JPH11120957A - 放電管 - Google Patents

放電管

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JPH11120957A
JPH11120957A JP28241697A JP28241697A JPH11120957A JP H11120957 A JPH11120957 A JP H11120957A JP 28241697 A JP28241697 A JP 28241697A JP 28241697 A JP28241697 A JP 28241697A JP H11120957 A JPH11120957 A JP H11120957A
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JP
Japan
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tube
sintered electrode
discharge tube
electrode
discharge
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Application number
JP28241697A
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English (en)
Inventor
Hirobumi Yamashita
博文 山下
Haruo Yamazaki
治夫 山崎
Toshihiro Terada
年宏 寺田
Masaki Hirohashi
正樹 広橋
Hiroshi Saiki
博志 済木
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West Electric Co Ltd
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
West Electric Co Ltd
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 硝子管端に、例えばペロブスカイト型結晶構
造の金属酸化物よりなる電子放射物質で構成した焼結電
極を備えたことにより、管電圧を低減し、管電力を低減
し、発光効率を向上させると共に、電極の飛散を抑制し
て放電管の寿命を延ばす。 【解決手段】 硝子管1の端部に金属酸化物よりなる電
子放射物質で構成した焼結電極2を備える。この焼結電
極2は、例えばペロブスカイト型結晶構造を有する金属
酸化物より形成され、また電子放射物質からの電子放出
可能な中空部分7を少なくとも一個備えると共に、金属
筒8で外周部を囲まれることにより、管電圧を低減する
ことで管電力を低減し、発光効率を向上させると共に、
電極の飛散を抑制して放電管の寿命を延ばすことができ
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、液晶パネルのバッ
クライト等に用いられる放電管に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、金属酸化物よりなる電子放射物質
を使用した電極を備えた放電管としては、耐熱金属、例
えばタングステンからなる焼結体にペロブスカイト型結
晶構造の金属酸化物、例えば(La,Sr)MnO3
を、タングステン焼結体に対して50〜95重量%の範
囲で含浸させ、かつ、この金属酸化物を含浸させたタン
グステン焼結体を、金属性カップで覆った構造の電極を
有する放電管が知られている(特開平7−21977号
公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のような構成では、耐熱金属焼結体はその気孔率を高
くしすぎると実使用に耐え得る機械的強度が困難になる
ため、金属酸化物の含有量は金属焼結体に対して約95
重量%が限界となる。そのため、高い電子放射効率を有
する金属酸化物の電極表面上に占める面積比率が低く抑
えられてしまい、その効果が十分に発揮されないという
問題があった。また、製造工程も複雑でコスト高の要因
