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WO2011152185A1 - 熱陰極蛍光ランプ用の電極、および熱陰極蛍光ランプ - Google Patents

熱陰極蛍光ランプ用の電極、および熱陰極蛍光ランプ Download PDF

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WO2011152185A1
WO2011152185A1 PCT/JP2011/061033 JP2011061033W WO2011152185A1 WO 2011152185 A1 WO2011152185 A1 WO 2011152185A1 JP 2011061033 W JP2011061033 W JP 2011061033W WO 2011152185 A1 WO2011152185 A1 WO 2011152185A1
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WO
WIPO (PCT)
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electrode
fluorescent lamp
cathode fluorescent
main body
hot cathode
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2011/061033
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English (en)
French (fr)
Inventor
宮川　直通
伊藤　和弘
暁 渡邉
俊成 渡邉
茂生 御子柴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP2012518308A priority patent/JPWO2011152185A1/ja
Priority to CN2011800263069A priority patent/CN102918626A/zh
Priority to EP11789594.6A priority patent/EP2579294A1/en
Publication of WO2011152185A1 publication Critical patent/WO2011152185A1/ja
Priority to US13/686,174 priority patent/US20130088141A1/en
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    • C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • C04B2235/81—Materials characterised by the absence of phases other than the main phase, i.e. single phase materials

Definitions

  • the present invention relates to an electrode for a hot cathode fluorescent lamp and a hot cathode fluorescent lamp.
  • Fluorescent lamps are used in various applications such as home lighting, backlights for display devices, and light irradiation in various production processes.
  • Fluorescent lamps are roughly classified into two types: cold cathode fluorescent lamps and hot cathode fluorescent lamps.
  • a cold cathode fluorescent lamp is a general term for fluorescent lamps that do not require heating of the electrode and have a relatively low electrode temperature during operation. In the case of a cold cathode fluorescent lamp, the electrode temperature is at most 400 ° C. to 500 ° C. at most. Degree.
  • a hot cathode fluorescent lamp is a general term for fluorescent lamps in which an electrode is heated during operation, and thus the electrode temperature during operation is relatively high, and the electrode temperature often exceeds 1000 ° C.
  • a hot cathode fluorescent lamp has higher efficiency and higher brightness than a cold cathode fluorescent lamp, but has a problem that the electrode is consumed heavily and its life is short.
  • the electrode of a hot cathode fluorescent lamp has a “filament structure”.
  • the filament structure is a structure composed of a metal material such as tungsten or molybdenum whose both ends are held by a support wire, and in this structure, the covering or the metal material itself can be heated by energization.
  • the electrode is usually configured by coating this filament with an electron-emitting material called an emitter.
  • the emitter has a function of lowering the work function of the electrode and promoting thermionic emission during discharge.
  • an alkaline earth metal oxide such as barium oxide (BaO), strontium oxide (SrO), or calcium oxide (CaO) is usually used (for example, Patent Document 1). Therefore, by adopting such a “filament structure” for the electrodes, the startability and lamp efficiency of the hot cathode fluorescent lamp can be improved.
  • Patent Document 2 discloses that a fluorescent lamp having good discharge characteristics and saving power can be obtained by using conductive mayenite as a part of the inside of the discharge lamp.
  • Patent Document 2 is one in which a conductive mayenite compound is applied to or processed on a powdered or cup-shaped electrode for the purpose of cold cathode fluorescent lamp, external electrode type fluorescent lamp, or flat fluorescent lamp. There is no description.
  • the hot cathode fluorescent lamp has the disadvantages that the electrode is consumed more rapidly and the life is shorter than the cold cathode fluorescent lamp.
  • the emitter of the electrode tends to wear out with use time, and the remaining amount of the emitter is one factor that determines the life of the hot cathode fluorescent lamp. For this reason, it is conceivable to install a large number of emitters on the filament at the stage of shipment (unused) of the hot cathode fluorescent lamp. However, since the emitter is usually made of a non-conductive oxide, if a large number of emitters are installed on the filament, the electrode temperature is difficult to rise, causing problems with the startability and lamp efficiency of the hot cathode fluorescent lamp. End up.
  • the present invention has been made in view of such problems, and the present invention provides an electrode for a hot cathode fluorescent lamp that can be used properly over a long period of time, and a hot cathode fluorescent lamp including such an electrode.
  • the purpose is to provide.
  • an electrode for a hot cathode fluorescent lamp A main body that emits thermal electrons; A conductive support for supporting the main body, A lead electrically connected to the conductive support; Have The main body portion does not have a filament structure, and an electrode is provided that is made of a columnar or massive bulk material conductive mayenite compound.
  • the number of leads may be one.
  • the lead and the conductive support may be integrated.
  • the main body may be in the form of a rod.
  • the main body may have a mass in the range of 0.001 g to 20 g.
  • the main body has an elongated shape along the long axis, and a cross-sectional area (S1) having a cross section perpendicular to the long axis in a range of 0.07 mm 2 to 500 mm 2. ).
  • the conductive support has two ends, The first end is connected to the main body, The second end has a shape extending in a direction opposite to the main body, The second end may be connected to the lead or the lead.
  • the lead when the electrode is mounted on a hot cathode fluorescent lamp, the lead is encapsulated in a sealing portion that seals a discharge space of the hot cathode fluorescent lamp, In the discharge space, a portion of the lead adjacent to the sealing portion has a cross-sectional area (S2),
  • the ratio of the cross-sectional area (S1) in the direction perpendicular to the major axis of the main body to the cross-sectional area (S2) of the lead is in the range of 1: 1 to 2500: 1 (S1: S2). May be.
  • the cross-sectional area of the lead (S2) may be in the range of 0.007mm 2 ⁇ 400mm 2.
  • a hot cathode fluorescent lamp having a bulb provided with a phosphor and a set of electrodes in the bulb, A hot cathode fluorescent lamp is provided in which at least one of the electrodes is an electrode having the above-described characteristics.
  • the present invention provides an illuminating device that includes a hot cathode fluorescent lamp having the above-described characteristics and does not include a heating circuit.
  • the present invention provides a dimming illumination device that includes a hot cathode fluorescent lamp having the above-described features and a dimming lighting circuit that does not include a heating circuit.
  • an electrode for a hot cathode fluorescent lamp that can be used properly over a long period of time, and a hot cathode fluorescent lamp including such an electrode.
  • FIG. 1 is a partially enlarged cross-sectional view showing a schematic example of a conventional hot cathode fluorescent lamp.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of electrodes of the hot cathode fluorescent lamp of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic example of a hot cathode fluorescent lamp according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing another structure of the conductive support of the electrode.
  • FIG. 5 is a sectional view schematically showing still another structure of the conductive support of the electrode.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between the lamp current and the voltage of the lamp according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a partially enlarged cross-sectional view showing a schematic example of a conventional hot cathode fluorescent lamp.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of electrodes of the hot cathode fluorescent lamp of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic example of
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic example of an electrode for a hot cathode fluorescent lamp according to the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between the lamp current and the voltage of the lamp according to the third embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between the lamp current and the voltage of the lamp according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a partially enlarged view of a partially cut section of a conventional hot cathode fluorescent lamp.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of the electrode 40 of FIG.
  • the conventional hot cathode fluorescent lamp 10 includes a tubular glass tube 30 having a discharge space 20, an electrode 40, and a plug portion 50.
  • a protective film 60 and a phosphor 70 are installed on the inner surface of the glass tube 30.
  • installation of the protective film 60 is arbitrary.
  • a discharge gas is sealed in the discharge space 20, and the discharge gas is, for example, argon gas containing mercury.
  • the plug part 50 is provided at both ends of the hot cathode fluorescent lamp 10 so as to support the glass tube 30 and has two pins 55.
  • the electrode 40 is sealed at both ends of the glass tube 30 (however, only one electrode 40 is shown in FIG. 1).
  • the electrode 40 includes a main body portion 41 and support wires 45 a and 45 b.
  • the main body 41 has a coiled filament 42 having two end portions 42a and 42b.
  • the filament 42 is made of tungsten or molybdenum.
  • an emitter (not shown) made of an oxide such as barium oxide (BaO), strontium oxide (SrO), or calcium oxide (CaO) is installed.
  • the structure of the main body 41 of the electrode formed by installing the emitter on the filament 42 is particularly referred to as a “filament structure”.
  • the support wires 45a and 45b have conductivity, and one ends thereof are electrically joined to the end portions 42a and 42b of the filament 42, respectively.
  • the other ends of the support wires 45 a and 45 b are electrically connected to the respective pins 55 of the plug portion 50.
  • the support lines 45 a and 45 b have a role of supporting the filament 42.
  • the hot cathode fluorescent lamp 10 having such a configuration is operated as follows.
  • the filament structure of the electrode 40 (that is, the filament 42 and the emitter) is heated by energization through the pin 55 and the support wires 45a and 45b. At the same time, a voltage is applied between both electrodes 40 (only one is shown in FIG. 1).
  • thermoelectrons electrons (thermoelectrons) are emitted from the heated emitter.
  • the thermoelectrons move from one electrode to the other due to the electric field formed between the electrodes 40, thereby generating a lamp current.
  • thermoelectrons collide with mercury atoms sealed in the discharge space 20 of the glass tube 30.
  • mercury atoms are excited, and ultraviolet rays are emitted when the excited mercury returns to the ground state.
  • the emitted ultraviolet light is applied to the phosphor 70 of the glass tube 30, and thereby visible light is generated from the phosphor 70.
  • the hot cathode fluorescent lamp 10 having the above-described configuration has a problem that the lifetime is relatively short. This is mainly due to the following causes.
  • the filament 42 and the emitter of the electrode 40 are rapidly heated, and when discharge is started, the rapid heating causes the emitter held by the filament to scatter and fall off.
  • these portions are exposed to a high temperature of 1000 ° C. or higher when discharge is started. For this reason, the filament 42 deteriorates in a relatively short time due to this repetition, and breaks when the deterioration becomes severe. Therefore, scattering and dropping off of the emitter and breakage of the filament 42 are major factors that shorten the life of the entire lamp.
  • the emitter on the filament 42 tends to wear out with use time, and if the number of emitters becomes extremely small, the discharge cannot be maintained in the glass tube 30. Therefore, the consumption of the emitter is a major factor that shortens the lifetime of the entire lamp.
  • the deterioration and wear of the electrode 40, particularly the filament 42 and the emitter is a major cause of hindering the long life of the lamp.
  • the electrode does not have a conventional “filament structure”, and the life of the electrode can be significantly improved. it can.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic example of a hot cathode fluorescent lamp according to the present invention.
  • the hot cathode fluorescent lamp 100 includes a tubular bulb 130 made of glass having a discharge space 120, an electrode 140, and a sealing portion 151.
  • a protective film 160 and a phosphor 170 are installed on the inner surface of the bulb 130.
  • a discharge gas is sealed in the discharge space 120.
  • the discharge gas includes a rare gas, and for example, an argon gas containing mercury is used as the discharge gas.
  • the protective film 160 has a role of preventing the inner wall of the fluorescent lamp from being blackened by preventing elution of sodium contained in the bulb 130 and suppressing generation of mainly mercury and sodium compounds. However, installation of the protective film 160 is arbitrary.
  • Sealing portions 151 are provided at both ends of the hot cathode fluorescent lamp 100 so as to seal the discharge space of the bulb 130.
  • the sealing portion 151 is a single member integrated with the valve 130.
  • the sealing portion 151 may be configured with a member different from the valve 130.
  • the electrode 140 includes a main body 141 and a conductive support 149 for supporting the main body 141.
  • the conductive support 149 includes a storage port 152, and the main body 141 can be supported by the conductive support 149 by mounting the main body 141 in the storage port 152. it can.
  • the configuration of the conductive support 149 is an example, and the conductive support 149 may support the main body 141 by other methods.
  • the main body 141 is provided as a so-called “bulk material”.
  • the term “bulk material” is a component that consists of a single member and can exist by itself.
  • “bulk material” is different from thin films, coating layers, and applications.
  • the “bulk material” is a concept different from a composite member made up of a plurality of members, which is configured by installing a thin film, a coating layer, an applied material, and the like on a base material.
  • the main body is exposed to a high temperature during use, when the bulk material has an elongated shape, it is preferable to insert a support material at the center of the bulk material in order to suppress deformation due to heat.
  • the main body 141 has a columnar shape and a massive shape.
  • the columnar shape means a solid body having the same cross-sectional area on the upper surface and the lower surface, such as a quadrangular column, a hexagonal column, or a cylinder, or a solid shape having different cross-sectional areas on the upper surface and the lower surface, such as a quadrangular frustum and a truncated cone.
  • the lump shape means a shape obtained by combining or combining a general three-dimensional shape such as a cone, a pyramid, a cylinder, a square tube, a sphere, or a spiral.
  • a shape obtained by combining there is a shape such as a pencil shape in which a bottom surface of one side of a cylinder and a bottom surface of a cone are combined, and a shape in which a bottom surface of one side of a prism is combined with a bottom surface of a prism.
  • a cylinder (rod shape) or a pencil shape is preferable.
  • the mass of the main body 141 is preferably in the range of 0.001 g to 20 g, and may be, for example, 1 mg or more, for example, in the range of 2 mg to 0.5 g. Thereby, the wear life of the main body 141 can be improved as compared with the conventional emitter.
  • the diameter is preferably 0.3 to 5 mm and the length is preferably 1 to 15 mm.
