JP2002063843A - 放電ランプ用の陰極の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子放射体の過熱を防止し、製造の工程を簡
便化することができる放電ランプ用の陰極の製造方法を
提供すること。 【解決手段】 電子放射性物質を含んだ市販のタングス
テンロッドを切断して電子放射性が良い電子放射体１を
作成する。電子放射体１を有底筒状の金型３の底部に設
けた穴に取り付けた後に、タングステンの粉末５を金型
３に充填し、パンチ４にて圧縮し、適宜の温度にて焼結
して柱状の陰極素体を形成する。形成した陰極素体の、
電子放射体１を含む先端部を先細り状に加工し、陰極を
完成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アーク放電に伴う
発光を利用する放電ランプ用の陰極を製造する方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、アーク放電に伴う発光を利用す
る放電ランプの構造を示す正面図である。図中１０は、
石英ガラス製の封体であり、石英ガラス製の円筒の長手
方向の中央部を略球状に膨出させた形状になしてある。
封体１０の両端は図示しないモリブデン箔によって封止
してあり、該両端に口金１１，１１を外側から嵌着して
ある。封体１０内にはキセノン又は水銀などの所要のガ
スが適宜の圧力にて封入してある。

【０００３】封体１０の中央部の内部には、アーク放電
中の温度に耐えられるだけの２６００℃以上の融点を持
つタングステン又はモリブデンなどの高融点金属を尖頭
棒状および砲弾形状に形成した陰極９および陽極１２
が、封体１０の中心軸上に所定距離を隔てて対向配置し
てある。陰極９及び陽極１２は、導体製の支持ロッド１
３，１３によって支持され、支持ロッド１３，１３はモ
リブデン箔を介して口金１１，１１に夫々連結してあ
る。そして、口金１１，１１の間に所要の電圧を印加
し、陰極９及び陽極１２の間でアーク放電を起こすこと
によって高輝度の光を放射させる。

【０００４】陰極からの電子放射性を向上させ、アーク
放電を安定させるために、電子放射性が良いトリウム又
はランタン等の電子放射性物質を含んだ高融点金属にて
製造した陰極が、従来用いられている。また、これを改
良したものとして、耐熱性を向上させるために、陰極の
本体は高融点金属により形成されており、前記電子放射
性物質を含んで陰極の本体よりも電子放射性が良い電子
放射体を先端部に備えた陰極が、よく知られている。

【０００５】図６は、電子放射性が良い電子放射体を先
端部に備えた陰極を製造する従来の方法を示した断面図
である。図６（ａ）に示す如く、高融点金属にて円柱形
状に形成された陰極基体８の先端部に空洞１４を設け、
陰極基体８よりも電子放射性が良い電子放射体１を空洞
１４に挿入する。電子放射体１には、電子放射性物質を
数％含んだ高融点金属の粉末を焼結させたものが主に用
いられる。次に、図６（ｂ）に示す如く、ハンマＨにて
陰極基体８および電子放射体１の先端を叩きつぶし、図
６（ｃ）に示す如く、電子放射体１を空洞１４に充填す
ると共に固定する。最後に、図６（ｄ）に示す如く、陰
極基体８の先端部を裁頭円錐状に切削加工して陰極９を
完成させる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述の如き製造方法を
用いて製造された陰極は、電子放射体と陰極基体との間
の密着性が良くないために、電子放射体と陰極基体との
間の熱伝導性が悪い。このため、放電ランプの点灯中に
最も温度が高くなる先端に位置する電子放射体が、陰極
基体へ熱が伝わらないために局所的に過熱され、電子放
射体が蒸発して陰極が損耗し、さらに蒸発した電子放射
体が付着して放電ランプの内面が曇るため、陰極および
放電ランプの寿命が短いという問題があった。

【０００７】また、陰極基体および外径が１〜２ｍｍ程
度の電子放射体を個別に形成し、陰極基体の先端に電子
放射体の外径とほぼ同じ径の空洞を設け、電子放射体を
挿入してハンマにて一体化させるため、作業対象の寸法
が小さく、作業が困難であるという問題があった。

【０００８】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的とするところは、電子放射性が良
い電子放射体を埋め込んだ高融点金属の粉末を焼結して
陰極を製造することにより、陰極基体と電子放射体との
密着性を向上させ、また、電子放射体と陰極基体とを一
体化させる作業を簡便化することができる放電ランプ用
の陰極の製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る放電ランプ
用の陰極の製造方法は、先端部に電子放射性が良い電子
放射体を備えた放電ランプ用の陰極の製造方法におい
て、筒状の金型に充填されており、該金型の中心軸に沿
って棒状の電子放射体が埋め込まれた高融点金属の粉末
を圧縮および焼結し、先端部に前記電子放射体が位置し
た柱状の陰極素体を形成し、該陰極素体の先端部が先細
り状になり、また該陰極素体の先端に前記電子放射体の
先端が露出するように、前記陰極素体の先端部を鍛造ま
たは切削することを特徴とする。

