KR100327698B1 - 전자방출 전극구체, 방전램프 및 방전램프장치 - Google Patents

전자방출 전극구체, 방전램프 및 방전램프장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수명 연장을 달성한 전자방출 전극구체, 방전램프 및 방전램프장치에 관한 것으로서, 글로방전에서 아크방전으로의 전이시간을 단축함과 동시에 아크방전을 안정화시켜, 전극 수명의 저하와 밸브 내벽의 흑화를 방지할 수 있는 전자방출 전극구체 및 이 전극구체를 이용한 방전램프 및 이 방전램프를 장착한 방전램프장치이며, 방전에 의해 가열되어 노출면에서 열전자를 방출하는 과립(51, …)의 집합체로 이루어진 전자방출체(5)와, 상기 전자방출체(5)의 상기 노출면의 적어도 일부에 근접 또는 접촉하여 상기 노출면에 방전을 집중시키는 방전집중수단으로 이루어지는 전자방출 전극구체(3A) 및 상기 전극구체(3A)를 이용한 방전램프(1) 및 상기 방전램프(1)를 장착한 방전램프장치(9)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

전자방출 전극구체, 방전램프 및 방전램프장치{ELECTRON EMISSION ELECTRODE STRUCTURES, DISCHARGE LAMPS AND DISCHARGE LAMP DEVICES}
방전램프용 전자방출전극을 크게 나누면, 열음극과 냉음극이 있다. 이 중 열음극으로서는 예를 들면 텅스텐선 필라멘트를 감은 코일에 천이금속과 바륨을 포함하는 알칼리 토류 금속산화물을 도포한 것이 많이 사용되고 있다.
또, 다른 열음극으로서는 예를 들면 텅스텐산 바륨을 포함하는 전자방사물질을 다공질 텅스텐에 스며들게 하는 것이 알려져 있다.
한편, 최근 자원 절약, 에너지 절약이 추진되어 형광램프 등 일반 조명용 방전램프를 비롯하여 팩시미리 등의 OA기기나 액정텔레비젼 등의 영상기기에 장착되는 백라이트용 방전램프도 고효율화나 벌브의 세관(細管)(소형)화가 도모되고, 또한 그 수요도 증가하고 있다.
그런데, 상술의 열음극 중, 전자인 필라멘트 코일전극은 벌브의 직경이 가늘어짐에 따라 필라멘트 코일길이가 짧아지기 때문에 전자방사 물질을 다량으로 유지할 수 없고, 만족하는 수명을 얻을 수 없으며, 또한 가는 선이기 때문에 내진강도적으로도 약하였다.
또, 후자인 다공질 텅스텐전극은 대전류형의 고압방전램프에서 이용되지만, 이 전극은 제조가 어렵다. 또 형광 램프 등의 저압 방전램프의 소전류 영역에서는 열음극으로서 안정하게 동작하지 않는 등의 문제가 있었다.
이와 같이 상기의 열음극에서는 방전램프의 벌브의 세관화를 도모할 수 없기 때문에 니켈 또는 알루미늄·지르코늄 합금 등의 금속으로 이루어지는 냉음극이 사용되고 있지만, 이 냉음극은 음극 강하 손실이 많고, 램프 전류를 크게 취할 수 없었다.
그래서, 방전램프의 소형화를 도모하고, 또한 램프 전류를 크게 취하는 수단으로서 예를 들면 일본국 특개평 1-65764호 공보에 기재된 전극구체가 개발되어 있다. 이 일본국 특개평 1-65764호 공보에는 전면측이 개구한 바닥이 있는 원통형상의 용기내에 반도체 자기의 입자로 열전자 방사부를 형성한 열음극이 기재되어 있다.
그리고, 이 공보의 기재에 의하면 열전자 방사부를 입자형상으로 하여 열전자 방사부의 열용량이 용기에 비해 낮아지고, 글로우방전시에 열전자 방사부의 온도상승이 빨라지며, 열전자 방출을 용이하게 하여 아크방전으로의 이행이 촉진되고 있다. 이 경우, 전류밀도를 크게 취할 수 있기 때문에, 전극 외부직경을 가늘게 하고 방전램프의 벌브를 세관화할 수 있다.
그런데, 이 일본국 특개평 1-65764호 공보에 기재된 열전자 방사부의 반도체 자기는 표면 활성화 부족 등의 원인으로 글로우방전시에 열전자 방사부가 소정 온도까지 도달하지 않기 때문에, 열전자 방사부에 아크 스폿이 형성되지 않고, 용기의 주위까지 방전이 돌아 들어가는 경우가 있다. 그리고 용기에 방전이 돌아 들어가면, 음극강하 전압이 커짐으로써 방전램프의 내벽이 흑화(黑化)하거나, 전극의 수명이 짧아진다. 특히, 열전자 방사부의 열전자 방사능력이 낮아지면, 전극의 수명에 이르기 전에 방전의 돌아 들어감이 일어나기 쉽고, 수명이 짧아지는 것을 촉진하게 된다.
또, 예를 들면 일본국 특개평 6-302297호 공보 또는 일본국 특표평 9-507956호 공보에 기재된 바와 같이, 열음극은 유지기구로 유지되고, 이 유지기구는 전류를 공급하기 위한 리드선에 접속하여 방전램프의 외부로 도출되어 있다.
그리고, 글로우방전시에는 유지기구가 냉음극의 역할을 담당하여 전자의 공급원이 되고, 글로우방전시에 온도가 상승하면 반도체 자기로부터 전자방사가 활성화하여 아크방전으로 이행한다.
그런데, 이들 일본국 특개평 6-302297호 공보 또는 일본국 특표평 9-507956호 공보에 기재된 구성에서는 글로우방전시에 열전자 방사부의 온도가 올라가기 어렵고, 아크방전으로 이행하기까지의 시간이 걸린다. 그리고, 글로우방전시간이 길면, 열음극은 이온스퍼터링의 영향을 크게 받기 때문에, 열음극에 문제점이 생긴다. 즉, 반도체 자기의 표면에 있는 활성물질이 스퍼터되거나, 용기나 내부 리드의 스퍼터물이 반도체 자기의 표면에 퇴적하여 일함수(work function)가 높아지기 때문에 열전자 방사능력을 저하시키는 문제점이 생기거나, 전극 수명을 저하시키거나 방전램프의 벌브 내벽을 흑화시키거나 한다.
상술한 바와 같이 일본국 특개평 1-65764호 공보에 기재된 열전자 방사부의 반도체자기는 표면 활성화 부족 등의 원인으로 글로우방전시에 열전자 방사부가 소정의 온도에 도달하지 않아서, 열전자 방사부에 아크 스폿이 형성되지 않으며, 용기의 외부둘레에 방전이 돌아 들어가기 쉽다. 그리고 용기에 방전이 돌아 들어가면 음극강하 전압이 커짐으로써 방전램프의 벌브 내벽이 흑화하거나, 전극의 수명이 짧아지게 된다.
또, 일본국 특개평 6-302297호 공보 또는 일본국 특표평 9-507956호 공보에 기재된 구성에서는 글로우방전시에 열전자 방사부의 온도가 올라가기 어렵고, 아크방전으로 이행하기까지 시간이 걸린다. 그리고, 글로우방전 시간이 길면, 열음극은 이온 스퍼터링의 영향을 크게 받기 때문에 열음극에 문제가 생긴다.
즉, 반도체 자기의 표면에 있는 활성물질이 스퍼터되거나, 용기나 내부 리드의 스퍼터물이 반도체 자기의 표면에 퇴적하여 일함수를 높게 하여 열전자 방사능력을 저하시키는 문제가 생기거나, 전극수명을 저하시키거나, 방전램프의 벌브 내벽을 흑화시키거나 하는 문제를 갖고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 감안한 것으로 글로우방전에서 아크방전으로의 전이시간을 단축하고, 또한 아크방전을 안정화시켜, 전극 수명의 저하와 벌브 내벽의 흑화를 방지할 수 있는 전자방출 전극구체 및 이 전극구체를 이용한 방전 램프 및 이 방전램프를 장착한 램프장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 수명 연장을 도모한 전자방출 전극구체, 방전램프 및 방전램프장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시형태의 방전램프(형광램프)장치를 나타내는 일부 절개 평면도,
도 2는 도 1의 방전램프(형광 램프)에 밀봉 장착한 본 발명의 한 실시형태의 전자방출 전극구체인 열음극을 나타내는 종단면도,
도 3은 상기 절연체를 갖는 열음극의 방전전류(A)와 음극강하 전압(V)의 관계를 나타내는 그래프,
도 4는 상기 절연체를 갖지 않는 열음극의 방전전류(A)와 음극강하 전압(V)의 관계를 나타내는 그래프,
도 5는 상기와 다른 실시형태의 전극인 열음극을 나타내는 사시도,
도 6은 상기 도 5에 도시한 열음극을 이용한 형광 램프의 입력전력(W)과 글로우아크 전이시간τg(초-1)의 역수와의 관계를 나타내는 그래프,
도 7은 상기와 다른 실시형태의 열음극을 나타내는 평면도,
도 8은 상기 도 7에 도시한 열음극의 측면도,
도 9는 상기와 다른 실시형태의 열음극을 나타내는 평면도,
도 10은 상기 도 9에 도시한 열음극의 측면도,
도 11은 상기와 다른 실시형태의 열음극을 나타내는 평면도,
도 12는 상기 도 11에 도시한 열음극의 측면도,
도 13은 상기와 다른 실시형태의 열음극을 나타내는 사시도,
도 14는 상기와 다른 실시형태의 열음극을 나타내는 사시도,
도 15는 상기 도 14에 도시한 열음극을 이용한 형광램프의 일부 단면 평면도,
도 16은 상기와 다른 실시형태의 열음극을 나타내는 사시도,
도 17은 상기와 다른 실시형태의 열음극을 나타내는 상면도,
도 18은 상기와 다른 실시형태의 열음극을 나타내고, 도 18의 (a)는 상면도, 도 18의 (b)는 종단면도,
도 19는 상기와 다른 실시형태의 열음극을 나타내는 일부 절개 단면도 및
도 20은 상기 실시형태의 방전램프장치를 나타내는 사시도이다.
