JP2000285863A

JP2000285863A - 低圧放電灯

Info

Publication number: JP2000285863A
Application number: JP9468199A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Shigeta; 照明重田; Tomizo Matsuoka; 富造松岡; Makoto Inohara; 誠猪野原; Hideo Nishiyama; 英夫西山; Shozo Oshio; 祥三大塩; Nobuhiro Shimizu; 伸浩清水
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-04-01
Filing date: 1999-04-01
Publication date: 2000-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】低圧放電灯の働程中（点灯中）において、電
極の電子放出特性の劣化を抑制させ、長寿命化をはかる
低圧放電灯に関する。【解決手段】低圧放電灯に、酸化物からなる仕事関数
の低い電子放出物質を付着させた一対の始動用電極４
と、始動用電極４より仕事関数の高いダイヤモンド微粒
子を付着させた一対の安定放電用電極５と、始動用電極
４と安定放電用電極５との間に電極切替部６を配置し、
始動用電極４と安定放電用電極５とを電極切替部６で電
気的に切り替えて放電させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低圧放電灯の働程
中（点灯中）において、電極の電子放出特性の劣化を抑
制し、長寿命化をはかる低圧放電灯に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、蛍光ランプに代表される低圧放電
灯において、例えば図８に示す蛍光ランプの場合、ソー
ダライムガラスからなるガラス管３６の内壁面に、ガラ
ス管３６の内部に封入された水銀とアルゴンの封入ガス
３７により発生する紫外線（図示せず）にて励起され、
可視光（図示せず）に発光する蛍光体３８が膜状（図８
において破線で示す）に塗布されていると共に、ガラス
管３６の端部に一対の熱陰極からなる電極３９を設け、
その電極３９に点灯用の電力を供給する口金ピン４０、
および口金ピン４０を保持・固定する口金４１から構成
されている。

【０００３】電極３９には、二重または三重に巻かれた
タングステンコイルが用いられ、その表面に酸化バリウ
ム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウムなどの酸化物
からなる電子放出物質と、蛍光ランプの点灯中における
電子放出物質の蒸発や、蛍光ランプ内で発生するプラズ
マによるスパッタリングなどを抑制するための、酸化ジ
ルコニウムや酸化マグネシウムなどの酸化物とを合わせ
て固溶体として、タングステンコイルに塗布されている
（図示せず。以降、エミッタと呼ぶ）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】蛍光ランプは、アーク
放電の陽光柱プラズマにより発光する放電灯で、放電の
維持には主として（電極）熱陰極からの熱電子放出で動
作する。

【０００５】このように構成された蛍光ランプにおい
て、点灯中の光束低下、すなわち蛍光ランプの寿命特性
に与える要因のひとつとして、点灯中に電極３９に塗布
されているエミッタが徐々に飛散または蒸発し、消耗す
るという問題がある。

【０００６】前記エミッタの消耗により、エミッタから
の熱電子放出が低下して、蛍光ランプが点灯しなくなっ
たり、点灯していても、放電維持に必要な電圧が印加電
圧より高くなり、点滅を繰り返すようになる。

【０００７】このような現象を確認するため、４０ワッ
ト直管蛍光ランプを用いて、２時間４５分点灯−１５分
消灯の繰り返し点灯を行ない、点灯初期（０時間）、１
５００時間経過、５０００時間経過時における、電極の
エミッタ消耗状態をそれぞれ電子顕微鏡により観察し
た。その結果、０時間では、図９（ａ）に示すように、
エミッタはタングステンコイルを覆い隠すように十分付
着しているが、１５００時間経過時では、図９（ｂ）に
示すように、エミッタからタングステンコイルが一部露
出し、さらに５０００時間経過時では、図９（ｃ）に示
すように、タングステンコイルの露出が加速され、エミ
ッタがほとんど付着していないことがわかった。

【０００８】前記エミッタの消耗度合いはスタータ（グ
ロースタータ（点灯管）や電子スタータ）、照明器具お
よび安定器の種類、点灯条件、周囲温度などによっても
影響されるといわれている（例えば、照明学会誌第８０
巻第１０号ｐ．７７８〜ｐ．７７９１９９６年）。

【０００９】例えば、グロースタータが劣化して蛍光ラ
ンプに印加するパルス電圧が低下した場合、点灯時に放
電を繰り返し、点灯まで時間がかかるため、エミッタの
飛散が増えて寿命短縮の原因となる。