【００１０】本発明においては、電子放射性が良い電子
放射体を高融点金属の粉末の中に埋め込み、該粉末を圧
縮および焼結して前記電子放射体が一体化した陰極素体
を製造するため、陰極基体と電子放射体との密着性を向
上させることができる。また、電子放射体と陰極基体と
を一体化させる作業を簡便化することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は、電子放射性が良
い電子放射体の製造工程を説明する説明図である。図中
１は電子放射体であり、２はタングステンロッドであ
る。電子放射性が良いトリウム又はランタン等の電子放
射性物質を数％包有したタングステンからなるタングス
テンロッドが、市販されている。このタングステンロッ
ド２を適宜の長さに切断し、棒状の電子放射体１を作成
する。電子放射体１の主成分はタングステンに限るもの
ではなく、モリブデンなど他の高融点金属であってもよ
い。また、タングステンなどの高融点金属の粉末と前記
電子放射性物質の粉末とを混合し、混合した粉末を棒状
に焼結させて電子放射体１を形成する手順としてもよ
い。

【００１２】図２は、本発明の圧縮の工程を示す断面図
である。図中３は金型であり、有底円筒状に形成されて
いる。金型３の底の中央には縦穴が設けられ、設けられ
た縦穴の形状は電子放射体１の外形に合わせられ、該縦
穴の長さは電子放射体の長さよりも短く形成されてい
る。図２（ａ）に示す如く、前記縦穴に電子放射体１を
挿入して立て、タングステンの粉末５を金型３の中に充
填する。このとき、タングステンの粉末５は金型３の形
状に合わせて円柱状に成型され、金型３の底に当たる方
の端には電子放射体１が位置している。次に、図２
（ｂ）に示す如く、油圧式又は機械式のプレス機を用
い、金型３の開放側からパンチ４により粉末５を所要の
圧力にて圧縮し、圧縮粉末５ａに電子放射体１が一体化
した圧縮成型体６を形成する。

【００１３】次に、形成した圧縮成型体６を金型３より
取り出し、焼結炉による加熱、又は圧縮成型体６に通電
することによる加熱などの方法により、圧縮成型体６を
１０００℃〜１５００℃程度の適宜の温度まで加熱して
焼結させ、陰極素体を形成する。以上の圧縮および焼結
の工程は、不純物の混入を避けるために、真空中または
所要の雰囲気中にて行う。図３は、圧縮および焼結の工
程にて円柱状に形成した陰極素体７を示す断面図であ
り、図中８は圧縮粉末５ａが焼結した陰極基体である。
陰極素体７の先端部には電子放射体１が位置しており、
陰極基体８に電子放射体１が密着して一体化している。

【００１４】次に、陰極素体７の先端部を、適宜の温度
まで加熱して先細り状に鍛造するか、又は切削加工する
ことにより、先細り状に加工し、円錐の先端に電子放射
体１の先端が露出した円錐形状に加工して陰極を完成す
る。図４は、完成した陰極９を示す断面図である。

【００１５】本実施の形態においては、陰極基体８の原
料である粉末５はタングステンの粉末としたが、モリブ
デンなど他の高融点金属の粉末であってもよい。また、
プレス機を用いた圧縮の工程の後に高温加熱による焼結
を行う手順を示したが、圧縮成型体６を金型３の内部で
そのまま高温加熱して焼結させ、陰極素体７を形成する
手順としてもよい。また、圧縮の工程においては、静水
圧プレスを用いて圧縮成型体６を形成する手順としても
よい。

【００１６】

【発明の効果】本発明により製造された陰極は、陰極基
体よりも電子放射性が良い電子放射体と陰極基体との密
着性が良く、電子放射体の熱が陰極基体に伝わり易いた
めに、電子放射体が局所的に過熱されて蒸発することを
抑制し、放電ランプの寿命を長くすることができる。ま
た、電子放射体を埋め込んだタングステン粉末を焼結さ
せることで陰極基体の形成と電子放射体の陰極基体への
一体化とを同時に行うため、陰極基体を電子放射体へ一
体化させる作業を簡便化することができる等、本発明は
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子放射体の製造工程を説明する説明図であ
る。

【図２】本発明の圧縮の工程を示す断面図である。

【図３】陰極素体を示す断面図である。

【図４】完成した陰極を示す断面図である。

【図５】アーク放電に伴う発光を利用する放電ランプの
構造を示す正面図である。

【図６】先端部に電子放射体を備えた陰極を製造する従
来の方法を示した断面図である。

【符号の説明】

１ 電子放射体 ２ タングステンロッド ３ 金型 ４ パンチ ５ 粉末 ５ａ 圧縮粉末 ６ 圧縮成型体 ７ 陰極素体 ８ 陰極基体 ９ 陰極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部に電子放射性が良い電子放射体を
   備えた放電ランプ用の陰極の製造方法において、 筒状の金型に充填されており、該金型の中心軸に沿って
   棒状の電子放射体が埋め込まれた高融点金属の粉末を圧
   縮および焼結し、先端部に前記電子放射体が位置した柱
   状の陰極素体を形成し、該陰極素体の先端部が先細り状
   になり、また該陰極素体の先端に前記電子放射体の先端
   が露出するように、前記陰極素体の先端部を鍛造または
   切削することを特徴とする放電ランプ用の陰極の製造方
   法。