JPH08236071A

JPH08236071A - 蛍光ランプ用電極とその製造方法、及びその電極を用いた蛍光ランプの製造方法

Info

Publication number: JPH08236071A
Application number: JP4012695A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Imamura; 博司今村; Keisuke Sato; 啓介佐藤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1995-02-28
Publication date: 1996-09-13

Abstract

(57)【要約】【目的】多重コイルフィラメントに、正常な熱電子放
出の動作温度になるまでの時間が短い電子放射性物質を
被着させてランプ寿命を長くする。【構成】多重コイルフィラメント１に、金属タンタル
と過酸化バリウムと有機バインダを含む混合物４を被着
させた後、多重コイルフィラメント１を真空中で通電過
熱させて、多重コイルフィラメント１の表面にタンタル
酸バリウムを含む電子放射性物質３を被着形成させた。【効果】タンタル酸バリウムは、アルカリ土類金属の
複合酸化物の約５から７倍の熱伝導率を持つため、多重
コイルフィラメント１に被着された状態での熱容量が小
さくなり、正常な熱電子放出の動作温度になるまでの時
間が長くなってスパッタが少なくなり、寿命が長くな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多重コイルフィラメン
トに電子放射性物質を被着してなる蛍光ランプ用電極、
及びその製造方法、及びその電極を用いた蛍光ランプの
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、蛍光ランプの寿命は、タングス
テンの多重コイルフィラメントの一次コイル内に充填さ
れた電子放射性物質が、ランプの始動時、及び点灯時に
蒸発、飛散し、消耗することにより決定される。

【０００３】また、多重コイルフィラメントとしては、
ダブルコイルフィラメントや、そのダブルコイルフィラ
メントに細線をゆるく巻いた、所謂トリプルコイルフィ
ラメント、コイルを３重に巻回したブロックコイルフィ
ラメント等が実用化されて使用されている。そして、そ
の電子放射性物質としては、酸化ジルコニウムを数wt％
含むアルカリ土類金属（バリウム、ストロンチウム、カ
ルシウム）の複合酸化物が用いられており、近年数々の
改良が加えられた結果、蛍光ランプの定格寿命として
は、例えばＦＬ１０では６０００時間、ＦＬ２０ＳＳで
は８５００時間、ＦＬ４０ＳＳやＦＬＲ４０Ｓでは１２
０００時間という寿命が得られるようになってきてい
る。

【０００４】図３は、特開平６−１７６７３５号公報に
開示された上述のような従来の蛍光ランプ用電極の一例
を示すものであり、この蛍光ランプ用電極は、タングス
テン線を巻回してなる多重コイルフィラメント１である
ダブルコイルフィラメントを、導入線２にピンチし、ダ
ブルコイルフィラメント１に、以下の組成を持つ電子放
射性物質３を、ダブルコイルフィラメント１の最終巻回
部まで充填させたものである。

【０００５】その電子放射性物質の組成は、炭酸バリウム・・・・・・・２９wt％炭酸ストロンチウム・・・・２７wt％炭酸カルシウム・・・・・・１５wt％酸化ジルコニウム・・・・・９wt％窒化硼素粉末・・・・・・・５wt％金属タンタル粉末・・・・・・１５wt％とされており、上記３種の炭酸塩は単独ではなく、上記
重量比になるように合成された複合炭酸塩の形で使用さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、地球環境問題
が顕在化しつつある昨今、省資源、及びランプ内に封入
された水銀の排出による環境汚染等の観点から、上述の
定格寿命は決して満足できるものではなく、蛍光ランプ
のさらなる長寿命化が望まれるようになってきている。

【０００７】ところで、蛍光ランプの点灯寿命は、点灯
中よりも始動時に電子放射性物質の消耗が激しいため
に、点滅回数が多くなるほど寿命が短くなる。一般的に
は、１回の点滅で３０分〜１時間３０分程度の寿命が短
くなるといわれている。

