JP5247718B2 - 放電ランプの電極 - Google Patents

Description

本発明は、芯とこの芯を少なくとも部分的に取り囲むシース（sheath）とを備えた放電ランプの電極、特に陰極に関する。

例えばＨＢＯランプ（水銀ランプ）やＸＢＯランプ（キセノンランプ）のようなＤＣ高圧放電ランプの陰極は、通常、酸化トリウムをドープされたタングステンから成っている。その酸化トリウムの含有率は約０．４重量％〜約３重量％である。トリウムタングステン電極においても、酸化トリウムが放射性物質であるために放射能が検出される。放射性物質の放出は法規制されている。臨界放射能に達したとき、その放射性物質が放出される際、変更された特性規制および対抗処置が必要である。陰極への酸化トリウムのドーピングは、陰極尖端における仕事関数を低下させる機能を有し、これによって、ランプ点灯中に低い陰極ピーク温度が得られる。これに伴って、ランプ寿命経過中に陰極焼損の発生が減少し、これは使用者において有利に有用光束ないし有用光線の僅かな低下で認識できる。

ランプ電力の上昇は、通常、温度およびそれに伴う電極焼損をできるだけ低く抑えるために、陰極寸法の増大を必要とする。電力が約５ｋＷまでの放電ランプの場合、陰極全体ないし陰極頭部は放射能の限界値を超過することなしにトリウム材料で形成できる。しかしこれは、電力が８ｋＷより大きい場合にはできない。

特に芯とシースとを有する陰極の場合、その従来の形成において、機械的安定性が認められない。特にランプ点灯開始時に陰極が割れてしまうことがある。

本発明の課題は、機械的に安定に形成され、芯とシースとが互いに安定して配置される放電ランプの電極を提供することにある。

この課題は、請求項１に記載の特徴事項を有する電極および請求項１３に記載の特徴事項を有する高圧放電ランプによって解決される。

本発明に基づく電極は特に陰極として形成されている。放電ランプの電極は芯とこの芯を少なくとも部分的に取り囲むシース（sheath）とを有している。これによって、異なった材料から成る２つの部分部位が形成されている。シースは長手方向に貫通する孔を有し、この孔は第１部分部位に第１直径を有し、第２部分部位に第２直径を有している。これによって、シース内への構成要素の機械的に安定な固定が、改善して可能にされる。

孔における第１直径から第２直径への移行部が段階づけて段差を形成していると有利である。かかる非連続的移行によって、機械的な固定および安定な位置決めが改善される。

シース内の孔が放電ランプの放電空間側の端部において、放電空間とは反対側の端部より小さな直径を有していると有利である。

芯が孔における第１直径の部分部位の全長にわたって延びていると有利である。特に芯は部分的に孔における第２直径の部分部位にも位置する。これによって、シース内への芯の固定が改善される。

芯が台座を有し、この台座がシース内に配置され、孔の両直径の小さい方の直径より大きな直径を有していると有利である。特にその台座は孔における両直径の移行部に当接して配置され、孔における大直径の部分部位の中に位置している。この形成によって、シース内への芯の固定が或る程度保証される。これによって、特にランプ点灯開始時におけるシースからの芯の割れ落ちが防止される。

シースは好適にはトリウムフリーの材料で形成されている。これによって、許容放射能限度を超過する問題が防止される。

芯は好適にはトリウムをドープされた材料で形成されている。これによって、電極に２つの異なった材料部位が形成され、その芯は特に電極の長手軸線に対して同軸的に配置され、従って、シースの長手軸線に対しても同軸的に配置されている。

孔における大直径の部分部位の中に好適に電極支持体が延びている。

芯と電極支持体とがシース内を延びる部位で互いに突き当てて形成されている。これによって、芯は好適にその台座で電極支持体に取付けられている。

電極支持体はシースにろう付けされる。また芯はシースにろう付けあるいは圧着される。特に、シースと芯との間に相応したろう材が入れられる。しかしまた、圧着も利用できる。そのために、シースと芯との間に金属箔が形成される。ろう材あるいは金属箔によって、電極の両部分間の電気的且つ熱的接触が保証される。

