JP2022184023A - Discharge lamp and method of manufacturing electrode for discharge lamp - Google Patents

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Yusuke Hosoki
満博 内山
Mitsuhiro Uchiyama
宏 小平
Hiroshi Kodaira
昭芳 藤森
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Abstract

To provide an electrode capable of bringing about a desired heat dissipation effect.SOLUTION: In an electrode 30 of a discharge lamp 10, a constitution (hereinafter, this side surface part is referred to as a heat dissipation function part J), which comprises two heat dissipation functions, that is, a heat dissipation structure 40 composed of a groove 42 and a coating layer 44, is formed for a side surface 34S of a body part 34.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ショートアーク型放電ランプなどの放電ランプに関し、特に、電極の放熱に関する。 The present invention relates to discharge lamps, such as short arc discharge lamps, and more particularly to the heat dissipation of electrodes.

放電ランプは、点灯中に電極先端部が高温となり、タングステンなどの電極材料が溶融、蒸発し、放電管が黒化して、ランプ照度低下を招く。電極先端部を含めた電極の過熱を防ぐため、電極胴体部側面をネジ状や凹凸状の溝で表面積を大きくし、その溝の上に、タングステンなどの粉末あるいは金属酸化物を焼結させ、放熱層を形成する（特許文献１参照）。 When the discharge lamp is lit, the tip of the electrode reaches a high temperature, and the electrode material such as tungsten melts and evaporates, blackening the discharge tube, and lowering the illumination of the lamp. In order to prevent overheating of the electrode, including the tip of the electrode, the side surface of the electrode body is increased in surface area with threaded or uneven grooves, and powder such as tungsten or metal oxide is sintered on the groove, A heat dissipation layer is formed (see Patent Document 1).

特開２０００－３０６５４６号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-306546

電極表面に形成される溝については、電極表面積拡大を目的として溝形状（その浅さやピッチなど）が定められるが、溝形状によって放熱性能、すなわち放射率も変わる。一方、放熱層の放射率も、焼結させる金属酸化物などの素材によって相違し、溝との関係性を考慮することなく溝に放熱層を形成しても、放熱性能をより高めることができず、場合によっては、放熱効果を下げるおそれもある。 Regarding the grooves formed on the electrode surface, the groove shape (shallowness, pitch, etc.) is determined for the purpose of increasing the surface area of the electrode. On the other hand, the emissivity of the heat dissipation layer also differs depending on the material such as metal oxide to be sintered, and even if the heat dissipation layer is formed in the groove without considering the relationship with the groove, the heat dissipation performance can be further improved. However, in some cases, the heat dissipation effect may be lowered.

したがって、所望する放熱効果を得ることが可能な電極を構成することが求められる。 Therefore, it is required to construct an electrode capable of obtaining a desired heat dissipation effect.

本発明の一態様である放電ランプは、放電管と、放電管内に対向配置される一対の電極とを備え、少なくとも一方の電極が、少なくとも電極胴体部の側面において、電極素地表面より放射率の高い放熱構造を備える。そして、放熱構造の上に、放熱構造を設けた電極胴体部側面部分の放射率をより高めるコーティング層が形成されている。 A discharge lamp, which is one aspect of the present invention, comprises a discharge tube and a pair of electrodes disposed facing each other in the discharge tube, and at least one of the electrodes has a higher emissivity than the surface of the electrode base at least on the side surface of the electrode body. Equipped with a high heat dissipation structure. A coating layer is formed on the heat dissipation structure to further increase the emissivity of the side portion of the electrode body provided with the heat dissipation structure.

そして、放熱構造による放熱機能と、コーティング層による放熱機能とによる電極胴体部側面部分の放熱効果が、電極素材、放熱構造の特性、コーティング層の反射率などに基づいて、最も効果的に働くことを可能にするものである。このことは、２つの放熱機能に基づく電極胴体部側面部分の放射率を最も高くすることに繋がる。 The heat dissipation function of the heat dissipation structure and the heat dissipation function of the coating layer work most effectively on the side of the electrode body, based on the electrode material, the characteristics of the heat dissipation structure, the reflectance of the coating layer, etc. It enables This leads to maximizing the emissivity of the electrode body side portion based on the two heat dissipation functions.

このような放熱構造とコーティング層とを層状にした電極胴体部側面部分では、単にコーティング層の放熱性能を高めるためにコーティング面積を拡大するための溝形成による放熱効果では得られない放熱効果を得ることができる。 The side surface of the electrode body having such a layered heat dissipation structure and coating layer provides a heat dissipation effect that cannot be obtained simply by forming grooves for enlarging the coating area in order to improve the heat dissipation performance of the coating layer. be able to.