【０００８】この原因は、蛍光ランプのフィラメントに
充填された電子放射性物質が、ある程度の熱容量を持っ
ているために、正常な熱電子放出の動作温度になるまで
の間、高い電極降下電圧によるイオン衝撃を受け、所謂
スパッタにより電子放射性物質が飛散、消耗するためで
ある。このとき、もちろんフィラメントもスパッタによ
るダメージを受け、最悪の場合は断線に至る。また、飛
散した電子放射性物質及びダメージを受けたコイルは、
ランプの管壁黒化や、光束低下などを引き起こし、これ
もまた、ランプ寿命を短くする要因となる。

【０００９】図３に示す蛍光ランプ用電極においても、
多重コイルフィラメント１に充填された電子放射性物質
３が、アルカリ土類金属の複合酸化物を含んでおり、上
述のように、ある程度の熱容量を有しているため、正常
な熱電子放出の動作温度になるまでの時間が長く、上述
のような観点からみて、寿命が短いという問題点があっ
た。

【００１０】本発明は、上記問題点に鑑みてなされもの
であり、その目的とするところは、多重コイルフィラメ
ントに、正常な熱電子放出の動作温度になるまでの時間
が短い電子放射性物質を被着してなる蛍光ランプ用電極
を提供することにあり、また、別の目的とするところ
は、その蛍光ランプ用電極の製造方法を提供することに
あり、さらに別の目的とするところは、その蛍光ランプ
用電極を用いた蛍光ランプの製造方法を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため、請求項１記載の発明にあっては、多重コイ
ルフィラメント１に電子放射性物質３を被着してなる蛍
光ランプ用電極において、前記多重コイルフィラメント
１にタンタル酸バリウムを含む電子放射性物質３を被着
させたことを特徴とするものである。

【００１２】また、請求項２記載の発明にあっては、請
求項１記載の蛍光ランプ用電極において、前記電子射性
物質３に、アルミナを添加したことを特徴とするもので
ある。

【００１３】また、請求項３記載の発明にあっては、請
求項１、または請求項２記載の蛍光ランプ用電極におい
て、前記多重コイルフィラメント１に近接させて、前記
電子放射性物質３を担持するガイド８を設けたことを特
徴とするものである。

【００１４】さらには、請求項４記載の発明にあって
は、請求項１乃至請求項３のうち１つの請求項記載の蛍
光ランプ用電極の製造方法であって、前記多重コイルフ
ィラメント１に、金属タンタルと過酸化バリウムと有機
バインダを含む混合物４を被着させた後、該多重コイル
フィラメント１を真空中で通電過熱させて、前記多重コ
イルフィラメント１の表面にタンタル酸バリウムを含む
電子放射性物質３を形成させたことを特徴とするもので
ある。

【００１５】また、請求項５記載の発明にあっては、請
請求項１乃至請求項３のうち１つの請求項記載の蛍光ラ
ンプ用電極を用いた蛍光ランプの製造方法であって、前
記多重コイルフィラメント１にタンタル酸バリウムを含
む電子放射性物質３を被着させて蛍光ランプ用電極を製
作した後に、該蛍光ランプ用電極を蛍光ランプ６のバル
ブ６ａ両端に装着したことを特徴とするものである。

【００１６】

【作用】このように構成したため本発明は、請求項１記
載の発明にあっては、タンタル酸バリウムは、アルカリ
土類金属の複合酸化物の約５〜７倍の熱伝導率を持つた
め、多重コイルフィラメント１に被着された状態での熱
容量が小さくなり、正常な熱電子放出の動作温度になる
までの時間が長くなり、したがって、スパッタが少なく
なる。

【００１７】また、請求項２記載の発明にあっては、請
求項１記載の蛍光ランプ用電極の作用に加えて、アルミ
ナがタンタル酸バリウムの粒子間や、タンタル酸バリウ
ムと多重コイルフィラメント１との間に介在して、タン
タル酸バリウムの多重コイルフィラメント１への付着力
が向上する。