【００１０】このように、蛍光ランプの寿命特性は、電
極からのエミッタの消耗（飛散や蒸発など）が影響して
いるといえる。

【００１１】本発明は、前記課題を解決するもので、蛍
光ランプの働程中（点灯中）において、電極に塗布され
たエミッタの電子放出特性の劣化を抑制し、長寿命化を
はかることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、適量の低圧ガスを封入した蛍光ランプや希
ガス放電ランプなどの低圧放電灯において、始動用の電
極により、始動時に熱電子放出をさせて始動させた後、
安定放電用の電極により安定放電に移行するように、始
動用の電極と安定放電用の電極とを電極切替部により電
気的に切り替えて放電させるものである。

【００１３】また、始動用の電極には酸化物からなる仕
事関数の低い電子放出物質を、安定放電用の電極には始
動用の電極より仕事関数の高いダイヤモンド微粒子をそ
れぞれ付着または含浸させるものである。

【００１４】加えて、ダイヤモンド微粒子の粒子径を、
０．０１μｍ〜１０μｍ、好ましくは０．１μｍ〜１μ
ｍとするとともに、始動用の電極および安定放電用の電
極をタングステンコイルとしたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１６】（実施の形態１）図１は、本発明の電極を
導入した蛍光ランプの全体構成を示す図で、図１におい
て、１は中空円筒状のソーダライムガラスからなるガラ
ス管、２はガラス管１の内壁面に膜状に塗布した蛍光
体、３は蛍光体２を紫外線により励起し、可視光を発光
させるために、ガラス管１の内部に封入した水銀とアル
ゴンの封入ガス、４はガラス管１の両端部に配置した一
対の熱陰極からなる始動用電極、５は始動用電極４に隣
接させた一対の安定放電用電極、６は始動用電極４と安
定用電極５の放電を、電気的に切り替える電極切替部、
７は始動用電極４と安定点灯用電極５に点灯用の電力を
供給する口金ピン、８は口金ピン７を保持・固定する口
金である。

【００１７】以上のように構成された蛍光ランプにおい
て、始動用電極４と安定放電用電極５の構造の詳細を図
２に示す。

【００１８】図２において、始動用電極４は線径が数１
０μｍのタングステン線をコイル状に二重巻きにしたタ
ングステンコイル（ダブルコイル）の表面に、酸化バリ
ウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウムなどの酸化
物からなる仕事関数の低い電子放出物質と、蛍光ランプ
の点灯中における電子放出物質の蒸発や、蛍光ランプ内
で発生するプラズマによるスパッタリングなどを抑制す
るための、酸化ジルコニウムや酸化マグネシウムなどの
酸化物とを合わせて固溶体としてのエミッタ（図示せ
ず）を付着させたものから構成している。

【００１９】また、安定放電用電極５は線径が数１０μ
ｍのタングステン線をコイル状に二重巻きにしたタング
ステンコイル（ダブルコイル）の表面に、始動用電極４
に付着させたエミッタより仕事関数が高く、粒子径が約
１μｍのダイヤモンド微粒子（図示せず）を付着させた
ものから構成している。

【００２０】なお、安定放電用電極５のダイヤモンド微
粒子の粒子径を約１μｍとしたのは、安定放電用電極５
に用いたタングステン線の線径が約数１０μｍであるこ
とから、安定放電用電極５の表面にダイヤモンド微粒子
を緻密に付着させるために設定した粒子径であり、蛍光
ランプの品種の違いや、始動用電極４や安定放電用電極
５の構造の違いなどにより、始動用電極４や安定放電用
電極５に用いるタングステン線の線径が本実施の形態と
異なる場合には、その線径に応じてダイヤモンド微粒子
の粒子径を最適化すればよい。

【００２１】また、始動用電極４と安定放電用電極５に
は、線径が数１０μｍのタングステン線をコイル状に二
重巻きにしたタングステンコイル（ダブルコイル）を用
いたが、単にコイル状にしたシングルコイルや三重巻き
にしたトリプルコイル、または棒状にしたスティックコ
イルなど、電極を導入するランプの種類や構成に適した
電極構造を用いればよい。

【００２２】加えて、タングステン線の代わりに、リボ
ン状（薄板状）や棒状、または筒状などのタングステン
材料や形状であってもよい。

【００２３】９は始動用電極４と安定放電用電極５を保
持し、点灯回路（図示せず）からの予熱電流やランプ電
流を通電させるために、鉄とニツケルの合金からなる芯
線に銅を被覆した導入線（ジュメット線）、１０は導入
線９を適正位置に保持・固定する鉛ガラスからなるステ
ム、１１は蛍光ランプの内部を排気し、アルゴンガスな
どの希ガスを封入するための鉛ガラスからなる細管であ
る。

【００２４】なお、始動用電極４と安定放電用電極５と
の間には電極切替部６が配置されており、始動用電極４
と安定放電用電極５の電気的な回路切り替えを温度スイ
ッチの熱応動素子１２で行なう。