となっていた。
【0004】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、金属酸化物の持つ高い電子放射効率を最大に発揮さ
せて管電圧を低減することにより、より高効率の放電管
を実現すると共に、焼結電極物質の飛散による消耗を抑
制して管電圧の低減効果を長時間持続させ、かつアマル
ガム生成による水銀消耗量を小さくすることにより、放
電管の延命化を図ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の放電管は、硝子管内部の端に金属酸化物よ
りなる電子放射物質で構成した焼結電極を備えたことを
特徴とする。
【0006】前記放電管においては、焼結電極が硝子管
内の放電空間中に、電子放射物質からの電子放出可能な
中空部分を少なくとも一個備えたことが好ましい。これ
により、金属酸化物からなる焼結電極の放電表面積が増
えるので、管電流が大きくても十分な電子放出が行われ
管電圧の低減効果が十分に発揮できる。また点灯中にお
ける焼結電極の単位面積当たりのイオン衝撃による飛散
が小さくなり、焼結電極の飛散による消耗が抑制できて
点灯中の管電圧の上昇が小さくなり、管電圧の低減効果
が持続できる。
【0007】また前記放電管においては、中空部分の最
小径が0.2mm以上の範囲であることが好ましい。中
空部分の径が0.2mm未満では放電が焼結電極の中空
部分に入り込みにくいが、0.2mm以上とすることに
より、中空部分全体に放電が入り込むことができて焼結
電極の放電表面積が増え、所期の目的が達成できる。
【0008】また前記放電管においては、中空部分が焼
結電極の放電側端面から前記焼結電極の1/2以上の奥
行きを有することが好ましい。これにより、中空部分の
表面積が増えると共に、焼結電極の全放電表面積が増
え、所期の目的が達成できる。
【0009】また前記放電管においては、電子放射物質
の金属酸化物が、ペロブスカイト型結晶構造を有する金
属酸化物であることが好ましい。ペロブスカイト型結晶
構造は、金属酸化物の中でもイオン衝撃による飛散が小
さい結晶構造なので、焼結電極の飛散による消耗が抑制
できて管電圧の低減効果が長時間持続できると共に、ア
マルガム生成による水銀消耗量が小さくなり放電管の延
命化ができる。
【0010】また前記放電管においては、焼結電極を少
なくとも側面が当接するように金属筒で囲んだことが好
ましい。これにより、イオン衝撃により飛散した焼結電
極を構成する金属酸化物は、焼結電極の中空部分内面お
よび金属筒の内面に付着して、金属酸化物の再生効果が
利用できるので陰極降下電圧の低減効果が長時間持続で
きると共に、飛散した焼結電極が硝子管内面に付着する
量は小さくなるので、飛散物質とのアマルガム生成によ
る水銀消耗量は小さくなり、放電管の延命化ができる。
【0011】本発明の放電管の構成によれば、焼結電極
は金属酸化物そのもの(微量の不純物を含む)を焼結し
て形成したので、従来の耐熱金属焼結体に金属酸化物を
含浸させた構成の電極の問題点であった、耐熱金属を含
有することによる電子放射の低減がなくなり、高い電子
放射効率を持ったより高効率の放電管を得ることができ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照しながら説明する。 (第1の実施の形態)図1に示すように本発明の第1の
実施の形態である放電管は、タングステンと膨張係数が
近似した外径2.1mm、内径1.5mmのホウケイ酸
硝子からなる硝子管1の端部に、金属酸化物の粉末を焼
結して成型した。この成型体は、外径0.8mm、長さ
1.5mmの円柱状の焼結電極2が、前記焼結電極2の
溝部をタングステンからなる内部導入線3に圧入して形
成した。硝子管1の内面には蛍光体6を塗布し、硝子管
1の両端部と内部導入線3とは、予め内部導入線3に巻
かれた硝子管1と同材質のビード4を介して、バーナー
加熱により気密封着した。また、電極間距離は80mm
であり、放電管内には水銀と共にArとNeの混合ガス
を11kPa封入した。焼結電極2の形成方法として
は、例えばLaよりなる金属酸化物の粉末(微量の不純
物を含む)を、平均粒子直径が数μm以下に粉砕し、金
