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JPH0527940B2 - - Google Patents
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JPH0527940B2 - - Google Patents

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JPH0527940B2
JPH0527940B2 JP22262985A JP22262985A JPH0527940B2 JP H0527940 B2 JPH0527940 B2 JP H0527940B2 JP 22262985 A JP22262985 A JP 22262985A JP 22262985 A JP22262985 A JP 22262985A JP H0527940 B2 JPH0527940 B2 JP H0527940B2
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sodium
lamp
electrode
oxide
vapor pressure
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JP22262985A
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Hiroyoshi Yokome
Toshuki Okada
Akira Kosasa
Yasuharu Yamamoto
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Iwasaki Electric Co Ltd
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Iwasaki Electric Co Ltd
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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関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] This invention relates to improvements in electrodes used in high-pressure sodium lamps having unsaturated vapor pressure characteristics, and more particularly, to improvements in electrodes used in high-pressure sodium lamps having unsaturated vapor pressure characteristics. This study relates to the improvement of electron-emitting materials.

〔従来技術〕[Prior art]

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
たがつ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。
Generally, in a saturated vapor pressure type high-pressure sodium lamp, an amount of sodium and mercury in excess of the amount contributing to light emission is sealed in the arc tube in order to compensate for the loss of sodium during lamp operation. These excess amounts of sodium and mercury form an amalgam in the coldest part of the arc tube. Therefore, there is a problem in that the vapor pressure within the arc tube is affected by changes in the temperature of the coldest part and the amalgam composition ratio. Furthermore, such high-pressure sodium lamps of the saturated vapor pressure type have the disadvantage that the lamp voltage increases during the lamp stroke and eventually goes out.

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
つており、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。
On the other hand, by limiting the amount of encapsulated sodium and mercury,
In so-called unsaturated vapor pressure type high-pressure sodium lamps, in which all of the sodium and mercury enclosed in the lamp evaporate during operation, the vapor pressure inside the arc tube remains almost unchanged even if the temperature of the coldest part changes. It is already known that the lamp voltage is stable when the lamp is lit. However, in such an unsaturated vapor pressure type high-pressure sodium lamp, the amount of sodium sealed is very small, so even a small amount of sodium disappears has a significant effect on the lamp voltage. That is, there is a problem in that the lamp voltage gradually decreases as sodium disappears.

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。
It has been known for some time that the main cause of this loss of sodium is the gases, especially oxygen, released from the electrodes when starting and lighting the lamp.

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つている。
By the way, high-melting point metals such as tungsten have traditionally been used as electrode constituent materials for high-pressure sodium lamps, but it is difficult to provide sufficient electron emission even at high temperatures with tungsten alone, so electron emission is usually Electron emissivity is compensated for by using metal oxides with excellent properties.

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。
Such electron emissive metal oxides usually include
Alkaline earth metal oxides such as barium and calcium, thorium oxide, and the like are used.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

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℃となり末端に向かつて次第に低くなつてい
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(エミツター)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。
By the way, with the electrodes using metal oxides as mentioned above, the electrode temperature during lamp operation is approximately
It reaches 1700℃ and gradually decreases towards the end. During lighting operation, the electron emitting material (emitter), which is mainly composed of the metal oxide mentioned above, gradually evaporates and scatters from a portion near the tip and adheres to the inner surface of the arc tube. If the amount of electron emitting material attached to the inner surface of the arc tube increases, it becomes a major cause of a decrease in luminous flux.

このような問題点の対策として、従来、電極芯
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、内コイルと電極芯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。
As a countermeasure to these problems, conventionally, the tungsten coil wound around the electrode core was formed into a double coil, and an electron emitting material was densely filled between the inner coil and the electrode core. A method is known in which the surface of the coil is structured so that the electron emitting material is not exposed as much as possible to suppress the evaporation of the electron emitting material.

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。
However, although the above-mentioned alkaline earth metal oxides have excellent electron emitting properties, their vapor pressure is relatively high at high temperatures, and it is difficult to completely suppress the evaporation of the oxides filled in the coil. . Also,
Oxides containing alkaline earth metals, or composite oxides with tungsten oxide, etc., partially decompose and evaporate at around 1300°C, resulting in liberated alkaline earth metals,
Releases alkaline earth metal oxides, oxygen, etc.

