JP2004047457A

JP2004047457A - グロー点灯管

Info

Publication number: JP2004047457A
Application number: JP2003144483A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Yamashita; 山下　博文; Kazumasa Nomi; 能見　和正
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】放射性物質を用いることなく、暗黒放電始動遅れを従来のグロー点灯管とほぼ同等にできる地球環境に優しく、かつ取り扱いが容易なグロー点灯管を提供する。
【解決手段】容器１０内に、希ガスが封入され、かつ２本のリード線１２と少なくとも一方のリード線１２の端部に取り付けられたバイメタル電極１１とが設けられたグロースイッチング素子２を備え、容器１０内には酸化アルカリ金属および酸化アルカリ土類金属のうち少なくとも一種を含む酸化物体１５が封入されているとともに、この酸化物体１５は電位をもつ部材、例えばリード線１２に固着されている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グロー点灯管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のグロー点灯管には、外囲器内に、グロースイッチング素子と、このグロースイッチング素子と並列に接続された雑音防止用コンデンサーとが収納されたものが知られている（例えば特開平１０−２５５７２４号公報等）。
【０００３】
グロースイッチング素子は、容器内に、２本のリード線とこのリード線の端部に取り付けられたバイメタル電極とが設けられ、かつ放射性物質および希ガスが封入されている。
【０００４】
この放射性物質は、暗黒放電始動遅れを抑制するために封入されており、例えばクリプトン８５やプロメシウムが用いられる。
【０００５】
なお、「暗黒放電始動遅れ」とは、暗黒状態にあるグロー点灯管の始動時において、光電離や光電効果による初期電子の供給が少ない場合、始動電圧印加後から放電開始までの時間（暗黒放電始動遅れ時間）が長くなる現象を意味する。
【０００６】
従来のグロー点灯管では、上記のように放射性物質が封入されたことにより、暗黒放電始動遅れ時間が約１００ｍｓｅｃ以下に抑えられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のグロー点灯管では、環境汚染の有害物質である放射性物質が使用されているため、環境保護の面から好ましくなく、　またその取り扱いが難しいという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、放射性物質を用いることなく、暗黒放電始動遅れを従来のグロー点灯管とほぼ同等にできる地球環境に優しく、かつ取り扱いが容易なグロー点灯管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】
本発明のグロー点灯管は、容器内に、希ガスが封入され、かつ２本のリード線と少なくとも一方の前記リード線の端部に取り付けられたバイメタル電極とが設けられたグロースイッチング素子を備え、前記容器内には酸化アルカリ金属および酸化アルカリ土類金属のうち少なくとも一種を含む酸化物体が封入されているとともに、前記酸化物体は電位をもつ部材に固着されている構成を有している。
【００１０】
これにより、容器内に存在する希ガスの電離によって発生したイオンが、グロー点灯管に電圧を印加した際に、電位をもつ部材と酸化物体との間に発生する電界によって酸化物体に衝突し、そのイオンの衝突によって、たとえ暗黒状態でかつ常温下においても仕事関数が低い酸化アルカリ金属や酸化アルカリ土類金属から２次電子が容易に放出され、初期電子が容器内の空間に供給される。その結果、暗黒状態においても、従来のグロー点灯管の暗黒放電始動遅れとほぼ同等にでき、また従来のグロー点灯管のように放射性物質が用いられていないため、地球環境に優しく、かつ取り扱いが容易となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１２】
本発明の第１の実施の形態である２００Ｖ電源仕様の４０Ｗ形蛍光ランプ用グロー点灯管は、図１に示すように、円筒状の外囲器１内に、グロースイッチング素子２と、このグロースイッチング素子２と並列に接続された容量０．００６μＦの雑音防止用のポリエステルコンデンサー３と、グロースイッチング素子２およびポリエステルコンデンサー３を囲む円筒状の絶縁用樹脂フィルム４とが収納されている。
