JP2002008586A - 放電ランプ用電極 - Google Patents

放電ランプ用電極

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JP2002008586A
JP2002008586A JP2000187400A JP2000187400A JP2002008586A JP 2002008586 A JP2002008586 A JP 2002008586A JP 2000187400 A JP2000187400 A JP 2000187400A JP 2000187400 A JP2000187400 A JP 2000187400A JP 2002008586 A JP2002008586 A JP 2002008586A
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cathode
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recess
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Katsumi Sojo
勝己 荘所
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極と電極芯棒の間に温度差が生じても、凹
部と電極芯棒の間に隙間が生じず、電極芯棒から電極が
抜け落ちない放電ランプ用電極、あるいは圧入時に電極
芯棒や電極の割れない放電ランプ用電極を提供するこ
と。 【解決手段】 先端部と、該先端部に続く略円筒状の胴
部とからなる放電ランプ用電極であって、該胴部の底面
に設けられた凹部に電極芯棒を挿入し、該凹部内壁面と
該凹部内に位置する該電極芯棒とを融着材により融着し
てなることを特徴とする放電ランプ用電極とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は放電ランプ用電極
の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、放電ランプの電極としては、図2
に示すように、電極(陰極20)の凹部8にタンタル製
の金属箔6を先端部に巻回して覆った電極芯棒(陰極芯
棒21)を当該凹部8に圧入し、圧入部7を有する電極
が使用されていた。しかしながら、完成したランプを点
灯したのち消灯する際に、陰極芯棒21が陰極20より
先に冷却され、冷却過程での体積の収縮差により、タン
タル製の金属箔6が凹部8と陰極芯棒21の間にあって
も、凹部8と陰極芯棒21の間に隙間が生じて、陰極芯
棒21から陰極20が抜け落ちてしまうという問題があ
った。この問題は、特にランプ製造工程において、完成
したランプを、エージング工程で所定時間点灯させ、作
業者が消灯直後のランプを点灯灯具から取り外す際に発
生していた。
【0003】また、電極組立時に、陰極20の凹部8に
陰極芯棒21を圧入する際にも、該凹部8の穴径に対し
て陰極芯棒21の外径の寸法が非常に近く嵌合寸法が厳
しいため、陰極芯棒21の凹部圧入外端部の折れ不良や
陰極20の凹部8での割れ不良が発生することもあっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とす
るところは、電極と電極芯棒の間に温度差が生じても、
電極底面の凹部と電極芯棒の間に隙間が生じず、電極芯
棒から電極が抜け落ちない放電ランプ用電極、あるいは
電極芯棒の電極への圧入時に電極芯棒や電極の割れない
放電ランプ用電極を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的のために請求項
1に記載の発明は、先端部と該先端部に続く略円筒状の
胴部とからなる放電ランプ用電極であって、該胴部の底
面に設けられた凹部に電極芯棒を挿入し、該凹部内壁面
と該凹部内に位置する該電極芯棒とを融着材により融着
してなることを特徴とする放電ランプ用電極とするもの
である。
【0006】請求項2に記載の発明は、前記融着材を電
極材料より融点が低く、かつランプ動作時に融着材が融
解しない材料としたことを特徴とする請求項1に記載の
放電ランプ用電極とするものである。
【0007】請求項3に記載の発明は、前記電極を略円
錐状の先端部を有する陰極としたことを特徴とする請求
項1または請求項2に記載の放電ランプ用電極とするも
のである。
【0008】請求項4に記載の発明は、前記電極および
電極芯棒はタングステンまたはモリブデンからなり、前
記融着材はジルコニウムであることを特徴とする請求項
1乃至請求項3に記載の放電ランプ用電極とするもので
ある。
【0009】
【作用】電極胴部の底面に設けられた凹部に電極芯棒を
