JP2000164170A - 電極および放電ランプならびに照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容器内に粒子状の熱電子放射体を収納した熱
陰極を備えた放電ランプにおいても、変化率の大きな調
光を行うことかできる放電用の電極およびこの電極を封
装した放電ランプならびに照明装置を提供することを目
的とする。 【解決手段】 前面側が開口し基端側が閉塞した容器７
と、この容器７内に収納された、１０μｍ〜５００μｍ
の範囲に粒径が分布するとともにこの分布内において平
均粒径値に２つ以上のピークを有する粒子状の熱電子放
射体６Ｓ，６Ｌとを備えている電極３およびこの電極３
を用いた放電ランプ１ならびに照明装置９である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、調光を行う放電ラ
ンプに用いられる電極およぴ放電ランプならびに照明装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放電ランプ用の電極を大きく分けると熱
陰極と冷陰極とがある。このうち熱陰極としては、たと
えばタングステンからなるフィラメント線を巻回したコ
イルに、遷移金属とバリウムを含むアルカリ土類金属酸
化物とからなる易電子放射物質をを塗布したものが多用
されている。

【０００３】また、他の熱陰極としては、たとえばアル
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
テンに含浸したものが知られている。

【０００４】一方、近年、省資源、省エネルギー化がす
すめられ蛍光ランプなど一般照明用の放電ランプをはじ
め、ファクシミリやファックスなどのＯＡ機器や液晶テ
レビなどの映像機器に装着されるバックライト用の放電
ランプも、高効率化やバルブの細管（小形）化が図られ
るとともにその需要も増加している。

【０００５】ところが、これら上述の熱陰極の場合、前
者のコイル電極は、バルブが細径のためコイル長が短く
なり易電子放射物質を多量に保持できず、満足する寿命
が得られないとともに細線のため耐振強度的にも弱かっ
た。また、後者の多孔質タングステン電極は、高圧放電
ランプなどで大電流型のもので用いられているが製造が
難しく、また、蛍光ランプなどの低圧放電ランプで使う
小電流領域では熱陰極として安定した動作が得られない
などの問題があった。

【０００６】このように上記の熱陰極では、放電ランプ
のバルブの細管化を図ることができないため、ニッケル
あるいはアルミニウム・ジルコニウム合金などの金属か
らなる冷陰極が使用されているが、この冷陰極は陰極降
下損失が多く、ランプ電流が大きくとれなかった。

【０００７】そこで、放電ランプの小形化を図るととも
にランプ電流を大きくとる手段として、たとえば特開平
１−６５７６４号公報、特開平６−３０２２９７号公報
や特表平９−５０７９５６号公報などに記載の熱電極が
開発されている。これら公報記載の熱陰極は、前面側が
開口した有底円筒状の容器内に、半導体磁器の粒子から
なる熱電子放射体を備えている。

【０００８】そして、この公報の記載によれば熱電子放
射体を粒子状とすることで熱電子放射体の熱容量が容器
に比べて低くなり、グロー放電時に熱電子放射体が集中
的に昇温するため、この部分からの熱電子放出を容易に
してアーク放電への移行が促進されている。このような
電極は、従来のフィラメントコイルに電子放射物質を塗
布した構造の電極に比べ、電流密度を大きくとれるとと
もに電極外径を細くでき、バルブの細管化が図れる放電
ランプを提供できる利点を有する。

【０００９】しかし、この熱陰極からなる電極を用いた
放電ランプは、安定なアークスポットを形成できる電流
域が限られており、ランプ電流を定格電流よりも絞った
場合に、放電が不安定となってランプが立ち消えするた
め、明るさの変化ができる調光システムを備えた照明に
は不向きで使用できなかった。

【００１０】また、従来のフィラメントコイルに電子放
射物質を塗布した構造の熱陰極を備えたランプは、フィ
ラメントコイルにランプ電流に応じた外部予熱を加える
ことによって、調光が可能である。

【００１１】そして、上記の容器内に半導体磁器の粒子
状の熱電子放射体を備えた熱陰極は、比較的粒度が揃っ
ていると均一な放電が持続でき、１個の粒子ないしは２
〜３個の小数個の粒子に同時にアークスポットが形成さ
れたときに、最も安定なアーク放電が得られることが知
られている。

【００１２】また、アークスポットが複数個の半導体磁
器の粒子にまたがって形成されているようなときには、
アークスポットが頻繁に移動し、長期に亘って安定なア
ーク放電が維持できなくなり、電極の寿命を早めたり、
バルブ内壁の早期黒化を招く。また、アークスポットが
半導体磁器の粒子の一部に形成されているようなとき
は、熱電子を放出するために十分な熱が得られずに、グ
ロー放電に移行しやすく、同様に電極の寿命を早めた
り、バルブ内壁に早期黒化を生じる。

