JPH04284348A - 無電極形低圧放電灯 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、暗黒中での始動特性を
改善した無電極の低圧放電灯に関する。

【０００２】

【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。

【０００３】しかし、外部からの光が届かない暗黒雰囲
気中に放電灯を留置いた場合は、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−シング内でランプを使用する
場合は自然界の宇宙線も届かなくなる場合が多く、初期
電子は期待できない。

【０００４】そして、熱電子で始動する場合は、発光管
内に熱熱電子を放出する電極が必要であり、また熱電子
を放射し易い物質を塗布し、これを加熱して熱電子の供
給を行うので、電極構造およびランプ構造が複雑になる
。

【０００５】従来において、低圧放電灯の始動特性を改
善するために、内部電極に６３Ｎｉや１４７　Ｐｍなど
のような放射性同位元素（ＲＩ）を設けるか、内部電極
にＣａＯを塗布し、外部光を照射することにより初期電
子を放出する提案がなされている。

【０００６】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込む必要があるため構造
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
る不具合がある。しかもこれらの対策は、発光管の内部
に電極を設けたタイプ、例えば熱陰極あるいは冷陰極低
圧放電灯の場合である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら最近、表
示装置のバックライト等に、発光管の内部に電極を設け
ずに外部に設け、この外部電極に高周波電力を供給して
発光管内の放電ガスを電離、励起させて発光させるよう
にした外部電極形、つまり無電極形ランプが採用される
傾向にある。このような無電極形低圧放電灯は、発光管
内に電極が要らないから構造が簡単になり、製造が容易
になる等の利点をもつ。

【０００８】しかしながら、このような無電極形低圧放
電灯は、放電空間に電子を放出する電極等の金属が存在
しないため暗黒中での始動特性が良くない。すなわち、
内部に電極を設けたランプの場合、始動性が困難であっ
ても、電極およびリード線等のような導電性金属が発光
管内に露出しているため、金属格子欠陥が消滅するとき
に僅かであっても電子が放出される場合があるが、無電
極形低圧放電灯の場合は、発光管内に電極およびリード
線等のような導電性金属が露出していないので、上記金
属格子欠陥の消滅による電子すら期待することはできな
い。このため、内部電極をもつランプよりも一層始動特
性が良くない不具合がある。

【０００９】特に、発光管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、すなわちキセ
ノン放電灯の場合は、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、始動に時間を要す
る傾向が強い。

【００１０】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするのは、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が改善される無電極形
低圧放電灯を提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、発光管内に放
電ガスを封入するとともに、この発光管の外部に外部電
極を設け、この外部電極に高周波電力を印加して上記放
電ガスを励起させて発光させるようにした無電極形低圧
放電灯において、上記発光管の内部に放電空間に露出し
て、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る）、
例えば酸化アルミニウムや酸化マグネシウムを設けたこ
とを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明によると、発光管内に露出して設けたＥ
ｘｏ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。

【００１３】

【実施例】以下本発明について、図１に示す第１の実施
例にもとづき説明する。

【００１４】図１は液晶表示装置のバックライトなどに
使用される無電極形けい光ランプを示し、１は発光管バ
ルブである。本実施例の発光管１は直管形をなしており
、外径が９．５ｍｍ、内径が８．０ｍｍ、全長が例えば
２７０ｍｍのガラスチューブが用いられている。

【００１５】発光管１の内面にはけい光体被膜２が形成
されている。このけい光体被膜２は、例えば各々ブルー
、ブリーン、レッドに発光領域を有するけい光体を混合
した３波長域発光形けい光体が使用されている。そして
、本実施例の場合、図１の（ｃ）図に示すように、上記
けい光体被膜２中に、Ｅｘｏ電子を放射する物質６が混
合されている。このＥｘｏ電子放射物質層６は、透光性
金属酸化物からなり、例えばアルミナＡｌ２　Ｏ３　、
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６としてアルミナ粉末がけい光体粉末に混
合され、発光管１の内面に塗布されている発光管１内に
は、所定量の水銀と、アルゴンなどのような希ガスが封
入されている。

