JP2001110355A

JP2001110355A - 放電灯電極

Info

Publication number: JP2001110355A
Application number: JP29149799A
Authority: JP
Inventors: Motoi Takeishi; 基嶽石
Original assignee: TAKEISHI DENKI KK
Current assignee: TAKEISHI DENKI KK
Priority date: 1999-10-13
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2001-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】安定した放電を発生させることが出来
る放電灯電極を開発することにある。【解決手段】電極軸と、前記電極軸に巻着されたコ
イルからなる放電灯電極において、前記コイルの先端面
が、前記電極軸の先端面と同一面に一致することによ
り、アークスポットが定まり、安定したアークを発生す
る事が出来るようになった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、安定したアークを
発生させるため、コイル先端面と電極軸先端面とが同一
面に一致するようにコイルが巻着された放電灯電極に関
する。

【０００２】

【従来の技術】最近、車両の前照灯、液晶プロジェクタ
ー装置の画像投影用の光源や体育館の照明等に、高圧放
電灯が用いられる場合が多い。高圧放電灯は、高電圧を
必要とし、特に始動時において大電流が流れるため、大
量の電子が陰極を飛び出し、陽極に衝突する。その時、
放電灯の電極軸が細いと、陽極が異常に過熱され、電極
物質が飛散し、発光管壁に付着し、早期に黒化が発生す
る原因となる。特に直流型は、交流型と異なり陽極と陰
極が不変で、陽極のみに電子が衝突し続けるため、陽極
物質の飛散が多く、発光管壁の黒化を促す要因となる。

【０００３】これを防止するため、陽極の電極軸を太く
する方法がとられ、これにより熱容量が大きくなり、電
極の過熱が抑止され、電極物質が蒸発するのを防ぐこと
が出来る。ところが、電極軸が太くなると、電極軸を通
じて熱が逃げやすくなり、電極の温度が熱電子を放出す
るのに適した温度に上昇しなくなり、立ち消えが発生す
る場合がある。

【０００４】そこで、電極軸の先端部だけを太径にして
熱容量を大きくすると、前述の電極の過熱が抑止され、
電極物質が蒸発するのを防ぐことが出来る。また、電極
軸の先端部分以外は相対的に細いので、熱伝導による電
極軸への熱の移動を減少させることが出来、電極軸先端
部の温度をある程度適度に維持することが出来る。この
ような先端部だけを太径にする電極の加工方法として、
従来は太径の電極用棒材を、太径の先端部となる部分以
外の箇所を細く切削する事により、相対的に先端部が太
径になるようにしていた。ところが、電極軸を構成する
タングステンは非常に堅い材質で、切削するには困難で
あった。

【０００５】そこで、従来は電極(25)の先端部(30)を容
易に太径にするために、電極軸(26)の先端部(30)にコイ
ル(27)を巻着していた。その時、コイル(27)は２層に巻
かれることが多いが、２層巻きの場合、巻き始め(271s)
は電極軸(26)の基部側から開始され電極軸(26)の先端面
(26a)に向かって巻かれて内層コイル(271)が形成され、
電極軸(26)の先端部分で巻き返えされて外層コイル(27
2)が形成される。巻き終わりを(272f)で示す。

【０００６】このようにコイル巻きで電極(25)の先端部
(30)に太径部分(40)を形成すると、内外のコイル(271)
(272)の巻き返し部分の１巻き目(271b)(272b)及び内層
コイル(271)の１巻き目の180°ずれた部分(図中、上端
と下端) (271a)(271b)では、線径分の半分段差(r)が生
じ、内外層のコイル(271)(272)の巻き返し前の部分(271
a)と巻き戻し部分(272a)の部分とでは(R＋r)の段差が生
じる。加えて、電極軸(26)の先端面(26a)は平坦な切
り放し面となっているが、前述のようにコイル(271)(27
2)の巻き戻し部分との間でそれぞれ(r)〜(R＋r)のよう
な段差が発生するので、点灯時、電極(25)の先端に発生
するアークスポットが電極軸(26)の先端面(26a)だけで
なく、内外のコイル(271)(272)の巻き戻し部分へ移動す
る事がある。この場合、電極間距離が変わるのでアーク
が不安定となるという問題があった。

