JP2014006961A - 蛍光ランプ用の電極および蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】イオンによるスパッタに対して有意な耐性を有し、長期にわたって適正に使用することの可能な蛍光ランプ用の電極を提供することを目的とする。
【解決手段】蛍光ランプ用の電極であって、当該電極は、イオンが衝突して放電に関与する放電領域を有し、該放電領域の全体にわたって、導電性マイエナイト化合物が設置されていることを特徴とする電極。
【選択図】図２

Description

本発明は、蛍光ランプに関する。

蛍光ランプは、照明、表示装置のバックライト、および各種生産工程での光照射などの用途に広く用いられている。

蛍光ランプの電極、特に熱陰極蛍光ランプの電極には、通常の場合、タングステン（タングステン合金を含む）で構成されたフィラメントが使用される。ただし、蛍光ランプの始動性およびランプ効率を高めるため、このようなフィラメントの表面には、エミッタと呼ばれる電子放出性物質が設置される。これにより、電極の仕事関数が低下し、放電時の熱電子放出が促進される。

また、特に冷陰極蛍光ランプの電極には、ニッケル（ニッケル合金を含む）、モリブデン（モリブデン合金を含む）、タングステン（タングステン合金を含む）で構成されたカップ状の電極（いわゆるホロー電極）が使用される。最近では、カップ状の電極材料（基材）の内表面に導電性マイエナイト化合物を設置することにより、蛍光ランプの放電開始電圧を低下させ得ることが提案されている（特許文献１）。

国際公開第ＷＯ２００９／１４５２００号パンフレット

導電性マイエナイト化合物は、電極材料（基材）に比べて、水銀や希ガスのイオンのスパッタに対して良好な耐性を有する。従って、電極の導電性マイエナイト化合物が設置された領域は、長時間にわたって比較的安定である。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、カップ状の電極材料の端面には、導電性マイエナイト化合物が設置されておらず、端面は露出された状態になっている。このため、放電中に電極材料の露出部が水銀や希ガスのイオン等によるスパッタを受けると、露出部から電極材料が飛散するという問題が生じ得る。

このような現象は、電極の消耗、さらには蛍光ランプの寿命の短時間化につながるため、好ましいものではない。

また、飛散したスパッタ物質は、電極の外側にあるガラス管の内壁に付着し、付着物を形成する。この付着物は、通常の場合、黒色であるため、ガラス管の内壁にこのような付着物が付着すると、蛍光ランプが薄暗くなるとともに、蛍光ランプの見栄えが悪くなる。さらに、通常の蛍光ランプの場合、電極の外表面とガラス管の内壁の間の間隔は、それ程広くはない。このため、付着物の量が顕著になると、この付着物を介して、ガラス管と電極が電気的に接触してしまう。このような現象が生じると、ガラス管が加熱され、蛍光ランプの劣化が加速されるおそれがある。

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、イオンによるスパッタに対して有意な耐性を有し、長期にわたって適正に使用することの可能な蛍光ランプ用の電極、およびそのような電極を備える蛍光ランプを提供することを目的とする。

本発明では、
蛍光ランプ用の電極であって、
当該電極は、イオンが衝突して放電に関与する放電領域を有し、該放電領域の全体にわたって、導電性マイエナイト化合物が設置されていることを特徴とする電極が提供される。

ここで、本発明における電極は、カップ状の形状を有しても良い。

また、本発明における電極は、導電性の基材と、該基材の表面に設置された前記導電性マイエナイト化合物の層とを有しても良い。

さらに、本発明では、
放電ガスが充填された内部空間を有するバルブと、
該バルブの内表面に設置された蛍光体と、
前記内部空間で放電を発生、維持させる電極と、
を有する蛍光ランプであって、
前記電極は、前述のような特徴を有する電極であることを特徴とする蛍光ランプが提供される。

本発明による蛍光ランプにおいて、前記放電ガスは、水銀と、アルゴン、ネオンおよびクリプトンからなる群から選ばれる少なくとも一種のガスとの混合ガス、またはキセノン、キセノンとヘリウム、アルゴンと窒素、もしくは一酸化炭素であっても良い。