放熱構造としては、溝や凹凸形状、コーティング層など様々な構成が適用可能であり、例えば、電極胴体部の周方向または電極軸方向に沿った溝で構成され、コーティング層の放射率が、溝の放射率よりも大きくなるように構成されている。 As the heat dissipation structure, various configurations such as grooves, uneven shapes, and coating layers can be applied. is configured to be greater than the emissivity of

コーティング層としては、放射率の比較的高い素材から構成することが可能であり、電極素材や使用温度などに基づいて選択することができる。コーティング層は、少なくとも金属および／またはセラミックを含む素材から構成することができる。少なくとも電極素材と同じ種類の金属を含むコーティング層から成るように構成してもよい。放熱性能の向上を考慮すれば、例えば、少なくともジルコニウムおよび／またはタンタルなどから成るように構成可能であり、また、タングステンやモリブデンなどの電極の素材を含ませることも可能である。 The coating layer can be made of a material with a relatively high emissivity, and can be selected based on the electrode material, operating temperature, and the like. The coating layer can consist of a material containing at least metal and/or ceramic. It may comprise a coating layer containing at least the same kind of metal as the electrode material. Considering the improvement of heat dissipation performance, for example, it can be configured to be made of at least zirconium and/or tantalum, and it is also possible to include electrode materials such as tungsten and molybdenum.

放熱構造が、電極胴体部の周回りに沿った溝で構成される場合、放熱構造とコーティング層とを合わせた放射率が、以下の式で表されるときに０．８以上となるようにすることができる。

ε＝１／（１＋（Ｌ／Ｓ）×（１／ε0－１））

ただし、Ｌは、溝の形成領域の軸方向長さを示し、Ｓは、総断面長さを示す。ε0は、コーティング層の放射率を示す。また、Ｌ／Ｓは、０．９以下に定められる。 When the heat dissipation structure is composed of grooves along the circumference of the electrode body, the combined emissivity of the heat dissipation structure and the coating layer should be 0.8 or more when expressed by the following formula. can do.

ε=1/(1+(L/S)×(1/ε 0 −1))

However, L indicates the axial length of the groove formation region, and S indicates the total cross-sectional length. ε 0 denotes the emissivity of the coating layer. Also, L/S is set to 0.9 or less.

コーティング層の厚さ、溝の形状などは様々な構成を適用することが可能である。例えば、電極中心軸からコーティング層の層表面までの距離が、放熱構造を設けていない電極胴体部側面の電極中心軸からの距離よりも短くなるように、構成することができる。 Various configurations can be applied to the thickness of the coating layer, the shape of the groove, and the like. For example, the distance from the central axis of the electrode to the layer surface of the coating layer can be made shorter than the distance from the central axis of the electrode to the side surface of the electrode body, which is not provided with the heat dissipation structure.

電極の先端側テーパー部のテーパー表面には、コーティング層によって覆われていない非コーティング放熱構造を設けてもよい。あるいは、電極の胴体部側面において、放熱構造よりも電極支持棒側に、コーティング層によって覆われていない非コーティング放熱構造を設けてもよい。非コーティング放熱構造は、放熱構造と離れた箇所に適用することができる。 A non-coating heat dissipation structure that is not covered with a coating layer may be provided on the tapered surface of the distal tapered portion of the electrode. Alternatively, a non-coating heat dissipation structure that is not covered with a coating layer may be provided closer to the electrode supporting rod than the heat dissipation structure on the body side of the electrode. The non-coated heat dissipation structure can be applied at a remote location from the heat dissipation structure.

本発明の他の態様である放電ランプの製造方法は、柱状の胴体部と先端側テーパー部を有する電極を成形し、胴体部側面に対し、電極周方向に沿った溝を形成し、塗布によって、溝の放射率よりも大きい放射率のコーティング層を溝の上に形成することを特徴とする。 A method for manufacturing a discharge lamp, which is another aspect of the present invention, comprises forming an electrode having a columnar body portion and a tapered portion on the tip end side, forming grooves along the electrode circumferential direction on the side surface of the body portion, and applying A coating layer having an emissivity greater than that of the groove is formed on the groove.

本発明によれば、所望する放熱効果を得ることが可能な電極を構成することができる。 According to the present invention, it is possible to configure an electrode capable of obtaining a desired heat dissipation effect.

第１の実施形態である放電ランプの平面図である。1 is a plan view of a discharge lamp according to a first embodiment; FIG. 第１の実施形態の電極の概略的平面図である。1 is a schematic plan view of an electrode of the first embodiment; FIG. 溝の形状とコーティング層の放射率との相関関係のテーブルを示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a table of correlation between groove shape and emissivity of coating layer; 図４は、溝の形状を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing the shape of the groove. 第２の実施形態である放電ランプの電極の概略平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view of electrodes of a discharge lamp of a second embodiment;

ショートアーク型放電ランプ１０は、高輝度の光を出力可能な大型放電ランプであり、透明な石英ガラス製の略球状放電管（発光管）１２を備え、放電管１２内には、タングステン製の一対の電極２０、３０が対向（同軸）配置される。放電管１２の両側には、石英ガラス製の封止管１３Ａ、１３Ｂが放電管１２と連設し、一体的に形成されている。放電管１２内の放電空間ＤＳには、水銀とハロゲンやアルゴンガスなどの希ガスが封入されている。 The short-arc discharge lamp 10 is a large-sized discharge lamp capable of outputting high-intensity light, and includes a substantially spherical discharge tube (arc tube) 12 made of transparent quartz glass. A pair of electrodes 20 and 30 are arranged facing each other (coaxially). On both sides of the discharge tube 12, quartz glass sealing tubes 13A and 13B are connected to the discharge tube 12 and integrally formed. A discharge space DS in the discharge tube 12 is filled with mercury and a rare gas such as halogen or argon gas.

