JP3269124B2 - Discharge lamp using sintered electrode - Google Patents
Discharge lamp using sintered electrodeInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高融点の多孔質焼結金
属からなる電極を用いた放電灯に係り、その電極構造に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge lamp using an electrode made of a porous sintered metal having a high melting point, and to a structure of the electrode.
【０００２】[0002]
【従来の技術】最近、液晶表示装置のバックライトや、
複写機やファクシミリ等のようなＯＡ機器における原稿
読取り用光源およびメ−タの照明光源などに、小形のけ
い光ランプが使用されている。この種のけい光ランプ
は、機器の内部で使用されるので発熱が少なく、高輝度
であり、かつ所定の発光長を必要とする等の条件があ
る。これらの条件を実現するに、例えば、バルブの外径
を３〜４．５mm程度の細径にし、バルブ長さを５０〜３
００mm程度にする必要があり、高輝度を得るためにはラ
ンプ電流を数１０ｍＡ以上も流す必要がある。しかしな
がら、このようなランプは、バルブ径が細いにも拘らず
比較的大きな電流を流さなればならないから、従来のよ
うなコイルフィラメントを使用すると、電極面積が不足
し、大きな陰極降下電圧を生じ、この陰極降下電圧のた
めに電極温度が高くなり、電極物質が激しく飛散してバ
ルブを早期に黒化させる場合がある。2. Description of the Related Art Recently, backlights of liquid crystal display devices,
2. Description of the Related Art A small fluorescent lamp is used as a light source for reading a document and an illumination light source for a meter in OA equipment such as a copying machine and a facsimile. Since this type of fluorescent lamp is used inside a device, it generates a small amount of heat, has high luminance, and requires a predetermined emission length. To realize these conditions, for example, the outer diameter of the valve is reduced to about 3 to 4.5 mm, and the length of the valve is set to 50 to 3 mm.
It needs to be about 00 mm, and in order to obtain high luminance, it is necessary to supply a lamp current of several tens mA or more. However, such a lamp must pass a relatively large current despite the small bulb diameter.Therefore, if a conventional coil filament is used, the electrode area becomes insufficient, and a large cathode drop voltage occurs. Due to the cathode drop voltage, the electrode temperature increases, and the electrode material may be scattered violently, causing the bulb to be blackened at an early stage.
【０００３】また、この種のフィラメント電極は、これ
に保持される熱電子放射物質（エミッタ）の量が相対的
に少なくなり、よって早期に枯渇し易い。すなわち、従
来のコイルフィラメントは、表面にバリウムＢａ、カル
シウムＣａ、ストロンチウムＳｒ等の炭酸塩からなるエ
ミッタを塗布しているが、エミッタを塗布する表面積に
制約があるのでエミッタの保持量が比較的少ない。この
ため、寿命初期には円滑な電子放出作用により始動が良
好に促されるが、使用時間の経過にともなうエミッタの
消費により枯渇してしまい、ランプの始動性が低下する
ばかりでなく、熱電子の放出が円滑でなくなるから早期
に点灯不能になる等の不具合がある。[0003] Further, in this type of filament electrode, the amount of thermionic emission material (emitter) held therein is relatively small, so that it is easily depleted early. That is, in the conventional coil filament, an emitter made of a carbonate such as barium Ba, calcium Ca, or strontium Sr is applied on the surface, but the emitter holding amount is relatively small because the surface area on which the emitter is applied is limited. . For this reason, in the early stage of the life, the starting is favorably promoted by a smooth electron emission action, but is exhausted by the consumption of the emitter with the elapse of use time, which not only deteriorates the startability of the lamp but also reduces the generation of thermionic electrons. There is a problem that the light emission cannot be performed early because the discharge is not smooth.
【０００４】このようなことから、最近、電極として高
融点金属からなる焼結電極を用いることが研究されてい
る。例えばタングステンＷ、チタンＴｉ、ニッケルＮ
ｉ、ニオブＮｂなどのような高融点金属からなる焼結金
属は、円柱形などのような団塊形状をなしているので電
極の体積が大きくなり、熱容量も大きくなるので、電極
温度の上昇を抑制し、電極物質の飛散を防止することが
でき、よってバルブの早期黒化を防止することができ
る。[0004] In view of the above, the use of a sintered electrode made of a high melting point metal has been studied recently. For example, tungsten W, titanium Ti, nickel N
Sintered metal made of a high melting point metal such as i, niobium Nb, etc. has a nodular shape such as a columnar shape, so the volume of the electrode becomes large and the heat capacity also becomes large, so that the rise in the electrode temperature is suppressed. However, scattering of the electrode material can be prevented, and thus early blackening of the bulb can be prevented.
【０００５】しかも、この種の高融点金属の焼結電極
は、全体に亘り多数の気孔が形成されているので、この
ような多数の気孔つまり空孔部にエミッタを含浸させる
ようにすれば、電極に保持できるエミッタの量が多くな
り、表面でエミッタが消失しても内部の空孔部に保持さ
れたエミッタが表面に電子を供給して補充するので、長
期に亘り良好なエミッタ作用を維持することができる。[0005] Moreover, since this kind of sintered electrode of a high melting point metal has a large number of pores formed throughout, if such a large number of pores, that is, pores, are impregnated with an emitter, The amount of emitter that can be held on the electrode increases, and even if the emitter disappears on the surface, the emitter held in the internal holes supplies and replenishes electrons on the surface, maintaining a good emitter action for a long time can do.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の焼結電極を使用した場合、ランプの始動直後は冷陰極
モードとなり、電極の温度が上昇するに伴ってエミッタ
から熱電子が放出されるようになって熱陰極モードにな
る。However, when this type of sintered electrode is used, a cold cathode mode is set immediately after the lamp is started, so that thermions are emitted from the emitter as the temperature of the electrode increases. And becomes the hot cathode mode.