本発明では、イオンによるスパッタに対して有意な耐性を有し、長期にわたって適正に使用することの可能な蛍光ランプ用の電極、およびそのような電極を備える蛍光ランプを提供することが可能となる。

従来の蛍光ランプの一例の概略的な断面図である。 本発明による電極を有する蛍光ランプの概略的な断面図である。 本発明による別の電極を有する蛍光ランプの概略的な断面図である。 本発明によるさらに別の電極を有する蛍光ランプの概略的な断面図である。 本発明によるさらに別の電極を有する蛍光ランプの概略的な断面図である。

以下、図面を参照して、本発明を説明する。

まず、本発明の特徴をより良く理解するため、図１を参照して、従来の蛍光ランプの構成および動作について、簡単に説明する。

図１には、従来の蛍光ランプの概略的な断面図を示す。

図１に示すように、従来の蛍光ランプ１０は、放電空間２０を有するガラスなどで構成された管状のバルブ３０と、一組の電極４０Ａ、４０Ｂと、封止部５１とを有する。

バルブ３０の内表面には、保護膜６０および蛍光体７０が設置されている。放電空間２０内には、放電ガスが封入されている。ここで放電ガスとは、放電空間２０内に封入されたガスを意味し、具体的には、水銀と、アルゴン、ネオンおよびクリプトンからなる群から選ばれる少なくとも一種のガスとの混合ガス、またはキセノン、キセノンとヘリウム、アルゴンと窒素、もしくは一酸化炭素からなるガスのことである。

封止部５１は、蛍光ランプ１０の両端に、バルブ３０の放電空間２０を密閉するように設けられている。

各電極４０Ａ、４０Ｂは、カップ状の基材４２と、該基材４２の内表面に設置された導電性マイエナイト化合物の層４５とを有する。

カップ状の基材４２の一部には、導電性のリード５５の一端が接続される。リード５５の他端は、封止部５１を貫通して、蛍光ランプ１０の外部に導出されている。リード５５は、電極４０Ａ、４０Ｂに電圧を印加する際の端子として使用される。

このような蛍光ランプ１０の構成において、リード５５を介して電極４０Ａ、４０Ｂの間に、電圧が印加される。導電性マイエナイト化合物は、２．４ｅＶと比較的仕事関数が低く、かつ導電性がある。このため、導電性マイエナイト化合物を電極に設置した蛍光ランプは、始動時に、小さな印加電圧でも、２次電子放出による放電を開始することができる（なお、通常の場合、両電極４０Ａ、４０Ｂには、交流が印加されるため、いずれの電極も、陽極および陰極となる）。

次に、電子の一部は、バルブ３０の放電空間２０内に封入されている水銀原子と衝突する。これにより、水銀原子が励起され、励起された水銀が基底状態に戻る際に紫外線が放出される。放出された紫外線は、バルブ３０の蛍光体７０に照射され、これにより蛍光体７０から可視光線が発生する。

さらに、導電性マイエナイト化合物は、その放電によって自己加熱され、放電の条件によっては熱電子放出段階に速やかに移行する。この場合、より効率的に電子を放出することができる。

以上の一連の過程により、蛍光ランプ１０から可視光線を放射させることができる。

なお、導電性マイエナイト化合物の層４５は、基材４２に比べて、放電ガスのイオンのスパッタに対して良好な耐性を有する。従って、電極４０Ａ、４０Ｂの「放電領域」のうち導電性マイエナイト化合物の層４５が設置された領域は、比較的劣化が少なく、長時間にわたって比較的安定に存在し得る。

ここで、「放電領域」という用語は、電極のうち、イオンが衝突して放電に関与する領域全体を意味することに留意する必要がある。例えば、図１に示したようなカップ状の電極４０Ａ、４０Ｂの場合、「放電領域」は、カップ状の基材４２の内表面（導電性マイエナイト化合物の層４５で覆われた領域）と、カップ状の基材４２の端面４２Ｃの部分とを合わせた領域を意味する。

しかしながら、電極４０Ａ、４０Ｂの放電領域には、導電性マイエナイト化合物の層４５が設置されていない箇所が存在する。すなわち、基材４２の端面４２Ｃには、導電性マイエナイト化合物の層４５が設置されていない。

