JPH0448545A

JPH0448545A - 低圧放電灯

Info

Publication number: JPH0448545A
Application number: JP15514890A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Matsuno; 博光松野; Takao Shimizu; 隆夫清水; Soichiro Ogawa; 小川　壮一郎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-06-15
Filing date: 1990-06-15
Publication date: 1992-02-18

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〕

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１００Ｔｏｒ
ｒ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
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、金属板の表面あるいは少なくとも、二枚の
金属板の間に電子放射物質を保持したことを特徴とし構
造の熱陰極採用し、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すること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
＋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〕

少なくとも、二枚の金属板の間に電子放射物質を保持し
たことを特徴とした構造にすると、二枚の金属板の間で
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、二枚の金属板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。また、金属板の表面に電子放射物質を保持だことを
特徴とした構造にすると、電極における電子放射物物質
の表面積が大きくなるため、始動的にグロー放電からア
ーク放電に移行しやすくなる。また、電極の多くの部分
が電子放射物質で被われているため、始動時のグロー放
電の高い陰極降下電圧によるタングステンやリード線等
からのスパッタによる電極黒化も非常に少ないという利
点も生じる。

前記二枚の金属板間の距離を０．５−以上２ｍ以下にし
、金属円筒の肉圧を０．０５ｍ以上０．３■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、前記二枚の金属板間の距離が０．５１
未満においては電極損失が大きくなり、２■を越えると
アーク安定化の効果が小さくなる。また、金属板の肉圧
が０．０５ａ未満であると金属板にアークスポットが発
生し、金属板が高温度になって破損することがあり、０
．３ｍ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。

金属板の厚みが０．０５ｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲に
あると、電極の活性化を高周波加熱で行う際に加熱が容
易になるという利点が生じる。

前記金属板の材質を鉄、ニッケルあるいは両者の合金に
すると加工が容易になる。

前記金属板の形状を概略矩形とし、矩形の短辺を長さを
３ｍ以下にすると、電極損失が小さくなり高効率が得ら
れる。すなわち、熱電子は矩形の長辺部から放出される
が、矩形の短辺の長さが３ｍｍ以上においては、長い距
離の狭い空間を通して電子が放出されるので、電極損失
が大き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　Ｏｂ
　ｓＢａ、Ｙ、ＷＯ，，５ＢａＣ１２ＡＱ、Ｏ，、Ｌａ
ＢＧ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、内面に蛍光体
被膜３を備えた直管状の放電容器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６ｍ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一部断面図を。

第２図に示す、鉄−ニッケル合金からなる二枚の金属板
１０．１０’の間に熱電子放射物質１２を塗布した二重
コイル１１が挿入されており、二枚の鉄−ニッケル合金
板１０．１０’の端部に一本の支持線１３が取付けられ
ている。熱電子放射物質１２は二重コイル１１に強く付
着しているので、金属板１０．１０’の間に単に熱電子
放射物質１２を保持するより、熱電子放射物質１２が脱
落しにくいという利点が生じる。

金属板１０．１０’は矩形状であり、その短辺は１．７
＋ｍ、長辺は６■、金属板１０．１０’の厚さは０．１
５閣である。二重コイル１１の金属素線の直径が５０μ
ｍ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、金属板１０．１０’上ではなく、二重コイ
ル１１上に発生する。金属板１０．１０’の厚みを０．
０５閣以上にすると金属板１０．１０’　にアークスポ
ットが生じないので、金属板１０．１０’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℃以上の金属であれば充分
であり、電極の加工が簡単になるという利点が生じる。

支持、１Ｑ１３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１２としては、通常の放電灯に使用する
ものでよいが、　Ｂ　ａ２Ｃａ　ＷＯ６ｒ　Ｌ　ａ　Ｂ
ａｔＢ　ａ、Ｙ、ＷＯ，、５Ｂ　ａ　Ｏ−Ａ　Ｑ、○、
、５ＢａＣＬ２ＡＱ、０３・３Ｃａ○、Ｂａ５ｒＣａＷ
Ｏ，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。

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４の管端に口金を設けたり、放電管４
の管壁の一部を固定する方法などによって放電管４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
８来、すなわち、リード線５．６だけでランプを固定で
きるという利点が生じる。

放電管４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３が脱落することがあるが、この不良に対して、本
発明のように電極−端を支持する方式は、従来の電極の
両端を支持する方式に比べ、特に有利になる。

第１図において、放電管４を内径５■、長さ２７０閣の
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　１２１１０１１：　Ｃ
ｅ、Ｔｂ、３８　ｒ、（ＰＯ，）、・Ｃａ（１に、の混
合物を塗布した。放電用ガスは、２０Ｔｏｒｒ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二枚
の金属板１０．１０’の間に入り。

良好な始動特性を示し、電極１，２は、陰極降下電圧が
１３Ｖの熱陰極として安定に動作し、二枚の金属板１０
．１０’　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１４０００ｎｔ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イトに最適である。

前記の実施例では一本の支持線１３を使用した場合につ
いて述べたが、支持線１３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３の実施例は、第２図に示す電極において、金属板１
０．１０’の外面にコージェライト（２Ｍｇ０・２ＡＱ
、０３・５　Ｓ　ｉ　Ｏ２）等の赤外線領域における放
射率が０．５以上である物質の粉末を、水ガラスをバイ
ンダーにして塗布したものである０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、金属板１０．１０
’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金属板１０゜１０′の間に集中し
、良好な始動特性が得られた。

