JPH053016A

JPH053016A - 酸化物電極蛍光灯

Info

Publication number: JPH053016A
Application number: JP17775391A
Authority: JP
Inventors: Akira Kani; 章可児; Sumuto Sago; 澄人左合; Motoi Iijima; 基飯島; Tatsumasa Yokoi; 達政横井; Hideyuki Asai; 秀之浅井; Magonori Kamiya; 孫典神谷; Naoya Kikuchi; 直哉菊地; Tatsuji Nakano; 竜次中野
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1991-06-24
Filing date: 1991-06-24
Publication date: 1993-01-08

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の蛍光灯よりも高輝度、長寿命であり、
さらには温度による影響も少ない蛍光灯を提供する。【構成】元素周期律表Ｉａ、IIａ、IIIａ族から選ば
れる少なくとも１種の元素を含む導電性酸化物を放電電
極材料として用いることを特徴とする酸化物電極蛍光
灯。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電電極材料として特
定の導電性酸化物を使用した酸化物電極蛍光灯に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、蛍光灯を分類すると熱陰極蛍光
灯と冷陰極蛍光灯に大別される。熱陰極はバリウム、ス
トロンチウム、カルシウム等の混合酸化物で被覆したタ
ングステンフィラメントを通電加熱し、８００℃以上の
温度で使用する。

【０００３】冷陰極にはニッケル系合金やジルコニウム
−アルミニウム合金等が使用され加熱は行なわない。

【０００４】蛍光灯の形状やガス圧が同じで封入ガスが
水銀入りのアルゴンの場合、例えば熱陰極の動作電圧が
１３Ｖ程度であれば冷陰極では１３０Ｖ程度となる。こ
れらの動作電圧の大半は放電生起に費やされ、発光に寄
与しない無効電力を生むものである。従って、熱陰極は
加熱に余分の電力が必要であるが、これは比較的小さい
のでトータルの発光効率は冷陰極よりも大きい。しかし
ながら、熱陰極蛍光灯はその被覆酸化物、特にバリウム
の消耗によって寿命が決まり、一般に冷陰極蛍光灯より
寿命が短い。冷陰極はその電極材料の仕事関数が大きい
ため、動作電圧が高く許容電流密度が小さい。従って、
発光効率が小さく高輝度化が困難であるという欠点を有
する。

【０００５】また、別の問題点として一般の蛍光灯には
紫外線放出ガスとして水銀が封入されているが、水銀の
蒸気圧は温度によって大きく異なるので、低温ほど動作
電圧が上昇し同じ電源電圧では点灯しなくなったり、高
温では再始動電圧の上昇や輝度低下もきたす。

【０００６】低温対策として、スタータといわれる別の
高圧電源を用意したり、ヒータを用意する方法があるが
煩雑である。高温対策はさらに困難である。また、水銀
の存在は環境衛生上も好ましくない。

【０００７】これらを解消する目的でキセノンガスを封
入することが提案されているが、キセノン系のガスはア
ルゴン−水銀系のガスに比べて発光効率が低い難点を有
する。また、水銀を封入しないと通常使用される放電電
極である金属のスパッタが多く、このスパッタは動作電
圧が高い程多い。

【０００８】以上述べたような、従来の蛍光灯の前記課
題を解消するため、放電生起電圧が低く許容電流密度が
大きい、すなわち仕事関数が小さく二次電子放射効率が
大きい材料で、耐スパッタ性の大きい放電電極材料が切
望されているのが現状であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら従来
技術の課題に鑑みなされたもので、従来の蛍光灯よりも
高輝度、長寿命であり、さらには温度による影響も少な
い蛍光灯を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記した
従来技術の課題を解決すべく鋭意検討した結果、蛍光灯
の放電電極材料に元素周期律表Ｉａ、IIａ、IIIａ族か
ら選ばれる少なくとも１種の元素を含む導電性酸化物を
使用することにより、上記目的が達成されることを見出
し本発明を完成するに至った。

【００１１】すなわち、本発明の酸化物電極蛍光灯は、
元素周期律表Ｉａ、IIａ、IIIａ族から選ばれる少なく
とも１種の元素を含む導電性酸化物を放電電極材料とし
て用いることを特徴とする。

【００１２】以下、本発明の蛍光灯についてさらに詳し
く説明する。

【００１３】本発明の蛍光灯においては、放電電極材料
として元素周期律表Ｉａ、IIａ、IIIａ族から選ばれる
少なくとも１種の元素を含む導電性酸化物を使用する。

【００１４】ここで、元素周期律表のＩａ族元素はリチ
ウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、
フランシウムであり、IIａ族元素はベリリウム、マグネ
シウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジ
ウムであり、IIIａ族元素はスカンジウム、イットリウ
ム、ランタン、セリウム、プラセオジウム、ネオジウ
ム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリ
ニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エ
ルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、ア
クチニウム、トリウム、プロトアクチニウム、ウラン、
ネプツニウム、プルトニウム、アメリシウム、キュリウ
ム、バークリウム、カリホルニウム、アインスタイニウ
ム、フェルミウム、メンデレビウム、ノーベリウム、ロ
ーレンシウムである。

