JP6048909B2

JP6048909B2 - Short arc type discharge lamp

Info

Publication number: JP6048909B2
Application number: JP2012194690A
Authority: JP
Inventors: 幸治田川; 有本　智良; 智良有本; 正典杉原; 安田　幸夫; 幸夫安田; 洋好北野
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2032-09-05
Also published as: JP2014053075A; WO2014038423A1

Description

この発明は、ショートアーク型放電ランプに関するものであり、特に、陰極に電子放射を良好にするためのエミッター物質を含有するショートアーク型放電ランプに係わるものである。 The present invention relates to a short arc type discharge lamp, and more particularly to a short arc type discharge lamp containing an emitter material for improving electron emission at a cathode.

一般に、水銀を封入したショートアーク型放電ランプにおいては、入力電力で例えば５００Ｗ以上の高負荷の放電ランプの陰極には、電子放射を容易にするためにエミッター物質が添加されている。例えば、特開２０１２−１５００８号公報（特許文献１）には、エミッター物質として酸化トリウムを含有する放電ランプ用の陰極が開示されている。
しかしながら、トリウムは放射性物質として法的規制の対象であり、その管理や取り扱いに慎重な配慮が必要であって、そのためにトリウムに代わる代替物質が要望されている。 In general, in a short arc type discharge lamp in which mercury is enclosed, an emitter material is added to the cathode of a high load discharge lamp having an input power of, for example, 500 W or more in order to facilitate electron emission. For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2012-15008 (Patent Document 1) discloses a cathode for a discharge lamp containing thorium oxide as an emitter substance.
However, thorium is subject to legal regulations as a radioactive substance, and careful management is required for its management and handling. Therefore, an alternative substance to replace thorium is desired.

そのトリウムに代わる代替物質として、希土類元素及びその化合物を用いるものが提案されている。希土類元素は、仕事関数（一般的に、物質表面から外方へ電子が飛び出す際に必要なエネルギー量を指す）が低く電子放射に優れた物質であり、トリウムの代替物質として期待されている。
特開２００６−２８６２３６号公報（特許文献２）には、陰極の材料であるタングステンにエミッター物質として付加的に酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）を含有させたショートアーク型放電ランプが開示されている。 As an alternative to the thorium, materials using rare earth elements and their compounds have been proposed. Rare earth elements are materials that have a low work function (generally indicating the amount of energy required when electrons are emitted from the material surface to the outside) and are excellent in electron emission, and are expected as substitutes for thorium.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-286236 (Patent Document 2) discloses a short arc discharge lamp in which tungsten, which is a cathode material, additionally contains lanthanum oxide (La ₂ O ₃ ) as an emitter substance. .

しかしながら、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）のような軽希土類酸化物は、酸化トリウム（ＴｈＯ_２）より蒸気圧が高いために比較的蒸発しやすい。そのため、陰極に含有させるエミッター物質として酸化トリウムに代えて軽希土類酸化物を用いた場合、当該軽希土類酸化物が過度に蒸発してしまい、早期に枯渇してしまうという事態が発生する。このエミッター物質の枯渇により、陰極における電子放射機能が失われてしまい、フリッカーが生じてしまってランプ寿命が短くなるという問題がある。 However, light rare earth oxides such as lanthanum oxide (La ₂ O ₃ ) have a higher vapor pressure than thorium oxide (ThO ₂ ) and thus are relatively easily evaporated. Therefore, when a light rare earth oxide is used instead of thorium oxide as an emitter material to be contained in the cathode, the light rare earth oxide is excessively evaporated and depleted early. Due to the depletion of the emitter material, there is a problem that the electron emission function at the cathode is lost, flickering occurs, and the lamp life is shortened.

特開２０１２−１５００８号公報JP 2012-15008 A 特開２００６−２８６２３６号公報JP 2006-286236 A

この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、発光管の内部に、陰極と陽極とが対向配置されたショートアーク型放電ランプにおいて、陰極にエミッター物質として軽希土類酸化物を添加しても、当該エミッター物質の早期の枯渇を防止して、電子放出機能を長時間維持し、ランプのフリッカー寿命の長期化を図るようにした構造を提供しようとするものである。 In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention provides a short arc type discharge lamp in which a cathode and an anode are arranged opposite to each other inside an arc tube, and a light rare earth oxide is added to the cathode as an emitter material. An object of the present invention is to provide a structure in which the emitter material is prevented from being depleted early, the electron emission function is maintained for a long time, and the flicker life of the lamp is extended.

