JP2005100832A - Electrode for discharge lamp - Google Patents
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Description
本発明は、放電灯用電極に関し、例えば、ショートアークランプの電極として用いられるような放電灯用電極に関する。 The present invention relates to an electrode for a discharge lamp, for example, an electrode for a discharge lamp used as an electrode for a short arc lamp.
高圧放電灯の電極には高融点金属に易電子放射物質を添加した電極が知られている。特許文献1は、こうした電極の一例であって、高融点金属の粉末を焼結して多孔性の電極本体を成形し、その孔に易電子放射物質を充填するものである。そして、このように製造された電極本体を別に製造された端子部と接合した電極を、放電灯に取り付ける。また、特許文献2には、金属射出成形法により複雑な形状を有する電極を成形できる旨が記載されており、易電子放射物質を含有する放電部の収容部を射出成形し、その後、放電部を収容部に挿入した電極本体を焼結する製法が開示されている。そして、このように製造された電極本体を別に製造された端子部と接合した電極を放電灯に取り付けられている。
しかしながら、このようにして製造された放電灯用電極では、その製造工程において必ず電極構成部材同士の接合が必要なため、電極本体と端子部、また、さらに電極本体が複数部材の構成からなる場合、例えば、実質的に放電を行う放電部と、放電部を支持する胴部からなる場合は、放電部と胴部、さらには胴部と端子部との接合精度にばらつきが生じる可能性があり、均一な精度を持つ電極を製造するのは困難であった。その結果、個々の電極の精度のばらつきにより、放電灯内において電極を最適な位置に精度良く配置することが困難であり、放電灯の品質にばらつきを生ずる要因となっていた。つまり、放電灯の安定した品質を確保するためには個々の電極に合わせた調整が必要となり、組立工程が複雑になるなどの問題があった。また、各部材を別々に製作しているため、製造工程が多くなるという問題があった。 However, in the discharge lamp electrode manufactured in this way, the electrode components must be joined to each other in the manufacturing process. Therefore, the electrode main body and the terminal portion, and the electrode main body may be composed of a plurality of members. For example, in the case of a discharge part that substantially discharges and a body part that supports the discharge part, there may be variations in the joining accuracy between the discharge part and the body part, and further between the body part and the terminal part. It was difficult to manufacture an electrode with uniform accuracy. As a result, due to variations in the accuracy of the individual electrodes, it is difficult to accurately arrange the electrodes in the optimal position in the discharge lamp, which causes variations in the quality of the discharge lamp. In other words, in order to ensure a stable quality of the discharge lamp, adjustments according to individual electrodes are required, and there is a problem that the assembly process is complicated. Moreover, since each member was manufactured separately, there existed a problem that a manufacturing process increased.
そこで本発明は、均一な精度を持ち、放電灯内で電極を容易に精度良く配置することを可能とした放電灯用の電極を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electrode for a discharge lamp that has a uniform accuracy and can easily arrange the electrode in the discharge lamp with high accuracy.
上記課題を解決するため、本発明に係る放電灯用電極は、実質的に放電を行う電極本体と、外部との電気的導通のための端子部と、を備え、少なくとも電極本体に易電子放射物質が含まれている放電灯用電極であって、電極本体と端子部とが金属射出成形法により一体的に成形され、焼結されていることを特徴とする。つまり、電極本体と端子部とが予め一体化される。 In order to solve the above-mentioned problems, an electrode for a discharge lamp according to the present invention includes an electrode main body that substantially discharges and a terminal portion for electrical continuity with the outside, and at least the electrode main body emits easy electrons. A discharge lamp electrode containing a substance, wherein an electrode body and a terminal portion are integrally molded and sintered by a metal injection molding method. That is, the electrode body and the terminal portion are integrated in advance.
この電極本体の放電端部は尖頭形であり、その先端部に易電子放射物質が集中して含有されていることが好ましい。 It is preferable that the discharge end portion of the electrode body has a pointed shape, and the electron-emitting material is concentrated and contained at the tip portion.
電極本体と端子部が金属射出成形法により一体的に成形されているため、電極構成部材を接合する必要がなく、均一な精度を持つ電極を少ない工程で製造することができる。また、均一な精度を持つ電極が得られる結果、放電灯内の放電部の位置合わせが容易かつ高精度で行うことができ、安定した品質の放電灯を容易に作成することができる。 Since the electrode main body and the terminal portion are integrally formed by a metal injection molding method, it is not necessary to join the electrode constituent members, and an electrode with uniform accuracy can be manufactured with fewer steps. In addition, as a result of obtaining an electrode having uniform accuracy, it is possible to easily and highly accurately position the discharge portion in the discharge lamp, and it is possible to easily produce a discharge lamp having a stable quality.
