JP2729999B2 - 放電灯用電極 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術の属する分野〕 本発明は、キセノンショートアーク型放電灯のような
希ガス放電灯、その他の放電灯に使用される電極に関す
る。

〔従来の技術〕

キセノンショートアーク型放電灯や、丸型超高圧水銀
灯のようなショートアーク型放電灯の陰極には、一般的
には、トリエイテッドタングステン（以下ThWとい
う。）が用いられている。これは熱電子放射用物質（以
下エミッターという。）として作用するトリウムの蒸気
圧が比較的低いので、放電灯使用中における、バルブの
黒化現象が少ないという長所を有するからである。しか
しながら、熱電子放射を効率良く行なわしむる陰極動作
温度が2000℃近傍であるために、タングステンの再結晶
化と結晶の肥大化が早く、ThWの内部から電極先端への
トリウムの拡散が阻害され、アーク不安定の原因になっ
たり、温度が高いために陰極先端の焼損も早く、ショー
トアーク型放電灯においては、電極間距離の変化による
電流電圧等の電気特性への影響が早く生じ易い。

上記問題解決のため、最近では、実開昭62−165661な
どに開示されているように、特公昭36−20994を参考に
して、比較的消費電力の小さい放電灯においては、エミ
ッターとしてアルカリ土類金属の酸化物を使用すること
が検討され、消費電力が500W未満のキセノンショートア
ーク型放電灯において実用に供するまでになった。この
陰極の長所は、前記公開出願にも記載されているよう
に、アルカリ土類金属の酸化物を、例えば酸化アルミニ
ウムとの複合酸化物のようにして用いると、陰極動作温
度が1300℃でも良好な熱電子放射性を示すことである。
このように、陰極温度がThWの場合に比べ非常に低く設
定できるので、タングステンの再結晶化が遅く、陰極先
端の焼損も少なく、したがってアークの安定性も良い。

しかしながら、上記のとうり、この陰極が実用に供さ
れているランプの消費電力は、現在500W未満であり、消
費電力が大きくなり、電流値が大きくなってくると、バ
ルブの黒化現象が現われ易い。これは、やはり、アルカ
リ土類金属の蒸気圧が、トリウムに比べると高いことに
よるものである。

〔本発明の目的〕

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、そ
の目的とするところは、もう少し消費電力が大きく、或
は、もう少し電流値の大きな放電灯においても、黒化現
象の進行が抑制された放電灯、特に、アルカリ土類金属
酸化物を利用した陰極を具えたショートアーク型放電灯
に適した陰極を提供することにある。

〔目的を達成するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明においては、電極を
次のように構成する。

すなわち、主要部分は、 接続部と基体部と筒部とからなる電極本体の該筒部内
に焼結体を挿入して構成し、 その焼結体を、 タングステンのような高融点金属の粉末とアルカリ土
類金属の酸化物の粉末との混合粉末を、重量比で前者を
100とした時後者を10乃至20の割合で混合焼成してな
り、 先端部の形状は、コーン状の先端に、すり鉢状の凹部
を形成し、該凹部の底部に細孔を形成して構成する。

〔作用〕

アルカリ土類金属の酸化物を含む焼結体の先端を、単
に針状にとがらせたものではなく、すり鉢状の凹所を形
成し、かつ凹所の底部に細孔を設けているので、細孔の
中から拡散してくるアルカリ土類金属が、まず、主にす
り鉢内に拡がるので、放電アークの始点が特定箇所に規
制しやすく、かつ、所定の面積でアークを支持すること
になるので陰極先端における電流密度は下がる。

そのうえ、アルカリ土類金属の酸化物の量を、焼結体
を構成する高融点金属に対して、重量比で前者100に対
し、10乃至20の如く下限と上限を規程することによって
電極先端部へのアルカリ土類金属の供給が、全体として
多過ぎたり少な過ぎたりしないように、供給が適度に実
行されてアークの安点性、点灯性を維持するとともに、
バルブの黒化の進行が早くなるのを抑制する。

そして、電流値が増大した場合も、すり鉢の頂周でも
アーク支持が可能となるので、電流値が大きくなって
も、陰極先端の電流密度の著しい増大は抑制できる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の電極を使用したキセノンショート
アーク型放電灯の一例の説明図である。

