JPS6030065B2 - 金属蒸気放電灯 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、発光管内に少なくとも水銀および希ガスが
封入された金属蒸気放電灯に係り、例えば発光管内に希
ガスとともに水銀を封入した高圧水銀ランプ、あるいは
発光管内に水銀および希ガスとともに金属ナトリウムを
封入した高圧ナトリウムランプなどの発光管に設置され
た電極に用いられる電子放射物質に関するものである。

この種の高圧水銀ランプは第１図に示すような構造をし
ており、図において１は透明石英ガラスで形成された発
光管で、内部に適量の水銀とアルゴンガスが封入されて
いる。２ａ，２ｂはこの発光管の両端部に対向して配さ
れた主電極で、上記発光管１の両端部に封着されたモリ
ブデン箔４ａ，４ｂを介してそれぞれ外部導入線６ａ，
６ｂに接続されている。

また、発光管１の一方の織部には始動を容易こするため
の補助電極３が設けられ、モリブデン箔５を介して外部
導入線７に接続されている。上記電極２ａ，２ｂは、第
２図に示すように、タングステン等の耐熱性金属からな
る電極芯線８と、この電極芯線の周囲に巻回された内側
コイル９および外側コイル１０とで電極構成部村が形成
され、上記内側コイル９および外側コイル１０の表面に
塗布され、高温加熱により固着された電子放射物質１１
とから構成されている。

そして、電子放射物質としては従来、酸化バリウム、酸
化カルシウム、酸化イットリウム混合物が用いられてい
る。

しかしながら、酸化イットリウムは融点が高いために電
極構成部材への固着に難があり、ランプ点灯中に電子放
射物質が剥離して電極２ａ，２ｂの電子放出能力が低下
し、ランプの発光管１の黒化をひきおこして短寿命の原
因となるものであった。

この発明は、このような従来の欠点を改良するためにな
されたものであり、酸化イットリウムと酸化ランタンと
からなる電子放射物質を用いることにより、電子放射物
質の電極構成部材への接着性を著しく改善すると共に電
子放射能力の優れた電極を構成し、よって光東劣化の少
ない金属蒸気放電灯を提供するものである。

以下にこの発明の実施例とこの実施例を比較するための
従来例とを説明する。

まず、従来例としては、電極芯線８として直径１．２肋
のタングステン棒を、また内、外側コイル９，１０とし
て直径０．６柳のタングステン線を用いて電極構成部村
を構成した。一方、酸化バリウム（Ｂａ○）・・…・４
２．３モル％、酸化カルシウム（Ｃａ○）……１６．５
モル％、酸化イットリウム（Ｙ２０３）・…・・４１．
２モル％からなる電子放射物質をニトロセルローズラッ
カーとともに酢酸ブチルに入れ、ボールミルを２４時間
行なって懸濁液を作成し、この懸濁液の中に上記電極構
成部材を浸潰して、電子放射物質を内側コイル９と外側
コィルー０‘こ塗布し、乾燥させた後、アルゴンガス雰
囲気中で１８００００で２分間加熱して電子放射物質１
１を電極構成部材表面に固着させた。このように製作し
た電子放射物質１１を有する電極２ａ，２ｂを用い、内
部に適量の水銀、アルゴンガスを封入した内径１９．５
肋、電極２ａ，２ｂ間長７０肋の発光管１を備えた４０
０Ｗの高圧水銀ランプを製作し、加速試験として点滅点
灯（１珠ご点灯、１５分消灯）試験を行なったところ、
６００脚時間点灯後の光東維持率は５５％であった。

次にこの発明の実施例を説明する。

電子放射物質１１として酸化イットリウムと酸化ランタ
ンを種々の割合で混合し、これらを電極構成部材に塗布
固着して電極２ａ，２ｂを種々作成し、上記従釆例と同
様にして各種の４０仇Ｖ高圧水銀ランプを製作し、点滅
点灯試験を行なった。この試験の結果を第１表に示す。
第一表 この第１表に示された如く従来の酸化バリウム、酸化カ
ルシウム、および酸化イットリウムからなる電子放射物
質１１を用いた高圧水銀ランプに比べて、実施例に示す
電子放射物質を用いた高圧水銀ランプの光東維持率は著
しく優れていることがわかる。

