CN105340055A - 放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供在发光管内的阴极中添加除了钍以外的发射体而成的放电灯，其在防止发射体自阴极过剩地蒸发而早期发生枯竭的同时，在最初点灯时也可进行稳定点灯。阴极(3)中的主体部(31)由不含钍的高熔点金属材料构成，前端部(32)由含有发射体(除了钍之外)的高熔点金属材料构成，并且在形成于所述主体部(31)及/或前端部(32)的内部的密闭空间(33)内埋设有含有较所述前端部(32)中所含的发射体更高浓度的发射体(除了钍之外)的烧结体(34)，所述烧结体(34)与所述前端部(32)抵接。

Description

放电灯

技术领域

本发明涉及在阴极中含有用于使电子放射变得良好的发射体而成的放电灯，特别是涉及含有除了钍以外的稀土类元素等发射体而成的放电灯。

背景技术

一般来说，高输入功率的高亮度放电灯等中，在其阴极中为了使电子放射变得容易而添加有发射体。作为该发射体以往使用氧化钍，但由于钍是放射性物质、因此处理有各种限制，作为其替代物质提出了使用稀土类元素及其化合物的物质。稀土类元素是功函数(一般来说是指电子从物质内部向外面飞出时所需要的能量)低、电子放射优异的物质，作为钍的替代物质备受期待。

日本特表2005-519435号公报(专利文献1)中公开了在作为阴极材料的钨中作为发射体附加地含有氧化镧(La₂O₃)、氧化铪(HfO₂)、氧化锆(ZrO₂)等的放电灯。

但是，由于氧化镧(La₂O₃)等稀土类氧化物蒸汽压比氧化钍(ThO₂)还高，因此较易蒸发。因此，作为阴极中含有的发射体使用稀土类氧化物代替氧化钍时，由于灯点灯，因此发生该稀土类氧化物过度地蒸发、早期发生枯竭的事态。当发射体枯竭时，具有阴极的电子放射功能丧失、发生闪变、灯寿命缩短等问题。

另外，阴极所含的发射体难以从阴极的后方向前端迅速地输送，因此实际上有助于电子放射特性的发射体仅存在于阴极的前端，这也可以说是发射体枯竭的原因之一。

因此，在使用了除了钍以外的发射体物质的放电灯中，点灯在早期变得不稳定等问题仍然残留，此为实情。特别是，在1kW以上的高输入功率的放电灯中，稀土类元素或钡系物质的早期蒸发会将放电灯导向不稳定的点灯，此现象显著。

另外，日本特开2002-141018号公报(专利文献2)中公开了作为发射体物质使用碱土类金属(氧化物)的阴极结构。图15中显示了该结构，成为将作为发射体添加有碱土类金属氧化物的电子易放射部81埋在阴极80中、使其露出至阴极前端的结构。

在该结构中，由于作为发射体的碱土类金属氧化物暴露在电弧中，因此其蒸发进一步地进行，这与上述专利文献1所示的阴极相同。结果，特别是在阴极前端，具有下述同样的问题：发射体早期发生枯竭、阴极的电子放射功能丧失、发生闪变、灯寿命缩短。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2005-519435号公报

专利文献2：日本特开2002-141018号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明鉴于上述现有技术问题，要提供下述结构：在发光管的内部中阴极与阳极相向配置的放电灯中，即便在阴极中添加除了钍以外的发射体，也可以防止该发射体的早期枯竭、长时间维持电子释放功能、实现灯的闪变寿命的长期化，同时最初点灯时的起动性及点灯性优异。

用于解决技术问题的方法

为了解决上述技术问题，本发明的特征在于，上述阴极由主体部及接合于其前端侧的前端部构成，上述主体部由不含钍的高熔点金属材料构成，上述前端部由含有发射体(除了钍之外)的高熔点金属材料构成，并且在形成于上述主体部及/或前端部的内部的密闭空间内埋设有含有较上述前端部中所含的发射体更高浓度的发射体(除了钍之外)的烧结体，并且上述烧结体与上述前端部抵接。

另外，其特征在于，在上述密闭空间内的上述烧结体的后端侧设有将该烧结体向上述前端部侧按压的按压构件。

另外，其特征在于，上述按压构件是较上述主体部及上述前端部的膨胀率更大的高熔点材料。

另外，其特征在于，上述按压构件是弹簧形状的构件，是由钨(W)、钽(Ta)、铌(Nb)、钼(Mo)、铼(Re)、锇(Os)、铱(Ir)中的任意一种高熔点金属或它们的合金构成。