【００２５】始動用電極４、安定放電用電極５、電極切
替部６、導入線９、ステム１０、細管１１からステムマ
ウント１３を構成している。

【００２６】なお、蛍光ランプにおいて、電極にタング
ステンが一般的に用いられるのは、高融点で酸化物陰極
の動作温度における蒸気圧が低く、かつ電子放出物質
（エミッタ）、封入ガス、金属蒸気などに対して化学的
に安定なためであり、このような条件を満たす酸化物陰
極用基体金属として、タングステンに代わるものがあれ
ば、それを電極に用いてもよい。

【００２７】また、エミッタに代表される電子放出物質
が具備すべき性能としては、蛍光ランプの場合、ランプ
点灯時の始動性のためには、電子放出物質の仕事関数が
低い方がよい。しかし、蛍光ランプの寿命特性の点から
は、電子放出物質はランプ内部で発生するプラズマのイ
オン衝撃による蒸発や、スパッタリングの影響などが少
ないものが良く、このような電子放出物質の仕事関数は
高い場合が多い（例えば、オーム社ライティングハンド
ブック（ＬＩＧＨＴＩＮＧＨＡＮＤＢＯＯＫ）ｐ.２
１１〜ｐ.２１３１９７８年）。

【００２８】上記のように、ランプ始動性とランプ寿命
特性とを決定する電子放出物質の条件は相反するため、
蛍光ランプの種類により最適化する必要がある。

【００２９】本発明において、始動用電極４に酸化物か
らなる仕事関数の低い電子放出物質を、安定放電用電極
５に始動用電極４より仕事関数の高いダイヤモンド微粒
子をそれぞれ付着させた構成としたのは、前記のランプ
始動性とランプ寿命特性とを両立させるもので、エミッ
タを付着させた始動用電極４により、蛍光ランプの始動
時の発光時間を短縮させた後、ダイヤモンド微粒子を付
着させた安定放電用電極５で安定放電させるように、始
動用電極４と安定放電用電極５との間に配置した電極切
替部６で、電気的な回路を切り替えるものである。

【００３０】このように構成したステムマウント１３の
安定放電用電極５において、タングステンコイルの表面
にダイヤモンド微粒子を付着させる方法を以下に説明す
る。

【００３１】本発明においては、安定放電用電極５にダ
イヤモンド微粒子の付着方法について、下記Ａ〜Ｅの計
５つの方法を試みた。

【００３２】（方法Ａ）（１）安定放電用電極５のタングステンコイルの表面を
清浄するために、エチルアルコールで洗浄する。（２）有機系接着剤（例えば、銀ペーストのアクリル系
上澄み液、以下、レジンと呼ぶ）に、粒子径が約１μｍ
のダイヤモンド微粒子７を混ぜ入れる。（３）（２）のダイヤモンド微粒子が十分拡散するよう
に、超音波拡散処理する（約１０数分）。（４）（１）のタングステンコイルに、（３）の液を滴
下する。（５）そのまま自然乾燥させる。

【００３３】（方法Ｂ）（１）から（４）までは、方法（Ａ）と同じ。（５）乾燥後、ＣＯ／Ｈ₂（一酸化炭素ガス５ｃｃ/ｍｉ
ｎ／水素ガス１０５ｃｃ/ｍｉｎの混合ガス）雰囲気中
で数時間デポジット（ダイヤモンド微粒子の堆積）させ
る。

【００３４】（方法Ｃ）（１）から（４）までは、方法
（Ａ）と同じ。（５）乾燥後、ＣＯ／Ｈ₂雰囲気中で１０数分間デポジ
ットさせる。

【００３５】（方法Ｄ）（１）から（４）までは、方法
（Ａ）と同じ。（５）乾燥後、ＣＯ／Ｈ₂／Ｂ₂Ｈ₆（一酸化炭素ガス５
ｃｃ/ｍｉｎ／水素ガス５５ｃｃ/ｍｉｎ／ジボランガス
５０ｃｃ/ｍｉｎの混合ガス）雰囲気中で数時間デポす
る。

【００３６】（方法Ｅ）（１）から（４）までは、方法
（Ａ）と同じ。（５）乾燥後、ＣＯ／Ｈ₂／Ｂ₂Ｈ₆雰囲気中で１０数分
間デポする。

【００３７】前記の計５つの方法により試作した安定放
電用電極５の状態を電子顕微鏡で観察した結果を図３に
示す。図３からわかるように、安定放電用電極５におい
てダイヤモンド微粒子のタングステンコイルへの付着状
態は、方法Ｃと方法Ｅが他の方法に比べて、比較的ダイ
ヤモンド微粒子の付着量が多いなど、付着方法により若
干の差異があるものの、いずれの方法においても、タン
グステンコイルにダイヤモンド微粒子が付着することを
確認した。