본 발명은 다음의 각 항의 발명을 제공하는 것이다.
(1)방전에 의해 가열되어 노출면에서 열전자를 방출하는 과립의 집합체로 이루어진 전자방출체;
상기 전자방출체의 상기 노출면의 적어도 일부에 근접 또는 접촉하여 상기 노출면에 방전을 집중시키는 방전집중수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자방출 전극구체.
이 열전자 방출전극은 과립의 집합체로 이루어지고, 이 집합체 표면의 노출면이 시동시에는 냉음극으로서 글로우방전하고, 높은 음극강하 전압으로 가속된 이온이 전극 전체를 가열하여 온도를 상승시키지만, 전자방출체의 입자는 열용량이 작은 것에 더하여 인접하는 입자와의 열저항도 높기 때문에 승온하기 쉽고, 그 후 입자가 집중적으로 가열되어 열전자를 충분히 방출할 수 있는 온도에 도달하면 글로우방전에서 아크방전으로 이행한다.
즉, 방전집중부를 설치함으로써 글로우방전시에 과립의 집합체로 이루어지는 전자방출체의 노출면에 전계를 집중할 수 있어, 전자방출체의 온도를 단시간에 높일 수 있다.
(2)방전에 의해 가열되어 노출면에서 열전자를 방출하는 과립의 집합체로 이루어지는 전자방출체;
상기 전자방출체의 상기 노출면의 적어도 일부에 근접 또는 접촉하여 상기노출면에 방전을 집중시키는 방전집중수단; 및
상기 전자방출체를 수용하는 용기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자방출 전극구체.
그리고, 용기가 도전성이 있는 재료인 경우는 용기 자체를 도전체부로 하거나, 또한 용기가 절연성이나 반절연성 재료인 경우는 용기내의 전자방출체의 근방에 용기와는 별체의 도전체부를 설치함으로써 글로우방전시에 도전체부에 전계를 집중시킬 수 있다.
그리고, 용기의 개구부에 면하는 전자방출체 표면의 노출면에 아크방전이 일어난다.
그리고, 전자방출체의 온도를 단시간 중에 상승시켜 아크 스폿을 형성할 수 있고, 글로우방전에서 아크방전으로의 이행을 촉진하여, 이 전극을 방전램프에 이용한 때, 벌브 내벽을 흑화하거나, 수명을 짧게 하거나 하는 일이 없다.
(3)방전에 의해 가열되어 노출면에서 열전자를 방출하는 과립의 집합체로 이루어지는 전자방출체;
상기 전자방출체를 수용하고, 전자방출체의 상기 노출면의 적어도 일부에 근접 또는 접촉하는 부분을 도전체로 하여 상기 노출면에 방전을 집중시키는 용기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자방출 전극구체.
(4)상기 용기가 금속으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 상기 (3)의 전자방출 전극구체.
용기의 재료는 방전시에 전극이 도달하는 온도에 있어서도 비교적 낮은 증기압인 금속, 예를 들면 W, Mo, Re, Ta, Ti, Zr, Ni이나 Fe 등의 적어도 한 종류 또는 이들 금속의 합금 또는 이들 금속의 탄화물(C), 질화물(N), 규화물(Si)이나 붕소화물(B) 등으로 이루어진다. 그리고, 이들 물질은 통전시에 양도체로서 동작하여 내부에 수납되어 있는 전자방출체로의 통류를 충분히 실시할 수 있고, 아크 스폿이 형성되기 쉬운 양호한 전자방사를 얻을 수 있다.
또, 상기 금속에 Ba, Sr, Ca이나 Th 등의 산화물로 이루어지는 반도체물질을 가한 것이라도 좋다. 이들 용기는 전체를 금속으로 형성함으로써 열용량이 작고, 또한 열이 빠져나가기 어려운 전자방출체의 입자에 아크 스폿을 형성하기 쉬워진다.
(5)상기 금속용기의 외표면이 절연피복되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (4)의 전자방출 전극구체.
절연피복한 부분은 방전하기 어렵고, 금속이 노출한 부분에 전계가 집중하여 전자방출체의 노출면의 일부에 집중적으로 글로우방전을 발생시킬 수 있다. 절연피복은 산화 알루미늄, 산화 규소, 산화 지르코늄이나 산화 탄탈 등의 금속산화물의 적어도 1종류 또는 이들의 혼합물을 이용하여 형성할 수 있다.
(6)상기 용기가 절연성 또는 반절연성인 것을 특징으로 하는 (2)의 전자방출 전극구체.
(7)상기 용기가 금속산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 (6)에 기재된 전자방출 전극구체.
(6), (7)에 있어서, 용기가 모결정(BaTiO3이나 BaZrO3등)에 첨가제(Ta2O3등)를 가하는 등 하여 얻어진 반절연성의 예를 들면 반도체 세라믹스 등이 있다. 이 용기는 상온에서는 양호한 도전작용은 없지만, 온도가 올라가면 저항값이 내려가 도전체가 된다. 그리고, 일단 도전체가 되면 용기는 고온이 되고, 용기내에 수납된 전자방출체의 활성화를 촉진하여 방전의 유지가 계속된다.
또, 절연성이 높은 용기의 경우는 용기내에 수납된 전자방출체와 전기적 접속이 이루어지도록 용기의 표면에 도전성을 갖는 금속판체나 금속 탄화물, 금속 질화물 등의 피막으로 이루어지는 피복을 설치해두면 좋다.
(8)상기 용기가 유지기구로 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 (2) 내지 (7)의 어느 하나의 전자방출 전극구체.
(9)상기 방전집중수단이 전자방출체의 상기 노출면의 적어도 일부에 근접 또는 접촉한 금속 돌기인 (1)의 전자방출 전극구체.
봉형상이나 판형상 등으로 이루어지는 금속 돌기의 선단(先端)을 뾰족하게 함으로써 글로우방전 시에 전계가 보다 집중한다. 이 선단의 첨예부(尖銳部)는 선단이 뾰족한 바늘형상, 각형상, 원추형상이나 각추형상 등 또는 끝이 절단된 원추형상, 끝이 절단된 각추형상이나 원호형상 등을 포함하며, 전계 집중이 일어나는 형상으로 하는 것이 바람직하다.
용기가 도전성이고, 용기와는 별도로 도전체부를 설치하는 경우도 양자를 전기적으로 동전위가 되도록 접속하고 있는 것이 바람직하다.
(10)상기 금속 돌기가 설편(舌片)형상인 것을 특징으로 하는 (9)의 전자방출 전극구체.
(11)상기 방전집중수단이 상기 전자방출체를 관통하여 상기 노출면에서 돌출한 도전성의 봉형상 돌기인 것을 특징으로 하는 (1)의 전자방출 전극구체.
(12)상기 봉형상 돌기가 상기 노출면의 중심에서 돌출하고 있는 것을 특징으로 하는 (10)에 기재된 전자방출 전극구체.
(13)상기 봉형상 돌기가 상기 노출면의 중심에서 편심하여 돌출하고 있는 것을 특징으로 하는 (11)에 기재된 전자방출 전극구체.
돌출한 봉형상 돌기가 전자방출체의 노출면의 중심축에서 편위한 위치에서 돌출하고 있음으로써 아크 스폿이 형성되기 쉬운 돌출부 주위 및 용기 내벽에 접촉이나 근접하고 있는 전자방출체의 온도가 상승하기 쉬워지고, 글로우방전에서 아크방전으로의 이행을 양호하게 할 수 있다.
(14)상기 방전집중수단이 상기 용기의 개구부측을 덮는 금속메쉬인 것을 특징으로 하는 (2)의 전자방출 전극구체.
용기 앞면측의 개구부의 전자방출체의 노출면에 임하여 금속메쉬로 이루어지는 도전체부를 설치함으로써 글로우방전시에 메쉬에 전계를 집중하므로 전자방출체의 온도를 상승시켜 아크 스폿을 형성할 수 있고, 글로우방전시에 아크방전으로의 이행을 촉진하여, 이 전극을 방전램프에 이용한 때 벌브 내벽을 흑화시키거나, 수명을 짧게 하거나 하지 않는다.
또한 이 메쉬는 Ni, W, 스테인리스스틸 등의 금속선을 엮은 것이나 금속판체에 다수의 구멍을 천공한 것을 이용할 수 있다.
(15)상기 방전집중수단이 상기 용기 또는 상기 유지기구에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 (9) 내지 (13) 중 어느 하나에 기재된 전자방출 전극구체.
(16)상기 전자방출체의 과립이 알칼리 토류금속, 천이금속 및 희토류 금속 중 적어도 한 종류의 산화물을 주체로 한 것으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)의 전자방출 전극구체.
전자방출체의 과립 입자가 알칼리 토류금속, 천이금속 및 희토류금속 중 적어도 하나의 산화물을 주체로 한 것으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
형성재료로서는 예를 들면 BaO, SrO, CaO나 Ba4Ti2O9, BaTaO3, SrTiO3, SrZrO3등의 알칼리 토류금속+금속산화물을 주체로 한 것이나 BaCeO3등의 알칼리 토류금속+희토류(Sc, Y, La나 란탄족 등) 금속의 산화물을 주체로 한 것을 이용할 수 있다.