  • the diameter of the cylindrical part is preferably 0.3 to 5 mm
  • the length of the cylindrical part is preferably 1 to 10 mm
  • the length of the conical part is preferably 1 to 10 mm.
  • the main body 141 may be in an elongated shape along the long axis.
  • the direction perpendicular cross-sectional area relative to the longitudinal axis of the body portion 141 (S1) is in the range of 0.07 mm 2 ⁇ 500 mm 2 preferably may be 0.1 mm 2 ⁇ 7 mm 2 approximately.
  • the cross-sectional area in the direction perpendicular to the major axis may be different in the longitudinal direction.
  • One end of a conductive lead 155 is connected to a part of the conductive support 149.
  • the lead 155 is used as a terminal when a voltage is applied to the electrode 140.
  • one end of the lead 155 is inserted into an opening 159 provided in the central portion of the conductive support 149.
  • the connection method between the conductive support 149 and the leads 155 is not particularly limited.
  • the conductive support 149 and the lead 155 may be configured as an integrated product.
  • the other end of the lead 155 penetrates the sealing portion 151 and is led out of the hot cathode fluorescent lamp 100.
  • the main body 141 of the electrode 140 is made of a conductive mayenite compound.
  • the conductive mayenite compound has a relatively low work function of 2.4 eV and is conductive. For this reason, at the time of starting, discharge by secondary electron emission is started even with a small applied voltage.
  • the conductive mayenite compound is self-heated by the discharge and quickly moves to the thermal electron emission stage. Therefore, the same function as the emitter of the electrode 40 in the conventional hot cathode fluorescent lamp 10 can be exhibited, that is, electrons can be efficiently emitted.
  • the conductivity of the conductive mayenite is preferably about 0.1 S / cm.
  • the heating member corresponding to the conventional filament 42 is not necessary for the main body 141 containing the conductive mayenite compound.
  • the main body 141 is provided in the form of a so-called “bulk material” and can be provided in a large mass or a large volume as compared with a form such as a thin film or a coating.
  • the electrode 140 does not adopt a “filament structure”, and “disconnection” like a conventional filament does not occur.
  • the main body 141 composed of a bulk material can be used, the shortening of the life due to the consumption of the emitter as in the conventional case is suppressed. That is, by setting the bulk amount (mass, volume) of the main body 141 to a large value in advance, the wear life of the main body 141 can be extended. In addition, even if the bulk amount (mass, volume) of the main body 141 is set to a high value in advance, there is no particular problem in performance in the lamp. Further, the initial bulk amount (mass, volume) of the main body 141 can be easily adjusted by adjusting the mass and / or shape of the main body 141.
  • the life of the electrode 140 and further the life of the hot cathode fluorescent lamp 100 can be significantly improved.
  • the hot cathode fluorescent lamp 100 according to the present invention a preheating circuit and the like can be eliminated, and the structure of the entire lamp can be simplified. That is, it is possible to provide an illumination device that includes the hot cathode fluorescent lamp 100 according to the present invention and does not include a heating circuit.
  • the discharge current is controlled by controlling the lighting frequency according to the length of the input time of the pulse signal, thereby controlling the light quantity of the illumination.
  • a lighting circuit for dimming has been put into practical use. Dimming is useful from the viewpoint of energy saving and performance.
  • the heating circuit reduces the heating current when the discharge current is large and increases the heating current when the discharge current is small. Is controlled.
  • the hot cathode fluorescent lamp 100 of the present invention can be dimming by controlling only the discharge current without providing a heating circuit.
  • the present invention can provide a dimming lighting device having a hot cathode fluorescent lamp including such a conductive mayenite compound and a dimming lighting circuit that does not include a heating circuit.
  • the main body 141 has a self-heating characteristic. For this reason, the lead 155 led out from each electrode 140 is only required for voltage application, and the number of leads 155 can be reduced to one. This simplifies the electrode structure.
  • the electrode 140 As described above, the electrode 140 according to the present invention includes the main body 141, the conductive support 149, and the leads 155.
  • the main body 141 of the electrode 140 according to the present invention is made of a conductive mayenite compound.
  • the “mayenite compound” is a generic term for 12CaO ⁇ 7Al 2 O 3 (hereinafter also referred to as “C12A7”) having a cage ( ⁇ ) structure and a compound (same type compound) having a crystal structure equivalent to C12A7. .
  • a mayenite compound includes oxygen ions in a cage, and these oxygen ions are particularly referred to as “free oxygen ions”.
  • the “free oxygen ions” can be partially or completely replaced with electrons by reduction treatment or the like, and in particular, those having an electron density of 1.0 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 or more have “conductivity. It is called “mayenite compound”. Since the “conductive mayenite compound” has conductivity as its name indicates, it can be used as an electrode material as in the present invention.
  • the electron density of the “conductive mayenite compound” is preferably 1.0 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or more, more preferably 1.0 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 or more. More preferably, it is 0 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3 or more.
  • the electron density of the conductive mayenite compound is lower than 1.0 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 , the resistance of the electrode when used as an electrode increases.
  • the relationship between the electron density and conductivity of the conductive mayenite is as follows.
  • the electrical conductivity of the conductive mayenite type compound in the present invention is preferably 0.1 S / cm or more because it is 0.1 S / cm when the electron density is 1 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 . More preferably, it is 0 S / cm or more.
  • the maximum value of electrical conductivity can be about 1500 S / cm for a single crystal.
  • the electron density of electroconductive mayenite means the measured value of the spin density calculated by the measurement with an electron spin resonance apparatus, or was calculated by the measurement of the absorption coefficient.
  • the measured value of the spin density is smaller than 10 19 cm ⁇ 3 , it is preferable to use an electron spin resonance apparatus (ESR apparatus), and when it exceeds 10 18 cm ⁇ 3 , Thus, it is preferable to calculate the electron density.
  • ESR apparatus electron spin resonance apparatus
  • the intensity of light absorption by electrons in the cage of conductive mayenite is measured, and the absorption coefficient at 2.8 eV is obtained.
  • the electron density of the conductive mayenite is quantified using the fact that the obtained absorption coefficient is proportional to the electron density.
  • the conductive mayenite is powder or the like and it is difficult to measure the transmission spectrum with a photometer, the light diffusion spectrum is measured using an integrating sphere, and the conductive mayenite is obtained from the value obtained by the Kubelka-Munk method. The electron density is calculated.
  • the conductive mayenite compound has a C12A7 crystal structure composed of calcium (Ca), aluminum (Al) and oxygen (O), calcium (Ca), aluminum (Al) and oxygen (O ) May be substituted with other atoms or atomic groups.
  • a part of calcium (Ca) is magnesium (Mg), strontium (Sr), barium (Ba), lithium (Li), sodium (Na), chromium (Cr), manganese (Mn), cerium (Ce). , Cobalt (Co), nickel (Ni) and / or copper (Cu) and the like may be substituted.
  • a part of aluminum (Al) is silicon (Si), germanium (Ge), boron (B), gallium (Ga), titanium (Ti), manganese (Mn), iron (Fe), cerium (Ce).
  • Praseodymium (Pr), scandium (Sc), lanthanum (La), yttrium (Y), europium (Eu), yttrium (Yb), cobalt (Co), nickel (Ni) and / or terbium (Tb) May be.
  • the oxygen in the cage skeleton may be substituted with nitrogen (N) or the like.
  • the conductive mayenite compound is preferably a 12CaO ⁇ 7Al 2 O 3 compound, a 12SrO ⁇ 7Al 2 O 3 compound, a mixed crystal compound thereof, or an isomorphous compound thereof.
  • the following compounds (1) to (4) are considered as the conductive mayenite compound.
  • Mg magnesium
  • Sr strontium
  • Ca 1-z Sr z calcium strontium aluminate
  • y and z are 0.1 or less.
  • the free oxygen ion in the cage is an anion such as H ⁇ , H 2 ⁇ , H 2 ⁇ , O ⁇ , O 2 ⁇ , OH ⁇ , F ⁇ , Cl ⁇ , Br ⁇ , S 2 ⁇ or Au ⁇ .
  • an anion such as H ⁇ , H 2 ⁇ , H 2 ⁇ , O ⁇ , O 2 ⁇ , OH ⁇ , F ⁇ , Cl ⁇ , Br ⁇ , S 2 ⁇ or Au ⁇ .
  • Both cation and anion are substituted, for example wadalite Ca 12 Al 10 Si 4 O 32 : 6Cl ⁇ .
  • the main body 141 of the electrode 140 may be composed of the conductive mayenite compound alone, but may further include another additive substance.
  • Another additive substance may be, for example, barium oxide (BaO), strontium oxide (SrO), calcium oxide (CaO), or the like.
  • Another additive substance is added in the range of, for example, 1 wt% to 50 wt% with respect to the total weight of the main body 141.
  • the resistance value of the main body 141 may be in the range of 0.1 ⁇ to 100 ⁇ .
  • the resistance value of the main body 141 is preferably in the range of 0.5 to 50 ⁇ , more preferably in the range of 1 to 20 ⁇ , and even more preferably in the range of 2 to 10 ⁇ .
  • the resistance value is smaller than 0.1 ⁇ , the current flowing through the entire circuit increases, and it may not be possible to selectively heat only the electrodes. On the other hand, if it is greater than 100 ⁇ , it becomes difficult for the current to flow, and the electrode may not be heated sufficiently.
  • the conductivity of the conductive mayenite compound can be adjusted relatively easily by heat treatment in a reducing atmosphere. Therefore, the resistance value of the main body 141 can also be controlled relatively easily. The resistance value can also be controlled by the density of the sintered body.
  • the main body 141 has a columnar shape and a massive shape.
  • the columnar shape means a solid body having the same cross-sectional area on the upper surface and the lower surface, such as a quadrangular column, a hexagonal column, or a cylinder, or a solid shape having different cross-sectional areas on the upper surface and the lower surface, such as a quadrangular frustum and a truncated cone.
  • the lump shape means a shape obtained by combining or combining a general three-dimensional shape such as a cone, a pyramid, a cylinder, a square tube, a sphere, or a spiral.
  • the electrode is preferably a cylinder (rod shape) or a pencil shape.
  • the mass of the main body 141 is preferably in the range of 0.001 g to 20 g, and may be, for example, 1 mg or more, for example, in the range of 2 mg to 0.5 g. Thereby, the wear life of the main body 141 can be improved as compared with the conventional emitter.
  • the main body 141 may be in an elongated shape along the long axis.
  • the cross-sectional area (S1) in the direction perpendicular to the major axis of the main body 141 may be about 0.01 mm 2 to 7 mm 2 .
  • the cross-sectional area in the direction perpendicular to the major axis may be different in the longitudinal direction.
  • a refractory metal is used as the material of the conductive support 149.
  • molybdenum and tungsten are suitable.
  • Tungsten may be an alloy with thorium.
  • iron, nickel, copper, chromium, cobalt may be sufficient, and also these alloys may be sufficient.
  • the conductive support 149 may have any shape.
  • the conductive support 149 ⁇ / b> A has a first end 181 ⁇ / b> A and a second end 182 ⁇ / b> A.
  • the first end portion 181A has a cylindrical or rectangular tube-shaped storage port 152A for storing the main body portion 141 at the center.
  • the second end 182A is rod-shaped and extends to the side opposite to the main body 141.
  • the second end 182A may be further connected to the lead 155 described above. Alternatively, the second end 182A may be integrated with the lead 155 described above.
  • FIG. 5 shows still another structure of the conductive support.
  • the conductive support 149B has a rod-shaped first end 181B and a rod-shaped second end 182B.
  • the first end 181 ⁇ / b> B is inserted into the main body 141.
  • the second end 182B extends to the side opposite to the main body 141.
  • the second end 182B may be further connected to the lead 155 described above.
  • the second end 182B may be configured integrally with the lead 155 described above.
  • the material of the lead 155 is not particularly limited as long as it is a conductive material. Molybdenum, tungsten, iron, nickel, copper, chromium, cobalt, or alloys thereof are preferred. Further, the size, shape and the like of the lead 155 are not particularly limited. As described above, the lead 155 may be integrated with the conductive support (149, 149A, 149B).
  • the lead 155 has a cross-sectional area S2 at a position R (see FIG. 3) adjacent to the sealing portion 151 in the discharge space 120, and this cross-sectional area S2 is the cross-sectional area of the main body 141 (in the longitudinal direction).
  • S1 Cross-sectional area in a direction perpendicular to the vertical direction
  • S1 is preferably equal to or smaller than S1.
  • the cross-sectional area ratio (S1: S2) between the cross-sectional area S1 of the main body 141 and the cross-sectional area S2 of the lead 155 is in the range of 1: 1 to 2500: 1.
  • This ratio is preferably in the range of 1.5: 1 to 750: 1, more preferably in the range of 4: 1 to 500: 1.
  • the heat of the main body 141 of the electrode 140 can be significantly suppressed from escaping to the outside of the hot cathode fluorescent lamp 100 via the conductive support 149 and the leads 155.
  • the cross-sectional area of the lead 155 (S2) is preferably in the range of 0.007 mm 2 ⁇ 400 mm 2, and more preferably in a range of from 0.01mm 2 ⁇ 400mm 2.
  • phosphor 170 examples include europium-activated yttrium oxide phosphor, cerium terbium-activated lanthanum phosphate phosphor, europium-activated strontium halophosphate phosphor, europium-activated barium magnesium aluminate phosphor, and europium manganese-activated barium magnesium.