上記課題を解決するために、この発明では、前記陰極が、本体部とその先端側に接合された先端部とからなり、前記本体部は、エミッター物質として軽希土類酸化物を添加したタングステンからなり、前記先端部は、エミッター物質を含まないタングステンからなることを特徴とする。
また、前記軽希土類酸化物は、前記本体部の先端側の一部に添加されていることを特徴とする。
また、前記陰極には、前記先端部の先端面から前記本体部にまで延びるエミッター供給開口が設けられていることを特徴とする。
また、前記先端部は、４Ｎ以上の純タングステン材料からなることを特徴とする。
また、前記先端部には、タングステン粒子の粗大化抑制物質としてジルコニウム、カリウム、レニウム、ハフニウムの１種もしくは2種以上が添加されていることを特徴とする。
また、前記先端部には、エミッター蒸発抑制材として、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、ホウ素（Ｂ）、レニウム（Ｒｅ）の１種もしくは2種以上が添加されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, in the present invention, the cathode is composed of a main body part and a front end part joined to the front end side, and the main body part is made of tungsten to which a light rare earth oxide is added as an emitter material. The tip portion is made of tungsten containing no emitter material.
The light rare earth oxide is added to a part of the tip side of the main body.
Further, the cathode is provided with an emitter supply opening extending from the tip surface of the tip part to the main body part.
The tip is made of a pure tungsten material of 4N or more.
In addition, one or more of zirconium, potassium, rhenium, and hafnium is added to the tip as a tungsten particle coarsening inhibitor.
In addition, one or more of zirconia (ZrO ₂ ), tantalum oxide (Ta ₂ O ₅ ), boron (B), and rhenium (Re) is added to the tip as an emitter evaporation inhibitor. It is characterized by that.

本発明によれば、エミッター物質として軽希土類酸化物が添加された本体部の先端に、エミッター物質を含まないタングステンからなる先端部が接合されているので、放電ランプを点灯した際に、本体部が放電アークに直接曝されることがなく、当該本体部に添加された軽希土類酸化物がアークによって過熱されることを抑制し、本体部から軽希土類酸化物が過度に蒸発してエミッター物質が早期に枯渇してしまうことを防止できるものである。
また、陰極には先端部の先端面から前記本体部にまで延びるエミッター供給開口が設けられたことにより、本体部から陰極先端に適切にエミッター物質が供給されて的確な電子放射機能が担保される。 According to the present invention, when the discharge lamp is turned on, when the discharge lamp is turned on, the main body portion is joined to the front end of the main body portion to which light rare earth oxide is added as the emitter material. Is not directly exposed to the discharge arc, and the light rare earth oxide added to the main body is prevented from being overheated by the arc, and the light rare earth oxide is excessively evaporated from the main body to It is possible to prevent exhaustion at an early stage.
Further, since the cathode is provided with an emitter supply opening extending from the front end surface of the front end portion to the main body portion, the emitter material is appropriately supplied from the main body portion to the front end of the cathode to ensure an accurate electron emission function. .

本発明に係る陰極構造を有するショートアーク型放電ランプの全体図。1 is an overall view of a short arc type discharge lamp having a cathode structure according to the present invention. 本発明の一実施例を表す陰極構造図。The cathode structure figure showing one example of the present invention. 他の実施例を表す陰極構造図。The cathode structure figure showing another Example. 更に他の実施例を表す陰極構造図。The cathode structure figure showing other examples.

