JP2851727B2 - 放電灯用電極 - Google Patents
放電灯用電極Info
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- Powder Metallurgy (AREA)
- Discharge Lamp (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、分析機器や一般照明用
などに使用される高圧放電灯用の電極に関すものであ
る。
などに使用される高圧放電灯用の電極に関すものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】キセノンショートアークランプや高圧水
銀灯などの高圧放電灯は、分析機器用の光源ランプや一
般照明用などに幅広く使用されている。この高圧放電灯
の電極は、エミッタが内部に分散したタングステンロッ
ドが使用されるが、エミッタとして、トリウム、イット
リウム、セリウム、ランタンなどの酸化物がよく知られ
ている。
銀灯などの高圧放電灯は、分析機器用の光源ランプや一
般照明用などに幅広く使用されている。この高圧放電灯
の電極は、エミッタが内部に分散したタングステンロッ
ドが使用されるが、エミッタとして、トリウム、イット
リウム、セリウム、ランタンなどの酸化物がよく知られ
ている。
【０００３】ところで、高圧放電灯の電極は、電流密度
が高く、電極の先端はきわめて高温になる条件で使用さ
れるので、その先端が消耗しやすい。電極の先端が消耗
すると、点灯電圧が変動し、アーク輝点が動く。従っ
て、アークが不安定になる。
が高く、電極の先端はきわめて高温になる条件で使用さ
れるので、その先端が消耗しやすい。電極の先端が消耗
すると、点灯電圧が変動し、アーク輝点が動く。従っ
て、アークが不安定になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】電極先端の消耗は、エ
ミッタの蒸気圧やタングステンとの反応性などが影響す
るが、蒸気圧が低く、かつタングステンと良く反応する
エミッタを使用すると消耗を抑制することができる。従
って、エミッタ自体の特性が重要であり、電極先端にエ
ミッタが絶えず順調に供給されなければならない。そし
て、このためには、スエージなどの加工工程を経たタン
グステンロッドで電極に成形し、熱処理したときに、タ
ングステンロッド中に分散するエミッタがタングステン
ロッドの軸線方向に細長く伸びることが必要である。つ
まり、エミッタは表面積が大きく、拡散しやすい形状で
あることが要求される。
ミッタの蒸気圧やタングステンとの反応性などが影響す
るが、蒸気圧が低く、かつタングステンと良く反応する
エミッタを使用すると消耗を抑制することができる。従
って、エミッタ自体の特性が重要であり、電極先端にエ
ミッタが絶えず順調に供給されなければならない。そし
て、このためには、スエージなどの加工工程を経たタン
グステンロッドで電極に成形し、熱処理したときに、タ
ングステンロッド中に分散するエミッタがタングステン
ロッドの軸線方向に細長く伸びることが必要である。つ
まり、エミッタは表面積が大きく、拡散しやすい形状で
あることが要求される。
【０００５】本発明は、以上のような問題点を解決する
ために成されたものであり、その目的とするところは、
長時間点灯しても電極先端の消耗が少なく、アークが長
時間安定する放電灯用電極を提供することにある。
ために成されたものであり、その目的とするところは、
長時間点灯しても電極先端の消耗が少なく、アークが長
時間安定する放電灯用電極を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の放電灯用電極
は、エミッタとして、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム
（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇｄ）
より選ばれた酸化物を含み、理論密度の９５％以上の密
度を有するタングステンロッドよりなり、このタングス
テンロッド中に分散して含まれる前記酸化物は、タング
ステンロッドの軸線方向の平均粒子径をＬ、軸線に直角
方向の平均粒子径をＷとするとき、タングステンロッド
の軸線から直角な方向の少なくとも１０％以内の領域に
おいて、Ｌ／Ｗ≧２であって、Ｗ≦１０μm であること
を特徴とする。
は、エミッタとして、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム
（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇｄ）
より選ばれた酸化物を含み、理論密度の９５％以上の密
度を有するタングステンロッドよりなり、このタングス
テンロッド中に分散して含まれる前記酸化物は、タング
ステンロッドの軸線方向の平均粒子径をＬ、軸線に直角
方向の平均粒子径をＷとするとき、タングステンロッド
の軸線から直角な方向の少なくとも１０％以内の領域に
おいて、Ｌ／Ｗ≧２であって、Ｗ≦１０μm であること
を特徴とする。
【０００７】
【作用】エミッタとして、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオ
ジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇ
ｄ）より選ばれた酸化物を使用するので、スエージなど
の加工工程を経たタングステンロッドで電極を成形すれ
ば、エミッタはタングステンロッドの軸線方向の平均粒
子径Ｌと軸線に直角方向の平均粒子径Ｗの比、Ｌ／Ｗが
２以上でＷが１０μm以下となる。従って、この電極を
備えた放電灯は、エミッタが電極の先端に絶えず供給さ
れ、アークも安定する。
ジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇ
ｄ）より選ばれた酸化物を使用するので、スエージなど
の加工工程を経たタングステンロッドで電極を成形すれ
ば、エミッタはタングステンロッドの軸線方向の平均粒
子径Ｌと軸線に直角方向の平均粒子径Ｗの比、Ｌ／Ｗが
２以上でＷが１０μm以下となる。従って、この電極を
備えた放電灯は、エミッタが電極の先端に絶えず供給さ
れ、アークも安定する。
【０００８】
【実施例】以下に図面に示す実施例に基づいて本発明を
具体的に説明する。図１は、本発明である電極内部の結
晶構造を示した図で、１はタングステンロッドよりなる
電極、２はこの電極１内に存在する結晶粒子、３は結晶
粒子２間にできる粒界、４は電極の先端に形成される平
坦部である。
具体的に説明する。図１は、本発明である電極内部の結
晶構造を示した図で、１はタングステンロッドよりなる
電極、２はこの電極１内に存在する結晶粒子、３は結晶
粒子２間にできる粒界、４は電極の先端に形成される平
坦部である。
【０００９】この電極１はエミッタとして、プラセオジ
ム、ネオジム、サマリウム、ガドリニウムより選ばれた
酸化物の粉末をタングステン粉末と混合し、プレス、焼
結、スエージなどの加工工程の後に、熱処理されたもの
である。この処理により、電極１の理論密度（タングス
テン単結晶の密度１９．３ｇ／cm3 を１００％としとた
場合の密度）は９５％以上になるようにする。また、エ
ミッタの使用量は、必要最低限のエミッタ量やスエージ
加工のしやすさなどを考慮すると、０.１〜５.０重量％
の範囲であることが好ましい。そして熱処理条件は、例
えば、真空度１×１０-6torr、温度２０００℃、加熱時
間１５分である。
ム、ネオジム、サマリウム、ガドリニウムより選ばれた
酸化物の粉末をタングステン粉末と混合し、プレス、焼
結、スエージなどの加工工程の後に、熱処理されたもの
である。この処理により、電極１の理論密度（タングス
テン単結晶の密度１９．３ｇ／cm3 を１００％としとた
場合の密度）は９５％以上になるようにする。また、エ
ミッタの使用量は、必要最低限のエミッタ量やスエージ
加工のしやすさなどを考慮すると、０.１〜５.０重量％
の範囲であることが好ましい。そして熱処理条件は、例
えば、真空度１×１０-6torr、温度２０００℃、加熱時
間１５分である。
【００１０】図２は、以上のようにして得られた本発明
の拡大断面図であり、タングステンの結晶が軸線方向に
長く伸び、この結晶の間にエミッタ粒子が分散している
様子を示すが、このエミッタ粒子は、前述のとおり、軸
線方向の平均粒子径をＬ、軸線に直角方向の平均粒子径
をＷとするとき、Ｌ／Ｗ≧２、かつＷ≦１０μm の関係
を満たしており、極めて小さくて細長い形状をしてい
る。このため、エミッタ粒子は表面積が大きくなるので
還元されやすくなり、タングステン結晶粒界の間を軸線
方向に移動し易く、点灯中に電極先端のエミッタが消耗
しても、後方に存在するエミッタを絶えず順調に電極先
端に供給できる。なお、同じ希土類元素であっても、ラ
ンタン（Ｌａ）の酸化物を分散させて同じ処理を行った
ところ、Ｌ／Ｗ≧２、かつＷ≦１０μm を満たすことは
できなかった。従って、電極先端への供給が不十分であ
る。
の拡大断面図であり、タングステンの結晶が軸線方向に
長く伸び、この結晶の間にエミッタ粒子が分散している
様子を示すが、このエミッタ粒子は、前述のとおり、軸
線方向の平均粒子径をＬ、軸線に直角方向の平均粒子径
をＷとするとき、Ｌ／Ｗ≧２、かつＷ≦１０μm の関係
を満たしており、極めて小さくて細長い形状をしてい
る。このため、エミッタ粒子は表面積が大きくなるので
還元されやすくなり、タングステン結晶粒界の間を軸線
方向に移動し易く、点灯中に電極先端のエミッタが消耗
しても、後方に存在するエミッタを絶えず順調に電極先
端に供給できる。なお、同じ希土類元素であっても、ラ
ンタン（Ｌａ）の酸化物を分散させて同じ処理を行った
ところ、Ｌ／Ｗ≧２、かつＷ≦１０μm を満たすことは
できなかった。従って、電極先端への供給が不十分であ
る。
【００１１】この構造のエミッタは、電極１においてそ
の中心軸から軸に垂直な方向に少なくとも１０％以内の
領域で存在する必要がある。これは、電極先端の平坦部
４が電極径の１０％以内の径を有し、この領域に電極内
部から直接粒界を通してエミッタが供給されるため、電
極の中心軸から軸に垂直な方向の少なくとも１０％以内
の領域が電極先端へのエミッタ供給に重要であるためで
ある。
の中心軸から軸に垂直な方向に少なくとも１０％以内の
領域で存在する必要がある。これは、電極先端の平坦部
