JPH11288685A - 放電ランプ - Google Patents

放電ランプ

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JPH11288685A
JPH11288685A JP8750098A JP8750098A JPH11288685A JP H11288685 A JPH11288685 A JP H11288685A JP 8750098 A JP8750098 A JP 8750098A JP 8750098 A JP8750098 A JP 8750098A JP H11288685 A JPH11288685 A JP H11288685A
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JP
Japan
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granules
discharge
cup
gas
discharge lamp
Prior art date
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Pending
Application number
JP8750098A
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English (en)
Inventor
Katsuhide Misono
勝秀 御園
Yuichiro Takahara
雄一郎 高原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Lighting and Technology Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Lighting and Technology Corp filed Critical Toshiba Lighting and Technology Corp
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Priority to PCT/JP1998/006016 priority patent/WO1999034402A1/ja
Priority to KR1019997005436A priority patent/KR100327698B1/ko
Priority to EP98963650A priority patent/EP0964429A4/en
Priority to CN98802896A priority patent/CN1249063A/zh
Publication of JPH11288685A publication Critical patent/JPH11288685A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 グローからアークへの転移を促進させるとと
もに、アーク放電を長時間に渡って安定させる放電ラン
プを提供する。 【解決手段】 蛍光ランプ1は、ガラスバルブ2の両端
にジュメット線3を接続した熱陰極4を対向して封着
し、アルゴンガスと水銀の蒸気の混合ガスを封入する。
熱陰極4は、有底円筒状のカップ6内に、直径10μm
ないし100μmの顆粒状の顆粒7を複数個収納する。
カップ6および顆粒7は、バリウム−タンタル−酸素に
少量の酸化ジルコニウムを主体として、表面は対スパッ
タ性を向上させるために炭化タンタルの薄い膜で被覆す
る。カップ6をニッケル製の保持具12に同軸状に保持す
る。保持具12は、先端の開口部11側に向けて突出する爪
部15を形成し、開口部11の上方に顆粒7を臨んで対向し
て位置し、先端部17がカップ6の軸方向の移動を阻止す
る。ガラスバルブ2内には、蛍光体25を塗布する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、長寿命化を図った
放電ランプに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、低圧放電ランプのバルブ内に設け
られる電極のエミッタとしては、バリウムなどのアルカ
リ土類酸化物の酸化物熱陰極が広く用いられている。
【0003】ところが、このエミッタは製造工程で炭酸
塩を酸化物に分解して遊離バリウムを生成する活性化が
必要であるため、製造工程を煩雑にしている。すなわ
ち、分解時の温度が高すぎるとバルブの黒化が著しく、
シンターが進行するため電極が短寿命化する。反対に、
分解時の温度が低すぎると、エミッション不良で点灯し
なくなったり、製造後に放電により炭酸塩が分解して炭
酸ガスが生ずるため、スネーキングなどの不安定な放電
が発生したりする。
【0004】そこで、こののような酸化物熱陰極の問題
点を補完するものとして、たとえば特開平9−1291
77号公報に記載のいわゆるセラミック電極といわれる
構成が知られている。
【0005】この特開平9−129177号公報に記載
のセラミック電極は、セラミックのカップ状の容器にこ
の容器と同成分の顆粒を充填させ、容器を金属容器に保
持してこの金属容器をインナーリードに固定して使用し