図１はこの発明の陰極構造を有するショートアーク型放電ランプの全体構造を示し、ショートアーク型放電ランプ１は発光管２の内部に陰極３と陽極４とが対向配置されている。
図２に示されるように、陰極３は、本体部３１と、その先端に接合された先端部３２とからなる。前記本体部３１はタングステンからなり、エミッター物質として酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）などの軽希土類酸化物が添加されている。
先端部３２は、前記本体部３１の先端、即ち、陽極４と対向する面に固相接合などの手段により接合されている。当該先端部３２は、エミッター物質が含まれないタングステン、好適には、４Ｎ以上の純タングステンからなる。
上記構成のショートアーク型放電ランプにおいては、陰極３の先端部３２のタングステン材料内部に形成された結晶粒界が本体部からのエミッター物質の供給経路として機能し、ランプを点灯した際には、陰極３の本体部３１に含まれるエミッター物質（軽希土類酸化物）は、この先端部３２の結晶粒界を経て、当該先端部３２の先端から放電アーク領域側に供給されていく。
このとき、タングステンからなる先端部３２があるために、本体部３１が直接放電アークに曝されることがないので、該本体部３１内の軽希土類酸化物が異常に過熱されることがなく、過度の蒸発が抑えられて早期の枯渇を招くことがない。 FIG. 1 shows the overall structure of a short arc type discharge lamp having a cathode structure according to the present invention. In a short arc type discharge lamp 1, a cathode 3 and an anode 4 are disposed inside an arc tube 2 so as to face each other.
As shown in FIG. 2, the cathode 3 includes a main body portion 31 and a distal end portion 32 joined to the distal end thereof. The main body 31 is made of tungsten, and a light rare earth oxide such as lanthanum oxide (La ₂ O ₃ ) is added as an emitter material.
The distal end portion 32 is joined to the distal end of the main body portion 31, that is, the surface facing the anode 4 by means such as solid phase joining. The tip 32 is made of tungsten containing no emitter material, preferably 4N or more pure tungsten.
In the short arc type discharge lamp having the above configuration, the crystal grain boundary formed in the tungsten material at the tip 32 of the cathode 3 functions as a supply path for the emitter substance from the main body, and when the lamp is turned on, The emitter material (light rare earth oxide) contained in the main body 31 of the cathode 3 is supplied to the discharge arc region side from the tip of the tip 32 through the crystal grain boundary of the tip 32.
At this time, since the main body portion 31 is not directly exposed to the discharge arc because of the tip portion 32 made of tungsten, the light rare earth oxide in the main body portion 31 is not abnormally overheated, Excessive evaporation is suppressed and premature depletion does not occur.

ところで、放電アークに直接曝される陰極３の先端部３２は非常に高温となり、その高温化で先端部３２のタングステン粒子は粗大化されやすく、その結晶粒界は減少してゆく。この結晶粒界が減少すると、本体部３１に含有されるエミッター物質の先端側への移動が抑制されてしまい、十分な電子放射機能がもたらされない。
そこで、先端部３２のタングステン（Ｗ）の粗大化を防ぐために、例えば、カリウム（Ｋ）をドープすることが有効である。
こうすることによって、タングステン粒子の粗大化が防がれて、先端部３２中に多くの結晶粒界を維持させることができ、エミッター物質の供給経路を維持させることが可能となる。これにより、陰極先端へのエミッター物質の安定的な供給が可能となり、より安定的な放電を維持することができる。
上記のほかに、タングステン粒子の粗大化を抑制する物質として、ジルコニウム（Ｚｒ）、レニウム（Ｒｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）などを先端部３２に含有させることが有効である。 By the way, the tip portion 32 of the cathode 3 directly exposed to the discharge arc becomes very high temperature, and the tungsten particles at the tip portion 32 are easily coarsened due to the high temperature, and the crystal grain boundaries decrease. When this crystal grain boundary decreases, the movement of the emitter substance contained in the main body 31 to the tip side is suppressed, and a sufficient electron emission function is not provided.
Therefore, for example, doping with potassium (K) is effective to prevent the tungsten (W) from becoming coarse at the tip 32.
By doing so, the coarsening of the tungsten particles is prevented, so that many crystal grain boundaries can be maintained in the tip portion 32, and the supply path of the emitter material can be maintained. As a result, the emitter material can be stably supplied to the cathode tip, and more stable discharge can be maintained.
In addition to the above, it is effective that the tip 32 contains zirconium (Zr), rhenium (Re), hafnium (Hf), or the like as a substance that suppresses the coarsening of the tungsten particles.

