JPH09507956A - 低圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明による低圧放電ランプは、気密方法でイオン化できる充填物を含んでいる放電空間（12）、及び間に放電路が延びている前記放電空間（12）内に配設された電極（20a，20b）を封入する放射線伝達放電容器（10）を設けられている。電極（20a，20b）のうちの少なくとも１個が金属（23）とセラミック材料（22，24）との焼結されたの混合物を具え、前記混合物内の金属（23）の比例量はセラミック材料（22，24）の比例量と比較して小さい。前記の焼結されたの混合物は様相直径D1を有する小さいセラミック粒子（22）と様相直径D2を有する大きいセラミック粒子（24）とを具え、比率D2／D1は少なくとも３であり、一方小さいセラミック粒子（22）の比例体積は大きいセラミック粒子（24）の比例体積と比較して小さい。本発明によるランプでは、電極（20a，20b）は金属粒子の小さい比例体積にもかかわらず温度変動に対して比較的高い抵抗を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 低圧放電ランプ 本発明は、気密な方法でイオン化できる充填物を含んでいる放電空間を封入し て、且つ間に放電路が延びる前記の放電空間内に配設された電極を具え、一方前 記電極のうちの少なくとも１個が金属とセラミック材料との焼結された混合物を 具え、前記混合物内の金属の比例量はセラミック材料の比例量に対して小さい、 放射線伝達放電容器を設けられた低圧放電ランプに関するものである。 そのようなランプはドイツ国特許第529.392号から知られている。この既知の ランプは、タングステンＷ又はモリブデンM₀のような金属と、アルカリ金属、ア ルカリ土類、又は希土類の酸化物又は珪酸塩のようなセラミック材料との混合物 から焼結された電極を有しており、金属の比例量はセラミック材料の比例量より も小さい。そのような電極の使用は、高電流密度が可能であるから、そのように 望ならば、電極は比較的細くできると言う利点を有している。比較的狭い放電容 器を有するランプに対しては、これは特に重要なことである。 セラミック材料は急な温度変化の場合に比較的破砕しがちである。そのような 温度変化は放電ランプのスイッチオンに際して電極に生じ得る。比較的可塑性で ある金属の存在が、もしそれが充分に連続な構造でセラミック材料内に存在する ならば、そのような温度変化に対する抵抗を大幅に増大し得る。しかしながら、 金属の導通状態は金属の減少する比例体積により減少する。 本発明の目的は、電極が金属の比較的低い比例量による温度変動に対する比較 的高い抵抗を有する構造を有する、冒頭部分に記載した種類のランプを提供する ことである。 本発明によると、そのランプはこの目的のために、焼結された混合物がその上 様相直径D2を有する大きいセラミック粒子のみならず様相直径D1を有する小さい セラミック粒子を具えており、比率D2／D1は少なくとも３であって、一方小さい セラミック粒子の比例体積は大きいセラミック粒子の比例体積と比較して小さい ことを特徴としている。「様相直径」なる語は粒子寸法分布が最大値を有する直 径を意味すると理解されたい。本発明によるランプにおいては、小さいセラミッ ク粒子が大きいセラミック粒子の間の空間を満たすので、小さいセラミック粒子 と大きいセラミック粒子とが一緒に比較的密な充填材を与える。小さいセラミッ ク粒子と大きいセラミック粒子との間の残っている空間内に、非常に連続な回路 網を形成することが比較的少しの金属でも可能である。様相直径D1とD2とは線型 切片法(linear intercept method)によって決定される。この方法において、ラ イン切片の長さ分布は、各切片は粒子の境界線により規定され且つ焼結された混 合物を通る断面内の共通の（任意の）線上にあるが、前記の断面の顕微鏡映像内 で決定される。