JP2000223067A

JP2000223067A - メタルハライドランプ用電極及びその製造方法並びに該電極を利用したメタルハライドランプ

Info

Publication number: JP2000223067A
Application number: JP11018414A
Authority: JP
Inventors: Atsuji Nakagawa; 敦二中川; Tomihiko Ikeda; 富彦池田
Original assignee: Phoenix Electric Co Ltd
Current assignee: Phoenix Electric Co Ltd
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、メタルハライドラ
ンプの電極の先端部の消耗による早期劣化を防ぎ、ラン
プの長寿命化をはかる事にある。【解決手段】タングステン焼結体で構成され、そ
の先端部(5)が他の部分より高密度に形成されている事
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メタルハライドラ
ンプ用の電極並びに該電極を使用したメタルハライドラ
ンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、パソコン画面をそのままスクリー
ンに投影するパソコン連動型プロジェクタの普及が進ん
でいるが、この光源としてメタルハライドランプが用い
られることが多い。このような中にあってよりクリアな
画像を得るために更なる高輝度化の要求があり、それに
応えるため、メタルハライドランプのアーク長の短縮化
が進んでいる。

【０００３】同時に、点灯用光源のコンパクト化も求め
られており、それ故現在のプロジェクタ用メタルハライ
ドランプは直流点灯方式が主流になりつつある。直流点
灯方式では、点灯時にはマイナス電極から放出される熱
電子の衝突によって電極先端部のタングステン原子が連
続的に弾き出されるが、アーク長の短縮化と直流点灯方
式により、プラス電極の先端部の消耗が以前にも増して
より激しくなり、これが点灯中の電極間距離の拡大によ
るアークの不安定化を招いてメタルハライドランプの短
寿命化を招来している。

【０００４】前記ランプ寿命の低下は次のように考えら
れる。メタルハライドランプに使用される電極素材は伸
線加工されたタングステン焼結体であり、伸線加工を経
たと雖もなお内部に微細空隙を大量に保有しており、電
極素材自体の密度は微細空隙のない理想的な稠密体と比
べて小さい。そしてこの焼結体を切削加工してタングス
テン電極を形成していたので、熱電子の衝突する電極先
端部も含めて全体の密度が低く、それ故放電点灯時にマ
イナス電極から放出された熱電子の衝突するプラス電極
の先端部の消耗が激しい。プラス電極の先端部の消耗は
前述のように電極間距離の拡大を意味し、アークの不安
定要因になり、ひいてはランプ寿命を損なう結果となっ
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、このような直
流点灯方式で且つアーク長の短縮化を図ったメタルハラ
イドランプにあっては特に電極の先端部の消耗による早
期劣化を防ぎ、ランプの長寿命化をはかる手段が求めら
れている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のメタルハライド
ランプ用電極(2)は、「タングステン焼結体で構成さ
れ、その先端部(5)が他の部分より高密度に形成されて
いる」事を特徴とする。

【０００７】前述のように特に、従来の直流点灯方式メ
タルハライドランプ(A)では、プラス電極(2b)の先端部
(5)の消耗が激しくなりプラス電極(2b)の先端部(5)の早
期損耗による光源の短寿命化を招いている。しかしなが
ら、本発明にかかるプラス電極(2b)では、先端部(5)が
他の部分より高密度に形成されているので、マイナス電
極(2a)から発射された熱電子によってたとえ従来と同量
のタングステン原子が先端部(5)から弾き出されたとし
て、先端部(5)に存在するタングステン原子の量が多い
ために消耗によるプラス・マイナス両電極(2a)(2b)の電
極間距離(L)の拡大には時間がかかる。そのため電極(2)
の早期劣化が防止でき、光源の長寿命化を図ることがで
きる。

【０００８】前記説明では、分かりやすくするために直
流点灯方式メタルハライドランプ(A)のプラス電極(2b)
を例に取ったが、勿論、本発明の電極(2)は直流点灯方
式メタルハライドランプ(A)のプラス電極(2b)に限定さ
れるものでなく、交流点灯方式の電極(2)にも当然適用
できる事は言うまでもない。

