TWI500069B - Discharge lamp - Google Patents

Description

放電燈

本發明是關於在發光管內配置電極的放電燈，特別是關於用於短弧(short arc)型放電燈等的高輝度放電燈(HID燈)的電極的表面構造。

在短弧型放電燈中，是使陰極、陽極對向配置於石英玻璃製的放電管，藉由從陰極向陽極放出電子而發生電弧放電，而放電發光。作為電極材料者，為了防止點燈過程中的電極熔融，一般使用高熔點的鎢(W)。

另外，用於高輝度放電燈的陰極的情況，為了提高電子釋出能力而高輝度發光，是使用已摻雜動作溫度相對較低的電子放射性物質(電子釋放材料)之氧化釷(ThO₂ )的鎢陰極(通稱釷鎢陰極)(例如請參考專利文獻1、2)。

在電弧放電期間，藉由電子釋放而使陰極前端部及陽極前端部的溫度上升。一旦溫度上升至電極材料的熔點附近，陰極前端部、陽極前端部會熔融、蒸發，而損耗電極。蒸發的金屬會附著在放電管內壁，藉此使發光管內壁黑化。也就是金屬的附著會招致透光率的下降，而降低燈的光輸出。還有，一旦發光管內壁黑化黑化的部分會呈現局部性的高溫，而在發光管累積熱應變，而會有燈破裂的情況。

釷鎢陰極的情況，藉由還原作用釷在電極表面形成單原子層，但是從氧化釷分離的氧會與陽極前端部的鎢結合，這會使陽極前端部的熔點下降，而損耗電極。為了防止這樣的電極損耗，例如在釷鎢陰極成形後，藉由真空加熱處理，在陰極表面附近形成不含氧化釷層(脫釷層)(請參考專利文獻3)。

抑或是藉由在發光管內表面塗覆透明的多晶體之氧化鋁(Al₂ O₃ )，可以防止發光管的黑化(請參考專利文獻4、5)。氧化鋁的化學上、物理上的安定性優於放電管材料的石英玻璃，不會與點燈過程中從電極釋放的金屬、離子等的帶電粒子、化合物等反應，而防止發光管的黑化現象。

【先行技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】特開昭57-9044號公報

【專利文獻2】特開2003-22780號公報

【專利文獻3】特開2003-257365號公報

【專利文獻4】特開昭61-294752號公報

【專利文獻5】特開2002-157974號公報

在陰極表面附近形成脫釷層這類的特殊金屬層的步驟，是繁雜的作業步驟，而使燈的生產效率低落。另外，在電弧放電過程中，若未在陰極表面形成適度的釷層，會招致放電管的黑化現象、或是輝度下降。例如一旦由於電子釋出而在陰極表面再結晶的釷過多，藉由電極溫度的上升使釷蒸發而附著於放電管。相反地若釷過少，則無法提升陰極的電子釋出能力。

另一方面，在放電管內面塗覆氧化鋁等的步驟也是繁雜的作業步驟，使生產效率惡化。另外，即使是塗覆，由於加熱成形的放電管本身就含熱，由於熱能的影響而未滿足足夠的塗覆性能，使透光率低落。

本發明的放電燈，是不需要繁雜的作業步驟而可以防止放電容器的黑化的放電燈，其包含：一放電容器；以及一陽極與一陰極，在該放電容器內對向配置。例如短弧型放電燈等輸出高輝度的光線的放電燈，其電極處在高溫狀態。但是亦可適用於電弧型放電燈以外的放電燈的電極。放電容器由透光的石英玻璃等構成即可，電極由鎢等的金屬材料構成即可。另外，可使陽極含鉀。

在本發明中，至少在陽極表面形成有微小的凹凸。例如施以表面處理而可以形成微小的凹凸。在此處的微小的凹凸，例如可以是無光澤的粗糙狀態(如梨子一般粒狀粗糙表面狀態)，指的是數十微米尺度的凹凸。作為表面處理者，可藉由珠粒噴擊、濕式噴擊、噴砂法(sand blast)等的噴擊處理進行表面最後潤飾。或者藉由機械性的最後潤飾、雷射加工、放電加工等的表面處理以外的方法，形成微細凹凸(數百微米尺度的凹凸)，也就是亦可使表面粗化。黑化抑制體嵌入這些微小的凹凸，而容易附著於陽極表面。

