JPH09120794A - 蛍光ランプ用電極及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパッタに強く点灯寿命を長くさせる。 【解決手段】 一端側に開口５ａを備えた高融点金属カ
ップ５の内部に下層部２ａと上層部２ｂの二層構造をな
す電子放射性物質２が充填されてなり、上層部２ｂの表
面のみが開口５ａ側に露出した蛍光ランプ用電極であっ
て、下層部２ａをアルカリ土類金属の酸化物を含んで形
成すると共に、上層部２ｂをタンタル酸バリウムと酸化
バリウムとを含んで多孔質に形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光ランプ用電
極、及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３及び図４は、特公昭４２−２２０１
９号公報に開示された従来の蛍光ランプ用電極（第１の
従来例）を示すものであり、この蛍光ランプ用電極は、
焼結型冷陰極であって、一方に開口１ａを備えた有底筒
状の金属カップ１内に、電子放射性物質２が充填された
構造を有している。

【０００３】この電子放射性物質２は、アルカリ土類金
属の過酸化物または酸化物に対して、数十重量％程度の
鉄、タンタル、ジルコニウム、モリブデン等の金属粉末
を密に混合した粉末を圧入させ、これを高周波発振器等
により小爆発が起きるまで加熱して形成されたもので、
発熱反応により形成された電子放射性物質２が、多孔質
の粗い表面を持つようにされたものである。そして、金
属カップ１の開口１ａ側と反対側の底部１ｂ側には、導
電リード１ｃが接続されており、このような構成の電極
は、内壁に蛍光体３ａが塗布されると共に内部に水銀と
希ガスが封入されたバルブ３内の両端に、その開口１ａ
が放電方向に向けられて互いに開口１ａ側を対向させる
ように配設される。

【０００４】このような蛍光ランプ用電極は、電極表面
の多孔質構造の凸状の部分が陰極輝点の形成を容易にす
るため、熱陰極に比べてグロー放電からアーク放電への
移行時間が短縮され、ランプ始動時の電子放射性物質２
のスパッタが低減されると共に、熱陰極に用いられるフ
ィラメントコイルの数十倍近くの電子放射性物質２を保
持することができるので寿命が長くできる。このような
電極の一例として、電子放射性物質２の充填量が６０ｍ
ｇの電極が、点滅寿命が１００万回、点灯寿命が３万時
間であるというデータも存在する。

【０００５】図５及び図６は、特開平５−７４４１３号
公報に開示された従来の別の蛍光ランプ用電極（第２の
従来例）を示すものであり、この蛍光ランプ用電極は、
焼結型冷陰極であって、有底の筒状体を縦割りして形成
したような略樋状の金属カップ１内に、電子放射性物質
２を含む焼結体４を納め、前面側である縦割りした面に
開口１ａを備え、その後面側に導電リード１ｃを設けて
なるものである。

【０００６】焼結体４は、例えば酸化バリウム等のアル
カリ土類金属の酸化物が主成分とされ高融点金属をいく
らか含むエミッター層４ａと、タングステン、モリブデ
ン等の高融点金属を主成分とする金属層４ｂが交互に積
層された多層構造を有し、その全ての層の端部が開口１
ａに露出するように金属カップ１に納められている。そ
して、このような電極は、内壁に蛍光体３ａが塗布され
ると共に内部に水銀と希ガスが封入されたバルブ３内の
両端に、その開口１ａが放電方向に向けられて互いに開
口１ａ側を対向させるように配設される。

【０００７】このような蛍光ランプ用電極は、金属カッ
プ１内の焼結体４では、高融点金属を主成分とする金属
層４ｂが強固に焼結されており、これがエミッター層４
ａを挟むように設けられているため、点灯中にエミッタ
ー層４ａが崩れることがほとんどなく、また、エミッタ
ー層４ａに多量の電子放射性物質２を保持させることが
できるため、点灯寿命を長くできる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように構成された第１、及び第２の従来例に示す冷陰極
の蛍光ランプ用電極においては、その寿命が、電極が保
持している電子放射性物質２の量の割には短いという問
題点があった。

