JP3152134B2 - Discharge lamp electrode and method of manufacturing the same - Google Patents
Discharge lamp electrode and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、光化学産業分
野、半導体デバイスの製造分野、照明分野などで使用す
る放電ランプの電極に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge lamp electrode used in the photochemical industry, semiconductor device manufacturing field, lighting field and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】放電ランプは、石英ガラスの容器の中に
陽極と陰極が対向配置して、水銀、キセノン、アルゴン
などが必要に応じて封入されてなり、電極間に生じるア
ーク放電によって発光する。このような放電ランプを、
長時間にわたって安定点灯させるためには、第１に点灯
時間の経過とともに生じる電極先端のアーク放出部分の
変形をできるだけ少なくさせて、第２に石英ガラスの内
面を汚すことなく、さらに、電極間に生じるアークを常
に安定させることが必要である。このうち、電極の変形
は、ランプ点灯中の高温条件下で電極自体が磨耗するこ
とで起こることが多く、磨耗が起こると、電極の構成物
が発光管内面に汚れとなり、また、アークも変動させて
しまう。つまり、長時間にわたって安定点灯させる上記
３つの要件のうち電極の磨耗が原因として大きく、磨耗
によって他の２つの現象が派生しているといえる。2. Description of the Related Art In a discharge lamp, an anode and a cathode are opposed to each other in a quartz glass container, and mercury, xenon, argon and the like are sealed as required, and light is emitted by arc discharge generated between the electrodes. . Such a discharge lamp,
In order to stably light the lamp for a long time, first, the deformation of the arc discharge portion at the tip of the electrode, which occurs with the passage of the lighting time, is reduced as much as possible. It is necessary to stabilize the resulting arc at all times. Of these, the deformation of the electrode is often caused by the electrode itself being worn under the high temperature conditions during lamp operation, and when worn, the components of the electrode become dirty on the inner surface of the arc tube and the arc fluctuates. Let me do it. In other words, it can be said that of the above three requirements for stable lighting for a long period of time, the wear is the cause of the electrode, and the other two phenomena are caused by the wear.
【０００３】一般に、放電ランプの電極の先端形状は、
陰極は電子放射を容易にするべく急峻な円錐形状をな
し、一方、陽極は放射された電子を受けやすくするため
ほぼ平坦に近い形状をなす。そして、例えば、約５mm程
度の間隙をもって配置されている。また、放電ランプ
は、点灯中に高温となる陽極を下方に垂直点灯する場合
が多く、この場合、陰極の先端は陽極側から輻射熱、対
流熱として多大な熱を受けることになり、これにより、
熔融を招いて磨耗化を進める原因となる。特に、陰極先
端は、前述のごとく、急峻な円錐形状をしているので、
その熱容量は小さいものであり先端部で受けた熱を容易
に後端部に伝達することができない。また、先端部のみ
ならず円錐形の側面部からも熱を受けてしまい磨耗化を
より一層進めることになる。このような問題に対処すべ
く、陰極の先端を陽極と同じように、ほぼ平坦状、ある
いは、限りなく平坦に近くして熱容量が大きく耐熱性が
あるものにできるが、電子の放射という観点からは好ま
しくない。Generally, the shape of the tip of an electrode of a discharge lamp is
The cathode has a sharp conical shape to facilitate electron emission, while the anode has a nearly flat shape to facilitate the emitted electrons. For example, they are arranged with a gap of about 5 mm. In addition, the discharge lamp often vertically lights the anode which becomes high in temperature during lighting, and in this case, the tip of the cathode receives radiant heat from the anode side, which receives a large amount of heat as convection heat, thereby
It causes melting and promotes abrasion. In particular, since the cathode tip has a steep conical shape as described above,
The heat capacity is small, and the heat received at the front end cannot be easily transmitted to the rear end. In addition, heat is received not only from the tip but also from the side surface of the cone, and the wear is further promoted. To cope with this problem, the tip of the cathode can be made almost flat, or almost flat, as in the case of the anode, so that the heat capacity is large and the heat resistance is high. Is not preferred.