ている。
【0006】そして、この電極構造では、低圧放電ラン
プを点灯すると、まず、冷陰極で動作し、高い陰極降下
電圧で加速されたイオンがセラミック電極の全体を加熱
して温度を上昇させるが、顆粒は熱容量が小さい上に隣
接する顆粒との熱抵抗も高いので昇温しやすく、その
後、顆粒が集中的に加熱されて熱電子が十分放出できる
ような温度に達すると熱陰極に転移する。このようにし
て、低圧放電ランプの点灯中に顆粒に陰極輝点が形成さ
れ、熱陰極として動作し、陰極降下電圧は15V程度ま
で低下する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、特開平
9−129177号公報に記載の低圧放電ランプでは、
始動時に冷陰極から熱陰極への転移が伴い、転移時間が
長くなると冷陰極である時間が長くなり、始動時のグロ
ーからアークへの転移が必ずしも短時間で完了せず、こ
のためエミッタはスパッタされ、アーク転移後のアーク
放電も長時間に渡って安定させることができなくなるお
それがある問題を有している。
【0008】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、グローからアークへの転移を促進させるとともに、
アーク放電を長時間に渡って安定させる放電ランプを提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の放電ラン
プは、バルブと;このバルブ内に充填される封入ガス
と;アルカリ土類金属、遷移金属および希土類金属の少
なくとも一つの酸化物を主体とし表面をアルカリ土類金
属、遷移金属および希土類金属の少なくとも一つの炭化
物および窒化物の少なくともいずれかで被覆した顆粒、
および、この顆粒と同成分を主体とし顆粒と同成分で被
覆し顆粒を充填する容器を備えこのバルブに設けられた
電極とを具備し、封入ガス圧をP〔torr〕、顆粒の
平均粒径をD〔μm〕、放電電流をIL 〔mA〕とする
と、P*IL /D≧10であるもので、封入ガス圧P、
顆粒の平均粒径Dおよび放電電流IL は、P*IL /D
≧10とするため、グローからアークへの転移を短時間
で完了するとともに、アーク放電も安定し、バルブを黒
化させたり、寿命が短くなることを防止できる。
【0010】請求項2記載の放電ランプは、請求項1記
載の放電ランプにおいて、封入ガスは、希ガス、およ
び、希ガスと水銀蒸気との混合ガスのいずれかであるも
ので、グローからアークへの転移を短時間で完了すると
ともに、アーク放電も安定し、バルブを黒化させたり、
寿命が短くなることを防止できる。
【0011】請求項3記載の放電ランプは、請求項1記
載の放電ランプにおいて、封入ガスは、希ガスとアルカ
リの蒸気との混合ガス、および、希ガスとアルカリ土類
金属の水銀蒸気との混合ガスのいずれかであるもので、
グローからアークへの転移を短時間で完了するととも
に、アーク放電も安定し、バルブを黒化させたり、寿命
が短くなることを防止できる。
【0012】請求項4記載の放電ランプは、請求項1な
いし3いずれか記載の放電ランプにおいて、容器は、顆
粒の放電方向に突起を有するもので、この突起により放
電を集中させることにより、グローからアークへの転移
を短時間で完了するとともに、アーク放電も安定し、バ
ルブを黒化させたり、寿命が短くなることを防止でき
る。
【0013】請求項5記載の放電ランプは、請求項1な
いし4いずれか記載の放電ランプにおいて、バルブは、
蛍光体を有するもので、熱電子放射体の温度を上昇させ
てアークスポットを形成でき、グロー放電時にアーク放
電への移行を促進して、バルブを黒化させたり、寿命が
短くなることを防止できる蛍光ランプを提供する。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の放電ランプの一実
施の形態を図面を参照して説明する。
【0015】図1は熱陰極を装着した状態の蛍光ランプ
の一部を示す断面図、図2は蛍光ランプの外観を示す平
面図、図3は熱陰極を示す斜視図である。
【0016】これら図1ないし図3に示すように、低圧
放電ランプとしての蛍光ランプ1は、直管状の外径たと
えば3mmないし15mm、好適には4mmの透光性容
器となるガラスバルブ2の両端にジュメット線3が接続
された電極としての熱陰極4が対向して封着され、ガラ
スバルブ2内には放電媒体であるアルゴンガス(Ar)
と水銀(Hg)の蒸気の混合ガスが封入ガスとして封入
されている。なお、熱陰極4間の距離は、260mmに
設定されている。
【0017】また、この熱陰極4は、円形の底面を有し
先端に開口部5を有する有底円筒状の容器としてのカッ
プ6を有し、カップ6内には、直径10μmないし10
0μmの顆粒状の半導体磁器の熱電子放射体としての顆
粒7が複数個収納されている。そして、カップ6および
顆粒7は、バリウム(Ba)−タンタル(Ta)−酸素
(O)に少量の酸化ジルコニウム(ZrO2 )を主体と
して、表面は対スパッタ性を向上させるために炭化タン
タル(TaC)の薄い膜で被覆されている。また、カッ
プ6および顆粒7は、これらに限らず、アルカリ土類金
属、遷移金属および希土類金属の少なくとも一つの酸化
