JP4042035B2 - グロー放電ランプおよび照明器具 - Google Patents
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Description
【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/dm2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/dm2であり、最適には5A/dm2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/dm2および5A/dm2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/dm2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/dm2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 (3)
- 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。
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