JPH0729545A - 低圧放電ランプ用陰極 - Google Patents
低圧放電ランプ用陰極Info
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- JPH0729545A JPH0729545A JP16995593A JP16995593A JPH0729545A JP H0729545 A JPH0729545 A JP H0729545A JP 16995593 A JP16995593 A JP 16995593A JP 16995593 A JP16995593 A JP 16995593A JP H0729545 A JPH0729545 A JP H0729545A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 イオン衝撃に強い低圧放電ランプ用陰極を提
供する。 【構成】 主材を構成する金属部分３の表面に多数の微
細な凹所を備えるとともに、各凹所の中には電子放射物
質（エミッタ）２が充填されており、かつ、隣合う凹所
の間隔（Ｌ−ｋ）が２０μｍ以下となっている。なお、
主材はタングステン等の高耐熱性金属により形成され、
その表面には開口径２０μｍ、深さ２０μｍの凹所が２
０μｍ間隔で掘られており、その内部には三元系エミッ
タ２が充填されている。凹所と凹所の間隔は狭いほどよ
い。
供する。 【構成】 主材を構成する金属部分３の表面に多数の微
細な凹所を備えるとともに、各凹所の中には電子放射物
質（エミッタ）２が充填されており、かつ、隣合う凹所
の間隔（Ｌ−ｋ）が２０μｍ以下となっている。なお、
主材はタングステン等の高耐熱性金属により形成され、
その表面には開口径２０μｍ、深さ２０μｍの凹所が２
０μｍ間隔で掘られており、その内部には三元系エミッ
タ２が充填されている。凹所と凹所の間隔は狭いほどよ
い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、バルブ内部にガスを封
入した低圧放電ランプに用いる低圧放電ランプ用陰極に
関するものである。
入した低圧放電ランプに用いる低圧放電ランプ用陰極に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般にバルブ内部にガスを封入した低圧
放電ランプでは、図８に示すように、タングステン等の
主材で出来たフィラメントコイル１に、仕事関数の小さ
な電子放出物質からなるエミッタ（主成分は酸化バリウ
ム）２を塗布することによって熱電子を放出しやすくさ
せている。正確には、炭酸バリウムの形でフィラメント
に塗布し、それを真空中で熱することにより酸化バリウ
ムにするのである。
放電ランプでは、図８に示すように、タングステン等の
主材で出来たフィラメントコイル１に、仕事関数の小さ
な電子放出物質からなるエミッタ（主成分は酸化バリウ
ム）２を塗布することによって熱電子を放出しやすくさ
せている。正確には、炭酸バリウムの形でフィラメント
に塗布し、それを真空中で熱することにより酸化バリウ
ムにするのである。
【０００３】このような陰極は、放電中に存在するイオ
ンの衝突（イオン衝撃）によってエミッタ２が飛散しや
すい。特に始動時においてのイオン衝撃は、点灯中より
も非常に激しい。従って、始動時に特にエミッタ２が飛
散しやすく、その飛散したエミッタがランプの管壁に付
着する。イオン衝撃によるエミッタの飛散は、熱による
エミッタの蒸発と異なり、バリウムが遊離して飛散す
る。このため管壁が黒化し、ランプの光束の低下を招
く。この光束低下が、ランプ寿命を制限する要因の一つ
になっている。
ンの衝突（イオン衝撃）によってエミッタ２が飛散しや
すい。特に始動時においてのイオン衝撃は、点灯中より
も非常に激しい。従って、始動時に特にエミッタ２が飛
散しやすく、その飛散したエミッタがランプの管壁に付
着する。イオン衝撃によるエミッタの飛散は、熱による
エミッタの蒸発と異なり、バリウムが遊離して飛散す
る。このため管壁が黒化し、ランプの光束の低下を招
く。この光束低下が、ランプ寿命を制限する要因の一つ
になっている。
【０００４】これを防ぐための手段として、例えば、特
願平４−５４０６３号に記載された陰極構造がある。こ