このように実施例のものの光東維持率が優れているのは
下記の理由によると推定される。

すなわち、酸化イットリウムは融点が高いためにこれを
含む電子放射物質を電極構成部材に塗布した場合、高温
加熱処理を施こしても電極構成部材への酸化イットリウ
ムからなる電子放射物質１１の接着性が弱く。放電灯の
点灯中に電子放射物質１１が電極構成部材から剥離して
脱落する現象が生じるため、従来のもののように酸化バ
リウム〜酸化カルシウムおよび酸化イットリウムからな
る電子放射物質を塗布したものでは長時間点灯すると著
しい光東劣化をきたすものである。しかしながら、この
実施例のように酸化イットリウムに酸化ランタンを混合
した電子放射物質１１にあっては、酸化イットリウムと
酸化ランタンとは固港体もしくは複化合物をつくるため
融点が低くなり、そのため電極構成部材によく濡れて接
着性が改善され、放電灯中の電子放射物質が剥離して脱
落することが少なくなる。そして、酸化イットリウムお
よび酸化ランタン自体が耐熱性に優れかつ良好な電子放
射性を有し、さらには酸化イットリウムと酸化ランタン
とは共晶もし〈は複合化合物を形成することによって、
電子放射性が高められるので、電子放射物質の飛散・蒸
発が起こり易い点滅点灯においても、イットリウムある
いはランタンの管壁への蓄積が少なく、優れた光東維持
率を有する。さらに第１表より判明したことは、酸化ラ
ンタンを酸化ランタンと酸化イットリウムの総量に対し
て０．５モル％以上の量で混合するのが望ましい結果が
得られたことである。上記量が０．５モル％未満になる
と、前述の酸化ランタンと酸化イットリウムの二成分に
よる融点低下および電子放射性の増加などの効果が小さ
く、光東維持率が従来品と同程度になる。次にこの発明
を高圧ナトリウムランプの場合について説明する。

高圧ナトリウムランプの発光管は第３図に示すような構
成からなり、発光管２１は多結晶アルミナまたは単結晶
アルミナなどが用いられる。この発光管２１の両端には
電極２２ａ，２２ｂが対向して設置され、各々ニオブ管
からなる導入体２３ａ，２３ｂに接続されている。なお
上記発光管１の内部には過剰のナトリウム、水銀および
始動用希ガスとしてキセノンが封入されている。高圧ナ
トリウムランプは飽和蒸気圧型放電灯であり、点灯中の
発光管内のナトリウムの蒸気圧は、発光管２１の最冷部
温度に依存する。

高圧ナトリウムランプにおける最大の問題点は点灯中に
ランプ電圧が上昇し、ひいてはランプの立ち消えがひき
起こされることであり、上記ランプ電圧上昇も上記発光
管２１の最冷部温度の上昇に関係する。この最冷部温度
の上昇は主として、電極からの電子放射物質の飛散・蒸
発によってもたらされる。そこで、従来の高圧ナトリウ
ムランプ、例えば４００Ｗの高圧ナトリウムランプにお
いては第４図に示すような電極構造が使われている。

すなわち、タングステンなどの耐熱性金属からなる直径
０．６肌の内側コイル９および外側コイル１０を、直径
１．２柳のタングステン棒からなる電極芯線８の周囲に
捲回したのち電子放射線物質１１を塗布し、その後ブラ
ッシングなどにより、外側コイル１０表面の電子放射物
質を除去し、電子放射物質１１を直接放電中にさらさな
いような構造にしている。なお内側コイル９として１０
ターン、外側コイル１０として９ターンの捲き数が通常
採用されている。このような構成を有する電極に、前述
の従来の電子放射物質、酸化イットリウムと酸化ランタ
ンを種々の割合で混合した電子放射物質を前述したのと
同様の方法で電極構成部材に塗布固着して電極２ａ，２
ｂを種々製作した。

このようにして製作された電極と第４図に示した従来の
電極を内径８側、アーク長８９側の多結晶アルミナ製の
それぞれの発光管に接着し、４００Ｗ高圧ナトリウムラ
ンプ安定器で１５分点灯−１５分消灯の点滅点灯を行な
い６０００回点滅点灯後のランプ電圧上昇を調べた。