【０００７】焼結電極が中実構造である場合、むしろ熱
容量が大きすぎて電極温度が上昇し難く、また始動直後
は冷陰極モードとなるので負グロー放電を発生し、この
負グローが電極全体を覆うので電極表面のエミッタが叩
き出されてバルブ壁に付着し、黒化を発生しやすい。[0007] When the sintered electrode has a solid structure, the heat capacity is rather large and the electrode temperature is unlikely to rise. In addition, immediately after the start, a cold cathode mode is set, so that a negative glow discharge is generated. , The emitter on the electrode surface is knocked out and adheres to the bulb wall, which tends to cause blackening.
【０００８】また、熱陰極モードとして機能する場合、
電源の極性が反転する度に電極は陰極と陽極とに繰り返
し切り替わるが、このような反転時にはアークスポット
が電極先端部以外の箇所に発生し易い。アークスポット
が電極先端部以外の箇所、例えば電極の側面に発生する
と、アークの曲がりを生じて放電が不安定になり、また
アークスポットに近いバルブ壁やけい光体被膜が熱劣化
し、黒化やクラックの発生原因となり、かつ極性が反転
する度にアークスポットが変動してア−クの揺れを生じ
るなどの心配がある。When functioning as a hot cathode mode,
Each time the polarity of the power supply is inverted, the electrode is repeatedly switched between the cathode and the anode. At such an inversion, an arc spot is likely to be generated at a position other than the electrode tip. If an arc spot is generated at a location other than the electrode tip, for example, on the side of the electrode, the arc will bend and the discharge will become unstable, and the bulb wall and phosphor coating near the arc spot will be thermally degraded and blackened. And the occurrence of cracks, and there is a concern that the arc spot fluctuates every time the polarity is reversed and the arc fluctuates.
【０００９】本発明はこ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、冷陰極モードでは
電極温度を素早く上昇させるとともにエミッタの飛散を
防止し、熱陰極モードではアークスポットが安定する焼
結電極を用いた放電灯を提供しようとするものである。The present invention has been made in view of such circumstances, and aims to quickly raise the electrode temperature and prevent the emitter from scattering in the cold cathode mode, and to stabilize the arc spot in the hot cathode mode. To provide a discharge lamp using a sintered electrode.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の１番目は、バル
ブの端部に電極を封装し、この電極は、電極軸に高融点
金属の多孔質焼結体からなる電極ヘッドを設けてなる放
電灯において、上記電極ヘッドは、先端面が開口された
中空構造をなしているとともに、多数の空孔部に熱電子
放射物質を含浸させたことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, an electrode is sealed at an end of a bulb, and the electrode is provided with an electrode head made of a porous sintered body of a high melting point metal on an electrode shaft. In the discharge lamp, the electrode head has a hollow structure with an open front end surface, and a large number of holes are impregnated with a thermionic emission material.
【００１１】本発明の２番目は、バルブの端部に電極を
封装し、この電極は、電極軸に高融点金属の多孔質焼結
体からなる電極ヘッドを設けてなる放電灯において、上
記電極ヘッドは、先端面が開口された中空構造をなして
いるとともに、この中空部に露出して熱電子放射物質を
保持し、外周面には初期電子放射物質を保持しているこ
とを特徴とする。A second aspect of the present invention is a discharge lamp in which an electrode is sealed at an end of a bulb, and the electrode is provided with an electrode head made of a porous sintered body of a high melting point metal on an electrode shaft. The head has a hollow structure with an open front end surface, and is exposed to this hollow portion to hold a thermoelectron emitting material, and has an outer peripheral surface holding an initial electron emitting material. And features.
【００１２】[0012]
【作用】本発明によると、高融点金属の多孔質焼結体か
らなる電極ヘッドは、先端面が開口された中空構造をな
しているので、フィラメント電極に比べて熱容量が大き
く、しかしながら中実の電極ヘッドに比べて熱容量が小
さく、よって始動時の温度上昇が中実の電極ヘッドに比
べて向上し、熱電子放射物質を素早く加熱して熱電子の
放出を促し、短時間の内に熱陰極モードに移行する。ま
た、負グロー放電中には中空部にも負グローが発生し、
この内部に発生した負グローにより発生した紫外線は中
空部の内面を励起して電子の放出を促し、かつこの中空
部に放出されたエミッタは円筒形の周囲壁により外部へ
放出されるのが防止されるのでバルブ壁に付着する割合
が少ない。そして、アーク放電に移行した場合は、電極
ヘッドが中空構造をなしているので表面積が大きく、多
量の電子を放出し、ランプ電流を引き下げて効率の向上
に寄与する。しかも多量のエミッタを保持することがで
き、エミッタが枯渇することがなく、長寿命になる。According to the present invention, the electrode head made of a porous sintered body of a high melting point metal has a hollow structure with an open end surface, and therefore has a larger heat capacity than a filament electrode, but has a solid capacity. The heat capacity is smaller than the electrode head, so the temperature rise at startup is improved compared to a solid electrode head, and the thermoelectron emitting material is quickly heated to promote the emission of thermoelectrons. Transition to mode. Also, during the negative glow discharge, a negative glow also occurs in the hollow part,
Ultraviolet light generated by the negative glow generated inside excites the inner surface of the hollow part to promote electron emission, and the emitter emitted into the hollow part is prevented from being emitted outside by the cylindrical peripheral wall. Therefore, the rate of adhesion to the valve wall is small. In the case of transition to arc discharge, since the electrode head has a hollow structure, the surface area is large, a large amount of electrons are emitted, and the lamp current is reduced, contributing to an improvement in efficiency. In addition, a large amount of emitters can be held, and the emitters do not run out, resulting in a long life.
