JP2845921B2 - 低圧放電灯 - Google Patents

低圧放電灯

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低圧放電灯に係り、特にバックライト用蛍
光ランプのような細径の低圧放電灯に関する。
〔従来の技術〕
熱陰極放電灯および冷陰極放電灯については、照明学
会編の照明ハンドブック(昭和53年5月,オーム社)の
第759頁から第760頁に記載されている。また、熱陰極形
の蛍光灯については、同じ文献の第160頁に記載されて
いる。また、熱陰極の構造については、照明学会編のラ
イティングハンドブック(昭和62年11月,オーム社)の
第121頁に記載されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来の熱陰極形低圧放電灯においては、電極を通
電によって加熱するために、1個の電極の両端に接続さ
れた2本のリード線が必要であり、放電管の管端の構造
が複雑になるという欠点があった。特に、放電容器の寸
法が小さい場合には、上記の欠点は致命的であった。な
お、冷陰極形低圧放電灯は、リード線は電極1個につき
1本である場合が多いが、陰極降下電圧が高く、したが
って効率が低いという欠点があった。
また、電流が0.1A以下で、動作中の放電用ガスの圧力
が100Torr以下で、定常点灯状態において陰極を加熱し
ない、いわゆる自己加熱形の熱陰極を有する低圧放電灯
においては、アークスポットが安定に形成されず放電が
不安定になり、かつ寿命が短いという欠点があった。な
お、高圧水銀灯などのように、放電電流が0.5A以上で、
動作中における放電用ガスの圧力が千Torrにもなるいわ
ゆる高輝度放電灯は、自己加熱形の熱陰極であるが、放
電用ガスの圧力が高く、かつ放電電流が大きいので、ア
ークスポットが安定に形成され、従って、1個の熱陰極
に対して1個のリード線方式が可能になる。放電電流が
0.1A以下、放電用ガスの圧力が100Torr以下であるよう
な低圧放電灯においては、アークスポットが安定に形成
できないため、1個の熱陰極に対して1個のリード線方
式は実現されていない。
本発明の目的は、管端部の構造が単純で、放電が安定
で、長寿命で、かつ高効率である低圧放電灯を提供する
ことである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、電子放射物質を塗布したコイルの一端を
支持した構造の熱陰極を使用し、これを一本のリード線
に接続する構成によって達成される。
なお、ここで言う熱陰極とは、陰極降下電圧が60V以
下である電極であり、具体的には、二つの電極を15mm以
下の間隔で設置し、放電を行ったときの放電電圧(実効
値)が60V以下になる電極である。
〔作用〕
電子放射物質を塗布したコイルの一端を支持した構造
の熱陰極にすると、管端の構造が単純になるという利点
も生じる。
前記コイルを中空円筒状にすると、放電始動時にグロ
ーが前期中空内に入り電極が効率良く加熱されるので、
電極を予熱しなくても放電始動特性が良好になる。ま
た、中空内においては飛散した電極物質が再び中空内に
付着して再使用されるので、実質的な電子放射物質の損
耗が少なくなり長寿命になる。前記中空部の内径Dを1m
m以上5mm以下にすると上記の効果は特に著しくなる。す
なわち、Dが1mm未満においてはグローが前期中空内に
入りにくくなり、5mmを越えると熱容量が大きくなって
放電始動電圧が高くなるという欠点が生じる。
上記の効果は、放電用ガスの主成分を希ガスとし、希
ガスの原子量をMとするときTorrで表した希ガスの圧力
が280/M以上で2,000/M以下にすることにより、よりいっ
そう顕著になる。
前記熱電子放射物質としてBa2CaWO6,Ba3Y2WO9,5BaO・
2Al2O3,LaB6の中から選ばれた少なくとも一種を使用す
ると、これらの物質は空気中で安定で、活性化も不要な
ので、電極を高周波加熱などをする必要が無く、ランプ
製造が簡単になるという利点が生じる。また、前記熱電
子放射物質としてBaO,SrOの中から選ばれた少なくとも
