JPH09223480A - 蛍光放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水銀共鳴線で蛍光体を発光させる形式の蛍光
放電ランプにおいて、容器内部で生ずる黒化の進行を抑
えて蛍光放電ランプの長寿命を達成する。 【解決手段】 ランプの容器（１）の内面と蛍光体被膜
（６）の間に、粒径が約５〜４０ｎｍの構成粒子を主体
とする第１の酸化アルミニウム被膜（５）を設け、放電
電極（４）の表面に、粒径が約５〜１０μｍの構成粒子
を主体とする第２の酸化アルミニウム被膜（１０）を設
ける。酸化アルミニウム被膜は、水銀とアマルガム化さ
れ難く、且つエミッタや合金ゲッタなどに比べてイオン
衝撃や電子衝撃による壊散を受け難く、第２の酸化物被
膜は、イオン衝撃や電子衝撃による放電電極の壊散を阻
止する障壁として機能し、第１の酸化物被膜は、容器を
構成するガラス面に水銀が接触するのを阻止するための
障壁として機能する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水銀共鳴線で蛍光
体を発光させる形式の蛍光放電ランプに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】水銀共鳴線で蛍光体を発光させる形式の
蛍光放電ランプにおいて、その容器内部に水銀を充填す
るために、チタンと水銀を含む金属間化合物にて成る水
銀放出合金を放電電極近傍に配置し、容器の排気封止後
に加熱し、その熱で水銀の金属間化合物を分解して水銀
を容器内部に放出させることができる。また、その熱分
解で同時に放出される水蒸気などの不純ガスを吸収する
ため、さらには経時的に容器内で発生する不純ガスを吸
収するために、容器内にはジルコニウムとアルミニウム
とより成る金属間化合物を主体とする合金ゲッタなどを
配置することができる。最近では、鉄・ニッケル合金の
薄い板に前記合金ゲッタと水銀放出合金を固定した構
体、或いは、鉄・ニッケル合金の筒に前記合金ゲッタと
水銀放出合金などを充填した構体が提供されている。ま
た、非余熱型の冷陰極形式の蛍光放電灯においてその放
電電極には、ジルコニウムやバリウムなどのエミッター
が配置される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、それら
水銀放出合金、合金ゲッタ、及びエミッターは、放電に
際して電子衝撃やイオン衝撃を受けると、その金属成分
が壊散される。壊散された金属成分は、長年にわたって
累積的に容器内部に付着し、その部分が徐々に黒化して
ランプの寿命を短くする。特に、前記合金ゲッタは、ジ
ルコニウムに対してバインダとして専ら機能されるアル
ミニウムを含み、アルミニウムはその低融点故に前記黒
化の進行を特に早める要素となる。

【０００４】また、水銀共鳴線で蛍光体を発光させる形
式の蛍光放電ランプが長年使用されるにしたがって、そ
の容器を構成するガラスからナトリウム等のアルカリ成
分が浮き出し、これが容器内の水銀とアマルガム化さ
れ、やはり同様に、容器の内面を黒化させて、ランプの
寿命を短くする。

【０００５】本発明の目的は、水銀共鳴線で蛍光体を発
光させる形式の蛍光放電ランプにおいて、容器内部で生
ずる黒化の進行を抑えてランプの長寿命を達成すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明においては、水銀
とアマルガム化され難く、且つ仕事関数との関係でエミ
ッタ、水銀放出合金、及び合金ゲッタに比べてイオン衝
撃や電子衝撃による壊散を受け難い酸化物被膜、すなわ
ち、酸化アルミニウム、酸化チタン又は酸化マグネシウ
ムの中から選ばれたものを、２通りの障壁として採用す
る。第１には、当該酸化物被膜を放電電極の表面に設
け、イオン衝撃や電子衝撃による放電電極の壊散を阻止
する障壁として機能させる。すなわち、イオン衝撃や電
子衝撃を受けた放電電極から金属原子が容器の内周面に
向けて飛散するのを抑制する。これによって、放電電極
から金属原子が容器の内面に向けて飛散する量を低減
し、容器内部の黒化の進行を緩和する。第２には、容器
を構成するガラスの内面と蛍光体被膜との間に粒径の細
かい前記酸化物被膜を介在させて、容器を構成するガラ
スの内面に水銀が到達するのを阻止するための障壁とし
て機能させる。これにより、長年使用によってガラス容
器からナトリウム等のアルカリ成分が浮き出しても、こ
れが水銀とはアマルガム化されず、この点においても、
容器内面を黒化の進行を緩和する。

【０００７】水銀がガラス容器の内面に到達するのを阻
止する障壁として前記酸化物被膜を機能させるには、粒
径が約５〜４０ｎｍの構成粒子を主体に含んでいること
で実現することができる。

