JP2013257968A - Discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放電ランプに関し、更に詳しくは、陰極本体の内部に棒状のエミッタ供給部材が挿入されてなる構成の陰極を備えた放電ランプに関する。 The present invention relates to a discharge lamp, and more particularly, to a discharge lamp including a cathode having a structure in which a rod-shaped emitter supply member is inserted into a cathode body.
従来、入力電力が例えば500W以上の高負荷のショートアーク型の放電ランプにおいて、陰極には、当該陰極からの電子放射を容易とするためのエミッタ物質が用いられている(例えば、特許文献1〜特許文献3参照。)。
エミッタ物質が用いられる陰極の或る種のものとしては、図6に示すように、例えばタングステンなどの高融点金属よりなる陰極本体54と、エミッタ供給材料を含有する棒状のエミッタ供給部材58とを備え、陰極本体54の内部には、当該陰極本体54の後端面54Aに開口するエミッタ供給部材挿入用凹所55と、当該エミッタ供給部材挿入用凹所55の底面55Aから先端(図6における左端)に向かって伸びる貫通孔56が形成されており、この陰極本体54のエミッタ供給部材挿入用凹所55に、エミッタ供給部材58の一端部分が挿入されてなる構成のものがある。
図の例において、エミッタ供給部材58は、陰極を支持するためのリード棒としても機能し、陰極本体54の内部に挿入された一端部分にエミッタ供給材料が含有されたものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a short arc type discharge lamp having a high load with an input power of 500 W or more, for example, an emitter material for facilitating electron emission from the cathode has been used (for example, Patent Documents 1 to 3). (See Patent Document 3).
As shown in FIG. 6, a cathode body 54 made of a refractory metal such as tungsten and a rod-like emitter supply member 58 containing an emitter supply material are used as a certain type of cathode in which the emitter material is used. The cathode main body 54 includes an emitter supply member insertion recess 55 that opens to the rear end surface 54A of the cathode main body 54, and a bottom surface 55A of the emitter supply member insertion recess 55 (left end in FIG. 6). There is a configuration in which one end portion of the emitter supply member 58 is inserted into the emitter supply member insertion recess 55 of the cathode main body 54.
In the illustrated example, the emitter supply member 58 also functions as a lead rod for supporting the cathode, and an emitter supply material is contained in one end portion inserted into the cathode body 54.
このような構成の陰極においては、陰極本体54のエミッタ供給部材挿入用凹所55がその深さ方向(図における左方向)に向かって縮径するテーパー状の底面55Aを有しており、それと共にエミッタ供給部材58の先端面58Aが平坦であることから、エミッタ供給部材58の先端面58Aは、エミッタ供給部材挿入用凹所55内において、当該エミッタ供給部材挿入用凹所55の底面55Aと空隙を介して対向するように位置されている。そして、エミッタ供給部材挿入用凹所55内において露出された状態とされた、エミッタ供給部材58の先端面58Aにより、エミッタ物質の供給面が形成されている。
すなわち、放電ランプの点灯が開始されると、陰極においては、エミッタ供給部材58に含有されたエミッタ供給材料から取り出されたエミッタ物質(アルカリ土類金属または希土類元素)が粒界拡散の作用によって先端面58Aに導かれ、この先端面58Aから表面拡散および気相拡散などの作用によって陰極先端(陰極本体の先端)に供給される。
In the cathode having such a configuration, the emitter supply member insertion recess 55 of the cathode body 54 has a tapered bottom surface 55A whose diameter is reduced in the depth direction (left direction in the figure). Since the front end surface 58A of the emitter supply member 58 is flat, the front end surface 58A of the emitter supply member 58 is in contact with the bottom surface 55A of the emitter supply member insertion recess 55 in the emitter supply member insertion recess 55. It is located so that it may oppose through a space | gap. An emitter material supply surface is formed by the tip surface 58A of the emitter supply member 58 exposed in the emitter supply member insertion recess 55.
That is, when the discharge lamp is turned on, the emitter material (alkaline earth metal or rare earth element) extracted from the emitter supply material contained in the emitter supply member 58 is advanced at the cathode by the action of grain boundary diffusion. The light is guided to the surface 58A, and supplied from the front end surface 58A to the cathode front end (tip of the cathode main body) by an action such as surface diffusion and gas phase diffusion.
而して、放電ランプにおいては、より一層の点灯安定化などの観点から、エミッタ物質の陰極先端に対する供給効率を高めることが必要とされている。 Thus, in the discharge lamp, it is necessary to increase the supply efficiency of the emitter material to the cathode tip from the viewpoint of further lighting stabilization.
本発明は、以上のような事情に基づいて、発明者らがエミッタ物質の陰極先端に対する供給効率を高めるためにはエミッタ物質の供給面を大きくすることが有効であることに着目して研究を重ねた結果、見出されたものであり、その目的は、陰極先端に対して高い供給効率でエミッタ物質を供給することのできる放電ランプを提供することにある。 In the present invention, based on the above situation, the inventors have conducted research focusing on the fact that it is effective to increase the supply surface of the emitter material in order to increase the supply efficiency of the emitter material to the cathode tip. The object of the present invention is to provide a discharge lamp capable of supplying an emitter material with high supply efficiency to the cathode tip.
本発明の放電ランプは、純タングステンよりなり、その先端によって陰極先端を形成する柱状の陰極本体と、当該陰極本体の内部に挿入された棒状のエミッタ供給部材とにより構成される陰極を備えた放電ランプにおいて、
前記陰極本体の内部には、当該陰極本体の後端に開口し、その深さ方向に向かって縮径するテーパー状の底面を有するエミッタ供給部材挿入用凹所と、当該エミッタ供給部材挿入用凹所の底面から陰極先端に向かって伸びる貫通孔とが形成されており、
前記エミッタ供給部材は、軸方向前方からの投影面積よりも大きな表面積の先端面が形成された先端部を有することを特徴とする。
The discharge lamp of the present invention is a discharge comprising a cathode composed of a columnar cathode body made of pure tungsten and forming a cathode tip by the tip, and a rod-shaped emitter supply member inserted into the cathode body. In the ramp,
Inside the cathode body, there is an emitter supply member insertion recess having a tapered bottom surface that opens at the rear end of the cathode body and has a diameter that decreases in the depth direction, and the emitter supply member insertion recess. A through-hole extending from the bottom surface to the cathode tip is formed,
The emitter supply member has a tip portion on which a tip surface having a surface area larger than a projected area from the front in the axial direction is formed.
本発明の放電ランプにおいては、前記エミッタ供給部材の先端部は凸円錐状の先端面を有する円錐状であり、当該エミッタ供給部材における先端部の先端角が、前記エミッタ供給部材挿入用凹所におけるテーパー状の底面の立体角よりも大きいことが好ましい。 In the discharge lamp of the present invention, the tip of the emitter supply member has a conical shape having a convex conical tip surface, and the tip angle of the tip of the emitter supply member is in the emitter supply member insertion recess. It is preferably larger than the solid angle of the tapered bottom surface.
本発明の放電ランプにおいては、前記陰極本体が陰極先端に向かうに従って外径が小さくなるテーパー状の先端部を有しており、当該先端部内に、前記エミッタ供給部材の先端部が位置されていることが好ましい。 In the discharge lamp of the present invention, the cathode main body has a tapered tip portion whose outer diameter decreases toward the cathode tip, and the tip portion of the emitter supply member is located in the tip portion. It is preferable.
