特許 5672580 放電ランプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5672580

(24)【登録日】2015年1月9日

(45)【発行日】2015年2月18日

(54)【発明の名称】放電ランプ

(51)【国際特許分類】

   H01J 61/06 20060101AFI20150129BHJP

【ＦＩ】

   H01J61/06 B

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-45188(P2014-45188)

(22)【出願日】2014年3月7日

【審査請求日】2014年9月8日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000102212

【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106862

【弁理士】

【氏名又は名称】五十畑 勉男

(72)【発明者】

【氏名】船越 充夫

(72)【発明者】

【氏名】田川 幸治

(72)【発明者】

【氏名】安田 幸夫

(72)【発明者】

【氏名】有本 智良

【審査官】 桐畑 幸▲廣▼

(56)【参考文献】

【文献】 特許第３１７５５９２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第２７３２４５２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１０−１５３３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２１７４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−５６８０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ６１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光管の内部に陰極と陽極とが対向配置された放電ランプにおいて、
前記陰極は、本体部とその先端側に接合された先端部とからなり、
前記本体部は、トリウムを含まない高融点金属材料から構成され、
前記先端部は、エミッタ（トリウムを除く）が含有された高融点金属から構成されるとともに、
前記本体部および／または先端部の内部に形成された密閉空間内に、前記先端部に含有されたエミッタ濃度（重量％濃度）よりも高濃度のエミッタ（重量％濃度）が含有された焼結体が埋設され、
前記先端部の比抵抗ρ（測定温度Ｔ＝７７Ｋ）が０．６５〜０．７７μΩ・ｃｍであることを特徴とする放電ランプ。

【請求項2】

前記エミッタ（トリウムを除く）が含有された高融点金属はタングステンであり、
前記先端部には、該タングステンの結晶成長を抑制する粒安定剤（酸化ジルコニウムまたは酸化ハフニウム）が含有されていることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。

【請求項3】

前記エミッタは、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_３）、酸化サマリウム（Ｓｍ_２Ｏ_３）、酸化プラセオジム（Ｐｒ_６Ｏ_１１）、酸化ネオジム（Ｎｄ_２Ｏ_３）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）の単体またはこれらのエミッタの組み合わせであることを特徴とする請求項１または２に記載の放電ランプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、陰極に電子放射を良好にするためのエミッタを含有してなる放電ランプに関するものであり、特に、トリウム以外のエミッタを含有してなる放電ランプに係わるものである。

【背景技術】

【0002】

一般に、高入力で高輝度な放電ランプなどにおいては、その陰極には、電子放射を容易にするためにエミッタが添加されたものが多用されている。
しかしながら、トリウムは放射性物質として法的規制の対象であり、その管理や取り扱いに慎重な配慮が必要であって、そのためにトリウムに代わる代替物質が要望されている。

【0003】

そのトリウムに代わる代替物質として、希土類元素及びその化合物を用いるものが提案されている。希土類元素は、仕事関数（一般的に、物質表面から外方へ電子が飛び出す際に必要なエネルギー量を指す）が低く電子放射に優れた物質であり、トリウムの代替物質として期待されている。
特開２００５−５１９４３５号公報（特許文献１）には、陰極の材料であるタングステンにエミッタとして付加的に酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）などを含有させた放電ランプが開示されている。

