JPH06103627B2 - 放電灯装置 - Google Patents
放電灯装置Info
- Publication number
- JPH06103627B2 JPH06103627B2 JP61135248A JP13524886A JPH06103627B2 JP H06103627 B2 JPH06103627 B2 JP H06103627B2 JP 61135248 A JP61135248 A JP 61135248A JP 13524886 A JP13524886 A JP 13524886A JP H06103627 B2 JPH06103627 B2 JP H06103627B2
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- present
- discharge lamp
- discharge
- semiconductor
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は半導体磁器を放電灯陰極放電に用いた放電灯装
置に関する。
置に関する。
（従来の技術） 蛍光ランプ，ナトリウム灯類の放電灯を例にとると、陰
極放電電極は被加熱物であるタングステンフィラメント
表面に電子放射物質（バリウム，ストロンチウム，カル
シウムを主体とする酸化物）を塗布して形成される。
極放電電極は被加熱物であるタングステンフィラメント
表面に電子放射物質（バリウム，ストロンチウム，カル
シウムを主体とする酸化物）を塗布して形成される。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来の放電灯は電子放射物質の蒸発
や水銀蒸気との反応が避けられない。タングステンは戦
略物質でコスト高でもある。
や水銀蒸気との反応が避けられない。タングステンは戦
略物質でコスト高でもある。
そこで本発明の主たる目的は、安価でしかも耐熱性，耐
化学性，放電特性に優れた半導体磁器を陰極放電電極と
した放電灯装置を提供することにある。
化学性，放電特性に優れた半導体磁器を陰極放電電極と
した放電灯装置を提供することにある。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するための本発明は、磁器に原子価制
御用半導体化剤を添加することによって得られた原子価
制御型半導体磁器を放電灯の陰極電極として成ることを
特徴とするものである。
御用半導体化剤を添加することによって得られた原子価
制御型半導体磁器を放電灯の陰極電極として成ることを
特徴とするものである。
（作用） 本発明では、半導体磁器によって陰極放電電極を形成し
ているので、価格的に安価であるし、後記実施例で示す
ように放電特性及び耐久性に優れている。
ているので、価格的に安価であるし、後記実施例で示す
ように放電特性及び耐久性に優れている。
（発明の概要） 以下本発明をさらに詳述する。
本発明に係る半導体磁器からなる陰極放電電極は、原子
価制御型半導体磁器によって形成される。この磁器の代
表例は、チタン酸バリウム系を用いることである。原子
価制御とは、周知のように、金属酸化物の構成金属イオ
ンと原子価が±１価異なる金属イオンを不純物として添
加し、不純物の導入によって生じた電荷量の増減を構成
金属イオンの価数の変化により補償することである（技
報堂出版「エレクトロセラミクス」P19）。
価制御型半導体磁器によって形成される。この磁器の代
表例は、チタン酸バリウム系を用いることである。原子
価制御とは、周知のように、金属酸化物の構成金属イオ
ンと原子価が±１価異なる金属イオンを不純物として添
加し、不純物の導入によって生じた電荷量の増減を構成
金属イオンの価数の変化により補償することである（技
報堂出版「エレクトロセラミクス」P19）。
この原子価制御用半導体化剤としては、Y,Dy,Hf,Ce,Pr,
Nd,Sm,Gd,Ho,Er,Tb,Sb,Nb,W,Yb,Sc,Ta等を挙げることが
でき、それらを併用して添加することもできる。この添
加剤の添加量としては0.01〜0.8mol％，特に0.1〜0.5mo
l％が望ましい。
Nd,Sm,Gd,Ho,Er,Tb,Sb,Nb,W,Yb,Sc,Ta等を挙げることが
でき、それらを併用して添加することもできる。この添
加剤の添加量としては0.01〜0.8mol％，特に0.1〜0.5mo
l％が望ましい。
一方で、本発明の半導体磁器からなる陰極放電電極は、