그리고, 이들은 낮은 일함수를 갖는 것으로 음극강하 손실이 적고, 또 대기성분과 반응하기 어렵기 때문에 제조가 용이해지는 등의 작용을 나타낸다.
(17)상기 전자방출체의 과립의 표면에는 알칼리 토류금속, 천이금속 및 희토류금속 중 적어도 한 종류의 탄화물 및/또는 질화물의 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)의 전자방출 전극구체.
전자방출체의 입자의 표면의 적어도 일부에 형성되는 피막인 알칼리 토류금속, 천이금속 및 희토류금속 중 적어도 하나의 탄화물 및/또는 질화물로 이루어지는 피막으로서 Ti, Ta, Zr, Nb, Hf나 W 등의 탄화물이나 질화물, 예를 들면 TaC나 TiC 등의 탄화물 또는 TiN이나 ZrN 등의 질화물로 이루어지는 고융점 물질의 박막을 형성한다. 이에 의해 전극물질, 특히 에미션(전자방사)에 기여하는 알칼리 토류금속이 이온 스퍼터링에 의해 비산이나 증발하는 것을 저감할 수 있다.
(18)방전에 제공하는 가스를 봉입(封入)하는 유리 벌브; 및
상기 벌브내에 설치되어 상기 가스의 방전에 의해 가열되어 노출면에서 열전자를 방출하는 과립의 집합체로 이루어지는 전자방출체와, 상기 전자방출체의 상기 노출면의 적어도 일부에 근접 또는 접촉하여 상기 노출면에 방전을 집중시키는 방전집중수단으로 이루어지는 전자방출 전극구체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방전램프.
(19)방전에 제공하는 가스를 봉입하여 방전로를 형성하는 유리 벌브;
상기 유리 벌브의 단부(端部)에 설치되고, 상기 가스의 방전에 의해 가열되어 노출면에서 열전자를 방출하는 과립의 집합체로 이루어지는 전자방출체 및 이 전자방출체의 상기 노출면의 적어도 일부에 근접 또는 접촉하여 상기 노출면에 방전을 집중시키는 방전집중수단으로 이루어지는 전자방출 전극구체; 및
상기 전자방출 전극구체에 접속되어 이 전극구체간에 전압을 인가하는 전원회로장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방전램프장치.
(20)방전에 제공하는 가스를 봉입하는 유리 벌브내에 설치되어 상기 가스의 방전에 의해 가열되어 노출면에서 열전자를 방출하는 과립의 집합체로 이루어지는 전자방출체와, 상기 전자방출체의 상기 노출면의 적어도 일부에 근접 또는 접촉하여 상기 노출면에 방전을 집중시키는 방전집중수단으로 이루어지는 전자방출 전극구체로 이루어지는 방전램프; 및
상기 방전램프를 수용하는 케이스체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방전램프장치.
이 방전램프장치를 이용한 조명장치는 액정표시장치, 액정텔레비젼이나 장식장치 등의 백라이트용, 팩시미리 등의 원고판독용, 복사기의 노광용이나 제전용(除電用) 등의 OA기기 또는 통상의 조명용기구나 등기구 등으로서 널리 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 전자방출 전극구체 및 방전램프의 한 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 방전램프장치를 나타내는 일부 절개 평면도, 도 2는 전자방출 전극구체를 나타내는 종단면도이다.
도면에 있어서 “1”은 방전램프, 예를 들면 형광램프이고, 이 램프(1)는 직관형상의 외부직경이 예를 들면 3 내지 15mm, 여기에서는 약 4mm, 전체 길이가 약 300mm의 투광성 용기로 된 유리 벌브(2)의 양단 내부에는 전극구체로서의 열음극(3A, 3A)이 대향하여 배치되고, 또한 단부에 열음극(3A, 3A)과 접속한 리드선(4, 4)이 각각 기밀(氣密)하게 봉착(封着)되어 있다.
또, 이 유리 벌브(2)내에는 방전매체인 희가스, 예를 들면 아르곤가스(Ar) 20Torr와 수은이 봉입되어 있다. 또한 열음극(3A, 3A) 사이의 거리는 약 260mm로 설정되어 있다. 또한 유리 벌브(2)내 또는 외벽면에는 도시하지 않은 형광체 피막이 도포 형성되어 있다.
또, 상기 열음극(3A)은 전자방출체(5)를 충전한 용기(6), 이 용기(6)를 유지하는 유지기구(7A) 및 이 유지기구(7A)를 지지하고, 또한 전기적인 접속을 이루는 리드선(4)으로 구성되어 있다. (또한 열음극으로서는 리드선을 포함하지 않는 경우도 있다.)
상기 용기(6)는 탄탈(Ta) 및 지르코늄(Zr) 등의 도전성 재료를 주성분으로 한 것으로 이루어지고, 원형의 바닥면(61)과 선단에 개구부(62)를 갖는 바닥이 있는 원통(컵)형상을 이루고, 또한 외부둘레 측면에 원주형상의 오목부(63)가 형성되어 있다.
또, 유지기구(7A)는 니켈제이고, 상기 용기(6)를 수용하는 원형의 바닥면(71)과 개구부(72)를 갖는 바닥이 있는 원통(컵)형상을 이루고 있어, 상기 용기(6)의 오목부(63) 내에 유지기구(7A)의 개구부(72)의 둘레가장자리가 삽입됨으로써 일체화되어, 양자는 기계적 및 전기적으로 접속되고, 용기(6)가 유지기구(7A)에 동축적으로 설치된 구성으로 되어 있다.
그리고, 상기 용기(6) 내에는 직경 10㎛ 내지 500㎛, 바람직하게는 직경 20㎛ 내지 100㎛의 입자형상의 바륨(Ba)과 탄탈(Ta)의 산화물을 주체로 하여 이것에 소량의 산화 지르코늄(ZrO2)을 첨가한 반도체자기의 과립(51, …)의 복수개의 집합체로 이루어지는 전자방출체(5)가 충전 수납되어 있다. 또, “8”은 용기(6) 외표면의 오목부(63)보다 하면측 및 유지기구(7A)의 내표면에 피복된 산화 알루미늄으로 이루어지는 절연체이다.
또, 상기 유지기구(7A)의 바닥면(71)의 거의 중앙에는 리드선(4)이 용접되고, 상술한 바와 같이 용기(6), 유지기구(7A), 전자방출체(5) 및 이 리드선(4)으로 열음극(3A)을 구성하고 있다.
또한, 상기 용기(6)를 형성하는 도전성 재료는 상기 이외에 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 레늄(Re), 티탄(Ti), 탄탈(Ta), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 하프늄(Hf), 니켈(Ni)이나 철(Fe) 등의 적어도 한 종류 또는 이들 금속의 합금 또는 이들 금속의 탄화물(C), 질화물(N), 규화물(Si)이나 붕소화물(B) 등으로 형성할 수 있다. 또, 상기 금속에 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 칼슘(Ca)이나 토륨(Th) 등의 산화물로 이루어지는 반도체 물질을 가한 것이라도 좋다.
또, 용기(6) 외의 형성재료로서는 예를 들면 모결정(BaTiO3나 BaZrO3등)에 첨가제(Ta2O3등)를 가하여 얻어진 반절연성의 예를 들면 반도체 세라믹스도, 또는 BaO, SrO, CaO나 Ba4Ti2O9, BaTaO3, SrTio3, SrZrO3등의 알칼리 토류금속+금속산화물을 주체로 한 것이나 BaCeO3등의 알칼리 토류금속+희토류(Sc, Y, La나 란탄족 등) 금속의 산화물을 주체로 한 것을 이용할 수 있다.
또한 상기 알칼리 토류금속, 천이금속 및 희토류금속의 재료로 형성한 용기(6)의 경우에는 그 표면에 상기 알칼리 토류금속, 천이금속 및 희토류금속 중 적어도 하나의 탄화물이나 질화물, 예를 들면 TaC나 TiC 등의 탄화물 또는 TiN이나 ZrN 등의 질화물로 이루어지는 고융점 물질의 피막을 형성해둠으로써 전극용기(6)가 이온 스퍼터링에 의해 비산이나 증발하는 것을 저감할 수 있다.
또, 용기(6)가 절연성 재료인 경우는 용기(6)의 표면에 도전성을 갖는 금속판체나 봉형상체 등을 근접시키거나 금속 탄화물이나 금속 질화물 등으로 이루어지는 피막을 형성시키면 좋다.
또, 전자방출체(5)는 상술한 재료 외에 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 칼슘(Ca)의 산화물이나 Ba4Ti2O9, BaTaO3, SrTiO3, SrZrO3등의 알칼리 토류금속+금속산화물을 주체로 한 것 또는 BaCeO3등의 알칼리 토류금속+희토류(스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란탄(La)이나 란탄족 등) 금속의 산화물을 주체로 한 것을 이용할 수 있다.
또, 상기 알칼리 토류금속, 천이금속 및 희토류 금속의 재료로 이루어지는전자방출체(5)의 경우에는 용기(6)와 동일하게 그 표면에 상기 알칼리 토류금속, 천이금속 및 희토류금속 중 적어도 하나의 탄화물이나 질화물, 예를 들면 TaC나 TiC 등의 탄화물 또는 TiN이나 ZrN 등의 질화물로 이루어지는 고융점 물질의 피막을 형성해 둠으로써, 전자방출체(5)가 이온 스퍼터링에 의해 비산이나 증발하는 것을 저감할 수 있다.
또, 상기 용기(6) 및 전자방출체(5)의 제조시에 양자는 함께 소결해도 좋다.
