JP2000106131A - 放電灯用電極に使用されるタングステン材、放電灯用電極およびそれを用いた放電灯 - Google Patents
放電灯用電極に使用されるタングステン材、放電灯用電極およびそれを用いた放電灯Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ光用Ｘｅランプやフォトエッチング用
超高圧水銀ランプなどのランプに用いられるＷ電極にお
いて、ランプ点灯時間の増加に伴う電極からのガス放出
を抑制する。これにより、ランプの黒化を抑制してラン
プの長寿命化を実現する。 【解決手段】 Ｗを基材とする放電灯用電極に用いられ
るＷ材および放電灯用電極であって、このようなＷ材お
よびＷ系電極の単位面積当りの結晶個数を 100個／mm2
以上とする。さらに、このようなＷ材およびＷ系電極の
相対密度を90.0〜99.2%の範囲に制御する。このような
Ｗ系電極を陰極３として用いることによって、ランプ４
が構成される。
超高圧水銀ランプなどのランプに用いられるＷ電極にお
いて、ランプ点灯時間の増加に伴う電極からのガス放出
を抑制する。これにより、ランプの黒化を抑制してラン
プの長寿命化を実現する。 【解決手段】 Ｗを基材とする放電灯用電極に用いられ
るＷ材および放電灯用電極であって、このようなＷ材お
よびＷ系電極の単位面積当りの結晶個数を 100個／mm2
以上とする。さらに、このようなＷ材およびＷ系電極の
相対密度を90.0〜99.2%の範囲に制御する。このような
Ｗ系電極を陰極３として用いることによって、ランプ４
が構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｗを用いた放電灯
用電極に係り、特にレーザ光用Ｘｅランプやフォトエッ
チング用超高圧水銀ランプなどの電極に好適な放電灯用
電極、およびそれを用いた放電灯に関する。
用電極に係り、特にレーザ光用Ｘｅランプやフォトエッ
チング用超高圧水銀ランプなどの電極に好適な放電灯用
電極、およびそれを用いた放電灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光用キセノン（Ｘｅ）ランプや半
導体フォトエッチング用超高圧水銀ランプなどの電極に
は、一般にタングステン（Ｗ）が用いられている。具体
的には、陰極には酸化トリウムなどを添加したタングス
テン合金が使用されており、また陽極には純タングステ
ンや結晶成長を抑制するためにＫ、Ｓｉ、Ａｌなどをド
ープしたドープドタングステンが使用されている。
導体フォトエッチング用超高圧水銀ランプなどの電極に
は、一般にタングステン（Ｗ）が用いられている。具体
的には、陰極には酸化トリウムなどを添加したタングス
テン合金が使用されており、また陽極には純タングステ
ンや結晶成長を抑制するためにＫ、Ｓｉ、Ａｌなどをド
ープしたドープドタングステンが使用されている。
【０００３】上述したレーザ光用Ｘｅランプやフォトエ
ッチング用超高圧水銀ランプなどの大電流を流すランプ
（以下、大電流型ランプと記す）に対する要求寿命は、
従来は1000時間程度であったが、近年になり設備や装置
の稼働率などの向上を目的として、2000時間の以上の寿
命が要求されるようになってきている。
ッチング用超高圧水銀ランプなどの大電流を流すランプ
（以下、大電流型ランプと記す）に対する要求寿命は、
従来は1000時間程度であったが、近年になり設備や装置
の稼働率などの向上を目的として、2000時間の以上の寿
命が要求されるようになってきている。
【０００４】ところで、上記したような大電流型ランプ
の寿命に影響を及ぼす要因の 1つとして、ランプを構成
する部材からのガス放出がある。特に、大電流型ランプ
の陽極は陰極からの電子放出により2500℃以上の高温と
なるため、そこからのガス放出が問題となる。
の寿命に影響を及ぼす要因の 1つとして、ランプを構成
する部材からのガス放出がある。特に、大電流型ランプ
の陽極は陰極からの電子放出により2500℃以上の高温と
なるため、そこからのガス放出が問題となる。
【０００５】このような点に対して、従来の純タングス
テンやドープドタングステンでは、例えば1000時間以上
の点灯で電極中の不純物元素、あるいは結晶成長を抑制
するために添加したＫ、Ｓｉ、Ａｌなどのドープ剤が徐
々にランプ中に放出され、ランプの黒化の原因となって
いる。
テンやドープドタングステンでは、例えば1000時間以上
の点灯で電極中の不純物元素、あるいは結晶成長を抑制
するために添加したＫ、Ｓｉ、Ａｌなどのドープ剤が徐
々にランプ中に放出され、ランプの黒化の原因となって
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のレーザ光用Ｘｅランプやフォトエッチング用超高圧水
銀ランプなどの大電流型ランプにおいては、純タングス
テンやドープドタングステンを用いた陽極からのガス放
出に起因する黒化がランプの寿命を低下させており、こ
れが近年の高寿命化要求を損う原因になっている。
のレーザ光用Ｘｅランプやフォトエッチング用超高圧水
銀ランプなどの大電流型ランプにおいては、純タングス
テンやドープドタングステンを用いた陽極からのガス放
出に起因する黒化がランプの寿命を低下させており、こ
れが近年の高寿命化要求を損う原因になっている。