【００１３】
外囲器１は、一端部が閉塞したアルミニウム製または樹脂製のキャップ５と、このキャップ５の他端部に嵌合された樹脂製の底面基板６とからなる。
【００１４】
底面基板６には押しピン状の２つの端子７が設けられている。
【００１５】
グロースイッチング素子２は、図２に示すように、長さＬが２６．５ｍｍ、外径Ｒが０．３ｍｍであり、一端部が閉塞されたバルブ８とこのバルブ８の他端部に封着されたステム９とからなる軟質ガラス製の容器１０内に、後述の導入体が設けられている。また、この容器１０内には、ネオン、アルゴン、およびヘリウムの混合ガスが約３ｋＰａ封入されている。
【００１６】
導入体は、互いに向かい合い、かつその先端部同士が接離する長さ８ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ０．２５ｍｍの板状の２つのバイメタル電極１１と、このバイメタル電極１１の端部に溶接によって電気的に接続されたリード線１２とからなる。
【００１７】
リード線１２は、容器１０内に位置し、かつ直径０．８ｍｍのニッケル線からなる内部リード線１３と、一端部が内部リード線１３に接続されているとともにステム９に封止され、かつ他端部が容器１０の外部に導出して底面基板６の端子７（図２には図示せず）に接続されている直径０．３５ｍｍのジュメット線からなる外部リード線１４とを有している。
【００１８】
電位をもつ部材である内部リード線１３の容器１０内の空間に露出している表面には、酸化アルカリ金属（Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｃｓ_２Ｏ）および酸化アルカリ土類金属（ＢａＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ等）のうち少なくとも一種を含む酸化物体１５の連続膜が固着されている。
【００１９】
ここで、内部リード線１３の表面に酸化物体１５を形成するための方法の一例について説明する。
【００２０】
まず、溶媒である水に、酸化物体の原料となるアルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化塩または炭酸塩と、アルミニウム微粉末等の低融点の金属粉末からなる結着剤とを混合、分散した水溶液を作製する。この水溶液中に内部リード線１３を浸し、その表面に水溶液を塗布する（ディッピング方法）。その後、表面に前記水溶液が塗布された内部リード線１３をアルゴン雰囲気の焼成炉内に入れ、焼成温度を１０００℃〜１１００℃、焼成時間を１０ｍｉｎ〜２０ｍｉｎに設定し、水酸化塩または炭酸塩を加熱分解するとともに、結着剤を溶融し、内部リード線１３の表面に酸化物体１５を焼き付ける。次に、内部リード線１３のバイメタル電極１１と溶接される部分等に付着した不要な酸化物体１５をブラッシングによって除去する。このようにして内部リード線１３の表面に酸化物体１５を形成する。
【００２１】
次に、このようなグロー点灯管の暗黒放電始動遅れについて検討した。
【００２２】
まず、酸化物体１５として、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）（実施例１）、酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）（実施例２）、酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）（実施例３）、酸化セシウム（Ｃｓ_２Ｏ）（実施例４）、酸化バリウム（ＢａＯ）（実施例５）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）（実施例６）、酸化カルシウム（ＣａＯ）（実施例７）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）（実施例８）を単体でそれぞれ用いたグロー点灯管を各５０個ずつ作製し、作製した各々のグロー点灯管を内部温度が室温で保たれた暗箱内に入れ、グロー点灯管の端子７間に２００Ｖの交流電圧を印加し、暗黒放電始動遅れ時間を測定したところ、表１に示すとおりの結果が得られた。
【００２３】
なお、酸化アルカリ金属からなる酸化物体の原料には水酸化塩を、酸化アルカリ土類金属からなる酸化物体の原料には炭酸塩をそれぞれ用い、また結着剤としてはアルミニウム微粉末を水溶液に対して１５重量％添加した。さらに、使用した酸化物体１５の量は各々３ｍｇ〜５ｍｇであり、酸化物体１５の表面積は各々１０ｍｍ^２である。
