JP2011187376A - Discharge lamp - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a discharge lamp which has stable diffusion of emitters and has a stable electrode strength. <P>SOLUTION: The discharge lamp includes a cathode 20 in which a sintered layer (sintered body) 24 consisting of a plurality of density gradient layers 26 is installed at the electrode tip part 23. The density gradient layer 26 is formed by compression inserting a mixed powder of an emitter powder such as barium oxide and a high melting-point metal powder such as tungsten into a recessed part 25 of the cathode 20 gradually and then, by SPS sintering integrally. The sintered body is inclined in each layer and its density is reduced continuously from the electrode tip side toward the electrode rear side. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光管内に電極を配置させた放電ランプに関し、特に、電極先端部分の構造およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a discharge lamp in which an electrode is disposed in an arc tube, and more particularly to a structure of an electrode tip portion and a manufacturing method thereof.

放電ランプの陰極には、ランプ始動性を上げるため、酸化トリウム、酸化バリウムなどのエミッター(電子放射性物質)を含む焼結体が先端部に埋設されている。その製造方法として、エミッター粉末とタングステン粉末の混合粉末を先に焼結する代わりに、電極先端部に形成された凹部に加圧挿入し、その後焼結処理する方法が知られている(特許文献1参照)。   A sintered body containing an emitter (electron emitting material) such as thorium oxide or barium oxide is embedded in the tip of the cathode of the discharge lamp in order to improve lamp startability. As a manufacturing method thereof, there is known a method in which a mixed powder of an emitter powder and a tungsten powder is inserted into a recess formed in an electrode tip portion and then sintered, instead of sintering first (Patent Document). 1).

このような粉末を先端部に圧入してから電極と一体的に焼結する方法は、エミッター蒸発を抑えること、陰極を容易に製造することを目的として行われる。電極との一体的焼結処理がなされると、スエージ処理(鍛造処理)が行われる。   The method in which such powder is pressed into the tip and then integrally sintered with the electrode is performed for the purpose of suppressing emitter evaporation and easily manufacturing the cathode. When an integral sintering process with the electrode is performed, a swage process (forging process) is performed.

特許第3269408号公報(段落[0018]、[0019]等参照)Japanese Patent No. 3269408 (see paragraphs [0018], [0019], etc.)

特許文献1では、焼結体の密度分布を考慮した混合粉末の加圧挿入が行われていない。そのため、焼結体内部では、局所的に高密度な領域が生じる一方で、低密度な領域が部分的に存在し、密度変化が激しい。一般的には、電極先端面付近で非常に高密度となる一方、凹部底面付近では低密度な部分が不規則に散在する。   In Patent Document 1, pressure insertion of a mixed powder in consideration of the density distribution of the sintered body is not performed. Therefore, a locally high density region is generated inside the sintered body, while a low density region is partially present, and the density change is severe. In general, the density becomes very high in the vicinity of the electrode tip surface, but the low density portions are irregularly scattered in the vicinity of the bottom surface of the recess.

そのため、ランプ点灯中、エミッターの供給が低密度部分で遮断されてしまい、潤滑にエミッターを陰極先端部へ供給することができなくなるおそれがある。また、低密度部分からエミッターが過剰に供給されることでエミッター拡散が減少し、ランプの寿命が縮まる。   Therefore, the supply of the emitter is interrupted at the low density portion while the lamp is lit, and there is a possibility that the emitter cannot be supplied to the cathode tip for lubrication. Further, when the emitter is supplied excessively from the low density portion, the emitter diffusion is reduced and the life of the lamp is shortened.

一方、密度分布が全体的に不均一であるため、電極先端部における電極強度が不足し、電極が変形しやすい。さらに、点灯中に電極先端部が高温になる結果、高密度部分で熱変形しやすく、電極強度のバランスを崩す恐れがある。   On the other hand, since the density distribution is not uniform as a whole, the electrode strength at the tip of the electrode is insufficient, and the electrode is easily deformed. Furthermore, as a result of the electrode tip becoming hot during lighting, the electrode tends to be thermally deformed at a high density portion, and the balance of electrode strength may be lost.

このように、エミッターを含む電極に対しては、安定したエミッターの供給、および安定した強度をもつ電極構造が必要とされる。   Thus, for an electrode including an emitter, a stable emitter supply and an electrode structure having a stable strength are required.

本発明の放電ランプは、放電容器と、放電容器内に配置される一対の電極とを備え、少なくとも一方の電極(例えば陰極)が、電子放射性物質を含む焼結体を先端部に有する。例えば、電極形状は円柱状胴体部分とテーパー面をもつ先端部を備え、焼結体の一部が他方の電極と向かい合うように一部露出した状態で電極軸に沿った構造体となる。電子放射性物質を先端部で高密度にするため、電極先端部に平面を形成してもよい。   The discharge lamp of the present invention includes a discharge vessel and a pair of electrodes disposed in the discharge vessel, and at least one of the electrodes (for example, a cathode) has a sintered body containing an electron-emitting substance at the tip. For example, the electrode shape has a cylindrical body portion and a tip having a tapered surface, and is a structure along the electrode axis in a state where a part of the sintered body is partially exposed to face the other electrode. In order to increase the density of the electron radioactive substance at the tip, a flat surface may be formed at the tip of the electrode.

本発明では、焼結体が、電極先端側から電極後端側に向けて密度が減少するように、傾斜化している。ここで、傾斜化とは、「空間的に一つの機能、特性から他の機能、特性へと連続的または段階的に変化する一体の材料」を意味し(「傾斜機能材料の技術展開」(上村 誠一他編集、シーエムシー出版、2003年10月31日発行)など参照)、本発明の焼結体は連続的な密度勾配をもち、特性(電子放射性物質の供給特性、強度など)が連続的に変化するように構成されている。   In the present invention, the sintered body is inclined so that the density decreases from the electrode front end side toward the electrode rear end side. Here, the term “grading” means “integrated material that changes spatially from one function / characteristic to another function / characteristic continuously or stepwise” (“Technological development of functionally graded materials” ( Edited by Seiichi Uemura et al., CMC Publishing, published on October 31, 2003)), and the sintered body of the present invention has a continuous density gradient and has continuous characteristics (such as supply characteristics and strength of electron-emitting materials). It is configured to change.

従来の電極構造、すなわち、密度が不均一な電極構造、あるいは電子放射性物質の濃度(割合)を電極後端側で高くした濃度勾配のある電極構造とは異なり、本発明では、焼結内の密度が連続的に変化し、しかも、電極先端側から電極後端側の方向に関し、連続的に減少するような密度分布をもつ。   Unlike a conventional electrode structure, that is, an electrode structure with non-uniform density, or an electrode structure with a concentration gradient in which the concentration (ratio) of the electron-emitting material is increased on the rear end side of the electrode, in the present invention, The density continuously changes and has a density distribution that continuously decreases in the direction from the electrode front end side to the electrode rear end side.

