JPS644304B2 - - Google Patents
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- JPS644304B2 JPS644304B2 JP16428678A JP16428678A JPS644304B2 JP S644304 B2 JPS644304 B2 JP S644304B2 JP 16428678 A JP16428678 A JP 16428678A JP 16428678 A JP16428678 A JP 16428678A JP S644304 B2 JPS644304 B2 JP S644304B2
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Description
この発明は例えば水銀および希ガスを封入した
高圧水銀灯や低圧水銀灯、水銀および希ガスに加
えてナトリウム金属を封入した高圧ナトリウムラ
ンプなどの放電灯に用いる電極に係り、特に電極
に具備された電子放射物質の改良に関するもので
ある。
以下この発明の詳細を高圧金属蒸気放電灯の場
合について説明する。
高圧金属蒸気放電灯例えば高圧水銀灯の発光管
部は、一般に第1図に示す如く構成されている。
即ち石英ガラスなどからなる透光性発光管1の内
部には適量の水銀およびアルゴンガスが封入さ
れ、その両端部には主電極2a,2bが対向して
設置され、発光管1の両端部に封着されたモリブ
デン箔4a,4bを介してそれぞれ導線6a,6
bに接続されている。また発光管1の少なくとも
一方の端部には始動を容易にするための補助電極
3が設けられ、モリブデン箔5を介して導線7に
接続されている。そして、主電極2a,2bは、
第2図に示した如き構成を有していて、タングス
テン等の耐熱性金属で形成された電極心線8の周
囲にタングステン等の耐熱性金属で形成された内
側コイル9および外側コイル10が捲回されてい
て、内側コイル9および外側コイル10の表面に
は電子放射物質11が固着されている。そしてこ
の電子放射物質11としてはバリウム、ストロン
チウム、カルシウムのタングステン酸塩(Ba2―
xSrxCaWO6但しxの値は0ないし0.5。以下単に
タングステン酸塩と呼ぶ)と酸化イツトリウム
(Y2O3)、あるいはタングステン酸塩を酸化ベリ
リウム(BeO)と酸化イツトリウム(Y2O3)と
の混合物が用いられていた。
前者の電子放射物質の場合、Y2O3の融点が高
く電極基体への接着に難があり、ランプ点灯中に
電子放射物質の一部が剥離して、寿命中の始動開
始電圧の上昇に伴うランプの不点現像、および電
子放射性物質の消耗に伴う光束維持率の急激な低
下などの現象をひき起こし、ランプの短寿命の原
因となつていた。このような欠点はY2O3の高融
点に基づくため、バリウム、ストロンチウム、カ
ルシウムの酸化物の混合物(BaO,SrO,CaO)
とY2O3からなる電子放射物質を用いた場合にも、
上述の欠点は改善されなかつた。一方、後者のタ
ングステン酸塩とBeO及びY2O3からなる電子放
射物質の場合、BeOとY2O3とが固溶体を形成す
る効果により、長時間点灯後の光束劣化特性およ
び始動特性が前者の電子放射物質に比べ極めて優
れて安定している長所を有している。これについ
ては例えば特公昭55−9777号に記載されていると
おりである。
しかしながら、上記電子放射物質11の中に含
まれているBeOは人体に有害であるため、その
取り扱いに十分な配慮を必要とし、生産性向上の
障害となる欠点を有していた。さらに加えて上記
電子放射物質11を用いた高圧金属蒸気放電灯に
おいて点灯初期にしばしば黒色付着物が発生する
現象が見られた。この黒色付着物は点灯時間の経
過とともに徐々に白色化するため、ランプの寿命
特性には何ら影響を及ぼさないが、点灯初期の光
束値が若干低くなつたり、始動時の大電流、及び
イオン衝激による電子放射物質の消耗が多い点
滅、点灯状態での光束維持率が低いという欠点を
有していた。
この発明はこのような従来の欠点を鑑みてなさ
れたものであり、バリウム、ストロンチウム、カ
ルシウムのタングステン酸塩(Ba2―
xSrxCaWO6但しXの値は0ないし0.5)と、モル
比が1:9ないし19:1である酸化ランタンと酸
化イツトリウムとを含む電子放射物質を用いるこ
とによつて、ランプ点灯初期の光束低下を、かつ
電子放射物質の消耗が大きい点滅点灯においても
光束維持率の優れた長寿命の電極を提供するとと
もに、人体に有害なBeOを含有しないので、そ
の取り扱いには特別の配慮の必要はなく、一般的
な取り扱いができるために生産性向上をも可能に
