JP2001222973A

JP2001222973A - 低圧水銀蒸気放電ランプおよびこれを用いた照明装置

Info

Publication number: JP2001222973A
Application number: JP2000092536A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yorifuji; 孝依藤; Nobuhiro Tamura; 暢宏田村; Takeo Yasuda; 丈夫安田; Yuichiro Takahara; 雄一郎高原; Naoyuki Toda; 尚之戸田; Seiichi Futagami; 誓一二神; Kiyoshi Nishimura; 潔西村
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2001-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】電極の活性化のために加熱分解処理が不要であ
りながら良好な電子放射特性を有し、しかも残留ＣＯ_２
による種々の問題がない低圧水銀蒸気放電ランプおよび
これを用いた照明装置を提供する。【解決手段】透光性放電容器１の両端に封装する一対の
電極３，３少なくとも一方を、アルカリ土類元素および
遷移金属元素の複合酸窒化物、好適にはＢａＴａＯ_２Ｎ
の半導体セラミックスを主体とする１次粒子の平均粒径
１０μｍ以下の電子放射性物質３ｂを導電性基体３ａに
担持させてなる電極３とし、透光性放電容器１に水銀お
よび希ガスを含むイオン化媒体を封入してなる。導電性
基体は、タングステンのコイルフィラメントや筒状部を
備えた構造にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光ランプなどの
低圧水銀蒸気放電ランプおよびこれを用いた照明装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】蛍光ランプは、高いランプ効率と長寿命
とを併せて有する光源であるために、一般照明用途は元
より液晶バックライト用などの産業応用分野においても
多用されている。

【０００３】従来の蛍光ランプは、電極構造が熱陰極形
および冷陰極形に大別される。熱陰極形は、細長い透光
性放電容器の両端に一対の酸化物の電子放射性物質を被
着してなるフィラメント電極を封装している。そして、
その大部分は、少なくとも始動時にフィラメント電極を
点灯回路により通電加熱して熱電子を放出できるような
熱陰極始動熱陰極点灯形として用いている。このため、
点灯回路には、フィラメント加熱回路を付加しているも
のが多い。しかし、熱陰極形であってもインスタントス
タートによって始動してから放電による自己発熱により
熱電子を放出するようにした冷陰極始動熱陰極点灯形と
して用いることも、また必要に応じて採用されている。

【０００４】一方、冷陰極形は、Ｎｉなどの易電子放射
性金属からなるスリーブまたは板体を用いて電極が構成
されている。また、上記冷陰極の表面に炭酸塩形電子放
射性物質を塗布して、始動後熱陰極点灯を行うようにし
たものもある。

【０００５】ところで、上記従来の電子放射性物質は、
Ｂａを含むアルカリ土類金属の酸化物からなる。また、
これに遷移金属の一部たとえばＺｒの酸化物を混合した
ものがよく用いられている。この電子放射性物質をフィ
ラメント電極に被着させるには、上記金属の炭酸塩をバ
インダーおよび溶剤に分散してなる塗布液を調整し、こ
の塗布液をタングステンコイルからなるフィラメント電
極に塗布し、さらに放電ランプの製造過程において、真
空または不活性ガス雰囲気内で上記炭酸塩およびバイン
ダーを加熱分解する。すなわち、この加熱分解工程によ
って電子放射物質は活性化される。以下、この従来の電
子放射性物質を炭酸塩形電子放射性物質という。

【０００６】そうして、上記した従来の炭酸塩形電子放
射性物質を被着した熱陰極は、電極表面から放電空間に
必要数の電子を放出するための陰極降下電圧が１１Ｖ程
度で、液晶バックライト用などで用いられている冷陰極
を備えた放電ランプの陰極降下電圧が１００〜２００Ｖ
程度の範囲であることに比較すると格段に低く、このた
め発光に寄与しない陰極損失が少なくて、したがって高
いランプ効率が得られるという利点がある。

【０００７】ところが、炭酸塩形電子放射性物質を活性
化するためには、前記炭酸塩を８００〜１２００℃程度
に加熱して分解を行うが、その際に発生した二酸化炭素
ＣＯ_２を透光性放電容器の外部へ完全に排出させる必要
がある。

【０００８】ＣＯ_２が透光性放電容器内に残留すると、
このＣＯ_２は分子性のガスで低いエネルギー準位の振動
・回転励起を起こすため、水銀Ｈｇの励起が妨げられて
発光効率が著しく低下したり、放電ランプの絶縁破壊を
起こして、始動電圧が上昇したりして、蛍光ランプが不
点になることがある。

【０００９】また、ＣＯ_２は、放電空間内でＣＯとＯと
に解離し、余ったＯがＨｇと結合してＨｇＯを生成す
る。このＨｇＯは、透光性放電容器の内面に付着してし
まい、放電に寄与しないので、いわゆる消費水銀となっ
て水銀を消費する。

【００１０】さらに、ＨｇＯは、透光性放電容器の内面
に付着して黒化を生じ、外観を阻害するとともに、光束
低下をもたらす。

【００１１】さらにまた、ＣＯ_２の残留により、陽光柱
が揺れるいわゆるスネーキング現象など放電が不安定に
なりやすい。

【００１２】以上のように、透光性放電容器の内部にＣ
Ｏ_２が残留するのは、前記炭酸化物が未分解ないし分解
不十分であるからであり、これによって蛍光ランプに上
述のような致命的な欠陥を与えることになる。蛍光ラン
プの排気および電子放射性物質の分解工程をライティン
グ工程と称するが、上述の事情から製造者はこのライテ
ィング工程に慎重を極めている。その結果、蛍光ランプ
の製造時間が長くなり、生産スピード向上のネックにな
っている。

【００１３】また、ランプ製造機械もライティング工程
に関する部分を必要とするため、その分大形化を免れな
い。

【００１４】そこで、加熱分解工程を不要にした電子放
射物質の出現が望まれるところ、特開平１０−４０８６
２号公報には、これに応えるべく、組成式ＸＹＯ_３（た
だし、式中Ｘはアルカリ土類金属の少なくともいずれか
一種、ＹはIII〜VI族の遷移金属の少なくともいずれか
一種）で示される複合酸化物を主体とし、かつ表面をＴ
ａＣで被覆している粒状エミッタが開示されている。
（従来技術１）また、ＷＯ９７／２４７４９号公報には、電子放射物質
としてＢａ_４Ｔａ_２Ｏ_９などの物質を用いることが記載
されている。（従来技術２）

【発明が解決しようとする課題】従来技術１において
は、加熱分解処理が不要で、しかも良好な電極を得るこ
とができるが、平均粒径０．２〜１．５μｍの酸化物粒
子の表面にＴａＣ層を均一に、しかも量産レベルで形成
するのにやや難点がある。

【００１５】また、従来技術２においては、Ｂａ_４Ｔａ
_２Ｏ_９などの電子放射物質は、従来の酸化物の電子放射
性物質に比較すると、電子放射特性が悪いという問題が
ある。

【００１６】本発明は、電極の活性化のために加熱分解
処理が不要でありながら、良好な電子放射特性を有し、
しかも残留ＣＯ_２による種々の問題がない低圧水銀蒸気
放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供すること
を目的とする。

【００１７】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の低圧水
銀蒸気放電ランプは、細長い透光性放電容器と；アルカ
リ土類元素および遷移金属元素の複合酸窒化物の半導体
セラミックスを主体とする平均粒径１０μｍ以下の電子
放射性物質および電子放射性物質を担持する導電性基体
を備え、透光性放電容器の両端に封装された一対の電極
と；透光性放電容器の内部に封入されたイオン化媒体
と；を具備していることを特徴としている。

【００１８】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【００１９】＜低圧水銀蒸気放電ランプについて＞低圧
水銀蒸気放電ランプは、低圧水銀蒸気放電を行う放電ラ
ンプである。そして、低圧水銀蒸気放電によって主とし
て波長２５４ｎｍの紫外線が放電空間から放射されるの
で、この紫外線をそのまま透光性放電容器の外部へ導出
して利用するように構成してもよいし、また紫外線を蛍
光体層に照射して、これを励起することにより、さらに
波長の長い紫外線、可視光または赤外線に波長変換して
利用することができる。

【００２０】そうして、前者には殺菌ランプがある。ま
た、後者のうち波長の相対的に長い紫外線を得るものに
はブラックライトおよびケミカルランプ、可視光を得る
ものには一般に称されるところの蛍光ランプ、さらに赤
外線を得るものには赤外線蛍光ランプなどがある。

【００２１】したがって、本発明において、「低圧水銀
蒸気放電ランプ」とは、上記の各ランプを包含する概念
であることを意味する。

【００２２】なお、本発明においては、実用的な面から
放電形態を低圧水銀放電としているが、本発明において
用いる電子放射性物質は、低圧希ガス放電や高圧放電金
属蒸気放電に適用できることはいうまでもないので、周
知構造の希ガス放電ランプや高圧放電ランプを構成する
こともできる。