陰極である電極２０は、電極支持棒１７Ａによって支持されている。封止管１３Ａには、電極支持棒１７Ａが挿通されるガラス管（図示せず）と、外部電源と接続するリード棒１５Ａと、電極支持棒１７Ａとリード棒１５Ａを接続する金属箔１６Ａなどが封止されている。陽極である電極３０についても同様に、電極支持棒１７Ｂが挿通されるガラス管（図示せず）、金属箔１６Ｂ、リード棒１５Ｂなどのマウント部品が封止されている。また、封止管１３Ａ、１３Ｂの端部には、口金１９Ａ、１９Ｂがそれぞれ取り付けられている。 Electrode 20, which is a cathode, is supported by electrode support rod 17A. The sealing tube 13A includes a glass tube (not shown) through which the electrode support rod 17A is inserted, a lead rod 15A connected to an external power source, a metal foil 16A connecting the electrode support rod 17A and the lead rod 15A, and the like. Sealed. Similarly, for the electrode 30, which is the anode, mount parts such as a glass tube (not shown) through which the electrode support rod 17B is inserted, the metal foil 16B, and the lead rod 15B are sealed. In addition, caps 19A and 19B are attached to the ends of the sealing tubes 13A and 13B, respectively.

一対の電極２０、３０に電圧が印加されると、電極２０、３０の間でアーク放電が発生し、放電管１２の外部に向けて光が放射される。ここでは、１ｋＷ以上の電力が投入される。放電管１２から放射された光は、反射鏡（図示せず）によって所定方向へ導かれる。 When a voltage is applied to the pair of electrodes 20 , 30 , arc discharge is generated between the electrodes 20 , 30 and light is emitted outside the discharge tube 12 . Here, power of 1 kW or more is applied. Light emitted from the discharge tube 12 is guided in a predetermined direction by a reflecting mirror (not shown).

図２は、電極（陽極）３０の概略的平面図である。なお、電極（陰極）２０についても同様の構造にすることが可能である。 FIG. 2 is a schematic plan view of the electrode (anode) 30. FIG. The electrode (cathode) 20 can also have a similar structure.

電極３０は、電極先端面３２Ｔを有し、テーパー形状となる部分（以下、先端側テーパー部という）３２と、電極支持棒１７Ｂと繋がる柱状部分（以下、胴体部という）３４から構成されている。ここでは、電極３０が一体的に構成されているが、先端側テーパー部３２と胴体部３４とを、ＳＰＳなどの拡散接合によって接合し、電極３０を構成することも可能である。また、中間部材を介して接合することも可能である。電極３０は、例えばタングステンから構成されている。 The electrode 30 has an electrode distal end surface 32T and is composed of a tapered portion (hereinafter referred to as a distal tapered portion) 32 and a columnar portion (hereinafter referred to as a trunk portion) 34 connected to the electrode support rod 17B. . Although the electrode 30 is formed integrally here, it is also possible to form the electrode 30 by joining the tip side tapered portion 32 and the body portion 34 by diffusion bonding such as SPS. It is also possible to join via an intermediate member. The electrode 30 is made of tungsten, for example.

胴体部３４の側面３４Ｓには、放熱構造４０が設けられている（図２の斜線部参照）。放熱構造４０は、胴体部３４の素地表面３４Ｔ、すなわち特別な放熱構造をあえて採用していない表面と比べて放射率が高く、放熱性を高める機能をもつ。図２の拡大部に示すように、放熱構造４０は、ここでは周方向（電極軸周り）に沿った溝４２を所定ピッチで形成した構成となっている。溝４２は、例えばレーザや切削などによって形成可能である。 A heat dissipation structure 40 is provided on the side surface 34S of the body portion 34 (see the shaded area in FIG. 2). The heat dissipation structure 40 has a higher emissivity than the base surface 34T of the body portion 34, that is, the surface that does not have a special heat dissipation structure, and has a function of enhancing heat dissipation. As shown in the enlarged portion of FIG. 2, the heat dissipation structure 40 here has a configuration in which grooves 42 are formed at a predetermined pitch along the circumferential direction (around the electrode axis). The grooves 42 can be formed, for example, by laser or cutting.