【０００８】また、放電電極の金属成分が壊散するを阻
止する障壁として前記酸化物被膜を機能させることに関
し、放電電極が、チタンと水銀の金属間化合物を主体と
する水銀放出合金、ジルコニウム若しくはチタンの内の
一種とアルミニウム若しくはニッケルの内の一種とより
成る金属間化合物を主体とする合金ゲッタ、又はエミッ
タを含むとき、その上に重ねて前記酸化物被膜を形成し
ても、その構成粒子の粒径が約５〜１０μｍを主体とす
るものであることにより、水銀の放出、不純ガスの吸
収、エミッタ物質の放射を妨げない。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１には本発明の一実施例に係る
蛍光放電ランプの左側半分が代表的に示されている。そ
の反対側も対称的に構成することができる。本実施例の
蛍光放電ランプは、特に制限されないが、非常灯の光源
に適用されるものである。図１において１は容器を構成
する直管型ガラス製バルブ（以下単にバルブと称する）
であり、例えば、外径が４．１ｍｍ、全長が１１０ｍｍ
又は２２０ｍｍの寸法を有する。このバルブ１はその両
端部にステム２が設けられて気密に封止されている。ス
テム２にはリード線３が貫通され、バルブ１の内部に導
入された先端部には、放電電極４が設けられている。バ
ルブ１の内部は、例えばネオンとアルゴンを混合した不
活性ガスが９５００Ｐａで充填されている。

【００１０】前記バルブ１の内周面には、第１の酸化物
被膜としての酸化アルミニウム被膜５が設けられ、それ
に重ねて蛍光体被膜６が形成されている。酸化アルミニ
ウム被膜５は、粒径が約５〜４０ｎｍを主体とする酸化
アルミニウム粉末を溶媒と共にバルブ１の内周面に塗布
して形成することができる。酸化アルミニウムに代え
て、粒径が同じ範囲の酸化マグネシウム又は酸化チタン
の被膜を採用することができる。粒径が約５〜４０ｎｍ
の範囲のものを主体とする前記酸化アルミニウム粉末
は、それを提供若しくは製造するメーカによる公称の粒
径若しくは製品に表示の粒径を参照して、実際に採用す
ることになるであろう。

【００１１】前記バルブ１を構成するガラスの内面と蛍
光体被膜６との間に介在された前記酸化アルミニウム被
膜５は粒径が約５〜４０ｎｍの構成粒子を主体に成るの
で、バルブ１を構成するガラス面にバルブ１中の水銀が
到達（接触）するのを阻止するための障壁として機能す
る。これにより、長年の使用によってバルブ１のガラス
からナトリウム等のアルカリ成分が浮き出しても、これ
が水銀とはアマルガム化されず、この点において、バル
ブ１の内面における黒化の進行を緩和することができ
る。

【００１２】前記放電電極４は、例えば鉄・ニッケル合
金等から成る薄い板７の一面に水銀放出合金８、他面に
合金ゲッタ９が配置された１対の水銀放出構体４Ｈを備
えている。水銀放出合金８及び合金ゲッタ９は焼結体と
して板７に固定されている。１対の水銀放出構体４Ｈ，
４Ｈは、一端部を突き合わせ、他端部を離間させて相互
に重ね合わせるようにリード線３の先端部に溶接固定さ
れている。図１に例では、水銀放出合金８は１対の水銀
放出構体４Ｈ，４Ｈの対向内面に位置され、合金ゲッタ
９は１対の水銀放出構体４Ｈ，４Ｈの外側に露出されて
いる。

【００１３】前記水銀放出合金８は、例えば、チタンと
水銀を含む金属間化合物若しくは熱でこれが分解されて
残留した分解生成物にて成る。この水銀放出合金８は、
水銀共鳴線で蛍光体を発光させるためにバルブ１の内部
に水銀を放出するためのもので、バルブ１の排気封止後
に加熱されることにより、その熱で水銀の金属間化合物
が分解されて水銀をバルブ１の内部に放出させる。前記
合金ゲッタ９は、例えば、ジルコニウムとチタンのうち
から選ばれたものと、アルミニウムとニッケルの中から
選ばれたものから成る金属間化合物を主体として成り、
その組成からも明らかなようにエミッタ作用も有する。
この合金ゲッタ９は、前記水銀放出合金８の熱分解と同
時に放出される水蒸気や酸素などの不純ガスを吸収する
ため、並びに経時的にバルブ１内で発生する不純ガスを
吸収するために利用される。さらに合金ゲッタ９は、放
電開始時の高電界で加速された初期電子による電子衝撃
などを受けて２次電子を放出するエミッタとしても機能
する。