【０００９】一般に、蛍光ランプの寿命は、その電極に
被着された電子放射性物質が、点灯時間に伴って蒸発等
により消耗していくことに起因することは周知のことで
ある。そして、点灯寿命１〜２時間の熱陰極が、たかだ
か３〜６ｍｇの電子放射性物質しか保持していないこと
を考えると、上述の冷陰極の一例の６０ｍｇという保持
量を持つ電極は、その保持量のみからみると単純には１
０倍以上もの点灯寿命を持つと考えられるが、実際の点
灯寿命は２〜３倍である。

【００１０】これには、アルカリ土類金属の過酸化物ま
たは酸化物と金属粉末との混合物が、電極を活性化する
際に加熱溶融してアルカリ土類金属化合物を形成するこ
とにより、電子放射性物質２であるアルカリ土類金属の
酸化物の生成量が減少することが一因となっている。そ
こで、この混合する金属粉末の量を減少させることが考
えられるが、金属粉末の量を減少させれば化合物の生成
量を抑制しつつ電子放射性物質２の生成量は増加させら
れるものの、この化合物は電極の多孔質構造をもたらし
イオン衝撃から電子放射性物質２を保護する働きを果た
しているから、一方的に化合物の生成量を減少させるこ
とは、この電極のスパッタに強いという利点を失わせる
ことになる。また、混合する金属粉末の量を増加させれ
ば、電子放射性物質２の生成量が減少してしまう。

【００１１】本発明は、上記問題点に鑑みてなされもの
であり、その目的とするところは、スパッタに強く点灯
寿命の長い蛍光ランプ用電極を提供することにあり、ま
た、別の目的とするところは、そのような蛍光ランプ用
電極の製造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため、請求項１記載の発明にあっては、一端側に
開口５ａを備えた高融点金属カップ５の内部に下層部２
ａと上層部２ｂの二層構造をなす電子放射性物質２が充
填されてなり、前記上層部２ｂの表面のみが前記開口５
ａ側に露出した蛍光ランプ用電極であって、前記下層部
２ａがアルカリ土類金属の酸化物を含んで形成され、前
記上層部２ｂがタンタル酸バリウムと酸化バリウムとを
含んで多孔質に形成されたことを特徴とするものであ
る。

【００１３】また、請求項２記載の発明にあっては、請
求項１記載の蛍光ランプ用電極の製造方法であって、前
記高融点金属カップ５の下層にアルカリ土類金属の酸化
物または過酸化物を含む下層部形成部材６ａを圧入した
後に、その上側から金属タンタルと過酸化バリウムの混
合物を含む上層部形成部材６ｂを圧入し、真空中で加熱
することにより発熱反応をさせて、二層構造をなす前記
下層部２ａと上層部２ｂとを形成したことを特徴とする
ものである。

【００１４】また、請求項３記載の発明にあっては、請
求項２記載の蛍光ランプ用電極の製造方法において、前
記下層部形成部材６ａに鉄、ニッケル、モリブデン、タ
ングステンのうちの少なくとも１種類を混合させたこと
を特徴とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明の蛍光ラ
ンプ用電極及びその製造方法の第１の実施の形態を示す
ものであり、この蛍光ランプ用電極は、高融点金属カッ
プ５の内部に電子放射性物質２が二層に充填された構造
を有して構成されている。

【００１６】高融点金属カップ５は、高融点金属部材製
であって、例えばニッケルメッキされた鉄製のカップで
あって、一方に開口５ａを備え、他方の底部５ｂには導
電リード５ｃが接続された略円筒状に形成されている。
また、高融点金属カップ５の内部には、底部５ｂ側の下
層部２ａと開口５ａ側の上層部２ｂの二層構造をなす電
子放射性物質２が充填されてなり、上層部２ｂの表面の
みが開口５ａ側に露出するようにされている。そして、
下層部２ａはアルカリ土類金属の酸化物である、例えば
酸化バリウムを含む電子放射性物質２により形成され、
上層部２ｂはタンタル酸バリウムと酸化バリウムとを含
む電子放射性物質２により形成されて活性化処理により
多孔質構造を有するようにされている。

【００１７】このような構成の電極は、その開口１ａが
放電方向に向けられて互いに開口１ａ側を対向させるよ
うに、内壁に蛍光体が塗布されると共に内部に水銀と希
ガスが封入されたバルブ内の両端に配設されて使用され
る。

