JP4042035B2

JP4042035B2 - グロー放電ランプおよび照明器具

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Publication number: JP4042035B2
Application number: JP2002054695A
Authority: JP
Inventors: 明子斉藤; 啓之松永; 滋大澤; 孝依藤; 満塩崎; 昌裕泉
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: JP2003051391A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光ランプなどを始動するグロースタータとして好適なグロー放電ランプおよびこれを用いた照明器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
グロー放電ランプは、蛍光ランプなどの放電ランプを始動するのにグロースタータや表示ランプとして従来から多用されている。
【０００３】
ところが、グロースタータなどのグロー放電ランプは、暗所中における点灯所要時間が長くなる傾向があるために、それを改善する必要がある。点灯所要時間は、グロースタータの場合、放電遅れ時間、グロー放電持続時間、閉止時間およびパルス発生時間の和である。暗所中で点灯所要時間が長くなるのは、初期電子の供給が不足するために、放電遅れ時間が長くなるからである。
【０００４】
そこで、従来は、以下に示す放射性同位元素を用いた手段により放電遅れ時間を改善している。
【０００５】
^１４７Ｐｍなどの放射性同位元素の微量を電極近傍に塗布したり、電気化学的に被覆し、さらにＮｉなどの金属を鍍金したりする（従来技術１）。
【０００６】
^８５Ｋｒ、^３Ｈなどの気体性放射性同位元素を放電容器内にイオン化充填ガスとして封入する（従来技術２）。
【０００７】
従来技術１、２は、そのいずれも放射性同位元素により常時放電容器内をイオン化しておくことができ、これにより点灯時には速やかに放電が開始されるので、放電遅れ時間に対する改善効果は顕著である。しかしながら、放射性物質を使用する場合、それがたとえ微量であったとしても、製造上および取り扱い上放射線安全基準を満たす施設と安全取り扱いのための厳格な管理とが要求されるという問題がある。
【０００８】
これに対して、放射性同位元素を用いない手段も模索されていて、特開平１０−２５５７２４号公報には、長残光性を示す蛍光体を用いて暗所中において残光を電極表面部に入射させることで光電子放出により初期電子を供給して放電遅れ時間を改善する技術が開示されている（従来技術３）。
【０００９】
従来技術３は、放射性物質を用いないので、前述した問題に対して効果的である。ところが、長残光性を示す蛍光体とはいうものの、所要の残光量を維持できる期間には限度がある。上記文献においては、ＦＬ１５形蛍光ランプによる１００ｌｘ、３０分間光照射後暗所中放置６０時間（２．５日）ないし９０時間（３．７５日）経過までが限度である旨記載されている。
【００１０】
また、特開昭５４−６４８７３号公報には、電気めっきなどによって電極を亜鉛で被覆したことにより、暗所における始動時間を短縮する技術が開示されている（従来技術４）。
【００１１】
従来技術４は、グロー放電により亜鉛の表面層がスパッタし、それにより清浄なかなり活性な表面が形成される。また、飛散した亜鉛原子がガス中の不純物ガスを吸着してガラス管内壁に付着し、ガスを清浄化するとともにガラス管からの不純物ガスの放出も抑える。これらにより、電極表面から初期電子が放出されやすくなる旨記載されている。そうして、従来技術４によれば、上記した従来技術１ないし３の問題が解消する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、本発明者の研究によると、従来技術４においては、亜鉛の膜厚の大きさによって放電開始確率が変化し、亜鉛を用いさえすれば問題を解決できるということではないことが分かった。
【００１３】
また、電極活性剤に亜鉛を用いることにより、放電開始電圧を低下することができるが、グロー放電を繰り返すうちに寿命中に電極活性剤が徐々に消耗していき、放電開始電圧が上昇して放電しにくくなり、その結果放電所要時間が長くなるという問題がある。
【００１４】
本発明は、点灯所要時間を短縮して暗所条件下における始動特性を改善したグロー放電ランプを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を達成するための手段】