【００１３】[0013]
【実施例】以下本発明について、図１および図２に示す
第１の実施例にもとづき説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to a first embodiment shown in FIGS.
【００１４】図１において１はバルブであり、外径が５
〜８mm程度の細径をなし、電極間距離が１００〜３００
mm程度となるような直管形ガラスチューブによって形成
されている。バルブ１の両端は封止されており、内部に
放電空間２を構成しているとともに、このバルブ１の内
面にはけい光体被膜３が形成されている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a valve having an outer diameter of 5
It has a small diameter of about 8 mm, and the distance between electrodes is 100 to 300.
It is formed of a straight glass tube having a diameter of about mm. Both ends of the bulb 1 are sealed to form a discharge space 2 inside, and a phosphor coating 3 is formed on the inner surface of the bulb 1.
【００１５】バルブ１の両端部には電極４、４が封装さ
れている。これら電極４は焼結電極であり、その詳細は
図２に示されている。すなわち、４１はリード線を兼ね
た電極軸であり、ニッケルまたはタングステン等の高融
点金属ワイヤにて構成されており、バルブ１の端部を気
密に貫通されている。この電極軸４１の先端には電極ヘ
ッド４３が取着されている。この電極ヘッド４３は、高
融点金属の焼結体にて構成されており、例えばタングス
テンＷ、チタンＴｉ、ニッケルＮｉ、ニオブＮｂの少な
くとも１種からなる高融点金属の粉末を、後述する形状
に型成形し、これを高温で焼結して高融点の多孔質焼結
体を構成している。つまり、この焼結体は各粉末相互の
間に空隙が形成されており、その空孔率は例えば６０〜
８０％にすることもできる。Electrodes 4 and 4 are sealed at both ends of the bulb 1. These electrodes 4 are sintered electrodes, the details of which are shown in FIG. That is, reference numeral 41 denotes an electrode shaft also serving as a lead wire, which is made of a high-melting-point metal wire such as nickel or tungsten, and penetrates the end of the bulb 1 in an airtight manner. An electrode head 43 is attached to the tip of the electrode shaft 41. The electrode head 43 is made of a sintered body of a high melting point metal. For example, a powder of a high melting point metal made of at least one of tungsten W, titanium Ti, nickel Ni, and niobium Nb is formed into a shape described below. It is molded and sintered at a high temperature to form a high-melting-point porous sintered body. That is, in this sintered body, voids are formed between the respective powders, and the porosity thereof is, for example, 60 to
It can be as high as 80%.
【００１６】本実施例の場合、上記焼結体からなる電極
ヘッド４３は円筒形に形成されており、中央部に形成さ
れた中空部４５が形成されている。この中空部４５の先
端は放電空間２に向かって開口されている。また、中空
部４５の後端には上記電極軸４１の先端が挿入されて固
定されている。なお、電極軸４１の先端は電極ヘッド４
３の中空部４５に対し中空部４５の軸方向の全長の半分
以下の範囲に差し込まれている。In the case of this embodiment, the electrode head 43 made of the above-mentioned sintered body is formed in a cylindrical shape, and has a hollow portion 45 formed in the center. The distal end of the hollow portion 45 opens toward the discharge space 2. Further, the front end of the electrode shaft 41 is inserted and fixed to the rear end of the hollow portion 45. The tip of the electrode shaft 41 is the electrode head 4
The third hollow portion 45 is inserted in a range of not more than half of the entire length of the hollow portion 45 in the axial direction.
【００１７】そして、この焼結体からなる電極ヘッド４
３には、その多孔質を利用してその空孔部に熱電子放射
物質（エミッタ）６が含浸されている。エミッタ６はＢ
ａ、Ｃａ、Ｓｒ等の中から選ばれた少なくとも１種の炭
酸塩、またはＢａ2 ＣａＷＯ6 などが用いられる。各空
孔部にエミッタ６を含浸させた場合、エミッタ６は電極
ヘッド４３の先端面および中空部４５の内面に臨まされ
る。The electrode head 4 made of this sintered body
In 3, the pores are impregnated with a thermionic emission material (emitter) 6 by utilizing its porosity. Emitter 6 is B
At least one carbonate selected from a, Ca, Sr, etc., or Ba 2 CaWO 6 is used. When each hole is impregnated with the emitter 6, the emitter 6 faces the tip end surface of the electrode head 43 and the inner surface of the hollow portion 45.