そして、この放熱構造４０（溝４２）を設けた胴体部３４の側面３４Ｓに対し、コーティング層４４がその上に形成されている。コーティング層４４は、ここでは溝４２よりも放射率が高い成分が用いられている。例えば、コーティング層４４は、窒化ジルコニウムまたは炭化ジルコニウム、ジルコニウム化合物から成る。あるいは、窒化タンタルなどのタンタル系素材やアルミナなどのセラミック系素材を含む。また、コーティング層４４は、電極３０と同じ金属、すなわちタングステンやモリブデンを含有させてもよい。その他、チタンなどの金属系やその酸化物、ニッケルやクロムが添加された合金系など、使用温度に基づいて選択することができる。 A coating layer 44 is formed on the side surface 34S of the body portion 34 on which the heat dissipation structure 40 (groove 42) is provided. The coating layer 44 here uses a component with a higher emissivity than the grooves 42 . For example, coating layer 44 comprises zirconium nitride, zirconium carbide, or a zirconium compound. Alternatively, tantalum-based materials such as tantalum nitride and ceramic-based materials such as alumina are included. Also, the coating layer 44 may contain the same metal as the electrode 30, that is, tungsten or molybdenum. In addition, metals such as titanium, oxides thereof, and alloys to which nickel and chromium are added can be selected based on the operating temperature.

溝４２から構成される放熱構造４０、およびコーティング層４４という２つの放熱機能を備えた部分（以下、この側面部分を放熱機能部Ｊという）が、胴体部３４の側面３４Ｓの一部に対して形成されている。これは、従来のように、放熱される熱量をより多くするために電極表面面積を広げる目的で溝を形成し、溝を補助的な放熱構造として設けるのではなく、溝４２による放熱機能とコーティング層４４による放熱機能との組み合わせが、その放熱機能部Ｊにおいて最大限放熱機能を高める組み合わせによって構成されている。 A portion having two heat dissipation functions, namely, a heat dissipation structure 40 composed of grooves 42 and a coating layer 44 (hereinafter, this side portion is referred to as a heat dissipation function portion J), is attached to a portion of the side surface 34S of the body portion 34. formed. Unlike the prior art, in which the grooves are formed for the purpose of increasing the surface area of the electrode in order to increase the amount of heat to be dissipated, and the grooves are provided as an auxiliary heat dissipation structure, the grooves 42 provide the heat dissipation function and the coating. The combination with the heat dissipation function of the layer 44 is a combination that maximizes the heat dissipation function in the heat dissipation function portion J.

これにより、放熱性（放射率）が最大限高められ、電極温度上昇を抑制することができる。溝４２に対してコーティング層４４を形成するため、電極素地表面３４Ｔへのコーティングと比べて接触面積が大きくなり、コーティングの密着性を高めることができる。 As a result, heat dissipation (emissivity) is maximized, and an increase in electrode temperature can be suppressed. Since the coating layer 44 is formed on the grooves 42, the contact area becomes larger than when the electrode base surface 34T is coated, and the adhesion of the coating can be improved.

また、胴体部３４の側面３４Ｓに対して放熱機能部Ｊが設けられているため、アークやフレアに曝露されることが抑えられる。そのため、ランプ点灯による電極３０の温度上昇に対しても、コーティングが剥がれ、薄くなるのを抑制することができる。また、溝４２が放熱機能を備えているため、コーティングが剥がれ、薄くなったとしても、ある程度の放熱性を維持することが可能となる。 Further, since the heat dissipation function part J is provided on the side surface 34S of the body part 34, exposure to arcs and flares is suppressed. Therefore, even when the temperature of the electrode 30 rises due to lamp lighting, the coating can be prevented from peeling off and becoming thinner. Moreover, since the groove 42 has a heat dissipation function, even if the coating is peeled off and the thickness is reduced, heat dissipation can be maintained to some extent.

特に、図２に示すように、コーティング層４４で覆った溝４２の頂部４２Ｐの高さ、すなわち、電極軸Ｃから頂部４２Ｐ（層表面）までの距離は、胴体部３４の側面３４Ｓより電極中心側に位置する。溝４２の頂部４２Ｐが胴体部３４の側面３４Ｓよりも引っ込んだ位置にあることによって、アークやフレアによるコーティングの剥がれや薄くなるのを効果的に抑制することができる。 In particular, as shown in FIG. 2, the height of the top portion 42P of the groove 42 covered with the coating layer 44, that is, the distance from the electrode axis C to the top portion 42P (layer surface) is greater than the electrode center from the side surface 34S of the body portion 34. located on the side. Since the top 42P of the groove 42 is recessed from the side surface 34S of the body 34, peeling and thinning of the coating due to arc and flare can be effectively suppressed.

本実施形態では、溝４２とコーティング層４４とを組み合わせた放射率の算出式を適用することによって、溝４２の形状およびコーティング層４４の放熱性（放射率）とを適宜組み合わせ、胴体部３４の放熱性（放射率）を効果的に高めることができる。以下、これについて詳述する。 In this embodiment, by applying an emissivity calculation formula that combines the grooves 42 and the coating layer 44, the shape of the grooves 42 and the heat dissipation (emissivity) of the coating layer 44 are appropriately combined, and the body portion 34 Heat dissipation (emissivity) can be effectively improved. This will be described in detail below.

