JP3435859B2 - 放電ランプおよび照明装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフィラメントコイルから
なる熱陰極を有する放電ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】放電ランプたとえば蛍光ランプの構成
は、内面に蛍光体膜が形成されたガラスバルブの両端に
タングステン線を二重または三重に巻回したフィラメン
トコイルからなる熱陰極が設けられているとともに、こ
のバルブ内には放電を容易にするためのアルゴンガスな
どの不活性ガスと適量の水銀が封入されている。また、
このコイルには電子放射性物質（エミッタ）が塗布され
ている。

【０００３】そして、この蛍光ランプの点灯は、熱陰極
に電流を流してフィラメントコイルを予熱すると、コイ
ルに塗布された電子放射性物質から熱電子が豊富にバル
ブ内に放出され、この熱電子が反対側の電極の高圧に引
かれて移動し容易にアーク放電が始まる。この放電によ
り流れる電子はバルブ内の水銀原子と衝突して紫外線を
発生し、この紫外線によりバルブ内面に塗布されている
蛍光体膜が励起されて可視光線を発光する。この発光は
蛍光体の種類によって、白色、昼光色、青色、桃色など
の種々の光がランプから放射される。

【０００４】この蛍光ランプはランプ始動時および点灯
中、フィラメントコイルに塗布されている電子放射性物
質が次第に消耗して、ついには、正常の電圧では十分な
電子放射が困難になって寿命が尽きる。

【０００５】上記のように蛍光ランプの寿命は、電極の
コイルに塗布される電子放射性物質の付着量および電子
放射性物質の蒸発飛散速度によるところが大きく、この
電子放射性物質によって点灯寿命が決定されるといって
も過言ではない。

【０００６】そして、上記のように電子放射性物質が消
耗してしまうとアーク放電の維持が不可能となってラン
プは消灯してしまうが、回路の安定器２次側の電圧が高
くなったり、放電が不安定になって回路の電圧波形が歪
んでそのピーク値が高くなったりあるいはランプ電流が
減ってランプ電圧が高くなるなどの現象が重なって発生
する結果、フィラメントコイルは過熱されこの加熱が持
続されることがある。このような過熱時にはフィラメン
トコイルの温度が５００℃位に達することがあり、この
フィラメントコイルと対面するバルブ表面が通常より１
００℃以上高い２００℃位の高温度になる。

【０００７】また、よく知られているように蛍光ランプ
の光束や始動特性はバルブ内の水銀蒸気圧で定まり、周
囲温度の影響を受ける。そのため、冷凍庫や冷凍ショー
ケース内など低温環境下で多用されている蛍光ランプに
おいては、常温で使用されている蛍光ランプに比べて始
動特性や発光効率が低いため、より高い電圧を加え始動
させたり電流を多くして光束を高めるとともに、温度が
低下しないようにバルブに合成樹脂製のチューブを保温
用に被せて使用している。

【０００８】また、車両用などにおいてはガラスバルブ
が破損した場合にガラスの飛散を防ぐため、バルブを合
成樹脂製のチューブ内に収容したり保護被膜を形成した
りしている蛍光ランプもあり、さらに、ランプ始動補助
用の透明導電被膜を形成している蛍光ランプもある。

【０００９】このように低温用に工夫された蛍光ランプ
や防飛用の被覆をもった蛍光ランプは、電子放射性物質
が消耗した寿命末期においてフィラメントコイルの過熱
が持続されると、バルブおよびこのバルブ表面に形成さ
れている保温チューブや被膜などの被覆の温度が上昇す
る。この被覆材料はＰＴＴ（ポリエチレンテレフタレー
ト）など安価で加工性のよいものが用いられているが耐
熱性に劣り、温度が上ると被覆が焦げたり熱変形や異臭
を生じ、被覆が破れガラスの飛散を防げなかったり甚だ
しい場合には発煙などの事故が発生する場合があった。

【００１０】また、高出力の蛍光ランプにおいては電子
放射性物質が消耗してしまっても、陰極輝点がフィラメ
ントコイルを支持するステムのリード線や補助電極に移
行して放電を継続することがある。この場合の陰極輝点
のエネルギはフィラメントコイルにおける通常の陰極輝
点のそれよりはるかに大きく、このため、リード線や補
助電極が溶融してバルブ内面に落下し、このときの熱衝
撃によってバルブが破損して床などに落下する事故が生
じることがあった。

