JPH103879A - セラミック陰極蛍光放電ランプ - Google Patents
セラミック陰極蛍光放電ランプInfo
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- JPH103879A JPH103879A JP8172920A JP17292096A JPH103879A JP H103879 A JPH103879 A JP H103879A JP 8172920 A JP8172920 A JP 8172920A JP 17292096 A JP17292096 A JP 17292096A JP H103879 A JPH103879 A JP H103879A
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- H01J61/78—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr having a filling of permanent gas or gases only with cold cathode; with cathode heated only by discharge, e.g. high-tension lamp for advertising
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Abstract
(57)【要約】
【目的】セラミック陰極を用いた細管蛍光ランプの高輝
度化及び長寿命化を図る。 【構成】Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａの少なくとも一種からなる第
１成分と、Ｚｒ，Ｔｉの少なくとも一種からなる第２成
分と、Ｔａ，Ｎｂの少なくとも一種からなる第３成分を
含む導電性酸化物でアグリゲート型多孔体構造からな
り、その表面にＴａまたはＮｂの炭化物，窒化物，酸化
物の少なくとも一種からなる導体層又は半導体層を形成
した電子放出材料を有底円筒状の容器に収容したセラミ
ック陰極を有し、バルブ内面に蛍光体が塗布され、Ａ
ｒ，Ｎｅ，Ｋｒ，Ｘｅの純希ガスあるいは混合ガスと微
量の水銀が封入された蛍光放電ランプの希ガス封入圧を
３０torr〜１７０torrとする。
度化及び長寿命化を図る。 【構成】Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａの少なくとも一種からなる第
１成分と、Ｚｒ，Ｔｉの少なくとも一種からなる第２成
分と、Ｔａ，Ｎｂの少なくとも一種からなる第３成分を
含む導電性酸化物でアグリゲート型多孔体構造からな
り、その表面にＴａまたはＮｂの炭化物，窒化物，酸化
物の少なくとも一種からなる導体層又は半導体層を形成
した電子放出材料を有底円筒状の容器に収容したセラミ
ック陰極を有し、バルブ内面に蛍光体が塗布され、Ａ
ｒ，Ｎｅ，Ｋｒ，Ｘｅの純希ガスあるいは混合ガスと微
量の水銀が封入された蛍光放電ランプの希ガス封入圧を
３０torr〜１７０torrとする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイ装置
のバックライト，電球型蛍光ランプ，ファクシミリやス
キャナなどの読み取り用光源に用いられる小型の蛍光放
電ランプに関するものである。
のバックライト，電球型蛍光ランプ，ファクシミリやス
キャナなどの読み取り用光源に用いられる小型の蛍光放
電ランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、低消費電力で軽薄化が可能な液晶
ディスプレイが急速に広まりつつある。これに伴い、液
晶ディスプレイの光源として小型蛍光放電ランプの開発
が盛んに行われている。同様に、電球型蛍光ランプは、
白熱電球に比べて消費電力が少なく寿命が長いことから
広まりつつある。
ディスプレイが急速に広まりつつある。これに伴い、液
晶ディスプレイの光源として小型蛍光放電ランプの開発
が盛んに行われている。同様に、電球型蛍光ランプは、
白熱電球に比べて消費電力が少なく寿命が長いことから
広まりつつある。
【０００３】一般に蛍光放電ランプは、熱電子放出によ
るアーク放電を利用した熱陰極蛍光放電ランプと、二次
電子放出によるグロー放電を利用した冷陰極蛍光放電ラ
ンプに分けることができる。熱陰極蛍光放電ランプは冷
陰極蛍光放電ランプに比べ陰極降下電圧が小さく、電力
に対する発光効率が高い。また熱電子放出によるため電
流密度を大きくとることができ、冷陰極に比べて高輝度
化が容易である。そのため、大画面の液晶ディスプレイ
用バックライト,電球型蛍光ランプ,ファクシミリやスキ
ャナなどの読みとり用光源など、多量の光束が必要とな