本発明のグロー放電ランプは、放電容器と；放電容器内に封装された固定電極に離間対向する位置になるように棒状金属に係止され前記固定電極との接触部と前記棒状金属との溶接部とを有してなる可動電極と；放電容器内に封入された希ガスを主体とする放電媒体と；可動電極に形成された厚さ１．０〜２０μｍの亜鉛を主成分とする金属膜からなり、前記溶接部および接触部において前記膜厚を小さくするとともに、水素吸蔵量が０．１〜５０ＰＰＭの範囲内にある電極活性剤と；を具備していることを特徴としている。
【００１６】
本発明の特徴点は、放射性同位元素を用いないグロー放電ランプとするために、可動電極に形成された亜鉛を主成分とする金属膜からなる電極活性剤を用い、この金属膜の膜厚を所定範囲内に規定した点にある。また、水素のガス放出を低減した亜鉛を用いて構成されたグロー放電ランプを規定している。
【００１７】
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。本発明のグロー放電ランプは、上記のように放電容器、固定電極および可動電極からなる一対の電極、放電媒体および亜鉛を構成要素として備えていて、表示用グローランプ、グロースタータなどグロー放電を生起して作動する放電ランプを包含する。以下、構成要素ごとに説明する。
【００１８】
＜放電容器について＞
【００１９】
放電容器は、気密性、加工性および好ましくは耐熱性を備えた材料たとえばガラスから形成され、内部に放電空間を有している。また、ガラス材料の中でも軟質ガラスが加工性およびコストの面で優れている。
【００２０】
＜一対の電極について＞
【００２１】
一対の電極は、電極活性剤を備えていない、いわゆる冷陰極を用いることができる。グロー放電ランプがグロースタータの場合には、少なくともその一方がバイメタルを備えた可動電極からなり、放電容器内に封装されている。すなわち、一対の電極の一方が可動電極、他方が固定電極からなる態様および双方の電極が可動電極からなる態様のいずれであってもよい。グロースタータとして好適なバイメタルとしては、たとえばＦｅ−Ｎｉ合金からなる薄板と、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｆｅ合金、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｎｉ合金またはＣｒ−Ｃｕ−Ｎｉ合金からなる薄板とを直接または中間の熱膨張率を有する第３の薄板を間に介在させて間接に、溶接などにより張り合わせて形成したものを用いることができる。そして、電極間に生じたグロー放電の発生熱により可動電極が温度上昇に伴って変位して温度が５０〜１５０℃になったときに一対の電極が接触する。接触により電極間が短絡されるので、グロー放電が停止すると、再び一対の電極は離間する。
【００２２】
また、一対の電極は、グロースタータの場合、グロー放電の持続時間がなるべく短くなるように、その電極間距離を０．１〜２．０ｍｍ程度になるように設定する。
【００２３】
さらに、一対の電極を所定の電極間距離を保持して放電容器内の所定の位置に封装するために、ステムを用いて予め所定の電極間距離に組み立てたマウントを使用することができる。ステムは、フレアステム、ビードステムなど適宜用いることができる。なお、電極間のステム表面で沿面放電が発生してパルス電圧が低下するのを抑制するために、当該部分の表面を絶縁物質で被覆することができる。
【００２４】
＜放電媒体について＞
【００２５】
放電媒体は、希ガスを主体とするもので、放電容器内に封入される。希ガスとしては、一般的にはアルゴンを用いるが、グロー放電電流を増加させる目的、または寿命中の再動作電圧低下を抑制する目的で、アルゴンに水素または有機ガスなどを混合することができる。あるいは、アルゴンに代えてネオンまたはネオン・アルゴンのペニング効果を利用した混合ガスを用いることもできる。さらに、アルゴンと、クリプトンおよびまたはキセノンとの混合ガスを用いることもできる。
【００２６】
＜電極活性剤について＞
【００２７】
電極活性剤は亜鉛を主成分とする金属膜（以下、便宜上「亜鉛膜」という。）からなり、可動電極の表面を被覆するように形成される。亜鉛膜を形成するには、たとえば電気めっき、真空蒸着、ＣＶＤ、イオンプレーティングなどの手段を用いることによって、所望の膜厚に制御しやすくて、緻密で、しかも不純物の混入が少ない亜鉛膜を形成することができる。しかし、電気めっきによるのが最も経済的である。なお、融解（溶解）めっきによって亜鉛膜を形成すると、膜厚が厚くなりすぎるとともに、緻密な膜を得ることができないため、亜鉛膜からの不純ガス放出量多くなり、返って始動特性が低下する。
