JP2993789B2 - 低圧放電ランプ - Google Patents
低圧放電ランプInfo
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- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
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- H01J61/78—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr having a filling of permanent gas or gases only with cold cathode; with cathode heated only by discharge, e.g. high-tension lamp for advertising
Landscapes
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Discharge Lamp (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、動作中にその間に放電
を維持する２つの電極が中に配設された放電容器を有す
る低圧放電ランプにかんするものである。
を維持する２つの電極が中に配設された放電容器を有す
る低圧放電ランプにかんするものである。
【０００２】
【従来の技術】公知の低圧放電ランプでは、使用される
電子放出電極は、電子放出物質がタングステンコイル上
に被覆として設けられたコイル構造を有する。このよう
な電極に伴う１つの問題はタングステンコイル上に設け
られた電子放出物質の量を適当に制御することが困難な
ことである。その結果、寿命分布が狭い範囲内に調節さ
れたランプをつくるようにランプの寿命分布を制御する
のは非常に困難である。これは、ランプの寿命が電極上
に設けられた電子放出物質の量に極めて影響され易いか
らである。タングステン線上に被覆された電子放出物質
の量を均一に制御することは殆んど不可能なので、適当
に狭い寿命分布を有するランプをつくることは困難であ
る。
電子放出電極は、電子放出物質がタングステンコイル上
に被覆として設けられたコイル構造を有する。このよう
な電極に伴う１つの問題はタングステンコイル上に設け
られた電子放出物質の量を適当に制御することが困難な
ことである。その結果、寿命分布が狭い範囲内に調節さ
れたランプをつくるようにランプの寿命分布を制御する
のは非常に困難である。これは、ランプの寿命が電極上
に設けられた電子放出物質の量に極めて影響され易いか
らである。タングステン線上に被覆された電子放出物質
の量を均一に制御することは殆んど不可能なので、適当
に狭い寿命分布を有するランプをつくることは困難であ
る。
【０００３】別の問題は、タングステンコイルを用いた
電極の物理的性質のために電極を特別に所望される形に
つくることが不可能であるということである。更に、現
在しようされているような、電子放出物質が２重コイル
電極上に施された電極の製造は寧ろ面倒な作業でありま
た高価な装置を必要とする。
電極の物理的性質のために電極を特別に所望される形に
つくることが不可能であるということである。更に、現
在しようされているような、電子放出物質が２重コイル
電極上に施された電極の製造は寧ろ面倒な作業でありま
た高価な装置を必要とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、改良された
電極を有する低圧放電ランプを供することを目的とす
る。
電極を有する低圧放電ランプを供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、冒頭記載の種類の低圧放電ランプにお
いて、各電極は、Ｗ 50〜90重量％と、ＢａＯまたは重
量比１：１：１のＢａＯ，ＣａＯおよびＳｒＯの混合物
５〜25重量％と、Ｙ，Ｚｒ，Ｈｆおよび希土類元素より
成る群から選ばれた金属酸化物５〜25重量％とより成
り、各電極は、約10％より小さな多孔率と１オームより
大きな抵抗を有することを特徴とするものである。
めに、本発明は、冒頭記載の種類の低圧放電ランプにお
いて、各電極は、Ｗ 50〜90重量％と、ＢａＯまたは重
量比１：１：１のＢａＯ，ＣａＯおよびＳｒＯの混合物
５〜25重量％と、Ｙ，Ｚｒ，Ｈｆおよび希土類元素より
成る群から選ばれた金属酸化物５〜25重量％とより成
り、各電極は、約10％より小さな多孔率と１オームより
大きな抵抗を有することを特徴とするものである。
【０００６】焼結電極の使用により、ランプの予想寿命
をより厳密に制御することが可能であることが見出され
た。更に、製造が非常に容易なために、電極の製造コス
トしたがってランプのコストが、コイル電極を用いたラ
ンプにくらべると大幅に低減される。加えて、本発明の
電極は比較的高い抵抗（１オームより大）を有し、した
がって使用に要する陰極電流は最小である。更に、本発