挿入し、該凹部内壁面と該凹部内に位置する該電極芯棒
とを融着材により融着した構成とすることによって、ラ
ンプが動作中も電極芯棒と電極が堅牢に固着され、温度
差に起因した膨張係数の差により生じる、電極芯棒と電
極の隙間が生じなくなる。特に融着材としてジルコニウ
ムを使用すると、ジルコニウムはゲッター機能も有する
ことから有用である。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。本発明の放電ランプ用電極の製
造方法は以下の通りである。図4は本発明の放電ランプ
用電極の製造装置であり、電極として陰極について説明
する。処理容器11内に電極保持治具12を配置する。
該電極保持治具12の上面には陰極20の先端部が嵌合
する、すりばち状の凹所16が形成されており、その凹
所16に陰極20をセットする。陰極芯棒21は不図示
の電極芯棒保持具で処理容器11内上方にて保持され
る。陰極20の底面凹部8には陰極芯棒21が挿入さ
れ、該底面凹部開口部の陰極芯棒21外周に融着材リン
グ91を配置する。そして、非酸化性ガスをガス導入孔
14より導入し、ガス排出孔15から排出して、処理容
器11内をガス置換して非酸化性ガス雰囲気とする。
【0011】次に、電源13の一極に接続された溶接棒
17を陰極20に近接させ、電極保持治具12を電源1
3の他極を接続し、溶接棒17と電極保持治具12間に
高電圧を印加して溶接棒17と陰極20の間で放電さ
せ、陰極20を赤熱化する。陰極20の赤熱化で融着材
リング91が溶融し、陰極の凹部8と陰極芯棒21の隙
間に流れ込む。そして、冷却後に処理容器11から陰極
20を取り出して本発明の放電ランプ用電極は完成す
る。図3は本発明の放電ランプ用電極の断面図を示して
おり、陰極20の底面に形成された凹部8に陰極芯棒2
1が嵌入されており、陰極芯棒21と凹部8の隙間に融
着材90が介在し、熱融着部10を形成している。な
お、記号18は空隙である。
【0012】
【実施例】次に本発明の具体的実施例を示す。図4にお
いて、石英ガラス製の処理容器11内にタングステン製
の電極保持治具12を配置する。該電極保持治具12の
上面には陰極20の円錐状の先端部が嵌合する、すりば
ち状の凹所16が形成されており、その凹所16に陰極
20の先端部をセットする。陰極芯棒21は不図示の電
極芯棒保持具で石英ガラス製の処理容器11内上方にて
保持される。タングステン製電極の底面凹部8にはφ4
mmのタングステン製の陰極芯棒21が挿入され、該底
面凹部開口部の陰極芯棒21外周に、ジルコニウム製で
あってφ0.2mmの線材をリング状に数ターン巻きつ
け、融着材リング91とする。
【0013】そして、ガス導入孔14よりアルゴンと水
素の混合ガスを導入し、ガス排出孔15から排出して、
処理容器11内をガス置換してアルゴンと水素の混合ガ
ス雰囲気とする。次に、電極保持治具12と溶接棒17
の間に電源13を接続し、30Aの高電圧を印加して溶
接棒17と陰極20の間で放電させ、陰極20を赤熱化
する。このときの赤熱温度は1800〜1900℃であ
る。陰極20の赤熱化で融着材リング91が溶融し、陰
極の凹部8と陰極芯棒21の隙間に流れ込み、熱融着部
(図3の記号10)を形成する。そして、冷却後に処理
容器11から陰極20を取り出す。
【0014】なお、電極としてはタングステンに替えて
モリブデンとしてもよい。
【0015】陰極芯棒21の嵌入においては、従来は凹
部8の穴径に対して陰極芯棒21の外径を0.2mm程
度小さくするという厳しい寸法制限があり、陰極芯棒2
1や電極凹部8の切削加工にかなり時間を要していた
が、本発明では、加工精度がラフになり、寸法制限が緩
和されたため、陰極芯棒21や電極凹部8の切削加工に
おいて1本当たり10秒もの作業時間短縮が実現され
た。
【0016】陰極芯棒21を陰極20の穴8に圧入する
のを従来は作業者による手作業で行っていたが、本発明
により、非酸化雰囲気でのアーク溶接という半自動化に
よって行えることから、1本当たり30秒もの作業時間
短縮が実現された。
【0017】図1は本発明の電極が使用される放電ラン
プの一例の断面図である。放電容器1内で陰極20と陽
極30が対向配置されている。21は陰極芯棒、31は
陽極芯棒、4は封止部、5は口金である。本発明の放電
ランプ用電極を陰極として使用した放電ランプとして、
図1に示した構造の、消費電力3kWのキセノンランプ
を1000本製作した。その結果、従来のタンタル箔を
電極芯棒の圧入に使用した陰極を使用したランプでは、
陰極の抜け落ちや陰極や陰極芯棒の割れの不良率が8%
もあったが、本発明の陰極としたことで不良率が0.1
%に大幅に減少した。
【0018】なお、上記3kWのランプにおいては点灯