【００１８】また、円筒形焼結体からなる電極ヘッド４
３の外面には、初期電子放射物質７が含浸。または付着
されている。初期電子放射物質７は暗黒中における初期
放電（Ｅｘｏ電子）のきっかけをつくるものであり、け
い光体に対する電位傾度がマイナスの粉末がよく、例え
ばα−Ａｌ2 Ｏ3 粉末を用いるのがよい。An electrode head 4 made of a cylindrical sintered body
The outer surface of 3 is impregnated with the initial electron emitting substance 7. Or is attached. The initial electron-emitting substance 7 triggers an initial discharge (Exo electrons) in the dark, and a powder having a negative potential gradient with respect to the phosphor is preferable. For example, α-Al 2 O 3 powder is preferably used.
【００１９】さらに、上記電極軸５１には、上記円筒形
焼結体からなる電極ヘッド４３の後端側に位置して水銀
放出構体８が取着されている。水銀放出構体８はＴｉ−
Ｈｇのアマルガム、例えばＧＥＭＥＤＩＳ（＝商品名）
であり、バルブ１の封止後にバルブ１の外部から高周波
誘導加熱により加熱することで水銀を放出し、よってバ
ルブ１内に水銀を封入することができるものである。な
お、水銀放出構体８にはＺｒ−Ａｌなどのゲッターが付
着されている。また、バルブ１内にはアルゴンなどの希
ガスが１０〜１００Torr程度封入されている。そして、
上記電極４、４は高周波点灯回路１０に接続されてお
り、ランプ電流が１０〜３０ｍＡで点灯されるようにな
っている。このような構成のけい光ランプの作用につい
て説明する。Further, a mercury releasing structure 8 is attached to the electrode shaft 51 at the rear end of the electrode head 43 made of the cylindrical sintered body. The mercury releasing structure 8 is made of Ti-
Hg amalgam, eg GEMEDIS (= trade name)
After the bulb 1 is sealed, the mercury is released by heating from outside the bulb 1 by high-frequency induction heating, so that the bulb 1 can be filled with mercury. Note that a getter such as Zr-Al is attached to the mercury emission structure 8. A rare gas such as argon is sealed in the valve 1 at about 10 to 100 Torr. And
The electrodes 4 and 4 are connected to a high-frequency lighting circuit 10 so as to be lit at a lamp current of 10 to 30 mA. The operation of the fluorescent lamp having such a configuration will be described.
【００２０】ランプの始動時には両端の電極４、４間に
始動電圧が印加される。この場合、電極４、４は予熱さ
れていないので、冷陰極モードとなって負グロー放電を
発生する。この場合、負グロー放電は、電極を加熱し、
この場合電極ヘッド４３は中空の円筒形構造をなしてい
るので、中実タイプのものに比べて熱容量が小さく、よ
って温度の立ち上がりが素早くなり、エミッタ６を所定
動作温度に加熱して電子の放出を促す。このため、負グ
ローから主アーク放電への移行が短時間に行われる。When the lamp is started, a starting voltage is applied between the electrodes 4 at both ends. In this case, since the electrodes 4 and 4 are not preheated, the mode becomes the cold cathode mode and a negative glow discharge is generated. In this case, the negative glow discharge heats the electrodes,
In this case, since the electrode head 43 has a hollow cylindrical structure, its heat capacity is smaller than that of the solid type, so that the temperature rises quickly, and the emitter 6 is heated to a predetermined operating temperature to emit electrons. Prompt. Therefore, the transition from the negative glow to the main arc discharge is performed in a short time.
【００２１】また、始動時には、中空部４５内にも負グ
ローが発生しており、この内部に発生した負グローによ
り紫外線を発し、この紫外線は中空部４５の内面のエミ
ッタを刺激して電子の放出を促す。つまり、本実施例の
中空構造の焼結電極はホローカソードの機能を奏し、中
空部４５から多量の電子を放出するので、アーク放電へ
の移行を促す。また、この場合、中空部４５にエミッタ
が放出されるが、放出されたエミッタは円筒形の周囲壁
によって電極の外部へ飛散するのが防止され、バルブ壁
に付着する割合が少ない。このためバルブの黒化を防止
する。At the time of starting, a negative glow is also generated in the hollow portion 45, and ultraviolet light is emitted by the negative glow generated inside the hollow portion 45, and the ultraviolet light stimulates an emitter on the inner surface of the hollow portion 45 to generate electrons. Promotes release. In other words, the sintered electrode having a hollow structure according to the present embodiment functions as a hollow cathode and emits a large amount of electrons from the hollow portion 45, thereby promoting the transition to arc discharge. In this case, the emitter is emitted to the hollow portion 45, but the emitted emitter is prevented from being scattered to the outside of the electrode by the cylindrical peripheral wall, and the ratio of the emitted emitter to the valve wall is small. This prevents blackening of the valve.