【００１１】この対策として、たとえば特公昭４４−１
５８４０号公報にはアルミニウム粉末からなる導電体を
リード線からガラスステムの肉薄部に達するようにガラ
スステム面に被着することによって、ランプの寿命末期
において陰極輝点が上記導電体に移行し、その熱によっ
てステムの肉薄部に穿孔して外気をバルブ内に導入し、
放電を停止させることが開示されている。しかし、この
ように放電熱によりステムを穿孔させることは、ステム
のみに止まらずステムからバルブにまでクラックが成長
する場合があり、このクラックによりバルブが破断され
てランプの落下事故を招く心配がある。

【００１２】また、このステムに穿孔させる不具合の対
策として、実公昭５３−４６８６号公報にはフィラメン
トコイルと電気的に接続するようにバリウムをステム面
またはガラスやアルミニウムで形成した放電停止物カプ
セルの表面に被着して、ランプの寿命末期において陰極
輝点をフィラメントコイルからステム面またはカプセル
に移行して、ステム面を確実に穿孔して外気をバルブ内
に導入させたりあるいは放電停止物収容カプセルを穿孔
して内部の空気、酸素、炭酸ガスや水などをバルブ内に
放出して放電の継続を停止させことが開示されている。

【００１３】しかし、この場合もステムに穿孔すること
は、ときにはステムのみに止まらずバルブまでも破損す
ることがあり、また、逆にランプ電流の低いランプでは
安定器の容量も小さいところから、ステムガラスを穿孔
するほどの放電加熱とならずにランプの点滅が繰り返し
行われて見苦しいなどのことがある。また、放電停止物
収容カプセルを製作しステムに取付けることは、その作
業に多大の手間を要し高価になる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記問題点
を除去し、バルブやステムなどのガラス部材を破壊する
ことなく、低出力のランプであっても簡単な構成で寿命
末期に発生するランプの過熱による不具合を解消した放
電ランプを提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の放電ランプは、ガラスバルブと、このバルブの端部に
封止された少なくとも一対の内部リード線を有するステ
ムと、このステムのリード線に継線されるとともに電子
放射性物質を保持したフィラメントコイルと、上記ステ
ムの表面にリード線と電気的に接続して形成された上記
電子放射性物質より仕事関数の大きい物質からなる金属
膜とを備えており、この金属膜は電子放射性物質の消耗
により放電輝点が金属膜に移動すると温度上昇によって
放電に支障を来す不純ガスを発生する物質を混入して形
成され、この不純ガスの発生により放電が停止するよう
に構成されていることを特徴としている。本発明の請求
項２に記載の放電ランプは、ステムの表面に形成された
金属膜の仕事関数が、フィラメントコイルに保持された
電子放射性物質より大きく、かつ、フィラメントコイル
およびリード線より小さい物質からなることを特徴とし
ている。

【００１６】本発明の請求項３に記載の放電ランプは、
ステムの表面に形成された金属膜が一対のそれぞれのリ
ード線と電気的に接続し、互いに電気的に絶縁された２
組であることを特徴としている。

【００１７】本発明の請求項４に記載の放電ランプは、
ステムの表面に形成された金属膜が一対のリード線間を
高抵抗値部を介し連設されていることを特徴としてい
る。

【００１８】本発明の請求項５に記載の放電ランプは、
ランプ電流が０．８Ａ以下であることを特徴としてい
る。

【００１９】本発明の請求項６に記載の放電ランプは、
ガラスバルブがチューブまたは膜により被覆されている
ことを特徴としている。

【００２０】本発明の請求項７に記載の放電ランプは、
ガラスバルブが防飛チューブまたは防飛膜により被覆さ
れていることを特徴としている。

【００２１】本発明の請求項８に記載の照明装置は、基
体と、この基体に設けられた点灯用部品と、上記基体に
取付けられているとともに上記点灯用部品に接続したソ
ケットと、このソケットに装着された上記請求項１ない
し請求項７のいずれか一に記載の放電ランプとを具備し
ていることを特徴としている。

【００２２】

【作用】フィラメントコイルに保持させた電子放射性物
質が消耗すると、陰極輝点はこの電子放射性物質に次い
で小さい仕事関数を有するステム面に形成した、不純ガ
スを発生する物質が混入された金属膜部に移行しこの金
属膜部を加熱するので、金属膜部からは放電に支障を来
す酸素、水素、炭酸ガス、有機ガスや水蒸気などの不純
ガスが発生し、バルブ内の所定放電電圧を上昇させる結
果、バルブ内の放電が完全に停止できる。