또, 유지기구(7A)도 니켈(Ni), 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al)이나 텅스텐(W) 등의 도전성을 갖는 금속 중 적어도 한 종류를 포함하는 재료로 형성할 수 있다.
또, 유지기구(7A)는 용기(6)의 외측면 및 바닥면(61)의 거의 전체면을 덮어 유지하는 커버구조로 한정되지 않고, 프레임 등 지주구조라도 좋다. 또한 용기(6)에 직접 리드선(4)을 접속할 수 있어, 용기(6)의 지지와 전기적인 접속을 실시할 수 있는 경우에는 유지기구(7A)는 특별히 필요로 하지 않는다.
또, 상기 절연체(8)의 형성은 0.1㎛이하의 산화 알루미늄 미립자를 알콜계 용제에 분산한 용액을 브러시를 이용하여 도포하고, 도포후 약 200℃의 대기 속에서 약 5분간 가열하여 용제 및 수분을 제거하여 형성하여도 좋고, 또는 이 용액속에 필요한 부분을 담그거나, 용액을 넣는 등으로 하여 도포하도록 하여도 좋다. 또 절연체(8)는 산화 알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산화 지르코늄(ZrO2) 및 산화 탄탈(Ta2O5) 등의 금속산화물의 적어도 한 종류 또는 혼합물을 이용하여 형성하여도 좋다.
그리고, 전극구체로서의 상기 구조의 열음극(3A, 3A)은 유리 벌브(2) 내에 밀봉 장착되어 형광 램프(1)로서 완성한 후, 리드선(4, 4)(커넥터를 갖는 경우는 커넥터)을 고주파 점등회로 등을 갖는 전원회로장치(C)에 접속하면, 도전체로 이루어지는 각 유지기구(7A)를 통해서, 이 유지기구(7A)에 지지와 전기적인 접속이 이루어지고 있는 동일한 도전체로 이루어지는 용기(6)에 전류가 흐른다.
그리고, 방전로가 되는 유리 벌브(2)의 양단부에 대향 배치되어 있는 용기(6)를 도전체부로 하고 있는 열음극(3A, 3A) 사이에 방전이 일어나고, 이 방전에 의해 벌브(2)의 희가스가 전리 및 여기되어 자외선을 발생하고, 이 자외선이 형광체 피막에 의해 가시광으로 변환되고, 이 가시광이 벌브(2) 벽을 투과하여 외부로 방사된다.
이 방전로에 면하여 배치된 열음극(3A, 3A)으로부터의 방전은 시동시에는 냉음극으로서 글로우방전하고, 높은 음극강하 전압으로 가속된 이온이 전극 전체를 가열하여 온도를 상승시키지만, 전자방출체(5)의 과립(51, …)은 열용량이 작은 것에 더하여 인접하는 과립(51)과의 열저항도 높기 때문에 승온하기 쉽고, 그 후 과립(51)이 집중적으로 가열되어 열전자가 충분히 방출가능한 온도에 도달하면 글로우방전에서 아크방전으로 이행하여, 과립(51)에 아크 스폿이 형성되어 열음극으로서 동작한다.
그리고, 글로우방전은 도전성 용기(6)의 외표면을 제외한 거의 전체에서 일어난 후, 아크방전으로 이행하지만, 이 아크방전은 용기(6) 내에 충전 수납된 전자방출체(5)의 표층의 노출면(55)으로부터, 자세하게는 개구부(62)의 내벽면에 접촉하고 있는 과립(51) 표면에서 일어나고 있다. 이것은 전자방출체(5)가 반도체 자기(세라믹)로 전기저항이 크기 때문에 전류가 흐르기 어렵고, 도전체부인 용기(6)의 내벽과 접촉하고 있거나, 또는 근접하고 있는 전자방출체(5)의 과립(51, …)으로부터 아크 스폿을 생기게 한다. 이 아크 스폿은 전자방출체(5)를 형성하는 과립(51)으로부터 전자방사성물질이 비산 소모하면, 인접하는 과립(51)로 옮겨가고 방전이 지속된다.
또, 동축적으로 서로 겹쳐진 용기(6)의 외표면과 유지기구(7A)의 내표면 사이에는 간격이 생기고, 이 간격이 할로우(hollow) 캐소드의 작용을 하여 이 부분에 방전이 돌아 들어가게 한다. 그러나, 본 발명에서는 용기(6)의 외표면과 유지기구(7A)의 내표면에 형성한 절연체(8)에 의해 방전이 이 용기(6)의 바닥면측으로 돌아 들어가지 않기 때문에 방전이 안정된다.
그 결과, 이 열음극(3A)의 방전 집중수단으로서는 도전성을 갖는 용기(6)가 그 작용을 이루고, 전자방출체(5)의 온도가 적절하게 상승하여 점등 중에 아크 스폿이 크게 이동하지 않아 방전에 흔들림이 없고, 아크 스폿이 적절하게 형성되어 안정된 방전을 유지할 수 있다.
또, 상기 형광 램프(1)는 글로우방전에서 아크방전으로의 이행시간이 짧아 음극강하 전압을 저하할 수 있고, 발광효율의 향상이 도모되며, 또한 이온충격에 의한 스퍼터도 저감할 수 있는 결과, 벌브(2) 내벽의 흑화를 방지하여 수명 연장을 도모할 수 있다.
도 3 및 도 4는 용기(6)의 외표면과 유지기구(7A)의 내표면에 절연체(8)를 피복 형성한 경우와 형성하고 있지 않은 경우의 음극강하 전압(V)을 측정한 결과를 나타낸다.
도 4에 도시한 절연체(8)를 피복 형성하고 있지 않은 경우와 비교하여 도 3에 도시한 절연체(8)를 피복 형성하고 있는 경우에는, 방전전류(A)에 대하여 음극강하 전압(V)이 거의 안정되어 흔들리지 않으며, 또 동일 방전전류(A)의 전류값에 대한 음극강하 전압(V)을 작게 할 수 있어 전극수명이 짧아지는 것을 방지할 수 있다.
다음에 본 발명의 전극구체인 열음극의 다른 실시형태를 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 열음극(3B)을 나타내는 사시도이고, 유지기구를 제외하고는 도 1에 도시한 것과 동일하고, 동일 부분에는 동일 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
이 도 5에 도시한 유지기구(7B)는 상기 실시형태의 것과 동일한 바닥이 있는 원통형상을 이루고, 유지기구(7B)의 개구부(72) 단면(端面)에서 돌출한 한쌍의 돌기부(73, 73)가 세워 형성되어 있다. 이 돌기부(73, 73)는 용기(6)의 개구부(62)의 위쪽에 있어서 전자방출체(5)에 면하는 안쪽에 거의 직각으로 접어 구부린 손톱형상의 설편(74)을 갖는다. 또 이 양 설편(74, 74)의 선단은 예각의 삼각형상으로 형성되고, 서로 뾰족한 선단부(75, 75)가 전자방출체(5) 표층의 노출면(55)에 면하여 간격을 두고 대향하여 배치되어 있다.
따라서, 설편(74)의 선단부(75)를 용기(6)의 각진 부분에서 접어 구부림으로써 용기(6)에 손상을 주지않고, 용이하게 유지기구(7B)에 용기(6)를 장착하여 유지시킬 수 있어 용기(6)의 축방향으로의 이동을 저지할 수 있다. 또 방전시 등 유지기구(7B)에 열팽창이 생겨도 용기(6)를 유지하여 용기(6)가 탈락하는 것을 방지할 수 있다.
또한 유지기구(7B)로부터 일체로 돌기부(73, 73)를 형성하고 있지만, 돌기부(73, 73)는 유지기구(7B)와 전기적으로 접속되어 있다면 유지기구(7B)와는 별체로 형성하고 후에 일체화한 것이라도 좋고, 또 돌기부(73)는 한쌍의 2개로 한정하지 않고 1개 또는 3개 이상 형성되어 있어도 좋다.
그리고, 이 열음극(3B)은 방전집중 도전체부가 되는 돌기부(73)의 설편(74)을 용기(6)의 개구부(62)상에 전자방출체(5)에 면하여 설치함으로써 선단부(75)에서 글로우방전이 생긴다. 그리고, 이 글로우방전은 선단부(75)에 전계의 집중이 일어나거나, 이 근방에 위치하는 전자방출체(5)의 과립(51, …)의 온도 상승을 촉진하고, 전자방출체(5)의 과립(51) 표면에 아크 스폿을 용이하게 형성할 수 있다. 이와 같이 글로우방전에서 단시간에 아크방전으로 전이하고, 이온 스퍼터링도 생기기 어렵게 되어, 유리 벌브(2) 내벽의 흑화, 전극 수명의 저하를 방지할 수 있다. 또한 설편(74)의 선단부(75)는 뾰족한 쪽이 전계집중이 일어나기 쉽기 때문에, 예각으로 하는 것이 바람직하다.
또, 도 6은 도 5에 도시한 실시형태의 설편(74)으로 이루어지는 도전체부를 형성한 전극(3B)을 이용한 본 발명의 방전램프(특성을 ●표시로 나타낸다)와, 종래 구조의 도전체부를 구비하고 있지 않은 방전램프(특성을 ×표시로 나타낸다)와의 입력전력〔W〕과 글로우아크시간〔τg(초-1)〕의 역수를 대비시킨 그래프이다.
도 6에 도시한 바와 같이 돌기부(73)(도전체부)를 형성한 쪽이, 작은 입력전력(W)으로 글로우아크 전이시간(τg)의 역수를 크게 취할 수 있다. 따라서, 돌기부(73)를 형성함으로써 글로우아크 전이시간을 짧게 할 수 있고, 이온스퍼터 등이 생기는 시간도 짧게 할 수 있다.