【0004】

しかしながら、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）のような希土類酸化物は、酸化トリウム（ＴｈＯ_２）より蒸気圧が高いために比較的蒸発しやすい。そのため、陰極に含有させるエミッタとして酸化トリウムに代えて希土類酸化物を用いた場合、当該希土類酸化物が過度に蒸発してしまい、早期に枯渇してしまうという事態が発生する。このエミッタの枯渇により、陰極における電子放射機能が失われてしまい、フリッカーが生じてしまってランプ寿命が短くなるという問題がある。
また、電子放射特性に寄与するエミッタは陰極の先端に存在するものだけであり、陰極後端から先端に向けての運搬が迅速に行われないことも一因といえる。このためトリウム以外のエミッタ物質を使った放電ランプにおいては、点灯が早期に不安定になるなどの問題がいまだ残るというのが実情である。特に、１ｋＷ以上の高入力の放電ランプにあっては、希土類元素やバリウム系物質の蒸気は、放電ランプを不安定な点灯に導くことが顕著である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００５−５１９４３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、発光管の内部に、陰極と陽極とが対向配置された放電ランプにおいて、陰極にトリウム以外のエミッタを添加しても、当該エミッタの早期の枯渇を防止して、電子放出機能を長時間維持し、ランプのフリッカー寿命の延長を図るとともに、当初の点灯時の点灯始動性に優れた構造を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、この発明では、前記陰極が、本体部とその先端側に接合された先端部とからなり、前記本体部は、トリウムを含まない高融点金属材料から構成され、前記先端部は、エミッタ（トリウムを除く）が含有された高融点金属材料から構成されるとともに、前記本体部および／または先端部の内部に形成された密閉空間内に、前記先端部に含有されたエミッタ濃度よりも高濃度のエミッタ（トリウムを除く）が含有された焼結体が埋設され、前記先端部の比抵抗ρ（測定温度Ｔ＝７７Ｋ）が０．６５〜０．７７μΩ・ｃｍであることを特徴とする。
また、前記エミッタ（トリウムを除く）が含有された高融点金属はタングステンであり、前記先端部には、該タングステンの結晶成長を抑制する粒安定剤（酸化ジルコニウムまたは酸化ハフニウム）が含有されていることを特徴とする。
また、前記エミッタは、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_３）、酸化サマリウム（Ｓｍ_２Ｏ_３）、酸化プラセオジム（Ｐｒ_６Ｏ_１１）、酸化ネオジム（Ｎｄ_２Ｏ_３）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）の単体またはこれらのエミッタの組み合わせであることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、トリウムを含まない本体部の先端に、トリウム以外のエミッタが含有された先端部が接合され、前記本体部および／または先端部の内部に形成された密閉空間内に、前記先端部に含有されたエミッタ濃度よりも高濃度のエミッタ（トリウムを除く）が含有された焼結体が埋設されているので、放電ランプを当初に点灯する際には、先端部に含まれたエミッタ（トリウムを除く）が先端部を被覆することにより良好な点灯性がもたらされる。
点灯時間に応じて、先端部に当初含有されたエミッタは消費されるが、陰極内部の高濃度エミッタが含有された焼結体から、エミッタが先端部側に拡散供給されてくるので、先端部でエミッタが枯渇することなく、良好な点灯性が安定的に長期間維持される。
この焼結体は、陰極内部に埋設されているため、放電アークに直接曝されることがなく、アークによって過熱されることが抑制されるので、過度に蒸発してエミッタが早期に枯渇してしまうようなことがない。

【0009】

そして、先端部の比抵抗ρを０．６５〜０．７７μΩ・ｃｍとすることにより、ランプのフリッカー寿命の長期化を図ることができる。
また、先端部に粒安定剤が含有されていることにより、ランプ点灯による先端部の粒成長が抑制されるので、焼結体からのエミッタの供給量が低下することがなく、ランプのフリッカー寿命の延長に加えて、安定的な点灯性に優れた陰極構造となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る陰極構造を有する放電ランプの全体図。

【図2】本発明の実施例を表す陰極構造図。

【図3】本発明の陰極の製造工程図。

【図4】先端部の拡大断面図。

【図5】先端部の比抵抗値によるランプ寿命の傾向を示す表。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は、この発明の陰極構造を有する放電ランプの全体構造を示し、放電ランプ１は発光管２の内部に陰極３と陽極４とが対向配置されている。
図２に示されるように、陰極３は、本体部３１と、その先端に接合された先端部３２とからなる。
前記本体部３１は、トリウムを含まない、タングステンやモリブデンなどの高融点金属材料からなる。
そして、前記先端部３２は、前記本体部３１の先端側、即ち、陽極４と対向する面に固相接合、溶接などの適宜な接合手段により接合されている。当該先端部３２には、トリウム以外のエミッタが適宜含有量で含有されている（以下、先端部に含まれるエミッタを第１エミッタともいう）。
このトリウム以外の第１エミッタとしては、例えば、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_３）、酸化サマリウム（Ｓｍ_２Ｏ_３）、酸化プラセオジム（Ｐｒ_６Ｏ_１１）、酸化ネオジム（Ｎｄ_２Ｏ_３）あるいは酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）などが単体、もしくはその組み合わせで用いられる。