【０００４】ここで、陰極は、一般には、タングステン
の中に電子放射性物質としてトリヤ(ThO2)を含有したも
のが用いられる。このトリヤ含有型の電極は、動作温度
が、例えば、2500℃程度の高いものであり、この高温に
よって磨耗を招いてしまう。つまり、陰極から電子を放
射するために高い温度を必要として、その温度自体で陰
極の磨耗を導いてしまうことになる。また、陰極は高温
条件下にさらされると、単結晶構造と変化してしまい、
陰極後端部から先端部への電子放射性物質（トリヤ）の
供給が不十分となり、この結果アーク放電に影響を与え
てしまう。このようなことが起こると、アークの輝点位
置が変動して、ランプからの放射光量が減少して、さら
には、アーク放電の輝点を中心に設計した光学系の集光
効率の低下も招く。Here, as the cathode, generally, a material containing tungsten (ThO 2 ) as an electron-emitting substance in tungsten is used. This trier-containing electrode has an operating temperature as high as, for example, about 2500 ° C., and the high temperature causes wear. That is, a high temperature is required to emit electrons from the cathode, and the temperature itself leads to the wear of the cathode. Also, when the cathode is exposed to high temperature conditions, it changes to a single crystal structure,
The supply of the electron-emitting substance (trier) from the rear end portion of the cathode to the front end portion becomes insufficient, thereby affecting the arc discharge. When this occurs, the position of the bright spot of the arc fluctuates, the amount of radiation from the lamp decreases, and the light collection efficiency of the optical system designed around the bright spot of the arc discharge also decreases. Invite.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明が解
決しようとする課題は、磨耗の少ない放電ランプ用電極
を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electrode for a discharge lamp which causes less wear.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明にかかる放電ラ
ンプ用電極は、電子放射性物質と高融点金属粉末の混合
物が、先端が略円錐形状をした筒状の基体金属の、この
略円錐形状に対応して先端が略円錐形状に形成された中
空部に加圧挿入され、前記混合物の後方側には、前記基
体金属の筒内に電流供給用芯線が挿入されてなり、前記
混合物は、前記基体金属における略円錐形状の先端部に
おいてのみ、露出してなることを特徴とする。さらに、
電子放射性物質には、従来のトリヤ含有型の電極に比べ
て約１０００℃低い動作温度を持つものがよく、具体的
には主成分がアルカリ土類金属酸化物であることを特徴
とする。さらに、前記電子放射性物質と高融点金属粉末
の混合物の後方には、電流供給用芯線との間に、前記電
子放射性物質を還元作用する金属粉末を含む物質が加圧
挿入されてなることを特徴とする電子放射性物質と高融
点金属粉末の混合物が、先端が略円錐形状をした筒状の
基体金属の中に加圧挿入されてなり当該基体金属におけ
る略円錐形状の先端部においてのみ、前記混合物が露出
してなることを特徴とする。Means for Solving the Problems] discharge lamp electrode according to the present invention, a mixture of emissive material and refractory metal powder, the tip of a cylindrical base metal having a substantially conical shape, this
The tip is formed in a substantially conical shape corresponding to the substantially conical shape
The mixture is pressurized into the empty space , and the base
Current supply wire is inserted into the cylinder body metal, wherein
The mixture is applied to the substantially conical tip of the base metal.
, And is exposed only when further,
The electron-emitting substance preferably has an operating temperature lower by about 1000 ° C. than that of a conventional trier-containing electrode, and is characterized in that its main component is an alkaline earth metal oxide. Further, the electron-emitting substance and the refractory metal powder
Behind the mixture of, between the current supply core wire, a material containing a metal powder that reduces the electron-emitting substance is inserted under pressure, the electron-emitting substance and the high melting point metal powder The mixture is inserted under pressure into a cylindrical base metal having a substantially conical tip, and the base metal
The mixture is exposed only at the substantially conical tip .
【０００７】この発明にかかる放電ランプ用電極の製造
方法は、略棒状の金属に穴加工を施すことで有底筒状の
基体金属を形成する工程と、前記基体金属の底部を面取
り加工することで先端を略円錐形状にする工程と、当該
基体金属の内部に電子放射性物質と高融点金属粉末の混
合物を加圧挿入する工程よりなることを特徴とする。さ
らに、基体金属の内部に電子放射性物質と高融点金属粉
末の混合物を加圧挿入する工程の後に、さらに、電子放
射性物質を還元作用する金属粉末を加圧挿入する工程
と、還元された電子放射性物質が電流供給用芯線挿入穴
の隙間から拡散蒸発することを防ぐ蓋部材を加圧挿入す
る工程よりなることを特徴とする。A method of manufacturing an electrode for a discharge lamp according to the present invention comprises the steps of forming a bottomed cylindrical base metal by forming a hole in a substantially rod-shaped metal, and chamfering the bottom of the base metal. And a step of press-inserting a mixture of an electron-emitting substance and a high melting point metal powder into the base metal under pressure. Further, after the step of press-inserting the mixture of the electron-emitting substance and the high melting point metal powder inside the base metal, further, the step of press-inserting a metal powder for reducing the electron-emitting substance, The method is characterized by comprising a step of press-inserting a lid member for preventing a substance from diffusing and evaporating from a gap of the current supply core wire insertion hole.