【０００９】また、タングステン焼結体には、当然タン
グステン単体及びタングステン合金が含まれる。タング
ステン合金としては、特に先端部(5)において例えばト
リアドープタングステンなどが挙げられる。

【００１０】「請求項２」は請求項１に記載のメタルハ
ライドランプ用電極(2)の製造方法に関し「タングステ
ン焼結体の先端部(5)を加熱・溶融し、高密度化すると
同時に略半球状にする」事を特徴とする。

【００１１】電極素材のタングステン焼結体は、前述の
ように多量の微細空隙を有しているものであるが、先端
部(5)を加熱・溶融する事で、溶融部分（主として先端
表面部分）内部の前記微細空隙は外部に放出され高密度
化して非晶質化すると同時にその表面張力によって略半
球状化する。その結果、この高密度化部分に熱電子が衝
突して、タングステン原子が弾き出されたとしても損耗
による全体としての寸法はさほど変化せず、従来のよう
な電極消耗を招かない。先端部(5)の加熱溶融方法とし
ては、例えば先端部へのレーザ照射、プラズマ加熱など
によって行われる。

【００１２】「請求項３」は前記電極(2)を利用したメ
タルハライドランプ(A)に関し「少なくともプラス極側
に配設された請求項１に記載のタングステン電極(2b)
と、これと対となる電極(2a)が対向して配設・保持され
ている発光管部(1a)並びにその両端に設けられた封止部
(1b)とで構成されたランプ容器(1)と、前記封止部(1b)
に気密的に挿通され、前記電極(2a)(2b)に給電する給電
部(3)とで構成されている」事を特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を好適な実施例を用
いて説明する。図１は本発明に係る直流点灯型メタルハ
ライドランプ(A)の一実施例の断面図であり、これを代
表例として説明する。図示していないが、勿論交流点灯
用ダブルエンド型メタルハライドランプ、或いは直・交
流点灯用シングルエンドタイプの場合にも本発明の適用
は可能である。交流点灯型の場合には、両電極(2)は同
じ形状のものが使用されるが、直流点灯用の場合には、
一方がマイナス電極(2a)となり他方がプラス電極(2b)と
なる。その場合マイナス電極(2a)よりプラス電極(2b)の
方が太径のタングステンが使用される事になる。

【００１４】ランプ容器(1)には石英ガラスが用いられ
ており、球状に形成された発光管部(1a)の両端に矩形の
封止部(1b)が形成されており、封止部(1b)内に埋入され
ているモリブデン製の封止用箔(9)にその一端が溶接さ
れた電極(2)が発光管部(1a)内に突出し、所定の電極間
距離(L)を隔てて対向している。電極間距離(L)は特に限
定されるものではないが、この場合は１.５〜２ｍｍ
《一般的には０.５〜３ｍｍ》であり、安定したアーク
を維持するためには電極間距離(L)が出来るだけ変わら
ないことが好ましい。

【００１５】発光管部(1a)内には所定量の水銀とアルゴ
ンガス、その他必要元素、例えば金属ハロゲン化物が封
入してある。そして、封止部(1b)中の封止用箔(9)の他
端には外部リード棒(6)が導出されている。給電部(3)
は、封止用箔(9)とこれに溶接された外部リード棒(6)で
構成される事になる。

【００１６】このようにして形成されたメタルハライド
ランプ(A)の電極(2)に印加（直流、交流を問わない）す
ると、電極(2)間にアーク(4)が発生し、熱電子が一方の
電極(2)から他方の電極(2)に発射され、電極先端部(5)
に激しく衝突し、電極先端部(5)のタングステン原子を
弾き飛ばす。図１の実施例では、直流点灯型であるから
マイナス電極(2a)からプラス電極(2b)に連続的に熱電子
が発射され、プラス電極(2b)の先端部(5)のタングステ
ン原子を連続的に弾き飛ばす事になる。

【００１７】前記電極(2b)の先端部(5)は、加熱・溶融
されて略半球状に形成されており、溶融部分（主として
先端表面部分）内部の前記微細空隙は外部に放出されて
いるので、高密度化して非晶質化している。従って、損
耗による全体としての寸法はさほど変化せず、従来のよ
うな電極消耗を招かず、電極(2)の長寿命化が図れる。

