JPH02215039A

JPH02215039A - 放電電極

Info

Publication number: JPH02215039A
Application number: JP3353389A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Adachi; 安達　宏美; Shoichi Iwatani; 昭一岩谷; Hitoshi Masumura; 均増村; Munemitsu Hamada; 浜田　宗光; Haruo Taguchi; 春男田口; Masaru Fukuda; 勝福田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; TDK Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; TDK Corp
Priority date: 1989-02-15
Filing date: 1989-02-15
Publication date: 1990-08-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は放電電極に関し、特にその電極の構造に関する
。

（従来の技術）蛍光燈などの放電燈、特に冷陰極放電灯と呼ばれるもの
の電極材料としては、従来、ニッケルなどの金属が用い
られている。しかし、この場合は、エミッションが少な
（管電圧が高いこと、再点弧電圧が高いことといった欠
点がある。

一方、ＢａＴｉＯｓなどのセラミックスを還元処理によ
り半導体化したセラミックス放電電極も提案されている
が（例えばＵ　Ｓ　Ｐ　２６８６２７４）、従来のもの
は、熱衝撃に弱い、水銀粒子および希ガスイオンによる
イオンスパッタリングにより劣化しやすい、電流密度が
小さいといった欠点がある。

（発明が解決しようとする課題）従って、本発明は従来の技術の上記欠点を改善し、予熱
の必要がなく、エミッションが良好で管電圧及び再点弧
電圧が低く、熱衝撃に強く、電流密度の大きな放電電極
を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）前記目的を達成するための本発明の特徴は、はぼ筒型の
半導体化セラミックスと、該セラミックスの表面に付着
されるスパッタリング防止層と、Ｈｇ、およびＡｒ、　
Ｎｅ、　Ｘｅ、　Ｋｒ等の希ガスイオンの飛来方向の背
面に該スパッタリング防止層の付着されない表面と、前
記セラミックスに結合するリード線とを有する放電電極
にある。

（作用）電極からの電子の放出はスパッタリング防止層の付着さ
れない表面から豊富に行なわれる。

方、この表面はＨｇおよびＡｒ、　Ｎｅ、　Ｘｅ、　Ｋ
ｒ等の希ガスイオンのイオン衝撃に弱（、イオンの衝突
によりセラミックス母体がスパッタリングをおこして電
子放出特性が劣化するので、この表面を前記イオン飛来
方向の背面に配置すると共に、前記イオン飛来方向面に
はスパッタリング防止層をもうけることにより、電子放
出特性に優れかつイオン衝撃に対抗力のある放電電極が
得られる。

（実施例）第１図は本発明による放電電極の構造を示し、細長のガ
ラス管１００の端部に、放電電極ｌＯが、はぼＵ字形の
腕２０を有する導体リード（例えばタングステン、モリ
ブデン、ニッケル）により保持される。１３は導体リー
ド外周をコーティングしているセラミックス等の絶縁物
である。これは放電時に導体リードから電子放射するこ
とがあり、これによってＨｇイオン等のイオン衝撃によ
り導体金属がスパッタすることを防ぐものである。放電
電極ｌＯは、はぼ円筒型のセラミックス母体１２と、そ
の表面に付着されるスパッタリング防止層１６と、円筒
の一面にもうけられる非貫通の孔部１４とを有する。孔
部１４の内部にはスパッタリング防止層１６は設けられ
ないものとする。なお、好ましくは導体リード２０によ
り保持するために、該リード２０と結合する細長の溝１
６ａ、　１６ｂを円筒の側面に円筒の軸方向にもうける
（第２図）。

上記構造において、セラミックス母体１２は還元処理に
より半導体化されたセラミックスで、例えばＢａＴｉＯ
ｓである。

スバ☆タンリグ防止層１６は真空蒸着等によりセラミッ
クス母体完成分に表面にコーティングしても良いが、望
ましくは還元処理の際表面に構成される表面析出層で、
それ自身のエミッション作用は小さいが、水銀イオンな
どのスパッタリングに強い性質を有する。

