JPH02181352A - 低圧放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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１ 熱陰極放電灯および冷陰極放電灯については、照明学会
間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では、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、照明学会間のライティングハンドブック（昭和６
２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】 上記従来の熱陰極最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１００　Ｔｏｒｒ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Ｔ　ｏｒｒ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１００　Ｔｏｒｒ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を金属円筒
内に収納した構造の熱陰極を使用し、かつ前記熱陰極の
一端のみをリード線に接続する方式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１５ｍ
ｍ以下の間隔で設置し、放電を行ったときの放１！電圧
（実効値）が６０Ｖ以下になる電極である。

【作用】

少なくとも電子放射物質を塗布したコイルを金属円筒内
に収納した構造にすると１円筒でアークが絞られアーク
スポットが安定に形成され、放電が安定になる。また、
金属円筒の一端のみを支持する構造なので管端の構造が
単純になるという利点も生じる。 前記金属円筒の内径を１ｍｍ以上５ｍｍ以下にし、金属
円筒の肉圧を０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下にすると
、アークスポットが安定に形成され安定な放電が得られ
る。すなわち、前記金属円筒の内径が１ｍｍ未満におい
ては電極損失が大きくなり、５ｍｍを越えるとアーク安
定化の効果が小さくなる。また、金属円筒の肉圧が０．
０５ｍｍ未満であると金属円筒にアークスポットが発生
し１円筒が破損することがあり、０．３ｍｎ＋を越える
と熱伝導率、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。 前記金属円筒の材質を鉄、ニッケルあるいは両者の合金
にすると加工が容易になり、前記金属円筒の一端を押し
潰すことによって前記金属円筒の一端の閉鎖と、前記コ
イルを前記金属円筒に固定することが同時に容易に出来
、かつアークは開口している一端のみから生じるので安
定な放電が得られる。 前記金属円筒の内径をＤ　（ａｖ＋）　、前記コイルの
端部と前記金属円筒の開口部との距離をＬ　（ｍｍ）と
したき、Ｌ／Ｄを０．５から１０の範囲にすると、放電
始動が良好で、効率の良い電極が得られる。すなわち、
Ｌ／Ｄが０．５未満ではグローが円筒の内部に入りにく
く放電始動特性が劣り、Ｌ／Ｄが１０を越えると電極損
失が大きくなるという欠点が生じる。 前記金属円筒の少なくとも表面を放射率が大きい状態に
すると、熱の放射が大きくなって金属円筒の温度が低下
し、円筒内の希ガスの密度が高くなる。従って、熱電子
放射物質の飛散が抑制され、電極の寿命が長くなる。上
記の効果は、放射率が０．５以上の時に特に大きくなっ
た。また、前記金属円筒の少なくとも外表面に電気絶蒜
物でかつ放射率が大きい層を設けると、放電始動時には
グローが円筒の内部だけに集中するので、放電始動特性
が良好になる。 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Ｔ　ｏｒｒで表した希ガスの
圧力が２８０／Ｍ以上で２０００／Ｍ以下にすることに
より、よりいっそう達成される。 前記熱電子放射物質としてＢ　ａ　２　Ｃａ　Ｗ　ＯＧ
　ｔＢａ３Ｙ、ＷＯ，，５Ｂａ０　・２ＡＱ２０．、Ｌ
ａＢ、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。

