JP3074651B2 - 蛍光ランプ - Google Patents

蛍光ランプ

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JP3074651B2
JP3074651B2 JP5623591A JP5623591A JP3074651B2 JP 3074651 B2 JP3074651 B2 JP 3074651B2 JP 5623591 A JP5623591 A JP 5623591A JP 5623591 A JP5623591 A JP 5623591A JP 3074651 B2 JP3074651 B2 JP 3074651B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の目的】
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は高周波点灯の蛍光ランプ
において、電極降下損を減少して高発光効率を達成し、
かつエミッタの消耗を減少させて寿命を延長させたもの
である。
【0003】
【従来の技術】従来、蛍光ランプの発光効率を向上する
ための手段は一例として数十kHzの高周波で点灯する
方法が知られている。その理由は高周波点灯すると発光
に寄与しない陽極降下電圧がほとんど0になるためで、
実際に、この高周波点灯の特徴を生かした管径25mm
で、ランプ長600mm、1200mmおよび1500
mmで、アルゴンを主体とするガスを2〜3Torrの
圧力で封入した高周波点灯用蛍光ランプが用いられてい
る。
【0004】一方、電極の熱収支に着目すると、高周波
点灯では商用周波(50Hz、60Hz)点灯に比べて
加熱の割合が減る。すなわち、蛍光ランプの電極の加熱
メカニズムは陰極サイクルではジュール加熱と陰極降下
によるイオン衝撃の加熱とが関与する。これに対し、陽
極サイクルではジュール加熱と陽極降下による電子衝撃
の加熱とである。従って、陽極降下が0(ゼロ)になる
高周波(数kHz以上)で点灯した場合、陽極サイクル
での電子衝撃による加熱がほとんどなくなるため、同一
ランプ電流で比較すると、高周波点灯の方が商用周波点
灯よりもスポット温度が低くなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、高周波点
灯では電極温度が低くなると熱電子の不足をイオンのγ
効果で補わねばならないので、陰極降下損の増大とエミ
ッタのスパッタによる飛散が多くなる。すなわち、発光
効率の低下と短寿命をもたらす。従って、低い陰極降下
電圧でかつスポット温度が低くても良好に動作するエミ
ッタが要求される。 して、従来から蛍光ランプのエ
ミッタとして(Ba、Ca、Sr)O系エミッタの耐ス
パッタ性を改良するため、上記酸化物の重量を100%
とした場合5重量%前後のZrO2 を添加したものが用
いられており、かつC&C安定器で点灯した場合の寿命
特性から(BaCO3 60.0重量%、SrCO3
39重量%、CaCO3 1.0重量%)、(Ba 4
5重量%、SrCO3 30重量%、CaCO3 25
重量%)、(BaCO3 30重量%、SrCO340
重量%、CaCO3 30重量%)、(BaCO3
0重量%、SrCO3 48重量%、CaCO3 12
重量%)の4座標で囲まれた範囲の組成を基本成分とす
るエミッタが用いられていた。しかし、前述のように高
周波点灯では商用周波点灯に比べて電極の加熱メカニズ
ムが異るため、エミッタの最適な組成が変わると予想さ
れる。しかし、高周波点灯用蛍光ランプのエミッタ組成
については検討がなされていなかった。
【0006】そこで、本発明の課題は高周波点灯による
電極温度の低下にも耐えて良好に作動するエミッタを有
する蛍光ランプを提供することである。
【0007】
【発明の構成】
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明はエミッタ
されたフィラメント電極を封装したバルブ内にアルゴ
を主体とするガスを2ないし3Torr封入してな
り、ランプ電流密度(バルブ断面積当りのランプ電流)
を0.38ないし1.27mA/mm2 の範囲内で10
ないし100kHzの高周波で点灯する蛍光ランプにお
いて、上記エミッタの基本組成を、 A…(BaCO3 50.0重量%、SrCO3
8.0重量%、CaCO312.0重量%) B…(BaCO3 50.0重量%、SrCO3
0.0重量%、CaCO320.0重量%) C…(BaCO3 40.0重量%、SrCO3
5.0重量%、CaCO325.0重量%) D…(BaCO3 40.0重量%、SrCO3
3.0重量%、CaCO317.0重量%) なる4座標で囲まれた範囲内に限定して、低いスポット
温度でも陰極降下電圧の低いエミッタを提供するもので
ある。
【0009】なお、ランプ電流密度は本来バルブ管内径
の断面積から算出されるが、本発明ではバルブの肉厚を
周知の約1mm程度としてバルブ管外径の断面積から算
出している。
【0010】
【作用】本発明者らは研究の結果、エミッタが特定の組
成を有するとき、上述の高周波点灯における低いフィラ
メント温度においてもエミッションが良好で陰極降下損
が少なく、かつスパッタが少ないことを発見した。そこ
で、このようなエミッタの組成範囲を調査して本発明を
完成した。
【0011】
【実施例】以下、本発明の詳細を図1に示す実施例によ
って説明する。(1)は管外径20〜26mmたとえば
25.5mmの直管形ガラスバルブ、(2)はこのバル
ブ(1)の内面に形成された蛍光膜、(3),(3)は
上記バルブ(1)の両端を閉塞する1対のステム、
(4),(4)…はこれら両ステム(3),(3)を貫
通してバルブ(1)内に導入されたそれぞれ1対のリー
ド線、(5),(5)はこれら対をなすリード線
(4),(4)の先端部間にそれぞれ装架されたフィラ
メント電極、(6),(6)は口金である。そして、上
記バルブ(1)内にはアルゴンを主体とするガスを2.