本発明の放電ランプにおいては、エミッタ供給部材挿入用凹所がテーパー状の底面を有するものであることを利用して、エミッタ供給部材の先端面を陰極本体の内部において露出した状態にすることにより、この先端面によって表面拡散および気相拡散などの作用によって陰極先端にエミッタ物質を供給するための供給面が形成されている。そして、表面拡散および気相拡散の作用、特に気相拡散の作用による陰極先端に対する単位時間当たりのエミッタ物質の供給量がエミッタ物質の供給面が大きくなるに従って増加することから、エミッタ供給部材として、軸方向前方からの投影面積よりも大きな表面積の先端面を有するものを用いてエミッタ物質の供給面を大きくすることにより、陰極先端に対する単位時間当たりのエミッタ物質の供給量を大きくすることができるため、陰極先端に対して高い供給効率でエミッタ物質を供給することができる。 In the discharge lamp of the present invention, by utilizing the fact that the recess for inserting the emitter supply member has a tapered bottom surface, the tip surface of the emitter supply member is exposed inside the cathode body. The tip surface forms a supply surface for supplying the emitter material to the tip of the cathode by the action of surface diffusion and vapor phase diffusion. And, since the amount of emitter material supplied per unit time to the cathode tip due to the action of surface diffusion and gas phase diffusion, in particular, the action of gas phase diffusion increases as the emitter material supply surface increases, By increasing the emitter material supply surface using a tip surface having a surface area larger than the projected area from the front in the axial direction, the amount of emitter material supplied per unit time to the cathode tip can be increased. The emitter material can be supplied to the cathode tip with high supply efficiency.
また、本発明の放電ランプにおいては、エミッタ供給部材の先端部を凸円錐状の先端面を有する円錐状とし、かつその先端部の先端角を、エミッタ供給部材挿入用凹所におけるテーパー状の底面の立体角よりも大きくすることにより、エミッタ供給部材は、エミッタ供給部材挿入用凹所において、その先端面の全面が、エミッタ供給部材挿入用凹所の底面と空隙を介して対向されて陰極先端に連通する空間を直接臨む状態となる。しかも、エミッタ供給部材の先端面よりなるエミッタ物質の供給面から、エミッタ物質が表面拡散および気相拡散の作用によって陰極先端に移動するまでの供給路が、エミッタ物質の移動の妨げとなるような障壁のない構造のものとなる。そのため、陰極先端に対する単位時間当たりのエミッタ物質の供給得量をより一層大きくすることができることから、陰極先端に対して極めて高い供給効率でエミッタ物質を供給することができる。 In the discharge lamp of the present invention, the tip of the emitter supply member has a conical shape having a convex conical tip surface, and the tip angle of the tip portion is a tapered bottom surface in the recess for inserting the emitter supply member. The emitter supply member has an emitter supply member inserted into the emitter supply member insertion recess so that the entire front end surface of the emitter supply member is opposed to the bottom surface of the emitter supply member insertion recess through a gap. It will be in a state directly facing the space communicating with. In addition, the supply path from the emitter material supply surface, which is the tip surface of the emitter supply member, to the cathode tip due to the action of surface diffusion and vapor phase diffusion hinders the movement of the emitter material. It has a structure without barriers. Therefore, since the supply amount of the emitter material per unit time to the cathode tip can be further increased, the emitter material can be supplied to the cathode tip with extremely high supply efficiency.
以下、本発明について詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below.
図1は、本発明の放電ランプの構成の一例を示す説明用断面図であり、図2は、図1の放電ランプにおける陰極の構成を示す説明用断面図である。
この放電ランプ10は、例えば石英ガラスよりなり、楕円球管状の発光部12と、この発光部12の両端の各々に設けられた管状の封止部13とを有する発光管11を備えている。発光管11の発光部12内には、陰極30と陽極20とが互いに離間して対向して配置されている。陽極20は、例えばタングステンよりなるリード棒17によって支持されており、また、陰極30は、後述するエミッタ供給部材40によって支持されている。これらのリード棒17およびエミッタ供給部材40は、各々、発光部12内から管軸方向に沿って伸び、封止部13内を気密に通過して当該封止部13の外端部から外方に突出するように配置されている。また、リード棒17およびエミッタ供給部材40は、封止部13内に固定されて配置された、例えば石英ガラスよりなる保持用筒体16を貫通して保持されると共に、封止部13の外端部に形成された段継部13aによって封止部13に封着されている。また、発光管11の発光部12内には、適宜の発光物質などが封入されている。
FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an example of the configuration of the discharge lamp of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory sectional view showing the configuration of the cathode in the discharge lamp of FIG.
The discharge lamp 10 is made of, for example, quartz glass, and includes an arc tube 11 having a light emitting portion 12 having an elliptical spherical shape and tubular sealing portions 13 provided at both ends of the light emitting portion 12. In the light emitting portion 12 of the arc tube 11, a cathode 30 and an anode 20 are disposed so as to face each other while being separated from each other. The anode 20 is supported by a lead rod 17 made of tungsten, for example, and the cathode 30 is supported by an emitter supply member 40 described later. Each of the lead rod 17 and the emitter supply member 40 extends along the tube axis direction from the inside of the light emitting portion 12, passes through the sealing portion 13 in an airtight manner, and outwards from the outer end portion of the sealing portion 13. It is arranged to protrude. Further, the lead rod 17 and the emitter supply member 40 are held through the holding cylinder 16 made of, for example, quartz glass, which is fixedly disposed in the sealing portion 13, and is disposed outside the sealing portion 13. It is sealed to the sealing portion 13 by a stepped portion 13a formed at the end. In addition, an appropriate luminescent material or the like is enclosed in the light emitting portion 12 of the arc tube 11.
陽極20は、例えばタングステンよりなる陽極本体21からなるものである。また、陽極本体21は、陽極先端を形成する先端が平坦面とされており、この先端に向かうに従って外径が小さくなる円錐台状の先端部22Aと、この先端部22Aに連続して一体に形成された円柱状の後端部22Bとにより構成されている。 The anode 20 is composed of an anode body 21 made of tungsten, for example. The anode body 21 has a flat tip at the tip that forms the anode tip, and a truncated cone-shaped tip 22A whose outer diameter decreases toward the tip, and the tip 22A that is continuous with the tip. The cylindrical rear end portion 22B is formed.
陰極30は、純タングステンよりなる陰極本体31を備えており、この陰極本体31の内部に、棒状のエミッタ供給部材40の先端側部分(図2における左端側部分)が、当該エミッタ供給部材40の中心軸が陰極本体31の中心軸と一致した状態に挿入されてなるものである。 The cathode 30 includes a cathode main body 31 made of pure tungsten. Inside the cathode main body 31, a tip side portion (a left end side portion in FIG. 2) of the rod-like emitter supply member 40 is connected to the emitter supply member 40. The central axis is inserted so as to coincide with the central axis of the cathode body 31.
陰極本体31は、円柱状のものであり、図2に示すように、陰極先端を形成する先端Pが平坦面とされており、この先端Pに向かうに従って外径が小さくなるテーパー状、具体的には円錐台状の先端部32Aと、この先端部32Aに連続して一体に形成された円柱状の後端部32Bとにより構成されている。
また、陰極本体31においては、当該陰極本体31の中心軸によって陰極30の中心軸が構成されている。
The cathode body 31 has a cylindrical shape, and as shown in FIG. 2, the tip P forming the cathode tip is a flat surface, and the outer diameter decreases toward the tip P. Is formed of a truncated cone-shaped tip end portion 32A and a columnar rear end portion 32B formed integrally and continuously with the tip end portion 32A.