【００１３】放電ランプにおいては、熱電子放射体を構
成する半導体磁器材料、バルブ内に封入する希ガスの種
類や圧力などが決まれば、安定なアークスポットを生じ
させるための、半導体磁器材料からなる粒子の粒径はほ
ぼ一意に決められる。

【００１４】しかし、この条件で安定なアークスポット
を形成することはできるが、その電流範囲は限られてし
まう。たとえば直管状の外径が約４ｍｍ、全長が約３０
０ｍｍのガラスバルブの両端内部に電極間距離約２６０
ｍｍで上記熱陰極を対向して配設するとともに、このガ
ラスバルブ内に放電媒体であるアルゴンガス（Ａｒ）を
約７０Ｔｏｒｒと水銀を封入した蛍光ランプは、安定し
たアークスポットが形成できる電流範囲は２０〜３０ｍ
Ａ程度である。このため、複写機の読取り用光源など変
化率の大きな調光が行われる機器に使用されるランプと
しては不向きで使用できなかった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みなされたもので、容器内に粒子状の熱電子放射体を
収納した熱陰極を備えた放電ランプにおいても、変化率
の大きな調光を行うことかできる放電用の電極およびこ
の電極を封装した放電ランプならびに照明装置を提供す
ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
電極は、前面側が開口し基端側が閉塞した容器と、この
容器内に収納された、１０μｍ〜５００μｍの範囲に粒
径が分布するとともにこの分布内において平均粒径値に
２つ以上のピークを有する粒子状の熱電子放射体とを具
備していることを特徴とする。

【００１７】アークスポットの生起に密接に関係する熱
電子放射体の粒径とランプ電流とを考慮したもので、粒
径が異なる２つ以上の複数径に分布したピークを有する
粒子状の熱電子放射体を用いることによって、ランプ電
流に応じ安定したアークスポットを生起できる。

【００１８】また、蛍光ランプなどの低圧放電ランプで
一般に使用する電流範囲、たとえば１〜１０００ｍＡ程
度のランプでは熱電子放射体の粒径が、１０μｍ未満で
あるとアークスポットが頻繁に移動するので放電が不安
定となり、また、５００μｍを超えると熱電子放出する
のに十分な熱が得られずグロー放電に移行しやすいの
で、１０μｍ〜５００μｍの範囲がよく、好ましくは２
０μｍ〜３００μｍ程度がよい。また、１０μｍ未満や
５００μｍを超える粒径が正規分布の範囲内で混入して
いるのは支障なかった。なお、この粒径の測定はふるい
（篩）を用いる篩分析または他の分析法で行うことがで
きる。

【００１９】また、容器などからこの容器と電気的に接
続した導電体を対向する電極側に突出しておいてもよ
い。

【００２０】本発明の請求項２記載の電極は、粒子状の
熱電子放射体が、隣接するピークの平均粒径値差が１．
５倍以上あることを特徴とする。

【００２１】また、粒径のピークが多いほど種々の電流
に対処できるが、１種類の粒径でもカバーできる電流範
囲はある程度である。

【００２２】したがって、隣接する粒径のピークが近接
していると、１種類の粒径の場合と有意差がなく、ピー
クは幾つあってもよいがその平均粒径値差は１．５倍以
上あった方がよい。

【００２３】本発明の請求項３記載の電極は、容器が、
通電時に導電性を有することを特徴とする。

【００２４】電極の主体部である容器は、導電性を有す
る金属、半導体などの導電性セラミックスあるいはセラ
ミックスからなるものを用いることができるが、要する
に通電時温度が上昇したとき導電体であればよく、セラ
ミックスの場合には表面に金属体あるいは導電性の被膜
を形成しておけばよい。

【００２５】具体的な材料としては、比較的蒸気圧の低
いＮｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅなどの少な
くとも一種の金属あるいはこれらの金属の炭化物、窒化
物、けい化物やほう化物あるいは上記金属にＢａ、Ｓ
ｒ、ＣａやＴｈなどの酸化物からなる半導体物質が加え
られたものを用いることができる。そして、半導体物質
が加えられたものは、全体を金属で形成したものより熱
容量が小さいとともに熱が逃げにくく熱電子放射体の粒
子にアークスポットが形成し易くなる。

【００２６】また、母結晶（ＢａＴｉＯ₃ 、ＢａＺｒＯ
₃ など）に添加剤（Ｔａ2 Ｏ₃ ）が加えられるなどして
得られた半導体セラミックスからなるものであってもよ
い。この容器は、常温では導電体としての作用はない
が、温度が高くなると電気伝導度が上がって電流をよく
通流する。そして、一旦電流を通流すると抵抗値がます
ます下がって容器は高温となり、容器内に収納された熱
電子放射体の活性化を促して放電を維持させることがで
きる。