また、４Ｎ以上の純タングステンが形成されている陰極３の先端部３２には、エミッター蒸発抑制材として、ジルコニア（ＺｒＯ_２）や酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、ホウ素（Ｂ）、レニウム（Ｒｅ）などを含有させることが好ましい。
これらエミッター蒸発抑制材は、その近傍に付着したエミッター物質内の電子を引き寄せる作用があり、エミッター物質の離脱を抑える作用がある。そのため、陰極３の先端部３２に上記エミッター蒸発抑制材を含有させることにより、先端部３２に形成される結晶粒界（エミッター供給経路）においてエミッターの蒸発を比較的抑えることができるものである。 Further, the tip 32 of the cathode 3 on which pure tungsten of 4N or more is formed has zirconia (ZrO ₂ ), tantalum oxide (Ta ₂ O ₅ ), boron (B), rhenium (Re) as an emitter evaporation suppression material. Etc.) are preferably contained.
These emitter evaporation suppression materials have an action of attracting electrons in the emitter material attached in the vicinity thereof, and an action of suppressing the release of the emitter material. Therefore, by including the emitter evaporation suppressing material in the tip portion 32 of the cathode 3, the evaporation of the emitter can be relatively suppressed in the crystal grain boundary (emitter supply path) formed in the tip portion 32.

図３に他の実施例が示されていて、この実施例では、陰極の先端に開口するエミッター供給開口５が穿設されている。即ち、陰極３の先端部３２の先端面３２ａに開口し、本体部３１にまで延びるエミッター供給開口５が形成されている。
こうすることで、本体部３１内のエミッター物質（軽希土類酸化物）を、上記供給開口５を経て的確に陰極先端にまで供給することができ、安定した放電が維持される。
なお、上記エミッター供給開口５は、他に特段の事情がない限り、本体部３１の中腹以上にまで穿設することが好ましく、エミッター物質の供給経路を長くすることができて、本体部３１内に含まれるエミッター物質を満遍なく先端側に移送することができ、より安定的な放電を維持することができる。 FIG. 3 shows another embodiment. In this embodiment, an emitter supply opening 5 opened at the tip of the cathode is formed. That is, an emitter supply opening 5 is formed that opens to the tip surface 32 a of the tip 32 of the cathode 3 and extends to the main body 31.
By doing so, the emitter material (light rare earth oxide) in the main body 31 can be accurately supplied to the tip of the cathode through the supply opening 5, and stable discharge is maintained.
It should be noted that the emitter supply opening 5 is preferably drilled beyond the middle of the main body 31 unless there are special circumstances, so that the emitter substance supply path can be lengthened. Thus, the emitter material contained in can be uniformly transferred to the tip side, and more stable discharge can be maintained.

本発明における陰極３の本体部３１にエミッター物質として添加される軽希土類酸化物としては、Ｌａ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２（Ｃｅ_２Ｏ_３）、Ｐｒ_６Ｏ_１７、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｓｍ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３などが挙げられる。
また、本体部３１には、上記軽希土類酸化物のほかに、エミッター蒸発抑制材として、ジルコニア（ＺｒＯ_２）や酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、ホウ素（Ｂ）、レニウム（Ｒｅ）などが添加される。これにより、本体部３１内の軽希土類酸化物の過度の蒸発が適宜に抑制される。 Examples of the light rare earth oxide added as the emitter material to the main body 31 of the cathode 3 in the present invention include La ₂ O ₃ , CeO ₂ (Ce ₂ O ₃ ), Pr ₆ O ₁₇ , Nd ₂ O ₃ , and Sm ₂ O. ₃ , Gd ₂ O _{3 and the} like.
In addition to the light rare earth oxide, zirconia (ZrO ₂ ), tantalum oxide (Ta ₂ O ₅ ), boron (B), rhenium (Re), etc. are added to the main body 31 as an emitter evaporation inhibitor. Is done. Thereby, excessive vaporization of the light rare earth oxide in the main-body part 31 is suppressed suitably.

