JP2561898B2 - 放電灯 - Google Patents

放電灯

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JP2561898B2
JP2561898B2 JP61081070A JP8107086A JP2561898B2 JP 2561898 B2 JP2561898 B2 JP 2561898B2 JP 61081070 A JP61081070 A JP 61081070A JP 8107086 A JP8107086 A JP 8107086A JP 2561898 B2 JP2561898 B2 JP 2561898B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、交流電源で点灯される水銀灯、直流電源
で点灯される閃光放電灯等の放電灯に係り、特に放電灯
の電極に関するものである。
〔従来の技術〕
水銀、Xeガス、Arガス等の単体又は混合ガスを石英ガ
ラス製容器内に封入して放電させ、その光を利用する放
電灯は、照明用、計測器用等に広く用いられている。
これ等の放電灯は、石英ガラス製容器内に、水銀、Xe
ガス、Arガス等を封入し、陽電極と陰電極とを対向配置
し、両電極間にアーク放電を行わせるものである。ここ
で電極には、点灯中に消耗が小さいものを用いないと、
短期間で管壁が黒化して放電灯の有効寿命を短縮するば
かりでなく、電極先端の形状が変形して放電が不安定な
ものとなる。
そこで、点灯中の消耗が小さい電極として、電流を供
給しかつ放熱のために用いられる電極本体の先端に、電
子放射の良好な焼結体を埋め込んだもの等が既に知られ
ている(特公昭36−20994号公報)。
この電極本体としては、モリブデン、タングステン、
タンタル、ニオブ等の高融点金属が用いられる。また、
焼結体としては、電子放射の良好なエミツター粉末と、
タングステン、ニツケル、モリブデン等の高融点金属粉
末とを、所定比で混合し、所定形状にプレス成型後、焼
成したものが用いられる。このエミツターとしては、ア
ルカリ土類金属(Sr、Ba、Ca等)若しくはその酸化物、
酸化トリウム、あるいはアルカリ土類金属酸化物と他の
金属(Al、Zr、Be、Th等)酸化物との複合酸化物等が用
いられる。
第3図は、従来の放電灯用電極の一例を示す図であ
る。この図において、31は電極本体、32は焼結体であ
る。電極本体31は、モリブデン、タングステン、タンタ
ル等の高融点金属からなり、その先端に焼結体32がアー
ク発生部として露頭状に埋め込まれている。焼結体32に
は、電子放射の良好なエミツター粉末を高融点金属粉末
に混入添加後、圧縮、焼成等の工程を経て作成されたも
のを用いる。このようにして形成された電極を交流用放
電灯に使用する場合には、陰陽両極に用い、直流用放電
灯に使用する場合には、陰極のみに用いればよい。この
ような電極を用いた場合、電子放射の良好なアーク発生
部を電極本体の先端部の小部分に埋め込んだので、この
小部分にアークを拘束し、安定した放電を行い、放電灯
の有効寿命を増大することが可能となる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、以上に述べた従来の放電灯用電極は、消費
電力が1KW〜5KW、電流が10A〜100A程度の大電力用のシ
ヨートアーク型の放電灯に適した構造のもので、消費電
力が1KW以下、電流が10A以下の数百W程度の放電灯には
適したものではない。また、第3図に示したような従来
の電極では、焼結体を切削加工する場合に、焼結体がス
ツポ抜けたり、欠けを生じたり等、製造歩留りが悪い。
さらにまた、焼結体と電極本体との密着性、密接性を確
保しにくい欠点がある。密着性等に欠ける場合には、電
極本体と焼結体との間の隙間に残存する空気が多くな
る。従つて、放電灯生産における排気工程作業に長時間
を要することになる。また、場合によつては排気工程中
に、加熱された焼結体が残存空気によつて酸化されるこ
ともある。
この発明は、こうした問題点に鑑みて、特に小電力放
電灯に適し、焼結体の切削加工において、焼結体がスツ
ポ抜けたり、欠けを生じたりすることが少なく、また、
焼結体と電極本体との密着性、密接性を良好に保持で
き、かつ長寿命で安定した動作を行う電極を提供するこ
とを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、この発明の放電灯は、
接続部と基体部と筒部とが一体に形成された展延性に富
む高融点金属からなる電極本体の筒部に、この筒部の内
径以上の大きさの外径を有し、筒部底面に対向する面が
相似形状の焼結体を密着圧入し、その先端部が円錐状に
切削加工されてなる電極を具備し、筒部の厚さは0.05〜