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the drawings as much as possible, and duplicate descriptions are omitted.
図1は、本発明に係る電極を陰極に用いたキセノン・ショートアークランプの構成を示す縦断面図であり、図2は、その陰極の構成を示す側面図である。棒状の石英製ガラスバルブ1の中間部に中空のガス封入部11が形成され、その内部には放電ガスとしてキセノンが約10気圧(約1MPa)の圧力となるよう封入されている。ガス封入部11の内部では陰極2と陽極3とが対向しており、ガラスバルブ1の棒状の長手方向両端には陰極2および陽極3にそれぞれ電気的に接続されている外部端子4、5が取り付けられている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a xenon short arc lamp using an electrode according to the present invention as a cathode, and FIG. 2 is a side view showing the configuration of the cathode. A hollow
陰極2は石英製のガラスバルブ1に基部(後述する胴部22の一部から端子部23側の末端に至る部分)が固定されており、電極本体20と端子部23とからなる。このうち、電極本体20は、実質的に放電を行う放電部21とその支持体である胴部22とからなる。先端の放電部21は、陽極3と対向する側(放電端部)が尖頭形で、中間部の胴部22は略円筒形状であり、末端の端子部23は、胴部22より細い略円筒形状であって、胴部22と端子部23との接続部はテーパー形状をなしている。胴部22と端子部23との接続部をテーパー形状とすることにより、胴部22と端子部23との間の径の変化を緩やかなものとし、折れ等の破損に対する強度を高めている。陰極2は、放電部21から胴部22を経て端子部23までがタングステン、モリブデン等の高融点金属(以下の説明では、タングステンを主体とする場合を例に説明する)により一体成形された多孔質体であって、全体に易電子放射物質を含んでいる。含有される易電子放射物質としては、例えば、アルミン酸バリウム、または、酸化スカンジウムに酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウムといったアルカリ土類金属の炭酸塩を混合した混合物が用いられる。
The
この陰極2は、以下のような金属射出成形(Metal Injection Molding=MIM)法によって製造される。MIM法は、複雑な形状を精度良く成形できるだけでなく、充填密度の高い電極を作成することが可能であり、消耗しにくく、寿命の長い電極を作成することができる。図3は、陰極2の製造プロセスを説明するフローチャートである。まず、所定の空間を有する金型を用意する(ステップS1)。この空間は、製造対象である陰極2を所定比率で拡大した形状を有する。一方で、易電子放射物質と平均粒径が2μm〜8μmのタングステン粉末に、バインダーとしてパラフィンワックスにポリプロピレン等の樹脂を添加した熱可塑性ポリマー材料を所定量添加して混練して、直径数mm程度の顆粒状にして原料とする(ステップS2=原料生成工程)。
The
次に、この原料を100℃〜200℃程度に加熱して流動状態とし、ステップS1で用意した金型内に射出、成する(ステップS3=射出成形工程)。 Next, this raw material is heated to about 100 ° C. to 200 ° C. to be in a fluid state, and injected into the mold prepared in step S1 (step S3 = injection molding process).
