JPH05174784A

JPH05174784A - 放電ランプ用電極

Info

Publication number: JPH05174784A
Application number: JP8135491A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Ishikawa; 博久石川
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1991-03-22
Filing date: 1991-03-22
Publication date: 1993-07-13

Abstract

(57)【要約】【目的】ランプとしての十分な特性が得られ、しかも
エミッター物質を含む焼結体が崩れにくくて黒い破片が
バルブ内に散乱することのない放電ランプ用電極を提供
する。【構成】エミッター物質を主成分とするエミッター層
と、高融点金属を主成分とする金属層が交互に積層され
て２層以上からなる単位層が形成されるとともに、単位
層と単位層の間に空間が形成され、中央に積層方向の孔
が明けられた焼結体２０を、金属もしくは金属粉末焼結
からなるパイプ１０内に焼結体２０の孔が視認できるよ
うに納める。これによって、エミッター層を強固な金属
層で保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放電ランプ用電極に関
し、特に液晶パネルのバックライトに用いられる小型の
蛍光ランプの電極に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ビデオ一体型カメラなどの小型液晶パネ
ルを使用するデイスプレイ装置などに使用されるバック
ライト用の蛍光ランプは、例えば照明学会誌（第７３巻
第５号４０〜４６頁）に詳しく解説されているように、
液晶パネルの表示の見易さを得るために、輝度、輝度均
斉度、発光色などの光学的特性と、液晶パネルの薄型、
軽量、低消費電力などの特長に見合った機械的寸法と電
気的特性が要求される。その他に、液晶パネルが熱に弱
いので発光面が高温にならず、点灯寿命が長いことが要
求される。つまり、通常の一般照明用蛍光ランプと異な
り、寸法が小さくて消費電力も小さく、同時に明るくて
演色性が良く、使用寿命が長いことが特に強く要求され
る。このため、バックライト用の蛍光ランプは、低消費
電力に適合するように、電流と電圧および始動用希ガス
や水銀の封入量が定められ、更には最適な電極設計がな
される。そして、高周波電源で点灯して要求される明る
さと演色性が得られるようにしている。

【０００３】ところで、蛍光ランプを小型化するために
は、電極も小型化する必要がある。そこで、小型で温度
上昇が早く、消費電力を少なくするために、素線径の細
いフィラメントコイルを有する熱陰極型の電極が使用さ
れることが多いが、消費電力が１Ｗ以下、例えば０.５
Ｗの蛍光ランプの場合、フィラメントコイルの素線径
はきわめて細くなるが、このように細くするとフィラメ
ントコイルの支持が困難で振動や衝撃に対して弱くな
る。このため本発明者は、実開昭64-19251号公報に示さ
れるように、一端が内導線に固定された金属パイプ内に
エミッターを付着させたフィラメントコイルを配置し、
この金属パイプで素線径の細いフィラメントコイルを保
持するようにしたものを提案した。この金属パイプは、
略有底筒状であるので、つまり、ホローカソード状であ
るので、単にフィラメントコイルを保持するだけでな
く、例えば特開昭64-33844号公報でも説明されているよ
うに、いわゆるホローカソード効果を有し、発光に寄与
しない陰極降下電圧が低下する。従って、消費電力が低
減して発光効率が向上する利点もある。

【０００４】しかしながら、かかる構造の電極では、消
費電力を数Ｗに上げてパワーアップし、輝度を大きくし
た蛍光ランプの場合に、消費電力が１Ｗ以下のものと同
様に小型にすると、細いフィラメントコイルに付着でき
るエミッターの量が少ないので、エミッターが早期に消
耗してなくなり、かつ放電時に電子線などが多くなり、
細いフィラメントコイルに衝突するのでどうしても点灯
寿命が短くなってしまう。特に、高周波電源で点灯する
と小さな電極に負担がかかり、やはり点灯寿命が短くな
る問題点がある。