【０００７】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、大電流型ランプなどの放電灯の電極と
して用いた場合に、点灯時間の増加に伴うガス放出を抑
制することを可能にしたタングステン材および放電灯用
電極を提供することを目的としており、またそのような
電極を用いることによって、黒化によるランプ寿命の低
下を抑制することを可能にした放電灯を提供することを
目的としている。
なされたもので、大電流型ランプなどの放電灯の電極と
して用いた場合に、点灯時間の増加に伴うガス放出を抑
制することを可能にしたタングステン材および放電灯用
電極を提供することを目的としており、またそのような
電極を用いることによって、黒化によるランプ寿命の低
下を抑制することを可能にした放電灯を提供することを
目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記した課
題を解決するために、レーザ光用Ｘｅランプやフォトエ
ッチング用超高圧水銀ランプなどのＷ電極からのガス放
出について検討した結果、Ｗ結晶粒の粒成長に伴ってＷ
電極からガス放出が生じることを見出した。すなわち、
Ｗ電極中に含まれる不純物元素やＫ、Ｓｉ、Ａｌなどの
ドープ剤は、主としてＷの結晶粒界に多く存在してお
り、このような元素はランプ点灯時間の増加に伴うＷ結
晶粒の粒成長に応じてランプ内に放出され、ランプの黒
化の原因となる。そして、このようなＷ結晶粒の粒成長
に伴うガス放出は、Ｗ電極の単位面積当りの結晶数を制
御することにより抑制し得ることを見出した。
題を解決するために、レーザ光用Ｘｅランプやフォトエ
ッチング用超高圧水銀ランプなどのＷ電極からのガス放
出について検討した結果、Ｗ結晶粒の粒成長に伴ってＷ
電極からガス放出が生じることを見出した。すなわち、
Ｗ電極中に含まれる不純物元素やＫ、Ｓｉ、Ａｌなどの
ドープ剤は、主としてＷの結晶粒界に多く存在してお
り、このような元素はランプ点灯時間の増加に伴うＷ結
晶粒の粒成長に応じてランプ内に放出され、ランプの黒
化の原因となる。そして、このようなＷ結晶粒の粒成長
に伴うガス放出は、Ｗ電極の単位面積当りの結晶数を制
御することにより抑制し得ることを見出した。
【０００９】本発明はこのような知見に基づいてなされ
たもので、本発明のタングステン材は請求項１に記載し
たように、タングステンを基材とする放電灯用電極に使
用されるタングステン材であって、前記タングステン材
の単位面積当りの結晶個数が100個／mm2 以上であるこ
とを特徴としている。本発明のタングステン材は、さら
に請求項２に記載したように、前記タングステン材の相
対密度が90.0〜 99.2%の範囲であることを特徴としてい
る。
たもので、本発明のタングステン材は請求項１に記載し
たように、タングステンを基材とする放電灯用電極に使
用されるタングステン材であって、前記タングステン材
の単位面積当りの結晶個数が100個／mm2 以上であるこ
とを特徴としている。本発明のタングステン材は、さら
に請求項２に記載したように、前記タングステン材の相
対密度が90.0〜 99.2%の範囲であることを特徴としてい
る。
【００１０】本発明のタングステン材において、その具
体的な構成材料としては、請求項３に記載したＫ、Ｓｉ
およびＡｌから選ばれる少なくとも 1種を 0.001〜0.01
重量% の範囲で含有するドープドタングステン、請求項
４に記載した純タングステンなどが用いられる。
体的な構成材料としては、請求項３に記載したＫ、Ｓｉ
およびＡｌから選ばれる少なくとも 1種を 0.001〜0.01
重量% の範囲で含有するドープドタングステン、請求項
４に記載した純タングステンなどが用いられる。
【００１１】本発明の放電灯用電極は、請求項６に記載
したように、上記した本発明のタングステン材、より具
体的にはタングステン線を用いたことを特徴としてい
る。また、本発明の放電灯は、請求項７に記載したよう
に、上記した本発明の放電灯用電極を具備することを特
徴としている。
したように、上記した本発明のタングステン材、より具
体的にはタングステン線を用いたことを特徴としてい
る。また、本発明の放電灯は、請求項７に記載したよう
に、上記した本発明の放電灯用電極を具備することを特
徴としている。
【００１２】本発明の放電灯は、例えば請求項８に記載
したように、上記した本発明の放電灯用電極からなる陽
極と、金属酸化物を含むタングステン合金からなる陰極
とを具備するものである。この際、陰極には請求項９に
記載したように、酸化トリウム、酸化ハフニウム、酸化
ジルコニウム、酸化ランタン、酸化セリウムおよび酸化
スカンジウムから選ばれる少なくとも 1種の金属酸化物
を含むタングステン合金を用いることが好ましい。ま
た、本発明の放電灯は、例えば請求項１０に記載したよ
うに、レーザ光用Ｘｅランプやフォトエッチング用超高
圧水銀ランプとして用いられるものである。
したように、上記した本発明の放電灯用電極からなる陽
極と、金属酸化物を含むタングステン合金からなる陰極
とを具備するものである。この際、陰極には請求項９に
記載したように、酸化トリウム、酸化ハフニウム、酸化
ジルコニウム、酸化ランタン、酸化セリウムおよび酸化
スカンジウムから選ばれる少なくとも 1種の金属酸化物
を含むタングステン合金を用いることが好ましい。ま
た、本発明の放電灯は、例えば請求項１０に記載したよ
うに、レーザ光用Ｘｅランプやフォトエッチング用超高