다음에 본 발명의 전극구체인 열음극의 다른 실시형태를 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명한다. 도 7 및 도 8은 동일한 열음극(3C)을 나타내고, 도 7은 평면도, 도 8은 도 7의 측면도, 동일하게 도 9 및 도 10은 동일한 열음극(3D)를 나타내고, 도 9는 평면도이며, 도 10은 도 9의 측면도로서, 양 열음극(3C, 3D)은 모두 유지기구를 제외하고는 도 1 또는 도 5에 도시한 것과 동일 구성으로, 동일 부분에는 동일 부호를 붙여 그 설명은 생략한다.
이 도 7 및 도 8에 도시한 열음극(3C)도 용기(6)가 유지기구(7C) 내에 수용되어 있고, 유지기구(7C)는 도 5에 도시한 열음극(3B)과 유사한 바닥이 있는 원통형상을 이루고, 개구부(72) 단면(端面)에서 위쪽을 향하여 돌출한 한쌍의 돌기부(73, 73)가 일체로 세워 형성되어 있다. 이 돌기부(73, 73)는 방전집중 도전체로서 용기(6)의 개구부(62)로부터 조금 떨어진 위쪽에서 전자방출체(5) 표층의 노출면(55)에 면하고 안쪽으로 거의 직각으로 접어 구부려진 도전체부를 이루는 설편(74)을 갖는다. 그리고, 이 양 설편(74, 74)의 원호형상으로 형성한 선단부(76, 76)는 전자방출체(5) 표층의 노출면(55)에 면하여 간격을 두고 대향하여 배치되어 있다.
이 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 돌기부(73, 73)의 선단부(76, 76)를 원호형상으로 형성하여도 선단부(76, 76) 사이에 전계집중을 생기게 할 수 있다.
여기에서 이 도 7 및 도 8에 도시한 실시형태에 있어서 원호형상으로 형성한 선단부(76)를 구비한 도전체부를 이루는 돌기부(73)를 갖는 실시형태에 도시한 열음극(3C)과, 돌기부(73)를 갖고 있지 않은 열음극을 이용하여 비교를 위해 시동점등 전압시험과 점멸시험을 실시하였다.
시험에는 유리 벌브(2)의 관직경이 약 6mm, 열음극(3C, 3C) 사이의 거리가 약 150mm, 아르곤가스를 약 100Torr로 봉입한 형광램프(1)를 이용하고, 돌기부(73)는 약 1mm 폭의 니켈금속판을 이용하여 형성하였다.
그리고, 시동점등전압시험에서는 주위온도가 25℃인 장소에 3시간 방치하고, 글로우방전에서 아크방전으로 이행하는 전압을 시동점등전압으로 하면, 표 1에 도시한 바와 같이 돌기부(73)를 형성한 것에서는 크게 시동전압이 저하하는 것을 알 수 있다.
점등전압(kVrms)
돌기부(도전체부)없음 1.75 1.81 1.83 1.68
돌기부(도전체부)있음 1.43 1.56 1.23 1.37
또, 점멸시험에서는 2차개방전압 약 2.3kVrms, 램프전류 약 20mA, 램프전압 약 200Vrms의 특성을 갖는 점등회로를 이용하고, 30초간 점등, 30초간 소등을 1사이클로 하여 점멸 점등을 반복하여, 불이 켜지지 않을 때까지의 회수를 측정하면, 표 2에 도시한 바와 같이 돌기부(도전체부)(73)를 형성한 것에서는 불이 켜지지 않을 때까지의 회수가 크게 증가하고, 점멸 수명이 향상하는 것을 알 수 있다.
점멸회수(만회)
돌기부(도전체부)없음 5.2 7.5 9.7 10.4
돌기부(도전체부)있음 32.3 40.0 37.8 45.0
다음에, 도 9 및 도 10에 도시한 본 발명의 전극구체인 열음극(3D)의 다른 실시형태를 설명한다.
도 7 및 도 8에 도시한 열음극(3C)에서는 유지기구(7C)로부터 일체로 설편(74)을 갖는 돌기부(73)을 형성하였지만, 이 열음극(3D)은 유지기구(7D)에 유지기구(7D)와는 별체의 직각으로 굴곡 형성한 도전체부를 이루는 봉형상체로 이루어지는 돌기(77)를 접속한 것으로, 이 봉형상 돌기(77)의 선단을 용기(6) 내의 전자방출체(5) 표층의 노출면(55)에 대향시킨 것이다.
이렇게 방전집중수단을 봉형상 돌기(77)로 하여도 상술한 도 7 및 도 8에 도시한 돌기부(73)와 동일한 작용효과를 얻을 수 있다. 또한 봉형상 돌기(77)의 선단을 뾰족하게 해두면 전계가 집중하여 더욱 효과를 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명의 전극구체인 열음극의 다른 실시형태를 도 11 및 도 12를 참조하여 설명한다. 도 11 및 도 12는 동일한 열음극(3E)을 나타내고, 도 11은 평면도, 도 12는 도 11의 측면도이고, 도 1 내지 도 10에 도시한 것과 동일 부분에는 동일 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
이 도 11 및 도 12에 도시한 열음극(3E)은 도전체부를 상술한 판형상의 설편(73)이나 봉형상 돌기(77)에 대신하여 도전성을 갖는 금속선으로 종횡으로 엮거나 또는 금속판에 다수개의 투과 구멍을 형성한 그물코형상의 금속메쉬(78)를 용기(6) 앞면의 개구부(62)에 전자방출체(5) 표층의 노출면(55)을 덮어 폐쇄하도록 설치한 것이다.
이렇게 방전 집중수단을 도전성을 갖는 금속메쉬(78)로 하여도 상기 실시형태의 열음극과 동일 작용효과를 얻을 수 있다.
또한 이 메쉬(78)는 니켈(Ni), 텅스텐(W), 스테인리스스틸 등의 금속선을 엮은 것이나 금속판체에 다수개의 구멍을 천공한 것을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 전극구체인 열음극의 다른 실시형태를 도 13 내지 도 16을 참조하여 설명한다. 도 13, 도 14 및 도 16은 열음극(3F, 3G, 3H)을 나타내는 사시도, 도 15는 도 14의 열음극(3G)을 밀봉 장착한 형광램프(1)의 일부를 단면한 평면도이고, 도 1 내지 도 12에 도시한 것과 동일 부분에는 동일 부호를 붙여 그 설명은 생략한다. 이 도 13, 도 14 및 도 16에 도시한 열음극(3F, 3G, 3H)은 방전집중수단으로서 모두 전극봉으로 이루어지는 금속 등의 도전성 봉형상 돌기를 이용한 것이다.
도 13에 도시한 전극구체로서의 열음극(3F)은 용기(6F)의 바닥면(61)의 중심에 투과 구멍(도시하지 않음)이 형성되고, 이 투과 구멍 및 용기(6F) 내에 충전 수납된 입자형상의 전자방출체(5)의 과립(51, …) 사이를 관통하여 개구부(62)의 거의 중심으로부터 돌출한 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 탄탈(Ta)이나 니켈(Ni) 등으로 이루어지는 도전체부를 이루는 전극봉(4A)이 배치되어 있다. 이 봉형상 돌기를 이루는 전극봉(4A)은 리드선(4)의 선단부가 겸하는 것이라도 좋고, 리드선(4)에 별체의 것을 용접 등으로 접속 형성한 것이라도 좋다.
또한, 예를 들면 이 전극봉(4A)을 겸하는 리드선(4)은 용기(6F)의 투과 구멍에 용접 고정되어 있다. 또 개구부(62)로부터 돌출한 전극봉(4A)의 도전체부를 이루는 선단은 예각으로 형성해 두는 쪽이 방전이 생기기 쉽다.
이와 같이 용기(6F) 및 전자방출체(5) 속을 관통시킨 도전성을 갖는 리드선(4)을 겸하는 전극봉(4A)의 도전체부를 이루는 선단부를 개구부(62) 위로 돌출시킴으로써 선단부에 전계를 집중시킬 수 있어, 전극봉(4A)를 승온시켜, 이 전극봉(4A)과 접촉 또는 근접하고 있는 전자방출체(5)의 과립(51, …)을 활성화할 수 있다. 그리고, 전극봉(4A)의 바깥면에 접촉하고 있는 과립(51)의 표면에서 아크 스폿을 생기게 하여 이 과립(51)으로부터의 전자방사가 끝나면 인접하는 과립(51)으로 아크 스폿이 이동하는, 아크 스폿이 차례로 인접하는 과립(51, …)으로 이동하여 방전을 안정하게 지속할 수 있는 작용을 나타낸다.
또, 도 14에 도시한 열음극(3G)은 상기 도 13에 도시한 열음극(3F)에 있어서 봉형상 돌기로 이루어지는 전극봉(4A)을 겸하는 리드선(4)이 용기(6G)축과는 동일 축방향이기는 하지만, 중심축(69)에서 편위한 위치를 관통하고 있다.
즉, 전극봉(4A)을 겸하는 리드선(4)은 용기(6G) 밖의 기단측에 있어서는 용기(6G)의 중심축상에 있지만, 용기(6G) 바닥면(61) 밖의 근방에 굴곡부(41)가 형성되어 용기(6G)내 및 개구부(62)로부터 돌출한 도전체부를 이루는 부위에서는 용기(6G)의 중심축(69)과 오프셋되어 배치된 구성으로 되어 있다.