【００２３】（透光性放電容器について）透光性放電容
器は、バルブの両端をたとえば端板などを用いて封止す
るか、または用いないで直接封止することにより形成さ
れる。端板を用いて封止する場合、端板の部分は、一般
的にはステムによって構成される。ステムを用いる場
合、フレアステム、ビードステムおよびボタンステムな
どの既知のステム構造を採用することができる。また、
直接封止する場合は、ピンチシールなどを採用すること
ができる。

【００２４】バルブは、直管、湾曲管または屈曲管の形
状であることを許容する。

【００２５】また、バルブは、直管、湾曲管または屈曲
管の複数個を接続管によって１本の放電路が形成される
ように連結してなる構造であることを許容する。

【００２６】さらに、バルブの管径および透光性放電容
器の管軸、換言すれば放電路に沿った長さは制限されな
い。しかし、一般的には透光性放電容器の管径は４０ｍ
ｍ以下、また管軸に沿った長さは２４００ｍｍ以下であ
る。比較的管壁負荷の小さい一般照明用の蛍光ランプの
場合、管径２５〜３８ｍｍで、管軸に沿った長さ３００
〜２４００ｍｍである。また、高周波点灯専用形蛍光ラ
ンプの場合、管径１５〜２５．５ｍｍ、管軸に沿った長
さ５００〜２４００ｍｍである。さらに、コンパクト形
蛍光ランプの場合、管径２５ｍｍ以下、たとえば１２〜
２２ｍｍ、管軸に沿った長さ２４００ｍｍ以下、たとえ
ば２００〜２３００ｍｍである。さらにまた、電球形蛍
光ランプの場合、管径１３ｍｍ以下、たとえば８〜１１
ｍｍ、管軸に沿った長さ５００ｍｍ以下、たとえば４０
０〜５００ｍｍである。また、液晶バックライトや車載
用など従来主として冷陰極が用いられている蛍光ランプ
の場合には、主として管径１０ｍｍ以下で１ｍｍ程度ま
での透光性放電容器が用いられる。

【００２７】次に、透光性放電容器の材質は、気密性、
加工性および耐熱性を備えていれば特に制限されない
が、一般的にはこの種蛍光ランプに用いられている軟質
ガラスが好適である。軟質ガラスには、鉛ガラスやソー
ダライムガラスがあるが、そのいずれでもよい。環境対
応としては、ソーダライムガラスが望ましい。しかし、
加工性などの点から、ソーダライムガラスと鉛ガラスを
併用することができる。たとえば、最もガラスの使用量
の多いバルブの部分をソーダライムガラスで形成し、ス
テムの部分を鉛ガラスで形成することができる。

【００２８】さらに、要すれば、硬質ガラス、半硬質ガ
ラス、石英ガラスなど軟質ガラス以外のガラスを用いる
ことができる。また、ガラス以外のたとえば透光性の多
結晶または単結晶のセラミックスを用いて透光性放電容
器を構成することを除外するものではない。

【００２９】次に、透光性放電容器の形状について説明
する。

【００３０】透光性放電容器は、直管形および環形のい
ずれであってもよい。さらに要すれば、Ｕ字状、半円
状、Ｕ字状部分を２〜４個直列に接続するとともに適当
な配置にした形状など種々の形状であることを許容す
る。

【００３１】＜一対の電極について＞透光性放電容器の
両端には一対の電極が封装されている。

【００３２】一対の電極のうち少なくとも一方の電極
は、以下説明する電子放射性物質およびこれを担持する
導電性基体を含んで構成されている。

【００３３】（電子放射性物質について）少なくとも一
方の電極における電子放射性物質（以下、「本発明電子
放射性物質」という。）は、アルカリ土類元素および遷
移金属元素の複合酸窒化物の半導体セラミックスを主体
とする１次粒子の平均粒径が１０μm以下の微粒状に形
成されている。

【００３４】アルカリ土類元素は、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒお
よびＭｇのグループから選択された一種または複数種で
あり、好適にはＢａまたはＢａおよびその他のアルカリ
土類元素の併用である。一方、遷移金属は、Ｔａ、Ｔ
ｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｙ、Ｗ、Ｓｒ、Ｃｅ、ＮｂおよびＬａ
のグループから選択された一種または複数種であり、好
適にはＴａである。そうして、アルカリ土類元素および
遷移金属元素は、複合酸窒化物を形成している。上記物
質の複合酸窒化物の中では、一般式（Ａ）（Ｔ
ａ_１−ｘ、Ｚｒ_ｘ）（Ｏ_２＋ｙ、Ｎ_１−ｙ）、ただし、
Ａ＝Ｂａ、ＳｒまたはＣａ、ｘ＝０〜０．５、ｙ＝０〜
０．９４が電子放射性物質として好適である。なお、遷
移金属としてＴａの他にＺｒが含まれていると、電子放
射性物質の抵抗率が大きくなる。

【００３５】また、本発明電子放射性物質は、１次粒子
の平均粒径が１０μｍ以下の微粒状をなしているが、好
適には１０ｎｍ〜１０μｍである。電子放射性物質の１
次粒子の平均粒径が１０μｍ以下であると、表面状態が
電子放出に適してくることにより、仕事函数が小さくな
るので、始動電圧が低下する。特に、電子放射性物質の
１次粒子の平均粒径が１０〜５００ｎｍであると、少な
いグロー放電電力でもグロー・アーク転移が行われるの
で、電子放射性物質の消耗が少なくなる。なお、電子放
射性物質の１次粒子の平均粒径が１０ｎｍ未満になる
と、製造の困難性が高くなるとともに、Ｈ_２Ｏ、Ｏ_２な
どの吸着が生じやすくなるため、電子放射性物質の塗布
液を調整して電子放射性物質を導電性基体に担持させる
際に、電子放射性物質中に溶剤の残留が発生しやすくな
るので、注意しなければならない。また、１次粒子の平
均粒径が５００ｎｍを超えると、少ないグロー放電電力
でグロー・アーク転移が行われる効果が得られにくくな
るが、仕事函数が小さくなることによる良好な始動性は
得られる。さらに、始動電圧を低下させるためであれ
ば、１次粒子の平均粒径が０．３〜１０μｍの範囲が好
適である。しかし、１次粒子の平均粒径が１０μｍを超
えると、始動電圧が上昇するので、不可である。

【００３６】さらに、本発明電子放射性物質は、有色の
ものが多く、したがって赤外線放射率（エミシビティ）
が大きい。このため、上記電子放射性物質を担持してい
る電極の近傍に補助アマルガムを配設すると、補助アマ
ルガムが本発明電子放射性物質から放射される赤外線に
より加熱され、昇温速度が早くなる。そして、補助アマ
ルガムからの水銀放出が促進されるので、早期に水銀蒸
気圧が上昇して光束立ち上がりが早くなる。これに対し
て、炭酸塩形電子放射性物質はほぼ白色のものが多く、
上述の効果は得られない。

【００３７】次に、本発明電子放射性物質を導電性基体
に担持させる方法について説明する。

【００３８】まず、導電性基体について説明する。

【００３９】本発明電子放射性物質をコイルフィラメン
トに被着させるには、たとえばバインダーおよび溶剤中
に本発明電子放射物質を分散させた塗布液を調整して、
これをコイルフィラメントに塗布し、５００゜Ｃ程度に
加熱してバインダーを分解させればよい。そうすれば、
本発明電子放射性物質が導電性基体の表面に被着して担
持される。なお、コイルフィラメントがタングステンで
形成されているときは、不活性ガス雰囲気で過熱するの
が望ましい。

【００４０】なお、バインダーの加熱分解は、上記のよ
うに、高々５００℃程度の加熱でよいので、従来の８０
０〜１２００℃の加熱分解に比べれば極めて容易であ
り、バインダー成分からのＣＯ_２の放出が殆どないた
め、排気に影響することがない。

【００４１】また、バインダーを用いないで本発明電子
放射性物質を水などの直接溶剤に分散させた含浸液を調
整し、導電性基体をこの含浸液に浸漬して、本発明電子
放射性物質を導電性基体に含浸させ、自然乾燥によって
本発明電子放射性物質を付着させ電極を形成してもよ
い。

【００４２】（導電性基体について）「導電性基体」と
は、適度な導電性を備えていて、本発明電子放射性物質
を担持する部材であればどのような材料によって構成さ
れていてもよい。しかし、Ｔａ、Ｗなどの遷移金属から
なるものが好適である。

【００４３】導電性基体の形状および構造は、本発明電
子放射性物質を担持できればどのようなものでもよい
が、本発明電子放射性物質が微粒状であることから、炭
酸塩形電子放射性物質におけるのと同様にタングステン
のコイルフィラメント状をなしていることにより、通電
加熱を行えるので、好都合である。この場合に、コイル
フィラメントは、従来から低圧水銀蒸気放電ランプにお
いて用いられているものを流用することができる。ま
た、筒状をなす部分を備えた導電性基体を用いることが
できる。さらに、導電性金属からなる多孔質体を主体と
する導電性基体を用いて、本発明電子放射性物質を多孔
質体に充填することにより担持させることもできる。