４が電極径の１０％以内の径を有し、この領域に電極内
部から直接粒界を通してエミッタが供給されるため、電
極の中心軸から軸に垂直な方向の少なくとも１０％以内
の領域が電極先端へのエミッタ供給に重要であるためで
ある。
【００１２】次に、エミッタとして、Ｓｍ2Ｏ3、Ｇｄ2
Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、Ｐｒ6Ｏ11 をそれぞれ２wt％含有し、
理論密度が９８％のタングステンロッドから電極を成形
した交流点灯の高圧水銀灯を実際に製作し、点灯時のラ
ンプ電圧の変動を調査した。また、比較例として、希土
類酸化物のＬａ2Ｏ3(２wt％含有）および従来よりよく
使用されているＴｈＯ2 (２wt％含有)を含有したものも
同時に調査した。なお、ランプ電圧の変動は、点灯初期
のランプ電圧を基準とし、これに対する変動で表示し
た。その結果を図３に示すが、これから分かるように、
実施例であるＳｍ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、Ｐｒ6Ｏ
11は、いずれも点灯１００分後における電圧変動は±
１.５％ の範囲内である。つまり、電極先端の消耗が少
ないためにランプ電圧が安定し、輝点の移動が少なくて
長時間アークが安定していることを示している。これ
は、エミッタの形状が細長く、かつプラセオジム、ネオ
ジム、サマリウム、ガドリニウムの酸化物が電極先端の
消耗を抑制するのに好ましい特性を有するためである。
これに対して、比較例であるＬａ2Ｏ3およびＴｈＯ
2 は、点灯１００分後における電圧変動が大きく、電極
先端の消耗が多いことを示している。なお、この電極を
キセノンショートアークランプに使用しても同様の好結
果を得ることができる。
Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、Ｐｒ6Ｏ11 をそれぞれ２wt％含有し、
理論密度が９８％のタングステンロッドから電極を成形
した交流点灯の高圧水銀灯を実際に製作し、点灯時のラ
ンプ電圧の変動を調査した。また、比較例として、希土
類酸化物のＬａ2Ｏ3(２wt％含有）および従来よりよく
使用されているＴｈＯ2 (２wt％含有)を含有したものも
同時に調査した。なお、ランプ電圧の変動は、点灯初期
のランプ電圧を基準とし、これに対する変動で表示し
た。その結果を図３に示すが、これから分かるように、
実施例であるＳｍ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、Ｐｒ6Ｏ
11は、いずれも点灯１００分後における電圧変動は±
１.５％ の範囲内である。つまり、電極先端の消耗が少
ないためにランプ電圧が安定し、輝点の移動が少なくて
長時間アークが安定していることを示している。これ
は、エミッタの形状が細長く、かつプラセオジム、ネオ
ジム、サマリウム、ガドリニウムの酸化物が電極先端の
消耗を抑制するのに好ましい特性を有するためである。
これに対して、比較例であるＬａ2Ｏ3およびＴｈＯ
2 は、点灯１００分後における電圧変動が大きく、電極
先端の消耗が多いことを示している。なお、この電極を
キセノンショートアークランプに使用しても同様の好結
果を得ることができる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の放電灯用
電極は、エミッタとして、プラセオジム、ネオジム、サ
マリウム、ガドリニウムより選ばれた酸化物を含むタン
グステンロッドの、エミッタ粒子の縦径／横径（Ｌ／
Ｗ）を２以上、横径（Ｗ）を１０μm 以下にするので、
電極先端の消耗を抑制するのに効果的なエミッタが絶え
ず順調に電極先端に供給される。従って、電極先端の消
耗が少なくてアークが長時間安定する放電灯用電極とす
ることができる。
電極は、エミッタとして、プラセオジム、ネオジム、サ
マリウム、ガドリニウムより選ばれた酸化物を含むタン
グステンロッドの、エミッタ粒子の縦径／横径（Ｌ／
Ｗ）を２以上、横径（Ｗ）を１０μm 以下にするので、
電極先端の消耗を抑制するのに効果的なエミッタが絶え
ず順調に電極先端に供給される。従って、電極先端の消
耗が少なくてアークが長時間安定する放電灯用電極とす
ることができる。
【図１】本発明の電極内部の結晶構造を示す図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】電圧変動の説明図である。
１ 電極 ２ 結晶粒子 ３ 粒界 ４ 平坦部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池内 満 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシ オ電機株式会社内 (72)発明者 原 慶次 福岡県福岡市南区清水２丁目20番31号 日本タングステン株式会社内 (72)発明者 山本 弘 福岡県福岡市南区清水２丁目20番31号 日本タングステン株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−295057（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−283255（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 61/073 H01J 61/06