不規則な低密度領域、あるいは高密度領域など、急激な密度変化の生じている部分が焼結体内部で存在しないため、ランプ点灯中、電子放射性物質(エミッター)が途絶えることなく電極先端側へ安定して供給される。また、焼結体が連続的な安定した密度分布構造であるため、電極先端部の強度がバランスよく維持される。   Since there are no sudden density changes in the sintered body, such as irregular low-density areas or high-density areas, the electron-emitting material (emitter) does not break off while the lamp is on. Stable supply. Further, since the sintered body has a continuous and stable density distribution structure, the strength of the electrode tip is maintained in a well-balanced manner.

電子放射性物質の安定供給、電極の耐温度性能などを考慮し、焼結体は、例えば、アルカリ系酸化物などから成る電子放射性物質と、タングステンなどの高融点金属の結晶体となる。焼結体の生成については、電子放射性物質を含む粉末などを圧縮させて電極と一体的に焼結するか、あるいは、粉末の圧縮体を先に焼結させ、焼結体を電極先端部に埋設する方法が考えられる。連続的な密度変化を確実に生じさせ、電極構造の強度を確保することを考慮すれば、圧縮体を電極と一体的に焼結させるのが望ましい。   Considering the stable supply of the electron-emitting material, the temperature resistance performance of the electrode, and the like, the sintered body is, for example, an electron-emitting material made of an alkali-based oxide or the like and a crystal of a refractory metal such as tungsten. For the production of the sintered body, the powder containing the electron-emitting material is compressed and sintered integrally with the electrode, or the powder compressed body is first sintered and the sintered body is placed on the tip of the electrode. A method of burying is conceivable. In consideration of ensuring the continuous density change and ensuring the strength of the electrode structure, it is desirable to sinter the compression body integrally with the electrode.

したがって、電子放射性物質を含む粉末の圧縮体を電極と一体的に焼結し、焼結体を形成するのがよい。例えば、電子放射成物質などを含む粉末を電極先端部の凹部に圧縮挿入し、その後、電極と一体的に焼結成形させるのがよい。   Therefore, it is preferable to sinter a powder compact containing an electron-emitting substance integrally with the electrode to form a sintered compact. For example, it is preferable to compress and insert a powder containing an electron-emitting material into the recess at the tip of the electrode, and then sinter and mold it integrally with the electrode.

焼結体は、全体的に密度が傾斜化する単層構造でもよく、あるいは、複数の層から成る積層構造にすることも可能である。エミッターの安定供給、電極先端部の強度向上のためには、複数の層を重ねた積層構造を採用するのが望ましい。この場合、焼結体は、層ごとに密度が電極先端側から電極後端側へ減少する。   The sintered body may have a single layer structure in which the density is entirely graded, or may have a laminated structure including a plurality of layers. In order to stably supply the emitter and improve the strength of the electrode tip, it is desirable to employ a laminated structure in which a plurality of layers are stacked. In this case, the density of the sintered body decreases for each layer from the electrode front end side to the electrode rear end side.

複数の層によって焼結体を構成する場合、電子放射性物質粉末と高融点金属粉末との混合粉末を積層化させればよい。圧縮後に焼結する場合、混合粉末を所定厚さごとに先端部凹部へ圧縮挿入し、積層化された粉末を焼結する。このとき、電子放射性物質および高融点金属は、各層において均質に分布させ、どちらか一方の物質に濃度勾配を生じさせないようにするのがよい。   When the sintered body is constituted by a plurality of layers, a mixed powder of the electron-emitting material powder and the refractory metal powder may be laminated. In the case of sintering after compression, the mixed powder is compressed and inserted into the concave portion of the tip every predetermined thickness, and the laminated powder is sintered. At this time, the electron-emitting substance and the refractory metal are preferably distributed uniformly in each layer so as not to cause a concentration gradient in one of the substances.

あるいは、電子放射性物質粉末から成る層と、高融点金属粉末から成る層とを交互に積層させて焼結体を構成してもよい。電極先端部の強度を向上させることを考慮すれば、高融点金属粉末から成る層の厚さが、電極先端側から離れるほど、電子放射性物質粉末から成る層と比べて相対的に小さくなるようにすればよい。一方、電子放射性物質を先端部に集中させる場合、高融点金属粉末から成る層の厚さが、電極先端側から離れるほど、電子放射性物質粉末から成る層と比べて相対的に大きくなるようにするのがよい。   Alternatively, the sintered body may be configured by alternately laminating layers made of electron-emitting material powder and layers made of refractory metal powder. In consideration of improving the strength of the electrode tip, the thickness of the layer made of the refractory metal powder is relatively smaller as compared to the layer made of the electron-emitting material powder as the distance from the electrode tip side increases. do it. On the other hand, when the electron-emitting substance is concentrated on the tip, the thickness of the layer made of the refractory metal powder is made relatively larger as the distance from the electrode tip side becomes larger than the layer made of the electron-emitting substance powder. It is good.

ランプ点灯中、電極先端部は高温となって熱変形を生じやすい。熱膨張による歪みを防止することを考慮し、焼結体の各層間に隙間を設けるのが望ましい。上述したように粉末を層毎に圧縮挿入する場合、層と層との間に隙間を形成することが可能である。   While the lamp is lit, the tip of the electrode becomes hot and easily deforms. In consideration of preventing distortion due to thermal expansion, it is desirable to provide a gap between the layers of the sintered body. As described above, when the powder is compressed and inserted for each layer, a gap can be formed between the layers.

小型ショートアーク放電ランプなどの場合、電極先端部分の径が微小となって、電子放射性物質の粉末を効果的に圧縮挿入させることが必要となる。例えば、電極先端部に形成された凹部の径をD、凹部に設けられる焼結体を成形する各層の厚さをHとした場合、以下の式を満たすように層の厚さを設定するのがよい。

H/D≦3
In the case of a small short arc discharge lamp or the like, the diameter of the tip portion of the electrode becomes small, and it is necessary to effectively compress and insert the powder of the electron radioactive material. For example, when the diameter of the recess formed in the electrode tip is D and the thickness of each layer forming the sintered body provided in the recess is H, the thickness of the layer is set so as to satisfy the following formula: Is good.

H / D ≦ 3

本発明の他の局面における放電ランプ用電極は、先端面を有し、電子放射性物質を含む焼結体が先端面に形成された凹部に埋設されるテーパー状先端部を有し、焼結体が、電極先端側から電極後端側に向けて密度が連続的に減少するように、傾斜化していることを特徴とする。   An electrode for a discharge lamp according to another aspect of the present invention has a tip end surface, and a sintered body containing an electron-emitting substance has a tapered tip portion embedded in a recess formed in the tip surface. However, it is characterized by being inclined so that the density continuously decreases from the electrode front end side toward the electrode rear end side.