【００３８】なお、以上の説明において、ダイヤモンド
微粒子をタングステンコイルに付着させる方法として、
銀ペーストの上澄み液とダイヤモンド微粒子との混合液
を作製し、この液をタングステンコイルに滴下した後に
乾燥させる方法を用いたが、この方法以外にも、タング
ステンコイルにダイヤモンド微粒子を含浸させたり、Ｃ
ＶＤ装置によりダイヤモンド薄膜としてコーティングす
る方法もある。

【００３９】一方、始動用電極４にエミッタを付着させ
る方法は詳述していないが、一般的な熱陰極形蛍光ラン
プにおける電極へのエミッタ付着方法、すなわち、タン
グステンコイルの表面に酸化バリウム、酸化カルシウ
ム、酸化ストロンチウムなどの酸化物からなる電子放出
物質と、蛍光ランプの点灯中における電子放出物質の蒸
発や、蛍光ランプ内で発生するプラズマによるスパッタ
リングなどを抑制するための、酸化ジルコニウムや酸化
マグネシウムなどの酸化物とを合わせて固溶体として、
タングステンコイルに塗布する方法がある。

【００４０】次に、本発明における蛍光ランプの点灯方
法を説明する。図４は、前記蛍光ランプをスイッチスタ
ート式点灯回路で点灯させる時の点灯回路図である。

【００４１】図４において、１４は本発明の一実施の形
態の蛍光ランプ、１５は蛍光ランプ１４に電力を供給す
るための交流電源、１６は蛍光ランプ１４に交流電源１
５からの電力を供給または遮断するための電源スイッ
チ、１７は蛍光ランプ１４に流れる電流を安定させるチ
ョークコイル安定器、１８は蛍光ランプ１４を始動させ
るためのスタータスイッチ（両端に雑音防止用のコンデ
ンサを挿入）である。

【００４２】このような点灯回路の構成において、以下
に蛍光ランプ１４の始動および安定放電の状態を図１、
図２、図４で説明する。まず蛍光ランプ１４が消灯して
いる状態すなわち始動前では、電源スイッチ１６とスタ
ータスイッチ１８が開き、電極切替部６内の熱応動素子
１２が閉じている。

【００４３】次に、蛍光ランプ１４を始動（点灯）させ
るため、電源スイッチ１６を閉じた後にスタータスイッ
チ１８を閉じると、交流電源１５からチョークコイル安
定器１７を通して始動用電極４と安定放電用電極５に予
熱電流Ｉａが流れ、始動用電極４と安定放電用電極５が
予熱される。

【００４４】始動用電極４と安定放電用電極５が予熱さ
れた後、スタータスイッチ１８を開くと予熱電流Ｉａが
遮断されるとともに、チョークコイル安定器１７のイン
ダクタンスによるインダクションキック電圧（パルス電
圧）が発生し、始動用電極４の間と安定放電用電極５の
間にそれぞれ数１００Ｖのパルス電圧が加わって蛍光ラ
ンプ１４が始動し、始動用電極４の間および安定放電用
電極５の間でそれぞれ放電が開始される。

【００４５】この時、始動用電極４には酸化物からなる
仕事関数の低い電子放出物質を、安定放電用電極５には
始動用電極４より仕事関数の高いダイヤモンド微粒子を
それぞれ付着させた構成としているため、まず、始動用
電極４の間で放電が開始され、引き続き、数秒後に安定
放電用電極５の間で放電が開始される。

【００４６】始動用電極４と安定放電用電極５の動作時
間のずれは、ランプ始動性とランプ寿命特性とを両立さ
せるためのもので、始動用電極４により蛍光ランプ１４
の始動時の発光時間を短縮させる。

【００４７】放電が開始されると、チョークコイル安定
器１７を通してランプ電流Ｉｂが流れて、蛍光ランプ１
４は連続的に放電点灯する。

【００４８】この時、ランプ電流Ｉｂは始動用電極４の
間に流れるＩｂ１と、安定放電用電極５の間に流れるＩ
ｂ２とに分流されている。

【００４９】尚、本実施の形態において、蛍光ランプ１
４の始動にはスタータスイッチ１８を用いたが、これは
始動方法の一例を示すもので、スタースイッチ１８の代
わりにグロー点灯管を用いたグロースタータや、サイリ
スタなどの半導体を用いた半導体スタータ、または蛍光
ランプ１４のランプ管壁に近接導体を設けたラピッドス
タートなど、蛍光ランプ１４が始動できるものであれば
特に限定しない。

