JPS6212045A

JPS6212045A - 熱陰極放電灯

Info

Publication number: JPS6212045A
Application number: JP15001185A
Authority: JP
Inventors: Akio Obara; 小原　章男
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-07-10
Filing date: 1985-07-10
Publication date: 1987-01-21

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】〔発明の技術分野〕本発明は蛍光ランプ、殺菌灯などの熱陰極放電灯の改良
に関し、特に熱陰極に被着されたエミッタの消耗と管壁
黒化を少なくして長寿命にしたものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

蛍光ランプなどの熱陰極放電灯は管形バルブの両端にタ
ングステンコイルフィラメントにエミッタを被着してな
る熱陰極が封装され、これら熱陰極間に放電を生じさせ
るものである。

しかして、このような放電灯の寿命は主として熱陰極に
被着されたエミッタの消耗によって決定される。すなわ
ち、放電灯を点灯するには熱陰極を加熱することによっ
てエミッタから電子を放射させてアルゴンや水銀蒸気な
どの放電ガスを励起することが必要であり、また、点灯
中は熱陰極が電子やイオンによって高温に熱せられてエ
ミッタから電子を放射し点灯を継続するのである。そう
して、エミッタが消耗すると通常の点灯電圧では電子放
射ができなくなって始動困難になり、また点灯してもそ
の継続が困難で立消えする。

しかして、エミッタの消耗の原因として次の３種の要因
が考えられる。

（ａ）始動時、特に電極の温度が低い場合に起るイオン
衝撃によってエミッタがスパッタすること。

（ｂ）高温によってエミッタが蒸発すること。

（ｃ）管内の不純ガス（Ｈ２，Ｃｏ、Ｈ，Ｏなど）と化
学反応をしてエミッタが消耗すること。

そうして、従来、この熱陰極放電灯が何回となく点滅さ
れ、長時間の使用に耐えられるようにするため、種々の
改ムがなされて来た。たとえば、特公昭２６−７８４６
号公報には熱陰極の周囲を酸化チタン系半導体からなる
円筒形シールドで包囲することによってエミッタのスパ
ッタによる消耗を防止し、かつ管壁黒化を少なくした熱
陰極放電灯が記載されている。しかしながら、このもの
は陰極から飛散または蒸発したエミッタを封入ガスによ
って反射して電極に戻す作用があるが、これだけではエ
ミッタの早期消耗防止には充分でなく今一段の改良が要
望されている。

また、本件発明者は先に熱陰極の側面を金属製箱形シー
ルドで充分な間隙を介して包囲するとともにこのシール
ドが陽極側になるようにシールドとフィラメントとの間
にダイオードを介した熱陰極放電灯を開発し、特願昭５
９−２４６２４１号として提案した。このものは陰極か
ら蒸発および飛散したエミッタをシールドによって機械
的に捕捉し、また電磁力によって陰極に押戻す作用があ
り、エミッタの消耗が少なく、かつ管壁黒化が少なく、
さらにシールドからの放電がほとんどない利点がある。

しかしながら、このものはシールドと陰極との間隙が大
きいので陰極の側面からも放電するため、エミッタの早
期消耗防止には未だ充分でなく、しかも、戻されたエミ
ッタが必ずしも飛散したと同じ陰極部位に被着するとは
限らず、エミッタの局部的減耗のため寿命延長には未だ
不充分で、さらに一段の改良が望まれている。

〔発明の目的〕

本発明は陰極のエミッタの消耗を減らし、かつ管壁黒化
を防止して寿命を延長した熱陰極放電灯を提供すること
を目的とする。

〔発明の概要〕

熱陰極の周囲に陰極の放電方向を開放しかっこの方向を
軸として陰極の側面を放電不可能に包囲し、フィラメン
トと電気的に接続された筒形導電性シールドを設けたこ
とによって、シールドの開放方向の陰極面を放電面とし
、この放電面から飛散または蒸発したエミッタを電磁力
によってもとの放電面に帰還させることによりシェミッ
タの消耗と管壁黒化を防止して長寿命にしたものである
。