る場合の光源に適している。
るアーク放電を利用した熱陰極蛍光放電ランプと、二次
電子放出によるグロー放電を利用した冷陰極蛍光放電ラ
ンプに分けることができる。熱陰極蛍光放電ランプは冷
陰極蛍光放電ランプに比べ陰極降下電圧が小さく、電力
に対する発光効率が高い。また熱電子放出によるため電
流密度を大きくとることができ、冷陰極に比べて高輝度
化が容易である。そのため、大画面の液晶ディスプレイ
用バックライト,電球型蛍光ランプ,ファクシミリやスキ
ャナなどの読みとり用光源など、多量の光束が必要とな
る場合の光源に適している。
【０００４】従来の熱陰極ランプ用の電極として、タン
グステン（Ｗ）コイルに遷移金属の一部とバリウムを含
むアルカリ土類金属を塗布した蛍光放電ランプ電極（特
開昭５９−７５５５３号公報に記載）、アルミン酸バリ
ウムを含む易電子放射物質を多孔質タングステンに含浸
した電極（特開昭６３−２４５３９号公報に記載）が知
られている。
グステン（Ｗ）コイルに遷移金属の一部とバリウムを含
むアルカリ土類金属を塗布した蛍光放電ランプ電極（特
開昭５９−７５５５３号公報に記載）、アルミン酸バリ
ウムを含む易電子放射物質を多孔質タングステンに含浸
した電極（特開昭６３−２４５３９号公報に記載）が知
られている。
【０００５】しかし、液晶表示装置の薄型化に伴い、光
源としての蛍光放電ランプも細管化の要求が強まってい
るが、従来の熱陰極ランプでは、熱電子放出を開始する
ために予熱が必要なため、冷陰極蛍光放電ランプなみの
細管化は難しかった。一方、特開平４−７３８５８号公
報に示されるように予熱なし構造で細管化した場合は、
長寿命化が難しかった。
源としての蛍光放電ランプも細管化の要求が強まってい
るが、従来の熱陰極ランプでは、熱電子放出を開始する
ために予熱が必要なため、冷陰極蛍光放電ランプなみの
細管化は難しかった。一方、特開平４−７３８５８号公
報に示されるように予熱なし構造で細管化した場合は、
長寿命化が難しかった。
【０００６】また、放電中に生じたＨｇイオンやＡｒイ
オンが電極に衝突し電子放出物質を飛散させる、いわゆ
るイオンスパッタリングによる電極の劣化が顕著であっ
た。このため放電中に電子放出物質が枯渇し、安定した
アーク放電を長時間にわたって維持することができな
い。さらに飛散した電子放出物質によりランプのガラス
管内壁が黒化する、いわゆる管壁黒化により光束維持率
が早期に低下する。
オンが電極に衝突し電子放出物質を飛散させる、いわゆ
るイオンスパッタリングによる電極の劣化が顕著であっ
た。このため放電中に電子放出物質が枯渇し、安定した
アーク放電を長時間にわたって維持することができな
い。さらに飛散した電子放出物質によりランプのガラス
管内壁が黒化する、いわゆる管壁黒化により光束維持率
が早期に低下する。
【０００７】本発明者等は、特公平６−１０３６２７号
公報においてセラミック陰極を用いた蛍光放電ランプを
提案した。また、特開平２−１８６５５０号公報におい
てセラミック陰極のスパッタリング及び蒸発を防止して
寿命を改善した細管で高輝度の熱陰極蛍光放電ランプ
を、特開平４−４３５４６号公報及び特開平６−２６７
４０４号公報において始動時のグロー放電からアーク放
電への移行を容易にしたセラミック陰極を提案した。こ
れらの熱陰極蛍光放電ランプは、グロー放電からアーク
放電への移行が容易になるとともに寿命が長くなるが、
数千時間以上の寿命の要求に対しては必ずしも十分では
ない。
公報においてセラミック陰極を用いた蛍光放電ランプを
提案した。また、特開平２−１８６５５０号公報におい
てセラミック陰極のスパッタリング及び蒸発を防止して
寿命を改善した細管で高輝度の熱陰極蛍光放電ランプ
を、特開平４−４３５４６号公報及び特開平６−２６７
４０４号公報において始動時のグロー放電からアーク放
電への移行を容易にしたセラミック陰極を提案した。こ
れらの熱陰極蛍光放電ランプは、グロー放電からアーク
放電への移行が容易になるとともに寿命が長くなるが、
数千時間以上の寿命の要求に対しては必ずしも十分では
ない。
【０００８】図１に示すのは、本発明のセラミック陰極
の製造工程である。全体の製造工程は通常のセラミック
の製造方法と同様である。出発原料として （１）第１成分としてＢａ，Ｓｒ，Ｃａの炭酸塩ＢａＣ
Ｏ3，ＳｒＣＯ3，ＣａＣＯ3、 （２）第２成分としてＺｒ，Ｔｉの酸化物ＺｒＯ2，Ｔ
ｉＯ2及び （３）第３成分としてＴａ，Ｎｂの酸化物であるＴａ2
Ｏ5，Ｎｂ2Ｏ5を用意する。なお、他にこれらの酸化
物、炭酸塩、蓚酸塩などを用いることも可能である。
の製造工程である。全体の製造工程は通常のセラミック
の製造方法と同様である。出発原料として （１）第１成分としてＢａ，Ｓｒ，Ｃａの炭酸塩ＢａＣ
