(57)【要約】【課題】本発明では、電極の消耗が有意に抑制され、寿命を向上することが可能な放電ランプを提供することを目的とする。【解決手段】内部に希ガスが封入されたガラスバルブと、該ガラスバルブの内部に相互に平行に配置された第１および第２の電極とを有する放電ランプであって、前記第１の電極は、導電性マイエナイト化合物の層が設置された第１の本体部を有し、前記導電性マイエナイト化合物の層において、放電が生じるように構成、配置されることを特徴とする放電ランプ。【選択図】図２
2013105531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に希ガスが封入されたガラスバルブと、該ガラスバルブの内部に配置された第１および第２の電極とを有する放電ランプであって、
前記第１の電極は、導電性マイエナイト化合物の層が設置された第１の本体部を有し、前記導電性マイエナイト化合物の層において、放電が生じるように構成、配置されることを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
前記第２の電極は、導電性マイエナイト化合物の層が設置された第２の本体部を有し、
前記両本体部の導電性マイエナイト化合物の層は、相互に対面するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。
【請求項３】
前記第１の本体部は、中心軸に沿って延伸する細長い形状を有し、
前記第１の本体部に形成された導電性マイエナイト化合物の層は、前記中心軸に対して垂直な断面において、０．２ｍｍ〜２ｍｍの範囲の最大幅を有することを特徴とする請求項１または２に記載の放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ネオンランプのような放電ランプは、電気機器および電子機器の表示装置（例えばパイロットランプなど）として、広く使用されている。
【０００３】
通常、ネオンランプは、ネオンを含む希ガスが充填された内部空間を有するガラスバルブと、このガラスバルブの内部空間に対向して配置された一対の電極とで構成される。
【０００４】
ネオンランプの作動の際には、両電極間に直流電圧または交流電圧が印加される。これにより、電極間でグロー放電が生じ、ランプを発光させることができる。
【０００５】
このようなネオンランプにおいて、電極の一部に仕事関数の低いセシウム化合物の層を形成し、この層を起点として放電を生じさせることにより、放電開始電圧のバラツキを抑制することが開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２２２６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の特許文献１では、放電開始電圧のバラツキを抑制するため、電極にセシウム化合物の層が設置される。しかしながら、セシウム化合物の層は、スパッタに対する耐性があまり良好ではないという問題がある。すなわち、従来のネオンランプでは、スパッタリングにより、電極は、比較的短時間で消耗してしまう。このため、特許文献１のネオンランプは、寿命が比較的短いという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、本発明では、電極の消耗が有意に抑制され、寿命を向上することが可能な放電ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、内部に希ガスが封入されたガラスバルブと、該ガラスバルブの内部に配置された第１および第２の電極とを有する放電ランプであって、
前記第１の電極は、導電性マイエナイト化合物の層が設置された第１の本体部を有し、前記導電性マイエナイト化合物の層において、放電が生じるように構成、配置されることを特徴とする放電ランプが提供される。
【００１０】
ここで、本発明による放電ランプにおいて、前記第２の電極は、導電性マイエナイト化合物の層が設置された第２の本体部を有し、
前記両本体部の導電性マイエナイト化合物の層は、相互に対面するように配置されても良い。
【００１１】
また、本発明による放電ランプにおいて、
前記第１の本体部は、中心軸に沿って延伸する細長い形状を有し、
前記第１の本体部に形成された導電性マイエナイト化合物の層は、前記中心軸に対して垂直な断面において、０．２ｍｍ〜２ｍｍの範囲の最大幅を有しても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、電極の消耗が有意に抑制され、寿命を向上することが可能な放電ランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】特許文献１に記載のネオンランプの概略的な構成図である。