蛍光ランプ１０の放電中に、このような基材４２が露出された放電領域がイオンによるスパッタを受けると、基材４２を構成する物質が周囲に飛散するという問題が生じ得る。

このような現象は、基材４２の消耗、すなわち電極４０Ａ、４０Ｂの消耗による蛍光ランプ１０の寿命の短時間化につながるため、好ましいものではない。

また、飛散した物質が、導電性マイエナイト化合物の層４５を覆うように堆積した場合、導電性マイエナイト化合物の良好な電子放出特性が発揮されないため好ましくない。さらに、飛散した物質が電極４０Ａ、４０Ｂの外側にあるバルブ３０の内壁に堆積した場合、この堆積物は、通常の場合、黒色であるため、バルブ３０の内壁にこのような堆積物が付着すると、蛍光ランプ１０が薄暗くなるとともに、蛍光ランプ１０の見栄えが悪くなる。さらに、通常の蛍光ランプ１０の場合、電極４０Ａ、４０Ｂの外表面とバルブ３０の内壁との間隔は、それ程広くはない。このため、バルブ３０の内壁への堆積物の量が顕著になると、この堆積物を介して、バルブ３０と電極４０Ａ、４０Ｂが電気的に接触してしまう。このような現象が生じると、バルブ３０が加熱され、蛍光ランプ１０の劣化が加速されるおそれがある。

これに対して、本発明では、以降に詳細に示すように、電極の放電領域全体が、導電性マイエナイト化合物の層で覆われているという特徴を有する。このような電極では、放電ガスのイオンによるスパッタに対する耐性が高く、電極は、長時間にわたって、安定に使用することができる。従って、本発明では、電極、さらには蛍光ランプの寿命を向上させることが可能となる。

また、本発明では、バルブの内壁に付着する付着物の量が有意に抑制され、これにより、蛍光ランプの外観が悪くなったり、付着物を介してバルブが加熱され、蛍光ランプの劣化が加速されるという問題を軽減することができる。

さらに、一般に、スパッタにより飛散物が堆積する際、堆積物中に放電空間２０に存在する水銀や希ガスなどの放電ガスが取り込まれることが多い。従って、従来の蛍光ランプ１０では、飛散物の堆積量の増加とともに、プラズマ源となる放電ガスの量が低下し、これにより蛍光ランプ１０の寿命が低下してしまうという問題が生じ得る。しかしながら、本発明では、飛散物の量が少なくなるため、これにより、取り込まれる放電ガスの量が有意に抑制され、蛍光ランプの寿命の低下を有意に抑制することができるという追加の効果が得られる。

（本発明による蛍光ランプについて）
以下、図２を参照して、本発明による蛍光ランプについて、詳しく説明する。図２は、本発明による蛍光ランプの概略的な一例を示した断面図である。

図２に示すように、本発明による蛍光ランプ１００は、放電空間１２０を有するガラス等で構成された管状のバルブ１３０と、一対の電極１４０Ａ、１４０Ｂと、封止部１５１とを有する。

蛍光ランプ１００は、例えば、熱陰極蛍光ランプ、冷陰極蛍光ランプ等として使用しても良い。

バルブ１３０の内表面には、保護膜１６０および蛍光体１７０が設置されている。放電空間１２０内には、放電ガスが封入されており、放電ガスには、水銀と、アルゴン、ネオンおよびクリプトンからなる群から選ばれる少なくとも一種のガスとの混合ガス、またはキセノン、キセノンとヘリウム、アルゴンと窒素、もしくは一酸化炭素が使用される。保護膜１６０は、バルブ１３０に含まれるナトリウムの溶出を防ぎ、主として水銀とナトリウムの化合物が生成することを抑制することにより、蛍光ランプ内壁が黒化することを防ぐ役割を有する。ただし、保護膜１６０の設置は、任意である。

封止部１５１は、蛍光ランプ１００の両端に、バルブ１３０の放電空間を密閉するように設けられている。なお、図２の例では、封止部１５１は、バルブ１３０と一体化された単一の部材となっている。しかしながら、封止部１５１は、バルブ１３０とは異なる部材で構成されても良い。