チタン酸塩系のものが好ましく、上記チタン酸バリウム
のほか、チタン酸ストロンチウム系，チタン酸カルシウ
ム系，チタン酸ランタン系であってもよい。またそれら
を複合したものでもよい。
チタン酸塩系のものが好ましく、上記チタン酸バリウム
のほか、チタン酸ストロンチウム系，チタン酸カルシウ
ム系，チタン酸ランタン系であってもよい。またそれら
を複合したものでもよい。
上記チタン酸塩のチタン酸をジルコン酸，ケイ酸，スズ
酸の一種以上で置換してもよく、強電界での耐久性を改
善できる。
酸の一種以上で置換してもよく、強電界での耐久性を改
善できる。
本発明の原子価制御型半導体磁器の製造法としては常法
で足りるが、例えばチタン酸バリウム系の例について述
べると、BaCO3とTiO2を主成分とし、これに上記半導体
化剤（酸化物の形で）を添加する。必要により焼結助材
としてけい酸SiO2を添加する。かかる原料調合後、湿式
混合し、次いで脱水乾燥し、1000〜1350℃程度で仮焼
（一次焼成）した後、粉砕し適当なバインダー（例えば
有機系）を添加し、加圧成形した後、1200〜1500℃程度
で焼結（二次焼成）する。
で足りるが、例えばチタン酸バリウム系の例について述
べると、BaCO3とTiO2を主成分とし、これに上記半導体
化剤（酸化物の形で）を添加する。必要により焼結助材
としてけい酸SiO2を添加する。かかる原料調合後、湿式
混合し、次いで脱水乾燥し、1000〜1350℃程度で仮焼
（一次焼成）した後、粉砕し適当なバインダー（例えば
有機系）を添加し、加圧成形した後、1200〜1500℃程度
で焼結（二次焼成）する。
（実施例） 次に実施例を示す本発明の効果を明らかにする。
BaCO3:71.01wt％，TiO2:28.75wt％，Y2O3:0.2445wt％，
SiO2:0.6wt％で原料調合し、これを１のポリ広口ビン
でメノー石と共に投入し、20時間回転混合した。その
後、脱水，乾燥し1200℃，安定時間２時間で仮焼し、乳
鉢で粉砕した後、１のポリ広口ビンでメノー石と水と
共に24時間回転混合し、脱水，乾燥した。その後、有機
バインダーを添加し、3ton/cm2の圧力で4.5mmΦ×15mmt
に加圧成形し、大気中にて1350℃安定時間2Hrで焼結
し、原子価制御型半導体磁器を得た。それの先端を約60
°の円錐状に研削した。こうして得られた半導体磁器の
比抵抗は9.9Ωcmであった。
SiO2:0.6wt％で原料調合し、これを１のポリ広口ビン
でメノー石と共に投入し、20時間回転混合した。その
後、脱水，乾燥し1200℃，安定時間２時間で仮焼し、乳
鉢で粉砕した後、１のポリ広口ビンでメノー石と水と
共に24時間回転混合し、脱水，乾燥した。その後、有機
バインダーを添加し、3ton/cm2の圧力で4.5mmΦ×15mmt
に加圧成形し、大気中にて1350℃安定時間2Hrで焼結
し、原子価制御型半導体磁器を得た。それの先端を約60
°の円錐状に研削した。こうして得られた半導体磁器の
比抵抗は9.9Ωcmであった。
他のチタン酸塩系についてもほぼ同様な結果であった。
第１表に結果をまとめて示す。
第１表に結果をまとめて示す。
上記表１における試料No（１）の半導体磁器についての
イオンの挙動を考察する。
イオンの挙動を考察する。
実施例（１） BaTiO3−Y2O30.15mol％−SiO20.6wt％ Ba2+Ti4+O3 2-＋xY →Ba1-x 2+Yx 3+Ti1-x 4+(Ti4+・e-)xO3 2- すなわち、添加したＹ（イットリウム）がBaのlattice
siteにはいり、原子価が１つ余る。このとき一部のTiが
電子を捕捉して結晶全体の電気的中性を保つが、捕捉さ
れた電子は準安定状態にあるため、外部から加えられた
電界により容易に移動し、電気伝導にあずかる。このよ
うな方法でできる半導体は、Verweyらにより原子価制御
半導体（Controlled Valency semiconductor）と呼ばれ
ていることが知られている（技献「チタバリ系半導体」
P15）。なお、実施例中のSiO2は焼結助剤として一般的
に使われているものである。
siteにはいり、原子価が１つ余る。このとき一部のTiが
電子を捕捉して結晶全体の電気的中性を保つが、捕捉さ
れた電子は準安定状態にあるため、外部から加えられた
電界により容易に移動し、電気伝導にあずかる。このよ
うな方法でできる半導体は、Verweyらにより原子価制御
半導体（Controlled Valency semiconductor）と呼ばれ
ていることが知られている（技献「チタバリ系半導体」