れを図９に示す。この図に示されるように、主材である
タングステン等の金属３に微細加工（凹所）を施した場
合（図９（ａ）参照）、その凹所にエミッタ２を入れる
ことにより、通常の場合（図９（ｂ）参照）と比較し
て、エミッタ２がイオン衝撃を受ける割合が（ｋ／Ｌ）
倍になるというのがこの発明の主旨である。従って、
（ｋ／Ｌ）を小さくすれば、それだけイオン衝撃に対し
て強くなるというものである。
願平４−５４０６３号に記載された陰極構造がある。こ
れを図９に示す。この図に示されるように、主材である
タングステン等の金属３に微細加工（凹所）を施した場
合（図９（ａ）参照）、その凹所にエミッタ２を入れる
ことにより、通常の場合（図９（ｂ）参照）と比較し
て、エミッタ２がイオン衝撃を受ける割合が（ｋ／Ｌ）
倍になるというのがこの発明の主旨である。従って、
（ｋ／Ｌ）を小さくすれば、それだけイオン衝撃に対し
て強くなるというものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この原
理が成立するには、エミッタの存在している場所も存在
していない場所も、イオン衝撃が均等に起こるという条
件が必要であるが、この点については述べられていな
い。このイオン衝撃が均等に起こるという条件が満たさ
れていなければ、むしろイオン衝撃によるバリウムの飛
散が促進されてしまうという結果になる。
理が成立するには、エミッタの存在している場所も存在
していない場所も、イオン衝撃が均等に起こるという条
件が必要であるが、この点については述べられていな
い。このイオン衝撃が均等に起こるという条件が満たさ
れていなければ、むしろイオン衝撃によるバリウムの飛
散が促進されてしまうという結果になる。
【０００６】その理由を以下に述べる。もし、凹所と凹
所の間隔（金属部分）が非常に大きくなると、陰極表面
とプラズマＰの境界面Ｓは図１０に示すようになる。プ
ラズマＰから陰極に到達するイオン密度は、同図におい
て矢印線で示すように、場所によって異なる。つまり、
エミッタ２の存在する部分でイオンの密度が大きくな
る。これより、エミッタ２が通常の場合（図１１参照）
よりイオン衝撃の割合が大きくなることがわかる。この
ように、イオン衝撃に強い陰極を作るには、凹所と凹所
の間隔（金属部分）を制御することが非常に重要であ
る。なお、図１０及び図１１において、矢印線はイオン
を示すとともに、矢の方向はイオンの動く方向を示し、
矢印線の数でその密度の多少を示す。
所の間隔（金属部分）が非常に大きくなると、陰極表面
とプラズマＰの境界面Ｓは図１０に示すようになる。プ
ラズマＰから陰極に到達するイオン密度は、同図におい
て矢印線で示すように、場所によって異なる。つまり、
エミッタ２の存在する部分でイオンの密度が大きくな
る。これより、エミッタ２が通常の場合（図１１参照）
よりイオン衝撃の割合が大きくなることがわかる。この
ように、イオン衝撃に強い陰極を作るには、凹所と凹所
の間隔（金属部分）を制御することが非常に重要であ
る。なお、図１０及び図１１において、矢印線はイオン
を示すとともに、矢の方向はイオンの動く方向を示し、
矢印線の数でその密度の多少を示す。
【０００７】本発明は上記の点に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、イオン衝撃に強い、つま
り、イオン衝撃よるエミッタの飛散を抑え、管壁黒化に
よる寿命低下が生じ難い低圧放電ランプ用陰極を提供す
ることにある。
で、その目的とするところは、イオン衝撃に強い、つま
り、イオン衝撃よるエミッタの飛散を抑え、管壁黒化に
よる寿命低下が生じ難い低圧放電ランプ用陰極を提供す
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明に係る低圧放電ランプ用陰極は、高耐熱性金属部
分と電子放射物質（エミッタ）とよりなり、前記金属部
分と電子放射物質とは表面部分で交互に配設されるとと
もに、隣合う電子放射物質の間隔がイオンシースの厚み
（２０μｍ）以下となるように配設されていることを特
徴とするものである。
本発明に係る低圧放電ランプ用陰極は、高耐熱性金属部
分と電子放射物質（エミッタ）とよりなり、前記金属部
分と電子放射物質とは表面部分で交互に配設されるとと