物を主体とし、表面をアルカリ土類金属、遷移金属およ
び希土類金属の少なくとも一つの炭化物および窒化物と
してもよい。
【0018】さらに、このカップ6は先端に開口部11を
有するニッケル製の有底円筒状の保持具12に同軸状に保
持されている。この保持具12は、先端の開口部11側に向
けて突出する爪部15を一体に形成し、この爪部15は保持
具12の側面からそのまま延出する延出部16と、この延出
部16から互いに対向する内方に直角に折り曲げられ先端
が鋭角の三角形状に形成された先端部17とを有してい
る。そして、保持具12はカップ6に焼結され、先端部17
の先端はカップ6の開口部11の上方に顆粒7を臨んで対
向して位置し、先端部17がカップ6の軸方向の移動を阻
止することにより、保持具12に熱膨張が生じてもカップ
6を保持してカップ6が保持具12から脱落することも防
止している。したがって、爪部15の先端部17をカップ6
上で折り曲げることにより、カップ6に損傷を与えるこ
となく容易に保持具12にカップ6を装着できる。なお、
爪部15を保持具12と一体に形成したが、保持具12と電気
的に接続されていれば保持具12とは別体でもよく、ま
た、爪部15は2つに限らず1つあるいは3つ以上形成さ
れていてもよい。なお、保持具12は、ニッケルに限ら
ず、タンタル、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、
ニッケルおよびタングステンなどの金属のうち、少なく
とも一種を含む材料で形成されていればよく、また、こ
れらの窒化物あるいは酸化物のうちの少なくとも一種が
含まれていてもよい。
【0019】また、ジュメット線3は、ガラスバルブ2
内側に位置するインナーリード21、ガラスバルブ22に挟
持溶着されるプレス部23およびガラスバルブ2の外側に
位置するアウターリード24で構成されている。
【0020】さらに、ガラスバルブ2内には、図示しな
い蛍光体25が塗布されている。
【0021】次に、上記実施の形態の動作について説明
する。
【0022】まず、蛍光ランプ1が点灯する際には、対
向する熱陰極4,4間でそれぞれ熱電子を放出し、熱陰
極4,4間で放電し、水銀により254nmの波長の紫
外線を照射し、この紫外線を蛍光体18で可視光に変換す
る。
【0023】また、熱陰極4は、始動開始時には冷陰極
としてグロー放電し、高い陰極降下電圧で加速されたイ
オンがセラミック電極の全体を加熱して温度を上昇させ
るが、顆粒7は熱容量が小さい上に隣接する顆粒7との
熱抵抗も高いので昇温しやすく、その後、顆粒7が集中
的に加熱されて熱電子が十分放出できるような温度に達
するとグローからアークへの転移して顆粒7に陰極輝点
が形成されて熱陰極に転移し、熱陰極として動作して陰
極降下電圧は15V程度まで低下する。
【0024】そして、爪部15の先端部17の先端をカップ
6の開口部5上に顆粒7に臨んで取り付けることによ
り、爪部15の先端部17でグロー放電が生ずると、先端部
17先端で電界集中が起こり、ここに放電が集中するので
その周辺に位置する顆粒7の温度上昇を活発化させ、顆
粒7にアークスポットを容易に形成でき、熱容量を低下
することにより、短時間でアーク放電に転移し、イオン
スパッタリングも生じにくくなり、ガラスバルブ2の内
面の黒化、電極寿命の低下を防止できる。なお、爪部15
の先端部17は鋭角なものの方が電界集中が起きやすいの
で、鋭角が望ましい。
【0025】ここで、封入ガス圧、顆粒の平均粒径、放
電電流を変化させると、表1ないし表3に示す結果にな
った。なお、平均粒径は、粒度分布の算術平均により求
める。また、封入ガス圧は、封入しているガスの全圧
で、たとえばアルゴン(Ar)/ネオン(Ne)が全圧
で70Torrで室温程度の水銀蒸気を含んでいる場合
には、封入ガス圧は70Torrとなる。
【0026】
【表1】
【表2】
【表3】 ここで、グローからアークへの転移については、1秒を
こえる場合には×、1秒以内である場合には○、点滅試
験は10秒オンして10秒オフを繰り返し、10万回未
満で寿命の場合には×、10万回以上の場合には○、寿
命中のアーク放電については、顆粒7の表面にバリウム
が残っているのに顆粒7以外から放電する場合には×、
顆粒にバリウムが残っている間は顆粒7から放電する場
合には○とする。
【0027】そして、封入ガス圧をPtorr、顆粒の
平均粒径をDμm、放電電流をILmAとすると、 P*IL /D≧10 の関係の場合に、グローからアークへの転移が促進され
るとともに、アーク放電が安定し、ガラスバルブ2を黒
化させたり、寿命が短くなることを防止できる。
【0028】また、この式では封入ガス圧が高くなるほ
どよいが、仕様条件によって封入ガス圧が高くなると始
動電圧は高くなり、発光効率も低下するので、仕様条件
に従い封入ガス圧も限度がある。
【0029】さらに、他の希ガスおよび他の混合希ガス
で実験したところ同様の結果を得ることができた。そし
て、ナトリウム(Na)+ネオン+アルゴン(Ar)、
バリウム+アルゴンあるいはバリウム+キセノン(X
e)でも同様である。
【0030】
【発明の効果】請求項1記載の放電ランプによれば、封
入ガス圧をP〔torr〕、顆粒の平均粒径をD〔μ
m〕、放電電流をIL 〔mA〕とすると、P*IL /D