【００２８】
また、亜鉛膜は、その膜厚が１．０〜２０μｍの範囲でなければならない。しかし、好ましくは２．５〜１０μｍの範囲である。膜厚が２．５μｍ未満であると、点滅に伴う亜鉛のスパッタが多くなって、始動特性が低下し、さらに膜厚が１．０μｍ未満になると、この特性低下が顕著に現れる。また、亜鉛膜が１０μｍを超えると、当該膜からの不純ガスの放出量が多くなって、これまた始動特性が低下し、さらに膜厚が２０μｍを超えると、この特性低下が顕著に現れる。亜鉛膜の膜厚は、より好ましくは３〜７μｍの範囲であり、最適には４．５〜５．５μm程度である。
【００２９】
さらに、亜鉛膜の一部を酸化させて酸化亜鉛などを形成することができる。酸化亜鉛があると、Ｅｘｏ電子またはＭａｌｔｅｒ効果が発生しやすくなり、このため暗所条件下における始動特性が向上する。亜鉛を主成分とする金属は、亜鉛単体でもよいが、たとえばＡｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇｅ、Ｌａ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｔｉ、ＷおよびＺｒのグループから選択された一種または複数種を副成分（５０質量％未満）とすることができ、これら副成分と亜鉛との合金であってもよい。
【００３０】
＜その他の構成について＞
【００３１】
本発明の必須要素ではないが、所望により以下の構成を選択的に付加することができる。
【００３２】
１．ケースについて
【００３３】
ケースは、グロースタータを機械的に保護するために、放電容器の周囲を包囲するものである。また、ケースは、金属、合成樹脂またはセラミックスなど所要の機械的強度を有する材料で形成される。さらに、ケースは、グロースタータをソケットに対する着脱を容易にするために、摘みやすいようにすべり止めの突条を形成することができる。
【００３４】
２．口金について
【００３５】
口金は、適合蛍光ランプの定格に応じてねじ口金たとえばＥ１７形またはピン口金たとえばＰ２１形などを用いることができる。
【００３６】
＜水素のガス放出について＞
【００３７】
点灯管などのように放電容器の内容積が小さいグロー放電ランプにおいては、電極などの封装部材から放出される吸蔵ガスのグロー放電ランプのランプ特性に与える影響が相対的に大きいので、ガス放出が極力少なくなるようにする必要がある。
【００３８】
一方、電極活性剤として亜鉛がすこぶる好適であることは、上記において理解できるところである。また、亜鉛は、電気めっきにより電極に被着させることによって、電極に配設するのが効果的である。
【００３９】
ところが、亜鉛を電気めっきにより製造する場合であっても、めっきの際の電流密度が水素のガス放出性能に大きく影響することが分った。すなわち、大きな電流密度で亜鉛膜を電気めっきにより形成した電極を封装したグロー放電ランプは、初期点滅後に放電遅れが生じる。これは電気めっきの際の電流密度が大きいと、めっきの速度が早くなるものの、形成される金属膜の組織が粗くなって、吸蔵水素量が多くなる。そして、グロー放電ランプが動作すると、吸蔵されていた水素の放出量が多いために、放電開始電圧が上昇して放電遅れが生じるものと考えられる。
【００４０】
そこで、本発明者は、上記の考察に基づいて検討の結果、１〜１５Ａ／ｄｍ^２の電流密度の範囲内で電気めっきを行なって形成した亜鉛膜は、その組織が緻密になり、吸蔵水素が少なくなる。特に、金属膜の膜厚を１．０〜１０μｍの範囲内とすることによって吸蔵水素を確実に抑制することが可能となる。金属膜の膜厚が１０μｍを超えると、金属膜中の吸蔵水素の絶対量が多くなり、働程中に放電開始電圧が上昇してしまう。このように吸蔵水素の少ない金属膜が配設された電極を組み込んで製造されたグロー放電ランプは、働程中の水素のガス放出が実用上差し支えない範囲にまで低減する。また、上記の範囲内であれば、亜鉛の析出効率も比較的高く、工業的生産に耐えることができる。なお、好適には１〜１０Ａ／ｄｍ^２であり、最適には５Ａ／ｄｍ^２前後の範囲である。
【００４１】
これに対して、電気めっきの際の電流密度が１５Ａ／ｄｍ ^２を超えると、電気めっきの生産効率は高くなる。しかしながら、亜鉛の組織が粗くなりすぎて、水素のガス放出が著しくなり、点灯管のように放電容器の内容積が小さいグロー放電ランプにおいては、水素のガス放出が許容範囲を逸脱してしまう。反対に、電流密度が１Ａ／ｄｍ ^２未満になると、生産効率が低下しすぎるために、実用的でなくなる。
【００４２】