另外，其特征在于，上述烧结体具有朝向前端部侧发生扩径的锥形部。

另外，其特征在于，在上述烧结体的外表面上形成有圆周方向的凸部、在上述密闭空间的内表面上形成有圆周方向的凹部，并相互间卡合在一起。

另外，其特征在于，上述烧结体的外表面的凸部为外螺纹、上述密闭空间内表面的凹部为内螺纹，且相互间螺合在一起。

发明效果

根据本发明，由于在不含钍的主体部的前端接合了含有除了钍以外的发射体的前端部，在形成于上述主体部及/或前端部的内部的密闭空间内埋设有含有较上述前端部中所含的发射体更高浓度的发射体(除了钍之外)的烧结体，因此在最初对放电灯进行点灯时，前端部所含的发射体(除了钍之外)将前端部覆盖，从而产生良好的起动性及点灯性。

根据点灯时间，前端部最初含有的发射体被消耗，但由于发射体从阴极内部的含有高浓度发射体的烧结体扩散至前端部侧，因此在前端部处发射体不会发生枯竭，良好的点灯性得以稳定地长期间维持。

由于该烧结体被埋设在阴极内部，因此不会直接暴露于放电电弧中、可抑制因电弧导致的过热，因而不会发生过度地蒸发、发射体不会在早期枯竭。

而且，由于上述烧结体与上述前端部抵接，因此烧结体中的发射体顺畅地扩散至前端部侧。

另外，由于在烧结体的后端侧设有按压构件，因此被按压在前端部侧的力一直作用于烧结体，即便是由于点灯时的高温、烧结体的烧结进行而发生收缩，在其前端与上述前端部之间也不会产生间隙、或者烧结体中不会产生龟裂。

另外，通过在烧结体中形成锥形部，在该烧结体发生热膨胀时，专门在前端部侧进行膨胀，因而其前端面与上述前端部通过烧结而接合，即便烧结体发生收缩、也不会产生与前端部的间隙，发射体从烧结体向前端部的扩散变得更为顺畅、可靠。

另外，由于烧结体与密闭空间通过凸部和凹部卡合在一起，因此即便烧结体因温度变动而发生膨胀收缩，通常在凸部和凹部的任意一个位置上也一直抵接，因此一直确保发射体自烧结体向前端部的扩散路径或者发射体介由主体部向前端部的扩散路径。

附图说明

图1是具有本发明阴极结构的放电灯的整体图。

图2是表示本发明第1实施方式的实施例1的阴极结构图。

图3是表示另一实施例2的阴极结构图。

图4是表示又一实施例3的阴极结构图。

图5是表示再一实施例4、5的阴极结构图。

图6是表示再一实施例6的阴极结构图。

图7是本发明第1实施方式的阴极的制作工序图。

图8是本发明第2实施方式的实施例7的阴极结构图。

图9是再一实施例8的阴极结构图。

图10是本发明第3实施方式的实施例10～12的阴极结构图。

图11是本发明第3实施方式的阴极的制作工序图。

图12是第3实施方式的作用说明图。

图13是图12的放大说明图。

图14是本发明的技术课题的说明图。

图15是现有技术的截面图。

具体实施方式

图1表示具有本发明第1实施方式的阴极结构的放电灯的整体结构，放电灯1在发光管2的内部对向配置有阴极3和阳极4。

如图2详细地表示，阴极3由主体部31和接合于其前端的前端部32构成。

上述主体部31由不含钍的、钨或钼等高熔点金属材料构成。

进而，上述前端部32通过固相接合、电阻焊接等适当的接合手段接合在上述主体部31的前端侧、即与阳极4相向的面上。该前端部32以适当含量含有除了钍以外的发射体(以下将前端部所含的发射体也称作第1发射体)。

作为该除了钍以外的第1发射体，例如可使用氧化镧(La₂O₃)、氧化铈(CeO₂)、氧化钆(Gd₂O₃)、氧化钐(Sm₂O₃)、氧化镨(Pr₆O₁₁)、氧化钕(Nd₂O₃)或氧化钇(Y₂O₃)等单体或者它们的组合。