もに、隣合う電子放射物質の間隔がイオンシースの厚み
（２０μｍ）以下となるように配設されていることを特
徴とするものである。
【０００９】
【作用】本発明によれば、高耐熱性金属部分と電子放射
物質とが表面部分で交互に配設されるとともに、隣合う
電子放射物質の間隔がイオンシースの厚み（２０μｍ）
以下となるように配設されている。ここで、２０μｍと
いう値は、物理的にはイオンシースの厚みであり、これ
はランプの封入ガス圧や放電電流あるいは外観形状によ
って若干異なってくるものである。
物質とが表面部分で交互に配設されるとともに、隣合う
電子放射物質の間隔がイオンシースの厚み（２０μｍ）
以下となるように配設されている。ここで、２０μｍと
いう値は、物理的にはイオンシースの厚みであり、これ
はランプの封入ガス圧や放電電流あるいは外観形状によ
って若干異なってくるものである。
【００１０】このように、隣合う電子放射物質の間隔
（請求項３記載の発明によれば、エミッタの充填されて
いる凹所と凹所の間隔）がイオンシースの厚み以下にな
るようにしたことにより、陰極表面とプラズマＰの境界
面Ｓは図１に示すようになる。これは、プラズマの性質
がデバイ長と呼ばれるものによって決定されることによ
るもので、以下にその理由を説明する。
（請求項３記載の発明によれば、エミッタの充填されて
いる凹所と凹所の間隔）がイオンシースの厚み以下にな
るようにしたことにより、陰極表面とプラズマＰの境界
面Ｓは図１に示すようになる。これは、プラズマの性質
がデバイ長と呼ばれるものによって決定されることによ
るもので、以下にその理由を説明する。
【００１１】デバイ長とは、プラズマの性質を決定する
（言い換えれば、プラズマとしての性質を有するため
の）最小の大きさ（距離）である。デバイ長は以下の定
義式で示される。
（言い換えれば、プラズマとしての性質を有するため
の）最小の大きさ（距離）である。デバイ長は以下の定
義式で示される。
【００１２】 デバイ長＝6.9 ×（ｎe ／Ｔe ）1/2 〔cm〕 但し、ｎe 〔１／cm3 〕，Ｔe 〔Ｋ〕である。
【００１３】イオンシースの厚みは、明確な定義は無い
が、デバイ長にほぼ等しいとみなした。ここで、図１に
よれば、エミッタ２の充填されている凹所からは熱電子
が放出されているために、エミッタ近傍での電子密度は
高い。しかし、エミッタの存在していない（凹所と凹所
の間の）金属部分３では、電子放出が無いために、電子
密度が低い。従って、エミッタ近傍のプラズマとそうで
ない部分の近傍のプラズマとでは、デバイ長が異なる。
これは、イオンシースの厚みが異なることを意味する。
もし、凹所と凹所の間隔がデバイ長（従ってイオンシー
ス）よりも大きければ、陰極とプラズマの関係は図１０
に示したようになる。
が、デバイ長にほぼ等しいとみなした。ここで、図１に
よれば、エミッタ２の充填されている凹所からは熱電子
が放出されているために、エミッタ近傍での電子密度は
高い。しかし、エミッタの存在していない（凹所と凹所
の間の）金属部分３では、電子放出が無いために、電子
密度が低い。従って、エミッタ近傍のプラズマとそうで
ない部分の近傍のプラズマとでは、デバイ長が異なる。
これは、イオンシースの厚みが異なることを意味する。
もし、凹所と凹所の間隔がデバイ長（従ってイオンシー
ス）よりも大きければ、陰極とプラズマの関係は図１０
に示したようになる。
【００１４】しかし、凹所と凹所の間隔がデバイ長（従
ってイオンシース）よりも小さければ、エミッタの存在
していない（凹所と凹所の間の）部分での電子密度は、
エミッタ近傍での電子密度とほぼ等しい。このために、
図１に示すようにイオンシースの厚みに変化が生じな
い。
ってイオンシース）よりも小さければ、エミッタの存在
していない（凹所と凹所の間の）部分での電子密度は、
エミッタ近傍での電子密度とほぼ等しい。このために、
図１に示すようにイオンシースの厚みに変化が生じな
い。
【００１５】この条件を満たせば、上述のように、タン
グステン等の金属３に微細加工（凹所）を施した場合
（図９（ａ）参照）、その凹所にエミッタ２を入れるこ
とにより、通常の場合（図９（ｂ）参照）と比較して、
エミッタ２がイオン衝撃を受ける割合が（ｋ／Ｌ）倍に
なる。従って、（ｋ／Ｌ）を小さくすれば、それだけイ