Ｏ3，ＳｒＣＯ3，ＣａＣＯ3、 （２）第２成分としてＺｒ，Ｔｉの酸化物ＺｒＯ2，Ｔ
ｉＯ2及び （３）第３成分としてＴａ，Ｎｂの酸化物であるＴａ2
Ｏ5，Ｎｂ2Ｏ5を用意する。なお、他にこれらの酸化
物、炭酸塩、蓚酸塩などを用いることも可能である。
【０００９】（４）これらを所定比となるように秤量す
る。 （５）秤量された出発材料を、ボールミル法，凍結乾燥
法，摩擦ミル法，共沈法などの方法で混合する。 （６）混合された粉末を８００〜１３００℃の焼成温度
で仮焼きする。この仮焼きは粉末の状態で行ってもまた
粉末を成形した状態で行ってもよい。
る。 （５）秤量された出発材料を、ボールミル法，凍結乾燥
法，摩擦ミル法，共沈法などの方法で混合する。 （６）混合された粉末を８００〜１３００℃の焼成温度
で仮焼きする。この仮焼きは粉末の状態で行ってもまた
粉末を成形した状態で行ってもよい。
【００１０】（７）焼成された粉末をボールミル法など
により微粉砕する。 （８）微粉砕により得られた粉末をポリビニルアルコー
ル（ＰＶＡ），ポリエチレングリコール（ＰＥＧ），ポ
リエチレンオキサイド（ＰＥＯ）などの有機系バインダ
を含む水溶液を用いて造粒し顆粒粉を得る。この際、噴
霧乾燥法、押出造粒法、転動造粒法あるいは乳鉢、乳棒
を用いて造粒したが、造粒法には特に限定されない。
により微粉砕する。 （８）微粉砕により得られた粉末をポリビニルアルコー
ル（ＰＶＡ），ポリエチレングリコール（ＰＥＧ），ポ
リエチレンオキサイド（ＰＥＯ）などの有機系バインダ
を含む水溶液を用いて造粒し顆粒粉を得る。この際、噴
霧乾燥法、押出造粒法、転動造粒法あるいは乳鉢、乳棒
を用いて造粒したが、造粒法には特に限定されない。
【００１１】（９）得られた顆粒を高融点且つ耐スパッ
タリング性の良好な半導体磁器、例えばＢａ（Ｚｒ，Ｔ
ａ）Ｏ3系の半導体磁器から成る有底円筒状の電極容器
に加圧せずに充填する。 （１０）顆粒が充填された電極容器を１４００〜２００
０℃の焼成温度で焼成する。焼成雰囲気としては、水素
や一酸化炭素などの還元性ガス、アルゴンや窒素などの
不活性ガスあるいは還元性ガスを含む不活性ガスを用い
ることができる。例えば主に炭化物を電子放出材料表面
に形成する場合は、水素や一酸化炭素などの還元性ガス
を含む窒素ガスを用いる。 （１１）焼成の結果、図２に示す、有底円筒状の電極容
器２内にＢａ（Ｚｒ，Ｔａ）Ｏ3系のアグリゲート型多
孔体構造３を有するセラミック陰極１が得られる。
タリング性の良好な半導体磁器、例えばＢａ（Ｚｒ，Ｔ
ａ）Ｏ3系の半導体磁器から成る有底円筒状の電極容器
に加圧せずに充填する。 （１０）顆粒が充填された電極容器を１４００〜２００
０℃の焼成温度で焼成する。焼成雰囲気としては、水素
や一酸化炭素などの還元性ガス、アルゴンや窒素などの
不活性ガスあるいは還元性ガスを含む不活性ガスを用い
ることができる。例えば主に炭化物を電子放出材料表面
に形成する場合は、水素や一酸化炭素などの還元性ガス
を含む窒素ガスを用いる。 （１１）焼成の結果、図２に示す、有底円筒状の電極容
器２内にＢａ（Ｚｒ，Ｔａ）Ｏ3系のアグリゲート型多
孔体構造３を有するセラミック陰極１が得られる。
【００１２】焼成温度が１,４００℃未満であると、電
子放出材料表面にＴａ，Ｎｂの炭化物，窒化物，酸化物
の少なくとも一種からなる導体層または半導体層のいず
れかが形成されない。また２,０００℃を越えると、塊
状または粒状の顆粒粉が焼結して出来た図２に３で示す
アグリゲート型多孔体構造を有する電子放出材料を保持
することができない。したがって、焼成温度は１,４０
０〜２,０００℃が好ましい。なお、アグリゲート型多
孔体構造とは、たとえば焼結金属や耐火断熱レンガのよ
うに、固体粒子があって、その粒子が相互に接点で焼結
固化して出来た多孔体構造である。
子放出材料表面にＴａ，Ｎｂの炭化物，窒化物，酸化物
の少なくとも一種からなる導体層または半導体層のいず
れかが形成されない。また２,０００℃を越えると、塊
状または粒状の顆粒粉が焼結して出来た図２に３で示す
アグリゲート型多孔体構造を有する電子放出材料を保持
することができない。したがって、焼成温度は１,４０
０〜２,０００℃が好ましい。なお、アグリゲート型多
孔体構造とは、たとえば焼結金属や耐火断熱レンガのよ
うに、固体粒子があって、その粒子が相互に接点で焼結
固化して出来た多孔体構造である。
【００１３】また、導体層及び半導体層の形成は、真空
蒸着などにより焼結して出来たアグリゲート型多孔体構
造表面にコーティングしてもよい。このように還元性雰
囲気中での焼成あるいは真空蒸着等により、Ｔａ，Ｎｂ
の炭化物，窒化物，酸化物の少なくとも一種からなる導
体層または半導体層が図２に示すアグリゲート型多孔体
