JP3092407B2 - Method of manufacturing electrode for lamp - Google Patents

Method of manufacturing electrode for lamp

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JP3092407B2 JP05232249A JP23224993A JP3092407B2 JP 3092407 B2 JP3092407 B2 JP 3092407B2 JP 05232249 A JP05232249 A JP 05232249A JP 23224993 A JP23224993 A JP 23224993A JP 3092407 B2 JP3092407 B2 JP 3092407B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、一般照明用光源装置、
プロヂェクター用光源装置、フォトレジスト露光装置の
光源として使用される放電ランプの電極の製造方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light source device for general lighting,
The present invention relates to a method for manufacturing an electrode of a discharge lamp used as a light source device for a projector and a photoresist exposure device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より放電ランプの始動性を良くす
る、あるいは電極で熱として消費される電極降下分を減
少させ発光効率をよくするために、1〜10重量%程度
の酸化トリウムを含むタングステンを電極として使用し
ている。例えば、交流電源で点灯される放電ランプの電
極や直流電極で点灯される陰極には、1〜3重量%の酸
化トリウムを含有するタングステンロッドからなる電極
が使用されたり、あるいは、6〜10重量%の酸化トリ
ウムを含有するタングステン焼結チップをタングステン
やモリブデンのロッドの先端に圧入した電極が使用され
たりしている。これらの従来の電極において、前者で
は、線引加工、スエージ加工等の種々の加工作業の関係
で、酸化トリウムの含有量を増加することが困難で、せ
いぜい4重量%含有タングステンの製作が限界と言われ
ている。その結果、酸化トリウム含有量の多い電極を製
作したものが後者の電極であるが、この電極の製造方法
は、焼結チップを、粉末プレス成型して焼結し、そのチ
ップを高融点金属ロッドの凹所に圧入するために、両者
の接触が悪く、したがって伝熱が悪く、焼結チップが著
しく昇温してしまって、酸化トリウムの飛散が早い、つ
まり、電極として短寿命になる割合が高い。
2. Description of the Related Art Conventionally, tungsten containing about 1 to 10% by weight of thorium oxide has been used in order to improve the starting performance of a discharge lamp or to reduce the electrode drop consumed as heat at the electrodes and improve the luminous efficiency. Is used as an electrode. For example, an electrode made of a tungsten rod containing 1 to 3% by weight of thorium oxide is used for an electrode of a discharge lamp which is turned on by an AC power supply or a cathode which is turned on by a DC electrode, or 6 to 10% by weight. For example, an electrode is used in which a tungsten sintered tip containing% thorium oxide is pressed into the tip of a tungsten or molybdenum rod. In these conventional electrodes, in the former, it is difficult to increase the content of thorium oxide due to various processing operations such as drawing and swaging, and the production of tungsten containing 4% by weight at most is the limit. It is said. As a result, an electrode with a high content of thorium oxide is manufactured as the latter electrode. This electrode is manufactured by sintering a sintered chip by powder pressing and sintering the chip. The contact between the two is poor, so the heat transfer is poor and the temperature of the sintered chip rises remarkably, so that the thorium oxide is scattered quickly, that is, the rate at which the electrode has a short life is reduced. high.