【００２２】そして、主アーク放電に移ると焼結電極４
は所定の温度に達し、含浸したエミッタ６を加熱して熱
電子を放出させ熱陰極モードとなる。この場合、中空構
造の焼結電極４は大きな表面積を有するので、その表面
に露出しているエミッタ６が大量の熱電子を放出する。
このため陰極降下電圧を引き下げるようになり、ランプ
電圧を引き下げ、ランプの立ち消えや電極物質やエミッ
タなどの飛散を軽減するとともに、比較的大きなランプ
電流が流れて高輝度の発光を可能にする。When the operation proceeds to the main arc discharge, the sintered electrode 4
Reaches a predetermined temperature, and heats the impregnated emitter 6 to emit thermoelectrons, thereby setting a hot cathode mode. In this case, since the sintered electrode 4 having the hollow structure has a large surface area, the emitter 6 exposed on the surface emits a large amount of thermoelectrons.
As a result, the cathode drop voltage is reduced, the lamp voltage is reduced, the lamp extinguishment and scattering of electrode materials and emitters are reduced, and a relatively large lamp current flows to enable high-luminance light emission.
【００２３】そして、使用時間の経過にともなってエミ
ッタ６が消費されても、電極４は多孔質の焼結体にて形
成されているから、その空孔部に多量のエミッタ６を含
浸させることができ、例え電極４が小さくてもエミッタ
６の保持量を多くすることができる。そして、電極１の
表面でエミッタ６が消失しても内部の空孔部に保持され
たエミッタから電子が補充されるから、長期に亘りエミ
ッタ作用を持続することができる。よって、エミッタの
枯渇によるランプの寿命を長くすることができ、長期に
亘り良好な始動性を維持することができる。Even if the emitter 6 is consumed with the lapse of the use time, since the electrode 4 is formed of a porous sintered body, it is necessary to impregnate a large amount of the emitter 6 into the pores. Therefore, even if the electrode 4 is small, the holding amount of the emitter 6 can be increased. Then, even if the emitter 6 disappears on the surface of the electrode 1, electrons are replenished from the emitter held in the internal holes, so that the emitter function can be maintained for a long time. Therefore, the life of the lamp due to the exhaustion of the emitter can be prolonged, and good startability can be maintained for a long time.
【００２４】また、アーク放電中には、中空部４５内で
エミッタから電子が放出され、これは周囲を囲まれた中
空部４５内で高密度の電子となるから、アークスポット
はホローの近傍に集中する。すなわち、アークスポット
は中空構造の焼結体からなる電極ヘッド４３の先端面で
かつ開口に近い箇所に安定して発生し、この結果、ア−
クも安定し、ア−クの曲りや揺れを防止することができ
る。Also, during arc discharge, electrons are emitted from the emitter in the hollow portion 45 and become high-density electrons in the hollow portion 45 surrounding the periphery, so that the arc spot is located near the hollow. concentrate. That is, the arc spot is stably generated on the tip end surface of the electrode head 43 made of a sintered body having a hollow structure and at a location close to the opening.
The arc is also stable, and the arc can be prevented from bending or shaking.
【００２５】なお、この種のランプを調光タイプとして
用いた場合、調光するためにランプ電流を絞って小さく
すると、中空構造の焼結電極４はホローカソードの機能
を奏し、中空部４５内部で負グロー放電を発生する。こ
の負グロー放電により中空部４５の内面のエミッタ６が
多量の電子を放出するので、長時間に亘り冷陰極として
安定したグロー放電を維持する。したがって、従来のフ
ィラメント電極の場合にように、調光時にエミッタの温
度を所定の動作温度に保つための回路手段等は不要にな
る。When this type of lamp is used as a dimming type, if the lamp current is reduced by dimming the lamp for dimming, the hollow-structured sintered electrode 4 functions as a hollow cathode, Generates a negative glow discharge. The emitter 6 on the inner surface of the hollow portion 45 emits a large amount of electrons due to the negative glow discharge, so that a stable glow discharge is maintained for a long time as a cold cathode. Therefore, there is no need for a circuit means or the like for maintaining the temperature of the emitter at a predetermined operating temperature during dimming as in the case of the conventional filament electrode.
【００２６】そして、このようなグロー放電中であって
も、前記したように中空部４５にエミッタが放出される
が、放出されたエミッタは円筒形の周囲壁によって電極
の外部へ飛散するのが防止され、バルブ壁に付着する割
合が少ない。このためバルブの黒化を防止することがで
きる。Even during such a glow discharge, the emitter is emitted into the hollow portion 45 as described above, but the emitted emitter is scattered outside the electrode by the cylindrical peripheral wall. It is prevented and the rate of adhering to the valve wall is small. Therefore, blackening of the valve can be prevented.
【００２７】なお、内径３mm、電極間距離１５０mm、ア
ルゴンの封入圧を４０Torr、電極ヘッド４２の外径１．
５mm、軸方向長さを２mm、中空部４５の内径を０．５mm
とし、エミッタ６を０．７mg含浸させたランプの場合、
３０ｋＨｚの高周波電源により点灯試験を行った。３０
０ｍＡのランプ電流で点灯した場合、５０００時間の安
定点灯を実現できた。調光のためランプ電流を２ｍＡに
落としたところ、負グロー放電を１００００時間以上維
持することができた。また、３００ｍＡ−２ｍＡの電流
切換えを１時間点灯ごとに繰り返し行い、３００ｍＡ時
トータルで４０００時間の熱陰極動作を安定して行え
た。なお、本発明は上記実施例に制約されるものではな
い。The inner diameter is 3 mm, the distance between the electrodes is 150 mm, the sealing pressure of argon is 40 Torr, and the outer diameter of the electrode head 42 is 1.