【００１８】次に、本発明に係る電極(2b)の製造方法に
付いて説明する。電極素材はタングステン焼結体をダイ
スにて線引加工したもので、強度的には優れているもの
の多量の微細空隙を内部に有している。従来の電極は、
この線引加工された素材を機械加工して電極としている
のであるが、本発明ではその先端部(5)を加熱・溶融す
る事によって溶融部分（主として先端表面部分）内部の
前記微細空隙を外部に放出し、高密度化して非晶質化す
ると同時にその表面張力によって略半球状化するもので
ある。

【００１９】加熱・溶融の方法としては、例えば、図２
のように先端部(5)へのレーザ照射、或いは図３のよう
なプラズマ加熱などによって行われる。

【００２０】図２の実施例を簡単に説明すると、線引素
材(2)を垂直に向け、その下端に直角にＹＡＧレーザ出
射部(7)からレーザを照射する。レーザ照射を受けた下
端は、瞬時にして高温用溶融状態になり、表面張力の作
用で半球状になる。そして、その半球状表面には、耐熱
性、耐熱サイクルに対して優れた性能を発揮する非晶質
層が形成されることになる。

【００２１】また、図３のようなプラズマ加熱を行う場
合、マイナス電極(8)と電極(2)「こちらをプラス極とす
る」との間でプラズマ放電を生じさせ、電極(2)の先端
部(5)を前記同様に溶融させる。これにより表面張力の
作用で半球状になり、且つその半球状表面には、耐熱
性、耐熱サイクルに対して優れた性能を発揮する非晶質
層が形成されることになる。［実施例］次に、従来の電極と実施例の電極を用い、ア
ーク長1.5mmの直流点灯型メタルハライドランプをそれ
ぞれ製作し、その点灯時間によるアーク長の伸びを調べ
た。その結果を表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】又、同じランプを用いて点灯時間に対する
光量減衰率を調べた。その結果を表２に示す。

【００２４】

【表２】

【００２５】これらから、本実施例のランプは従来のラ
ンプに比べて先端部の消耗が遅く、光量の減衰も少ない
ことがわかる。すなわち、本発明の電極を用いたランプ
は従来よりも寿命が長くなっている。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように本発明のメタルハライ
ドランプ用電極電極にあっては、その先端部が他の部分
より高密度に形成されているので、相手方の電極から放
出された熱電子によってたとえ従来と同量のタングステ
ン原子が先端部から弾き出されたとして、先端部に存在
するタングステン原子の量が多いために消耗し難く、電
極の早期劣化が防止できメタルハライドランプの長寿命
化を図ることができた。

【００２７】

【符号の説明】

(1)…ランプ容器 (1a)…発光管部 (1b)…封止部 (2)…電極 (2a)…マイナス電極 (2b)…プラス電極 (3)…給電部 (4)…アーク (5)…先端部 (6)…外部リード棒

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年５月２６日（１９９９．５．２
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のメタルハライドランプの断面図

【図２】本発明のメタルハライドランプに使用する電極
の製造例を示す斜視図

【図３】本発明のメタルハライドランプに使用するプラ
ス電極の正面図

【符号の説明】 (1)…ランプ容器 (1a)…発光管部 (1b)…封止部 (2)…電極 (2a)…マイナス電極 (2b)…プラス電極 (3)…給電部 (4)…アーク (5)…先端部 (6)…外部リード棒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タングステン焼結体で構成され、その先
端部が他の部分より高密度に形成されている事を特徴と
するメタルハライドランプ用電極。
【請求項２】タングステン焼結体の先端部を加熱・溶
融し、高密度化すると同時に略半球状にする事を特徴と
するメタルハライドランプ用電極の製造方法。
【請求項３】少なくともプラス極側に配設された請求
項１に記載のタングステン電極と、これと対になる電極
が対向して配設・保持されている発光管部並びにその両
端に設けられた封止部とで構成されたランプ容器と、前
記封止部に気密的に挿通され、前記電極に給電する給電
部とで構成されている事を特徴とするメタルハライドラ
ンプ。