【０００７】また、先端にこのような段差(r)〜(R＋r)
があると、アークによって先端部分が溶けると突出して
いる電極軸(26)の先端が後退して短くなり、点灯中に電
極間間隔が拡大して点灯条件が変わり、点灯しにくくな
ると言うような問題もある。

【０００８】その他、現在、ランプ形状が次第に小さく
なる方向にあり、それに連れて電極形状も小さくなる方
向にある。そうすると前述のように１本のコイル(27)を
巻き返して太径部分(40)を形成する方法では、次第に困
難になりつつあり、電極(25)の製造コストを押し上げる
方向に働く。

【０００９】なお、放電を促すためエミッター(33)と呼
ばれるトリウム等を電極軸(26)とコイル(27)の間に封入
する事があるが、コイル(27)を使用する方式では、コイ
ル(27)の線材の隙間や、コイル(27)の前後部から、エミ
ッター(33)が漏れるという不都合もあった。

【００１０】また、電極棒(26)の先端部分にコイル(27)
を巻き付けて太径部分(40)を形成する理由としては、前
述のようにアーク放電により発生する熱にて電極棒(26)
の先端部分が損耗するのを防ぐためであるが、太径部分
(40)が大き過ぎて熱容量が過大になると電極棒(26)の先
端部分の温度が必要温度迄上昇せず、アークが立ち消え
になるおそれがある。それ故、太径部分(40)の大きさは
消費電力と密接な関係があり、最適の大きさにする事が
好ましいが、１本の太いコイル(27)を巻き付けて太径部
分(40)を形成する方法では細かい調整が不可能であっ
た。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の解決課
題は、コイルを使用したにも拘わらず、電極軸の先端面
と、前記電極軸に巻着されたコイルの先端面とを同一面
内にて一致させる事によって点灯時に安定したアーク放
電を発生させることが出来、しかも造りやすい放電灯電
極を開発することにあり、第２の解決課題はトリウムの
ようなエミッタ部材を使用しても外部にこぼれ出るよう
な事がない放電灯電極を開発することにあり、第３の解
決課題は太径部分(10)の熱容量を自由に変更する事が出
来る放電灯電極を開発することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】「請求項１」に記載の放
電灯電極(5)は「電極軸(6)と、前記電極軸(6)に巻着さ
れたコイル(7)からなる放電灯電極(5)において、前記コ
イル(7)の先端巻(51)が、前記電極軸(6)の先端面(11)と
同一面に一致するようにコイル先端(52)に向かって次第
に薄くなるように切落されている」ことを特徴とする。

【００１３】従来は、前述のようにコイル(27)の先端が
切り放し状態であったため、電極軸(26)の先端面(26a)
とコイル(27)の１巻き目(271a)(272a)とが、同一面に一
致せず段差(r)〜(R+r)が生じていたので、アークスポッ
トが定まらないという問題があったが、本発明の放電灯
電極(5)は、電極軸(6)の先端面(11)とコイル(7)の先端
面(11)とが、同一面に一致しているため、アークスポッ
トが定まり、安定したアークを発生する事が出来る。

【００１４】また、従来のように１本の製材を巻き返し
て２重のコイル(27)とする方法では、１層目から２層目
に折り返して巻着する作業が困難であったため最近のラ
ンプの小型化に伴う電極(25)の小型化に対応できない
が、本発明の電極(5)は１層目のコイル(71)と２層目の
コイル(72)が独立してなっているため、折り返すという
作業がなく、差し込むだけでよく容易に巻着する事が出
来、電極(5)の小型化に適切に対応することが出来る。

