JPH04121942A - 冷陰極放電灯およびこれを用いた照明装置ならびに液晶表示装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、暗黒中での始動特性を改善した冷陰極放電灯
、特に冷陰極キセノン放電灯に関する。

（従来の技術） 一般に各種放電ランプは、始動時に放電のきっかけとな
る初期電子が存在しないと電離が円滑に行われず、した
がって始動が不能もしくは困難になる。

放電のきっかけとなる初期電子としては、熱電子、光電
子、高電界により放出される電子、自然界の宇宙線など
があるが、外部からの光が届がない暗黒雰囲気中に放電
灯を留置きした場合は、光電子が存在しないため宇宙線
のみとなり、始動が困難になる。また完全に遮蔽された
ハウジングやケーシング内でランプを使用する場合は自
然界の宇宙線さえも届かなくなる場合が多く、初期電子
は期待できない。さらに、熱電子で始動する場合は、一
般に電極に熱電子放射性物質を設けこれを加熱して熱電
子の供給を行うので、加熱形の電極を必要とし、電極構
造が複雑になる。

特に、電極として冷陰極を用いたランプは、始動時に冷
陰極が熱電子を放出する構造になっていないため暗黒で
の始動特性が良くない。

しかもバルブ内にキセノンを主体とした放電ガスを封入
して水銀を封入しない場合、すなわち冷陰極キセノン放
電灯の場合は、本来的にキセノンの電離特性はよくない
から放電し難く、始動電圧が高くなり、始動に時間がか
かる傾向がある。

すなわち、冷陰極キセノン放電灯は暗黒中での始動特性
は良くない欠点がある。

従来においてこのような冷陰極キセノン放電灯の始動特
性を改善するため、電極に”Ｎ　ｉや１４７Ｐｍなどの
ような放射性同位元素（Ｒ１）を設けるか、ＣａＯを塗
布して外部光を照射することにより初期電子を放出する
手段が採用されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、放射性同位元素を設けるものは、これの
取扱いに専門的な注意が必要であり、しかも電極に密封
線源の形態で封止こむ必要があるため密封線源にするた
めの構造が複雑になり、電極の製造に手間を要し、高価
になる。

一方、ＣａＯの場合は、外部光がないと電子を放出しな
いから完全な暗黒中では良好に機能せず、信頼性に劣る
不具合かある。

本発明においては、取扱いが容易で、放電のきっかけと
なる初期電子を常時放出して始動特性か改善される冷陰
極キセノン放電灯を提供しようとするものである。

Ｅ発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、バルブの少なくとも一端内部に冷陰極を設け
、かつバルブの内部に少なくともキセノンを含む希ガス
を封入した冷陰極放電灯において、上記冷陰極に、暗黒
中に仕事関数以下の刺激エネルギーで電子を放出する電
子放射物質（Ｅｘｏ電子放射物質と称す）を設けたこと
を特徴とする。

（作用） 本発明によると、電極に設けたＥｘｏ電子放射物質が暗
黒中でも電子を放出するから、放電のきっかけをつくり
始動性を向上させることができる。しかも、Ｅｘｏ電子
放射物質を電極に保持させたのでＥｘｏ電子放射物質か
ら放射された電子が放電破壊を促し、確実な始動が可能
になる。すなわち、Ｅｘｏ電子は低速電子であるため放
電開始に寄与する確率が相対的に低いものであり、Ｅｘ
ｏ電子がバルブ管壁付近に発生するとけい光体物質やガ
ラス成分に捕獲されて管壁に吸収されて放電破壊のため
に有効に作用しないことが心配されるが、このＥｘｏ電
子放射物質を電極に保持させておくと、管壁での吸収が
起こり難く、Ｅｘｏ電子の多くが放電開始に寄与する。

（実施例） 以下本発明について、ｊ＠１図ないし第３図に示す第１
の実施例にもとづき説明する。

第１図は液晶表示装置のバックライトなどに使用される
冷陰極キセノン放電灯の断面を示し、１０はガラスバル
ブである。

本実施例のバルブ１０は直管形をなしており、外径が６
．５１１内径が５゜０■の略真円形となっており、バル
ブ１０の全長は例えば２７０　ａｍ。

電極間間距離が２５０ｍｍに設定された放電空間１１を
有している。

バルブ１０の放電空間１１に面した内面にはけい光体被
膜１２が形成されている。けい光体被膜１２は、例えば
各々ブルー　ブリーノ、レッドに発光領域を有するけい
光体を混合した３波長発光けい光体が使用されている。

バルブ１０の両端はボタンステム１３．１Ｂで閉封され
ており、これらステム１３．１３にはそれぞれ電極１５
．１５が設けられている。電極１５．１５は冷陰極であ
り、電極本体１６と、この電極本体１６に接続されたリ
ード線１７とで構成されており、このリード線１７がボ
タンステム１３を気密に貫通されている。