する放電灯用電極を提供するものである。
以下にこの発明の実施例と従来例とを説明する
と、まず従来例として、電極心線8として直径
1.2mmのタングステン棒を、また内・外側コイル
9,10として直径0.6mmのタングステン線を用
いて電極構成部材を構成した。
一方、バリウム、ストロンチウム、カルシウム
のタングステン酸塩(Ba1.8Sr0.2CaWO6)…15.2
(モル%)、酸化ベリリウム(BeO)…76.3(モル
%)および酸化イツトリウム(Y2O3)…8.5(モ
ル%)を混合した電子放射物質11をニトロセル
ローズラツカーとともに酢酸ブチルに入れ、ボー
ルミルを24時間行なつて懸濁液を作成し、この懸
濁液の中に上記電極構成部材を浸漬して、電子放
射物質11を電極構成部材に塗布し乾燥させた
後、アルゴンガス雰囲気中で1700℃2分間加熱し
て電子放射物質11を電極構成部材に固着させ
た。
このようにして製作した電子放射物質11を有
する電極2a,2bを用い、内部に適量の水銀お
よび始動用アルゴンガスを封入した内径18(mm)、
アーク長70(mm)の発光管1を備えた400W高圧水
銀灯を作成し、加速試験として点滅点灯(15分点
灯、15分消灯)を行ない、その50回および6000回
を経過後の光束維持率を測定した。その結果、点
滅50回後の光束維持率は86%で、発光管内壁に黒
色付着物が発生しているランプが観察された。こ
の黒色付着物を分析したところベリリウムおよび
バリウムが検出された。また、点滅6000回経過後
の光束維持率は70%であつた。
次にこの発明の実施例を説明すると、バリウ
ム、ストロンチウム、カルシウムのタングステン
酸塩(Ba1.8Sr0.2CaWO6)に酸化ランタン
(La2O3)と酸化イツトリウム(Y2O3)を種々の
割合で混合した電子放射物質11を上記従来例と
同様な方法で電極構成部材に固着させて電極2
a,2bを各種製作し、これらを400W高圧水銀
灯に使用して試験を行なつた。その結果を第1表
に示す。
The present invention relates to electrodes used in discharge lamps such as high-pressure mercury lamps and low-pressure mercury lamps filled with mercury and rare gases, and high-pressure sodium lamps filled with sodium metal in addition to mercury and rare gases, and particularly relates to electrodes for use in discharge lamps such as high-pressure mercury lamps and low-pressure mercury lamps filled with mercury and rare gases, and high-pressure sodium lamps filled with sodium metal in addition to mercury and rare gases. It concerns the improvement of substances. The details of this invention will be explained below with reference to a high pressure metal vapor discharge lamp. The arc tube section of a high-pressure metal vapor discharge lamp, such as a high-pressure mercury lamp, is generally constructed as shown in FIG.
That is, a suitable amount of mercury and argon gas is sealed inside a transparent arc tube 1 made of quartz glass or the like, and main electrodes 2a and 2b are installed facing each other at both ends of the arc tube 1. Conductive wires 6a and 6 are connected through sealed molybdenum foils 4a and 4b, respectively.
