点灯管及びその製造方法
【課題】 放射性物質を使用しないで容易に電子放出させることができ、暗所始動遅れ時間を短縮できる点灯管及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 熱応動素子１４を含む可動極３及び可動極３の対電極４からなる１対の電極と、放電ガスとを、密閉容器２の内部に備えた点灯管１であって、１対の電極の少なくとも１つは、鉄を含有した電子放出部１８、１９を含み、電子放出部１８、１９は、カリウムを含有したアルカリ金属供給物質７に接触していて、１対の電極にパルス状の直流電圧を印加することによって活性化されている。
【解決手段】 熱応動素子１４を含む可動極３及び可動極３の対電極４からなる１対の電極と、放電ガスとを、密閉容器２の内部に備えた点灯管１であって、１対の電極の少なくとも１つは、鉄を含有した電子放出部１８、１９を含み、電子放出部１８、１９は、カリウムを含有したアルカリ金属供給物質７に接触していて、１対の電極にパルス状の直流電圧を印加することによって活性化されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ランプを始動させる点灯管及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
点灯管等の放電管に関する一般的課題として、暗所始動遅れがある。暗所始動遅れとは、例えば、装置の内部に組み込まれて周囲の光から遮蔽された状況下に置かれたり、梱包状態で長く保管された点灯管を始動する場合に、光電離や光電効果による初期電子の供給量が少なくて放電開始までに相当の時間を要する現象、すなわち、電源スイッチを入れてから始動までに遅れが生じる現象のことである。
【０００３】
そこで、従来の点灯管は、暗所でも点灯管が始動するように、その内部に放射性物質が封入されていた。その放射性物質の封入量は、法令を遵守した範囲内ではあったが、環境問題に対する社会の関心に配慮して、放射性物質を使用しない点灯管への転換が図られている。
【０００４】
例えば、長残光塗料と組み合わせた光電子放出で暗所始動遅れ時間を短縮させる方法（例えば、特許文献１参照。）や、点灯管に仕事関数の低いセシウム化合物を内封して、その電子放出で暗所始動遅れ時間を短縮させる方法（例えば、特許文献２参照。）等を用いた放射性物質を使用しない点灯管が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２５５７２４号公報
【特許文献２】特開２００２−２１６７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載された方法は、長時間暗所に放置された点灯管について、暗所始動遅れを十分に解決できないという課題がある。また、特許文献２に記載された方法は、暗所始動遅れ時間がばらついたり、使用回数が増えると暗所始動遅れ時間が長くなったりする等、動作信頼性が十分でないという課題がある。
【０００６】
本発明は、放射性物質を使用しないで容易に電子放出させることができ、暗所始動遅れ時間を短縮できる点灯管を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の点灯管は、熱応動素子を含む可動極及び上記可動極の対電極からなる１対の電極と、放電ガスとを、密閉容器の内部に備えた点灯管であって、上記１対の電極の少なくとも１つは、鉄を含有した電子放出部を含み、上記電子放出部は、カリウムを含有したアルカリ金属供給物質に接触していて、上記１対の電極にパルス状の直流電圧を印加することによって活性化されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の点灯管の製造方法は、熱応動素子を含む可動極及び上記可動極の対電極からなる１対の電極と、放電ガスとを密封容器の内部に備えた点灯管の製造方法であって、カリウムを含有したアルカリ金属供給物質を、上記１対の電極の少なくとも１つに含まれかつ鉄を含有した電子放出部に接触して配置して、上記１対の電極にパルス状の直流電圧を印加することによって、上記放電ガスを放電させながら、上記電子放出部を加熱して、上記アルカリ金属供給物質に含有されているカリウムを、上記電子放出部に吸着させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の点灯管は、容易に電子放出させることができ、長時間暗所に保管しても短時間で始動させることができる。
【００１０】
また、本発明の点灯管の製造方法は、上記本発明の点灯管を合理的に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の点灯管は、熱応動素子を含む可動極及び上記可動極の対電極からなる１対の電極と、放電ガスとを、密閉容器の内部に備えた点灯管である。上記１対の電極の少なくとも１つは、鉄を含有した電子放出部を含み、上記電子放出部は、カリウムを含有したアルカリ金属供給物質に接触していて、上記１対の電極にパルス状の直流電圧を印加することによって活性化されている。
【００１２】
このような構成にすることによって、放射性物質を用いずに暗所始動遅れ時間を短くできる。この点灯管は、仕事関数が小さくて活性化された電子放出部を含むので、例えば点灯管を長時間暗所に保管しても、容易に電子を放出できる。
【００１３】
上記電子放出部の表面は、上記電圧の印加によって上記アルカリ金属供給物質から供給されたカリウムが吸着していることが好ましい。カリウムが吸着している電子放出部において、より仕事関数が低下するので、暗所始動遅れ時間をより短縮できるからである。
【００１４】
上記パルス状の直流電圧は、休止期間を有することが好ましい。点灯管は、高い電圧をかけると、放電電流が増加し、電極の温度が急に上がり可動極が可動して短絡するからである。
【００１５】
上記電子放出部は、上記アルカリ金属供給物質に接触した表面に、鉄及び鉄を含む合金から選ばれる少なくとも１つの金属を含有することが好ましい。鉄を含有した電子放出部の表面に、カリウムが吸着することによって、仕事関数がより低下する。
【００１６】
上記アルカリ金属供給物質は、アルカリ金属酸化物を含有したガラスであることが好ましい。特に、酸化カリウムを含有したガラスが好ましい。化学的に不安定なアルカリ金属は、ガラス中に含有されていれば化学的に安定化するので取り扱いが容易になるからである。
【００１７】
上記アルカリ金属供給物質は、上記密閉容器の少なくとも一部分であることが好ましい。点灯管の部材を減らすことができるからである。
【００１８】
また、本発明の点灯管の製造方法は、熱応動素子を含む可動極及び上記可動極の対電極からなる１対の電極と、放電ガスとを密封容器の内部に備えた点灯管の製造方法である。すなわち、カリウムを含有したアルカリ金属供給物質を、上記１対の電極の少なくとも１つに含まれかつ鉄を含有した電子放出部に接触して配置して、上記１対の電極にパルス状の直流電圧を印加することによって、上記放電ガスを放電させながら、上記電子放出部を加熱して、上記アルカリ金属供給物質に含有されているカリウムを熱拡散させ、上記電子放出部に吸着させ、活性化させることにより、カリウムを吸着させた電極を含む点灯管を合理的に製造できる。
【００１９】
以下、本発明の点灯管及びその製造方法の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、同じ部位は、同様の成分や形状を有し、同様の効果を奏するため、その説明を省略する場合がある。
【００２０】
（実施形態１）
図１は、本発明の点灯管の一例を示す部分断面図である。
【００２１】
