JPS6286658A - 高圧ナトリウムランプ用電極 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、不飽和蒸気圧形特性を有する高圧ナトリウ
ムランプに使用する電極の改良に関するものであり、更
に詳細には、これら電極に塗布される電子放射物質の改
良に間するものである。

〔従来技術〕

一般に、飽和蒸気圧形の高圧ナトリウムランプにおいて
は、ランプ動程中のナトリウムの消失を補償するために
、発光に寄与する量よりも過剰の量のナトリウム及び水
銀が発光管内に封入されている。これら過剰の量のナト
リウム及び水銀は発光管内の最冷部でアマルガムを生成
している。したがって発光管内の蒸気圧は、最冷部の温
度及びアマルガム組成比の変化により影響されるという
問題点がある。更にこのような飽和蒸気圧形の高圧ナト
リウムランプは、ランプ動程中にランプ電圧が上昇し、
最後には立ち消えてしまうという欠点がある。

一方、封入ナトリウム及び水銀の量を限定し、点灯中に
封入ナトリウム及び水銀が全て蒸発気化した状態となる
、いわゆる不飽和蒸気圧形の高圧ナトリウムランプは、
最冷部の温度が変化しても、発光管内の蒸気圧は殆ど変
化しないようになっており、ランプ点灯時、ランプ電圧
が安定しているものであることは既に知られている。し
かし、このような不飽和蒸気圧形の高圧ナトリウムラン
プにおいては、封入されるナトリウムの量が微量である
ため、ナトリウムが僅か消失してもランプ電圧に対して
重大な影響を及ぼす。すなわちナトリウムの消失に伴い
、ランプ電圧が徐々に下降するという問題点がある。

このナトリウムの消失の主な原因が、ランプの始動時及
び点灯時に電極から放出されるガス、特に酸素であるこ
とは従来から知られている。

ところで高圧ナトリウムランプの電極構成材料としては
、従来からタングステン等の高融点金属が使用されてい
るが、タングステンのみでは高温度に−おいても充分な
電子放射を与えることは困難であるので、通常、電子放
射特性の優れた金属酸化物を用いて電子放射性を補って
いる。

かかる電子放射性金属酸化物としては、通常、バリウム
、カルシウム等のアルカリ土類金属酸化物、あるいは酸
化トリウム等が用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上記のような金属酸化物を用いた電極では、ラ
ンプの動作中の電極温度は、先端で約１７００℃となり
末端に向かって次第に低くなっている。

点灯動作中に上記の金属酸化物を主体とする電子放射物
質（エミッター）は、先端に近い部分から徐々に蒸発飛
散し、発光管の内面に付着する。この発光管内面への電
子放射物質の付着量が多くなると、光束の低下の大きな
原因となる。

このような問題点の対策として、従来、電極８棒に巻回
するタングステンコイルを二重コイルに形成して、内コ
イルと電極８棒との間に電子放射物質を密に充填して、
外コイルの表面には電子放射物質を極力露出させない構
造をとり、電子放射物質の蒸発を抑制する方法などが知
られている。

しかしながら、上記のようなアルカリ土類金属酸化物は
電子放射性は優れているが、高温度で蒸気圧が比較的高
く、コイル中に充填した該酸化物の蒸発を完全に抑える
ことは困難である。また、アルカリ土類金属を含む酸化
物、あるいは酸化タングステンとの複合酸化物等は、約
１３００℃前後で一部が分解蒸発し、遊離したアルカリ
土類金属。

アルカリ土類金属酸化物、及び酸素等を放出する。

これらの分解した蒸発成分の中で、特に酸素はナトリウ
ムと反応して蒸気圧の低い安定な化合物を生成する。

このナトリウムの酸化物の生成が、発光管内におけるナ
トリウム消失の主な原因の一つであり、特に不飽和蒸気
圧形の高圧ナトリウムランプにおいては、このナトリウ
ムの酸化物の生成によるナトリウム消失が極力抑制され
ることが必須である。

このナトリウム酸化物の生成によるナトリウム消失を抑
制することは、上記不飽和蒸気圧形の高圧ナトリウムラ
ンプのみならず、点灯中に封入量の全部ではなく８０％
以上が蒸発する程度のナトリウムアマルガムを封入した
高圧ナトリウムランプに対しても必要な要件である。す
なわち、点灯中に封入量の８０％以上が蒸発する程度の
ナトリウムアマルガムが封入されている場合には、アマ
ルガムの組成比が不飽和形のランプと同様であると、飽
和蒸気工形特性ではなく、不飽和蒸気工形特性を示すも
のであり、しかも微量のナトリウム消失によりランプ特
性に大きな影響を与える点では不飽和蒸気圧形のランプ
と同等であるから、封入量の全部ではなく８０％以上が
蒸発する程度の量のナトリウムアマルガムが封入されて
いる不飽和蒸気工形特性をもつ高圧ナトリウムランプに
おいても、ナトリウム消失を抑制することは同様に必須
要件となるものである。