上記電極本体１６は、第２図に示す通り、例えば円筒形
状のニッケル管１６ａと、このニッケル管１６ａ内に充
填されたほう化ランタンＬａＢ６等からなる電子放射物
質１６ｂとを有している。

なお、この電子放射物質１６ｂは仕事関数以上の刺激エ
ネルギーで電子を放出するものであり、始動電圧が印加
された場合に放電を誘起するためのものであり、後述す
る本発明のＥｘｏ電子放射物質とは異なる。

上記ニッケル管１６ａ内に充填されたほう化ランタンＬ
ａＢ６からなる電子放射物質１６ｂは、ニッケルＮｉと
混合されて上記ニッケル管１６ａに充填されている。

つまり、ニッケル管１６ａ内に、ニッケル粉末と、１０
〜２０容量％のＬａＢ６粉末を混合した混合粉末を充填
し、上記ニッケル管１６ａを冷間伸線またはスェージン
グ加工する。この後熱処理してニッケル粉末を溶融して
ＬａＢ６を固溶者する。これにてニッケル管１６ａにＬ
ａＢ６からなる電子放射物質１６ｂが保持される。

このような電極本体１６の一端にはリード線１７が溶接
されるが、リード線１７はジュメット線が用いられる。

バルブ１０の上記放電空間１１には、キセノンを主体と
したガス、例えばキセノンとアルゴン、またはキセノン
とネオンなどが封入されている。

上記電極１５．１５には、電極本体１６の外周面に、Ｅ
ｘｏ電子を放射する物質からなる層１８．１８が形成さ
れている。このＥｘｏ電子放射物質層１８は、例えばア
ルミナＡｌ１２０３、マグネシアＭｇＯなどからなる。

本実施例ではＥｘｏ電子放射物質層１８としてアルミナ
粉末の層が採用されている。

上記アルミナからなるＥｘｏ電子放射物質層１８は、例
えば酢酸ブチルに、微粒子アルミナと硝化綿とを混入し
て懸濁液を作り、この懸濁液を電極本体１６の外周面に
塗布し、これを焼成してセラミック化させることにより
形成することができる。

なお、他の方法としては、有機化合アルミ液、例えばア
ルコキシドアルミ液を電極本体１６の外周面に塗布し、
これを乾燥後、焼成してアルミナ膜として形成すること
もできる。

また、アルミを酸化物の形態でなくＡＩの状態で電極本
体１６の外周面に塗布し、バルブの封止、排気工程の加
熱で酸化させるようにしてもよい。

このような、冷陰極キセノン放電灯は、図示しない高周
波トランジスタインバータ回路を通じて周波数５０ＫＨ
ｚで高周波点灯されるようになっている。

上記のような構成の冷陰極キセノン放電灯は、暗黒中で
も容易に始動し、始動時間が大幅に短縮される。

すなわち、電極１５の外周面に形成したＥｘ。

電子放射物質層１８、例えばアルミナ被膜は、常温で暗
黒中であっても高電界を付与することなく常に電子を放
出している。

このため、このＥｘａ電子が放電のきっかけとなり、こ
の冷陰極キセノン放電灯を暗黒中で、周囲が宇宙線から
遮断された空間内で点灯させても速やかに点灯する。

また、このＥｘｏ電子放射物質層１８は電極１５に設け
たので、Ｅｘｏ電子放射物質層１８から放射された電子
は確実に放電空間に飛び、管壁に吸収されることな（放
電破壊のために有効に作用し、よってＥｘｏ電子の多く
が放電開始に寄与するので、安定した始動か可能になる
。

これらを実験した結果について、第３図にもとづき説明
する。

第２図は暗黒中での始動時における点灯開始に要する時
間と、その発生率（相対値）との関係を調べた特性図で
ある。

図中、実線Ａが第１図に示すように、電極１５にアルミ
ナからなるＥｘｏ電子放射物質層１８を形成したランプ
の場合である。

また、破線ＢはＥｘｏ電子放射物質層１８を備えていな
い従来のランプの場合である。

上記特性図から明らかなように、第１図に示す構成のラ
ンプＡは、きわめて短時間にかつ確実に始動する。

これに比べてＥｘｏ電子放射物質層１８を持たないラン
プＢは、始動性がよくないことが判る。

また、放射性同位元素を用いた従来のランプの場合、平
均点灯遅れ時間は０．０１秒であり、ＣａＯを塗布した
従来のランプの場合、平均点灯遅れ時間は２２．．１０
秒であり、これに対しＥｘｏ電子放射物質層１８を用い
た本発明のランプは平均点灯遅れ時間が０．０１秒で放
射性同位元素を用いたランプと同等の機能が期待できる
。