以上の実施例では、本体部３１の全体にエミッター物質を添加したものを示したが、その一部に添加するものであってもよい。
図４にその実施例が示されていて、全体がタングステンからなる本体部３１の先端側の一部３１ａにエミッター物質（軽希土類酸化物）が添加されている。この例では、先端部３２に開口するエミッター供給開口５が設けられているが、該供給開口５は、本体部３１のエミッター物質添加部分３１ａの領域に形成されている。
このエミッター物質を含有させる領域を、本体部３１の全体にするか、先端側の一部にするか、更には、一部にする場合にどの程度の領域にするかは、放電ランプの形態、入力電力、電極形状やサイズなどによって適宜に決定される。 In the above embodiment, the emitter body is added to the entire main body 31. However, it may be added to a part thereof.
FIG. 4 shows an embodiment thereof, in which an emitter material (light rare earth oxide) is added to a part 31a on the front end side of the main body 31 made entirely of tungsten. In this example, the emitter supply opening 5 that opens to the tip end portion 32 is provided. The supply opening 5 is formed in the region of the emitter substance addition portion 31 a of the main body portion 31.
Whether the region containing the emitter substance is the entire main body 31 or a part on the tip side, and how much the region is to be a part of the main body 31 depends on the form of the discharge lamp, It is determined appropriately depending on input power, electrode shape, size, and the like.

上記陰極の具体的な数値例を挙げると以下の通りである。
＜陰極＞
先端部の厚さ：１〜３ｍｍ
先端部の材料：４Ｎタングステン、ＺｒＯ_２（１％）―Ｗ、Ｋ−Ｗ、
Ｒｅ（３％）−Ｗ等
本体部の材料：Ｌａ_２Ｏ_３（２．５％）−ＺｒＯ_２（０．１％）−Ｗ
エミッター物質：Ｌａ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２（Ｃｅ_２Ｏ_３）、Ｐｒ_６Ｏ_１７、Ｎｄ_２Ｏ_３、
Ｓｍ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３などの希土類酸化物
エミッター供給開口の深さ：３〜１０ｍｍ Specific numerical examples of the cathode are as follows.
<Cathode>
Tip thickness: 1-3mm
Tip material: 4N tungsten, ZrO ₂ (1%)-W, K-W,
Re (3%)-W, etc. Material of main body: La ₂ O ₃ (2.5%)-ZrO ₂ (0.1%)-W
Emitter materials: La ₂ O ₃ , CeO ₂ (Ce ₂ O ₃ ), Pr ₆ O ₁₇ , Nd ₂ O ₃ ,
Rare earth oxide such as Sm ₂ O ₃ , Gd ₂ O ₃ Emitter supply opening depth: 3-10 mm

以下のランプを作製して本発明の効果を実証すべく実験を行った。
＜実施例１＞
本発明の図２に示される態様であって、エミッター物質として軽希土類酸化物が添加された本体部３１の先端に、エミッター物質を含まないタングステンからなる先端部３２を設け、該先端部３２にエミッター蒸発抑制材としてＺｒＯ_２が含有されている例。
１ｋＷショートアークランプ（トリアレス陰極）
陰極寸法：外径φ８ｍｍ、先端角４０度、先端径φ０．６ｍｍ
先端部の材料：ＺｒＯ_２（１％）−W
先端部の厚さ：１ｍｍ
本体部の材料：Ｌａ_２Ｏ_３（２．５％）−ＺｒＯ_２（０．１％）−Ｗ
＜実施例２＞
本発明の図３に示される態様であって、エミッター物質として軽希土類酸化物が添加された本体部３１の先端に、エミッター物質を含まないタングステンからなる先端部３２を設け、該先端部３２にエミッター供給開口５を形成した例。
１ｋＷショートアークランプ（トリアレス陰極）
陰極寸法：外径φ８ｍｍ、先端角４０度、先端径φ０．６ｍｍ
先端部の材料：４Ｎタングステン
先端部の厚さ：１ｍｍ
本体部の材料：Ｌａ_２Ｏ_３（２．５％）−ＺｒＯ_２（０．１％）−Ｗ
エミッター供給開口：φ０．２ｍｍ、深さ７ｍｍ Experiments were conducted to produce the following lamps and demonstrate the effects of the present invention.
<Example 1>
In the embodiment shown in FIG. 2 of the present invention, a tip portion 32 made of tungsten not containing an emitter material is provided at the tip of a main body portion 31 to which light rare earth oxide is added as an emitter material. An example in which ZrO ₂ is contained as an emitter evaporation inhibitor.
1kW short arc lamp (triares cathode)
Cathode dimensions: outer diameter φ8mm, tip angle 40 degrees, tip diameter φ0.6mm
Tip material: ZrO ₂ (1%)-W
Tip thickness: 1mm
Material of main body: La ₂ O ₃ (2.5%)-ZrO ₂ (0.1%)-W
<Example 2>
In the embodiment shown in FIG. 3 of the present invention, a tip portion 32 made of tungsten not containing an emitter material is provided at the tip of a main body portion 31 to which light rare earth oxide is added as an emitter material. An example in which an emitter supply opening 5 is formed.
1kW short arc lamp (triares cathode)
Cathode dimensions: outer diameter φ8mm, tip angle 40 degrees, tip diameter φ0.6mm
Tip material: 4N tungsten Tip thickness: 1mm
Material of main body: La ₂ O ₃ (2.5%)-ZrO ₂ (0.1%)-W
Emitter supply opening: φ0.2mm, depth 7mm

