JPH0877968A

JPH0877968A - 低圧放電ランプおよび照明装置

Info

Publication number: JPH0877968A
Application number: JP20727694A
Authority: JP
Inventors: Katsuhide Misono; 勝秀御園
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1994-08-31
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】電極の近傍に配置されたシールドリングなど
に付着した熱電子放射性物質を有効に再活用できるよう
にした長寿命の低圧放電ランプを提供することを目的と
する。【構成】放電媒体を封入した透光性気密容器１と、こ
の気密容器１内に配設され少くとも一方が熱電子放射性
物質６を保持した一対の電極４、４と、熱電子放射性物
質６を保持した電極４、４の周囲を囲むよう配置された
発熱体５とを備えている低圧放電ランプＬおよびこの低
圧放電ランプＬを装置本体に取付けた照明装置である。【効果】発熱体に設けた放電を通過させる開口部を通
してのみ熱電子放射性物質が失われるので、熱電子放射
性物質の消耗速度が著しく減少して、ランプの黒化が低
減され長寿命のランプが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電極部を改良した蛍光ラ
ンプなどの低圧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などから
なる透光性気密容器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、この気密容器内には放電を容
易にするための放電媒体として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
ルには熱電子放射性物質（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
ルに塗布された熱電子放射性物質から熱電子が豊富に気
密容器内に放出され、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気密容器内の水銀原子と衝突して紫
外線を発生し、この紫外線により気密容器内面に塗布さ
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色がランプから放射される。

【０００４】この蛍光ランプは、点灯中のフィラメント
コイルの放電輝点（陰極スポット）が１０００℃前後に
なっており、コイルに塗布されている熱電子放射性物質
が電子およびイオン衝撃を受け蒸発またはスパッタして
次第に消耗し、気密容器内に拡散していく。そして、こ
の拡散していった熱電子放射性物質は最終的には蛍光体
膜や気密容器内面に付着し、水銀と化合してアマルガム
を形成して黒化となって外観を損なうとともにランプの
光束低下を来たす主因ともなる。

【０００５】そこで、この熱電子放射性物質の気密容器
への付着を低減する手段として、熱電子放射性物質を保
持したフィラメントコイルを囲みカップ状外囲器やシー
ルドリングを設けることが行なわれている。このような
構成にすると、フィラメントコイルから蒸発またはスパ
ッタした熱電子放射性物質の大部分はカップ状外囲器や
シールドリングに付着堆積し、蛍光体膜や気密容器内面
に付着する量が減るため、気密容器面の黒化を低減でき
る効果はある。

【０００６】しかし、上述したように点灯中のフィラメ
ントコイルの放電輝点（陰極スポット）は１０００℃前
後になっているが、カップ状外囲器やシールドリングは
気密容器内の封入ガス温度程度にしかなっておらず、結
局放電輝点（陰極スポット）からカップ状外囲器やシー
ルドリングに向かって熱電子放射性物質の温度勾配が生
じ、放電輝点（陰極スポット）から蒸発した熱電子放射
性物質はカップ状外囲器やシールドリングに付着して失
われた状態で、フィラメントコイルから熱電子放射性物
質がなくなれば、正常の電圧では十分な熱電子放射が困
難となり、アーク放電の維持が不可能となってランプは
消灯し寿命が尽きる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記に鑑み
なされたもので、電極に保持させた熱電子放射性物質の
早期飛散を防止し、熱電子放射性物質を有効に活用でき
るようにした長寿命の低圧放電ランプを提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の低圧放電ランプは、放電媒体を封入した透光性気密容
器と、この気密容器内に配設され少くとも一方が熱電子
放射性物質を保持した一対の電極と、熱電子放射性物質
を保持した電極の周囲を囲むよう配置された発熱体とを
備えていることを特徴としている。

【０００９】本発明の請求項２に記載の低圧放電ランプ
は、熱電子放射性物質を保持した電極が一対のリード線
に架設されていることを特徴としている。

【００１０】本発明の請求項３に記載の低圧放電ランプ
は、熱電子放射性物質を保持した電極がフィラメントコ
イルを有することを特徴としている。

【００１１】本発明の請求項４に記載の低圧放電ランプ
は、熱電子放射性物質を保持した電極が一本のリード線
に支持されていることを特徴としている。

【００１２】本発明の請求項５に記載の低圧放電ランプ
は、電極の周囲を囲む発熱体がランプ点灯時に電極より
高温度になることを特徴としている。

【００１３】本発明の請求項６に記載の低圧放電ランプ
は、電極の周囲を囲む発熱体が抵抗発熱体であることを
特徴としている。

【００１４】本発明の請求項７に記載の低圧放電ランプ
は、電極の周囲を囲む発熱体が放電を通過させる開口部
を有していることを特徴としている。

【００１５】本発明の請求項８に記載の照明装置は、装
置本体と、この装置本体に取付けられた請求項１ないし
請求項７のいずれかに記載の低圧放電ランプと、上記装
置本体に取付けられ上記ランプを点灯する点灯回路とを
有することを特徴としている。