In the cathode body 31, the central axis of the cathode 30 is configured by the central axis of the cathode body 31.
陰極本体31の内部には、当該陰極本体31の後端面31Aに開口し、その深さ方向(図2における左方向)に向かって縮径するテーパー状の底面36を有するエミッタ供給部材挿入用凹所34と、このエミッタ供給部材挿入用凹所34の底面36から陰極先端(先端P)に向かって伸びる貫通孔38とが、陰極本体31の中心軸、すなわち陰極30の中心軸に沿って形成されている。 Inside the cathode body 31, there is an emitter supply member insertion recess having a tapered bottom surface 36 that opens to the rear end surface 31A of the cathode body 31 and decreases in diameter in the depth direction (left direction in FIG. 2). And a through hole 38 extending from the bottom surface 36 of the emitter supply member insertion recess 34 toward the cathode tip (tip P) is formed along the central axis of the cathode body 31, that is, the central axis of the cathode 30. Has been.
陰極本体31において、エミッタ供給部材挿入用凹所34は、その内部空間が、周面35によって区画される、エミッタ供給部材40の先端側部分に適合した円柱状の空間と、この円柱状の空間に連続する、テーパー状の底面36によって区画される円錐台状の空間とにより構成されたものである。これらの連通する円柱状の空間と円錐台状の空間とは、陰極本体の中心軸に沿って形成されている。
ここに、エミッタ供給部材挿入用凹所34の周面35は、エミッタ供給部材40の小径部分43Aに適合する内径を有する小径周面部分35A、エミッタ供給部材40の大径部分43Bに適合する内径を有する大径周面部分35B、および小径周面部分35Aと大径周面部分35Bとの間に形成された、大径周面部分35Bから小径周面部分35Aに向かうに従って小径となるテーパー状のテーパー周面部分35Cにより構成されている。
In the cathode main body 31, the emitter supply member insertion recess 34 has a cylindrical space suitable for the tip side portion of the emitter supply member 40, the internal space of which is defined by the peripheral surface 35, and the cylindrical space. And a frustoconical space defined by a tapered bottom surface 36. These communicating columnar space and frustoconical space are formed along the central axis of the cathode body.
Here, the peripheral surface 35 of the emitter supply member insertion recess 34 has a small-diameter peripheral surface portion 35A having an internal diameter suitable for the small-diameter portion 43A of the emitter supply member 40 and an internal diameter suitable for the large-diameter portion 43B of the emitter supply member 40. A large diameter peripheral surface portion 35B having a tapered shape, and a tapered shape formed between the small diameter peripheral surface portion 35A and the large diameter peripheral surface portion 35B and having a diameter that decreases from the large diameter peripheral surface portion 35B toward the small diameter peripheral surface portion 35A. The taper peripheral surface portion 35C.
また、エミッタ供給部材挿入用凹所34は、図2に示されているように、その深さが、陰極本体31の後端部32Bの軸方向の長さよりも大きいものであることが好ましい。
エミッタ供給部材挿入用凹所34の深さを陰極本体31の後端部32Bの軸方向の長さよりも大きくすることにより、エミッタ供給部材40の先端部41を、陰極本体31の先端部32A内に位置させ、よってエミッタ供給部材挿入用凹所34と連通する貫通孔38の軸方向の長さを小さくし、エミッタ供給部材40の先端面41Aから陰極先端までの離間距離を小さくすることができる。すなわち、エミッタ供給部材40の先端部41を陰極先端の近傍に位置させることができる。
In addition, as shown in FIG. 2, the emitter supply member insertion recess 34 preferably has a depth greater than the axial length of the rear end portion 32 </ b> B of the cathode body 31.
By making the depth of the recess 34 for inserting the emitter supply member larger than the axial length of the rear end portion 32B of the cathode main body 31, the tip end portion 41 of the emitter supply member 40 is moved into the tip end portion 32A of the cathode main body 31. Accordingly, the axial length of the through hole 38 communicating with the emitter supply member insertion recess 34 can be reduced, and the distance from the tip surface 41A of the emitter supply member 40 to the cathode tip can be reduced. . That is, the tip 41 of the emitter supply member 40 can be positioned in the vicinity of the tip of the cathode.
陰極本体31において、貫通孔38は、エミッタ供給部材挿入用凹所34の内径よりも小さな内径を有しており、その一端(図2における右端)により、エミッタ供給部材挿入用凹所34と連通する開口(以下、「連通開口」ともいう。)38Aが形成されており、また他端(図2における左端)により、エミッタ物質を陰極先端(先端P)に供給する開口38Bが形成されている。 In the cathode body 31, the through hole 38 has an inner diameter smaller than the inner diameter of the emitter supply member insertion recess 34, and communicates with the emitter supply member insertion recess 34 by one end thereof (the right end in FIG. 2). An opening 38B for supplying the emitter material to the cathode tip (tip P) is formed by the other end (left end in FIG. 2). .
また、貫通孔38は、エミッタ供給部材40の先端部41を陰極先端の近傍に位置させることのできるよう、その長さが、陰極本体31の先端部32Aの軸方向の長さよりも小さいものであることが好ましい。
具体的には、貫通孔38の長さは、エミッタ供給部材40の先端部41の最大外径(径方向の最大長さ)よりも小さいことが好ましい。
The through hole 38 has a length smaller than the axial length of the tip 32A of the cathode body 31 so that the tip 41 of the emitter supply member 40 can be positioned in the vicinity of the tip of the cathode. Preferably there is.
Specifically, the length of the through hole 38 is preferably smaller than the maximum outer diameter (maximum length in the radial direction) of the tip portion 41 of the emitter supply member 40.
このような構成の陰極本体31は、例えば陰極本体形成用部材を用意し、この陰極本体形成用部材に対して、形成すべきエミッタ供給部材挿入用凹所34および貫通孔38に適合した外径を有するドリルを用い、エミッタ供給部材挿入用凹所34および貫通孔38を形成することにより、製造することができる。
ここに、エミッタ供給部材挿入用凹所34における底面36およびテーパー周面部分35Cに係るテーパー形状は、ドリルを用いてエミッタ供給部材挿入用凹所34を形成する過程において、ドリルの先端形状が錐状であることを利用して形成されるものである。
The cathode body 31 having such a configuration is prepared, for example, by a cathode body forming member, and the outer diameter suitable for the emitter supply member insertion recess 34 and the through hole 38 to be formed with respect to the cathode body forming member. It is possible to manufacture the emitter supply member by forming the recess 34 for inserting the emitter supply member and the through hole 38.
Here, the tapered shape of the bottom surface 36 and the tapered peripheral surface portion 35C in the emitter supply member insertion recess 34 is such that the tip shape of the drill is a cone in the process of forming the emitter supply member insertion recess 34 using a drill. It is formed using the shape.