１は電極本体、２は焼結体であって、陰極として用い
ている。３は陽極、４は陽極を支持する陽極リード棒で
ある。５は、気密封止用のモリブデン金属箔であって、
球状のバルブ６に連なる枝管部７に埋設されている。８
は外部リード棒であって、消費電力は、500W、電圧25
V、電流20Aである。封入ガスはキセノンガスである。

第２図は、第１図の放電灯の陰極の拡大図である。電
極本体１は、展延性に富むモリブデン金属より構成し、
1aは、モリブデン金属箔との接続部、1bは基体部、1cは
筒部である。この筒部には、先端部2aがコーン状になっ
た焼結体２を挿入し、電極本体の展延性を利用して、カ
シメ固定する。1dは、カシメによって生じた凹所を示
す。

第３図は、焼結体２のコーン状の先端部2aの拡大図で
ある。先端は、拡き角度θ_１が約90゜のすり鉢状の凹所
９が形成されている。コーンの拡き角度θ_２は約80゜で
ある。10は、凹所９の底部に設けた細孔であって、寸法
例を示すと、頂周11の直径は約1mm、細孔の直径は約0.3
mm、深さ約2mmである。拡き角度θ_１とθ_２は、放電灯
の消費電力や電流値によって多少変えると良い。

焼結体の組成は、タングステンの重量85に対しバリウ
ムアルミネイト15を混合して、焼成、成形している。

さて、前記〔作用〕の項でも説明したように、細孔10
の内部から拡散してくるバリウムは、すり鉢の頂周11の
区域内に拡がる。したがって電流値が小さい場合は、ア
ークは頂周11以内で支持されるが、電流値が大きくなる
と、頂周11にもかぶさるようにしてアークは支持され
る。これによって、電流値が増大しても、電流密度の著
しい増大は防げる。当然ながら、頂周11には、コーンの
表面12からもバリウムが拡散していくが、温度は、細孔
やすり鉢の内面の方が高いから、主たるバリウムの供給
は、後者となる。したがって、アーク支持部は確実に、
すり鉢内か、すり鉢の頂周を含めた区域に規定され易
い。

ところで、図示のとうり、焼結体２は、バルブ内に露
出して陽極と対向しているので、バリウムの含有量があ
まり多いのは、バルブの黒化を早めるので好ましくない
ので、上限は、請求範囲に記載のとうり20とする。下限
は、バリウムの細孔からの供給のしやすさと供給量が十
分となるようにするために、10とする。

以上のように構成した陰極は、消費電力が1KW程度ま
でのショートアーク型放電灯に十分使用できる。例え
ば、上記実施例の放電灯の点灯時間による光量変化を調
べると、初期値を100とすると、3000時間経過後の明る
さは85であった。つまり、バルブの黒化による光量減衰
が非常に少ないことが分る。また、アークの「ふらつ
き」の尺度であるアーク安定度（アークのある一定点の
輝度の変化が、どの程度変化するかを示す値）も、5000
時間経過後であっても±0.5％に抑えることができた。

尚、バリウムの複合酸化物としては、実施例のアルミ
ネイトの他では、タングステイト（例えばBaO・WO₃）も
非常に良い。

〔発明の効果〕

本発明は、上記実施例の説明からも理解できるよう
に、ショートアーク型の放電灯の陰極として用いると、
（イ）アーク安定性が良好、（ロ）バルブの黒化現象が
バリウム系統としては少ない、（ハ）陰極の動作温度が
低いので先端の焼損が少なく、電極間距離の変化が抑制
される等の長所が得られる。更に、この電極は、交流電
源で使用されるロングアーク型の水銀灯の電極としても
そのままそっくり利用できるし、当然ながら、消費電力
が500W未満の放電灯類の陰極としても利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電極が使用されたキセノンショート
アーク型放電灯の一例の説明図、第２図は、電極本体と
焼結体の説明図、第３図は、焼結体の先端部の説明図で
ある。 図において、１は電極本体、２は焼結体、３は陽極、５
はモリブデン金属箔、６はバルブ、７は枝管部、９は凹
部、10は細孔、11は頂周を示す。

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からなる電極本体
   の該筒部内に焼結体を挿入してなる放電灯用電極であっ
   て、 該焼結体は、 タングステンのような高融点金属の粉末とアルカリ土類
   金属の酸化物の粉末との混合粉末を、重量比で前者を10
   0とした時後者を10乃至20の割合で混合焼成してなり、 先端部の形状は、コーン状の先端に、すり鉢状の凹部を
   形成し、該凹部の底部に細孔を形成してなる、 ことを特徴とする放電灯用電極。