図３は、溝４２の形状とコーティング層４４の放射率との相関関係のテーブルを示した図である。図４は、溝の形状を示した図である。 FIG. 3 is a table showing the correlation between the shape of the groove 42 and the emissivity of the coating layer 44. As shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing the shape of the groove.

溝の形成された表面の放射率εは、以下の（１）式によって近似的に表すことができる。

ε＝１／（１＋（Ｌ／Ｓ）×（１／ε0－１）） ・・・（１）

ただし、Ｌは、溝の形成領域の軸方向（側面３４Ｓに沿った）長さを示し、Ｓは、溝断面図での溝に沿った全長（総断面長）を示す（図４参照）。 The emissivity ε of the grooved surface can be approximately represented by the following equation (1).

ε=1/(1+(L/S)×(1/ε 0 −1)) (1)

However, L represents the axial length (along the side surface 34S) of the groove formation region, and S represents the total length (total cross-sectional length) along the groove in the cross-sectional view of the groove (see FIG. 4).

Ｌ／Ｓの値は、溝ピッチと溝の数、すなわち溝形成範囲における溝深さ（斜面長さ）に関係する。Ｌ／Ｓの値が小さいほど、溝の深さ、ピッチ数が大きくなり、Ｌ／Ｓの値が１に近づくほど溝が浅く、ピッチ数も少なくなる。一方、ε0は、材料固有の放射率を表す。 The value of L/S is related to the groove pitch and the number of grooves, that is, the groove depth (slant surface length) in the groove forming range. The smaller the value of L/S, the greater the depth of the grooves and the number of pitches. ε 0 , on the other hand, represents the intrinsic emissivity of the material.

材料固有の放射率ε0を、コーティング層４４の放射率（ここでは、εcoatと表す）に置き換えることによって、放熱機能部Ｊの放射率εを導出している（ここでは、εgroove＋coatと表す）。ただし、コーティング層４４は溝４２の大きさ（深さ）と比べて非常に薄いため、その厚さを無視できるものとする。 By replacing the material-specific emissivity ε0 with the emissivity of the coating layer 44 (here, expressed as εcoat), the emissivity ε of the heat dissipation function part J is derived (here, expressed as εgroove+coat). However, since the coating layer 44 is very thin compared to the size (depth) of the groove 42, its thickness can be ignored.

図３には、コーティング層４４の放射率εcoatと溝４２のＬ／Ｓとの組み合わせから導出される、放熱機能部Ｊの放射率εgroove＋coatを示している。例えば、コーティング層４４の放射率εcoatが０．８、Ｌ／Ｓ値が０．３５となる溝４２を形成した場合、放熱機能部Ｊの放射率εgroove＋coatは、０．９２となる。また、コーティング層４４の放射率εcoatが０．５、Ｌ／Ｓの値が０．２となる溝４２を形成した場合、放熱機能部の放射率εgroove＋coatは、０．８３となる。 FIG. 3 shows the emissivity .epsilon.groove+coat of the heat dissipation function portion J derived from the combination of the emissivity .epsilon.coat of the coating layer 44 and the L/S of the groove 42. In FIG. For example, when the groove 42 is formed such that the emissivity εcoat of the coating layer 44 is 0.8 and the L/S value is 0.35, the emissivity εgroove+coat of the heat dissipation function portion J is 0.92. Further, when the groove 42 is formed such that the emissivity εcoat of the coating layer 44 is 0.5 and the value of L/S is 0.2, the emissivity εgroove+coat of the heat dissipation function portion is 0.83.

ここでは、放熱機能部Ｊの放射率εgroove＋coatが０．８以上となるように、Ｌ／Ｓおよびコーティング層４４の放射率εcoatが定められている。ただし、溝４２が粗面と同様な凹凸形状とならないように、周方向に沿った溝４２のＬ／Ｓは、０．９以下に定められる。０．８は、例えば電極素材となるタングステンの放射率０．４に基づいて定められている。 Here, the emissivity εcoat of the L/S and the coating layer 44 is determined so that the emissivity εgroove+coat of the heat dissipation function part J is 0.8 or more. However, the L/S of the groove 42 along the circumferential direction is set to 0.9 or less so that the groove 42 does not have an uneven shape similar to the rough surface. 0.8 is determined, for example, based on the emissivity of tungsten, which is an electrode material, which is 0.4.

このような溝４２およびコーティング層４４の２つの放熱機能を備えた部分の放射率εgroove＋coatを、上記（１）式を用いて導出することにより、コーティング層４４の成分、および溝４２の形状を、所望する放射率となるように自在に選択することが可能となる。例えば、より放熱性の高い成分、形状を採用し、胴体部３４の放射率を効果的（協働的）に高めることができる。特に、コーティング層４４の放射率を溝４２の放射率より高く定めることにより、コーティング層４４の放熱機能を主とし、溝４２の放熱機能を従とする放熱機能部Ｊを構成することができる。 By deriving the emissivity εgroove+coat of the portion of the groove 42 and the coating layer 44 provided with two heat dissipation functions using the above equation (1), the components of the coating layer 44 and the shape of the groove 42 can be determined as follows: A desired emissivity can be freely selected. For example, the emissivity of the body portion 34 can be effectively (cooperatively) increased by using components and shapes with higher heat dissipation. In particular, by setting the emissivity of the coating layer 44 higher than the emissivity of the grooves 42, it is possible to configure the heat dissipation function part J having the heat dissipation function of the coating layer 44 as the main function and the heat dissipation function of the grooves 42 as the secondary function.