【００２７】また、容器自体が導電体でなくても、容器
内に収納された熱電子放射体と電気的な接続がなされる
よう、容器の表面に通電時に導電性を呈する金属板や金
属、金属炭化物、金属窒化物などの被膜が形成してあっ
てもよい。

【００２８】そして、これら材料を用いることにより通
電時に良導体として働き、内部に収納している熱電子放
射体への通流が十部に行え、アークスポットが形成され
易く良好な電子放射が得られる。

【００２９】本発明の請求項４記載の電極は、容器また
は／および熱電子放射体の粒子が、アルカリ土類金属、
遷移金属および希土類金属のうちの少なくとも一つの酸
化物を主体としたものから形成されていることを特徴と
する。

【００３０】容器と熱電子放射体の両者か一方の材料
が、たとえばＢａ、Ｓｒ、ＣａやＴｉ、Ｔａ，Ｚｒなど
の酸化物（ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、Ｂａ₄ Ｔｉ
₂ Ｏ₉ 、ＢａＴａＯ₃ 、ＳｒＴｉＯ₃ 、ＳｒＺｒＯ₃ な
ど）を主体としたものやＢａＣｅＯ₃などの希土類金属
（Ｃｅ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、ランタノイドなど）の酸化物
を主体としたものからなる。そして、上記請求項３に記
載したと同様な作用を奏する。

【００３１】また、これら材料は低い仕事関数をもつの
で、陰極降下損失が少なく、また、大気成分と反応しな
いので、製造が容易になるなどの作用を奏する。

【００３２】本発明の請求項５記載の電極は、容器また
は／および熱電子放射体の粒子が、その表面の少なくと
も一部に、アルカリ土類金属、遷移金属および希土類金
属のうちの少なくとも一つの炭化物または／および窒化
物からなる被膜が形成してあることを特徴とする。

【００３３】容器と熱電子放射体の両者か一方の表面
に、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｎｂ、ＨｆやＷなどの炭化物
（ＴｉＣなど）や窒化物（ＴｉＮ、ＺｒＮなど）からな
る高融点物質の被膜を形成しておくことにより、電極物
質特にエミッション（電子放射）に寄与するアルカリ土
類金属がイオンスパッタリングによって飛散や蒸発する
のを低減することができる。

【００３４】本発明の請求項６記載の放電ランプは、ガ
ラスバルブと、このバルブ内に封装された放電媒体およ
び上記請求項１ないし５のいずれか一に記載の電極とを
具備していることを特徴とする。

【００３５】請求項１ないし請求項５に記載の作用を有
する電極を封装した放電ランプは、上記請求項１ないし
請求項５に記載したと同様な作用を奏する。

【００３６】本発明の請求項７記載の放電ランプは、ガ
ラスバルブの表面に蛍光体被膜が形成してあることを特
徴とする。

【００３７】蛍光ランプなどに適用して上記請求項６に
記載したと同様な作用を奏する。

【００３８】本発明の請求項８記載の照明装置は、筐体
と、この筐体に収容された上記請求項６または７に記載
の放電ランプと、この放電ランプを支持する支持部材と
を具備していることを特徴とする。

【００３９】請求項６および請求項７に記載の作用を有
する放電ランプを装着した照明装置は、上記請求項６お
よび請求項７に記載したと同様な作用を奏する。

【００４０】また、この照明装置は、複写機やファクシ
ミリなどの原稿読取用、液晶表示装置、液晶テレビや装
飾装置などのバックライト用などのＯＡ機器あるいは通
常の照明用の器具や灯具などとして広く使用できる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電極および放電ラ
ンプの一実施の形態を図１ないし図４を参照して説明す
る。

【００４２】図１は放電ランプを示す一部を切欠した断
面平面図、図２は熱陰極を示す縦断面図、図３は図２の
上面図、図４は熱電子放射体の粒度分布のグラフであ
る。

【００４３】図において１は放電ランプたとえば蛍光ラ
ンプで、このランプ１は、直管状の全長が約３００ｍ
ｍ、外径がたとえば３ないし１５ｍｍ、ここでは約４ｍ
ｍの透光性容器となるガラスバルブ２の両端内部には電
極としての熱陰極３、３が対向して配設されるとともに
端部にこの熱陰極３、３と接続したリード線４、４がそ
れぞれ気密に封着されている。

【００４４】また、このガラスバルブ２内には放電媒体
である希ガスたとえばアルゴンガス（Ａｒ）が約７０Ｔ
ｏｒｒと水銀が封入されている。なお、熱陰極３、３間
の距離は、約２６０ｍｍに設定されている。さらに、ガ
ラスバルブ２の内または外壁面には、蛍光体被膜５が塗
布形成されている。