電極並びに個別構成要素、特に芯、シースおよび電極支持体の機械的安定性のほかに、陰極のほぼ任意の放射能低減が達成される。また、シース用に例えばモリブデンのような異なった材料の利用が可能とされる。しかしシースは例えばタングステンでも形成できる。シース用に異なった材料の複合材も利用できる。芯は好適にタングステンで形成され、トリウムをドープされる。

シース用に異なった材料を利用することによって、電極装置全体の破損強度が高められ、且つその重量が低減する。これによって、部品の加工、例えば穿孔や表面構造の作成も容易にされる。

また、芯とシースとを備えた電極の複合構造によって、モジュール式構成が実現できる。これによって、同一形状のシースと、例えば材料組成および電極尖端などの形状を変更された種々の芯とを用いて、種々の電極、特に陰極の形成を非常に容易に行うことができる。

また、電極を芯とシースとに分割することによって、容易に太くできる比較的小さなトリウム部位が実現できる。また、これによって、単純な高温精錬焼なましが行える。

また本発明は本発明に基づく電極を備えた高圧放電ランプあるいはその有利な実施形態に関する。この高圧放電ランプは特に水銀ランプとしてあるいはキセノンランプとして形成される。

好適には、この高圧放電ランプは、これが４ｋＷ以上の電力、特に５ｋＷ以上の電力を有するように形成されている。特に上述した電極はそれどころか８ｋＷ以上の電力を有する高圧放電ランプに対しても有利に利用できる。そのような電極の形成によって、かかる電力の放電ランプにおいて、放射能の限界値が維持され、電極の個々の構成要素の機械的安定性が保証される。

水銀ランプとして形成されている場合、その水銀濃度は好適には８ｍｇ／ｃｍ³以上、特に１０ｍｇ／ｃｍ³以上である。放電ランプがキセノンランプとして形成されている場合、キセノン冷封入圧は好適には６ｂａｒ以上、特に８ｂａｒ以上である。

以下図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

本発明に基づく電極の断面図。 図１の電極におけるシースの断面図。 図１の電極における芯の断面図。 本発明に基づく高圧放電ランプの断面図。

図１に陰極１が断面図で示されている。この陰極１は芯１１を有し、この実施例において、その芯１１はトリウムをドープされたタングステン材料から成っている。

その棒状芯１１はシース１２で取り囲まれ、このシース１２はトリウムフリーの材料、例えばタングステンやモリブデンで形成されている。その芯１１は陰極１における特に放電ランプの放電空間側の前端、即ち、陰極１の尖端がシース１２から突出して配置されている。芯１１の前端１１１は円錐状に形成され、シース１２から突き出て延びている。

芯１１はシース１２および陰極１の長手軸線Ａ（図２参照）に対して同軸的に配置されている。また、芯１１は（ｙ方向において）シース１２より短い長さを有している。

シース１２は長手方向に貫通する孔１２１を有し、この孔１２１はシース１２の前方部位において直径ｄ１を有し、後方部位において直径ｄ１より大きな直径ｄ２を有している。

孔１２１における直径ｄ１から直径ｄ２への移行部１２１ａは、この実施例において、段階づけて段差を形成している。

図１から理解できるように、芯１１は孔１２１における小直径ｄ１の部分部位の（ｙ方向）全長にわたって延びている。芯１１は後端に台座１１２を有し、この台座１１２は直径ｄ３を有している。この実施例において、その台座直径ｄ３は孔１２１における直径ｄ１より大きく、直径ｄ２より小さい。

芯１１はその台座１１２が孔１２１における大直径ｄ２の前方部位の中に位置するように配置されている。これによって、台座１１２は移行部１２１ａに対する芯１１のストッパとして用いられる。好適には、台座１１２はこれが移行部１２１ａにおけるシース１２の内壁にぴったり接するように形成されている。

また、孔１２１における大直径ｄ２の前方部位の中に電極支持体３が延び、芯１１、特にその台座１１２が電極支持体３に直に接している。

芯１１はシース１２にろう付けされあるいはシース１２に圧着される。ろう付けするために、孔１２１の範囲において芯１１の外周面とシース１２の内周面との間にろう材が入れられる。圧着するために芯１１とシース１２との間に金属箔が設けられる。同じようにして、電極支持体３とシース１２とのろう付けあるいは圧着が行われる。