【０００８】[0008]
【作用】この発明では、放電ランプの電極、特に陰極
が、基体金属によってその内部の混合物を先端部を除い
て全体を覆いつくすように構成しているので、ランプ点
灯中の高温によって、陰極自体が磨耗変形することは実
質的にはありえない。さらに、電子放射性物質を含む混
合物は、基体金属の、先端が略円錐形状に形成された中
空部に加圧挿入されて、基体金属によって保護されてい
るので、直接的に熱の影響を受けることが少なく、単結
晶化も防止できる。つまり、長時間にわたって電子放射
性物質の供給を安定して行うことが可能になる。According to the present invention, since the electrode of the discharge lamp, particularly the cathode, is constituted so as to cover the entire mixture except for the tip portion with the base metal, the cathode itself is not affected by the high temperature during lamp operation. It is practically impossible to cause wear deformation. Furthermore, the mixture containing the electron-emitting substance has a substantially conical shape at the tip of the base metal.
Since it is press-inserted into the cavity and protected by the base metal, it is not directly affected by heat, and single crystallization can be prevented. That is, it is possible to stably supply the electron-emitting substance for a long time.
【０００９】[0009]
【実施例】図１は、この発明にかかる電極を使用した放
電ランプの全体図を示す。石英ガラスからなる放電ラン
プ１０の中央には略球状の発光部１２と、その両端に封
止部１３が形成される。発光部１２の内部には水銀、キ
セノン、アルゴンなどが封入され、かつ、陰極２と陽極
３が対向配置されてなる。このような放電ランプ１０に
は、例えば、定格電圧３０Ｖ、定格電力２ＫＷで点灯す
る水銀ランプが使われる。図２は陰極２の拡大図を示
す。陰極の基体を構成する基体金属２１は、その内部に
略円筒状の中空部を有してなり、その中空部に電子放射
性物質と高融点金属粉末の混合物２２が圧入され、中空
部の封止部側には電流供給用の芯線２３が挿入されてな
る。基体金属２１の中空部内面には、焼結工程を終え
て、内部に固着した混合物２２に対する移動防止用凹凸
２４が形成されている。基体金属２１は、混合物２２を
内部に包含してなり、その先端部においてのみが混合物
２２が外部に露出され、その他の部分は発光空間に露出
しないで保護されるように混合物２２の外部を覆い尽く
している。FIG. 1 is an overall view of a discharge lamp using an electrode according to the present invention. A substantially spherical light emitting portion 12 is formed at the center of the discharge lamp 10 made of quartz glass, and sealing portions 13 are formed at both ends thereof. Mercury, xenon, argon, and the like are sealed inside the light emitting unit 12, and the cathode 2 and the anode 3 are arranged to face each other. As such a discharge lamp 10, for example, a mercury lamp that is operated at a rated voltage of 30 V and a rated power of 2 kW is used. FIG. 2 shows an enlarged view of the cathode 2. The base metal 21 constituting the base of the cathode has a substantially cylindrical hollow portion inside, and a mixture 22 of an electron-emitting substance and a high melting point metal powder is press-fitted into the hollow portion to seal the hollow portion. A core wire 23 for current supply is inserted into the section side. On the inner surface of the hollow portion of the base metal 21, irregularities 24 for preventing movement of the mixture 22 adhered inside after the sintering step are formed. The base metal 21 includes the mixture 22 inside, and covers the outside of the mixture 22 so that the mixture 22 is exposed to the outside only at its tip and the other parts are protected without being exposed to the light emitting space. Running out.