例えば、放射率の高いコーティング層４４を用いた場合、０．８以上を満たすＬ／Ｓの値は幅広く、選択できる溝４２の形状が多くなる。組み合わせを最適化できるため、Ｌ／Ｓを大きくしても、すなわち溝４２を浅く形成しても高い放射率を維持することができる。また、溝４２が浅い場合、コーティング層４４を溝４２の奥まで塗布（付着）させることが容易になる。 For example, when a coating layer 44 with a high emissivity is used, the value of L/S that satisfies 0.8 or more is wide, and there are many shapes of grooves 42 that can be selected. Since the combination can be optimized, high emissivity can be maintained even if L/S is increased, that is, even if the groove 42 is formed shallow. Further, when the groove 42 is shallow, it becomes easy to apply (adhere) the coating layer 44 to the depth of the groove 42 .

溝４２のＬ／Ｓの値によっては、コーティング層４４の選択を誤ると、そのコーティング層４４の放射率と大差のない放射率しか得ることができず、十分な放熱効果が得られない。しかしながら、図３のテーブルを参照することにより、様々な溝形状（Ｌ／Ｓの値）に対しても、放射率εgroove＋coatを高く維持することができる。 Depending on the L/S value of the grooves 42, if the coating layer 44 is selected incorrectly, only the emissivity of the coating layer 44 can be obtained, and a sufficient heat dissipation effect cannot be obtained. However, by referring to the table in FIG. 3, it is possible to maintain a high emissivity εgroove+coat for various groove shapes (values of L/S).

このような放熱機能部Ｊを設けた胴体部３４に対し、先端側テーパー部３２のテーパー側面（表面）３２Ｓには、溝のみを形成し、その上にコーティング層を形成しない放熱構造（非コーティング放熱構造）５０が設けられている。 With respect to the body portion 34 provided with such a heat dissipation function portion J, only grooves are formed on the tapered side surface (surface) 32S of the tip side taper portion 32, and a heat dissipation structure (non-coating structure) in which no coating layer is formed thereon. A heat dissipation structure) 50 is provided.

ランプ点灯中、テーパー側面３２Ｓはアークやフレアに曝露されるため、コーティング層を仮に設けると、コーティングの剥がれなどが生じる可能性があるが、そのようなコーティング層を設けないため、放電管１２内がコーティングの成分で汚れるのを抑制することができる。また、溝４２の放射率が高くなるようにＬ／Ｓを定めることで、電極３０全体の放熱性をより一層高めることができる。 Since the tapered side surface 32S is exposed to arcs and flares during lamp operation, if a coating layer is provided, the coating may peel off. can be prevented from being contaminated by coating components. Also, by setting L/S so that the emissivity of the groove 42 is high, the heat dissipation of the electrode 30 as a whole can be further enhanced.

一方で、放熱構造４０と放熱構造５０との間には、電極素地面から成る側面部分３３が設けられて、隣接することなく互いに離れている。このような側面部分３３を設けることにより、ランプ点灯中、アークやフレアがコーティング層のある放熱機能部へ移動するのを抑制することができる。そして、先端側テーパー部３２と胴体部３４との境界部３３Ｐが丸みを帯びているため、異常放電の発生および異常放電による過熱からコーティング層４４を保護することができる。 On the other hand, between the heat dissipation structure 40 and the heat dissipation structure 50, a side portion 33 consisting of an electrode base surface is provided so as to be separated from each other without adjoining each other. By providing such a side portion 33, it is possible to suppress the movement of an arc or flare to the heat dissipation function portion having the coating layer during lamp operation. Further, since the boundary portion 33P between the tip side tapered portion 32 and the body portion 34 is rounded, the coating layer 44 can be protected from the occurrence of abnormal discharge and overheating due to the abnormal discharge.

このような放電ランプの電極３０は、以下のように製造することができる。まず、柱状の胴体部と先端側テーパー部を有する電極を成形し、胴体部側面に対し、レーザや切削などの加工によって周方向に沿った溝を形成する。そして、塗布によってコーティング層を溝の上に形成する。このとき、コーティング層の放射率を溝の放射率より高く定めることにより、放射率の高い放熱機能部を構成することができる。なお、塗布はスプレーの他、蒸着、スパッタ、ＣＶＤなどの既知の手段が採用され、均質に塗布できればよい。塗布したコーティングは、炉（加熱装置）やレーザによって焼結させてもよい。 The electrode 30 of such a discharge lamp can be manufactured as follows. First, an electrode having a columnar body portion and a tapered portion on the tip side is formed, and grooves along the circumferential direction are formed on the side surface of the body portion by processing such as laser or cutting. Then, a coating layer is formed on the grooves by coating. At this time, by setting the emissivity of the coating layer to be higher than the emissivity of the groove, it is possible to form a heat dissipation function section having a high emissivity. In addition to spraying, known means such as vapor deposition, sputtering, CVD, etc. may be employed as long as uniform coating is possible. The applied coating may be sintered by a furnace (heating device) or laser.