【００５０】蛍光ランプ１４が放電点灯すると、始動用
電極４と安定放電用電極５の間に配置した電極切替部６
の熱応動素子１２が、始動用電極４と安定放電用電極５
の近傍に発生する陽光柱と陰極負グローからの熱を受け
て温められ、熱応動して接点が開き、始動用電極４の間
に流れるＩｂ１は遮断され、安定放電用電極５の間に流
れるＩｂ２のみ、すなわちＩｂ＝Ｉｂ２となり、安定放
電用電極５のみ放電する。

【００５１】蛍光ランプ１４を消灯する時には電源スイ
ッチ１６を開くと、交流電源１５から蛍光ランプ１４に
電力が供給されなくなり、安定放電用電極５の間の放電
が停止し、蛍光ランプ１４が消灯する。

【００５２】蛍光ランプ１４が消灯すると、放電停止に
より電極切替部６の熱応動素子１２は冷まされて接点が
開き、前記の始動前の状態に戻る。

【００５３】以上の動作により、蛍光ランプ１４を始動
させる時には、まず始動用電極４の間で放電が開始さ
れ、引き続き安定放電用電極５の間で放電が開始された
後に、電極切替部６の熱応動動作で、安定放電用電極５
のみの放電となる。

【００５４】従って、始動用電極４はランプ始動のみの
動作となるため、従来の蛍光ランプのように放電（点
灯）中におけるエミッタの飛散や蒸発による消耗、ある
いは蛍光ランプ１４内部での陽光柱プラズマによるスパ
ッタリングの影響等を受ける割合が低下する。

【００５５】一方、安定放電用電極５はランプ始動には
あまり寄与しないものの、放電（点灯）中におけるダイ
ヤモンド微粒子の飛散や蒸発による消耗が、始動用電極
４のエミッタより少なく、かつ蛍光ランプ１４内部での
陽光柱プラズマによるスパッタリングの影響に対しても
強いため、蛍光ランプの光束低下が抑制され長寿命化に
寄与できる。

【００５６】（実施の形態２）図５は、本発明の実施の
形態２における電極を導入した蛍光ランプの全体構成を
示す図で、図５において、１９は中空円筒状のソーダラ
イムガラスからなるガラス管、２０はガラス管１９の内
壁面に膜状に塗布した蛍光体、２１は蛍光体２０を紫外
線により励起し、可視光を発光させるために、ガラス管
１９の内部に封入した水銀とアルゴンの封入ガス、２２
はガラス管１９の両端部に配置した一対の熱陰極からな
る始動用電極、２３は始動用電極２２に隣接させた一対
の安定放電用電極、２４は始動用電極２２と安定用電極
２３の放電を、電気的に切り替える電極切替部、２５は
始動用電極２２と安定点灯用電極２３に点灯用の電力を
供給する口金ピン、２６は口金ピン２５を保持・固定す
る口金である。

【００５７】以上のように構成された蛍光ランプにおい
て、始動用電極２２と安定放電用電極２３の構造の詳細
を図６に示す。

【００５８】図６において、始動用電極２２は線径が数
１０μｍのタングステン線をコイル状に二重巻きにした
タングステンコイル（ダブルコイル）の表面に、酸化バ
リウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウムなどの酸
化物からなる仕事関数の低い電子放出物質と、蛍光ラン
プの点灯中における電子放出物質の蒸発や、蛍光ランプ
内で発生するプラズマによるスパッタリングなどを抑制
するための、酸化ジルコニウムや酸化マグネシウムなど
の酸化物とを合わせて固溶体としてのエミッタ（図示せ
ず）を付着させたものから構成している。

【００５９】また、安定放電用電極２３は線径が数１０
μｍのタングステン線をコイル状に二重巻きにしたタン
グステンコイル（ダブルコイル）の表面に、始動用電極
２２に付着させたエミッタより仕事関数が高く、粒子径
が約１μｍのダイヤモンド微粒子（図示せず）を付着さ
せたものから構成している。

【００６０】なお、安定放電用電極２３のダイヤモンド
微粒子の粒子径を約１μｍとしたのは、安定放電用電極
２３に用いたタングステン線の線径が約数１０μｍであ
ることから、安定放電用電極２３の表面にダイヤモンド
微粒子を緻密に付着させるために設定した粒子径であ
り、蛍光ランプの品種の違いや、始動用電極２２や安定
放電用電極２３の構造の違いなどにより、始動用電極２
２や安定放電用電極２３に用いるタングステン線の線径
が本実施の形態と異なる場合には、その線径に応じてダ
イヤモンド微粒子の粒子径を最適化すればよい。

【００６１】また、始動用電極２２と安定放電用電極２
３には、線径が数１０μｍのタングステン線をコイル状
に二重巻きにしたタングステンコイル（ダブルコイル）
を用いたが、単にコイル状にしたシングルコイルや三重
巻きにしたトリプルコイル、または棒状にしたスティッ
クコイルなど、電極を導入するランプの種類や構成に適
した電極構造を用いればよい。