该第1发射体在灯的最初点灯时用于确保起动性及点灯性，将其浓度较低地设定为0.5重量％～5.0重量％。降低浓度的原因在于防止暴露在放电电弧中而使发射体过度地蒸发。

即，第1发射体的含量小于0.5重量％时，在点灯初期无法确保电子释放所需要的发射体浓度，发生灯电压的上升或变动的增大。另外，当含量超过5.0重量％时，在制造钨材料等时，不仅烧结体会变脆、易于发生因烧结工序或模锻工序中的断裂所导致的破损，而且即便假设能够制造时，当在前端部中进行使用时，发射体的蒸发变得显著、促进真空管的黑化(白浊)，因而不优选。

如图2所示，在阴极3的内部中形成有密闭空间33，在该密闭空间33内埋设有含有发射体的烧结体34。

该发射体烧结体34中含有除了钍以外的发射体(以下也将烧结体34中含有的发射体称作第2发射体)，该发射体的具体例子例如与上述第1发射体同样，可使用氧化镧(La₂O₃)、氧化铈(CeO₂)、氧化钆(Gd₂O₃)、氧化钐(Sm₂O₃)、氧化镨(Pr₆O₁₁)、氧化钕(Nd₂O₃)或氧化钇(Y₂O₃)等单体或者它们的组合。

将该烧结体34中含有的第2发射体的浓度设定在较上述前端部32中含有的第1发射体浓度更高的浓度，该浓度例如为10重量％～80重量％。

该第2发射体的浓度小于10重量％时，从能够收纳于阴极3内部的烧结体34的尺寸的关系出发，难以在灯寿命时间内确保供给至阴极前端部32的发射体量。另外，当超过80重量％时，烧结体34的钨等构成材料的比例会减少、氧化物的还原所产生的生成物减少，因此在任何情况下均会缩短阴极的寿命。

通过这种阴极结构，在最初对放电灯进行点灯时，由于前端部所含的发射体(除了钍之外)将前端部覆盖，因此带来了良好的起动性和点灯性。

另外，根据点灯时间，前端部最初含有的发射体被消耗，但由于发射体通过从阴极内部含有高浓度发射体的烧结体向前端部侧扩散而被供给，因此在前端部处发射体不会枯竭，良好的点灯性得以稳定地长期间维持。

而且，由于该烧结体被埋设在阴极内部，因此不会直接暴露于放电电弧中、可抑制因电弧导致的过热，从而发射体不会过度地蒸发、不会在早期枯竭。

如上所述，通过成为本发明的阴极结构，可以实现使用了含有除了钍以外的发射体的阴极的放电灯。

然而已经清楚：在实际中对这种阴极结构的放电灯进行点灯时，根据点灯条件，很罕见地会在烧结体中产生龟裂、或在与前端部之间产生间隙。

以下通过图14对其进行说明。图14(A)表示成为本发明前提的阴极结构，阴极3由主体部31和接合在其上的前端部32构成，将烧结体34埋设在阴极3内。

当对具有该阴极结构的放电灯进行点灯时，根据其点灯条件等，如图14(B)所示，有时会在烧结体34中产生龟裂X。

当对该问题详细地进行探讨时推测：其原因在于，伴随着灯点灯，烧结体34的烧结发生。即，烧结体为了避免在烧结时发射体发生蒸发、在较作为相同烧结结构的阴极3的主体部31或前端部32的烧结温度更低的温度下进行烧结，因此其烧结不会充分地进行。

这样，由于灯点灯时的高温，烧结进行、发生收缩。推测：此时从轴方向的两端牵引的力作用于烧结体34上，该烧结体34无法承受该力，产生龟裂X。

进而，即便不产生上述的龟裂，如图14(C)所示，由于烧结体34的烧结进行所导致的轴方向收缩，有时会在与阴极前端部32之间形成间隙S，根据情况还会同时发生龟裂和间隙形成。当形成这种龟裂X或间隙S时，有时发生下述事态：发射体难以自烧结体34向阴极前端部32扩散，无法充分地活用烧结体内的发射体，在阴极前端的发射体枯竭。

本发明中，为了抑制这种伴随烧结体的烧结进行的龟裂、与前端部之间的间隙形成所导致的发射体扩散供给不足等问题，采用使烧结体与阴极前端部抵接的结构。

以下进行说明。

如图2所示，在形成于阴极3的主体部31中的密闭空间33内，与烧结体34一起、在其后端侧配置有按压构件35，通过该按压构件35，将上述烧结体34按压抵接于上述前端部32侧。

