JPH02189852A

JPH02189852A - 放電灯用電極およびその製造方法

Info

Publication number: JPH02189852A
Application number: JP776189A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Onishi; 大西　安夫; Koji Tagawa; 幸治田川
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1989-01-18
Filing date: 1989-01-18
Publication date: 1990-07-25
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: JP2732452B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、放電灯用電極およびその製造方法に関する。

〔技術の背景〕

高圧キセノンランプまたは高圧水銀ランプ等の高圧放電
灯は、一般に、発光管内において陽極と陰極とが対向配
置されて構成されている。

斯かる高圧放電灯を構成する陰極としては、従来、トリ
エーテッドタングステンよりなる陰極が知られている。

この陰極は、仕事関数が約２．６０　Ｖ程度であるため
、動作温度は約２０００℃に設定される。すなわち、動
作温度が高すぎるとトリウム原子の蒸発が著しくなり、
動作温度が低すぎるとトリアの分解、拡散が十分に行わ
れず、いずれの場合にも満足な動作を示さなくなるから
である。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、トリニーテンドタングステンよりなる陰極は上
記のように動作温度が概して高いので、以下の問題があ
る。

（１）高圧放電灯を点滅を繰返して使用する場合におい
ては、約３００回の点滅により陰極の先端が単結晶化し
てドリアの拡散性が悪化し、その結果使用に耐えないも
のとなる。

（２）高圧放電灯を連続点灯して使用する場合において
は、約１０００〜２０００時間の連続点灯により上記（
１〕と同様にドリアの拡散性が悪化し、その結果使用に
耐えないものとなる。

（３）陰極の先端の消耗が著しく、そのため電極間距離
が次第に拡大して輝点の位置が変位する。その結果、高
圧放電灯を光学系に組込んで使用する場合には輝点の位
置が光学系の焦点から早期に変位して支障を生ずる。

本考案は以」−の如き事情に基づいてなされたものであ
って、その目的は、使用寿命の長い放電灯用電極および
その製造方法を提供することにある〔課題を解決するた
めの手段〕上記目的を達成するため、請求項１の発明は、電極基体
と、この電極基体の先端に固定された電極部とを備えて
なり、前記電極部は、バリウム系のエミッター物質を低
濃度で含有しかつ先端がコーン状で空洞部を有する外殻
と、この外殻の空洞部に嵌合装着された、バリウム系の
エミッター物質を高濃度で含有するエミッター補給源よ
りなる内殻とを有し、前記外殻および内殻が同時に焼結
処理されて両者が連結固定されたことを特徴とする請求項２の発明は、バリウム系のエミッター物質と高融
点金属の粉末との混合物をプレス成形して先端がコーン
状の有底筒状の未焼結外殻を形成する工程と、バリウム
系のエミッター物質と高融点金属の粉末との混合物をプ
レス成形してエミッター補給源よりなる未焼結内殻を形
成する工程と、前記未焼結外殻に前記未焼結内殻を嵌合
装着した状態で両者を同時に焼結処理して一体的に連結
固定して電極部を形成する工程とを含むことを特徴とす
る。

〔作用〕

請求項１の発明によれば、電極部を構成する外殻がバリ
ウム系のエミッター物質を低濃度で含有するので、仕事
関数が約１．５〜１．８Ｖ程度に低下し、従って、動作
温度を１０００℃程度にまで低くすることができ、電極
部の早期消耗を抑制することができる。しかも、外殻の
空洞部に嵌合装着された内殻がバリウム系のエミッター
物質を高濃度で含有するエミッター補給源よりなるので
、当該エミッター物質が外殻に徐々に拡散してそのコー
ン状の先端に良好に補給され、エミッター物質の機能が
長期間にわたり安定に発揮される。しかも、外殻および
内殻が同時に焼結処理されて両者が連結固定されている
ので、電極部の熱伝導が阻害されることがなく、電極部
の過熱を十分に防止することができる。

請求項２の発明によれば、未焼結外殻に未焼結内殻を嵌
合した状態で両者を同時に焼結処理して一体的に連結固
定して電極部を形成するので、外殻と内殻との結合が強
固となる。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

〔実施例〕

（実施例１）本実施例においては放電灯用電極について説明する。

本実施例の放電灯用電極は、第１図に示すように、電極
基体１０と、この電極基体１０の先端に固定された電極
部２０とを備え、電極部２０は、バリウム系のエミッタ
ー物質を低濃度で含有しかつ先端３１がコーン状で内部
に空洞部３２を有する外殻３０と、この外殻３０の空洞
部３２に嵌合装着された、バリウム系のエミッター物質
を高濃度で含有するエミッター補給源よりなる内殻４０
とを有し、外殻３０および内殻４０が同時に焼結処理さ
れて両者が連結固定されてなる。