圧水銀ランプとして用いられるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。
態について説明する。
【００１４】本発明の放電灯用電極に使用されるタング
ステン材は、タングステンを基材とするものであり、具
体的には純タングステン、Ｋ、Ｓｉ、Ａｌなどのドープ
剤を含むドープドタングステン、酸化トリウム（ＴｈＯ
2 ）などの金属酸化物を含有するタングステン合金など
からなる。本発明においては、このようなタングステン
（Ｗ）材の単位面積当りの結晶個数を 100個／mm2 以上
としている。
ステン材は、タングステンを基材とするものであり、具
体的には純タングステン、Ｋ、Ｓｉ、Ａｌなどのドープ
剤を含むドープドタングステン、酸化トリウム（ＴｈＯ
2 ）などの金属酸化物を含有するタングステン合金など
からなる。本発明においては、このようなタングステン
（Ｗ）材の単位面積当りの結晶個数を 100個／mm2 以上
としている。
【００１５】ここで、上記したようなＷ材中に含まれる
不純物元素、あるいはＫ、Ｓｉ、Ａｌなどのドープ剤
は、主としてＷの結晶粒界に多く存在している。このよ
うな結晶粒界に存在している元素は、ランプ点灯時間の
増加に伴うＷ結晶粒の粒成長に応じてランプ内に放出さ
れ、前述したようにランプの黒化の原因となる。
不純物元素、あるいはＫ、Ｓｉ、Ａｌなどのドープ剤
は、主としてＷの結晶粒界に多く存在している。このよ
うな結晶粒界に存在している元素は、ランプ点灯時間の
増加に伴うＷ結晶粒の粒成長に応じてランプ内に放出さ
れ、前述したようにランプの黒化の原因となる。
【００１６】そこで、本発明の放電灯用電極に使用され
るＷ材においては、Ｗ材の単位面積当りの結晶個数を 1
00個／mm2 以上としている。このように、Ｗ材の結晶個
数を増やすことによって、言い換えるとＷ結晶粒を微細
化することによって、Ｗ結晶粒の粒成長を抑制すること
ができ、これによりＷ結晶粒の粒成長に伴う不純物元素
やドープ剤などのランプ内への放出、ひいてはそれに基
づくランプの黒化を抑制することが可能となる。
るＷ材においては、Ｗ材の単位面積当りの結晶個数を 1
00個／mm2 以上としている。このように、Ｗ材の結晶個
数を増やすことによって、言い換えるとＷ結晶粒を微細
化することによって、Ｗ結晶粒の粒成長を抑制すること
ができ、これによりＷ結晶粒の粒成長に伴う不純物元素
やドープ剤などのランプ内への放出、ひいてはそれに基
づくランプの黒化を抑制することが可能となる。
【００１７】本発明の放電灯用電極は、上記した本発明
のＷ材を使用したものであり、それを用いたランプ、特
にレーザ光用Ｘｅランプやフォトエッチング用超高圧水
銀ランプなどの大電流を流すランプ（大電流型ランプ）
を、例えば1000時間以上さらには2000時間以上点灯した
場合のランプ内へのガス放出およびそれに基づくランプ
の黒化を抑制し、ランプの長寿命化を達成したものであ
る。このような条件を満足させる上で、本発明ではＷ系
電極の単位面積当りの結晶個数を 100個／mm2以上とし
ている。
のＷ材を使用したものであり、それを用いたランプ、特
にレーザ光用Ｘｅランプやフォトエッチング用超高圧水
銀ランプなどの大電流を流すランプ（大電流型ランプ）
を、例えば1000時間以上さらには2000時間以上点灯した
場合のランプ内へのガス放出およびそれに基づくランプ
の黒化を抑制し、ランプの長寿命化を達成したものであ
る。このような条件を満足させる上で、本発明ではＷ系
電極の単位面積当りの結晶個数を 100個／mm2以上とし
ている。
【００１８】Ｗ系電極の単位面積当りの結晶個数が 100
個／mm2 未満であると、ランプ点灯中にＷ結晶粒の粒成
長が起こり、例えば1000時間以下のランプ点灯でガス放
出が生じて、早期にランプの黒化が発生してしまう。本
発明におけるＷ系電極の単位面積当りの結晶個数は 300
個／mm2 以上とすることがさらに好ましく、これにより
ランプの寿命をより一層向上させることができる。
個／mm2 未満であると、ランプ点灯中にＷ結晶粒の粒成
長が起こり、例えば1000時間以下のランプ点灯でガス放
出が生じて、早期にランプの黒化が発生してしまう。本
発明におけるＷ系電極の単位面積当りの結晶個数は 300
個／mm2 以上とすることがさらに好ましく、これにより
ランプの寿命をより一層向上させることができる。
【００１９】本発明の放電灯用電極において、Ｗ結晶粒
は軸方向に伸びた形状を有することが好ましく、このよ
うなＷ結晶粒の個数が軸方向断面において 100個／mm2
以上であることが好ましい。このように、本発明で言う
Ｗ系電極の単位面積当りの結晶個数は、軸方向断面にお
いて測定した結果とする。ここで言う軸方向断面とは、
加工時に延伸させた方向に切断した断面を指すものとす
る。
は軸方向に伸びた形状を有することが好ましく、このよ
うなＷ結晶粒の個数が軸方向断面において 100個／mm2
以上であることが好ましい。このように、本発明で言う
Ｗ系電極の単位面積当りの結晶個数は、軸方向断面にお
いて測定した結果とする。ここで言う軸方向断面とは、
加工時に延伸させた方向に切断した断面を指すものとす
る。
【００２０】上述した単位面積当りの結晶個数が 100個
／mm2 以上のＷ系電極は、加工を抑制することに得るこ
とができる。具体的には、Ｗ系電極の相対密度が90.0〜
99.2% の範囲となるように、例えば焼結条件や鍛造加工