なお、酸化トリウムは、高融点を有すると同時に、比較
的小さい仕事関数を有するため、電子放射物質として使
用されている。しかし、酸化トリウムは放射性同位元素
の酸化物であるため、放射性物質取扱基準に準じた取り
扱いをしなければならず、作業性の点で多くの問題があ
り、現在は電子放射物質として次第に使用されない方向
になっている。

本発明は、従来の不飽和蒸気工形特性を有する高圧ナト
リウムランプの発光管の電極に塗布される電子放射物質
の上記問題点を解消するためなされたもので、ナトリウ
ムと反応する物質を放出しにくく、したがってランプ動
程中のランプ電圧降下を軽減し、且つ放電の始動を困難
にすることのない電子放射物質を設けた不飽和蒸気工形
特性をもつ高圧ナトリウムランプ用電極を提供すること
を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は、上
記問題点を解決するために種々の実験を行い検討を加え
た結果、電極の電子放射物質として、重量比において、
８０〜９５％の酸化イツトリウム（Ｙ２Ｏ，）と、５〜
２０％のタングステン酸バリウムカルシウムＣＢａｚＣ
ａＷ　Ｏｂ）との混合物を用いるようにしたものである
。

上記構成の混合物を電子放射物質として用いること−に
より、放電の始動を困難にすることなく、ナトリウム消
失によるランプ電圧降下を軽減することができ、ランプ
の長寿命化を計ることが可能となる。

〔実施例〕

以下実施例について説明するが、実施例の説明に先立ち
、実施例と比較するための従来例を説明する。

対比するための従来例による電極を作成するには、まず
ニトロセルローズラッカー及び酢酸ブチル中に懸濁され
たタングステン酸バリウムカルシウム（ＢａｚＣａＷ　
Ｏｂ）からなる懸濁液を作成する。を棒構成部材として
は、第１図に示すように、電極８棒１の外周に接して二
重コイル２を配設し、更にその外側に一重コイル３を配
設した極く一般的な３６０ワツトの高圧ナトリウムラン
プ用電極構成部材を使用する。なお、電極芯棒工の先端
は、コイルの最先端より１．０ｍ突出させている。この
電極構成部材を前記懸濁液に浸漬して電子放射物質４を
塗布し、乾燥させた後、外側コイル３の表面の電子放射
物質４を除去する。その後、約１３５０〜１６００℃の
弱還元性雰囲気炉中で焼成し固着させて電極を構成した
。

次に本発明の実施例について説明する。電子放射物質と
しては、前記タングステン酸バリウムカルシウム（Ｂａ
ｌＣａＷ　Ｏ＆）の他に、酸化イツトリウム（Ｙ　ｚ　
Ｏｚ）を種々の割合で混合し、これらを同じく第１図に
示すような電極構成部材に、従来例と同様にして塗布固
着させ、種々の混合率の電子放射物質を設けた種々の電
極を作成した。

第２図は、上記のようにして作成された電極を組み込ん
だ３６０ワツトの高圧ナトリウムランプ用の発光管を示
す。図において、５は多結晶アルミナ製の発光管本体で
あり、該発光管本体５の両端部には電極６ａ、６ｂを具
備した導電性の耐熱金属管７ａ、７ｂを配置し、該金属
管７ｇ、７ｂと発光管５との間隙は、シーリングフリッ
トにより気密に封止されている。

そして、このような構造の発光管中には、ランプ動作時
に全て蒸発しうる量のナトリウム０．０６■及び水Ｉ！
５．５ｍｇと、始動用補助ガスとしてキセノン１５０↑
ｏｒｒが封入されており、いわゆる不飽和蒸気圧形の状
態となっている。

次にこれらの発光管を外球（図示せず）に収納して、４
００Ｗ高圧水銀灯用安定器で、加速試験として３０分分
点−１５分消灯の点滅動作を行い、初期時と３０００回
点滅動作後の始動時間及びランプ電圧降下を測定した。

第１表に電子放射物質の組成及び混合モル比と測定結果
を示す、なお、いずれの電極も、電子放射物質の塗布量
は約２■である。

第１表 第１表かられかるように、酸化インドリウムの割合が多
くなるにつれて始動性は多少悪くなるが、ランプ電圧降
下は次第に小さくなっている。酸化イツトリウム（１０
０％）のみの場合は、ランプ電圧降下は小さいが、始動
性の面で悪くなっている。