【００４５】また、上記各熱陰極３は、熱電子放射体６
を充填した容器７とこの容器７を保持する保持具８およ
びこの保持具８を支持するとともに電気的な接続をなす
リード線４とから構成されている。（なお、熱陰極とし
てはリード線を含まない場合もある。）上記容器７は、
タンタルＴａやジルコニウムＺｒなどを主体とする導電
性物質からなり、円形の底面と前面側に開口部７１を有
する有底円筒（カップ）状をなしているとともに外側面
に円周状に凹部７２が形成してある。また、保持具８は
ニッケル製で、上記容器７を受容する円形の底面と開口
部８１を有する有底円筒（カップ）状をなしていて、上
記容器７の凹部７２内に保持具８の開口部８１の周縁が
挿入され過締めることにより一体化して、両者は機械的
および電気的に接続され、容器７が保持具８に同軸的に
取り付けられた構成となっている。また、この保持具８
の底面のほぼ中央にはリード線４が溶接などの手段で接
続されている。

【００４６】また、７８は容器７外表面の凹部７２より
下面側および保持具８の内表面に被覆された酸化アルミ
ニウム、酸化珪素、酸化ジルコニウムや酸化タンタルな
どの金属酸化物の少なくとも１種あるいは混合物を用い
て形成された絶縁体である。そして、熱陰極３を構成す
る上記容器７内には、バリウムとタリウムの酸化物Ｂａ
ＴａＯ₃ などの半導体磁器からなる粒子状の熱電子放射
体６が複数個充填収納されている。この容器７内に収納
された熱電子放射体６は平均粒径約３０μｍの比較的小
径の粒子６Ｓ、…のものと平均粒径約１００μｍの比較
的大径の粒子６Ｌ、…のものとの２種類を混合したもの
からなり、その粒度分布は図４に示すように粒径１０μ
ｍないし１５０μｍの範囲にあり、粒径のピークは約３
０μｍと粒径約１００μｍの２か所にある。この図４は
横軸に粒径μｍを、縦軸に粒子個数（相対値）を対比さ
せてある。（なお、本発明は粒径が１０〜５００μｍに
対し、図では横軸の粒径を約１６０μｍまで記している
が、ランプ電流が大きいランプは〜５００μｍ以上にす
る場合もある。） そして、電極としての上記構造の熱陰極３、３は、ガラ
スバルブ２内に封装され蛍光ランプ１として完成した
後、リード線４、４を電源に接続すると、導電体からな
る各保持具８、８を介して、この保持具８、８の開口部
８１の周縁が挿入されることにより支持と電気的な接続
がなされている導電体からなる容器７に電流が流れる。

【００４７】そして、対向配設してある熱陰極３、３間
に放電が生起し、この放電によりバルブ２の希ガスが電
離および励起されて紫外線を発生し、この紫外線が蛍光
体被膜８により可視光に変換され、この可視光がバルブ
２壁を透過して外部に放射される。

【００４８】この熱陰極３、３からの放電は、導電性の
容器７内に充填収納された熱電子放射体６のうち最表層
で開口部７１内壁面に接触している粒子から起こってい
る。これは熱電子放射体６が半導体磁器（セラミック
ス）で電気抵抗が大きいために電流が流れにくく、導電
体である容器７の内壁と接触しているかあるいは近接し
ている熱電子放射体６の粒子からアークスポットを生じ
る。このアークスポットは、熱電子放射体６を形成する
粒子から電子放射性物質が飛散消耗すると、隣接する粒
子へと移っていき放電が持続される。

【００４９】また、同軸的に重合された容器７の外表面
と保持具８の内表面との間には隙間ができ、この隙間が
ホローカソードの作用をしてこの部分に放電が回り込も
うとするが、絶縁体７８によりこの放電が阻止され、放
電が容器７の底面側に回り込まないため放電が安定す
る。

【００５０】その結果、熱電子放射体５の温度が適切に
上昇して点灯中にアークスポットが大きく移動すること
がなく放電に揺れのない、アークスポットが適切に形成
され安定した放電を維持できる。

【００５１】また、上記蛍光ランプ１は、グロー放電か
らアーク放電への移行時間が短く陰極降下電圧を低下で
き、発光効率の向上が図れるとともにイオン衝撃による
スパッタも低減できる結果、バルブ２内壁の黒化を防止
して長寿命化が図れる。

【００５２】そして、上記蛍光ランプ１は、調光回路装
置（図示しない。）を介して点灯する場合、調光を行わ
ないランプ電流が約３０ｍＡ程度のときは容器７内に収
納された熱電子放射体６のうち粒径が約１００μｍの比
較的大径の粒子６Ｌ、…の１個か２個のものにアークス
ポットが生起し安定した放電を維持する。しかし、粒径
が約３０μｍの比較的小径の粒子６Ｓ、…のものは、い
くつかの粒子に跨がってアークスポットが生起するので
蓄熱構造が崩れ、他の粒子にスポットが移動し易くな
る。したがって、結果的に粒径が約１００μｍの比較的
大径の粒子６Ｌに安定なアークスポットが生起する。