5 mm, axial length 2 mm, inner diameter of hollow part 45 0.5 mm
In the case of a lamp in which the emitter 6 is impregnated with 0.7 mg,
A lighting test was performed with a 30 kHz high frequency power supply. 30
When lighting was performed with a lamp current of 0 mA, stable lighting for 5000 hours was realized. When the lamp current was reduced to 2 mA for dimming, the negative glow discharge could be maintained for 10,000 hours or more. Further, current switching of 300 mA to 2 mA was repeated every one hour for lighting, and the hot cathode operation for a total of 4000 hours at 300 mA was stably performed. The present invention is not limited to the above embodiment.
【００２８】すなわち、図３は本発明の第２の実施例を
示すもので、この実施例では多孔質結晶体において放電
空間に近い先端側の空孔率を後端部よりも大きくし、全
体に亘り連続的または段階的に空孔率を変えてある。そ
して、このような空孔にエミッタ６を含浸させてあり、
したがって、エミッタ６の密度は電極ヘッド４３の先端
側に近づくにつれて高くしてある。FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the porosity of the porous crystal body at the front end near the discharge space is larger than that at the rear end, and The porosity is changed continuously or stepwise over a period of time. And such a hole is impregnated with the emitter 6,
Therefore, the density of the emitter 6 is increased as approaching the tip side of the electrode head 43.
【００２９】このような構成の場合、電極ヘッド４３の
先端側でエミッタ６の保持量が多いので電子放射量も多
くなり、電極ヘッド４３の先端にア−クスポットが形成
され易くなる。In such a configuration, the amount of electron emission increases because the amount of the emitter 6 held on the tip side of the electrode head 43 is large, so that an arc spot is easily formed at the tip of the electrode head 43.
【００３０】そして、電極ヘッド４３の先端側は空孔率
を大きくしてあるから熱伝導性が低くなり、これに比べ
て基端側は空孔率が小さいので熱伝導性がよくなり、電
極軸５１を通じてバルブ１などに熱を伝え易くなる。こ
の結果、電極ヘッド４３の先端側の温度が上昇する。し
たがって、ア−クスポットが先端部に安定して発生し、
アークスポットの移動が少なくなる。The tip end of the electrode head 43 has a high porosity, so that the thermal conductivity is low. On the other hand, the base end has a low porosity, so that the thermal conductivity is good. Heat is easily transmitted to the valve 1 and the like through the shaft 51. As a result, the temperature on the tip side of the electrode head 43 increases. Therefore, arc spots are stably generated at the tip,
The movement of the arc spot is reduced.
【００３１】また、図４は本発明の第３の実施例を示す
もので、この実施例では中空構造の電極ヘッド４３は内
部空間４５ａを円錐孔の形状にしてある。このようにし
ても、第１の実施例を同様の効果を奏し、かつ電極ヘッ
ド４３の先端部の熱容量が後端部に比べて小さくなるか
ら電極ヘッド４３の先端側の温度が上昇し、ア−クスポ
ットが先端部に安定して発生し易い。FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the hollow electrode head 43 has an internal space 45a in the shape of a conical hole. Even in this case, the same effect as in the first embodiment is obtained, and the heat capacity at the front end of the electrode head 43 is smaller than that at the rear end, so that the temperature at the front end of the electrode head 43 increases, and -Spot spots tend to occur stably at the tip.
【００３２】なお、上記第１ないし第３の実施例の場
合、初期電子放射物質７を電極ヘッド４３の外周面に集
中して取着したが、初期電子放射物質７はエミッタ６と
混ぜ合わせて空孔部に含浸させてもよい。In the first to third embodiments, the initial electron emitting material 7 is attached to the outer peripheral surface of the electrode head 43 in a concentrated manner, but the initial electron emitting material 7 is mixed with the emitter 6. The holes may be impregnated.
【００３３】さらに、本発明は、中空部４５、４５ａ内
にエミッタ６を集中的に臨ませるようにしてもよい。つ
まり、第１ないし第３の各実施例ではエミッタ６を空孔
部内に含浸させることにより電極ヘッド４３に保持させ
るようにしたが、空孔部に含浸させることなく、中央部
に開設した中空部４５、４５ａの内部空間に設けるよう
にしてもよい。図５に示す第４の実施例の場合、円錐形
中空部４５ａの内面にエミッタ６を含浸や塗布等の手段
で集中して付着させてあり、電極ヘッド４３の外面の初
期電子放射物質７を含浸や塗布等の手段で集中的に付着
させてある。Further, according to the present invention, the emitter 6 may be intensively exposed in the hollow portions 45 and 45a. That is, in each of the first to third embodiments, the emitter 6 is held in the electrode head 43 by impregnating the hole, but the hollow portion opened in the center without impregnating the hole. 45, 45a may be provided in the internal space. In the case of the fourth embodiment shown in FIG. 5, the emitter 6 is concentrated and adhered to the inner surface of the conical hollow portion 45a by means such as impregnation or coating, and the initial electron emission material 7 on the outer surface of the electrode head 43 is removed. It is intensively attached by means such as impregnation or coating.
【００３４】このような場合は、エミッタ６が中空部４
５ａに設けられているので飛散が一層少なくなり、枯渇
を防止するとともに、バルブ壁の黒化を防止することが
できる。In such a case, the emitter 6 is
Since it is provided in 5a, scattering is further reduced, depletion can be prevented, and blackening of the valve wall can be prevented.