本実施形態の点灯管１は、密閉された容器２の内部（容器内部８）に、電極（可動極）３と、上記可動極３と対をなす電極（対電極）４と、放電ガスとを備えている。
【００２２】
容器２は、バルブ６、フレアステム７及び排気管９によって密閉されている。フレアステム７には、容器内部８に放電ガスを封入する際に使用される排気管９が、排気孔１０を介して容器内部８に連通して接続されている。排気管９の一方の端部は、排気孔１０でフレアステム７に接着され、もう一方の端部は塞がれている。また、容器２の電極３、４が封装されている側の端部を覆うように、口金５が取り付けられ、電極３、４と電気的に接続されている。
【００２３】
電極３は、熱応動素子であるバイメタル素子１４と、鉄を含有した電子放出部１８を含む内部リード線１３を備えている。また、電極４は、鉄を含有した電子放出部１９を含む内部リード線１５を備えている。
【００２４】
電子放出部１８、１９は、カリウムを含有したフレアステム７に接触して、固定されている。また、電極３、４にパルス状の直流電圧を印加することによって、電子放出部１８、１９は活性化されている。
【００２５】
本実施形態の点灯管１は、上述のような構成にすることによって、暗所始動遅れ時間を短縮できる。点灯管１は、仕事関数が小さくて活性化された電子放出部１８、１９を含むので、例えば点灯管１を長時間暗所に保管しても、容易に電子を放出できる。
【００２６】
フレアステム７の材料は、カリウムを含有したガラスであるが、電子放出部１８、１９に接触した表面にカリウムを含有したアルカリ金属供給物質を含む材料であれば、特に限定されない。
【００２７】
フレアステム７の形状は、傘のような形であり、その裾部がバルブ６の開放側の端部に封着された構造であるが、この形状に特に限定されるものではない。
【００２８】
バルブ６の材料は、上記放電及び加熱に耐えうる材料であれば、特に限定されないが、一般的にはガラス、樹脂等を用いればよい。
【００２９】
バルブ６の形状は、一端部が閉塞した略円筒形であるが、この形状に特に限定されるものではない。
【００３０】
放電ガスは、放電に適した気体であれば特に限定されないが、一般的にはヘリウム、ネオン、アルゴン及びキセノンから選ばれる１種の気体、これらの混合ガス等を用いればよい。特に、アルゴンガス、ネオンとアルゴンとの混合ガスが好適に用いられる。
【００３１】
放電ガスの封入量は、放電を開始でき自続できれば特に限定されないが、容器内部８のガス圧を数ｋＰａ〜数１００ｋＰａ、好ましくは１〜１０ｋＰａとすればよい。
【００３２】
内部リード線１３、１５の材料は、鉄を含有したものであれば、特に限定されるものではなく、例えば鉄、鉄・ニッケル合金等を用いることができる。
【００３３】
電子放出部１８、１９は、内部リード線１３、１５においてフレアステム７に接触した面、又はこの面を含む周辺部であるとも、内部リード線１３、１５の全体であるともいえる。このとき、電子放出部１８、１９の少なくとも一部表面が、放電ガスに接触していればよい。
【００３４】
フレアステム７は、電子放出部１８、１９に接触した面、この面を含む周辺部、又はフレアステム７の全体が、カリウムを含有したアルカリ金属供給物質であるといえる。
【００３５】
上記パルス状の直流電圧の印加は、電極３、４が短絡しない条件、すなわちバイメタル素子１４が可動しない条件で印加すれば、電圧（ピーク電圧及び最低電圧等）の大きさ、休止期間、パルス幅等に特に限定されない。また、上記パルス状の直流電圧は特に限定されず、正弦波を制御したものであっても矩形波を制御したものであってもよいが、正弦波をカットオフして制御したもの（例えば、１秒間に２回放電するように制御したもの）であれば、容易に制御できるので好ましい。また、一般的な交流電圧（例えば６０Ｈｚ、０．２ｋＶ）を昇圧トランスで昇圧したものであれば、安価なので好ましい。
【００３６】
上記パルス状の直流電圧の印加は、例えば、電極３、４の片方ずつを陰極として、ピーク電圧０．２ｋＶ〜１．０ｋＶ、最低電圧０ｋＶ〜０．２ｋＶ、パルス繰り返し周期０．１回／秒〜１０回／秒、パルス幅０．５ｍｓ（ミリ秒）〜１０ｍｓの直流電圧を、０．１時間〜１．０時間印加することによって、電子放出部１８、１９をそれぞれ活性化させることができる。特に、ピーク電圧０．６ｋＶ〜０．８ｋＶ、最低電圧０ｋＶ〜０．１ｋＶ、パルス繰り返し周期１．０回／秒〜４．０回／秒、パルス幅１．０ｍｓ〜４．０ｍｓの直流電圧を印加することが好ましい。
【００３７】
上記ピーク電圧は、１．０ｋＶを超えると感電等の安全性に問題があり、０．２ｋＶ未満であると放電を開始しないことがある。また、上記ピーク電圧が０．６ｋＶ〜０．８ｋＶであれば、ピーク電圧が高すぎると起きる、例えば内部リード線１３、１５のフレアステム７周辺だけが局所的に放電する等の異常放電が発生せず、電子放出部１８、１９を効率よく活性化させることができるので、より好ましい。
【００３８】
上記パルス幅は、１０ｍｓを超えると発生する熱量が多く、バイメタル素子１４が可動することがあり、０．５ｍｓ未満であると通電周期を短くしなければならないので、例えば放電しない時がある等の損失が発生することがある。また、上記パルス幅が０．５ｍｓ〜６．０ｍｓ、より好ましくは１．０ｍｓ〜４．０ｍｓであれば、バイメタル素子１４を可動させることなく、電子放出部１８、１９を効率よく活性化させることができる。
【００３９】
また、電極間に生じる放電による通電周期（発光周期）が、０．５回／秒〜６回／秒、好ましくは１．０回／秒〜４．０回／秒となるように上記パルス状の直流電圧を制御すれば、発生する熱量が少ないのでバイメタル素子１４は可動せず、かつ電子放出部１８、１９をより短時間で効率よく活性化させることができる。
【００４０】
ここで、電子放出部１８、１９を活性化させる方法について説明する。
【００４１】
放電ガスが密閉された容器内部８で、電極３と電極４との間に電極４を陰極として電圧を印加すると、電極間で放電が生じる。このとき、陰極となる電極４へ向かって加速する放電ガス中のイオンによって、電子放出部１９の表面の不純物が叩き出されるので、電子放出部１９の表面は清浄化される。また、上記電圧を印加すれば、アルカリ金属供給物質であるフレアステム７は加熱され、アルカリ金属が熱拡散する。そのため、浄化された電子放出部１９のフレアステム７に接触した表面にアルカリ金属が吸着されて、電子放出部１９の仕事関数（１つの電子を金属から引き出すのに必要な最少のエネルギー）が低下する。仕事関数の低い部分からは電子が放出されやすいので、電子放出部１９は活性化されたこととなる。同様に、電極３を陰極として電圧を印加すると、電子放出部１８の仕事関数が低下して、活性化されたこととなる。
【００４２】
このようにして得られた点灯管は、点灯管を始動する際に、電極３、４の初期電子の供給量が増加するので、短時間で始動させることができ、暗所始動遅れ時間も短縮できる。
【００４３】
一般的には、点灯管に直流電圧、例えば一定の電圧を連続印加しても、電子放出部１８、１９にアルカリ金属が十分に吸着する前に、バイメタル素子１４が内部リード線１５に接触することによって電極間が短絡し、放電が停止してしまうので、電子放出部１８、１９は活性化されない。また、交流電圧を印加しても、同様に電極間が短絡するので、電子放出部１８、１９は活性化されない。しかし、パルス状の直流電圧を印加することによって、電子放出部１８、１９を短時間で活性化させることができる。
【００４４】
ここで、点灯管１を使用して蛍光灯（図示せず）を点灯させる際の点灯管１の動作について説明する。
【００４５】