【００１０】ここで、基体金属２１は、ランプ点灯中に
高温に耐えられるだけの融点の高いものであって、切削
加工を行い易いものが適用される。このような条件を満
たした金属としてタングステン(W) 、モリブデン(Mo)、
タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)などが該当するが、この中で
もタングステンは最も好適な材料といえる。基体金属２
１の先端開口部、すなわち、混合物２２が外部に露出す
る部分の大きさは、例えば、φ1.0 mm〜φ2.0mm であ
る。Here, as the base metal 21, a metal having a high melting point enough to withstand high temperatures during lamp operation and easy to perform cutting is applied. Tungsten (W), molybdenum (Mo),
Tantalum (Ta), niobium (Nb) and the like are applicable, and among these, tungsten can be said to be the most suitable material. Base metal 2
The size of the opening at the tip, that is, the portion where the mixture 22 is exposed to the outside is, for example, φ1.0 mm to φ2.0 mm.
【００１１】ここで、電子放射性物質には、ストロンチ
ウム(Sr)、バリウム(Ba)、カルシウム(Ca)などのアルカ
リ土類金属の酸化物を主成分としたものが適用される。
これは電極自体の磨耗を防止するためには、できるだけ
低い温度で機能するものが好ましいからである。アルカ
リ土類金属の酸化物を主成分としたものは、例えば、Ba
(1.8) Sr(0.2)Ca(1.0) WO3(1.0)などが適用される。し
かし、必ずしもアルカリ土類金属金属を主成分にする必
要はなく、これ以外の物質、例えば、ランタン(La)、イ
ットリウム(Y) 、セリウム(Ce)の酸化物、あるいは、こ
れらを含む混合物を必要に応じて電子放射性物質として
使うこともできる。Here, as the electron-emitting substance, a substance mainly containing an oxide of an alkaline earth metal such as strontium (Sr), barium (Ba), and calcium (Ca) is applied.
This is because those that function at the lowest possible temperature are preferable in order to prevent wear of the electrodes themselves. Those containing an alkaline earth metal oxide as a main component include, for example, Ba
(1.8) Sr (0.2) Ca (1.0) WO 3 (1.0) or the like is applied. However, it is not always necessary to use an alkaline earth metal as a main component, and other substances such as lanthanum (La), yttrium (Y), cerium (Ce) oxide, or a mixture containing these are necessary. Can be used as an electron-emitting substance according to the requirements.
【００１２】ここで、電子放射性物質と一緒に混合され
る金属粉末として高融点の金属が適用される。これは、
融点が低ければランプ点灯中において蒸発して黒化する
からであり、例えば、タングステンの粉末が使われる。Here, a high melting point metal is used as the metal powder mixed with the electron-emitting substance. this is,
This is because if the melting point is low, it evaporates and turns black during lamp operation, and for example, tungsten powder is used.
【００１３】ここで、電流供給用の芯線２３は、その先
端に取り付けられた基体金属２１を重量的に保持するこ
とができて、かつ、良好に電流を供給できるだけの材
質、太さのある材料が適用される。このような条件を満
たすものとして、例えば、タングステンやモリブデンを
使用でき、例えば、φ4.0 mm〜φ8.0 mmのものが使われ
る。Here, the core wire 23 for current supply is capable of holding the base metal 21 attached to the end thereof in weight, and is of a material and a thickness sufficient to supply current well. Is applied. For satisfying such conditions, for example, tungsten or molybdenum can be used. For example, those having φ4.0 mm to φ8.0 mm are used.