これは、タングステン酸バリウムカルシウムは、前述の
ように電子放射性は優れているが、ナトリウムと反応し
やすく、一方散化イットリウムは逆に電子放射性は劣る
が、ナトリウムと反応しにくいことを示している。

本発明に係る電極の電子放射物質の組成は、タングステ
ン酸バリウムカルシウムＢａ１ＣａＷＯ，を５〜２０％
、酸化インドリウムＹ２０．を８０〜９５％としたもの
で、この電極では、始動時の大電流の影響が大きい点滅
動作においても、始動性が比較的よく、且つランプ電圧
降下の少ないランプ特性が得られた。

このような特性が得られる理由は、第１に、蒸気圧の低
い耐熱性に優れている希土類金属酸化物の中でも比較的
高融点を有し、熱電子放射に対する仕事関数が比較的小
さな酸化イツトリウムＹ２０゜を主成分とし、これに電
子放射性に優れたタングステン酸バリウムカルシウムＢ
ａ　ｚｃａ　Ｗ　Ｏ６を少量混合し焼成することによっ
て、始動を困難にすることなしにナトリウムの消失によ
り生ずるランプ電圧降下を軽減するためである。

第２には、電子放射物質を酸化イツトリウムＹ２０．を
主成分とし、これにタングステン酸バリウムカルシウム
ＢａｔＣａＷＯ，を少量添加して構成すると、この添加
物が電子放射物質の焼成時に固溶体を形成して融点を低
下させるため、酸化インドリウムＹ　ｚ　Ｏｚのみの場
合と比較して電子放射物質の焼結性か改善されるだけで
なく、電極８棒金属との接着性が優れ、ランプ動程中に
電子放射物質が電極から剥離する現象が防止されるため
である。

以上の２つの理由により電子放射物質の蒸発・飛散が少
なくなり、電極から放出される遊離ガス、特に酸素の濃
度が低下し、それによりナトリウム消失が少なくなって
ランプ電圧の低下が減少し、また電子放射性も維持され
るため、上記のような良好な特性が得られるものと推測
される。

上記実施例では、発光管中に封入されたナトリウム及び
水銀が点灯動作中には全て蒸発する状態となる不飽和蒸
気圧形のランプに適用する電極について説明したが、先
に述べたように、点灯動作時に８０％以上が蒸発する程
度の量のナトリウムアマルガムが封入されている不飽和
蒸気圧形特性をもつ高圧ナトリウムランプにおいても、
電極から放出される遊離酸素によるナトリウム消失が、
ランプ特性に大きな影響を及ぼすものであるから、かか
る不飽和蒸気圧形特性をもつ高圧ナトリウムランプの電
極に対しても、本発明は適用できるものであり、同様な
効果が得られるものである。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明は
、発光管内部にキセノンガス、水銀と共に微量のナトリ
ウムが封入された不飽和蒸気圧形特性を有する高圧ナト
リウムランプにおいて、重量比で８０〜９５％の酸化イ
ツトリウムと、５〜２０％のタングステン酸バリウムカ
ルシウムとからなる電子放射物質を塗布して電極を構成
したので、放電の始動を困難にすることなしに、ナトリ
ウム消失によるランプ電圧降下を軽減することができ、
ランプ寿命を改善することができる。

また、電子放射物質として用いる酸化イア）リウムとタ
ングステン酸バリウムカルシウムは人体に無害であるの
で、その取り扱いが容易であり、ランプの製造工程を容
易且つ確実なものにすることができるという効果も得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、高圧ナトリウムランプ用電極の断面図、第２
図は、高圧ナトリウムランプの発光管の平面図である。 図において、１は電極８棒、２は内側二重コイル、３は
外側コイル、４は電子放射物質、５は発光管、６ａ、６
ｂは電極、７ａ、７ｂは４電性耐熱金属管を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量比において、８０〜９５％の酸化イットリウ
   ム（Ｙ＿２Ｏ＿３）と５〜２０％のタングステン酸バリ
   ウムカルシウム（Ｂａ＿２ＣａＷＯ＿６）との混合物を
   電子放射物質として用いたことを特徴とする不飽和蒸気
   圧形特性をもつ高圧ナトリウムランプ用電極。
2. （２）上記不飽和蒸気圧形特性をもつ高圧ナトリウムラ
   ンプは、点灯動作中に全て蒸発する量のナトリウムアマ
   ルガムが発光管中に封入されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の高圧ナトリウムランプ用電極
   。
3. （３）上記不飽和蒸気圧形特性をもつ高圧ナトリウムラ
   ンプは、点灯動作中に完全に蒸発せず封入量の８０％以
   上が蒸発する量のナトリウムアマルガムが発光管中に封
   入されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の高圧ナトリウムランプ用電極。