4Torrの圧力で封入してある。
【0012】上記フィラメント電極(5)はたとえば
トリプルコイル(51)にエミッタ(52)を被着して
ある。そして、上記エミッタ(52)は図2に示す3成
分グラフにおいて、つぎの4座標 A…(BaCO3 50.0重量%、SrCO3
8.0重量%、CaCO312.0重量%) B…(BaCO3 50.0重量%、SrCO3
0.0重量%、CaCO320.0重量%) C…(BaCO3 40.0重量%、SrCO3
5.0重量%、CaCO325.0重量%) D…(BaCO3 40.0重量%、SrCO3
3.0重量%、CaCO317.0重量%) で囲まれた範囲内の組成を基本成分とする。
【0013】そして、この蛍光ランプは10〜100k
Hzの高周波たとえば40kHzで200〜400mA
の適宜の電流で点灯する。
【0014】この蛍光ランプを上述の通り高周波点灯す
ると、陽極サイクルにおける電極降下損がほとんど0に
なるので発光効率向上するが、その反面電極温度が大
幅に低下する。しかし、本蛍光ランプはエミッタ(5
2)が上述の範囲の組成を有するので、電極温度が低い
にもかかわらず、エミッションが良好で陰極降下電圧も
低いために発光効率が良く、またエミッタのスパッタが
少なく、管壁黒化も少ない。
【0015】つぎに、本発明において、エミッタの組成
を上述のように限定した理由を説明する。本発明者は各
種組成のエミッタを試作して電極降下電圧および陰極ス
ポットの温度を測定した。まず、エミッタの組成を次表
に示す。表中の単位は重量%である。またBaCO3
SrCO3 、CaCO3 の合計が100%になるように
してある。ZrO2 は基本成分の合計に対する重量%で
示してある。
【0016】
【表1】 さらに、上記表中の各試作品の組成を図2の3成分グラ
フに示す。これら各試作品を40kHzの高周波で20
0〜400mAの管電流(ランプ電流)で点灯し、諸特
性を測定した。まず、第1〜第4の試作品について、陰
極スポットの温度を光高温計を用いて測定した。この結
果を図3に示す。図は横軸に管電流をmAの単位でとり
縦軸に陰極スポットの輝度温度を℃の単位でとったもの
で、実線−は上記第1の試作品、破線−−−−は上記第
2の試作品、鎖線−・−は上記第3の試作品、点線・・
・・は上記第4の試作品のそれぞれの陰極スポットの温
度特性を示す。
【0017】して、本実施例蛍光ランプにおいて、管
電流が200mA未満では電流不足のため光束が低く効
率も低い。また、管電流が400mAを越えると管壁負
荷が高過ぎるため水銀蒸気圧が高くなり過ぎて発光効率
が低下し、かつ光束維持率も悪くなる。そこで、管電流
200〜400mAの範囲において、上述の第3図を検
討すると、上記第1と第2の試作品が最も陰極スポット
の温度が低く、この結果としてエミッションが良好で黒
化が少ないと考えられる。
【0018】つぎに、第1〜第4の試作品について電極
降下電圧を間接測定法で測定した。この結果を図4に示
す。図中、−は上記第1の試作品、破線−−−−は上記
第2の試作品、鎖線−・−は上記第3の試作品、点線は
・・・・は上記第4の試作品のそれぞれ電極降下電圧
特性を示す。
【0019】また、図4において管電流200〜400
mAの範囲において4試作品を比較すると第1および第
2、第3の試作品の順に電極降下電圧が小さいが、その
差は比較的小さい。
【0020】したがって、エミッタの消耗を押え、長寿
命を達成するためには、第1および第2のエミッタが好
ましく、また電極降下電圧を低くし、ランプ発光効率を
向上させるためには、第1、第2および第3のエミッタ
が好ましい。結局、第1または第2のエミッタを用いれ
ば長寿命と発光効率の向上が同時に達成できる。
【0021】して、多くの実験の結果、図2の3成分
グラフにおいて、次の4座標 A…(BaCO3 50.0重量%、SrCO3
8.0重量%、CaCO312.0重量%) B…(BaCO3 50.0重量%、SrCO3