次に、図５を用いて、第２の実施形態である放電ランプについて説明する。第２の実施形態では、溝から構成される放熱構造の上にコーティング層を重ねた放熱機能部が、先端側テーパー部と胴体部に形成される一方、溝のみ形成した放熱構造が、電極支持棒側に設けられている。 Next, a discharge lamp according to a second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the heat dissipating function part, in which the coating layer is superimposed on the heat dissipating structure composed of grooves, is formed on the tip end side tapered part and the body part, while the heat dissipating structure formed only by the grooves serves as the electrode support. located on the bar side.

図５は、第２の実施形態である放電ランプの電極の概略的平面図である。陽極３０’は、先端側テーパー部３２と胴体部３４とを備える。溝から成る放熱構造４０’の上にコーティング層４４’が形成された放熱機能部Ｊは、胴体部３４の途中から先端側テーパー部３２に跨って連続的に形成されている。一方、胴体部３４の側面３４Ｓには、放熱機能部Ｊよりも電極支持棒１７Ｂ側に、周方向に沿った溝のみから構成される放熱構造５０’（非コーティング放熱構造）が設けられている。 FIG. 5 is a schematic plan view of the electrodes of the discharge lamp of the second embodiment. Anode 30 ′ comprises a distal taper 32 and a body 34 . A heat dissipating function portion J having a coating layer 44 ′ formed on a heat dissipating structure 40 ′ composed of grooves is formed continuously from the middle of the body portion 34 to the tip side tapered portion 32 . On the other hand, the side surface 34S of the body portion 34 is provided with a heat dissipation structure 50' (uncoated heat dissipation structure) composed only of grooves along the circumferential direction, closer to the electrode support rod 17B than the heat dissipation function portion J. .

例えば、ランプ低出力や電極サイズ小型などの理由によって、先端側テーパー部３２に形成されたコーティング層４４’が、アークやフレアなどによっても剥がれたり消失したりするのを抑えることができる場合がある。そのため、胴体部３４とともに先端側テーパー部３２にもコーティング層４４’を形成することにより、放熱性を高めることができる。なお、第１の実施形態と同様、コーティング層４４’を形成した放熱構造４０’と放熱構造５０’との間に、電極素地面の領域を設けてもよい。 For example, due to reasons such as low lamp output and small electrode size, the coating layer 44' formed on the tip side tapered portion 32 may be prevented from peeling off or disappearing due to arcs, flares, or the like. . Therefore, by forming the coating layer 44' not only on the body portion 34 but also on the tip side taper portion 32, heat dissipation can be enhanced. As in the first embodiment, an electrode base surface area may be provided between the heat dissipation structure 40' having the coating layer 44' and the heat dissipation structure 50'.

第１、第２の実施形態では、周方向に沿った溝によって放熱構造を構成しているが、電極軸方向に沿った溝で構成してもよい。また、溝以外の放熱構造を採用してもよい。例えば、サンドブラストなどによる梨地粗面や、黒化抑制体を放熱構造として構成することができる。黒化抑制を主目的とするならば黒化抑制体を採用し、放熱性向上を求めるならば溝を構成すればよい。低コストを求めるならば梨地粗面を採用することが可能である。電極形状、電極素材、切削などの加工容易性などに応じて放熱構造を定めればよい。 In the first and second embodiments, the grooves along the circumferential direction form the heat dissipation structure, but the grooves may form the grooves along the axial direction of the electrode. Also, a heat dissipation structure other than the groove may be employed. For example, a satin-finished rough surface by sandblasting or the like, or a blackening suppressor can be configured as a heat dissipation structure. If the main purpose is to suppress blackening, a blackening suppressor may be employed, and if an improvement in heat dissipation is desired, grooves may be formed. If low cost is desired, it is possible to adopt a satin rough surface. The heat dissipation structure may be determined according to the shape of the electrode, the material of the electrode, ease of processing such as cutting, and the like.

また、放熱構造の上に形成されるコーティング層の剥がれを防止するために、素材の異なるコーティング層を放熱構造として構成することも可能である。すなわち、コーティング層（放熱構造）にコーティング層を重ねることができる。 In addition, in order to prevent the coating layer formed on the heat dissipation structure from peeling off, it is possible to configure the heat dissipation structure with a coating layer made of a different material. That is, the coating layer can be overlaid on the coating layer (heat dissipation structure).