【００１８】以下に、本実施の形態における蛍光ランプ
用電極の製造方法について詳述する。まず、図２に示す
ように、高融点金属カップ５に過酸化バリウム粉末から
なる下層部形成部材６ａを、油圧プレス等を用いて高融
点金属カップ５の容積の半分程度まで充填させる。次
に、金属タンタルと過酸化バリウムの混合物からなる上
層部形成部材６ｂを、下層部形成部材６ａである充填さ
れた過酸化バリウム粉末の上側から油圧プレス等を用い
て高融点金属カップ５の略上端まで充填する。このと
き、金属タンタルと過酸化バリウムの混合物は、過酸化
バリウム６７重量％、金属タンタル３３重量％の組成で
あって、金属タンタルの平均粒径は、過酸化バリウムと
の反応を良好に行わせるようにするために、２〜３μｍ
とした。

【００１９】そして、その高融点金属カップ５を、真空
中に置き、例えば高周波発振器等により高融点金属カッ
プ５に充填した物質が小爆発が起きるまで加熱し、発熱
反応を興させる。この発熱反応が活性化処理であり、発
熱が消滅するまで加熱されて、下層部２ａには、アルカ
リ土類金属の酸化物である酸化バリウムを含む電子放射
性物質２の層が形成され、上層部２ｂには、タンタル酸
バリウムと酸化バリウムとを含む電子放射性物質２の多
孔質層が形成される。なお、図１において、上層部２ｂ
の高融点金属カップ５の開口５ａ側に見られる凹部２ｃ
は、活性化処理における小爆発により生じた表面状態を
模式的に示したものであって、上層部２ｂの形状を正確
に示すものではない。

【００２０】このように構成されているため、本実施の
形態における蛍光灯用電極においては、電極の表面側で
ある上層部２ｂが、タンタル酸バリウムと酸化バリウム
とを含む電子放射性物質２の多孔質層であるため、その
表面にぎざぎざした凹凸が存在して陰極輝点の形成が容
易となると共に、ランプの始動時に高速のイオンによる
スパッタが軽減されて、スパッタに対して強くなる。ま
た、下層部２ａのアルカリ土類金属の酸化物である酸化
バリウムを含む電子放射性物質２の層は、上層部２ｂで
蒸発等によって失われた電子放射性物質２を、随時拡散
によって補う。このため、スパッタに強く点灯寿命の長
い蛍光灯用電極が得られる。

【００２１】実際に、本実施の形態における電極を用い
た蛍光ランプは、約１００万回の点滅寿命を持ち、ま
た、その点灯寿命も４万時間をこえるものであるという
良好な結果を示すことを、本願発明者等は確認した。

【００２２】以下に、本発明の蛍光ランプ用電極及びそ
の製造方法の第２の実施の形態を、第１の実施の形態を
示す図１及び図２を参照して説明する。ここに、第１の
実施の形態と異なる点は、下層部２ａ及びその製造方法
であり、他は第１の実施の形態と同様に構成されてい
る。

【００２３】その製造方法は、まず、過酸化バリウムに
平均粒径２〜３μｍの鉄、ニッケル、モリブデン、タン
グステンのうちの少なくとも１種類の金属粉末を数十重
量％（上層部２ａの金属タンタルの添加割合より低い割
合であることが望ましい）だけ混合させてなる下層部形
成部材６ａを、高融点金属カップ５にその容積の半分程
度まで油圧プレス等を用いて圧入する。次に、金属タン
タルと過酸化バリウムの混合物からなる上層部形成部材
６ｂを、下層部形成部材６ａである充填された過酸化バ
リウム粉末の上側から油圧プレス等を用いて高融点金属
カップ５の略上端まで充填する。そして、第１の実施の
形態と同様にして活性化処理をし、下層部２ａと上層部
２ｂを形成させる。

【００２４】このように構成されているため、本実施例
における蛍光灯用電極においては、第１の実施の形態に
おける蛍光灯用電極の効果に加えて、下層部形成部材６
ａに、鉄、ニッケル、モリブデン、タングステンのうち
の少なくとも１種類の金属粉末が混入されているため、
その金属粉末が電極の活性化時に還元剤として働き、電
子放射に寄与する過剰バリウムの生成量が多くなって電
子放出能力が向上する。特にニッケルは、還元剤として
電子放出性に優れ、タンタルなどの金属に比べて発熱反
応性が小さい。したがって、活性化処理時には急激な反
応が抑制されて小爆発が適度に進行し、電極は活性化処
理後も二層構造を保ち易い。