  • An aluminate phosphor, a terbium activated cerium aluminate phosphor, a terbium activated cerium magnesium aluminate phosphor, an antimony activated calcium halophosphate phosphor, or the like can be used alone or in combination.
  • the shape, size, wattage, light color and color rendering property of the fluorescent lamp, etc. are not particularly limited.
  • the shape is not limited to a straight pipe as shown in FIG. 3, and may be a round shape, a double ring shape, a twin shape, a compact shape, a U shape, a light bulb shape, or the like.
  • the size may be 4 to 110.
  • the wattage may be, for example, several watts to hundreds tens of watts.
  • Examples of the light color include daylight color, daylight white color, white color, warm white color, and light bulb color.
  • the lamp current flowing between both electrodes of the hot cathode fluorescent lamp 100 may be, for example, in the range of 0.010A to 1A.
  • the temperature of the electrode 140 when the hot cathode fluorescent lamp 100 is operated may be, for example, about 800 ° C. to 1500 ° C.
  • the manufacturing method of the main body 141 is roughly divided into two methods depending on the process of imparting conductivity to the mayenite compound.
  • the first method is a method of imparting conductivity to the mayenite compound after sintering the powder of the mayenite compound to obtain a sintered body and then processing the sintered body into a desired shape.
  • the second method is a method of imparting conductivity at the same time when a sintered body is obtained by sintering a powder of a mayenite compound.
  • the first method of manufacturing the main body 141 made of a conductive mayenite compound includes a step of preparing a powder containing a mayenite compound (step 110), a step of forming a molded body containing the powder (step 120), A step of firing the molded body to obtain a sintered body (step 130) and a step of performing a process of imparting conductivity to the obtained sintered body (step 140).
  • step 110 a step of preparing a powder containing a mayenite compound
  • step 120 a step of forming a molded body containing the powder
  • step 130 A step of firing the molded body to obtain a sintered body
  • step 140 a step of performing a process of imparting conductivity to the obtained sintered body
  • a mayenite compound powder having an average particle size of about 1 ⁇ m to 10 ⁇ m is prepared.
  • the average particle size of the powder is preferably 2 ⁇ m or more and 6 ⁇ m or less. If the average particle size is smaller than 1 ⁇ m, it is difficult to agglomerate the powder and make it further finer, and if it is larger than 10 ⁇ m, sintering may not proceed easily.
  • the mayenite compound powder is prepared by coarsely pulverizing the mayenite compound raw material and further pulverizing the coarse powder to a fine particle.
  • a stamp mill, an automatic mortar, or the like is used for the coarsening of the raw material.
  • a ball mill, a bead mill, or the like is used to pulverize the coarse powder to the fine powder having the above average particle diameter.
  • Step 120 Next, a molded body containing the mayenite compound powder is manufactured.
  • the manufacturing method of the molded body is not particularly limited, and the molded body may be manufactured through a paste (or slurry; the same applies hereinafter) or by pressure molding of powder or paste.
  • the paste may be prepared by adding the above-mentioned prepared powder together with a binder to a solvent and stirring.
  • a binder either an organic binder or an inorganic binder can be used.
  • organic binder for example, nitrocellulose, ethylcellulose, polyethylene oxide and the like can be used.
  • a molded body can be obtained by extrusion molding or injection molding the paste.
  • a molded body having a desired shape may be formed by placing the above-described prepared powder or paste in a mold and pressurizing the mold.
  • Step 130 Next, the obtained molded body is fired.
  • the molded body may be previously held at a temperature range of 50 ° C. to 200 ° C. for about 20 to 30 minutes, and the solvent may be volatilized and removed.
  • the molded body may be held in advance at a temperature range of 200 to 800 ° C. for about 20 to 30 minutes to remove the binder. Alternatively, both processes may be performed simultaneously.
  • Calcination conditions are not particularly limited.
  • the firing treatment is performed, for example, in an air atmosphere, a vacuum, or an inert gas atmosphere.
  • the firing temperature is, for example, in the range of 1200 ° C. to 1415 ° C., and preferably in the range of 1250 ° C. to 1350 ° C.
  • the temperature is lower than 1200 ° C., the sintering is insufficient, and the obtained sintered body may be brittle.
  • the firing temperature is higher than 1415 ° C., the melting of the powder proceeds and the shape of the molded body may not be maintained.
  • the time for maintaining the temperature may be adjusted so as to complete the sintering of the compact, but is preferably 5 minutes or more, more preferably 10 minutes or more, and even more preferably 15 minutes or more. If the holding time is shorter than 5 minutes, the sintering may not proceed sufficiently. Further, even if the holding time is increased, there is no particular problem in terms of characteristics, but considering the manufacturing cost, the holding time is preferably within 6 hours.
  • the obtained sintered body is then processed into a desired shape.
  • the machining method is not particularly limited, and machining, electric discharge machining, laser machining, or the like may be applied.
  • Step 140 Next, the process which provides electroconductivity with respect to the obtained sintered compact (mayenite compound) is performed.
  • Conductivity can be imparted to the sintered body by heat-treating the sintered body in a reducing atmosphere.
  • the reducing atmosphere means an atmosphere or a reduced pressure environment in which a reducing agent is present at a site in contact with the atmosphere and an oxygen partial pressure is 10 ⁇ 3 Pa or less.
  • the reducing agent for example, carbon or aluminum powder may be mixed with the raw material, and carbon, calcium, aluminum, or titanium may be installed at a site in contact with the atmosphere.
  • carbon a method in which the molded body is put in a carbon container and fired under vacuum is exemplified.
  • the oxygen partial pressure is, for example, 10 ⁇ 5 Pa or less, preferably 10 ⁇ 10 Pa or less, and more preferably 10 ⁇ 15 Pa.
  • the oxygen partial pressure is higher than 10 ⁇ 5 Pa, there is a possibility that sufficient conductivity cannot be obtained.
  • the heat treatment temperature is in the range of 600 to 1415 ° C.
  • the heat treatment temperature is preferably in the range of 1000 ° C. to 1400 ° C., more preferably in the range of 1200 to 1370 ° C., and still more preferably in the range of 1300 ° C. to 1350 ° C.
  • the temperature of heat processing is lower than 600 degreeC, there exists a possibility that sufficient electroconductivity may not be provided to a mayenite compound.
  • the heat treatment temperature is higher than 1415 ° C., the sintered body may be melted and the shape of the formed body may not be maintained.
  • the heat treatment time is preferably in the range of 5 minutes to 6 hours, more preferably in the range of 10 minutes to 4 hours, and further preferably in the range of 15 minutes to 2 hours. If the holding time is less than 5 minutes, sufficient conductivity may not be obtained. Further, even if the holding time is increased, there is no particular problem in terms of characteristics, but considering the manufacturing cost, the holding time is preferably within 6 hours.
  • the main body 141 made of a conductive mayenite compound can be manufactured.
  • the second method of manufacturing the main body 141 made of the conductive mayenite compound includes a step of preparing a powder containing the mayenite compound (step 210), a step of forming a molded body containing the powder (step 220), And firing the molded body to obtain a sintered body, and simultaneously imparting conductivity to the sintered body (step 230).
  • Step 210 and Step 220 are the same as Step 110 and Step 120 of the first method described above.
  • step 230 will be described in detail below.
  • Step 230 the molded body obtained in step 220 is fired by the firing process.
  • the molded body may be previously held at a temperature range of 50 ° C. to 200 ° C. for about 20 to 30 minutes, and the solvent may be volatilized and removed.
  • the molded body may be held in advance at a temperature range of 200 to 800 ° C. for about 20 to 30 minutes to remove the binder. Alternatively, both processes may be performed simultaneously.
  • the firing treatment is performed by heat-treating the molded body in a reducing atmosphere.
  • the reducing atmosphere means an inert gas atmosphere in which a reducing agent is present at a site in contact with the atmosphere and an oxygen partial pressure of 10 ⁇ 3 Pa or less, or a reduced pressure environment.
  • a reducing agent for example, carbon or aluminum powder may be mixed with the raw material, and carbon, calcium, aluminum, or titanium may be installed at a site in contact with the atmosphere.
  • carbon a method in which the molded body is put in a carbon container and fired under vacuum is exemplified.
  • the oxygen partial pressure is preferably 10 ⁇ 5 Pa or less, more preferably 10 ⁇ 10 Pa, and even more preferably 10 ⁇ 15 Pa or less.
  • the oxygen partial pressure is higher than 10 ⁇ 5 Pa, there is a possibility that sufficient conductivity cannot be imparted to the mayenite compound.
  • Calcination temperature is in the range of 1200 ° C to 1415 ° C.
  • the firing temperature is more preferably in the range of 1250 ° C to 1350 ° C.
  • the firing temperature is lower than 1200 ° C., the sintering becomes difficult to proceed, and the obtained sintered body may become brittle.
  • the firing temperature is higher than 1415 ° C., melting of the powder proceeds and the shape of the molded body cannot be maintained.
  • the firing time may be any time as long as the sintering of the compact is completed and sufficient conductivity is imparted.
  • the holding time may be, for example, in the range of 5 minutes to 6 hours, preferably in the range of 10 minutes to 4 hours, and more preferably in the range of 15 minutes to 2 hours.
  • When holding time is less than 5 minutes there exists a possibility that sufficient electroconductivity may not be provided to a mayenite compound. Further, even if the holding time is lengthened, there is no particular problem in terms of characteristics, but in consideration of the production cost, it is preferably within 6 hours.
  • a main body made of a conductive mayenite compound can be produced.
  • the manufacturing method of the main body portion 141 has been described by taking as an example the case where the main body portion 141 of the electrode 140 is composed only of a conductive mayenite compound.
  • the mayenite compound powder is converted into, for example, a desired alkaline earth metal carbonate powder in the steps 110 and 210 described above. May be added to prepare a mixed powder.
  • a treatment for removing CO 2 generated in the course of the reaction is required. This is because if the CO 2 remains, mercury in the hot cathode fluorescent lamp is deteriorated and luminous efficiency is lowered.
  • the removal of CO 2 may be performed, for example, by holding the molded body at a temperature of 800 ° C. to 1200 ° C. for about 20 to 30 minutes in advance under a nitrogen atmosphere or a vacuum.
  • Example 1 By the following method, a hot cathode fluorescent lamp actually provided with an electrode having the above-described characteristics was produced, and its characteristics were evaluated.
  • the electrode was comprised with the main-body part which consists of an electroconductive mayenite compound, the support body made from molybdenum, and a copper lead wire.
  • a sintered body of a conductive mayenite compound for the main body was produced as follows.
  • Powder A1 Calcium carbonate (CaCO 3 ) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder were mixed at a molar ratio of 12: 7, and then this mixed powder was kept at 1300 ° C. for 6 hours in the atmosphere. Next, the obtained sintered body was pulverized with an automatic mortar to obtain a powder (hereinafter referred to as powder A1).
  • powder A1 When the particle size of the powder A1 was measured by a laser diffraction scattering method (SALD-2100, manufactured by Shimadzu Corporation), the average particle size was 20 ⁇ m. Further, X-ray diffraction confirmed that the powder A1 had only a 12CaO ⁇ 7Al 2 O 3 structure, and the powder A1 was a (non-conductive) mayenite compound. Further, when the electron density of the powder A1 was determined by an ESR apparatus, the electron density was less than 1 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 .
  • the powder A1 was pressure-molded at a pressure of 2 MPa to produce a disk-shaped molded body having a diameter of 1 cm and a thickness of 5 mm. Furthermore, this molded body was heated to 1350 ° C. to obtain a sintered body. The obtained sintered body was put in a carbon container with a lid, and this carbon container was put in an electric furnace having an oxygen partial pressure of 10 ⁇ 3 Pa or less (that is, the aforementioned “reducing atmosphere”) in a vacuum. Hold for 2 hours at ° C. Further, the obtained sample was pulverized by a wet ball mill using isopropyl alcohol as a solvent to obtain a powder A2. As a result of the measurement by the laser diffraction scattering method described above, the average particle diameter of the powder A2 was 2 ⁇ m.
  • the light diffusion reflection spectrum was measured, and the electron density of powder A2 was determined by the Kubelka-Munk method.
  • the electron density of the powder A2 was 7 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 , and it was confirmed that the powder A2 was a conductive mayenite compound.
  • powder A2 was pressure-molded to produce a prismatic shaped body having a length of 40 mm, a width of 20 mm, and a thickness of 10 mm.
  • This molded body was put in a carbon container with a lid, and the inside of the container was evacuated to 10 ⁇ 3 Pa or less and held at 1300 ° C. for 2 hours. Thereby, the sintered compact B was obtained.
  • a cylindrical rod-shaped sample was prepared by grinding the sintered body B.
  • the cylindrical rod-shaped sample had a diameter of about 1.85 mm and a total length of about 10 mm.
  • the cross-sectional area (S1) was 2.69 mm 2 .
  • the sample was heat treated for surface modification. The heat treatment was performed by holding the sample at 1325 ° C. for 2 hours in a vacuum container with an oxygen partial pressure of 10 ⁇ 3 Pa or less in a state where the sample was put in a carbon container. There was no change in the cross-sectional area.
  • the support has a cup shape in which a disc is installed at one end of a cylinder, and a metal lead wire is provided at the center of the disc.
  • the inner diameter of the cup portion was about 1.9 mm (a dimension that allows the main body portion to be just mounted), and the outer diameter was about 2.1 mm.
  • the total length of the support was about 5.1 mm.
  • a dumet wire having a diameter of 1 mm ⁇ , that is, a cross-sectional area (S2) of 0.79 mm 2 was connected to the bottom of the support.