【００１５】「請求項２」に記載の放電灯電極(5)は、
請求項１に記載の放電灯電極(5)の先端を限定したもの
で、「電極軸(6)の先端とコイル(7)の先端とが溶接にて
一体となる」ことを特徴とする。溶接にて一体化されて
いる状態を図４にて示す。図中、一体化部分を(56)で示
す。これにより、搬送時等に加わる振動によって電極軸
(6)からコイル(7)がずれたり甚だしくは離脱するのを防
ぐことが出来る。また、電極軸(6)とコイル(7)の間に封
入されたエミッター(13)が、先端部の隙間から漏れるの
を防止する効果もある。

【００１６】「請求項３」は、請求項２に記載の放電灯
電極(5)を更に限定したもので、「コイル(7)が単層或い
は複数層にて形成されており、コイル(7)と電極軸(6)と
で構成された間隙(67)或いはコイル同士で形成されてい
る間隙(77)内にトリウム(13)が充填されており、且つコ
イル(7)の後端部(54)がストッパ(14)にて閉塞される」
ことを特徴とする。これにより、電極軸(6)とコイル(7)
の間に封入されたエミッター(13)が、後端部(54)の隙間
から漏れるのを防止する効果がある。

【００１７】「請求項４」は、請求項１〜２に記載の放
電灯電極(5)に関して「コイル(7)が複数層にて形成され
ており、内層コイル(71)より外層コイル(72)の方が短
く、内層コイル(71)の後端部分(T)が外層コイル(72)の
後端から露出している」ことを特徴とする。

【００１８】電極棒(6)にコイル(7)を巻着して太径部分
(10)を形成する理由は前出のようにコイル(7)の巻く量
が多過ぎると熱容量が大きくなり、電極(5)の温度がア
ーク発生に適した温度迄上昇しなくなり、立ち消えを発
生する場合がある。反対に、コイル(7)の巻く量が少な
過ぎると熱容量が少なくなり、電極(5)の温度が過剰に
高くなって、電極物質が飛散して発光管部(3)の管壁に
付着して管壁の黒化を促す原因となる。従って、電極
(5)の温度を適度に保つ必要がある。これに対して、請
求項４に記載の電極(5)であれば、外層コイル(72)の巻
く量により熱容量を調節して、太径部分(10)の熱容量を
適正に調節する事が出来、点灯時の電極(5)の温度を適
度に保つ事が出来る。

【００１９】「請求項５」は、請求項１〜４に記載の放
電灯電極(5)に関して「コイル(71)(72)が複数層にて形
成されており、内層コイル(71)の線径と外層コイル(72)
の線径が異なる」ことを特徴とする。これは、内層コイ
ル(71)と外層コイル(72)が独立しているために、それぞ
れの線材の大きさを変えることが出来るのであり、その
際、内層コイル(71)と外層コイル(72)のどちらが大きく
ても良い。

【００２０】外層コイル(72)の線材が小さい場合、後か
ら巻着する外層コイル(72)の大きさにより、全体のコイ
ル(71)(72)の量を調節する事が出来る。内層コイル(71)
を巻着した後に、外層コイル(72)を巻着するのである
が、外層コイル(72)の大きさを自由に決定する事が出来
るため、全体のコイル(71)(72)の量を微妙に調節するこ
とが出来る。これは、前述と同様に電極(5)の温度を適
度に保つ事が目的である。

【００２１】反対に、内層コイル(71)の線材が小さい場
合、内層コイル(71)の間隔をあけて巻着し、その上から
外層コイル(72)を巻着する。そうすると、内層コイル(7
1)の線材間に間隙 (67)が生じ、エミッター(13)を封入
し易くなる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は本発明に掛かる放電灯電極
(5)を陽極に、従来の電極(5a)を陰極として用いた放電
灯(1)を表したものである。なお、本図１は、放電灯(1)
の例としてメタルハライドランプを挙げており、以下そ
の説明を行う。メタルハライドランプは、外囲器(2)
と、電極(5)(5a)と、金属箔(8)と、リード線(9)とから
構成される。

【００２３】外囲器(2)は、石英ガラスなどからなり、
発光管部(3)と、その両端部に連続して一体に形成され
る封止部(4)とから構成される。電極は、陽極(5)と陰極
(5a)の１本ずつからなり、それぞれの電極(5)(5a)の後
端部分が封止部(4)内に埋没され、残りの部分が発光管
部(3)内の中央に向かい、両電極(5)(5a)が対向するよう
に突出している。