该按压构件35是由下述材料构成：上述材料具有较灯点灯时的阴极3的到达温度更高的熔点(例如熔点约为2000℃(2300K)以上)且线膨胀系数比构成阴极3的主体部31和前端部32的材料更大。

例如，作为构成阴极3的主体部31和前端部32的材料，作为代表可举出钨。此时，作为按压构件35，是具有比钨的线膨胀系数还高的线膨胀系数的金属，具体地为钽(Ta)、铌(Nb)、钼(Mo)、铼(Re)、锇(Os)、铱(Ir)等高熔点金属或它们的合金、或者氧化镁(MgO)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化钙(CaO)、氧化锆(ZrO₂)、氧化钇(Y₂O₃)、氧化铪(HfO₂)等。

通过灯点灯，阴极温度提高、发射体烧结体34处于烧结进行、在轴方向上收缩的倾向，但收容在密闭空间35内的按压构件35相比较于阴极3的主体部31或前端部32、线膨胀系数更高，因此与它们相比、热膨胀量更大、提高上述烧结体34的收缩量，维持将其按压并与前端部32侧抵接的状态，同时牵引力不会作用于该烧结体34、也不会产生龟裂。

其中，图2显示含有除了钍以外的发射体的烧结体34被埋设在形成于阴极3主体部31的密闭空间33内，但并非限定于此。图3所示的实施例2中，密闭空间33跨越主体部31和前端部32形成、烧结体34按照跨越该主体部31和前端部32的方式进行埋设。进而，在图4所示的实施例3中，与图3同样，密闭空间33跨越主体部31和前端部32形成，但烧结体34实质上埋设在上述前端部32内。

当然，根据这些方式的任一方式的不同，前端部32的尺寸、特别是厚度尺寸有所不同，可以兼顾制造方面的容易性和依赖于前端部32厚度的成本或者整体制造成本等来适当选择其中的任意一个。

如此，通过将烧结体34埋设在阴极3内部，不会直接暴露在放电电弧中，不会加热至必要程度以上，因此烧结体中含有的第2发射体不会过度地蒸发。

图5表示另一实施例4、5，是收容在密闭空间34内的发射体烧结体34与按压构件35的直径分别不同的例子。即，图5(A)的实施例4是按压构件35的直径比烧结体34小的例子，图5(B)的实施例5是按压构件35的直径比烧结体34大的例子。

图6表示又一实施例6，密闭空间34内的按压构件35具有弹簧形状，此时构成该按压构件35的材料是钨(W)、钽(Ta)、铌(Nb)、钼(Mo)、铼(Re)、锇(Os)、铱(Ir)等高熔点金属或者它们的合金。

对图2所示的实施例的阴极结构的尺寸例和制作方法进行说明时，如下所述。

＜尺寸例＞

主体部：K掺杂钨

主体部躯干直径：φ10mm

前端部：W+ZrO₂+La₂O₃(发射体)

前端部厚度：3mm

密闭空间：内径φ2.1mm、深度为4mm

烧结体：W+CeO₂(发射体)

烧结体尺寸：φ2mm、全长为2mm

按压构件：钽

按压构件尺寸：φ2mm、全长为2mm

＜制作方法＞

以重量比2:1的比例混合钨(W)粉末和氧化铈(CeO₂)粉末，添加粘合剂(硬脂酸)之后，利用加压压制(约5MPa)进行成型。接着，对该压缩成型品在还原气氛中、1000℃下进行脱脂、临时烧结，然后插入到真空加热炉内，加热至1500～1800℃、进行烧成，制作烧结体的原型。对该原型烧结体的端面进行切削整形，制作直径约为φ2mm且长度为2mm左右的烧结体。

接着，利用图7说明使用了该烧结体的阴极的制作工序。

首先，如图7(A)所示，在构成主体部31的主体构件31a的前端侧形成构成密闭空间33的孔33a，在该孔33a内插入按压构件35和烧结体34。接着，使构成前端部32的前端构件32a与烧结体34抵接。