型に詰めて200kg以上の圧力をかけてプレス成型し
た。そしてこのプレス成型品を大気中において2200
℃で1時間焼成することにより、金属酸化物よりなる焼
結体(微量の不純物を含む)を得た。
【0013】このような放電管を高周波点灯回路を用い
て50kHzで点灯したところ、図2に示す管電流−管
電圧特性が得られた。図2において、Aは本発明による
金属酸化物La23-x(ただし、0≦x<3)の焼結電
極の放電管、Bはタングステンの焼結体に対して、La
23-x(ただし、0≦x<3)を90重量%含浸した焼
結電極の放電管、Cはタングステン棒電極の放電管の特
性を示す。図2から、本実施の形態による金属酸化物の
焼結電極の放電管は、タングステン棒電極の放電管に比
べ管電圧が50V程度低下し、またタングステンの焼結
体に対してLa 23-x(ただし、0≦x<3)を90重
量%含浸した従来の焼結電極の放電管に比べても、管電
圧が30V程度低下していることが確認できた。ここ
で、放電管の中央部の輝度は、電極によらず全て350
00cd/m2 であったので、発光効率においても金属
酸化物の焼結電極を使用した放電管は高い効率を有する
ことが分かった。
【0014】以上のように本発明の第1の実施の形態に
よれば、硝子管に金属酸化物よりなる電子放射物質で構
成した焼結電極を備えたことにより、金属酸化物の持つ
高い電子放射効率が最大に発揮できるので、耐熱性金属
焼結体に金属酸化物を含浸した従来の焼結電極の放電管
に比べ、放電管の発光効率が向上した。
【0015】(第2の実施の形態)次に、第2の実施の
形態である放電管について説明する。本発明の第2の実
施の形態である放電管は、図3に示すように金属酸化物
よりなる電子放射物質で構成した焼結電極2に、電子放
射物質からの電子放出可能な中空部分7を備えた構成を
有している。ここで焼結電極に中空部分を備える理由
は、電極の放電表面積を増加させて電子放出を容易に
し、管電圧を低下させるためであり、特に硝子管径の細
い放電管において有効な手段である。つまり、硝子管内
径が小さい場合には、焼結電極の径を大きくしても硝子
管と焼結電極との隙間が狭くなるため放電が入り込ま
ず、放電表面積は増加できない。しかし、焼結電極に中
空部分を備えることで全放電表面積が増加でき、十分な
電子放射が行われるようになる。
【0016】第2の実施の形態である放電管は、第1の
実施の形態よりも径の細い硝子管で構成され、管外径
1.7mm、内径1.1mm、電極間距離は80mmで
あった。金属酸化物の焼結電極としては、第1の実施の
形態と同じ外径0.8mm、長さ1.5mmの円柱状の
La23-x(ただし、0≦x<3)の焼結電極に、内径
0.4mmの中空部分を設けた焼結電極を用いた。放電
管内には水銀と共にArとNeの混合ガスが11kPa
封入されている。このような放電管を高周波点灯回路を
用いて50kHzで点灯したところ、図7に示す管電流
−管電圧特性が得られた。図7から明らかなように、第
1の実施の形態と同一構成である焼結電極に中空部分を
備えていない金属酸化物の焼結電極の放電管は、管電流
の上昇と共に管電圧が上昇した。しかし、本実施の形態
による焼結電極に中空部分をもつ金属酸化物の焼結電極
は、管電流の上昇による管電圧の上昇がないことが分か
った。
【0017】以上のように第2の実施の形態によれば、
焼結電極が硝子管内の放電空間中に電子放射物質からの
電子放出可能な中空部分を少なくとも一個備えたことに
より、焼結電極の放電表面積が増えるので、管電流が大
きくても十分な電子放出が行われ、管電圧低減効果が十
分に発揮できた。さらには、中空部分の最小径が0.2
mm以上である構成を有することが好ましい。中空部分
の径が0.2mm未満では放電が焼結電極の中空部分に
入り込みにくいが、0.2mm以上では、中空部分全体
に放電が入り込むことができるので、焼結電極の放電表
面積が増える。
【0018】なお、中空部分の最大径は焼結電極の外径
未満である。また、中空部分が焼結電極の放電側端面か
ら焼結電極の1/2以上の奥行きを有する構成とするこ
とが好ましい。これにより、中空部分の表面積が増える
と共に、焼結電極の全放電表面積が増える。つまり放電