金属板１０．１０’の放射率を大きくする方法としは、
鉄−ニッケル合金の板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３図は１本発明の別の実施例の電極を示したものであ
る。−枚の矩形状金属板ｌＯのおおよそ半分の部分に、
熱電子放射物質１２を塗布した二重コイル１１を巻きつ
けた後、金属板１ｏを折り曲げて熱電子放射物質１２を
金属板１０で挾んだ構造である。この実施例は、コイル
↓１の固定が確実であるという利点が生じた。

本発明の実施例に使用した電極の一部断面図を。

第４図に示す、鉄−ニッケル合金からなる金属板１０の
外側に熱電子放射物質１２を塗布した二重コイル１１が
形成されており、鉄〜ニッケル合金板１０の端部に一本
の支持線１３が取付けられている。熱電子放射物質１２
は二重コイル１１に強く付着しているので、金属板１０
の外側に単に熱電子放射物質１２を形成するより、熱電
子放射物質が脱落しにくいという利点が生じる。

金属板１０は矩形状であり、その短辺は１．７閣、長辺
は６ｎｎ、金属板１０の厚さは０．１５ｍｍである。二
重コイル１１の金属素線の直線が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
属板１０上ではなく、二重コイル１１上に発生する。金
属板１０の厚みを０．０５ｍ以上にすると金属板１０に
アークスポットが生じないので、金属板１０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℃以上の金属であれば充
分であり、電極の加工が簡単になるという利点が生じる
。支持線の材質として、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１２としては、通常の放電灯に使用する
ものでよいが、Ｂ　ａ、Ｃａ　ＷＯ，、Ｌ　ａ　Ｂ、。

Ｂ　ａ　ｚ　ＹｚＷＯｌ　Ｈ５Ｂ　ａ　ＯＡ　Ｑ２０３
．５　Ｂ　ａ　Ｏ”２Ａｕ、Ｏ，・３ＣａＯ，Ｂａ　Ｓ
　ｒｃａＷｏ、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。

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４の管端に口金を設けたり、放電管４
の管壁の一部を固定する方法などによって放電管４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５，６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［３に接触し蛍
光体３が脱落することがあるが、この不良に対して、本
発明のように電極−端を支持する方式は、従来の電極の
両端を支持する方式に比べ、特に有利になる。

第１図において、放電管４を内径５膿、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ＹｚＯ，：　Ｅｕ、ＭｇＡＬｘｏｘｓ：Ｃｅ、Ｔｂ、
３　Ｓ　ｒ、（Ｐ　Ｏ４）、・Ｃａ　ＣＱｚ　の混合物
を塗布した。放電用ガスは、２ＱＴｏｒｒ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放電時
間が約０　、５　ｓｅｃ以下でアーク放電に移行すると
いう、良好な始動特性を示し、電極１．２は、陰極降下
電圧が１３Ｖの熱陰極として安定に動作し、輝度は１４
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ンクライトに最適であ
る。

第５図は１本発明の別の実施例の電極を示したものであ
る。−枚の矩形状金属板１０の両側にニッケルメツシュ
１４（３５０以上）を溶接し、メツシュ内に熱電子放射
物質１２を塗布した構造である。この実施例は、コイル
を巻きつける必要が無く、加工が容易という利点が生じ
た。

〔発明の効果〕

本発明によれば、放電が安定で、始動的のグロー放電時
間が短く、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図は本発明の一実施例の断面図、第２図は本発明の
実施例の電極の一部断面斜視図、第３図〜第５図は本発
明の別の実施例の電極の斜視図である。１．２・電極、１０．１０’・・・金属板、１１・・・
コイル、１２・・・熱電子放射物質、１３・・支持線。１４・・・ニッケルメツシュ。舅回冗ｔ２轟護 ■ 図第図

Claims

【特許請求の範囲】１、少なくとも、二枚の金属板の間に電子放射物質を保
持した熱陰極を有することを特徴とした低圧放電灯。２、前記熱陰極が、二枚の金属板の間に少なくとも電子
放射物質を塗布した折れ曲がった金属細線を収納した構
造であることを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の
低圧放電灯。３、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項あるいは第２項記載の低圧放電灯。４、前記金属板の肉厚が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、前記金属板の形状を概略矩形とし、矩形の短辺の長
さが３ｍｍ以下にした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、前記熱電子放射物質としてＢａ＿２ＣａＷＯ＿６，
Ｂａ＿３Ｙ＿２ＷＯ＿９、５ＢａＯ・２Ａｌ＿２Ｏ＿３
，ＬａＢ＿６の群から選ばれた少なくとも一種を使用し
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、金属板
の表面に電子放射物質を保持いたことを特徴とした熱陰
極を有することを特徴とした低圧放電灯。８、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。９、前記金属板の肉厚が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７項あるい
は第８項記載の低圧放電灯。１０、前記金属板の形状を概略矩形とし、矩形の短辺の
長さが３ｍｍ以下にしたことを特徴とする特許請求の範
囲第７項から第８項までのいずれか１つの項に記載の低
圧放電灯。１１、前記熱電子放射物質としてＢａ＿２Ｃ
ａＷＯ＿６，Ｂａ＿３Ｙ＿２ＷＯ＿９、５ＢａＯ・２Ａ
ｌ＿２Ｏ＿３，ＬａＢ＿６の中から選ばれた少なくとも
一種を使用したことを特徴とする特許請求の範囲第７項
から第１０項までのいずれか１つの項に記載の低圧放電
灯。