時の加工率、さらには加工後の熱処理条件などを制御す
ることによって、単位面積当りの結晶個数が 100個／mm
2 以上のＷ系電極を再現性よく得ることができる。
／mm2 以上のＷ系電極は、加工を抑制することに得るこ
とができる。具体的には、Ｗ系電極の相対密度が90.0〜
99.2% の範囲となるように、例えば焼結条件や鍛造加工
時の加工率、さらには加工後の熱処理条件などを制御す
ることによって、単位面積当りの結晶個数が 100個／mm
2 以上のＷ系電極を再現性よく得ることができる。
【００２１】このように、本発明の放電灯用電極は、Ｗ
系電極の相対密度を90.0〜 99.2%の範囲に制御すること
が好ましい。Ｗ系電極の相対密度を 90.0%未満である
と、熱伝導率が著しく低下するため、ランプ点灯中の電
極温度が上昇し、周辺部材などからのガス放出によりラ
ンプが黒化するおそれが大きい。また、ガス吸収などの
面からもＷ系電極の相対密度があまり低いことは好まし
くない。
系電極の相対密度を90.0〜 99.2%の範囲に制御すること
が好ましい。Ｗ系電極の相対密度を 90.0%未満である
と、熱伝導率が著しく低下するため、ランプ点灯中の電
極温度が上昇し、周辺部材などからのガス放出によりラ
ンプが黒化するおそれが大きい。また、ガス吸収などの
面からもＷ系電極の相対密度があまり低いことは好まし
くない。
【００２２】一方、Ｗ系電極の相対密度を 99.2%を超え
ると、加工歪みの蓄積が点灯中のＷ系電極の結晶粒成長
を促進するため、ガス放出を生じさせることになる。ま
た、相対密度を 99.2%より高くするためには高加工率が
必要となるため、製造コストの増大を招くことになる。
ると、加工歪みの蓄積が点灯中のＷ系電極の結晶粒成長
を促進するため、ガス放出を生じさせることになる。ま
た、相対密度を 99.2%より高くするためには高加工率が
必要となるため、製造コストの増大を招くことになる。
【００２３】本発明の放電灯用電極（Ｗ系電極）の相対
密度は、95〜 98%の範囲に制御することがより好まし
い。ここで、本発明で規定するＷ系電極の90.0〜 99.2%
の範囲の相対密度は、Ｗの真比重を 19.25としたとき、
比重が17.3〜19.1の範囲に相当するものである。
密度は、95〜 98%の範囲に制御することがより好まし
い。ここで、本発明で規定するＷ系電極の90.0〜 99.2%
の範囲の相対密度は、Ｗの真比重を 19.25としたとき、
比重が17.3〜19.1の範囲に相当するものである。
【００２４】本発明の放電灯用電極は、特にレーザ光用
Ｘｅランプやフォトエッチング用超高圧水銀ランプなど
の大電流を流すランプ（大電流型ランプ）の陽極に好適
である。このような大電流型ランプの陽極に本発明のＷ
系電極を適用する場合、その具体的な構成材料として
は、Ｋ、ＳｉおよびＡｌから選ばれる少なくとも 1種を
0.001〜0.01重量% の範囲で含有するドープドタングス
テンを使用することが好ましい。また、本発明の放電灯
用電極は、上述したようにＷ結晶粒の粒成長に伴うガス
放出を結晶粒の個数を制御することにより抑制している
ことから、場合によっては純タングステンをＷ系電極に
使用することができる。
Ｘｅランプやフォトエッチング用超高圧水銀ランプなど
の大電流を流すランプ（大電流型ランプ）の陽極に好適
である。このような大電流型ランプの陽極に本発明のＷ
系電極を適用する場合、その具体的な構成材料として
は、Ｋ、ＳｉおよびＡｌから選ばれる少なくとも 1種を
0.001〜0.01重量% の範囲で含有するドープドタングス
テンを使用することが好ましい。また、本発明の放電灯
用電極は、上述したようにＷ結晶粒の粒成長に伴うガス
放出を結晶粒の個数を制御することにより抑制している
ことから、場合によっては純タングステンをＷ系電極に
使用することができる。
【００２５】上述したような本発明の放電灯用電極は例
えば以下のようにして作製される。まず、Ｗ粉末あるい
は所望組成のドープドＷ粉末やＷ合金粉末などを原料粉
末として用いて、粉末冶金法によりＷ系電極素材を作製
する。Ｗ系電極素材は、場合によっては溶解法を適用し
て作製してもよい。このようなＷ系電極素材に対して鍛
造、圧延などの加工を施し、所望の電極形状とする。加
工工程中には必要に応じてアニール処理を施す。
えば以下のようにして作製される。まず、Ｗ粉末あるい
は所望組成のドープドＷ粉末やＷ合金粉末などを原料粉
末として用いて、粉末冶金法によりＷ系電極素材を作製
する。Ｗ系電極素材は、場合によっては溶解法を適用し
て作製してもよい。このようなＷ系電極素材に対して鍛
造、圧延などの加工を施し、所望の電極形状とする。加
工工程中には必要に応じてアニール処理を施す。
【００２６】この際、焼結条件、加工条件（例えば加工
率）、さらにはアニール条件などを制御することによっ
て、Ｗ系電極の相対密度を95〜 98%の範囲とする。この
ような製造条件の制御によって、単位面積当りの結晶個
数が 100個／mm2 以上のＷ材を得ることができる。その
後、このＷ材を線材などの所定形状に加工することによ
って、本発明のＷ系電極が得られる。
率）、さらにはアニール条件などを制御することによっ
て、Ｗ系電極の相対密度を95〜 98%の範囲とする。この
ような製造条件の制御によって、単位面積当りの結晶個
数が 100個／mm2 以上のＷ材を得ることができる。その