connected to b. Further, at least one end of the arc tube 1 is provided with an auxiliary electrode 3 for facilitating starting, and is connected to a conducting wire 7 via a molybdenum foil 5. The main electrodes 2a and 2b are
It has a configuration as shown in FIG. 2, in which an inner coil 9 and an outer coil 10 made of a heat-resistant metal such as tungsten are wound around an electrode core wire 8 made of a heat-resistant metal such as tungsten. Electron emitting material 11 is fixed to the surfaces of inner coil 9 and outer coil 10. The electron emitting substance 11 is tungstate of barium, strontium, and calcium (Ba 2 -
xSrxCaWO 6 However, the value of x is 0 to 0.5. A mixture of tungstate and beryllium oxide (BeO) and yttrium oxide (Y 2 O 3 ) was used . In the case of the former electron-emitting material, the melting point of Y 2 O 3 is high and it is difficult to adhere to the electrode base, and part of the electron-emitting material peels off during lamp lighting, resulting in an increase in starting voltage during the lamp's life. This causes phenomena such as defective development of the lamp and a rapid decrease in luminous flux maintenance rate due to consumption of the electron radioactive material, resulting in a short lamp life. Such drawbacks are based on the high melting point of Y 2 O 3 , therefore mixtures of oxides of barium, strontium and calcium (BaO, SrO, CaO)
Even when using an electron emitting material consisting of and Y 2 O 3 ,
The above-mentioned drawbacks were not improved. On the other hand, in the case of the latter electron-emitting material consisting of tungstate, BeO, and Y 2 O 3 , the luminous flux deterioration characteristics and starting characteristics after long-term lighting are lower than those of the former due to the effect that BeO and Y 2 O 3 form a solid solution. It has the advantage of being extremely stable compared to other electron emitting materials. This is described, for example, in Japanese Patent Publication No. 55-9777. However, since BeO contained in the electron emitting material 11 is harmful to the human body, sufficient care must be taken in its handling, which has the drawback of hindering productivity improvement. In addition, in the high-pressure metal vapor discharge lamp using the electron emitting material 11, a phenomenon in which black deposits were often generated in the initial stage of lighting was observed. This black deposit gradually turns white as the lighting time passes, so it does not affect the lamp's life characteristics in any way, but it may cause the luminous flux value at the initial stage of lighting to be slightly lower, or the large current at the time of startup or ion bombardment. It has the disadvantage that the luminous flux maintenance rate is low in blinking and lighting conditions, where the electron emitting material is often consumed due to intense energy. This invention was made in view of these conventional drawbacks, and is based on tungstates of barium, strontium, and calcium (Ba 2 -
By using an electron-emitting material containing xSrxCaWO 6 (where the value of In addition, it provides a long-life electrode with excellent luminous flux maintenance even in flashing lighting that consumes a large amount of electron emitting material, and does not contain BeO, which is harmful to the human body, so there is no need for special consideration when handling it. The object of the present invention is to provide an electrode for a discharge lamp that can be handled in a general manner and thus enables improved productivity. Embodiments of the present invention and conventional examples will be explained below. First, as a conventional example, the electrode core wire 8 has a diameter of
The electrode components were constructed using a 1.2 mm tungsten rod and 0.6 mm diameter tungsten wires as the inner and outer coils 9 and 10. On the other hand, tungstate of barium, strontium, and calcium (Ba 1.8 Sr 0.2 CaWO 6 )...15.2
(mol%), beryllium oxide (BeO)...76.3 (mol%), and yttrium oxide (Y 2 O 3 )...8.5 (mol%) were placed in butyl acetate together with a nitrocellulose lacquer, and the mixture was placed in a ball mill. was carried out for 24 hours to create a suspension, the electrode component was immersed in this suspension, the electron emitting material 11 was applied to the electrode component, and after drying, the electrode component was immersed in the suspension in an argon gas atmosphere. The electron emitting material 11 was fixed to the electrode component by heating at 1700° C. for 2 minutes. Using the electrodes 2a and 2b having the electron emitting material 11 manufactured in this way, the inner diameter was 18 (mm), with an appropriate amount of mercury and starting argon gas sealed inside.
A 400W high-pressure mercury lamp equipped with an arc tube 1 with an arc length of 70 (mm) was created, and as an accelerated test, flashing was performed (15 minutes on, 15 minutes off), and the luminous flux maintenance rate after 50 and 6000 times. was measured. As a result, the luminous flux maintenance rate after 50 blinks was 86%, and a lamp with black deposits on the inner wall of the arc tube was observed. When this black deposit was analyzed, beryllium and barium were detected. Furthermore, the luminous flux maintenance rate after 6000 blinks was 70%. Next, an example of the present invention will be described. Lanthanum oxide (La 2 O 3 ) and yttrium oxide (Y 2 O 3 ) are added to tungstate of barium, strontium, and calcium (Ba 1.8 Sr 0.2 CaWO 6 ) in various proportions. The electron emitting material 11 mixed in step 1 is fixed to the electrode component in the same manner as in the conventional example described above to form the electrode 2.
Various types of a and 2b were manufactured and tested using them in a 400W high-pressure mercury lamp. The results are shown in Table 1.