P15）。なお、実施例中のSiO2は焼結助剤として一般的
に使われているものである。
このことは、他の実施例（２），（３）についても当て
はまることである。
はまることである。
また、原子価制御用半導体化剤として前記実施例に掲げ
たY,Dy,Nbやこの他のHf,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Ho,Er,Tb,Sb,
W,Yb,Sc,Taは前掲各公知文献及び「ファインセラミック
スハンドブック」（朝倉書店）にも開示されている。
たY,Dy,Nbやこの他のHf,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Ho,Er,Tb,Sb,
W,Yb,Sc,Taは前掲各公知文献及び「ファインセラミック
スハンドブック」（朝倉書店）にも開示されている。
また、チタン酸塩のチタン酸をジルコン酸，ケイ酸，ス
ズ酸の１種以上で置換したものについてもほぼ同様の結
果を得た。
ズ酸の１種以上で置換したものについてもほぼ同様の結
果を得た。
次に電子の放出し易さを検討するために、上記試料No.1
から３について電界放出強度を測定した。また比較のた
めに比較的仕事関数の低いAl他についての測定も行っ
た。その結果を第１図に示す。同図は縦軸にポリエチレ
ン容器内放電発生電圧［KV］をとり、横軸に試料電極を
配列したものであり、試料電極として、Cu,Al,Feを比較
例にし、前記表１の試料No.1〜３を並べている。同図か
ら明らかなように本発明試料はいずれも従来のものに比
べて発生電圧が低くても放電を生じ易くなっている。
から３について電界放出強度を測定した。また比較のた
めに比較的仕事関数の低いAl他についての測定も行っ
た。その結果を第１図に示す。同図は縦軸にポリエチレ
ン容器内放電発生電圧［KV］をとり、横軸に試料電極を
配列したものであり、試料電極として、Cu,Al,Feを比較
例にし、前記表１の試料No.1〜３を並べている。同図か
ら明らかなように本発明試料はいずれも従来のものに比
べて発生電圧が低くても放電を生じ易くなっている。
さらに実用的な蛍光管としての特性を見るために、半導
体磁器を電極とする第２図のような蛍光管を作成し、同
等形状の従来蛍光管（FL15W）と放電開始電圧を比較し
その結果を第３図に示した。ここで述べる放電開始電圧
とは、余熱電流を流さずに冷陰極状態でAC電圧を徐々に
印加していった時の放電開始の電圧である。第３図から
明らかなように、本発明試料は従来のものに比べ放電開
始電圧が低くなっている。ただし実際に使用する場合、
本実施例の蛍光管も従来の蛍光管も余熱電流を流すため
放電開始電圧は低い。ここでは、両方の放電開始電圧の
違いを明らかにするために余熱電流を流さない状態で試
験を行った。
体磁器を電極とする第２図のような蛍光管を作成し、同
等形状の従来蛍光管（FL15W）と放電開始電圧を比較し
その結果を第３図に示した。ここで述べる放電開始電圧
とは、余熱電流を流さずに冷陰極状態でAC電圧を徐々に
印加していった時の放電開始の電圧である。第３図から
明らかなように、本発明試料は従来のものに比べ放電開
始電圧が低くなっている。ただし実際に使用する場合、
本実施例の蛍光管も従来の蛍光管も余熱電流を流すため
放電開始電圧は低い。ここでは、両方の放電開始電圧の
違いを明らかにするために余熱電流を流さない状態で試
験を行った。
また、本発明試料による蛍光管と従来の蛍光管の寿命試
験を行った。第４図に示すような試験条件を使用して第
５図のような結果を得た。この寿命試験により、断線に
よる不点については本発明による蛍光管は10万回後もゼ
ロに対し、従来の蛍光管は平均６万３千回程度で断線し
た。この寿命試験により、本発明による蛍光管の耐久性
が従来の蛍光管と比較して優れていることがわかる。た
だし、この寿命試験はJISに定められた寿命試験（2.5分
オン,0.5分オフ）と異なる。このため公知の寿命試験結
果と比較はできない。しかし、本寿命試験と同様な結果
がJISに定められた寿命試験を行っても得られることが
類推される。
験を行った。第４図に示すような試験条件を使用して第
５図のような結果を得た。この寿命試験により、断線に
よる不点については本発明による蛍光管は10万回後もゼ
ロに対し、従来の蛍光管は平均６万３千回程度で断線し
た。この寿命試験により、本発明による蛍光管の耐久性
が従来の蛍光管と比較して優れていることがわかる。た