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。
Among these decomposed vaporized components, oxygen in particular reacts with sodium to produce stable compounds with low vapor pressures.

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
トリウム消失がランプ電圧降下を招きランプ寿命
を短くする要因となつているので、このナトリウ
ム消失を極力抑制することが必須である。
This generation of sodium oxide is one of the main causes of sodium loss in the arc tube.
Particularly in unsaturated vapor pressure type high-pressure sodium lamps, the loss of sodium due to the formation of sodium oxides causes a drop in lamp voltage and shortens lamp life, so it is important to suppress this loss of sodium as much as possible. Required.

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、
飽和蒸気圧形特性ではなく、不飽和蒸気圧形特性
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
圧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。
In order to suppress the loss of sodium due to the formation of sodium oxides, it is necessary not only to use the unsaturated vapor pressure type high-pressure sodium lamp mentioned above, but also to use a sodium amalgam filled with sodium amalgam to the extent that not all but 80% or more of the filled amount evaporates during lighting. This is also a necessary requirement for high-pressure sodium lamps. In other words, if the lamp is filled with sodium amalgam to the extent that 80% or more of the amount evaporates during lighting, the composition ratio of the amalgam is the same as that of an unsaturated lamp.
It exhibits unsaturated vapor pressure characteristics rather than saturated vapor pressure characteristics, and it is equivalent to unsaturated vapor pressure lamps in that the loss of a small amount of sodium has a large effect on lamp characteristics, so the amount of fill Suppressing sodium loss is also an essential requirement for high-pressure sodium lamps with unsaturated vapor pressure characteristics, which contain an amount of sodium amalgam that evaporates not all but 80% or more. be.

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、この酸化
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
なつている。
Note that thorium oxide has a high melting point and a relatively small work function, so it is used as an electron emitting material. However, since this thorium oxide is an oxide of a radioactive isotope,
It must be handled in accordance with radioactive material handling standards, and there are many problems in terms of workability, so it is currently being used less and less as an electron emitting material.

本発明は、従来の不飽和蒸気圧形特性を有する
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にな
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、したがつてランプ動程中のランプ電圧
降下を軽減し、ランプ寿命を向上させる電子放射
物質を設けた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を提供することを目的とする
ものである。
The present invention was made in order to solve the above-mentioned problems with the electron emitting material applied to the arc tube electrode of a conventional high-pressure sodium lamp having unsaturated vapor pressure characteristics, and emits a substance that reacts with sodium. It is an object of the present invention to provide an electrode for a high-pressure sodium lamp having an unsaturated vapor pressure type characteristic and provided with an electron-emitting material, which is difficult to absorb and therefore reduces the lamp voltage drop during lamp operation and improves the lamp life. It is something.

〔問題点を解決するための手段及び作用〕[Means and actions for solving problems]

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、酸化イツトリウム(Y2O3)を用いる
ようにしたものである。
In the present invention, as a result of various experiments and studies to solve the above-mentioned problems, yttrium oxide (Y 2 O 3 ) is used as the electron emitting material of the electrode.

電極の電子放射物質として、上記の酸化イツト
リウムを選定するに際しては、本発明者らは基礎
実験として、以下に示す条件を満足する電子放射
物質用の金属酸化物を検討した。
When selecting the above-mentioned yttrium oxide as the electron emitting material for the electrode, the present inventors conducted basic experiments to examine metal oxides for the electron emitting material that satisfied the conditions shown below.

(1) 高圧ナトリウムランプの発光管シール温度で
分解しないような、少なくとも1600℃以上の高
融点を有すること。
(1) It must have a high melting point of at least 1,600℃ so that it does not decompose at the arc tube seal temperature of a high-pressure sodium lamp.

(2) 電極動作温度において低い蒸気圧を有するこ
と。
(2) It must have a low vapor pressure at the electrode operating temperature.

(3) 熱電子放射に対する仕事関数が比較的小さい
こと。
(3) The work function for thermionic radiation is relatively small.

(4) ランプ点灯時の温度においてナトリウムと反
応しにくいこと。
(4) It is difficult to react with sodium at the temperature when the lamp is lit.