【００１６】

【作用】電極に保持させた熱電子放射性物質は、点灯時
に高い電極温度のために蒸発したり、陰極降下部で加速
されたイオンでスパッタしたりして、これらの飛散物の
大部分は電極を囲むように電極の近傍に設けた発熱体に
付着しようとする。しかし、この発熱体が電極の温度よ
り高いため飛散してきた熱電子放射性物質は発熱体に堆
積することはない。なぜならば、発熱体の温度が高いの
で、発熱体から電極に向かい密度勾配ができるからてあ
る。この状態では、発熱体に設けた放電を通過させる開
口部を通してのみ熱電子放射性物質が失われるので、熱
電子放射性物質の消耗速度は著しく減少する。

【００１７】

【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Ｌは低圧放電ランプの代表的ラン
プである蛍光ランプを示す。図において１は直管形のガ
ラスバルブからなる透光性気密容器、２はこの気密容器
１の両端に封止されたステム、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ
はステム２に植設された内部リード線、４は電極で一対
の内部リード線３ａ、３ｂ間にレグ部４ｂ、４ｂが架設
された熱陰極を構成するフィラメントコイル４Ａおよび
一対の内部リード線３ｃ，３ｄ間に接続された円筒状の
発熱体５からなる。なお、気密容器１両端に封止された
ステム２や電極４などは同一であるので一方のみを示し
た。

【００１８】また、上記気密容器１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放電媒体としてア
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１中左方に図示されているように両端のステム２
からは上記の内部リード線３ａ，３ｂ、３ｃ、３ｄと接
続した外部リード線８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが導出され
ていて、最終的には図１中の右方に図示されているよう
に気密容器１端部の封止部には口金９が接合され、上記
の外部リード線８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは口金９の端子
ピン９ａ，９ｂ、９ｃ、９ｄにそれぞれ接続されてい
る。

【００１９】上記電極４を構成するフィラメントコイル
４Ａ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コイルターン内に（Ｂａ，Ｃ
ａ，Ｓｒ）Ｏ（酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化ス
トロンチウム）を主体とする熱電子放射性物質６が塗布
充填されている。

【００２０】また、発熱体５はフィラメントコイル４Ａ
の周囲を囲むようにタングステンやタンタルなどの薄板
を円筒状に成形したものからなり、両端の開口部５ｍ、
５ｍからは上記フィラメントコイル４Ａのレグ部４ｂ、
４ｂが延出していて、上記フィラメントコイル４Ａとは
接触することなく電気的絶縁がとられて配置されてい
る。また、この発熱体５は両端に接続された内部リード
線３ｃ，３ｄを介して給電される。

【００２１】このような構成の蛍光ランプＬは、フィラ
メントコイル４Ａに接続した端子ピン９ａ，９ｂおよび
発熱体５に接続した端子ピン９ｃ、９ｄを、装置本体に
取付けられた安定器などから構成される点灯回路の電源
および発熱体加熱用の電源に接続されたソケット（図示
しない。）の受け端子に装着する。そして、点灯回路の
電源および発熱体加熱用の電源の投入によって、点灯回
路を経て蛍光ランプＬの両端に設けた各フィラメントコ
イル４Ａ、４Ａが加熱されこれらコイル４Ａ、４Ａ間で
放電し、ランプＬは発光し所定の照明をするとともに発
熱体５にも内部リード線３ｃ，３ｄを介して電圧が印加
され発熱体５は昇温する。なお、この発熱体５の温度
は、フィラメントコイル４Ａの放電輝点（陰極スポッ
ト）の温度と同じかそれ以上の温度となるようにしてあ
る。

【００２２】そして、交流点灯であれば一方のフィラメ
ントコイル４Ａから他方のフィラメントコイル４Ａへ
と、他方のフィラメントコイル４Ａから一方のフィラメ
ントコイル４Ａへと電流が交互に流れ、コイル４Ａにお
ける放電輝点（陰極スポット）はコイル４Ａに塗布され
た熱電子放射性物質６の端部にある。そして、放電は一
方のフィラメントコイル４Ａを囲繞して設けた円筒状の
発熱体５の両端の開口部５ｍ、５ｍから対向する他方の
フィラメントコイル４Ａへと生起している。