エミッタ供給部材40としては、エミッタとして作用するエミッタ物質(アルカリ土類金属または希土類元素)を供給することのできるものであれば種々のものを用いることができるが、タングステンよりなる多孔質体にエミッタ供給材料が担持されてなる領域を有するものであることが好ましい。
エミッタ供給部材40をタングステンよりなる多孔質体にエミッタ供給材料が担持されてなる領域を有するものとすることにより、エミッタ供給部材40を、陰極30を支持するためのリード棒との共通部材とすることができる。
この図の例において、エミッタ供給部材40は、タングステンよりなる多孔質体にエミッタ供給材料が担持されてなるエミッタ供給材料含有多孔質体と、タングステンよりなるリード棒とが一体に形成されたものであり、主としてエミッタ供給部材として機能するエミッタ供給機能領域と、主としてリード棒として機能するリード機能領域とを有している。
As the emitter supply member 40, various materials can be used as long as they can supply an emitter material (alkaline earth metal or rare earth element) that acts as an emitter. It is preferable to have a region where the feed material is supported.
The emitter supply member 40 has a region in which an emitter supply material is supported on a porous body made of tungsten, so that the emitter supply member 40 is a common member with a lead bar for supporting the cathode 30. be able to.
In the example of this figure, the emitter supply member 40 is formed by integrally forming an emitter supply material-containing porous body in which an emitter supply material is supported on a porous body made of tungsten and a lead rod made of tungsten. And having an emitter supply function region mainly functioning as an emitter supply member and a lead function region mainly functioning as a lead bar.
エミッタ供給部材40は、図2に示すように、先端(図2における左端)に向かうに従って小径となる円錐状の先端部41と、この先端部41に連続して一体に形成された円柱状の胴部43とにより構成される円柱棒状の形状を有している。また胴部43は、先端部41に連続し、この先端部41の最大外径と同一の外径を有する小径部分43Aと、この小径部分43Aに連続し、当該小径部分43Aよりも大径の外径を有する大径部分43Bとにより構成されている。
このエミッタ供給部材40においては、先端部41と、胴部43における小径部分43Aおよび大径部分43Bの小径部分43A側部分(図2における左端側部分)とにより、エミッタ供給部材挿入用凹所34に挿入される先端側部分が構成されており、この先端側部分における先端部41および小径部分43Aに、エミッタ供給材料が含有され、これによりエミッタ供給機能領域が形成されている。また、エミッタ供給部材40の先端側部分における大径部分43Bの後端側部分(図2における右端部分)により、リード機能領域が形成されおり、当該後端側部分が、陰極本体31の後端面31Aに形成されている開口から外方に突出した状態とされている。
この図の例においては、エミッタ供給部材40の先端部41は、エミッタ供給部材挿入用凹所34内において、当該エミッタ供給部材挿入用凹所34の底面36によって区画される円錐台状の空間に位置された状態とされている。
As shown in FIG. 2, the emitter supply member 40 has a conical tip 41 having a diameter that decreases toward the tip (the left end in FIG. 2), and a columnar shape that is continuously formed integrally with the tip 41. It has a cylindrical bar shape constituted by the body portion 43. The body portion 43 is continuous with the tip portion 41, and has a small diameter portion 43A having the same outer diameter as the maximum outer diameter of the tip portion 41 and the small diameter portion 43A, and has a larger diameter than the small diameter portion 43A. It is comprised by the large diameter part 43B which has an outer diameter.
In this emitter supply member 40, the emitter supply member insertion recess 34 is constituted by the tip 41 and the small diameter portion 43A of the body portion 43 and the small diameter portion 43A side portion (the left end side portion in FIG. 2) of the large diameter portion 43B. A distal end portion inserted into the distal end portion is configured, and an emitter supply material is contained in the distal end portion 41 and the small diameter portion 43A in the distal end side portion, thereby forming an emitter supply functional region. Further, a lead functional region is formed by the rear end side portion (the right end portion in FIG. 2) of the large diameter portion 43B at the front end side portion of the emitter supply member 40, and the rear end side portion is the rear end surface of the cathode body 31. It is in a state of protruding outward from the opening formed in 31A.
In the example of this figure, the tip end portion 41 of the emitter supply member 40 is a frustoconical space defined by the bottom surface 36 of the emitter supply member insertion recess 34 in the emitter supply member insertion recess 34. It is supposed to be positioned.
エミッタ供給部材40においては、先端部41によって凸円錐状の先端面41Aが形成されており、その先端面41Aが軸方向前方(図2における左方)からの投影面積よりも大きな表面積を有するものとされている。
ここに、凸円錐状の先端面41Aの表面積とは、先端部41に係る円錐の側面積を示す。
In the emitter supply member 40, a convex conical tip surface 41A is formed by the tip portion 41, and the tip surface 41A has a surface area larger than the projected area from the front in the axial direction (left side in FIG. 2). It is said that.
Here, the surface area of the convex conical tip surface 41 </ b> A indicates the side area of the cone related to the tip 41.
そして、エミッタ供給部材40の先端部41は、図3に示すように、その先端角θ1が、エミッタ供給部材挿入用凹所34におけるテーパー状の底面36の立体角θ2よりも大きいものであることが好ましい。
先端部41における先端角θ1を、エミッタ供給部材挿入用凹所34の底面36における立体角θ2よりも大きくすることによれば、図2および図3に示すように、エミッタ供給部材40の先端面41Aを、エミッタ供給部材挿入用凹所34の底面36と空隙(以下、「凹所内空隙」ともいう。)を介して対向させて、エミッタ供給部材40の先端面41Aの全面を、エミッタ供給部材挿入用凹所34内で露出された状態とすることができる。しかも、凹所内空隙が貫通孔38と連通されることによってエミッタ物質供給路が形成され、このエミッタ物質供給路がエミッタ物質の移動の妨げとなるような障壁のない構造を有するものとなり、また、エミッタ供給部材40の先端面41Aの全面がエミッタ物質供給路を介して陰極先端を直接臨む状態とされる。
As shown in FIG. 3, the tip 41 of the emitter supply member 40 has a tip angle θ1 larger than the solid angle θ2 of the tapered bottom surface 36 of the emitter supply member insertion recess 34. Is preferred.
By making the tip angle θ1 at the tip portion 41 larger than the solid angle θ2 at the bottom surface 36 of the emitter supply member insertion recess 34, the tip surface of the emitter supply member 40 as shown in FIGS. 41A is opposed to the bottom surface 36 of the emitter supply member insertion recess 34 via a gap (hereinafter also referred to as “a cavity in the recess”), and the entire front end surface 41A of the emitter supply member 40 is placed on the emitter supply member. It can be in the state exposed in the recess 34 for insertion. In addition, the emitter material supply path is formed by communicating the cavity in the recess with the through-hole 38, and the emitter material supply path has a structure without a barrier that hinders the movement of the emitter material. The entire surface of the tip surface 41A of the emitter supply member 40 is in a state of directly facing the tip of the cathode through the emitter material supply path.
