JPS62241253A

JPS62241253A - 放電灯

Info

Publication number: JPS62241253A
Application number: JP8107086A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Onishi; 大西　安夫; Kazuo Nakamura; 和男中村; Koji Tagawa; 幸治田川; Masaki Yoshioka; 正樹吉岡; Michiko Okazaki; 岡崎　みち子
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1986-04-10
Filing date: 1986-04-10
Publication date: 1987-10-21
Anticipated expiration: 2011-12-11
Also published as: JP2561898B2

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〕この発明は、交流電源で点灯される水銀灯、直流電源で
点灯される閃光放電灯等の放電灯に係り、特に放電灯の
電極に関するものである。

〔従来の技術〕

水銀、Ｘｅガス、Ａ　ｒガス等の単体又は混合ガスを石
英ガラス製容器内に封入して放電させ、その光を利用す
る放電灯は、照明用、計測器用等に広く用いられている
。

これ等の放電灯は、石英ガラス製容器内に、水銀、Ｘｅ
ガス、Ａｒガス等を封入し、陽電極と陰電極とを対向配
置し、両電極間にアーク放電を行わせるものである。こ
こで電極には、点灯中に消耗が小さいものを用いないと
、短期間で管壁が黒化して放電灯の有効寿命を短縮する
ばかりでなく、電極先端の形状が変形して放電が不安定
なものとなる。

そこで、点灯中の消耗が小さい電極として、電流を供給
しかつ放熱のために用いられる電極本体の先端に、電子
放射の良好な焼結体を埋め込んだもの等が既に知られて
いる（特公昭３６−２０９９４号公報）。

この電極本体としては、モリブデン、タングステン、タ
ンタル、ニオブ等の高融点金属が用いられる。また、焼
結体としては、電子放射の良好なエミッター粉末と、タ
ングステン、ニッケル、モリブデン等の高融点金属粉末
とを、所定比で混合し、所定形状にプレス成型後、焼成
したものが用いられる。このエミッターとしては、アル
カリ土類金属（Ｓｒ、ＢａＸＣａ等）若しくはその酸化
物、酸化トリづム、あるいはアルカリ土類金属酸化物と
他の金属（Ａ石、Ｚｒ％　Ｂｅ、’ｒｈ等）酸化物との
複合酸化物等が用いられる。

第３図は、従来の放電灯用電極の一例を示す図である。

この図において、３１は電極本体、３２は焼結体である
。電極本体３１は、モリブデン、タングステン、タンタ
ル等の高融点金属からなり、その先端に焼結体３２がア
ーク発生部として露頭状に埋め込まれている。焼結体３
２には、電子放射の良好なエミッター粉末を高融点金属
粉末に混入添加後、圧縮、焼成等の工程を経て作成され
たものを用いる。このようにして形成された電極を交流
用放電灯に使用する場合には、陰陽両極に用い、直流用
放電灯に使用する場合には、陰極のみに用いればよい。

このような電極を用いた場合、電子放射の良好なアーク
発生部を電極本体の先端部の小部分に埋め込んだので、
この小部分にアークを拘束し、安定した放電を行い、放
電灯の有効寿命を増大することが可能となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

と５ころで、以上に述べた従来の放電灯用電極は、消費
電力がＩＫＷ〜５ＫＷ、電流がＩＯＡ〜１００Ａ程度の
大電力用のシヨートア−り型の放電灯に適した構造のも
ので、消費電力がＩＫＷ以下、電流がＩＯＡ以下の数百
Ｗ程度の放電灯には適したものではない。また、第３図
に示したような従来の電極では、焼結体を切削加工する
場合に、焼結体がスツボ扶けたり、欠けを生じたり等、
製造歩留りが悪い。さらにまた、焼結体と電極本体との
密着性、密接性を確保しにくい欠点がある。密着性等に
欠ける場合には、電極本体と焼結体との間の隙間に残存
する空気が多くなる。従って、放電灯生産における排気
工程作業に長時間を要することになる。また、場合によ
っては排気工程中に、加熱された焼結体が残存空気によ
って酸化されることもある。

この発明は、こうした問題点に鑑みて、特に小電力用放
電灯に適し、焼結体の切削加工において、焼結体がスツ
ボ抜けたり、欠けを生じたりすることが少なく、また、
焼結体と電極本体との密着性、密接性を良好に保持でき
、かつ長寿命で安定した動作を行う電極を提供すること
を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するために、この発明では、接続部と基
体部と筒部とが一体に成形された展延性に富む高融点金
属からなる電極本体の筒部内に、この筒部の内径以上の
大きさの外径を有し、筒部底面に対向する面が相似形状
の焼結体を圧入してなる電極を用いる。