此时，呈现以下关系：烧结体34的前端较主体部31的表面突出0.5mm程度的一定量。

如图7(B)所示，对前端构件32a进行按压、将烧结体34压缩，使前端构件32a与主体构件31a抵接。此时，由于烧结体34在较主体部31或前端部32的烧结温度低的温度下进行烧结，因此因按压导致的收缩量大，通过主体构件31a与前端构件32a的抵接、仅收缩一定量，烧结体34成为与前端构件32a抵接的状态。

在此状态下，利用扩散接合或电阻焊接等将主体构件31a和前端构件32a接合。

接着，在前端构件32a与主体构件31a的接合后，对阴极3的前端进行切削加工。

由此，如图7(C)所示，获得将前端部32接合在主体部31的前端、在该内部的密闭空间33内密闭埋设有烧结体34和按压构件35的阴极3的最终形状。

其中，适用本申请发明第1实施方式的阴极结构的灯在图1中以汞灯或氙灯等短弧型放电灯为对象，但也可适用于长弧型放电灯。

如上所述，在本发明第1实施方式中，在由相互接合的主体部和前端部构成的阴极的内部形成密闭空间，在其内部收容含有除了钍以外的高浓度发射体的烧结体，同时在其后端侧收容按压构件，因此即便因点灯产生的高温、烧结体的烧结进行、在轴方向上收缩，上述按压构件也将该烧结体按压在前端部侧使其抵接，因此不会在烧结体中产生龟裂、不会在烧结体与前端部之间形成间隙，烧结体中的发射体向前端部的输送顺畅地进行、实现含有发射体的有效活用、在前端部不会发生枯竭。

如此，根据本发明，在实际应用上可以实现将在阴极内部含有除了钍以外的高浓度发射体的烧结体收容的阴极结构。

接着，根据图8、9说明本发明的第2实施方式。

图8中，阴极3与第1实施方式相同，由主体部31、接合在该主体部31前端的前端部32和按照在轴方向上延伸的方式埋设在主体部31中的锥形形状的烧结体34构成。

进而，上述前端部32和烧结体34分别含有的除了钍以外的发射体与上述图2以下说明的第1实施方式的情况相同。

烧结体34具有呈现朝向前端部32侧扩径的锥形形状的锥形部34c，该实施例中，烧结体34整体呈锥形形状，前端部32侧的前端面34a直径比后端面34b的直径大。

该烧结体34的前端面34a的直径与后端面34b的直径之比例如为1.005：1～1.2：1。

另外，烧结体34的前端面34a与前端部32的阴极前端面的距离例如为1～5mm。

进而，举出这种阴极3的具体尺寸的一个例子，如下所述。

主体部31的最大外径为15mm、轴方向的长度为60mm。前端部32的前端面的直径为1.2mm、轴方向的长度为2mm。主体部31与前端部32的界面的外径为6mm。烧结体34的前端面34a的直径为2.2mm、后端面34b的直径为2.0mm、轴方向的长度为5mm。

这种阴极30基本上与上述图7中说明过的制作方法同样，可以如下制作。

分别单独地制造：设有构成配置有烧结体34的密闭空间的锥形形状的孔的主体构件、前端构件及锥形形状的烧结体34。

在此，烧结体34可以如下制造。首先，通过在由高熔点金属材料构成的粉末和发射体物质构成的粉末的混合物中添加硬脂酸等粘合剂，制备烧结体用材料。接着，利用加压压制等对烧结体用材料进行成型。在氢气气氛下，例如在处理温度为1000℃、处理时间为1小时的条件下对所得成型体进行加热，从而对该成型体进行脱脂、临时烧结处理。进而，对于进行了脱脂、临时烧结处理的成型体，在减压下，在处理温度例如为1400～2000℃、优选为1500～1800℃，处理时间例如为1小时的条件下进行主烧结处理，从而获得烧结体34。

其中，烧结体的锥形部可以使用在加压成型时的金属模具中带有锥形形状者，也可以在成型体的热处理后利用切削加工来制作。

将上述烧结体34配置在主体构件的孔内，使前端构件与其抵接，利用扩散接合或电阻焊接将前端构件与主体构件接合。通过对如此接合的前端构件和主体构件进行切削加工，制成具有所需的前端形状的阴极形状。

进而，例如在处理温度为1000℃、处理时间为0.5小时的条件下对其进行在氢气中的还原处理。之后，例如在处理温度为2000～2400℃、处理时间为1小时的条件下进行真空处理。由此，获得目标的阴极30。