【００４４】そうして、導電性基体は、本発明電子放射
性物質を担持するとともに、必要に応じて透光性放電容
器の両端に封着された導入線に接続して支持される。

【００４５】さらに、電極の配設について説明する。

【００４６】透光性放電容器の端部に電極を配設するに
は、フレアシール、ビードシール、ボタンシール、ピン
チシールなどの常法にしたがって透光性放電容器に封装
すればよい。

【００４７】次に、他方の電極について説明する。

【００４８】交流点灯する形式の低圧水銀蒸気放電ラン
プの場合、一般的には他方の電極についても電子放射性
物質を備えた電極を用いることにより、本発明透光性放
電容器に対して電極配置を対称構造に構成するのがよ
い。

【００４９】しかし、交流点灯形式の低圧水銀蒸気放電
ランプであっても、後述するように一方の電極にのみ本
発明電子放射性物質を備えた電極を用いることにより、
他方の電極には従来の炭酸塩形電子放射性物質を用いた
としても効果的な場合がある。たとえば、水銀放出構体
を一方の電極に近接して配設する場合、当該一方の電極
には本発明電子放射性物質を用い、他方の電極には炭酸
塩形電子放射性物質を用いることができる。また、透光
性放電容器に連通する排気管を透光性放電容器の一端側
に偏った位置、たとえば一端に配設して透光性放電容器
の内部を排気するように構成した一般的な排気構造にお
いて、排気管から遠い方の電極には、本発明電子放射性
物質を用い、他方の電極には炭酸塩形電子放射性物質を
用いることができる。なお、これらの態様における詳細
については後述する。

【００５０】また、直流点灯形の低圧水銀蒸気放電ラン
プの場合には、陰極となる電極にのみ本発明電子放射性
物質を用いればよい。陽極となる電極には電子放射性物
質を担持させる必要はない。

【００５１】＜イオン化媒体について＞透光性放電容器
に封入するイオン化媒体は、低圧水銀蒸気放電を行わせ
るために、Ｈｇおよび１００〜１０００Ｐａ程度の希ガ
スを封入する。Ｈｇは、純水銀を滴下したり、カプセル
に収納して導入するなどにより、直接透光性放電容器に
封入してもよいし、Ｔｉ_３Ｈｇ合金などのアマルガムか
らなるいわゆる水銀ゲッターまたはＢｉ−Ｉｎ−Ｈｇ、
Ｂｉ−Ｓｎ−Ｉｎ−ＨｇまたはＢｉ−Ｐｂ−Ｓｎ−Ｈｇ
などのアマルガムの形で封入することができる。

【００５２】希ガスとしては、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ
などの一種または複数種を用いることができる。

【００５３】＜その他の構成について＞１蛍光体層について透光性放電容器の内面側に所望により蛍光体層を配設す
ることができる。蛍光体層は、放電によって発生した紫
外線を波長変換して所望波長域の紫外線、可視光または
赤外線を得るために用いる。この場合、用いる蛍光体の
種類は限定されない。一般照明用の可視光を得る場合、
３波長発光形蛍光体は、短波長たとえば波長１８５ｎｍ
の紫外線に対する耐性、耐熱特性および負荷特性などに
優れたものを得ることができるとともに、演色性に優れ
ているので、好適である。なお、蛍光体層が「透光性放
電容器の内面側に配設されている」とは、蛍光体層は透
光性放電容器の内面に直接形成されていてもよいし、保
護膜、反射膜などを介して透光性放電容器に対して間接
的に形成してもよいことを意味している。２補助アマルガムについて補助アマルガムは、点灯時の光束立ち上がり特性を良好
にするために、点灯初期に透光性放電容器内に水銀蒸気
を供給するもので、水銀を放出しやすいアマルガムが好
適である。また、補助アマルガムは、透光性放電容器内
の所望の位置に配設することができるが、好適には本発
明電子放射性物質を担持したタングステンのコイルフィ
ラメントを備える電極の近傍に配設される。補助アマル
ガムとしては、Ｉｎ−Ｈｇ、Ａｕ−Ｈｇなどを用いるこ
とができる。

【００５４】また、補助アマルガムは、ステンレス鋼な
どの板状またはメッシュ状の基体にアマルガム形成金属
を鍍金するなどにより、消灯後に透光性放電容器内に残
留する水銀蒸気を吸着してアマルガムを形成することが
できる。

【００５５】さらに、補助アマルガムを本発明電子放射
性物質を担持した電極の近傍に配設した構成を採用する
場合、電極の内部導入線に固着することができるが、要
すれば電極とは独立して配設することができる。

【００５６】そうして、低圧水銀蒸気放電ランプの始動
時に、電極のタングステンのフィラメントが通電加熱さ
れると、補助アマルガムは、電極からの輻射熱によって
加熱されて温度上昇することにより、水銀蒸気を放出す
る。このため、補助アマルガムを配設すると、低圧水銀
蒸気放電ランプの光束立ち上がりをスピードアップする
ことができる。特に本発明電子放射性物質は、前述した
ように有色であるため、赤外線放射率が大きいから、本
発明電子放射性物質を備えた電極の近傍に補助アマルガ
ムを配設することにより、炭酸塩形電子放射性物質の場
合より光束立ち上がりを早くすることが可能になる。

【００５７】＜本発明の作用について＞本発明において
は、一対の電極の少なくとも一方にアルカリ土類元素お
よび遷移金属元素の複合酸窒化物の半導体セラミックス
を主体とする平均粒径１０μｍ以下の微粒子からんる本
発明電子放射性物質を用いることにより、製造時にライ
ティングと称する排気・電極通電加熱によるアルカリ土
類金属の炭酸塩の分解処理を行わなくてよいので、炭酸
塩の未分解または分解不良によって透光性放電容器内に
ＣＯ_２が残留するようなことがない。このため、以下に
示すように問題が発生しにくいとともに、顕著な効果を
奏する。１ＣＯ_２が残留することによって低いエネルギー準位
の振動や回転励起が生じて、Ｈｇの励起が阻害され、こ
れに伴い発光効率が著しく低下したり、低圧水銀蒸気放
電ランプが絶縁破壊を生じて始動電圧が上昇したりし
て、不点に至るような問題がない。２ＣＯ_２が放電空間内でＣＯとＯとに解離し、余った
ＯがＨｇと結合してＨｇＯを形成し、透光性放電容器の
内面に付着するようなことがない。このため、ＨｇＯが
黒化を生じて外観が阻害されたり、光束の低減が生じた
りするようないことがない。３ＨｇＯが形成されると、発光に寄与するＨｇが消費
されてしまうため、消費される分を見込んで予めＨｇを
多めに封入する必要がない。換言すれば、Ｈｇの封入量
を低減することができる。４電子放射性物質の加熱分解処理が不要のため、低圧
水銀蒸気放電ランプの製造時間が短縮され、生産スピー
ドを向上することができる。５電子放射性物質の加熱分解処理が不要のため、工程
数の低減により、製造機械の小形化が可能になる。６電子放射性物質からＣＯ_２を放出する虞が少ないの
で、インスタントスタートを行っても問題が生じにく
い。このため、フィラメント予熱を行わないか、暗黒特
性改善に必要な程度に一方の導電性基体たとえばフィラ
メントコイルをわずかに予熱するだけにすることができ
るから、点灯回路の構成を簡単にして、点灯回路の小形
化も可能になる。７電子放射性物質の１次粒子の平均粒径が１０〜５０
０ｎｍ、好適には１０〜３００ｎｍであると、グロー・
アーク転移が少ないグロー放電電力で行われるので、電
子放射性物質の蒸発やスパッタによる消耗が少なくなる
とともに、アーク放電状態での電子の放出性を示す陰極
降下電圧も低下する。８点灯回路をして始動時に低圧水銀蒸気放電ランプの
一対の電極間への投入電力を大きくして、本発明電子放
射性物質の温度を高めることにより、グロー・アーク転
移時間を短縮することができる。

【００５８】また、本発明においては、殺菌ランプのよ
うに透光性放電容器の内面側に蛍光体層を配設しない構
造の低圧水銀蒸気放電ランプの場合に、特に効果的であ
る。すなわち、蛍光ランプの場合には、電子放射性物質
の分解により発生したＣＯ_２が透光性放電容器内に多少
残留したとしても、蛍光体層がゲッターとして作用して
これを吸着するので、問題は少ない。これに対して、本
発明では、炭酸塩の分解を用いなくてよいので、蛍光体
層を備えていない殺菌ランプのような低圧水銀蒸気放電
ランプの場合に、残留ＣＯ_２の問題が少ない。

【００５９】請求項２の発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
は、請求項１記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、
電子放射性物質は、そのアルカリ土類元素がＢａを含ん
でいることを特徴としている。

【００６０】本発明は、アルカリ土類元素の中でも好適
な元素としてＢａを規定している。なお、アルカリ土類
元素は、Ｂａを含んでいればよく、したがってＢａだけ
でもよいし、Ｂａに加えて他のアルカリ土類元素、好適
にはＳｒまたはＣａを含んでいてもよい。