  • the main body was inserted into the cup hole of the support, and the main body was attached to the support.
  • the length of the exposed part from the support of the main body was about 5 mm.
  • a cylindrical glass tube having a transparent inner surface coated with a phosphor was prepared. This glass tube had a total length of about 245 mm and a diameter of about 30 mm.
  • the electrodes X described above were installed at both ends of the glass tube, and both ends of the glass tube were sealed with the lead wires led out from the middle. As a result, a pair of electrodes were accommodated in the discharge space at an interelectrode distance of about 180 mm. The total length of the lead wire portion of the electrode accommodated in the discharge space was about 3 mm.
  • the discharge space of the glass tube was filled with rare gas and mercury as the discharge gas.
  • Mercury was filled with about 120 mg to form a lamp (hereinafter referred to as “Lamp A”).
  • the electrode portion was configured by mounting a filament coated with the above-mentioned electride on the filament 42 portion. Furthermore, before sealing both ends, the filament was energized and heated to 1000 ° C. while the inside of the glass tube was evacuated to remove organic components. Thereafter, a rare gas and mercury were put in a glass tube and sealed to form a lamp (hereinafter referred to as “lamp B”).
  • Lamp C A lamp coated with BaO (hereinafter referred to as “lamp C”) is the same as the manufacturing method of lamp B except that barium carbonate is used instead of powder A2 among the components of paste A used in Comparative Example 1. Was made.
  • Example 2 (Durability evaluation of lamp A)
  • the lamps A, B, and C are turned on by raising the electrode temperature to a predetermined temperature, maintained for 5 minutes after starting the lighting, and then turned off for 10 minutes to turn off the lamp and cool the electrodes. I left it alone. This lighting maintenance and electrode cooling cycle was repeated up to 50 times to evaluate the degree of electrode degradation.
  • the electrode temperature during the test was measured using a radiation thermometer (TR-630, manufactured by Minolta Co., Ltd.).
  • the lamp A was tested by putting a ballast resistor of 100 ⁇ into a DC power source, connecting both electrodes via lead wires, and energizing. During the test, when the temperature of the electrode part at the start of lighting was measured, it was about 1400 ° C. After maintaining the lamp on for 5 minutes, the lamp was turned off and the lamp was allowed to stand for 10 minutes to cool the electrode. This operation was repeated 50 times. The lamp A was normally turned on and off repeatedly until the end of the 50 repetition tests.
  • an electrode composed of a conductive material mayenite of a bulk material without a filament can maintain stable characteristics over a long period of time as compared with a conventional filament electrode.
  • Example 3 A hot cathode fluorescent lamp having an electrode having the above-described characteristics was actually produced by the following method, and it was confirmed that the hot cathode behavior was exhibited.
  • the electrode was composed of a main body made of a sintered body of a conductive mayenite compound, a nickel support, and a Kovar lead.
  • a mayenite compound powder was prepared as follows. Calcium carbonate (CaCO 3 ) powder and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder were mixed so that the molar ratio of calcium oxide (CaO): aluminum oxide (Al 2 O 3 ) was 12: 7. Next, this mixed powder was heated to 1350 ° C. at a temperature rising rate of 300 ° C./hour in the atmosphere, and held at 1350 ° C. for 6 hours. Thereafter, the temperature was lowered at a cooling rate of 300 ° C./hour to obtain a white lump.
  • the white lump was pulverized into pieces having a size of about 5 mm with an alumina stamp mill, and then coarsely pulverized with an alumina automatic mortar to obtain white particles (hereinafter referred to as particles P1).
  • particles P1 white particles
  • SALD-2100 laser diffraction scattering method
  • powder Q1 a white powder (hereinafter referred to as powder Q1) was obtained.
  • powder Q1 a white powder (hereinafter referred to as powder Q1) was obtained.
  • the obtained powder Q1 had a C12A7 structure.
  • the average particle diameter of the powder Q1 obtained by the laser diffraction scattering method was 3.3 ⁇ m.
  • a mayenite compound molded body was produced as follows. 79.8 g of the powder B1 obtained by the above-mentioned method, 13.0 g of polyethylene oxide as a binder for molding, 0.2 g of fatty acid ester as a plasticizer, and 7.0 g of stearic acid as a lubricant are blended, and injection molding is performed. Molded body R1 was obtained.
  • the molded body R1 has a shape (like a pencil shape) in which the bottom surface of one side of the cylinder and the bottom surface of the cone are combined (hereinafter referred to as a pencil shape), and the diameter of the column part is 3.4 mm and the length is 5.0 mm.
  • the length of the conical part was 2.5 mm.
  • a metal wire was inserted into the molded body as follows. Using a router, a hole having a diameter of 0.5 mm and a depth of 2.5 mm was formed in the center of the bottom surface of the molded body R1. A nickel wire having a wire diameter of 0.5 mm and a length of 10 mm preheated using a hot plate heated to 150 ° C. was inserted into the hole of the molded body R1 by a depth of 2.5 mm. In this way, an assembly T1 having a nickel wire inserted therein was obtained. At this time, since the nickel wire was preheated, the resin in the contact portion with the molded body R1 was softened, and the nickel wire could be easily inserted. The molded body R1 is solidified at 70 ° C. or lower. Therefore, the inserted nickel wire was not easily removed at 70 ° C. or lower.
  • the binder removal processing of the assembly was performed as follows.
  • the assembly T1 was placed in an electric furnace in a state where it was placed on an alumina plate, and heated to 200 ° C. in air for 40 minutes. Furthermore, after heating to 600 degreeC in 8 hours, it was made to cool to room temperature in 2 hours, and the degreased body U1 was obtained.
  • the degreased body U1 and metallic aluminum are placed in an alumina crucible having an outer diameter of 20 mm ⁇ inner diameter of 18 mm ⁇ height of 20 mm, and the alumina crucible is placed in a first carbon crucible having an outer diameter of 40 mm ⁇ inner diameter of 30 mm ⁇ height of 40 mm.
  • the lid was made of carbon.
  • the first carbon crucible with the lid was placed in a second carbon crucible having an outer diameter of 80 mm, an inner diameter of 70 mm, and a height of 75 mm, and a carbon lid was used.
  • This crucible was placed in a vacuum atmosphere of 5 Pa or less and heated to 1250 ° C. for 1 hour. After holding at 1250 ° C. for 6 hours, it was cooled to room temperature in 4 hours. The surface of the obtained substance was polished without applying cooling water using a diamond electrodeposition grindstone, and a joined body V1 of the main body portion and the conductive support was obtained.
  • the diameter of the cylindrical part in the main body part was 2.8 mm
  • the length was 4.1 mm