在以上的记载中，根据本发明第2实施方式的阴极，烧结体34中较前端部32含有更高浓度的发射体物质，因此构成该烧结体34的材料的线膨胀系数较构成主体部31及前端部32的材料的线膨胀系数大，达到2～3倍。

进而，烧结体34具有其前端面34a的直径比后端面34b的直径大的锥形部34c。因此，在阴极3制造时的真空热处理或放电灯的点灯时，在升温时，较前端部32含有更高浓度的发射体物质的烧结体34相比较于主体部31及前端部32，更大地膨胀。

由于该烧结体34为锥形形状，因此在其膨胀时专门向前端部侧进行膨胀，烧结体34的前端面34a被挤压向前端部32，在前端部32与烧结体34之间、抵接变得更为牢固，通过烧结而被接合，难以发生剥离。因此，即便是在烧结体发生收缩时，在烧结体34的前端面34a与前端部32之间也不会形成间隙、将充分量的发射体物质从烧结体34顺畅地供给至前端部32。

＜实验例＞

根据图8所示的构成，制作下述方式的阴极。

主体部：材质＝掺杂有氧化锆(ZrO₂)的钨(ZrO₂的浓度为1wt％)，最大外径＝15mm，轴方向的长度＝58mm

前端部：材质＝掺杂有氧化镧(La₂O₃)及氧化锆(ZrO₂)的钨(La₂O₃的浓度为1.5wt％，ZrO₂的浓度为0.05wt％)，前端面的直径＝0.8mm，与主体部的界面的外径＝6mm，轴方向的长度＝2mm

烧结体：材质＝氧化铈(CeO₂)与钨(W)的烧结体(CeO₂与W的质量比为1：2)，前端面的直径＝2.2mm、后端面的直径＝2.0mm、轴方向的长度＝5mm

使用上述阴极，根据图1所示的构成，制作下述方式的放电灯。

发光管：材质＝石英玻璃，最大内径＝109mm

阳极：材质＝钨，外径＝35mm，轴方向的长度＝65mm

电极间距离：9mm

额定输入功率：7kW

在电压为35V、电流为200A的条件下对上述放电灯进行点灯，测定至发生闪变之前的点灯时间时，为700小时。另外，从开始点灯、经过700小时后的放电灯的照度维持率为85％。

＜比较例＞

作为比较例，将烧结体变为外径为2.2mm、轴方向的长度为5mm的圆柱状，除此之外与实验例同样地制作阴极及放电灯。

在电压为35V、电流为200A的条件下对上述放电灯进行点灯，测定至发生闪变之前的点灯时间时，为500小时。另外，从开始点灯、经过500小时后的放电灯的照度维持率为85％。

由以上结果确认，通过实验例的放电灯，至发生闪变之前，达成了700小时和长期间稳定的点灯状态。

与此相对，比较例的放电灯中，在点灯500小时中发生了闪变、在较短期间内变得不稳定。这是由于伴随着点灯的烧结体的收缩所引起的，在前端部与烧结体之间形成间隙，由此在放电灯的点灯中将发射体物质充分地从烧结体供给至前端部。

图9表示第2实施方式的另一实施例8。

相对于图8的实施例7中烧结体34整体为锥形形状，在该实施例8中烧结体34的一部分呈锥形形状。

即，烧结体34中在朝向前端部32侧发生扩径的锥形部34c的前端侧形成比锥形部34c更大径的前端部34d。

进而，该实施例中，将锥形部34c埋设在主体部31内、将前端部34d埋设在前端部31内。

举出该实施例8的具体尺寸的一个例子时，如下所述。

主体部31的最大外径为15mm、轴方向的长度为60mm。前端部32的前端面的直径为1.2mm、轴方向的长度为3mm。主体部31与前端部32的界面的直径为6mm。烧结体34的前端部分34d的直径为2.2mm、轴方向的长度为1mm、锥形部34c的前端的直径为2.0mm、后端的直径为1.8mm、轴方向的长度为4mm。

