JPS6226914Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、高強度放電（HID）ランプに関す
るものである。

米国特許第3708710号には、ジバリウムカルシ
ウムタングステートを電子放射物質として用いた
高強度ナトリウム−水銀蒸気ランプが記載されて
いる。このような物質は所謂デイスペンサー・カ
ソードに使用されてきており、米国特許第
3434812号にはジバリウムカルシウムタングステ
ートまたはジバリウムストロンチウムタングステ
ートをデイスペンサー・カソードの電子放射物質
として使用することが記載されている。

ジバリウムカルシウムモリブデードは、米国特
許第3266861号に記載されているように、白熱灯
のゲツター層物質として用いられることは公知で
ある。その上、高圧水銀蒸気ランプやナトリウム
−水銀蒸気ランプでは、電子放射物質として二酸
化トリウム、トリウム酸バリウム、前記のジバリ
ウムストロンチウムタングステートおよび酸化バ
リウムの幾つかの酸化物相の混合物が過去から使
用されてきている。この酸化物相の混合物は非常
に大気に汚染されやすく、その結果、短時間空気
に触れただけで電子放射性混合物が比較的多量の
水および二酸化炭素を吸着する（pick up）こと
があり、この汚染物を除去することは仲々困難で
ある。このような混合物では、二酸化トリウム
は、酸化バリウム、ジバリウムストロンチウムタ
ングステートおよびトリウム酸バリウムのよう
な、より活性の酸化物エミツター母体として働
く。

本考案によれば内部両端近くに支持され、細長
いアーク放電をその間に維持させる電極をそなえ
た放射線透過性の発光管と、前記各電極を電源に
接続する手段とを有する高輝度放電ランプにおい
て、各該電極は、一端が発光管の一端近くに支持
され他端が発光管内で内方に向つて僅かな距離突
出した細長い耐火性金属部材と、該細長い金属部
材の内方に突出した部分上に支持されかぶつてい
る耐火金属コイル部と、このかぶつているコイル
の中央部の巻回間に支持される電子放射物質とを
有し該電子放射物質は灰チタン石様構造（プロブ
スカイト様構造）の結晶構造を有し一般式
M₃M′₂M″O₉（式中Ｍは少なくとも主としてバリ
ウムを含むアルカリ土金属、M′はイツトリウ
ム、ランタニド族希土類金属、またはこれらの金
属の組み合せ、M″はタングステン、モリブデ
ン、またはこれらの金属の組み合せを表わす）の
化合物よりなることを特徴とする。

この考案をよりよく理解するように、以下図面
の実施例によつて説明する。

第１図においてランプ１０は典型的な高強度ナ
トリウム−水銀ランプで、放射線透過性の発光管
１２を有し、この発光管の内部両端近くには電極
１４が配設され、この電極間に細長いアーク放電
を維持させるようにしてある。前記の発光管は、
例えば単結晶または多結晶のアルミナのような耐
火性物質でつくられ、その両端はニオビウムの端
キヤツプ１６で密封されている。前記の発光管１
２は支持フレーム２０により保護外管１８内に適
当に支持され、前記の支持フレーム２０は、ラン
プ口金２６との接続のために通常のステム圧搾部
分２４を経て密封された一方の引込導線２２に接
続される。他方の引込導線２８は下方のランプ電
極１４に接続される。上方の電極１４への電気的
接続は、発光管１２が膨脹および収縮しやすくす
るために、支持フレーム２０と弾性に編んだ接続
部材３０を介して行われる。支持フレーム２０
は、保護外管１８の円頂部分の内面と接する適当
な金属の弾性スペーサー３２により外管内に定置
される。放電維持用充填物として、発光管内には
少量のナトリウム−水銀アマルガムと例えば20気
圧のキセノンのような低圧の不活性のイオン化可
能な起動用ガスとが封入される。

第２図は従来の高圧水銀蒸気ランプ３４を示す
もので、普通は水晶でつくられる透光性の発光管
３６を有し、この発光管は、その内部両端に配さ
れ且つその間に細長いアーク放電を維持させるよ
うにされた電極３８を有する。従来の支持フレー
ム４０は、発光管を保護外管４２内に支持し、且
つ電極の一方との電気的接続を形成する役をす
る。他方の電極は一方の引込導線４４と直接に接
続され、そこから口金４６に接続され、このよう
な組合せによつて、両電極３８を電源に接続する
ことができる。従来行われているように、ランプ
には少量の水銀４８が封入される。この水銀は、
不活性でイオン化可能な起動用ガスと共に放電維
持用充填物を構成する。このランプの例では、発
光管３６の両端に設けられたリボン・シール５０
が、電極との接続のために通り抜ける引込導線の
シールを容易にする。