【００６１】そうして、本発明においては、良好な電子
放射特性を有する低圧水銀蒸気放電ランプを提供するこ
とができる。

【００６２】請求項３の発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
は、請求項１または２記載の低圧水銀蒸気放電ランプに
おいて、電子放射性物質は、その遷移金属元素がＴａ、
Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｙ、Ｗ、Ｃｅ、Ｎｂ、Ｖ、Ｓｃ、Ｄ
ｙ、Hｏ、Ｈｆ、Ｃｒ、ＭｏおよびＬａのグループから
選択された一種または複数種であることを特徴としてい
る。

【００６３】本発明は、遷移金属元素のうち効果的な元
素を規定している。

【００６４】そうして、本発明においては、良好な電子
放射特性を有する低圧水銀蒸気放電ランプを提供するこ
とができる。

【００６５】請求項４の発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
は、請求項１ないし３のいずれか一記載の低圧水銀蒸気
放電ランプにおいて、導電性基体は、タングステンのコ
イルフィラメントであることを特徴としている。

【００６６】本発明は、電極の導電性基体の効果的な構
成を規定している。

【００６７】すなわち、導電性基体がタングステンのコ
イルフィラメントであることにより、電極の予熱が容易
である。タングステンのコイルフィラメントとしては、
ダブルコイルフィラメント、トリプルコイルフィラメン
トまたはスティックコイルフィラメントなどを用いるこ
とができる。

【００６８】また、電子放射性物質が平均粒径１０μｍ
以下であるから、所期の低い始動電圧を得ることができ
る。もちろん、上記の平均粒径であれば、コイルフィラ
メントによる担持に問題はない。

【００６９】さらに、従来の酸化物の電子放射性物質を
用いる場合と同様な方法によって導電性基体に担持させ
ることができるから、従来の製造設備をそのまま、また
は１部手直しして流用することができる。

【００７０】そうして、本発明は、管径１０ｍｍ以上の
透光性放電容器を備える低圧水銀蒸気放電ランプに対し
て特に好適である。

【００７１】請求項５の発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
は、請求項４記載の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、
タングステンのコイルフィラメントは、コイル部および
コイル部の両端から両側へ延在する一対のレグ部を備
え、透光性放電容器内に離間対向して延在する一対の内
部導入線間にレグ部で継線されており；電子放射性物質
は、少なくとも一対の内部導入線に挟まれている部分の
ほぼ全体にわたって担持されている；ことを特徴として
いる。

【００７２】本発明は、電子放射性物質の担持量を増加
して長寿命化を図った低圧水銀蒸気放電ランプを提供す
るものである。

【００７３】すなわち、従来の炭酸塩形電子放射物質の
場合は、コイル部にのみ電子放射性物質を塗布するのが
一般的である。レグ部まで炭酸塩を塗布すると、分解時
にレグ部の熱が内部導入線に伝熱するため、レグ部の温
度上昇が不足するので、電子放射性物質の未分解ないし
分解不良が生じやすくなるからである。このため、タン
グステンフィラメントへ電子放射性物質の担持量に制限
があり、担持量を増加して長寿命化を図ることが困難で
あった。

【００７４】これに対して、本発明においては、炭酸塩
を用いなくてもよいため、上述したような炭酸塩の分解
に伴う問題がないので、レグ部への本発明電子放射性物
質の担持が可能である。しかも、これにより本発明電子
放射性物質の担持量を増加して長寿命化を図ることがで
きる。

【００７５】一方、本発明電子放射性物質は、炭酸塩形
電子放射性物質に比較して熱容量が大きい。そのため、
タングステンコイルフィラメントのレグ部に本発明電子
放射性物質を塗布しない部分を設けると、以下の問題を
生じやすい。すなわち、低圧水銀蒸気放電ランプの始動
に先立ってフィラメント予熱を行うと、本発明電子放射
性物質を担持している部分と担持していない部分との間
の温度差が大きくなる。このため、本発明電子放射性物
質を担持している部分大きい割に、本発明電子放射性物
質を担持していない部分の温度上昇が少ない。そこで、
所要の熱電子放射を得るために、本発明電子放射性物質
の温度を上げようとすると、レグ部の温度が過昇に陥
り、最悪の場合にはタングステンフィラメントがレグ部
で断線しやすい。また、予熱しない場合であっても、電
子放射性物質担持部とレグ部との境界部にアークスポッ
トが形成されると、レグ部の温度が極端に高くなり、や
はりタングステンフィラメントがレグ部で断線する可能
性がある。以上のような異常状態になると、本発明電子
放射性物質が残っているにもかかわらず低圧水銀蒸気放
電ランプは寿命となってしまう。

【００７６】これに対して、本発明においては、タング
ステンフィラメントのレグ部にも本発明電子放射性物質
を担持させるので、上述した問題はない。

【００７７】なお、本発明において「少なくとも一対の
内部導入線に挟まれている部分」としているのは、要す
れば一対の内部導入線から外側へ突出するレグ部にも電
子放射性物質を担持させることを意味する。

【００７８】そうして、本発明においては、低圧水銀蒸
気放電ランプを点灯すると、タングステンフィラメント
のコイル部中央部に最初にアークスポットが形成され、
寿命の進展に伴ってアークスポット形成位置にける本発
明電子放射性物質が消耗されると、アークスポット形成
位置が順次レグ部へと移動していく。そして、レグ部に
おいては、内部導入線より外側に位置する部分にもアー
クスポットは形成される。請求項６の発明の低圧水銀蒸
気放電ランプは、請求項１ないし３のいずれか一記載の
低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、導電性基体は、筒状
をなす部分を備えており；電子放射性物質は、導電性基
体の筒状をなす部分の内壁に沿って担持されている；こ
とを特徴としている。

【００７９】＜導電性基体について＞導電性基体は、好
ましくはＮｉ、Ｆｅ、Ｔａ、ＷおよびＭｏのグループか
ら選択された一種の金属または複数種からなる合金を用
いる。これらの金属は、還元性が良好であるから、遊離
Ｂａなどを増加しやすいので、熱電子放出量を多くする
ことができるとともに、導電性、加工性および耐火性な
どを備えている。そして、導電性基体は、筒状をなす部
分を備えている。この筒状の部分は、金属板をプレス成
形または箆絞り成形し、金属線を螺旋状に巻回し、また
は鋳造するなどによって形成することができる。

【００８０】また、導電性基体を透光性放電容器の内部
の所望の位置において、筒状の部分が放電空間に対向し
て開口するようにして電極に支持するために、導電性基
体の背面側に導電性支持体を配設することができる。

【００８１】さらに、筒状部分を備えた導電性基体の筒
状部分の内部に多重コイルフィラメントを配設して、多
重コイルフィラメントに本発明電子放射性物質を担持さ
せる構成を採用することもできる。

【００８２】さらにまた、導電性基体の筒状の部分の内
部のほぼ中心軸に沿って導電性突起体を配設することが
できる。

【００８３】＜電子放射性物質について＞本発明電子放
射性物質は、導電性基体の筒状をなす部分の内部に中空
の部分が形成されているように、導電性基体の筒状をな
す部分の内壁に沿って担持されている。したがって、本
発明電子放射性物質は、導電性基体の筒状の内面の全周
にわたっているところの筒状に担持されることができ
る。しかし、要すれば、内面の全周にわたって形成され
ていないために、本発明電子放射性物質の間から導電性
基体の筒状の内面が一部露出しているようになっていて
もよい。

【００８４】＜本発明の作用について＞本発明電子放射
性物質は、従来から放電電流が数１０〜数１００ｍＡの
低圧水銀蒸気放電ランプに多用されている炭酸塩形電子
放射性物質に比較すると、２次電子放出係数が小さい。

【００８５】ところで、低圧水銀蒸気放電ランプの始動
時すなわちグロー放電期間中においては、放電に必要な
電子の殆どをイオン衝突による２次電子によって賄って
いるため、本発明電子放射性物質は、グロー放電中の陰
極降下電圧が炭酸塩形電子放射性物質に比較すると高
い。たとえば、一般照明用の蛍光ランプの場合、炭酸塩
形電子放射性物質を用いると、グロー放電中の陰極降下
電圧が約２００Ｖ程度であるのに対して、本発明電子放
射性物質を用いると、約３００Ｖ程度になる。このた
め、始動時にはスパッタリングによる電子放射性物質の
消耗が早くなる傾向がある。なお、いったんグロー放電
からアーク放電へ移行すれば、放電に必要な電子は電子
放射性物質から放出される熱電子によって賄われるた
め、２次電子放出係数にはほぼ無関係になり、陰極降下
電圧は低くなる。このときの陰極降下電圧は、本発明電
子放射性物質を用いると１１〜１４Ｖ程度であり、炭酸
塩形電子放射性物質を用いると１１Ｖ程度であって、両
者はさほど差がない。一般に電子放射性物質を担持した
電極を用いる低圧水銀蒸気放電ランプにおいては、その
寿命が電子放射性物質の消耗具合で決まるので、頻繁な
点滅の繰り返しに対して短寿命になりやすい。