面積がより増えることで、管電流が大きくても十分な電
子放出が行われ、管電圧の低減効果が十分に発揮できる
と共に、点灯中における焼結電極の単位面積当たりのイ
オン衝撃による飛散が小さくなるので、焼結電極の飛散
による消耗が抑制できて点灯中の管電圧の上昇が小さく
なり、管電圧の低減効果が持続できる。
【0019】(第3の実施の形態)第3の実施の形態で
ある放電管は、図4に示すように、金属酸化物よりなる
電子放射物質で構成した外径0.8mm、長さ1.5m
mのLa23-x(ただし、0≦x<3)の焼結電極2
に、内径0.2mmの貫通した中空部分7を一つと、内
径0.2mmの貫通していない中空部分7を二つ設けた
焼結電極2を備えた構成を有している。上記構成によれ
ば、第2の実施の形態の場合と同様の効果が得られた。
【0020】(第4の実施の形態)次に、第4の実施の
形態である放電管は、図5に示すように、金属酸化物よ
りなる電子放射物質で構成した外径0.8mm、長さ
1.5mmのLa23-x(ただし、0≦x<3)の焼結
電極2に、内径0.6mmの貫通した中空部分7を設け
た筒状の焼結電極2に切り込みをいれ、中空部分7が焼
結電極2の外周面とつながる形状の焼結電極2を備えた
構成を有している。上記構成によれば、第2の実施の形
態の場合と同様の効果が得られた。
【0021】(第5の実施の形態)更に、第5の実施の
形態である放電管は、図6に示すように、金属酸化物よ
りなる電子放射物質で構成した外径0.8mm、長さ
1.5mmのLa23-x(ただし、0≦x<3)の焼結
電極2に、円筒形状の中空部分7を設けた焼結電極2を
備えた構成を有している。上記構成によれば、第2の実
施の形態の場合と同様の効果が得られた。
【0022】なお、上記各実施の形態においては、金属
酸化物としてLa23-x(ただし、0≦x<3)を用い
たが、BaO1-y(ただし、0≦y<1)またはLa2
3-x(ただし、0≦x<3)とBaO1-y(ただし、0≦
y<1)との混合物など、他の金属酸化物よりなる電子
放射物質を用いても同様の効果が得られる。
【0023】(第6の実施の形態)次に、第6の実施の
形態である放電管について説明する。本発明の第6の実
施の形態である放電管は、金属酸化物よりなる電子放射
物質で構成された焼結電極2が、金属酸化物がペロブス
カイト型結晶構造を有する金属酸化物とした構成を有し
ている。本実施の形態に使用した放電管は、電極以外は
第1の実施の形態と同じ構造で、硝子管外径は2.1m
m、内径1.5mm、電極間距離は80mmであった。
電極はペロブスカイト型結晶構造を有する金属酸化物と
してLa0.5Sr0.5MnO3 を用い、外径0.8mm、
長さ1.5mmの円柱状焼結電極とした。放電管内には
水銀と共にArとNeの混合ガスを11kPa封入し
た。また、比較に使用した放電管は、ペロブスカイト型
結晶構造を有しない第1の実施の形態のLa23-x(た
だし、0≦x<3)の焼結電極の放電管であった。
【0024】このような放電管を高周波点灯回路を用い
て、管電流4mA、周波数50kHzで点灯したとこ
ろ、図8に示す寿命特性が得られた。図8より明らかな
ように、第1の実施の形態における放電管(B)は、3
000時間で焼結電極による管電圧の低減効果が無くな
り、管電圧が焼結電極を有しないタングステン棒電極の
放電管の値まで上昇した。また5000時間で焼結電極
からの飛散物質の水銀アマルガム生成により放電管内の
水銀が完全に消耗され、発光効率が急激に低下して放電
管の寿命終了となった。しかし本実施の形態による放電
管(A)は、連続点灯6000時間まで管電圧の上昇は
4V程度であり、また水銀の消耗量は放電管内の封入水
銀量400μgに対して6000時間で150μgであ
るので、推定寿命は16000時間となる。これはLa
23-x(ただし、0≦x<3)等の金属酸化物の焼結電
極に比べ、ペロブスカイト型結晶構造を有する金属酸化
物の焼結電極は、イオン衝撃による飛散に強い結晶構造
であり点灯中の飛散が小さいことによる。
【0025】以上のように本発明の第6の実施の形態に
よれば、電子放射物質の金属酸化物がペロブスカイト型
結晶構造を有する金属酸化物よりなることにより、点灯