【００５３】また、この蛍光ランプ１を調光のため電流
を絞り約５ｍＡ程度として点灯すると、粒径が約３０μ
ｍの比較的小径の粒子６Ｓ、…の１〜２個のものにアー
クスポットが生起し安定した放電を維持する。しかし、
粒径が約１００μｍの比較的大径の粒子６Ｌ、…のもの
は、熱容量が約３０μｍの比較的小径の粒子６Ｓ、…の
ものに比べて大きいため、電流が約５ｍＡ程度と低いと
熱電子放出するために十分な熱量が得られない。したが
って、結果的には電子放出が容易な約３０μｍの比較的
小径の粒子６Ｓの方に安定なアークスポットが生起する
ことになる。

【００５４】また、図５ないし図６は本発明の電極であ
る熱陰極の他の実施の形態を示し、図５は熱陰極の上面
図、図６は容器内に収納された熱電子放射体の粒度分布
のグラフで、図中、図３および図４と同一部分には同一
の符号を付してその説明は省略する。

【００５５】この熱陰極３は、容器７内に収納された熱
電子放射体６は平均粒径約３０μｍの比較的小径の粒子
６Ｓ、…のものと、平均粒径約７０μｍの中径の粒子６
Ｍ、…のものと、平均粒径約１１０μｍの比較的大径の
粒子６Ｌ、…のものとの３種類を混合したものからな
り、その粒度分布は図６に示すように粒径１０μｍない
し１５０μｍの範囲にあり、粒径のピークは約３０μｍ
と、約７０μｍと、約１１０μｍの３か所にある。

【００５６】この熱陰極３を封装した蛍光ランプ１は、
調光回路装置（図示しない。）を介して調光点灯した場
合、調光を行わないランプ電流が約３０ｍＡ程度のとき
は熱電子放射体６のうち粒径が約１００μｍの比較的大
径の粒子６Ｌ、…の１個のものにアークスポットが生起
し安定した放電を維持できる。

【００５７】また、この蛍光ランプ１の調光時電流を絞
り約１５ｍＡ程度として点灯すると、粒径が約７０μｍ
の中径の粒子６Ｍ、…の１個のものにアークスポットが
生起し安定した放電を維持する。

【００５８】さらに、この蛍光ランプ１の調光時電流を
絞り約５ｍＡ程度として点灯すると、粒径が約３０μｍ
の比較的小径の粒子６Ｓ、…の１〜２個のものにアーク
スポットが生起し安定した放電を維持する上記実施の形
態と同様な作用効果を奏する。

【００５９】また、図７ないし図１１に本発明の電極で
ある熱陰極の他の実施の形態を示し、図中、図２および
図３と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略
する。

【００６０】図７に示す熱陰極３Ａは、保持具８の側面
から開口部８１側に向けて一対の延出部８２、８２が立
設形成されている。この延出部８２、８２は容器７の開
口部７１の上方において熱電子放射体６に臨んで内方に
ほぼ直角に折り曲げられた突出部８３を有する。

【００６１】この熱陰極３Ａは、折り曲げられた突出部
８３によって、容器７に損傷を与えることなく保持させ
ることができ容器７の軸方向への移動を阻止でき、ま
た、放電時など保持具８に熱膨脹が生じても容器７を保
持して、容器７が脱落することを防止できる。

【００６２】そして、この熱陰極３Ａは、突出部８３の
先端部が容器７の開口部７１上に熱電子放射体６に臨ん
で取り付けることにより、先端部でグロー放電が生ずる
と、先端部に電界の集中が起こり、この近傍に位置する
熱電子放射体６の粒子の温度上昇を促進して、熱電子放
射体６の粒子にアークスポットを容易に形成できるた
め、短時問でアーク放電に転移し、イオンスパッタリン
グも生じにくくなり、ガラスバルブ２の内面の黒化、電
極寿命の低下を防止できる。なお、突出部８３の先端部
は尖鋭なものの方が電界集中が起きやすいので、三角形
状、針状や円弧状でも角部を備えるなど鋭角部とするの
が望ましい。

【００６３】また、保持具８から延出する突出部８３は
保持具８と一体でも、保持具８とは別体に金属など導電
性のある板体や棒状体で形成し後で一体化したものでも
よく、また、突出部８３は一対の２つに限らず１つある
いは３つ以上形成されていてもよい。また、突出部８３
は容器７の上面と当接せず少々離間していてもよい。