【００８６】そこで、本発明においては、上述した構成
を備えていることにより、導電性基体の筒状部分がホロ
ーカソードの作用を奏するため、グロー放電中の陰極降
下電圧が低下する。そのため、スッパタリングが軽減す
る。このため、本発明電子放射性物質のスパッタリング
による水銀化合物たとえばＢａ―Ｈｇ化合物の形成を少
なくして点灯中の水銀消耗を低減し、長寿命の低圧水銀
蒸気放電ランプを得ることができる。

【００８７】また、金属コイルによって導電性基体の筒
状をなした部分を形成した場合には、本発明電子放射性
物質の保持力が大きくなる。そして、導電性基体の熱伝
導率を小さくすることができるので、熱陰極を実現しや
すくなる。

【００８８】さらに、筒状部分を備えた導電性基体の筒
状部分の内部に、本発明電子放射性物質を担持したタン
グステンの多重コイルフィラメントを配設することによ
り、本発明電子放射性物質の保持力を大きくして多くの
本発明電子放射性物質を担持させて長寿命の「低圧水銀
蒸気放電ランプを得ることができる。

【００８９】さらにまた、導電性基体の筒状の部分の内
部のほぼ中心軸に沿って導電性突起体を配設した構成に
おいては、始動時に導電性突起に電界が集中するので、
スパッタリングの影響が少なくなる。また、導電性突起
に電界が集中することにより、周辺の電子放射性物質の
温度上昇が促進されグロー・アーク転移時間も短縮され
る。したがって、始動時間も短縮する。

【００９０】さらにまた、本発明は、管径１０ｍｍ以下
の細管の透光性放電容器を備えた低圧水銀蒸気放電ラン
プに好適である。

【００９１】請求項７の発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
は、請求項１ないし３のいずれか一記載の低圧水銀蒸気
放電ランプにおいて、導電性基体は、導電性金属からな
る多孔質体を主体として構成されており；電子放射性物
質は、導電性基体の多孔質体内に充填されることにより
担持されている；ことを特徴としている。

【００９２】本発明は、管径１０ｍｍ以下のような細管
の透光性放電容器を備えた低圧水銀蒸気放電ランプに好
適な電極構造を規定している。

【００９３】すなわち、従来この種の透光性放電容器を
備えた低圧水銀蒸気放電ランプを熱陰極形に構成する場
合には、炭酸塩形電子放射性物質を担持したタングステ
ンフィラメントを金属円筒スリーブで包囲した電極構造
を採用している。そして、Ｂａ炭酸塩などを分解するに
は、金属スリーブを高周波電磁界の印加により加熱して
いる。しかしながら、金属スリーブが細いために、分解
により発生したＣＯ_２が金属スリーブから外部へ良好に
放出されにくい。また、直接電子放射性物質を加熱でき
ないために、未分解部分が生じやすいという問題があ
る。

【００９４】これに対して、本発明においては、導電性
基体が導電性金属からなる多孔質体を主体として構成さ
れているために、本発明電子放射性物質の担持が簡単に
なる。多孔質体は、金属粉末を焼結したり、金属体を陽
極酸化したりして、容易に形成することができる。ま
た、本発明電子放射性物質を多孔質体内に充填によって
担持させるには、たとえば本発明電子放射性物質を溶剤
およびバインダー中に分散させた塗布液を調整して、そ
の塗布液中に多孔質体をディップし、約５００℃程度に
加熱することにより、乾燥し、バインダーが分解して多
孔質体内に本発明電子放射性物質が充填された電極を得
ることができる。

【００９５】そうして、本発明においては、炭酸塩の分
解を要しないから、ＣＯ_２の残留の問題が少ない。ま
た、任意の小形サイズの電極を得ることが容易であるか
ら、細管の低圧水銀蒸気放電ランプに適用することがで
きる。しかも、従来は主として冷陰極で対応していた細
管の低圧水銀蒸気放電ランプを熱陰極化して、全光束を
大幅に増加させることができる。

【００９６】請求項８の発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
は、請求項１ないし７のいずれか一記載の低圧水銀蒸気
放電ランプにおいて、一対の電極の一方に近接して配設
されている水銀放出構体を具備しており；少なくとも一
方の電極は、アルカリ土類元素および遷移金属元素の複
合酸窒化物の半導体セラミックスを主体とする１次粒子
の平均粒径が１０μｍ以下の電子放射物質および電子放
射性物質を担持する導電性基体を備えている；ことを特
徴としている。

【００９７】本発明は、いわゆるジェメディスと称され
るＴｉ_３Ｈｇなどの水銀放出構体を用いて透光性放電容
器内に水銀を定量封入する場合に好適な構成を規定して
いる。

【００９８】すなわち、この種の水銀放出構体から水銀
を放出させるには、高周波電磁界を外部から水銀放出構
体に作用させて加熱する。この水銀放出の工程は、一般
に排気工程終了後に行われるものであり、炭酸塩形電子
放射性物質の分解・活性化を排気工程中に行う場合のよ
うに水銀によるポンピングアクションを利用することが
できない。なお、希ガスによるポンピングアクションな
ら行うことができるが、水銀によるポンピングアクショ
ンほどの効果はなく、ＣＯ_２が残留しやすい傾向にあ
る。

【００９９】これに対して、本発明においては、炭酸塩
の分解を行う必要がないために、ＣＯ_２の発生が本質的
に少なく、しかもその排出が容易である。なお、水銀放
出構体を配設しない方の電極には、炭酸塩形電子放出物
質を担持した構成を採用することができる。しかし、一
対の電極を本発明電子放射性物質を担持した電極により
構成することができるのはいうまでもない。

【０１００】水銀放出構体は、電極と、これに対向する
透光性放電容器との間に介在するように配設されるシー
ルドリングのたとえば外周部位に配設することができ
る。

【０１０１】請求項９の発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
は、請求項１ないし７のいずれか一記載の低圧水銀蒸気
放電ランプにおいて、透光性放電容器は、その内部に連
通する排気管を備えており；一対の電極は、少なくとも
排気管から遠い方の電極がアルカリ土類元素および遷移
金属元素の複合酸窒化物の半導体セラミックスを主体と
する１次粒子の平均粒径が１０μｍ以下の電子放射物質
および電子放射性物質を担持する導電性基体を備えてい
る；ことを特徴としている。

【０１０２】炭酸塩形電子放射性物質を担持させた電極
においては、炭酸塩を分解する際に電極から放出される
ＣＯ_２を完全に排出する必要がある。

【０１０３】ところが、透光性放電容器の排気管から相
対的に遠隔している方の電極から放出されるＣＯ_２は、
排出しにくい。特に放電路が非直線で、しかも１箇所以
上に曲成部や連結部を備えているたとえば電球形蛍光ラ
ンプ、コンパクト形蛍光ランプなどや、透光性放電容器
の管径が小さい低圧水銀蒸気放電ランプにおいては、排
気コンダクタンスが小さいため、排気管から遠隔してい
る電極から分解によって放出されたＣＯ_２が透光性放電
容器の内部に残留しやすい。

【０１０４】本発明においては、排気管から相対的に遠
隔している電極には炭酸塩形電子放射性物質を用いない
ので、上述した問題が生じない。これに対して、排気管
に相対的に近接している方の電極には、炭酸塩形電子放
射性物質を担持した構成を採用することができる。しか
し、一対の電極を本発明電子放射性物質を担持した電極
構造を採用することができる。

【０１０５】請求項１０の発明の低圧水銀蒸気放電ラン
プは、請求項１ないし９のいずれか一記載の低圧水銀蒸
気放電ランプにおいて、電子放射性物質は、１次粒子の
平均粒径が１０〜５００ｎｍであることを特徴としてい
る。

【０１０６】本発明においては、電子放射性物質の１次
粒子の平均粒径が上記の範囲であると、少ないグロー放
電電力でもグロー・アーク転移が行われるので、電子放
射性物質の消耗が少なくなる。

【０１０７】請求項１１の発明の照明装置は、照明装置
本体と；照明装置本体に支持された請求項１ないし１０
のいずれか一記載の低圧水銀蒸気放電ランプと；を具備
していることを特徴としている。

【０１０８】本発明において、「照明装置」とは、低圧
水銀蒸気放電ランプの発光を何らかの目的で用いるあら
ゆる装置を含む広い概念である。照明装置を例示すれ
ば、照明器具、バックライト装置、表示装置、信号灯装
置、殺菌装置、化学反応装置などである。

【０１０９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【０１１０】図１は、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
の第１の実施形態としての環形蛍光ランプを示す正面図
である。

【０１１１】図２は、同じく拡大要部断面図である。

【０１１２】図３は、同じく管端部をさらに拡大して示
す拡大要部側面断面図である。

【０１１３】各図において、１は透光性放電容器、２は
蛍光体層、３は電極、４は口金である。

【０１１４】＜透光性放電容器１について＞透光性放電
容器１は、細長い管１ａおよび一対のフレアステム１ｂ
からなり、両端の封止部を形成している端部１ｃが成形
されてベンディングの際の掴み部を形成している。