【表】
第1表から明らかなように、La2O3とY2O3を
含む電子放射物質11を用いた場合、前記従来の
BeOとY2O3を含む電子放射物質11を用いた場
合に比べ50回点滅後の光束維持率が改善され、ま
た、特にLa2O3:Y2O3(モル比)が19:1ないし
1:9の範囲では、点滅6000回経過後の光束維持
率も従来より改善されることが判る。点滅点灯の
点滅頻度は電極の飛散消耗と関係することが知ら
れていて、本発明を実施してなる電極はこのよう
な苛酷な条件下でも優れた寿命特性を有すること
が判る。ちなみに点滅点灯6000回は連続点灯
12000〜18000時間に相当し、本発明を実施してな
る電極は長寿命の優れた特性を有する。
この点については例えば、三菱電機技報
Vol.40、No.9 P1398〜P1399(1966)或いは電気
学会光源・関連装置研究会資料LS―74―10 P6
(1974)に記載されている。
ところで、上述のような特性差の原因は以下の
ように考えられる。即ち、前記した従来の電子放
射物質11においては、BeOとY2O3とは固溶体
を形成して電極構成部材への接着性を良好にする
と共に点灯中の活性バリウムの生成の適度に保つ
機能をする。
しかしながら、電子放射物質11を電極構成部
材へ塗布、乾燥した後、これを電極構成部材に固
着せしめるために、高温加熱処理を行なうと上記
固溶体中のBeOと電子放射物質11中に混合さ
れているタングステン酸塩とが一部反応して
BeO・3BaOなどの比較的低融点の複合化合物を
形成し、ランプ点灯時にこの複合化合物が形成さ
れた付近の電極構成部位にアークスポツトが移動
すると、上記複合化合物が急激に高熱状態にな
り、Be,Baが選択的に蒸発して発光管内壁に付
着し、点灯初期の光束低下をひき起こす。
さらに点滅点灯において大電流が流れたり、イ
オン衝激によりBeO,BaOが選択的に飛散して、
電子放射物質からの遊離Baの供給が困難になり、
点滅点灯を繰り返すと光束維持率の低下が大きく
なる。
一方、この発明よりなるLa2O3とY2O3を含む
電子放射物質11にあつては、La2O3とY2O3と
は固溶体もしくは安定な複合化合物を形成するこ
とにより電子放射物質の融点を低下させ電極構成
部材への接着性を良好にすると共に点灯中の活性
バリウムの生成を適度に保つ機能をすることに加
えて、さらにLa2O3およびY2O3はタングステン
酸塩とは反応しないので、点灯初期においても、
さらには寿命中においても、安定した状態で電子
放射物質11中からのBaの生成を適度に保つた
め、寿命中全般にわたつて光束維持率が安定で良
好である。前記したように、電子放射物質11中
のLa2O3とY2O3のモル比が19:1ないし1;9
の範囲であれば上記した改善効果が著しく、
La2O3のモル比が19:1よりも大きくなると、固
溶体の融点の上昇が著しく、電子放射物質11の
電極構成部材への接着性が低下して、点滅6000回
経過後の光束維持率が第1表に示した如く、従来
例よりもいくぶん低下する。同様にY2O3のモル
比が1;9よりも大きくなると固溶体の融点の上
昇が著しく、電子放射物質11の電極構成部材へ
の接着性が低下して、点滅6000回経過後の光束維
持率が低下する。
ここで上記第1表で実験結果の傾向を第4図に
基き説明する。
第4図において、縦軸は光束維持率を、横軸は
La2O3/La2O3+Y2O3,La2O2:Y2O3をそれぞれ示す。
同図中P1〜P6は点滅50回後、Q1〜Q6は点滅100回
後の測定値を示し、P1〜P6,Q1〜Q6の各添字1
〜6は第1表中の実施例1〜6に対応している。
同図から明らかなようにLa2O3:Y2O3が1:
9より小の場合および19:1より大の場合では、
点滅50回、100回後の各実験において、光束維持
率が急激に低下することが理解される。
ここでLa2O3とY2O3のモル比が電子放射物質
11の電極構成部材への接着性に及ぼす影響を確
認するために、前述の条件(アルゴンガス雰囲気
中で1700℃2分間加熱)で電子放射物質11を固
着させた後の電極をタングステン粉末とともにボ
ールミル機内に装てんし、2時間回転させた後の
電子放射物質11の剥離量を測定した。第5図に
はその結果を示したが、R1〜R6は第1表及び第
4図における実施例1(P1,Q1)〜実験例6(P6,
Q6)に相当し、新たに実験例としてBa1.8Sr0.2
CaWO6:Y2O3=15.2=84.8(R0)及びBa1.8Sr0.2
CaWO6:La2O3=15.2=84.8(R7)を追加した。
それぞれの電子放射物質組成におけるサンプル
は電極20本とし、実験後の重量変化量の平均値を
実験前の電子放射物質重量の平均値で除した値
(%値)を第5図にプロツトした。
この図から明らかなように、La2O3:Y2O3=
1:9よりLa2O3比が小さくなると、あるいは
La2O3:Y2O3=19:1より大きくなると電子放
射物質11の剥離量が急激に増大する。
これは、La2O3:Y2O3=1:9〜19:1の範
囲ではLa2O3−Y2O3の固着時にほぼ均一な固溶
体が形成され、電子放射物質11の融点が1700℃
程度まで低下するが、上記範囲外ではLa2O3又は
Y2O3が過剰になり、La2O3単体、又はY2O3単体
が高融点物質として残存するために、電子放射物
質11の剥離量が急激に増大すると考えられる。
ところで、一般に電子放射物質の経年剥離は基
本的に電極加熱処理時の電子放射物質の溶融状態
に依存するが、上記測定試験のように加熱処理後
の電極に機械的衝撃を与え、それによる電子放射
物質の剥離量に基きその経年剥離を評価すること
の合理性に関し、その理由を以下に述べる。
使用時の経年剥離の主原因の一つは使用時の機
械的衝撃であり、この点については、例えば特公