【００２４】金属箔(8)は封止部(4)にそれぞれ埋没され
ていて、封止部(4)内に埋入された前記電極(5)(5a)の埋
入部分の先端が金属箔(8)の一端に溶接されている。金
属箔(8)は通常モリブデンからなる。金属箔(8)の外側の
端部にはリード線(9)が溶接にて接続され、封止部(4)の
端部から外部に導出されている。

【００２５】本実施形態１は、直流型の場合であるた
め、電子が衝突する陽極(5)は、陰極(5a)に比べて大き
い。これに対して、図示しない交流型の場合は、両電極
が交互に陽極(5)と陰極(5a)に変化するため、陽極(5)と
陰極(5a)共に直流型の陽極(5)を用いる。

【００２６】発光管(3)内には、ハロゲンサイクルによ
り発光に寄与する金属ハロゲン化物と、緩衝ガスとして
の機能を持つ水銀と、始動用としての希ガスが封入され
ている。水銀は、発光の性質も有するが、メタルハライ
ドランプにおいては主として緩衝ガスとして働き、所望
のランプ電圧を得る役割を果たす。始動用としての希ガ
スは、アルゴンやキセノンが用いられる。

【００２７】次に、本発明に掛かる放電灯電極(5)を、
図示実施形態１に従って順次説明する。実施形態１の放
電灯電極(5)は、電極軸(6)と、それに巻着されるコイル
(7)とから構成される。電極軸(6)は、通常タングステン
のような高融点金属により形成される。コイル(7)は１
本の線材からなり、その断面は円形であるが、第１巻き
目(51)において、先端(52)に近づくほど薄く削られてい
る。従って、第１巻き目(51)の断面形状は、一部が欠け
た円のような形状となり、先端に近づくにつれ、欠ける
大きさが大きくなる。

【００２８】コイル(7)は１層に巻着してもよいし、複
数層に巻着してもよい。図の実施例では２層巻きの例が
示されているが、１層の場合は外側の２層目のコイル(7
2)がない場合を想像すればよい。図示していないがコイ
ル(7)を２層以上巻着させる場合は、１層目のコイル(7
1)と同様に、２層目以降のコイル(72)の第１巻き目(51)
も先端(52)にいくほど薄く削られ、電極軸(6)の先端面
(11)と１層目及び２層目のコイル(71)(72)の第１巻き目
(51)(52)が、全て同一面に一致するように装着される。
そして通常コイル(71)(72)は隣接するコイル同士が密着
する密着巻きにて巻かれ、コイル同士(71)(72)或いは内
層コイル(71)と電極軸(6)とで形成される間隙(67)(77)
が前記接触部分で密閉状態となるように形成される。そ
して必要に応じて前記間隙(67)(77)にトリウム(13)が充
填される。

【００２９】コイル(7)の電極軸(6)への装着方法とし
て、１層巻き又は２層巻きの場合でも同様であるが、１
巻き目(51)を前述のように予め削ったコイル(7)を電極
軸(6)に装着させる方法と、１巻き目(51)が従来のよう
に切り放し状態であるコイル(7)を電極軸(6)に巻着し、
然る後、コイル(7)と電極軸(6)の先端部分を同時に削っ
て面一にする方法の２通りが考えられる。

【００３０】実施形態２は、コイル(7)の先端部と電極
軸(6)の先端部(17)とが溶接されて一体となっている。
エミッター(13)がコイル(7)の先端部の隙間から、漏れ
るのを防ぐためと、搬送時等に振動による電極軸(6)か
らのコイル(7)の移動による位置ずれ、甚だしくは離脱
したりするのを防ぐためである。

【００３１】実施形態３では、エミッター(13)がコイル
(7)の後端部の隙間から、漏れるのを防ぐため、太径の
線材であるストッパー(14)により密閉される。

【００３２】実施形態４では、コイル(71)(72)の複数層
にて形成されており、内層コイル(71)より外層コイル(7
2)の方が短く、内層コイル(71)の後端部分(54)が外層コ
イル(72)の後端(53)から露出している場合で、その露出
部分の長さを(T)で示す。

