JPH06150880A

JPH06150880A - 放電ランプ用電極

Info

Publication number: JPH06150880A
Application number: JP30016392A
Authority: JP
Inventors: Shigetoshi Sakon; 茂俊佐近; Yoshinobu Takegawa; 禎信竹川; Shuji Yamada; 修司山田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1992-11-10
Filing date: 1992-11-10
Publication date: 1994-05-31

Abstract

(57)【要約】【目的】従来品に比べて、寿命の長い放電ランプ用電
極を提供する。【構成】エミッタ１を保持したフィラメント２が高融
点絶縁物３に密着して巻き付いている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、螢光ランプ等の放電
ランプに使用される電極に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、螢光ランプ等の放電ランプに使用
される電極（熱電子放射陰極）としては、タングステン
等の高融点金属からなるフィラメントにエミッタ（熱電
子放射物質）を保持させた電極が一般的である。このよ
うな電極は、アルカリ土類金属（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ等）
の炭酸塩を有機溶剤中に分散させてスラリー状にしたも
のをフィラメントに塗布した後、活性化処理（真空中ま
たはＡｒ等の不活性ガス雰囲気中でフィラメントを通電
加熱することにより、フィラメント表面の炭酸塩スラリ
ーから溶剤を飛ばすとともに上記炭酸塩を酸化物に変え
る処理）を行うことにより製造されている。このような
活性化処理によりフィラメント表面に生成するアルカリ
土類金属の酸化物がフィラメント表面の仕事関数を下げ
てエミッタ（熱電子放射物質）の役目をするとされてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の放電ランプ用電極は、エミッタが消失することによ
り寿命となることが知られており、長寿命化することが
望まれている。そこで、この発明は、従来品に比べて、
寿命の長い放電ランプ用電極を提供することを課題とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、発明者らは、種々検討を重ねた結果、以下のことを
実験で確認して、この発明を完成した。放電ランプ用電
極である熱電子放射陰極のエミッタ消失の原因として
は、大きくは２つの原因がある。すなわち、放電時に
発生するイオンが陰極へ衝突（スパッタリング）するこ
とによりエミッタが欠落（飛散）するためと、エミッ
タが蒸発するためである。従来、放電ランプ用電極は熱
陰極であり、放電時、１０００℃以上の高温で使用され
る。その際、輝点（直径１mm程度の点状の高温部（１３
００℃以上））が生じる。この輝点部分では、熱電子放
射が集中するため、局所的に加熱されてエミッタが著し
く蒸発するとともに、スパッタリングも激しくなり、そ
の結果、エミッタの消失および電極の黒化が引き起こさ
れる。このように、上記輝点部分におけるエミッタの消
失速度が電極の寿命を決定している。そこで、電極の寿
命を延ばすためには、熱電子放射の集中による局所的加
熱部分をなくし、より大面積の熱電子放射面を有するよ
うにすればよいことに着想し、エミッタを保持したフィ
ラメントを高融点絶縁物に密着して巻き付けるようにし
たところ、上記絶縁物が熱伝導体となってフィラメント
の温度分布が均等化し、これにより、温度に依存する熱
電子放射量分布が均等化されて、放電加熱が均等化する
とともに熱電子放射面積が大きくなる。その結果、エミ
ッタの消失速度が抑えられて、電極の寿命が長くなると
いうこどである。

【０００５】したがって、この発明にかかる放電ランプ
用電極は、エミッタを保持したフィラメントが高融点絶
縁物に密着して巻き付いた構造を有するものである。こ
の発明で用いられるフィラメントの材料としては、特に
限定はされないが、たとえば、タングステン、モリブデ
ン、タンタル、ニッケル、鉄およびこれらの高融点金属
の少なくとも１種をベースとする高融点合金などが挙げ
られる。

【０００６】この発明で用いられる高融点絶縁物の具体
例としては、特に限定はされないが、たとえば、アルミ
ナ、シリカ、チタニア、カルシア、マグネシア、イット
リア、トリア、ジルコニア等の酸化物；ボロンナイトラ
イド、シリコンナイトライド等の窒化物；シリコンカー
バイド等の炭化物等が挙げられる。高融点絶縁物は、上
記のうちの２種以上の材料の複合物でもよい。