電極基体１０において、１１は電極部２０を固定するた
めの筒部、１２は円柱状の胴部、１３は金属箔との溶接
部である。電極基体１０は例えばモリブデン、タンタル
等の高融点金属よりなり、電極部２０は筒部１１に嵌合
されて例えばカシメ等により挟圧された状態で電極基体
１０に固定されている。

外殻３０は例えばタングステンを主体としこれにバリウ
ム系のエミッター物質を低濃度で含有してなり、その濃
度は例えば５〜２０重量％程度が好ましい。この濃度が
過大のときはエミッター物質の蒸発が過剰となって早期
に黒化現象が発生ずる。

一方、この濃度が過小のときはエミッター物質による機
能が不十分となり、点灯不良となる。

外殻３０の空洞部３２に嵌合装着された、バリウム系の
エミッター物質を高濃度で含有するエミッター補給源よ
りなる内殻４０において、バリウム系のエミッター物質
の濃度は、例えば３０〜７０重量％程度が好ましい。そ
の他の併用物質としては、タングステン、タンクル、ジ
ルコニウム、チタン、マク不ソウム、ニンケル等の単体
の混合物からなる還元剤を挙げることができる。

バリウム系のエミッター物質としては、３ａ△１１Ｂａ、ＩＭｙ　（Ｍ　；　Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ
、Ｎｉ　）等を用いることができる。

以上の構成の放電灯用電極において、さらに好ましい条
件について説明する。

（１）コーン状の先端３１の角度αが５０〜１２０°で
あることが好ましい。なお、この角度αは、軸Ｐに沿っ
た切断面における角度である。このような特定のコーン
状であることにより、輝度の高い輝点を形成することが
できるうえ、先端の消耗を抑制することができる。

（２）空洞部３２の輪郭がいわばテーパー状であって、
最大径をｄｌ、最小径をｄ２とするとき、以下の関係を
満足することが好ましい。

ｄ　Ｉ（ｍｍ）　−ｄ　２　（ｍｍ）　＋　（０，２ｍ
ｍ　〜０．０５ｍｍ）このようなテーパー状とすること
により、外殻３０を容易にプレス成形することができる
。

（３）空洞部３２の最大径ｄ１　と、外殻３０の外径り
とが、以下の関係を満足することが好ましい。

０．３Ｄ＜ｄ、＜０．８Ｄ斯かる条件を満足することにより、外殻３０の機械的強
度を高めることができ、かつ、エミッター物質の充填量
の増大を図ることができる。なお、ｄｌが０．８Ｄを超
えるときには、外殻３０に内殻４０を連結する時に、あ
るいは焼結完了時に熱膨張の差により外殻３０が壊れや
すい。一方、ｄｌが０３Ｄ未満のききには、エミッター
物質の充填量が不足しやすい。

（４）外殻３０の長さしと、空洞部３２の長さβとが、
以下の関係を満足することが好ましい。

（１，／１０）Ｄ＜Ｌ−１！＜Ｄ斯かる条件を満足することにより、コーン状の先端３１
の早期変形を防止する効果を高め、内殻４０からのエミ
ッター物質の補給を長時間にわたり安定化できる効果を
高必ることができる。なお、Ｌβの値がＤを超えるとき
には、内殻４０からのエミッター物質の補給が悪化しゃ
すいう一方、ＬｌＯ値が（１／１０）　Ｄ未満のときに
は、コーン状の先端３１が早期に変形しやすい。

（５）空洞部３２の人口の内面３２Ａを滑らかな曲面状
とすることが好ましい。すなわち、空洞部３２に内殻４
０をスムーズに進入させることができる。

本実施例によれば、電極部２０を構成する外殻３０がバ
リウム系のエミッター物質を低濃度で含有するので、仕
事関数が約１．５〜１．８ｖ程度に低下し、従って、動
作温度を１０００℃程度にまで低くすることができ、電
極部２０の早期消耗を抑制することができる。しかも、
外殻３０の空洞部３２にバリウム系のエミッター物質を
高濃度で含有するエミッター補給源よりなる内殻４０が
嵌合装着されたうえ、外殻３０および内殻４０が同時に
焼結処理されて連結固定されているので、幽該エミッタ
ー物質が外殻３０に徐々に拡散してそのコーン状の先端
３１に良好に補給され、エミッター物質の機能が長期間
にわたり安定に発揮されるとともに、熱伝導が十分とな
って電極部２０の過熱を有効に防止することができる。