【0012】

本発明においては、前記先端部３２の比抵抗ρの値を０．６５〜０．７７μΩ・ｃｍ（測定温度Ｔ＝７７Ｋで測定）とするものである。
この先端部の比抵抗ρの値が高い場合は、高濃度のエミッタを含んだ焼結体から陰極先端へのエミッタ供給量が増加してしまい、エミッタの枯渇が進みやすくなる。さらには、発光管内表面へのエミッタの付着も増えてしまい、光束出力も早期に減衰してしまう。
逆に、比抵抗ρの値が低い場合は、高濃度のエミッタを含んだ焼結体から陰極先端へのエミッタ供給量が低下することで、先端部のエミッタ量が不足しやすくなり、エミッタの枯渇が生じてしまう。

【0013】

比抵抗ρは、一般的に、格子欠陥と格子振動とその他の要因で変化し、以下の式で表される。
ρ＝ρ_１（格子欠陥）＋ρ_２（格子振動）＋ρ_３（その他の要因）
上記各因子による比抵抗値を考察すると以下のようである。
格子振動による影響ρ_２（格子振動）は、多くの場合、温度Ｔにほぼ比例して、減少する。
また、ρ_３（その他の要因）は、上記の要因以外に、値は小さいものの、電子同士の散乱などによる抵抗が生じる。
これに対して、格子欠陥による影響ρ_１（格子欠陥）は、結晶中の不純物や結晶粒界などにより電子が散乱されるために生じる抵抗で、温度が変わっても変化しない。
今回、絶対温度７７Ｋで測定した比抵抗ρは、室温で測定する比抵抗の値よりも格子振動の影響が少なく、先端部の材料の格子欠陥の影響を反映している値である。
先端部における格子欠陥による比抵抗ρ_１（格子欠陥）に影響を与える要因としては、当該先端部に添加された添加剤（第１エミッタや粒安定剤）の粒子や、結晶中の不純物、結晶粒界、加工歪の影響などがある。

【0014】

以下、格子欠陥による影響についてさらに説明する。
先端部３２の加工を行う場合、加工後の結晶粒界の再結晶化を抑制する材料を粒安定剤として含有させる。
例えば、タングステン粒子に再結晶化を抑制するための添加剤（粒安定剤）を含有させずに先端部を加圧・成型し、焼結・スウェージなどの加工を行った場合、例えば、ランプ点灯時の温度に相当する２２００℃以上の高温に長時間曝されると、内部の結晶粒は再結晶化が進行して粗大化し、場合によっては結晶粒界がほとんど消失してしまう。このため、添加剤を添加しないと、ランプの動作に伴い結晶粒界が減少し比抵抗ρ_１（格子欠陥）が減少する。
これに対して、再結晶化のための添加剤を添加するとタングステン結晶粒界に分散して、タングステン粒の再結晶化による結晶粒界の消失を抑制するピン止め効果が生じる。このため、高温で熱処理を行っても再結晶化の進行を抑制し、結晶粒の粗大化を抑制することができる。このため、ランプの動作によっても比抵抗ρ（格子欠陥）が減少しにくい。

【0015】

添加剤としては、電極動作温度付近（２４００℃）においてタングステンと化学反応しないことが実験的に確認された酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）あるいは酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）が挙げられ、本願では粒安定剤と呼んでいる。
また、先端部に含有される第１エミッタに使用される材料もタングステンと反応し、外部へ拡散するものの、先端部内部に拡散している状態では、酸化ジルコニウムと同様に再結晶化を抑制する効果がある。

【0016】

そして、ρ_１（格子欠陥）に影響を与える添加剤の含有量（第１エミッタと粒安定剤を合わせた含有量）は、例えば、０．１重量％〜５．０重量％が好ましく、さらに望ましくは０．５〜３．５重量％が好ましい。この第１エミッタは、ランプの当初の点灯時に始動性を確保するためのものであって、濃度が低めに設定されるのは、放電アークに曝されてエミッタが過度に蒸発することを防止するためである。
つまり、第１エミッタと粒安定剤を合わせた添加剤の含有量が、５．０重量％を超えると先端部の比抵抗ρ（Ｔ＝７７Ｋ）の値は、０．７７μΩ・ｃｍ〔上限値〕より大きくなる。これを先端部に使用した場合に、結晶粒界が増えるため、エミッタ焼結体から陰極先端に運ばれるエミッタ量が増大し、陰極のエミッションは良好であるものの、エミッタの蒸発が増加し、発光管へのエミッタ付着量が増加し、発光管の黒化・白濁を促進してしまうため好ましくない。
また、先端部を構成する焼結体が脆くなってしまい、焼結工程やスウェージ工程での割れに起因する破損が発生しやすくなる。