構造の電子放出材料表面に形成される。電子放出材料表
面に形成される相は、Ｔａ，Ｎｂの炭化物，窒化物，酸
化物の少なくとも一種からなり、それらの固溶体であっ
てもよい。
蒸着などにより焼結して出来たアグリゲート型多孔体構
造表面にコーティングしてもよい。このように還元性雰
囲気中での焼成あるいは真空蒸着等により、Ｔａ，Ｎｂ
の炭化物，窒化物，酸化物の少なくとも一種からなる導
体層または半導体層が図２に示すアグリゲート型多孔体
構造の電子放出材料表面に形成される。電子放出材料表
面に形成される相は、Ｔａ，Ｎｂの炭化物，窒化物，酸
化物の少なくとも一種からなり、それらの固溶体であっ
てもよい。
【００１４】図３に示すのは、このようにして得られた
セラミック陰極を用いた蛍光放電ランプの管端部断面図
を示す。この図において４はバルブであり、細長いガラ
ス管で形成されている。バルブ４の内壁には蛍光体５が
塗布されている。バルブ４の両端部には導体であるリー
ド線９が取り付けられている。リード線９の放電空間側
には拡大部１０が形成されており導電性パイプ６の管端
部側に挿入されている。導電性パイプ６の放電空間側に
はセラミック陰極１が開口部が放電空間に対向するよう
にして挿入され、このようにしてセラミック陰極１が導
電性パイプ６を介してリード線９に固着されている。ま
た、導電性パイプ６の拡大部１０が挿入された部分とセ
ラミック陰極１が挿入された部分との間にはニッケル等
の金属製パイプ７に充填された水銀ディスペンサ８が配
置されている。
セラミック陰極を用いた蛍光放電ランプの管端部断面図
を示す。この図において４はバルブであり、細長いガラ
ス管で形成されている。バルブ４の内壁には蛍光体５が
塗布されている。バルブ４の両端部には導体であるリー
ド線９が取り付けられている。リード線９の放電空間側
には拡大部１０が形成されており導電性パイプ６の管端
部側に挿入されている。導電性パイプ６の放電空間側に
はセラミック陰極１が開口部が放電空間に対向するよう
にして挿入され、このようにしてセラミック陰極１が導
電性パイプ６を介してリード線９に固着されている。ま
た、導電性パイプ６の拡大部１０が挿入された部分とセ
ラミック陰極１が挿入された部分との間にはニッケル等
の金属製パイプ７に充填された水銀ディスペンサ８が配
置されている。
【００１５】導電性パイプ６の水銀ディスペンサ８が配
置された部分にはスリット状の開口１１が形成されてお
り、水銀ディスペンサ８中の水銀蒸気がこの開口１１か
ら放電空間に放出されるようになっている。有底円筒状
の電極容器２に用いる材料はセラミック陰極中の電子放
出材料の成分に近いものを用いれば、電極容器２と電子
放出材料の接触が強固となるのでより好ましい。電極容
器２の大きさとしては、内径０.９mm，外径１.４mm，長
さ２.０mmのもの及び内径１.５mm，外径２.３mm，長さ
２.０mmのものがある。また、バルブ４内には放電開始
用に封入圧２０torr程度のアルゴンガスが封入されてい
る。
置された部分にはスリット状の開口１１が形成されてお
り、水銀ディスペンサ８中の水銀蒸気がこの開口１１か
ら放電空間に放出されるようになっている。有底円筒状
の電極容器２に用いる材料はセラミック陰極中の電子放
出材料の成分に近いものを用いれば、電極容器２と電子
放出材料の接触が強固となるのでより好ましい。電極容
器２の大きさとしては、内径０.９mm，外径１.４mm，長
さ２.０mmのもの及び内径１.５mm，外径２.３mm，長さ
２.０mmのものがある。また、バルブ４内には放電開始
用に封入圧２０torr程度のアルゴンガスが封入されてい
る。
【００１６】本発明者らはこれらのセラミック陰極に用
いる電子放出材料として０.５〜１.５モルのＢａＯ，Ｃ
ａＯあるいはＳｒＯから選択された第１の成分と、０.
０５〜０.９５モルのＺｒＯ2あるいはＴｉＯ2から選択
された第２の成分と、０.０２５〜０.４７５モルのＶ2
Ｏ5，Ｎｂ2Ｏ5，Ｔａ2Ｏ5，Ｓｃ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3，Ｌａ2Ｏ
3，Ｄｙ2Ｏ3，Ｈｏ2Ｏ3、０.０５〜０.９５モルのＨｆ
Ｏ2，ＣｒＯ3，ＭｏＯ3，ＷＯ3から選択された第３の成
分からなる電極材料で焼成後のその電極材料表面にＶ，
Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｈｆ，Ｃ
ｒ，Ｍｏ，Ｗあるいはこれらの酸化物、窒化物又は炭化
物を主成分とする導体層あるいは半導体層が形成されて
いる電極材料を特開平６−２６７４０４号公報において
提案した。
いる電子放出材料として０.５〜１.５モルのＢａＯ，Ｃ
ａＯあるいはＳｒＯから選択された第１の成分と、０.