【００１５】本発明において使用する導電性酸化物は、
上記した元素周期律表のＩａ、IIａ、IIIａ族から選ば
れる少なくとも１種の元素を含み、かつ導電性を有する
酸化物であればよい。Ｉａ、IIａ、IIIａ族から選ばれ
る少なくとも１種の元素を含有しないと、低仕事関数お
よび高許容電流密度が得られず、動作電圧の低減と高輝
度が達成されない。本発明に係る導電性酸化物は、上述
のＩａ、IIａ、IIIａ族から選ばれる少なくとも１種の
元素を含む複合酸化物か、それらの混合物が好ましい。
また、低仕事関数および高許容電流密度を達成する点に
関しては、Ｉａ、IIａ、IIIａ族元素のモル分率の大き
な導電性酸化物を用いると一般に有利である。

【００１６】また、本発明に係る導電性酸化物の結晶構
造は特に制限されず、広汎なものが適用できる。例え
ば、スピネル型、ＲｅＯ₃型、ペロブスカイト型、Ｋ₂Ｎ
ｉＦ₄型、パイロクロア型、これらと類似の型、あるい
は急冷等で非晶質化したものが適用できる。

【００１７】本発明の蛍光灯にあっては、上記導電性酸
化物を放電電極材料とすること以外は特に制限されず、
他の構造は従来公知の蛍光灯と同様であってもよい。例
えば、内面に蛍光体が塗布されたガラス管の両端をステ
ムと呼ばれる導入端子付きのガラス蓋で融着封止され、
一端のステムに設けられた真空排気およびガス導入用の
ガラス管でガス封入および封止された蛍光灯等が挙げら
れる。

【００１８】本発明の蛍光灯の放電電極は、前記導電性
酸化物を放電電極材料として含有するものであればよ
く、本発明の効果に悪影響を及ぼさない範囲で、焼結を
適切に行なう助成分、導電性を補う金属成分、粘結成分
等の他の成分を含有してもよい。また、本発明に係る放
電電極の形状は任意であり、棒状、板状、膜状等が適宜
選択される。

【００１９】さらに、例えば放電電極が長く電極抵抗が
高いと、両端での放電特性やエージング特性に差があっ
て都合が悪い。このような場合、比抵抗の小さな導電性
酸化物を選択するか電極厚みを大きくすることが好まし
い。

【００２０】また、本発明においては上記放電電極を金
属上に形成しても有効である。放電特性は主に表面で決
定されるので下地金属は任意のものが選択でき、また金
属は充分低抵抗であるので、その上の導電性酸化物は厚
み方向の抵抗のみ考えればよい。従って、比抵抗が１０
⁰Ω・ｃｍ程度の導電性酸化物でも充分使用できる。こ
の方法の他の利点としては、放電電極を外部回路と接続
する場合、金属を用いかつその一部を露出しておけば、
通常のハンダ性、溶接性、ボンディング性、メッキ性等
に問題がないことである。また、金属は加工性がよいの
で複雑な形状にも対応できる。

【００２１】この導電性酸化物と金属の接合には、通常
のセラミックス−金属接合、いわゆるメタライズ法が公
知の技術として利用できる。放電電極として、立体的に
複雑な形状のものには溶射法が好適である。

【００２２】次に、本発明に係る蛍光灯用の導電性酸化
物放電電極の好ましい製造方法について説明する。

【００２３】導電性酸化物の合成は一般のセラミックの
合成と同じものが使用できる。例えば固体反応法、液体
反応法、気相反応法等があり、得られる形態は粉体状あ
るいは膜状である。粉体の成形も公知のものが使用で
き、例えばプレス成形、押し出し成形、鋳込み成形、射
出成形、ドクターブレード法等であり、得られた成形物
は一般に焼結固化される。膜状のパターニングには一般
の薄膜技術や厚膜技術が適用できる。

【００２４】このような本発明の蛍光灯の一例を図１に
示す。同図の蛍光灯は冷陰極タイプで、電極形状は片側
は板状、他方はリング状である。同図において、１はガ
ラス管、２ａ，２ｂは放電電極、３ａ，３ｂは外部電
極、４は蛍光体をそれぞれ示す。

【００２５】また、本発明の蛍光灯の他の例を図２〜３
に示す。図２の蛍光灯は熱陰極を併用したタイプであ
り、図３の蛍光灯は管内放電電極が１個で外部電極を有
するものである。符号は図１と同様のものを示し、５は
熱陰極を示す。

【００２６】本発明の蛍光灯にあっては、その形状、放
電電極の形状、封入ガスの種類や塗布蛍光体の種類等は
従来公知のものが適用できる。また駆動についても、交
流に限らず直流駆動も可能である。

【００２７】

【作用】一般に、Ｉａ、IIａ、IIIａ族元素の酸化物は
仕事関数が低いことが知られているが、これら元素の単
独酸化物には充分な導電性を示すものはない。ところ
が、これら元素を含有する本発明に係る導電性酸化物に
あっては充分な導電性を有するものが多く得られる。し
かもそれらは上記単独酸化物と類似の構造を表面の一部
あるいは全体に有していると考えられる。これが本発明
に係る導電性酸化物の仕事関数が低く、二次電子放射効
率が大きいので、許容電流密度を大きくする理由と思考
される。