0.0重量%、CaCO320.0重量%) C…(BaCO3 40.0重量%、SrCO3
5.0重量%、CaCO325.0重量%) D…(BaCO3 40.0重量%、SrCO3
3.0重量%、CaCO317.0重量%) で囲まれた範囲はいずれも陰極スポットの温度が低く、
しかもエミッションが良好で電極降下電圧が小さいとと
もに管壁黒化が少なく長寿命である。これに対し、上記
4座標で囲まれた範囲外においては上述の利点がなく、
従来の欠点がある。 そして、本発明において、エミッ
タはBaCO3 、SrCO3 およびCaCO3 の基本3
成分が上述のA、B、CおよびDで囲まれた範囲にあ
り、かつ上記基本3成分の合計が100%であればよ
く、上記基本成分のほかにたとえばZrO2 などの補強
剤あるいは無機結着剤などを含有してもよい。
【0022】さらに、本発明において点灯周波数は10
〜100kHzの範囲内であればいずれも同様な効果が
あり、また、封入ガスの圧力を2〜3Torrの範囲に
種々変更しても同様であった。なお、管電流と管径とを
考慮したランプ電流密度(バルブ断面積あたりのランプ
電流)は0.38ないし1.27mA/mm 2 の範囲
おいても同様であった。さらにフィラメントはダブルコ
イルでもよかった。
【0023】
【発明の効果】このように、本発明はエミッタ被着
たフィラメント電極およびアルゴンを主体とするガス
を封装して、高周波で点灯する蛍光ランプにおいて、エ
ミッタの基本成分の組成を次の、 A…(BaCO3 50.0重量%、SrCO3
8.0重量%、CaCO312.0重量%) B…(BaCO3 50.0重量%、SrCO3
0.0重量%、CaCO320.0重量%) C…(BaCO3 40.0重量%、SrCO3
5.0重量%、CaCO325.0重量%) D…(BaCO3 40.0重量%、SrCO3
3.0重量%、CaCO317.0重量%) なる4座標で囲まれた範囲内に限定したので、高周波点
灯の特徴である低い陰極スポット温度でもエミッション
が良好で、かつ陰極降下電圧が低く押えられスパッタが
少なく、高効率で、管壁黒化少な長寿命の蛍光ラン
プを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による蛍光ランプの一実施例の断面図で
ある。
【図2】本発明におけるエミッタの基本成分の組成範囲
を示すグラフである。
【図3】エミッタの組成例における電極の陰極スポット
温度を示すグラフである。
【図4】エミッタの組成例における電極降下電圧を示す
グラフである。
【符号の説明】
(1)…バルブ (2)…蛍光膜 (3)…ステム (4)…リード線 (5)…電極 (51)…フィラメント (52)…エミッタ (6)…口金
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 61/06 H01J 61/72

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エミッタ被着されたフィラメント電極
    を封装したバルブ内にアルゴンを主体とするガスを2な
    いし3Torr封入してなり、ランプ電流密度(バルブ
    断面積当りのランプ電流)を0.38ないし1.27m
    A/mm2 の範囲内で10ないし100kHzの高周波
    で点灯する蛍光ランプにおいて、上記エミッタは、 A…(BaCO3 50.0重量%、SrCO3
    8.0重量%、CaCO312.0重量%) B…(BaCO3 50.0重量%、SrCO3
    0.0重量%、CaCO320.0重量%) C…(BaCO3 40.0重量%、SrCO3
    5.0重量%、CaCO325.0重量%) D…(BaCO3 40.0重量%、SrCO3
    3.0重量%、CaCO317.0重量%) なる4座標で囲まれた範囲内の組成を基本成分とするこ
    とを特徴とする蛍光ランプ。
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