電極１４０は、基材１４２と、導電性マイエナイト化合物の層１４５とを有する。基材１４２は、カップ状の形状を有する。

基材１４２の一部には、導電性のリード１５５の一端が接続される。リード１５５は、電極１４０Ａ、１４０Ｂに電圧を印加する際の端子として使用される。図２の例では、リード１５５の一端は、基材１４２の中央部に設けられた開口１５９内に挿入されている。ただし、これは一例であって、基材１４２とリード１５５の接続方法は、特に限られない。また、基材１４２とリード１５５とは、一体化物として構成されても良い。なお、リード１５５の他端は、封止部１５１を貫通して、蛍光ランプ１００の外部に導出されている。

前述のように、導電性マイエナイト化合物の層１４５は、電極１４０Ａ、１４０Ｂの放電領域全体を覆うようにして、基材１４２上に設置される。すなわち、電極１４０Ａ、１４０Ｂにおいて、導電性マイエナイト化合物の層１４５は、基材１４２の端面１４２Ｃ上にも設置されている。このため、本発明による蛍光ランプ１００では、水銀や希ガスのイオン等のスパッタによる基材１４２の消耗を軽減または抑制することができる。また、これにより、電極１４０Ａ、１４０Ｂ、さらには蛍光ランプ１００を長寿命化させることが可能となる。さらに、バルブ１３０の内壁への堆積物の量が少なくなり、蛍光ランプ１００の外観が悪くなったり、付着物を介してバルブ１３０が加熱され、蛍光ランプ１００の劣化が加速されるという問題を軽減することができる。また、これに付随して、堆積物に取り込まれる放電ガスが有意に抑制され、蛍光ランプ１００の寿命の低下を有意に抑制することができる。

なお、図２において、導電性マイエナイト化合物の層１４５は、電極１４０Ａ、１４０Ｂの放電領域の他、バルブ１３０の内表面と対向する面の一部にも設置されている。しかしながら、これは一例であって、導電性マイエナイト化合物の層１４５の設置部分は、図２に示す態様に限られない。例えば、図３に示すように、導電性マイエナイト化合物の層１４５は、電極１４０Ａ、１４０Ｂの放電領域にのみ設置されていても良い。

（本発明の蛍光ランプの各部材の詳細について）
次に、本発明による蛍光ランプ１００の電極１４０Ａ、１４０Ｂおよび蛍光体１７０について、詳しく説明する。なお、バルブ１３０、封止部１５１、および保護膜１６０等の部材に関しては、その仕様は、当業者には十分に明らかであるので、記載を省略する。

（電極１４０Ａ、１４０Ｂ）
前述のように、本発明による電極１４０Ａ、１４０Ｂは、基材１４２と、導電性マイエナイト化合物の層１４５とで構成される。

基材１４２は、導電性を有する限り、いかなる材料で構成されても良い。基材１４２の一般的な材料としては、ニッケル（ニッケル合金を含む）、モリブデン（モリブデン合金を含む）、およびタングステン（タングステン合金を含む）等がある。

ここで、「導電性マイエナイト化合物」とは、マイエナイト化合物のうち、導電性を示す化合物の総称である。

また、「マイエナイト化合物」とは、ケージ（籠）構造を有する１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３（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。

一般に、マイエナイト化合物は、ケージの中に酸素イオンを包接しており、この酸素イオンは、特に「フリー酸素イオン」と称される。

また、この「フリー酸素イオン」は、還元処理等により、その一部もしくは全てを電子で置換することができ、特に、電子密度が１．０×１０^１５ｃｍ^−３以上のものが「導電性マイエナイト化合物」となる。「導電性マイエナイト化合物」は、その名が示すように導電性を有するため、本発明のような電極材料として使用することができる。

本発明では、「導電性マイエナイト化合物」の電子密度は、１．０×１０^１８ｃｍ^−３以上であることが好ましく、１．０×１０^１９ｃｍ^−３以上であることがより好ましく、１．０×１０^２０ｃｍ^−３以上であることがさらに好ましい。導電性マイエナイト化合物の電子密度が１．０×１０^１８ｃｍ^−３よりも低い場合、電極に使用した際の電極の抵抗が大きくなる。