０５〜０.９５モルのＺｒＯ2あるいはＴｉＯ2から選択
された第２の成分と、０.０２５〜０.４７５モルのＶ2
Ｏ5，Ｎｂ2Ｏ5，Ｔａ2Ｏ5，Ｓｃ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3，Ｌａ2Ｏ
3，Ｄｙ2Ｏ3，Ｈｏ2Ｏ3、０.０５〜０.９５モルのＨｆ
Ｏ2，ＣｒＯ3，ＭｏＯ3，ＷＯ3から選択された第３の成
分からなる電極材料で焼成後のその電極材料表面にＶ，
Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｈｆ，Ｃ
ｒ，Ｍｏ，Ｗあるいはこれらの酸化物、窒化物又は炭化
物を主成分とする導体層あるいは半導体層が形成されて
いる電極材料を特開平６−２６７４０４号公報において
提案した。
【００１７】また、Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａの少なくとも一種
をそれぞれＢａＯ，ＳｒＯ，ＣａＯに換算してモル比で
Ｘ含む第１成分と、Ｚｒ，Ｔｉの少なくとも一種をそれ
ぞれＺｒＯ2，ＴｉＯ2に換算してモル比でＹ含む第２成
分と、Ｔａ，Ｎｂの少なくとも一種をそれぞれ1/2(Ｔａ
2Ｏ5)，1/2(Ｎｂ2Ｏ5)に換算してモル比でＺ含む第３成
分が、０.８≦Ｘ／（Ｙ＋Ｚ）≦２.０で表記される範囲
にあり、かつ第２成分が０.０５≦Ｙ≦０.６，第３成分
が０.４≦Ｚ≦０.９５の範囲にある２０μｍ〜３００μ
ｍの顆粒からなり、表面にＴａまたはＮｂの炭化物、窒
化物の少なくとも一種が形成されている電子放出材料を
特願平７−２８１００２号で提案した。
をそれぞれＢａＯ，ＳｒＯ，ＣａＯに換算してモル比で
Ｘ含む第１成分と、Ｚｒ，Ｔｉの少なくとも一種をそれ
ぞれＺｒＯ2，ＴｉＯ2に換算してモル比でＹ含む第２成
分と、Ｔａ，Ｎｂの少なくとも一種をそれぞれ1/2(Ｔａ
2Ｏ5)，1/2(Ｎｂ2Ｏ5)に換算してモル比でＺ含む第３成
分が、０.８≦Ｘ／（Ｙ＋Ｚ）≦２.０で表記される範囲
にあり、かつ第２成分が０.０５≦Ｙ≦０.６，第３成分
が０.４≦Ｚ≦０.９５の範囲にある２０μｍ〜３００μ
ｍの顆粒からなり、表面にＴａまたはＮｂの炭化物、窒
化物の少なくとも一種が形成されている電子放出材料を
特願平７−２８１００２号で提案した。
【００１８】これらのセラミック陰極を用いた蛍光放電
ランプにおいて、内径が２.０mmのバルブに封入圧２０t
orrのアルゴンガスを封入した場合、ランプ電流１５ｍ
Ａで点灯すると平均寿命は１,０００時間程度の短いも
のであった。
ランプにおいて、内径が２.０mmのバルブに封入圧２０t
orrのアルゴンガスを封入した場合、ランプ電流１５ｍ
Ａで点灯すると平均寿命は１,０００時間程度の短いも
のであった。
【００１９】
【発明の概要】本願においては、セラミック陰極を使用
した熱陰極型蛍光放電ランプにおいて、点灯初期から寿
命末期まで長期にわたり始動性が良好で、細管、高輝
度、長寿命のランプを提供することを発明の目的とす
る。
した熱陰極型蛍光放電ランプにおいて、点灯初期から寿
命末期まで長期にわたり始動性が良好で、細管、高輝
度、長寿命のランプを提供することを発明の目的とす
る。
【００２０】本出願においては、上記目的を解決するた
めに、セラミック陰極を有する蛍光放電ランプのＡｒ，
Ｎｅ，Ｋｒ，Ｘｅあるいはこれらの混合ガスから成る希
ガスの封入圧の範囲を３０〜１７０torrの範囲に限定し
た発明を提供する。
めに、セラミック陰極を有する蛍光放電ランプのＡｒ，
Ｎｅ，Ｋｒ，Ｘｅあるいはこれらの混合ガスから成る希
ガスの封入圧の範囲を３０〜１７０torrの範囲に限定し
た発明を提供する。
【００２１】このように構成された本発明の蛍光放電ラ
ンプは、ランプ内径を小さくして動作温度が高くなって
も電子放出物質が蒸発・飛散することがなく、点灯初期
から寿命末期まで長期にわたり始動性が良好で、高輝
度、長寿命である。
ンプは、ランプ内径を小さくして動作温度が高くなって
も電子放出物質が蒸発・飛散することがなく、点灯初期
から寿命末期まで長期にわたり始動性が良好で、高輝
度、長寿命である。
【００２２】
【実施例】以下、図を用いて本願発明の実施例を説明す
る。なお、本発明に係るセラミック陰極の組成及び製造
方法は、図１の説明及び先願である特願平７−２８１０
０２号の説明と同じなので再度の説明は省略する。ま
た、本発明のセラミック陰極蛍光放電ランプの構造は、
図２及び図３に示した従来のセラミック陰極蛍光放電ラ
ンプの構成と共通であるから、以下に説明する実施例に
おいては本願発明に係るセラミック陰極蛍光放電ランプ
についての再度の説明も省略する。
る。なお、本発明に係るセラミック陰極の組成及び製造
方法は、図１の説明及び先願である特願平７−２８１０
０２号の説明と同じなので再度の説明は省略する。ま
た、本発明のセラミック陰極蛍光放電ランプの構造は、
図２及び図３に示した従来のセラミック陰極蛍光放電ラ
ンプの構成と共通であるから、以下に説明する実施例に
おいては本願発明に係るセラミック陰極蛍光放電ランプ
についての再度の説明も省略する。
【００２３】表１〜表５に示されたのは、図２及び図３
に示された蛍光放電ランプにおいて通常用いられるアル
ゴン（Ａｒ），ネオン（Ｎｅ），クリプトン（Ｋｒ），
キセノン（Ｘｅ）の希ガス単体及びこれらの混合ガスを
放電開始用ガスとして用いた場合にガス封入圧を変化さ
せた場合のアーク放電寿命とランプ表面輝度を測定した
結果である。使用した蛍光放電ランプは、外径４mm，内
径３mm，長さ１００mmのバルブ内壁に色度がｘ＝０.