点灯管１の電極３、４に所定の電圧が印加されると、電極間にグロー放電が生じる。このグロー放電の熱によって、バイメタル素子１４が変形、すなわち電極３が可動して、電極４に接触する。短絡電流が流れて蛍光ランプのフィラメント電極（不図示）が予熱される。電極３、４同士が接触すると、短絡電流が流れ、グロー放電が停止する。しかし、短絡電流が流れれば、バイメタル素子１４は次第に冷却されるので、元の形状に変形、すなわち電極３が可動して、電極４から離れ、短絡電流も停止する。その際にパルス電圧が生じて、蛍光ランプ内に放電が生じ、蛍光ランプは点灯する。
【００４６】
すなわち、本発明に関する電子放出部１８、１９は、点灯管１にグロー放電を開始させるための初期電子を多く放出できるものである。
【００４７】
本実施形態の点灯管１において、上記電子放出部１８、１９の表面は、上記電圧の印加によってフレアステム７から供給されたカリウムが吸着していることが好ましい。電極３、４は、カリウムが吸着している電子放出部１８、１９において、より仕事関数が低下するからである。
【００４８】
本実施形態の点灯管１において、電極３、４に印加される上記パルス状の直流電圧は、休止期間を有することが好ましい。点灯管１に高い電圧をかけると、すぐに可動極３の温度が急に上がり、バイメタル素子１４が可動して短絡するからである。
【００４９】
本実施形態の点灯管１において、電子放出部１８、１９は、フレアステム７に接触した表面に、鉄及び鉄を含む合金から選ばれる少なくとも１つの金属を含有することが好ましい。電子放出部１８、１９の仕事関数は、鉄を含有した電子放出部の表面において、より低下するからである。
【００５０】
本実施形態の点灯管１において、フレアステム７は、アルカリ金属酸化物を含有したガラスが好ましく、特に酸化カリウムを含有したガラスが好ましい。化学的に不安定なアルカリ金属は、ガラス中に含有されていれば化学的に安定化するので、取り扱いが容易になる。また、上記ガラスから供給されるアルカリ金属は、このガラス中ではイオンとして存在し、特にカリウムは、パルス状の直流電圧を印加した際、カリウムイオンが表面拡散し、鉄系金属表面に吸着して電子放出能力の優れた電子放出部を形成しやすい性質を有するからである。上記ガラスは、金属である電極との密着性に優れるという効果もある。上記ガラスは、放電管に一般的に用いられるガラスであればよく、例えばＫ2Ｏ、ＳｉＯ2、Ｎａ2Ｏ、Ｌｉ2Ｏ、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3等を適宜組み合わせて用いればよい。特に、カリウムを１重量％〜２０重量％含有するガラスが好ましい。
【００５１】
本実施形態の点灯管１において、アルカリ金属供給物質は、上記密閉容器の少なくとも一部分を構成していることが好ましい。点灯管の部材を減らすことができるからである。
【００５２】
本実施形態では、対電極４として、固定極を用いたが、可動極であってもよい。すなわち１対の電極は、一方が可動極であっても両方が可動極であってもよい。
【００５３】
本実施形態では、電子放出部１８、１９を、鉄を含む金属である内部リード線１３、１５の少なくとも一部分に設けたが、容器内部８で電極と電気的に接続されていて、アルカリ金属供給物質に接触していれば、特に限定されるものではない。例えば、電極として最適な他の金属材料の表面の一部を鉄で覆った部分や、鉄を含む金属であるリード線の表面を他の金属で覆い、その一部を剥離して鉄を露出させた部分に、電子放出部を設けてもよい。また、一方の電極のみに電子放出部を設けてもよい。なお、アルカリ金属供給物質が電子放出部１８、１９に接触していなくて活性化させることは可能であるが、接触していれば、アルカリ金属供給物質から供給されるカリウムが吸着されやすい。
【００５４】
本実施形態では、フレアステム７をアルカリ金属供給物質として併用したが、アルカリ金属供給物質は、カリウムを含有し、電子放出部１８、１９に接触していればこの形状等に特に限定されるものではない。例えば、内部リード線上（又はバイメタル素子上）の電子放出部に接触させた、フレアステムとは別の部材であってもよい。
【００５５】
（実施形態２）
図２は、本発明の点灯管のステム部の製造方法の一例を説明する図である。
【００５６】
本実施形態の点灯管の製造方法は、まず、図２Ａに示すように、フレアガラス１６の小開口１６ａに内部リード線１３、１５を、フレアガラス１６の開口１６ｂに細管１７を挿入する。次に、図２Ｂに示すように、フレアガラス１６の上部（小開口１６ａ側）に、内部リード線１３、１５及び細管１７を固定して、ステム部２０を得る。
【００５７】
次に、図１に示すように、内部リード線１３のフレアガラス１６に固定されていない側の端部に、バイメタル素子１４を接続する。また、ステム部２０と、バルブ６とを気密密着して、フレアステム７（図２においてフレアガラス１６）と排気管９（図２において細管１７）とバルブ６とから構成される容器２を形成する。排気管９から、容器２の内部の空気を排気して、放電ガスを吹き込み、排気管９の端部を溶封して、容器２を密閉する。内部リード線１３及びバイメタル素子１４から構成される電極（可動極）３、内部リード線１５から構成される電極（対電極）４と、それぞれ電気的に接続した口金５を容器２に取り付ける。
【００５８】
最後に、電極３、４にパルス状の直流電圧を印加することによって、電子放出部１８、１９を活性化させて点灯管１を完成する。
【００５９】
フレアガラス１６は、例えば傘のような形状であり、傘の裾にあたる開口１６ｂと、傘の上部に２ヶ所の小開口１６ａとを含めばよい。
【００６０】
内部リード線１３、１５には、外部リード線１１、１２が導通接続されている。また、内部リード線１５は、内部リード線１３より長尺であればよい。
【００６１】
上記小開口１６ａに内部リード線１３、１５を挿入する際には、外部リード線１１、１２は、フレアガラス１６の内表面側から開口１６ｂを通って外部に出るように配置すればよい。
【００６２】
上記内部リード線１３、１５及び細管１７をフレアステム７に固定する際には、フレアガラス１６の上部（小開口１６ａ側）を、例えば外部から加熱しながら圧潰して、内部リード線１３、１５及び細管１７をフレアガラス１６に封装すればよい。フレアガラス１６の上部を外側から圧潰することによって、内部リード線１３、１５と、細管１７とを、フレアガラス１６に密着できる。また、上記圧潰する際には、フレアガラス１６の外部にある細管１７の端部から、フレアガラス１６の内側の端部へ、エアを吹き込み、軟化しているフレアガラス１６の側面の一部をエアで吹き破って、排気孔１０を形成すればよい。排気孔１０によって、細管１７は、その管口が塞がれることなくフレアガラス１６に接着させることができる。
【００６３】
上記ステム部２０とバルブ６との気密密着では、例えばバルブ６の有底の略円筒形の縁部と、フレアガラス１６の開口１６ｂとを、加熱して密着すればよい。このときバルブ６の内表面側、すなわち容器２の内部には、内部リード線１３とバイメタル素子１４から構成される電極３と、内部リード線１５から構成される電極４とを配置すればよい。
【００６４】
電極３、４は、口金５と外部リード線１１、１２とを接続することによって、容器２の外部と電気的に接続可能とすればよい。
【００６５】
本実施形態の点灯管１の製造方法は、フレアステム７から供給されるカリウムを吸着して活性化された電子放出部１８、１９を含む点灯管を容易に製造できる。
【実施例】
【００６６】
以下、実施例を用いて本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６７】
（実施例１）