なお、本願において、導電性マイエナイトの電子密度とは、電子スピン共鳴装置（ＥＳＲ装置）での測定により得られたスピン密度の測定値、または光吸収測定から得られた吸収係数の測定値により算出された値を意味する。一般には、電子密度が１０^１９ｃｍ^−３よりも小さい場合は、電子スピン共鳴装置を用いて測定することが好ましく、１０^１８ｃｍ^−３を超える場合は、以下のようにして、光吸収測定から電子密度を算定することが好ましい。

まず、分光光度計を用いて、導電性マイエナイトのケージ中の電子による光吸収の強度を測定し、２．８ｅＶでの吸収係数を求める。次に、この得られた吸収係数が電子密度に比例することを利用して、導電性マイエナイトの電子密度を定量する。また、導電性マイエナイトが粉末等であり、光度計によって透過スペクトルを測定することが難しい場合は、積分球を使用して光拡散スペクトルを測定し、クベルカムンク法によって得られた値から、導電性マイエナイトの電子密度が算定される。

なお、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種の原子の一部または全部が、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／または銅（Ｃｕ）など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）、チタン（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、セリウム（Ｃｅ）、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／またはテリビウム（Ｔｂ）など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。

また、導電性マイエナイト化合物は、１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３化合物、１２ＳｒＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３化合物、これらの混晶化合物、またはこれらの同型化合物であることが好ましい。

本発明では、これらに限定されるものではないが、導電性マイエナイト化合物として、例えば下記の（１）〜（４）に示す化合物が考慮される。

（１）Ｃ１２Ａ７化合物の骨格を構成するカルシウム（Ｃａ）の一部が、マグネシウム（Ｍｇ）またはストロンチウム（Ｓｒ）に置換された、カルシウムマグネシウムアルミネート（Ｃａ_１−ｙＭｇ_ｙ）_１２Ａｌ_１４Ｏ_３３、またはカルシウムストロンチウムアルミネート（Ｃａ_１−ｚＳｒ_ｚ）_１２Ａｌ_１４Ｏ_３３。なお、ｙおよびｚは０．１以下であることが好ましい。

（２）シリコン置換型マイエナイトであるＣａ_１２Ａｌ_１０Ｓｉ_４Ｏ_３５。

（３）ケージ中のフリー酸素イオンがＨ⁻、Ｈ_２ ⁻、Ｈ^２−、Ｏ⁻、Ｏ_２ ⁻、ＯＨ⁻、Ｆ⁻、Ｃｌ⁻、Ｂｒ⁻、Ｓ^２−またはＡｕ⁻などの陰イオンによって置換された、例えば、Ｃａ_１２Ａｌ_１４Ｏ_３２：２ＯＨ⁻またはＣａ_１２Ａｌ_１４Ｏ_３２：２Ｆ⁻。

（４）陽イオンと陰イオンがともに置換された、例えばワダライトＣａ_１２Ａｌ_１０Ｓｉ_４Ｏ_３２：６Ｃｌ⁻。

本発明において、導電性マイエナイト化合物の導電率は、例えば、還元性雰囲気での熱処理等により、比較的容易に調整することができる。

導電性マイエナイト化合物の層１４５の厚さは、特に限られないが、厚さは、例えば
０．１μｍ〜２ｍｍの範囲である。０．１μｍ未満では全体に隙間なく製膜することが難しく、２ｍｍ超では基材との熱膨張差によってクラックが発生し、剥離等の欠陥が生じてしまうおそれがある。導電性マイエナイト化合物の層の厚さは１μｍ〜１ｍｍの範囲が好ましく、１０〜５００μｍの範囲がさらに好ましい。

（蛍光体１７０）
蛍光体１７０としては、例えば、ユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体、セリウムテルビウム付活燐酸ランタン蛍光体、ユーロピウム付活ハロ燐酸ストロンチウム蛍光体、ユーロピウム付活バリウムマグネシウムアルミネート蛍光体、ユーロピウムマンガン付活バリウムマグネシウムアルミネート蛍光体、テルビウム付活セリウムアルミネート蛍光体、テルビウム付活セリウムマグネシウムアルミネート蛍光体、およびアンチモン付活ハロ燐酸カルシウム蛍光体などを単独、または混合して使用できる。