本発明の他の局面である電極の製造方法は、電子放射性物質を含む粉末、高融点金属を含む粉末、これらの混合粉末のうち少なくともいずれか1つの粉末を、電極部材の先端部に形成された凹部に圧縮挿入し、粉末を圧縮挿入した状態で電極部材を焼結する。そして、圧縮挿入時には、粉末の焼結体の密度が電極先端側から電極後端側に向けて連続的に減少するように、所定の圧縮力に基づく粉末に対する加圧を、所定時間間隔で複数回数繰り返すことを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing an electrode, wherein at least one of a powder containing an electron-emitting substance, a powder containing a refractory metal, and a mixed powder thereof is formed at the tip of the electrode member. The electrode member is sintered in a state in which the powder is compressed and inserted into the recessed portion and the powder is compressed and inserted. At the time of compression insertion, a plurality of pressures are applied to the powder based on a predetermined compression force at predetermined time intervals so that the density of the powder sintered body continuously decreases from the electrode front end side toward the electrode rear end side. It is characterized by being repeated a number of times.

陰極先端部は一般的にサイズが小さく、粉末を圧縮挿入するのが難しい。例えば、電極サイズが小さく、電極間隔の短い小型のショートアーク型放電ランプ(電極間隔:約3mm)の場合、電極先端部に形成される凹部の径は微小となる(0.7mm〜10mm程度)。本発明では、粉末に対するプレスを複数回繰り返し行うことによって、焼結体の密度勾配を形成している。粉末としては、電子放射性物質、高融点金属の混合粉末を、積層化するように所定の厚さで順に圧縮処理してもよく、あるいは電子放射性物質の粉末、高融点金属の粉末を別々に圧縮し、積層化してもよい。   The cathode tip is generally small in size and difficult to compress and insert powder. For example, in the case of a small short arc discharge lamp having a small electrode size and a short electrode interval (electrode interval: about 3 mm), the diameter of the recess formed at the electrode tip is very small (about 0.7 mm to 10 mm). . In the present invention, the density gradient of the sintered body is formed by repeatedly pressing the powder a plurality of times. As the powder, a mixed powder of an electron-emitting substance and a refractory metal may be sequentially compressed at a predetermined thickness so as to be laminated, or a powder of an electron-emitting substance and a powder of a refractory metal are separately compressed. However, they may be laminated.

圧縮力、時間間隔、圧縮回数は、電極サイズ、粉末粒径などに従って定めればよい。例えば、所定の圧縮力を151MPa以上、加圧期間を1秒以下、所定時間間隔を0.1〜3秒の範囲内、そして、加圧の繰り返し回数を20回以上に設定すればよい。焼結方法としては、例えば、放電プラズマ焼結によって焼結させればよい。   The compression force, time interval, and number of compressions may be determined according to the electrode size, powder particle size, and the like. For example, the predetermined compression force may be set to 151 MPa or more, the pressurization period may be set to 1 second or less, the predetermined time interval may be set to 0.1 to 3 seconds, and the number of pressurizations may be set to 20 or more. As a sintering method, for example, sintering may be performed by spark plasma sintering.

本発明によれば、安定したエミッターの拡散、安定した電極強度を提供することが出来る。   According to the present invention, stable emitter diffusion and stable electrode strength can be provided.

第1の実施形態であるショートアーク型放電ランプの概略的断面図である。It is a schematic sectional drawing of the short arc type discharge lamp which is 1st Embodiment. 電極軸に沿った陰極の部分的断面図である。It is a fragmentary sectional view of the cathode along an electrode axis. 第2の実施形態である放電ランプの陰極断面図である。It is cathode sectional drawing of the discharge lamp which is 2nd Embodiment. 第3の実施形態である放電ランプの陰極断面図である。It is cathode sectional drawing of the discharge lamp which is 3rd Embodiment. 第4の実施形態である放電ランプの陰極断面図である。It is cathode sectional drawing of the discharge lamp which is 4th Embodiment. 第5の実施形態である放電ランプの陰極断面図である。It is cathode sectional drawing of the discharge lamp which is 5th Embodiment. 実施例1における焼結層内部におけるエミッターとタングステンの分布を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing the distribution of emitters and tungsten inside a sintered layer in Example 1. 焼結層の顕微鏡写真を示した図である。It is the figure which showed the microscope picture of the sintered layer. 焼結層の高密度部分と低密度部分を示した図8の拡大写真である。FIG. 9 is an enlarged photograph of FIG. 8 showing a high density portion and a low density portion of a sintered layer. 圧縮処理するときの混合粉末の充填量を変えたときの圧縮率を示した図である。It is the figure which showed the compression rate when changing the filling amount of the mixed powder at the time of compression processing.

以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、第1の実施形態であるショートアーク型放電ランプの概略的断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a short arc type discharge lamp according to a first embodiment.

ショートアーク型放電ランプ10は、透明な石英ガラス製の発光管12を備え、発光管12内には陰極20、陽極30が所定間隔をもって対向配置される。発光管12の両側には、石英ガラス製の封止管13A、13Bが発光管12と連設し、一体的に形成されている。発光管12内には、水銀、およびアルゴンガスなどの希ガスが封入されている。   The short arc type discharge lamp 10 includes an arc tube 12 made of transparent quartz glass, and a cathode 20 and an anode 30 are disposed in the arc tube 12 so as to face each other with a predetermined interval. On both sides of the arc tube 12, quartz glass sealing tubes 13 </ b> A and 13 </ b> B are connected to the arc tube 12 and are integrally formed. The arc tube 12 is filled with rare gas such as mercury and argon gas.

封止管13A、13Bの内部には、陰極20、陽極30を支持する導電性の電極支持棒17A、17Bが配設されている。電極支持棒17A、17Bは、それぞれ金属箔16A、16Bを介して導電性のリード棒15A、15Bと接続される。封止管13A、13Bは、それぞれ金属箔16A、16Bと溶着し、これによって発光管12が封止され、その両端が口金19A、19Bによって塞がれる。   Conductive electrode support rods 17A and 17B that support the cathode 20 and the anode 30 are disposed inside the sealing tubes 13A and 13B. The electrode support rods 17A and 17B are connected to conductive lead rods 15A and 15B through metal foils 16A and 16B, respectively. The sealing tubes 13A and 13B are welded to the metal foils 16A and 16B, respectively, whereby the arc tube 12 is sealed and both ends thereof are closed by the caps 19A and 19B.