Claims (1)
- 【請求項１】 エミッタとして、プラセオジム（Ｐ
ｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリ
ニウム（Ｇｄ）より選ばれた酸化物を含み、理論密度の
９５％以上の密度を有するタングステンロッドよりな
り、当該タングステンロッド中に分散して含まれる前記
酸化物は、タングステンロッドの軸線方向の平均粒子径
をＬ、軸線に直角方向の平均粒子径をＷとするとき、タ
ングステンロッドの軸線から直角な方向の少なくとも１
０％以内の領域において、Ｌ／Ｗ≧２であって、Ｗ≦１
０μm であることを特徴とする放電灯用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3235689A JP2851727B2 (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 放電灯用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3235689A JP2851727B2 (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 放電灯用電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0554854A JPH0554854A (ja) | 1993-03-05 |
| JP2851727B2 true JP2851727B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=16989763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3235689A Expired - Fee Related JP2851727B2 (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 放電灯用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2851727B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4042605B2 (ja) | 2003-03-31 | 2008-02-06 | ウシオ電機株式会社 | キセノンランプ |
| JP4834316B2 (ja) * | 2005-03-15 | 2011-12-14 | 積水化成品工業株式会社 | カーボン含有スチレン改質ポリエチレン系発泡性樹脂粒子、その製造方法、予備発泡粒子及び発泡成形体 |
| JP4815839B2 (ja) | 2005-03-31 | 2011-11-16 | ウシオ電機株式会社 | 高負荷高輝度放電ランプ |
| JP2009259790A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-11-05 | Harison Toshiba Lighting Corp | 高圧放電ランプ |
| US8758652B2 (en) | 2009-10-19 | 2014-06-24 | Nippon Tungsten Co., Ltd. | Tungsten cathode material |
| JP5287951B2 (ja) * | 2011-02-03 | 2013-09-11 | ウシオ電機株式会社 | 放電ランプ用陰極 |
| JP2012203998A (ja) | 2011-03-23 | 2012-10-22 | Nippon Tungsten Co Ltd | タングステン陰極材料 |
| CN104115254B (zh) * | 2012-02-15 | 2016-10-19 | 株式会社东芝 | 放电灯用阴极部件 |
| JP6219280B2 (ja) * | 2012-07-31 | 2017-10-25 | 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 |
| DE102012215184A1 (de) * | 2012-08-27 | 2014-02-27 | Osram Gmbh | Hochdruckentladungslampe |
| JP6098271B2 (ja) * | 2013-03-25 | 2017-03-22 | ウシオ電機株式会社 | ショートアーク型放電ランプ |
| JP2016066447A (ja) * | 2014-09-24 | 2016-04-28 | 日本タングステン株式会社 | 輸送機器用発光フィラメント |
-
1991
- 1991-08-23 JP JP3235689A patent/JP2851727B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0554854A (ja) | 1993-03-05 |
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