エミッタ供給部材40における先端部41の先端角θ1が、エミッタ供給部材挿入用凹所34における底面36の立体角θ2よりも小さい場合には、先端角θ1が立体角θ2よりも大きい場合に比して、先端面41Aの表面積を大きくすることができるものの、先端部41の一部分が底面36と極めて接近した状態、あるいは先端部41によって底面36に形成されている連続開口38Aが塞がれた状態(先端部41の一部分が底面36と接触し、当該先端部41の先端が貫通孔38内に位置された状態)とされる。そのため、先端部41が底面36と極めて接近した部分、または先端部41が底面36と接触した部分(以下、これらをまとめて「障壁部分」ともいう。)により、先端面41Aにおける障壁部分の外側領域(径方向外方の領域)からのエミッタ物質の陰極先端への移動が阻害されることとなるため、陰極先端に対する単位時間当たりのエミッタ物質の供給量を十分に大きくすることができなくなるおそれがある。 When the tip angle θ1 of the tip 41 of the emitter supply member 40 is smaller than the solid angle θ2 of the bottom surface 36 of the emitter supply member insertion recess 34, the tip angle θ1 is larger than the solid angle θ2. Thus, although the surface area of the tip surface 41A can be increased, a part of the tip portion 41 is very close to the bottom surface 36, or the continuous opening 38A formed on the bottom surface 36 is blocked by the tip portion 41. (A state in which a part of the tip 41 is in contact with the bottom surface 36 and the tip of the tip 41 is positioned in the through hole 38). Therefore, the portion where the tip 41 is extremely close to the bottom surface 36 or the portion where the tip 41 is in contact with the bottom 36 (hereinafter collectively referred to as “barrier portion”) is outside the barrier portion on the tip surface 41A. Since the movement of the emitter material from the region (radially outward region) to the cathode tip is hindered, the supply amount of the emitter material per unit time to the cathode tip may not be sufficiently increased. There is.
エミッタ供給材料としては、希土類系化合物およびバリウム系化合物から選ばれた少なくとも一種の化合物を用いることが好ましい。 As the emitter supply material, it is preferable to use at least one compound selected from rare earth compounds and barium compounds.
前記希土類系化合物としては、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)またはガドリニウム(Gd)よりなる希土類元素の酸化物またはホウ化物が挙げられる。
希土類元素の酸化物(希土類酸化物)の具体例としては、例えば酸化ランタン(La2 O3 )、酸化セリウム(CeO2 )、酸化プラセオジム(Pr6 O11)、酸化ネオジム(Nd2 O3 )、酸化サマリウム(Sm2 O3 )、酸化ガドリニウム(Gd2 O3 )などが挙げられる。
また、希土類元素のホウ化物(希土類ホウ化物)の具体例としては、例えばホウ化ランタン(LaB6 )、ホウ化セリウム(CeB6 )、ホウ化プラセオジム(PrB6 )、ホウ化ネオジム(NdB6 )、ホウ化サマリウム(SmB6 )、ホウ化ガドリニウム(GdB6 )などが挙げられる。
Examples of the rare earth compounds include oxides or borides of rare earth elements made of lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), or gadolinium (Gd).
Specific examples of rare earth element oxides (rare earth oxides) include, for example, lanthanum oxide (La 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), praseodymium oxide (Pr 6 O 11 ), neodymium oxide (Nd 2 O 3 ). , Samarium oxide (Sm 2 O 3 ), and gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ).
Specific examples of rare earth element borides (rare earth borides) include, for example, lanthanum boride (LaB 6 ), cerium boride (CeB 6 ), praseodymium boride (PrB 6 ), neodymium boride (NdB 6 ). , Samarium boride (SmB 6 ), gadolinium boride (GdB 6 ), and the like.
前記バリウム系化合物としては、例えばバリウム−カルシウム−アルミネート(Ba−Ca−Al−O)、バリウムタングステート(Ba3 WO6 )およびバリウム−ストロンチウム−カルシウム−タングステート(Ba−Sr−Ca−W−O)などが挙げられる。 Examples of the barium compound include barium - calcium - aluminate (Ba-Ca-Al-O ), barium tungstate (Ba 3 WO 6) and barium - strontium - calcium - tungstate (Ba-Sr-Ca-W -O) and the like.
エミッタ供給部材40は、エミッタ供給材料として、酸化ランタン(La2 O3 )、酸化セリウム(CeO2 )、酸化プラセオジム(Pr6 O11)、酸化ネオジム(Nd2 O3 )、酸化サマリウム(Sm2 O3 )、酸化ガドリニウム(Gd2 O3 )、バリウム−カルシウム−アルミネート(Ba−Ca−Al−O)、バリウムタングステート(Ba3 WO6 )およびバリウム−ストロンチウム−カルシウム−タングステート(Ba−Sr−Ca−W−O)から選ばれた少なくとも一種の化合物を含有するものであることが好ましい。 The emitter supply member 40 includes lanthanum oxide (La 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), praseodymium oxide (Pr 6 O 11 ), neodymium oxide (Nd 2 O 3 ), and samarium oxide (Sm 2 ) as emitter supply materials. O 3), gadolinium oxide (Gd 2 O 3), barium - calcium - aluminate (Ba-Ca-Al-O ), barium tungstate (Ba 3 WO 6) and barium - strontium - calcium - tungstate (Ba- It is preferable to contain at least one compound selected from Sr—Ca—W—O).
タングステンよりなる多孔質体にエミッタ供給材料が担持されてなる領域を有するエミッタ供給部材40は、例えば陰極30を製造する過程において、以下のようにして製造することができる。
先ず、粉末状のエミッタ供給材料と、平均粒径が3〜5μmである粉末状のタングステンとを質量比(エミッタ供給材料/タングステン)で1/10〜3/10の割合、好ましくは2/10の割合で混合し、この混合物にステアリン酸を2質量%程度添加した後、温度100〜200℃の条件で加熱することにより、混合物を構成する粒子(粉末)の表面にステアリン酸よりなる被覆膜を形成する。
そして、被覆膜が形成された粒子の混合物を加圧プレスすることによりプレス体を形成し、得られたプレス体に対して、水素雰囲気中において、温度1000〜1200℃の条件で仮焼成を行うことにより、仮焼成体を得る。
次いで、得られた仮焼成体を陰極本体31のエミッタ供給部材挿入用凹所34に配置した後、そのエミッタ供給部材挿入用凹所34にタングステンよりなるリード棒を挿入して固定する。そして、エミッタ供給部材挿入用凹所34に配置された仮焼成体に対して、真空中または還元雰囲気中において、温度1400〜1600℃の条件で本焼成を行うことにより、タングステンよりなる多孔質体にエミッタ物質供給材料が担持されてなる焼結体を得、以って当該焼結体がリード棒の先端部に固定されて一体とされた構成のエミッタ物質含有部材40を得ることができる。
The emitter supply member 40 having a region in which an emitter supply material is supported on a porous body made of tungsten can be manufactured as follows, for example, in the process of manufacturing the cathode 30.
First, a ratio of 1/10 to 3/10 by mass ratio (emitter supply material / tungsten) of powdered emitter supply material and powdered tungsten having an average particle diameter of 3 to 5 μm, preferably 2/10 After adding about 2% by mass of stearic acid to this mixture, the surface of particles (powder) constituting the mixture is coated with stearic acid by heating at a temperature of 100 to 200 ° C. A film is formed.
Then, a press body is formed by press-pressing the mixture of particles on which the coating film has been formed, and the obtained press body is temporarily fired at a temperature of 1000 to 1200 ° C. in a hydrogen atmosphere. By performing, a provisionally fired body is obtained.
Next, after the obtained temporary fired body is placed in the emitter supply member insertion recess 34 of the cathode body 31, a lead bar made of tungsten is inserted into the emitter supply member insertion recess 34 and fixed. Then, the temporary fired body disposed in the emitter supply member insertion recess 34 is subjected to main firing at a temperature of 1400 to 1600 ° C. in a vacuum or in a reducing atmosphere, whereby a porous body made of tungsten. Thus, an emitter material-containing member 40 having a structure in which the sintered body is fixed to the tip end portion of the lead bar and integrated is obtained.