オン衝撃に対して強くなるということが原理的に成り立
つ。
グステン等の金属３に微細加工（凹所）を施した場合
（図９（ａ）参照）、その凹所にエミッタ２を入れるこ
とにより、通常の場合（図９（ｂ）参照）と比較して、
エミッタ２がイオン衝撃を受ける割合が（ｋ／Ｌ）倍に
なる。従って、（ｋ／Ｌ）を小さくすれば、それだけイ
オン衝撃に対して強くなるということが原理的に成り立
つ。
【００１６】
（実施例１）図１は本発明の第１の実施例を示すもので
あり、主材を構成する金属部分３の表面に多数の微細な
凹所を備えるとともに、各凹所の中には電子放射物質
（エミッタ）２が充填されており、かつ、隣合う凹所の
間隔（Ｌ−ｋ）が２０μｍ以下となっている。なお、主
材はタングステン等の高耐熱性金属により形成され、そ
の表面には開口径２０μｍ、深さ２０μｍの凹所が２０
μｍ間隔で掘られており、その内部には三元系エミッタ
２が充填されている。凹所と凹所の間隔は狭いほどよ
い。
あり、主材を構成する金属部分３の表面に多数の微細な
凹所を備えるとともに、各凹所の中には電子放射物質
（エミッタ）２が充填されており、かつ、隣合う凹所の
間隔（Ｌ−ｋ）が２０μｍ以下となっている。なお、主
材はタングステン等の高耐熱性金属により形成され、そ
の表面には開口径２０μｍ、深さ２０μｍの凹所が２０
μｍ間隔で掘られており、その内部には三元系エミッタ
２が充填されている。凹所と凹所の間隔は狭いほどよ
い。
【００１７】（実施例２）図２は本発明の第２の実施例
を示すもので、実用化を考慮して、実施例１に係る金属
部分３をタングステン等の高耐熱性金属コイル（細線コ
イル）５で置き換えたものである。原理的には実施例１
と全く同じであり、図２（ｂ）に示すように、タングス
テンコイル５の幅ｗと高さｈは、共に２０μｍ以下であ
ることが必要である。
を示すもので、実用化を考慮して、実施例１に係る金属
部分３をタングステン等の高耐熱性金属コイル（細線コ
イル）５で置き換えたものである。原理的には実施例１
と全く同じであり、図２（ｂ）に示すように、タングス
テンコイル５の幅ｗと高さｈは、共に２０μｍ以下であ
ることが必要である。
【００１８】製造は、タングステンコイルフィラメント
１にエミッタ２を塗布した通常の蛍光ランプ用陰極の外
側に、直径２０μｍのタングステン線を４０μｍのピッ
チで巻いたものである。線径は細いほど良く、ピッチも
狭いほど良い。これは製造上の技術的な限界と関係が有
るので、その製造技術を高めることが先決である。
１にエミッタ２を塗布した通常の蛍光ランプ用陰極の外
側に、直径２０μｍのタングステン線を４０μｍのピッ
チで巻いたものである。線径は細いほど良く、ピッチも
狭いほど良い。これは製造上の技術的な限界と関係が有
るので、その製造技術を高めることが先決である。
【００１９】また、コイルフィラメント１は実際に放電
電流が流れるためのコイルであり、このコイルの芯線
径、マンドレル径及びピッチは、その電流値に応じた値
にする必要がある。因に、0.6 アンペアの電流であれ
ば、芯線径が約９０μｍ、マンドレル径が約２３０μ
ｍ、ピッチが約１７０μｍ程度のものが望ましい。
電流が流れるためのコイルであり、このコイルの芯線
径、マンドレル径及びピッチは、その電流値に応じた値
にする必要がある。因に、0.6 アンペアの電流であれ
ば、芯線径が約９０μｍ、マンドレル径が約２３０μ
ｍ、ピッチが約１７０μｍ程度のものが望ましい。
【００２０】（実施例３）図３は本発明の第３の実施例
を示すもので、本実施例も実用化を考慮したものであ
り、タングステンコイルフィラメント１にエミッタ２を
塗布した通常の蛍光ランプ用陰極の外部に、タングステ
ン等の高耐熱性金属線で形成されたメッシュ（２０μｍ
１００＃）６を巻いたものである。なお、実施例２と同
様、メッシュ６の幅Ｗと高さｈは、共に２０μｍ以下で
あることが必要である。
を示すもので、本実施例も実用化を考慮したものであ
り、タングステンコイルフィラメント１にエミッタ２を
塗布した通常の蛍光ランプ用陰極の外部に、タングステ
ン等の高耐熱性金属線で形成されたメッシュ（２０μｍ
１００＃）６を巻いたものである。なお、実施例２と同
様、メッシュ６の幅Ｗと高さｈは、共に２０μｍ以下で
あることが必要である。
【００２１】また、本実施例は、実施例２におけるエミ