接着，根据图10～13说明本发明第3实施方式。

该实施方式中，在与烧结体的密闭空间中形成圆周方向的凸部和凹部，制成相互间卡合在一起的结构。

如图10所示，在阴极3的内部形成有密闭空间33，该密闭空间33内埋设有含有除了钍以外的发射体的烧结体34。

由于该图10的阴极3的整体构成与图2所示者基本上相同，因此对重复处省略说明。

进而，在上述密闭空间33的内表面上形成有内螺纹33e，另一方面，在上述烧结体34的外表面上形成有外螺纹34e，两者相互间螺合在一起。

关于图10(A)，密闭空间33形成在主体部31侧，烧结体34实质上埋设在该主体部31内。

关于图10(B)，密闭空间33跨越主体部31和前端部32形成，烧结体34按照跨越该主体部31和前端部32的方式被埋设。

关于图10(C)，密闭空间33形成在前端部32侧，烧结体34实质上埋设在该前端部32内。

本发明第3实施方式的阴极结构中，使用图11说明图10(A)的结构的制造工序。

关于埋设于阴极3内部的密闭空间33内的烧结体34，使发射体(CeO₂)与钨(W)的卡合比为重量比1：2进行混合，添加粘合剂(硬脂酸)之后，利用加压压制机进行成型。之后，在氢气中在1000℃的温度下进行脱脂、临时烧结，然后在钨炉中1400～2000℃、优选1500～1800℃下进行真空中的主烧结1小时，从而制作。其中，当在比这高很多的温度下进行烧结时，以高浓度添加的发射体发生蒸发、会消失，会失去以高浓度进行添加的意义，因此不优选。在成型后，在烧结体34的外表面上利用切削加工形成外螺纹34a。

另一方面，阴极3的主体部31为ZrO₂掺杂钨，前端部32为La₂O₃及ZrO₂掺杂钨。同时在真空中在2300℃～2500℃的温度下进行烧结及模锻。当在更高温度(例如3000℃)下对含有这种发射体的钨进行烧结时，发射体发生蒸发、会消失，因此不优选。

进而，在形成于该阴极3的主体部31的密闭空间33内表面上利用切削加工形成内螺纹33a。

首先，如图11(A)所示，在开口于主体部31前端侧的密闭空间33的内表面的内螺纹33e上螺合烧结体34的外螺纹34e、同时将该烧结体34螺纹螺旋而埋设到密闭空间33内。

接着，如图11(B)所示，使前端部32与主体部31抵接，在对其进行按压的状态下，利用扩散接合或电阻焊接等将这两者接合。

在前端部32与主体部31的接合后，如图11(C)所示，将阴极3的前端切削加工成规定形状。

由此，如图11(D)所示，获得将前端部32接合在主体部31的前端、将烧结体34螺合在主体部31内部的密闭空间33内进行密闭埋设的阴极3的最终形状。

另外，作为除了上述以外的制造方法，还可以利用下述方法：不预先对烧结体进行成型、烧结、在阴极内的密闭空间内填充粉体进行加压成型后，在密闭空间内进行烧结。

即，在主体部及/或前端部中，在成为密闭空间的空地内表面上预先形成在圆周方向上延伸的沟状凹部，在该空地内混合并填充不含粘合剂的发射体(CeO₂)和钨(W)的粉末。利用加压压制机对其进行加压成型时，粉末侵入到空地的凹部内，形成凸部。

在氢气中、1000℃的温度下对其进行临时烧结，然后进行主烧结。主烧结是在真空中、在钨炉中、在1400～2000℃、优选1500～1800℃进行1小时。其中，发射体(CeO₂)与钨(W)的卡合比例如为1：2(重量比)。

利用该方法烧结烧结体时，形成于空地(密闭空间)内表面的圆周方向的凹部可以是螺纹状(螺旋状)，也可以是形成于圆周方向上的独立沟形状。

根据图12和图13说明如此形成的构成本发明的阴极3的主体部31及前端部32以及烧结体34的功能和作用。

如上所述，在避免发射体的蒸发消失的意义上，高浓度添加有发射体的烧结体33是在较主体部31或前端部32更低的温度下进行烧结、且如主体部31或前端部32那样不进行模锻处理。因此，当通过灯点灯变为高温时，有烧结进行、其体积缩小、与密闭空间33的内壁面的接触状态变得不足的倾向。

然而，本发明中，由于相互间通过螺纹进行螺合，因此如图12可知，即便烧结体34在轴方向及径方向上缩小，该烧结体34的外螺纹34e和密闭空间33的内螺纹33e在轴方向的任意一个方向上均保持接触状态。