【００１６】そして、発光管１の外面には、互いに対向
して外部電極３、４が形成されている。これら外部電極
３、４は例えば銀ペーストを発光管の軸方向に沿って帯
形状に塗布して形成されており、これら外部電極３、４
は高周波トランジスタインバ−タ回路のような高周波電
源５に接続されている。高周波電源５は１０３　〜１０
６　Ｈｚの高周波電力を発するようになっており、例え
ば上記発光管１に５０ｋＨｚで１３００Ｖの電力を付与
するようになっている。

【００１７】このような構造のけい光水銀放電灯は、高
周波電源５から外部電極３、４に周波数５０ｋＨｚ　、
１３００Ｖの高周波電力を供給することにより、発光管
１内に蒸発している水銀原子が電離、励起される。この
ため水銀から紫外線が放射され、この紫外線はけい光体
被膜２にて可視光に変換されて発光管１の外部に放射さ
れる。

【００１８】そして、このような構成のけい光水銀放電
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、発光管１内には、けい光体被膜２に
混合されたＥｘｏ電子放射物質６、例えばアルミナ粉末
が露出しており、このＥｘｏ電子放射物質６は常温で暗
黒中であっても高電界を付与することなく電子を放出し
ている。このため、このＥｘｏ電子が放電のきっかけと
なり、この放電灯を暗黒中でありながら、周囲が宇宙線
から遮断された空間であっても速やかに点灯させること
ができる。

【００１９】特に、Ｅｘｏ電子放射物質６は放電空間に
露出しているのでＥｘｏ電子を遮る部材がなく、Ｅｘｏ
電子が放電開始のきっかけに有効に機能し、内部電極や
リード線などのような金属が存在しないことにより金属
格子欠陥の消滅による電子の放出が期待できなくても確
実な始動を可能にする。

【００２０】このようなランプは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、内部電極が不要
であるから、構造が簡単で製造が容易であり、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。

【００２１】なお、上記実施例は放電ガスとして水銀蒸
気を利用するようにしたが、本発明はこれに限らず、放
電ガスとして水銀を封入せずに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
ンなどを封入した、無電極形キセノン放電灯であっても
よい。

【００２２】図１の構造の場合でキセノン放電灯を作っ
て実験したところ以下の結果が判明した。Ｅｘｏ電子を
混合しない従来形のキセノン放電灯と、図１の構造のよ
うにＥｘｏ電子をけい光体被膜２に混合した場合のキセ
ノン放電灯をそれぞれ２４時間暗黒中に留置きしておき
、これらを暗黒中で点灯させた場合の平均時間遅れを計
った。その結果、従来形のキセノン放電灯は８５秒の時
間遅れを生じたのに対し、図１のランプは０．３秒の時
間遅れであり、瞬時に点灯するもので、本発明の効果が
証明された。次に、図２に示す第２の実施例について説
明する。

【００２３】上記したキセノン放電灯の場合は、発光管
１の内面にけい光体被膜２を形成しない場合があり、こ
のようなランプにおいては図２に示すように、発光管１
の内面に直接Ｅｘｏ電子放射物質の被膜１０を形成して
もよい。Ｅｘｏ電子放射物質の被膜１０は、例えばアル
ミナにより形成する場合は、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、この懸濁液を発
光管１の内面に塗布し、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。

【００２４】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に発光管１を浸漬し、
これを引上げて乾燥後、焼成して内面にアルミナ膜とし
て形成することもできる。このような構造の場合につい
て、前記と同様の暗黒中での平均時間遅れを計ったとこ
ろ、０．００１秒の時間遅れであり、瞬時に点灯するこ
とが判った。次に、図３に示す第３の実施例について説
明する。

【００２５】この実施例は、発光管１の内面にけい光体
被膜２とＥｘｏ電子放射物質の被膜１０を連続して形成
したものである。この場合、けい光体被膜２は発光に有
効に寄与するように発光管１の直線部内面に形成される
のに対し、Ｅｘｏ電子放射物質の被膜１０は発光管１の
端部に位置して放電空間に露出して形成されることが好
ましい。さらに、図４に示す第４の実施例について説明
する。