【0003】その結果、ランプとしては、使用時間の短
いうちに点灯不良または点灯困難が起こることがある。
これは電極先端に酸化トリウムが存在しなくなること及
びその先端部分の高温度によるタングステンの単結晶粗
大化によりこの先端部分の酸化トリウムの拡散補給が劣
化するためであり、それにより電子放出が少なくなり、
始動電圧が上昇し点灯不良を起こすものと考えられる。
[0003] As a result, lighting failure or difficult lighting may occur during a short usage time of the lamp.
This is because thorium oxide does not exist at the tip of the electrode and the diffusion of thorium oxide at the tip deteriorates due to coarsening of tungsten single crystal due to high temperature at the tip, thereby reducing electron emission. ,
It is considered that the starting voltage increases and lighting failure occurs.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】これを解決するため、
酸化トリウムの絶対的な濃度を上げるという方法がある
が、前期のとうり、電極材料の製造上の問題があり、従
来の電極製法及びその技術では困難である。本発明は以
上のような事情にもとづきなされたもので、その目的と
するところは長期安定して点灯し、かつ始動電圧の上昇
しない放電ランプのための電極の新しい製造方法を提供
しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve this problem,
Although there is a method of increasing the absolute concentration of thorium oxide, there is a problem in the production of the electrode material as in the previous period, and it is difficult with the conventional electrode production method and its technology. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a new method of manufacturing an electrode for a discharge lamp that stably lights for a long time and does not increase a starting voltage. It is.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明による新しいラン
プ用電極製造方法は次のとうりである。タングステン粉
末と酸化トリウム粉末の混合粉末、もしくはタングステ
ン粉末とタンタル粉末と酸化トリウム粉末の混合粉末を
プレス成型する第一工程、高融点金属粉末を、一端に凹
状構造が形成されるようにプレス成型する第二工程、第
一工程の成型体を第二工程の成型体の凹部に挿入して両
者を一体にプレス成型する第三工程、第三工程の成型体
を焼結する第四工程、第四工程の焼結体を希ガス中にて
アーク放電加熱した状態で圧縮する第五工程とを含むこ
とを特徴とする。
The new method for manufacturing a lamp electrode according to the present invention is as follows. The first step of press-molding a mixed powder of tungsten powder and thorium oxide powder, or a mixed powder of tungsten powder, tantalum powder and thorium oxide powder, press-molding a high melting point metal powder so that a concave structure is formed at one end. The second step, the third step of inserting the molded body of the first step into the recess of the molded body of the second step and press-molding the two together, the fourth step of sintering the molded body of the third step, the fourth step A step of compressing the sintered body in the step in a state of being heated by arc discharge in a rare gas.

【0006】[0006]

【作用】酸化トリウムを含む電極先端用チップ部分と高
融点金属からなる電極基台部分との密着性を良くするこ
とができること、高濃度の酸化トリウムを前期チップに
含有せしめることができること、しかもチップ部分の密
度も十分に高められる(例えば17グラム/cc)の
で、この方法によって得られた電極を放電ランプに使用
すると、ランプは、長時間の使用においても、安定に点
灯し、始動電圧も上昇しないものとなる。特に、酸化ト
リウムが最高15重量%含有したランプ用電極が得ら
れ、しかも電極先端部分(アーク放出部分)が高温にな
っても単結晶化されにくいので、長時間酸化トリウムを
拡散補給することができる。
[Function] It is possible to improve the adhesion between the tip portion of the electrode tip containing thorium oxide and the electrode base portion made of a high melting point metal, and it is possible to incorporate high-concentration thorium oxide into the chip in the previous period. Since the density of the part is sufficiently increased (for example, 17 g / cc), when the electrode obtained by this method is used for a discharge lamp, the lamp is stably operated even after a long use, and the starting voltage is also increased. Will not do. In particular, a lamp electrode containing up to 15% by weight of thorium oxide can be obtained, and it is difficult to single crystallize even if the tip of the electrode (arc discharge portion) becomes high temperature. it can.

【0007】[0007]

【実施例】図1は、映画館で使用されるキセノンショー
トアークランプの陰極の説明図である。ランプは、定格
消費電力2KW、電圧30V、電流70Aで使用寿命
は、初期光量が70%を維持できる時間として1500
時間以上が要求されているものである。図において、1
は、第一工程によって作られる成型体部分であって、通
称「チップ」と呼ばれる。2は、第二工程によって作ら
れる成型体部分であって、通称「電極基体」と呼ばれ
る。3は、内部リード棒の挿入用の孔である。第一工程
と第二工程では別の電極部分を作る工程であるから、ど
ちらを第一工程と呼んでも良い。
FIG. 1 is an explanatory view of a cathode of a xenon short arc lamp used in a movie theater. The lamp has a rated power consumption of 2 kW, a voltage of 30 V, and a current of 70 A, and has a service life of 1,500 hours at which the initial light amount can be maintained at 70%.
More than time is required. In the figure, 1
Is a molded part formed by the first step, and is generally called a “chip”. Reference numeral 2 denotes a molded body portion formed in the second step, which is generally called an “electrode substrate”. 3 is a hole for inserting the internal lead rod. Since the first step and the second step are steps for forming separate electrode portions, either of them may be called the first step.