【００６４】また、図８に示す熱陰極３Ｂは、上述した
板状の延出部７３や棒状体７７に代えて導電性を有する
金属線で縦横に編んだりあるいは金属板に多数個の透孔
を形成した網目状のメッシュ体８４を、容器７の前面の
開口部７１に熱電子放射体６を覆い閉塞するよう設けた
ものである。

【００６５】このように、導電性を有するメッシュ体８
４としても、上記の実施の形態の熱陰極と同様の作用効
果を得ることができる。

【００６６】また、図９に示す電極としての熱陰極３Ｃ
は、容器７が底面の中心に透孔（図示しない。）が形成
され、この透孔および容器７内に充填収納された熱電子
放射体６の粒子間を貫通して開口部７１のほぼ中心から
突出したタングステンＷ、モリブデンＭｏ、チタンＴ
ｉ、ニッケルＮｉやタンタルＴａなどで形成した電極棒
４Ａが配設されている。この電極棒４Ａはリード線４の
先端部が兼ねるものでも、リード線４に別体のものを溶
接などで接続形成したものであってもよい。また、電極
棒４Ａは容器７の中心を通らず偏心していてもよい。

【００６７】なお、このたとえば電極棒４Ａを兼ねるリ
ード線４は、容器７の透孔に溶接固定してある。また、
開口部７１から突出した電極棒４Ａの先端は鋭角に形成
しておいた方が、上述したと同様に放電が生起し易い。

【００６８】また、図１０に示す熱陰極３Ｄは、容器７
の中心軸に沿ってリード線４を兼ねる電極棒４Ａを立設
するとともにこのリード線４に分岐部４１を形成し、こ
の分岐部４１から電極棒４Ａとほぼ平行に複数本たとえ
ば４本の電極棒４Ｂ、…を枝別れ状に設け、いずれの先
端部も開口部７１より突出したものでてある。

【００６９】なお、これら電極棒４Ａ、４Ｂ、…の配置
は、電極棒４Ａを中心として等間隔に電極棒４Ｂ、…を
配置しても、不等間隔で配置してあってもよく、また、
その分岐本数も１本以上あればよい。

【００７０】そして、このように電極棒４Ａ、４Ｂ、…
を複数本設けることにより、電極棒４Ａ、４Ｂ、…の周
辺のみならずその先端部周辺の温度上昇も活発化し、熱
電子放射体６の全域にエミッシヨン領域が形成され、グ
ローアーク転移時問を短くすることができ、イオンスパ
ッタなどが生ずる時間も短くできる。また、１本の電極
棒４Ａや４Ｂ周辺の熱電子放射体５の粒子５１、…を使
い果たした後も、他の電極棒４Ａや４Ｂ周辺にアークス
ポットが形成されるので、長寿命になる。

【００７１】また、図１１に示す熱陰極３Ｅは、容器７
Ａの形状が前述したものと異なる。すなわち、前述した
ものはいずれも同径の円筒形状をしていたが、この容器
７Ａは底面側に比べ開口部７１側が大径に形成されてい
る。

【００７２】このように開口部７１側を大径の喇叭状に
形成した容器７Ａは、容器７Ａの外周と保持具８の開口
部８１とは接触状態で隙間が見掛上無くなっていて、こ
の隙間を通って両者間の空間に放電が回り込むことを防
止できる。

【００７３】また、この容器７Ａは、放電基点となるア
ークスポットが形成され易い前面側に多くの粒子からな
る熱電子放射体６を配置できることにより、この熱陰極
３Ｅを封装した放電ランプは、アーク放電が安定して点
灯時にちらつきなどの発生がなく、長寿命化できる。

【００７４】さらにまた、図１２は本発明に係わる照明
装置９の実施の形態を示す斜視図である。図１２におい
て９１は筐体で、この筐体９１内には反射鏡９２、蛍光
ランプ１を支持するソケットなどの支持部材９３、９３
（１っは図示していない。）や点灯回路装置９４が設け
られている。

【００７５】この照明装置９は、調光回路装置を備えた
複写機の原稿読取や液晶表示装置のバックライトに用い
られて、この装置に装着された放電ランプが安定した調
光が行えるとともに高い発光特性が得られ長期間に亘り
ランプの交換が不要で保守が容易とできる。

【００７６】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。たとえば電極である熱陰極を構成する
容器は、上述した導電性を有する金属からなっていて
も、導電性を有する金属に半導体磁器物質が混入された
いわゆるセラミックスからなっていてもあるいは半導体
磁器物質からなりその表面に導電性が付与されたもので
あってもよい。要するに、通電時に電気伝導度が上がり
内部に収納している熱電子放射体への電気的な通流が十
分に行えるものであれば適用できる。