【００６２】加えて、タングステン線の代わりに、リボ
ン状（薄板状）や棒状、または筒状などのタングステン
材料や形状であってもよい。

【００６３】２７は始動用電極２２と安定放電用電極２
３を保持し、点灯回路（図示せず）からの予熱電流やラ
ンプ電流を通電させるために、鉄とニツケルの合金から
なる芯線に銅を被覆した導入線（ジュメット線）、２８
は導入線２７を適正位置に保持・固定する鉛ガラスから
なるステム、２９は蛍光ランプの内部を排気し、アルゴ
ンガスなどの希ガスを封入するための鉛ガラスからなる
細管である。

【００６４】なお、始動用電極２２と安定放電用電極２
３との間にはタイムスイッチからなる電極切替部２４が
配置されており、始動用電極２２と安定放電用電極２３
の電気的な回路切り替えを行なう。

【００６５】始動用電極２２、安定放電用電極２３、電
極切替部２４、導入線２７、ステム２８、細管２９から
ステムマウント３０を構成している。

【００６６】本発明において、始動用電極２２に酸化物
からなる仕事関数の低い電子放出物質を、安定放電用電
極２３に始動用電極２２より仕事関数の高いダイヤモン
ド微粒子をそれぞれ付着させた構成としたのは、ランプ
始動性とランプ寿命特性とを両立させるもので、エミッ
タを付着させた始動用電極２２により、蛍光ランプの始
動時の発光時間を短縮させた後、ダイヤモンド微粒子を
付着させた安定放電用電極２３で安定放電させるよう
に、始動用電極２２と安定放電用電極２３との間に配置
した電極切替部２４で、電気的な回路を切り替えるもの
である。

【００６７】このように構成したステムマウント３０の
始動用電極２２のタングステンコイルにエミッタを付着
させる方法と、安定放電用電極２３のタングステンコイ
ルにダイヤモンド微粒子を付着させる方法は、いずれも
実施の形態１と同様の方法で実現できる。

【００６８】以上の構成において実施の形態１と異なる
のは、電極切替部２４にタイムスイッチを用いたこと
と、電極切替部２４を口金２６の中に配置したことであ
る。

【００６９】次に、本実施の形態における蛍光ランプの
点灯方法を説明する。図７は、前記蛍光ランプをスイッ
チスタート式点灯回路で点灯させる時の点灯回路図であ
る。

【００７０】図７において、３１は本発明の一実施の形
態の蛍光ランプ、３２は蛍光ランプ３１に電力を供給す
るための交流電源、３３は蛍光ランプ３１に交流電源３
２からの電力を供給または遮断するための電源スイッ
チ、３４は蛍光ランプ３１に流れる電流を安定させるチ
ョークコイル安定器、３５は蛍光ランプ３１を始動させ
るためのスタータスイッチ（両端に雑音防止用のコンデ
ンサを挿入）である。

【００７１】このような点灯回路の構成において、以下
に蛍光ランプ３１の始動および安定放電の状態を図５、
図６、図７で説明する。

【００７２】まず蛍光ランプ３１が消灯している状態す
なわち始動前では、電源スイッチ３３とスタータスイッ
チ３５が開き、電極切替部２４内のタイムスイッチの接
点（図示せず）が閉じている。

【００７３】次に、蛍光ランプ３１を始動（点灯）させ
るため、電源スイッチ３３を閉じた後にスタータスイッ
チ３５を閉じると、交流電源３２からチョークコイル安
定器３４を通して始動用電極２２と安定放電用電極２３
に予熱電流Ｉｃが流れ、始動用電極２２と安定放電用電
極２３が予熱されるとともに、電極切替部２４内のタイ
ムスイッチが稼動し、時間積算を開始する。

【００７４】始動用電極２２と安定放電用電極２３が予
熱された後、スタータスイッチ３５を開くと予熱電流Ｉ
ｃが遮断されるとともに、チョークコイル安定器３４の
インダクタンスによるインダクションキック電圧（パル
ス電圧）が発生し、始動用電極２２の間と安定放電用電
極２３の間にそれぞれ数１００Ｖのパルス電圧が加わっ
て蛍光ランプ３１が始動し、始動用電極２２の間および
安定放電用電極２３の間でそれぞれ放電が開始される。

【００７５】この時、始動用電極２２には酸化物からな
る仕事関数の低い電子放出物質を、安定放電用電極２３
には始動用電極２２より仕事関数の高いダイヤモンド微
粒子をそれぞれ付着させた構成としているため、まず、
始動用電極２２の間で放電が開始され、引き続き、数秒
後に安定放電用電極２３の間で放電が開始される。