リード棒15A、15Bは外部の電源部(図示せず)に接続されており、リード棒15A、15Bを介して陰極20、陽極30に電力が供給される。陰極20、陽極30の間に電圧が印加されると、陰極20、陽極30の電極間でアーク放電が発生し、発光管12の外部に向けて光が放射される。   The lead bars 15A and 15B are connected to an external power source (not shown), and power is supplied to the cathode 20 and the anode 30 via the lead bars 15A and 15B. When a voltage is applied between the cathode 20 and the anode 30, an arc discharge is generated between the electrodes of the cathode 20 and the anode 30, and light is emitted toward the outside of the arc tube 12.

図2は、電極軸に沿った陰極の部分的断面図である。   FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the cathode along the electrode axis.

陰極20は、電極本体21にエミッター(電子放射性物質)を含んだ焼結体(以下、焼結層という)を一体的に備えた電極である。電極本体21は、陽極30から離れたその後端側で電極支持棒17Aによって支持される円柱状胴体部22と、テーパー面23Tおよび陽極と対向する先端面23Sをもつ円錐状先端部23から構成される。先端部23には、先端面23Sから電極軸Eに沿って有底筒状凹部25が形成されており、その凹部25には焼結層(焼結体)24が埋設されている。焼結層24の上端は陰極20から露出し、先端面23Sの一部を構成する。   The cathode 20 is an electrode in which an electrode body 21 is integrally provided with a sintered body (hereinafter referred to as a sintered layer) including an emitter (electron-emitting substance). The electrode body 21 includes a cylindrical body portion 22 supported by the electrode support rod 17A on the rear end side away from the anode 30, and a conical tip portion 23 having a tapered surface 23T and a tip surface 23S facing the anode. The A bottomed cylindrical recess 25 is formed in the tip 23 along the electrode axis E from the tip surface 23S, and a sintered layer (sintered body) 24 is embedded in the recess 25. The upper end of the sintered layer 24 is exposed from the cathode 20 and constitutes a part of the tip surface 23S.

電極軸Eに沿って延在する焼結層24は、複数の層から成る積層構造になっている。各層26は、タングステン(W)などの高融点金属の粉末と、酸化バリウム、酸化トリウムなどのアルカリ系酸化物を成分とするエミッター粉末とを混ぜ合わせた混合粉末を焼結成形したものとして構成されている。各層26の厚さはほぼ一定である。   The sintered layer 24 extending along the electrode axis E has a laminated structure composed of a plurality of layers. Each layer 26 is formed by sintering and molding a mixed powder obtained by mixing a powder of a high melting point metal such as tungsten (W) and an emitter powder containing an alkaline oxide such as barium oxide or thorium oxide. ing. The thickness of each layer 26 is substantially constant.

焼結層24の各層26では、その焼結体が、電極先端面23Sから電極本体21の後端側に向けて傾斜化している。詳述すると、各層26の密度が、連続的に電極軸Eに沿って低下し、その変化率が一定の分布になっている(以下、各層を密度傾斜層という)。密度傾斜層26の内部では、高融点金属、エミッターがほぼ均質に混ざった結晶構造となっている。また、隣接する層の間には、微小隙間QSが存在する。ランプ点灯が開始されると、焼結層24内のエミッターが先端面23Sに向けて拡散する。   In each layer 26 of the sintered layer 24, the sintered body is inclined from the electrode front end surface 23S toward the rear end side of the electrode body 21. More specifically, the density of each layer 26 continuously decreases along the electrode axis E, and the rate of change thereof has a constant distribution (hereinafter, each layer is referred to as a density gradient layer). The density gradient layer 26 has a crystal structure in which refractory metals and emitters are mixed almost uniformly. A minute gap QS exists between adjacent layers. When the lamp lighting is started, the emitter in the sintered layer 24 diffuses toward the tip surface 23S.

このような陰極20の製造工程について説明する。まず、ミールボールなどを使ってエミッター粉末と高融点粉末とを混合し、混合粉末を所定量ずつ凹部25に挿入し、圧縮処理された混合粉末層を段階的に積層していく。   A manufacturing process of such a cathode 20 will be described. First, the emitter powder and the high melting point powder are mixed using a meal ball or the like, the mixed powder is inserted into the recess 25 by a predetermined amount, and the compressed mixed powder layer is laminated step by step.

各層における圧縮処理では、混合粉末に対する1回のプレスする力(圧縮力)、一回の加圧期間、加圧の時間間隔、および加圧の反復回数が決められるが、混合粉末の密度が連続的に変化するように定めればよく、凹部25の寸法、高融点金属粉末およびエミッター粉末の粒径などに従って定められる。例えば、凹部25の径がおよそ0.7mm〜10mm程度である場合、圧縮力を50N(直径0.65mmのピンを圧縮に用いた場合、151MPaに相当する)以上、1回の圧縮期間を1秒以下(例えば0.1秒)、圧縮時間間隔(頻度)を0.1〜3秒の範囲内に設定し、そして、圧縮反復回数を20回以上に定めることができる。   In the compression treatment in each layer, one pressing force (compression force) on the mixed powder, one pressurization period, pressurization time interval, and the number of pressurization repetitions are determined, but the density of the mixed powder is continuous. It may be determined so as to change depending on the size, and is determined according to the size of the recess 25, the particle size of the refractory metal powder and the emitter powder and the like. For example, when the diameter of the recess 25 is approximately 0.7 mm to 10 mm, the compression force is 50 N (corresponding to 151 MPa when a pin having a diameter of 0.65 mm is used for compression) or more, and one compression period is 1 The compression time interval (frequency) can be set within a range of 0.1 to 3 seconds or less (for example, 0.1 second), and the number of compression iterations can be set to 20 or more.

密度傾斜層26の厚さは、密度の連続的変化を達成すること、およびトータルの圧縮工程数(積層数)を低減することなどを考慮し、2mm以下に設定される。圧縮処理が層ごとに行われた後、焼結処理が行われる。焼結処理としては、アーク放電過熱、高周波加熱、あるいは放電プラズマ焼結(SPS)などの拡散接合が可能であり、1000℃以上の高温、および不活性ガス雰囲気下で焼結処理が行われる。   The thickness of the density gradient layer 26 is set to 2 mm or less in consideration of achieving a continuous change in density and reducing the total number of compression processes (number of laminations). After the compression process is performed for each layer, the sintering process is performed. As the sintering treatment, diffusion bonding such as arc discharge overheating, high-frequency heating, or discharge plasma sintering (SPS) is possible, and the sintering treatment is performed at a high temperature of 1000 ° C. or higher and in an inert gas atmosphere.