〔作　用〕

このようにすると、筒部に焼結体を圧入することにより
、焼結体を切削加工する場合に、スツボ抜けたり、欠け
を生じたりすることが少なくなる。

また、筒部底面と焼結体の対向する面とが相似形状をし
ているので、焼結体と電極本体との密着性、密接性を良
好に保持することができる。さらにまた、焼結体が電極
本体の筒部に密着していることにより、電極のアーク放
出部分の動作温度を所定の値に設定することが容易にな
り、しかも電子放射の良好なアーク発生部を電極本体の
先端部の小部分に埋め込んだので、この小部分にアーク
を拘束することができ、安定した放電を行い、放電灯の
有効寿命を増大することが可能となる。

〔実施例〕

以下、図面に基すいて、この発明の詳細な説明する。第
１図（イ）は、この発明による放電灯用電極の電極本体
を示す図、第１図（ロ）はこの電極本体内に圧入する焼
結体を示す図である。この図において、１は電極本体、
１ａは接続部、１ｂは基体部、ＩＣは筒部、２は焼結体
、２ａは焼結体に設けられた空気抜き用溝である。

電極本体１は、接続部１ａと基体部１ｂと筒部１ｃとか
ら構成され、高融点でかつ展延性に富むＩｖｆＯＸＴ　
ａ　％　Ｎ　ｂ等の金属により作成する。

接続部１ａは、後に説明する真空気密兼電流供給用のモ
リブデン箔を溶接等により接続する部分で、モリブデン
箔を溶接等しやすいように平坦に削り落としである。

筒部１Ｃについては、焼結体２を圧入固定するための機
械的強度、あるいは加工強度等を考慮して、その肉厚Ｔ
を決定する。基体部］ｂの直径を２５咽としたときの設
計例を紹介する゛と、Ｔは０．０５喘〜０５爺程度、よ
り望ましくは、０．１叫〜０．３咽が適当である。この
肉厚Ｔの下限は、機械加工時における限界であると共に
、焼結体２を圧入する際の変形を考慮して得られたもの
である。

また、肉厚Ｔの上限は、肉厚Ｔを大きくすると焼結体２
の圧入が困難になるのと、径が小さくなると焼結体２の
全体の体積も小さくなるが、放電灯の動作中に電子放射
性物質を焼結体２先端部分に補給維持するために一定量
の焼結体２が必要であること等を考慮して決めたもので
ある。

電極本体１の筒部］Ｃの底面Ｄ１と焼結体２の対向する
面Ｄ２との間の密着性、密接性を良くするために、面Ｄ
１　と面Ｄ２とは相似形状に選ぶ。

もし、面Ｄ１と面Ｄ２との間に隙間を生ずると、この隙
間に空気が残存し、放電灯の排気工程作業に長時間を要
することＫなる。また、場合によっては、排気工程中、
加熱された焼結体２が隙間から発生したガスによって酸
化されることもある。

なお、面Ｄ１と面Ｄ２とは、平面に限定されることはな
く、円錐面や球面等でもよいことは言うまでもない。

また、筒部ＩＣの内径ｒ１と焼結体２の外径ｒ２との関
係については、筒部ＩＣに焼結体２を圧入する際に筒部
ＩＣが伸びすぎて割れることもしくは焼結体２の破損が
ないこと等を考慮して、１≦ｒ２／ｒ、（１，１に選ぶ
と良い。つまり少し焼結体を太めにすることである。

次に、焼結体２について説明する。第１図（ロ）の右図
に示されるように、焼結体２には空気抜き用溝２ａが設
けられており、筒部ＩＣに焼結体２を圧入する工程で、
筒部ＩＣ内に気体を閉込めないようにする役目を果たす
。従って、真空中で圧入する場合には、この溝２ａは不
必要となる。

また、焼結体２は、電子放射の良好なエミッター粉末を
高融点金属粉末に混入添加後、圧縮焼成等の工程を経て
作成されたものを用いる。もしくは、高融点金属粉末を
、ポーラスな状態に焼結させておいて、後にその空孔に
エミッターを含浸せしめたものでも良い。

エミッターとしては、アルカリ土類金属（Ｓｒ。

Ｂ　ａ　％　Ｃａ等）若しくはその酸化物、あるいはア
ルカリ土類金属酸化物と他の金属（Ａｆｆｌ、Ｚｒ１Ｂ
ｅ、Ｔｈ等）酸化物との複合酸化物等が用いられる。そ
の使用温度は大体以下のとおりである。