  • the length of the conical part was 2.0 mm.
  • the cross-sectional area (S1) of the cylindrical part was 5.94 mm 2 .
  • the said main-body part was similarly produced except not having inserted the nickel wire.
  • the weight of the main body was 0.085 g.
  • this main body was pulverized and subjected to X-ray diffraction analysis, it was C12A7 single phase.
  • the electron density determined by the Kubelka-Munk method from the light diffuse reflection spectrum of the obtained powder was 1.6 ⁇ 10 21 cm ⁇ 3 . From this, it was confirmed that it is a conductive mayenite compound.
  • the electrode Y was obtained by spot welding the conductive support of the joined body V1 and the Kovar wire as the lead wire.
  • the Kovar wire had a diameter of 0.8 mm and a cross-sectional area (S2) of 0.5 mm 2 . That is, S1: S2 was 11.9: 1.
  • a sectional view of the electrode Y is shown in FIG.
  • the electrode Y has a conductive support 149 inserted in the bottom surface of the pencil-shaped main body 141 on the cylinder side, and is connected to the lead 155.
  • Electrodes Y were welded and fixed at both ends of a glass tube having an outer diameter of 4 mm and an inner diameter of 3 mm so that the electrode spacing was 80 mm. This glass tube branches into a T shape at the center and is connected to an exhaust stand. Next, the inside of the lamp was evacuated to 10 ⁇ 5 Torr and evacuated at 400 ° C. for 30 minutes. Thereafter, 120 mg of mercury was introduced and evacuated again to 10 ⁇ 5 Torr. Finally, argon gas was filled to 10 Torr, and the lamp was separated from the exhaust stand with a gas burner. (Hereinafter referred to as “Lamp D”.)
  • the operability of the hot cathode fluorescent lamp D produced as described above was evaluated.
  • the lamp was set with a DC circuit with a ballast resistance of 2 k ⁇ , and current-voltage hysteresis was measured.
  • the glow discharge is performed at about 10 mA, the current is gradually increased, and the current is gradually changed from the glow discharge to the arc discharge.
  • the current is gradually decreased and then the light is turned off at about 10 mA after the transition from the arc discharge to the glow discharge. . This was defined as one cycle, and four-cycle measurement was performed. The results are shown in FIG. Between 10 mA and 20 mA, the voltage suddenly decreases from about 400 V to about 200 V.
  • the discharge mode changes from glow discharge to arc discharge. It can be confirmed that the discharge is transferred. Moreover, almost the same current-voltage characteristics were shown from the first time to the fourth time, and it was confirmed that the arc discharge was stably performed by supplying a current of 20 mA or more.
  • Example 4 (Production of hot cathode fluorescent lamp) A lamp was fabricated in the same manner as in Example 3, except that argon gas was charged to 20 Torr. (Hereinafter referred to as “Lamp E”)
  • the present invention can be applied to a fluorescent lamp having an electrode for discharge.

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Abstract

本発明は、熱陰極蛍光ランプ用の電極であって、熱電子を放出する本体部と、該本体部を支持する導電性支持体と、導電性支持体と電気的に接続されたリードと、を有し、前記本体部は、フィラメント構造を有さず、柱状または塊状のバルク材の導電性マイエナイト化合物で構成されている電極に関する。

Description

熱陰極蛍光ランプ用の電極、および熱陰極蛍光ランプ
　本発明は、熱陰極蛍光ランプ用の電極、および熱陰極蛍光ランプに関する。
　蛍光ランプは、家庭用照明、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、様々な用途に用いられている。
　蛍光ランプには、大きく分けて、冷陰極蛍光ランプと、熱陰極蛍光ランプの２種類がある。冷陰極蛍光ランプとは、電極の加熱が不要であり、作動時の電極温度が比較的低い蛍光ランプの総称であり、冷陰極蛍光ランプの場合、電極温度は、最大でもせいぜい４００℃～５００℃程度である。一方、熱陰極蛍光ランプとは、作動の際に電極が加熱され、このため作動時の電極温度が比較的高くなる蛍光ランプの総称であり、電極温度は、１０００℃を超える場合も多々ある。
　一般に、熱陰極蛍光ランプは、冷陰極蛍光ランプに比べて、高効率および高輝度であるが、電極の消耗が激しく、寿命が短いという問題がある。
　一般に、熱陰極蛍光ランプの電極は、「フィラメント構造」を有する。フィラメント構造とは、両端部が支持線によって保持されたタングステンまたはモリブデン等の金属材料で構成された構造であって、この構造では、被覆物または金属材料そのものを通電加熱することができる。電極は、通常、このフィラメントに、エミッタと呼ばれる電子放出性物質が被覆されて構成される。エミッタは、電極の仕事関数を下げ、放電時の熱電子放出を促進する機能を有する。このようなエミッタ材料としては、通常、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）または酸化カルシウム（ＣａＯ）等のアルカリ土類金属酸化物等が使用される（例えば、特許文献１）。従って、電極にこのような「フィラメント構造」を採用することにより、熱陰極蛍光ランプの始動性およびランプ効率を高めることができる。
　また、特許文献２には、導電性マイエナイトを放電ランプ内の一部分に利用することにより、良好な放電特性を有し省電力化が可能な蛍光ランプが得られることが開示されている。しかしながら、特許文献２は、冷陰極蛍光ランプ、外部電極式蛍光ランプ、または平面蛍光ランプ用途を目的として、導電性マイエナイト化合物を粉末、カップ状電極に塗布あるいは加工したものであり、熱陰極蛍光ランプに関する記載はない。
日本国 特開２００７－３０５４２２号公報 国際公開第２００９／１４５２００号
　前述のように、熱陰極蛍光ランプは、冷陰極蛍光ランプに比べて、電極の消耗が激しく、寿命が短いという欠点がある。
　これは、熱陰極蛍光ランプの場合、放電を開始するためには、始動時に電極を加熱する必要があり、また放電を維持するためには、電極を高温に維持する必要があるためである。このような点灯の繰り返しや、高温環境（例えば、～１０００℃）での使用のため、フィラメントは、比較的短時間で劣化し、劣化が激しくなると破断してしまう。
　また、電極のエミッタは、使用時間とともに消耗して行く傾向にあり、エミッタの残量も熱陰極蛍光ランプの寿命を決める一要因となる。このため、熱陰極蛍光ランプの出荷（未使用）段階において、フィラメント上に多量のエミッタを設置しておくことが考えられる。しかしながら、通常エミッタは、非導電性の酸化物で構成されるため、フィラメント上にエミッタを多量に設置すると、電極温度が上昇しにくくなり、熱陰極蛍光ランプの始動性やランプ効率に問題が生じてしまう。
　このように、熱陰極蛍光ランプにおいては、電極の長寿命化が大きな課題となっている。
　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、長期にわたって適正に使用することの可能な熱陰極蛍光ランプ用の電極、およびそのような電極を備える熱陰極蛍光ランプを提供することを目的とする。
　本発明では、熱陰極蛍光ランプ用の電極であって、
　熱電子を放出する本体部と、
　該本体部を支持する導電性支持体と、
　導電性支持体と電気的に接続されたリードと、
　を有し、
　前記本体部は、フィラメント構造を有さず、柱状または塊状のバルク材の導電性マイエナイト化合物で構成されている電極が提供される。
　ここで、本発明による電極において、前記リードの数は、１本であっても良い。
　また、本発明による電極において、前記リードと前記導電性支持体とは、一体化構成されていても良い。
　また、本発明による電極において、前記本体部は、ロッド状の形態であっても良い。
　また、本発明による電極において、前記本体部は、０．００１ｇ～２０ｇの範囲の質量を有しても良い。
　また、本発明による電極において、前記本体部は、長軸に沿った細長い形状を有し、前記長軸に対して垂直な方向の断面が０．０７ｍｍ２～５００ｍｍ２の範囲の断面積（Ｓ１）を有しても良い。
　また、本発明による電極において、前記導電性支持体は、２つの端部を有し、
　第１の端部は、前記本体部と接続され、
　第２の端部は、前記本体部とは反対の方向に延伸する形状を有し、
　前記第２の端部は、前記リードと接続され、または前記リードとなっても良い。
　また、本発明による電極において、前記リードは、当該電極が熱陰極蛍光ランプに装着された際に、該熱陰極蛍光ランプの放電空間を密閉する封止部に貫通封入され、
　前記放電空間において、前記リードの前記封止部と隣接する部分は、断面積（Ｓ２）を有し、
　前記本体部の前記長軸に対して垂直な方向の前記断面積（Ｓ１）と、前記リードの断面積（Ｓ２）の比は、１：１～２５００：１（Ｓ１：Ｓ２）の範囲であっても良い。
　特に、前記リードの断面積（Ｓ２）は、０．００７ｍｍ２～４００ｍｍ２の範囲であっても良い。
　さらに、本発明では、蛍光体が設置されたバルブと、該バルブ内の一組の電極とを有する熱陰極蛍光ランプであって、
　前記電極のうちの少なくとも一つは、前述のような特徴を有する電極である熱陰極蛍光ランプが提供される。
　さらに、本発明では、前述のような特徴を有する熱陰極蛍光ランプを有し、加熱回路を備えない照明装置が提供される。
　さらに、本発明では、前述のような特徴を有する熱陰極蛍光ランプと、加熱回路を備えない調光用点灯回路と、を有する調光用照明装置が提供される。
　本発明では、長期にわたって適正に使用することの可能な熱陰極蛍光ランプ用の電極、およびそのような電極を備える熱陰極蛍光ランプを提供することが可能となる。
図１は、従来の熱陰極蛍光ランプの概略的な一例を示した一部切欠断面の部分拡大図である。 図２は、図１の熱陰極蛍光ランプの電極の部分拡大図である。 図３は、本発明による熱陰極蛍光ランプの概略的な一例を示した断面図である。 図４は、電極の導電性支持体の別の構造を概略的に示した断面図である。 図５は、電極の導電性支持体のさらに別の構造を概略的に示した断面図である。 図６は、実施例１に係るランプのランプ電流と電圧の関係を示した図である。 図７は、本発明による熱陰極蛍光ランプ用の電極の概略的な一例を示した断面図である。 図８は、実施例３に係るランプのランプ電流と電圧の関係を示した図である。 図９は、実施例４に係るランプのランプ電流と電圧の関係を示した図である。
　以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。
　まず、本発明の特徴をより良く理解するため、図１および図２を参照して、従来の熱陰極蛍光ランプの構成について、簡単に説明する。図１は、従来の熱陰極蛍光ランプの一部切欠断面の部分拡大図である。また、図２は、図１の電極４０の部分拡大図である。
　図１に示すように、従来の熱陰極蛍光ランプ１０は、放電空間２０を有する管状のガラス管３０と、電極４０と、プラグ部５０とを有する。
　ガラス管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。ただし、保護膜６０の設置は、任意である。放電空間２０内には、放電ガスが封入されており、放電ガスは、例えば、水銀を含むアルゴンガスである。
　プラグ部５０は、熱陰極蛍光ランプ１０の両端に、ガラス管３０を支持するように設けられており、２つのピン５５を有する。
　電極４０は、ガラス管３０の両端に封止されている（ただし、図１では、一方の電極４０のみが記載されている）。
　図２に詳細に示すように、電極４０は、本体部４１と、支持線４５ａおよび４５ｂとを有する。
　本体部４１は、２つの端部４２ａおよび４２ｂを有するコイル状のフィラメント４２を有する。
　フィラメント４２は、タングステンまたはモリブデン等で構成される。また、フィラメント４２の上には、例えば、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）または酸化カルシウム（ＣａＯ）等の酸化物で構成されたエミッタ（図示されていない）が設置されている。
　なお、本願では、このようなフィラメント４２上にエミッタを設置することにより構成された電極の本体部４１の構造を、特に「フィラメント構造」と称することにする。
　支持線４５ａおよび４５ｂは、導電性を有し、一端が、それぞれ、フィラメント４２の端部４２ａおよび４２ｂと電気的に接合される。また、支持線４５ａおよび４５ｂの他端は、プラグ部５０のそれぞれのピン５５と電気的に接続されている。支持線４５ａおよび４５ｂは、フィラメント４２を支持する役割を有する。
　このような構成の熱陰極蛍光ランプ１０は、以下のようにして作動される。