【００７７】また、上記容器を形成する具体的材料とし
ては導電性を有する、ニッケルＮｉ、タンタルＴａ、チ
タンＴｉ、ジルコニウムＺｒ、タングステンＷ、モリブ
デンＭｏ、レニウムＲｅなどの少なくとも一種の金属あ
るいはこれらの金属の炭化物、窒化物、けい化物やほう
化物あるいは上記金属にバリウムＢａ、ストロンチウム
Ｓｒ、カルシウムＣａやトリウムＴｈなどの酸化物から
なる半導体物質が加えられたものであってもよい。

【００７８】また、容器材料は、上記のほか母結晶（Ｂ
ａＴｉＯ₃ 、ＢａＺｒＯ₃ など）に添加剤（Ｔａ
₂ Ｏ₃ ）が加えられるなどして得られたいわゆる半導体
セラミックスからなるものであって、昇温時に電気伝導
度が上がるとともに１４００℃程度の耐熱的があればよ
い。また、容器自体には導電性がなくても容器の表面に
導電性を呈する金属板や金属、金属炭化物、金属窒化物
などの被膜を形成したものであってもよい。

【００７９】また、保持具も、ニッケルＮｉ、タンタル
Ｔａ、チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒ、アルミニウムＡ
ｌやタングステンＷなどの金属のうちの少なくとも一種
を含む材料で形成されていればよく、また、これら物質
の窒化物あるいは酸化物のうちの少なくとも一種が含ま
れているとよい。

【００８０】また、この保持具は容器の外側面および底
面のほぼ全面を覆って保持するカバー構造に限らず、フ
レームなど支柱構造のものであってもよい。

【００８１】また、熱電子放射体は、バリウムＢａ、ス
トロンチウムＳｒ、カルシウムＣａやトリウムＴｈ、チ
タンＴｉ、タリウムＴａ，ジルコニウムＺｒなどの酸化
物（ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、Ｂａ₄ Ｔｉ₂ Ｏ₉ 、Ｂａ
ＴａＯ₃ 、ＳｒＴｉＯ₃ 、ＳｒＺｒＯ₃ など）を主体と
したものやＢａＣｅＯ₃ などの希土類金属（セリウムＣ
ｅ、スカンジウムＳｃ、イットリウムＹ、ランタンＬ
ａ、ランタノイドなど）の酸化物を主体としたものを用
いることができる。

【００８２】また、熱電子放射体は、上記のほか母結晶
（ＢａＴｉＯ₃ 、ＢａＺｒＯ₃ など）に添加剤（Ｔａ₂
Ｏ₃ ）が加えられるなどして得られた半導体セラミック
スからなるものを用いることができる。

【００８３】また、上記容器や熱電子放射体の粒子の表
面にチタンＴｉ、ジルコニウムＺｒ、タンタルＴａ、ニ
オブＮｂ、ハフニウムＨｆやタングステンＷなどの炭化
物（ＴｉＣ、ＴａＣなど）や窒化物（ＴｉＮ、ＺｒＮな
ど）からなる高融点物質の被膜を形成しておくことによ
り、電極物質特にエミッション（電子放射）に寄与する
アルカリ土類金属がイオンスパッタリングによって飛散
や蒸発するのを低減することができる。

【００８４】また、放電ランプは蛍光ランプに限らず、
紫外線放射ランプなど他の放電ランプにも適用が可能で
ある。また、放電ランプは希ガス発光するランプでもよ
く、放電媒体として水銀が封入されていなくてもよい。
また、ガラスバルブの形状は直管形状のものに限らず、
Ｕ字形状、Ｗ字形状や環形状などに屈曲したものあるい
は板形状のバルブを用いるランプであってもよい。

【００８５】さらに、照明装置は実施の形態の構成に限
らず、形状や構成などは種々の変形が可能である。ま
た、ここで表す筐体とはランプなどを収容する箱状のも
のに限らずランプや支持部材などが露出して取り付けら
れる板状などのものを包含する。また、照明装置は点灯
回路装置や反射鏡は別体として設けてもよく必須のもの
ではない。

【００８６】

【発明の効果】請求項１の記載によれば、容器内に収納
された熱電子放射体が粒径に複数のピーク値があり、ラ
ンプ電流に応じたピークにある粒径の熱電子放射体の温
度を上昇させてアークスポットを生起させることができ
る。したがって、電流制御により調光を行う放電ランプ
に適用して、安定したアーク放電と調光を行うことがで
きるとともに電極材料としてバルブ内壁の黒化が少な
く、管璧の温度上昇の少ない電極を提供できる。

【００８７】請求項２の記載によれば、平均粒径のピー
ク値を限定することによって、電流値に対応した粒径の
熱電子放射体を作用させることができ、上記請求項１に
記載と同様の効果を奏する。