【００２４】
【表１】

【００２５】
表１から明らかなように、実施例１の暗黒放電始動遅れ時間は２８ｍｓｅｃ〜９０ｍｓｅｃ、実施例２の暗黒放電始動遅れ時間は３０ｍｓｅｃ〜１０８ｍｓｅｃ、実施例３の暗黒放電始動遅れ時間は４０ｍｓｅｃ〜１２２ｍｓｅｃ、実施例４の暗黒放電始動遅れ時間は３０ｍｓｅｃ〜７４ｍｓｅｃ、実施例５の暗黒放電始動遅れ時間は５０ｍｓｅｃ〜１４０ｍｓｅｃ、実施例６の暗黒放電始動遅れ時間は６８ｍｓｅｃ〜１８０ｍｓｅｃ、実施例７の暗黒放電始動遅れ時間は６８ｍｓｅｃ〜１７４ｍｓｅｃ、実施例８の暗黒放電始動遅れ時間は８０ｍｓｅｃ〜１８０ｍｓｅｃであった。このように各実施例の暗黒放電始動遅れ時間は、従来の放射性物質が封入されたグロー点灯管の暗黒放電始動遅れ時間（約１００ｍｓｅｃ）とほぼ同程度であることが確認された。
【００２６】
通常、容器１０内には、暗黒状態でかつグロー点灯管に電圧が印加されていない状態においても、宇宙線等による希ガスの電離によって発生したイオンが存在している。このイオンは、グロー点灯管に電圧を印加した際、バイメタル電極１１または内部リード線１３と酸化物体１５との間に発生する電界によって酸化物体１５に衝突する。したがって、上記のように暗黒放電始動遅れ時間を従来のグロー点灯管の暗黒放電始動遅れ時間とほぼ同程度にできたのは、そのイオンの衝突によって、たとえ暗黒状態でかつ常温下においても仕事関数が低い酸化アルカリ金属や酸化アルカリ土類金属からは２次電子が容易に放出され、初期電子（２次電子）が容器１０内の空間に供給されたためであると考えられる。
【００２７】
以上のように本発明の第１の実施の形態にかかるグロー点灯管の構成によれば、酸化アルカリ金属および酸化アルカリ土類金属のうち少なくとも一種を含む酸化物体１５が容器１０内に封入され、かつ電位をもつ部材、例えば内部リード線１３の表面に固着されているため、暗黒状態においても、酸化物体１５から２次電子が容易に放出されて初期電子が容器１０内の空間に供給されるので、暗黒放電始動遅れを抑制することができ、つまり従来のグロー点灯管の暗黒放電始動遅れとほぼ同等にでき、また従来のグロー点灯管のように放射性物質が用いられていないため、地球環境に優しく、かつ取り扱いが容易となる。
【００２８】
また、特に、酸化物体１５がリード線１２の表面に固着されていることにより、特別な部材を用いることなく、酸化物体１５を、電位をもつ部材に固着させることができるので、材料コストを低く抑えることができ、またその特別な部材の取り付け作業等によって製造工程が煩雑化するのを避けることができる。
【００２９】
なお、上記第１の実施の形態では、酸化物体１５が内部リード線１３の表面に固着されている場合について説明したが、酸化物体１５が同じく電位をもつ部材であるバイメタル電極１１の表面に固着されている場合でも上記と同様の効果を得ることができる。ただし、この場合、酸化物体１５は、バイメタル電極１１同士の電気的接触不良を引き起こさないようにバイメタル電極１１の先端部、特に相手のバイメタル電極１１と接離する部分には固着されてはならない。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施の形態である２００Ｖ電源仕様の４０Ｗ形蛍光ランプ用のグロー点灯管は、図３に示すように、酸化物体１５が内部リード線１３の表面に溶接等によって機械的かつ電気的に接続された電位をもつ部材、例えば長さ４ｍｍ、幅２ｍｍのステンレス製の板状のメッシュリボンからなる金属部材１６の表面全体に固着されている点を除いて本発明の第１の実施の形態である２００Ｖ電源仕様の４０Ｗ形蛍光ランプ用のグロー点灯管と同じ構成を有している。
【００３１】
ところで、酸化アルカリ金属や酸化アルカリ土類金属は、上記第１の実施の形態で説明した方法、つまり水酸化塩または炭酸塩の加熱分解によって生成された場合、大気中に長時間放置しておくと還元されてしまう。よって、製造工程において、酸化アルカリ金属および酸化アルカリ土類金属のうち少なくとも一種を含む酸化物体１５は、生成された後、より短時間で容器１０（図３には図示せず）内に封入されることが好ましい。しかし、上記第１の実施の形態のように酸化物体１５を内部リード線１３の表面に固着する場合、内部リード線１３の表面に酸化物体１５を固着した後にバイメタル電極１１と内部リード線１３との溶接作業等を行うため、酸化物体１５を容器１０内に短時間で封入しにくい。
【００３２】