そして、亜鉛単体を電気めっきする場合には、めっき効率が低いため、水素吸蔵量が１００ＰＰＭ程度になることがある。しかし、水素ガスの吸蔵量は、上記のように電気めっきの際の電流密度を調整することや、最適なめっき材料を選択することなどによってある程度まで抑制可能であることが分かった。
【００４３】
ところで、グロースタータなどのグロー放電ランプにおいては、水素の放出量が多いと、放電開始電圧が高くなるという不具合がある。しかし、電気めっきされた電極部分の水素吸蔵量を５０ＰＰＭ以下に抑えれば、実用上差し支えないことが分かった。また、水素吸蔵量を０．１ＰＰＭ未満にすることは製造上困難である理由から、本発明では、水素吸蔵量の範囲を０．１〜５０ＰＰＭと規定した。しかし、好適な範囲は０．１〜１８ＰＰＭの範囲内、最適な範囲は１．０〜１０ＰＰＭの範囲内である。ここで、水素吸蔵量は、電極活性剤が形成された部分の電極および電極活性剤における全質量（ｇ）あたりの水素の質量（μｇ）で表され、ＰＰＭに代わってμｇ／ｇで表してもよい。
【００４４】
亜鉛膜が形成された電極の吸蔵ガス濃度は、次の方法で調査した。電流密度が１〜１０Ａ／ｄｍ ^２の範囲内で電気めっきされた膜厚０．１〜１０μ m の亜鉛膜を固定電極の線材表面に形成した試料を用意し、この試料をＴＤＳ絶対定量値で重量換算して求めた。このとき、試料の温度が室温（約２５℃）から８００℃まで上昇するように加熱し、試料から放出された水素ガスの質量を検出した。亜鉛膜が亜鉛単体の場合には、水素吸蔵量（濃度）は、２．７８μｇ／ｇであった。したがって、亜鉛膜から放出される水素ガスは所定量に抑制することが可能であることが確かめられ、グロースタータとしての使用に適するものであった。
【００４５】
また、電極活性剤である亜鉛膜中の水素吸蔵量は、１０〜３００ＰＰＭ（μｇ／ｇ）の範囲内とするのが好ましい。
【００４６】
＜本発明の作用について＞
【００４７】
本発明においては、亜鉛膜からなる電極活性剤が活性化して電子を放射しやすくなる。このため、グロー放電ランプの暗所条件下における始動特性を改善することができる。しかも、膜厚および水素吸蔵量を所定範囲に規制した亜鉛膜を具備していることにより、スパッタリングに伴って亜鉛などの消耗する量が少なくなるとともに、亜鉛膜からの水素ガスなどの不純ガスの放出量も少なくなり、したがって亜鉛膜による電子放出作用を寿命中良好に継続する。
【００４８】
請求項２の発明のグロー放電ランプは、請求項１記載のグロー放電ランプにおいて、放電媒体は、水素を０．０５〜１０％含有していることを特徴としている。
【００４９】
本発明は、放電媒体中に含有されている水素の量を所定範囲にしてグロー放電ランプの特性が所望値範囲になるようにした構成を規定している。すなわち、放電媒体中に水素が含有されていると、放電遅れが生じたり放電開始電圧が上昇したりするので、一般的には水素を除去しようとしている。しかしながら、水素の含有に伴う放電開始電圧の上昇は、再動作電圧が低すぎる場合には、改善手段になり得ることが分った。たとえば、放電媒体がネオンを主体として構成されている場合、働程中に再動作電圧が低下していく傾向が見られ、極端な場合には規格値から逸脱する虞がある。
【００５０】
本発明においては、水素の含有量を分圧で上記のように規定することにより、再動作電圧の低下傾向を相殺して常に再動作電圧を所要範囲内に収めることができる。放電媒体中の水素含有量の好適な範囲は０．１〜１０％、最適範囲は０．５〜５％である。なお、放電媒体中の水素の含有量は、質量分析計を用いて放電媒体を分析するものとする。また、働程中に亜鉛などからガス放出された水素は、ゲッターが放電容器の内部に配設される場合、ゲッターに吸着されるが、亜鉛膜の電極活性剤に吸蔵されていた水素が徐々に放出されることにより、減少分を補うことができる。この場合、放電容器に封装される前の亜鉛を形成した電極に対する水素の吸蔵量は、０．１〜５０ＰＰＭ（電極１ｇ当り０．１〜５０μｇ）が適当である。この水素の放電媒体中の分圧は、放電容器の内容積あたりの分圧で表すと、０．０１８〜１．８ｔｏｒｒ／ｃｍ ^３の範囲内とするのが好ましい。
【００５１】
請求項３の発明の照明器具は、照明器具本体と；照明器具本体に配設された請求項１または２記載のグロー放電ランプと；を具備していることを特徴としている。
【００５２】
本発明において、「照明器具本体」とは、照明器具からグロー放電ランプを除いた残余の部分をいう。照明器具は、その用途および構造を問わない。グロー放電ランプがグロースタータの場合には、たとえば蛍光ランプが照明器具本体に配設され、グロースタータで蛍光ランプを始動し、点灯する。グロー放電ランプが表示用グロー放電ランプの場合には、それ自体が光源となる。