後、このＷ材を線材などの所定形状に加工することによ
って、本発明のＷ系電極が得られる。
【００２７】なお、焼結条件や加工条件を制御してＷ系
電極の相対密度を95〜 98%の範囲としても、その後のア
ニール処理などによりＷ結晶粒を粒成長させてしまう
と、Ｗ系電極の単位面積当りの結晶個数を 100個／mm2
以上とすることができないおそれがある。このようなこ
とから、焼結条件や加工条件に加えて、アニール条件な
ども制御する。
電極の相対密度を95〜 98%の範囲としても、その後のア
ニール処理などによりＷ結晶粒を粒成長させてしまう
と、Ｗ系電極の単位面積当りの結晶個数を 100個／mm2
以上とすることができないおそれがある。このようなこ
とから、焼結条件や加工条件に加えて、アニール条件な
ども制御する。
【００２８】具体的な製造条件としては、まず平均粒径
3μm 程度のドープドタングステン粉末を成形圧力196M
Paで成形し、続いてハンドリングしやすいように例えば
1300℃で仮焼結した後、通電焼結で例えば相対密度約 9
3%の焼結体を作製する。その後、加工率10〜 30%程度で
鍛造などの塑性加工を行った後、アニール処理を1500〜
1800℃で行い、所定の電極形状に加工することが好まし
い。
3μm 程度のドープドタングステン粉末を成形圧力196M
Paで成形し、続いてハンドリングしやすいように例えば
1300℃で仮焼結した後、通電焼結で例えば相対密度約 9
3%の焼結体を作製する。その後、加工率10〜 30%程度で
鍛造などの塑性加工を行った後、アニール処理を1500〜
1800℃で行い、所定の電極形状に加工することが好まし
い。
【００２９】次に、本発明の放電灯の実施形態について
説明する。
説明する。
【００３０】図１は、本発明の放電灯をレーザ光用Ｘｅ
ランプやフォトエッチング用超高圧水銀ランプなどの大
電流型ランプに適用する場合の一実施形態の概略構成を
示す図である。同図において、１は石英ガラスなどから
なるガラス管であり、このガラス管１内には陰極２と陽
極３とが対向配置されており、これらによって大電流型
ランプ４が構成されている。
ランプやフォトエッチング用超高圧水銀ランプなどの大
電流型ランプに適用する場合の一実施形態の概略構成を
示す図である。同図において、１は石英ガラスなどから
なるガラス管であり、このガラス管１内には陰極２と陽
極３とが対向配置されており、これらによって大電流型
ランプ４が構成されている。
【００３１】電子を放出する陰極２には、電子放出特性
に優れるＷ合金を用いることが好ましい。このようなＷ
合金としては、酸化トリウム（ＴｈＯ2 ）、酸化ハフニ
ウム（ＨｆＯ2 ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）、酸
化ランタン（Ｌａ2 Ｏ3 ）、酸化セリウム（Ｃｅ
2 Ｏ3 ）、酸化スカンジウム（Ｓｃ2 Ｏ3 ）などから選
ばれる少なくとも 1種の金属酸化物を、例えば 1〜 4重
量% 程度含有するＷ合金が挙げられる。
に優れるＷ合金を用いることが好ましい。このようなＷ
合金としては、酸化トリウム（ＴｈＯ2 ）、酸化ハフニ
ウム（ＨｆＯ2 ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）、酸
化ランタン（Ｌａ2 Ｏ3 ）、酸化セリウム（Ｃｅ
2 Ｏ3 ）、酸化スカンジウム（Ｓｃ2 Ｏ3 ）などから選
ばれる少なくとも 1種の金属酸化物を、例えば 1〜 4重
量% 程度含有するＷ合金が挙げられる。
【００３２】一方、陽極３は前述したように、陰極２か
らの電子放出により2500℃以上の高温となるため、そこ
からのガス放出が問題となる。そこで、このような陽極
３には、前述した本発明の放電灯用電極、すなわち単位
面積当りの結晶個数を 100個／mm2 以上としたＷ系電極
が用いられる。
らの電子放出により2500℃以上の高温となるため、そこ
からのガス放出が問題となる。そこで、このような陽極
３には、前述した本発明の放電灯用電極、すなわち単位
面積当りの結晶個数を 100個／mm2 以上としたＷ系電極
が用いられる。
【００３３】このように、本発明による結晶個数を制御
したＷ系電極を陽極３に適用することによって、前述し
たようにＷ結晶粒の粒成長に伴うガス放出を抑制するこ
とができる。従って、陽極３からのガス放出に基づく黒
化を抑えることができるため、ランプの長寿命化を達成
することが可能となる。
したＷ系電極を陽極３に適用することによって、前述し
たようにＷ結晶粒の粒成長に伴うガス放出を抑制するこ
とができる。従って、陽極３からのガス放出に基づく黒
化を抑えることができるため、ランプの長寿命化を達成
することが可能となる。
【００３４】本発明の放電灯は、特にレーザ光用Ｘｅラ
ンプやフォトエッチング用超高圧水銀ランプなどに好適
であり、このような電極に大電流を流すランプにおいて
も陽極３からのガス放出に基づく黒化を抑えることがで
きる。従って、レーザ光用Ｘｅランプやフォトエッチン
グ用超高圧水銀ランプなどの長寿命化、例えば2000時間
を超えるような寿命を実現することが可能となる。
ンプやフォトエッチング用超高圧水銀ランプなどに好適
であり、このような電極に大電流を流すランプにおいて
も陽極３からのガス放出に基づく黒化を抑えることがで
きる。従って、レーザ光用Ｘｅランプやフォトエッチン
グ用超高圧水銀ランプなどの長寿命化、例えば2000時間