まず、フレアガラスとして、鉛ガラス（Ｋ2Ｏ：４．７重量％、ＳｉＯ2：５７．５重量％、ＰｂＯ：２９．０重量％、Ａｌ2Ｏ3：１．０重量％、Ｎａ2Ｏ：７．８重量％）を、上部に開口を有するフレア状に形成した。外部リード線としてジュメット線が接続された内部リード線（鉄：５０重量％、ニッケル：５０重量％）を２本と、ガラス製の細管とを準備した。次に、図２に示したように、フレアガラスに内部リード線及び細管を、加熱しながら圧潰することによって、固定した。また、図１に示したように、一方の内部リード線の端部に、バイメタル素子（高膨張側：鉄７０重量％−ニッケル２５重量％−マンガン５重量％、低膨張側：鉄６４重量％−ニッケル３６重量％）を接続した。そして、上記フレアガラスと、ガラス製のバルブとを気密密着した。
【００６８】
このようにして、フレアステム（上述のフレアガラス）と排気管（上述の細管）とバルブとから構成され、内部に可動極と固定極からなる１対の電極を含む容器を形成した。次に、排気管を用いて、容器の内部の空気を排気して、放電ガス（ネオン：９５体積％、アルゴン：５体積％）を吹き込んだ。このとき、容器内部のガス圧は、５．３ｋＰａとした。排気管のフレアステムに接続されていない端部を溶封して、容器を密閉した。口金に２本の外部リード線をそれぞれ電気的に接続してから、容器に口金を取り付けた。
【００６９】
最後に、口金を介して電極に、休止期間を有するパルス状の直流電圧（ピーク電圧：０．８ｋＶ、最低電圧：０ｋＶ、パルス幅：３ｍｓ、パルス繰り返し周期：２回／秒）を０．５時間印加することによって、電極のフレアステムと接触した表面を活性化させて、本実施例の点灯管を完成した。なお、上記直流電圧は、可動極と固定極とを交互に陰極として印加した。
【００７０】
（比較例１）
本比較例の点灯管は、内部リード線としてニッケルメッキ線を用いたことと、パルス状の直流電圧を印加しなかったこと以外は、実施例１の点灯管と同様に製造した。
【００７１】
（比較例２）
本比較例の点灯管は、パルス状の直流電圧を印加しなかったこと以外は、実施例１の点灯管と同様に製造した。
【００７２】
（元素分析）
実施例１、比較例２の点灯管における固定極の一部表面（図１において位置ａ）について、オージェ電子分光法を用いて、元素分析した。なお、固定極とフレアステムとの接触面から位置ａの高さは２ｍｍである。
【００７３】
分析の結果、実施例１の点灯管については、位置ａからカリウムが検出された。しかし、比較例２の点灯管については、位置ａからカリウムが検出されなかった。従って、パルス状の直流電圧を印加した実施例１の点灯管の電極は、フレアステムに含まれるカリウムが表面に十分吸着しているが、パルス状の直流電圧を印加していない比較例２の点灯管の電極は、カリウムが表面に吸着していないことが確認された。
【００７４】
（暗所始動実験）
実施例１、比較例１、２の点灯管をそれぞれ５個ずつ用意して、点灯管の暗所始動遅れ時間を比較した。
【００７５】
この実験では、まず、点滅回数が０回の各点灯管を、暗所に１５時間放置した後に、蛍光ランプ（電力：３０Ｗ）に接続して、通電してからグロー放電するまでの時間（放電遅れ時間）及び通電してから蛍光ランプが点灯するまでの時間（点灯所要時間）を測定した。次に、各点灯管を６０００回点滅させて、暗所に１５時間放置した後に、同じ蛍光ランプに接続して、放電遅れ時間及び点灯所要時間を測定した。表１に上記放電遅れ時間の測定結果を、表２に上記点灯所要時間の測定結果を示した。
【００７６】
【表１】
【００７７】
【表２】
【００７８】
表１及び表２に示すように、実施例１の各点灯管は、点灯回数が０回のときも６０００回のときも、放電遅れ時間が０．１秒以内、点灯所要時間が４秒以内であった。
【００７９】
一方、比較例１の点灯管は、点滅０回の場合に放電遅れ時間が１秒以上の点灯管が３個、点灯所要時間が１０秒以上の点灯管が３個であった。また、６０００回点滅させた場合に、放電遅れ時間が１秒以上の点灯管が４個、点灯所要時間が１０秒以上の点灯管が２個であった。従って、比較例１の従来用いられている点灯管よりも、実施例１の点灯管は、優れた暗所始動特性を示すことがわかった。
【００８０】
また、比較例２の点灯管は、６０００回点滅させたときに、放電遅れ時間が１秒以上の点灯管が２個、点灯所要時間が１０秒以上の点灯管が１個と蛍光ランプを点灯させることができなかった点灯管が１個であった。従って、鉄を含有した内部リード線とカリウムを含有したフレアステムとは接触しているが、パルス状の直流電圧を印加していない比較例２の点灯管よりも、パルス状の直流電圧を印加した実施例１の点灯管は、優れた暗所始動特性を示すことがわかった。
【００８１】
なお、ＪＩＳ規格Ｃ７６０３で規定されている耐久性試験の判定基準で、点灯管の寿命点滅回数は６０００回と設定されているので、本実施例の点灯管は、放射性物質を使用しなくても、十分な暗所始動特性を維持できる点灯管であるといえる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上説明したように、本発明は、放射性物質を使用しないで容易に電子放出させることができ、暗所始動遅れ時間の短い点灯管及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の点灯管の一例を示す部分断面図である。
【図２】本発明の点灯管のステム部の製造方法の一例を説明する図である。
【符号の説明】
【００８４】
１ 点灯管
２ 容器
３ 電極（可動極）
４ 電極（対電極）
５ 口金
６ バルブ
７ フレアステム
８ 容器内部
９ 排気管
１０ 排気孔
１１、１２ 外部リード線
１３、１５ 内部リード線
１４ バイメタル素子
１６ フレアガラス
１６ａ 小開口
１６ｂ 開口
１７ 細管
１８、１９ 電子放出部
２０ ステム部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ランプを始動させる点灯管及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
点灯管等の放電管に関する一般的課題として、暗所始動遅れがある。暗所始動遅れとは、例えば、装置の内部に組み込まれて周囲の光から遮蔽された状況下に置かれたり、梱包状態で長く保管された点灯管を始動する場合に、光電離や光電効果による初期電子の供給量が少なくて放電開始までに相当の時間を要する現象、すなわち、電源スイッチを入れてから始動までに遅れが生じる現象のことである。
【０００３】
そこで、従来の点灯管は、暗所でも点灯管が始動するように、その内部に放射性物質が封入されていた。その放射性物質の封入量は、法令を遵守した範囲内ではあったが、環境問題に対する社会の関心に配慮して、放射性物質を使用しない点灯管への転換が図られている。
【０００４】
例えば、長残光塗料と組み合わせた光電子放出で暗所始動遅れ時間を短縮させる方法（例えば、特許文献１参照。）や、点灯管に仕事関数の低いセシウム化合物を内封して、その電子放出で暗所始動遅れ時間を短縮させる方法（例えば、特許文献２参照。）等を用いた放射性物質を使用しない点灯管が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２５５７２４号公報
【特許文献２】特開２００２−２１６７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載された方法は、長時間暗所に放置された点灯管について、暗所始動遅れを十分に解決できないという課題がある。また、特許文献２に記載された方法は、暗所始動遅れ時間がばらついたり、使用回数が増えると暗所始動遅れ時間が長くなったりする等、動作信頼性が十分でないという課題がある。
【０００６】