【００１８】また、請求項３記載の発明にあっては、請
求項１、または請求項２記載の蛍光ランプ用電極の作用
に加えて、ガイド８が多重コイルフィラメント１のみの
場合に比べて数倍の電子放射性物質３を保持する。

【００１９】さらには、請求項４記載の発明にあって
は、多重コイルフィラメント１に、金属タンタルと過酸
化バリウムと有機バインダを含む混合物４を被着させた
後、その多重コイルフィラメント１を真空中で通電過熱
させて、タンタル酸バリウムを含む電子放射性物質３を
形成するため、タンタル酸バリウムの表面が極めて多孔
質となる。

【００２０】また、請求項４記載の発明にあっては、多
重コイルフィラメント１にタンタル酸バリウムを含む電
子放射性物質３を被着させて蛍光ランプ用電極を製作し
た後に、該蛍光ランプ用電極を蛍光ランプの両端に装着
したため、過酸化バリウムと金属タンタル粉末との混合
物４の反応が、ステム５封止時の温度上昇の影響を受け
ず、また、過酸化バリウムと金属タンタルの加熱反応の
際に、一部飛散する混合物４が、電極近傍のバルブ６ａ
内壁に付着して黒化することがない。

【００２１】

【実施例】図１は、本発明の蛍光ランプ用電極、及びそ
の製造方法、及びその電極を用いた蛍光ランプの製造方
法の第１の実施例を示すものであり、この蛍光ランプ用
電極は、多重コイルフィラメント１と、導入線２、電子
放射性物質３、及びステム５とを有して構成されてお
り、蛍光ランプ６のバルブ６ａの両端に装着されてい
る。

【００２２】多重コイルフィラメント１は、タングステ
ン線を巻回して形成された、例えばダブルコイルフィラ
メントであり、その表面にはタンタル酸バリウムよりな
る電子放射性物質３が被着されてなり、両端が一対の導
入線２にピンチされている。また、その導入線２は、蛍
光ランプ６のバルブ６ａの両端に装着されるステム５に
埋設され、バルブ６ａの両端に装着されるランプ口金６
ｂのピン６ｃに接続されている。

【００２３】このような構成の蛍光ランプ用電極は、以
下のようにして製作される。つまり、まず、多重コイル
フィラメントであるダブルコイルフィラメント１に、過酸化バリウム・・・・・・６７wt％金属タンタル粉末・・・・・３３wt％の重量組成比の混合物４を、直径数ｍｍのジルコニアボ
ールと共に有機バインダであるニトロセルローズを５wt
％含む酢酸ブチル溶液に懸濁させて、ボールミルにより
１０時間以上、粉砕撹拌を行に、得られたスラリーを図
１(a) に示すようにダブルコイルフィラメント１の最終
巻回部まで充填、被着させる。このとき、金属タンタル
粉末の粒径は、過酸化バリウムとの反応を確実にさせる
ために、数μｍ程度とすることが望ましく、ここでは２
〜３μｍとしている。なお、上記過酸化バリウムと金属
タンタル粉末との混合物４の混合比には、±２０％程度
のばらつきが許容される。

【００２４】次に、ステム５を含めた蛍光ランプ用電極
全体を、真空中（真空容器等は図示せず）に置き、多重
コイルフィラメント１に通電加熱することにより、金属
タンタルと過酸化バリウムを反応させ、多重コイルフィ
ラメント１上にタンタル酸バリウムを合成させる、所謂
活性化処理を行う。