그리고, 이 열음극(3G, 3G)은 도 15에 도시한 바와 같이 유리 벌브(2)의 단부에서 봉해져서 형광램프(1A)가 완성된다. 이 열음극(3G)은, 통전시에 도전성을 갖는 전극봉(4A) 및 용기(6G)에 전류가 흘러, 대향하는 열음극(3G)과의 사이에서 방전이 일어난다. 이 때 용기(6G)내에 있어서 전극봉(4A)은 용기(6G)의 중심축(69)상에 있는 경우보다 용기(6G) 내벽에 근접하고 있기 때문에, 도전체부를 이루는 전극봉(4A) 및 용기(6G)가 열음극(3G)으로서 온도가 상승하고, 이에 따라서 전극방출체(5)도 승온하여 입자(51, …)의 활성화를 높일 수 있고, 글로우방전에서 아크방전으로의 이행이 양호해진다.
또, 전극봉(4A)이 용기(6G)의 중심에 위치하지 않는 오프셋된 위치에 있어서도 아크 스폿의 발생은 개구부(62)에 면하는 전자방출체(5)의 입자(51, …)를 이동해가기 때문에 적절한 아크방전이 가능하고, 약간의 편위는 발광 특성상 그다지 영향은 없다. 또, 이 램프(1A)는 벌브(2) 단부의 봉착부에 있어서 리드선(4)이 벌브(2)의 거의 중심축상에 봉해지기 때문에, 봉착부(封着部)는 리드선(4)의 치우침에 의한 유리 덩어리 불균일 등에 기인하는 크랙의 발생도 없다.
또한, 용기(6G) 내벽 근방의 입자형상의 전자방출체(5)의 과립(51)이 전자방사 물질을 다 써버려 열전자 방사하지 않는 경우는 용기(6G)의 내벽둘레 방향에 인접하는 다른 과립(51)이 열전자 방사하고, 이후 순차적으로 이 내벽둘레 방향에 인접하는 과립(51)에 전자방사기능이 이행해 가는 것이 확인되었다.
그리고, 이 열음극(3G, 3G)을 이용한 형광램프(1A)는 평균 입력전력(W)과 글로우아크 전이시간(τg)의 역수와의 관계를 비교하면, 도 6에 도시한 것과 거의 동일한 결과가 되고, 용기(6G)보다 돌출한 전극봉(4A)을 형성한 것 쪽이 작은 입력전력으로 글로우아크 전이시간(τg)의 역수를 크게 취할 수 있다. 따라서, 돌출한 전극봉(4A)을 형성함으로써 글로우아크 전이시간을 짧게 할 수 있고, 이온 스퍼터 등이 생기는 시간을 단축할 수 있다.
또한 다른 실시형태의 열음극(3H)을 도 16을 참조하여 설명한다. 도 16은 열음극을 나타내는 사시도이고, 도 16에 도시한 전극으로서의 열음극(3H)은 용기(6H)의 중심축을 따라서 리드선(4)을 겸하는 전극봉(4A)을 세워 설치하고, 또한 이 리드선(4)에 분기부(42)를 형성하고, 이 분기부(42)로부터 전극봉(4A)과 거의 평행하게 복수개, 예를 들면 4개의 전극봉(4B)을 갈라진 가지형상으로 설치하고, 어떠한 선단부도 봉형상 돌기로서 개구부(62)보다 돌출하여 있다.
또한, 이들 도전체부를 이루는 봉형상 돌기로 이루어지는 전극봉(4A, 4B, …)의 배치는 전극봉(4A)을 중심으로 하여 등간격으로 전극봉(4B, …)을 배치하여도, 부등간격으로 배치하여도 좋고, 또 그 분기 개수도 1개 이상이라면 좋다.
그리고, 이와 같이 도전체부를 이루는 전극봉(4A, 4B, …)을 복수개 설치함으로써, 전극봉(4A, 4B, …)의 주변 뿐만 아니라 그 선단부 주변의 온도상승도 활발하여 전자방출체(5) 전역에 에미션영역이 형성되고, 글로우아크 전이시간을 짧게 할 수 있고, 이온 스퍼터 등이 생기는 시간도 짧게 할 수 있다. 또 1개의 전극봉(4A나 4B) 주변의 전자방출체(5)의 과립(51, …)을 다 사용한 후에도 다른 전극봉(4A나 4B) 주변에 아크 스폿이 형성되기 때문에, 수명이 길어진다.
또, 도 17 내지 도 19는 전극구체로서의 열음극(3J 내지 3L)의 다른실시형태를 나타내고, 도면 중 도 2와 동일 부분에는 동일 부호를 붙여 그 설명은 생략한다. 이들 도 17 내지 도 19에 도시한 열음극(3J 내지 3L)은 각각 용기 형상이 도 2 내지 도 16에 도시한 것과 다르다.
도 17은 도전성을 갖는 열음극(3J)의 상면도이고, 이 열음극(3J)에 도시한 용기(6J)는 상면에서 보면 원형을 이루는 외부둘레 가장자리형상에 대하여, 전자방출체(5)의 과립(51, …)을 수용하는 개구부(62) 내벽의 주위형상을 파도형상의 요철형상 둘레가장자리(63)로 하고 있다.
그리고, 이 열음극(3J)을 밀봉 장착한 방전램프는 용기(6J)의 내벽을 요철형상으로 하고 있기 때문에, 내벽주위 길이를 단순히 외벽과 동일 동심원으로 한 경우보다도 길게 취할 수 있는데, 즉 전자방출체(5)의 과립(51, …)과 접촉하는 면적을 많이 취할 수 있다. 그리고 램프 통전시에는 도전성 용기(6J)의 요철형상의 내벽(62)의 요철형상 둘레가장자리(63)와 전자방출체(5)의 과립(51, …)과의 접촉이나 근접하고 있는 절대수가 많아진다.
그리고, 이 방전램프는 통전시에 도전부인 용기(6J)의 요철형상 내벽(62)과 접촉하고 있거나 또는 근접하고 있는 전자방출체(5)의 과립(51)에, 또한 표층측 과립(51)에서 아크 스폿을 생기게 하고, 아크 스폿은 과립(51) 속의 전자방사 재료가 비산 소모하면 인접하는 입자(51)로 이동해서 방전이 계속된다.
그 결과, 방전이 일어나기 쉬워지고, 또한 점등 중에 아크 스폿이 크게 이동하지 않고, 방전에 흔들림이 없는 안정된 방전을 유지할 수 있다. 또 상기 램프는 글로우방전에서 아크방전으로의 이행시간이 짧아 음극강하 전압을 저하할 수 있고, 발광효율의 향상을 달성할 수 있으며, 또한 이온 충격에 의한 스퍼터도 저감할 수 있는 결과, 벌브(2) 내벽의 흑화를 방지하여 수명을 길게 할 수 있다.
또 도 18은 다른 열음극(3K)을 나타내고, 도 18의 (a)는 상면도, 도 18의 (b)는 종단면도이다.
이 열음극(3K)은 원형상의 용기(6K)내의 바닥면에서 개구부의 중앙을 향하여 일체로 세워 설치한 원형의 돌출형상부(64)를 갖고, 용기(6K)내는 고리형상의 오목부분(65)을 갖고 이 오목부분(65) 내에 전자방출체(5)의 과립(51, …)이 고리형상으로 충전되고 있다. 그리고, 이 경우는 중앙의 돌출형상부(64)도 도전체이고 방전의 기점이 되는 아크 스폿은 내벽(62) 및 돌출형상부(64)의 둘레가장자리부의 총연장 부분에 일어나게 할 수 있어, 상기 실시형태와 동일한 작용효과를 나타낸다.
그리고, 이 도 17 및 도 18에 도시한 열음극(3J, 3K)은 용기(6J, 6K)의 내벽둘레가장자리부의 총연장 길이가 단순한 원형에 비해 길어지고, 그 만큼 아크 스폿이 생기기 쉽고 장기간에 걸쳐서 열전자 방사가 이루어져 아크방전을 지속할 수 있는 이점을 갖는다.
또, 용기의 형상은 원형으로 한정되지 않고, 긴 원형이나 정사각형이나 직사각형 등의 다각형상이라도 좋고, 또 내벽주위형상도 도시한 원형상의 내벽에 파도형상의 요철을 형성한 것에 한정되지 않고, 내벽도 긴 원형상이나 정사각형, 직사각형 등의 다각형상에 파도형상, 톱니형상 등의 요철을 형성한 것이라도 좋다. 또 상기 중앙의 돌출형상부(64)의 형상도 원형으로 한정되지 않고, 긴 원형이나 다각형 등을 1개 내지 복수개, 이간하거나 연속하여 형성하여도 좋고, 또 그 주위에 요철을 형성하여도 좋다.
또한, 이것을 수식화하면, 예를 들면 원형용기의 경우, 용기의 오목부의 내벽주위 길이(L)와 개구부의 투영면적(S)이 L>2(π·S)1/2의 관계에 있다면 좋고, 요컨데 용기 내벽의 주위 길이를 길게 할 수 있다면 좋다.1/2의 관계에 있다면 좋고, 요컨데 용기 내벽의 주위 길이를 길게 할 수 있다면 좋다.
또, 도 19에 도시한 열음극(3L)은 용기(6L)의 형상이 상술한 것과 다르다.
즉, 상술한 것은 모두 동일 직경의 원통형상을 하고 있지만, 이 용기(6L)는 바닥면(61)에 비해 개구부(62)측이 큰 직경으로 형성되어 있다.
이와 같이 개구부(62)측을 큰 직경으로 나팔형상으로 한 용기(6L)는, 용기(6L)의 외부둘레와 유지기구(7L)의 개구부(72)가 접촉상태로 간격이 외관상 없어져, 이 간격을 통해서 양자간의 공간에 방전이 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있다.