これらの様相直径D1及びD2はかくして得られた長さ分布から続い て計算される。 セラミック粒子はなるべくなら、低い仕事関数を有する材料から作られる。例 えば、BaO 及びSrO のような、バリウム及びストロンチウムの化合物が適してい る。好都合な化合物は、Ba₄Ti₂O₉，BaTaO₃，Ba₂TiO₄，BaZrO₃，SrTiO₃，SrZrO₃ ，Ba_0.5Sr_0.5TiO₃，Ba_0.5Sr_0.5ZrO₃のような、Ta，Ti，Zrを具えている系列から の１個以上の金属と、BaCeO₃のような、１個又は幾つかの希土類（Sc，Y，La 及 びランタニド）との双方又はいずれか一方との、BaとSrとの双方又はいずれか一 方の混合された酸化物である。そのような化合物は大気からの成分と反応しない か又は反応し難く、それがランプ製造を簡単化する。焼結された電極内に用いら れる金属はなるべくなら、電極内で得る動作電圧において比較的低い蒸気圧を有 する。例えば、W，Mo，Re 及びTaが非常に適している。比較的高価な金属Os，Ru 及びIrもまた適している。Ni及びFeのような金属も、イオン化できる充填物がも っぱら希ガスを具えているランプに用いられ得る。 製造することが比較的容易である本発明によるランプの一実施例は、小さいセ ラミック粒子の様相直径D1と大きいセラミック粒子の様相直径D2とが、それぞれ ５〜10μm の間と20〜70μm の間とにあることを特徴としている。この実施例は 電気的伝導度と熱的伝導度との再現性が、例えば0.5mm 程度の比較的細い電極の 場合においても大きいと言う、付加的な利点を有する。大きいセラミック粒子の 様相直径が電極直径に関係して比較的小さいので、大きい粒子により占有される 横断表面積の一部分、及び従って電気的及び熱的伝導度が、少ししか分散を示さ ない。 好適には、電極の製造は小さいセラミック粒子とほぼ同じ寸法か又はそれより も小さい寸法を有する金属粒子により出発する。出発材料は、例えば0.5〜1.5μ m の様相直径を有する金属粒子の粉である。その金属粒子は焼結された電極内に 一緒に溶かされてしまってもよい。 本発明による低圧放電ランプの魅力的な実施例は、金属の比例体積により割り 算された小さいセラミック粒子の比例体積は１〜４の間にあること、及び小さい セラミック粒子と金属との連合の比例体積により割り算された大きいセラミック 粒子の比例体積は２〜10の間にあることを特徴としている。この実施例は、熱伝 導は比較的低いにもかかわらず、電極が絶縁性セラミック材料の使用によっても 充分に導電性であると言う利点を有している。比較的低い熱伝導は、比較的低い 熱損失による熱放射のために、充分高い電極端部の温度を実現するために好都合 である。 本発明による低圧放電ランプの別の魅力的な実施例は、小さいセラミック粒子 が、ドープされたチタン酸バリウム又はチタン酸ストロンチウムのような（例え ば、希土類によりドープされた）半導体のセラミック材料で作られたことを特徴 としている。混合物内の金属の比例量の低減、及び従って電極の熱抵抗の更なる 増大をこのことが可能にし、一方それの電気的抵抗は少なくとも実質的に変わら ないままにできる。 好適には、混合物の小さいセラミック粒子と大きいセラミック粒子とはほぼ同 じ膨張係数を有する。電極の熱抵抗をこれが増強する。それ故に本発明による低 圧放電ランプの好適な実施例は、小さいセラミック粒子と大きいセラミック粒子 とが同じ材料で実質的に作られることを特徴としている。 本発明による低圧放電ランプの有利な実施実施例は、電極の端部が金属管の一 端内に固定されていることを特徴としている。好適には、電極ははんだ付けされ た継ぎ目で管内に固定される。電極と金属管との間の信頼できる電気的及び熱的 接続はそれによって得られる。代わりに、電極の端部は、例えば金属管の一端内 に締めつけられてもよい。電極と金属管との組立部品は放電容器内に容易に取り 付けられ得る。 金属管は、例えば、放電容器から外部へ出て且つ電流供給導体として働く金属 ピンへ、対向する端部において溶接されるか又ははんだ付けされる。