【００１４】次に、この電極の製造方法について説明す
る。図３（ａ）に示すごとく、塊状かつ棒状である金属
タングステン３０に旋盤などの工作機械を使って所望の
穴加工を施し、前述の中空部を形成する。かかる穴形状
は、その内部に電子放射性物質を混入することを目的と
したものであって、側面には前述の抜け防止用凹凸を設
けるとともに、先端は円錐形状に対応した構造を形成す
る。尚、この状態においては円錐形状の先端部は外部空
間には貫通することなく有底状態としておく。次に、図
３（ｂ）に示すように、電子放射性物質とタングステン
の金属粉末の混合物２２を前述の中空部に加圧挿入す
る。かかる混合物は電子放射性物質とタングステンの金
属粉末を適当な方法で混ぜ合わせたものであって、この
混合物を粉状の状態で穴加工を施した中空部に流しこ
み、押し込むような形で加圧挿入するとともに、その
後、例えば、約1600℃〜1900℃の高温状態の真空焼結炉
の中で焼成される。この状態から金属タングステン３０
の先端を円錐形状にするべく不要部分３１を面取りのよ
うに切削加工で削除する。また、混合物２２の先端部が
外部空間に露出するための電子放出部３２を形成するた
めに同様に不要部分が切削加工される。尚、電子放出部
３２は、電極の長手方向に沿って若干の平行部分を有す
るが、これは電子放出部３２を形成する際の切削加工の
作業性の便宜的なものであって必ずしも必要なものとい
うわけではない。ここまでの工程によって金属タングス
テンによる基体金属２１に電子放射性物質とタングステ
ンの金属粉末の混合物２２を合体したものが出来上が
る。この工程で特徴的なところは、金属タングステン２
１が混合物２２に対して製造段階においては「型」とし
ての機能を果たすとともに、最終的には「保護カバー」
としての機能をも有している点にある。次に、タングス
テン芯線２３が金属タングステン２１の中空部の後端側
から挿入される。同様に高温加熱処理などによって固着
される。Next, a method of manufacturing this electrode will be described. As shown in FIG. 3A, a desired hole is formed in the lump and rod-shaped metal tungsten 30 using a machine tool such as a lathe to form the above-described hollow portion. The purpose of this hole shape is to mix an electron-emitting substance into the inside of the hole, and the side surface is provided with the above-mentioned unevenness for preventing detachment, and the tip forms a structure corresponding to a conical shape. In this state, the tip of the conical shape is left bottomed without penetrating into the external space. Next, as shown in FIG. 3B, a mixture 22 of an electron-emitting substance and a tungsten metal powder is inserted under pressure into the above-mentioned hollow portion. Such a mixture is obtained by mixing an electron-emitting substance and a tungsten metal powder by an appropriate method. The mixture is poured into a hole-formed hollow portion in a powdery state, and is pressurized in such a manner as to be pushed into the hole. After being inserted, it is fired in a vacuum sintering furnace at a high temperature of, for example, about 1600 ° C. to 1900 ° C. From this state, metal tungsten 30
Unnecessary portion 31 is removed by cutting like a chamfer so that the tip of is not conical. Unnecessary portions are similarly cut to form the electron emission portions 32 for exposing the tip of the mixture 22 to the external space. Although the electron emitting portion 32 has some parallel portions along the longitudinal direction of the electrode, this is a matter of convenience in cutting workability when forming the electron emitting portion 32 and is not always necessary. It is not a thing. By the steps so far, a product obtained by combining the base metal 21 of metal tungsten with the mixture 22 of the electron-emitting substance and the metal powder of tungsten is completed. The characteristic feature of this process is that metal tungsten 2
1 serves as a "mold" for the mixture 22 in the production stage, and finally a "protective cover"
It also has the function as Next, the tungsten core wire 23 is inserted from the rear end side of the hollow portion of the metal tungsten 21. Similarly, it is fixed by a high-temperature heat treatment or the like.
【００１５】陰極の先端形状は、図４(a) に示すよう
に、基体金属２１の先端開口部４１から露出する混合物
２２は突き出たように形成されてもよく、また、図４
(b) に示すように基体金属２１の先端開口部４１に合わ
せて混合物２２も平坦に加工されていても構わない。As shown in FIG. 4A, the tip of the cathode may be formed such that the mixture 22 exposed from the tip opening 41 of the base metal 21 protrudes, as shown in FIG.
As shown in (b), the mixture 22 may be flattened in accordance with the front end opening 41 of the base metal 21.
【００１６】図５に、この発明にかかる放電ランプ用電
極をさらに改良したものを示す。基体金属２１の中で先
端開口部４１側には、電子放射性物質と高融点金属粉末
の混合物２２が存在して、その後方に、上記混合物２２
に還元剤が適量添加された物質２５が存在する。この還
元剤は電子放射性物質に対して還元作用を行う。この構
造によれば、還元剤によって、バリウム(Ba)などの電子
放射性物質が還元されて先端開口部４１に良好に供給さ
れ、還元材として、例えば、粉末状のジルコニウム(Z
r)、チタニウム(Ti)が適用される。FIG. 5 shows a further improved electrode for a discharge lamp according to the present invention. A mixture 22 of an electron-emitting substance and a high melting point metal powder is present on the tip opening 41 side of the base metal 21, and behind the mixture 22,
There is a substance 25 to which an appropriate amount of a reducing agent has been added. This reducing agent performs a reducing action on the electron-emitting substance. According to this structure, the electron-emitting material such as barium (Ba) is reduced by the reducing agent and is supplied to the tip opening 41 satisfactorily. As the reducing material, for example, powdered zirconium (Z
r), titanium (Ti) is applied.