【０００５】そこで図５に示す電極が検討されている。
つまり、金属もしくは焼結金属からなる有底状のパイプ
10 内に、孔 26 が設けられた焼結体 25 を納めたもの
であり、焼結体 25 は、例えばタングステン金属粉末
と、エミッタとしてバリウム・ストロンチウム・カルシ
ウムの酸化物の粉末とを、重量比で５０：５０の割合で
混合し、これをプレスして焼結したものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする問題点】かかる電極は、エミ
ッター物質の量が多く、細いフィラメントコイルも使用
しないので、消費電力を少々大きくしてパワーアップし
ても点灯寿命を長くすることができる。しかしながら、
この電極を備えた蛍光ランプを点灯していると、エミッ
ター物質の消耗に伴って焼結体 25 が徐々に崩れ、その
小さな破片がバルブ内に散乱して黒く見える不具合があ
る。これは、焼結体におけるエミッター物質の混合割合
が高くて焼結体の強度が弱いためである。従って、エミ
ッター物質の混合割合を３０％程度まで減少させると十
分な強度が得られるが、ランプとしての十分な特性が得
られなくなる。そこで本発明は、ランプとしての十分な
特性が得られ、しかも焼結体が崩れにくくて黒い破片が
バルブ内に散乱することのない放電ランプ用電極を提供
することを目的とするものである。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】かかる目的を達成する
ために、本発明は、エミッター物質を主成分とするエミ
ッター層と、高融点金属を主成分とする金属層が交互に
積層されて２層以上からなる単位層が形成されるととも
に、単位層と単位層の間に空間が形成され、中央に積層
方向の孔が明けられた焼結体を、金属もしくは金属粉末
焼結からなるパイプ内に焼結体の孔が視認できるように
納める。

【０００８】

【作用】かかる電極において、高融点金属を主成分とす
る金属層は強固に焼結されるが、エミッター物質を主成
分とするエミッター層がこの金属層と積層されて単位層
を形成しているので、エミッター層がしっかりと保持さ
れ、点灯中にエミッター層が崩れることがほとんどな
い。そして、エミッター層におけるエミッター物質量が
多いので、焼結体中のトータルのエミッター物質量は減
少せず、ランプとしての十分な特性が得られ、消費電力
を少々大きくしてパワーアップしても点灯寿命が長くな
る。また、焼結体中央に積層方向の孔が明けられるとと
もに、単位層と単位層の間に空間が形成されているの
で、エミッター物質の表面拡散効果が優れており、かつ
焼結体中央の孔のホローカソード効果のために陰極降下
電圧の低下が期待できる。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明に係る電極を備えた蛍光ラン
プの一端側を示す説明図であって、他端側も同じ構造を
している。この蛍光ランプは、消費電力が３.５Ｗ程度
であり、液晶パネルのバックライトに用いられるが、軟
質ガラスからなる内径が５mmのバルブ 30 内には、一対
の電極１が対向配置されている。バルブ端部 31 は、リ
ード棒 14 に設けられたガラスビーズ 15 で封止されて
いる。そして、バルブ 30 内には所定量の希ガスと水銀
が封入され、内面に蛍光体層 32 が付着されている。

【００１０】電極１は、金属もしくは金属粉末焼結から
なる有底筒状のパイプ 10 内に焼結体 20 が納められた
ものであり、パイプ 10 の後端部 11 はリード棒 14 に
カシメ固定されている。焼結体 20 の中央には孔 21 が
設けられ、焼結体 20 の先端22 は、パイプ 10 の先端
12 より１mm程後退した位置にある。つまり、同一構造
をした他方の電極の周辺部から孔 21 を見たときに視認
できるできるようにしてあり、あまり先端 12 より後退
させると、孔 21 を視認できなくなって、次に説明する
奥側のエミッター層が放電に寄与しにくくなり、かつホ
ローカソード効果が減少する。

【００１１】ここで、焼結体 20 は、図２に示すよう
に、エミッター層Ｅと金属層Ｍが積層されてＥ・Ｍ型の
単位層Ｕが形成されており、単位層Ｕと単位層Ｕの間に
空間Ｖが形成されている。単位層Ｕは、Ｅ・Ｍ型に限ら
れるものではなく、図３に示すＭ・Ｅ・Ｍ型や図４に示
すＥ・Ｍ・Ｅ型、更には４層以上からなる各種のモード
の単位層Ｕが使用できる。また、異なるモードの単位層
Ｕの間に空間Ｖを設けても良い。エミッター層Ｅと金属
層Ｍは、エミッター物質と高融点金属の混合物からな
り、エミッター層Ｅはエミッター物質を主成分とし、例
えばエミッター物質が重量比で７０％以上であり、金属
層Ｍは逆に高融点金属が７０％以上である。もっとも、
金属層Ｍは、高融点金属が１００％、つまり高融点金属
単独であってもよいが、エミッター層Ｅは、エミッター
物質単独では焼結して成形することは不可能である。エ
ミッター物質としては、アルカリ土類金属の酸化物、例
えばＢaＯもしくはＢaＯと他のアルカリ土類金属の酸
化物との混合物、もしくは複合酸化物が使用でき、高融
点金属としては、電極材料として一般的に使用されてい
るタングステン、モリブデン、ニッケルなどが使用でき
る。