この放電容 器は排気されて且つこの放電容器と一体化された排気管を通って満たされ且つ続 いて溶解により閉じられてもよい。 好適には、しかしながら、管は放電容器の外側まで延びる。管はこの時電流供 給導体として働き得る。管が放電空間内に開口部を設けられて、それが製造の間 に排気管として働き得る場合には好適である。管内の開口部は、例えば電極と金 属管との間の境界線の部分にわたって間隙があることで実現される。管は電極か ら離れた端部においてガラスにより閉じ去られてもよい。代わりに、管は、例え ばその端部において溶接により閉じられてもよい。 もう一つの実施例においては、例えば、電極が放電容器の壁を通過する金属ピ ンへ焼結される。 本発明による低圧放電ランプのこれらの及びその他の態様を、図面を参照して もっと詳細に説明しよう。その図面では、図１は第１実施例を図式的に示してい る。図２は図１における線II〜II上で取られた断面を示している。第２及び第３ 実施例はそれぞれ図３及び図４に示されている。 図１に示された低圧放電ランプは、内側表面に発光層11を設けられ且つ気密な 方法で放電空間12を囲む５mmの内径の管状放電容器を設けられており、前記の空 間はここでは水銀とアルゴンとのイオン化できる充填物を含んでいる。放電容器 10は発光層11において発生された可視放射線を伝達する石灰ガラスで作られてい る。0.5mm 直径及び10mm長さの電極20a，20bが放電空間11内に配設されている。 各電極20a，20bの端部21a，21bは放電容器10の外側へ延びている金属管30a，30b の端部32a，32b内に、（図２において点線で示された）ニッケル31bによっては んだ付けされる。金属管30a，30bは電流供給導体として働く。金属管30a，30bの うちの一つは放電空間12において開口部34bを設けられている。電極20a，20bか ら遠い各金属管30a，30bの端部33a，33bがガラス35a，35bにより閉じ去られる。 電極20a，20bは、セラミック材料22，24及び金属23の混合物から焼結され、金属 23はセラミック粒子22，24の間に黒で示されており、金属の比例量は比較的少な い。図示の実施例では、金属の比例量は３％である。この焼結された混合物は、 ７μm の様相直径D1を有する小さいセラミック粒子と、50μm の様相直径D2を有 する大きいセラミック粒子とを具えている。比率D2／D1は7.1 であり、すなわち 少なくとも３である。様相直径D1及びD2は線型切片法により決められた。それら の粒子22，24は、図面が比例尺で描かれた場合よりも明瞭にするために、図面内 で大きく示されている。小さいセラミック粒子22の比例体積は９％であり、すな わち88％である大きいセラミック粒子24の比例体積と比較して小さい。 金属の比例体積（３％）により割り算された小さいセラミック粒子の比例体積 （９％）は３であり、前記の１と４との制限の間にある。小さいセラミック粒子 と金属との連合の比例体積（９％＋３％）により割り算された大きいセラミック 粒子の比例体積（88％）は7.3 であり、且つ制限２と10との間にある。 混合物のうちの小さいセラミック粒子22と大きいセラミック粒子24とは双方と も半導体であるＹドープされたBaTiO₃である。Ｗは金属23として用いられる。 電極20a，20bはつぎのようにして得られた。Ｗ粉（様相粒子直径１μm）及びB aTiO₃粉（それぞれ様相粒子直径１μm 及び50μm）とが所望の比率で混合された 。（粉の様相粒子直径は沈降分離により決定された。）それからその混合物は均 衡して圧縮され、続いて低減N₂／H₂環境内で少しの間加熱される。１μm 様相直 径のBaTiO₃粉の粒子はこのステップの間に一緒に成長し、それにより７μm の様 相直径を有する粒子が形成された。電極は鋸で切ることによりかくして得られた 材料から製造された。代わりに、前記の粉が結合剤と混合され且つ続いて押し出 され、結合剤を除去するために焼かれ、且つ、例えば低減N₂／H₂環境内で加熱さ れてもよい。