に曲線Ｂ（鎖線）で示すとおりであり、連続点
灯初期におけるランプ電圧は約１７５Ｖ（実効値）であ
り、連続点灯時間が８０時間を超えるとランプ電圧が大
きく上昇し、１００時間を経過する時点では対照例１に
係る低圧放電ランプと同様の特性となった。

【００４１】〈実施例２〉図１の構成に従い、下記の条
件により低圧放電ランプ（１０）を作製した。〔ガラスバルブ（１１）〕材質：鉛ガラス寸法：全長７０ｍｍ，外径２．６ｍｍ，内径２．０ｍｍ〔リード線（１３）〕材質：ジュメット線，外径０．３５ｍｍ〔電極（１４）〕電極基体（２０）：形状；先端開放型有底スリーブ状，
材質；ステンレス鋼，寸法；全長４ｍｍ，外径１．６ｍ
ｍ，内径１．２ｍｍ電子放出物質：フッ化マグネシウム、酸化ストロンチウ
ム、酸化カルシウムおよび酸化ジルコニウムの混合物〔蛍光体層（１７）〕材質：三波長蛍光体，厚み：１５μｍ〔封入物〕封入ガス：ネオンおよびアルゴンの混合ガス（組成比：
ネオン／アルゴン＝９０モル％／１０モル％），封入
圧：１．０６ｋＰａ（８０Ｔｏｒｒ）水銀：封入量２ｍｇ

【００４２】以上において、電極の電子放出物質は、３
０〜５０重量％の範囲内のフッ化マグネシウム（ＭｇＦ
₂）、３０重量％以下の酸化ストロンチウム（Ｓｒ
Ｏ）、３０重量％以下の酸化カルシウム（ＣａＯ）およ
び５重量％以下の酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）の粉末
混合物を有機溶剤の酢酸ブチルと混合し、その後適量の
ニトロセルロースを加えることによって粘度を調整して
スラリー状とし、この電子放出物質材料のスラリーを電
極基体の外周面および内周面を含む全表面に塗布し、こ
れを水素ガス雰囲気中において約１０００℃の温度で加
熱処理して各金属酸化物の混合体を生成させる手段によ
り、電子放出物質を電極基体の表面に保持させたもので
あり、保持量は約２．０ｍｇ／ｃｍ²である。

【００４３】〔ランプ電圧特性の測定〕上記の低圧放電
ランプについて、実施例１におけると同様にしてランプ
電圧の経時変化を調べたところ、連続点灯初期における
ランプ電圧は約１５０Ｖ（実効値）であり、連続点灯時
間が１００００時間を超えるまで殆ど同様の電圧特性が
維持された。なお、電極の動作温度は約５００Ｋであっ
た。

【００４４】〈実施例３〉下記のようにして得られた電
極を用いたこと以外は上記実施例１と全く同様にして低
圧放電ランプを作製した。〔電極の製造〕平均粒径が３μｍのニッケル粉末をプレ
ス成形した後、温度９００℃で焼結することにより、先
端開放型有底スリーブ状の多孔質電極基体（３０）を得
た。一方、平均粒径がフッ化マグネシウム（Ｍｇ₂Ｆ）
の粉末を有機溶剤酢酸ブチルと混合し、適量のニトロセ
ルロースを添加することによって粘度を調整して、電子
放出物質形成材料のスラリーを調製した。このスラリー
を、上記多孔質電極基体の表面に塗布した後、不活性ガ
ス雰囲気中において約１２００℃の温度で加熱処理する
ことにより溶融させて当該多孔質電極基体中に含浸さ
せ、これにより、表面および多孔質の内部に電子放出物
質を保持させてなる電極を製造した。この電極の単位表
面積当たりの電子放出物質の保持量は約３ｍｇ／ｃｍ²
であった。

【００４５】この低圧放電ランプについて、実施例１と
同様にして、連続点灯によるランプ電圧特性を調べたと
ころ、連続点灯初期におけるランプ電圧は約１５０Ｖ
（実効値）であり、連続点灯時間が１２０００時間を超
えるまで殆ど同様の電圧特性が維持された。このよう
に、多孔質電極基体に電子放出物質が含浸されて保持さ
れた電極を有する本発明の低圧放電ランプは、単位面積
当たりの電子放出物質の保持量を多くすることができる
ため、良好な特性状態がきわめて長い期間にわたって維
持される。