【００５３】
【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。
【００５４】
図１は、本発明のグロー放電ランプの第１の実施形態としてのグロースタータを示す正面図である。
【００５５】
図２は、同じく電極マウントを示す拡大正面図である。
【００５６】
各図において、１は放電容器、２は固定電極、３は可動電極、４は電極活性剤、５はケース、６は口金、７は雑音防止コンデンサである。本実施形態は、Ｐ形グロースタータである。すなわち、グロースタータがＰ形の場合は、ケース５内に雑音防止コンデンサ７を内蔵するとともに、口金６がＰ２１形のピン口金であるという外観上の特徴がある。
【００５７】
放電容器１は、軟質ガラスからなり、ガラスバルブ１ａ、ステム部１ｂおよび排気チップオフ部１ｃを備え、内部に放電空間１ｄが形成されている。ガラスバルブ１ａは、図示しないが、予め一端に開口端、他端に相対的に細管の排気管が一体に形成されている。ステム部１ｂは、後述するフレアステムＨＳをガラスバルブ１ａの開口端に封着してガラスバルブと一体化されている。排気チップオフ部１ｃは、ガラスバルブの他端に形成された排気管をチップオフした際に形成される。
【００５８】
放電容器１の内部には、放電媒体としてアルゴンを封入している。
【００５９】
固定電極２および可動電極３は、図２に示すように、予め電極マウントＥＭとして組み立てられ、これをガラスバルブ１ａの開口端に封着することによって放電容器１内の所定の位置に気密に支持されている。すなわち、電極マウントＥＭは、フレアステムＨＳ、固定電極２、可動電極３、外部導入線ＯＬ１、ＯＬ２、電極活性剤４を所定の位置関係に組み立てて構成されている。そして、フレアステムＨＳのフレアの部分をガラスバルブ１ａの開口端に封着することにより、放電容器１が形成されるとともに、固定電極２および可動電極３を放電容器１内に封装している。
【００６０】
固定電極２は、棒状金属からなり、基端がフレアステムＨＳに封着され、外部導入線ＯＬ１に接続している。
【００６１】
可動電極３は、棒状金属３ａおよびバイメタル３ｂからなる。棒状金属３ａは、固定電極２より長く、その基端がフレアステムＨＳの固定電極２に離間対向する位置に封着され、外部導入線ＯＬ２に接続している。また、バイメタル３ｂは、く字状に屈曲され、図２において上側の端部が棒状金属３ａの上部に溶接され、冷却状態においては下側の端部が棒状金属３ａに当接して係止している。
【００６２】
電極活性剤４は、膜厚が１．０〜２０μmの亜鉛膜からなり、バイメタル３ｂの表面に形成されている。また、亜鉛膜の一部が酸化亜鉛を形成している。
【００６３】
ケース５は、酸化チタン微粒子を適量添加して適度の光拡散性にしたポリカーボネート樹脂を成形して有底筒状に成形してなり、開口端に口金６が係合し、かつ、接着剤により固着されている。また、頭部周縁に摘み用のローレット部５ｂを備えている。
【００６４】
口金６は、絶縁基板６ｂおよび一対の口金ピン６ｃ、６ｃから構成されている。絶縁基板６ｂは、ケース５開口端を閉塞している。一対の口金ピン６ｃ、６ｃは、絶縁基板６ｂに離間対向して固着されていて、ケース５の外部に突出した係止突部６ｃ１と、ケース５の内部に突出する接続部６ｃ２を備えている。
【００６５】
雑音防止コンデンサ７は、そのリード線７ａを介して固定電極２および可動電極３に対して並列接続されるように一対のピン６ｃ、６ｃの接続部６ｃ１に接続している。
【００６６】
図３は、本発明のグロー放電ランプの第１の実施形態としてのグロースタータにおいて亜鉛膜厚と放電開始確率の関係を示すグラフである。図において、横軸は亜鉛膜厚（μm）を、縦軸は放電開始確率（％）を、それぞれ示す。なお、測定に際して、電極活性剤４の亜鉛膜の膜厚を本発明の範囲内および範囲外まで変化した４０Ｗ形蛍光ランプ用のグロースタータの試作品を製作し、この試作品について放電開始確率を測定した結果に基づいて図３は作成されている。試験は、同一膜厚で製造された試験品２０個について、点灯初期と、２５秒オン、３５秒オフの点滅６０００回後に暗所１５時間放置後とにおいて、下限電圧である１８０Ｖを印加して行なった。図中、曲線Ａは点灯初期、曲線Ｂは点滅６０００回後、の放電開始確率をそれぞれ示す。なお、「放電開始確率」とは、常温（２５℃）の暗所で８秒以内に４０Ｗ形蛍光ランプが点灯開始する確率をいう。
【００６７】