本発明は、放射性物質を使用しないで容易に電子放出させることができ、暗所始動遅れ時間を短縮できる点灯管を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の点灯管は、熱応動素子を含む可動極及び上記可動極の対電極からなる１対の電極と、放電ガスとを、密閉容器の内部に備えた点灯管であって、上記１対の電極の少なくとも１つは、鉄を含有した電子放出部を含み、上記電子放出部は、カリウムを含有したアルカリ金属供給物質に接触していて、上記１対の電極にパルス状の直流電圧を印加することによって活性化されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の点灯管の製造方法は、熱応動素子を含む可動極及び上記可動極の対電極からなる１対の電極と、放電ガスとを密封容器の内部に備えた点灯管の製造方法であって、カリウムを含有したアルカリ金属供給物質を、上記１対の電極の少なくとも１つに含まれかつ鉄を含有した電子放出部に接触して配置して、上記１対の電極にパルス状の直流電圧を印加することによって、上記放電ガスを放電させながら、上記電子放出部を加熱して、上記アルカリ金属供給物質に含有されているカリウムを、上記電子放出部に吸着させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の点灯管は、容易に電子放出させることができ、長時間暗所に保管しても短時間で始動させることができる。
【００１０】
また、本発明の点灯管の製造方法は、上記本発明の点灯管を合理的に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の点灯管は、熱応動素子を含む可動極及び上記可動極の対電極からなる１対の電極と、放電ガスとを、密閉容器の内部に備えた点灯管である。上記１対の電極の少なくとも１つは、鉄を含有した電子放出部を含み、上記電子放出部は、カリウムを含有したアルカリ金属供給物質に接触していて、上記１対の電極にパルス状の直流電圧を印加することによって活性化されている。
【００１２】
このような構成にすることによって、放射性物質を用いずに暗所始動遅れ時間を短くできる。この点灯管は、仕事関数が小さくて活性化された電子放出部を含むので、例えば点灯管を長時間暗所に保管しても、容易に電子を放出できる。
【００１３】
上記電子放出部の表面は、上記電圧の印加によって上記アルカリ金属供給物質から供給されたカリウムが吸着していることが好ましい。カリウムが吸着している電子放出部において、より仕事関数が低下するので、暗所始動遅れ時間をより短縮できるからである。
【００１４】
上記パルス状の直流電圧は、休止期間を有することが好ましい。点灯管は、高い電圧をかけると、放電電流が増加し、電極の温度が急に上がり可動極が可動して短絡するからである。
【００１５】
上記電子放出部は、上記アルカリ金属供給物質に接触した表面に、鉄及び鉄を含む合金から選ばれる少なくとも１つの金属を含有することが好ましい。鉄を含有した電子放出部の表面に、カリウムが吸着することによって、仕事関数がより低下する。
【００１６】
上記アルカリ金属供給物質は、アルカリ金属酸化物を含有したガラスであることが好ましい。特に、酸化カリウムを含有したガラスが好ましい。化学的に不安定なアルカリ金属は、ガラス中に含有されていれば化学的に安定化するので取り扱いが容易になるからである。
【００１７】
上記アルカリ金属供給物質は、上記密閉容器の少なくとも一部分であることが好ましい。点灯管の部材を減らすことができるからである。
【００１８】
また、本発明の点灯管の製造方法は、熱応動素子を含む可動極及び上記可動極の対電極からなる１対の電極と、放電ガスとを密封容器の内部に備えた点灯管の製造方法である。すなわち、カリウムを含有したアルカリ金属供給物質を、上記１対の電極の少なくとも１つに含まれかつ鉄を含有した電子放出部に接触して配置して、上記１対の電極にパルス状の直流電圧を印加することによって、上記放電ガスを放電させながら、上記電子放出部を加熱して、上記アルカリ金属供給物質に含有されているカリウムを熱拡散させ、上記電子放出部に吸着させ、活性化させることにより、カリウムを吸着させた電極を含む点灯管を合理的に製造できる。
【００１９】
以下、本発明の点灯管及びその製造方法の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、同じ部位は、同様の成分や形状を有し、同様の効果を奏するため、その説明を省略する場合がある。
【００２０】
（実施形態１）
図１は、本発明の点灯管の一例を示す部分断面図である。
【００２１】
本実施形態の点灯管１は、密閉された容器２の内部（容器内部８）に、電極（可動極）３と、上記可動極３と対をなす電極（対電極）４と、放電ガスとを備えている。
【００２２】
容器２は、バルブ６、フレアステム７及び排気管９によって密閉されている。フレアステム７には、容器内部８に放電ガスを封入する際に使用される排気管９が、排気孔１０を介して容器内部８に連通して接続されている。排気管９の一方の端部は、排気孔１０でフレアステム７に接着され、もう一方の端部は塞がれている。また、容器２の電極３、４が封装されている側の端部を覆うように、口金５が取り付けられ、電極３、４と電気的に接続されている。
【００２３】
電極３は、熱応動素子であるバイメタル素子１４と、鉄を含有した電子放出部１８を含む内部リード線１３を備えている。また、電極４は、鉄を含有した電子放出部１９を含む内部リード線１５を備えている。
【００２４】
電子放出部１８、１９は、カリウムを含有したフレアステム７に接触して、固定されている。また、電極３、４にパルス状の直流電圧を印加することによって、電子放出部１８、１９は活性化されている。
【００２５】
本実施形態の点灯管１は、上述のような構成にすることによって、暗所始動遅れ時間を短縮できる。点灯管１は、仕事関数が小さくて活性化された電子放出部１８、１９を含むので、例えば点灯管１を長時間暗所に保管しても、容易に電子を放出できる。
【００２６】
フレアステム７の材料は、カリウムを含有したガラスであるが、電子放出部１８、１９に接触した表面にカリウムを含有したアルカリ金属供給物質を含む材料であれば、特に限定されない。
【００２７】
フレアステム７の形状は、傘のような形であり、その裾部がバルブ６の開放側の端部に封着された構造であるが、この形状に特に限定されるものではない。
【００２８】
バルブ６の材料は、上記放電及び加熱に耐えうる材料であれば、特に限定されないが、一般的にはガラス、樹脂等を用いればよい。
【００２９】
バルブ６の形状は、一端部が閉塞した略円筒形であるが、この形状に特に限定されるものではない。
【００３０】
放電ガスは、放電に適した気体であれば特に限定されないが、一般的にはヘリウム、ネオン、アルゴン及びキセノンから選ばれる１種の気体、これらの混合ガス等を用いればよい。特に、アルゴンガス、ネオンとアルゴンとの混合ガスが好適に用いられる。
【００３１】
放電ガスの封入量は、放電を開始でき自続できれば特に限定されないが、容器内部８のガス圧を数ｋＰａ〜数１００ｋＰａ、好ましくは１〜１０ｋＰａとすればよい。
【００３２】
内部リード線１３、１５の材料は、鉄を含有したものであれば、特に限定されるものではなく、例えば鉄、鉄・ニッケル合金等を用いることができる。
【００３３】
電子放出部１８、１９は、内部リード線１３、１５においてフレアステム７に接触した面、又はこの面を含む周辺部であるとも、内部リード線１３、１５の全体であるともいえる。このとき、電子放出部１８、１９の少なくとも一部表面が、放電ガスに接触していればよい。
【００３４】
フレアステム７は、電子放出部１８、１９に接触した面、この面を含む周辺部、又はフレアステム７の全体が、カリウムを含有したアルカリ金属供給物質であるといえる。
【００３５】