第３図は、高強度ランプに用いるのに適した電
極の拡大図を示す。この電極は細長い耐火性金属
部材５２を有し、この部材の一端５４はランプの
発光管の一端の近くに支持され、他端５６は発光
管内で内方に向つて僅かな距離突出している。耐
火性金属のコイル５８が前記の細長い金属部材５
２の一端５６よりにかぶさつて設けられる。一つ
の例を挙げると、細長い金属部材は、直径が略
0.8mm（0.032インチ）のタングステン棒であり、
かぶさるコイル５８は直径0.4mm（0.016インチ）
のタングステン線を第３図に示すように８巻回し
たものより成る。前記のコイル５８の外径は2.29
mm（0.09インチ）から2.8mm（0.11インチ）迄の範
囲内である。

第４図および第５図は組立途中の電極コイルを
示すもので、細長い耐火性金属部材５２は、該部
材上に直接に巻かれ且つコイル端６２の両端間の
中央部の各巻回の間に次のようなピツチ即ち中央
部の巻回６４の間に所定のスペースが存するよう
なピツチをもつた第１の内側コイル６０を有す
る。一つの例を挙げると、中央部の各巻回６４の
間のスペースは、内側コイルを形成する線の直径
に略々等しい。このスペースは、電極構体により
支持される電子放射物質６６の大部分を保護する
収納部を形成する。以上述べたような電極構造
は、米国特許第3170081号に示されるように、当
該技術において従来知られているものである。

本考案によれば、電子放射物質６６は本質的に
M³M′₂M″O₉より成る。この場合はＭはアルカリ
土類金属であつて少なくとも主にバリウムを含
み、M′はイツトリウムランタニド族希土類金
属、またはこれ等の組み合せ、M″はタングステ
ン、モリブデン、またはこれ等の組み合せを表わ
す。説明のために、Ba₃Y₂WO₉を例に詳細に考察
してみる。この物質および前述した種類に入るす
べての物質は、灰チタン石様の構造をもち、すべ
てが、明らかにこれ等化合物を同定する極めて類
似したＸ線回析パターンを示す。タングステン酸
塩およびモリブデン酸塩を任意の比で混合した場
合、この２つの物質は固溶体を形成し、Ｘ線回析
で検査すると依然として灰チタン石様の構造を示
す。バリウムイツトリウムタングステートをつく
るための一つの実施例を挙げると、先づ微細に粉
砕された炭酸バリウム、酸化イツトリウム、およ
び３酸化タングステン（WO₃）を、分子比３：
１：１で混合する。この原料のまゝの混合物をア
ランダムまたはアルミナのるつぼに入れ、室温か
ら800℃迄に空気中で加熱する。この温度を２時
間保ち、次いで加熱温度を1100℃に上げ、更にこ
の温度を２時間保つ。その後、これを冷却し、す
り砕き、次いで空気中で４時間約1350℃で再加熱
する。最終的な物質は極めて安定であり、使用に
先立つて、代表的な粒子サイズが約11ミクロンで
あるような極めて微細に粉砕された形にすり砕か
れる。この粉末物質は次いでアルコール媒体を用
いて濃いペースト状にし、このペースト状のもの
を第４図に示すように内側コイル６０に塗布す
る。乾燥後、第５図に示すような外側コイル６８
を内側コイルの適当な位置に装着する。この外側
コイルは、電子放射物質６６の剥離を実質的に阻
止する保護体となる。電極を次いで発光管内に通
常の方法で取り付け、ランプが出来上る。電子放
射物質の実際の量は変えることができ、前述のよ
うな典型的な電極に対しては、400ワツトランプ
の場合各電極に対して略々60グラムから70グラム
の電子放射物質を使用すると優れた性能が得られ
る。

該バリウムは、前述の電子放射物質内における
主な電子放射成分であり、このため、アルカリ土
類金属は少なくとも主にバリウムを含まねばなら
ない。応用例として、該バリウムの一部に替えて
カルシウムまたはストロンチウム若しくはこれ等
金属の組み合せを使用してもよく、例えば電子放
射物質を得るため、空気中で加熱される原料混合
物中における全バリウムの20モル％をカルシウム
またはストロンチウム若しくはこれ等の混合物で
代替させてもよい。同様にして該イツトリウム
は、例えば酸化物として原料混合物中に加える等
して、任意のランタニド族希土類金属又はこれ等
金属の組み合せで代替させることができるが、該
イツトリウムの一部だけを希土類金属で代替させ
る必要がある。明らかに、イツトリウムまたはラ
ンタニド族希土類金属の作用は、タングステン酸
塩またはモリブデン酸塩と、極めて安定で且つ高
温に耐える、本来の電子放射物質即ちバリウムを
保有する化合物を供することにある。前述したよ
うに、本考案による電子放射物質のモリブデン酸
塩はタングステン酸塩と任意の比で固溶体を形成
するので、例えば原料混合物中に酸化物として加
える等して、タングステン酸塩の一部または全部
をモリブデン酸塩で代替してもよい。