0.5mmであり、入力電流値10A以下、消費電力300W以下で
あることである。
〔作 用〕
このようにすると、筒部に焼結体を圧入することによ
り、焼結体を切削加工する場合に、スツポ抜けたり、欠
けを生じたりすることが少なくなる。また、筒部底面と
焼結体の対向する面とが相似形状をしているので、焼結
体と電極本体との密着性、密接性を良好に保持すること
ができる。さらにまた、焼結体が電極本体の筒部に密着
していることにより、電極のアーク放出部分の動作温度
を所定の値に設定することが容易になり、しかも電子放
射の良好なアーク発生部を電極本体の先端部の小部分に
埋め込んだので、この小部分にアークを拘束することが
でき、安定した放電を行い、放電灯の有効寿命を増大す
ることが可能となる。
〔実施例〕
以下、図面に基ずいて、この発明の実施例を説明す
る。第1図(イ)は、この発明による放電灯用電極の電
極本体を示す図、第1図(ロ)はこの電極本体内に圧入
する焼結体を示す図である。この図において、1は電極
本体、1aは接続部、1bは基体部、1cは筒部、2は焼結
体、2aは焼結体に設けられた空気抜き用溝である。
電極本体1は、接続部1aと基体部1bと筒部1cとから構
成され、高融点でかつ展延性に富むMo、Ta、Nb等の金属
により作成する。
接続部1aは、後に説明する真空気密兼電流供給用のモ
リブデン箔を溶接等により接続する部分で、モリブデン
箔を溶接等しやすいように平坦に削り落としてある。
筒部1cについては、焼結体2を圧入固定するための機
械的強度、あるいは加工強度等を考慮して、その肉厚T
を決定する。基体部1bの直径を2.5mmとしたときの設計
例を紹介すると、Tは0.05mm〜0.5mm程度、より望まし
くは、0.1mm〜0.3mmが適当である。この肉厚Tの下限
は、機械加工時における限界であると共に、焼結体2を
圧入する際の変形を考慮して得られたものである。ま
た、肉厚Tの上限は、肉厚Tを大きくすると焼結体2の
圧入が困難になるのと、径が小さくなると焼結体2の全
体の体積も小さくなるが、放電灯の動作中に電子放射性
物質を焼結体2先端部分に補給維持するために一定量の
焼結体2が必要であること等を考慮して決めたものであ
る。
電極本体1の筒部1cの底面D1と焼結体2の対向する面
D2との間の密着性、密接性を良くするために、面D1と面
D2とは相似形状に選ぶ。もし、面D1と面D2との間に隙間
を生ずると、この隙間に空気が残存し、放電灯の排気工
程作業に長時間を要することになる。また、場合によつ
ては、排気工程中、加熱された焼結体2が隙間から発生
したガスによつて酸化されることもある。なお、面D1
面D2とは、平面に限定されることはなく、円錐面や球面
等でもよいことは言うまでもない。
また、筒部1cの内径r1と焼結体2の外径r2との関係に
ついては、筒部1cに焼結体2を圧入する際に筒部1cが伸
びすぎて割れることもしくは焼結体2の破損がないこと
等を考慮して、1≦r2/r1<1.1に選ぶと良い。つまり少
し焼結体を太めにすることである。
次に、焼結体2について説明する。第1図(ロ)の右
図に示されるように、焼結体2には空気抜き用溝2aが設
けられており、筒部1cに焼結体2を圧入する工程で、筒
部1c内に気体を閉込めないようにする役目を果たす。従
つて、真空中で圧入する場合には、この溝2aは不必要と
なる。
また、焼結体2は、電子放射の良好なエミツター粉末
を高融点金属粉末に混入添加後、圧縮焼成等の工程を経
て作成されたものを用いる。もしくは、高融点金属粉末
を、ポーラスな状態に焼結させておいて、後にその空孔
にエミツターを含浸せしめたものでも良い。
エミツターとしては、アルカリ土類金属(Sr、Ba、Ca
等)若しくはその酸化物、あるいはアルカリ土類金属酸
化物と他の金属(Al、Zr、Be、Th等)酸化物との複合酸
化物等が用いられる。その使用温度は大体以下のとおり
である。
アルカリ土類金属系……700〜800℃ 複合酸化物系……………800〜1300℃ また、高融点金属粉末としては、タングステン、ニツ
ケル、モリブデン等が用いられる。この実施例では、エ
ミツターとして酸化バリウムと酸化トリウムとの複合酸
化物(トリウム酸バリウム)を用い、高融点金属粉末に
タングステンを用いる。これらの粉末から焼結体を作成
するには、2〜10μのタングステン粉末に酸化バリウム
粉末と酸化トリウム粉末を2重量%程度混合してなる粉
末をプレス用金型に入れて押パンチを用いて所定の形状
にプレス成形後、金型から取出して、真空中もしくは不
活性ガス中で焼成する。
このようにして作成した焼結体2を電極本体1の筒部
1cに圧入した後、円錐状に切削加工する。円錐の拡き角
を小さくすれば、焼結体先端近傍の温度は高温に設定で