【００８８】請求項３の記載によれば、容器を導電性の
金属、半導体磁器などで形成するほか、容器の表面に金
属体や被膜などの導体を形成しておくことによってもア
ークスポットの形成を容易にできる。

【００８９】請求項４の記載によれば、容器または熱電
子放射体の粒子を金属や半導体などで形成したことによ
り、容器や熱電子放射体の粒子がイオンスパッタリング
によって飛散や蒸発するのを減少することができるので
バルブ内壁の黒化が少なく、長寿命な電極を提供でき
る。

【００９０】請求項５の記載によれば、上記請求項４に
記載の容器または熱電子放射体の粒子の表面に、さらに
耐熱性を有する被膜を形成したことにより、容器や熱電
子放射体の粒子がイオンスパッタリングによって飛散や
蒸発するのを低減することができる長寿命な電極を提供
できる。

【００９１】請求項６の記載によれば、バルブの少なく
とも一端に設けられた請求項１ないし５いずれか一記載
の電極を具備しているので、請求項１ないし５記載のそ
れぞれの効果を奏する、安定したアーク放電と調光が行
える高い発光特性およびバルブ内壁の黒化が少なく、か
つ、長寿命の放電ランプを提供することができる。

【００９２】請求項７記載の放電ランプによれば、蛍光
ランプに適用して上記請求項６記載と同様な効果を奏す
ることができる。

【００９３】請求項８記載の照明装置によれば、請求項
６および７記載の効果を奏する放電ランプを用いること
によって、調光ならびに発光特性および寿命特性を向上
することができるとともに保守作業を容易化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の蛍光ランプを示す一部を
切欠した断面平面図である。

【図２】本発明の実施の形態の電極である熱陰極を示す
縦断面図である。

【図３】図２に示す熱陰極の上面図である。

【図４】本発明の実施の形態の電極である熱陰極の容器
内に収納された熱電子放射体の粒度分布を示すグラフで
ある。

【図５】本発明の他の実施の形態の電極である熱陰極を
示す上面図である。

【図６】本発明の他の実施の形態の電極である熱陰極の
容器内に収納された熱電子放射体の粒度分布を示すグラ
フである。

【図７】本発明の他の実施の形態の電極である熱陰極を
示す斜視図である。

【図８】本発明の他の実施の形態の電極である熱陰極を
示す上面図である。

【図９】本発明の他の実施の形態の電極である熱陰極を
示す斜視図である。

【図１０】本発明の他の実施の形態の電極である熱陰極
を示す斜視図である。

【図１１】本発明の他の実施の形態の電極である熱陰極
を示す縦断面図である。

【図１２】本発明の実施の形態の照明装置を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１：放電ランプ（蛍光ランプ） ２：ガラスバルブ ３、３Ａ〜３Ｅ：熱陰極（電極） ４：リード線 ４Ａ：電極棒 ６：熱電子放射体 ６Ｓ：小径の粒子 ６Ｍ：中径の粒子 ６Ｌ：大径の粒子 ７：容器 ９：照明装置 ９１：筐体 ９２：支持部材

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前面側が開口し基端側が閉塞した容器
   と；この容器内に収納された、１０μｍ〜５００μｍの
   範囲に粒径が分布するとともにこの分布内において平均
   粒径値に２つ以上のピークを有する粒子状の熱電子放射
   体と；を具備していることを特徴とする電極。
2. 【請求項２】 上記粒子状の熱電子放射体は、隣接する
   ピークの平均粒径値差が１．５倍以上あることを特徴と
   する請求項１に記載の電極。
3. 【請求項３】 上記容器は、通電時に導電性を有するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の電極。
4. 【請求項４】 上記容器または／および熱電子放射体の
   粒子は、アルカリ土類金属、遷移金属および希土類金属
   のうちの少なくとも一つの酸化物を主体としたものから
   形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のい
   ずれか一に記載の電極。
5. 【請求項５】 上記容器または／および熱電子放射体の
   粒子は、その表面の少なくとも一部に、アルカリ土類金
   属、遷移金属および希土類金属のうちの少なくとも一つ
   の炭化物または／および窒化物からなる被膜が形成して
   あることを特徴とする請求項４に記載の電極。
6. 【請求項６】 ガラスバルブと；このバルブ内に封装さ
   れた放電媒体および上記請求項１ないし５のいずれか一
   に記載の電極と；を具備していることを特徴とする放電
   ランプ。
7. 【請求項７】 上記ガラスバルブの表面に蛍光体被膜が
   形成してあることを特徴とする請求項６に記載の放電ラ
   ンプ。
8. 【請求項８】 筐体と；この筐体に収容された上記請求
   項６または７に記載の放電ランプと；この放電ランプを
   支持する支持部材と；を具備していることを特徴とする
   照明装置。