【００１４】前記放電電極４の表面には、第２の酸化物
被膜として酸化アルミニウム被膜１０が設けられてい
る。酸化アルミニウム被膜１０は、粒径が約５〜１０μ
ｍを主体とする酸化アルミニウム粉末を溶媒と共に放電
電極４の表面に塗布して形成することができる。図１で
は、酸化アルミニウム被膜１０は、斜めに重ねられた水
銀放出構体４Ｈの外表面、即ち合金ゲッタ９の側に塗布
されている。図２の（Ａ）に示されるように放電電極４
Ｈの全面に酸化アルミニウム被膜１０を設けることも可
能である。また、図２の（Ｂ）に示されるように、斜め
に重ねられた水銀放出構体４Ｈ，４Ｈの外表面にエミッ
タ１１が塗布されている場合には、当該エミッタ１１の
上から前記酸化アルミニウム被膜１０を塗布する。この
場合にも放電電極４の全面に酸化アルミニウム被膜１０
を塗布してもよい。酸化アルミニウム被膜１０に代え
て、粒径が同じ範囲の酸化マグネシウム被膜又は酸化チ
タン被膜を採用することも可能である。

【００１５】前記酸化アルミニウム、酸化マグネシウム
又は酸化チタンの被膜は、水銀とアマルガム化され難
く、且つ仕事関数との関係でエミッタ１１、水銀放出合
金８、及び合金ゲッタ９に比べてイオン衝撃や電子衝撃
による壊散を受け難い酸化物被膜とされる。上記実施例
に従えば、放電電極の表面に設けられた酸化アルミニウ
ム被膜１０を代表とする第２の酸化物被膜は、イオン衝
撃や電子衝撃による放電電極４の壊散を阻止する障壁と
して機能する。すなわち、イオン衝撃や電子衝撃を受け
た放電電極４から金属原子がバルブ１の内周面に向けて
飛散するのを抑制する。これによって、放電電極４から
金属原子がバルブ１の内面に向けて飛散する量を低減
し、バルブ１の内周部分における黒化の進行を緩和する
ことができる。放電電極４は、チタンと水銀の金属間化
合物を主体とする水銀放出合金８、ジルコニウム若しく
はチタンの内の一種とアルミニウム若しくはニッケルの
内の一種とより成る金属間化合物を主体とする合金ゲッ
タ９、又はエミッタ１１を含むことになるが、その上に
重ねて前記酸化アルミニウム被膜１０を形成しても、そ
の構成粒子の粒径が約５〜１０μｍを主体とすることに
より、水銀の放出、不純ガスの吸収、エミッタ物質の放
射が妨げられることはない。

【００１６】図２の（Ｃ）には上記とは異なる構造の放
電電極１２の一例が示される。同図に示される放電電極
１２は、リード線３の先端部に溶接固定されており、バ
ルブ１の中央部に開口端を向けた電極材料（例えばステ
ンレス又はニッケルなど）にて成る筒体１３に、前記水
銀放出合金８、合金ゲッタ９、そして必要に応じてエミ
ッタ１１が混合されて充填されている。このような筒状
構体を持った放電電極１２は、前記板状の構体から成る
放電電極４に比べて水銀放出合金８を多く保持すること
ができる。筒体１３の外周面には、前記酸化アルミニウ
ム被膜１０が形成されている。酸化アルミニウム被膜１
０は、電極材料から成る筒体１３の金属原子がイオン衝
撃や電子衝撃にて分離してバルブ１の内周面に飛散する
ことを防止する。

【００１７】図３には実験例が示される。図１に示され
る構造の蛍光放電ランプに対し、図１の前記酸化アルミ
ニウム被膜５，１０を省いた構造の蛍光放電ランプ（従
来品）を比較対象とし、双方を点灯駆動した結果、輝度
が初期値よりも５０％低下するまでの点灯時間を調べた
ものである。図３において、縦軸は相対輝度、横軸は点
灯時間であり、Ａは、上記実施例に係る本発明品の特性
を示し、Ｂは、従来品の特性を示す。また、電流は８ｍ
Ａとして実験を行った。これによれば、本実施例ランプ
（外径４．１ｍｍ、全長２２０ｍｍ）の寿命は４０，０
００時間、比較対象ランプ（従来品）は２５，０００時
間であると考えられる。この実験結果からも、上述の酸
化アルミニウム被膜を採用した蛍光放電ランプは、黒化
の進行が緩和され、それによって寿命を延ばすことが可
能になることが明らかとなる。

【００１８】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲におい
て種々変更可能であることは言うまでもない。例えば前
記筒状構体から成る放電電極と前記板状の構体から成る
放電電極とを一つの蛍光放電ランプに混在させてもよ
い。また、板状の水銀放出構体を１枚、又は３枚以上用
いて一つの放電電極を構成することも可能である。