【００１２】かかる電極の製造方法を簡単に説明する
と、先端 12 を上向きにしたパイプ 10 に、孔 21 成形
用のマンドレルを差し込み、例えば単位層ＵがＥ・Ｍ型
の場合は、エミッター層Ｅ用の粉末と金属層Ｍ用の粉
末、そして空間Ｖ用のステアリン酸などの有機化合物を
交互に所定量充填し、各層ごとに数十Kg/cm²程度の圧力
でプレスする。そして、マンドレルを抜き、１５００℃
程度で３０分間焼成すればよい。これによって、ステア
リン酸などの有機化合物が消失し、単位層Ｕと単位層Ｕ
の間に空間Ｖが形成される。そして、エミッター物質が
少ない、もしくはエミッター物質を含まない金属層Ｍは
強固に焼結される。このとき、金属層Ｍの厚さは２０〜
４０μm、エミッター層Ｅの厚さは１００〜１５０μm
、空間Ｖを２０〜５０μm 程度にするのが好ましい。
そして、最上層、つまり先端 22 を構成する層はいずれ
でも良いが、ランプ特性上からは最上層をエミッター層
Ｅにするのが好ましい。また、最下層、つまり最初に充
填する粉末はいずれでもよい。あるいはプレスによるこ
となく、各粉末の溶液を順次コーティングして焼成して
も製造できるが、このときは各層の厚さは前記の値より
も薄くなる。

【００１３】しかして、かかる電極を備えた蛍光ランプ
に通電すると、両電極間でアーク放電が起り、点灯する
が、各エミッター層Ｅが孔 21 の内面に露出するととも
に、単位層Ｕと単位層Ｕの間に空間が形成されているの
で、エミッター物質の表面拡散現象が優れ、かつトータ
ルのエミッター物質量が多いので、きわめて良好なラン
プ特性を得ることかできる。そして、長時間点灯してい
ると、エミッター物質が消耗してエミッター層Ｅが脆く
なる。しかし、エミッター層Ｅが強固な金属層Ｍと積層
されて単位層Ｕが形成されているので、点灯中にエミッ
ター層Ｅが崩れることがほとんどない。最上層をエミッ
ター層Ｅとした場合、この層が壊れて破片がバルブ内に
散乱するが、エミッター層Ｅが薄いので、その量は僅か
であり、しかもエミッター物質の濃度が高いので、破片
は白色をしており、ほとんど目立たない。なお、本発明
の電極は、液晶パネルのバックライト用蛍光ランプ以外
にも、小型化が要求されるイメージリーダーなどの光源
用放電ランプの電極としても使用できる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の放電ラン
プ用電極は、エミッター物質濃度の高いエミッター層と
高融点金属濃度の高い金属層からなる単位層を形成する
とともに単位層と単位層の間に空間を形成した焼結体を
パイプ内に納め、焼結体の中央に積層方向の孔を設けた
ので、エミッター物質の表面拡散現象が優れ、トータル
のエミッター物質量を減らすことなくエミッター層を強
固に保持できる。従って、ランプとしての十分な特性が
得られ、しかも焼結体が崩れにくくて黒い破片がバルブ
内に散乱することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電極を備えた蛍光ランプの説明図であ
る。

【図２】焼結体の説明図である。

【図３】焼結体の説明図である。

【図４】焼結体の説明図である。

【図５】従来例の説明図である。

【符号の説明】１電極１０パイプ１４
リード棒２０焼結体２１孔３０
バルブ３２蛍光体層Ｅエミッター層Ｍ
金属層Ｕ単位層Ｖ空間

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年９月９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図５】

【図３】

【図４】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エミッター物質を主成分とするエミッタ
ー層と、高融点金属を主成分とする金属層が交互に積層
されて２層以上からなる単位層が形成されるとともに、
単位層と単位層の間に空間が形成され、中央に積層方向
の孔が明けられた焼結体が、金属もしくは金属粉末焼結
からなるパイプ内に該孔が視認できるように納められた
ことを特徴とする放電ランプ用電極。