図に示されているように、点灯初期においては、亜鉛膜が支持されているので、その膜厚が１〜１５μｍであれば、いずれの試作品も１００％放電開始し、さらに２０μｍでも約９０％が放電を開始する。これに対して、点滅６０００回後においては、膜厚が２０μm超になると、放電開始確率が約７０％に低下するので、不可である。また、膜厚が１．０μm未満になると、放電開始確率が顕著に低下傾向を示すとともに、亜鉛の付着量が少ないため、寿命が短縮するので、不可である。亜鉛膜の膜厚が３〜７μｍであれば、放電開始確率および寿命がともに良好になるので、好適である。さらに、膜厚４．５〜５．５μｍであれば、加えて放電開始確率がほぼ１００％になるので、最適である。
【００６８】
以下、図４ないし図６を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。なお、各図において、図１および図２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。
【００６９】
図４は、本発明のグロー放電ランプの第２の実施形態としてのグロースタータを示す正面図である。
【００７０】
図５は、同じく要部断面正面図である。本実施形態は、Ｅ形グロースタータである。ケース５は、酸化チタン微粒子を適量添加して適度の光拡散性にしたポリカーボネート樹脂またはユリア樹脂を成形して有底筒状に形成されているとともに、周側縁に複数の突条５ａを形成している。そして、その内部に一対の電極２、３および電極活性剤４を封装し、放電媒体を封入してなる放電容器１を収納する。
【００７１】
放電媒体は、分圧でネオン９０％、キセノン１０％の混合ガスを室温で２６６０Ｐａ封入している。
【００７２】
電極活性剤４は、膜厚が１．０〜１０μｍの亜鉛単体の金属膜からなり、可動電極３のバイメタル３ｂに電気メッキにより形成されている。なお、この電極活性剤４としての金属膜上にバリウムアザイドＢａＮ６を塗布し、加熱分解させて電極活性剤としてのバリウムＢａを得てもよい。
【００７３】
口金６は、Ｅ１７形ねじ口金からなり、ケース５の開口端に装着し、かつ、ケース５の開口端に加締めて固着している。図中６ａは加締め痕で、加締め時に形成されたものである。
【００７４】
次に、本実施形態のグロースタータとして１００Ｖ、３０Ｗ環形蛍光ランプ用グロースタータを試作して、比較例とともに暗所点灯特性を評価した結果について説明する。なお、比較例は、電極活性剤４の膜厚が０．５μｍである以外は本実施形態と同一仕様である。そして、点灯初期に暗所１５時間放置後、印加電圧９４Ｖにおいて放電開始確率および放電遅延時間を測定した。次に、２５秒オン、３５秒オフによる点滅６０００回後に上記と同様の測定を行なった。
【００７５】
その結果、本実施形態の場合、点灯初期および点滅６０００回後のいずれにおいても、１００％が放電遅れ時間なく放電開始した。これに対して、比較例の場合は、初期は本実施形態と同様であったが、点滅６０００回後になると、全体の２０％が放電開始まで３０秒以上を要した。これは、比較例の電極活性剤の膜厚が小さいためにスパッタによって消失したためと考えられる。
【００７６】
なお、上記実施形態において、ケース５の上端部に透孔を形成して、外光を放電容器１に照射させることにより、亜鉛を主成分とする金属膜からなる電極活性剤４の活性作用を促進させて放電開始時間の遅れをより一層抑制することができる。
【００７７】
また、バイメタル３ｂに形成された電極活性剤４の膜厚分布を変化させて、寿命特性または電気特性を最適化することも可能である。すなわち、バイメタル３ｂの棒状金属３ａとの溶接部および固定電極２との接触部の電極活性剤４の膜厚を小さくすることで、電極活性剤４の金属膜中の吸蔵水素が放出される量を少なくすることができ、放電開始電圧の上昇を抑制することが可能である。
【００７８】
図６は、本発明のグロー放電ランプの第３の実施形態としての表示用グロー放電ランプおけるワイヤバルブを示す正面図である。
【００７９】
一対の電極２、２は、いずれも固定電極からなる。電極活性剤４は、膜厚が２．５〜１０μmの亜鉛膜からなる。
【００８０】
図７は、本発明の第１の実施形態において、異なる電流密度で電極活性剤である亜鉛を主成分とする金属膜を電気めっきした電極について水素放出量を測定した結果を示すグラフである。図において、横軸は電流密度１０Ａ／ｄｍ^２および５Ａ／ｄｍ^２のそれぞれ９個のサンプルを、縦軸は水素放出量（相対値）を、それぞれ示す。なお、電極活性剤４は、図１のバイメタル３ｂの表面に亜鉛合金として電気めっきしている。そして、各９本の電極を真空中にセットし、１０００℃まで加熱してガスを放出させ、質量分析計で水素量を求めた。
【００８１】