ッタ２の外部に巻いた細線コイル５の端から端までの電
気抵抗を小さくすることを目的としている。なぜなら、
細線コイル５を電流が流れるとき、その電気抵抗によ
り、細線コイル５を必要以上に発熱し、温度を上昇させ
る場合があるからである。しかし、本実施例のようにメ
ッシュ６を巻いた構造にすれば、その発熱を抑えられ
る。
ッタ２の外部に巻いた細線コイル５の端から端までの電
気抵抗を小さくすることを目的としている。なぜなら、
細線コイル５を電流が流れるとき、その電気抵抗によ
り、細線コイル５を必要以上に発熱し、温度を上昇させ
る場合があるからである。しかし、本実施例のようにメ
ッシュ６を巻いた構造にすれば、その発熱を抑えられ
る。
【００２２】（実施例４）図４は本発明の第４の実施例
を示すもので、エミッタ２の外部に２０μｍ以下の太さ
（ｈ＜２０μｍ，ｗ＜２０μｍ）のタングステンコイル
５あるいはタングステンのメッシュを多層に形成したも
のである。図示の実施例では線径２０μｍのタングステ
ンコイル５を２層に巻いたもので、層と層との間隔は約
１０μｍであり、この間隔もやはり２０μｍ以下である
ことが必要である。なお、製造は、通常の蛍光ランプ用
陰極の外部に径の異なるタングステンコイル５をｎ個
（ｎ＝２，３……）被せ、エミッタ２を塗布する。
を示すもので、エミッタ２の外部に２０μｍ以下の太さ
（ｈ＜２０μｍ，ｗ＜２０μｍ）のタングステンコイル
５あるいはタングステンのメッシュを多層に形成したも
のである。図示の実施例では線径２０μｍのタングステ
ンコイル５を２層に巻いたもので、層と層との間隔は約
１０μｍであり、この間隔もやはり２０μｍ以下である
ことが必要である。なお、製造は、通常の蛍光ランプ用
陰極の外部に径の異なるタングステンコイル５をｎ個
（ｎ＝２，３……）被せ、エミッタ２を塗布する。
【００２３】もし、外部のタングステンコイル（細線コ
イル）５が１層ならば、図５に示すように、長時間経過
すると外部細線コイル５とエミッタ２の間に空隙ができ
る。その空隙が２０μｍ以上になると、細線コイルの効
果がなくなるが、本実施例のように外部細線コイル５を
多層にすると、その効果を長時間持続させることができ
る。
イル）５が１層ならば、図５に示すように、長時間経過
すると外部細線コイル５とエミッタ２の間に空隙ができ
る。その空隙が２０μｍ以上になると、細線コイルの効
果がなくなるが、本実施例のように外部細線コイル５を
多層にすると、その効果を長時間持続させることができ
る。
【００２４】（実施例５）この実施例では、上述の如き
細線コイルをエミッタの外部から巻き付けるという手間
を省き、図６に示すように、一つのコイル７でイオン衝
撃に強い陰極を得ようとしたものである。そのために
は、プラズマから陰極を眺めたとき、その基本構成
（上記金属部分とエミッタ部分のディメンジョン等）が
上述の条件を満たしていること、このタングステンコ
イル７を電流が流れるとき、その電気抵抗等による温度
上昇が適当な値になること、である。の点は、図６に
示すコイル７の幅ｗと高さｈを共に２０μｍ以下にする
ことにより成立する。の点は、使用されるタングステ
ンコイル７の単位長あたりの抵抗率が、標準のタングス
テンコイルと同等になるようにコイル７の断面積を決定
すればよい。
細線コイルをエミッタの外部から巻き付けるという手間
を省き、図６に示すように、一つのコイル７でイオン衝
撃に強い陰極を得ようとしたものである。そのために
は、プラズマから陰極を眺めたとき、その基本構成
（上記金属部分とエミッタ部分のディメンジョン等）が
上述の条件を満たしていること、このタングステンコ
イル７を電流が流れるとき、その電気抵抗等による温度
上昇が適当な値になること、である。の点は、図６に
示すコイル７の幅ｗと高さｈを共に２０μｍ以下にする
ことにより成立する。の点は、使用されるタングステ
ンコイル７の単位長あたりの抵抗率が、標準のタングス
テンコイルと同等になるようにコイル７の断面積を決定
すればよい。
【００２５】図６はシングルコイルで試作した陰極の断
面図を示すもので、コイル７はタングステン等の高耐熱
性金属で形成され、その断面は非円形（例えば長方形）
で、少なくともその一辺の長さ（同図においては幅ｗ）
は２０μｍ以下であり、その辺がコイルの外側になるよ