このように本実施形態によれば、放電ランプ10は、複数の密度傾斜層26から成る焼結層24を電極先端部23に設けた陰極20を備える。焼結層24は、酸化バリウムなどのエミッター粉末とタングステンなどの高融点金属粉末の混合粉末を段階的に陰極20の凹部25へ圧縮挿入し、その後一体的にSPS焼結することによって形成される。各層において焼結体が傾斜化しており、その密度が電極先端側から電極後端側に向かって連続的に減少している。   As described above, according to the present embodiment, the discharge lamp 10 includes the cathode 20 in which the sintered layer 24 including the plurality of density gradient layers 26 is provided at the electrode tip portion 23. The sintered layer 24 is formed by compressively inserting a mixed powder of an emitter powder such as barium oxide and a refractory metal powder such as tungsten into the concave portion 25 of the cathode 20 and then SPS sintering integrally. . In each layer, the sintered body is inclined, and the density continuously decreases from the electrode front end side toward the electrode rear end side.

焼結体の傾斜化、すなわちほぼ一定の密度勾配であり、低密度、高密度領域が不規則、部分的に散在しない。そのため、ランプ点灯中、エミッター拡散の減少を抑え、エミッターの供給が突然途絶えるのを防止することができる。   Inclination of the sintered body, that is, the density gradient is almost constant, and the low density and high density regions are irregular and partially not scattered. Therefore, it is possible to suppress a decrease in emitter diffusion while the lamp is lit, and to prevent the supply of the emitter from being suddenly interrupted.

また、高密度から小密度へ連続変化する圧縮層を積層させて焼結体を成形しているため、焼結層全体の強度バランスが偏ることを防ぎ、電極先端部の強度がバランスよく維持される。このような構成は、ランプ点灯中、熱膨張による電極変形を防ぐとともに、高温状態になっても電極先端部の強度のバランスを安定して維持することができる。さらに、各焼結層においてエミッターあるいは高融点金属の濃度勾配が生じず、両方の物質がほぼ均質に混ざり合うことによって電極先端部の強度がより安定する。   In addition, because the sintered body is formed by laminating compressed layers that continuously change from high density to low density, the strength balance of the entire sintered layer is prevented from being biased, and the strength of the electrode tip is maintained in a balanced manner. The Such a configuration can prevent electrode deformation due to thermal expansion while the lamp is lit, and can stably maintain the balance of the strength of the electrode tip even at high temperatures. Further, the concentration gradient of the emitter or the refractory metal does not occur in each sintered layer, and the strength of the electrode tip is further stabilized by mixing both substances almost uniformly.

また、隣接する層の間に隙間QSが生じているため、ランプ点灯中に電極先端部が軸方向に熱膨張したとき、隙間QSが膨張を吸収し、焼結層が押し出されるのを防ぐことができる。また、熱膨張に伴うエミッターの過剰流出も隙間によって防ぐことができる。   Further, since a gap QS is generated between adjacent layers, the gap QS absorbs the expansion and prevents the sintered layer from being pushed out when the electrode tip portion thermally expands in the axial direction during lamp lighting. Can do. Further, the emitter can be prevented from overflowing excessively due to thermal expansion by the gap.

各焼結層の厚さは、密度が連続的に変化するように混合粉末を十分に圧縮挿入できる条件で任意に設定可能である。各層の厚さをH、凹部の径をDとした場合、好ましくは、その比H/Dが3以下(H/D≦3)の関係を満たすように厚さを定めるのがよい。   The thickness of each sintered layer can be arbitrarily set under the condition that the mixed powder can be sufficiently compressed and inserted so that the density continuously changes. When the thickness of each layer is H and the diameter of the recess is D, the thickness is preferably determined so that the ratio H / D satisfies a relationship of 3 or less (H / D ≦ 3).

次に、図3を用いて第2の実施形態である放電ランプについて説明する。第2の実施形態では、エミッター層を構成する高融点金属粉末とエミッター粉末が別々に積層される。それ以外の構成については、実質的に第1の実施形態と同じである。   Next, the discharge lamp which is 2nd Embodiment is demonstrated using FIG. In the second embodiment, the refractory metal powder constituting the emitter layer and the emitter powder are laminated separately. Other configurations are substantially the same as those in the first embodiment.

図3は、第2の実施形態である放電ランプの陰極断面図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the cathode of the discharge lamp according to the second embodiment.

陰極120は、陰極本体121に焼結層124を一体的に埋設させた電極である。焼結層124は、タングステンなどの高融点金属粉末から焼結生成される層126Aと、酸化バリウムなどのアルカリ系酸化物粉末から焼結生成されるエミッター層126Bを交互に積層させた構造になっている。各層内部では、第1実施形態と同じように、金属密度が傾斜化している。すなわち、密度が電極先端部から離れる方向に向けて連続的に低下している。   The cathode 120 is an electrode in which a sintered layer 124 is integrally embedded in the cathode body 121. The sintered layer 124 has a structure in which layers 126A produced by sintering from a refractory metal powder such as tungsten and emitter layers 126B produced by sintering from an alkaline oxide powder such as barium oxide are alternately laminated. ing. Inside each layer, the metal density is inclined as in the first embodiment. That is, the density continuously decreases in the direction away from the electrode tip.

高融点金属層126Aの電極軸方向厚さは、エミッター層126Bに比べて大きい。高融点金属層126Aの電極軸方向厚さ、エミッター層126Bの厚さは、それぞれ一定になっている。   The thickness of the refractory metal layer 126A in the electrode axis direction is larger than that of the emitter layer 126B. The thickness of the refractory metal layer 126A in the electrode axial direction and the thickness of the emitter layer 126B are constant.

陰極120の製造工程としては、高融点金属粉末をそのまま凹部へ加圧挿入し、その後にエミッター粉末をその上に加圧挿入する。これを繰り返し行った後に焼結処理を行うことによって、図3に示す焼結層が形成される。   As a manufacturing process of the cathode 120, the high melting point metal powder is pressure-inserted into the recess as it is, and then the emitter powder is pressure-inserted thereon. By repeating the sintering process after repeating this process, the sintered layer shown in FIG. 3 is formed.

このように金属粉末の種類ごとに積層化、および傾斜化することによっても、点灯中のエミッターの拡散を持続し、電極変形を防ぐことができる。   Thus, by laminating and tilting each type of metal powder, diffusion of the emitter during lighting can be maintained and electrode deformation can be prevented.

次に、図4を用いて、第3の実施形態である放電ランプについて説明する。第3の実施形態では、高融点金属層の厚さが変化する。それ以外の構成については、第2の実施形態と同じである。   Next, the discharge lamp which is 3rd Embodiment is demonstrated using FIG. In the third embodiment, the thickness of the refractory metal layer changes. About another structure, it is the same as 2nd Embodiment.