【０１１５】細長い管１ａは、ソーダライムガラスから
なり、管径２９ｍｍ、環外径２２５ｍｍ、環内径１６７
ｍｍのほぼ環状をなしている。

【０１１６】一対のフレアステム１ｂは、鉛ガラスから
なり、それぞれ排気管１ｂ１およびフレア１ｂ２を備
え、一対の内部導入線５および外部導入線６を封着して
いる。

【０１１７】排気管１ｂ１は、基端がチップオフされて
いるとともに、先端が透光性放電容器１内に連通してい
る。

【０１１８】フレア１ｂ２は、細長い管１ａの両端に封
止されて気密な透光性放電容器１を形成する。

【０１１９】内部導入線４および外部導入線５は、フレ
アステム１ｂの内部でジュメット線を介して接続し、フ
レアステム１ｂに対して気密性を維持している。

【０１２０】＜蛍光体層２について＞蛍光体層２は、３
波長発光形蛍光体からなり、透光性放電容器１の内面側
に形成されている。３波長蛍光体は、青色発光用がＢａ
ＭｇＡｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ、緑色発光用がＬａＰＯ_４：
ＣｅＴｂ、赤色発光用がＹ_２Ｏ_３：Ｅｕである。

【０１２１】＜電極３について＞電極３は、導電性基体
３ａおよび電子放射性物質３ｂを備えている。導電性基
体３ａは、タングステンのダブルコイルフィラメントか
らなり、中央部にコイル部３ａ１と、コイル部３ａ１の
両端から横方向に延在する一対のレグ部３ａ２とを含ん
でいる。そして、一対のレグ部３ａ２を一対の内部導入
線５の先端部がピンチすることによって、導電性基体３
ａを内部導入線５に継線している。

【０１２２】電子放射性物質３ｂは、ＢａおよびＴａの
複合酸窒化物で、化学式がＢａＴａＯ_２Ｎの半導体セラ
ミックスに５重量％のＺｒＯ_２を混合してなる後述する
ように微粒状をなしている。そして、従来と同様に導電
性基体３ｂのコイル部３ｂ１に担持させている。

【０１２３】＜口金４について＞口金４は、透光性放電
容器１の環の開放端に閉じた円環を形成するように跨座
している。

【０１２４】また、口金４は、口金本体４ａおよび口金
ピン４ｂを備えている。口金本体４ａは、二つ割りの合
成樹脂成形品からなり、図示しないビスによって透光性
放電容器１の管端部を挟持した状態で互いに固定されて
いる。口金ピン４ｂは、口金本体４ａの一方に植立され
ているとともに、口金本体４ａの内部で外部導入線が所
要に接続している。

【０１２５】＜試作品の測定結果について＞平均粒径が
異なる電子放射性物質の電極を備えた本実施形態の蛍光
ランプを試作して、従来の酸化物の電子放射性物質を備
えた比較例とともに始動電圧および寿命特性を測定した
結果について説明する。なお、比較例は、Ｂａ、Ｓｒお
よびＣａの炭酸塩に５重量％のＺｒＯ２を混合した電子
放射性物質材料を２重コイルフィラメントに被着して、
ライティング工程で通電加熱分解した以外は、本発明の
実施形態と同一仕様の蛍光ランプである。表１は、試作
ランプの始動電圧の測定結果を示す。

【０１２６】

【表１】平均粒度(μm) ０．１０．３１５１０１５始動電圧（Ｖ）１５８１６０１６０１６２１６２１７２これに対して、比較例は、始動電圧が１６０〜１６４Ｖ
であった。

【０１２７】表１から理解できるように、本発明（平均
粒径０．３〜１０μｍ）によれば、始動電圧が１６０Ｖ
程度と低く、しかも安定していて、ばらつきも少ない。

【０１２８】これに対して、従来技術であるところの比
較例は、始動電圧は本発明とほぼ同等であったが、ある
程度のばらつきが認められた。これは蛍光ランプの製造
過程で電子放射性物質材料の炭酸塩を加熱分解させるた
め、製造条件のばらつきにより生じるものと推定され
る。

【０１２９】表２は、上記試作品の点灯５０００時間に
おける光束維持率の測定結果を示す。

【０１３０】

【表２】平均粒度(μm) ０．１０．３１５１０光束維持率（％）８９９４９４９５９５これに対して、比較例は、９０〜９２％であった。

【０１３１】表２から理解できるように、本発明によれ
ば、光束維持率が９４％以上であり、良好な光束維持率
を示すことが分かる。

【０１３２】図４は、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
の第２の実施形態としての環形蛍光ランプの管端部を示
す要部側面断面図である。

【０１３３】図において、図３と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。本実施形態は、電極３
が異なる。すなわち、タングステンのコイルフィラメン
トからなる導電性基体３ａのレグ部３ａ２の一対の内部
導入線５、５に挟まれている部分の全体に本発明電子放
射性物質３ｂを担持させることにより、その担持量を多
くしている。

【０１３４】図５は、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
の第３の実施形態としての環形蛍光ランプの管端部を示
す要部側面断面図である。

【０１３５】図において、図４と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。本実施形態は、電極３
の本発明電子放射性物質３ｂを担持させている部分が異
なる。すなわち、タングステンのコイルフィラメントか
らなる導電性基体３ａのレグ部３ａ２の一対の内部導入
線５、５に挟まれている部分の全体および内部導入線
５、５から外部に突出している部分にも電子放射性物質
３ｂを担持させることにより、その担持量を図５の実施
形態におけるよりさらに多くしている。

【０１３６】図６は、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
の第４の実施形態における電極を示す中央断面正面図で
ある。

【０１３７】図において、図３と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。本実施形態は、電極３
が異なる。

【０１３８】すなわち、導電性基体３ａは、Ｎｉ板をプ
レス成形によりカップ状に形成した筒状部３ａ３を備え
ている。なお、筒状部３ａ３は、その内径が２．４ｍ
ｍ、外径が２．５ｍｍ、全長が４ｍｍである。

【０１３９】また、本発明電子放射性物質３ｂは、導電
性基体３ａの筒状部３ａ３の内壁に沿って担持され、そ
の結果筒状部３ａ３の内部に中空部３ｃが形成されてい
る。

【０１４０】なお、７は支持線で、直径０．２ｍｍのＮ
ｉ線からなり、導電性基体３ａの筒状部３ａ３の底面に
溶接されている。

【０１４１】そうして、電極３は、その導電性基体３ａ
の筒状部３ａ３がホローカソードの作用を行う。

【０１４２】図７は、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
の第５の実施形態における電極を示す中央断面正面図で
ある。

【０１４３】図において、図６と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。本実施形態は、導電性
基体３ａが異なる。

【０１４４】すなわち、導電性基体３ａは、カップ状に
形成した筒状部３ａ３と、その内部に同心状態に配設さ
れているタングステンの多重コイルフィラメント３ｄと
で構成されている。そして、筒状部３ａ３と多重コイル
フィラメント３ｄとは、多重コイルフィラメント３ｄの
端部３ｄ１を、筒状部３ａ１の底部を貫通して内部に突
出した支持線７の先端に、溶接することによって互いに
所定の位置になるように固定されている。なお、支持線
７と筒状部３ａ３とは、筒状部３ａ３の底部に形成した
爪部３ａ３１に溶接されている。また、多重コイルフィ
ラメント３ｄは、図面では詳細を省略しているが、ダブ
ルコイルフィラメントである。

【０１４５】これに対して、本発明電子放射性物質３ｂ
は、その塗布液にディップされることにより、多重コイ
ルフィラメント３ｄの内部および内外の表面に担持され
ている。

【０１４６】図８は、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
の第６の実施形態における電極を示す中央断面正面図で
ある。

【０１４７】図において、図７と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。本実施形態は、導電性
基体３ａが異なる。

【０１４８】すなわち、導電性基体３ａは、タングステ
ンのコイルフィラメントによって構成されている。ルコ
イルフィラメントは、直径０．３ｍｍのタングステン線
からなるシングルコイルであり、コイルピッチは約０．
３ｍｍ、コイル内径は２．１ｍｍ、外径は２．７ｍｍ、
コイル部の全長は４ｍｍである。

【０１４９】本発明電子放射性物質３ｂは、その塗布液
を導電性基体３ａの内面側にのみ塗布により担持されて
いる。

【０１５０】支持線７は、導電性基体３ａを構成してい
るコイルフィラメントのレグ部によって形成されてい
る。

【０１５１】図９は、本発明の低圧水銀蒸気放電ランプ
の第７の実施形態における電極を示す中央断面正面図で
ある。

【０１５２】図において、図６と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。本実施形態は、主とし
て突起８を備えている点が異なる。

【０１５３】すなわち、導電性基体３ａは、Ｎｉ板をプ
レス成形により逆円錐形状のカップ状に形成した筒状部
３ａ３を備えている。

【０１５４】本発明電子放射性物質３ｂは、導電性基体
３ａの筒状部３ａ３の内壁に沿って担持され、その結果
筒状部３ａ１の内部に逆円錐形状の中空部３ｃが形成さ
れている。