３、ｙ＝０.３の３波長タイプの蛍光体を塗布し、内径
１.５mm，外径２.３mm，長さ２.０mmの導電性容器に電
子放出セラミックを充填した放電電極を封入したものを
用いた。また、放電用の印加電源として３０kHzの電圧
８０Ｖの交流を使用し、そのときのランプ電流は３０ｍ
Ａである。使用ガスは各々１００％のＡｒ，Ｎｅ，Ｋ
ｒ，Ｘｅガス、Ａｒ50%＋Ｎｅ50%混合ガス，Ａｒ50%＋
Ｋｒ50%混合ガス，Ａｒ50%＋Ｘｅ50%混合ガス，Ｎｅ50%
＋Ｋｒ50%混合ガス，Ｋｒ50%＋Ｘｅ50%混合ガス，Ｎｅ5
0%＋Ｘｅ50%混合ガス，，Ａｒ90%＋Ｎｅ10%混合ガス，
Ａｒ10%＋Ｎｅ90%混合ガス及びＡｒ40%＋Ｎｅ20%＋Ｋｒ
20＋Ｘｅ20%混合ガスであり、封入圧は、２０，３０，
５０，７０，９０，１１０，１３０，１５０，１７０，
２００torrである。
に示された蛍光放電ランプにおいて通常用いられるアル
ゴン（Ａｒ），ネオン（Ｎｅ），クリプトン（Ｋｒ），
キセノン（Ｘｅ）の希ガス単体及びこれらの混合ガスを
放電開始用ガスとして用いた場合にガス封入圧を変化さ
せた場合のアーク放電寿命とランプ表面輝度を測定した
結果である。使用した蛍光放電ランプは、外径４mm，内
径３mm，長さ１００mmのバルブ内壁に色度がｘ＝０.
３、ｙ＝０.３の３波長タイプの蛍光体を塗布し、内径
１.５mm，外径２.３mm，長さ２.０mmの導電性容器に電
子放出セラミックを充填した放電電極を封入したものを
用いた。また、放電用の印加電源として３０kHzの電圧
８０Ｖの交流を使用し、そのときのランプ電流は３０ｍ
Ａである。使用ガスは各々１００％のＡｒ，Ｎｅ，Ｋ
ｒ，Ｘｅガス、Ａｒ50%＋Ｎｅ50%混合ガス，Ａｒ50%＋
Ｋｒ50%混合ガス，Ａｒ50%＋Ｘｅ50%混合ガス，Ｎｅ50%
＋Ｋｒ50%混合ガス，Ｋｒ50%＋Ｘｅ50%混合ガス，Ｎｅ5
0%＋Ｘｅ50%混合ガス，，Ａｒ90%＋Ｎｅ10%混合ガス，
Ａｒ10%＋Ｎｅ90%混合ガス及びＡｒ40%＋Ｎｅ20%＋Ｋｒ
20＋Ｘｅ20%混合ガスであり、封入圧は、２０，３０，
５０，７０，９０，１１０，１３０，１５０，１７０，
２００torrである。
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【００２４】これらの表において、「＊」が付された番
号の試料は本発明の範囲外とするものであり、「＊」が
付されたデータは本発明の範囲外とするデータである。
ここでアーク放電寿命は、前記の条件で連続放電をさせ
た場合に必要なアーク放電が持続できなくなりグロー放
電に移行するまでに要する時間であり、ランプ表面輝度
は輝度の単位であるcd/m2（＝nt）で表されている。デ
ータの判定は実用上の観点から、アーク放電寿命が２０
００時間を越えるものを本発明の範囲内と、２０００時
間以下のものは範囲外と判定した。また、ランプ表面輝
度が３８０００cd/m2以上のものを本発明の範囲内と、
３８０００cd/m2未満のものは範囲外と判定した。
号の試料は本発明の範囲外とするものであり、「＊」が
付されたデータは本発明の範囲外とするデータである。
ここでアーク放電寿命は、前記の条件で連続放電をさせ
た場合に必要なアーク放電が持続できなくなりグロー放
電に移行するまでに要する時間であり、ランプ表面輝度
は輝度の単位であるcd/m2（＝nt）で表されている。デ
ータの判定は実用上の観点から、アーク放電寿命が２０
００時間を越えるものを本発明の範囲内と、２０００時
間以下のものは範囲外と判定した。また、ランプ表面輝
度が３８０００cd/m2以上のものを本発明の範囲内と、
３８０００cd/m2未満のものは範囲外と判定した。
【００２５】その結果、Ａｒ100%の場合は、アーク放電
寿命の点で封入圧が２０torrの試料１を、ランプ表面輝
度の点で封入圧が２００torrの試料１０を、Ｎｅ100%の
場合は、アーク放電寿命及びランプ表面輝度の点で封入
圧が２０torrの試料１１を、ランプ表面輝度の点で封入
圧が２００torrの試料２０を、Ｋｒ100%の場合は、アー
ク放電寿命の点で封入圧が２０torrの試料２１を、ラン
プ表面輝度の点で封入圧が２００torrの試料３０を、Ｘ
ｅ100%の場合は、アーク放電寿命の点で封入圧が２０to
rrの試料３１を、ランプ表面輝度の点で封入圧が２００
torrの試料４０を、Ａｒ50%＋Ｎｅ50%の場合は、アーク
放電寿命及びランプ表面輝度の点で封入圧が２０torrの
試料４１を、ランプ表面輝度の点で封入圧が２００torr
の試料５１を、Ａｒ50%＋Ｋｒ50%の場合は、アーク放電
寿命の点で封入圧が２０torrの試料５１を、ランプ表面
輝度の点で封入圧が２００torrの試料６０を、Ａｒ50%