【図２】本発明による放電ランプの電極部分を模式的に示した拡大図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ'線での断面を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の構成を説明する。
【００１５】
まず、本発明による放電ランプの特徴をより良く理解するため、特許文献１に記載のネオンランプの構成について、簡単に説明する。
【００１６】
図１には、特許文献１に記載のネオンランプの概略的な構成を示す。
【００１７】
図１に示すように、特許文献１に記載のネオンランプ１０は、ガラスバルブ２０と、このガラスバルブ２０の底面２２に固定された一組の電極４０ａ、４０ｂとを有する。
【００１８】
ガラスバルブ２０は、内部空間３０を有し、この内部空間３０には、ネオンを主成分とする混合ガスが充填される。
【００１９】
第１の電極４０ａは、本体部５０ａと、リード線６０ａとを有する。リード線６０ａの一端は、本体部５０ａと電気的に接続され、リード線６０ａの他端は、ガラスバルブ２０の底面２２を気密貫通して、ネオンランプ１０の外部に導出されている。
【００２０】
同様に、第２の電極４０ｂは、本体部５０ｂと、リード線６０ｂとを有する。リード線６０ｂの一端は、本体部５０ｂと電気的に接続され、リード線６０ｂの他端は、ガラスバルブ２０の底面２２を気密貫通して、ネオンランプ１０の外部に導出される。
【００２１】
第１の電極４０ａの本体部５０ａおよび第２の電極４０ｂの本体部５０ｂは、それぞれ、相互に対向するように形成されたセシウム化合物層４５ａ、４５ｂを有する。セシウム化合物層４５ａ、４５ｂは、例えば、厚さが０．５μｍ〜１μｍ程度である。
【００２２】
セシウム化合物には、仕事関数が低いという特徴があり、このため、本構成では、電極間の放電は、常に相互に対向するセシウム化合物層４５ａ、４５ｂ部分を起点として生じるようになる。従って、本体部５０ａおよび５０ｂに、このようなセシウム化合物層４５ａ、４５ｂを形成することにより、ネオンランプ１０の作動の際の放電開始電圧のバラツキが抑制される。
【００２３】
なお、図１には示されていないが、第１の電極４０ａの本体部５０ａの表面には、セシウム化合物層４５ａを覆うようにして、アルミナ等の絶縁層が形成される。同様に、第２の電極４０ｂの本体部５０ｂの表面には、セシウム化合物層４５ｂを覆うようにして、アルミナ等の絶縁層が形成される。これらの絶縁層は、セシウム化合物層４５ａ、４５ｂの部分以外の箇所で、意図しない放電が生じることを防止するために設置される。
【００２４】
ただし、このように構成されたネオンランプ１０において、セシウム化合物層４５ａ、４５ｂは、放電時のスパッタリングに対する耐性があまり良好ではないという問題がある。このため、図１に示したネオンランプ１０では、電極間の放電の際のスパッタリングにより、本体部５０ａ、５０ｂに形成されたセシウム化合物層４５ａ、４５ｂは、比較的短時間で消耗してしまう。このため、図１に示したネオンランプ１０は、寿命が比較的短いという問題がある。
【００２５】
これに対して、本発明では、電極の本体部が導電性マイエナイト化合物を含むという特徴を有する。
【００２６】
ここで、「マイエナイト化合物」とは、ケージ（籠）構造を有する１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３（以下「Ｃ１２Ａ７」ともいう）およびＣ１２Ａ７と同等の結晶構造を有する化合物（同型化合物）の総称である。
【００２７】
また、本願において、「導電性マイエナイト化合物」とは、ケージ中に含まれる「フリー酸素イオン」の一部もしくは全てが電子で置換された、電子密度が１．０×１０１８ｃｍ−３以上のマイエナイト化合物を表す。全てのフリー酸素イオンが電子で置換されたときの電子密度は、２．３×１０２１ｃｍ−３である。
【００２８】
なお、一般に、導電性マイエナイト化合物の電子密度は、マイエナイト化合物の電子密度により、２つの方法で測定される。電子密度は、１．０×１０１８〜３．０×１０２０ｃｍ−３未満の場合、導電性マイエナイト化合物粉末の拡散反射を測定し、クベルカムンク変換させた吸収スペクトルの２．８ｅＶ（波長４４３ｎｍ）の吸光度（クベルカムンク変換値）から算出される。この方法は、電子密度とクベルカムンク変換値が比例関係になることを利用している。以下、検量線の作成方法について説明する。
【００２９】
電子密度の異なる試料を４点作成しておき、それぞれの試料の電子密度を、電子スピン共鳴（ＥＳＲ）のシグナル強度から求めておく。ＥＳＲで測定できる電子密度は、１．０×１０１４〜１．０×１０１９ｃｍ−３程度である。クベルカムンク値とＥＳＲで求めた電子密度をそれぞれ対数でプロットすると比例関係となり、これを検量線とした。すなわち、この方法では、電子密度が１．０×１０１９〜３．０×１０２０ｃｍ−３では検量線を外挿した値である。