而在本發明中，防止放電容器黑化的物質(以下稱為「黑化抑制體」)是散佈、附著於形成有微小的凹凸的陽極表面。在此處，「黑化抑制體」是指不與放電容器的組成材料(例如石英玻璃)反應(不產生黑化現象)、即使附著於放電容器內表面仍使透光率儘量不下降的粒狀物質、組成物。另外，「散佈」，是指在表面上零散地(均一地分散的狀態下)分佈，例如與黑化抑制體無暇地覆蓋陽極表面的狀態不同。黑化抑制體例如是藉由如粒狀、粉末般的微小塊狀物的集合體所構成，其大小並未受限。陽極表面的微小凹凸的程度(尺寸)，亦可因應黑化抑制體的尺寸而決定。

若藉由弧放電使陽極溫度上升，附著於陽極表面的黑化抑制體會熔融、蒸發。由於陽極表面粗糙，黑化抑制體容易蒸發。藉由在放電容器產生的熱對流，蒸發的黑化抑制體會與放電容器內表面接觸，成為固體而附著。由於黑化抑制體散佈於陽極表面，其從陽極表面隨機蒸發，藉由熱對流而附著於放電容器。如此一來在本發明中，藉由製造燈後的點燈動作，如塗膜般的保護處理是隨著點燈動作的流逝而對放電容器內表面進行。

鎢、釷等成為電極材料的金屬，一旦電極受到加熱就熔融、蒸發，一旦附著在放電容器內，則引起放電容器內表面的黑化現象。特別是短弧型放電燈的情況，陰極、陽極前端部會成為2000℃附近的高溫，金屬電極容易蒸發。

然而，在本發明中，當製造燈後點燈起動，預先附著於陽極表面的黑化抑制體則蒸發而附著於放電容器。附著於放電容器內表面的黑化抑制體，由於不會與放電容器反應、透光率不會下降，使放電容器不會黑化。

另一方面，若黑化抑制體附著於放電容器內表面，從鎢等的電極蒸發的電極材料的金屬、或是水銀等的為了發光而封入放電管內的金屬不會與玻璃反應。也就是阻止招致黑化的金屬附著於放電容器。其結果，即使長時間使用燈，黑化現象仍不會進展，燈以穩定的照度持續點燈。

從製造燈的步驟直到開始點燈，作為不使黑化抑制體剝離而確實地固定在陽極表面的方法者，較好為施以表面處理。由於藉由表面處理使陽極表面變粗糙，黑化抑制體會強力附著於陽極表面，在電極加熱處理等的製造燈的步驟的過程中，黑化抑制體不會從陽極表面剝離，直到製造後初次點亮燈之前，黑化抑制體是堅固地固定在陽極表面。

特別是為了以簡易的方法確實地附著黑化抑制體，可施以噴擊處理，使黑化抑制體衝擊陽極表面。藉由以高壓縮將黑化抑制體噴射至陽極表面，在陽極表面形成凹凸狀態(如梨子一般粒狀粗糙表面狀態)；另一方面，撞擊的黑化抑制體的一部分，是一面使陽極表面沉陷、一面撞擊固定於該陽極表面。由於是噴擊處理，黑化抑制體是以散佈的狀態附著於陽極表面。

另外，藉由將黑化抑制體附著於微細溝槽的凹部，則防止黑化抑制體從陽極表面突出，而即使在真空排氣處理等的製造燈的步驟的真空排氣處理之下，即使在發光管內產生氣流，黑化抑制體仍不會剝離。

一旦鎢等的電極金屬蒸發，蒸發的金屬會在放電容器內浮游。為了從開始點燈開始，儘量使黑化抑制體早一點蒸發而附著於放電容器內表面，最好使用比陽極的電極材料的金屬還先蒸發的黑化抑制體。

另外，水銀封入放電容器的情況，石英等的放電容器會與水銀或氧化汞反應。若水銀進入放電容器的組成材料內，對發光有貢獻的水銀量會減少，而照度會低落。為了防止上述情形，較好為：與放電容器的組成材料(石英玻璃等)比較，不與金屬或金屬化合物起化學反應的黑化抑制體。

作為黑化抑制體者，可使用金屬黑化抑制體、或是金屬氧化物等的金屬化合物黑化抑制體。例如較好為使用對石英玻璃不會反應的氧化鋁。氧化鋁是物理上、化學上穩定的多晶體，例如可使用透明氧化鋁。