【００７６】始動用電極２２と安定放電用電極２３の動
作時間のずれは、ランプ始動性とランプ寿命特性とを両
立させるためのもので、始動用電極２２により蛍光ラン
プ３１の始動時の発光時間を短縮させる。

【００７７】放電が開始されると、チョークコイル安定
器３４を通してランプ電流Ｉｄが流れて、蛍光ランプ３
１は連続的に放電点灯する。

【００７８】この時、ランプ電流Ｉｄは始動用電極２２
の間に流れるＩｄ１と、安定放電用電極２３の間に流れ
るＩｄ２とに分流されている。

【００７９】なお、本発明において蛍光ランプ３１の始
動にはスタータスイッチ３５を用いたが、これは始動方
法の一例を示すもので、スタースイッチ３５の代わりに
グロー点灯管を用いたグロースタータや、サイリスタな
どの半導体を用いた半導体スタータ、あるいは蛍光ラン
プ３１のランプ管壁に近接導体を設けたラピッドスター
トなど、蛍光ランプ３１が始動できるものであれば特に
限定しない。

【００８０】蛍光ランプ３１が放電点灯すると、始動用
電極２２と安定放電用電極２３のと間に配置した電極切
替部２４のタイムスイッチの積算時間があらかじめ設定
している動作時間、例えば約１０秒になると、始動用電
極２２と安定放電用電極２３とが接続されている接点が
開き、始動用電極４の間に流れるＩｄ１は遮断され、安
定放電用電極２３の間に流れるＩｄ２のみ、すなわちＩ
ｄ＝Ｉｄ２となり、安定放電用電極２３のみ放電する。

【００８１】尚、前記動作において、電極切替部２４の
タイムスイッチの動作時間を約１０秒としたのは、始動
用電極２２と安定放電用電極２３が予熱され、蛍光ラン
プ３１が始動した後に、確実に放電に移行させるために
設定した時間であり、この動作時間が短いと始動用電極
２２と安定放電用電極２３が予熱されている途中で、始
動用電極２２側への通電を止めることになり、短時間で
の始動が困難になるためである。

【００８２】このように電極切替部２４のタイムスイッ
チの動作時間は、蛍光ランプ３１の始動・安定放電の状
態を考慮して設定する必要がある。

【００８３】次に、蛍光ランプ３１を消灯する時には電
源スイッチ３３を開くと、交流電源３２から蛍光ランプ
３１に電力が供給されなくなり、安定放電用電極２３の
間の放電が停止し、蛍光ランプ３１が消灯する。

【００８４】蛍光ランプ３１が消灯すると、放電停止に
より電極切替部６のタイムスイッチがリセットされ、前
記の始動前の状態に戻る。

【００８５】以上の動作により、蛍光ランプ３１を始動
させる時には、まず、始動用電極２２の間で放電が開始
され、引き続き安定放電用電極２３の間で放電が開始さ
れた後に、電極切替部２４の時間的な接点開閉動作で、
安定放電用電極２３のみの放電となる。

【００８６】従って、始動用電極２２はランプ始動のみ
の動作となるため、従来の蛍光ランプのように放電（点
灯）中におけるエミッタの飛散や蒸発による消耗、ある
いは蛍光ランプ２２内部での陽光柱プラズマによるスパ
ッタリングの影響等を受ける割合が低下する。

【００８７】一方、安定放電用電極２３は、ランプ始動
にはあまり寄与しないものの、放電（点灯）中における
ダイヤモンド微粒子の飛散や蒸発による消耗が始動用電
極２２のエミッタより少なく、かつ蛍光ランプ３１内部
での陽光柱プラズマによるスパッタリングの影響に対し
ても強いため、蛍光ランプの光束低下が抑制され長寿命
化に寄与できる。

【００８８】なお、実施の形態１において、始動用電極
４と安定放電用電極５の電気的な回路切り替え（接続−
遮断）を電極切替部６の温度スイッチで行い、また、実
施の形態２において、始動用電極２２と安定放電用電極
２３の電気的な回路切り替え（接続−遮断）を電極切替
部２４のタイムスイッチでそれぞれ行ったが、温度スイ
ッチやタイムスイッチに代えて、両電極の間から接点を
引き出し、その接点に手動式のスイッチを配置して、電
気的な回路切り替えを手動で行ってもよい。

【００８９】また、低圧放電灯として蛍光ランプの例で
説明したが、水銀を封入しないで希ガスにより紫外線を
発生させ、蛍光体を励起発光させる希ガス放電ランプな
どであっても、蛍光ランプの場合と同様の動作をさせる
ことができる。