【００２３】このランプＬ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４Ａに塗
布充填された熱電子放射性物質６は放電輝点（陰極スポ
ット）から徐々に蒸発やスパッタし不活性ガス中に拡散
していく。そして、その大部分はフィラメントコイル４
Ａの周囲を囲むよう設けられた発熱体５に付着しようと
するが、この発熱体５の温度はフィラメントコイル４Ａ
の放電輝点（陰極スポット）の温度以上の高温となるよ
うに設定してあるので、発熱体５からフィラメントコイ
ル４Ａに向かい密度勾配ができ、発熱体５表面では蒸気
圧が高く、表面に熱電子放射性物質６が付着堆積するこ
とはない。

【００２４】そして、このランプＬは放電路でもあり、
また、熱電子放射性物質６が飛散していく通路でもある
発熱体５両端の開口部５ｍ、５ｍは、その開口面積が小
さいので損失速度は遅く、したがつて、熱電子放射性物
質６の損耗が僅かづつであるので電極４の長寿命化が達
成される。

【００２５】また、フィラメントコイル４Ａから蒸発や
スパッタした熱電子放射性物質６はフィラメントコイル
４Ａを囲繞して設けた円筒状の発熱体５の両端の開口部
５ｍ、５ｍから気密容器１内へと拡散していき、最終的
には気密容器１の内面や蛍光体膜７面に付着する。この
フィラメントコイル４Ａから熱電子放射性物質６が全く
なくなると、フィラメントコイル４Ａ、４Ａ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４Ａ、４Ａ間に放電は生起せずランプＬは立ち
消えし点灯しなくなって寿命となる。

【００２６】また、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発
明の他の実施例を示す発熱体５で、図１、２のものが円
筒状体の左右端部に開口部５ｍ、５ｍを形成しているの
に対して図３（ａ）のものは円筒状体をフィラメントコ
イル４Ａ軸に沿って切り取って開口部５ｎを形成したも
のである。また、図３（ｂ）は長四角状体をフィラメン
トコイル４Ａ軸に沿って切り起して（切り起し片５ｓ、
５ｓ）開口部５ｐを形成したものである。また、図３
（ｃ）のものは通常のシールドリング状の上下に開口部
５ｑ、５ｑを形成したものである。

【００２７】また、本発明の発熱体５は上記の金属板か
ら形成しこの金属板に直接通電して発熱させるものに限
らず、抵抗発熱線を近接して筒状に巻回したもの（図示
しない。）や金属メッシュ（図示しない。）あるいは図
４（ａ）に示すようにセラミックスなどの耐熱電気絶縁
性板５Ａの外表面または内表面にタングステン、タンタ
ルやニクロムなどの抵抗発熱材料を塗布して抵抗発熱膜
５Ｂを形成したもの、図４（ｂ）に示すように耐熱電気
絶縁性板５Ａに抵抗発熱線５Ｃを巻回したもの、図４
（ｃ）に示すように耐熱電気絶縁性板に金属板や抵抗発
熱膜からなる抵抗発熱体５Ｄを略渦巻状などに配したも
のなどであってもよい。

【００２８】また、これら発熱体５は筒状やリング状な
ど無端状のものに限らず、図４（ｂ）、（ｃ）に示すよ
うに端部に内部リード線３ｃ、３ｄが接続される端子部
５ｔ、５ｔが形成してあってもよい。

【００２９】また、電極４はフィラメントコイル４Ａを
用いたランプＬに限らず、図５に示すようなタングステ
ン粉末を多孔質状に焼結したものにＢａＯ（酸化バリウ
ム）などの熱電子放射性物質６を含浸させて主体部４Ｂ
を形成し、この主体部４Ｂの両端部に埋設したタングス
テン棒やモリブデン棒４ｋを一対の内部リード線３ａ、
３ｂ間に架設固定させた電極４であってもよい。

【００３０】この図５の電極４も両内部リード線３ａ、
３ｂに通電すると主体部４Ｂは発熱し、含浸してある熱
電子放射性物質６からの電子放射によって対向する電極
４との間で放電が持続される。そして、この主体部４Ｂ
の周囲にもこの主体部４Ｂを囲み発熱体５（図示しな
い。）が設けてあり、主体部４Ｂから蒸発やスパッタさ
れた熱電子放射性物質６は上述したと同様に発熱体５
（図示しない。）によってその飛散が低減されランプの
長寿命化がはかれる。