【００２５】なお、前記第１の実施の形態においては、
上層部形成部材６ｂの混合物の組成を、過酸化バリウム
６７重量％、金属タンタル３３重量％としたが、本発明
はこの数値に限定されるものではなく、過酸化バリウム
が５７〜７７重量％であって、このときの金属タンタル
が過酸化バリウムに対応して４３〜２３重量％（例えば
過酸化バリウム５７重量％のとき、金属タンタル４３重
量％）であっても良い。また、前記各実施の形態におい
ては、高融点金属カップ５を底部５ｂを備えた略筒状の
形状を有するものとして説明を行ったが、本発明はこれ
に限らず、有底の角筒状や、底部が丸みを帯びた砲弾形
をしたもの、及び逆円錐状のもの等、内部に二層構造の
電子放射性物質が保持できるものであればどのような形
状であっても良い。

【００２６】

【発明の効果】このように本発明は、請求項１記載の発
明にあっては、電極の表面側である上層部が、タンタル
酸バリウムと酸化バリウムとを含む電子放射性物質の多
孔質層であるため、その表面にぎざぎざした凹凸が存在
して陰極輝点の形成が容易となると共に、ランプの始動
時に高速のイオンによるスパッタが軽減される。また、
下層部の酸化バリウムの層は、上層部で蒸発等によって
失われた電子放射性物質を拡散によって補う。このた
め、電極がスパッタに強く、点灯寿命が長いものとでき
る。

【００２７】また、請求項２記載の発明にあっては、ス
パッタを軽減する上層部と、電子放射性物質を補う下層
部の二層構造が形成できて、スパッタに強く、点灯寿命
の長い蛍光灯用電極が得られる。

【００２８】また、請求項３記載の発明にあっては、請
求項２記載の発明の効果に加えて、下層部を形成する部
材に、鉄、ニッケル、モリブデン、タングステンのうち
の少なくとも１種類の金属粉末が混入されているため、
その金属粉末が電極の活性化時に還元剤として働き、電
子放射に寄与する過剰バリウムの生成量が多くなって電
子放出能力が向上すると共に、活性化処理時には急激な
反応が抑制されて小爆発が適度に進行し、電極は活性化
処理後も二層構造を保ち易い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蛍光ランプ用電極の第１の実施の形態
を模式的に示した断面図である。

【図２】同上の製造方法を示す断面図である。

【図３】従来の蛍光ランプ用電極（第１の従来例）を示
す断面図である。

【図４】同上の蛍光ランプ用電極を使用した蛍光ランプ
の要部を示す正面図である。

【図５】従来の別の蛍光ランプ用電極（第２の従来例）
を示す斜視図である。

【図６】同上の蛍光ランプ用電極を使用した蛍光ランプ
の要部を示す正面図である。

【符号の説明】

２ 電子放射性物質 ２ａ 下層部 ２ｂ 上層部 ５ 金属カップ ５ａ 開口 ６ａ 下層部形成部材 ６ｂ 上層部形成部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側に開口を備えた高融点金属カップ
   の内部に下層部と上層部の二層構造をなす電子放射性物
   質が充填されてなり、前記上層部の表面のみが前記開口
   側に露出した蛍光ランプ用電極であって、前記下層部が
   アルカリ土類金属の酸化物を含んで形成され、前記上層
   部がタンタル酸バリウムと酸化バリウムとを含んで多孔
   質に形成されたことを特徴とする蛍光ランプ用電極。
2. 【請求項２】 請求項１記載の蛍光ランプ用電極の製造
   方法であって、前記高融点金属カップの下層にアルカリ
   土類金属の酸化物または過酸化物を含む下層部形成部材
   を圧入した後に、その上側から金属タンタルと過酸化バ
   リウムの混合物を含む上層部形成部材を圧入し、真空中
   で加熱することにより発熱反応をさせて、二層構造をな
   す前記下層部と上層部とを形成したことを特徴とする蛍
   光ランプ用電極の製造方法。
3. 【請求項３】 前記下層部形成部材に、鉄、ニッケル、
   モリブデン、タングステンのうちの少なくとも１種類を
   混合させたことを特徴とする請求項２記載の蛍光ランプ
   用電極の製造方法。