明のランプは比較的安定な放電を示す。放電ランプに焼
結電極を使用することは公知であるが、焼結電極を用い
たランプは高圧放電ランプである。このようなランプ
は、例えば米国特許第4,303,848 号に示されている。
をより厳密に制御することが可能であることが見出され
た。更に、製造が非常に容易なために、電極の製造コス
トしたがってランプのコストが、コイル電極を用いたラ
ンプにくらべると大幅に低減される。加えて、本発明の
電極は比較的高い抵抗（１オームより大）を有し、した
がって使用に要する陰極電流は最小である。更に、本発
明のランプは比較的安定な放電を示す。放電ランプに焼
結電極を使用することは公知であるが、焼結電極を用い
たランプは高圧放電ランプである。このようなランプ
は、例えば米国特許第4,303,848 号に示されている。
【０００７】けれども、本発明の低圧放電ランプは、ア
ーク形成（熱陰極動作）前に電極にヒータ電流が流れ、
したがって電極の抵抗が高いことを必要とするのに対
し、前記の米国特許の高圧放電ランプに用いられた電極
にはヒータ電流は流れない。したがって、このランプに
対しては電極が高い抵抗を有することは何ら重要でな
い。実際上、電極は低い抵抗を有する方が好ましい。
ーク形成（熱陰極動作）前に電極にヒータ電流が流れ、
したがって電極の抵抗が高いことを必要とするのに対
し、前記の米国特許の高圧放電ランプに用いられた電極
にはヒータ電流は流れない。したがって、このランプに
対しては電極が高い抵抗を有することは何ら重要でな
い。実際上、電極は低い抵抗を有する方が好ましい。
【０００８】米国特許第4,808,883 号には、半導体セラ
ミック材料で形成された電極を有する放電ランプが示さ
れている。このランプの電極は、本発明のランプとちが
って、タングステンを主成分として有するものではな
く、僅かに0.8 モル％迄の量である。
ミック材料で形成された電極を有する放電ランプが示さ
れている。このランプの電極は、本発明のランプとちが
って、タングステンを主成分として有するものではな
く、僅かに0.8 モル％迄の量である。
【０００９】米国特許第3,766,423 号には、タングステ
ンをバリウムの酸化物またはバリウム、カルシウムおよ
びストロンチウムの酸化物の混合物と混合することによ
って形成された熱陰極を有する低圧水銀蒸気放電ランプ
が示されている。けれども、酸化イットリウムは存在し
ない。この発明の約10％よりも小さな多孔率を有する電
極をつくるように加圧および焼結は行われていない。焼
結は、できた電極が、電極表面における80％空隙率から
電極中心部分における10％空隙率にわたる密度勾配を有
するように行われている。その結果、このような電極は
非常に脆く、ガス抜きが困難であることがわかった。
ンをバリウムの酸化物またはバリウム、カルシウムおよ
びストロンチウムの酸化物の混合物と混合することによ
って形成された熱陰極を有する低圧水銀蒸気放電ランプ
が示されている。けれども、酸化イットリウムは存在し
ない。この発明の約10％よりも小さな多孔率を有する電
極をつくるように加圧および焼結は行われていない。焼
結は、できた電極が、電極表面における80％空隙率から
電極中心部分における10％空隙率にわたる密度勾配を有
するように行われている。その結果、このような電極は
非常に脆く、ガス抜きが困難であることがわかった。
【００１０】イットリウム、ジルコニウムおよびハフニ
ウムの酸化物より成る群の任意の金属酸化物を用いるこ
とができるが、金属酸化物がY2O3の時に最良の結果が得
られることがわかった。各電極は、50〜80重量％のタン
グステン、10〜25重量％の酸化イットリウムおよび10〜
25重量％の酸化バリウムの混合物よりつくられ、これ等
の成分の粒度は0.05〜10μm であるのが好ましい。電極
は任意の所望の形状を有することができるが、約30mm
迄、好ましくは約15または20mm迄の長さを有する少なく
とも５mmの長さの棒状に形成するのが都合がよい。棒の
太さは 0.5〜２mmであるのが好ましい。電極は、タング
ステンと酸化物の粉末の混合物を加熱および焼結するこ
とによりつくるか、或は、タングステン粉末を先ずゾル
−ゲル技法(sol-gel technique) により酸化物で被覆し
次いでこの被覆された粉末を加圧および焼結することも
できる。
ウムの酸化物より成る群の任意の金属酸化物を用いるこ
とができるが、金属酸化物がY2O3の時に最良の結果が得
られることがわかった。各電極は、50〜80重量％のタン
グステン、10〜25重量％の酸化イットリウムおよび10〜
25重量％の酸化バリウムの混合物よりつくられ、これ等
の成分の粒度は0.05〜10μm であるのが好ましい。電極
は任意の所望の形状を有することができるが、約30mm
迄、好ましくは約15または20mm迄の長さを有する少なく
とも５mmの長さの棒状に形成するのが都合がよい。棒の
太さは 0.5〜２mmであるのが好ましい。電極は、タング
ステンと酸化物の粉末の混合物を加熱および焼結するこ
とによりつくるか、或は、タングステン粉末を先ずゾル