高強度ナトリウム−水銀ランプに使用した場
合、前述の電子放射物質は放電状態下において極
めて安定であることが判明し、高強度水銀蒸気ラ
ンプ内でのその性能もまた優れている。これ等の
電子放射物質は長時間空気に接しても目立つ程の
反応はなく、したがつて、特別な予防措置を構ず
る必要がないのでランプ電極の製造も簡単とな
る。水との接触については、バリウムイツトリウ
ムタングステートやバリウムイツトリウムモリブ
デートは、例えば24時間のような長時間余分な水
に接すると、幾らかその成分への分解のきざしを
示すが、これとても有害なものではない。なぜな
ら、ランプ製造工程において最初にテストする
「閃弧」（flushing）により、該電極が略々1500℃
に露呈の際に、この化合物が再結合するからであ
る。

本考案による電子放射物質を有する高強度水銀
蒸気放電ランプと、従来の二酸化トリウム、トリ
ウム酸バリウム、ジバリウムカルシウムタングス
テートおよび酸化バリウムを有する、混合された
酸化物相を用いた同様のランプとに対して今日迄
行われたテストでは、本考案によるランプは40ワ
ツトサイズで従来のランプに比して、1000時間使
用した後も平均して1700から2170ルーメン大きな
出力を有する。その上、従来の混合された酸化物
相を電子放射物質として用いたランプに比して通
常６ボルトから26ボルト起動電圧が低くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の電極をそなえた高強度ナト
リウム−水銀蒸気ランプの正面図、第２図はこの
考案の電極をそなえた高強度水銀蒸気放電ランプ
の一部断面正面図、第３図は耐火性金属コイルを
有する電極先端部分の正面図、第４図はスペース
を有する中央の巻回に支持された電子放射物質を
有する内側コイルを示す製造途中の電極の先端部
分の正面図、第５図は第４図の内側コイル上の適
当の位置にかぶされるコイルの正面図、を示す。 １２……発光管、１４……電極、２６……口
金、３６……発光管、３８……電極、４６……口
金、５２……耐火性金属部材棒、５８……かぶさ
れるコイル、６０……内側コイル、６２……コイ
ル端、６４……中央の巻回、６６……電子放射物
質、６８……外側コイル。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 内部両端近くに支持され、且つ細長いアーク
   放電をその間に維持させる電極をそなえた放射
   線透過性の発光管と、前記の各電極を電源に接
   続する手段とを有する高輝度放電ランプにおい
   て、各該電極は、一端が発光管の一端近くに支
   持され他端が発光管内方に向つて僅かな距離突
   出した細長い耐火性金属部材と、該細長い金属
   部材の内方に突出した部分上に支持されかぶさ
   つている耐火金属コイル部と、このかぶさつて
   いるコイルの中央部の巻回間に支持される放射
   物質とを有し、該電子放射物質は灰チタン石様
   構造の結晶構造を有し、一般式M₃M′₂M″O₉
   （式中Ｍは少なくとも主としてバリウムを含む
   アルカリ土金属、M′はイツトリウム、ランタ
   ニド族希土類金属、またはそれ等の金属の組合
   せ、M″はタングステン、モリブデン、または
   これ等の金属の組合せを表わす）の化合物より
   なることを特徴とする高強度放電ランプ。 ２ かぶさつているコイル部は、細長い耐火性金
   属部材上に直接巻かれ、且つコイルの中央部の
   各巻回間のピツチがこの各巻回間に所定のスペ
   ースが存するようなピツチを有する第１の内側
   コイルと、この第１の内側コイルにかぶさり、
   且つ各巻回間に〓間のない第２のコイルとより
   成り、電子放射物質が前記第１の内側コイルの
   中央部のスペースをもつた巻回間に支持される
   実用新案登録請求の範囲第１項記載の高強度放
   電ランプ。 ３ 該電子放射物質はBa₃Y₂WO₉である実用新案
   登録請求の範囲第１項記載の高強度放電ラン
   プ。 ４ 高強度放電ランプは高圧ナトリウム−水銀蒸
   気放電ランプである実用新案登録請求の範囲第
   １項記載の高強度放電ランプ。 ５ 高強度放電ランプは高強度水銀蒸気放電ラン
   プである実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   高強度放電ランプ。