【００４６】〈実施例４〉下記のようにして得られた電
極を用いたこと以外は上記実施例１と全く同様にして低
圧放電ランプを作製した。〔電極の製造〕電極を構成する金属粒子材として平均粒
径が３μｍのニッケル粉末と、電子放出物質として平均
粒径が１μｍのフッ化マグネシウム（Ｍｇ₂Ｆ）の粉末
を、両者のモル比が５：１となる割合で混合し、これに
バインダーとしてステアリン酸を０．５重量％加え、加
熱しながら混合して平均粒径が約５μｍの造粒粉末を調
製した。この造粒粉末を、１ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力で外
径１．４ｍｍ、内径１．０ｍｍ、長さ５．０ｍｍの先端
開放型有底スリーブ状にプレス成形し、これを水素ガス
雰囲気中で８００℃に加熱してステアリン酸を焼失さ
せ、その後１０００℃まで昇温して２０分間保持して焼
結し、その後冷却して電極を製造した。

【００４７】この低圧放電ランプについて、実施例１と
同様にして、連続点灯によるランプ電圧特性を調べたと
ころ、連続点灯初期におけるランプ電圧は約１５０Ｖ
（実効値）であり、連続点灯時間が１２０００時間を超
えるまで殆ど同様の電圧特性が維持された。このよう
に、電極基体を構成する金属粒子と電子放出物質が共に
焼結されて電子放出物質が保持された電極を用いる場合
にも、良好な特性状態がきわめて長い期間にわたって維
持される低圧放電ランプを提供することができる。

【００４８】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に、フッ素原子含有化合物を含有してなる電子放出物質
が保持された電極を備える本発明の低圧放電ランプで
は、連続点灯の初期におけるランプ電圧が低く、しかも
そのような低いランプ電圧特性がきわめて長い時間にわ
たって維持され、長時間にわたって高い発光効率が得ら
れる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の低圧放電
ランプによれば、電極が、フッ素原子含有化合物を含有
してなる電子放出物質が電極基体に保持されてなるもの
であることにより、連続点灯においても長時間にわたっ
てランプ電圧が低い特性が維持され、長時間にわたって
高い発光効率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の低圧放電ランプの一例における構成を
示す説明用断面図である。

【図２】本発明の低圧放電ランプの一例における電極部
分の構成を拡大して示す説明用断面図である。

【図３】本発明の低圧放電ランプの他の例における電極
部分の構成を拡大して示す説明用断面図である。

【図４】図３における電極構成物質の組織の状態を模式
的に示す説明図である。

【図５】本発明の低圧放電ランプの他の例における電極
部分の構成を拡大して示す説明用断面図である。

【図６】実施例１の低圧放電ランプのランプ電圧の経時
変化を、対照例および比較例の低圧放電ランプのランプ
電圧特性と共に示す特性曲線図である。

【符号の説明】

１０低圧放電ランプ１１ガラスバルブ１２封止部１３リード線１４電極１７蛍光体層２０電極基体２１電子放出物質層３０多孔質電極基体３１焼結金属粒子３２電子放出物質４１金属粒子４２電子放出物質の粒子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者畠亜希子兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内 (72)発明者池田雄一兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内 (72)発明者田川幸治兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内Ｆターム(参考） 5C015 AA03 BB02 BB04 CC02 CC03 CC04 CC06 CC07 CC08 CC09 CC10 CC11 PP02 PP03 PP04 PP05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管型のガラスバルブと、このガラスバル
ブ内において互いに対向するように配置された一対の電
極とを有してなる低圧放電ランプにおいて、前記電極は、フッ素原子含有化合物を含有してなる電子
放出物質が電極基体に保持されてなることを特徴とする
低圧放電ランプ。
【請求項２】電極は、フッ素原子含有化合物を含有し
てなる電子放出物質が、電極基体の表面に保持されてな
ることを特徴とする請求項１に記載の低圧放電ランプ。
【請求項３】電極は、フッ素原子含有化合物を含有し
てなる電子放出物質が、多孔質の電極基体に含浸されて
保持されてなることを特徴とする請求項１または２に記
載の低圧放電ランプ。
【請求項４】電極は、フッ素原子含有化合物を含有し
てなる電子放出物質が、電極基体を構成する金属粒子と
共に焼結されてなることを特徴とする請求項１または２
に記載の低圧放電ランプ。
【請求項５】ガラスバルブ内に希ガスまたは希ガスと
水銀とが封入され、その封入圧力が合計０．５〜３０ｋ
Ｐａであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
記載の低圧放電ランプ。