為了在燈啟動後儘快熔融、蒸發黑化抑制體的目的，針對附著黑化抑制體的陽極表面區域，可決定黑化抑制體最有效率地熔融、蒸發的區域。

另一方面，在以陽極為上方、將電極配置在鉛直方向的形式設置放電燈的情況，陽極表面的溫度分佈成為特有物。也就是由於來自陰極的電子釋出，陽極前端部成為非常高溫的狀態，而與接近陰極側的電極前端部相比，在電極支持支持棒那一側的陽極端面的溫度較低。另外，在放電管內沿著陽極外周面(側面)產生對流。

因此，藉由使黑化抑制體沿著陽極的外周面(側面)附著，可使黑化抑制體較快熔融而附著於放電管內表面。亦可沿著周圍方向局部性地附著，亦可使黑化抑制體附著於整個周圍方向的前表面。例如由錐狀前端部與柱狀軀幹部構成陽極的情況，將黑化抑制體附著於上述軀幹部的外周面即可。特別是可根據分析點燈過程中的陽極溫度分佈，判定沿著電極軸方向的黑化抑制體最容易蒸發的區域，可將黑化抑制體集中地附著於此最容易蒸發的區域。

為了將氧化鋁確實地附著於陽極表面，較好為(例如沿著周圍方向)形成供黑化抑制體嵌入的微細溝槽(例如微米尺度的溝槽)。藉由黑化抑制體嵌入這樣的微細溝槽，則容易附著於陽極表面。另外若黑化抑制體蒸發，微細溝槽則作為散熱構造的功能。例如，可根據陽極的溫度分佈，在最適合的區域形成微細溝槽。

為了增加黑化抑制體的附著量，較好為在陽極的外周面中，沿著周圍方向形成剖面波狀(起皺狀)溝槽。此溝槽是尺寸遠大於上述微細溝槽的溝槽(例如毫米尺度)，而在陽極表面形成傾斜面。其結果，藉由表面處理可使更多的黑化抑制體附著。例如，考慮溫度分佈，在最適合的區域形成剖面波狀溝槽。

若形成陽極表面的微細凹凸，在製造燈的步驟中容易發生凸部的剝離，另外塵埃等的異物容易附著於陽極表面。為了防止這種情形，可在陽極設置外徑小於陽極外徑的縮徑部，並使上述黑化抑制體附著於上述縮徑部表面。在陽極表面，特別是在外周面形成微細溝槽、剖面波狀溝槽的情況亦是有效。

另一方面，為了使蒸發的黑化抑制體隨著放電管內的對流迅速地附著於放電管內表面之容易發生黑化的區域，可在陽極的電極支持棒那一側後端面形成凹部。由於從鉛直上方向下方(陰極側)沿著電極支持棒下降的氣流會撞擊於凹部而成為上升氣流，沿著陽極的外周面(側面)的上升氣流可以重點式地將黑化抑制體運送到放電管內表面之容易發生黑化現象的區域。因此，可以抑制起因於黑化的放電容器的應變。例如，沿著周圍方向形成相對較大的溝槽。

本發明的放電燈的製造方法，其特徵在於：藉由噴擊處理將黑化抑制體投射在陽極表面，而使上述黑化抑制體散佈、附著於上述陽極表面；以及在上述黑化抑制體的熔點以下的溫度，對陽極進行用以移除不純物的加熱處理。

根據本發明，可以不伴隨繁雜的作業步驟而防止放電容器的黑化。另外，可以抑制起因於黑化的放電容器的熱應變的累積，而可以防止放電容器的破損。

【用以實施發明的最佳形態】

以下，參照圖式而針對本發明的實施形態作說明。

第1圖是第一實施形態的短弧型放電燈的概略性的剖面圖。

短弧型放電燈10是具有透明的石英玻璃製的發光管12，在發光管12內，陰極20、陽極30以既定間隔對向配置。在發光管12的兩側石英製的封裝管13A、13B則與發光管12相連設置而一體性地形成。在發光管12內的放電空間S中，封入有水銀以及氬氣等的稀有氣體。

在封裝管13A、13B的內部，配置有支持陰極20、陽極30的導電性的電極支持棒17A、17B。電極支持棒17A、17B是分別經由金屬箔16A、16B，而與導電性的導引棒15A、15B連接。封裝管13A、13B的兩端是被金屬蓋19A、19B塞住的同時，與設於內部的氣體管21、氣體棒(未圖示)熔接，藉此而封裝發光管12。