アルカリ土類金属系・・・・・・７００〜８００℃複合
酸化物糸・・・・・・・・・・・・・・・８００〜１３
００℃また、高融点金属粉末としては、タングステン、
ニッケル、モリブデン等が用いられる。この実施例では
、エミッターとして酸化バリウムと酸化トリウムとの複
合酸化物（トリウム酸バリウム）ヲ用い、高融点金属粉
末にタングステンを用いる。

これらの粉末から焼結体を作成するには、２〜１０μの
タングステン粉末に酸化バリウム粉末と酸化トリウム粉
末を２重ｆｔ％程度混合してなる粉末をプレス用金型に
入れて押パンチを用いて所定の形状にプレス成形後、金
型から取出して、真空中もしくは不活性ガス中で焼成す
る。

このようにして作成した焼結体２を電極本体１の筒部Ｉ
Ｃに圧入した後、円錐状に切削加工する。

円錐の拡き角を小さくすれば、焼結体先端近傍の温度は
高温に設定できるし、拡き角を大きくすれば温度は低く
設定できるので、この焼結体の加工形状で、焼結体の必
要な温度設計は調節できる。

そして、筒部ＩＣに焼結体２を圧入してなる電極の筒部
ＩＣを保持して切削加工しても焼結体２がスッポ抜けた
り、欠けを生じたりすることがない。

第２図は、この発明による電極を陰極に組込んでなる放
電灯を示す図である。この図において、１は陰極側の電
極本体、２は焼結体、３Ｎ及び３Ｐはモリブデン箔、４
Ｎ及び４Ｐは外部リード、５は陽極側の電極本体、５Ｐ
は内部リード、６は石英ガラス製の発光管、７Ｎ及び７
Ｐは接着剤、８Ｎ及び８Ｐは金属ベースである。ここで
、Ｎ及びＰは、それぞれ陰極側及び陽極側を意味する。

この実施例の放電灯では、箔シール方式をとつている。

即ち、モリブデン箔３Ｎ、３Ｐとガラスとを密着させる
ことにより、気密を達成している。

また、陰極側における電極本体１とモリブデン箔３Ｎと
の結合は、接続部］ａによって行われる。

この接続部１ａは、モリブデン箔３Ｎが溶接もしくはろ
う接し易いように平坦に成型加工されている。この放電
灯は直流電源で動作され、電流値５八〜］、ＯＡ、電圧
値１５Ｖ〜２５ｖ１消費電力で１００Ｗ〜３００Ｗで使
用され、焼結体の温度が先端近傍で１２００℃になるよ
うな電極の体積、表面積になるように寸法形状を決める
と、初期光量を１とした時、２５％減光するのに４．０
００時間かかる。

つまり、初期光量維持率７５％を使用寿命とすると、４
−０００時間の使用寿命を有する放電灯と言える。電極
本体の形状は、大略、直径微開の丸棒状を想定すれば良
い。そして筒部の肉厚も０．２〜０．３論程度、電極本
体全長は２０〜３０閣程度である。

この実施例では陰極側にのみこの発明による電極を用い
ているが交流電源で点灯される場合は、両極ともこの電
極を用いることも可能である。その他、焼結体と電極本
体の材料、形状等について、この実施例に限定されるも
のでなく、様々の態様があることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、この発明によれば、接
続部と基体部と筒部とが一体に成形された展延性に富む
高融点金属からなる電極本体の筒部内に、この筒部の内
径以上の大きさの外径を有し、筒部底面に対向する面が
相似形状の焼結体を圧入してなる電極を用いることによ
り、焼結体の切削加工において、焼結体がスツボ抜けた
り、欠けを生じたりすることが少なく、また焼結体と電
極本体との密着性、密接性を良好に保持でき、したがっ
て長寿命で安定した動作を行う電極を得ることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）は、この発明による放電灯用電極の一実施
例における電極本体の断面図、第１図（ロ）は同焼結体
を示す図で、左図は断面図、右図は左側面図、第２図は
この発明による放電灯の一実施例を示す図、第３図は従
来の放電灯用電極の一例を示す図である。図中、１：電極本体　　　１ａ：接続部１ｂ：基体部　
　　ＩＣ：筒　部２：焼結体

Claims

【特許請求の範囲】

（１）接続部と基本部と筒部とが一体に成形された展延
性に富む高融点金属からなる電極本体の筒部内に、この
筒部の内径以上の大きさの外径を有し、筒部底面に対向
する面が相似形状の焼結体を圧入してなる電極を具備す
る放電灯。
（２）筒部の厚さを０．０５〜０．５ｍｍにすることを
特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の放電灯。