上記パルス状の直流電圧の印加は、電極３、４が短絡しない条件、すなわちバイメタル素子１４が可動しない条件で印加すれば、電圧（ピーク電圧及び最低電圧等）の大きさ、休止期間、パルス幅等に特に限定されない。また、上記パルス状の直流電圧は特に限定されず、正弦波を制御したものであっても矩形波を制御したものであってもよいが、正弦波をカットオフして制御したもの（例えば、１秒間に２回放電するように制御したもの）であれば、容易に制御できるので好ましい。また、一般的な交流電圧（例えば６０Ｈｚ、０．２ｋＶ）を昇圧トランスで昇圧したものであれば、安価なので好ましい。
【００３６】
上記パルス状の直流電圧の印加は、例えば、電極３、４の片方ずつを陰極として、ピーク電圧０．２ｋＶ〜１．０ｋＶ、最低電圧０ｋＶ〜０．２ｋＶ、パルス繰り返し周期０．１回／秒〜１０回／秒、パルス幅０．５ｍｓ（ミリ秒）〜１０ｍｓの直流電圧を、０．１時間〜１．０時間印加することによって、電子放出部１８、１９をそれぞれ活性化させることができる。特に、ピーク電圧０．６ｋＶ〜０．８ｋＶ、最低電圧０ｋＶ〜０．１ｋＶ、パルス繰り返し周期１．０回／秒〜４．０回／秒、パルス幅１．０ｍｓ〜４．０ｍｓの直流電圧を印加することが好ましい。
【００３７】
上記ピーク電圧は、１．０ｋＶを超えると感電等の安全性に問題があり、０．２ｋＶ未満であると放電を開始しないことがある。また、上記ピーク電圧が０．６ｋＶ〜０．８ｋＶであれば、ピーク電圧が高すぎると起きる、例えば内部リード線１３、１５のフレアステム７周辺だけが局所的に放電する等の異常放電が発生せず、電子放出部１８、１９を効率よく活性化させることができるので、より好ましい。
【００３８】
上記パルス幅は、１０ｍｓを超えると発生する熱量が多く、バイメタル素子１４が可動することがあり、０．５ｍｓ未満であると通電周期を短くしなければならないので、例えば放電しない時がある等の損失が発生することがある。また、上記パルス幅が０．５ｍｓ〜６．０ｍｓ、より好ましくは１．０ｍｓ〜４．０ｍｓであれば、バイメタル素子１４を可動させることなく、電子放出部１８、１９を効率よく活性化させることができる。
【００３９】
また、電極間に生じる放電による通電周期（発光周期）が、０．５回／秒〜６回／秒、好ましくは１．０回／秒〜４．０回／秒となるように上記パルス状の直流電圧を制御すれば、発生する熱量が少ないのでバイメタル素子１４は可動せず、かつ電子放出部１８、１９をより短時間で効率よく活性化させることができる。
【００４０】
ここで、電子放出部１８、１９を活性化させる方法について説明する。
【００４１】
放電ガスが密閉された容器内部８で、電極３と電極４との間に電極４を陰極として電圧を印加すると、電極間で放電が生じる。このとき、陰極となる電極４へ向かって加速する放電ガス中のイオンによって、電子放出部１９の表面の不純物が叩き出されるので、電子放出部１９の表面は清浄化される。また、上記電圧を印加すれば、アルカリ金属供給物質であるフレアステム７は加熱され、アルカリ金属が熱拡散する。そのため、浄化された電子放出部１９のフレアステム７に接触した表面にアルカリ金属が吸着されて、電子放出部１９の仕事関数（１つの電子を金属から引き出すのに必要な最少のエネルギー）が低下する。仕事関数の低い部分からは電子が放出されやすいので、電子放出部１９は活性化されたこととなる。同様に、電極３を陰極として電圧を印加すると、電子放出部１８の仕事関数が低下して、活性化されたこととなる。
【００４２】
このようにして得られた点灯管は、点灯管を始動する際に、電極３、４の初期電子の供給量が増加するので、短時間で始動させることができ、暗所始動遅れ時間も短縮できる。
【００４３】
一般的には、点灯管に直流電圧、例えば一定の電圧を連続印加しても、電子放出部１８、１９にアルカリ金属が十分に吸着する前に、バイメタル素子１４が内部リード線１５に接触することによって電極間が短絡し、放電が停止してしまうので、電子放出部１８、１９は活性化されない。また、交流電圧を印加しても、同様に電極間が短絡するので、電子放出部１８、１９は活性化されない。しかし、パルス状の直流電圧を印加することによって、電子放出部１８、１９を短時間で活性化させることができる。
【００４４】
ここで、点灯管１を使用して蛍光灯（図示せず）を点灯させる際の点灯管１の動作について説明する。
【００４５】
点灯管１の電極３、４に所定の電圧が印加されると、電極間にグロー放電が生じる。このグロー放電の熱によって、バイメタル素子１４が変形、すなわち電極３が可動して、電極４に接触する。短絡電流が流れて蛍光ランプのフィラメント電極（不図示）が予熱される。電極３、４同士が接触すると、短絡電流が流れ、グロー放電が停止する。しかし、短絡電流が流れれば、バイメタル素子１４は次第に冷却されるので、元の形状に変形、すなわち電極３が可動して、電極４から離れ、短絡電流も停止する。その際にパルス電圧が生じて、蛍光ランプ内に放電が生じ、蛍光ランプは点灯する。
【００４６】
すなわち、本発明に関する電子放出部１８、１９は、点灯管１にグロー放電を開始させるための初期電子を多く放出できるものである。
【００４７】
本実施形態の点灯管１において、上記電子放出部１８、１９の表面は、上記電圧の印加によってフレアステム７から供給されたカリウムが吸着していることが好ましい。電極３、４は、カリウムが吸着している電子放出部１８、１９において、より仕事関数が低下するからである。
【００４８】
本実施形態の点灯管１において、電極３、４に印加される上記パルス状の直流電圧は、休止期間を有することが好ましい。点灯管１に高い電圧をかけると、すぐに可動極３の温度が急に上がり、バイメタル素子１４が可動して短絡するからである。
【００４９】
本実施形態の点灯管１において、電子放出部１８、１９は、フレアステム７に接触した表面に、鉄及び鉄を含む合金から選ばれる少なくとも１つの金属を含有することが好ましい。電子放出部１８、１９の仕事関数は、鉄を含有した電子放出部の表面において、より低下するからである。
【００５０】
本実施形態の点灯管１において、フレアステム７は、アルカリ金属酸化物を含有したガラスが好ましく、特に酸化カリウムを含有したガラスが好ましい。化学的に不安定なアルカリ金属は、ガラス中に含有されていれば化学的に安定化するので、取り扱いが容易になる。また、上記ガラスから供給されるアルカリ金属は、このガラス中ではイオンとして存在し、特にカリウムは、パルス状の直流電圧を印加した際、カリウムイオンが表面拡散し、鉄系金属表面に吸着して電子放出能力の優れた電子放出部を形成しやすい性質を有するからである。上記ガラスは、金属である電極との密着性に優れるという効果もある。上記ガラスは、放電管に一般的に用いられるガラスであればよく、例えばＫ2Ｏ、ＳｉＯ2、Ｎａ2Ｏ、Ｌｉ2Ｏ、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3等を適宜組み合わせて用いればよい。特に、カリウムを１重量％〜２０重量％含有するガラスが好ましい。
【００５１】
本実施形態の点灯管１において、アルカリ金属供給物質は、上記密閉容器の少なくとも一部分を構成していることが好ましい。点灯管の部材を減らすことができるからである。
【００５２】
本実施形態では、対電極４として、固定極を用いたが、可動極であってもよい。すなわち１対の電極は、一方が可動極であっても両方が可動極であってもよい。
【００５３】
本実施形態では、電子放出部１８、１９を、鉄を含む金属である内部リード線１３、１５の少なくとも一部分に設けたが、容器内部８で電極と電気的に接続されていて、アルカリ金属供給物質に接触していれば、特に限定されるものではない。例えば、電極として最適な他の金属材料の表面の一部を鉄で覆った部分や、鉄を含む金属であるリード線の表面を他の金属で覆い、その一部を剥離して鉄を露出させた部分に、電子放出部を設けてもよい。また、一方の電極のみに電子放出部を設けてもよい。なお、アルカリ金属供給物質が電子放出部１８、１９に接触していなくて活性化させることは可能であるが、接触していれば、アルカリ金属供給物質から供給されるカリウムが吸着されやすい。