【００１７】さらに、この還元剤を含む物質２５の後方
であって、電流供給用芯線２３との間には蓋部材２６が
挿入される。この蓋部材２６によって、過剰の電子放射
性物質が生じた時に、基体金属２１と芯線２３との隙間
から拡散蒸発することを防止できる。蓋部材２６には、
タングステンの金属粉末が適用される。Further, a lid member 26 is inserted behind the substance 25 containing the reducing agent and between the substance 25 and the current supply core wire 23. With this lid member 26, when an excessive amount of electron-emitting substance is generated, it is possible to prevent diffusion and evaporation from the gap between the base metal 21 and the core wire 23. In the lid member 26,
Tungsten metal powder is applied.
【００１８】この発明にかかる放電ランプの数値例を示
す。高圧放電ランプであり、定格電力２０００Ｗ、定格
電圧３０Ｖ、定格電流６５Ａである。また、陰極の構造
は、基体金属２１に金属タングステンを用い、全長２０
mm、外径φ１０mm、内径φ3.5 mm、先端切削角度７０
°、先端部の混合物２２が露出した部分の穴径φ１mmで
ある。また、芯線２３は外径φ６mmであり、基体金属２
１内の先端部に加圧挿入された混合物２２は、バリウム
系の電子放射性物質が１０％と他にタングステン、その
後方には、バリウム系電子放射性物質が１０％とタング
ステン金属粉末８０％と還元剤（ジルコニウムとチタ
ン）が１０％が挿入されてなる。さらに、その後方には
厚さ３mmの金属タングステンが蓋部材として挿入されて
なる。一方、陽極には、例えば、外径φ１２mm、長さ２
０mmのものが適用されて、また、発光管は最大内径がφ
６０mmであり、その内部には水銀と不活性ガスの混合体
が、ランプ点灯時に約４０気圧になるように封入されて
なる。この発明にかかる電極は、その適用範囲が特に制
限されるものではなく、放電ランプ一般に使用すること
ができるが、電極の磨耗を良好に抑えるという利点を有
するので電極自体が高温化する大電力ランプに特に有効
といえる。具体的には定格電力１ＫＷ以上のものに好適
に採用される。A numerical example of the discharge lamp according to the present invention will be shown. This is a high-pressure discharge lamp with a rated power of 2000 W, a rated voltage of 30 V, and a rated current of 65 A. The structure of the cathode is such that metal tungsten is used for the base metal 21 and the total length is 20 mm.
mm, outer diameter φ10mm, inner diameter φ3.5mm, tip cutting angle 70
°, the hole diameter of the portion where the mixture 22 at the tip is exposed is φ1 mm. The core wire 23 has an outer diameter of φ6 mm, and the base metal 2
The mixture 22 pressurized and inserted into the tip of 1 has a barium-based electron-emitting substance of 10% and tungsten, and a barium-based electron-emitting substance of 10% and a tungsten metal powder 80% behind the mixture. 10% of the agent (zirconium and titanium) is inserted. Further, a metal tungsten having a thickness of 3 mm is inserted in the rear as a lid member. On the other hand, the anode has, for example, an outer diameter of 12 mm and a length of 2 mm.
0 mm is applied, and the arc tube has a maximum inner diameter of φ
It is 60 mm in which a mixture of mercury and an inert gas is sealed so as to have a pressure of about 40 atm when the lamp is turned on. The electrode according to the present invention is not particularly limited in its application range, and can be generally used for a discharge lamp. However, the electrode according to the present invention has an advantage of suppressing the abrasion of the electrode satisfactorily. It is particularly effective for Specifically, it is suitably adopted for those having a rated power of 1 kW or more.