≧10であるので、グローからアークへの転移を短時間
で完了するとともに、アーク放電も安定し、バルブを黒
化させたり、寿命が短くなることを防止できる。
【0031】請求項2記載の放電ランプによれば、請求
項1記載の放電ランプに加え、封入ガスは、希ガス、お
よび、希ガスと水銀蒸気との混合ガスのいずれかである
ので、グローからアークへの転移を短時間で完了すると
ともに、アーク放電も安定し、バルブを黒化させたり、
寿命が短くなることを防止できる。
【0032】請求項3記載の放電ランプによれば、請求
項1記載の放電ランプに加え、封入ガスは、希ガスとア
ルカリの蒸気との混合ガス、および、希ガスとアルカリ
土類金属の水銀蒸気との混合ガスのいずれかであるの
で、グローからアークへの転移を短時間で完了するとと
もに、アーク放電も安定し、バルブを黒化させたり、寿
命が短くなることを防止できる。
【0033】請求項4記載の放電ランプによれば、請求
項1ないし3いずれか記載の放電ランプに加え、容器
は、顆粒の放電方向に突起を有するので、この突起によ
り放電を集中させることにより、グローからアークへの
転移を短時間で完了するとともに、アーク放電も安定
し、バルブを黒化させたり、寿命が短くなることを防止
できる。
【0034】請求項5記載の放電ランプによれば、請求
項1ないし4いずれか記載の放電ランプに加え、バルブ
は蛍光体を有するので、熱電子放射体の温度を上昇させ
てアークスポットを形成でき、グロー放電時にアーク放
電への移行を促進して、バルブを黒化させたり、寿命が
短くなることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の熱陰極を装着した状態
の蛍光ランプを示す断面図である。
【図2】同上蛍光ランプの外観を示す平面図である。
【図3】同上熱陰極を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 低圧放電ランプとしての蛍光ランプ 2 ガラスバルブ 4 電極としての熱陰極 6 容器としてのカップ 7 顆粒

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バルブと;このバルブ内に充填される封
    入ガスと;アルカリ土類金属、遷移金属および希土類金
    属の少なくとも一つの酸化物を主体とし表面をアルカリ
    土類金属、遷移金属および希土類金属の少なくとも一つ
    の炭化物および窒化物の少なくともいずれかで被覆した
    顆粒、および、この顆粒と同成分を主体とし顆粒と同成
    分で被覆し顆粒を充填する容器を備えこのバルブに設け
    られた電極とを具備し、封入ガス圧をP〔torr〕、
    顆粒の平均粒径をD〔μm〕、放電電流をIL〔mA〕
    とすると、 P*IL /D≧10 であることを特徴とする放電ランプ。
  2. 【請求項2】 封入ガスは、希ガス、および、希ガスと
    水銀蒸気との混合ガスのいずれかであることを特徴とす
    る請求項1記載の放電ランプ。
  3. 【請求項3】 封入ガスは、希ガスとアルカリの蒸気と
    の混合ガス、および、希ガスとアルカリ土類金属の水銀
    蒸気との混合ガスのいずれかであることを特徴とする請
    求項1記載の放電ランプ。
  4. 【請求項4】 容器は、顆粒の放電方向に突起を有する
    ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか記載の放電
    ランプ。
  5. 【請求項5】 バルブは、蛍光体を有することを特徴と
    する請求項1ないし4いずれか記載の放電ランプ。
JP8750098A 1997-12-26 1998-03-31 放電ランプ Pending JPH11288685A (ja)

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JP8750098A JPH11288685A (ja) 1998-03-31 1998-03-31 放電ランプ
PCT/JP1998/006016 WO1999034402A1 (fr) 1997-12-26 1998-12-28 Structure d'electrode pour emission electronique, lampe a decharge et appareil a lampe a decharge
KR1019997005436A KR100327698B1 (ko) 1997-12-26 1998-12-28 전자방출 전극구체, 방전램프 및 방전램프장치
EP98963650A EP0964429A4 (en) 1997-12-26 1998-12-28 ELECTRODE STRUCTURE FOR ELECTRON EMISSION, DISCHARGE LAMP AND DISCHARGE LAMP APPARATUS
CN98802896A CN1249063A (zh) 1997-12-26 1998-12-28 电子发射电极结构、放电灯及放电灯装置

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