なお蛍光ランプ１００において、形状、サイズ、ワット数、ならびに蛍光ランプが放つ光色および演色性などは、特に限定されない。形状については、図２に示すような直管に限られず、例えば、丸形、二重環形、ツイン形、コンパクト形、Ｕ字形、電球形などの形状で合っても良い。サイズについては、例えば４形〜１１０形などであっても良い。ワット数については、例えば数ワット〜百数十ワットなどであっても良い。光色については、例えば、昼光色、昼白色、白色、温白色、および電球色などがある。

（蛍光ランプの別の構成について）
次に、図４を参照して、本発明による蛍光ランプの別の構成について説明する。

図４は、本発明による蛍光ランプの別の構成について示したものである。なお、図４の蛍光ランプ２００において、図２と同様の部材には、図２と同じ参照符号が付されていることに留意する必要がある。

図４に示すように、この蛍光ランプ２００は、図２に示した蛍光ランプ１００と同様の構成を有する。ただし、蛍光ランプ２００において、電極２４０Ａ、２４０Ｂの構成は、図２における電極１４０Ａ、１４０Ｂとは異なっている。すなわち、蛍光ランプ２００の電極２４０Ａ、２４０Ｂは、カップ状ではなく、板状の形状を有する。

より具体的には、電極２４０Ａ、２４０Ｂは、板状の基材２４２と、導電性マイエナイト化合物の層２４５とを有する。板状の基材２４２は、２つの主表面２４７Ｕ、２４７Ｌと、２つの側面（図４では、１つの側面２４７Ｓのみが視認される）と、１つの上面２４７Ｃと、１つの下面２４７Ｄとを有する。導電性マイエナイト化合物の層２４５は、板状の基材２４２の放電領域全体に設置されている。

なお、電極２４０Ａ、２４０Ｂにおける放電領域は、板状の基材２４２の２つの主表面２４７Ｕ、２４７Ｌと、側面２４７Ｓを含む２つの側面と、１つの上面２４７Ｃとを合わせた領域に相当する。

このような電極２４０Ａ、２４０Ｂの構成においても、前述のような本発明の効果が得られることは、当業者には明らかである。

また、図５に示すように、板状の基材２４２は、台座２６０上に設置されても良い。この場合、導電性マイエナイト化合物の層２４５は、板状の基材２４２の２つの主表面２４７Ｕ、２４７Ｌと、２つの側面（図５では、１つの側面２４７Ｓのみが視認される）と、１つの上面２４７Ｃとに設置され、これらの面が電極２４０Ａ、２４０Ｂの放電領域となる。

なお、以上の例では、電極の基材１４２、２４２は、カップ状または板状の形状を有する。しかしながら、本発明において、基材の形状は、これらに限られない。例えば、基材の形状は、ロッド状、角錐状、または角柱状などであっても良い。すなわち、本発明において重要なことは、電極の放電領域の全体が導電性マイエナイト化合物の層で被覆されていることであり、これが満たされる限り、基材の形状は、いかなる形状であっても良い。

次に、本発明の実施例について説明する。

（実施例１）
以下の方法により、放電領域に導電性マイエナイト化合物が設置された電極サンプルを製作した。

（マイエナイト化合物の合成）
炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）の粉末６２．７ｇと、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の粉末３７．３ｇとを、ボールミルを用いて混合した（ＣａＣＯ_３：Ａｌ_２Ｏ_３＝１２：７（モル比））。次に、この混合粉末を大気中、３００℃／時間の昇温速度で、１３５０℃まで昇温し、この温度に６時間保持した。その後、この焼結体を、冷却速度３００℃／時間で室温まで降温した。これにより、約７２ｇの白色の固形物が得られた。

これを自動乳鉢で粉砕し、粉末（以下、粉末Ａ１と称する）を得た。

レーザ回折散乱法（ＳＡＬＤ−２１００、島津製作所社製）により、この粉末Ａ１の粒度を測定したところ、平均粒径は、２０μｍであった。また、Ｘ線回折により、粉末Ａ１は、１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３構造だけを有し、粉末Ａ１は、（非導電性）マイエナイト化合物であることが確認された。