を超えるような寿命を実現することが可能となる。
【００３５】
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。
する。
【００３６】実施例１ まず、平均粒径 3μm のドープドタングステン（Ｋ:90p
pm、Ａｌ，Ｓｉ:20ppm）の粉末を成形圧力196MPaで成形
し、直径28mmの成形体を複数作製した。これら成形体を
ハンドリングしやすいように1300℃で仮焼結した後、そ
れぞれ条件を変えて通電焼結することにより焼結体を得
た。
pm、Ａｌ，Ｓｉ:20ppm）の粉末を成形圧力196MPaで成形
し、直径28mmの成形体を複数作製した。これら成形体を
ハンドリングしやすいように1300℃で仮焼結した後、そ
れぞれ条件を変えて通電焼結することにより焼結体を得
た。
【００３７】これらの焼結体のうち、塑性加工を施すも
のについては、相対密度 93%の焼結体にそれぞれ条件
（加工率）を変えて鍛造加工を施した。この後、各Ｗ電
極素材を機械加工により所定の電極形状に仕上げた。ま
た、各電極に対して1500〜2000℃の温度で熱処理を施し
た。このようにして得た各Ｗ電極の相対密度と結晶個数
を表１に示す。
のについては、相対密度 93%の焼結体にそれぞれ条件
（加工率）を変えて鍛造加工を施した。この後、各Ｗ電
極素材を機械加工により所定の電極形状に仕上げた。ま
た、各電極に対して1500〜2000℃の温度で熱処理を施し
た。このようにして得た各Ｗ電極の相対密度と結晶個数
を表１に示す。
【００３８】なお、各Ｗ電極の具体的な製造条件は以下
の通りである。すなわち、表１の試料Ａは所定の焼結温
度で 5分間焼結することにより、表１に示す相対密度と
結晶個数を有するＷ材を得た。試料Ｂについては、焼結
時間を10分間とすることにより表１に示す相対密度と結
晶個数を有するＷ材を得た。試料Ｃについては焼結時間
を20分間とし、相対密度を 93%とした後、加工率 10%に
て鍛造加工を行い、さらに1500℃で熱処理を行うことに
よって、表１に示す相対密度と結晶個数を有するＷ材を
得た。試料Ｄ、Ｅについては焼結時間を20分間とし、相
対密度を 93%とした後、加工率 30%にて鍛造加工を行
い、さらにそれぞれ1800℃および2000℃で熱処理を行う
ことによって、それぞれ表１に示す相対密度と結晶個数
を有するＷ材を得た。試料Ｆについては焼結時間を20分
間とし、相対密度を 93%とした後、加工率 50%にて鍛造
加工を行い、さらに2000℃で熱処理を行うことによっ
て、表１に示す相対密度と結晶個数を有するＷ材を得
た。
の通りである。すなわち、表１の試料Ａは所定の焼結温
度で 5分間焼結することにより、表１に示す相対密度と
結晶個数を有するＷ材を得た。試料Ｂについては、焼結
時間を10分間とすることにより表１に示す相対密度と結
晶個数を有するＷ材を得た。試料Ｃについては焼結時間
を20分間とし、相対密度を 93%とした後、加工率 10%に
て鍛造加工を行い、さらに1500℃で熱処理を行うことに
よって、表１に示す相対密度と結晶個数を有するＷ材を
得た。試料Ｄ、Ｅについては焼結時間を20分間とし、相
対密度を 93%とした後、加工率 30%にて鍛造加工を行
い、さらにそれぞれ1800℃および2000℃で熱処理を行う
ことによって、それぞれ表１に示す相対密度と結晶個数
を有するＷ材を得た。試料Ｆについては焼結時間を20分
間とし、相対密度を 93%とした後、加工率 50%にて鍛造
加工を行い、さらに2000℃で熱処理を行うことによっ
て、表１に示す相対密度と結晶個数を有するＷ材を得
た。
【００３９】
【表１】 表１に示したように、試料Ｂ〜Ｄは本発明の実施例に相
当するものであり、試料Ａ、Ｅ、Ｆは本発明の比較例に
相当するものである。次に、これら各Ｗ電極を陽極とし
て用いて、超高圧水銀ランプをそれぞれ組み立てた。な
お、陰極には2%トリア−タングステン合金を使用した。
これら各超高圧水銀ランプの寿命を測定した。ランプ寿
命は黒化により点灯しなくなった時間により判定した。
その結果を表２に示す。
当するものであり、試料Ａ、Ｅ、Ｆは本発明の比較例に
相当するものである。次に、これら各Ｗ電極を陽極とし
て用いて、超高圧水銀ランプをそれぞれ組み立てた。な
お、陰極には2%トリア−タングステン合金を使用した。
これら各超高圧水銀ランプの寿命を測定した。ランプ寿
命は黒化により点灯しなくなった時間により判定した。
その結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】 表２から明らかなように、相対密度および結晶個数を本
発明の範囲内に制御したＷ電極を用いた超高圧水銀ラン
プは、本発明の範囲外のＷ電極を用いた場合に比べて、
ランプ寿命を大幅に向上させることができる。
発明の範囲内に制御したＷ電極を用いた超高圧水銀ラン
プは、本発明の範囲外のＷ電極を用いた場合に比べて、
ランプ寿命を大幅に向上させることができる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の放電灯用
電極に用いられるタングステン材および放電灯用電極
は、例えば大電流型ランプなどの電極として用いた場合
においても、点灯時間の増加に伴う電極からのガス放出
を抑制することができる。従って、このような放電灯用
電極を用いた本発明の放電灯によれば、黒化によるラン