＋Ｘｅ50%の場合は、アーク放電寿命の点で封入圧が２
０torrの試料６１を、ランプ表面輝度の点で封入圧が２
００torrの試料７０を、Ｎｅ50%＋Ｋｒ50%の場合は、ア
ーク放電寿命及びランプ表面輝度の点で封入圧が２０to
rrの試料７１を、ランプ表面輝度の点で封入圧が２００
torrの試料８０を、Ｎｅ50%＋Ｘｅ50%の場合は、アーク
放電寿命及びランプ表面輝度の点で封入圧が２０torrの
試料８１を、ランプ表面輝度の点で封入圧が２００torr
の試料９０を、Ｋｒ50%＋Ｘｅ50%の場合は、アーク放電
寿命及びランプ表面輝度の点で封入圧が２０torrの試料
９１を、ランプ表面輝度の点で封入圧が２００torrの試
料１００を、Ａｒ90%＋Ｎｅ10%の場合は、アーク放電寿
命及びランプ表面輝度の点で封入圧が２０torrの試料１
０１を、ランプ表面輝度の点で封入圧が２００torrの試
料１１０を、Ａｒ10%＋Ｎｅ90%の場合は、アーク放電寿
命及びランプ表面輝度の点で封入圧が２０torrの試料１
１１を、ランプ表面輝度の点で封入圧が２００torrの試
料１２０を、Ａｒ40%＋Ｎｅ20%＋Ｋｒ20＋Ｘｅ20%の場
合は、アーク放電寿命の点で封入圧が２０torrの試料１
２１を、ランプ表面輝度の点で封入圧が２００torrの試
料１３０を、各々本発明の範囲外と判定し、その他の場
合すなわち各放電開始用ガスの封入圧を３０〜１７０to
rrとした試料は本発明の範囲内であると判定した。
寿命の点で封入圧が２０torrの試料１を、ランプ表面輝
度の点で封入圧が２００torrの試料１０を、Ｎｅ100%の
場合は、アーク放電寿命及びランプ表面輝度の点で封入
圧が２０torrの試料１１を、ランプ表面輝度の点で封入
圧が２００torrの試料２０を、Ｋｒ100%の場合は、アー
ク放電寿命の点で封入圧が２０torrの試料２１を、ラン
プ表面輝度の点で封入圧が２００torrの試料３０を、Ｘ
ｅ100%の場合は、アーク放電寿命の点で封入圧が２０to
rrの試料３１を、ランプ表面輝度の点で封入圧が２００
torrの試料４０を、Ａｒ50%＋Ｎｅ50%の場合は、アーク
放電寿命及びランプ表面輝度の点で封入圧が２０torrの
試料４１を、ランプ表面輝度の点で封入圧が２００torr
の試料５１を、Ａｒ50%＋Ｋｒ50%の場合は、アーク放電
寿命の点で封入圧が２０torrの試料５１を、ランプ表面
輝度の点で封入圧が２００torrの試料６０を、Ａｒ50%
＋Ｘｅ50%の場合は、アーク放電寿命の点で封入圧が２
０torrの試料６１を、ランプ表面輝度の点で封入圧が２
００torrの試料７０を、Ｎｅ50%＋Ｋｒ50%の場合は、ア
ーク放電寿命及びランプ表面輝度の点で封入圧が２０to
rrの試料７１を、ランプ表面輝度の点で封入圧が２００
torrの試料８０を、Ｎｅ50%＋Ｘｅ50%の場合は、アーク
放電寿命及びランプ表面輝度の点で封入圧が２０torrの
試料８１を、ランプ表面輝度の点で封入圧が２００torr
の試料９０を、Ｋｒ50%＋Ｘｅ50%の場合は、アーク放電
寿命及びランプ表面輝度の点で封入圧が２０torrの試料
９１を、ランプ表面輝度の点で封入圧が２００torrの試
料１００を、Ａｒ90%＋Ｎｅ10%の場合は、アーク放電寿
命及びランプ表面輝度の点で封入圧が２０torrの試料１
０１を、ランプ表面輝度の点で封入圧が２００torrの試
料１１０を、Ａｒ10%＋Ｎｅ90%の場合は、アーク放電寿
命及びランプ表面輝度の点で封入圧が２０torrの試料１
１１を、ランプ表面輝度の点で封入圧が２００torrの試
料１２０を、Ａｒ40%＋Ｎｅ20%＋Ｋｒ20＋Ｘｅ20%の場
合は、アーク放電寿命の点で封入圧が２０torrの試料１
２１を、ランプ表面輝度の点で封入圧が２００torrの試
料１３０を、各々本発明の範囲外と判定し、その他の場
合すなわち各放電開始用ガスの封入圧を３０〜１７０to
rrとした試料は本発明の範囲内であると判定した。
【００２６】本発明の効果を、放電開始用ガスとしてア
ルゴン（Ａｒ）を用いた蛍光放電ランプを例にとって、
図４〜図６に示す。図４に、セラミック陰極蛍光放電ラ
ンプのアルゴンガスの封入圧を２０torrから２００torr
まで変化させた場合のアーク放電寿命との関係を示し
た。なお、図中に点線で示したのはタングステン（Ｗ）
フィラメントを陰極として用いた蛍光放電ランプのアー
ク放電寿命の参考例である。
ルゴン（Ａｒ）を用いた蛍光放電ランプを例にとって、
図４〜図６に示す。図４に、セラミック陰極蛍光放電ラ
ンプのアルゴンガスの封入圧を２０torrから２００torr
まで変化させた場合のアーク放電寿命との関係を示し
た。なお、図中に点線で示したのはタングステン（Ｗ）
フィラメントを陰極として用いた蛍光放電ランプのアー