図から明らかなように、小さい電流密度で電気めっきした方が水素放出量が少ない。そうして、これらと同一仕様の電極を用いて点灯管を製造した結果、点滅６０００回でも暗黒中における点灯遅延時間は所望の程度に短かった。なお、電流密度が１．０〜１５Ａ／ｄｍ^２の範囲内における電気めっきにより亜鉛単体を金属膜として形成した場合には、図７の実験結果と比較して若干水素放出量の上昇が見られたが、グロースタータとしての使用には影響がない程度の相違であることが実験により確認できた。しかし、電流密度が１５Ａ／ｄｍ^２を超えて電気めっきされた亜鉛単体の金属膜の場合には、水素放出量が多くなり過ぎて放電開始電圧が所定値を超えるため、グロースタータとしての使用には不適であった。
【００８２】
また、以上説明した本発明の第１の実施形態における点灯管は、そのいずれも放電容器の内面にスパッタにより薄膜体が形成されていたので、放電容器を破壊して、内面に付着していた薄膜体を剥がして分析したところ、亜鉛を主体とするもので、亜鉛薄膜体を構成していることが判明した。そして、亜鉛薄膜体には水素が吸着していた。なお、亜鉛薄膜体は、一部が酸化していた。
【００８３】
さらに、本発明の第１の実施形態における点灯管に封入されているネオンおよびキセノンを主体とする放電媒体中の水素量を分析した結果、水素は０．３〜２．８％であった。
【００８４】
図８は、本発明のグロー放電ランプの第４の実施形態としてのグロースタータの電極マウントを示す拡大正面図である。本実施形態は、膜厚１．０〜１０μｍの亜鉛単体の金属膜からなる電極活性剤４を固定電極２に支持させているものである。電極活性剤４は、固定電極２に支持させても、所期の作用、効果を奏する。加えて、使用する材料に対する制約が可動電極３にくらべて固定電極２は少ないので、亜鉛と反応しにくい金属を固定電極２の材質に選択することが可能になる。そのため、下地層を必要としなくなるので、製造が容易で、コストも低く抑えることが可能になる。また、固定電極２の形状はほぼ線状であるため、電気めっきしやすいという利点もある。
【００８５】
この場合、電極活性剤４としての金属膜を構成する亜鉛が固定電極２内に拡散していることが確認された。拡散の深さは、固定電極２を構成するニッケル製の線材表面から０．０５〜０．５μｍの範囲であった。この拡散により、電極活性剤４はより強固に固定電極２に支持されることになり、耐スパッタ性も向上することになる。
【００８６】
なお、この固定電極２に形成された電極活性剤４の膜厚分布を変化させて、寿命特性を最適化することも可能である。すなわち、固定電極２の一方の側面方向の膜厚が大きくなるように電極活性剤４の金属膜を電気めっきし、この膜厚の大きい側に可動電極３が対向するようにフレアステムＨＳに両電極２、３を封着する。このように、可動電極３側の電極活性剤４の膜厚が大きくなるように電極活性剤４の金属膜を電気めっきすることによって、バイメタル３ｂとの放電および接触によるスパッタが発生しても、寿命期間中の電極活性剤４の残存量を確保することが可能となる。また、電極活性剤４の金属膜中の吸蔵水素が放出される量を少なくする必要がある場合には、反対に可動電極３側の電極活性剤４の膜厚が小さくなるようにしてもよい。
【００８７】
図９は、本発明のグロー放電ランプの第５の実施形態としてのグロースタータの電極マウントを示す拡大正面図である。本実施形態は、膜厚１．０〜１０μｍの亜鉛単体の金属膜からなる電極活性剤４を固定電極２および可動電極３のバイメタル３ｂに支持させているものであるが、電極活性剤４を部分的に形成させて電気特性を最適化したものである。
【００８８】
すなわち、バイメタル３ｂに形成された電極活性剤４は、バイメタル３ｂの棒状金属３ａとの溶接部および固定電極２との接触部には電極活性剤４が形成されていない。また、固定電極２のバイメタル３ｂとの接触部に電極活性剤４が形成されていない。このように電極活性剤４を部分的に形成することで、電極活性剤４の金属膜中の吸蔵水素が放出される量を少なくすることができ、放電開始電圧の上昇を抑制することが可能である。特に、バイメタル３ｂと棒状金属３ａとの溶接部には、溶接時に不純ガスが電極活性剤４に吸蔵される可能性が高く、また電極活性剤４が形成された個所を溶接することが困難であるため、この溶接部には電極活性剤４を形成しないことが好ましい。
【００８９】
図１０は、本発明の照明器具の一実施形態としての蛍光灯ペンダントを示す一部断面正面図である。
【００９０】
図において、１１は照明器具本体、１２、１３はグロースタータである。
【００９１】