【０００７】高融点絶縁物の物理的性質については、特
に限定されるわけではないが、たとえば、融点１０００
℃以上、熱伝導率１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、線膨張係
数５．０×１０⁵／℃以上、室温における熱容量３０〜
１００Ｊ／（ｍｏｌ・Ｋ）のものが好ましい。高融点絶
縁物の化学的性質については、フィラメント材料として
前に例示した高融点金属および高融点合金と１０００℃
以上の温度で化学反応しないことが好ましい。このよう
な物理的および化学的性質を有する高融点絶縁物として
は、特に限定はされないが、たとえば、高融点絶縁物の
具体例として前に挙げたもの等が挙げられる。

【０００８】高融点絶縁物の形状については、フィラメ
ントを密着して巻き付けることのできるものであれば、
特に限定はされないが、たとえば、管状、棒状等が挙げ
られる。管状、棒状等の形状の高融点絶縁物の側面に
は、必要に応じて、螺旋状の溝が彫られていてもよい。
この溝の部分にフィラメントを密着して巻き付けること
により、高融点絶縁物がフィラメントから脱落しにくく
なる利点がある。

【０００９】この発明で用いられるエミッタ（熱電子放
射物質）としては、特に限定はされないが、たとえば、
アルカリ土類金属（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａなど）の、炭酸塩
および酸化物などが挙げられる。エミッタをフィラメン
トに保持させる方法としては、特に限定はされないが、
たとえば、前述した従来の放電ランプ用電極の場合と同
様の方法を採用することができる。具体的には、たとえ
ば、アルカリ土類金属（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ等）の炭酸塩
を有機溶剤中に分散させてスラリー状にしたものをフィ
ラメントに塗布した後、活性化処理（真空中またはＡｒ
等の不活性ガス雰囲気中でフィラメントを通電加熱する
ことにより、フィラメント表面の炭酸塩スラリーから溶
剤を飛ばすとともに上記炭酸塩を酸化物に変える処理）
を行う方法等が挙げられる。このような活性化処理によ
りフィラメント表面に生成するアルカリ土類金属の酸化
物がフィラメント表面の仕事関数を下げてエミッタ（熱
電子放射物質）の役目をする。上記の活性化処理の条件
としては、特に限定はされないが、たとえば、真空中ま
たは不活性ガス雰囲気中で８００〜１３００℃で、でき
る限り短時間に加熱を行うことが好ましい。

【００１０】

【作用】この発明では、エミッタを保持したフィラメン
トを高融点絶縁物に密着して巻き付けるようにしてい
る。すると、放電時、フィラメントから発生する熱が高
融点絶縁物に伝導してフィラメントの温度分布が均等化
され、温度に依存する熱電子放射量分布が均等化され
る。これにより放電加熱が均等化して温度分布にフィー
ドバックされる。そのため、絶縁物への巻き付けを行わ
ずにエミッタ保持フィラメントのみを電極基体とする従
来の電極に比べて、放電がより大きい面積にわたって起
こることによりイオン衝撃が分散されてエミッタの欠落
（飛散）が抑制されるとともに、放電面の温度が下がる
ことによりエミッタの蒸発量が減少する。その結果、エ
ミッタの消失速度が減少するので、電極の寿命が長くな
る。

【００１１】

【実施例】次に、この発明の実施態様を説明する。図１
は、この発明にかかる放電ランプ用電極の一実施態様を
表す。図にみるように、この放電ランプ用電極は、エミ
ッタ１を保持したタングステンフィラメント２が管状の
シリカからなる高融点絶縁物３に密着して巻き付いた構
造を有する。

【００１２】次に、この発明の具体的な実施例と比較例
を示すが、この発明は下記実施例およびすでに述べた実
施態様に限定されない。 −実施例− および線径２０μｍのタングステン線をダブルコイルの
フィラメントにした。このダブルコイルの一次巻きは外
径１．０mm、ピッチ０．４mm、巻数１２０であり、二次
巻きは外径４．０mm、ピッチ１．２mm、巻数５であっ
た。