ク放電寿命の参考例である。
【００２７】図５に、アルゴンガスの封入圧が異なる蛍
光ランプを点灯した場合の、アルゴンガス封入圧とラン
プ表面輝度の関係を示す。
光ランプを点灯した場合の、アルゴンガス封入圧とラン
プ表面輝度の関係を示す。
【００２８】図６に、アルゴンガス封入セラミック陰極
蛍光放電ランプのアルゴンガスの封入圧を９０torrに固
定し、放電ランプ電流を１０，２０，３０，５０ｍＡと
した場合のアーク放電寿命を示す。この図から明らかな
ように放電ランプ電流が１０ｍＡから５０ｍＡの範囲で
７,０００時間以上のアーク放電寿命を得ることができ
る。一方、参考例として点線で示すタングステン（Ｗ）
フィラメント陰極蛍光ランプの場合には、ランプ電流が
１０ｍＡの場合は、セラミック陰極と同等のアーク放電
寿命であるが、２０ｍＡでは６,０００時間弱、３０ｍ
Ａでは４,０００時間弱とアーク放電寿命が短くなる。
蛍光放電ランプのアルゴンガスの封入圧を９０torrに固
定し、放電ランプ電流を１０，２０，３０，５０ｍＡと
した場合のアーク放電寿命を示す。この図から明らかな
ように放電ランプ電流が１０ｍＡから５０ｍＡの範囲で
７,０００時間以上のアーク放電寿命を得ることができ
る。一方、参考例として点線で示すタングステン（Ｗ）
フィラメント陰極蛍光ランプの場合には、ランプ電流が
１０ｍＡの場合は、セラミック陰極と同等のアーク放電
寿命であるが、２０ｍＡでは６,０００時間弱、３０ｍ
Ａでは４,０００時間弱とアーク放電寿命が短くなる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
セラミック陰極を用いた蛍光ランプの封入ガス圧を３０
torr〜１７０torrとすることにより、細管、高輝度で長
寿命のセラミック陰極蛍光ランプを提供することが出来
る。
セラミック陰極を用いた蛍光ランプの封入ガス圧を３０
torr〜１７０torrとすることにより、細管、高輝度で長
寿命のセラミック陰極蛍光ランプを提供することが出来
る。
【図１】本願発明の電子放出材料及びセラミック陰極の
製造方法の工程図。
製造方法の工程図。
【図２】アグリゲート型多孔体構造の電子放出材料を収
容したセラミック陰極の構造図。
容したセラミック陰極の構造図。
【図３】セラミック陰極を使用した蛍光ランプの管端部
断面図及びセラミック陰極とセラミック陰極収容部の拡
大図。
断面図及びセラミック陰極とセラミック陰極収容部の拡
大図。
【図４】アルゴンガス封入圧とアーク放電寿命の関係
図。
図。
【図５】アルゴンガス封入圧とランプ表面輝度の関係
図。
図。
【図６】ランプ電流とアーク放電寿命の関係図。
１ セラミック陰極 ２ 電極容器 ３ アグリゲート型多孔体 ４ バルブ ５ 蛍光体 ６ 導電性パイプ ７ 水銀ディスペンサ容器 ８ 水銀ディスペンサ ９ リード線 １０ 拡大部 １１ 開口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 健 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 バルブ内面に蛍光体が塗布され、Ｂａ，
Ｓｒ，Ｃａの少なくとも一種からなる第１成分と、Ｚ
ｒ，Ｔｉの少なくとも一種からなる第２成分と、Ｔａ，
Ｎｂの少なくとも一種からなる第３成分を含む導電性酸
化物でアグリゲート型多孔体構造からなり、その表面に
ＴａまたはＮｂの炭化物，窒化物，酸化物の少なくとも
一種からなる導体層または半導体層を形成した電子放出
材料を有底円筒状の容器に収容したセラミック陰極を有
し、前記バルブ内に希ガス及び微量の水銀が封入され、
前記希ガスの封入圧が３０torr〜１７０torrであるセラ
ミック陰極蛍光放電ランプ。 - 【請求項２】 前記希ガスが純ネオンガス，純アルゴン
ガス，純クリプトンガス，純キセノンガスあるいはこれ
らの混合ガスである請求項１のセラミック陰極蛍光放電
ランプ。 - 【請求項３】 Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａの少なくとも一種から
なる第１成分と、Ｚｒ，Ｔｉの少なくとも一種からなる
第２成分と、Ｔａ，Ｎｂの少なくとも一種からなる第３
成分は、それぞれモル比で、０.８≦Ｘ／（Ｙ＋Ｚ）≦
２．０（第１成分をＸ、第２成分をＹ、第３成分をＺと
する）で表記される範囲にあり、かつ第２成分は０.０
５≦Ｙ≦０.６、第３成分は０.４≦Ｚ≦０.９５である
セラミックを電子放出材料として用いる請求項１又は請
求項２のセラミック陰極蛍光放電ランプ。
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