うに巻いてある。そして、そのコイル７にはエミッタ２
が塗布されている。ここで、コイル７のエミッタ表面よ
りの露出長ｈは、２０μｍ以下が望ましく、ｈ＝０であ
れば問題ない。
面図を示すもので、コイル７はタングステン等の高耐熱
性金属で形成され、その断面は非円形（例えば長方形）
で、少なくともその一辺の長さ（同図においては幅ｗ）
は２０μｍ以下であり、その辺がコイルの外側になるよ
うに巻いてある。そして、そのコイル７にはエミッタ２
が塗布されている。ここで、コイル７のエミッタ表面よ
りの露出長ｈは、２０μｍ以下が望ましく、ｈ＝０であ
れば問題ない。
【００２６】次に、コイル７の断面積をどのように決定
するかを以下に示す。まず、放電電流を0.6 アンペアと
したときについて述べる。放電電流が0.6 アンペアのと
きの通常のフィラメントの設計は、上述のように、芯線
径が約９０μｍ、マンドレル径が約２３０μｍ、ピッチ
が約１７０μｍである。このコイルの単位長（１mm）あ
たりのタングステン線の長さＣＬは、 ＣＬ＝約4.25mm また、タングステン線の断面積ＣＳは、 ＣＳ＝約6.36×10-3mm2 である。従って、コイルの単位長あたりの抵抗値Ｒは、 Ｒ＝ρ×（ＣＬ／ＣＳ）＝約6.68×102 ×ρ〔Ω／mm〕 となる。
するかを以下に示す。まず、放電電流を0.6 アンペアと
したときについて述べる。放電電流が0.6 アンペアのと
きの通常のフィラメントの設計は、上述のように、芯線
径が約９０μｍ、マンドレル径が約２３０μｍ、ピッチ
が約１７０μｍである。このコイルの単位長（１mm）あ
たりのタングステン線の長さＣＬは、 ＣＬ＝約4.25mm また、タングステン線の断面積ＣＳは、 ＣＳ＝約6.36×10-3mm2 である。従って、コイルの単位長あたりの抵抗値Ｒは、 Ｒ＝ρ×（ＣＬ／ＣＳ）＝約6.68×102 ×ρ〔Ω／mm〕 となる。
【００２７】本実施例に係るフィラメントもこの抵抗値
と同じにすればよい。もし、ピッチと外径を同一にする
ならば、その断面積を同じにすればよい。従って、タン
グステン線の幅ｗが２０μｍであると、その高さＷＨは
約３２０μｍとなる。これを満たすには、図７に示すよ
うな構造のフィラメントにすればよい。これを作るに
は、これ専用の凹凸のあるマンドレルを作って巻いて行
けばよい。また、その断面形状を考慮して設計すれば、
ピッチを狭くすることができ、それにより耐スパッタ性
能をさらに向上させることができる。
と同じにすればよい。もし、ピッチと外径を同一にする
ならば、その断面積を同じにすればよい。従って、タン
グステン線の幅ｗが２０μｍであると、その高さＷＨは
約３２０μｍとなる。これを満たすには、図７に示すよ
うな構造のフィラメントにすればよい。これを作るに
は、これ専用の凹凸のあるマンドレルを作って巻いて行
けばよい。また、その断面形状を考慮して設計すれば、
ピッチを狭くすることができ、それにより耐スパッタ性
能をさらに向上させることができる。
【００２８】
【発明の効果】本発明は上記のように、隣合う電子放射
物質の間隔（請求項３記載の発明によればエミッタの充
填されている凹所と凹所の間隔）がイオンシースの厚み
（２０μｍ）以下になるようにしたことにより、イオン
衝撃に強い、つまり、イオン衝撃よるエミッタの飛散を
抑え、管壁黒化による寿命低下が生じ難い低圧放電ラン
プ用陰極を提供することができた。
物質の間隔（請求項３記載の発明によればエミッタの充
填されている凹所と凹所の間隔）がイオンシースの厚み
（２０μｍ）以下になるようにしたことにより、イオン
衝撃に強い、つまり、イオン衝撃よるエミッタの飛散を
抑え、管壁黒化による寿命低下が生じ難い低圧放電ラン
プ用陰極を提供することができた。
【図１】本発明の第１の実施例を示す模式断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の第２の実施例を示すもので、（ａ）は
斜視図、（ｂ）は要部拡大側面図、（ｃ）は要部拡大断
面図である。
斜視図、（ｂ）は要部拡大側面図、（ｃ）は要部拡大断
面図である。
【図３】本発明の第３の実施例を示すもので、（ａ）は
斜視図、（ｂ）は要部拡大側面図である。
斜視図、（ｂ）は要部拡大側面図である。
【図４】本発明の第４の実施例を示す模式断面図であ
る。
る。