【００１３】このフィラメントを管状のシリカ（外径
２．０mm、内径１．５mm、長さ２０mm）に密着して巻き
付けた後、フィラメントにトリプルカーボネート（Ｂａ
ＣＯ₃、ＣａＣＯ₃およびＳｒＣＯ₃）のスラリーを塗
布して陰極とした。これと平板状陽極（２０×１０×
０．１mmのタングステン板）とでダイオード（極間距離
１５mm）を形成させ、通常の活性化処理（放電基体であ
るフィラメントを真空中で通電加熱することにより、フ
ィラメント表面のエミッタ内の有機溶媒を飛ばすととも
にエミッタを炭酸塩から酸化物に変える処理）を行った
後、Ａｒガス（１．５Torr）を封入することにより、放
電ランプ（管径７０mm）を得た。

【００１４】−比較例− 実施例において、フィラメントを管状のシリカに巻き付
けることは行わないで、エミッタを保持したフィラメン
トのみで陰極を構成したこと以外は実施例と同様の操作
を行って、従来型の放電ランプを得た。上記の実施例お
よび比較例で得られた放電ランプについて、以下に示す
ような点灯試験を行った。ランプに電圧を印加する前
に、放電しやすい状態を作るために予め陰極を２．００
Ａで通電加熱（予熱）してフィラメント温度を８００℃
以上（数十Ｖの印加で放電可能な温度）にした。ランプ
を１０分間連続点灯し２分間消灯するという操作を５回
繰り返した。その際、放電が充分に安定したと考えられ
る消灯直前に、ランプ電圧、ランプ電流、輝点温度、輝
点の状態を調べた。これらは、上記の予熱をランプ点灯
時も引き続き行う場合とランプ点灯時は予熱を行わない
場合について調べた。それらの結果を、１回目の点灯時
のものと５回目の点灯時（１回目の点灯から１時間後）
のものについて表１に示した。なお、予熱をランプ点灯
時も引き続き行う場合は、通常、輝点はできにくく、点
灯時に予熱を行わない場合に比べて、フィラメント温度
はより均一であると考えられる。輝点温度については、
はっきり確認されない場合は未測定とした。また、実施
例のランプの５回目の点灯時（予熱なし）には、輝点が
確認されなかったが、比較例との違いを示すために、表
１中、実施例の輝点温度の欄（５回目の点灯時、予熱な
し）には、輝点温度の代わりにフィラメントの表面温度
の測定値を角括弧で囲んで示した。

【００１５】

【表１】

【００１６】表１にみるように、実施例で得られた放電
ランプは、比較例で得られた放電ランプに比べて、点灯
時に予熱を行わない場合でも、電極の輝点面積が大き
く、輝点温度が低いものであることが確認された。

【００１７】

【発明の効果】この発明にかかる放電ランプ用電極は、
従来品に比べて、エミッタの消失速度が遅いため、放電
ランプの寿命を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる放電ランプ用電極の一実施態
様を表す斜視図である。

【符号の説明】

１エミッタ２フィラメント３高融点絶縁物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エミッタを保持したフィラメントが高融
点絶縁物に密着して巻き付いた構造を有する放電ランプ
用電極。
【請求項２】フィラメントの材料が、タングステン、
モリブデン、タンタル、ニッケル、鉄およびこれらの高
融点金属の少なくとも１種をベースとする高融点合金か
らなる群の中から選ばれたものである請求項１記載の放
電ランプ用電極。
【請求項３】高融点絶縁物が、アルミナ、シリカ、チ
タニア、カルシア、マグネシア、イットリア、トリア、
ジルコニア、ボロンナイトライド、シリコンナイトライ
ド、シリコンカーバイドおよびこれらのうちの２種以上
の材料の複合物からなる群の中から選ばれたものである
請求項１または２記載の放電ランプ用電極。
【請求項４】高融点絶縁物の形状が、管状、棒状また
はこれらの形状の材料の側面に螺旋状の溝が彫られた形
状である請求項１から３までのいずれかに記載の放電ラ
ンプ用電極。