【００２５】なお、このとき、多重コイルフィラメント
１とステム５の間には、遮蔽板７が配設されて、加熱反
応の際に飛散する混合物４がステム５に付着するのを防
止する。また、タンタル酸バリウムの合成は、加熱反応
の際に、多重コイルフィラメント１の酸化を防ぐために
真空中で行っているが、真空中以外の不活性雰囲気中で
も酸化を防止して合成することが可能である。しかしな
がら、不活性雰囲気中では、タンタル酸バリウムの反応
が不均一になり易く、したがって、真空ポンプで常時排
気しながら真空中で通電加熱して行うのが最も望まし
い。なお、活性化処理は、蛍光ランプ用電極全体ではな
く、多重コイルフィラメント１のみを、別の手段で真空
中に保持して行っても良いことは言うまでもない。

【００２６】このようにしてタンタル酸バリウムが被着
された蛍光ランプ用電極は、図１(c) に示すように、内
壁に蛍光体６ｄが塗布されたガラス製のバルブ６ａの両
端に装着されて、通常の蛍光ランプと同様の製造工程を
経て製造され、バルブ６ａの内部には水銀とアルゴンよ
りなる放電ガスが封入されて蛍光ランプ６とされてい
る。

【００２７】なお、タンタル酸バリウムは、空気中でも
比較的安定であり、大気中に数時間放置しても、その特
性に特に問題は生じないが、活性化処理をした後の大気
中暴露は、できれば約１時間以内とすることが望まし
い。

【００２８】また、通常の蛍光ランプであれば、あらか
じめガラス製のバルブの両端に蛍光ランプ用電極を装着
した後に、真空排気しながら電子放射性物質の活性化処
理をするのであるが、本実施例においては、あらかじめ
真空中で活性化処理を行い、その蛍光ランプ用電極をバ
ルブ６ａに装着して蛍光ランプ６を製造するという方法
としたのは、以下の２つの理由による。

【００２９】その１つは、過酸化バリウムと金属タンタ
ル粉末との混合物４の反応開始温度が３００〜４００度
Ｃと低いために、ステム５封止時に電極近傍の温度が上
昇し、混合物４が発火（反応）するためである。ステム
５封止時にこの反応が起こると、蛍光ランプ用電極が大
気中にあるためフィラメントが酸化されてしまい、所望
の特性が得られなくなる。また、もう１つは、過酸化バ
リウムと金属タンタルの加熱反応の際に、一部飛散する
混合物４が、電極近傍のバルブ６ａ内壁に付着して黒化
するのを防ぐためである。

【００３０】このように構成されているため、本実施例
においては、タンタル酸バリウムは、アルカリ土類金属
の複合酸化物の約５〜７倍の熱伝導率を持つため、多重
コイルフィラメント１に被着された状態での熱容量が小
さくなり、正常な熱電子放出の動作温度になるまでの時
間が長くなってスパッタが少なくなり、長寿命化が図れ
る。また、本願発明者は、真空中で通電加熱することに
より形成されたタンタル酸バリウムが、その表面状態を
顕微鏡で観察すると、極めて多孔質であることを発見し
た。そして、その多孔質な表面状態が、放電時に生ずる
陰極点である、所謂ホットスポットの形成を容易にし、
また、イオン衝撃による、多重コイルフィラメント１及
び電子放射性物質３のダメージを緩和させているものと
推測される。

【００３１】さらには、蛍光ランプ６の製作に際して、
あらかじめ多重コイルフィラメント１にタンタル酸バリ
ウムを含む電子放射性物質３を被着させて蛍光ランプ用
電極を製作した後に、蛍光ランプ用電極を蛍光ランプ６
のバルブ６ａ両端に装着したため、過酸化バリウムと金
属タンタル粉末との混合物４の反応が、ステム５封止時
の温度上昇の影響を受けず、また、過酸化バリウムと金
属タンタルの加熱反応の際に、一部飛散する混合物４
が、電極近傍のバルブ６ａ内壁に付着して黒化すること
もない。本願発明者は、本実施例における蛍光ランプ
用電極を備えたＦＬ４０ＳＳの蛍光ランプ６を製作し、
従来の同種の蛍光ランプと瞬時点灯のインバータ安定器
を用いて１０秒点灯、５０秒消灯の短期点滅比較実験を
行った結果、各１０本の蛍光ランプが不点に至るまでの
平均点滅回数は、本実施例のタンタル酸バリウム電極の
蛍光ランプが６５３００回、従来のアルカリ土類金属酸
化物電極では１７８００回と、３倍以上の点滅寿命が得
られることを確認した。