　まず、ピン５５および支持線４５ａ、４５ｂを介した通電により、電極４０のフィラメント構造（すなわちフィラメント４２およびエミッタ）が加熱される。また、それと同時に両方の電極４０（図１では、一方しか示されていない）の間に、電圧が印加される。
　次に、加熱されて高温になったエミッタから、電子（熱電子）が放出される。この熱電子は、両電極４０間に形成されている電界により、一方の電極から他方の電極に移動し、これによりランプ電流が発生する。
　ここで、熱電子の一部は、ガラス管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、ガラス管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。
　以上の一連の過程により、熱陰極蛍光ランプ１０から可視光線を放射させることができる。
　しかしながら、前述のような構成の熱陰極蛍光ランプ１０では、寿命が比較的短いという問題がある。これは、主として以下の原因によるものである。
　すなわち、ランプの始動時に、電極４０のフィラメント４２およびエミッタが急速加熱され、放電が開始された際、その急速加熱によって、フィラメントに保持されているエミッタが飛散、脱落してしまう。また、これらの部分は、放電が開始されると１０００℃、あるいはそれ以上の高温に晒される。このため、フィラメント４２は、この繰り返しによって比較的短時間で劣化し、劣化が激しくなると破断してしまう。従って、エミッタの飛散、脱落やフィラメント４２の破断が、ランプ全体の寿命を短くする大きな一要因となっている。
　また、フィラメント４２上のエミッタは、使用時間とともに消耗して行く傾向にあり、エミッタが極端に少なくなると、ガラス管３０内で放電を維持することができなくなる。従って、エミッタの消耗がランプ全体の寿命を短くする大きな一要因となっている。
　なお、エミッタの消耗寿命を改善するため、蛍光ランプの出荷（未使用）段階において、フィラメント４２上に多量のエミッタを設置しておくことが考えられる。しかしながら、エミッタは、非導電性の酸化物で構成されているため、フィラメント４２上にエミッタを多量に設置すると、フィラメント４２やエミッタの温度が上昇しにくくなり、ランプの始動性や効率に問題が生じてしまう。従って、このような方法は、熱陰極蛍光ランプ１０の寿命を改善するための現実的な対策とはなり得ない。
　このように、従来の熱陰極蛍光ランプ１０では、電極４０、特にフィラメント４２およびエミッタの劣化および消耗が、ランプの長寿命化を妨げる大きな原因となっている。
　これに対して、本発明による熱陰極蛍光ランプでは、以下に詳細に説明するように、電極に従来のような「フィラメント構造」を採用しておらず、電極の寿命を有意に改善することができる。
　以下、図３を参照して、本発明による熱陰極蛍光ランプについて、詳しく説明する。図３は、本発明による熱陰極蛍光ランプの概略的な一例を示した断面図である。
　図３に示すように、本発明による熱陰極蛍光ランプ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、電極１４０と、封止部１５１とを有する。
　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、放電ガスは、希ガスを含み、放電ガスには、例えば、水銀を含むアルゴンガスが使用される。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、熱陰極蛍光ランプ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３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、本体部１４１と、該本体部１４１を支持するための導電性支持体１４９とを有する。図３の例では、導電性支持体１４９は、収容口１５２を備えており、この収容口１５２内に本体部１４１を装着することにより、導電性支持体１４９で本体部１４１を支持することができる。ただし、この導電性支持体１４９の構成は、一例であって、導電性支持体１４９は、他の方法により、本体部１４１を支持しても良い。
　本体部１４１は、いわゆる「バルク材」として提供される。ここで、「バルク材」という用語は、単一の部材からなり、それ自身が単独で存在し得る部品であることに留意する必要がある。従って、「バルク材」は、薄膜、コーティング層、および塗布物とは異なる。さらに、「バルク材」は、基材に薄膜、コーティング層、および塗布物などが設置されて構成された、複数の部材からなる複合部材とも異なる概念である。
　ただし、本体部は、使用中高温に曝されるため、バルク材が細長い形状の場合は、熱による変形を抑制するため、バルク材の中心に支持材が挿入されることが好ましい。
　また、本体部１４１は、柱状、塊状の形態を有する。柱状とは、四角柱、六角柱、または円柱など、上面と下面の断面積が同じ立体や、四角錐台、円錐台など上面と下面の断面積が異なる立体形状を意味する。また、塊状とは、円錐、角錐、円筒、角筒、球状、またはらせん状など、一般的な立体形状を単体で、あるいは組み合わせて得られる形状を意味する。組み合わせて得られる形状としては、鉛筆形状のような、円柱の片側底面と円錐の底面が合わさった形状、角柱の片側底面と角柱の底面が合わさった形状がある。電極としては、円柱（ロッド状）、または、ペンシル形状が好ましい。本体部１４１の質量は、０．００１ｇ～２０ｇの範囲が好ましく、例えば、１ｍｇ以上、例えば２ｍｇ～０．５ｇの範囲であっても良い。これにより、従来のエミッタに比べて、本体部１４１の消耗寿命を改善することができる。成形体がロッド状の場合、直径は０．３～５ｍｍ、長さは１～１５ｍｍが好ましい。成形体がペンシル形状の場合、円柱部の直径は０．３～５ｍｍ、円柱部の長さは１～１０ｍｍ、円錐部の長さは１～１０ｍｍが好ましい。
　また、本体部１４１は、長軸に沿った細長い形態であっても良い。この場合、本体部１４１の長軸に対して垂直な方向の断面積（Ｓ１）は、０．０７ｍｍ２～５００ｍｍ２の範囲が好ましく、０．１ｍｍ２～７ｍｍ２程度であっても良い。長軸に対して垂直な方向の断面積は、長手方向で異なっていても良い。
　導電性支持体１４９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１４０に電圧を印加する際の端子として使用される。図３の例では、リード１５５の一端は、導電性支持体１４９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、導電性支持体１４９とリード１５５の接続方法は、特に限られない。また、導電性支持体１４９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、熱陰極蛍光ランプ１００の外部に導出されている。
　ここで、本発明では、電極１４０の本体部１４１は、導電性マイエナイト化合物で構成される。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、始動時に、小さな印加電圧でも、２次電子放出による放電が開始される。また、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、熱電子放出段階に速やかに移行する。そのため、従来の熱陰極蛍光ランプ１０における電極４０のエミッタと同様の機能を発揮し、すなわち効率的に電子を放出することができる。
　上記のような現象を生じさせるためには、導電性マイエナイトの導電性は、０．１Ｓ／ｃｍ程度であることが好ましい。この場合、導電性マイエナイト化合物を含む本体部１４１には、従来のフィラメント４２に相当する加熱部材は、不要となる。また、本体部１４１は、いわゆる「バルク材」の形態で提供され、薄膜やコーティングのような形態に比べて、大質量または大容積で提供することができる。
　従って、本発明では、以下のような特徴的な効果が得られる。
　（ｉ）電極１４０は、「フィラメント構造」を採用しておらず、従来のフィラメントのような「断線」は、生じない。
　（ｉｉ）バルク材で構成された本体部１４１を使用することができるため、従来のようなエミッタの消耗による寿命の短命化が抑制される。すなわち、本体部１４１のバルク量（質量、体積）を予め大きな値に設定しておくことにより、本体部１４１の消耗寿命を延ばすことができる。なお、本体部１４１のバルク量（質量、体積）を予め高い値に設定しても、ランプにおいて性能的な問題は、特に生じない。また、初期の本体部１４１のバルク量（質量、体積）は、本体部１４１の質量および／または形状調整等により、容易に調節することができる。
　従って、本発明では、電極１４０の寿命、さらには熱陰極蛍光ランプ１００の寿命を有意に改善することができる。
　さらに、本発明では、必要な場合、以下の追加的な効果も利用することができる。
　（ｉｉｉ）本発明の場合、熱陰極蛍光ランプ１００の始動の際に、従来のような、電極１４０を予備加熱する過程が不要となる。導電性マイエナイト化合物を有する本体部１４１は、自己加熱特性を有するからである。すなわち、導電性マイエナイト化合物は、適度な導電性を有するため、ランプ始動時のランプ電流で、本体部１４１を自己抵抗から発熱させ、加熱させることができる。
　従って、本発明による熱陰極蛍光ランプ１００では、予備加熱用の回路等を排除することができ、ランプ全体の構造を簡略化することができる。すなわち、本発明による熱陰極蛍光ランプ１００を有し、加熱回路を備えない、照明装置を提供できる。
　また、従来の熱陰極放電ランプを用いた高周波点灯式のランプ点灯回路においては、パルス信号の入力時間の長さにより点灯周波数を制御することで、放電電流を制御し、照明の光量を制御する、調光用点灯回路が実用化されている。調光は、省エネルギーや演出性の観点から有用である。
　従来の調光用点灯回路においては、ランプの寿命の観点から、放電電流が大きい場合には加熱電流を少なく、また、放電電流が小さい場合には加熱電流を多くすべく、加熱回路で加熱電流が制御されている。
　本発明の熱陰極蛍光ランプ１００を用いれば、加熱回路を備えずに放電電流だけを制御することで調光することができる。本発明では、このような導電性マイエナイト化合物を備えた熱陰極蛍光ランプと、加熱回路を備えない調光用点灯回路と、を有する調光用照明装置を提供できる。
　（ｉｖ）（ｉｉｉ）に示したように、本体部１４１は、自己加熱特性を有する。このため、各電極１４０から導出されるリード１５５は、電圧印加用のものしか必要ではなくなり、リード１５５の数を１本にすることができる。これにより、電極構造が簡略化される。
　このように、本発明では、従来の熱陰極蛍光ランプ１０には認められなかった有意な効果を得ることができる。
　（本発明の蛍光ランプの各部材の詳細について）
　次に、本発明による熱陰極蛍光ランプ１００の電極１４０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１４０）
　前述のように、本発明による電極１４０は、本体部１４１、導電性支持体１４９、およびリード１５５を有する。
　（本体部１４１）
　前述のように、本発明による電極１４０の本体部１４１は、導電性マイエナイト化合物で構成される。
　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。
　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１．０×１０１５ｃｍ－３以上のものが「導電性マイエナイト化合物」と呼ばれる。「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、１．０×１０１８ｃｍ－３以上であることが好ましく、１．０×１０１９ｃｍ－３以上であることがより好ましく、１．０×１０２０ｃｍ－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１．０×１０１８ｃｍ－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。
　導電性マイエナイトの電子密度と導電率の関係は、以下のようになる。本発明における導電性マイエナイト型化合物の電気伝導率は、電子密度が１×１０１８ｃｍ－３のときに０．１Ｓ／ｃｍであるため、０．１Ｓ／ｃｍ以上であることが好ましく、１．０Ｓ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。電気伝導率の最大値としては、単結晶では１５００Ｓ／ｃｍ程度が可能である。
　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での測定により算出された、または吸収係数の測定により算出された、スピン密度の測定値を意味する。一般には、スピン密度の測定値が１０１９ｃｍ－３よりも小さい場合は、電子スピン共鳴装置（ＥＳＲ装置）を用いて測定することが好ましく、１０１８ｃｍ－３を超える場合は、以下のようにして、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）、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・７Ａｌ２Ｏ３化合物、１２ＳｒＯ・７Ａｌ２Ｏ３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（Ｃａ１－ｙＭｇｙ）１２Ａｌ１４Ｏ３３、またはカルシウムストロンチウムアルミネート（Ｃａ１－ｚＳｒｚ）１２Ａｌ１４Ｏ３３。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Ｃａ１２Ａｌ１０Ｓｉ４Ｏ３５。
　（３）ケージ中のフリー酸素イオンがＨ－、Ｈ２ －、Ｈ２－、Ｏ－、Ｏ２ －、ＯＨ－、Ｆ－、Ｃｌ－、Ｂｒ－、Ｓ２－またはＡｕ－などの陰イオンによって置換された、例えば、Ｃａ１２Ａｌ１４Ｏ３２：２ＯＨ－またはＣａ１２Ａｌ１４Ｏ３２：２Ｆ－。
　（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Ｃａ１２Ａｌ１０Ｓｉ４Ｏ３２：６Ｃｌ－。
　なお、本発明において、電極１４０の本体部１４１は、導電性マイエナイト化合物単独で構成されても良いが、さらに別の添加物質を含んでも良い。別の添加物質は、例えば、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）または酸化カルシウム（ＣａＯ）等であっても良い。電極本体部１４１が導電性マイエナイト化合物とこのような酸化物を同時に含む場合、低温域（～８００℃程度）から高温域（～１３００℃程度）までの広い温度範囲にわたって、優れた熱電子放出特性が得られる。
　別の添加物質は、本体部１４１の全重量に対して、例えば１ｗｔ％～５０ｗｔ％の範囲で添加される。
　なお、本体部１４１の抵抗値は、０．１Ω～１００Ωの範囲であっても良い。本体部１４１の抵抗値は、０．５～５０Ωの範囲であることが好ましく、１～２０Ωの範囲であることがより好ましく、２～１０Ωの範囲であることがさらに好ましい。抵抗値が０．１Ωより小さい場合、回路全体を流れる電流が大きくなり、電極のみを選択的に加熱することができなくなるおそれがある。また１００Ωより大きい場合、電流が流れにくくなり、電極を十分に加熱することができなくなるおそれがある。
　本発明において、導電性マイエナイト化合物の導電率は、還元性雰囲気での熱処理により、比較的容易に調整することができる。従って、本体部１４１の抵抗値も、比較的容易に制御することができる。また、抵抗値は、焼結体の緻密さによっても制御することが可能である。
　また、本体部１４１は、柱状、塊状の形態を有する。柱状とは、四角柱、六角柱、または円柱など、上面と下面の断面積が同じ立体や、四角錐台、円錐台など上面と下面の断面積が異なる立体形状を意味する。また、塊状とは、円錐、角錐、円筒、角筒、球状、またはらせん状など、一般的な立体形状を単体で、あるいは組み合わせて得られる形状を意味する。組み合わせて得られる形状としては、鉛筆形状のような、円柱の片側底面と円錐の底面が合わさった形状、角柱の片側底面と角柱の底面が合わさった形状がある。電極としては、円柱（ロッド状）、または、鉛筆形状が好ましい。本体部１４１の質量は、０．００１ｇ～２０ｇの範囲が好ましく、例えば、１ｍｇ以上、例えば２ｍｇ～０．５ｇの範囲であっても良い。これにより、従来のエミッタに比べて、本体部１４１の消耗寿命を改善することができる。
　また、本体部１４１は、長軸に沿った細長い形態であっても良い。この場合、本体部１４１の長軸に対して垂直な方向の断面積（Ｓ１）は、０．０１ｍｍ２～７ｍｍ２程度であっても良い。長軸に対して垂直な方向の断面積は、長手方向で異なっていても良い。
　（導電性支持体１４９）