なおこの基礎実験では、現在高圧ナトリウムラ
ンプ用の電極エミツター材料として幅広く使用さ
れている酸化バリウムBaO、酸化カルシウム
CaO等や、あるいはそれらを含む複合酸化物(例
えばタングステン酸バリウムカルシウム
Ba2CaWO6等)は、上記のように分解温度が低
く、ナトリウムと反応しやすい等の点を考慮し、
また酸化トリウムThO2やそれを含む複合酸化物
も先に述べたようにトリウムが放射性元素の一つ
であること等の点を考慮して、上記金属酸化物の
対象から除外した。
In this basic experiment, barium oxide (BaO) and calcium oxide, which are currently widely used as electrode emitter materials for high-pressure sodium lamps, were used.
CaO, etc., or complex oxides containing them (e.g. barium calcium tungstate)
Ba 2 CaWO 6, etc.) has a low decomposition temperature and easily reacts with sodium, as mentioned above, and
In addition, thorium oxide ThO 2 and composite oxides containing it were also excluded from the list of metal oxides, considering the fact that thorium is one of the radioactive elements as mentioned above.

上記実験検討の結果、上記(1)〜(4)の各条件を満
足する電子放射物質は、酸化スカンジウム
Sc2O3、酸化イツトリウムY2O3、酸化ランタン
La2O3、酸化プラセオジムPr2O3、酸化ネオジム
Nd2O3、酸化サマリウムSm2O3、酸化ガドリニウ
ムGd2O3、酸化ジスプロシウムDy2O3等の稀土類
元素の酸化物、及びそれらの酸化物の混合物であ
ることが判明した。
As a result of the above experimental study, the electron emitting material that satisfies each of the conditions (1) to (4) above is scandium oxide.
Sc 2 O 3 , Yttrium oxide Y 2 O 3 , Lanthanum oxide
La 2 O 3 , praseodymium oxide Pr 2 O 3 , neodymium oxide
It was found that they were oxides of rare earth elements such as Nd 2 O 3 , samarium oxide Sm 2 O 3 , gadolinium oxide Gd 2 O 3 , dysprosium oxide Dy 2 O 3 , and mixtures of these oxides.

そして、これらの酸化物の融点は、次の順序で
低くなつていることがわかつた。すなわちCeO2
(2500℃)、Y2O3(2420℃)、Sc2O3(2405℃)、
Gd2O3(2395℃)、Dy2O3(2385℃)、Sm2O3(2320
℃)、Nd2O3(2315℃)、La2O3(2300℃)、Pr2O3
(2290℃)の順である。
It was also found that the melting points of these oxides decrease in the following order: i.e. CeO2
(2500℃), Y 2 O 3 (2420℃), Sc 2 O 3 (2405℃),
Gd 2 O 3 (2395℃), Dy 2 O 3 (2385℃), Sm 2 O 3 (2320
℃), Nd 2 O 3 (2315℃), La 2 O 3 (2300℃), Pr 2 O 3
(2290℃).

また、これらの酸化物の蒸発性は次の順序で増
加していることがわかつた。すなわち、Y2O3
Sc2O3,Gd2O3,Dy2O3,La2O3,Sm2O3
Pr2O3,Nd2O3,CeO2の順である。
It was also found that the evaporability of these oxides increases in the following order. That is, Y 2 O 3 ,
Sc 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Dy 2 O 3 , La 2 O 3 , Sm 2 O 3 ,
The order is Pr 2 O 3 , Nd 2 O 3 , and CeO 2 .

また、これらの酸化物の仕事関数は、次の順序
で増加していることが判明した。すなわち、
Y2O3(2.0eV),Gd2O3(2.1eV),Dy2O3(2.1eV),
Nd2O3(2.3eV),La2O3(2.8eV),Pr2O3(2.8eV),
Sm2O3(2.8eV),CeO2(2.9eV),Sc2O3(3.2eV)
の順である。
It was also found that the work functions of these oxides increase in the following order: That is,
Y 2 O 3 (2.0eV), Gd 2 O 3 (2.1eV), Dy 2 O 3 (2.1eV),
Nd 2 O 3 (2.3eV), La 2 O 3 (2.8eV), Pr 2 O 3 (2.8eV),
Sm 2 O 3 (2.8eV), CeO 2 (2.9eV), Sc 2 O 3 (3.2eV)
The order is

これらの稀土類元素の酸化物の中で、特に酸化
イツトリウムY2O3を電子放射物質として使用す
ると、ランプ電圧の降下は著しく抑えられ、始動
特性も比較的良好であつた。
Among these rare earth element oxides, when yttrium oxide Y 2 O 3 was used as the electron emitting material, the drop in lamp voltage was significantly suppressed and the starting characteristics were also relatively good.