中の飛散が軽微となり、焼結電極の飛散による消耗を抑
制できるので管電圧の低減効果が長時間持続できると共
に、アマルガム生成による水銀消耗量は小さくなり放電
管の延命化ができた。
【0026】(第7の実施の形態)次に、第7の実施の
形態である放電管について説明する。図9に示すように
本発明の第7の実施の形態である放電管は、金属酸化物
よりなる電子放射物質で構成された焼結電極2におい
て、焼結電極2が少なくとも側面が当接するように金属
筒8により囲まれる構成を有している。本実施の形態に
使用した放電管は電極以外は第1の実施の形態と同じ構
造で、硝子管の外径は2.1mm、内径1.5mm、電
極間距離は80mmである。電極の構成は、焼結電極と
しては、ペロブスカイト型結晶構造を有する金属酸化物
のLa0.5Sr0.5MnO3 を用い、その形状としては、
外径0.8mm、長さ1.5mmの円柱状の焼結体の中
心に内径0.4mmの貫通した中空部分を形成した。こ
の焼結体を外径1.0mm、内径0.8mm、長さ2m
mの金属筒内に圧入した電極構造とした。放電管内には
水銀と共にArとNeの混合ガスを11kPa封入し
た。
【0027】このような放電管を高周波点灯回路を用い
て管電流4mA、周波数50kHzで点灯したところ、
図10に示す寿命特性が得られた。比較として本発明の
金属筒を持たない第6の実施の形態の放電管の特性を示
す。図10から明らかなように、第6の実施の形態の放
電管は点灯10000時間での管電圧の上昇は15Vで
あるのに対し、本発明の実施例7の放電管は10000
時間で管電圧の上昇は1Vである。また、水銀の消耗量
は放電管内の封入水銀400μgに対して点灯1000
0時間で第6の実施の形態の放電管は250μgである
のに対し、本発明の第7の実施の形態の放電管は130
μgであり、推定寿命は第6の実施の形態の放電管で1
6000時間、本発明の第7の実施の形態の放電管で約
30000時間となった。
【0028】以上のように本発明の第7の実施の形態に
よれば、焼結電極を少なくとも側面が当接するように金
属筒で囲んだことにより、イオン衝撃により飛散された
焼結電極を構成する金属酸化物が焼結体の中空部分内面
および金属筒の内面に付着するので、金属酸化物の再生
効果が利用でき、管電圧の低減効果が長時間持続でき
た。また、飛散した焼結電極が硝子管内面に付着する量
は小さいので、飛散物質とのアマルガム生成による水銀
消耗量は小さくなり、放電管の延命化ができた。
【0029】なお、上記各実施の形態において、内部導
入線をタングステン、硝子管材質をタングステンと膨張
係数の近似したホウケイ酸硝子で構成した例で説明した
が、内部導入線と硝子管の封着部が気密に封着されるな
らば、他の材料についても同様に実施可能である。ま
た、ペロブスカイト型結晶構造を有する金属酸化物とし
てLa0.5Sr0.5MnO3 を用いたがLa、Sr、Mn
の比率が異なる場合でも同様の効果が得られ、更にペロ
ブスカイト型結晶を組織する元素はLa、Sr、Mnに
限定されるものではなく、(La,Sr)CoO3 ,L
aNiO3 ,SrCuO3 等のペロブスカイト型結晶構
造を有する金属酸化物であれば同様の効果が得られる。
また、焼結電極2の形状として円柱状のものを用いた例
で説明したが、焼結電極が放電管内に収まる形状なら円
錐、三角柱あるいは四角錐等どのような形状でも同様の
効果が得られる。
【0030】
【発明の効果】以上のように、本発明の放電管は、硝子
管端に金属酸化物よりなる電子放射物質で構成した焼結
電極を備える構成を有することで、従来の耐熱金属焼結
体に金属酸化物を含浸させた構成の電極の問題点であっ
た、耐熱金属を含有することによる電子放射の低減がな
くなり、高い電子放射効率を持ったより高効率の放電管
を得ることができると共に、焼結電極が硝子管内の放電
空間中に電子放射物質からの電子放出可能な中空部分を
少なくとも一個備える構成を有することにより、金属酸
化物からなる焼結電極の放電表面積が増えるので、管電
流が大きくても十分な電子放出が行われ管電圧の低減効
果が十分に発揮できる。また放電面積の増加で、点灯中
における焼結電極の単位面積当たりのイオン衝撃による
飛散、消耗が抑制できて点灯中の管電圧の上昇が小さく