【００３０】
電子密度は、３．０×１０２０〜２．３×１０２１ｃｍ−３の場合、導電性マイエナイト化合物粉末の拡散反射を測定し、クベルカムンク変換させた吸収スペクトルのピークの波長（エネルギー）から換算される。関係式は下記の式を用いた：
ｎ＝（−（Ｅｓｐ−２．８３）／０．１９９）０．７８２
ここで、ｎは電子密度（ｃｍ−３）、Ｅｓｐはクベルカムンク変換した吸収スペクトルのピークのエネルギー（ｅＶ）を示す。
【００３１】
また、本発明において、導電性マイエナイト化合物は、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）および酸素（Ｏ）からなるＣ１２Ａ７結晶構造を有している限り、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）および酸素（Ｏ）の中から選ばれた少なくとも１種の原子の一部が、他の原子や原子団に置換されていても良い。例えば、カルシウム（Ｃａ）の一部は、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、セリウム（Ｃｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）および銅（Ｃｕ）からなる群から選択される１以上の原子で置換されていても良い。また、アルミニウム（Ａｌ）の一部は、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、ヨーロピウム（Ｅｕ）、イットリビウム（Ｙｂ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）およびテリビウム（Ｔｂ）からなる群から選択される１以上の原子で置換されても良い。また、ケージの骨格の酸素は、窒素（Ｎ）などで置換されていても良い。
【００３２】
導電性マイエナイト化合物は、仕事関数が低いという特徴を有する。また、導電性マイエナイト化合物は、セシウム化合物に比べて、スパッタに対する耐性が高いという特徴を有する。
【００３３】
このため、本発明による放電ランプでは、放電開始電圧のバラツキを抑制することができる上、電極の本体部がスパッタによって消耗するという問題を有意に軽減することが可能になる。また、これにより、両電極、さらには放電ランプ自身の寿命を延伸化することが可能になる。
【００３４】
（本発明による放電ランプの構成）
次に、図面を参照して、本発明による放電ランプの一例として、本発明によるネオンランプの具体的構成例について説明する。
【００３５】
ただし、本発明によるネオンランプにおいて、電極部分を除く他の部分は、実質的に、図１に示した特許文献１のネオンランプ１０の構成とほほ同様であるため、ここでは、電極部分の構成について説明する。また、特許文献１のネオンランプ１０と同じ構成部材については、図１に示した参照符号を引用する。
【００３６】
図２には、本発明によるネオンランプの電極部分の模式的な拡大図を示す。また、図３には、図２におけるＡ−Ａ'線での断面を模式的に示す。
【００３７】
図２および図３に示すように、本発明によるネオンランプは、第１の電極１４０ａおよび第２の電極１４０ｂを有する。
【００３８】
第１の電極１４０ａは、本体部１５０ａと、リード線１６０ａとを有する。リード線１６０ａの一端は、本体部１５０ａと電気的に接続され、リード線１６０ａの他端は、図示しないガラスバルブ２０の底面２２を気密貫通して、ネオンランプの外部に導出されている。
【００３９】
同様に、第２の電極１４０ｂは、本体部１５０ｂと、リード線１６０ｂとを有する。リード線１６０ｂの一端は、本体部１５０ｂと電気的に接続され、リード線１６０ｂの他端は、ガラスバルブ２０の底面２２を気密貫通して、ネオンランプの外部に導出される。
【００４０】
第１の電極１４０ａの本体部１５０ａおよび第２の電極１４０ｂの本体部１５０ｂは、それぞれ、相互に対向するように形成された導電性マイエナイト化合物の層１４５ａ、１４５ｂを有する。
【００４１】
前述のように、導電性マイエナイト化合物には、仕事関数が低い上、セシウム化合物に比べて、スパッタに対する耐性が高いという特徴がある。このため、本発明の構成では、電極１４０ａ、１４０ｂ間の放電は、常に相互に対向する導電性マイエナイト化合物層１４５ａ、１４５ｂ部分を起点として生じるようになる。
【００４２】
従って、本体部１５０ａおよび１５０ｂに、このような導電性マイエナイト化合物の層１４５ａ、１４５ｂを形成することにより、ネオンランプの作動の際の放電開始電圧のバラツキが抑制されるとともに、放電の際のスパッタリングによる本体部１４５ａ、１４５ｂの消耗を、有意に軽減することが可能になる。また、これにより、両電極１４０ａ、１４０ｂ、さらにはネオンランプ自身の寿命を延伸化することが可能になる。