図4は、第3の実施形態である放電ランプの陰極断面図である。陰極120’は、陰極本体121’に焼結層124’が一体的に成形されている。焼結層124’は、高融点金属層126A’とエミッター層126B’とを交互に積層させた構造となっている。   FIG. 4 is a cross-sectional view of the cathode of the discharge lamp according to the third embodiment. In the cathode 120 ', a sintered layer 124' is integrally formed with the cathode body 121 '. The sintered layer 124 'has a structure in which refractory metal layers 126A' and emitter layers 126B 'are alternately stacked.

タングステンなどの高融点金属層126A’は、電極先端面に近いほどその厚さが大きい。その結果、電極先端面付近で強度が高くなる。その一方で、エミッター層の底部に占める割合が大きいため、ランプ始動時のエミッター拡散が広がりやすくなる。   The thickness of the refractory metal layer 126A 'such as tungsten is larger as it is closer to the tip surface of the electrode. As a result, the strength increases near the electrode tip surface. On the other hand, since the proportion of the bottom of the emitter layer is large, the diffusion of the emitter at the start of the lamp tends to spread.

次に、図5を用いて、第4の実施形態である放電ランプについて説明する。第4の実施形態では、高融点金属層が底部にいくほど厚くなる。それ以外の構成については、第3の実施形態と実質的に同じである。   Next, the discharge lamp which is 4th Embodiment is demonstrated using FIG. In the fourth embodiment, the refractory metal layer becomes thicker toward the bottom. About another structure, it is substantially the same as 3rd Embodiment.

図5は、第4の実施形態である放電ランプの陰極断面図である。陰極120”は、陰極本体121”に焼結層124”が一体的に成形されている。高融点金属層126A”は、電極先端面から離れるほどその厚さが大きい。その結果、先端部付近でエミッター層126”の占める割合が大きくなり、エミッターが十分供給される。   FIG. 5 is a cross-sectional view of the cathode of a discharge lamp according to the fourth embodiment. In the cathode 120 ″, a sintered layer 124 ″ is integrally formed with the cathode body 121 ″. The thickness of the refractory metal layer 126A ″ increases as the distance from the electrode tip surface increases. As a result, the proportion of the emitter layer 126 ″ increases in the vicinity of the tip, and the emitter is sufficiently supplied.

次に、図6を用いて、第5の実施形態である放電ランプについて説明する。第5の実施形態では、単一層によって焼結層が形成される。それ以外の構成については、第1の実施形態と実質的に同じである。   Next, the discharge lamp which is 5th Embodiment is demonstrated using FIG. In the fifth embodiment, the sintered layer is formed by a single layer. About another structure, it is substantially the same as 1st Embodiment.

図6は、第5の実施形態である放電ランプの陰極断面図である。陰極220の先端部には、エミッター焼結層224が形成されている。焼結層224は、積層構造ではなく単一層であり、高融点金属粉末とエミッター粉末との混合粉末を電極先端部に加圧挿入し、焼結することによって生成される。   FIG. 6 is a cross-sectional view of the cathode of the discharge lamp according to the fifth embodiment. An emitter sintered layer 224 is formed at the tip of the cathode 220. The sintered layer 224 is not a laminated structure but a single layer, and is produced by press-inserting a mixed powder of a refractory metal powder and an emitter powder into the electrode tip and sintering.

エミッター焼結層224では、高融点金属、エミッターが均質に混ざっており、その密度は電極先端面から離れるに従って連続的に低下している。このような電極構造でも、第1の実施形態と同様に、エミッターの安定した供給、電極変形の防止を実現することができる。   In the emitter sintered layer 224, the refractory metal and the emitter are uniformly mixed, and the density continuously decreases as the distance from the electrode tip surface increases. Even with such an electrode structure, as in the first embodiment, stable supply of the emitter and prevention of electrode deformation can be realized.

電極の強度を確保できるならば、エミッター粉末を先に傾斜化させるように圧縮処理して焼結し、焼結したものを電極先端部に埋設するようにしてもよい。また、SPS焼結以外の焼結方法を使用してもよい。エミッター粉末は、アルカリ系酸化物以外の物質による粉末でもよく、また、タングステン以外の高融点金属を用いてもよい。焼結体の構造についても、エミッターの拡散路が形成される結晶構造をもてばよい。   If the strength of the electrode can be ensured, the emitter powder may be compressed and sintered so as to be inclined first, and the sintered product may be embedded in the tip of the electrode. Moreover, you may use sintering methods other than SPS sintering. The emitter powder may be a powder made of a substance other than an alkaline oxide, or a refractory metal other than tungsten. The sintered body may have a crystal structure in which an emitter diffusion path is formed.

電極先端部は、先端面を形成しないコーン形状であってもよい。また、陰極だけでなく、陽極あるいは両電極に対し、焼結体を埋設させてもよい。さらに、小型以外のショートアーク型放電ランプに適用することも可能である。   The electrode tip may have a cone shape that does not form a tip surface. In addition to the cathode, a sintered body may be embedded in the anode or both electrodes. Furthermore, it is also possible to apply to a short arc type discharge lamp other than a small size.

以下、図7〜図9を用いて実施例である放電ランプについて説明する。ここでは、第1実施形態に示した積層状の焼結層を埋設させた陰極を製造し、点灯実験した。   Hereinafter, the discharge lamp which is an Example is demonstrated using FIGS. 7-9. Here, a cathode in which the laminated sintered layer shown in the first embodiment was embedded was manufactured, and a lighting experiment was performed.

実施例の放電ランプは、電力500Wの水銀とキセノンを封入した小型放電ランプであり、極間3mm、焼結層長さ3mm、焼結層径1mm、陰極および陽極径6mmに定められている。   The discharge lamp of the example is a small discharge lamp in which mercury and xenon having an electric power of 500 W are enclosed, and is defined as a gap of 3 mm, a sintered layer length of 3 mm, a sintered layer diameter of 1 mm, and a cathode and an anode diameter of 6 mm.

陰極製造には、エミッター粉末とタングステン粉末とを用意して混合した。タングステン粉末は、10μm粒径、4μm粒径、1μm粒径の粉末をそれぞれ70%重量、20%重量、10%重量で混合している。エミッター粉末は、BaCO3、SrCO3、CaCO3、WO3をそれぞれ1.8モル、0.2モル、1.0モル、1.0モルの割合で混合した粉末を1000〜2000℃で焼成した後、粉砕処理した。いずれもボールミルを使って混合している。   For cathode production, emitter powder and tungsten powder were prepared and mixed. The tungsten powder is a mixture of 10 μm particle size, 4 μm particle size, and 1 μm particle size in 70% weight, 20% weight, and 10% weight, respectively. Emitter powder is powdered by mixing BaCO3, SrCO3, CaCO3, and WO3 at a ratio of 1.8 moles, 0.2 moles, 1.0 moles, and 1.0 moles, respectively, after firing at 1000 to 2000 ° C., followed by pulverization did. Both are mixed using a ball mill.