【００３２】また、本発明の第２の実施例として、前記
第１の実施例において、過酸化バリウムと金属タンタル
粉末との混合物４に、５〜１０wt％のアルミナを添加
し、これを多重コイルフィラメント１であるダブルコイ
ルフィラメントに充填して、第１の実施例と同様の方法
で活性化処理をし、その表面にタンタル酸バリウムを含
む電子放射性物質３を被着させるようにしたものがあ
る。

【００３３】つまり、多重コイルフィラメント１がトリ
プルコイルのように、被着物質の保持力が高い場合は特
に問題とはなりにくいが、ダブルコイルの場合には、そ
れが脱落する懸念があり、また、活性化処理後のタンタ
ル酸バリウムは、極めて多孔質の表面形状をしていて脆
いという特性を持つ。そこで、アルミナを添加してタン
タル酸バリウムの付着力を高めたものである。

【００３４】このように構成されているため、本実施例
における蛍光ランプ用電極及びその電極を用いた蛍光ラ
ンプにおいては、第１の実施例の効果に加えて、アルミ
ナが加熱反応の際に、その一部が溶融してタンタル酸バ
リウムの粒子間や、タンタル酸バリウムと多重コイルフ
ィラメント１との間に介在して付着力を高め、タンタル
酸バリウムの多重コイルフィラメント１への付着力が向
上する。

【００３５】本実施例における蛍光ランプ用電極に振動
テストを行った結果、ダブルコイルの場合であっても、
電子放射性物質３の大きな脱落はなく、実用上問題のな
いことが確認できた。

【００３６】図２は、本発明の蛍光ランプ用電極の第３
の実施例を示すものであり、前記第１の実施例と異なる
点は、多重コイルフィラメント１の下部に、導入線２に
固着されて保持され、断面が略コ字状に形成された２つ
のガイド８を設けて電子放射性物質３を担持させた点で
あり、他は前記第１の実施例と同様に構成され、また、
同様の方法で製作されている。

【００３７】断面が略コ字状のガイド８は、高融点で導
電性のある金属製であることが望ましく、例えばモリブ
デン板から製作され、多重コイルフィラメント１に通電
する必要があるために、２つのガイド８が、その多重コ
イルフィラメント１の下側の中央部で短絡しないよう
に、つまり、その先端間に隙間があくように一対の導入
線２に固着されており、そのコ字状に形成された部分
で、より多くの電子放射性物質３を担持する。

【００３８】このように構成されているため、ガイド８
により電子放射性物質であるタンタル酸バリウムの保持
量が、ガイド８を設けない場合に比べて２〜３倍にな
り、点滅の比較的少ない使用状態での点灯寿命の向上が
図れる。本実施例における蛍光ランプは、現在、比較点
灯試験中であるが、その途中での寿命は従来のランプの
１．５倍を示し、さらに点灯が継続中である。

【００３９】なお、前記各実施例においては、多重コイ
ルフィラメント１を、ダブルコイルフィラメントとして
説明を行ったが、本発明はこれに限らず、トリプルコイ
ルフィラメント等のその他のフィラメントであっても良
いことは勿論である。

【００４０】

【発明の効果】このように本発明は、請求項１記載の発
明にあっては、熱陰極間に矩形波電圧このように構成し
たため本発明は、請求項１記載の発明にあっては、タン
タル酸バリウムは、アルカリ土類金属の複合酸化物の約
５〜７倍の熱伝導率を持つため、多重コイルフィラメン
トに被着された状態での熱容量が小さくなり、正常な熱
電子放出の動作温度になるまでの時間が長くなってスパ
ッタが少なくなり、長寿命化が図れる。