【0017】

また、第１エミッタと粒安定剤を合わせた添加剤の含有量が、０．１重量％未満の場合は、先端部の比抵抗ρ（Ｔ＝７７Ｋ）の値は、０．６５μΩ・ｃｍ〔下限値〕より小さくなる。このような部材を先端部に使用した場合に、点灯初期において電子放出に必要となるエミッタの添加量が減少する。それとともに、結晶粒界も減少することで、エミッタ焼結体から陰極先端に拡散して運ばれるエミッタ量が減少する。このため、タングステンの消失が激しくなり、発光管へのタングステン付着量が増える。この現象はタングステンが蒸発して発光管の黒化が増加する現象として確認できる。
そして、先端部に添加する添加剤は、タングステンに比べて、室温での電気抵抗が大きく、事実上、絶縁体である。したがって、添加剤を加えると、タングステンの実効的な断面積が減少するため、比抵抗は増加する傾向となる。

【0018】

また、スウェージによる影響で、タングステン粒子のアスペクト比は、元々の球状に対して、図４に示すように、加工方向に垂直に引伸ばされる。これに伴って、タングステン粒子には、歪が生じるので、比抵抗ρ_１（格子欠陥）は、上昇する傾向になる。

【0019】

図２に示されるように、陰極３の内部には、密閉空間３３が形成されていて、該密閉空間３３内には、トリウム以外のエミッタが含有された焼結体３４が埋設されている。
図２（Ａ）は、密閉空間３３が本体部３１側に形成されていて、焼結体３４は実質的には、該本体部３１内に埋設されている。
図２（Ｂ）は、密閉空間３３が、本体部３１と先端部３２とに跨って形成されていて、焼結体３４はこの本体部３１と先端部３２とに跨るように埋設されている。
図２（Ｃ）は、密閉空間３３が先端部３２側に形成されていて、焼結体３４は、実質的には、該先端部３２内に埋設されている。
当然ながら、これらの形態のいずれかによって、先端部３２の寸法、特に、厚さ寸法が異なってくるものが、いずれの形態の場合も、焼結体３４の前端は、該陰極先端から１．５ｍｍ乃至３．５ｍｍの位置に配置されるのが好ましい。また、これらのいずれの形態を選択するかは、製造面での容易性と、先端部３２の厚さに依存するコスト、あるいは全体の製造コストなどの兼ね合いで適宜に選択される。

【0020】

前記焼結体３４には、トリウム以外のエミッタ（以下、焼結体３４に含有されるエミッタを第２エミッタともいう）が含有されていて、例えば、前記した先端部３２に有されるものと同様に、タングステン等の構成材料に、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_３）、酸化サマリウム（Ｓｍ_２Ｏ_３）、酸化プラセオジム（Ｐｒ_６Ｏ_１１）、酸化ネオジム（Ｎｄ_２Ｏ_３）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）の単体もしくはその組み合わせを混入して、焼結したものが使われる。
そして、この焼結体３４に含有される第２エミッタの濃度は、前記先端部３２に含有される第１エミッタの濃度よりも高濃度に設定されていて、その濃度は、例えば、１０重量％〜８０重量％である。
この第２エミッタの濃度が、１０重量％未満であると、陰極３内部に格納できる焼結体３４のサイズの関係から、陰極先端部３２に供給するエミッタ量を確保することが難しくなってしまう。また、８０重量％を超えてしまうと、焼結体３４のタングステン等の構成材料の割合が減少してしまい、酸化物の還元による生成物が減少してしまうため、いずれの場合も、陰極の寿命を短くしてしまうことになる。

【0021】

この焼結体３４中に含有する第２エミッタは、陰極３内部に埋設されていることにより、放電アークに直接曝されることがなく、必要以上に加熱されることがないので過度に蒸発することがない。また、焼結体３４はランプ点灯に伴い適宜に加熱され、該焼結体３４中の第２エミッタは濃度拡散によって先端部３２側に移動供給されていく。これにより、先端部３２ではエミッタが枯渇することがなく、安定的な点灯性が持続される。
しかして、この焼結体３４は、陰極先端側の端面が先端部３２に当接した状態であることが望ましい。こうすることにより、焼結体３４に含まれる第２エミッタがランプ点灯中に、先端部３２に当接していることにより、エミッタが粒界拡散によって先端部３２側に円滑に且つ速やかに移動して確実に供給されるようになる。