１０ 放電ランプ
３０ 電極
４０ 放熱構造
４２ 溝
４４ コーティング層
５０ 放熱構造（非コーティング放熱構造） REFERENCE SIGNS LIST 10 discharge lamp 30 electrode 40 heat dissipation structure 42 groove 44 coating layer 50 heat dissipation structure (non-coating heat dissipation structure)

Claims (11)

放電管と、
前記放電管内に対向配置される一対の電極とを備え、
少なくとも一方の電極が、少なくとも電極胴体部の側面において、電極素地表面より放射率の高い放熱構造を備え、前記放熱構造の上に、前記放熱構造を設けた電極胴体部側面部分の放射率をより高めるコーティング層が形成されていることを特徴とする放電ランプ。 a discharge tube;
A pair of electrodes arranged oppositely in the discharge tube,
At least one of the electrodes is provided with a heat dissipation structure having a higher emissivity than the surface of the electrode base at least on the side surface of the electrode body, and the side of the electrode body provided with the heat dissipation structure on the heat dissipation structure has a higher emissivity. A discharge lamp, characterized in that it is provided with an enhancing coating layer. 前記放熱構造が、電極胴体部の周方向または電極軸方向に沿った溝で構成され、
前記コーティング層の放射率が、前記溝の放射率よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。 The heat dissipation structure is composed of a groove along the circumferential direction of the electrode body or the electrode axial direction,
2. The discharge lamp of claim 1, wherein the emissivity of the coating layer is greater than that of the groove. 前記放熱構造が、電極胴体部の周回りに沿った溝で構成され、
前記放熱構造と前記コーティング層とを合わせた放射率が、以下の式で表されるときに０．８以上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。

ε＝１／（１＋（Ｌ／Ｓ）×（１／ε0－１））

ただし、Ｌは、溝の形成領域の軸方向長さを示し、Ｓは、総断面長さを示す。ε0は、コーティング層の放射率を示す。また、Ｌ／Ｓは、０．９以下に定められる。 The heat dissipation structure is composed of a groove along the circumference of the electrode body,
3. The discharge lamp according to claim 1, wherein the combined emissivity of said heat radiation structure and said coating layer is 0.8 or more when expressed by the following formula.

ε=1/(1+(L/S)×(1/ε 0 −1))

However, L indicates the axial length of the groove formation region, and S indicates the total cross-sectional length. ε 0 denotes the emissivity of the coating layer. Also, L/S is set to 0.9 or less. 電極中心軸から前記コーティング層の層表面までの距離が、前記放熱構造を設けていない電極胴体部側面の電極中心軸からの距離よりも短いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の放電ランプ。 4. The distance from the central axis of the electrode to the layer surface of the coating layer is shorter than the distance from the central axis of the electrode to the side surface of the electrode body portion where the heat dissipation structure is not provided. Discharge lamp as described. 前記電極の先端側テーパー部のテーパー表面において、前記コーティング層によって覆われていない非コーティング放熱構造を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放電ランプ。 5. The discharge lamp according to any one of claims 1 to 4, further comprising a non-coating heat dissipation structure that is not covered with the coating layer on the tapered surface of the tapered portion on the distal end side of the electrode. 前記電極の胴体部側面において、前記放熱構造よりも電極支持棒側に、コーティング層によって覆われていない非コーティング放熱構造を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放電ランプ。 5. The discharge lamp according to any one of claims 1 to 4, further comprising an uncoated heat dissipation structure that is not covered with a coating layer, on the side of the body portion of the electrode, closer to the electrode supporting rod than the heat dissipation structure. . 前記非コーティング放熱構造が、前記放熱構造と離れていることを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載の放電ランプ。 7. A discharge lamp as claimed in any one of claims 5 or 6, characterized in that the non-coated heat dissipation structure is separate from the heat dissipation structure. 前記コーティング層が、少なくとも金属および／またはセラミックを含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の放電ランプ。 8. Discharge lamp according to any one of the preceding claims, characterized in that the coating layer comprises at least metal and/or ceramic. 前記コーティング層が、少なくとも電極素材と同じ種類の金属を含むコーティング層から成ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の放電ランプ。 9. A discharge lamp according to any one of claims 1 to 8, characterized in that said coating layer comprises a coating layer containing at least the same kind of metal as that of the electrode material. 前記コーティング層が、少なくともジルコニウムおよび／またはタンタルを含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の放電ランプ。 10. Discharge lamp according to any one of the preceding claims, characterized in that the coating layer comprises at least zirconium and/or tantalum. 柱状の胴体部と先端側テーパー部を有する電極を成形し、
胴体部側面に対し、電極周方向に沿った溝を形成し、
塗布によって、前記溝の放射率よりも大きい放射率のコーティング層を前記溝の上に形成する
ことを特徴とする放電ランプ用電極の製造方法。 Forming an electrode having a columnar body and a taper on the tip side,
A groove is formed along the circumferential direction of the electrode on the side surface of the body,
A method of manufacturing an electrode for a discharge lamp, wherein a coating layer having an emissivity higher than that of the groove is formed on the groove by coating.
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