そこで、本発明は、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の電子放射物質とし
て、上記のように酸化イツトリウムY2O3を用い
るものである。この酸化イツトリウムY2O3を用
いることによつて、ランプ電圧の降下が著しく抑
制され、始動性も比較的良好になる理由は明確で
はないが、上記のように、融点、蒸発性及び仕事
関数の全ての面で、他の酸化物より優れており、
最も遊離の酸素を放出しにくいものであり、した
がつてナトリウムとの反応性も低く、ナトリウム
の消失の抑制効果が著しくなるためと考えられ
る。
Therefore, the present invention uses yttrium oxide Y 2 O 3 as described above as an electron emitting material for an electrode for a high-pressure sodium lamp having unsaturated vapor pressure characteristics. It is not clear why the use of this yttrium oxide Y 2 O 3 significantly suppresses the drop in lamp voltage and provides relatively good startability, but as mentioned above, the melting point, evaporability, and work function Superior to other oxides in all aspects,
This is thought to be because it is the substance that is least likely to release free oxygen and therefore has low reactivity with sodium, making the effect of suppressing the disappearance of sodium significant.

以上のように酸化イツトリウムY2O3を、不飽
和蒸気圧形特性をもつ高圧ナトリウムランプ用電
極の電子放射物質とすることにより、ランプ電圧
の降下が抑制され、ランプ寿命が向上し、所期の
目的の達成が可能となる。
As described above, by using yttrium oxide Y 2 O 3 as the electron-emitting material for the electrodes of high-pressure sodium lamps, which have unsaturated vapor pressure characteristics, the drop in lamp voltage is suppressed, the lamp life is extended, and the lamp life is improved. It becomes possible to achieve the objectives of

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について説明する。まず
本発明に係る電極の電極構成部材としては、第1
図に示すように、電極芯棒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
ウムランプ用の電極構成部材を使用する(なお、
電極の熱容量を小さくするために、電極芯棒1の
径を0.8mmとした)。
Examples of the present invention will be described below. First, as the electrode constituent members of the electrode according to the present invention, the first
As shown in the figure, a double coil 2 is disposed in contact with the outer periphery of the electrode core 1, and a single coil 3 is further disposed outside the double coil 2.
Use electrode components for a very common 360 watt high pressure sodium lamp equipped with
In order to reduce the heat capacity of the electrode, the diameter of the electrode core 1 was set to 0.8 mm).

一方、電子放射物質は市販の純度99.99%の酸
化イツトリウムの粉末にブチルアルコールと、バ
インダーとしてニトロセルロースラツカーを加え
てよく撹拌して懸濁液にする。
On the other hand, the electron emitting material is made into a suspension by adding butyl alcohol and nitrocellulose lacquer as a binder to commercially available 99.99% pure yttrium oxide powder and stirring well.

次いで、この懸濁液に前記電極構成部材を浸漬
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、水素雰囲気中で約2200℃の温度で焼成
し、電極を作成した。この焼成工程においては、
酸化イツトリウムY2O3の融点は2420℃と高いの
で、電極構成部材の金属との結着性を良くするた
め、焼成温度は少なくとも2000℃以上とするのが
望ましい。なお、この焼成工程には、放電焼成を
利用することもできる。
Next, the electrode constituent member is immersed in this suspension, the electron emitting material 4 is applied thereto, and after drying, the electron emitting material 4 on the surface of the outer coil 3 is removed.
Afterwards, it was fired at a temperature of approximately 2200°C in a hydrogen atmosphere to create an electrode. In this firing process,
Since the melting point of yttrium oxide Y 2 O 3 is as high as 2420°C, it is desirable that the firing temperature be at least 2000°C or higher in order to improve the bonding properties with the metal of the electrode component. Note that discharge firing can also be used in this firing step.