【0008】次に、上記電極得る過程を図2から図7を
用いて説明する。図2は、酸化トリウムを10重量%含
有するタングステン粉末を成型圧力2トン/cm2 で作
った円柱状チップである。長さlは6mm、直径dは2
mmである。尚、タングステンは若干量をタンタルに置
き換えても良い。図3は、タングステン粉末を、前記チ
ップの入る凹所が形成されるように成型された円柱状電
極基体である。長さlは18mm、直径Dは7mmであ
る。これら二者を一体にプレスする後工程の関係で、L
とl、Dとdとの関係は、種々の実験結果より、dは、
Dの二分の一より小さく、十分の一より大きい範囲が良
く、lは、Lの三分の一より小さく、十五分の一より大
きい範囲が良い。また、凹部の直径d’とdとの関係
は、mm単位でd+0.5>d’>d+0.3が良い。
図4は、チップと電極基体とを組み立て、成型圧力5ト
ン/cm2 でプレスして作った柱状部材である。この第
三工程における成型圧力は、第一もしくは第二工程にお
ける成型圧力よりも大きく、「本プレス」的な成型であ
って、第一もしくは第二工程における成型は、「仮プレ
ス」的な工程である。運搬、ハンドリングに耐える強度
を保持していれば良い「仮プレス」である。「本プレ
ス」は、後段の焼結、機械加工に十分耐える強度のもの
を得る必要があるものである。これによって得られた柱
状部材の平均密度は、12.5グラム/cc程度である
が、これを2400℃で1時間焼結すると、シュリンク
して、16.4グラム/cc程度まで上昇する。
Next, a process for obtaining the above-mentioned electrodes will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a cylindrical tip made of tungsten powder containing 10% by weight of thorium oxide at a molding pressure of 2 ton / cm 2 . Length l is 6 mm, diameter d is 2
mm. Incidentally, the amount of tungsten may be slightly replaced with tantalum. FIG. 3 shows a cylindrical electrode substrate formed by molding a tungsten powder so as to form a recess for receiving the chip. The length 1 is 18 mm and the diameter D is 7 mm. Because of the post-process of pressing these two together, L
And l, and D and d, from various experimental results, d is
A range smaller than one-half of D and larger than one-tenth is preferable, and a range of 1 is smaller than one-third of L and larger than one-fifteenth. The relation between the diameter d 'of the concave portion and d is preferably d + 0.5>d'> d + 0.3 in mm units.
FIG. 4 shows a columnar member formed by assembling a chip and an electrode substrate and pressing them at a molding pressure of 5 ton / cm 2 . The molding pressure in the third step is larger than the molding pressure in the first or second step, and is a "main press" -type molding. The molding in the first or second step is a "temporary press" -type step. It is. It is a "temporary press" that only needs to have the strength to withstand transport and handling. The “main press” is required to obtain a material having a strength enough to withstand sintering and machining at a later stage. The average density of the columnar member thus obtained is about 12.5 g / cc, but when this is sintered at 2400 ° C. for 1 hour, it shrinks and rises to about 16.4 g / cc.