【００３５】図６に示す第５の実施例の場合、中空部４
５の内部にエミッタ６を充填してある。この場合、ホロ
ーカソードの機能を奏するためには、中空部４５の全部
をエミッタ６で埋めることを避けて、中空部４５の先端
部を空洞の状態で残しておくことが大切である。In the case of the fifth embodiment shown in FIG.
5 is filled with an emitter 6. In this case, in order to perform the function of the hollow cathode, it is important to avoid filling the entire hollow portion 45 with the emitter 6 and leave the tip of the hollow portion 45 in a hollow state.
【００３６】図７に示す第６の実施例、および図８に示
す第７の実施例はいづれも、電極軸４１から電極ヘッド
４３が外れないように機械的な結合構造を採用したもの
である。すなわち、図７に示す第６の実施例は電極軸４
１の先端部に、太い径を有する球形状の抜け止め部４１
ａを一体、または溶接などの手段で形成し、この抜け止
め部４１ａを中空部４３に嵌合したものであり、図８に
示す第７の実施例は電極軸４１の先端部に、平板形の抜
け止め部４１ａを溶接などの手段で形成し、この抜け止
め部４１ｂを中空部４３に嵌合したものである。Both the sixth embodiment shown in FIG. 7 and the seventh embodiment shown in FIG. 8 employ a mechanical coupling structure so that the electrode head 43 does not come off the electrode shaft 41. . That is, the sixth embodiment shown in FIG.
1 is provided with a spherical retaining member 41 having a large diameter
a is formed integrally or by means such as welding, and this retaining portion 41a is fitted into the hollow portion 43. In the seventh embodiment shown in FIG. The retaining portion 41a is formed by welding or the like, and the retaining portion 41b is fitted into the hollow portion 43.
【００３７】このような場合は、電極ヘッド４３が電極
軸４１から脱落しようとしても抜け止め部４１ａにより
外れが防止され、よって機械的結合が強固になされ、振
動や衝撃または熱膨脹、収縮が加えられても電極ヘッド
４３が脱落することがない。In such a case, even if the electrode head 43 tries to fall off the electrode shaft 41, the electrode head 43 is prevented from coming off by the retaining portion 41a, so that the mechanical connection is strengthened and vibration, impact, thermal expansion and contraction are applied. However, the electrode head 43 does not fall off.
【００３８】また、上記実施例では、多孔質焼結電極を
熱陰極放電灯の熱陰極として使用する場合を説明した
が、本発明はこれに限らず、上記各実施例の構成の電極
は冷陰極放電灯の冷陰極としても使用可能であり、ホロ
ーカソードとして有効である。Further, in the above embodiments, the case where the porous sintered electrode is used as the hot cathode of the hot cathode discharge lamp has been described. However, the present invention is not limited to this, and the electrode of each of the above embodiments may be a cold cathode. It can be used as a cold cathode of a cathode discharge lamp, and is effective as a hollow cathode.
【００３９】そしてまた、電子放射物質はＢａ、Ｃａ、
ＳｒまたはＢａ2 ＣａＷＯ6 の外に、Ｂａ3 ＷＯ6 や、
アルカリ土類の酸化物、アルカリ土類の金属酸化物、Ｂ
ａ−Ｍ−Ｏ（但しＭは、Ｗ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎ
ｂ，Ｈｆなど）等であってもよく、これらにＡｌ
2 Ｏ3 ，Ｔｈ2 Ｏ，Ｙ2 Ｏ3 ，Ｓｃ2 Ｏ3 などを混合し
てもよい。また、封入ガスはアルゴンに限らず、Ｘｅ、
Ｎｅ、Ｈｅなどを適宜組合せて混合したガスであっても
よい。そしてまた、本発明はけい光ランプに限らず、水
銀を封入しない希ガス放電灯の場合でも実施可能であ
る。The electron emitting materials are Ba, Ca,
In addition to Sr or Ba 2 CaWO 6 , Ba 3 WO 6 ,
Alkaline earth oxides, alkaline earth metal oxides, B
a-MO (where M is W, Ta, Ti, Zr, V, N
b, Hf, etc.).