−ゲル技法(sol-gel technique) により酸化物で被覆し
次いでこの被覆された粉末を加圧および焼結することも
できる。
【００１１】加圧は一般的に約 8,000〜38,000psi の圧
力で等圧圧縮で行われる。焼結は、還元ふん性囲気、好
ましくはヘリウムのような不活性ガス内に約５％迄の水
素を含むふん囲気内で、約1,600 ℃〜2,200 ℃の温度で
５分から１時間行うのが好ましい。電極は直接バーに加
圧および焼結してもよいが、先ず焼結したペレットとし
て形成し、次いでこのペレットを所望の寸法のバーにカ
ットすることもできる。電極は例えば溶接によって導入
線に直接に接続される。ランプは、少量の水銀と１から
10トル(torr)の圧力の希ガスを含む低圧水銀蒸気放電ラ
ンプである。
力で等圧圧縮で行われる。焼結は、還元ふん性囲気、好
ましくはヘリウムのような不活性ガス内に約５％迄の水
素を含むふん囲気内で、約1,600 ℃〜2,200 ℃の温度で
５分から１時間行うのが好ましい。電極は直接バーに加
圧および焼結してもよいが、先ず焼結したペレットとし
て形成し、次いでこのペレットを所望の寸法のバーにカ
ットすることもできる。電極は例えば溶接によって導入
線に直接に接続される。ランプは、少量の水銀と１から
10トル(torr)の圧力の希ガスを含む低圧水銀蒸気放電ラ
ンプである。
【００１２】
【実施例】0.4 μm の粒度のタングステン80重量％が10
重量％の酸化イットリウムと10重量％の酸化バリウムで
被覆された。タングステン粉末はゾル−ゲル技法を用い
て酸化イットリウムと酸化バリウムで被覆された。この
技法を行うに当って、タングステン粉末は、10重量％の
酸化イットリウムと10重量％のの酸化バリウムが与えら
れるような濃度のイットリウム・イソプロポキシド(ytt
rium isopropoxide)とバリウム・ブトキシド(barium bu
toxide)の混合物の有機溶媒中に分散された。次いで混
合物は分散体に形成され、できた分散体は、溶媒を除く
ために約90℃に加熱された。次いで、得られた被覆され
た粉末は約２％の水素を含む窒素ふん囲気内で約 620℃
で２時間焼かれた。
重量％の酸化イットリウムと10重量％の酸化バリウムで
被覆された。タングステン粉末はゾル−ゲル技法を用い
て酸化イットリウムと酸化バリウムで被覆された。この
技法を行うに当って、タングステン粉末は、10重量％の
酸化イットリウムと10重量％のの酸化バリウムが与えら
れるような濃度のイットリウム・イソプロポキシド(ytt
rium isopropoxide)とバリウム・ブトキシド(barium bu
toxide)の混合物の有機溶媒中に分散された。次いで混
合物は分散体に形成され、できた分散体は、溶媒を除く
ために約90℃に加熱された。次いで、得られた被覆され
た粉末は約２％の水素を含む窒素ふん囲気内で約 620℃
で２時間焼かれた。
【００１３】粉末は次いで約19,000psi の圧力で圧縮す
ることによりペレット（暑さ1.4mm で直径25mm) に形成
された。このペレットは次いでヘリウム95％と水素５％
のふん囲気内で 2,000℃で約１時間焼結された。できた
ペレットは次いで 0.9×1.0×18mmの寸法のバーにカッ
トされた。でき上がったバーは、２〜４オームの抵抗で
10％よりも小さな多孔率を有した。
ることによりペレット（暑さ1.4mm で直径25mm) に形成
された。このペレットは次いでヘリウム95％と水素５％
のふん囲気内で 2,000℃で約１時間焼結された。できた
ペレットは次いで 0.9×1.0×18mmの寸法のバーにカッ
トされた。でき上がったバーは、２〜４オームの抵抗で
10％よりも小さな多孔率を有した。
【００１４】各電極が前述の実施例でつくられた棒より
成る２つの電極を有する低圧水銀蒸気放電ランプがつく
られた。この棒は、その軸が放電容器の軸に垂直なよう
に位置された。このランプで以下のテストが行われた。
直流電源(600Ｖ，１Ａ）を用い、また抵抗を安定器とし
て用い、ランプがアークモードで陰極電流を流している
間にランプ電圧と電流を種々の加熱電流に対して測定し
た。測定間の時間は約２分で、周囲温度は約22℃であっ
た。次の表はその結果を示す。
成る２つの電極を有する低圧水銀蒸気放電ランプがつく
られた。この棒は、その軸が放電容器の軸に垂直なよう
に位置された。このランプで以下のテストが行われた。
直流電源(600Ｖ，１Ａ）を用い、また抵抗を安定器とし
て用い、ランプがアークモードで陰極電流を流している
間にランプ電圧と電流を種々の加熱電流に対して測定し
た。測定間の時間は約２分で、周囲温度は約22℃であっ
た。次の表はその結果を示す。
【００１５】
【表１】 示された値は、このランプにより与えられた放電が広範
囲の陰極電流およびランプ電流において安定であること
を明らかに示している。次の表は、陰極電流と陰極電圧
との関係を示す。
囲の陰極電流およびランプ電流において安定であること
を明らかに示している。次の表は、陰極電流と陰極電圧
との関係を示す。
【００１６】
【表２】
【００１７】この表は、陰極の冷間抵抗(cold resistan