かくして得られた棒が電極応用のために所望の長さの小片へ鋸で切 られてももい。大きいセラミック粒子の高多孔性が低熱伝導性に寄与し、それは 電極動作に好適である。 大きいセラミック粒子は、例えば、もっと細かい粒子の粉から前焼結により得 られてもよい。 図３において、図１又は図２の構成要素に対応する構成要素は100大きい参照 番号を有している。図３に示された本発明によるランプの実施例においては、各 電極120a，120bの端部121a，121bが、金属管130a，130bの端部132a，132b内に締 めつけられている。金属ピン136a，136bは、各金属管130a，130bの反対の、閉じ られた端部133a，133bへ溶接により固定されている。金属ピン136a，136bが外部 へ放電容器110の壁を通って出て、電流供給導体として働く。放電容器110は排気 され且つ必須の排気管113を通して満たされた。排気管113は続いて先を付けられ た。 図４において、図１又は図２の構成要素に対応する構成要素は200大きい参 照番号を有している。図３の構成要素に対応する構成要素は100大きい参照番号 を有している。図４は、電極220a，220bが外部へ放電容器210の壁を通って出る 金属ピン236a，236bへ、焼結により各々固定されている、本発明によるランプの 一実施例を示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．気密な方法でイオン化できる充填物を含んでいる放電空間（12）を封入し、 且つ間に放電路が延びる前記の放電空間（12）内に配設された電極（20a，20b） を具え、一方前記電極（20a，20b）のうちの少なくとも１個が金属（23）とセラ ミック材料（22，24）との焼結された混合物を具え、前記混合物内の金属（23） の比例量はセラミック材料（22，24）の比例量に対して小さい、放射線伝達放電 容器（10）を設けられた低圧放電ランプにおいて、焼結された混合物がその上様 相直径D2を有する大きいセラミック粒子（24）のみならず様相直径D1を有する小 さいセラミック粒子（22）を具えており、比率D2／D1は少なくとも３であって、 一方小さいセラミック粒子（22）の比例体積は大きいセラミック粒子（24）の比 例体積と比較して小さいことを特徴とする低圧放電ランプ。 ２．請求項１記載の低圧放電ランプにおいて、小さいセラミック粒子（22）の様 相直径D1と大きいセラミック粒子（24）の様相直径D2とが、それぞれ５〜10μm の間と20〜70μm の間とにあることを特徴とする低圧放電ランプ。 ３．請求項１又は２記載の低圧放電ランプにおいて、金属（23）の比例体積によ り割り算された小さいセラミック粒子（22）の比例体積は１〜４の間にあること 、及び小さいセラミック粒子（22）と金属（23）との連合の比例体積により割り 算された大きいセラミック粒子（24）の比例体積は２〜10の間にあることを特徴 とする低圧放電ランプ。 ４．請求項１〜３のうちのいずれか１項記載の低圧放電ランプにおいて、小さい セラミック粒子（22）が、半導体のセラミック材料で作られたことを特徴とする 低圧放電ランプ。 ５．請求項１〜４のうちのいずれか１項記載の低圧放電ランプにおいて、大きい セラミック粒子（24）が小さいセラミック粒子（22）と同じ材料で実質的に作ら れたことを特徴とする低圧放電ランプ。 ６．請求項１〜５のうちのいずれか１項記載の低圧放電ランプにおいて、各電極 （20a，20b）の端部（21a，21b）が金属管（30a，30b）の一端（32a，32b）内に 固定されていることを特徴とする低圧放電ランプ。 ７．請求項６記載の低圧放電ランプにおいて、金属管（30a，30b）が、放電容器 （10）の外側へ延びていることを特徴とする低圧放電ランプ。 ８．請求項７記載の低圧放電ランプにおいて、金属管（30b）が放電空間（12） 内に開口部（34b）を設けられていることを特徴とする低圧放電ランプ。