一種を使用し、前記BaO,SrOをBa,Srのアルコキシドをも
ちいて電極上で生成する方式にすると、Ba,Srのアルコ
キシドは数百度でBaO,SrOになるので、ランプの管壁加
熱用の熱源だけで良く、電極を高周波加熱などをする必
要が無く、ランプ製造が簡単になるという利点が生じ
る。
〔実施例〕
第1図に、本発明の第1の実施例を示す。直管状の放
電管4の両端に、熱陰極1,2が封入されている。第1図
の実施例に使用した電極の側面図およびコイルの一部を
拡大した断面図を、それぞれ第2図(a)および(b)
に示す。コイル20の一端が電極支持棒24に取付けられて
いる。コイル20は、比較的太いタングステンの一次線21
に比較的細いタングステンの二次線22を緩く巻いた一次
コイルを作り、この一次コイルを素線としてピッチP2、
巻芯径MD2で巻回して二次コイルを形成し、前記二次コ
イルをピッチP3、巻芯径MD3で巻回して三次コイルを形
成した構造である。一次線21は放電電流を支持線24まで
流し、かつコイル20が一端支持に耐えられるような機械
的強度を保持する役割を保持し、この一次線の直径は機
械的な強度のてんから0.03mmを越えることが望ましく、
放電始動時に電極の温度を素早く上昇させるために0.2m
m以下であることが望ましい。二次線22は比較的細く、
安定なアークスポットを形成させる役割を有し、二次線
22の直径は0.01mmから0.03mmの範囲が効果的である。す
なわち、直径が0.01mm以下においてはアークスポットに
よって断線することがあり、0.03mmを越えるとアークス
ポットが不安定になる。第2図(b)に示したように、
電子放射物質23は一次コイル内に充填されているが、二
次コイル内、すなわちMD2の部分にも充填しても良い。
電子放射物質23はBa2CaWO6である。
熱陰極1,2はそれぞれ1本のリード線5,6に接続されて
いる。リード線が1本なので、放電管の管端の構造が単
純になり、製造が簡単であるという利点が生じる。管端
の構造が単純であるという利点は、放電管の内径が8mm
以下の場合にその効果が大になる。
第1図に示したように、電極1,2を放電管4の管軸と
同軸に設けると、電極1,2と放電管4の管壁との距離が
大きくなり、管端の黒化が発生しにくいという利点が生
じる。電極1,2と放電管4とを同軸に設けることが、放
電管4の内径が8mm以下のものにおいて特に有利になる
ことは、前述の放電管4の内径限定の理由からも自明で
ある。
リード線5,6は放電管4の管軸と同軸に設けられてい
る。従来は放電管の管端に口金を設けたり、放電管の管
壁の一部を固定する方法などによって放電管を光学的に
一定な場所に設置していたが、本実施例のように、リー
ド線5,6と放電管4の管軸とが同軸の場合には、リード
線5および6だけによって光学的な位置ぎめが出来、す
なわち、リード線だけでランプを固定できるという利点
が生じる。
放電管1の内面の少なくとも一部に、蛍光体3が塗布
されている。蛍光体塗布膜3が存在する場合には、電極
1,2を挿入する際に電極1,2が蛍光体膜3に接触し蛍光体
が脱落したり、管端の黒化がより目だつので、一つの電
極に1本のリード線を設けた方式が、特に有利になる。
第3図は、本発明の別の実施例の電極で、比較的太い
タングステンの一次線10に比較的細いタングステンの二
次線11を緩く巻いた一次コイルを作り、この一次コイル
を素線として、巻芯径Dを2mmにして密に巻回して中空
円筒状である二次コイルを形成した構造である。すなわ
ち、中空部の内径は2mmになる。一次線の一端14はリー
ド線5あるいは6に接続される。電子放射物質23は一次
コイル内に充填されている。もちろん、電子放射物質は
中空円筒状である二次コイルの外側にも付着していて良
い。この実施例においては、電子放射物質23は、Ba(OC
H32,Ba(OC2H52,Sr(OCH32,Sr(OC2H5から選
ばれた少なくとも一種をコイルに充填し、これを電極を
放電容器に封止する際の加熱や、あるいは放電管の管壁
を加熱することなどによってBaO,SrOに変換することに
よって形成される。上記のように、Ba,Srのアルコキシ