（マイエナイト化合物への導電性の付与）
次に、３ｇの粉末Ａ１をカーボン製るつぼ（外径５０ｍｍ、内径４０ｍｍ、高さ５０ｍｍ）に入れ、カーボン製の蓋をし、このるつぼを、酸素分圧が１０^−３Ｐａ以下の雰囲気とした電気炉内に入れ、１３００℃で２時間保持した。その後、るつぼを室温まで降温させた。

これにより、約２．９ｇの黒緑色固形物が得られた。この固形物を自動乳鉢で粉砕し、粉末（以下、粉末Ａ２と称する）を得た。

前述のレーザ回折散乱法による測定の結果、粉末Ａ２の平均粒径は、２０μｍであった。また、Ｘ線回折により、粉末Ａ２がＣ１２Ａ７構造のみを有することを確認した。さらに、粉末Ａ２について、光拡散反射スペクトルを測定し、クベルカムンク法により粉末Ａ２の電子密度を求めた。その結果、粉末Ａ２の電子密度は、１．０×１０^１９ｃｍ^−３であり、粉末Ａ２は、導電性マイエナイト化合物であることが確認された。

（ペーストの調製）
次に、粉末Ａ２を、イソプロピルアルコールを溶媒とした湿式ボールミルで粉砕した。粉砕後、吸引ろ過、８０℃空気乾燥を経て、粉末（以下、粉末Ａ３と称する）を得た。

前述のレーザ回折散乱法による測定の結果、粉末Ａ３の平均粒径は、約５μｍであった。

次に、粉末Ａ３に、ブチルカルビトールアセテート、テルピネオール、およびエチルセルロースを、重量比で粉末Ａ３：ブチルカルビトールアセテート：テルピネオール：エチルセルロースが６：２．４：１．２：０．４となるように加え、この混合物を自動乳鉢で混練した。その後、遠心混練機を用いて、混合物をさらに混練し、導電性マイエナイト化合物を含むペーストを得た。

（電極サンプルの作製）
外径２．７ｍｍ、内径２．４ｍｍ、長さ１０ｍｍの金属ニッケル製のカップを準備した。このカップの少なくとも内面全体および先端面（図２の端面１４２Ｃの部分）に、隙間が生じないようにして、ペーストを塗布した。

このカップを１００℃で１時間保持して乾燥させた後、以下のように焼成処理を行った。

まず、カップをアルミナ板上に置載し、アルミナ板ごとカーボン容器内に設置した。

カーボン容器に蓋をした状態で、カーボン容器を電気炉内に入れ、雰囲気を１×１０^−４Ｐａまで排気した。その後、雰囲気を窒素でパージしてから、カーボン容器を１５分間で５００℃まで昇温した。この温度に３０分以上保持し、バインダー成分を十分に分解除去させてから、カーボン容器を２４分間で１３００℃まで昇温し、この温度に３０分間保持した。その後、カーボン容器を室温まで急冷した。

これにより、放電領域全体に導電性マイエナイト化合物が形成されたカップ状電極のサンプルを得た（以下、「実施例１に係るサンプル」と称する）。

サンプルの被覆部は、緑色を呈していた。導電性マイエナイト化合物の膜厚は、約１００μｍであった。Ｘ線回折により、被覆部には、１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３構造だけが存在していることが確認された。また、光拡散反射スペクトルを測定し、クベルカムンク法により、被覆部の導電性マイエナイト化合物の電子密度を求めたところ、電子密度は、２．０×１０^１９ｃｍ^−３であった。

（比較例１）
前述の実施例１に係るサンプルの作製方法と同様の方法で、比較例１に係るサンプルを作製した。

ただし、この比較例１では、導電性マイエナイト化合物のペーストは、カップの放電領域全体には設置しなかった。すなわち、ペーストは、カップの内面にのみ設置し、カップの先端面には設置しなかった。従って、比較例１に係るサンプルでは、完成後の電極のカップの先端面には、導電性マイエナイト化合物が設置されていない。