【００４３】
なお、以上の記載では、本発明による放電ランプの一例として、ネオンランプを選定し、その特徴について説明した。しかしながら、本発明は、ネオンランプに限られるものではなく、例えば、グローランプのような、他の放電ランプに対しても同様に適用することができることに留意する必要がある。
【００４４】
（本発明による放電ランプの構成部材について）
次に、本発明による放電ランプを構成する主要な部材の仕様について、簡単に説明する。なお、各部材の参照符号には、図１および図３に示した部材の参照符号を援用する。
【００４５】
（ガラスバルブ２０）
ガラスバルブ２０は、所望の光の波長に対して透明な、いかなるガラスで構成されても良い。ガラスバルブ２０は、例えば、ソーダライムガラスまたは鉛ガラス等で構成されても良い。
【００４６】
ガラスバルブ２０の内部空間３０には、希ガスが充填される。希ガスの種類は、特に限られず、放電ランプの種類に応じて、アルゴン、キセノン、およびヘリウム等、各種希ガスを使用することができる。例えば、ネオンランプの場合、内部空間３０には、ネオンと他の希ガスとを含む混合ガスが充填される。他の希ガスは、アルゴンガスであっても良い。
【００４７】
充填される希ガスの圧力は、必要とする放電特性によって自由に変更される。
【００４８】
（第１の電極１４０ａ）
第１の電極１４０ａのリード線１６０ａは、導電性の材料であれば、いかなる材料で構成されても良い。通常、リード線１６０ａは、ジュメット線またはニッケル線等で構成される。リード線１６０ａの太さは、例えば、０．１ｍｍ〜１ｍｍの範囲であっても良い。
【００４９】
第１の電極１４０ａの本体部１５０ａは、ニッケル金属またはニッケル合金等の導電性部材で構成されても良い。なお、図２および図３の例では、本体部１５０ａは、略ロッド状の形状を有する。しかしながら、これは一例に過ぎず、本体部１５０ａは、略カップ状、略線状、または略板状など、各種形状を有しても良い。
【００５０】
本体部１５０ａに形成される導電性マイエナイト化合物の層１４５ａの寸法は、特に限られない。層１４５ａは、約５μｍ〜約２０μｍ（例えば１０μｍ）の厚さを有しても良い。層１４５ａの全長（図２の「ｈ」参照）は、約０．５ｍｍ〜約２ｍｍの範囲であっても良い。層１４５ａの最大幅（図３の「ｗ」参照）は、約０．２ｍｍ〜約２ｍｍの範囲であっても良い。なお、導電性マイエナイト化合物の層１４５ａは、本体部１５０ａの全周にわたって設置しても良い。
【００５１】
導電性マイエナイト化合物の層１４５ａは、例えば、本体部１５０ａの一部に、マイエナイト化合物の粒子を含むペーストを塗布し、乾燥した後、これを焼成することにより、形成することができる。焼成は、還元性の雰囲気で実施されても良い。焼成温度は、例えば、約１２００℃〜約１３５０℃の範囲である。
【００５２】
また、本体部１５０ａの表面には、アルミナおよび／またはチタニアのような絶縁層が設置されても良く、この絶縁層は、導電性マイエナイト化合物の層１４５ａを覆っても良い。これにより、定格よりも低い電圧を印加した際に、意図しない放電が生じることが回避される。
【００５３】
なお、第２の電極１４０ｂにおいても、以上の記載が参照される。
【００５４】
ただし、一方の電極（例えば第２の電極１４０ｂ）の本体部（例えば本体部１５０ｂ）は、導電性マイエナイト化合物の層１４５ｂを有さなくても良い。
【００５５】
また、図２の例では、両リード線１６０ａ、１６０ｂは、ガラスバルブ２０の同一の面（底面２２）から導出され、同一の方向に延伸している。しかしながら、各リード線１６０ａ、１６０ｂは、それぞれ、ガラスバルブ２０の別の面から導出されても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、表示用の計器および電気機器等の光源として使用されるネオンランプ等に利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０      特許文献１に記載のネオンランプ
２０      ガラスバルブ
２２      底面
３０      内部空間
４０ａ    第１の電極
４０ｂ    第２の電極
４５ａ、４５ｂ  セシウム化合物層
５０ａ、５０ｂ  本体部
６０ａ、６０ｂ  リード線
１４０ａ  第１の電極
１４０ｂ  第２の電極
１４５ａ、１４５ｂ  導電性マイエナイト化合物の層
１５０ａ、１５０ｂ  本体部
１６０ａ、１６０ｂ  リード線
【図１】
2013105531.tif 000003
【図２】
2013105531.tif 000004
【図３】
2013105531.tif 000005