【００５４】
本実施形態では、フレアステム７をアルカリ金属供給物質として併用したが、アルカリ金属供給物質は、カリウムを含有し、電子放出部１８、１９に接触していればこの形状等に特に限定されるものではない。例えば、内部リード線上（又はバイメタル素子上）の電子放出部に接触させた、フレアステムとは別の部材であってもよい。
【００５５】
（実施形態２）
図２は、本発明の点灯管のステム部の製造方法の一例を説明する図である。
【００５６】
本実施形態の点灯管の製造方法は、まず、図２Ａに示すように、フレアガラス１６の小開口１６ａに内部リード線１３、１５を、フレアガラス１６の開口１６ｂに細管１７を挿入する。次に、図２Ｂに示すように、フレアガラス１６の上部（小開口１６ａ側）に、内部リード線１３、１５及び細管１７を固定して、ステム部２０を得る。
【００５７】
次に、図１に示すように、内部リード線１３のフレアガラス１６に固定されていない側の端部に、バイメタル素子１４を接続する。また、ステム部２０と、バルブ６とを気密密着して、フレアステム７（図２においてフレアガラス１６）と排気管９（図２において細管１７）とバルブ６とから構成される容器２を形成する。排気管９から、容器２の内部の空気を排気して、放電ガスを吹き込み、排気管９の端部を溶封して、容器２を密閉する。内部リード線１３及びバイメタル素子１４から構成される電極（可動極）３、内部リード線１５から構成される電極（対電極）４と、それぞれ電気的に接続した口金５を容器２に取り付ける。
【００５８】
最後に、電極３、４にパルス状の直流電圧を印加することによって、電子放出部１８、１９を活性化させて点灯管１を完成する。
【００５９】
フレアガラス１６は、例えば傘のような形状であり、傘の裾にあたる開口１６ｂと、傘の上部に２ヶ所の小開口１６ａとを含めばよい。
【００６０】
内部リード線１３、１５には、外部リード線１１、１２が導通接続されている。また、内部リード線１５は、内部リード線１３より長尺であればよい。
【００６１】
上記小開口１６ａに内部リード線１３、１５を挿入する際には、外部リード線１１、１２は、フレアガラス１６の内表面側から開口１６ｂを通って外部に出るように配置すればよい。
【００６２】
上記内部リード線１３、１５及び細管１７をフレアステム７に固定する際には、フレアガラス１６の上部（小開口１６ａ側）を、例えば外部から加熱しながら圧潰して、内部リード線１３、１５及び細管１７をフレアガラス１６に封装すればよい。フレアガラス１６の上部を外側から圧潰することによって、内部リード線１３、１５と、細管１７とを、フレアガラス１６に密着できる。また、上記圧潰する際には、フレアガラス１６の外部にある細管１７の端部から、フレアガラス１６の内側の端部へ、エアを吹き込み、軟化しているフレアガラス１６の側面の一部をエアで吹き破って、排気孔１０を形成すればよい。排気孔１０によって、細管１７は、その管口が塞がれることなくフレアガラス１６に接着させることができる。
【００６３】
上記ステム部２０とバルブ６との気密密着では、例えばバルブ６の有底の略円筒形の縁部と、フレアガラス１６の開口１６ｂとを、加熱して密着すればよい。このときバルブ６の内表面側、すなわち容器２の内部には、内部リード線１３とバイメタル素子１４から構成される電極３と、内部リード線１５から構成される電極４とを配置すればよい。
【００６４】
電極３、４は、口金５と外部リード線１１、１２とを接続することによって、容器２の外部と電気的に接続可能とすればよい。
【００６５】
本実施形態の点灯管１の製造方法は、フレアステム７から供給されるカリウムを吸着して活性化された電子放出部１８、１９を含む点灯管を容易に製造できる。
【実施例】
【００６６】
以下、実施例を用いて本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６７】
（実施例１）
まず、フレアガラスとして、鉛ガラス（Ｋ2Ｏ：４．７重量％、ＳｉＯ2：５７．５重量％、ＰｂＯ：２９．０重量％、Ａｌ2Ｏ3：１．０重量％、Ｎａ2Ｏ：７．８重量％）を、上部に開口を有するフレア状に形成した。外部リード線としてジュメット線が接続された内部リード線（鉄：５０重量％、ニッケル：５０重量％）を２本と、ガラス製の細管とを準備した。次に、図２に示したように、フレアガラスに内部リード線及び細管を、加熱しながら圧潰することによって、固定した。また、図１に示したように、一方の内部リード線の端部に、バイメタル素子（高膨張側：鉄７０重量％−ニッケル２５重量％−マンガン５重量％、低膨張側：鉄６４重量％−ニッケル３６重量％）を接続した。そして、上記フレアガラスと、ガラス製のバルブとを気密密着した。
【００６８】
このようにして、フレアステム（上述のフレアガラス）と排気管（上述の細管）とバルブとから構成され、内部に可動極と固定極からなる１対の電極を含む容器を形成した。次に、排気管を用いて、容器の内部の空気を排気して、放電ガス（ネオン：９５体積％、アルゴン：５体積％）を吹き込んだ。このとき、容器内部のガス圧は、５．３ｋＰａとした。排気管のフレアステムに接続されていない端部を溶封して、容器を密閉した。口金に２本の外部リード線をそれぞれ電気的に接続してから、容器に口金を取り付けた。
【００６９】
最後に、口金を介して電極に、休止期間を有するパルス状の直流電圧（ピーク電圧：０．８ｋＶ、最低電圧：０ｋＶ、パルス幅：３ｍｓ、パルス繰り返し周期：２回／秒）を０．５時間印加することによって、電極のフレアステムと接触した表面を活性化させて、本実施例の点灯管を完成した。なお、上記直流電圧は、可動極と固定極とを交互に陰極として印加した。
【００７０】
（比較例１）
本比較例の点灯管は、内部リード線としてニッケルメッキ線を用いたことと、パルス状の直流電圧を印加しなかったこと以外は、実施例１の点灯管と同様に製造した。
【００７１】
（比較例２）
本比較例の点灯管は、パルス状の直流電圧を印加しなかったこと以外は、実施例１の点灯管と同様に製造した。
【００７２】
（元素分析）
実施例１、比較例２の点灯管における固定極の一部表面（図１において位置ａ）について、オージェ電子分光法を用いて、元素分析した。なお、固定極とフレアステムとの接触面から位置ａの高さは２ｍｍである。
【００７３】
分析の結果、実施例１の点灯管については、位置ａからカリウムが検出された。しかし、比較例２の点灯管については、位置ａからカリウムが検出されなかった。従って、パルス状の直流電圧を印加した実施例１の点灯管の電極は、フレアステムに含まれるカリウムが表面に十分吸着しているが、パルス状の直流電圧を印加していない比較例２の点灯管の電極は、カリウムが表面に吸着していないことが確認された。
【００７４】
（暗所始動実験）
実施例１、比較例１、２の点灯管をそれぞれ５個ずつ用意して、点灯管の暗所始動遅れ時間を比較した。
【００７５】
この実験では、まず、点滅回数が０回の各点灯管を、暗所に１５時間放置した後に、蛍光ランプ（電力：３０Ｗ）に接続して、通電してからグロー放電するまでの時間（放電遅れ時間）及び通電してから蛍光ランプが点灯するまでの時間（点灯所要時間）を測定した。次に、各点灯管を６０００回点滅させて、暗所に１５時間放置した後に、同じ蛍光ランプに接続して、放電遅れ時間及び点灯所要時間を測定した。表１に上記放電遅れ時間の測定結果を、表２に上記点灯所要時間の測定結果を示した。
【００７６】