なり、管電圧の低減効果が持続できる。
【0031】さらに、中空部分の最小径が0.2mm以
上である構成を有することで、中空部分全体に放電が入
り込むことができて焼結電極の放電表面積が増ると共
に、中空部分が焼結電極の放電側端面から焼結電極の1
/2以上の奥行きを有することで中空部分の表面積が増
え、焼結電極の全放電表面積が増えるので、効果がより
大きく発揮できる。
【0032】さらに、焼結電極としてイオン衝撃による
飛散の小さいペロブスカイト型結晶構造を有する金属酸
化物を用いることにより、焼結電極の飛散による消耗が
抑制できて管電圧の低減効果が長時間持続できると共
に、アマルガム生成による水銀消耗量が小さくなり放電
管の延命化ができる。また、焼結電極を金属筒で囲んだ
構成を有することにより、イオン衝撃により飛散した焼
結電極を構成する金属酸化物は、焼結電極の中空部分内
面および金属筒の内面に付着して、酸化物の再生効果が
利用できるので管電圧の低減効果が長時間持続できると
共に、飛散した焼結電極が硝子管内面に付着する量は小
さくなるので、飛散物質とのアマルガム生成による水銀
消耗量は小さくなり、放電管の延命化ができるという効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態である放電管の断
面図。
【図2】 第1の実施の形態である放電管の管電流と管
電圧との関係を示した図。
【図3】 本発明の第2の実施の形態である電極の斜視
図。
【図4】 本発明の第3の実施の形態である電極の斜視
図。
【図5】 本発明の第4の実施の形態である電極の斜視
図。
【図6】 本発明の第5の実施の形態である電極の斜視
図。
【図7】 第2の実施の形態である放電管の管電流と管
電圧との関係を示した図。
【図8】 第6の実施の形態である放電管の累積点灯時
間と管電圧との関係を示した図。
【図9】 本発明の第7の実施の形態である電極の断面
図。
【図10】 第7の実施の形態である放電管の累積点灯
時間と管電圧との関係を示した図。
【符号の説明】
1 硝子管 2 焼結電極 3 内部導入線 4 ビード 5 外部リード線 6 蛍光体 7 中空部分 8 金属筒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (74)上記1名の代理人 弁理士 池内 寛幸 (外1名 ) (72)発明者 山下 博文 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 山崎 治夫 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 寺田 年宏 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 広橋 正樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 済木 博志 大阪府大阪市北区長柄東2丁目9番95号 ウエスト電気株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硝子管内部の端に金属酸化物よりなる電
    子放射物質で構成した焼結電極を備えた放電管。
  2. 【請求項2】 前記焼結電極が前記硝子管内の放電空間
    中に、前記電子放射物質からの電子放出可能な中空部分
    を少なくとも一個備えた請求項1に記載の放電管。
  3. 【請求項3】 前記中空部分の最小径が0.2mm以上
    の範囲である請求項2に記載の放電管。
  4. 【請求項4】 前記中空部分が前記焼結電極の放電側端
    面から前記焼結電極の1/2以上の奥行きを有する請求
    項2または3に記載の放電管。
  5. 【請求項5】 前記電子放射物質の前記金属酸化物が、
    ペロブスカイト型結晶構造を有する金属酸化物である請
    求項1〜4のいずれかに記載の放電管。
  6. 【請求項6】 前記焼結電極を少なくとも側面が当接す
    るように金属筒で囲んだ請求項1〜5のいずれかに記載
    の放電管。
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