孔部１４はセラミックス母体１２が露出し、この部分か
ら電子が放出される。

電極は第１図に示すごとく、スパッタリング防止層１６
がイオンの飛来方向（対向電極の方向）を向き、孔部１
４はイオンの飛来方向と反対側を向くように配置される
。

図示の構造において、セラミックス母体１２はエミッシ
ョン（電子放出）特性に優れ、孔部１４から豊富な電子
を放出し、該電子は矢印Ａにそって移動し公知の理論に
従って放電燈の放電に寄与する。一方、放電に判って発
生するガスイオン（例えばＨｇイオン）は図の矢印の方
向（対向電極の方向）から電極に飛来し、スパッタリン
グ防止層１６に衝突する。このとき、孔部１４はイオン
の方向Ｂからみて、陰に位置するので、孔部自体はイオ
ンスパッタリングにより容易に劣化するものであるが、
イオンが直接孔部１４に衝突することはなく、従って、
孔部１４の表面がイオンスパッタリングにより劣化する
ことはない。

以上のごとき構造により、豊富な電子放出と、イオンス
パッタリングに対する保護とを同時に実現することがで
きる。

次にセラミックス母体ｌＯの組成及び製造方法について
述べる。セラミッスクス母体１０の組成はＸＡ（ＹｙＺ
ｘ）ａｓｓの構造のセラミックスで、Ｘの部分はＢａ、
　Ｓｒ、　Ｃａから選択される１種以上の元素が可能で
あり、Ｙの部分は、Ｚｒ、　Ｔｉから選択される１種以
上の元素であり、Ｚの部分は、Ｔａ、　Ｖ、　Ｍｏ、Ｒ
ｕ、　Ｒｈ、　）Ｉｆ、　＊、Ｒｅ、Ｏｓ、　Ｉｒ、　
Ｎｂから選択される１種以上の元素である。Ｚの部分の
代表的物質は５価の金属で融点が１８００℃以上の物質
である。

好ましい実施例によると、Ｘ　＝　Ｂａ、　Ｙ　＝　Ｚ
ｒ、Ｚ＝Ｎｂで、各々、Ｂａｄ、　ＺｒＯｘ、Ｎｔ）＋
０＠の形で提供され、ＢａＯとＺｒＯｘとＮｂｔｏｓの
原料のモル比は（０，５〜１．５）：　　（０，３〜０
．７）：　　（０，３：〜０．７）である。上記モル比
の更に好ましい実施例は１　：　０．６　：　０．４ま
たは１　：　０．６　：　０．２である。

第３図はセラミックス母体ｌＯの製造方法を示し、工程
２０で材料（Ｂａ、　Ｓｒ、及びＣａの酸化物（例えば
ＢａＯ）と、チタン又はジルコン酸塩（例えばＺｒ０ｓ
）と、Ｎｂ＊Ｏｓ）を混合する。工程２２は通常のセラ
ミックスの製法工程と同じで、混合、仮焼き、微粉砕、
顆粒化、バインダを混合して成型の各工程をふくむ。工
程２４では１３００℃〜１８００℃の空気中（より好ま
しくは約１５００℃の酸素雰囲気中）で約２時間の焼成
を行なうが、この工程は後の還元処理工程２６との関係
で省略することも可能である。

還元処理２６は本発明の重要な特徴で、１３００℃〜１
６００℃の水素（Ｈ８）雰囲気中で約２時間の還元処理
を行なう、還元処理の条件は温度が１３００〜１６００
℃でより好ましくは１４５０℃、雰囲気は水素をふくむ
窒素（アルゴンをふくんでもよい）で、好ましくは水素
と窒素の混合気を１２０ρ／ｈの割合で、水素が９．６
β／ｈ　（水素濃度８％）となるごとく調節する。