【００１９】次に、この発明にかかる電極を使った場合
の寿命の効果について説明する。図６において本発明に
かかる電極を使った放電ランプを「Ａ」で表し、従来の
電極を使った放電ランプを「Ｂ」で表す。ここで、従来
の電極とはタングステンの中に酸化トリウム（ThO2)を
混合させたものである。図において、横軸はランプの点
灯経過時間を表し、縦軸には点灯初期の放射光量を１０
０％として各時間における光量をその比較において表
す。この結果、本発明にかかる電極を使った放電ランプ
では、点灯３０００時間経過後においても初期光量の８
０％を維持することができているのに対し、従来の電極
を使った放電ランプでは、点灯１５００時間において初
期光量の８０％に達していることがわかる。ここで、点
灯初期の光量の８０％という数値は、まだ十分に産業上
利用できることを意味しており、本願発明にかかる電
極、すなわち、電子放射性物質と高融点金属粉末の混合
物が、先端が略円錐形状をした筒状の基体金属の、先端
が略円錐形状に形成された中空部に加圧挿入されてな
り、当該基体金属における略円錐形状の先端部において
のみ、前記混合物が露出してなる電極を使えば、実質的
にランプの使用時間を２倍以上長くできることを意味す
る。Next, the effect of the life when the electrode according to the present invention is used will be described. In FIG. 6, the discharge lamp using the electrode according to the present invention is represented by "A", and the discharge lamp using the conventional electrode is represented by "B". Here, the conventional electrode is obtained by mixing thorium oxide (ThO 2 ) in tungsten. In the figure, the horizontal axis represents the elapsed lighting time of the lamp, and the vertical axis represents the amount of radiated light in the initial stage of lighting.
The light amount at each time is represented in the comparison as 0%. As a result, in the discharge lamp using the electrode according to the present invention, the initial light amount of 8 even after 3000 hours of operation has elapsed.
0% can be maintained, whereas the discharge lamp using the conventional electrode reaches 80% of the initial light amount in 1500 hours of operation. Here, the value of 80% of the light amount at the beginning of lighting means that it is still sufficiently industrially usable, and the electrode according to the present invention, that is, the mixture of the electron-emitting substance and the refractory metal powder, has a tip substantially at the tip. The tip of a conical cylindrical base metal
Is inserted under pressure into a hollow portion formed in a substantially conical shape, and at a substantially conical tip portion of the base metal.
Only the Using mixture electrode comprising exposed, means that it is possible to substantially use time of the lamp longer than twice.
【００２０】次に、この発明にかかる電極を使った場合
のアークの安定性という効果について説明する。図７に
おいて本発明にかかる電極を使った放電ランプを「Ａ」
で表し、従来の電極を使った放電ランプを「Ｂ」で表
す。ここで、従来の電極とはタングステンの中に酸化ト
リウム(ThO2)を混合させたものである。図において、横
軸はランプの点灯経過時間を表し、縦軸は放射光量の
「ブレ」（アークの安定性）を表すもので平均的な放射
光量の何％の光量の増減があるかを表している。この結
果、本発明にかかる電極を使った放電ランプでは、３０
００時間ランプを点灯させても、その間に光量の変動が
なく、ほとんど一定値で安定していることがわかる。そ
の一方で、従来の電極を使ったランプにあっては、±３
〜４％の範囲で大きく放射光量が変動していることがわ
かる。Next, the effect of arc stability when the electrode according to the present invention is used will be described. In FIG. 7, the discharge lamp using the electrode according to the present invention is denoted by "A".
, And a discharge lamp using a conventional electrode is represented by “B”. Here, the conventional electrode is obtained by mixing thorium oxide (ThO 2 ) in tungsten. In the figure, the horizontal axis represents the elapsed lighting time of the lamp, and the vertical axis represents the “blur” of the radiated light amount (stability of the arc), indicating what percentage of the average radiated light amount increases or decreases. ing. As a result, in the discharge lamp using the electrode according to the present invention, 30
It can be seen that even if the lamp is turned on for 00 hours, there is no change in the light amount during that time, and the lamp is stable at an almost constant value. On the other hand, for lamps using conventional electrodes, ± 3
It can be seen that the amount of radiation fluctuates greatly in the range of ４4%.
【００２１】このように、本発明にかかる電極を使った
放電ランプが、点灯寿命、アーク安定性のいずれの効果
においても優れているということは、陰極の動作温度が
従来の陰極に比べて約１０００℃低い温度で動作してい
るので、陰極先端部の蒸発及び磨耗が少ないため、長時
間安定していることがわかる。As described above, the fact that the discharge lamp using the electrode according to the present invention is excellent in both of the operating life and the arc stability effect means that the operating temperature of the cathode is lower than that of the conventional cathode. Since it operates at a temperature lower by 1000 ° C., there is little evaporation and abrasion at the tip of the cathode, so that the cathode is stable for a long time.
【図１】この発明にかかる電極を使った放電ランプを示
す。FIG. 1 shows a discharge lamp using an electrode according to the present invention.
【図２】この発明にかかる電極を示す。FIG. 2 shows an electrode according to the invention.