【００１９】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。

【００２０】すなわち、本発明においては、水銀とアマ
ルガム化され難く、且つ仕事関数との関係でエミッタ、
水銀放出合金、及び合金ゲッタに比べてイオン衝撃や電
子衝撃による壊散を受け難い酸化物被膜、すなわち、酸
化アルミニウム、酸化チタン又は酸化マグネシウムの中
から選ばれたものを、２通りの障壁として採用する。第
１には、当該酸化物被膜を放電電極の表面に設け、イオ
ン衝撃や電子衝撃による放電電極の壊散を阻止する障壁
として機能させる。すなわち、イオン衝撃や電子衝撃を
受けた放電電極から金属原子が容器の内周面に向けて飛
散するのを抑制する。これによって、放電電極から金属
原子が容器の内面に向けて飛散する量を低減し、容器内
部の黒化の進行を緩和する。第２には、容器を構成する
ガラスの内面と蛍光体被膜との間に粒径の細かい前記酸
化物被膜を介在させて、容器を構成するガラスの内面に
水銀が到達するのを阻止するための障壁として機能させ
る。これにより、長年使用によってガラス容器からナト
リウム等のアルカリ成分が浮き出しても、これが水銀と
はアマルガム化されず、この点においても、容器内面を
黒化の進行を緩和する。

【００２１】水銀がガラス容器の内面に到達するのを阻
止する障壁として前記酸化物被膜を機能させるには、粒
径が約５〜４０ｎｍの構成粒子を主体に含んでいること
で実現することができる。

【００２２】また、放電電極の金属成分が壊散するを阻
止する障壁として前記酸化物被膜を機能させることに関
し、放電電極が、チタンと水銀の金属間化合物を主体と
する水銀放出合金、ジルコニウム若しくはチタンの内の
一種とアルミニウム若しくはニッケルの内の一種とより
成る金属間化合物を主体とする合金ゲッタ、又はエミッ
タを含むとき、その上に重ねて前記酸化物被膜を形成し
ても、その構成粒子の粒径が約５〜１０μｍを主体とす
るものであることにより、水銀の放出、不純ガスの吸
収、エミッタ物質の放射を妨げない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る蛍光放電ランプの部分
断面図である。

【図２】放電電極の別の断面構造を示す説明図である。

【図３】実験結果を示す説明図である。

【符号の説明】

１ バルブ ２ ステム ３ リード線 ４ 放電電極 ５ 酸化アルミニウム被膜（第１の酸化物被膜） ６ 蛍光体被膜 ８ 水銀放出合金 ９ 合金ゲッタ １０ 酸化アルミニウム被膜（第２の酸化物被膜） １１ エミッタ

フロントページの続き (72)発明者 三橋 征寿郎 静岡県掛川市淡陽64 オスラム・メルコ株 式会社掛川工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電電極が内蔵されたガラス製容器の内
   周面に蛍光体被膜が設けられた蛍光放電ランプにおい
   て、 前記容器の内面と前記蛍光体被膜の間に、粒径が約５〜
   ４０ｎｍの構成粒子を主体とする酸化アルミニウム、酸
   化チタン又は酸化マグネシウムの中から選ばれたものよ
   り成る第１の酸化物被膜を設けると共に、前記放電電極
   の表面に、粒径が約５〜１０μｍの構成粒子を主体とす
   る酸化アルミニウム、酸化チタン又は酸化マグネシウム
   の中から選ばれたものより成る第２の酸化物被膜を設け
   て成るものであることを特徴とする蛍光放電ランプ。
2. 【請求項２】 前記放電電極は、チタンと水銀の金属間
   化合物を主体とする水銀放出合金と、ジルコニウム又は
   チタンの内の一種とアルミニウム又はニッケルの内の一
   種とより成る金属間化合物を主体とする合金ゲッタとを
   有するものであることを特徴とする請求項１記載の蛍光
   放電ランプ。
3. 【請求項３】 放電電極が内蔵された容器の内面に蛍光
   体被膜が設けられた蛍光放電ランプであって、 前記放電電極は、チタンと水銀の金属間化合物を主体と
   する水銀放出合金、ジルコニウム若しくはチタンの内の
   一種とアルミニウム若しくはニッケルの内の一種とより
   成る金属間化合物を主体とする合金ゲッタ、又はエミッ
   タの中から選ばれた単数若しくは複数を有し、 前記放電電極の表面には、粒径が約５〜１０μｍの構成
   粒子を主体とする酸化アルミニウム、酸化チタン又は酸
   化マグネシウムの中から選ばれたものより成る酸化物被
   膜を設けて成るものであることを特徴とする蛍光放電ラ
   ンプ。