プ寿命の低下を抑制することができる。すなわち、放電
灯の長寿命化を実現することが可能となる。
電極に用いられるタングステン材および放電灯用電極
は、例えば大電流型ランプなどの電極として用いた場合
においても、点灯時間の増加に伴う電極からのガス放出
を抑制することができる。従って、このような放電灯用
電極を用いた本発明の放電灯によれば、黒化によるラン
プ寿命の低下を抑制することができる。すなわち、放電
灯の長寿命化を実現することが可能となる。
【図１】 本発明の放電灯の一実施形態の概略構成を示
す図である。
す図である。
１……ガラス管 ２……陰極 ３……本発明の放電灯用電極からなる陰極 ４……放電灯（大電流型ランプ）
Claims (10)
- 【請求項１】 タングステンを基材とする放電灯用電極
に使用されるタングステン材であって、前記タングステ
ン材の単位面積当りの結晶個数が 100個／mm2 以上であ
ることを特徴とするタングステン材。 - 【請求項２】 請求項１記載のタングステン材におい
て、 前記タングステン材の相対密度が90.0〜 99.2%の範囲で
あることを特徴とするタングステン材。 - 【請求項３】 請求項１記載のタングステン材におい
て、 前記タングステン材は、Ｋ、ＳｉおよびＡｌから選ばれ
る少なくとも 1種を0.001〜0.01重量% の範囲で含有す
るドープドタングステンからなることを特徴とするタン
グステン材。 - 【請求項４】 請求項１記載のタングステン材におい
て、 前記タングステン材は、純タングステンからなることを
特徴とするタングステン材。 - 【請求項５】 請求項１記載のタングステン材におい
て、 粉末冶金法で得られたことを特徴とするタングステン
材。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれか１項
記載のタングステン材を用いたことを特徴とする放電灯
用電極。 - 【請求項７】 請求項６記載の放電灯用電極を具備する
ことを特徴とする放電灯。 - 【請求項８】 請求項７記載の放電灯において、 請求項６記載の放電灯用電極からなる陽極と、金属酸化
物を含むタングステン合金からなる陰極とを具備するこ
とを特徴とする放電灯。 - 【請求項９】 請求項８記載の放電灯において、 前記陰極は、酸化トリウム、酸化ハフニウム、酸化ジル
コニウム、酸化ランタン、酸化セリウムおよび酸化スカ
ンジウムから選ばれる少なくとも 1種の金属酸化物を含
むタングステン合金からなることを特徴とする放電灯。 - 【請求項１０】 請求項７記載の放電灯において、 レーザ光用Ｘｅランプまたはフォトエッチング用超高圧
水銀ランプであることを特徴とする放電灯。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27544598A JP4011208B2 (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 放電灯用電極に使用されるタングステン材、放電灯用電極およびそれを用いた放電灯 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27544598A JP4011208B2 (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 放電灯用電極に使用されるタングステン材、放電灯用電極およびそれを用いた放電灯 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000106131A true JP2000106131A (ja) | 2000-04-11 |
| JP4011208B2 JP4011208B2 (ja) | 2007-11-21 |
Family
ID=17555636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27544598A Expired - Fee Related JP4011208B2 (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 放電灯用電極に使用されるタングステン材、放電灯用電極およびそれを用いた放電灯 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4011208B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001307676A (ja) * | 2000-04-20 | 2001-11-02 | Toshiba Corp | 電子放出用電極とその製造方法、およびそれを用いた放電灯 |
| JP2003022781A (ja) * | 2000-04-18 | 2003-01-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高圧放電ランプ及び高圧放電ランプ用電極 |
| JP2005519435A (ja) * | 2002-03-05 | 2005-06-30 | パテント−トロイハント−ゲゼルシヤフト フユール エレクトリツシエ グリユーラムペン ミツト ベシユレンクテル ハフツング | ショートアーク型高圧放電ランプ |