【００９０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、適量の
低圧ガスを封入した蛍光ランプや希ガス放電ランプなど
の低圧放電灯において、酸化物からなる仕事関数の低い
電子放出物質を付着させた始動用電極により、始動時に
熱電子放出をさせて始動させた後、始動用電極より仕事
関数の高いダイヤモンド微粒子を付着させた安定放電用
電極により安定放電に移行するように、始動用電極と安
定放電用電極とを電極切替部で電気的に切り替えて放電
させるため、始動時のエミッタの消耗を抑制し、かつ長
時間にわたる電子放出が可能となり、低圧放電灯の長寿
命化がはかれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による蛍光ランプの構成
を示す構成図

【図２】本発明の実施の形態１による蛍光ランプの電極
部分の構成を示す構成図

【図３】本発明の実施の形態１によるダイヤモンド微粒
子のタングステンコイルへの付着状態を示す図

【図４】本発明の実施の形態１による蛍光ランプと点灯
回路の接続と動作を示す点灯回路図

【図５】本発明の実施の形態２による蛍光ランプを示す
構成図

【図６】本発明の実施の形態２による蛍光ランプの電極
部分を示す構成図

【図７】本発明の実施の形態２による蛍光ランプと点灯
回路の接続と動作を示す点灯回路図

【図８】従来の一般的な蛍光ランプの構成を示す断面図

【図９】（ａ）従来の電極の、点灯初期（０時間経過）
のエミッタ付着状態を示す図（ｂ）従来の電極の、点灯１５００時間経過時のエミッ
タ付着状態を示す図（ｃ）従来の電極の、点灯５０００時間経過時のエミッ
タ付着状態を示す図

【符号の説明】

１，１９ガラス管２，２０蛍光体３，２１封入ガス４，２２始動用電極５，２３安定放電用電極６，２４電極切替部７，２５口金ピン８，２６口金９，２７導入線１０，２８ステム１１，２９細管１２熱応動素子１３，３０ステムマウント１４，３１蛍光ランプ１５，３２交流電源１６，３３電源スイッチ１７，３４チョークコイル安定器１８，３５スタータスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者猪野原誠大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者西山英夫大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者大塩祥三大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者清水伸浩大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5C015 EE07 EE08 HH02 5C039 EA01 EB01 JJ04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】適量の低圧ガスを封入した放電空間に配
置した放電用の電極を、少なくとも始動用の電極と安定
放電用の電極の２種類以上の電極とし、始動用の電極と
安定放電用の電極の放電を電気的に切り替える電極切替
部を設けたことを特徴とする低圧放電灯。
【請求項２】始動用の電極には、酸化物からなる仕事
関数の低い電子放出物質を、安定放電用電極には、前記
始動用の電極より仕事関数の高いダイヤモンド微粒子を
それぞれ付着または含浸させたことを特徴とする低圧放
電灯。
【請求項３】ダイヤモンド微粒子の粒子径が、０．０
１μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項２記載
の低圧放電灯。
【請求項４】ダイヤモンド微粒子の粒子径が、０．１
μｍ〜１μｍであることを特徴とする請求項２記載の低
圧放電灯。
【請求項５】電極が熱陰極であることを特徴とする請
求項１または２記載の低圧放電灯。
【請求項６】電極がタングステンコイルであることを
特徴とする請求項１または２記載の低圧放電灯。
【請求項７】始動用の電極と安定放電用の電極との近
傍に、前記始動用の電極と安定放電用の電極の放電を電
気的に切り替える電極切替部を設けたことを特徴とする
請求項１または２記載の低圧放電灯。
【請求項８】電極切替部を、低圧放電灯の内部に設け
たことを特徴とする請求項１〜７記載の低圧放電灯。
【請求項９】電極切替部を、低圧放電灯の外部に設け
たことを特徴とする請求項１〜７記載の低圧放電灯。
【請求項１０】電極切替部に、温度スイッチを用いた
ことを特徴とする請求項８または９記載の低圧放電灯。
【請求項１１】電極切替部に、タイムスイッチを用い
たことを特徴とする請求項８または９記載の低圧放電
灯。
【請求項１２】ガラス管内に適量の水銀と低圧ガスを
封入し、前記ガラス管の内壁面に紫外線で励起発光する
蛍光体からなる蛍光膜を形成し、加えて始動用の電極と
安定放電用の電極と前記各電極を切り替える電極切替部
をガラス管端部に配置したことを特徴とする蛍光ラン
プ。
【請求項１３】ガラス管内に適量の低圧ガスを封入
し、加えて始動用の電極と安定放電用の電極と前記各電
極を切り替える電極切替部をガラス管端部に配置したこ
とを特徴とする希ガス放電ランプ。
【請求項１４】適量の低圧ガスが封入された放電空間
に配置した放電用の電極を、少なくとも始動用の電極と
安定放電用の電極の２種類以上の電極としたことを特徴
とする低圧放電灯。