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は内径が8.0mm
の多結晶アルミナの発光管本体であり、該発光管
本体5の両端部には主電極6a,6bを具備した
導電性の耐熱金属管7a,7bを、該主電極6
a,6b間の距離が84mmとなるように配置し、該
耐熱金属管7a,7bと発光管本体5との間の間
隙は、シーリングフリツトにより気密に封止され
ている。
FIG. 2 shows an arc tube for a 360 watt high pressure sodium lamp incorporating electrodes made as described above. In the figure, 5 has an inner diameter of 8.0mm.
The arc tube body 5 is made of polycrystalline alumina, and conductive heat-resistant metal tubes 7a and 7b are provided at both ends of the arc tube body 5 with main electrodes 6a and 6b.
The distance between the heat-resistant metal tubes 7a and 6b is 84 mm, and the gap between the heat-resistant metal tubes 7a and 7b and the arc tube body 5 is hermetically sealed with a sealing frit.

そして、このような構造の発光管内には、ラン
プ動作時に封入されたナトリウム及び水銀が全て
蒸発しうる量のナトリウム0.06mg及び水銀5.5mg
と、始動用補助ガスとしてキセノン150Torrが封
入されており、いわゆる不飽和蒸気圧形の状態と
なつている。
The arc tube with such a structure contains 0.06 mg of sodium and 5.5 mg of mercury, enough to evaporate all the sodium and mercury sealed during lamp operation.
150 Torr of xenon is sealed as an auxiliary gas for starting, and is in a so-called unsaturated vapor pressure state.

このように構成した発光管を外球(図示せず)
に収納して、400W高圧水銀灯用安定器と組み合
わせて、入力電力360Wでランプ寿命試験を行つ
た。その結果、この電子放射物質としてY2O3
塗布・焼成した電極を装着したランプにおいて
は、初期のランプ電圧は平均135Vであり、3000
時間点灯後におけるランプ電圧は、平均130Vに
なり、初期時点からのランプ電圧降下幅は5Vで
あつた。
The arc tube configured in this way is attached to an outer sphere (not shown).
In combination with a ballast for a 400W high-pressure mercury lamp, a lamp life test was conducted at an input power of 360W. As a result, in a lamp equipped with an electrode coated and fired with Y 2 O 3 as the electron emitting material, the initial lamp voltage was 135 V on average, and 3000 V.
The average lamp voltage after lighting for a certain period of time was 130V, and the lamp voltage drop width from the initial point was 5V.

これと対比するために、タングステン酸バリウ
ムカルシウムBa2CaWO6を主成分とした従来の
電子放射物質を用いた電極を装着した、同じ構造
の不飽和形高圧ナトリウムランプの寿命試験を行
つたところ、初期のランプ電圧は平均125Vであ
り、3000時間点灯後におけるランプ電圧は平均
105Vで、初期時点からのランプ電圧降下幅は
20Vであつた。なお、このランプは3000時間点灯
後においてはナトリウムの発光色が殆ど見られ
ず、水銀のみの発光となつて水銀灯化していた。
In order to compare this, we performed a life test on an unsaturated high-pressure sodium lamp of the same structure, equipped with an electrode using a conventional electron-emitting material mainly composed of barium calcium tungstate Ba 2 CaWO 6 . The initial lamp voltage is an average of 125V, and the lamp voltage after 3000 hours of operation is an average of 125V.
At 105V, the lamp voltage drop width from the initial point is
It was 20V. After being lit for 3,000 hours, this lamp had almost no sodium emission color and only mercury emission, making it a mercury lamp.

更に、電子放射物質として酸化イツトリウム
Y2O3以外の稀土類酸化物を使用した場合を比較
する目的で、酸化セリウムCeO2、酸化ネオジム
Nd2O3及び酸化サマリウムSm2O3を電子放射物質
として使用したランプについて、同様に寿命試験
を行つたところ、ランプ点灯時間が500時間以内
で全てのランプのランプ電圧が、20〜30Vと大幅
に降下し、1000時間以内でナトリウム発光色が消
失した状態となつた。
Furthermore, yttrium oxide is used as an electron emitting material.
For the purpose of comparing cases where rare earth oxides other than Y 2 O 3 are used, cerium oxide CeO 2 , neodymium oxide
When a similar life test was conducted on lamps using Nd 2 O 3 and samarium oxide Sm 2 O 3 as electron emitting materials, the lamp voltage of all lamps was 20 to 30 V within 500 hours of lamp operation. It decreased significantly, and the sodium emission color disappeared within 1000 hours.