〔発明の実施例〕

本発明の詳細を第１図および第２図に示す蛍光ランプを
例にして説明する。■は直管形バルブ。

■、■はこのバルブ（ト）の両端部に封装された１対の
熱陰極、■、■はこれら熱陰極■、■を包囲するシール
ドである。

上記バルブのはガラス管内面に蛍光膜（１１）を形成し
、かつ両端面はステム（１２）、　（１２）で閉塞し、
このステム（１２）　、　（１２）を貫通して内導線（
１３）　、　（１３）を導入するとともにサポート（１
４）、　（１４）を植設しである。そうして、バルブ■
内にはアルゴンなどの始動ガスとともに適量の水銀が封
入しである。

上記熱陰極■はタングステンなどの高融点金属からなる
ダブルへリカルコイルフィラメント（２１）表面をエミ
ッタ（２２）で被覆したものでレグ部（２２）を内導線
（１３）に溶接、かしめなどの手段で接続して、端面を
互いに対向し、この端面が放電面（２４）をなす。

上記シールド（３）はニッケル板、ニッケルめっき鉄板
、ニッケル・鉄合金板などからなる円筒で、両端面が開
放され、熱陰極（２）のコイルの側面をはとんど隙間な
く包囲してサポート（１４）に支持されてる。そうして
シールド（３）が陽極側になるように、シールド■と内
導線（１３）とをダイオード（３１）を介して電線（３
２）で接続しである。また、シールド■の開放端（３３
）からフィラメント（２１）の先端迄の距離をΩ■、開
放端（３３）の内径をｄｍ＋＋とすればＱ／ｄは０．２
〜１．５の範囲内にある。

つぎに、この蛍光ランプの作用を説明する。このランプ
に通電すれば、熱陰極■のフィラメント（２１）が発熱
し、この熱によって放電面（２４）から電子が放射され
て両電極■、■間に放電が生起し、発光する。

しかして、本蛍光ランプは熱陰極■の放電面（２４）が
開放されているが、側面はシールド■でほとんど隙間な
く包囲されているので、熱陰極■側面では全く放電が生
起せず、したがってエミッタ（２２）はこの側面ではほ
とんど蒸発も飛散もしない。

また、放電面（２４）では電子やイオンの流入により高
温点いわゆるホットスポットを生じ、エミッタ（２２）
が蒸発や飛散をするが、シールド■が常に陽極になって
いるので、飛散したエミッタ粒子（２５）は始動ガスや
水銀蒸気との衝突に加えて電磁力によっても引き戻され
放電面（２４）に帰還する。したがって、放電面（２４
）のエミッタ（２２）の消耗が少なく、また、管壁黒化
も少ない。また、シールド■内面は飛散したエミッタ粒
子（２５）が一部付着するが、シールド■は陰極になる
ことがないのでシールド■内面から放電することがない
。

このように１本蛍光ランプの熱陰極■は蒸発や飛散した
エミッタ粒子（２５）が始動ガスや水銀蒸気との衝突に
加えて、シールド■の電磁力によっても引き戻されるの
で、従来の始動ガスや水銀蒸気との衝突のみによる反射
に比較して帰還率が格段に向上した。また、引き戻され
たエミッタ粒子（２５）はほとんど全部が放電面（２４
）に帰還するので、この理由からも帰還率が向上し、寿
命が１．２倍以上に延長された。

このような効果を得る条件として、Ｑとｄの寸法を適切
に選ぶことが大切である。ここでΩ／ｄの比をとると、
　Ｑ／ｄが０．２未満であると蒸発や飛散したエミッタ
粒子（２５）の帰還率が低く、従来の熱陰極の側面から
充分な距離を置いてシールドを配設した場合と比へて有
意差がほとんどなく、また、Ｑ／ｄが１．５より大きい
と始動電圧が高く、点灯が困菫になる。　この理由によ
りＱ／ｄが０．２〜１．５の範囲にあることが好ましい
。