（評価）
前述のようにして得られた実施例１および比較例１に係るサンプルを電極として使用し、それぞれ、図２、図１に示すような蛍光ランプを試作した（それぞれ、「実施例１の蛍光ランプ」、「比較例１の蛍光ランプ」と称する）。また、これらの蛍光ランプを実際に作動させて、運転後の状態を評価した。

蛍光ランプの両電極の間隔は、２５０ｍｍとし、内径は、３ｍｍとした。また、蛍光ランプは、放電電流を４ｍＡ（実効値）とし、１０００時間、連続運転させた。

運転後に、ガラス管への付着物の付着状況を観察した。その結果、比較例１の蛍光ランプでは、ガラス管の内壁の、電極カップの外面と対面する部分に、黒っぽい付着物が堆積していることが確認された。これに対して、実施例１の蛍光ランプでは、ガラス管の同様の位置には、特に異常は認められなかった。

表１には、比較例１の蛍光ランプにおけるガラス管の、付着物が付着した部分でのＥＤＸ分析結果を示す。表１の数値の単位は原子組成百分率である。なお、表１には、比較のため、使用前のガラス管のＥＤＸ分析結果を同時に示した。

表１に示すように、ガラス管の付着物付着部分には、電極のカップ材料であるニッケルと、水銀とが相当量が含まれていることがわかる。この結果から、比較例１の蛍光ランプでは、運転中に、電極（カップ材料）が水銀や希ガスのイオンによるスパッタを受け、消耗していることが推察される。

一方、実施例１の蛍光ランプでは、ガラス管の内壁に、付着物の付着は認められていない。

表１には、確認のため、実施例１の蛍光ランプの使用後のガラス管のＥＤＸ分析結果を示す。分析場所は、比較例１の蛍光ランプと同位置である。分析結果において、ニッケル（および水銀）は、全く検出されていない。

この結果から、実施例１の蛍光ランプでは、水銀や希ガスのイオンによる電極のスパッタが有意に抑制され、比較例１の蛍光ランプに比べて、より適正に使用し得ることが確認された。

本発明は、放電用の電極を有する蛍光ランプ等に適用することができる。

１０ 従来の蛍光ランプ
２０ 放電空間
３０ バルブ
４０Ａ、４０Ｂ 電極
４２ 基材
４２Ｃ 端面
４５ 導電性マイエナイト化合物の層
５１ 封止部
５５ リード
６０ 保護膜
７０ 蛍光体
１００ 本発明による蛍光ランプ
１２０ 放電空間
１３０ バルブ
１４０Ａ、１４０Ｂ 電極
１４２ 基材
１４２Ｃ 端面
１４５ 導電性マイエナイト化合物の層
１５１ 封止部
１５５ リード
１５９ 開口
１６０ 保護膜
１７０ 蛍光体
２００ 別の蛍光ランプ
２４０Ａ、２４０Ｂ 電極
２４２ 基材
２４５ 導電性マイエナイト化合物の層
２４７Ｃ 基材の上面
２４７Ｄ 基材の下面
２４７Ｓ 基材の側面
２４７Ｕ、２４７Ｌ 基材の主表面
２６０ 台座。

Claims (5)

1. 蛍光ランプ用の電極であって、
   当該電極は、イオンが衝突して放電に関与する放電領域を有し、該放電領域の全体にわたって、導電性マイエナイト化合物が設置されていることを特徴とする電極。
2. 当該電極は、カップ状の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の電極。
3. 当該電極は、導電性の基材と、該基材の表面に設置された前記導電性マイエナイト化合物の層とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の電極。
4. 放電ガスが充填された内部空間を有するバルブと、
   該バルブの内表面に設置された蛍光体と、
   前記内部空間で放電を発生、維持させる電極と、
   を有する蛍光ランプであって、
   前記電極は、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の電極であることを特徴とする蛍光ランプ。
5. 前記放電ガスは、水銀と、アルゴン、ネオンおよびクリプトンからなる群から選ばれる少なくとも一種のガスとの混合ガスからなり、またはキセノン、キセノンとヘリウム、アルゴンと窒素、もしくは一酸化炭素からなることを特徴とする請求項４に記載の蛍光ランプ。

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