【００３１】なお、本発明は上記実施例に限定されな
い。たとえば気密容器内に配設される一対の電極のうち
少くとも一方の電極に熱電子放射性物質を保持させ、こ
の電極側にのみ電極を囲んで発熱体を配置するようにし
てもよい。また、上記実施例では一対の内部リード線間
に電極を架設したが、図３（ｃ）に示すように一本のリ
ード線に焼結体や金属塊などからなる電極部４Ｃを設
け、その表面や内部に熱電子放射性物質６を塗布して形
成したコールドスタート型の放電時に陰極スポットが形
成される熱陰極からなる電極であっても適用できる。ま
た、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。

【００３２】また、熱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、Ｔ
ｉ、Ｚｒ）、Ｂａ−Ｃａ−Ｍ−Ｏ（但しＭ；Ｔａ、Ａ
ｌ、Ｖ、Ｗ、Ｔｉ、Ｚｒ）、Ｂａ−Ｃａ−Ｓｒ−Ｍ−Ｏ
（但しＭ；Ｔａ、Ａｌ、Ｖ、Ｗ、Ｔｉ、Ｚｒ）などやこ
れらを組合わせたものあるいはＡｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、
Ｓｃ₂Ｏ₃などを少量添加したものであってもよい。

【００３３】また、電極に熱電子放射性物質を保持させ
る手段は、塗布充填や含浸に限らず他の手段であっても
よい。

【００３４】さらに、ランプは直管形の蛍光ランプに限
らず、熱電子放射性物質を設けた電極を使用する紫外線
ランプや放電媒体として希ガスのみを封入した希ガス発
光ランプなど他の低圧放電ランプであってもよい。さら
に、その透光性気密容器の形状も直管形に限らず、管状
のガラスバルブを屈曲した環状形やＵ字形、Ｗ字形など
のものや茄子形（Ａ形、ＰＳ形、Ｐ形など）、ボール形
（Ｇ形）、Ｒ形あるいは前面板と背面板とを接合して平
板状に形成したものであってもよい。さらに、ランプは
口金付きに限らず外部リード線がプリント基板などに直
接接続される形式のものであってもよい。

【００３５】さらにまた、上記実施例ではステムを用い
たランプについて述べたが、ステムを用いずにリード線
を封止部に直接封着したランプであってもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように、電極に保持された
熱電子放射性物質は高温の電極から蒸発したり、陰極降
下部で加速されたイオンでスパッタしたりするが、本発
明によれば電極を囲むように配置された発熱体が電極の
温度より高く発熱体から電極に向かい密度勾配ができて
いるため、発熱体に設けた放電を通過させる開口部を通
してのみ熱電子放射性物質が失われるので、熱電子放射
性物質の消耗速度が著しく減少して、ランプの黒化が低
減され長寿命のランプを提供できる。

【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のランプの電極を拡大して示す一部断面正
面図である。

【図３】図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の他の発
熱体の実施例を示す斜視図である。

【図４】本発明の他の発熱体の発熱部の実施例を示す一
部断面正面図である。

【図５】本発明の他の電極の実施例を示す一部断面正面
図である。

【符号の説明】

Ｌ：低圧放電ランプ（蛍光ランプ）１：透光性気密容器（バルブ）３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ：内部リード線４：電極（熱陰極）４Ａ：フィラメントコイル４Ｂ：主要部（多孔質結晶体）４Ｃ：電極部５：発熱体６：熱電子放射性物質

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電媒体を封入した透光性気密容器と；
この気密容器内に配設され少くとも一方が熱電子放射性
物質を保持した一対の電極と；熱電子放射性物質を保持
した電極の周囲を囲むよう配置された発熱体と；を備え
ていることを特徴とする低圧放電ランプ。
【請求項２】熱電子放射性物質を保持した電極は、一
対のリード線に架設されていることを特徴とする請求項
１に記載の低圧放電ランプ。
【請求項３】熱電子放射性物質を保持した電極は、フ
ィラメントコイルを有することを特徴とする請求項２に
記載の低圧放電ランプ。
【請求項４】熱電子放射性物質を保持した電極は、一
本のリード線に支持されていることを特徴とする請求項
１に記載の低圧放電ランプ。
【請求項５】上記電極の周囲を囲む発熱体は、ランプ
点灯時に電極より高温度になることを特徴とする請求項
１ないし請求項４のいずれかに記載の低圧放電ランプ。
【請求項６】上記電極の周囲を囲む発熱体は、抵抗発
熱体であることを特徴とする請求項１ないし請求項５の
いずれかに記載の低圧放電ランプ。
【請求項７】上記電極の周囲を囲む発熱体は、放電を
通過させる開口部を有していることを特徴とする請求項
１ないし請求項６のいずれかに記載の低圧放電ランプ。
【請求項８】装置本体と、この装置本体に取付けられ
た請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の低圧放電
ランプと、上記装置本体に取付けられ上記ランプを点灯
する点灯回路とを有することを特徴とする照明装置。