昭52−312号公報の第1頁第1欄31行目から同頁
第2欄1行目に、アルカリ土類金属酸化物だけか
らなる電子放射物質の問題点として、基本金属と
の結着力が弱いので、使用中機械的衝撃やイオン
電子による衝撃に弱く、剥離、崩壊によつて損耗
しやすく、寿命が短かくなるとの記載がある。
このことから、短寿命をもたらす電子放射物質
の経年剥離の主原因の一つは使用時の機械的衝撃
とイオンや電子による衝撃であり、電子放射物質
の結着力が経年剥離特性を支配していることが理
解される。
また、使用時の経年剥離を支配しているのは電
子放射物質の電極構成部材への結着力ないしは接
着性であり、この結着力は基本的には電極加熱処
理時の電子放射物質の溶融状態で決定される。
この結着力については、例えば特公昭43−
24692号公報の第2頁第1欄第1行目から同第11
行目に、BaO―SrO―BeO系の電子放射物質で
BeOとBaOあるいはSrOとが固溶体を形成して、
その融点が低下して、基体金属と電子放射物質と
の接着力が向上する旨の記載がされている。つま
り、特公昭43−24692号公報第1頁第40行目から
同第2頁4行目までの記載を考慮すると、電子放
射物質塗布後の電極加熱処理時の程度より電子放
射物質の融点を低くすることにより、この加熱処
理時に電子放射物質が溶融するので、電子放射物
質の接着力が向上することが理解される。従つ
て、要するに電子放射物質の融点を電極加熱処理
温度より低くすることにより、強い接着力が得ら
れることが理解される。
なお、例えば、「セラミツクス、15(1980)No.
5」の第356頁第10行目から同第11行目に記載さ
れているように、水銀ランプの場合を例にとると
使用温度1100〜1500℃は実施例における電極加熱
処理温度1700℃より十分に低い温度なので、電子
放射物質の接着力は上記電極加熱処理後の電子放
射物質の接着特性で決定されることを付記する。
以上述べたように、電子放射物質の経年剥離の
主原因の一つは使用時の機械的衝撃であり、この
経年剥離は電極加熱処理後の電子放射物質の結着
力ないしは接着力に依存するので、上記電極加熱
処理後の電子放射物質の接着力を機械的衝撃によ
る電子放射物質の剥離量で評価した上述の測定試
験は電子放射物質の剥離試験として合理的な評価
試験の一つであると考える。
上記実施例において、バリウム、ストロンチウ
ム、カルシウムのタングステン酸塩のモル%が従
来例と同じ場合について本発明の効果を示したが
該モル%とは異なつた場合においても同様な効果
が得られる。
更にまた、この発明に係る電子放射物質11の
組成に加えて、少量のAl2O3,SiO3およびタング
ステンをさらに添加した場合においても、この発
明の効果は得られる。
また、第2図に示した電極構造に基づいてこの
発明の実施例を説明したが、例えば第3図に示し
た如き電極構造、すなわち、タングステンなどの
耐熱性金属で形成された電極心線8の周囲に間隙
を有する内コイル9およびその外側に外側コイル
10を捲回し、この間隙内に電子放射物質11を
充填して、焼付固着させた電極構造においても、
この発明の効果は得られる。
以上は高圧水銀灯の場合についての説明である
が、高圧ナトリウムランプなどの高圧水銀灯以外
の金属蒸気放電灯、あるいは例えばけい光ランプ
などの低圧放電ランプにおいても同等の効果が得
られる。
以上、述べてきたように、この発明はバリウ
ム、ストロンチウム、カルシウムのタングステン
酸塩(Ba2―xSrxCaWO6ただしXは0ないし
0.5)とモル比が1:9ないし19:1である酸化
ランタンと酸化イツトリウムとを含む電子放射物
質を用いることによつて、ランプ点灯初期の光束
低下及び点滅の繰り返しの多い点灯での光束低下
を改善し長寿命の電極を提供するとともに、従来
の酸化ベリリウムのような人体に有害な物質を用
いることがないので、生産性向上をも可能にする
など優れた効果を有する。[Table] As is clear from Table 1, when the electron emitting material 11 containing La 2 O 3 and Y 2 O 3 is used, the conventional
The luminous flux maintenance rate after 50 blinks is improved compared to the case of using the electron emitting material 11 containing BeO and Y 2 O 3 , and in particular, the La 2 O 3 :Y 2 O 3 (molar ratio) is 19:1. It can be seen that in the range of 1:9 to 1:9, the luminous flux maintenance rate after 6000 blinks is also improved compared to the conventional one. It is known that the blinking frequency of blinking lighting is related to the scattering wear and tear of the electrode, and it can be seen that the electrode formed by implementing the present invention has excellent life characteristics even under such severe conditions. By the way, 6000 flashes are continuous lights.
