JPH04269440A - 低圧放電ランプ - Google Patents
低圧放電ランプInfo
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- JPH04269440A JPH04269440A JP3318048A JP31804891A JPH04269440A JP H04269440 A JPH04269440 A JP H04269440A JP 3318048 A JP3318048 A JP 3318048A JP 31804891 A JP31804891 A JP 31804891A JP H04269440 A JPH04269440 A JP H04269440A
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Classifications
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
-
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- H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
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- H01J61/067—Main electrodes for low-pressure discharge lamps
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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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Discharge Lamp (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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。
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。
【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８
０％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。
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８
０％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 ８，０００〜３８，０
００ｐｓｉ 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。
００ｐｓｉ 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。
【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（ｙｔｔｒｉｕｍ ｉｓｏｐｒｏｐｏｘｉ
ｄｅ）とバリウム・ブトキシド（ｂａｒｉｕｍ ｂｕｔ
ｏｘｉｄｅ）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。
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（ｙｔｔｒｉｕｍ ｉｓｏｐｒｏｐｏｘｉ
ｄｅ）とバリウム・ブトキシド（ｂａｒｉｕｍ ｂｕｔ
ｏｘｉｄｅ）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。
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。
【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 ｒ
ｅｓｉｓｔａｎｃｅ）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４００
ｍＡ 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１
５０ｍＡ 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。
ｅｓｉｓｔａｎｃｅ）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４００
ｍＡ 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１
５０ｍＡ 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。
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。
【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
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、Ｂ
ａＯまたは重量比１：１：１のＢａＯ，ＣａＯおよびＳ
ｒＯ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０．０５〜１０
μｍ 、ＢａＯ の粒度は０．０５〜１０μｍ 、Ｙ２
Ｏ３ の粒度は０．０５〜１０μｍ である請求項１
乃至４の何れか１項の低圧放電ランプ。
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| US07/624387 | 1990-12-04 |
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- 1991-11-27 EP EP91203106A patent/EP0489463B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-12-02 JP JP3318048A patent/JP2993789B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1991-12-02 CN CN91111466A patent/CN1031850C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1991-12-03 HU HU913779A patent/HU206787B/hu not_active IP Right Cessation
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