【図５】第２の実施例に係る陰極の長時間経過後の状態
を示す模式断面図である。
を示す模式断面図である。
【図６】本発明の第５の実施例を示す模式断面図であ
る。
る。
【図７】本発明の第５の実施例に係るコイル断面形状を
設計する場合の模式断面図である。
設計する場合の模式断面図である。
【図８】従来のフィラメント電極を示す斜視図である。
【図９】従来例を示す模式断面図である。
【図１０】従来例においてプラズマと陰極表面との状況
が陰極構造によってどのように変化するのかを説明する
ための模式断面図である。
が陰極構造によってどのように変化するのかを説明する
ための模式断面図である。
【図１１】従来例においてプラズマと陰極表面との状況
が陰極構造によってどのように変化するのかを説明する
ための模式断面図である。
が陰極構造によってどのように変化するのかを説明する
ための模式断面図である。
１ フィラメントコイル ２ 電子放射物質（エミッタ） ３ 高耐熱性金属 ５ 高耐熱性金属線で形成されたコイル ６ 高耐熱性金属線で形成されたメッシュ ７ 高耐熱性金属で形成された非円形断面のコイル
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】次に、コイル７の断面積をどのように決定
するかを以下に示す。まず、放電電流を0.6 アンペアと
したときについて述べる。放電電流が0.6 アンペアのと
きの通常のフィラメントの設計は、上述のように、芯線
径が約９０μｍ、マンドレル径が約２３０μｍ、ピッチ
が約１７０μｍである。このコイルの単位長（１mm）あ
たりのタングステン線の長さＣＬは、 ＣＬ≒4.25mm また、タングステン線の断面積ＣＳは、 ＣＳ≒6.36×10-3mm2 である。従って、コイルの単位長あたりの抵抗値Ｒは、 Ｒ＝ρ×（ＣＬ／ＣＳ）≒6.68×102 ×ρ〔Ω／mm〕 となる。
するかを以下に示す。まず、放電電流を0.6 アンペアと
したときについて述べる。放電電流が0.6 アンペアのと
きの通常のフィラメントの設計は、上述のように、芯線
径が約９０μｍ、マンドレル径が約２３０μｍ、ピッチ
が約１７０μｍである。このコイルの単位長（１mm）あ
たりのタングステン線の長さＣＬは、 ＣＬ≒4.25mm また、タングステン線の断面積ＣＳは、 ＣＳ≒6.36×10-3mm2 である。従って、コイルの単位長あたりの抵抗値Ｒは、 Ｒ＝ρ×（ＣＬ／ＣＳ）≒6.68×102 ×ρ〔Ω／mm〕 となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 啓介 大坂府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 バルブ内部にガスを封入した低圧放電ラ
ンプに用いる陰極であって、該陰極は高耐熱性金属部分
と電子放射物質（エミッタ）とよりなり、前記金属部分
と電子放射物質とは表面部分で交互に配設されるととも
に、隣合う電子放射物質の間隔がイオンシースの厚み以
下となるように配設されていることを特徴とする低圧放
電ランプ用陰極。 - 【請求項２】 前記隣合う電子放射物質の間隔が２０μ
ｍ以下である請求項１記載の低圧放電ランプ用陰極。 - 【請求項３】 バルブ内部にガスを封入した低圧放電ラ
ンプに用いる陰極であって、該陰極は主材を構成する高
耐熱性金属部分の表面に多数の微細な凹所を備えるとと
もに、各凹所の中には電子放射物質が充填されており、
かつ、隣合う凹所の間隔が２０μｍ以下である低圧放電
ランプ用陰極。 - 【請求項４】 バルブ内部にガスを封入した低圧放電ラ
ンプに用いる陰極であって、タングステンコイルフィラ
メントに電子放射物質を塗布した通常の蛍光ランプ用陰
極の外側に、外径２０μｍ以下の高耐熱性金属線をコイ
ル状に巻回したことを特徴とする低圧放電ランプ用陰
極。 - 【請求項５】 請求項４記載の高耐熱性金属線コイルに
代えて、外径２０μｍ以下の高耐熱性金属線で形成され
たメッシュを被せたことを特徴とする低圧放電ランプ用
陰極。 - 【請求項６】 バルブ内部にガスを封入した低圧放電ラ
ンプに用いる陰極であって、タングステンコイルフィラ
メントに電子放射物質を塗布した通常の蛍光ランプ用陰
極の外側に、請求項４記載の高耐熱性金属線コイルまた
は請求項５記載の高耐熱性金属線で形成されたメッシュ