This corresponds to 12,000 to 18,000 hours, and the electrode made by implementing the present invention has excellent long-life characteristics. Regarding this point, for example, see the Mitsubishi Electric Technical Report.
Vol.40, No.9 P1398-P1399 (1966) or Institute of Electrical Engineers of Japan Light Source and Related Devices Study Group Material LS-74-10 P6
(1974). By the way, the cause of the above-mentioned characteristic difference is thought to be as follows. That is, in the conventional electron emitting material 11 described above, BeO and Y 2 O 3 form a solid solution to improve adhesion to the electrode constituent members, and also have the function of maintaining an appropriate level of active barium production during lighting. do. However, when the electron emitting material 11 is applied to the electrode component and dried, and then subjected to high temperature heat treatment in order to fix it to the electrode component, BeO in the solid solution is mixed with the electron emitting material 11. Partial reaction with tungstate
A relatively low melting point composite compound such as BeO and 3BaO is formed, and when the arc spot moves to the electrode component near where this composite compound is formed when the lamp is turned on, the composite compound suddenly becomes hot and Be , Ba selectively evaporates and adheres to the inner wall of the arc tube, causing a decrease in luminous flux at the initial stage of lighting. Furthermore, when a large current flows during blinking lighting, BeO and BaO are selectively scattered due to ion bombardment.
It becomes difficult to supply free Ba from electron-emitting materials,
If the flashing is repeated, the luminous flux maintenance rate will decrease significantly. On the other hand, in the electron emitting material 11 containing La 2 O 3 and Y 2 O 3 according to the present invention, La 2 O 3 and Y 2 O 3 form a solid solution or a stable composite compound to emit electrons. In addition to lowering the melting point of the substance, improving its adhesion to electrode components, and maintaining an appropriate level of active barium production during lighting, La 2 O 3 and Y 2 O 3 are also tungstic acid. Since it does not react with salt, even at the initial stage of lighting,
Furthermore, even during the lifetime, the generation of Ba from the electron emitting material 11 is maintained at an appropriate level in a stable state, so that the luminous flux maintenance factor is stable and good throughout the lifetime. As described above, the molar ratio of La 2 O 3 and Y 2 O 3 in the electron emitting material 11 is 19:1 to 1;9.
Within this range, the above-mentioned improvement effect is significant;
When the molar ratio of La 2 O 3 is larger than 19:1, the melting point of the solid solution increases significantly, and the adhesion of the electron emitting material 11 to the electrode component decreases, resulting in a decrease in the luminous flux maintenance rate after 6000 blinks. As shown in Table 1, this is somewhat lower than in the conventional example. Similarly, when the molar ratio of Y 2 O 3 is greater than 1:9, the melting point of the solid solution increases significantly, and the adhesion of the electron emitting material 11 to the electrode component decreases, making it difficult to maintain the luminous flux after 6000 blinks. rate decreases. Here, the tendency of the experimental results in Table 1 above will be explained based on FIG. 4. In Figure 4, the vertical axis represents the luminous flux maintenance factor, and the horizontal axis represents the luminous flux maintenance factor.
La 2 O 3 /La 2 O 3 +Y 2 O 3 and La 2 O 2 :Y 2 O 3 are shown, respectively. In the figure, P 1 to P 6 indicate the measured values after 50 blinks, Q 1 to Q 6 indicate the measured values after 100 blinks, and each subscript of P 1 to P 6 and Q 1 to Q 6 is 1.