不活性ガス雰囲気で保管したタングステン粉末とエミター粉末を、それぞれ90%重量、10%重量の割合でボールミル等を使って混合した。その後、円柱状電極部材の先端面に形成された凹部に、混合粉末を圧縮挿入した。   The tungsten powder and the emitter powder stored in an inert gas atmosphere were mixed using a ball mill or the like at a ratio of 90% weight and 10% weight, respectively. Thereafter, the mixed powder was compressed and inserted into the recess formed in the tip surface of the cylindrical electrode member.

圧縮行程では、1回の圧縮力を300N(直径0.65mmのピンを圧縮に用いた場合、904MPaに相当する)に定め、1秒間隔でプレス機により約0.1秒抑える。このような加圧を約100回繰り返し行い、混合粉末の密度傾斜化された層を積層化する。各層の厚さが約0.5mmとなるように積層化した。   In the compression stroke, the compression force of one time is set to 300 N (corresponding to 904 MPa when a pin having a diameter of 0.65 mm is used for compression), and is suppressed by a press machine for about 0.1 second at intervals of 1 second. Such pressurization is repeated about 100 times, and the density-graded layer of the mixed powder is laminated. The layers were laminated so that the thickness of each layer was about 0.5 mm.

圧縮処理後、1000℃付近で約10分間、不活性ガス雰囲気の元に焼結処理を行った。ここでは、従来知られている放電プラズマ焼結方法によって焼結処理を行った。   After the compression treatment, the sintering treatment was performed in the vicinity of 1000 ° C. for about 10 minutes under an inert gas atmosphere. Here, the sintering process was performed by a conventionally known discharge plasma sintering method.

図7は、実施例における焼結層内部におけるエミッターとタングステンの分布を示した図である。図8は、焼結層の顕微鏡写真を示した図である。図9は、焼結層の高密度部分と低密度部分を示した図8の拡大写真である。   FIG. 7 is a diagram showing the distribution of emitters and tungsten in the sintered layer in the example. FIG. 8 is a view showing a micrograph of the sintered layer. FIG. 9 is an enlarged photograph of FIG. 8 showing a high density portion and a low density portion of the sintered layer.

図8に示す焼結層は、左側が電極先端面側であり、右側の層から順に混合粉末を圧縮挿入し、焼成されている。密度の大きいほど輝度が高い画素で表されている。各密度傾斜層においては、輝度の高い部分が電極先端側に存在し、徐々に輝度が低くなって電極底部側(後端側)で輝度が低くなっている。よって、密度が電極先端面から底部へ向けて連続的に減少していることがわかる。   In the sintered layer shown in FIG. 8, the left side is the electrode tip surface side, and the mixed powder is compressed and inserted in order from the right side layer and fired. The higher the density, the higher the luminance. In each density gradient layer, a portion with high luminance exists on the electrode front end side, the luminance gradually decreases, and the luminance decreases on the electrode bottom side (rear end side). Therefore, it can be seen that the density continuously decreases from the electrode tip surface toward the bottom.

図7には、密度傾斜層内部におけるタングステン、エミッターの占有割合を示している。横軸は画像のグレースケール(0〜255)を表す。縦軸は各輝度レベルのピクセル総数を示し、画像全体に対する占有割合に相当する。密度傾斜層の上部、下部においてタングステン、エミッターがほぼ均質に存在することがわかる。また、層上部に比べて層下部では、エミッターの拡散路となる空隙が相対的に多く、層下部では密度が低いことが確かめられる。   FIG. 7 shows the occupation ratio of tungsten and emitter in the density gradient layer. The horizontal axis represents the gray scale (0 to 255) of the image. The vertical axis represents the total number of pixels at each luminance level and corresponds to the occupation ratio of the entire image. It can be seen that tungsten and emitters exist almost uniformly in the upper and lower portions of the density gradient layer. In addition, it can be confirmed that there are relatively many voids serving as diffusion paths of the emitter in the lower layer compared to the upper layer, and the density is lower in the lower layer.

図9には、隣接する2つの層の境界となる部分を拡大した写真を示している。図9に示すように、混合粉末の圧縮挿入後の焼結の工程により、層の間に隙間が生じていることが確かめられる。   FIG. 9 shows an enlarged photograph of a portion that becomes a boundary between two adjacent layers. As shown in FIG. 9, it is confirmed that a gap is generated between the layers by the sintering process after the mixed powder is compressed and inserted.

上記製造方法によって製造された放電ランプの点灯実験を行ったところ、1500時間点灯経過後においても、陰極先端部の変形が抑えられた。また、波長248nmの光照度を測定した結果、70%の維持率を得ることができた。   When the discharge lamp manufactured by the above manufacturing method was lit, deformation of the cathode tip was suppressed even after 1500 hours of lighting. Moreover, as a result of measuring light illuminance with a wavelength of 248 nm, it was possible to obtain a maintenance rate of 70%.

一方、電極先端部に混合粉末を一度に挿入、一回だけ圧縮処理を行って傾斜化のない焼結体を成形した陰極の場合、1500時間点灯経過後において、50%の維持率しか達成できなかった。電子顕微鏡写真で電極先端部の内部構造を調べたところ(ここでは図示せず)、電極先端部の焼結体は密度が不均一に分布し、不規則に大きな空隙が生じて密度変化が激しいことがわかった。   On the other hand, in the case of a cathode in which the mixed powder is inserted at the tip of the electrode at a time, and the sintered body without inclination is formed by compressing only once, only a maintenance rate of 50% can be achieved after 1500 hours of lighting. There wasn't. When the internal structure of the electrode tip was examined with an electron micrograph (not shown here), the density of the sintered body at the electrode tip was unevenly distributed, and irregularly large voids were generated, resulting in rapid density changes. I understood it.

図10を用いて、実施例2の放電ランプについて説明する。ここでは、焼結体層の各層の厚さを変えたときの圧縮率を計測した。   The discharge lamp of Example 2 will be described with reference to FIG. Here, the compression ratio when the thickness of each layer of the sintered body layer was changed was measured.

図10は、圧縮処理するときの混合粉末の充填量を変えたときの圧縮率を示した図である。圧縮率は、粉末の圧縮挿入後の厚さから求められる。図10では、圧縮力を500N、300N、100Nに変えたときの圧縮率を示している。焼結層のサイズは、実施例1と同じサイズであり、焼結層長さ3mm、焼結層径1mmに設定されている。   FIG. 10 is a diagram showing the compression rate when the filling amount of the mixed powder during the compression process is changed. The compression rate is determined from the thickness of the powder after compression insertion. FIG. 10 shows the compression ratio when the compression force is changed to 500N, 300N, and 100N. The size of the sintered layer is the same size as in Example 1, and the sintered layer length is 3 mm and the sintered layer diameter is 1 mm.