従って、シース１２は長手軸線Ａに対して同軸的な異なった直径ｄ１，ｄ２の段付き孔を有している。

図２にシース１２が断面図で示されている。このシース１２はその放電空間側の前端に円錐状部位１２ａを有している。この円錐状部位１２ａに続いて円筒状部位１２ｂが形成されている。

移行部１２１ａは長手軸線Ａの方向に見て円筒状部位１２ｂに形成されている。この実施例において、孔１２１における小直径ｄ１の部分部位は、孔１２１における大直径ｄ２の部分部位より長い（ｙ方向）長さを有している。また明らかに理解できるように、移行部１２１ａに小直径ｄ１から大直径ｄ２への拡張部が段階づけて段差を形成し、その移行段はシース１２の下向きに斜めに延びる傾斜壁によって形成されている。

図３に芯１１が断面図で示されている。その円錐状部位の前端１１１は平らにされ、ないしは平らに形成されている。また明らかに理解できるように、芯１１の中央部位１１３から台座１１２への移行部も同様に段階づけて段差を形成している。

図４に図１の実施形態による陰極１を有する高圧放電ランプ１が概略的に示されている。

陽極２も示され、陰極１は保持棒ないし電極支持体３に取り付けられ、陽極２は保持棒ないし電極支持体４に取り付けられている。これらの電極支持体３，４はそれぞれ他の取付け要素５，６、例えば水晶棒につながっている。高圧放電ランプ１の上述した構成要素は石英ガラスから成る放電管７の中に配置され、特に陽極２および陰極１は楕円状に形成された放電バルブ７１の中に配置されている。電極支持体３，４は、放電管７の管状端ないしバルブネック内に真空密に溶着されたモリブデン箔（図示せず）に接続されている。また、高圧放電ランプ１は両口金８，９を有している。

Ｉ 放電ランプ
１ 陰極（電極）
１１ （電極）芯
１２ シース
１１２ 台座
１２１ 孔
１２１ａ 移行部
ｄ１ 孔の小直径
ｄ２ 孔の大直径
ｄ３ 台座直径

Claims (10)

1. 芯（１１）とこの芯（１１）を少なくとも部分的に取り囲むシース（１２）とを備えた放電ランプ（Ｉ）の電極であって、
   シース（１２）が、長手方向（Ａ）に貫通する孔（１２１）を有し、この孔（１２１）が第１部分部位に第１直径（ｄ１）を有し、第２部分部位に第２直径（ｄ２）を有し、
   孔（１２１）における第１直径（ｄ１）から第２直径（ｄ２）への移行部（１２１ａ）が段差を形成し、
   シース（１２）内の孔（１２１）が放電空間側の端部において、放電空間とは反対側の端部より小さな直径（ｄ１）を有し、
   芯（１１）が台座（１１２）を有し、この台座（１１２）がシース（１２）内に配置され、孔（１２１）の両直径（ｄ１，ｄ２）の小さい方の直径より大きな直径（ｄ３）を有し、
   台座（１１２）が孔（１２１）における両直径（ｄ１，ｄ２）間の移行部（１２１ａ）に当接し、孔（１２１）における大きな直径（ｄ２）の部分部位の中に位置していることを特徴とする放電ランプの電極。
2. 芯（１１）が孔（１２１）における第１直径（ｄ１）の部分部位の全長にわたって延びていることを特徴とする請求項１に記載の電極。
3. シース（１２）がトリウムフリーの材料で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電極。
4. 芯（１１）が、トリウムをドープされた材料で形成されていることを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載の電極。
5. 孔（１２１）における大直径（ｄ２）の部分部位の中に電極支持体（３）が延びていることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の電極。
6. 芯（１１）、特にその台座（１１２）が電極支持体（３）に突き当てられ支持されていることを特徴とする請求項５に記載の電極。
7. 電極支持体（３）がシース（１２）にろう付けあるいは圧着されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の電極。
8. 芯（１１）がシース（１２）にろう付けあるいは圧着されていることを特徴とする請求項１ないし７の１つに記載の電極。
9. 前記電極は陰極であることを特徴とする請求項１ないし８の１つに記載の電極。
10. 請求項１ないし９の１つに記載の電極を備えていることを特徴とする高圧放電ランプ。
    
    

Images