ce)は約 0.5オームで、陰極の抵抗は 2.8Ａで約1.31オ
ームであったことを示す。ランプは再び始動され、ラン
プ電流ＩLAは約400mA で、陰極電流は 2.2Ａから０Ａに
減少した。放電は安定であった。ランプ電流は400mA か
ら150mA に減少された。この後者の電流において放電は
不安定になった。その結果を次の表に示す。
ce)は約 0.5オームで、陰極の抵抗は 2.8Ａで約1.31オ
ームであったことを示す。ランプは再び始動され、ラン
プ電流ＩLAは約400mA で、陰極電流は 2.2Ａから０Ａに
減少した。放電は安定であった。ランプ電流は400mA か
ら150mA に減少された。この後者の電流において放電は
不安定になった。その結果を次の表に示す。
【００１８】
【表３】 放電は、ランプ電流が150mA に減少される迄安定であっ
た。したがってこのランプで生じる放電は広範囲のラン
プ電流の間安定であった。
た。したがってこのランプで生じる放電は広範囲のラン
プ電流の間安定であった。
【００１９】図１は焼結電極を用いた本発明の低圧水銀
蒸気放電けい光ランプを示す。このランプは、水銀と希
ガス例えばアルゴンとを含む密封されたガラスの放電容
器１を有する。電極２と３が放電容器１内に配設され、
その間にランプ動作中放電が維持される。前記の放電容
器１の内側にはけい光層４が設けられる。このけい光層
４は、水銀放電よりの主として254nm の放射で励起され
ると可視光線を出す。
蒸気放電けい光ランプを示す。このランプは、水銀と希
ガス例えばアルゴンとを含む密封されたガラスの放電容
器１を有する。電極２と３が放電容器１内に配設され、
その間にランプ動作中放電が維持される。前記の放電容
器１の内側にはけい光層４が設けられる。このけい光層
４は、水銀放電よりの主として254nm の放射で励起され
ると可視光線を出す。
【図１】焼結電極を用いた本発明の低圧放電ランプの縦
断面図である。 １ 放電容器 ２，３ 電極 ４ けい光層
断面図である。 １ 放電容器 ２，３ 電極 ４ けい光層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 590000248 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １, 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔ ｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ (72)発明者 ウイム エム ヘレエブレーカーズ アメリカ合衆国 ウエストヴァージニア 州 26554 モルガンタウン インペリ アル ウッズ ルート ３ ボックス 505 (56)参考文献 米国特許3766423（ＵＳ，Ａ) 米国特許4808883（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 61/06 H01J 61/067
Claims (5)
- 【請求項１】 動作中にその間に放電を維持する２つの
電極が中に配設された放電容器を有する低圧放電ランプ
において、各電極は、Ｗ 50〜90重量％と、ＢａＯまた
は重量比１：１：１のＢａＯ，ＣａＯおよびＳｒＯの混
合物５〜25重量％と、Ｙ，Ｚｒ，Ｈｆおよび希土類元素
より成る群から選ばれた金属酸化物５〜25重量％とより
成り、各電極は、約10％より小さな多孔率と１オームよ
り大きな抵抗を有することを特徴とする低圧放電ラン
プ。 - 【請求項２】 金属酸化物はＹ2 Ｏ3 である請求項１の
低圧放電ランプ。 - 【請求項３】 各電極は、Ｗ 50〜80重量％，Ｙ2 Ｏ3
10〜25重量％およびＢａＯ 10〜25重量％の焼結混合物
より成る請求項１または２の低圧放電ランプ。 - 【請求項４】 各電極は、少なくとも５mmの長さを有す
る棒状である請求項１乃至３の何れか１項の低圧放電ラ
ンプ。 - 【請求項５】 焼結前は、Ｗの粒度は0.05〜10μm 、Ba
O の粒度は0.05〜10μm 、Ｙ2 Ｏ3 の粒度は0.05〜10μ
m である請求項１乃至４の何れか１項の低圧放電ラン
プ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/624387 | 1990-12-04 | ||
| US07/624,387 US5138224A (en) | 1990-12-04 | 1990-12-04 | Fluorescent low pressure discharge lamp having sintered electrodes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04269440A JPH04269440A (ja) | 1992-09-25 |