還元処理の結果、セラミックスは半導体化されると共に
、表面にスパッタリング防止層１６として作用するＮｂ
を生成分とする膜が２〜３μｍの厚さで付着する。

なお、スパッタリング防止層の存在しない非貫通の孔部
１４は還元処理の後、ドリルでもうけるか、又は孔部を
ふくめてスパッタリング防止層を付着させた後、孔部の
スパッタリング防止層を除去する。

次に本発明による電極の実験結果についてのべる。

第４図は、管電圧及び再点弧電圧に関する実験結果で、
周波数５０Ｈｚ、管電流ｌ口ＯｍＡ　（ＲＭＳ）の条件
で実験したもので、Ａは本発明による電極、Ｂは従来の
セラミックス（ＢａＴｉＯｍ）電極、Ｃは従来の金属（
Ｎｉ）電極、各図でほぼ矩形の曲線Ａは管電圧を示し、
（Ａ）　；　（Ｂ）は１００Ｖ／目盛、（Ｃ）は２００
Ｖ／目盛である。はぼ正弦波状の曲線Ｂは管電流を示し
、各図共７０ｍＡ／目盛で実効値が１００ｍＡとなって
いる。

第４図（Ａ）から本発明による電極は管電圧が約６０ｖ
、再点弧電圧が約１５０ｖで、これらの値は第４図（Ｂ
）の従来のセラミックス電極（管電圧６０〜ｇｏｖ　、
再点弧電圧１５０Ｖ）に比べて見劣りしない。

つまり、本発明による電極の電子放出特性は従来のセラ
、ミックス電極と同等以上である。第４図（Ｃ）のニッ
ケル電極では管電圧２５０Ｖ、再点弧電圧４４０ｖであ
り、本発明の材料は従来のニッケル電極より電子放出特
性が優れている。

第５図は本発明と従来のセラミックス電極の熱衝撃試験
の実験結果を示す図で、（Ａ）は従来のセラミックス電
極で還元処理を行なわないもの、（Ｂ）は従来のセラミ
ックス電極で還元処理を行なったもの、（Ｃ）は本発明
による電極の特性を示す。

“各図で横軸は温度差（炉で加熱した温度と冷却水の温
度との差）であり、たて軸は抗折強度（３点曲げ試験）
を示す。図の（Ａ）及び（Ｂ）では温度差が１００℃付
近から特性が劣化するのに対し、図の（Ｃ）（本発明）
では温度差が２５０℃付近まで良好な特性が得られるこ
とがわかる。従って、本発明による電極材料は放電のＯ
Ｎ、　ＯＦＦによるヒートショックにも強いことが分か
る。

（発明の効果）以上説明したごとく、本発明による電極は、従来の金属
電極と比較して、エミッションが良好で管電圧及び再点
弧電圧が低（、従って、予熱の不要な放電燈を得ること
ができる。又エミッションが良好なことから管径の細い
放電燈を得ることができる。又、従来のセラミックス電
極と比較して熱衝撃に強く、イオンスパッタリングで破
損しない電極を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による放電電極の構造例、第２図は本発
明によるセラミックス母体の拡大図、第３図は本発明に
よる電極の製造工程を示す図、第４図は本発明による電
極の実験結果を従来の電極の特性と共に示す図、第５図
は本発明による電極の熱衝撃試験の実験結果を従来の電
極の特性と共に示す図である。ｌＯ：放電電極１３；絶縁物膜１６；スバッタリ１６ａ、　１６ｂ　；溝１００；ガラス管１２；セラミックス母体１４；孔部ング防止層２０；導体リード

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａから選択される第１の材料と、
Ｚｒ、Ｔｉから選択される第２の材料と、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｖ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｈｆ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、
から選択される第３の材料をふくむ磁器組成物で表面に
第３の材料をふくむ導体または半導体化合物からなる表
面析出層を有する放電電極において、前記磁器組成物が孔部を有し、前記表面析出層は磁器組成物の表面のうち孔部の表面以
外の部分にもうけられることを特徴とする放電電極。
（２）該析出層がＮｂを主体とした導体または半導体組
成物からなることを特徴とする請求項（１）記載の放電
電極。