【００４１】また、請求項２記載の発明にあっては、請
求項１記載の蛍光ランプ用電極の作用に加えて、アルミ
ナがタンタル酸バリウムの粒子間や、タンタル酸バリウ
ムと多重コイルフィラメントとの間に介在して付着力を
高め、タンタル酸バリウムの多重コイルフィラメントへ
の付着力が向上し、さらに長寿命化が図れる。

【００４２】また、請求項３記載の発明にあっては、請
求項１、または請求項２記載の発明の効果に加えて、ガ
イドが多重コイルフィラメントのみの場合に比べて数倍
の電子放射性物質を保持して、点灯寿命の向上が図れ
る。

【００４３】また、請求項４記載の発明にあっては、多
重コイルフィラメントに、金属タンタルと過酸化バリウ
ムと有機バインダを含む混合物を被着させた後、その多
重コイルフィラメントを真空中で通電過熱させて、タン
タル酸バリウムを含む多孔質な表面を有する電子放射性
物質を形成し、放電時に生ずる陰極点である、所謂ホッ
トスポットの形成が容易となり、また、イオン衝撃によ
る、多重コイルフィラメント１及び電子放射性物質のダ
メージが緩和される。

【００４４】さらには、請求項５記載の発明にあって
は、多重コイルフィラメントにタンタル酸バリウムを含
む電子放射性物質を被着させて蛍光ランプ用電極を製作
した後に、該蛍光ランプ用電極を蛍光ランプのバルブ両
端に装着したため、過酸化バリウムと金属タンタル粉末
との混合物の反応が、ステム封止時の温度上昇の影響を
受けず、また、過酸化バリウムと金属タンタルの加熱反
応の際に、一部飛散する混合物が、電極近傍のバルブ内
壁に付着して黒化することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蛍光ランプ用電極及びその電極を備え
た蛍光ランプの第１の実施例を示すものであり、(a) は
電子放射性物質を充填した電極の正面図、(b) は活性化
処理中の電極の正面図、(c) はその電極を使用した蛍光
ランプの要部の正面図である。

【図２】本発明の蛍光ランプ用電極の第１の実施例を示
すものであり、(a) は正面図、(b) は側面図である。

【図３】従来の蛍光ランプ用電極を示す一部断面正面図
である。

【符号の説明】

１多重コイルフィラメント３電子放射性物質４混合物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多重コイルフィラメントに電子放射性物
質を被着してなる蛍光ランプ用電極において、前記多重
コイルフィラメントにタンタル酸バリウムを含む電子放
射性物質を被着させたことを特徴とする蛍光ランプ用電
極。
【請求項２】前記電子放射性物質に、アルミナを添加
したことを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ用電
極。
【請求項３】前記多重コイルフィラメントに近接させ
て、前記電子放射性物質を担持するガイドを設けたこと
を特徴とする請求項１、または請求項２記載の蛍光ラン
プ用電極。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のうち１つの請求
項記載の蛍光ランプ用電極の製造方法であって、前記多
重コイルフィラメントに、金属タンタルと過酸化バリウ
ムと有機バインダを含む混合物を被着させた後、該多重
コイルフィラメントを真空中で通電過熱させて、前記多
重コイルフィラメントの表面にタンタル酸バリウムを含
む電子放射性物質を形成させたことを特徴とする蛍光ラ
ンプ用電極の製造方法。
【請求項５】請求項１乃至請求項３のうち１つの請求
項記載の蛍光ランプ用電極を用いた蛍光ランプの製造方
法であって、前記多重コイルフィラメントにタンタル酸
バリウムを含む電子放射性物質を被着させて蛍光ランプ
用電極を製作した後に、該蛍光ランプ用電極を蛍光ラン
プのバルブ両端に装着したことを特徴とする蛍光ランプ
の製造方法。