2 O 3 , Th 2 O, Y 2 O 3 , Sc 2 O 3 and the like may be mixed. Further, the sealing gas is not limited to argon, but may be Xe,
A gas in which Ne, He, or the like is appropriately combined and mixed may be used. Further, the present invention is not limited to the fluorescent lamp, but can be implemented in a rare gas discharge lamp in which mercury is not filled.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
融点金属の多孔質焼結体からなる電極ヘッドが先端面を
開口した中空構造をなしているので、始動時の温度上昇
が中実の電極ヘッドに比べて向上し、熱電子放射物質を
素早く加熱して熱電子の放出を促し、短時間の内に熱陰
極モードに移行する。このため電極ヘッドの損傷が少な
い。また、負グロー放電中には中空部にも負グローが発
生し、この内部に発生した負グローにより中空部の内面
にエミッタを励起して電子の放出を促し、かつこのエミ
ッタは円筒形の周囲壁により外部へ放出されるのが防止
されるのでバルブ壁に付着する割合が少ない。そして、
アーク放電に移行した場合は、電極ヘッドが中空構造を
なしているので表面積が大きく、多量の電子を放出し、
ランプ電流を引き下げて効率の向上に寄与する。しかも
多量のエミッタを保持することができるので、エミッタ
が枯渇することがなく、長寿命になる。As described above, according to the present invention, since the electrode head made of a porous sintered body of a high melting point metal has a hollow structure with an open front end surface, the temperature rise during startup is moderate. It is improved as compared with an actual electrode head, rapidly heats the thermionic emitting material to promote the emission of thermionic electrons, and shifts to the hot cathode mode in a short time. Therefore, damage to the electrode head is small. Also, during the negative glow discharge, a negative glow is also generated in the hollow portion, and the negative glow generated inside thereof excites the emitter on the inner surface of the hollow portion to promote the emission of electrons, and the emitter has a cylindrical shape. Since the wall is prevented from being released to the outside, the rate of adhesion to the valve wall is small. And
In the case of transition to arc discharge, the electrode head has a hollow structure, so it has a large surface area and emits a large amount of electrons,
Reduces lamp current and contributes to improved efficiency. Moreover, since a large number of emitters can be held, the emitters are not depleted and the life is extended.
【図１】本発明の第１の実施例を示すけい光ランプの断
面図。FIG. 1 is a sectional view of a fluorescent lamp according to a first embodiment of the present invention.
【図２】同実施例の電極部分を拡大した断面図。FIG. 2 is an enlarged sectional view of an electrode portion of the embodiment.
【図３】本発明の第２の実施例を示す電極部分を拡大し
た断面図。FIG. 3 is an enlarged sectional view of an electrode part according to a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第３の実施例を示す電極部分を拡大し
た断面図。FIG. 4 is an enlarged sectional view of an electrode part according to a third embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第４の実施例を示す電極部分を拡大し
た断面図。FIG. 5 is an enlarged sectional view of an electrode part according to a fourth embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第５の実施例を示す電極部分を拡大し
た断面図。FIG. 6 is an enlarged sectional view of an electrode part according to a fifth embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第６の実施例を示す電極部分を拡大し
た断面図。FIG. 7 is an enlarged sectional view of an electrode part according to a sixth embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第５の実施例を示し、（Ａ）図は電極
部分を拡大した断面図、（Ｂ）図はその先端面側からみ
た正面図。8A and 8B show a fifth embodiment of the present invention, in which FIG. 8A is an enlarged sectional view of an electrode portion, and FIG. 8B is a front view as seen from the tip end side.
１…バルブ、４…電極、６…熱電子放射物質（エミッ
タ）、７…初期電子放射物質、８…水銀放出構体、４１
…電極軸、４３…電極ヘッド、４５、４５ａ…中空部。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Valve, 4 ... Electrode, 6 ... Thermionic emission material (emitter), 7 ... Initial electron emission material, 8 ... Mercury emission structure, 41
... electrode shaft, 43 ... electrode head, 45, 45a ... hollow part.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−58452（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−58449（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−58448（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 61/09 B22F 5/00 H01J 1/28 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-58452 (JP, A) JP-A-4-58449 (JP, A) JP-A-4-58448 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 61/09 B22F 5/00 H01J 1/28
Claims (4)
は、電極軸に高融点金属の多孔質焼結体からなる電極ヘ
ッドを設けてなる放電灯において、 上記電極ヘッドは、先端面が開口された中空構造をなし
ているとともに、多数の空孔部に熱電子放射物質を含浸
させたことを特徴とする焼結電極を用いた放電灯。1. A discharge lamp in which an electrode is sealed at an end of a bulb, and the electrode is provided with an electrode head made of a porous sintered body of a refractory metal on an electrode shaft. A discharge lamp using a sintered electrode, wherein the discharge lamp has a hollow structure in which an opening is formed and a large number of holes are impregnated with a thermionic emission material.
れた熱電子放射物質は、先端側が高密度となるように分
布していることを特徴とする請求項１に記載の焼結電極
を用いた放電灯。2. The sintered electrode according to claim 1, wherein the thermoelectron emitting material impregnated in a large number of holes of the electrode head is distributed so that the tip side has a high density. Discharge lamp using.
は、電極軸に高融点金属の多孔質焼結体からなる電極ヘ
ッドを設けてなる放電灯において、 上記電極ヘッドは、先端面が開口された中空構造をなし
ているとともに、この中空部に露出して熱電子放射物質
を保持し、外周面には初期電子放射物質を保持している
ことを特徴とする焼結電極を用いた放電灯。3. A discharge lamp in which an electrode is sealed at an end of a bulb, and the electrode is provided with an electrode head made of a porous sintered body of a high melting point metal on an electrode shaft. Has a hollow structure having an opening, and is exposed to the hollow portion to hold a thermionic emission material, and the outer peripheral surface holds an initial electron emission material. Discharge lamp using connection electrode.
の断面形状がホーン状に閉じて底部を形成しており、上
記熱電子放射物質は中空部の内面に取着したことを特徴
とする請求項３に記載の焼結電極を用いた放電灯。4. The hollow structure has an open end face and an electrode side.
4. A discharge lamp using a sintered electrode according to claim 3, wherein the cross-sectional shape of the electrode is closed in a horn shape to form a bottom portion, and the thermionic emission material is attached to an inner surface of the hollow portion.
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