このような構成の陰極30の寸法の具体例を示すと、入力電力が7kWである高圧水銀ランプに用いる陰極の寸法例は、陰極本体31の全長(電極長さ)が60mm、陰極本体31における先端部32Aの軸方向の長さが15mm、陰極本体31における後端部32Bの軸方向の長さが45mmであって当該後端部32Bの外径が15mm、先端Pの平坦面の外径が1.3mmであり、また、陰極本体31における貫通孔38の長さが3mmであって当該貫通孔38の内径が0.2mm、エミッタ供給部材挿入用凹所34における小径周面部分35Aの内径が3mm、エミッタ供給部材挿入用凹所34の底面36の立体角θ2が110°である。また、エミッタ供給部材40の先端角θ1が160°、エミッタ供給部材40の胴部43における小径部分43Aの外径が2.9mm、エミッタ供給部材40のエミッタ供給部材挿入用凹所34における挿入長さ(エミッタ供給部材挿入用凹所34における周面35の軸方向の長さ)が56mmである。
また、入力電力が2kWであるショートアークキセノンランプに用いる陰極の寸法例は、陰極本体31の全長(電極長さ)が15mm、陰極本体31における先端部32Aの軸方向の長さが8mm、陰極本体31における後端部32Bの軸方向の長さが7mmであって当該後端部32Bの外径が6mm、先端Pの平坦面の外径が0.6mm、陰極本体31における貫通孔38の長さが4mmであって当該貫通孔38の内径が0.2mm、エミッタ供給部材挿入用凹所34における小径周面部分35Aの内径が1.0mm、エミッタ供給部材挿入用凹所34の底面36の立体角θ2が110°である。また、エミッタ供給部材40の先端角θ1が180°、エミッタ供給部材40の胴部43における小径部分43Aの外径が1.0mm、エミッタ供給部材40のエミッタ供給部材挿入用凹所34における挿入長さ(エミッタ供給部材挿入用凹所34における周面35の軸方向の長さ)が11mmである。
As a specific example of the dimensions of the cathode 30 having such a configuration, an example of the dimensions of the cathode used in the high-pressure mercury lamp having an input power of 7 kW is 60 mm in total length (electrode length). The length of the tip 32A in the axial direction is 15 mm, the length of the rear end 32B in the cathode body 31 in the axial direction is 45 mm, the outer diameter of the rear end 32B is 15 mm, and the outer diameter of the flat surface of the tip P. 1.3 mm, the length of the through-hole 38 in the cathode body 31 is 3 mm, the inner diameter of the through-hole 38 is 0.2 mm, and the small-diameter peripheral surface portion 35A of the emitter supply member insertion recess 34 is formed. The inner diameter is 3 mm, and the solid angle θ2 of the bottom surface 36 of the emitter supply member insertion recess 34 is 110 °. Further, the tip angle θ1 of the emitter supply member 40 is 160 °, the outer diameter of the small diameter portion 43A of the trunk portion 43 of the emitter supply member 40 is 2.9 mm, and the insertion length of the emitter supply member 40 in the emitter supply member insertion recess 34 is The length (the axial length of the peripheral surface 35 of the emitter supply member insertion recess 34) is 56 mm.
The dimensions of the cathode used in the short arc xenon lamp with an input power of 2 kW are as follows: the overall length (electrode length) of the cathode body 31 is 15 mm, the axial length of the tip 32A of the cathode body 31 is 8 mm, The axial length of the rear end portion 32B in the main body 31 is 7 mm, the outer diameter of the rear end portion 32B is 6 mm, the outer diameter of the flat surface of the front end P is 0.6 mm, and the through hole 38 in the cathode main body 31 is The length is 4 mm, the inner diameter of the through hole 38 is 0.2 mm, the inner diameter of the small-diameter peripheral surface portion 35A of the emitter supply member insertion recess 34 is 1.0 mm, and the bottom surface 36 of the emitter supply member insertion recess 34 The solid angle θ2 is 110 °. Further, the tip angle θ1 of the emitter supply member 40 is 180 °, the outer diameter of the small diameter portion 43A of the trunk portion 43 of the emitter supply member 40 is 1.0 mm, and the insertion length of the emitter supply member 40 in the emitter supply member insertion recess 34 The length (the axial length of the peripheral surface 35 of the emitter supply member insertion recess 34) is 11 mm.
このような放電ランプ10は、放電が開始されると、陰極30においては、陰極本体31の温度上昇により、エミッタ供給部材40の温度も上昇し、このエミッタ供給部材40に含有されたエミッタ供給材料が還元されることによって、エミッタとして作用するエミッタ物質である金属原子(アルカリ土類金属または希土類元素)が取り出される。このエミッタ物質が、陰極30における陰極先端、すなわち陰極本体31の先端Pおよびその周辺部に放射、拡散されることによってエミッタとして作用される。 In such a discharge lamp 10, when discharge is started, the temperature of the emitter supply member 40 rises at the cathode 30 due to the temperature rise of the cathode body 31, and the emitter supply material contained in the emitter supply member 40. As a result of reduction, metal atoms (alkaline earth metal or rare earth element), which is an emitter material acting as an emitter, are extracted. This emitter material acts as an emitter by radiating and diffusing to the cathode tip of the cathode 30, that is, the tip P of the cathode body 31 and its peripheral part.
而して、放電ランプ10においては、エミッタ供給部材挿入用凹所34がテーパー状の底面36を有するものであることを利用して、エミッタ供給部材40の先端面41Aが陰極本体31の内部において露出した状態とされていることから、この先端面41Aによって表面拡散および気相拡散の作用によって陰極先端にエミッタ物質を供給するための供給面が形成されている。すなわち、放電ランプの点灯において、エミッタ供給部材40に含有されたエミッタ供給材料から取り出されたエミッタ物質が粒界拡散の作用によって先端面41Aに導かれ、この先端面41Aから表面拡散および気相拡散の作用によって陰極先端(先端P)に供給されることとなる。
しかも、表面拡散および気相拡散の作用、特に気相拡散の作用による陰極先端に対する単位時間当たりのエミッタ物質の供給量がエミッタ物質の供給面が大きくなるに従って増加することから、凸円錐状の先端面41Aが形成された先端部41を有するエミッタ供給部材40を用いることにより、その先端面が平坦な棒状のエミッタ供給部材を用いる場合に比して、エミッタ物質の供給面を大きくし、よって陰極先端に対する単位時間当たりのエミッタ物質の供給量を大きくすることができるため、陰極先端に対して高い供給効率でエミッタ物質を供給することができる。
Thus, in the discharge lamp 10, the tip surface 41 </ b> A of the emitter supply member 40 is formed inside the cathode body 31 by utilizing the fact that the emitter supply member insertion recess 34 has the tapered bottom surface 36. Since it is in an exposed state, a supply surface for supplying an emitter material to the cathode tip is formed by the action of surface diffusion and gas phase diffusion by this tip surface 41A. That is, when the discharge lamp is turned on, the emitter substance extracted from the emitter supply material contained in the emitter supply member 40 is guided to the tip surface 41A by the action of grain boundary diffusion, and surface diffusion and gas phase diffusion are performed from the tip surface 41A. As a result, the cathode tip (tip P) is supplied.