射出成形された原料が金型内で固化したら、固化した成形品を金型から取り出す(ステップS4)。そして、不活性ガス中で成形品を所定の温度プロファイルで加熱後、冷却することにより、バインダー成分を蒸発させて除去する脱脂を行う(ステップS5=脱脂工程)。脱脂した成形品を、さらに真空中で加熱することによりタングステン粉末を結合させる焼結を行う(ステップS6=焼結工程)。これにより、タングステンの充填密度が高い一体型の多孔質電極である陰極2が得られる。
When the injection-molded raw material is solidified in the mold, the solidified molded product is taken out from the mold (step S4). Then, the molded product is heated in an inert gas with a predetermined temperature profile and then cooled to perform degreasing to evaporate and remove the binder component (step S5 = degreasing step). The degreased molded product is further heated in vacuum to perform sintering for bonding tungsten powder (step S6 = sintering step). Thereby, the
このようにして成形される陰極2においては、電極本体20と端子部23とが一体的に製造される。つまり、陰極2は電極構成部材(放電部21、胴部22、端子部23)を別々に製造する必要はなく、またそれぞれを接合する必要がないため、工程が少なく、かつ、従来のように接合精度の違いによる電極の個体差が生ずることがない。そのため、陰極2を均一に精度よく製造することができる。
In the
一方、陽極3は、直径3.0mmのタングステン棒からなり、陰極2と陽極3の先端部の間隔は2.0mmに調整されている。陰極2、陽極3は、それぞれの端子部と外部端子4、5とがモリブデン箔等の配線により接続される。このランプ組立工程時においても陰極2が一体成形された均一な精度を持っているため、ランプごとに陰極2の位置合わせ、陰極2−陽極3の間隔、ガラスバルブ1への組付け等に関して、電極ごとの細かい調整をすることなく、高精度に行うことができ、ランプの製造が容易になり、製品による性能のばらつきも抑制できる。
On the other hand, the
そして、外部端子4、5に接続される外部電源から、この陽極3と陰極2の間に所定の電圧を印加することで、陽極3と陰極2間にアーク放電を発生させ、それにより封入されているキセノンガスを励起させて発光させる。この光は、ガス封入部11を通過して外部へ導かれる。
Then, by applying a predetermined voltage between the
本実施形態においては、上述したように、陰極2と陽極3の位置合わせ精度が向上するので、安定した放電を行うことができる。
In the present embodiment, as described above, since the alignment accuracy of the
本発明に係る放電灯用の電極は図2の形態に限られるものではない。図4に示されるように、胴部22と端子部23との接続部分のテーパー形状を円錐台形ではなく、曲面で接続するようにしてもよい。さらに、放電部21の尖頭形側の先端部21aのみに易電子放射物質を集中して含有させてもよい。そのためには、前述の製造工程において易電子放射物質を含む原料と含まない原料を生成しておき、放電部21の先端部21aは、易電子放射物質を含む原料を射出成形し、それ以外の部分は易電子放射物質を含まない原料を射出成形すればよい。例えば、特開2000−280277号公報に開示されている金型構造を用いることにより2種類の原料を用いた射出成形が可能である。
The electrode for a discharge lamp according to the present invention is not limited to the embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 4, the tapered shape of the connecting portion between the
また、放電部21と胴部22、端子部23が同軸で並ぶ構成に限られず、放電部21と端子部23の中心軸が並行にずらされていたり、放電部21の中心軸の方向と、端子部23の軸方向とが所定の角度で交差するような構成であってもよい。また、図3、図4では、陰極2が回転対称形である場合を示しているが、回転対称形ではなく、複雑な形状を有している場合であっても、MIM法により精度よく製造することができる。
Further, the
以上の説明では、陰極2の主材料である高融点金属としてタングステンを用いた例について詳細に説明してきたが、モリブデン、レニウム、タンタル等を素材にしても同様な効果を得ることができる。
In the above description, the example in which tungsten is used as the refractory metal that is the main material of the
易電子放射物質は、アルカリ土類金属であるカルシウム、バリウム、ストロンチウム等の酸化物の単体あるいは混合物が好ましい。または、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、トリウム等の元素周期律表IIIa族の酸化物であってもよい。 The electron-emitting material is preferably a simple substance or a mixture of oxides such as calcium, barium and strontium which are alkaline earth metals. Alternatively, it may be an oxide of Group IIIa of the Periodic Table of Elements such as scandium, yttrium, lanthanum, cerium, and thorium.
また、ここでは、キセノン・ショートアークランプの陰極を例にして説明してきたが、その他の各種の放電管(例えば、メタルハライドランプやフラッシュランプ)用の陰極として用いた場合にも同様の効果が得られる。 Also, here, the cathode of a xenon short arc lamp has been described as an example, but the same effect can be obtained when used as a cathode for various other discharge tubes (for example, metal halide lamps and flash lamps). It is done.
1…ガラスバルブ、2…陰極、3…陽極、4、5…外部端子、11…ガス封入部、21…放電部、22…胴部、23…端子部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass bulb, 2 ... Cathode, 3 ... Anode, 4, 5 ... External terminal, 11 ... Gas enclosure part, 21 ... Discharge part, 22 ... Trunk part, 23 ... Terminal part.
Claims (2)
前記電極本体と前記端子部とが金属射出成形法により一体的に成形され、焼結されていることを特徴とする放電灯用電極。 A discharge lamp electrode comprising an electrode body that substantially discharges and a terminal portion for electrical continuity with the outside, wherein at least the electrode body contains an electron-emitting material,
The electrode for a discharge lamp, wherein the electrode body and the terminal portion are integrally molded and sintered by a metal injection molding method.
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JP2005285676A (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Nippon Tungsten Co Ltd | Electrode for discharge lamp |
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