【０１５５】突起８は、支持線７を延長してこれと一体
に形成され、筒状部３ａ１の中空部３ｃ内にほぼ同心状
に突出しているが、先端が筒状部３ａ１の開口端の内部
に位置している。図１０は、本発明の低圧水銀蒸気放電
ランプの第８の実施形態としての細管の直管形蛍光ラン
プを示す要部縦断面図である。

【０１５６】図において、図３と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。本実施形態は、主とし
て電極３が異なる。

【０１５７】すなわち、電極３は、導電性基体が多孔質
体３ｄによって構成され、直径２ｍｍ、長さ５ｍｍであ
る。そして、本発明電子放射性物質が多孔質体３ｄ内に
充填されている。多孔質体３ｄは、Ａｌからなり、空孔
比が８０％以上である。電子放射性物質３ｂは、その塗
布液中に多孔質体３ｄをディップすることによって多孔
質体３ｄ内に含浸により充填されている。

【０１５８】一方、透光性放電容器１は、管径４ｍｍ、
管長３００ｍｍである。

【０１５９】蛍光体層２は、以下の３波長発光形蛍光体
からなる。ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２ _７：Ｅｕ、LａＰＯ
_４：Ｃｅ、Ｔｂ、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕイオン化媒体は、希ガスがＮｅ−Ａｒ混合ガス１０ｋＰ
ａおよび水銀である。

【０１６０】そうして、得られた蛍光ランプを点灯周波
数４０ｋＨｚ、１ｋＶ（実効値）の高周波電圧を電極
３、３間に印加して点灯させ、約２０ｍＡのランプ電流
を流した。電圧印加後、直ちにグロー放電からアーク放
電へ転移し、以後安定して点灯した。

【０１６１】図１１は、本発明の低圧水銀蒸気放電ラン
プの第９の実施形態としての直管形蛍光ランプを示す要
部縦断面図である。

【０１６２】図において、図３と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。本実施形態は、水銀放
出構体９を備えている点で異なる。

【０１６３】すなわち、水銀放出構体９は、水銀放出合
金９ａ、シールドリング９およびアンカー線９ｃからな
る。水銀放出合金９ａは、Ｔｉ_３Ｈｇからなる。シール
ドリング９ｂは、フィラメント電極３を周囲に離間した
状態で包囲するように配設されている。アンカー線９ｃ
は、基端がフレアステム１ｂに植立され、先端でシール
ドリング９ｂを支持している。

【０１６４】フィラメント電極３は、図３に示す実施形
態と同じ構造であって、したがってフィラメントコイル
からなる導電性基体３ａに本発明電子放射性物質３ｂを
担持している。

【０１６５】そうして、水銀放出合金９ａは、高周波電
磁界を作用させて加熱することにより、水銀を放出す
る。

【０１６６】図１２は、本発明の低圧水銀蒸気放電ラン
プの第１０の実施形態としての直管形蛍光ランプを示す
一部切欠縦断面図である。

【０１６７】図において、図３と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。本実施形態は、排気管
１ｂ１から離間している方の電極３に本発明電子放射性
物質３ｂを担持させ、接近している方の電極３‘に炭酸
塩形電子放射性物質３ｅを担持させている点で異なる。
なお、電極３‘側のフレアステム１ｂに配設している細
管１ｂ３は、透光性放電容器１内を排気する以前に予め
封止してある。

【０１６８】図１３は、本発明の低圧水銀蒸気放電ラン
プの第１１の実施形態としての電球形蛍光ランプにおけ
る発光管を展開状態にして示す一部切欠縦断面図であ
る。

【０１６９】図において、図３と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。本実施形態は、透光性
放電容器１が屈曲した１本の放電路を形成しているとと
もに、主アマルガム１０Ａおよび補助アマルガム１０Ｂ
を備えている点で主として異なる。

【０１７０】すなわち、透光性放電容器１は、３本のＵ
字状のガラス管１ｄ１、１ｄ２、１ｄ３を連結管１ｅに
より直列に連結して形成されている。各ガラス管１ｄ
１、１ｄ２、１ｄ３は、それぞれ両端をピンチシールに
よって封止しているが、ガラス管１ｄ２の一方の端部に
は排気管１ｂ１が配設されている。連結管１ｅは、吹き
破り法によって形成している。また、透光性放電容器１
の両端には、一対の電極３、３が配設されている。

【０１７１】一対の電極３、３は、ともに図３に示すの
と同様に本発明電子放射性物質を担持している。また、
電極３は、ビードマウント形に構成されている。

【０１７２】主アマルガム１０Ａは、排気管１ｂ１内に
収納されている。

【０１７３】補助アマルガム１０Ｂは、その一対が一方
の電極３の近傍と、ガラス管１ｄ２の排気管１ｂ１が配
設されていない方のピンチシール部の近傍とに分散して
配設されている。

【０１７４】図１４は、本発明の低圧水銀蒸気放電ラン
プの第１２の実施形態としての直管形殺菌ランプを示す
要部縦断面図である。

【０１７５】図において、図３と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。本実施形態は、透光性
放電容器１が紫外線透過性ガラスからなるとともに、蛍
光体層を備えてない点で異なる。

【０１７６】すなわち、透光性放電容器１の両端には本
発明電子放射性物質３ｂを担持した一対の電極３が封装
されているの。そうして、低圧水銀蒸気放電によって発
生した波長２５４ｎｍの紫外線が透光性放電容器１を透
過して外部に導出されるので、紫外線を照射することに
より、殺菌を行うことができる。

【０１７７】図１５は、本発明の照明装置の一実施形態
としてのコードペンダント形照明器具を示す断面図であ
る。

【０１７８】図において、１１は照明器具本体、１２
Ａ，１２Ｂは低圧水銀蒸気放電ランプとしての蛍光ラン
プである。

【０１７９】照明器具本体１１は、器具ケース１１ａ、
ペンダントコード１１ｂ、引掛シーリングキャップ１１
ｃおよびセード１１ｄを備えている。

【０１８０】器具ケース１１ａは、下面が膨出してその
外面が反射面に形成され、内部にインバータを含む点灯
回路１１ａ１、コネクタ１１ａ２、スイッチユニット１
１ａ３および常夜灯１１ａ４を収納している。

【０１８１】また、器具ケース１１ａは、外部周縁にラ
ンプホルダ１１ａ５を備えている。上面にコード吊下・
収納装置１１ａ６が配設されている。

【０１８２】ペンダントコード１１ｂは、下端部が器具
ケース１１ａのコード吊下・収納装置１１ａ６内に引き
込まれて、コネクタ１１ａ２に接続されている。また、
ペンダントコード１１ｂの上端は、引掛シーリングキャ
ップ１１ｃに接続されている。そして、ペンダントコー
ド１１ｂおよび引掛シーリングキャップ１１ｃを介して
照明器具は天井から吊り下げられて使用される。

【０１８３】照明器具の吊り下げ長さは、ペンダントコ
ード１１ｂの余剰部をコード吊下・収納装置１１ａ６内
に収納することにより、所望の吊下高さに設定すること
ができる。

【０１８４】引掛シーリングキャップ１１ｃは、天井に
予め配設され、かつ電源に接続された引掛シーリングボ
ディにワンタッチで着脱されて照明器具を機械的および
電気的に接続することができる。

【０１８５】蛍光ランプ１２Ａは、ＦＣＬ３０形であ
り、１２Ｂは、ＦＣＬ３２形である。

【０１８６】これらの蛍光ランプ１２Ａ、１２Ｂは、図
１ないし図３に示す蛍光ランプと同様な構成であり、ラ
ンプホルダ１１ａ５に支持されるとともに、図示しない
ランプソケットを口金ピンに装着されて、点灯回路に接
続されている。

【０１８７】セード１１ｄは、透光性合成樹脂からな
り、笠形をなし、上端がコード吊下・収納装置１１ａ６
の周囲において係止して器具ケース１１ａに支持されて
いる。そして、蛍光ランプ１２Ａ，１２Ｂによる発熱で
温度上昇したセード１１ｄの内部の空気が通気孔１１ｄ
１を通じて照明器具外に排出されることにより、室内空
気の熱対流によって冷却されるように構成されている。

【０１８８】

【発明の効果】請求項１ないし９の各発明によれば、ア
ルカリ土類元素および遷移金属元素の複合酸窒化物の半
導体セラミックスを主体とする１次粒子の平均粒径１０
μｍ以下の微粒子からなる電子放射性物質（本発明電子
放射性物質）を導電性基体に担持させてなる電極を透光
性放電容器の両端に封装される一対の電極の少なくとも
一方に配設するとともに、透光性放電容器に水銀および
希ガスを含むイオン化媒体を封入してなることにより、
本発明電子放射性物質を担持してなる電極についてはラ
ンプの製造時にライティングと称する排気・電極通電加
熱による電子放射物質の炭酸塩の分解処理を行わなくて
よいので、炭酸塩の未分解または分解不良により、透光
性放電容器内にＣＯ_２が残留して発光効率が低下し、始
動電圧が上昇して不点に至る、ＨｇＯが形成されて黒化
となり外観が阻害されたり光束が低下する、Ｈｇが消費
される、といった不具合が生じにくく、またライティン
グ工程不要により生産スピードが向上するとともに製造
機械を小形化でき、電子放射性物質材料の加熱分解が不
要であるから工程数の低減により製造機械の小形化が可
能になり、ＣＯ_２放出がないから所要によりインスタン
トスタートを行って回路構成を簡素化して点灯回路を小
形化も可能な低圧水銀蒸気放電ランプを提供することが
できる。