しかも、本発明のランプであれば、取扱いに多大な注意
を要する放射性同位元素を用いなくてもよいから取扱い
が容易となり、電極の構造も従来の冷陰極を変更する必
要がなく、構造が簡単で製造に手間を要さず安価になる
。

また、外部光がなくても始動が可能であるから、信頼性
が向上することになる。

なお、本発明は上記の実施例に制約されるものではない
。

すなわち、第１図の場合、電極本体１６を構成したニッ
ケル管１６ａの外周面にＥｘｏ電子放射物質層１８を被
着したが、第４図に示す第２の実施例のように、ニッケ
ル管１６ａの内面に、仕事関数以上の刺激エネルギーで
電子を放出する電子放射物質１６ｂに代わってＥｘｏ電
子放射物質１８を充填してもよい。

また、第５図に示す第３の実施例のように、ニッケル管
１６ａの内面に、Ｅｘｏ電子放射物質層１８を形成し、
このＥｘｏ電子放射物質層１８の内側に空孔を確保する
ようにしてもよい。

また、いづれか一方の電極１５のみにＥｘｏ電子放射物
質層１８を形成してもよい。

さらに、第１図の場合、バルブ１０の両端部にそれぞれ
内部電極として封装した場合を説明したが、本発明はこ
れに限らず、一方の電極は外部電極で構成してもよい。

すなわち、第６図に示す第４の実施例においては、バル
ブ１０の一端に冷陰極１５を設け、ノ１ルブ１０の外面
にバルブ軸方向に沿って帯形状をなして延びる外部電極
２０を設けた冷陰極キセノン放電灯を示す。このような
構成のランプはメータの指針などに使用されるのに好適
し、内径が１０ａｍ以下の細い形状とされる。

このような冷陰極キセノン放電ランプであっても、冷陰
極１５にアルミナやマグネシアなどからなるＥｘｏ電子
放射物質層１８を設ければ、暗黒中でもきわめて短時間
に始動する。

なお、Ｅｘｏ電子放射物質層１８は、アルミナＡｌ１２
０ｓやマグネシアＭｇＯのほかに、酸化亜鉛ＺｎＯや酸
化鉛ＰｂＯであっても同様の効果があることが確認され
ている。

さらに、本発明はバルブ内面にけい光体被膜を形成した
ランプに制約されるものではない。

また、バルブの断面形状は円形、楕円形または長円形の
いずれの場合であってもよい。

そして、本発明は、バルブの内部に冷陰極を設けたラン
プに適用されるもので、既に述べた通り冷陰極ランプの
場合は始動時に冷陰極が熱電子を放出する構造となって
いないため、暗黒での始動特性が悪い。しかもバルブ内
にキセノンを主体とした放電ガスを封入した場合、すな
わち冷陰極キセノン放電灯では、キセノンの電離特性が
よくないので放電し難く、始動電圧が高くなり、始動に
時間がかかる傾向がある。

したがって本発明は、このような冷陰極キセノン放電灯
に適用して有効であることが判る。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、電極に設けたＥｘ
ｏ電子放射物質が暗黒中でも電子を放出するから、放電
のきっかけをつくり始動性を向上させることができる。

このため、放射性同位元素を用いなくてもよいから取扱
いが容易となり、電極の構造も従来の冷陰極を変更する
必要がなく、構造か簡単で製造に手間を要さず安価にな
る。また、外部光がなくても始動が可能であるから、信
頼性か向上する。

しかも、Ｅｘｏ電子放射物質は電極に取着したので、Ｅ
ｘｏ電子放射物質から放射された電子が放電空間で良好
に放電破壊を促し、確実な始動が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す冷陰極キセノン放
電灯の断面図、第２図は冷陰極の断面図、第３図は始動
時間の特性図、第４図は本発明の第２の実施例を示す冷
陰極の断面図、第５図は本発明の第３の実施例を示す冷
陰極の断面図、第６図は本発明の第４の実施例を示す冷
陰極キセノン放電灯の断面図である。 １０・・・バルブ、１１・・・放電空間、１２・・・け
い光体被膜、１５・・・冷陰極、１６・・・電極本体、
１７・・・リ ド線、 ８・・・Ｅ ０電子放射物質層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）バルブの少なくとも一端内部に冷陰極を設け、か
   つバルブの内部に少なくともキセノンを含む希ガスを封
   入した冷陰極放電灯において、上記冷陰極に、暗黒中に
   仕事関数以下の刺激エネルギーで電子を放出する電子放
   射物質を設けたことを特徴とする冷陰極放電灯。
2. （２）上記電子放射物質は、酸化アルミニウム、酸化マ
   グネシウム、酸化亜鉛または酸化鉛であることを特徴と
   する第１の請求項に記載した冷陰極放電灯。