きるし、拡き角を大きくすれば温度は低く設定できるの
で、この焼結体の加工形状で、焼結体の必要な温度設計
は調節できる。そして、筒部1cに焼結体2を圧入してな
る電極の筒部1cを保持して切削加工しても焼結体2がス
ツポ抜けたり、欠けを生じたりすることがない。
第2図は、この発明による電極を陰極に組込んでなる
放電灯を示す図である。この図において、1は陰極側の
電極本体、2は焼結体、3N及び3Pはモリブデン箔、4N及
び4Pは外部リード、5は陽極側の電極本体、5Pは内部リ
ード、6は石英ガラス製の発光管、7N及び7Pは接着剤、
8N及び8Pは金属ベースである。ここで、N及びPは、そ
れぞれ陰極側及び陽極側を意味する。
この実施例の放電灯では、箔シール方式をとつてい
る。即ち、モリブデン箔3N,3Pとガラスとを密着させる
ことにより、気密を達成している。また、陰極側におけ
る電極本体1とモリブデン箔3Nとの結合は、接続部1aに
よつて行われる。この接続部1aは、モリブデン箔3Nが溶
接もしくはろう接し易いように平坦に成型加工されてい
る。この放電灯は直流電源で動作され、電流値5A〜10
A、電圧値15V〜25V、消費電力で100W〜300Wで使用さ
れ、焼結体の温度が先端近傍で1200℃になるような電極
の体積、表面積になるように寸法形状を決めると、初期
光量を1とした時、25%減光するのに4000時間かかる。
つまり、初期光量維持率75%を使用寿命とすると、4000
時間の使用寿命を有する放電灯と言える。電極本体の形
状は、大略、直径数mmの丸棒状を想定すれば良い。そし
て筒部の肉厚も0.2〜1.3mm程度、電極本体全長は20〜30
mm程度である。
この実施例では陰極側にのみこの発明による電極を用
いているが交流電源で点灯される場合は、両極ともこの
電極を用いることも可能である。その他、焼結体と電極
本体の材料、形状等について、この実施例に限定される
ものでなく、様々の態様があることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、
接続部と基体部と筒部とが一体に成型された展延性に富
む高融点金属からなる電極本体の筒部内に、この筒部の
内径以上の大きさの外径を有し、筒部底面に対向する面
が相似形状の焼結体を圧入してなる電極を用いることに
より、焼結体の切削加工において、焼結体がスツポ抜け
たり、欠けを生じたりすることが少なく、また焼結体と
電極本体との密着性、密接性を良好に保持でき、したが
つて長寿命で安定した動作を行う電極を得ることが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
第1図(イ)は、この発明による放電灯用電極の一実施
例における電極本体の断面図、第1図(ロ)は同焼結体
を示す図で、左図は断面図、右図は左側面図、第2図は
この発明による放電灯の一実施例を示す図、第3図は従
来の放電灯用電極の一例を示す図である。 図中、1:電極本体、1a:接続部 1b:基体部、1c:筒部 2:焼結体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田川 幸治 姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ電機 株式会社播磨工場内 (72)発明者 吉岡 正樹 姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ電機 株式会社播磨工場内 (72)発明者 岡崎 みち子 姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ電機 株式会社播磨工場内 (56)参考文献 特開 昭59−203356(JP,A) 特公 昭36−20994(JP,B1)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】接続部と基体部と筒部とが一体に形成され
    た展延性に富む高融点金属からなる電極本体の筒部に、
    この筒部の内径以上の大きさの外径を有し、筒部底面に
    対向する面が相似形状の焼結体を密着圧入し、その先端
    部が円錐状に切削加工されてなる電極を具備し、筒部の
    厚さは0.05〜0.5mmであり、入力電流値10A以下、消費電
    力300W以下であることを特徴とする放電灯。
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JP5891697B2 (ja) * 2011-10-12 2016-03-23 ウシオ電機株式会社 放電ランプ用陰極の製造方法
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