In addition, since the supply amount of the emitter material per unit time to the cathode tip due to the action of surface diffusion and gas phase diffusion, particularly the action of gas phase diffusion, increases as the emitter material supply surface increases, the tip of the convex cone shape By using the emitter supply member 40 having the tip portion 41 with the surface 41A formed, the emitter material supply surface is increased as compared with the case where a rod-like emitter supply member having a flat tip surface is used, and thus the cathode. Since the supply amount of the emitter material per unit time to the tip can be increased, the emitter material can be supplied with high supply efficiency to the cathode tip.
また、放電ランプ10においては、エミッタ供給部材40の先端部41の先端角θ1が、エミッタ供給部材挿入用凹所34における底面36の立体角θ2よりも大きいことから、エミッタ供給部材挿入用凹所34内において、エミッタ供給部材40の先端面41Aの全面が、凹所内空隙と貫通孔38とよりなるエミッタ物質供給路を介して陰極先端を直接臨む状態とされる。しかも、そのエミッタ物質供給路が、エミッタ物質の供給面(先端面41A)からの表面拡散および気相拡散の作用によるエミッタ物質の移動の妨げとなるような障壁のない構造のものとなっている。従って、陰極先端に対する単位時間当たりのエミッタ物質の供給量が極めて大きくなっていることから、極めて高いエミッタ物質の供給効率が得られている。 Further, in the discharge lamp 10, since the tip angle θ1 of the tip portion 41 of the emitter supply member 40 is larger than the solid angle θ2 of the bottom surface 36 of the emitter supply member insertion recess 34, the emitter supply member insertion recess. 34, the entire front end surface 41 </ b> A of the emitter supply member 40 directly faces the cathode front end via the emitter material supply path including the cavity in the recess and the through hole 38. In addition, the emitter material supply path has a structure without a barrier that hinders the movement of the emitter material due to surface diffusion and vapor phase diffusion from the emitter material supply surface (tip surface 41A). . Accordingly, since the supply amount of the emitter material per unit time to the cathode tip is extremely large, a very high supply efficiency of the emitter material is obtained.
更に、放電ランプ10は、エミッタ供給部材40の先端部41が陰極先端の近傍に位置されたものであることから、エミッタ物質の供給面を大きくすることによる、陰極先端に対する単位時間当たりのエミッタ物質の供給量の増加割合が大きなものとなり、よって陰極先端に対するエミッタ物質の供給効率の向上効果が顕著に得られている。 Furthermore, since the discharge lamp 10 has the tip 41 of the emitter supply member 40 positioned in the vicinity of the tip of the cathode, the emitter material per unit time with respect to the cathode tip by increasing the supply surface of the emitter material. The increase rate of the supply amount of the emitter material becomes large, and thus the effect of improving the supply efficiency of the emitter material to the cathode tip is remarkably obtained.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、エミッタ供給部材は、軸方向前方からの投影面積よりも大きな表面積の先端面が形成された先端部を有するものであればよく、その先端面の形状は、図2および図3に示すような凸円錐状に限定されるものではない。
具体的に、エミッタ物質含有部材の先端面の形状は、図4に示すような凹円錐状であってもよく、また図5に示すような凹凸状であってもよい。
ここに、図4および図5の陰極は、各々、エミッタ供給部材の先端面48,49の形状が異なり、また陰極本体46の先端部47Aが円錐状であること以外は、図2に係る放電ランプ10を構成する陰極30と同様の構成を有するものである。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, A various change can be added.
For example, the emitter supply member only needs to have a tip having a tip surface with a surface area larger than the projected area from the front in the axial direction, and the shape of the tip surface is as shown in FIGS. It is not limited to a convex cone shape.
Specifically, the shape of the tip surface of the emitter substance-containing member may be a concave cone shape as shown in FIG. 4 or an uneven shape as shown in FIG.
4 and 5 are different from each other in the shape of the tip surfaces 48 and 49 of the emitter supply member, and the tip 47A of the cathode body 46 is conical. It has the same configuration as the cathode 30 constituting the lamp 10.
以下、本発明の作用効果を確認するために行った実験例について説明する。 Hereinafter, experimental examples performed for confirming the effects of the present invention will be described.
(実験例1)
先ず、図1〜図3に基づいて下記の寸法を有する陰極を備えた放電ランプ(以下、「実験用放電ランプ(1)」ともいう。)を作製した。
この実験用放電ランプ(1)において、エミッタ供給部材(40)の先端面(41A)は、エミッタ供給部材挿入用凹所(34)の底面(36)と空隙(凹所内空隙)を介して対向されており、先端面(41A)は、その全面がエミッタ供給部材挿入用凹所(34)および貫通孔(38)を介して陰極先端を直接臨む状態とされていた。そして、先端面(41A)における陰極先端をエミッタ供給部材挿入用凹所(34)および貫通孔(38)を介して直接臨む部分、すなわち先端面(41A)全面の面積は1.46mm2 であった。
(Experimental example 1)
First, a discharge lamp (hereinafter, also referred to as “experimental discharge lamp (1)”) having a cathode having the following dimensions was manufactured based on FIGS.
In this experimental discharge lamp (1), the tip surface (41A) of the emitter supply member (40) is opposed to the bottom surface (36) of the emitter supply member insertion recess (34) through a gap (gap in the recess). The front end surface (41A) is in a state where the entire surface directly faces the front end of the cathode via the emitter supply member insertion recess (34) and the through hole (38). The area of the tip surface (41A) that directly faces the cathode tip through the emitter supply member insertion recess (34) and the through hole (38), ie, the entire surface of the tip surface (41A) was 1.46 mm 2. It was.
・陰極本体(31)の全長(電極長さ):15mm
・陰極本体(31)における先端部(32A)の軸方向の長さ:7mm
・陰極本体(31)における後端部(32B)の軸方向の長さ:8mm
・陰極本体(31)における後端部(32B)の外径:6mm
・先端(P)の平坦面の外径:0.6mm
・陰極本体(31)における貫通孔(38)の長さ:3mm
・陰極本体(31)における貫通孔(38)の内径:0.2mm
・エミッタ供給部材挿入用凹所(34)における小径周面部分(35A)の内径:1.3mm
・エミッタ供給部材挿入用凹所(34)の底面(36)の立体角θ2:110°
・エミッタ供給部材(40)の先端角(θ1):130°
・エミッタ供給部材(40)の胴部(43)における小径部分(43A)の外径:1.3mm
・エミッタ供給部材(40)のエミッタ供給部材挿入用凹所(34)における挿入長さ:5mm
-Total length of the cathode body (31) (electrode length): 15 mm
-Axial length of the tip (32A) of the cathode body (31): 7 mm
-Axial length of the rear end (32B) of the cathode body (31): 8 mm
-Outer diameter of the rear end (32B) of the cathode body (31): 6 mm
-The outer diameter of the flat surface of the tip (P): 0.6 mm
-Length of the through hole (38) in the cathode body (31): 3 mm
-Inner diameter of through hole (38) in cathode body (31): 0.2 mm
Inner diameter of the small diameter peripheral surface portion (35A) in the emitter supply member insertion recess (34): 1.3 mm
Solid angle θ2 of the bottom surface (36) of the emitter supply member insertion recess (34): 110 °
The tip angle (θ1) of the emitter supply member (40): 130 °
-Outer diameter of the small diameter portion (43A) in the body (43) of the emitter supply member (40): 1.3 mm
-Insertion length of the emitter supply member (40) into the emitter supply member insertion recess (34): 5 mm
次いで、放電ランプ(1)において、陰極(30)を構成するエミッタ供給部材(40)として、先端角(θ1)が90°のものを用い、エミッタ供給部材(40)の挿入長さを、先端部(41)によって連通開口(38A)を塞ぐ程度まで伸ばしたこと以外は、当該放電ランプ(1)と同様の構成を有する放電ランプ(以下、「実験用放電ランプ(2)」ともいう。)を作製した。
この実験用放電ランプ(2)においては、エミッタ供給部材(40)の先端部(41)によってエミッタ供給部材挿入用凹所(34)の底面36に形成されている連続開口(38A)が塞がれた状態とされており、先端面(41A)のうちの貫通孔(38)内に位置された部分のみが、貫通孔(38)を介して陰極先端を直接臨む状態とされていた。そして、先端面(41A)における陰極先端を貫通孔(38)を介して直接臨む部分の面積は1.46mm2 であった。
Next, in the discharge lamp (1), the emitter supply member (40) constituting the cathode (30) has a tip angle (θ1) of 90 °, and the insertion length of the emitter supply member (40) is set to the tip. A discharge lamp (hereinafter, also referred to as “experimental discharge lamp (2)”) having the same configuration as that of the discharge lamp (1) except that the communication opening (38A) is extended by the portion (41). Was made.