そこで、上記本発明の第２の実施の形態にかかるグロー点灯管の構成によれば、暗黒状態においても、酸化物体１５から２次電子が容易に放出されて初期電子が容器１０内の空間に供給されるので、従来のグロー点灯管の暗黒放電始動遅れとほぼ同等に抑えることができ、また従来のグロー点灯管のように放射性物質が用いられていないため、地球環境に優しく、かつ取り扱いが容易であるという本発明の第１の実施の形態にかかるグロー点灯管の作用効果に加えて、酸化物体１５が別の部材である金属部材１６に固着され、かつこの金属部材１６が例えば内部リード線１３に接続されているため、製造工程において、金属部材１６に酸化物体１５を固着して直ちに容器１０内に封入することができるので、酸化物体１５に含まれる酸化アルカリ金属や酸化アルカリ土類金属が還元されて、２次電子放出の効果が損なわれるのを防止することができる。
【００３３】
特に、金属部材として、メッシュ状の金属部材１６を用い、かつその目の粗さを適宜選択することにより、酸化物体１５の表面積を大きくすることができ、初期電子を容器１０内に一層多く供給することができ、また酸化物体１５を金属部材１６に強固に保持させることができる。
【００３４】
なお、上記第２の実施の形態では、金属部材１６を内部リード線１３に電気的に接続した場合について説明したが、金属部材１６をバイメタル電極１１に電気的に接続した場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
また、上記第２の実施の形態では、金属部材として、メッシュ状の金属部材１６を用いた場合について説明したが、例えばニッケル等の金属粉末をプレス成型した焼結部材からなる金属部材を用い、その焼結部材中に酸化物体１５を含浸させたものを用いた場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
また、上記第１および第２の実施の形態では、酸化アルカリ金属および酸化アルカリ土類金属のうち一種のみからなる酸化物体１５を用いた場合について説明したが、酸化物体１５として酸化アルカリ金属および酸化アルカリ土類金属のうち二種以上を混合したものを用いた場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
また、上記第１および第２の実施の形態では、２つのバイメタル電極１１を用いた場合について説明したが、一方は同じバイメタル電極１１を用い、他方はバイメタル電極１１の代わりに例えばタングステン、ニッケル、モリブデン等の金属部材を用いても上記と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
さらに、上記第１および第２の実施の形態では、２００Ｖ電源仕様の４０Ｗ形蛍光ランプ用のグロー点灯管を例示して説明したが、本発明は他の一般照明用蛍光ランプやメタルハライドランプ等のグロー点灯管にも適用することができるものである。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、放射性物質を用いることなく、暗黒放電始動遅れを従来のグロー点灯管とほぼ同等にできる地球環境に優しく、かつ取り扱いが容易なグロー点灯管を提供することができるものである。
【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グロー点灯管の一部切欠正面図
【図２】同じくグロー点灯管のグロースイッチング素子の正面断面図
【図３】本発明の第２の実施の形態であるグロー点灯管の要部拡大断面図
【符号の説明】
１　外囲器
２　グロースイッチング素子
３　ポリエステルコンデンサー
４　樹脂フィルム
５　キャップ
６　底面基板
７　端子
８　バルブ
９　ステム
１０　容器
１１　バイメタル電極
１２　リード線
１３　内部リード線
１４　外部リード線
１５　酸化物体
１６　金属部材

Claims

容器内に、希ガスが封入され、かつ２本のリード線と少なくとも一方の前記リード線の端部に取り付けられたバイメタル電極とが設けられたグロースイッチング素子を備え、前記容器内には酸化アルカリ金属および酸化アルカリ土類金属のうち少なくとも一種を含む酸化物体が封入されているとともに、前記酸化物体はアルミニウム微粉末の結着剤により電位をもつ部材に固着されていることを特徴とするグロー点灯管。
前記電位をもつ部材が前記リード線または前記バイメタル電極からなり、前記酸化物体は前記電位をもつ部材の表面に固着されていることを特徴とする請求項１記載のグロー点灯管。
前記電位をもつ部材が前記リード線または前記バイメタル電極に接続された金属部材からなり、前記酸化物体は前記金属部材に固着されていることを特徴とする請求項１記載のグロー点灯管。
前記金属部材は、メッシュ状の部材または焼結部材からなることを特徴とする請求項３記載のグロー点灯管。