또, 상기 용기(6L)는 방전기점이 되는 아크 스폿이 형성되기 쉬운 앞면측의 노출면(55)에 많은 과립(52, …, 53, …)으로 이루어지는 입자형상의 전자방출체(5)를 배치할 수 있음으로써, 이 열음극(3L)을 밀봉 장착한 방전램프는 아크 방전이 안정되고 점등시에 어른거림 등의 발생이 없고, 수명을 길게 할 수 있다.
또한, 본 발명자 등의 고찰에 의하면 상기 실시형태에 나타난 방전램프에서 희가스의 봉입압(Torr), 과립형상의 전자방출체(5)의 과립(51)의 평균 입자직경(D)(㎛) 및 방전전류(IL)(mA)의 관계에 있어서, 글로우방전으로부터 아크방전으로의 전이를 촉진시키고, 또한 아크방전을 장시간에 걸쳐서 안정시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
즉, 예를 들면 도 1에 도시한 바와 같은 직관형상의 외부직경이 약 4mm, 전체길이가 약 300mm의 유리 벌브(1)의 양단부에 도 5에 도시한 열음극(3B, 3B)을 전극간 거리를 약 260mm 사이에 두고 대향 설치하여 벌브(1)의 내면에 형광체 피막을 형성한 형광 램프를, 희가스로서 아르곤(Ar)을 수은(Hg)의 증기와 함께 봉입하여, 그 봉입압 및 과립형상의 전자방출체(5)의 과립(51)의 평균입자직경을 변화시켜 제작하였다.
이 열음극(3B)을 구성하는 바닥이 있는 원통형상의 용기(6) 내에는 입자직경이 10∼100㎛의 과립(51, …)의 집합체로 이루어지는 전자방출체(5)가 수용되어 있다. 그리고, 용기(6) 및 전자방출체(5)의 과립(51, …)은 바륨(Ba)과 탄탈(Ta)의 산화물에 소량의 산화 지르코늄(ZrO2)을 주체로 하는 것으로 형성되고, 그 표면에는 대(對)스퍼터성을 향상시키기 위해서 탄화 탄탈(TaC)의 얇은 피막으로 피복되어 있다.
그리고, 벌브(1) 내로의 봉입가스압, 전자방출체(5)의 과립(51)의 평균입자직경 및 방전전류를 변화시키면, 표 3 내지 표 5에 도시한 결과가 되었다. 또한 평균입자직경(mm)은 입도(粒度) 분포의 산술평균에 의해 구하였다. 또, 봉입가스압은 봉입한 가스압의 전체압인데, 예를 들면 아르곤(Ar)/네온(Ne)이 전체압으로 약 70Torr이고, 실온정도의 수은증기를 포함하고 있는 경우에는 봉입가스압은 약 70Torr가 된다.
No 과립직경(㎛) IL(mA) Ar압(Torr) 글로우아크전이 점멸시험10sON·10sOFF 수명 중아크방전
1 45 10 10 × × × 2
2 20 × × × 4
3 30 ○ × × 7
4 50 ○ ○ ○ 11
5 70 ○ ○ ○ 16
6 100 ○ ○ ○ 22
7 20 10 × × × 4
8 20 ○ × × 9
9 30 ○ ○ ○ 13
10 50 ○ ○ ○ 22
11 70 ○ ○ ○ 31
12 100 ○ ○ ○ 44
13 30 10 ○ × × 7
14 20 ○ ○ ○ 13
15 30 ○ ○ ○ 20
16 50 ○ ○ ○ 33
17 70 ○ ○ ○ 47
18 100 ○ ○ ○ 67
19 50 10 ○ ○ ○ 11
20 20 ○ ○ ○ 22
21 30 ○ ○ ○ 33
22 50 ○ ○ ○ 56
23 70 ○ ○ ○ 78
24 100 ○ ○ ○ 111
25 70 10 ○ ○ ○ 16
26 20 ○ ○ ○ 31
27 30 ○ ○ ○ 47
28 50 ○ ○ ○ 78
29 70 ○ ○ ○ 109
30 100 ○ ○ ○ 156
No 과립직경(㎛) IL(mA) Ar압(Torr) 글로우아크전이 점멸시험10sON·10sOFF 수명 중아크방전
31 75 10 10 × × × 1
32 20 × × × 3
33 30 × × × 4
34 50 ○ × × 7
35 70 ○ × × 9
36 100 ○ ○ ○ 13
37 20 10 × × × 3
38 20 × × × 5
39 30 ○ × × 8
40 50 ○ ○ ○ 13
41 70 ○ ○ ○ 19
42 100 ○ ○ ○ 27
43 30 10 × × × 4
44 20 ○ × × 8
45 30 × ○ ○ 12
46 50 ○ ○ ○ 20
47 70 ○ ○ ○ 28
48 100 ○ ○ ○ 40
49 50 10 ○ × × 7
50 20 ○ ○ ○ 13
51 30 ○ ○ ○ 20
52 50 ○ ○ ○ 33
53 70 ○ ○ ○ 47
54 100 ○ ○ ○ 67
55 70 10 ○ × × 9
56 20 ○ ○ ○ 19
57 30 ○ ○ ○ 28
58 50 ○ ○ ○ 47
59 70 ○ ○ ○ 65
60 100 ○ ○ ○ 93
No 과립직경(㎛) IL(mA) Ar압(Torr) 글로우아크전이 점멸시험10sON·10sOFF 수명 중아크방전
61 105 50 2 × × × 1
62 5 × × × 2
63 10 × × × 5
64 20 ○ ○ ○ 10
65 50 ○ ○ ○ 24
66 100 2 × × × 2
67 5 × × × 5
68 10 ○ ○ ○ 10
69 20 ○ ○ ○ 19
70 50 ○ ○ ○ 48
71 150 2 × × × 3
72 5 ○ × × 7
73 10 ○ ○ ○ 14
74 20 ○ ○ ○ 29
75 50 ○ ○ ○ 71
76 200 2 × × × 4
77 5 ○ ○ ○ 10
78 10 ○ ○ ○ 19
79 20 ○ ○ ○ 38
80 50 ○ ○ ○ 95
81 250 2 × × × 5
82 5 ○ ○ ○ 12
83 10 ○ ○ ○ 24
84 20 ○ ○ ○ 48
85 50 ○ ○ ○ 119
여기에서 글로우방전에서 아크방전으로의 전이에 대해서는 1초를 넘는 경우에는 ×(불량), 1초 이내인 경우에는 ○(양), 점멸시험은 10초 온하고 10초 오프를 반복하고, 10만회 미만의 수명인 경우에는 ×, 10만회 이상의 수명인 경우에는 ○, 수명 중 아크방전에 대해서는 입자(51)의 표면에 바륨(Ba)이 남아 있는 것에 과립(51) 이외에서 방전하는 경우에는 ×, 과립(51)에 바륨(Ba)이 남아 있는 동안 과립(51)에서 방전하는 경우에는 ○으로 하였다.
그리고, 희가스의 봉입압을 PTorr, 입자형상의 전자방출체(5)의 과립(51)의 평균입자직경을 D㎛, 방전전류를 ILmA로 하면,
의 관계의 경우에, 글로우방전에서 아크방전으로의 전이가 촉진되고, 또한 아크방전이 안정되어, 유리 벌브(1) 내벽을 흑화하거나 수명이 짧아지는 것을 방지할 수 있다.
또, 상기 수학식 1에서는 봉입가스압이 높아질수록 좋지만, 사양조건에 의해 봉입가스압이 높아지면, 시동전압은 높아지고, 발광효율도 저하하기 때문에, 사양조건에 따라서 봉입가스압도 한도가 있다. 또한 봉입가스를 다른 가스, 예를 들면 나트륨(Na)과 네온(Ne)과 아르곤(Ar)의 혼합가스, 바륨(Ba)과 아르곤(Ar)의 혼합가스, 바륨(Ba)과 크세논(Xe)의 혼합가스로 실험한 결과에서도 동일한 결과를 얻을 수 있었다.
또한 전자방출 전극구체로서 과립형상의 전자방출체(5)의 입자직경 분포가 다른 것을 혼합하여 이용한 경우에는 조광을 용이하게 실시할 수 있는 방전램프가 얻어진다.
즉, 예를 들면 도 19에 도시한 열음극(3L)의 용기(6L) 내에 바륨과 탄탈의 산화물(BaTaO3) 등의 반도체 자기로 이루어지는 평균입자 직경 분포에 대소 2개의 피크값을 갖는 열전자 방사체(5)를 복수개 충전 수납한다. 이 입자직경 분포는 평균입자 직경 약 100㎛에 피크가 있는 비교적 대직경의 과립(52, …)과, 평균입자직경 약 30㎛에 피크가 있는 비교적 소직경의 과립(53, …)의 2종류를 혼합한 것으로 이루어지고, 그 입도분포는 10㎛ 내지 150㎛의 범위에 있다.
그리고 이 열음극(3L, 3L)을 밀봉 장착한 형광램프는 조광회로장치(도시하지 않음)를 통해서 점등하는 경우, 조광을 실시하지 않는 램프전류가 약 30mA정도인 때는 용기(6L)내에 수납된 전자방출체(5) 중 입자직경이 약 100㎛인 비교적 대직경 과립(52, …)의 1개나 2개에 아크 스폿이 일어나 안정된 방전을 유지한다. 그러나, 입자직경이 약 30㎛인 비교적 소직경 과립(53, …)은 몇개인가의 입자에 걸쳐서 아크 스폿이 일어나기 때문에 축열구조가 무너지고, 다른 과립으로 스폿이 이동하기 쉬워진다. 따라서 결과적으로 입자 직경이 약 100㎛인 비교적 대직경의 과립(52)에 안정된 아크 스폿이 일어난다.