　導電性支持体１４９の材料には、高融点金属が使用される。例えば、モリブデン、タングステンが好適である。タングステンはトリウムとの合金でもよい。また、鉄、ニッケル、銅、クロム、コバルトでもよく、更に、これらの合金でもよい。なお、導電性支持体１４９は、いかなる形状であっても良い。
　図４および図５には、図３に示した導電性支持体１４９とは異なる、導電性支持体の別の構成例を示す。
　図４の場合、導電性支持体１４９Ａは、第１の端部１８１Ａと、第２の端部１８２Ａとを有する。第１の端部１８１Ａは、中央部に本体部１４１を収容するための円筒状または角筒状の収容口１５２Ａを有する。また、第２の端部１８２Ａは、ロッド状になっており、本体部１４１とは反対の側に延伸している。第２の端部１８２Ａは、さらに前述のリード１５５と接続されても良い。あるいは、第２の端部１８２Ａは、前述のリード１５５と一体構成されても良い。
　図５には、導電性支持体のさらに別の構造を示す。この場合、導電性支持体１４９Ｂは、ロッド状の第１の端部１８１Ｂと、ロッド状の第２の端部１８２Ｂとを有する。第１の端部１８１Ｂは、本体部１４１内に挿入されている。また、第２の端部１８２Ｂは、本体部１４１とは反対の側に延伸している。第２の端部１８２Ｂは、さらに前述のリード１５５と接続されても良い。あるいは、第２の端部１８２Ｂは、前述のリード１５５と一体構成されても良い。
　（リード１５５）
　リード１５５の材質は、導電性を示す材料である限り、特に限られない。モリブデン、タングステン、鉄、ニッケル、銅、クロム、もしくはコバルト、またはこれらの合金が好ましい。また、リード１５５の寸法、形状等も、特に限られない。なお、前述のように、リード１５５は、導電性支持体（１４９、１４９Ａ、１４９Ｂ）と一体化構成されても良い。
　特に、リード１５５は、放電空間１２０内の封止部１５１に隣接する位置Ｒ（図３参照）において、断面積Ｓ２を有し、この断面積Ｓ２は、本体部１４１の断面積（長手方向に対して垂直な方向の断面積）Ｓ１と同等か、より小さいことが好ましい。例えば、本体部１４１の断面積Ｓ１と、リード１５５の断面積Ｓ２の断面積比（Ｓ１：Ｓ２）は、１：１～２５００：１の範囲である。この比は、１．５：１～７５０：１の範囲であることが好ましく、４：１～５００：１の範囲であることがより好ましい。この場合、電極１４０の本体部１４１の熱が、導電性支持体１４９およびリード１５５を介して、熱陰極蛍光ランプ１００の外部に逸散することを有意に抑制することができる。
　例えば、リード１５５の断面積（Ｓ２）は、０．００７ｍｍ２～４００ｍｍ２の範囲が好ましく、０．０１ｍｍ２～４００ｍｍ２の範囲がより好ましい。
　（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、熱陰極蛍光ランプ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３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。
　作動中（アーク放電中）に、熱陰極蛍光ランプ１００の両電極間に流れるランプ電流は、例えば０．０１０Ａ～１Ａの範囲であっても良い。
　なお、熱陰極蛍光ランプ１００の作動時の電極１４０の温度は、例えば、８００℃～１５００℃程度であっても良い。
　（電極の本体部の製造方法）
　次に、本発明による電極１４０の本体部１４１の製造方法の一例について説明する。
　本体部１４１の製造方法は、マイエナイト化合物に導電性を付与する工程の違いから、２つの方法に大別される。第１の方法は、マイエナイト化合物の粉末を焼結させて焼結体を得た後、これを所望の形状に加工してから、マイエナイト化合物に導電性を付与する方法である。一方、第２の方法は、マイエナイト化合物の粉末を焼結して、焼結体を得る際に、同時に導電性を付与する方法である。
　（第１の方法）
　導電性マイエナイト化合物からなる本体部１４１を製作する第１の方法は、マイエナイト化合物を含む粉末を調製するステップ（ステップ１１０）と、前記粉末を含む成形体を形成するステップ（ステップ１２０）と、前記成形体を焼成し、焼結体を得るステップ（ステップ１３０）と、得られた焼結体に導電性を付与する処理を行うステップ（ステップ１４０）とを有する。以下、各ステップについて詳しく説明する。
　（ステップ１１０）
　まず、平均粒径１μｍ～１０μｍ程度のマイエナイト化合物粉末が準備される。特に、粉末の平均粒径は、２μｍ以上６μｍ以下であることが好ましい。なお、平均粒径が１μｍより小さいと、粉末が凝集してそれ以上の微粉化することが困難であり、１０μｍより大きいと、焼結が進みにくくなるおそれがある。
　通常の場合、マイエナイト化合物粉末は、マイエナイト化合物原料を粗粉化し、さらにこの粗粉を微細まで粉砕することにより調製される。原料の粗粉化には、スタンプミル、自動乳鉢等が使用され、まず平均粒径が約２０μｍ程度になるまで粉砕される。粗粉を、前述の平均粒径の微細粉まで粉砕するには、ボールミル、ビーズミルなどが使用される。
　（ステップ１２０）
　次に、マイエナイト化合物粉末を含む成形体が製作される。
　成形体の製作方法は、特に限られず、ペースト（またはスラリー。以下同じ）を介して、あるいは粉末またはペーストの加圧成形により、成形体を製作しても良い。
　例えば、前述の調製粉末をバインダとともに溶媒中に添加、撹拌することにより、ペーストを調製しても良い。バインダには、有機バインダおよび無機バインダのいずれも使用することができる。有機バインダとしては、例えば、ニトロセルロース、エチルセルロース、ポリエチレンオキシドなどが使用できる。また、溶媒としては、酢酸ブチル、テルピネオール、化学式ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ（ｎ＝１～４）で表されるアルコール等が使用できる。
　その後、ペーストを押出成形、射出成形することにより、成形体を得ることができる。
　あるいは、前述の調製粉末またはペーストを金型に入れ、この金型を加圧することにより、所望の形状の成形体を形成しても良い。
　（ステップ１３０）
　次に、得られた成形体が焼成される。なお、成形体が溶媒を含む場合は、予め成形体を５０℃～２００℃の温度範囲で２０～３０分程度保持し、溶媒を揮発させて除去しても良い。また、成形体がバインダを含む場合は、予め成形体を２００～８００℃の温度範囲で２０～３０分程度保持し、バインダを除去しても良い。あるいは、両者の処理を同時に行っても良い。
　焼成条件は、特に限られない。
　焼成処理は、例えば大気雰囲気中、真空中、または不活性ガス雰囲気中等で行なわれる。
　焼成温度は、例えば１２００℃～１４１５℃の範囲であり、１２５０℃～１３５０℃の範囲であることが好ましい。１２００℃より低い温度では、焼結が不十分となり、得られる焼結体が脆くなる可能性がある。また、焼成温度が１４１５℃よりも高い場合、粉末の溶融が進行し、成形体の形状を維持できなくなるおそれがある。
　前記温度に保持する時間は、成形体の焼結が完了するように調整すればよいが、好ましくは５分以上、さらに好ましくは１０分以上、さらにより好ましくは１５分以上である。保持時間が５分より短いと焼結が十分に進まないおそれがある。また、保持時間を長くしても、特性上は特に問題はないが、作製コストを考えると、保持時間は、６時間以内が好ましい。
　得られた焼結体は、その後、所望の形状に加工される。加工方法は、特に限られず、機械加工、放電加工、レーザ加工等が適用されても良い。
　（ステップ１４０）
　次に、得られた焼結体（マイエナイト化合物）に対して導電性を付与する処理が行われる。
　焼結体への導電性の付与は、還元性雰囲気で焼結体を熱処理することにより行うことができる。ここで、還元性雰囲気とは、雰囲気に接する部位に還元剤が存在し、酸素分圧が１０－３Ｐａ以下の雰囲気または減圧環境を意味する。還元剤としては、例えばカーボンやアルミニウムの粉末を原料に混ぜても良く、また、雰囲気に接する部位に、カーボン、カルシウム、アルミニウム、チタンを設置しても良い。カーボンの場合は、成形体をカーボン容器に入れて真空下で焼成する方法が例示される。
　酸素分圧は、例えば１０－５Ｐａ以下であり、１０－１０Ｐａ以下であることが好ましく、１０－１５Ｐａであることがより好ましい。酸素分圧が１０－５Ｐａより大きい場合、十分な導電性を得ることができないおそれがある。
　熱処理温度は、６００～１４１５℃の範囲である。熱処理の温度は、１０００℃～１４００℃の範囲であることが好ましく、１２００～１３７０℃の範囲であることがより好ましく、１３００℃～１３５０℃の範囲であることがさらに好ましい。熱処理の温度が６００℃よりも低い場合、マイエナイト化合物に十分な導電性を付与することができないおそれがある。また、熱処理温度が１４１５℃よりも高い場合、焼結体の溶融が進行し、成形体の形状が維持できなくなるおそれがある。
　熱処理時間（保持時間）は、５分～６時間の範囲であることが好ましく、１０分～４時間の範囲であることがさらに好ましく、１５分～２時間の範囲であることがさらに好ましい。保持時間が５分未満の場合、十分な導電性を得ることができなくなるおそれがある。また、保持時間を長くしても、特性上は特に問題はないが、作製コストを考えると、保持時間は、６時間以内が好ましい。
　以上の工程により、導電性マイエナイト化合物からなる本体部１４１を製作することができる。
　（第２の方法）
　導電性マイエナイト化合物からなる本体部１４１を製作する第２の方法は、マイエナイト化合物を含む粉末を調製するステップ（ステップ２１０）と、前記粉末を含む成形体を形成するステップ（ステップ２２０）と、前記成形体を焼成し、焼結体を得ると同時に、焼結体に導電性を付与するステップ（ステップ２３０）とを有する。このうち、ステップ２１０およびステップ２２０については、前述の第１の方法のステップ１１０およびステップ１２０と同様である。そこで、以下、ステップ２３０について詳しく説明する。
　（ステップ２３０）
　このステップでは、焼成処理によって、ステップ２２０によって得られた成形体が焼成される。なお、成形体が溶媒を含む場合は、予め成形体を５０℃～２００℃の温度範囲で２０～３０分程度保持し、溶媒を揮発させて除去しても良い。また、成形体がバインダを含む場合は、予め成形体を２００～８００℃の温度範囲で２０～３０分程度保持し、バインダを除去しておいても良い。あるいは、両者の処理を同時に行っても良い。
　焼成処理は、成形体を還元性雰囲気で熱処理することにより行なわれる。還元性雰囲気とは、雰囲気に接する部位に還元剤が存在し、かつ酸素分圧が１０－３Ｐａ以下の不活性ガス雰囲気、または減圧環境を意味する。還元剤としては、例えばカーボンやアルミニウムの粉末を原料に混ぜても良く、また、雰囲気に接する部位に、カーボン、カルシウム、アルミニウム、チタンを設置しても良い。カーボンの場合は、成形体をカーボン容器に入れて真空下で焼成する方法が例示される。
　酸素分圧は、１０－５Ｐａ以下であることが好ましく、１０－１０Ｐａであることがより好ましく、１０－１５Ｐａ以下であることがさらに好ましい。酸素分圧が１０－５Ｐａより大きい場合、マイエナイト化合物に十分な導電性を付与することができないおそれがある。
　焼成温度は、１２００℃～１４１５℃の範囲である。焼成温度は、１２５０℃～１３５０℃の範囲であることがより好ましい。焼成温度が１２００℃よりも低い場合、焼結が進行しにくくなり、得られる焼結体が脆くなる可能性がある。また、マイエナイト化合物に十分な導電性を付与することができないおそれがある。一方、焼成温度が１４１５℃よりも高い場合、粉末の溶融が進行し、成形体の形状を維持することができなくなる。
　焼成時間（保持時間）は、成形体の焼結が完了し、かつ十分な導電性が付与されれば、いかなる時間であっても良い。保持時間は、例えば、５分～６時間の範囲であっても良く、１０分～４時間の範囲であることが好ましく、１５分～２時間の範囲であることがより好ましい。保持時間が５分未満の場合、マイエナイト化合物に十分な導電性を付与することができないおそれがある。また、保持時間を長くしても、特性上は特に問題はないが、作製コストを考えると６時間以内が好ましい。
　以上の工程により、導電性マイエナイト化合物からなる本体部を製作することができる。
　なお、前述の製造方法では、電極１４０の本体部１４１が導電性マイエナイト化合物のみで構成される場合を例に、本体部１４１の製造方法について説明した。
　一方、マイエナイト化合物とアルカリ土類金属酸化物の混合物を含む本体部を形成する場合は、前述のステップ１１０および２１０の段階で、マイエナイト化合物粉末に、例えば、所望のアルカリ土類金属炭酸塩の粉末を添加し、混合粉末を調製すれば良い。ただし、このような混合粉末を出発物質として使用する場合は、反応の過程で生じるＣＯ２を除去する処置が必要となる。ＣＯ２が残留すると、熱陰極蛍光ランプ中の水銀が劣化され、発光効率が低下してしまうからである。
　ＣＯ２の除去は、例えば窒素雰囲気または真空下で、成形体に対して、予め８００℃～１２００℃の温度に２０～３０分間程度保持することにより行われても良い。
　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、実際に前述のような特徴を有する電極を備えた熱陰極蛍光ランプを作製し、その特性について評価した。
　（電極の作製）
　電極は、導電性マイエナイト化合物からなる本体部と、モリブデン製の支持体と、銅リード線とで構成した。
　まず、以下のようにして、本体部用の導電性マイエナイト化合物の焼結体を作製した。
　炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）と酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の粉末を、モル比で１２：７となるように混合した後、この混合粉末を大気中、１３００℃で６時間保持した。次に、得られた焼結体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・７Ａｌ２Ｏ３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。さらに、ＥＳＲ装置により、粉末Ａ１の電子密度を求めたところ、電子密度は、１×１０１５ｃｍ－３未満であった。
　次に、粉末Ａ１を２ＭＰａの圧力で加圧成形して、直径１ｃｍ、厚み５ｍｍの円盤形状の成形体を作製した。さらに、この成形体を１３５０℃に加熱して焼結体を得た。得られた焼結体を蓋付きカーボン容器に入れ、このカーボン容器を、真空で１０－３Ｐａ以下の酸素分圧（すなわち、前述の「還元性雰囲気」）とした電気炉内に入れ、１３００℃で２時間保持した。さらに、得られた試料を、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、粉末Ａ２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、２μｍであった。
　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、７×１０１８ｃｍ－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。
　次に、粉末Ａ２を加圧成形して、長さ４０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚み１０ｍｍの角柱形状の成形体を作製した。この成形体を蓋付きカーボン容器に入れ、容器内を１０－３Ｐａ以下の真空とし、１３００℃で２時間保持した。これにより、焼結体Ｂを得た。
　焼結体Ｂを研削加工することにより、円柱ロッド状試料を作製した。円柱ロッド状試料の寸法は、直径が約１．８５ｍｍであり、全長が約１０ｍｍであった。断面積（Ｓ１）は２．６９ｍｍ２であった。加工後に、表面改質のため、この試料に対して熱処理を実施した。熱処理は、酸素分圧が１０－３Ｐａ以下の真空環境下、カーボン容器に試料を入れた状態で、これを１３２５℃で２時間保持することにより実施した。断面積に変化はみられなかった。
　以上の工程により、電極用の本体部が得られた。
　次に、モリブデン製の支持体を準備した。支持体は、円筒の一端に円板が設置され、その円板の中央に金属のリード線が供えられたカップ状の形状を有している。そのカップ部の内径は、約１．９ｍｍ（本体部がちょうど装着できる寸法）であり、外径は、約２．１ｍｍであった。支持体の全長は、約５．１ｍｍであった。なお支持体の底部には、直径が１ｍｍφすなわち断面積（Ｓ２）が０．７９ｍｍ２のデュメット線を接続した。
　支持体のカップ孔に本体部を差し込んで、本体部を支持体に装着した。本体部の支持体からの露出部分の長さは、約５ｍｍであった。