【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
容器４の両端に、熱陰極１，２が封入されており、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どう利点は、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図の実施例に使用した電極の断面図を、第２図に示
す。鉄−ニッケル合金からなる金属円筒１０の内側に熱
電子放射物質を塗布した二重コイル１１が挿入されてお
り、二重コイル１１の一端は押し潰し部１２の部分で金
属円筒に接続固定されている。金属円筒１０の内径りは
２ｍｍ、金属円筒１０開放端から熱電子放射物質を塗布
した二重コイル１１の先端までの距離りは２ｍｍで、金
属円筒の肉圧は０．ト■で、金属円筒の押し潰しによっ
て閉じた端部に一本の支持線１３が取付けられている。 二重コイルの金属素線の直径が５０μｍ以下なので、二
重コイル部の熱容量が小さく、、アークスポットは、金
属円筒上ではなく、二重コイル１１上に発生する。金属
円筒にアークスポットが生じないので、金属円筒の材質
としては、高輝度放電灯に使用されているようなタング
ステン。 タンタル、モリブデンのような高融点金属を使用する必
要がなく、融点が１４００℃以上であれば充分である。 電極芯捧の材質として、鉄、ニッケルおよび鉄、ニッケ
ルを含んだ合金が、加工性の面から最適である。 熱電子放射物質としては、通常の放電灯に使用するもの
でよいが、Ｂａ、ＣａＷＯ，、ＬａＢ６゜Ｂａ、Ｙ２Ｗ
Ｏ，，５Ｂａ○・ＡＱ２０．．５Ｂａ０・２ＡＱ、Ｏ，
・３Ｃａ○、Ｂａ５ｒＣａＷＯｓを使用すると、電極に
塗布してからの脱ガスが容易であるという利点が生じる
。 第１図に示したように、電極５，６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１ｌ１３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たつので、
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１図において、放電管４を内径５　、７　ｍｍ、長さ
２７０■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Ｙ、Ｏ，：　Ｅｕ、ＭｇＡ　ＱＬ、Ｏ，、
：　Ｃｅ　、　Ｔ　ｂ、３　Ｓｒ、（ＰＯ４）、・Ｃａ
ＣＱ、の混合物を塗布した。放電用ガスは、２０Ｔｏｒ
ｒ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
の内部に入り、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１２０００ｎ　ｔ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
液晶用のバラクラに最適である。 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、簡単構造は従来よりもはるかに
単純になる。 第３図は１本発明の別の実施例の電極で、第２図に示す
電極と類似の電極の金属円筒の外面にコージェライト（
２Ｍｇ０・２Ａｆ１．○、・５Ｓｉｎ、）の粉末を水ガ
ラスをバインダーにして塗布したものである。通常の鉄
−ニッケル合金の波長数μｍ〜数十μｍにおける放射率
が０．３以下であるのに対して、コージェライトの放射
率は０．８程度はあるので、熱の放射が大きく、金属円
筒の温度が低下し、電極が長寿命になった。また、コー
ジェライト、水ガラスは電気絶縁物であるので、放電始
動時にグローは確実に円筒内部集中し、良好な始動特性
が得られた。 金属円筒の放射率を大きくする方法としは、鉄ニツケル
合金の円筒の表面を酸化したり、クロムを加えて酸化さ
せる方法が簡便である。アルミナ、ジルコニア、チタニ
ア、ＳｉＣなどのセラミックスやカーボンの粉末を塗布
しても良好な特性が得られる。 第４図は、本発明の別の実施例の電極に使用するコイル
の一部を示したものである。第２図の電極における二重
コイルの素線の代わりに、比較的太い二次線４０に細い
二次線４１を巻いた第４図のものを素線として、これを
二重に巻き円筒内に挿入した。アークスポットは二次線
４１上に生じて安定であり、−水線は太いので円筒を押
し潰してコイルを固定する細に素線が切れる事が無いと
いう利点が生じた。 第５図は、本発明の別の実施例で１ｇｌ極支持線を折り
曲げて金属円筒の関口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、放電が安定で、寿命が長く。 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５図は本発明の本発明の一実施例の断面
図、第２，３図は本発明の実施例の電極の断面図、第４
図は本発明の実施例の電極に使用したコイルの一部分を
示す図である。 符号の説明 １．２・・・電極、１０・・・金属円筒、１１・・・コ
イル、３ｏ・・・黒色体。 第 図 第 目 第 図 ≠ρニ ー求犀 ４１二二大庫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも電子放射物質を塗布したコイルを金属円
   筒内に収納した構造の熱陰極を有することを特徴とした
   低圧放電灯。 ２、放電用ガスの主成分を希ガスとし、上記希ガスの原
   子量をＭとするときＴｏｒｒで表した上記希ガスの圧力
   が２８０／Ｍ以上で２０００／Ｍ以下であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の低圧放電灯。 ３、前記金属円筒の内径が１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり
   、上記金属円筒の肉圧が０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以
   下であることを特徴とする特許請求の範囲第１項あるい
   は第２項記載の低圧放電灯。 ４、前記金属円筒の材質を鉄、ニッケルあるいは両者の
   合金とし、前記金属円筒の一端を押し潰すことによって
   前記コイルを前記金属円筒に固定することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１つの
   項に記載の低圧放電灯。 ５、前記金属円筒の内径をＤ（ｍｍ）、前記コイルの端
   部と前記金属円筒の開口部との距離をＬ（ｍｍ）とした
   き、Ｌ／Ｄが０．５から１０の範囲に有ることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１
   つの項に記載の低圧放電灯。 ６、前記金属円筒の少なくとも表面を放射率が大きい状
   態にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
   ５項までのいずれか１つの項に記載の低圧放電灯。 ７、前記金属円筒の少なくとも外表面に放射率が０．５
   以上である電気絶縁物の層を設けたことを特徴とする特
   許請求の範囲第６項記載の低圧放電灯。 ８、前記熱電子放射物質としてＢａ＿２ＣａＷＯ＿６、
   Ｂａ＿３Ｙ＿２ＷＯ＿９、５ＢａＯ・２Ａｌ＿２Ｏ＿３
   、ＬａＢ＿６の中から選ばれた少なくとも一種を使用し
   た事を特徴とする特許請求の範囲第１項から第７項まで
   のいずれか１つの項に記載の低圧放電灯。