【００２８】一般に蛍光灯の電極はイオン衝撃によって
スパッタされる。スパッタによって飛散される物質によ
り、蛍光体を汚染したりガラスの光透過率を低減し輝度
を低下させる。このスパッタを低減する簡単な方法は、
高融点物質を使用して緻密な電極を構成することであ
る。本発明に係る導電性酸化物においては、ニッケルや
ジルコニウム等の金属の融点に比してそれほど高くない
ものや低いものもあるが、充分な耐スパッタ性を有す
る。例えば、５０００時間点灯後のスパッタによる輝度
低下は問題とならない量である。この原因の一つは動作
電圧の低下によるイオンエネルギーの低下である。ま
た、明らかではないが、電極の極表面の融解等による緩
衝作用があるとも考えられる。この耐スパッタ性は、封
入ガスに水銀がない場合には通常金属では使用できない
のに対し、本発明における導電性酸化物では問題なく使
用できる。

【００２９】従って、本発明に係る導電性酸化物電極
は、長時間安定に動作させることが可能で、従来の電極
材料に対して動作電圧を低くできる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明を実施例および比較例に基づい
てさら詳しく説明する。

【００３１】実施例１〜１６および比較例１使用した蛍光管は図１に示す冷陰極タイプで、ガラス管
径６ｍｍ、長さ６０ｍｍである。電極間距離、ガス封入
および蛍光体塗布は、各実施例および比較例が同一とな
るよう行なった。また、蛍光灯封入ガスとして水銀入り
アルゴンを使用した。

【００３２】表１に示す組成物を調製後、粉砕して粉体
を作製して放電電極材料とした。そして、実施例１〜８
では、下地金属としてステンレスを用い、上記粉体を溶
射により放電面に被覆した。一方、実施例９〜１６で
は、上記粉体をプレス成形し、９００〜１５００℃で焼
結した。焼結温度は、組成および粒度を考慮して、焼結
密度が９６％以上となるように実験的に定めた。得られ
た焼結体はステンレスリードにかしめて保持させた。

【００３３】比較例１の放電電極は、ジルコニウム−ア
ルミニウム合金を用いた。

【００３４】駆動は周波数３５ｋＨｚのインバーター回
路を用いた。ランプ電流６〓Ａの時の管電圧を測定し、
その結果を表１に示した。

【００３５】実施例１７〜２２および比較例２蛍光灯封入ガスとして、キセノン−ネオンを使用した。

【００３６】各実施例の電極は表１に示す組成物を用
い、実施例１〜８と同様に放電電極を形成し、比較例２
は比較例１と同様の電極を用いた。

【００３７】駆動は周波数３５ｋＨｚのインバーター回
路を用いた。ランプ電流６ｍＡの時の管電圧を測定し、
その結果を表１に示した。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１に示された実施例と比較例との対比か
ら明らかなように、蛍光灯の放電電極に特定の導電性酸
化物を用いることによって、駆動電圧を低くすることが
できる。

【００４０】また、水銀を封入しないタイプの蛍光灯に
あっても、耐スパッタ性が高く長寿命である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、放電電極に特定の
導電性酸化物を用いた本発明の蛍光灯おいては、従来よ
り駆動電圧を低くできるので、駆動装置が簡略化でき、
水銀封入がなくてもスパッタが少なく長寿命である。同
輝度で使用すれば低消費電力であり、同電力で使用すれ
ば高輝度が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る冷陰極蛍光灯を示す模式図。

【図２】本発明に係る熱陰極を併用した蛍光灯の模式
図。

【図３】本発明に係る外部電極を有する蛍光灯の模式
図。

【符号の説明】

１：ガラス管、２，２ａ，２ｂ：放電電極、３ａ，３
ｂ：外部電極、４：蛍光体、５：熱陰極。

フロントページの続き (72)発明者横井達政愛知県海部郡八開村大字鵜多須字中道74番地 (72)発明者浅井秀之愛知県愛知郡長久手町大字長湫字中池５番地 (72)発明者神谷孫典愛知県豊田市上挙母１丁目５番地 (72)発明者菊地直哉愛知県西加茂郡三好町大字三好字東山300 番地 (72)発明者中野竜次愛知県名古屋市中川区富田町大字戸田字宮田30番地

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】元素周期律表Ｉａ、IIａ、IIIａ族から
選ばれる少なくとも１種の元素を含む導電性酸化物を放
電電極材料として用いることを特徴とする酸化物電極蛍
光灯。
【請求項２】前記導電性酸化物が金属に被着され、放
電電極を形成する請求項１に記載の酸化物電極蛍光灯。
【請求項３】前記導電性酸化物の金属への被着が溶射
により行なわれる請求項２に記載の酸化物電極蛍光灯。
【請求項４】管内封入ガスが水銀を含まないものであ
る請求項１，２または３に記載の酸化物電極蛍光灯。