因此，如图13所示，通过外螺纹34e与内螺纹33e的接触面，充分地确保自阴极主体部31(或前端部32)的热传递，由此可以使发射体自烧结体34向主体部(前端部32)的扩散在不会停滞的情况下得以确保。由此，发射体自高浓度发射体的烧结体34向阴极主体部31及前端部32的扩散顺畅地进行、其通过在前端部32中的晶界扩散被输送至阴极前端，因此不会遭受前端部32处的发射体枯竭的事态。

其中，在形成于烧结体表面的凸部与形成于密闭空间内表面的凹部卡合在一起时，该现象也完全相同。

对于本发明第3实施方式的阴极结构，显示一个具体例子时，如下所述。

放电灯：数字电影用氙灯

电特性：电流为160～170A、额定电力：约7000W

阴极的外径：φ12mm、全长：20mm

前端部的尺寸：锥角为40°、前端直径为0.6～1.0mm

气压：静压状态下约为1.0MPa(推测点灯中的压力为5.0MPa)

烧结体：发射体为氧化铈

将氧化铈粉末和钨粉末混合，放入模具中进行加压，制作圆柱状的粉末成型体。在1000℃左右对其进行临时烧结之后，在重结晶温度附近的1500～1800℃下进行烧成，制作烧结体。在该烧结体的侧面利用车床切削加工外螺纹。

如上说明，本发明的第3实施方式中，对于烧结体与阴极的密闭空间来说，形成于其外表面及内表面的凸部与凹部卡合在一起，因此即便由于灯点灯、烧结体的烧结进行、缩小，在凹凸部分的任意一处均维持了烧结体与主体部或前端部的接触状态，通过该接触部自主体部或前端部向烧结体的热传递变得顺畅，另外发射体自烧结体向主体部或前端部的扩散变得可靠、发射体向前端部的供给不会停滞。

符号说明

1放电灯

2发光管

3阴极

31主体部

32前端部

33密闭空间

33e凹部(内螺纹)

34烧结体

34a前端面

34b后端面

34c锥形部

34d前端部

34e凸部(外螺纹)

35按压构件

4阳极

Claims (8)

1.一种放电灯，其为在发光管的内部相向配置有阴极和阳极的放电灯，其特征在于，

所述阴极由主体部及接合于其前端侧的前端部构成，

所述主体部及所述前端部由不含钍的高熔点金属材料构成，

在形成于所述主体部及/或前端部的内部的密闭空间内埋设有含有较所述前端部中所含的发射体更高浓度的除了钍之外的发射体的烧结体，

所述烧结体的前端侧与所述前端部抵接。

2.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于，在所述密闭空间内的所述烧结体的后端侧设有将该烧结体向所述前端部侧按压的按压构件。

3.根据权利要求2所述的放电灯，其特征在于，所述按压构件是较所述主体部及所述前端部的膨胀率更大的高熔点材料。

4.根据权利要求3所述的放电灯，其特征在于，

所述主体部及所述前端部由以钨为主成分的材料构成，

所述按压构件由钽(Ta)、铌(Nb)、钼(Mo)、铼(Re)、锇(Os)、铱(Ir)等高熔点金属或它们的合金、或者氧化物构成，

所述氧化物由氧化镁(MgO)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化钙(CaO)、氧化锆(ZrO₂)、氧化钇(Y₂O₃)、氧化铪(HfO₂)中的任意一种构成。

5.根据权利要求2所述的放电灯，其特征在于，所述按压构件是弹簧形状的构件，是由钨(W)、钽(Ta)、铌(Nb)、钼(Mo)、铼(Re)、锇(Os)、铱(Ir)中的任意一种高熔点金属或它们的合金构成。

6.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于，所述烧结体具有朝向前端部侧发生扩径的锥形部。

7.一种放电灯，其为在发光管的内部相向配置有阴极和阳极的放电灯，其特征在于，

所述阴极由主体部及接合于其前端侧的前端部构成，

所述主体部及所述前端部由不含钍的高熔点金属材料构成，

在形成于所述主体部及/或前端部的内部的密闭空间内埋设有含有较所述前端部中所含的发射体更高浓度的除了钍之外的发射体的烧结体，

在所述烧结体的外表面上形成有圆周方向的凸部、在所述密闭空间的内表面上形成有圆周方向的凹部，并相互间卡合在一起。

8.根据权利要求7所述的放电灯，其特征在于，所述烧结体的外表面的凸部为外螺纹、所述密闭空间的内表面的凹部为内螺纹，且相互间螺合在一起。