-6 correspond to Examples 1-6 in Table 1. As is clear from the figure, La 2 O 3 : Y 2 O 3 is 1:
In the case of less than 9 and in the case of greater than 19:1,
It is understood that in each experiment after 50 and 100 blinks, the luminous flux maintenance rate decreases rapidly. Here, in order to confirm the influence of the molar ratio of La 2 O 3 and Y 2 O 3 on the adhesion of the electron emitting material 11 to the electrode component, the conditions described above (heating at 1700°C for 2 minutes in an argon gas atmosphere) were performed. ) After fixing the electron emitting material 11, the electrode was loaded into a ball mill together with tungsten powder, and after rotating for 2 hours, the amount of the electron emitting material 11 peeled off was measured. The results are shown in FIG. 5, and R 1 to R 6 correspond to Example 1 (P 1 , Q 1 ) to Experimental Example 6 (P 6 , Q 1 ) in Table 1 and FIG.
Q 6 ), and as a new experimental example Ba 1.8 Sr 0.2
CaWO 6 :Y 2 O 3 = 15.2 = 84.8 (R 0 ) and Ba 1.8 Sr 0.2
CaWO 6 :La 2 O 3 = 15.2 = 84.8 (R 7 ) was added. The sample for each electron emitting material composition was 20 electrodes, and the value (% value) obtained by dividing the average weight change after the experiment by the average weight of the electron emitting material before the experiment is plotted in FIG. As is clear from this figure, La 2 O 3 :Y 2 O 3 =
When the La 2 O 3 ratio is smaller than 1:9, or
When La 2 O 3 :Y 2 O 3 =19:1 or more, the amount of detached electron emitting material 11 increases rapidly. This is because in the range of La 2 O 3 :Y 2 O 3 = 1:9 to 19:1, an almost uniform solid solution is formed when La 2 O 3 −Y 2 O 3 is fixed, and the melting point of the electron emitting material 11 is lowered. 1700℃
However, outside the above range, La 2 O 3 or
It is considered that since Y 2 O 3 becomes excessive and La 2 O 3 alone or Y 2 O 3 alone remains as a high melting point substance, the amount of peeled off electron emitting material 11 increases rapidly. By the way, in general, the aging of the electron emitting material basically depends on the melting state of the electron emitting material during the electrode heat treatment, but as in the above measurement test, mechanical shock is applied to the electrode after the heat treatment, and the resulting electron Regarding the rationality of evaluating the aging of radioactive materials based on the amount of detachment, the reasons are described below. One of the main causes of peeling over time during use is mechanical shock during use, and regarding this point, for example, Japanese Patent Publication No. 52-312, page 1, column 1, line 31 to column 2 of the same page, In the first line, the problem with electron-emitting materials made only of alkaline earth metal oxides is that they have weak binding strength with basic metals, so they are susceptible to mechanical shock and impact from ion electrons during use, and are susceptible to peeling and disintegration. It is stated that it is easy to wear out and has a short lifespan. From this, one of the main causes of the aging of electron-emitting materials that causes a short lifespan is the mechanical impact during use and the impact caused by ions and electrons, and the binding force of the electron-emitting material controls the aging properties. It is understood that there are Furthermore, what governs peeling over time during use is the binding force or adhesion of the electron emitting material to the electrode constituent members, and this binding force is basically determined by the molten state of the electron emitting material during electrode heating treatment. determined by Regarding this binding force, for example,
Publication No. 24692, page 2, column 1, line 1 to 11
In the row, BaO―SrO―BeO system electron emitting material is shown.
BeO and BaO or SrO form a solid solution,
It is stated that the melting point is lowered and the adhesive strength between the base metal and the electron emitting material is improved. In other words, considering the statements from JP-B-43-24692, page 1, line 40 to page 2, line 4 of the same publication, the melting point of the electron emissive material can be determined based on the degree of electrode heat treatment after application of the electron emissive material. It is understood that by lowering the temperature, the electron emitting material is melted during this heat treatment, so that the adhesive strength of the electron emitting material is improved. Therefore, it is understood that a strong adhesive force can be obtained by lowering the melting point of the electron emitting material below the electrode heat treatment temperature. For example, "Ceramics, 15 (1980) No.