【００２３】

【実施例】以下，本発明の実施例を図１および図２を参
照して説明する。図中１は直管形の蛍光ランプで、この
ランプ１のガラスバルブ２の両端にはそれぞれ内部リー
ド線３ａ，３ｂに継線された熱陰極を構成するフィラメ
ントコイル４を備えたフレヤステム５，５（一方のステ
ム５は図示していない。）が封止されている。

【００２４】このフィラメントコイル４はタングステン
線を二重あるいは三重に巻回してなるコイル状のもので
そのターン内に（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）Ｏ（酸化バリウ
ム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム）を主体とす
る電子放射性物質（エミッタ）（図示しない。）が塗布
充填されている。また、６ａ，６ｂは上記各内部リード
線３ａ，３ｂの植設部近傍からステム５のピンチ部５ａ
面にかけて形成されたＭｇ（マグネシウム）やＡｌ（ア
ルミニウム）などからなる金属膜で、金属膜６ａ，６ｂ
間は互いに電気的に隔離してある。

【００２５】この金属膜６ａ，６ｂを構成するたとえば
Ｍｇ（マグネシウム）は、バルブ２内においては上記の
フィラメントコイル４に設けられた（Ｂａ，Ｃａ，Ｓ
ｒ）Ｏなどの電子放射性物質に次いで小さい仕事関数を
有する物質からなる。

【００２６】また、このバルブ２の内面には蛍光体膜７
が形成されているとともに内部にはアルゴンなどの不活
性ガスと水銀とが封入されている。また、図中９は封止
部に接合された口金で、内部リード線３ａ，３ｂと連接
した外部リード線８ａ，８ｂを接続している。

【００２７】このような構成の蛍光ランプ１は、ソケッ
トに口金９部を装着して電源を投入し点灯すると、点灯
回路の作動によってリード線８ａ，８ｂ、３ａ，３ｂを
介しフィラメントコイル４に通流され、蛍光ランプ１の
両フィラメントコイル４，４間で放電し、ランプ１は発
光し所定の照明をする。

【００２８】このとき、交流点灯であれば一方のフィラ
メントコイル４から他方のフィラメントコイル４へと、
他方のフィラメントコイル４から一方のフィラメントコ
イル４へと電流が交互に流れ、コイル４における放電輝
点はコイル４に塗布された電子放射性物質（図示しな
い。）の端部にある。

【００２９】このランプ１の点灯が続いたり始動が繰返
し行われることによって、フィラメントコイル４に塗布
充填した電子放射性物質（図示しない。）は端から損耗
していく。そして、このフィラメントコイル４から電子
放射性物質（図示しない。）が消耗してしまうと、放電
輝点はフィラメントコイル４に塗布された電子放射性物
質の次ぎに小さい仕事関数をもつマグネシウムからなる
金属膜６ａ，６ｂ部分に移行する。この金属膜６ａ，６
ｂ部分はそれぞれ内部リード線３ａ，３ｂと電気的に接
続しているので他方のステムの電極との間で放電は続
き、このマグネシウムからなる金属膜６ａ，６ｂ部分が
放電輝点の熱により加熱されると金属膜６６ｂ部分から
は酸素、水素、炭酸ガス、有機ガス（プロパン、ブタ
ン、エタンなど）や水蒸気などの不純ガスが発生する。

【００３０】そして、バルブ２内に放電用のガスとして
封入されているアルゴンガス中にこれらの不純ガスが混
入していくとバルブ２内の励起電圧は高くなり、フィラ
メントコイル４、４間における放電電圧が上昇し、通常
の放電維持電圧ではフィラメントコイル４，４間に放電
は生起せずランプ１は立ち消えし点灯しなくなる。

【００３１】したがって、このランプ１は寿命末期に至
るとバルブ２内に不純ガスが発生する結果、放電維持電
圧が上昇し、バルブ２やステム５のガラス部分に孔をあ
けることやクラックを発生させることなどの破壊をする
ことなく放電を停止させることができる。

【００３２】本発明は特にステム面などを穿孔するまで
の熱量を保持できない小出力のランプに好適し、本発明
者らの実験ではランプ電流が０．８Ａ以下のランプにお
いて著効があった。

【００３３】また、上記の直管形の蛍光ランプ１は図３
に示すような照明装置、すなわち照明器具Ｄに装着して
点灯される。図３において反射体を兼ねる基体Ｂの下面
両端部には、蛍光ランプ１の口金９、９の端子ピンが差
し込み装着されるソケットＳ、Ｓが設けられ、また、上
面中央部には安定器などの点灯用部品が収容された筐体
Ｃが設けられている。また、上記安定器などの点灯用部
品とソケットＳ、Ｓとは電気的に接続されている。そし
て、上記照明器具ＤのソケットＳ、Ｓに装着された蛍光
ランプ１は安定器などの点灯用部品を介して安定点灯さ
れる。