このように、先端３１の消耗が抑制されるため、輝点の
位置が長期間にわたり安定に維持され、光学系と組合せ
て用いる場合に、長期間にわたり安定に使用でき、また
、エミッター物質の機能が長期間にわたり安定に発揮さ
れるため、放電灯用電極の使用寿命が格段に向上する。

実際に、上記放電灯用電極を用いて構成した高圧放電灯
を点滅を繰返して使用する場合においては、約１０．０
００回の点滅使用にも十分に耐えつるものであった。ま
た、連続点灯して使用する場合においては、約７．００
０時間の連続点灯使用にも十分に耐えろるものであった
。

第２図は本実施例の放電灯用電極を用いて構成された放
電灯の一例を示し、６１はガラス製発光管、６２は本実
施例の電極と同一構成の陰極、６３は陽極、６４は陰極
側口金、６５は陽極側口金、６６は陰極リード、６７は
陽極リードである。

（実施例２）本実施例においては、放電灯用電極の製造方法について
説明する。

本実施例においては、バリウム系のエミッター物質と高
融点金属の粉末との混合物をプレス成形して、第３図に
示すように、有底筒状の未焼結外殻３５を形成する。

方、バリウム系のエミッター物質と高融点金属の粉末と
の混合物をプレス成形して、第４図に示すように、エミ
ッター補給源よりなる未焼結内殻４５を形成し、そして
、未焼結外殻３５に未焼結内殻４５を嵌合装着した状態
で両者を同時に焼結処理して一体的に連結固定する。

そして、この焼結体の先端側（第４図において破線で示
す）を切削加工してコーン状の先端３１を形成して、電
極部２０を形成する。

このようにして形成した電極部２０を、電極基体１０の
先端に形成した筒部１１に嵌合し、次いて、筒部１１を
例えばかしめて電極部２０を挟圧して固定し、もって第
１図に示した構成の放電灯用電極を製造する。

本実施例の製造方法によれば、未焼結外殻３５に未焼結
内殻４５を嵌合装着した状態で両者を同時に焼結処理し
て一体的に連結固定して、電極部２０を形成するので、
外殻３０と内殻４０との連結が十分となり、エミッター
補給源からのエミッター物質の補給が円滑となるうえ、
熱伝導がよくて電極部２０の過熱を有効に防止すること
ができ、信頼性の高い放電灯用電極を製造することがで
きる。

〔発明の効果〕

請求項１の発明によれば、動作温度を低くできるため電
極の消耗を抑制でき、しかもエミッター補給源によりエ
ミッターが絶えず補給され、これらの結果、放電灯用電
極の使用寿命が格段に向上する。そして、熱伝導がよい
ので電極部の過熱を招来しない。

請求項２の発明によれば、未焼結外殻３５に未焼結内殻
４５を嵌合装着した状態で両者を同時に焼結処理して一
体的に連結固定して、電極部を形成するので、外殻と内
殻との連結が十分となり、エミッター補給源からのエミ
ッター物質の補給が円滑となるうえ、熱伝導がよくて電
極部の過熱を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例、第２図は放電灯の一例を示
す説明図、第３図は外殻を示す説明図、第４図は夕１殻
の空洞部にエミッター補給源が充填された状態を示す説
明図である。１０・・・電極基体　　　　　１１・筒部１２・・胴部
　　　　　　　１３・・溶接部２０・・・電極部　　　
　　　３０・・・外殻３１・・・先端　　　　　　　３
２・・・空洞部３５・・・未焼結外殻　　　　４０・・
内殻４５・・・未焼結内殻　　　　６１・・・ガラス製
発光管６２・・・陰極　　　　　　　６３・・・陽極６
４．６５・・・口金　　　　　６６、６７・・リード２
１−３図／十４図／

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電極基体と、この電極基体の先端に固定された電
極部とを備えてなり、前記電極部は、バリウム系のエミッター物質を低濃度で
含有しかつ先端がコーン状で空洞部を有する外殻と、こ
の外殻の空洞部に嵌合装着された、バリウム系のエミッ
ター物質を高濃度で含有するエミッター補給源よりなる
内殻とを有し、前記外殻および内殻が同時に焼結処理されて両者が連結
固定されたことを特徴とする放電灯用電極。
（２）バリウム系のエミッター物質と高融点金属の粉末
との混合物をプレス成形して先端がコーン状の有底筒状
の未焼結外殻を形成する工程と、バリウム系のエミッタ
ー物質と高融点金属の粉末との混合物をプレス成形して
エミッター補給源よりなる未焼結内殻を形成する工程と
、前記未焼結外殻に前記未焼結内殻を嵌合装着した状態
で両者を同時に焼結処理して一体的に連結固定して電極
部を形成する工程とを含むことを特徴とする放電灯用電
極の製造方法。