照明器具本体１１は、シャーシ１１ａ、セード１１ｂ、蛍光ランプ１１ｃ、１１ｄ、ランプホルダー１１ｅ、常夜灯１１ｆ、安定器１１ｇ、切換スイッチ１１ｈ、ペンダントコード１１ｉ、コードホルダー１１ｊおよび引掛けシーリングキャップ１１ｋなどを備えている。シャーシ１１ａは、内部に安定器１１ｇ、切換スイッチ１１ｈを収納し、側面周縁にランプホルダー１１ｊを固定し、上面でセード１１ｂを支持している。蛍光ランプ１１ｃ、１１ｄは、ランプホルダー１１ｅを介してシャーシ１１ａに支持されている。常夜灯１１ｆは、シャーシ１１ａの下面から露出している。ペンダントコード１１ｉは、シャーシ１１ａの上面からコードホルダー１１ｊを介して導出されている。コードホルダー１１ｊは、ペンダントコード１１ｉの長さを直接可能にしている。引掛けシーリングキャップ１１ｋは、ペンダントコード１１ｉの先端に接続していて、部屋の天井に設備されている引掛けシーリングボディに電気的に接続するとともに、機械的に支持されることによって、照明器具本体１１を天井から垂下する。
【００９２】
グロースタータ１２、１３は、シャーシ１１ａの内部に装着され、頭部をシャーシ１１ａから外部へ露出していて、蛍光ランプ１１ｃ、１１ｄを個別に始動する。
【００９３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、放電容器、固定電極および可動電極、放電媒体、および可動電極に支持された膜厚１．０〜２０μｍおよび水素吸蔵量０．１〜５０ＰＰＭの亜鉛を主成分とする金属膜からなる電極活性剤を具備していることにより、スパッタに伴う亜鉛の消耗量が少なくなり、働程中の水素のガス放出が少なくなって放電遅れが生じにくくなり、点灯所要時間を短縮して暗所条件下における始動特性を改善したグロー放電ランプを提供することができる。
【００９４】
請求項２の発明によれば、グロー放電ランプの使用中に水素の放出を少なくすることが可能になるので、グロースタータとして使用した場合であっても、放電開始電圧の不所望な上昇を抑制することが可能になる。
【００９５】
請求項３の発明によれば、照明器具本体と、照明器具本体に配設された請求項１または２記載のグロー放電ランプとを具備していることにより、請求項１または２の効果を有する照明器具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のグロー放電ランプの第１の実施形態としてのグロースタータを示す正面図。
【図２】同じく電極マウントを示す拡大正面図。
【図３】本発明のグロー放電ランプの第１の実施形態としてのグロースタータにおいて亜鉛膜厚と放電開始確率の関係を示すグラフ。
【図４】本発明のグロー放電ランプの第２の実施形態としてのグロースタータを示す正面図。
【図５】同じく要部断面正面図。
【図６】本発明のグロー放電ランプの第３の実施形態としての表示用グロー放電ランプおけるワイヤバルブを示す正面図。
【図７】本発明の第１の実施形態において、異なる電流密度で金属膜である亜鉛合金を電気めっきした電極について水素放出量を測定した結果を示すグラフ。
【図８】本発明のグロー放電ランプの第４の実施形態としてのグロースタータの電極マウントを示す拡大正面図。
【図９】本発明のグロー放電ランプの第５の実施形態としてのグロースタータの電極マウントを示す拡大正面図。
【図１０】本発明の照明器具の一実施形態としての蛍光灯ペンダントを示す一部断面正面図。
【符号の説明】
１…放電容器、１ａ…ガラスバルブ、１ｂ…ステム部、１ｃ…排気チップオフ部、１ｄ…放電空間、２…固定電極、３…可動電極、３ａ…棒状金属、３ｂ…バイメタル、４…電極活性剤、５…ケース、５ｂ…ローレット部、６…口金、６ｂ…絶縁基板、６ｃ…口金ピン、６ｃ１…係止突部、６ｃ２…接続部、７…雑音防止コンデンサ、７ａ…リード線、ＥＭ…電極マウント、ＨＳ…フレアステム、ＯＬ１…外部導入線、ＯＬ２…外部導入線。

Claims

放電容器と；
放電容器内に封装された固定電極に離間対向する位置になるように棒状金属に係止され前記固定電極との接触部と前記棒状金属との溶接部とを有してなる可動電極と；
放電容器内に封入された希ガスを主体とする放電媒体と；
可動電極に形成された厚さ１．０〜２０μｍの亜鉛を主成分とする金属膜からなり、前記溶接部および接触部において前記膜厚を小さくするとともに、水素吸蔵量が０．１〜５０ＰＰＭの範囲内にある電極活性剤と；
を具備していることを特徴とするグロー放電ランプ。
放電媒体は、水素を０．０５〜１０％含有していることを特徴とする請求項１記載のグロー放電ランプ。
照明器具本体と；
照明器具本体に配設された請求項１または２記載のグロー放電ランプと；
を具備していることを特徴とする照明器具。