【図３】この発明にかかる電極の製造方法を示す。FIG. 3 shows a method for manufacturing an electrode according to the present invention.
【図４】この発明にかかる電極の先端部を示す。FIG. 4 shows a tip of an electrode according to the present invention.
【図５】この発明にかかる電極の他の実施例を示す。FIG. 5 shows another embodiment of the electrode according to the present invention.
【図６】この発明の効果を表す実験データを示す。FIG. 6 shows experimental data showing the effect of the present invention.
【図７】この発明の効果を表す実験データを示す。FIG. 7 shows experimental data showing the effect of the present invention.
２ 陰極 ３ 陽極 １０ 放電ランプ １２ 発光部 １３ 封止部 ２１ 基体金属 ２２ 電子放射性物質と高融点金属粉末の混合物 ２３ 電流供給用芯線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Cathode 3 Anode 10 Discharge lamp 12 Light emitting part 13 Sealing part 21 Base metal 22 Mixture of electron emitting substance and high melting point metal powder 23 Core wire for current supply
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−213952（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−189851（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−226648（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−226647（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−296768（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 61/073 H01J 9/02 H01J 61/06 Continuation of the front page (56) References JP-A-4-213952 (JP, A) JP-A-2-189851 (JP, A) JP-A-2-226648 (JP, A) JP-A-2-226647 (JP) , A) JP-A-7-296768 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 61/073 H01J 9/02 H01J 61/06
Claims (5)
物が、先端が略円錐形状をした筒状の基体金属の、この
略円錐形状に対応して先端が略円錐形状に形成された中
空部に加圧挿入され、 前記混合物の後方側には、前記基体金属の筒内に電流供
給用芯線が挿入され てなり、前記混合物は、前記基体金属における略円錐形状の先端
部においてのみ、 露出してなることを特徴とする放電ラ
ンプ用電極。1. A mixture of electron emitting material and the refractory metal powder, the tip of a cylindrical base metal having a substantially conical shape, this
The tip is formed in a substantially conical shape corresponding to the substantially conical shape
Is pressurized into the hollow portion, on the rear side of the mixture, the current provided to the base metal of the cylinder
A feed core wire is inserted, and the mixture has a substantially conical tip in the base metal.
An electrode for a discharge lamp , which is exposed only in a part .
土類金属酸化物であることを特徴とする請求項１記載の
放電ランプ用電極。2. The electrode for a discharge lamp according to claim 1, wherein a main component of said electron-emitting substance is an alkaline earth metal oxide.
混合物の後方には、電流供給用芯線との間に、前記電子
放射性物質を還元作用する金属粉末を含む物質が加圧挿
入されてなることを特徴とする請求項１記載の放電ラン
プ用電極。3. The method according to claim 1, wherein the electron-emitting substance and the refractory metal powder are mixed.
The discharge lamp electrode according to claim 1 , wherein a substance containing a metal powder for reducing the electron-emitting substance is inserted under pressure between the mixture and a current supply core wire .
状の基体金属を形成する工程と、 前記基体金属の底部を面取り加工することで先端を略円
錐形状にする工程と、 当該基体金属の内部に電子放射性物質と高融点金属粉末
の混合物を加圧挿入する工程と、 よりなることを特徴とする放電ランプ用電極の製造方
法。A step of forming a bottomed cylindrical base metal by subjecting a substantially rod-shaped metal to a hole processing; a step of chamfering a bottom of the base metal to form a substantially conical tip. And pressurizing and inserting a mixture of an electron-emitting substance and a refractory metal powder into the base metal.
融点金属粉末の混合物を加圧挿入する工程の後に、さら
に、 前記電子放射性物質を還元作用する金属粉末を加圧挿入
する工程と、 還元された電子放射性物質が電流供給用芯線挿入穴の隙
間から拡散蒸発することを防ぐ蓋部材を加圧挿入する工
程とよりなることを特徴とする請求項４記載の放電ラン
プ用電極の製造方法。5. A step of press-inserting a mixture of an electron-emitting substance and a high-melting metal powder into the inside of the base metal, and further press-inserting a metal powder capable of reducing the electron-emitting substance. 5. The method for manufacturing an electrode for a discharge lamp according to claim 4, further comprising a step of press-inserting a lid member for preventing the reduced electron-emitting substance from diffusing and evaporating from a gap of the current supply core wire insertion hole. .
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