＜比較例１＞
エミッター物質として軽希土類酸化物が添加された陰極３であって、本発明の先端部を有しない例。
１ｋＷショートアークランプ（トリアレス陰極）
陰極寸法：外径φ８ｍｍ、先端角４０度、先端径φ０．６ｍｍ
陰極材料：Ｌａ_２Ｏ_３（２．５％）−ＺｒＯ_２（０．１％）−Ｗ
＜比較例２＞
エミッター物質として酸化トリウムが添加された従来陰極３。
１ｋＷショートアークランプ（トリア陰極）
陰極寸法：外径φ８ｍｍ、先端角４０度、先端径φ０．６ｍｍ
陰極材料：ＴｈＯ_２（２％）−Ｗ <Comparative Example 1>
An example of a cathode 3 to which light rare earth oxide is added as an emitter material and does not have the tip of the present invention.
1kW short arc lamp (triares cathode)
Cathode dimensions: outer diameter φ8mm, tip angle 40 degrees, tip diameter φ0.6mm
Cathode material: La ₂ O ₃ (2.5%)-ZrO ₂ (0.1%)-W
<Comparative example 2>
Conventional cathode 3 to which thorium oxide is added as an emitter material.
1kW short arc lamp (Tria cathode)
Cathode dimensions: outer diameter φ8mm, tip angle 40 degrees, tip diameter φ0.6mm
Cathode material: ThO ₂ (2%)-W

以上の各ランプを、Ａｒ雰囲気下（１ａｔｍ）で、ランプ電流を７２Ａとして放電を３０分間行い、電圧変動率｛（Ｖｍａｘ.−Ｖｍｉｎ.）／Ｖａｖｅ.｝を求めて、各ランプの放電の安定性を評価した。
なお、電圧値は、ランプ点灯から、放電が安定する２０分後の電圧値を測定対象とした。その結果が以下の通りである。

比較例１（従来のトリアレス陰極ランプ）は、比較例２（トリア陰極ランプ）よりも電圧変動率が高くなった。これは比較例１のエミッター物質に用いた軽希土類が早期に枯渇してしまい、安定な放電が困難になったためと考察される。
これに対して、実施例１（本発明のトリアレス陰極ランプ）および実施例２（本発明のトリアレス陰極ランプで、陰極先端にエミッター開口を設けたもの）は、同じトリアレス陰極ランプである比較例１よりも電圧変動率が小さく保たれており、更には、トリア陰極ランプである比較例２よりも小さい。これは、実施例１の特異な構成により、エミッター物質である軽希土類酸化物の枯渇が抑制され、長期にわたって安定な放電が可能になったためと推察される。
なお、実施例１が実施例２よりも電圧変動率が低くなっているが、これは、先端部にエミッター蒸発抑制材としてＺｒＯ_２を添加したためである。 Each of the above lamps was discharged in an Ar atmosphere (1 atm) with a lamp current of 72 A for 30 minutes, and the voltage fluctuation rate {(Vmax.−Vmin.) / Vave.} Was obtained to stabilize the discharge of each lamp. Sex was evaluated.
In addition, the voltage value measured 20 minutes after discharge became stable from the lamp lighting. The results are as follows.