【００３４】また、上記のステム５にマグネシウムやア
ルミニウムなどの金属膜６ａ，６ｂを形成するには下記
の手段などによって行うことができる。

【００３５】マグネシウムなどの金属粉体をニトロセ
ルローズなどの結着剤、酢酸ブチルなどの溶媒に分散さ
せてステム５に塗布し乾燥させる。

【００３６】金属粉体を水ガラス（けい酸ナトリウ
ム）に分散させてステム５に塗布し乾燥させる。

【００３７】水ガラス（けい酸ナトリウム）をステム
５に塗布し、この塗布膜に金属粉体を吹き付けて付着さ
せ１００℃前後の温風で加熱して乾燥固着する。

【００３８】水ガラス（けい酸ナトリウム）をステム
５に塗布し、この塗布膜に金属粉体を吹き付けて付着さ
せ１００℃前後で加熱して固着する。

【００３９】ジアゾニウム塩と塩化亜鉛との複塩を高
分子水溶液に溶解した液をステム５に塗布し、この塗布
膜に紫外線を照射して粘性を出させておいて金属粉体を
吹き付けて付着し固着させる。

【００４０】ポリビニールアルコールと重クロム酸塩
の感光性水溶液をステム５に塗布し、この塗布膜が乾か
ないうちに金属粉体を吹き付けて付着させ、その後光線
を照射して塗布膜を硬化させると金属粉体も固着する。

【００４１】また、金属膜６ａ，６ｂはステム５に植設
された２本の内部リード線３ａ，３ｂの一方であっても
よいが、２本それぞれに導通して２組形成しておけば放
電輝点のできる箇所が多くなり（放電輝点は移動する）
多量の不純ガスが放出されることや一義的に極性が決め
られている場合などに有効である。

【００４２】また、上記ではステム５に植設された２本
の内部リード線３ａ，３に電気的に絶縁した状態でそれ
ぞれ独立して金属膜６ａ，６ｂを形成したが、この金属
膜６ａ，６ｂはその少なくとも一部に高抵抗値部分があ
って通常点灯時にフィラメントコイル４以外の部分に漏
れ電流が流れなければ、両者の金属膜６ａ，６ｂは連設
した継がっているものであってもよい。このような構成
とすることによって、もともと同電位にあるフィラメン
トコイル４および連設している両金属膜６ａ，６ｂは、
通常点灯時はフィラメントコイル４に放電輝点ができ、
フィラメントコイル４の電子放射性物質が消耗した後は
次ぎに仕事関数の小さい金属膜６ａ，６ｂに放電輝点が
移動して不純ガスの放出をなすのであるから何等支障は
ない。

【００４３】なお、本発明は上記実施例に限定されな
い。たとえば、電子放射性物質は上記のものに限らず、
Ｂａ−Ｍ−Ｏ（但しＭ；Ｔａ，Ａｌ，Ｖ，Ｗ，Ｔｉ）、
Ｂａ−Ｃａ−Ｍ−Ｏ（但しＭ；Ｔａ，Ａｌ，Ｖ，Ｗ，Ｔ
ｉ）、Ｂａ−Ｃａ−Ｓｒ−Ｍ−Ｏ（但しＭ；Ｔａ，Ａ
ｌ，Ｖ，Ｗ，Ｔｉ）などやこれらを組合わせたものある
いはＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＺｒＯ₂ 、Ｓｒ₂ Ｏ₃ などを少量添加
したものであってもよい。また、フィラメントコイルに
電子放射性物質を保持させる手段は、塗布充填に限らな
い。

【００４４】また、金属膜を形成する物質はマグネシウ
ム（Ｍｇ）やアルミニウム（Ａｌ）に限らず、、ジルコ
ニウム（Ｚｒ）などであってもあるいは上記の酸化物で
もよく、要するにフィラメントコイルに塗布された電子
放射性物質に次いで仕事関数の小さい物質で、コイルの
電子放射性物質が無くなったら即陰極輝点が移行できる
物質であれば差支えなく、この金属膜中には温度上昇に
よって酸素、水素、炭酸ガス、有機ガス（プロパン、ブ
タン、エタンなど）や水蒸気など放電に支障を来す不純
ガスを発生する物質を混入しておいてもよい。