この理由は明確ではないが、上記CeO2は本発
明において用いる酸化イツトリウムY2O3と比較
して、融点は高いが蒸発性及び仕事関数も高く、
またNd2O3及びSm2O3は酸化イツトリウムY2O3
と比較して、融点は低く、且つ蒸発性が高く、し
かも仕事関数も高いので、ナトリウムとの反応性
がかなり大きいことによるものと思われる。
Although the reason for this is not clear, CeO 2 has a higher melting point but also higher evaporability and work function than yttrium oxide Y 2 O 3 used in the present invention.
Also, Nd 2 O 3 and Sm 2 O 3 are yttrium oxide Y 2 O 3
This is probably due to its relatively high reactivity with sodium, as it has a lower melting point, higher evaporability, and higher work function.

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。
In the above embodiment, the electrodes are applied to an unsaturated vapor pressure type lamp in which the sodium and mercury sealed in the arc tube completely evaporate during lighting operation. Even in high-pressure sodium lamps with unsaturated vapor pressure characteristics, in which an amount of sodium amalgam is sealed in such an amount that more than 80% of the sodium amalgam evaporates during lighting operation, the loss of sodium due to free oxygen released from the electrodes has a large effect on the lamp characteristics. Because it affects
The present invention can also be applied to electrodes of high-pressure sodium lamps having such unsaturated vapor pressure type characteristics, and similar effects can be obtained.

なお、上記実施例においては、電極の電子放射
物質として、酸化イツトリウムY2O3みを使用し
た例について説明したが、電子放射物質とナトリ
ウムとの反応によるナトリウム消失を極力抑制し
つつ電子放射性を更に改善する目的で、酸化イツ
トリウムY2O3に微量の酸化トリウムThO2や酸化
バリウムBaO、酸化カルシウムCaO、酸化スト
ロンチウムSrO等を加えることも可能である。
In the above example, only yttrium oxide Y 2 O 3 was used as the electron emitting material of the electrode. For the purpose of further improvement, it is also possible to add a trace amount of thorium oxide ThO 2 , barium oxide BaO, calcium oxide CaO, strontium oxide SrO, etc. to yttrium oxide Y 2 O 3 .

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

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、酸
化イツトリウム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。
As explained above in detail based on the examples,
The present invention is a high-pressure sodium lamp with unsaturated vapor pressure characteristics in which a trace amount of sodium is sealed together with xenon gas and mercury inside the arc tube, and the electrodes are constructed by coating an electron-emitting substance made of yttrium oxide. Without making it difficult to start the discharge, the lamp voltage drop due to sodium disappearance can be reduced, and the lamp life can be improved.

また、電子放射物質として用いる酸化イツトリ
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、電子放射物質を製造する工程が大幅に
簡略化され、コストダウンを計ることができると
いう効果も得られる。
Furthermore, since the yttrium oxide used as the electron emitting material is harmless to the human body, it is easy to handle, which greatly simplifies the process of manufacturing the electron emitting material, resulting in cost reduction. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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は電極芯棒、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,6bは電極、7a,7bは導電性耐
熱金属管を示す。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an electrode for a high-pressure sodium lamp, and FIG. 2 is a plan view of an arc tube of the high-pressure sodium lamp. In the figure, 1 is an electrode core, 2 is an inner double coil, 3 is an outer coil, 4 is an electron emitting material, 5 is an arc tube, 6a and 6b are electrodes, and 7a and 7b are conductive heat-resistant metal tubes.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 酸化イツトリウム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 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 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。
[Claims] 1. An electrode for a high-pressure sodium lamp having unsaturated vapor pressure characteristics, characterized in that yttrium oxide is used as an electron emitting material. 2. The high-pressure sodium lamp having unsaturated vapor pressure characteristics is characterized in that sodium malgam is sealed in the arc tube in an amount that completely evaporates during lighting operation. Electrodes for high pressure sodium lamps. 3. The above-mentioned high-pressure sodium lamp with unsaturated vapor pressure type characteristics is characterized in that the arc tube is filled with sodium amalgam in an amount that does not completely evaporate during lighting operation, but evaporates more than 80% of the filled amount. An electrode for a high-pressure sodium lamp according to claim 1.
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