【００３３】実施形態５では、コイル(71)(72)の複数層
にて形成されており、内層コイル(71)の線径が外層コイ
ル(72)の線径より大きい。この場合点灯した時、細い外
層コイル(72)が早く溶け、太径部分(10)の先端部分の一
体化がより迅速に行われる。

【００３４】実施形態６では、前記同様コイル(71)(72)
の複数層にて形成されており、内層コイル(71)の線径が
外層コイル(72)の線径より小さい。この場合、内層コイ
ル(71)を粗く巻いて間隙(67)を広く取り、その上に太い
外層コイル(72)を密着させて巻くことでエミッタ(13)の
収納量を多くすることが出来る。

【００３５】次に、実施形態１の電極軸(6)の作用につ
いて説明する。陽極(5)のコイル(7)の先端面(11)が、電
極軸(6)の先端面(11)と同一面に一致しているため、点
灯した時、放電のアークスポットが、電極軸(6)の先端
面(11)だけでなく、コイル(7)の第１巻き目(51)へ移動
しても陽極(5)と陰極(5a)との間の距離は一定であるた
めアークの発生条件が一定に保たれる事になり、故にア
ークスポットが定まり、安定したアークを発生する事が
出来る。また、独立コイル(7)により太径部分(10)の熱
容量を消費電力に対して適正にすることが出来るため、
長期間に亘って安定した点灯が可能となる。

【００３６】

【発明の効果】本発明に掛かる放電灯電極は、コイルの
１巻き目先端に行くほど薄くなるように削り取ることに
より、コイルを使用した電極であるにも拘わらず安定し
た放電を発生させることが出来る。また、コイルの後端
部を密閉することにより、コイル後端部からエミッター
の漏れを防止することが出来る。さらに、電極軸の先端
とコイルの先端とが溶接にて一体となるため、コイル先
端部からのエミッター漏れの防止と共に、搬送時等に電
極軸からコイルが離脱するのを防ぐことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる電極を用いた放電灯の断面図

【図２】本発明にかかる電極を中央で中心軸に沿って分
断した時の仮想状態の斜視断面図

【図３】本発明における電極の断面図

【図４】本発明における電極で先端部分を溶融一体化し
た状態の断面図

【図５】本発明における他の電極の断面図

【図６】本発明における更に他の電極の断面図

【図７】従来における電極の断面図

【図８】従来における電極の斜視図

【符号の説明】

(1)…放電灯 (2)…外囲器 (3)…発光管 (4)…封止部 (5)…陽極 (5a)…陰極 (6)…電極軸 (7)(71)(72)…コイル (8)…金属箔 (9)…リード線 (10)…太径部分 (13)…エミッター (14)…ストッパー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極軸と、前記電極軸に巻着されたコイ
ルからなる放電灯電極において、前記コイルの先端巻
が、前記電極軸の先端面と同一面に一致するようにコイ
ル先端に向かって次第に薄くなるように切落されている
事を特徴とする放電灯電極。
【請求項２】電極軸の先端とコイルの先端とが溶接に
て一体となることを特徴とする請求項１に記載の放電灯
電極。
【請求項３】コイルが単層或いは複数層にて形成され
ており、コイルと電極軸とで構成された間隙或いはコイ
ル同士で形成されている間隙内にトリウムが充填されて
おり、且つコイルの後端部がストッパにて密閉されるこ
とを特徴とする請求項２に記載の放電灯電極。
【請求項４】コイルが複数層にて形成されており、内
層コイルより外層コイルの方が短く、内層コイルの後端
部分が外層コイルの後端から露出していることを特徴と
する請求項１〜２に記載の放電灯電極。
【請求項５】コイルが複数層にて形成されており、内
層コイルの線径と外層コイルの線径が異なることを特徴
とする請求項１〜４の何れかに記載の放電灯電極。