【００４５】なお、上記の金属膜を形成するアルミニウ
ム（Ａｌ）としては、たとえば昭和アルミパウダー株式
会社製商品名アルミペースト（粒径６〜１０μｍ）があ
る。また、ランプは一般の蛍光ランプに限らず、ガラス
バルブの外表面にバルブ飛散防止用のポリエチレンテレ
フタレートやテフロンなどの材料からなる保護チューブ
や保護被膜を形成した防飛形の蛍光ランプ、始動補助用
の透明導電被膜を形成したラピッドスタート形の蛍光ラ
ンプなどでもよく、また、ランプは蛍光ランプに限ら
ず、熱陰極に電子放射性物質を設けた電極を使用する希
ガス発光ランプや紫外線ランプなど他の放電ランプであ
ってもよい。また、ガラスバルブの形状は直管形のもの
に限らず曲環状やＵ字状などの曲管形や平板形であって
もよく、熱陰極も二重や三重のコイルのほか芯線を入れ
たスティクコイルであってもよい。 さらに、上記実施
例ではフレヤステムを用いたランプについて述べたが、
フレヤステムに限らず、内部リード線をビードステムに
溶着したものにおいてはビードの表面に内部リード線と
接続して金属膜を形成してもよい。

【００４６】さらにまた、本発明の放電ランプが点灯さ
れる照明装置は実施例のものに限らず、ランプの種類、
定格や特性に応じて種々のものに適用できるものであ
る。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ラ
ンプが寿命末期に至るとバルブ内に不純ガスが発生する
結果、放電維持電圧が上昇し、バルブやステムのガラス
部分に孔をあけることやクラックを発生させることなど
の破壊をすることなく放電を停止させることができるの
で、ガラスバルブの落下などもなく安全性を向上でき
る。また、電極部分の過熱もなくガラスバルブに形成し
た飛散防止用チューブや透明導電被膜あるいは保温チュ
ーブなどの部材を発煙や焦がすこともない。また、本発
明はステム面などを穿孔するまでの熱量を保持できない
ランプ電流が０．８Ａ以下の小出力のランプの放電停止
に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蛍光ランプの実施例を示す一部断面正
面図である。

【図２】図１のランプのステムの要部を示す斜視図であ
る。

【図３】本発明の照明装置の実施例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１：放電ランプ（蛍光ランプ） ２：ガラスバルブ ３ａ，３ｂ：内部リード線 ４：フィラメントコイル ５：ステム ６ａ，６ｂ：金属膜 Ｄ：照明装置（照明器具）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭44−15840（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭53−4686（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 61/30

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラスバルブと、このバルブの端部に封
   止された少なくとも一対の内部リード線を有するステム
   と、このステムのリード線に継線されるとともに電子放
   射性物質を保持したフィラメントコイルと、上記ステム
   の表面にリード線と電気的に接続して形成された上記電
   子放射性物質より仕事関数の大きい物質からなる金属膜
   とを備えており、この金属膜は電子放射性物質の消耗に
   より放電輝点が金属膜に移動すると温度上昇によって放
   電に支障を来す不純ガスを発生する物質を混入して形成
   され、この不純ガスの発生により放電が停止するように
   構成されていることを特徴とする放電ランプ。
2. 【請求項２】 上記ステムの表面に形成された金属膜の
   仕事関数は、フィラメントコイルに保持された電子放射
   性物質より大きく、かつ、フィラメントコイルおよびリ
   ード線より小さい物質からなることを特徴とする請求項
   １に記載の放電ランプ。
3. 【請求項３】 上記ステムの表面に形成された金属膜
   は、上記一対のそれぞれのリード線と電気的に接続し、
   互いに電気的に絶縁された２組であることを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の放電ランプ。
4. 【請求項４】 上記ステムの表面に形成された金属膜
   は、上記一対のリード線間を高抵抗値部を介し連設され
   ていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
   の放電ランプ。
5. 【請求項５】 ランプ電流が０．８Ａ以下であることを
   特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一に記載
   の放電ランプ。
6. 【請求項６】 上記ガラスバルブは、チューブまたは膜
   により被覆されていることを特徴とする請求項１ないし
   請求項５のいずれか一に記載の放電ランプ。
7. 【請求項７】 上記ガラスバルブは、防飛チューブまた
   は防飛膜により被覆されていることを特徴とする請求項
   ６に記載の放電ランプ。
8. 【請求項８】 基体と、この基体に設けられた点灯用部
   品と、上記基体に取付けられているとともに上記点灯用
   部品に接続したソケットと、このソケットに装着された
   上記請求項１ないし請求項７のいずれか一に記載の放電
   ランプとを具備していることを特徴とする照明装置。