だし、この寿命試験はJISに定められた寿命試験（2.5分
オン,0.5分オフ）と異なる。このため公知の寿命試験結
果と比較はできない。しかし、本寿命試験と同様な結果
がJISに定められた寿命試験を行っても得られることが
類推される。
上記結果によると、本発明に係る半導体磁器は放電電極
用として、従来のタングステンフィラメントに電子放射
物質を塗布した形の放電電極と同等以上の放電特性と耐
久性を備えていることが判る。
用として、従来のタングステンフィラメントに電子放射
物質を塗布した形の放電電極と同等以上の放電特性と耐
久性を備えていることが判る。
［発明の効果］ 以上の通り、本発明によれば安定でかつ十分な特性をも
った放電電極用半導体磁器が得られる。尚、上記説明で
は熱陰極型放電電極を説明したが、本発明になる電極は
冷陰極型放電電極としても使用できることが判明した。
尚、従来例として特公昭26−3596号公報に開示された発
明があるが、これは「酸化チタニウム化合物を強制還元
した半導体磁器を放電灯電極としたもの」であり、本願
発明のように半導体化剤を添加して原子価制御を行った
ものではないので、本願発明のような効果を得ることは
できない。つまり、本願発明はチタン酸，ジルコン酸，
スズ酸の一種以上のバリウム，ストロンチウム，カルシ
ウム，ランタンの一種以上の塩を選択してこれを主成分
としているのに対し従来例のものは酸化チタニウムを主
成分としているため両者は結晶構造や組成が異なり、ま
た、本願発明のものは半導体化剤を添加して原子価制御
を行なっているのに対し、従来例のものは単に強制還元
を行っているだけなので両者の半導体磁器としての性質
や特性が異なり、このため本願発明の半導体磁器を放電
灯用電極として使用した場合、比抵抗が低くこれに伴っ
て電流密度が高くなり放電開始電圧が低くなるので寿命
特性が格段に向上するという効果が得られるのに対し、
従来例ではこのような効果が得られない。
った放電電極用半導体磁器が得られる。尚、上記説明で
は熱陰極型放電電極を説明したが、本発明になる電極は
冷陰極型放電電極としても使用できることが判明した。
尚、従来例として特公昭26−3596号公報に開示された発
明があるが、これは「酸化チタニウム化合物を強制還元
した半導体磁器を放電灯電極としたもの」であり、本願
発明のように半導体化剤を添加して原子価制御を行った
ものではないので、本願発明のような効果を得ることは
できない。つまり、本願発明はチタン酸，ジルコン酸，
スズ酸の一種以上のバリウム，ストロンチウム，カルシ
ウム，ランタンの一種以上の塩を選択してこれを主成分
としているのに対し従来例のものは酸化チタニウムを主
成分としているため両者は結晶構造や組成が異なり、ま
た、本願発明のものは半導体化剤を添加して原子価制御
を行なっているのに対し、従来例のものは単に強制還元
を行っているだけなので両者の半導体磁器としての性質
や特性が異なり、このため本願発明の半導体磁器を放電
灯用電極として使用した場合、比抵抗が低くこれに伴っ
て電流密度が高くなり放電開始電圧が低くなるので寿命
特性が格段に向上するという効果が得られるのに対し、
従来例ではこのような効果が得られない。
第１図は実施例での電界放出強度測定結果を示す相関
図、第２図は実験に用いられる本発明蛍光管の構成図、
第３図は放電開始電圧特性図、第４図は寿命試験条件を
示す図、第５図は寿命試験データを示すものである。
図、第２図は実験に用いられる本発明蛍光管の構成図、
第３図は放電開始電圧特性図、第４図は寿命試験条件を
示す図、第５図は寿命試験データを示すものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱田 宗光 東京都中央区日本橋１丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 (56)参考文献 特公 昭26−3596（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (2)
- 【請求項１】チタン酸，ジルコン酸，スズ酸の一種以上
のバリウム，ストロンチウム，カルシウム，ランタンの
一種以上の塩を選択してこれを主成分とする磁器に、原
子価制御用半導体化剤を添加することによって得られた
原子価制御型半導体磁器を放電灯の陰極電極としたこと
を特徴とする放電灯装置。 - 【請求項２】前記原子価制御用半導体化剤は、Y,Dy,Hf,
Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Ho,Er,Tb,Sb,Nb,W,Yb,Sc,Taの１種又は