　以上の工程により、電極Ｘが得られた。
　（熱陰極蛍光ランプの作製）
　まず、透明な内表面に蛍光体が塗布された円筒状ガラス管を準備した。このガラス管は、全長が約２４５ｍｍであり、直径は、約３０ｍｍであった。
　ガラス管の両端のそれぞれに、前述の電極Ｘを設置し、リード線を途中から外部に導出させた状態で、ガラス管の両端を封入した。これにより、放電空間内に、約１８０ｍｍの電極間距離で、一対の電極が収容された。放電空間に収容された電極のリード線部分の全長は、約３ｍｍであった。
　なお、ガラス管の放電空間内には、放電ガスとして、希ガスと水銀を充填した。希ガスは、ネオンとアルゴンの混合ガス（ネオン：アルゴン＝９０：１０）とし、分圧は、２６６Ｐａとした。水銀は、約１２０ｍｇ充填し、ランプ（以下、「ランプＡ」とする）とした。
　（初期評価）
　前述のようにして作製した熱陰極蛍光ランプＡの作動性について評価した。作動性については直流電源にバラスト抵抗１００Ωを入れ、リード線を介して両電極間に通電を行い、電極間に生じる電圧を測定した。結果を図６に示す。図６に示すように、放電開始直後には、電流が小さく、両電極間には、大きな電圧が発生するものの、ランプ電流値が２００ｍＡ程度まで増加した以降は、ランプ電流の増加とともに、電圧は、緩やかに低下した。この結果は、放電空間内で適正にアーク放電が生じ、これが適正に持続されることを示しており、本発明による電極を備える熱陰極蛍光ランプは、正しく作動することが確認された。
　（比較例１）
　従来のフィラメント構造のランプと前述のランプＡの耐久性を比較するため、エレクトライドをフィラメントに塗布したランプを作製した。
　（電極の作製）
　実施例１によって得られた粉末Ａ２を用い、粉末Ａ２：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重量比で６：２．４：１．２：０．４となるように加えて自動乳鉢で混練し、更に遠心混練機にて精密な混練を施し、ペーストＡを得た。次に、市販のタングステンフィラメント（ニラコ社製　Ｗ－４６０１００）にペーストＡを浸漬させ、エレクトライドを塗布した。塗布後、８０℃の空気中で乾燥した。乾燥後、塗布されたエレクトライド粉末の重量は、４ｍｇであった。
　次に、ランプの作製を行った。ガラス管長さ、直径、電極間距離、ガス種、ガス圧は前述の実施例１と同様とした。電極部は、従来の熱陰極蛍光ランプ１０と同様にフィラメント４２の部分に前述のエレクトライドを塗布したフィラメントを装着して構成した。さらに、両端部の封止前に、ガラス管内を真空排気しながら、フィラメントを１０００℃に通電加熱し、有機成分を除去した。その後、ガラス管内に、希ガス、水銀を入れて封入し、ランプ（以下、「ランプＢ」とする）とした。
　（比較例２）
　比較例１で用いたペーストＡの成分のうち、粉末Ａ２の代りに炭酸バリウムを用いた以外は、ランプＢの作製方法と同様とし、ＢａＯを塗布したランプ（以下、「ランプＣ」とする）を作製した。
　（実施例２）
　（ランプＡの耐久性評価）
　前述のランプＡ、ＢおよびＣについて、電極温度を所定の温度まで上げて点灯し、点灯を開始してから５分間、点灯を維持し、その後ランプを消灯し、電極を冷却するために１０分間放置した。この点灯維持および電極の冷却のサイクルを最大５０回繰り返し、電極の劣化度合いを評価した。試験中の電極温度は、放射温度計（ミノルタ株式会社製、ＴＲ－６３０）を用いて測定した。
　ランプＡは、直流電源にバラスト抵抗１００Ωを入れ、リード線を介して両電極間を接続し、通電して、試験を行った。試験中、点灯開始時の電極部の温度を計測したところ、およそ１４００℃であった。５分間ランプを点灯維持した後、消灯し、電極を冷却するため、ランプを１０分間放置した。この操作を５０回繰り返した。ランプＡは、５０回の繰り返し試験終了まで、正常に点灯、消灯を繰り返した。
　（比較例３）
　（ランプＢの耐久性評価）
　ランプＢは、フィラメントに直流電源をつなぐことで電極加熱を行うと共に、両電極に別途直流電源とバラスト抵抗１００Ωを接続、通電させ点灯試験を行った。フィラメントを通電加熱したところ、点灯開始時の温度は、およそ１４００℃であった。点灯後、フィラメントの通電加熱を停止し、５分間ランプを点灯維持した。その後、電極冷却のためランプを消灯し、１０分間放置した。この操作を繰り返したところ、３０回点灯を繰り返した段階で、エレクトライド粉末が一部脱落するのが確認された。引き続きこの試験を行ったところ、４２回目でランプが点灯しなくなった。ランプＢの電極部について、観察を行ったところ、導電性マイエナイトが脱落した部分からフィラメントが断線している様子が確認された。
　（比較例４）
　（ランプＣの耐久性評価）
　ランプＣに対して、ランプＢと同様の方法で試験を行った。フィラメントを通電加熱したところ、点灯時の温度はおよそ１４００℃であった。点灯後、フィラメントの通電加熱を停止し、５分間ランプを点灯維持した。その後、電極冷却のためランプを消灯し、１０分間放置した。この操作を繰り返したところ、２８回点灯を繰り返した段階で、ＢａＯ粉末が消耗し、塗布部が黒色に変化した。また、ＢａＯ粉末が周辺に飛散していることが確認された。さらに試験を進めると、３５回目の操作後、ランプのガラス管内壁に、金属成分のスパッタとみられる着色が観測された。引き続きこの試験を行ったところ、４８回目でランプが点灯しなくなり、繰り返し試験が不可能となった。ランプＣを分解して、電極とガラス管内壁について観察を行ったところ、フィラメントにはＢａＯがほとんど残っておらず、フィラメントは、断線していた。ガラスの内壁からは、フィラメント成分のＷが検出された。
　以上のことから、フィラメントのないバルク材の導線性マイエナイトで構成された電極は、従来のフィラメント電極に比べて、長期にわたって安定な特性を維持することができることがわかった。
　（実施例３）
　以下の方法により、実際に前述のような特徴を有する電極を備えた熱陰極蛍光ランプを作製し、熱陰極挙動を示すことを確認した。
（電極の作製）
　電極は、導電性マイエナイト化合物の焼結体からなる本体部と、ニッケル製の支持体と、コバール製のリード線とで構成した。
　まず、以下のようにしてマイエナイト化合物の粉末を準備した。
　酸化カルシウム（ＣａＯ）：酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）のモル比換算で１２：７となるように、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）粉末と、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末とを混合した。次に、この混合粉末を、大気中、３００℃／時間の昇温速度で１３５０℃まで加熱し、１３５０℃に６時間保持した。その後、これを３００℃／時間の冷却速度で降温し白色塊体を得た。
　アルミナ製スタンプミルにより、この白色塊体を大きさが約５ｍｍの破片になるよう粉砕した後、さらに、アルミナ製自動乳鉢で粗粉砕し、白色粒子（以下、粒子Ｐ１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、得粒子Ｐ１の粒度を測定したところ、平均粒径は、２０μｍであった。
　粒子Ｐ１を３５０ｇと、直径５ｍｍのジルコニアボール３ｋｇと、粉砕溶媒としての工業用ＥＬグレードのイソプロピルアルコール３５０ｍｌとを、２リットルのジルコニア製容器に入れ、容器にジルコニア製の蓋を載せてから、回転速度９４ｒｐｍで、１６時間、ボールミル粉砕処理を実施した。
　処理後、得られたスラリーを用いて吸引ろ過を行い、粉砕溶媒を除去した。また、残りの物質を８０℃のオーブンに入れ、１０時間乾燥させた。これにより、白色粉末（以下、粉末Ｑ１と称する）を得た。Ｘ線回折分析の結果、得られた粉末Ｑ１は、Ｃ１２Ａ７構造であることが確認された。また、前述のレーザ回折散乱法により得られた粉末Ｑ１の平均粒径は、３．３μｍであった。
　次に、以下のようにしてマイエナイト化合物の成形体を作製した。
　前述の方法で得られた粉末Ｂ１を７９．８ｇ、成形用バインダとしてポリエチレンオキサイドを１３．０ｇ、可塑剤として脂肪酸エステルを０．２ｇ、潤滑剤としてステアリン酸を７．０ｇ配合し、射出成形により成形体Ｒ１を得た。成形体Ｒ１は円柱の片側底面と円錐の底面が合わさった（鉛筆のような）形状をしており（以下、ペンシル形状と称する）、円柱部の直径は３．４ｍｍ、長さは５．０ｍｍ、円錐部の長さは２．５ｍｍであった。
　次に、以下のようにして成形体に金属線を挿入した。
　リューターを使って、成形体Ｒ１の底面の中心に、直径０．５ｍｍ、深さ２．５ｍｍの穴を形成した。
　１５０℃に加熱したホットプレートを用いて予熱した線径０．５ｍｍ、長さ１０ｍｍのニッケル線を、成形体Ｒ１の穴に２．５ｍｍの深さ分挿入した。このようにして、ニッケル線が挿入された、組立体Ｔ１を得た。このとき、ニッケル線は予め温められているため、成形体Ｒ１との接触部分の樹脂は軟化し、ニッケル線を容易に挿入することができた。成形体Ｒ１は、７０℃以下では固化する。そのため、挿入されたニッケル線は７０℃以下では、容易に抜けなかった。
　次に、以下のようにして組立体の脱バインダ処理を行った。
　組立体Ｔ１をアルミナ板に置いた状態で電気炉内に設置し、空気中で、４０分間で２００℃まで加熱した。さらに８時間で６００℃まで加熱した後、２時間で室温まで冷却させて脱脂体Ｕ１を得た。
　次に、以下のようにして脱脂体の還元焼結処理を行った。
　脱脂体Ｕ１と金属アルミニウムを外径２０ｍｍ×内径１８ｍｍ×高さ２０ｍｍのアルミナ製坩堝に入れ、このアルミナ製坩堝を外径４０ｍｍ×内径３０ｍｍ×高さ４０ｍｍの第１のカーボン製坩堝内に設置し、カーボン製の蓋をした。さらに、この蓋付きの第１のカーボン坩堝を、外径８０ｍｍ×内径７０ｍｍ×高さ７５ｍｍの第２のカーボン製坩堝に設置し、カーボン製の蓋をした。
　この坩堝を、５Ｐａ以下の真空雰囲気中に置き、１時間で１２５０℃まで加熱した。１２５０℃で６時間保持した後、４時間で室温まで冷却させた。
　得られた物質の表面をダイヤモンド電着砥石を用いて冷却水をかけずに研磨し、本体部と導電性支持体の接合体Ｖ１が得られた。本体部における円柱部の直径は２．８ｍｍ、長さは４．１ｍｍ、円錐部の長さは２．０ｍｍであった。また、円柱部の断面積（Ｓ１）は５．９４ｍｍ２であった。
　また、ニッケル線を挿入しなかったこと以外は同様に前記本体部を作製した。この本体部の重量は０．０８５ｇであった。この本体部を粉砕し、Ｘ線回折分析を行ったところ、Ｃ１２Ａ７単相であった。また、得られた粉末の光拡散反射スペクトルからクベルカムンク法により求められた電子密度は、１．６×１０２１ｃｍ－３であった。このことから、導電性マイエナイト化合物であることが確認された。
　接合体Ｖ１の導電性支持体とリード線であるコバール線をスポット溶接し、電極Ｙを得た。コバール線は直径０．８ｍｍで、断面積（Ｓ２）は０．５ｍｍ２であった。すなわち、Ｓ１：Ｓ２は１１．９：１であった。
　電極Ｙの断面図を図７に示す。電極Ｙは、ペンシル形状の本体１４１の円柱側底面に導電性支持体１４９が挿入されており、リード１５５と接続されている。
　（熱陰極蛍光ランプの作製）
　外径４ｍｍ、内径３ｍｍのガラスチューブの両端に、電極間隔が８０ｍｍとなるように、電極Ｙを溶着し固定した。このガラスチューブは中央部でＴ字に分岐し、排気台に接続されている。次に、ランプ内部を１０－５Ｔｏｒｒまで真空排気し、４００℃で３０分間真空排気処理を行った。その後、水銀を１２０ｍｇ導入し、再び１０－５Ｔｏｒｒまで真空排気を行った。最後に、アルゴンガスを１０Ｔｏｒｒとなるように充填し、ランプを排気台からガスバーナーで切り離した。（以下、「ランプＤ」と称する。）
　（初期評価）
　前述のようにして作製した熱陰極蛍光ランプＤの作動性について評価した。バラスト抵抗２ｋΩの直流回路でランプをセットし、電流－電圧のヒステリシスを測定した。まず、１０ｍＡ程度でグロー放電させ、徐々に電流を増加し、グロー放電からアーク放電に転移した後、今度は徐々に電流を減少させ、アーク放電からグロー放電に転移した後、１０ｍＡ程度で消灯した。これを１サイクルとし、４サイクル測定を行った。
　結果を図８に示す。１０ｍＡから２０ｍＡの間で電圧が４００Ｖ程度から２００Ｖ程度に急激に減少しており、電流を増加することで放電形態がグロー放電からアーク放電に転移し、逆に電流を減少させるとアーク放電からグロー放電に転移することが確認できる。また、１回目から４回目までほぼ同様の電流－電圧特性を示しており、２０ｍＡ以上通電することで安定してアーク放電が行われることが確認できた。
　（実施例４）
　（熱陰極蛍光ランプの作製）
　実施例３において、アルゴンガスを２０Ｔｏｒｒとなるように充填すること以外は同様にして、ランプを作製した。（以下、「ランプＥ」と称する）
　（初期評価）
　結果を図９に示す。２０ｍＡから３０ｍＡの間で電圧が３００Ｖ程度から１５０Ｖ程度に急激に減少しており、ランプＤと同様に、３０ｍＡ以上通電することで安定してアーク放電が行われることが確認できた。
本出願は、２０１０年５月３１日出願の日本特許出願２０１０－１２４９７７に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　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　　　従来の熱陰極蛍光ランプ
　２０　　　放電空間
　３０　　　ガラス管
　４０　　　電極
　４１　　　本体部
　４２　　　フィラメント
　４２ａ、４２ｂ　端部
　４５ａ、４５ｂ　支持線
　５０　　　プラグ部
　５５　　　ピン
　６０　　　保護膜
　７０　　　蛍光体
　１００　　本発明による熱陰極蛍光ランプ
　１２０　　放電空間
　１３０　　バルブ
　１４０　　電極
　１４１　　本体部
　１４９　　導電性支持体
　１５１　　封止部
　１５２、１５２Ａ　収容口
　１５５　　リード
　１５９　　開口
　１６０　　保護膜
　１７０　　蛍光体
　１８１Ａ、１８１Ｂ　第１の端部
　１８２Ａ、１８２Ｂ　第２の端部。

Claims (12)

  1. 　熱陰極蛍光ランプ用の電極であって、
    　熱電子を放出する本体部と、
    　該本体部を支持する導電性支持体と、
    　導電性支持体と電気的に接続されたリードと、
    　を有し、
    　前記本体部は、フィラメント構造を有さず、柱状または塊状のバルク材の導電性マイエナイト化合物で構成されている電極。
  2. 　前記リードの数は、１本である、請求項１に記載の電極。
  3. 　前記リードと前記導電性支持体とは、一体化構成されている、請求項１または２に記載の電極。
  4. 　前記本体部は、ロッド状の形態である、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の電極。
  5. 　前記本体部は、０．００１ｇ～２０ｇの範囲の質量を有する、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の電極。
  6. 　前記本体部は、長軸に沿った細長い形状を有し、前記長軸に対して垂直な方向の断面が０．０７ｍｍ２～５００ｍｍ２の範囲の断面積（Ｓ１）を有する、請求項１乃至５のいずれか一つに記載の電極。
  7. 　前記導電性支持体は、２つの端部を有し、
    　第１の端部は、前記本体部と接続され、
    　第２の端部は、前記本体部とは反対の方向に延伸する形状を有し、
    　前記第２の端部は、前記リードと接続され、または前記リードとなる、請求項６に記載の電極。
  8. 　前記リードは、当該電極が熱陰極蛍光ランプに装着された際に、該熱陰極蛍光ランプの放電空間を密閉する封止部に貫通封入され、
    　前記放電空間において、前記リードの前記封止部と隣接する部分は、断面積（Ｓ２）を有し、
    　前記本体部の前記長軸に対して垂直な方向の前記断面積（Ｓ１）と、前記リードの断面積（Ｓ２）の比は、１：１～２５００：１（Ｓ１：Ｓ２）の範囲である、請求項７に記載の電極。
  9. 　前記リードの断面積（Ｓ２）は、０．００７ｍｍ２～４００ｍｍ２の範囲である、請求項８に記載の電極。
  10. 　蛍光体が設置されたバルブと、該バルブ内の一組の電極とを有する熱陰極蛍光ランプであって、
    　前記電極のうちの少なくとも一つは、請求項１乃至９のいずれか一つに記載の電極である熱陰極蛍光ランプ。
  11. 　請求項１０の熱陰極蛍光ランプを有し、加熱回路を備えない照明装置。
  12. 　請求項１０の熱陰極蛍光ランプと、加熱回路を備えない調光用点灯回路と、を有する調光用照明装置。
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