5, page 356, lines 10 to 11, taking the case of a mercury lamp as an example, the operating temperature of 1100 to 1500°C is higher than the electrode heat treatment temperature of 1700°C in the example. It should be noted that since the temperature is sufficiently low, the adhesive strength of the electron emitting material is determined by the adhesive properties of the electron emitting material after the electrode heat treatment. As mentioned above, one of the main causes of the aging of electron emitting materials is mechanical shock during use, and this aging depends on the cohesion or adhesion of the electron emitting materials after electrode heating treatment. The above measurement test, in which the adhesive strength of the electron emitting material after the electrode heat treatment was evaluated by the amount of peeling of the electron emitting material due to mechanical impact, is one of the reasonable evaluation tests as a peeling test of the electron emitting material. think. In the above examples, the effects of the present invention were shown when the mol% of barium, strontium, and calcium tungstates was the same as in the conventional example, but the same effect can be obtained even when the mol% is different. Furthermore, the effects of the present invention can be obtained even when a small amount of Al 2 O 3 , SiO 3 and tungsten are further added to the composition of the electron emitting material 11 according to the present invention. Further, although the embodiment of the present invention has been described based on the electrode structure shown in FIG. 2, for example, an electrode structure as shown in FIG. Even in an electrode structure in which an inner coil 9 having a gap around it and an outer coil 10 wound around the outer side of the inner coil 9, an electron emitting substance 11 is filled in the gap and fixed by baking.
The effects of this invention can be obtained. Although the above description is for a high-pressure mercury lamp, the same effect can be obtained with a metal vapor discharge lamp other than a high-pressure mercury lamp such as a high-pressure sodium lamp, or a low-pressure discharge lamp such as a fluorescent lamp. As stated above, this invention is based on barium, strontium, and calcium tungstates (Ba 2 -xSrxCaWO 6 , where X is 0 or 0).
By using an electron-emitting material containing lanthanum oxide and yttrium oxide with a molar ratio of 0.5) to 1:9 to 19:1, a decrease in luminous flux at the initial stage of lamp operation and a decrease in luminous flux during operation with repeated blinking can be reduced. In addition to providing an electrode with a long lifespan, it also has excellent effects such as improving productivity because it does not use substances harmful to the human body, such as conventional beryllium oxide.
第1図は高圧水銀灯の発光管部の構成を示す正
面図、第2図は第1図における電極の拡大断面
図、第3図は他の電極構成を示す断面図、第4図
および第5図はこの発明の実施例の実験結果を示
す図である。
図において2a,2bは電極、11は電子放射
物質である。なお図中同一符号は同一又は相当部
分を示す。
Figure 1 is a front view showing the configuration of the arc tube section of a high-pressure mercury lamp, Figure 2 is an enlarged sectional view of the electrode in Figure 1, Figure 3 is a sectional view showing another electrode configuration, and Figures 4 and 5. The figure is a diagram showing experimental results of an example of this invention. In the figure, 2a and 2b are electrodes, and 11 is an electron emitting material. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
ングステン酸塩(Ba2―xSrxCaWO6、但しXの
値は0ないし0.5)と、モル比が1:9ないし
19:1である酸化ランタン及び酸化イツトリウム
とを含む電子放射物質を具備したことを特徴とす
る放電灯用電極。1 Barium, strontium, calcium tungstate (Ba 2 -xSrxCaWO 6 , where the value of X is 0 to 0.5) and a molar ratio of 1:9 to
An electrode for a discharge lamp, comprising an electron emitting substance containing lanthanum oxide and yttrium oxide in a ratio of 19:1.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16428678A JPS5591547A (en) | 1978-12-29 | 1978-12-29 | Electrode for discharge lamp |
| DE2951741A DE2951741C2 (en) | 1978-12-29 | 1979-12-21 | Electrode for a discharge lamp |
| NLAANVRAGE7909301,A NL187876C (en) | 1978-12-29 | 1979-12-22 | ELECTRODE FOR A GAS DISCHARGE LAMP. |
| US06/108,173 US4319158A (en) | 1978-12-29 | 1979-12-28 | Electrode for discharge lamp |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16428678A JPS5591547A (en) | 1978-12-29 | 1978-12-29 | Electrode for discharge lamp |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5591547A JPS5591547A (en) | 1980-07-11 |
| JPS644304B2 true JPS644304B2 (en) | 1989-01-25 |
Family
ID=15790209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16428678A Granted JPS5591547A (en) | 1978-12-29 | 1978-12-29 | Electrode for discharge lamp |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5591547A (en) |
-
1978
- 1978-12-29 JP JP16428678A patent/JPS5591547A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5591547A (en) | 1980-07-11 |
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