【００２６】この実施例は、発光管１の内面にまづＥｘ
ｏ電子放射物質の被膜１０を形成し、この被膜１０の内
面にけい光体被膜２を重ねて形成したものである。この
場合、発光管１の端部ではけい光体被膜２を形成せずに
、Ｅｘｏ電子放射物質の被膜１０を放電空間に直接露出
させるようにしてある。

【００２７】これら、第３および第４の構造の場合は、
いづれも前記と同様の暗黒中での平均時間遅れを計った
ところ、０．００３秒の時間遅れであり、瞬時に点灯す
ることが確認されている。

【００２８】そして、内部電極を設けたランプの場合は
、放電空間に露出されたＥｘｏ電子放射物質が、飛散し
た電極物質により覆われ、Ｅｘｏ電子放射物質の機能低
下や寿命低下を招くが、外部電極形ランプの場合はこの
ような不具合の発生はない。

【００２９】すなわち、放電開始を迅速に行わせるため
、内部電極の近傍のバルブ内面にＡｌ２　Ｏ３　からな
るＥｘｏ電子放射物質を放電空間に露出して設けた内部
電極形けい光ランプの場合、点灯初期の段階で平均点灯
遅れ時間は０．０１秒であり、かつ点灯２０００時間後
の平均点灯遅れ時間は０．０５秒が測定された。これに
対し、図３に示す本発明の外部電極形ランプは、バルブ
端部の内面にＡｌ２　Ｏ３　からなるＥｘｏ電子電子放
射物質を放電空間に露出して設けてあり、この場合は点
灯初期の段階で平均点灯遅れ時間は０．００３秒であり
、かつ点灯２０００時間後の平均点灯遅れ時間は０．０
０７秒が測定された。

【００３０】したがって、内部電極を設けたランプの場
合に比べて本発明のような無電極形ランプの場合、飛散
した電極物質によりＥｘｏ電子の被膜が覆われることが
ないので、Ｅｘｏ電子放射物質の機能低下が少ない。な
お、Ｅｘｏ電子放射物質層は、アルミナＡｌ２　Ｏ３　
やマグネシアＭｇＯの外に、酸化亜鉛ＺｎＯや酸化鉛Ｐ
ｂＯであっても実施可能である。そして、発光管の断面
形状は円形、楕円形または長円形のいずれの場合であっ
てもよく、発光管の外観はＵ字、Ｗ字、環形などに屈曲
していてもよい。

【００３１】また、外部電極３、４は発光管１の外面に
直接接触したものに限らず、発光管から離れて一対の外
部電極が設けられ、これら外部電極間の高周波電界に発
光管を置いて発光させるようにしてもよい。

【００３２】そして、既に述べたが発光管内にキセノン
を主体とした放電ガスを封入した場合、すなわちキセノ
ン放電灯は、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、このようなキセノン放電灯
に適用して一層有効である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、発
光管内に設けた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。特に発光管の内部に導体となる
電極やリード線が存在しない外部電極タイプであるため
これら電極やリード線の金属格子欠陥の消滅による電子
の放出が期待できなくても、Ｅｘｏ電子放射物質が直接
放電空間に電子を放出するから、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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示し、（ａ）図は無電
極形けい光ランプの断面図、（ｂ）図は（ａ）図中Ａ−
Ａ線の断面図、（ｃ）図は（ａ）図中Ｃ部分の拡大した
断面図。

【図２】本発明の第２の実施例を示す無電極形キセノン
放電灯の断面図。

【図３】本発明の第３の実施例を示す無電極形けい光ラ
ンプの断面図。

【図４】本発明の第４の実施例を示す無電極形けい光ラ
ンプの断面図。

【符号の説明】

１…発光管、２…けい光体被膜、３、４…外部電極、５
…高周波電源、６、１０…Ｅｘｏ電子放射物質。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　発光管内に放電ガスを封入するととも
   に、この発光管の外部に外部電極を設け、この外部電極
   に高周波電力を印加して上記放電ガスを励起させて発光
   させるようにした無電極形低圧放電灯において、上記発
   光管内に露出して、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
   とする無電極形低圧放電灯。
2. 【請求項２】　　上記電子放射物質は酸化アルミニウム
   または酸化マグネシウムであることを特徴とする請求項
   １に記載した冷陰極放電灯。