【0022】

なお、前述の第１エミッタと第２エミッタとは、同材料であってもよいし、別材料であってもよい。例えば、第１エミッタと第２エミッタがともに酸化ランタンと同一材料であり、また、第１エミッタが酸化ランタンと酸化ジルコニウムからなり、第２エミッタが酸化セリウムと別材料であるというように、その組み合わせは任意である。

【0023】

本発明の陰極３を構成する先端部３２と焼結体３４の機能と作用について説明する。先端部３２には、電子放出を行う先端面にエミッタを輸送する拡散経路が構成されており、当初点灯時には、この先端部３２に含有されている第１エミッタが先端面に輸送されて電子放出を行い、確実な初期点灯がなされる。この点灯により先端部３２に当初含まれていた第１エミッタは消費されるが、そのエミッタが枯渇するまでに、陰極３内に埋設された焼結体３４中の第２エミッタが、先端部３２の拡散経路を通って、先端面に供給されていくことにより、先端面でのエミッタの枯渇が生じない。

【0024】

なお、前述のとおり、本体部３１はトリウムを含まないタングステンなどの高融点金属からなるものであるが、トリウム以外のエミッタを含むことを排除するものではない。その場合、高濃度の焼結体３４が存在するので、エミッタを先端部３２に供給するという点については、本体部３１にトリウム以外のエミッタを含むことに特段の利点は存在しないかもしれないが、本体部３１と先端部３２が同一の材料から構成されることで、両者が接合後も同じ熱的物性を有するので点灯時の高温に曝されても一体物の熱的特性と変わらず接合部での不具合の発生が生じにくいなどの別の利点を有する。

【0025】

本発明の陰極構造について一寸法例を示すと以下の通りである。
陰極の外径：φ１２ｍｍ、軸方向の長さ：２１ｍｍ
先端部の寸法：軸方向長さ２ｍｍ、材料例：酸化ランタン（エミッタ）、酸化ジルコニウム（粒安定剤）をドープしたタングステン
本体部の寸法：軸方向長さ１９ｍｍ、材料例：酸化ジルコニウム（粒安定剤）をドープしたタングステン
焼結体の寸法：φ２ｍｍ、軸方向長さ：６ｍｍ、材料例：酸化セリウム、タングステンを重量比 １：２で混合、成型、焼結したもの。

【0026】

次いで、本発明に係る陰極の製造工程を、図３を用いて説明する。
陰極３内部の密閉空間３３内に埋設する焼結体３４は、エミッタとしての酸化セリウム（ＣｅＯ_２）とタングステン（Ｗ）の配合比を、１：２で、混合し、バインダ（ステアリン酸）を添加した上で、加圧プレス機により成型を行う。この後、水素中で１０００℃の温度で脱脂・仮焼結を行った上で、真空中での本焼結をタングステン炉中において、１７００〜２０００℃、好ましくは１８００〜１９００℃、１ｈで行うことで、製作する。
陰極の先端部３２は、Ｌａ_２Ｏ_３及びＺｒＯ_２ドープタングステンとし、本体部３１は、ＺｒＯ_２ドープタングステンである。ともに、真空中で２３００℃〜２５００℃の温度で焼結する。このようにエミッタが含有されたタングステンをより高い温度（例えば、３０００℃）で焼結すると、エミッタが蒸発して消失してしまうので、好ましくはない。
なお、本実施形態のように、本体部３１にエミッタを含有しない形態の場合には、それよりももっと高い温度、例えば２７００℃〜３０００℃で焼結することができる。

【0027】

先ず図３（Ａ）に示すように、本体部３１を構成する本体部材３１ａの先端側に密閉空間３３を構成する穴３３ａを形成し、該穴３３ａ内にエミッタ焼結体３４を挿入する。次いで、先端部３２を構成する先端部材３２ａを焼結体３４に当接する。
この時、図３（Ｂ）に示すように、焼結体３４の先端は、本体部３１の表面より０．５ｍｍ程度の若干量だけ突出している。
図３（Ｃ）に示すように、先端部材３２ａを押圧して、焼結体３４を圧縮し、先端部材３２ａと本体部材３１ａとを当接する。この際、焼結体３４は、本体部３１や先端部３２の焼結温度よりも低い温度で焼結してあるので、押圧による縮み代は大きく、本体部材３１ａと先端部材３２ａの当接により、若干量だけ縮み、焼結体３４は先端部材３２ａと当接した状態となる。
この状態で、拡散接合や抵抗溶接等により本体部材３１ａと先端部材３２ａを接合する。
次いで、先端部材３２ａと本体部材３１ａの接合後に、陰極３の先端を切削加工する。
これにより、図３（Ｄ）に示すように、本体部３１の先端に先端部３２が接合され、その内部の密閉空間３３内に焼結体３４が密閉埋設された陰極３の最終形状が得られる。