を多層に形成し、最外層まで電子放射物質を塗布したこ
とを特徴とする低圧放電ランプ用陰極。 - 【請求項７】 断面が非円形で少なくともその一辺の長
さが２０μｍ以下である高耐熱性金属よりなるコイル
を、その２０μｍ以下の辺が外側になるように巻回する
とともに、そのコイルに電子放射物質を塗布し、かつ、
そのコイルの外側辺が前記電子放射物質表面より２０μ
ｍ以下の高さだけ露出するようにしたことを特徴とする
低圧放電ランプ用陰極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16995593A JP2923413B2 (ja) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | 低圧放電ランプ及び低圧放電ランプ用陰極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16995593A JP2923413B2 (ja) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | 低圧放電ランプ及び低圧放電ランプ用陰極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0729545A true JPH0729545A (ja) | 1995-01-31 |
| JP2923413B2 JP2923413B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=15895952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16995593A Expired - Fee Related JP2923413B2 (ja) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | 低圧放電ランプ及び低圧放電ランプ用陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2923413B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7193367B2 (en) | 2000-12-13 | 2007-03-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | Indirectly heated electrode for gas discharge tube, gas discharge tube with this, and its operating device |
-
1993
- 1993-07-09 JP JP16995593A patent/JP2923413B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7193367B2 (en) | 2000-12-13 | 2007-03-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | Indirectly heated electrode for gas discharge tube, gas discharge tube with this, and its operating device |
| US7429826B2 (en) | 2000-12-13 | 2008-09-30 | Hamamatsu Photonics K.K. | Indirectly heated electrode for gas discharge tube, gas discharge tube using said indirectly heated electrode, and lighting device for said gas discharge tube |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2923413B2 (ja) | 1999-07-26 |
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