【表１】
【００７７】
【表２】
【００７８】
表１及び表２に示すように、実施例１の各点灯管は、点灯回数が０回のときも６０００回のときも、放電遅れ時間が０．１秒以内、点灯所要時間が４秒以内であった。
【００７９】
一方、比較例１の点灯管は、点滅０回の場合に放電遅れ時間が１秒以上の点灯管が３個、点灯所要時間が１０秒以上の点灯管が３個であった。また、６０００回点滅させた場合に、放電遅れ時間が１秒以上の点灯管が４個、点灯所要時間が１０秒以上の点灯管が２個であった。従って、比較例１の従来用いられている点灯管よりも、実施例１の点灯管は、優れた暗所始動特性を示すことがわかった。
【００８０】
また、比較例２の点灯管は、６０００回点滅させたときに、放電遅れ時間が１秒以上の点灯管が２個、点灯所要時間が１０秒以上の点灯管が１個と蛍光ランプを点灯させることができなかった点灯管が１個であった。従って、鉄を含有した内部リード線とカリウムを含有したフレアステムとは接触しているが、パルス状の直流電圧を印加していない比較例２の点灯管よりも、パルス状の直流電圧を印加した実施例１の点灯管は、優れた暗所始動特性を示すことがわかった。
【００８１】
なお、ＪＩＳ規格Ｃ７６０３で規定されている耐久性試験の判定基準で、点灯管の寿命点滅回数は６０００回と設定されているので、本実施例の点灯管は、放射性物質を使用しなくても、十分な暗所始動特性を維持できる点灯管であるといえる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上説明したように、本発明は、放射性物質を使用しないで容易に電子放出させることができ、暗所始動遅れ時間の短い点灯管及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の点灯管の一例を示す部分断面図である。
【図２】本発明の点灯管のステム部の製造方法の一例を説明する図である。
【符号の説明】
【００８４】
１ 点灯管
２ 容器
３ 電極（可動極）
４ 電極（対電極）
５ 口金
６ バルブ
７ フレアステム
８ 容器内部
９ 排気管
１０ 排気孔
１１、１２ 外部リード線
１３、１５ 内部リード線
１４ バイメタル素子
１６ フレアガラス
１６ａ 小開口
１６ｂ 開口
１７ 細管
１８、１９ 電子放出部
２０ ステム部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱応動素子を含む可動極及び前記可動極の対電極からなる１対の電極と、放電ガスとを、密閉容器の内部に備えた点灯管であって、
前記１対の電極の少なくとも１つは、鉄を含有した電子放出部を含み、
前記電子放出部は、カリウムを含有したアルカリ金属供給物質に接触していて、前記１対の電極にパルス状の直流電圧を印加することによって活性化されていることを特徴とする点灯管。
【請求項２】
前記電子放出部の表面は、前記電圧の印加によって前記アルカリ金属供給物質から供給されたカリウムが吸着している請求項１に記載の点灯管。
【請求項３】
前記パルス状の直流電圧は、休止期間を有する請求項１に記載の点灯管。
【請求項４】
前記電子放出部は、前記アルカリ金属供給物質に接触した表面に、鉄及び鉄を含む合金から選ばれる少なくとも１つの金属を含有する請求項１に記載の点灯管。
【請求項５】
前記アルカリ金属供給物質は、アルカリ金属酸化物を含有したガラスである請求項１に記載の点灯管。
【請求項６】
前記アルカリ金属供給物質は、前記密閉容器の少なくとも一部分を構成する請求項１に記載の点灯管。
【請求項７】
熱応動素子を含む可動極及び前記可動極の対電極からなる１対の電極と、放電ガスとを密封容器の内部に備えた点灯管の製造方法であって、
カリウムを含有したアルカリ金属供給物質を、前記１対の電極の少なくとも１つに含まれかつ鉄を含有した電子放出部に接触して配置して、
前記１対の電極にパルス状の直流電圧を印加することによって、前記放電ガスを放電させながら、前記電子放出部を加熱して、
前記アルカリ金属供給物質に含有されているカリウムを、前記電子放出部に吸着させることを特徴とする点灯管の製造方法。
【請求項８】
前記パルス状の直流電圧は、休止期間を有する請求項７に記載の点灯管の製造方法。
【請求項９】
前記電子放出部は、前記アルカリ金属供給物質に接触した表面に、鉄及び鉄を含む合金から選ばれる少なくとも１つの金属を含有する請求項７に記載の点灯管の製造方法。
【請求項１０】
前記アルカリ金属供給物質は、アルカリ金属酸化物を含有したガラスである請求項７に記載の点灯管の製造方法。
【請求項１１】
前記アルカリ金属供給物質は、前記密閉容器の少なくとも一部分を構成する請求項７に記載の点灯管の製造方法。
【請求項１】
熱応動素子を含む可動極及び前記可動極の対電極からなる１対の電極と、放電ガスとを、密閉容器の内部に備えた点灯管であって、
前記１対の電極の少なくとも１つは、鉄を含有した電子放出部を含み、
前記電子放出部は、カリウムを含有したアルカリ金属供給物質に接触していて、前記１対の電極にパルス状の直流電圧を印加することによって活性化されていることを特徴とする点灯管。
【請求項２】
前記電子放出部の表面は、前記電圧の印加によって前記アルカリ金属供給物質から供給されたカリウムが吸着している請求項１に記載の点灯管。
【請求項３】
前記パルス状の直流電圧は、休止期間を有する請求項１に記載の点灯管。
【請求項４】
前記電子放出部は、前記アルカリ金属供給物質に接触した表面に、鉄及び鉄を含む合金から選ばれる少なくとも１つの金属を含有する請求項１に記載の点灯管。
【請求項５】
前記アルカリ金属供給物質は、アルカリ金属酸化物を含有したガラスである請求項１に記載の点灯管。
【請求項６】
前記アルカリ金属供給物質は、前記密閉容器の少なくとも一部分を構成する請求項１に記載の点灯管。
【請求項７】
熱応動素子を含む可動極及び前記可動極の対電極からなる１対の電極と、放電ガスとを密封容器の内部に備えた点灯管の製造方法であって、
カリウムを含有したアルカリ金属供給物質を、前記１対の電極の少なくとも１つに含まれかつ鉄を含有した電子放出部に接触して配置して、
前記１対の電極にパルス状の直流電圧を印加することによって、前記放電ガスを放電させながら、前記電子放出部を加熱して、
前記アルカリ金属供給物質に含有されているカリウムを、前記電子放出部に吸着させることを特徴とする点灯管の製造方法。
【請求項８】
前記パルス状の直流電圧は、休止期間を有する請求項７に記載の点灯管の製造方法。
【請求項９】
前記電子放出部は、前記アルカリ金属供給物質に接触した表面に、鉄及び鉄を含む合金から選ばれる少なくとも１つの金属を含有する請求項７に記載の点灯管の製造方法。
【請求項１０】
前記アルカリ金属供給物質は、アルカリ金属酸化物を含有したガラスである請求項７に記載の点灯管の製造方法。
【請求項１１】
前記アルカリ金属供給物質は、前記密閉容器の少なくとも一部分を構成する請求項７に記載の点灯管の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−１９４０４６（Ｐ２００７−１９４０４６Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０４０５（Ｐ２００６−１０４０５）
【出願日】平成１８年１月１８日（２００６．１．１８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１８日（２００６．１．１８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
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