【0009】図5は、第五工程の説明図である。図にお
いて、100は、第四工程を経た柱状部材であって、ア
ルゴン雰囲気中でアーク放電用の電極101と対面させ
て放電させ、これによって柱状部材のチップ側を約25
00℃程度まで昇湿させておいて、周囲から加圧パンチ
102で、チップの位置する部分を加圧する。この加圧
によって、酸化トリウムを10重量%含有するタングス
テンチップの密度を、17グラム/ccの密度まで高め
ることができる。図6は、第五工程を経た柱状部材を、
ランプ用電極形状に機械加工した陰極の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the fifth step. In the drawing, reference numeral 100 denotes a columnar member that has undergone a fourth step, and is discharged by facing the electrode 101 for arc discharge in an argon atmosphere.
After the temperature is raised to about 00 ° C., the portion where the chip is located is pressed from the periphery by the pressing punch 102. This pressurization can increase the density of a tungsten chip containing 10% by weight of thorium oxide to a density of 17 grams / cc. FIG. 6 shows the columnar member that has passed through the fifth step.
It is explanatory drawing of the cathode machined into the electrode shape for lamps.

【0010】[0010]

【発明の効果】本発明の電極製造方法を採用すると、電
極先端が高濃度酸化トリウム含有チップでありながら高
密度のものが得られるので、ランプとしては始動特性が
良く、長寿命のランプが得られる。特に、従来、酸化ト
リウムを15重量%タングステンチップであって密度が
17.0グラム/ccのものは得られなかったが、本発
明では達成可能になった。またこのため、チップの単結
晶粗大化も少なくなり、トリウムのチップ先端への拡散
も長時間にまたがって安定なものとなる。
According to the electrode manufacturing method of the present invention, a high-density electrode can be obtained while the tip of the electrode is a high-concentration thorium oxide-containing chip, so that a lamp having good starting characteristics and a long life can be obtained. Can be In particular, conventionally, a 15% by weight tungsten chip containing thorium oxide and a density of 17.0 g / cc could not be obtained, but the present invention has made it possible. Therefore, the single crystal coarsening of the chip is reduced, and the diffusion of thorium to the tip of the chip becomes stable over a long period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】キセノンショートアークランプの陰極の説明図
である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a cathode of a xenon short arc lamp.

【図2】本発明における第一工程の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a first step in the present invention.

【図3】本発明における第二工程の説明図である。FIG. 3 is an explanatory view of a second step in the present invention.

【図4】本発明における第三工程、第四工程の説明図で
ある。
FIG. 4 is an explanatory view of a third step and a fourth step in the present invention.

【図5】本発明における第五工程の説明図である。FIG. 5 is an explanatory view of a fifth step in the present invention.

【図6】陰極の機械加工の説明図である。FIG. 6 is an explanatory view of machining of a cathode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 チップ 2 金属基体 3 内部リード棒のための孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chip 2 Metal substrate 3 Hole for internal lead rod

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 タングステン粉末と酸化トリウム粉末の
混合粉末、もしくはタングステン粉末とタンタル粉末と
酸化トリウム粉末の混合粉末をプレス成型する第一工
程、高融点金属粉末を、一端に凹状構造が形成されるよ
うにプレス成型する第二工程、第一工程の成型体を第二
工程の成型体の凹部に挿入して両者を一体にプレス成型
する第三工程、第三工程の成型体を焼結する第四工程、
第四工程の焼結体を希ガス中にてアーク放電加熱した状
態で圧縮する第五工程とを含むことを特徴とするランプ
用電極製造方法。
1. A first step of press-molding a mixed powder of a tungsten powder and a thorium oxide powder or a mixed powder of a tungsten powder, a tantalum powder and a thorium oxide powder, wherein a concave structure is formed at one end of the high melting metal powder. The second step of press-molding, the third step of inserting the molded body of the first step into the recess of the molded body of the second step and press-molding the two together, and sintering the molded body of the third step Four steps,
And a fifth step of compressing the sintered body of the fourth step in a state of being heated by arc discharge in a rare gas.
【請求項2】第一工程における酸化トリウムの量が1〜
15重量%であることを特徴とする請求項1に記載のラ
ンプ用電極製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the amount of thorium oxide in the first step is 1 to 3.
The method according to claim 1, wherein the amount is 15% by weight.
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