つぎに、他の実施例を第３図に示す。このものはシール
ド■を上述の金属板で構成し、かつシールド（３）の内
面および開放端（３３）の外面をガラス。

セラミクスなどの電気絶縁層（３４）によって被覆され
、かつシールド■と内導線（１３）とを電線（３２）で
接続したものでその他同一部分には同一符号を付して説
明を略す。

このものはシールド■がフィラメント（２１）と同電位
であるので、放電面（２４）から蒸発や飛散したエミッ
タ粒子（２５）が始動ガスや水銀蒸気との衝突による反
射のほか電磁力によっても引き戻されるので、エミッタ
粒子（２５）の帰還率が高く、しかも帰還した粒子（２
５）が放電面（２４）以外の陰極０部分に付着しないの
で、寿命延長の効果が大きい。また、シールド■は陰極
■と同電位であるが、その内面が絶縁層（３４）で被覆
されているので、エミッタ粒子（２５）が付着してもこ
こで放電することがない。なお５本実施例においてシー
ルド開放端（３３）とフィラメント（２１）の先端迄の
距離Ｑおよびシールド開放端（３３）の内径ｄは絶縁層
（３４）の厚さを加えないものとし、その適値は前述の
実施例と同様である。

なお、前述の実施例においてはいずれも熱陰極をダブル
ヘリカル形に構成したが、本発明はこれに限らず、既知
の他の形のものでもよいが、いずれの場合にもシールド
は放電面を開放し、この放電方向を軸とする陰極側面を
全く間隙がないか、または放電不能な狭い間隙を介して
包囲すればよい。さらに、シールドは金属に限らず、導
電性セラミクスなどでもよい。

また、本発明は殺菌灯など他の熱陰極放電灯にも適用で
きる。

〔発明の効果〕

本発明の熱陰極放電灯は高融点金属製フィラメントにエ
ミッタを被着してなる熱陰極にこの陰極の放電方向を開
放しかつこの方向を軸とし熱陰極の側面を放電不可能に
包囲しかつフィラメントと電気的に接続した筒形導電性
シールドを設けたので、熱陰極はシールドから開放され
た放電面だけで放電し、この放電面から蒸発または飛散
したエミッタ粒子が始動ガスや水銀蒸気との衝突による
ほかシールドからの電磁力によっても引き戻されしかも
引き戻されたエミッタ粒子がほとんど放電面に帰還する
ので帰還率が極めて高く、エミッタの消耗と管壁黒化が
少なく、長寿命になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱陰極放電灯の一実施例の断面図、第
２図は同じく要部拡大断面図、第３図は他の実施例の要
部拡大断面図である。 ■・・・バルブ　　　　　■・・・熱陰極■・・・シー
ルド代理人　　弁理士　　井　上　−男ｊ富　３　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）管形バルブと、高融点金属製フィラメントにエミ
ッタを被着してなり上記バルブの端部に封装された熱陰
極と、この熱陰極の放電方向を開放しかつこの方向を軸
とし上記熱陰極の側面を放電不可能に包囲し上記フィラ
メントと電気的に接続された筒形導電性シールドとを具
備したことを特徴とする熱陰極放電灯。
（２）熱陰極の側面がシールド内面に接していることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱陰極放電灯。
（３）シールが円筒形をなし、その内径をｄｍｍ、上記
シールドの先端と熱陰極コイルの先端との距離をｌｍｍ
としたき、ｌ／ｄ＝０．２〜１．５であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱
陰極放電灯。
（４）シールドが陽極側になるように上記シールドとフ
ィラメントとの間にダイオードを介挿したことを特徴と
する特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
載した熱陰極放電灯。
（５）シールドは少なくとも内面が電気絶縁層によって
被覆されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
ないし第３項のいずれかに記載した熱陰極放電灯。