時に陽極側温度は陽極芯棒の陽極圧入部においてジルコ
ニウムの融点を超えてしまうので、本発明の電極が陽極
側は使用できず、従来のタンタル箔使用の陽極を用い
た。なお、陽極側は、陽極芯棒径が陰極芯棒径と比し太
く、電極芯棒の折れ不良の発生割合は陰極に比べて少な
いことを付記する。
【0019】上述のように、本発明の放電ランプ用電極
は、消費電力3kWを超える大型ランプにおいては陰極
のみ適用可能となるが、1.5kW以下のランプにおい
ては、点灯時の陽極側温度は陽極芯棒の陽極圧入部にお
いて融着材として使用するジルコニウムの融点融着材の
融点まで達しないので、陽極にも適用可能となる。
【0020】また、上記ではキセノンランプの電極とし
ての例を示したが、本発明の電極は、高圧水銀ランプや
メタルハライドランプなど他の放電ランプ用電極として
も応用可能なことはいうまでもない。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
胴部の底面に設けられた凹部に電極芯棒を挿入し、凹部
内壁面と凹部内に位置する電極芯棒とを融着材により融
着したことによって、ランプが動作中も電極芯棒と電極
が堅牢に固着され、温度差に起因し膨張係数の差による
電極芯棒と電極の隙間が生じなくなる。
【0022】そして、融着材を電極材料より融点が低
く、かつランプ動作時に融着材が融解しない材料とした
ことによって、融着材が、融解することなく電極芯棒と
電極を固定し電流を流すことができる。
【0023】また、本発明を陰極に適用することによっ
て、ランプ動作時に当該陰極が適正な温度で熱陰極動作
しながら、かつ融着材が、融解することなく電極芯棒と
電極を固定し電流を流すことができる。
【0024】そして、電極および電極芯棒をタングステ
ンまたはモリブデン製とし、融着材をジルコニウムとし
たことによってジルコニウムのゲッター作用も加わり、
本発明の適切なる実施形態が構成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電極が使用される放電ランプの一例の
概略断面図を示す。
【図2】従来の電極の断面図を示す。
【図3】本発明の電極の断面図を示す。
【図4】本発明の電極の製造方法を示す。
【符号の説明】
1 放電容器 20 陰極 21 陰極芯棒 30 陽極 31 陽極芯棒 4 封止部 5 口金 6 金属箔 7 圧入部 8 凹部 90 融着材 91 融着材リング 10 熱融着部 11 処理容器 12 電極保持治具 13 電源 14 ガス導入孔 15 ガス排出孔 16 凹所 17 溶接棒 18 空隙

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端部と、該先端部に続く略円筒状の胴
    部とからなる放電ランプ用電極であって、 該胴部の底面に設けられた凹部に電極芯棒を挿入し、該
    凹部内壁面と該凹部内に位置する該電極芯棒とを融着材
    により融着してなることを特徴とする放電ランプ用電
    極。
  2. 【請求項2】 前記融着材を電極材料より融点が低く、
    かつランプ動作時に融着材が融解しない材料としたこと
    を特徴とする請求項1に記載の放電ランプ用電極。
  3. 【請求項3】 前記電極を略円錐形の先端部を有する陰
    極としたことを特徴とする請求項1または請求項2に記
    載の放電ランプ用電極。
  4. 【請求項4】 前記電極および電極芯棒はタングステン
    またはモリブデンからなり、前記融着材はジルコニウム
    であることを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載の
    放電ランプ用電極。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015011927A1 (ja) * 2013-07-25 2015-01-29 東洋炭素株式会社 ショートアーク放電ランプ用電極およびその製法
CN113410121A (zh) * 2021-06-18 2021-09-17 常州玉宇电光器件有限公司 一种新型结构电极及制造工艺
DE112017006510B4 (de) 2016-12-22 2022-12-08 Ushio Denki Kabushiki Kaisha Elektrodenmodul mit kerndraht und schicht aus wolframcarbid oder wolframnitrid sowie hochdruck-entladungslampe mit einem solchen elektrodenmodul

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