図10に示すように、それぞれの圧縮力において、層の厚さ2.0mm以下であれば、圧縮率が相対的に高くなっていることが実証された。   As shown in FIG. 10, it was proved that the compressibility was relatively high when the thickness of the layer was 2.0 mm or less at each compressive force.

10 ショートアーク型放電ランプ
12 発光管(放電容器)
20 陰極
21 陰極本体
22 胴体部
23 陰極先端部
23S 陰極先端面
24 焼結層(焼結体)
26 密度傾斜層(層)
QS 隙間
10 Short arc type discharge lamp 12 Arc tube (discharge vessel)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Cathode 21 Cathode main body 22 Body part 23 Cathode front-end | tip part 23S Cathode front end surface 24 Sintered layer (sintered body)
26 Density gradient layer (layer)
QS gap

Claims (15)

放電容器と、
前記放電容器内に配置される一対の電極とを備え、
少なくとも一方の電極が、電子放射性物質を含む焼結体を先端部に有し、
前記焼結体が、電極先端側から電極後端側に向けて密度が連続的に減少するように、傾斜化していることを特徴とする放電ランプ。
A discharge vessel;
A pair of electrodes disposed in the discharge vessel,
At least one of the electrodes has a sintered body containing an electron-emitting substance at the tip,
A discharge lamp characterized in that the sintered body is inclined so that the density continuously decreases from the electrode front end side toward the electrode rear end side.
前記焼結体が、電子放射性物質を含む粉末の圧縮体を前記電極と一体的に焼結させて成形したものであることを特徴とする請求項1に記載の放電ランプ。   2. The discharge lamp according to claim 1, wherein the sintered body is formed by sintering a powder compact including an electron-emitting substance integrally with the electrode. 前記焼結体が、複数の層から成る積層構造であり、
前記焼結体が、各層において傾斜化していることを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに記載の放電ランプ。
The sintered body has a laminated structure composed of a plurality of layers,
The discharge lamp according to claim 1, wherein the sintered body is inclined in each layer.
前記焼結体の各層が、電子放射性物質粉末と高融点金属粉末との混合粉末から成る層であることを特徴とする請求項3に記載の放電ランプ。   The discharge lamp according to claim 3, wherein each layer of the sintered body is a layer made of a mixed powder of an electron-emitting material powder and a refractory metal powder. 前記焼結体が、電子放射性物質粉末から成る層と高融点金属粉末から成る層とを交互に積層させた構造であることを特徴とする請求項3に記載の放電ランプ。   4. The discharge lamp according to claim 3, wherein the sintered body has a structure in which layers made of an electron-emitting material powder and layers made of a refractory metal powder are alternately laminated. 前記高融点金属粉末から成る層の厚さが、電極先端側から離れるほど、前記電子放射性物質粉末から成る層と比べて相対的に小さくなることを特徴とする請求項5に記載の放電ランプ。   6. The discharge lamp according to claim 5, wherein the thickness of the layer made of the refractory metal powder becomes relatively smaller as the distance from the tip side of the electrode becomes smaller than the layer made of the electron-emitting material powder. 前記高融点金属粉末から成る層の厚さが、電極先端側から離れるほど、前記電子放射性物質粉末から成る層と比べて相対的に大きくなることを特徴とする請求項5に記載の放電ランプ。   6. The discharge lamp according to claim 5, wherein the thickness of the layer made of the refractory metal powder becomes relatively larger as the distance from the electrode tip side becomes larger than the layer made of the electron-emitting material powder. 前記焼結体の各層間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の放電ランプ。   The discharge lamp according to any one of claims 1 to 7, wherein a gap is formed between the layers of the sintered body. 前記焼結体が、単層構造であることを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに記載の放電ランプ。   The discharge lamp according to claim 1, wherein the sintered body has a single-layer structure. 前記電極先端部に形成された凹部の径をD、前記凹部に設けられる前記焼結体の各層の厚さをHとすると、以下の式を満たすことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の放電ランプ。

H/D≦3
The following formula is satisfied, where D is the diameter of the recess formed in the tip of the electrode, and H is the thickness of each layer of the sintered body provided in the recess. A discharge lamp according to claim 1.

H / D ≦ 3
前記電極が、前記先端部に平面を有することを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の放電ランプ。   The discharge lamp according to claim 1, wherein the electrode has a flat surface at the tip. 電極支持棒に支持される胴体部と、
先端面を有するテーパー状先端部とを備え、
電子放射性物質を含む焼結体が、前記先端面に形成された凹部に設けられ、
前記焼結体が、電極先端側から電極後端側に向けて密度が連続的に減少するように、傾斜化していることを特徴とする放電ランプ用電極。
A body portion supported by an electrode support rod;
A tapered tip having a tip surface;
A sintered body containing an electron radioactive substance is provided in a recess formed in the tip surface,
An electrode for a discharge lamp, wherein the sintered body is inclined so that the density continuously decreases from the electrode front end side toward the electrode rear end side.
電子放射性物質を含む粉末、高融点金属を含む粉末、これらの混合粉末のうち少なくともいずれか1つの粉末を、電極部材の先端部に形成された凹部に圧縮挿入し、
前記粉末を圧縮挿入した状態で前記電極部材を焼結する電極の製造方法であって、
圧縮挿入において、前記粉末の焼結体の密度が電極先端側から電極後端側に向けて連続的に減少するように、所定の圧縮力、1回の所定加圧期間に基づく前記粉末に対する加圧を、所定時間間隔で複数回数繰り返すことを特徴とする電極の製造方法。
At least one of a powder containing an electron radioactive substance, a powder containing a refractory metal, and a mixed powder thereof is compressed and inserted into a recess formed at the tip of the electrode member,
An electrode manufacturing method for sintering the electrode member in a state where the powder is compressed and inserted,
In compression insertion, a predetermined compressive force is applied to the powder based on one predetermined pressurization period so that the density of the sintered body of the powder continuously decreases from the electrode front end side to the electrode rear end side. A method for producing an electrode, wherein the pressure is repeated a plurality of times at predetermined time intervals.
前記所定の圧縮力が151MPa以上、前記所定時間間隔が0.1〜3秒の範囲内、前記所定の加圧期間が1秒以下、そして、前記所定回数が20回以上であることを特徴とする請求項13に記載の電極の製造方法。   The predetermined compression force is 151 MPa or more, the predetermined time interval is within a range of 0.1 to 3 seconds, the predetermined pressurization period is 1 second or less, and the predetermined number of times is 20 or more. The method for producing an electrode according to claim 13. 前記焼結が、放電プラズマ焼結(SPS)であることを特徴とする請求項13に記載の電極の製造方法。

The method for manufacturing an electrode according to claim 13, wherein the sintering is spark plasma sintering (SPS).

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