ドをもちいて電極上でBaO,SrOを生成する方式にする
と、Ba,Srのアルコキシドは数百度でBaO,SrOになるの
で、ランプの管壁加熱用の熱源だけで良く、電極を高周
波加熱などをする必要が無く、ランプ製造が簡単になる
という利点が生じる。
第1図において、電極として第3図の構造のものを使
用し、放電管4を内径5.7mm、長さ270mmのソーダガラス
管とし、内面に蛍光体3として希土類蛍光体Y2O3:Eu、M
gAl11O19:Ce,Tb、3Sr3(PO4・CaCl2の混合物を塗布
した。放電用ガスは、10Torrのアルゴンと水銀蒸気であ
る。
上記の本発明の低圧放電灯を30kHz,20mAの放電電流で
点灯したところ、放電始動時にはグローが円筒の中空部
に入り、良好な始動特性を示し、電極1,2は、陰極降下
電圧が16Vの熱陰極として安定に動作し、円筒によって
アークが絞られアークスポットも安定であり、輝度は12
000ntが得られ、冷陰極蛍光ランプの約1.7倍の効率が得
られた。また、リード線5,6だけによって放電灯を固定
するだけで、光学的に最適な位置を保つ事ができた。こ
のように、単純な支持構造で光学的位置を確保できるの
で、薄形化が強く要求される液晶用のバックラに最適で
ある。
前記の実施例では一本の支持線を使用した場合につい
て述べたが、支持線が二本であっても電極の一端のみを
支える構造の電極なので、構造は従来よりもはるかに単
純になる。
第4図は、本発明の別の実施例で、電極支持線を折り
曲げて電極の先端部が放電灯の管端部を向くようにした
ものである。電極の一端だけを支持しているので上記の
ような支持線の折り曲げが容易に可能になる。この実施
例では放電管の管端部も充分に発光するという利点が生
じる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、放電始動特性が良好で、放電が安定
で、長寿命で、かつ高効率である低圧放電灯が得られ
る。また、単純な管端構造の低圧放電灯が得られ、製造
方法が簡単になり、放電灯の取りつけも容易になるとい
う利点が生じる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第4図は本発明の本発明の一実施例の断面
図、第2(a)および(b)は本発明の実施例の電極の
側面図およびコイルの一部分の拡大断面図、第3図は本
発明の実施例の電極の断面図である。 1,2……熱陰極、20……コイル、10,21……一次線、11,2
2……二次線、13……中空部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−288366(JP,A) 実開 昭61−42772(JP,U) 特公 昭50−29588(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01J 61/067 H01J 61/073

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一次線(21)に二次線(22)を緩く巻いた
    一次コイルを素線として巻き回して形成した二次コイル
    を巻き回して形成した三次コイルとし、かつ、電子放射
    物質が設けられ、かつ、中空円筒形状を成す第1、第2
    のコイル(20)を、それぞれが1本の第1、第2のリー
    ド線(5,6)の一端部側にそれぞれ設け、前記第1のリ
    ード線(5)と第1のコイル(20)との対をその内面に
    蛍光体層が設けられた放電管(4)の一端に設け、前記
    第2のリード線(6)と第2のコイル(20)との対を前
    記放電管(4)の他端側に設けたことを特徴とする低圧
    放電灯。
  2. 【請求項2】熱陰極形放電灯であることを特徴とする請
    求項1記載の低圧放電灯。
  3. 【請求項3】バックライト用であることを特徴とする請
    求項1,2のいずれかに記載の低圧放電灯。
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