２種以上から選ばれる特許請求の範囲第１項記載の放電
灯装置。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61135248A JPH06103627B2 (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | 放電灯装置 |
| KR1019870002932A KR900008794B1 (ko) | 1986-06-11 | 1987-03-30 | 방전 램프장치 |
| CN87103377A CN1006748B (zh) | 1986-06-11 | 1987-05-06 | 半导体陶瓷材料阴极的放电灯装置 |
| EP87108321A EP0249196B1 (en) | 1986-06-11 | 1987-06-09 | Discharge lamp device |
| DE3752218T DE3752218T2 (de) | 1986-06-11 | 1987-06-09 | Entladungslampe |
| US07/171,228 US4808883A (en) | 1986-06-11 | 1988-03-22 | Discharge lamp device having semiconductor ceramic cathode |
| JP3179865A JPH06132008A (ja) | 1986-06-11 | 1991-07-19 | 放電灯装置 |
| JP3179912A JPH06132009A (ja) | 1986-06-11 | 1991-07-19 | 放電灯装置 |
| JP3179968A JP2620827B2 (ja) | 1986-06-11 | 1991-07-19 | 放電灯装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61135248A JPH06103627B2 (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | 放電灯装置 |
Related Child Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3179912A Division JPH06132009A (ja) | 1986-06-11 | 1991-07-19 | 放電灯装置 |
| JP3179968A Division JP2620827B2 (ja) | 1986-06-11 | 1991-07-19 | 放電灯装置 |
| JP3179865A Division JPH06132008A (ja) | 1986-06-11 | 1991-07-19 | 放電灯装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62291854A JPS62291854A (ja) | 1987-12-18 |
| JPH06103627B2 true JPH06103627B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=15147269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61135248A Expired - Lifetime JPH06103627B2 (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | 放電灯装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103627B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW270211B (ja) * | 1993-03-17 | 1996-02-11 | Tdk Electronics Co Ltd |
-
1986
- 1986-06-11 JP JP61135248A patent/JPH06103627B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62291854A (ja) | 1987-12-18 |
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