또, 이 형광램프를 조광을 위한 전류를 변경하여 약 5mA정도로 하여 점등하면, 입자 직경이 약 30㎛인 비교적 소직경 과립(53, …)의 1 내지 2개에 아크 스폿이 일어나 안정된 방전을 유지한다. 그러나 입자 직경이 약 100㎛인 비교적 대직경 과립(52, …)은 열용량이 약 30㎛의 비교적 소직경 과립(53, …)에 비해 크기 때문에, 전류가 약 5mA정도로 낮으면 열전자 방출을 위해서 충분한 열량을 얻을 수 없다. 따라서, 결과적으로는 전자방출이 용이한 약 30㎛의 비교적 소직경 과립(53) 쪽에서 안정된 아크 스폿이 일어나게 된다.
따라서, 이와 같이 다른 입자직경 분포의 전자방출체를 혼합하여 이용한 방전램프는 램프전류에 따라 피크에 있는 입자직경의 전자방출체의 온도를 상승시켜 아크 스폿을 일으킬 수 있다. 따라서, 전류값에 대응한 전류제어에 의해 조광을 실시하는 방전램프에 적용하여, 안정된 아크방전과 조광을 실시할 수 있다.
또한, 이 입자직경 분포의 피크값은 2종류를 혼합한 것에 한정되지 않고 3종류 이상이라도 좋지만, 인접하는 평균입자 직경값 차이는 1.5배 이상인 쪽이 효과가 크다.
또한 도 20은 본 발명에 따른 방전램프장치(9)의 실시형태를 나타내는 사시도이다. 도 20에 있어서 “91”은 케이스체이고, 이 케이스체(91)내에는 반사경(92), 형광램프(1)를 지지하는 소켓 등의 지지부재(93, 93)(1개는 도시하고 있지 않음)나 전원회로장치(C)가 설치되어 있다.
이 방전램프장치(9)는 액정표시장치의 백라이트나 팩시미리의 원고판독에 이용되고, 상술한 바와 같이 형광램프(1)는 발광특성이 향상하여 수명이 길어지기 때문에 이들 장치도 발광특성이 높고 장기간에 걸쳐 램프(1)의 교환이 불필요하여 보수가 용이해진다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 상술한 실시형태의 전극구체에서는 과립형상의 전자방출체를 용기내에 수용하여 구성하였지만, 소결용 용기내에 과립형상의 전자방출체를 넣어 소결후에 이 용기에서 떼어낸 것에 리드선 등을 접속하여 전극구체로 하여도 좋고, 용기는 전극구체를 벌브내에 지지하거나 리드선과의 전기적인 접속을 하는 수단으로서의 작용을 이루는 것이 필수적인 것은 아니다.
또, 전극구체인 열음극을 구성하는 용기는 상술한 도전성을 갖는 금속으로 되어 있어도 도전성을 갖는 금속에 반도체 자기물질이 혼입된 반절연성의 이른바 도전성 세라믹으로 되어 있어도 좋고, 또는 반도체 자기물질이나 절연제 재료로 이루어져 그 표면에 도전성이 부여된 것이라도 좋다. 요컨데, 통전시에 양도체로서 동작하여 내부에 수납되어 있는 전자방출체로의 통류를 충분히 실시할 수 있는 것이라면 적용할 수 있다.
또, 방전램프는 형광램프에 한정되지 않고, 자외선 방사 램프 등 다른 방전램프에도 적용이 가능하다. 또, 방전램프는 희가스 발광하는 램프라도 좋고, 방전매체로서 수은이 봉입되어 있지 않아도 좋다. 또, 유리 벌브의 형상은 직관형상의 것에 한정되지 않고, U자형상, W자형상이나 고리형상 등으로 굴곡한 것 또는 판형상의 벌브를 이용한 램프라도 좋다.
또, 1개의 방전램프에 설치되는 전극의 수는 한쌍(2개)으로 한정되지 않고 3개이상이라도 좋고, 또 전극의 일부가 벌브의 외면에 설치되어 있는 램프에도 물론 적용할 수 있다.
또한, 방전램프장치는 실시형태의 구성에 한정되지 않고, 형상이나 구성 등은 다양한 변형이 가능하다. 또, 여기에서 나타내는 케이스체는 램프 등을 수용하는 상자형상의 것에 한정되지 않고 램프나 지지부재 등이 노출되어 설치되는 판형상 등을 포함한다. 또 방전램프장치는 점등을 위한 전원회로장치나 반사경은 별체로서 설치하여도 좋고 필수적인 것은 아니다.
이상과 같이 본 발명에 따른 전자방출 전극구체에 의하면, 방전램프 기동시의 급속한 열전자의 방출을 가능하게 하여, 램프의 점등을 촉진한다. 또한 램프 벌브 내벽을 흑화시키거나, 수명이 짧아지는 것을 방지할 수 있는 수명이 긴 전극을 제공할 수 있다. 이 때문에, 이 램프에 의한 조명장치에 의하면, 발광특성 및 수명특성을 향상할 수 있고, 또한 보수작업을 용이화할 수 있다. 액정표시장치, 액정텔레비젼이나 장식장치 등의 백라이트용, 팩시미리 등의 원고판독용, 복사기의 노광용이나 제전용 등 OA기기 또는 통상의 조명용기구나 등기구 등에 널리 사용할 수 있다.

Claims (22)

  1. 방전에 의해 가열되어 노출면에서 열전자를 방출하는 과립의 집합체로 이루어진 전자방출체; 및
    상기 전자방출체의 상기 노출면의 적어도 일부에 근접 또는 접촉한 도전성 돌기로서, 상기 노출면에 방전을 집중시키는 방전집중수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자방출 전극구체.
  2. 방전에 의해 가열되어 노출면에서 열전자를 방출하는 과립의 집합체로 이루어진 전자방출체;
    상기 전자방출체를 수용하는 용기; 및
    상기 용기의 개구부측을 덮어 상기 전자방출체의 상기 노출면의 적어도 일부에 근접 또는 접촉한 도전성 메쉬로서, 상기 노출면에 방전을 집중시키는 방전집중수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자방출 전극구체.
  3. 방전에 의해 가열되어 노출면에서 열전자를 방출하는 과립의 집합체로 이루어진 전자방출체;
    상기 전자방출체를 수용하는 도전성 용기; 및
    상기 전자방출체의 노출면에 방전을 집중시키도록 상기 용기의 외표면의 적어도 일부에 형성된 절연피막으로 이루어진 방전집중수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자방출 전극구체.
  4. 청구항4는 삭제 되었습니다.
  5. 청구항5는 삭제 되었습니다.
  6. 청구항6는 삭제 되었습니다.
  7. 청구항7는 삭제 되었습니다.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용기가 유지기구로 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 전자방출 전극구체.
  9. 청구항9는 삭제 되었습니다.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 돌기가 설편 형상인 것을 특징으로 하는 전자방출 전극구체.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 방전집중수단이 상기 전자방출체를 관통하여 상기 노출면으로부터 돌출한 봉형상 돌기인 것을 특징으로 하는 전자방출 전극구체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 봉형상 돌기가 상기 노출면의 중심에서 돌출하고 있는 것을 특징으로 하는 전자방출 전극구체.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 봉형상 돌기가 상기 노출면의 중심에서 편심하여 돌출하고 있는 것을 특징으로 하는 전자방출 전극구체.
  14. 청구항14는 삭제 되었습니다.
  15. 제 1 항, 제 10 항, 제 11 항, 제 12 항 또는 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자방출체는 노출면을 노출하는 개구부를 갖는 용기에 수용되어 있고, 또한 이 용기가 유지기구로 지지되어 있고, 상기 방전집중수단이 이 유지기구로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자방출 전극구체.
  16. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자방출체의 과립이 알칼리 토류금속, 천이금속 및 희토류금속 중 적어도 한 종류의 산화물을 주체로 한 것으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자방출 전극구체.
  17. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자방출체의 과립의 표면에는 알칼리 토류금속, 천이금속 및 희토류 금속 중 적어도 한 종류의 탄화물 및/또는 질화물의 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자방출 전극구체.
  18. 방전에 제공되는 가스를 봉입하는 유리 벌브; 및
    상기 유리 벌브내에 설치되어 상기 가스의 방전에 의해 가열되어 노출면에서 열전자를 방출하는 과립의 집합체로 이루어진 전자방출체와, 상기 전자방출체의 상기 노출면의 적어도 일부에 근접 또는 접촉한 도전성 돌기로서, 상기 노출면에 방전을 집중시키는 방전집중수단으로 이루어지는 전자방출 전극구체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방전램프.
  19. 청구항19는 삭제 되었습니다.
  20. 청구항20는 삭제 되었습니다.
  21. 방전에 제공되는 가스를 봉입하는 유리 벌브; 및
    상기 유리 벌브내에 설치되고 상기 가스의 방전에 의해 가열되어 노출면에서 열전자를 방출하는 과립의 집합체로 이루어진 전자방출체, 이 전자방출체를 수용하는 용기 및 이 용기의 개구부측을 덮어 상기 전자방출체의 노출면의 적어도 일부에 근접 또는 접촉한 도전성 메쉬로서, 상기 노출면에 방전을 집중시키는 방전집중수단으로 이루어지는 전자방출 전극구체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방전램프.
  22. 방전에 제공되는 가스를 봉입하는 유리 벌브; 및
    상기 유리 벌브내에 설치되고 상기 가스의 방전에 의해 가열되어 노출면에서 열전자를 방출하는 과립의 집합체로 이루어진 전자방출체, 이 전자방출체를 수용하는 도전성 용기 및 상기 전자방출체의 노출면에 방전을 집중시키도록 상기 용기의 외표면의 적어도 일부에 형성된 절연피막으로 이루어지는 방전집중수단으로 이루어지는 전자방출 전극구체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방전램프.
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