【0028】

前述したとおり、本願発明においては、前記先端部３２は、その比抵抗ρの値が０．６５〜０．７７μΩ・ｃｍとされている。
以下、先端部について添加剤が比抵抗に及ぼす影響と、ランプ寿命との関係を調べた。
比抵抗を測定するにあたってのタングステン材の熱処理条件は、真空中において２４００Ｋで１５分間熱処理した。
測定は４端子法で、電圧、電流を測定し、タングステン材の寸法から、比抵抗を求める。このとき、液体窒素中（絶対温度７７Ｋ）で測定を行う。
液体窒素中では、比抵抗のフォノン散乱（格子振動）による影響を、かなりの程度抑えることができるため、測定された比抵抗の値は、添加剤の添加量の影響が支配的に反映されたもの、すなわち、前述したρ_１（格子欠陥）となる。

【0029】

上述のサンプルを使用した場合でのランプの評価結果が図４に示されている。
図４の結果でみられるように、ランプ寿命が１００ｈ以上となる条件は、先端部のタングステンに、添加剤を０．５〜３．５重量％添加した場合であり、２４００Ｋで真空熱処理を行った後、測定温度Ｔ＝７７Ｋで測定した比抵抗は、０．６５〜０．７７μΩ・ｃｍである。
エミッタの拡散が、確保されることが、ポイントとなるので、結晶粒界は、多いほうがよいが、エミッタを含む添加剤の添加量が多くなりすぎて、５．０重量％以上になると、粒界が増えるとともに、エミッタの濃度も高くなるため、陰極先端へのエミッタ供給量が増加してしまい、エミッタの枯渇が進みやすくなり、さらには、エミッタの蒸発による発光管内表面への付着も増えて白濁してしまい、光束出力も早期に減衰してしまう。
一方、エミッタを含む添加剤が、０．１重量％以下と少ない場合は、この逆で、粒界が減少してしまい、かつ、エミッタの濃度も低いために、エミッタの先端への拡散供給が、不足して早期にエミッタの枯渇が生じてしまい、点灯性が不良となるとともに、先端部のタングステンが蒸発して発光管に付着して黒化を招いてしまう。

【0030】

以上説明したように、本発明においては、陰極にトリウム以外のエミッタを添加した放電ランプにおいて、本体部に接合される先端部にエミッタを含む添加剤を含有させて、その比抵抗ρを０．６５〜０．７７μΩ・ｃｍとしてあるので、ランプの当初の始動時にこのエミッタが始動性を確保して確実な点灯が行われるとともに、ランプのフリッカー寿命の長期化を図ることができる。
また、先端部に粒安定剤が含有されていることにより、ランプ点灯による先端部の粒成長が抑制されるので、陰極内部の焼結体からのエミッタの拡散供給量が低下することがなく、前述のランプのフリッカー寿命の長期化に加えて、安定的な点灯性に優れた陰極構造となる。
更には、この焼結体は陰極内部に密封埋設されていて、直接放電アークに曝されることがないので、トリウム以外の、蒸気圧の低いエミッタを使用しても、このエミッタが、過度に蒸発して短時間で枯渇してしまうこともない。

【符号の説明】

【0031】

１ 放電ランプ
２ 発光管
３ 陰極
３１ 本体部
３２ 先端部
４ 陽極
５ 第１エミッタ

【要約】      （修正有）

【課題】発光管内の陰極にトリウム以外のエミッタを添加してなる放電ランプにおいて、陰極からエミッタが過剰に蒸発して早期に枯渇してしまうことを防止するとともに、当初点灯時にも円滑な点灯ができるようにした構造を提供する。
【解決手段】陰極３の本体部３１は、トリウムを含まない高融点金属材料から構成される。先端部３２は、エミッタ（トリウムを除く）を含有する高融点金属材料から構成し、その比抵抗（７７Ｋの温度で測定）は０．６５〜０．７７μΩ・ｃｍである。本体部３１および／または先端部３２の内部に形成された密閉空間３３内には、先端部３２に含有されたエミッタ濃度よりも高濃度のエミッタ（トリウムを除く）を含有する焼結体３４を埋設する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】