| JP2007534127A (ja) * | 2004-04-21 | 2007-11-22 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 高圧放電ランプ用の酸化トリウムを含まないタングステン電極の熱処理の方法 |
| JP2009135005A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Ushio Inc | 超高圧放電ランプ |
| JP2010514118A (ja) * | 2006-12-22 | 2010-04-30 | オスラム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 水銀高圧放電灯 |
| US7825603B2 (en) | 2005-01-03 | 2010-11-02 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Lighting assembly and method of operating a discharge lamp |
| WO2013122081A1 (ja) * | 2012-02-15 | 2013-08-22 | 株式会社 東芝 | 放電ランプ用カソード部品 |
| WO2014021154A1 (ja) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | 東芝マテリアル株式会社 | 放電ランプ用陰極およびその製造方法 |
-
1998
- 1998-09-29 JP JP27544598A patent/JP4011208B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003022781A (ja) * | 2000-04-18 | 2003-01-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高圧放電ランプ及び高圧放電ランプ用電極 |
| JP2001307676A (ja) * | 2000-04-20 | 2001-11-02 | Toshiba Corp | 電子放出用電極とその製造方法、およびそれを用いた放電灯 |
| JP2005519435A (ja) * | 2002-03-05 | 2005-06-30 | パテント−トロイハント−ゲゼルシヤフト フユール エレクトリツシエ グリユーラムペン ミツト ベシユレンクテル ハフツング | ショートアーク型高圧放電ランプ |
| JP4741190B2 (ja) * | 2002-03-05 | 2011-08-03 | パテント−トロイハント−ゲゼルシヤフト フユール エレクトリツシエ グリユーラムペン ミツト ベシユレンクテル ハフツング | ショートアーク型高圧放電ランプ |
| JP2007534127A (ja) * | 2004-04-21 | 2007-11-22 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 高圧放電ランプ用の酸化トリウムを含まないタングステン電極の熱処理の方法 |
| US7825603B2 (en) | 2005-01-03 | 2010-11-02 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Lighting assembly and method of operating a discharge lamp |
| JP2010514118A (ja) * | 2006-12-22 | 2010-04-30 | オスラム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 水銀高圧放電灯 |
| JP2009135005A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Ushio Inc | 超高圧放電ランプ |
| WO2013122081A1 (ja) * | 2012-02-15 | 2013-08-22 | 株式会社 東芝 | 放電ランプ用カソード部品 |
| JPWO2013122081A1 (ja) * | 2012-02-15 | 2015-05-11 | 株式会社東芝 | 放電ランプ用カソード部品 |
| US9030100B2 (en) | 2012-02-15 | 2015-05-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Cathode component for discharge lamp |
| WO2014021154A1 (ja) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | 東芝マテリアル株式会社 | 放電ランプ用陰極およびその製造方法 |
| JPWO2014021154A1 (ja) * | 2012-07-31 | 2016-07-21 | 東芝マテリアル株式会社 | 放電ランプ用陰極およびその製造方法 |
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|---|---|
| JP4011208B2 (ja) | 2007-11-21 |
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