| JP2993789B2 true JP2993789B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=24501813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3318048A Expired - Fee Related JP2993789B2 (ja) | 1990-12-04 | 1991-12-02 | 低圧放電ランプ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5138224A (ja) |
| EP (1) | EP0489463B1 (ja) |
| JP (1) | JP2993789B2 (ja) |
| CN (1) | CN1031850C (ja) |
| DE (1) | DE69105103T2 (ja) |
| HU (1) | HU206787B (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5585694A (en) * | 1990-12-04 | 1996-12-17 | North American Philips Corporation | Low pressure discharge lamp having sintered "cold cathode" discharge electrodes |
| JP3220472B2 (ja) * | 1991-05-16 | 2001-10-22 | ウエスト電気株式会社 | 冷陰極蛍光放電管 |
| CA2103692A1 (en) * | 1992-08-10 | 1994-02-11 | David R. Woodward | Method of installation of composite electrodes in discharge lamps |
| EP0738423B1 (en) * | 1994-11-08 | 1999-01-13 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Low-pressure discharge lamp |
| US5847498A (en) * | 1994-12-23 | 1998-12-08 | Philips Electronics North America Corporation | Multiple layer composite electrodes for discharge lamps |
| US5550431A (en) * | 1995-05-05 | 1996-08-27 | Osram Sylvania Inc. | High pressure arc discharge lamp having barium hafnate impregnated electrodes |
| DE19527723A1 (de) * | 1995-07-31 | 1997-02-06 | Philips Patentverwaltung | Elektrische Entladungsröhre oder Entladungslampe und Scandat-Vorratskathode |
| DE10242245A1 (de) * | 2002-09-12 | 2004-03-25 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | Niederdruckgasentlastungslampe mit einem Erdalkalioxidgemisch als Elektronen-Ermittersubstanz |
| US7633216B2 (en) * | 2005-11-28 | 2009-12-15 | General Electric Company | Barium-free electrode materials for electric lamps and methods of manufacture thereof |
| US7633226B2 (en) * | 2005-11-30 | 2009-12-15 | General Electric Company | Electrode materials for electric lamps and methods of manufacture thereof |
| US7786661B2 (en) * | 2008-06-06 | 2010-08-31 | General Electric Company | Emissive electrode materials for electric lamps and methods of making |
| CN102576645A (zh) * | 2009-09-17 | 2012-07-11 | 欧司朗股份有限公司 | 低压放电灯 |
| CN102366837A (zh) * | 2011-08-10 | 2012-03-07 | 厦门虹鹭钨钼工业有限公司 | 一种高压气体放电灯用钍钨-钨复合电极的制作方法 |
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