Comparative Example 1 (conventional triares cathode lamp) had a higher voltage fluctuation rate than Comparative Example 2 (tria cathode lamp). It is considered that this is because the light rare earth used for the emitter material of Comparative Example 1 was depleted at an early stage, making stable discharge difficult.
In contrast, Example 1 (the triares cathode lamp of the present invention) and Example 2 (the triares cathode lamp of the present invention, in which an emitter opening is provided at the cathode tip), are comparative examples 1 that are the same triares cathode lamp. The voltage fluctuation rate is kept smaller than that of Comparative Example 2 which is a tria cathode lamp. This is presumably because the light emission of the light rare earth oxide as the emitter material was suppressed by the unique configuration of Example 1, and stable discharge was possible over a long period of time.
In addition, although the voltage fluctuation rate of Example 1 is lower than Example 2, this is because ZrO ₂ was added to the tip as an emitter evaporation suppression material.

以上説明したように、本発明においては、陰極にエミッター物質として軽希土類酸化物を添加してなるショートアーク型放電ランプにいて、前記陰極が、本体部とその先端側に接合された先端部とからなり、前記本体部は、エミッター物質として軽希土類酸化物を添加したタングステンからなり、前記先端部は、エミッター物質を含まないタングステンからなる構成としたことにより、エミッター物質である軽希土類酸化物を含有する本体部が放電アークに直接曝されることがなく、本体部に含まれる軽希土類酸化物が過度に蒸発して早期に枯渇してしまうことを防止できて、安定的な放電が維持されるものである。 As described above, in the present invention, in a short arc type discharge lamp in which a light rare earth oxide is added as an emitter material to a cathode, the cathode is connected to a main body portion and a tip portion joined to the tip side thereof. The main body portion is made of tungsten to which light rare earth oxide is added as an emitter material, and the tip portion is made of tungsten that does not contain an emitter material. The contained main body is not directly exposed to the discharge arc, the light rare earth oxide contained in the main body can be prevented from excessively evaporating and depleted at an early stage, and stable discharge is maintained. Is.

１ショートアーク型放電ランプ
２発光管
３陰極
３１本体部
３１ａエミッター添加部分
３２先端部
３２ａ先端面
４陽極
５エミッター供給開口

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Short arc type discharge lamp 2 Arc tube 3 Cathode 31 Main part 31a Emitter addition part 32 Tip part 32a Tip surface 4 Anode 5 Emitter supply opening

Claims

In the short arc type discharge lamp in which the cathode and the anode are arranged opposite to each other inside the arc tube,
The cathode comprises a main body part and a tip part joined to the tip side thereof,
The main body portion is made of tungsten to which light rare earth oxide is added as an emitter material over at least a part of the tip side, and a side surface of the portion made of tungsten to which the light rare earth oxide is added is exposed to the discharge space. And
The tip portion is made of tungsten containing no emitter material, and is a short arc type discharge lamp.

2. The short arc discharge lamp according to claim 1, wherein the light rare earth oxide is added to a part of the front end side of the main body.

The short arc type discharge lamp according to claim 1 or 2, wherein the cathode is provided with an emitter supply opening extending from a tip surface of the tip part to the main body part.

4. The short arc type discharge lamp according to claim 1, wherein the tip portion is made of a pure tungsten material of 4N or more.

5. The short according to claim 1, wherein at least one of zirconium, potassium, rhenium, and hafnium is added to the tip as a coarsening inhibitor of tungsten particles. Arc type discharge lamp.

One or more of zirconia (ZrO ₂ ), tantalum oxide (Ta ₂ O ₅ ), boron (B), and rhenium (Re) is added to the tip as an emitter evaporation inhibitor. The short arc type discharge lamp according to any one of claims 1 to 5.