なお何れの電極も電極芯線８の先端はコイルの最先端よ
り１．５柳突出しており、電子放射物質の塗布量は約１
２の９であった。第２表にそれらの測定結果を示した。
第二表 なお、従来の電子放射物質を固着した電極及び第２表の
実施例４の電子放射物質を固着した電極の２種類の電極
を備えたランプを５時間点灯、１時間消灯の試験サイク
ルで定格点灯２０００畑時間後のランプ電圧上昇は、従
来の電極で２５〔Ｖ〕、この発明を実施してなる電極で
５〔Ｖ〕であった。

このように、この発明になる電極では、定格点灯のみな
らず始動時の大電流の影響が大きい点滅点灯においても
、ランプ電圧上昇の少ないランプ特性が得られる。従来
電極に比べこの発明の電極が著しく改善された特性を有
するのは、酸化イットリウムおよび酸化ランタンからな
る電子放射物質が電子放射性、耐熱性および電極基体金
属への接着性が優れていることに基づく。すなわち、イ
オン衝激あるいは大電流による電極の過熱状態の影響が
大きいランプ始動時にあっても、優れた耐熱性及び電子
放射性を有する酸化イットリウムと酸化ランタンが安定
して充分な熱電子を供給するので、グロー放電からアー
ク放電への転移を容易にして短時間で電極スポットが安
定し、よって電子放射物質の管壁への飛散・付着が少な
い。

さらに、凶２０３とＹ２０３とは複合化合物あるいは固
溶体を形成するので、電極基体金属への接着性が優れ、
寿命中に電子放射物質が電極から剥離する現象が防止で
き、長時間点灯後にあっても、始動時あるいは安定点灯
時に十分な電子放射を供給するので、発光管内壁への電
子放射物質の蓄積を減少し、ランプ電圧上昇の少ない安
定したランプ特性が得られる。さらに、酸化イットリウ
ムと酸化ランタンとは人体に無害であり、製作工程が容
易となる。上記実施例では第２図および第４図に示す構
造の電極について述べたが、この構造の電極にとどまら
ず、第５図に示すように、電極芯線８に巻回した内側コ
イル９に粗に巻回した部分を設け、その外側に外側コイ
ル１０を巻回して電極構成部材を形成し、この電極構成
部材の間隙内に電子放射物質１１を充填して固着させた
もの、あるいは、第６図に示すように、電極芯線８の周
囲に内側コイル９のみを巻回して電極構成部材を形成し
、この電極構成部材の表面に電子放射物質１１を塗布固
着させたものなど、種々の構造の電極に適用することも
可能である。

この発明は以上述べたように、発光管内部に希ガスとと
もに水銀を封入した高圧水銀ランプ、あるいは希ガス水
銀とともにナトリウム金属が封入された高圧ナトリウム
ランプなどの金属蒸気放電灯において、酸化イットリウ
ムと酸化ランタンとからなる電子放射物質を有する電極
を用いることによって、電子放射物質の電極構成部材へ
の接着性、耐熱性及び電子放射性が著しく優れ、ランプ
始動時あるいは安定点灯動作中も電子放射物質の剥離及
び管壁への飛散が著しく少なく、その結果寿命中電子放
射能力が良好に保たれ、光東劣化が少なく、ランプ電圧
上昇の少ない長寿命のランプが得られるという効果があ
る。

さらに、電子放射物質を人体に無害な酸化イットリウム
と酸化ランタンとから形成しているため、その製作工程
が容易であり、その上、酸化ランタン自体が良好な電子
放射性を有しているため、電子放射物質であるところの
酸化イットリウムの電子放射能力を維持させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は高圧水銀ランプの発光管を示す正面図、第３図
は高圧ナトリウムランプの発光管を示す正面図、第２図
、第４図、第５図および第６図はそれぞれ金属蒸気放電
灯の電極の異なる構成例を示す断面図である。 図において１Ｇま発光管、２ａ，２ｂは電極、８は電極
芯線、９は内側コイル、１０は外側コイル、１１は電子
放射物質である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。第
１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発光管内に少なくとも水銀および希ガスが封入され
   た金属蒸気放電灯において、酸化イツトリウムと酸化ラ
   ンタンとからなる電子放射物質を有する電極を具備した
   ことを特徴とする金属蒸気放電灯。 ２ 酸化ランタンの含有量を、酸化ランタンと酸化イツ
   トリウムの総量に対して０．５モル％以上としたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属蒸気放電灯
   。