In this experimental discharge lamp (2), the continuous opening (38A) formed in the bottom surface 36 of the emitter supply member insertion recess (34) is blocked by the tip (41) of the emitter supply member (40). Only the portion of the tip surface (41A) positioned in the through hole (38) directly faces the cathode tip through the through hole (38). And the area of the part which directly faces the cathode front-end | tip in a front end surface (41A) through a through-hole (38) was 1.46 mm < 2 >.
作製した実験用放電ランプ(1)および実験用放電ランプ(2)の各々について、同一の温度条件下において、エミッタ供給部材(40)の先端面(41A)における陰極先端に連通する空間を直接臨む部分からの陰極先端に対する気相拡散の作用によるエミッタ物質の単位時間当たりの供給量(以下、単に「エミッタ物質供給量」ともいう。)を確認したところ、実験用放電ランプ(1)のエミッタ物質供給量が実験用放電ランプ(2)のエミッタ物質供給量よりも多くなった。また、実験用放電ランプ(1)のエミッタ物質供給量に対する実験用放電ランプ(2)のエミッタ物質供給量の相対値(実験用放電ランプ(1)のエミッタ物質供給量を1としたときの実験用放電ランプ(2)のエミッタ物質供給量)は0.09であった。
以上の実験結果から、エミッタ供給部材の先端部を凸円錐状の先端面を有する円錐状とし、かつその先端部の先端角を、エミッタ供給部材挿入用凹所におけるテーパー状の底面の立体角よりも大きくすることによれば、エミッタ供給部材の先端面における陰極先端に連通する空間を直接臨む部分の面積を大きくすることができ、また、エミッタ供給部材の先端面において、陰極先端に連通する空間を直接臨む部分の面積を大きくすることによれば、陰極先端に対してより一層高い供給効率でエミッタ物質を供給することができることが明らかとなった。
Each of the produced experimental discharge lamp (1) and the experimental discharge lamp (2) directly faces the space communicating with the cathode tip on the tip surface (41A) of the emitter supply member (40) under the same temperature condition. When the supply amount per unit time of the emitter material (hereinafter also simply referred to as “emitter material supply amount”) due to the effect of vapor phase diffusion from the portion to the cathode tip is confirmed, the emitter material of the experimental discharge lamp (1) is confirmed. The supply amount was larger than the emitter material supply amount of the experimental discharge lamp (2). Further, the relative value of the emitter material supply amount of the experimental discharge lamp (2) with respect to the emitter material supply amount of the experimental discharge lamp (1) (experiment when the emitter material supply amount of the experimental discharge lamp (1) is 1) The emitter substance supply amount of the discharge lamp (2) for use was 0.09.
From the above experimental results, the tip of the emitter supply member has a conical shape having a convex conical tip surface, and the tip angle of the tip is determined from the solid angle of the tapered bottom surface of the emitter supply member insertion recess. In addition, it is possible to increase the area of the portion directly facing the space communicating with the cathode tip on the tip surface of the emitter supply member, and the space communicating with the cathode tip on the tip surface of the emitter supply member. It has been clarified that the emitter material can be supplied with higher supply efficiency to the cathode tip by increasing the area of the portion facing directly.
10 放電ランプ
11 発光管
12 発光部
13 封止部
13a 段継部
16 保持用筒体
17 リード棒
20 陽極
21 陽極本体
22A 先端部
22B 後端部
30 陰極
31 陰極本体
31A 後端面
32A 先端部
32B 後端部
34 エミッタ供給部材挿入用凹所
35 周面
35A 小径周面部分
35B 大径周面部分
35C テーパー周面部分
36 底面
38 貫通孔
38A,38B 開口
40 エミッタ供給部材
41 先端部
41A 先端面
43 胴部
43A 小径部分
43B 大径部分
46 陰極本体
47A 先端部
48 先端面
49 先端面
54 陰極本体
54A 後端面
55 エミッタ供給部材挿入用凹所
55A 底面
56 貫通孔
58 エミッタ供給部材
58A 先端面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Discharge lamp 11 Light emission tube 12 Light emission part 13 Sealing part 13a Step part 16 Holding cylinder 17 Lead rod 20 Anode 21 Anode main body 22A Front end part 22B Rear end part 30 Cathode 31 Cathode main body 31A Rear end face 32A Front end part 32B Rear End 34 Emitter supply member insertion recess 35 Peripheral surface 35A Small diameter peripheral surface portion 35B Large diameter peripheral surface portion 35C Tapered peripheral surface portion 36 Bottom surface 38 Through holes 38A, 38B Opening 40 Emitter supply member 41 Front end portion 41A Front end surface 43 Body Portion 43A small diameter portion 43B large diameter portion 46 cathode body 47A tip portion 48 tip surface 49 tip surface 54 cathode body 54A rear end surface 55 emitter supply member insertion recess 55A bottom surface 56 through hole 58 emitter supply member 58A tip surface
Claims (3)
前記陰極本体の内部には、当該陰極本体の後端に開口し、その深さ方向に向かって縮径するテーパー状の底面を有するエミッタ供給部材挿入用凹所と、当該エミッタ供給部材挿入用凹所の底面から陰極先端に向かって伸びる貫通孔とが形成されており、
前記エミッタ供給部材は、軸方向前方からの投影面積よりも大きな表面積の先端面が形成された先端部を有することを特徴とする放電ランプ。 In a discharge lamp comprising a cathode composed of a columnar cathode body made of pure tungsten and forming a cathode tip by its tip, and a rod-shaped emitter supply member inserted into the cathode body,
Inside the cathode body, there is an emitter supply member insertion recess having a tapered bottom surface that opens at the rear end of the cathode body and has a diameter that decreases in the depth direction, and the emitter supply member insertion recess. A through-hole extending from the bottom surface to the cathode tip is formed,
The emitter supply member has a tip portion on which a tip surface having a surface area larger than a projected area from the front in the axial direction is formed.
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JP2020009624A (en) * | 2018-07-06 | 2020-01-16 | 株式会社オーク製作所 | Discharge lamp and manufacturing method of electrode for discharge lamp |
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