【０１８９】請求項２の発明によれば、加えて電子放射
性物質のアルカリ土類元素がＢａを含んでいることによ
り、良好な電子放特性を有する低圧水銀蒸気放電ランプ
を提供することができる。

【０１９０】請求項３の発明によれば、加えて電子放射
性物質の遷移金属元素がＴａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｙ、
Ｗ、Ｃｅ、Ｎｂ、Ｖ、Ｓｃ、Ｄｙ、Hｏ、Ｈｆ、Ｃｒ、
ＭｏおよびＬａのグループから選択された一種または複
数種であることにより、良好な電子放射特性を有する低
圧水銀蒸気放電ランプを提供することができる。

【０１９１】請求項４の発明によれば、加えて導電性基
体がタングステンのコイルフィラメントであることによ
り、電極の予熱が容易であるとともに、従来の製造設備
をそのまま、または１部手直しするなどで流用して製造
することが可能な低圧水銀蒸気放電ランプを提供するこ
とができる。

【０１９２】請求項５の発明によれば、加えて導電性基
体であるタングステンのフィラメントコイルの少なくと
も一対の内部導入線に挟まれているコイル部およびレグ
部のほぼ全体にわたって本発明電子放射性物質を担持し
ていることにより、本発明電子放射性物質の担持量を増
加して長寿命化を図るとともに、フィラメントの断線を
防止する低圧水銀蒸気放電ランプを提供することができ
る。

【０１９３】請求項６の発明によれば、加えて導電性基
体が筒状をなす部分を備えていて、本発明電子放射性物
質が筒状部の内壁に沿って担持されていることにより、
導電性基体がホローカソードの作用をしてグロー放電中
の陰極降下電圧が低下し、これによりスパッタリングが
軽減して、水銀消耗を低減し、長寿命な低圧水銀蒸気放
電ランプを提供することができる。

【０１９４】請求項７の発明によれば、加えて導電性基
体が導電性金属の多孔質体を主体として構成されてお
り、本発明電子放射性物質が多孔質体内に充填されてい
ることにより、電極の小形化を図り、透光性放電容器が
細管であっても熱陰極化した低圧水銀蒸気放電ランプを
提供することができる。

【０１９５】請求項８の発明によれば、加えて一対の電
極の一方に近接して配設された水銀放出構体を備え、少
なくとも一方の電極に本発明電子放射性物質を担持させ
ていることにより、透光性放電容器内にＣＯ_２が残留し
にくい低圧水銀蒸気放電ランプを提供することができ
る。

【０１９６】請求項９の発明によれば、加えて少なくと
も透光性放電容器内に連通する排気管から離間している
方の電極に本発明電子放射性物質を担持させていること
により、透光性放電容器内にＣＯ_２が残留しにくい低圧
水銀蒸気放電ランプを提供することができる。

【０１９７】請求項１０の発明によれば、電子放射性物
質の１次粒子の平均粒径が１０〜５００ｎｍであること
により、少ないグロー放電電力でもグロー・アーク転移
が行われて、電子放射性物質の消耗が少なくなる低圧水
銀蒸気放電ランプを提供することができる。

【０１９８】請求項１1の発明によれば、請求項１ない
し１０の効果を有する照明装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの一実施形態
としての蛍光ランプ示す正面図

【図２】同じく拡大要部正面断面開図

【図３】同じく管端部をさらに拡大して示す拡大要部側
面断面図

【図４】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第２の実施
形態としての環形蛍光ランプの管端部を示す要部側面断
面図

【図５】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第３の実施
形態としての環形蛍光ランプの管端部を示す要部側面断
面図

【図６】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第４の実施
形態における電極を示す中央断面正面図

【図７】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第５の実施
形態における電極を示す中央断面正面図

【図８】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第６の実施
形態における電極を示す中央断面正面図

【図９】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第７の実施
形態における電極を示す中央断面正面図

【図１０】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第８の実
施形態としての細管の直管形蛍光ランプを示す要部縦断
面図

【図１１】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第９の実
施形態としての直管形蛍光ランプを示す要部縦断面図

【図１２】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第１０の
実施形態としての直管形蛍光ランプを示す一部切欠縦断
面図

【図１３】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第１１の
実施形態としての電球形蛍光ランプにおける発光管を展
開状態にして示す一部切欠縦断面図

【図１４】本発明の低圧水銀蒸気放電ランプの第１２の
実施形態としての直管形殺菌ランプを示す要部縦断面図

【図１５】本発明の照明装置の一実施形態としてのコー
ドペンダント形照明器具を示す断面図

【符号の説明】

１…透光性放電容器１ａ…細長い管１ｂ…フレアステム１ｂ１…排気管１ｂ２…フレア２…蛍光体層３…電極３ａ…導電性基体３ａ１…コイル部３ａ２…レグ部３ｂ…電子放射性物質５…内部導入線６…外部導入線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安田丈夫東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内 (72)発明者高原雄一郎東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内 (72)発明者戸田尚之東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内 (72)発明者二神誓一東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内 (72)発明者西村潔東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内Ｆターム(参考） 5C015 AA01 AA04 AA05 BB07 CC01 CC06 CC07 CC08 CC09 CC11 CC15 CC18 CC19 EE01 EE08 UU02 UU03 UU04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】細長い透光性放電容器と；少なくとも一方
はアルカリ土類元素および遷移金属元素の複合酸窒化物
の半導体セラミックスを主体とする１次粒子の平均粒径
が１０μｍ以下の電子放射性物質および電子放射性物質
を担持する導電性基体を備え、透光性放電容器の両端に
封装された一対の電極と；透光性放電容器の内部に封入
されたイオン化媒体と；を具備していることを特徴とす
る低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項２】電子放射性物質は、そのアルカリ土類元素
がＢａを含んでいることを特徴とする請求項１記載の低
圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項３】電子放射性物質は、その遷移金属元素がＴ
ａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｙ、Ｗ、Ｃｅ、Ｎｂ、Ｖ、Ｓ
ｃ、Ｄｙ、Hｏ、Ｈｆ、Ｃｒ、ＭｏおよびＬａのグルー
プから選択された一種または複数種であることを特徴と
する請求項１または２記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項４】導電性基体は、タングステンのコイルフィ
ラメントであることを特徴とする請求項１ないし３のい
ずれか一記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項５】タングステンのコイルフィラメントは、コ
イル部およびコイル部の両端から両側へ延在する一対の
レグ部を備え、透光性放電容器内に離間対向して延在す
る一対の内部導入線間にレグ部で継線されており；電子
放射性物質は、少なくとも一対の内部導入線に挟まれて
いる部分のほぼ全体にわたって担持されている；ことを
特徴とする請求項４記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項６】導電性基体は、筒状をなす部分を備えてお
り；電子放射性物質は、導電性基体の筒状をなす部分の
内壁に沿って担持されている；ことを特徴とする請求項
１ないし３のいずれか一記載の低圧水銀蒸気放電ラン
プ。
【請求項７】導電性基体は、導電性金属からなる多孔質
体を主体として構成されており；電子放射性物質は、導
電性基体の多孔質体内に充填されることにより担持され
ている；ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
一記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項８】一対の電極の一方に近接して配設されてい
る水銀放出構体を具備しており；少なくとも一方の電極
は、アルカリ土類元素および遷移金属元素の複合酸窒化
物の半導体セラミックスを主体とする１次粒子の平均粒
径が１０μｍ以下の電子放射物質および電子放射性物質
を担持する導電性基体を備えている；ことを特徴とする
請求項１ないし７のいずれか一記載の低圧水銀蒸気放電
ランプ。
【請求項９】透光性放電容器は、その内部に連通する排
気管を備えており；一対の電極は、少なくとも排気管か
ら遠い方の電極がアルカリ土類元素および遷移金属元素
の複合酸窒化物の半導体セラミックスを主体とする１次
粒子の平均粒径が１０μｍ以下の電子放射物質および電
子放射性物質を担持する導電性基体を備えている；こと
を特徴とする請求項１ないし７のいずれか一記載の低圧
水銀蒸気放電ランプ。
【請求項１０】電子放射性物質は、１次粒子の平均粒径
が１０〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１な
いし９のいずれか一記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項１１】照明装置本体と；照明装置本体に支持さ
れた請求項１ないし１０のいずれか一記載の低圧水銀蒸
気放電ランプと；を具備していることを特徴とする照明
装置。