導引棒15A、15B是連接於外部的電源部(未圖示)，經由導引棒15A、15B將電力供應至陰極20、陽極30。一旦在陰極20、陽極30之間施加電壓，在陰極20、陽極30的電極間發生電弧放電，而朝向發光管12的外部放射光線。在此處，是將放電燈10配置為使陰極20、陽極30沿著鉛直方向並排。

第2圖是從陽極的側面那一側看過來的放大平面圖。

陽極30是在鎢電極含有0.002%的鉀的電極，而由與電極支持棒17B連結的圓柱狀軀幹部30B、以及從軀幹部30B朝向陰極20形成錐狀的前端部30A所構成。在點燈過程中，從陰極前端部釋放電子，而在陰極20、陽極30之間發生電弧放電。

在外徑為固定的軀幹部30B的外周面(側面)30C中，透明多晶體之氧化鋁26(Al₂ O₃ )是散佈、附著於附著區域R內。附著區域R是沿著電極軸X方向具有既定的寬度，而被決定為橫跨全體周圍方向的區域。另外，附著區域R的寬度是可以考慮點燈過程中的沿著電極軸X之陽極表面溫度分佈而決定，但亦可決定為至少含有成為高溫的前端部那一側的陽極表面。

氧化鋁26是物理性、化學性安定的結晶體，不會與石英玻璃製的發光管12反應。氧化鋁26是藉由對陽極30的陽極處理而附著於陽極30。在本實施形態中，是進行噴擊處理作為表面處理；具體而言，是進行以高壓將氧化鋁噴射於陽極30的珠粒噴擊(shot blast)。作珠粒噴擊時，將既定範圍的粒徑(105μm~125μm)的氧化鋁粉末，朝向外周面30C的附著區域30R以高壓噴射。

陽極30的外周面30C的附著區域R，以氧化鋁打擊的 結果，形成為如梨子一般粒狀粗糙表面狀、凹凸狀，也就是成為具有微小的凹凸的粗糙表面。另外，撞擊於外周面30C的氧化鋁的一部份，則以沉陷於外周面30C的狀態扎入(陷入)，藉由自身的撞擊使外周面30C凹陷，並撞擊固定於外周面30C。

另外，珠粒噴擊之時，朝向外周面30C均一地噴射氧化鋁粉末。因此，附著的氧化鋁會分散、疏離地散佈在全體外周面30C。在進行表面處理的噴射裝置(未圖示)中，將噴射壓力設定為使氧化鋁撞擊在外周面30C後直接附著。

進行噴塗處理後，在真空氣氛下加熱陽極20。加熱處理是在低於氧化鋁的熔點的溫度下進行，避免氧化鋁的蒸發。例如在1600℃加熱陽極數分鐘至數十分鐘。藉此，在附著於陽極30的氧化鋁密切地固定於外周面30C的同時，除去在電極組裝時的步驟包含於電極的不純物。

一旦在製造燈後點燈起動燈，陽極30的溫度會到達氧化鋁的熔點附近(約2000℃)。其結果，氧化鋁26會熔融、蒸發。隨著點燈時間的流逝，氧化鋁26依次蒸發，最後幾乎所有附著於陽極30的氧化鋁會離開陽極30。蒸發的氧化鋁會藉由發光管12內的熱對流而附著於發光管12的內表面的既定區域中。此區域是藉由熱對流金屬相對容易附著的區域。

橫跨發光管12的全體內表面而附著的氧化鋁，是發揮與塗覆膜相同的功能。也就是在發光管12內蒸發、浮游的鎢、釷、或是因放電發光而產生的氧化汞、其他的不純物等，不會附著於發光管12的內表面之氧化鋁已附著的區域，而是附著於未附著氧化鋁的區域，或是繼續浮游。

如此一來，根據本實施形態，藉由珠粒噴擊將氧化鋁噴射於陽極30的外周面30C，而將氧化鋁26以散佈的狀態附著於側面30C。然後，在氧化鋁26的熔點以下對陽極30作真空加熱處理，移除不純物氣體。一旦將燈點燈起動，隨著陽極30的溫度上升，氧化鋁26則熔融、蒸發。然後，蒸發的氧化鋁則附著於發光管12的內表面。

鎢的熔點非常高，但是若陰極前端面、陽極前端面受到相當程度的加熱，鎢會蒸發。另外，封入於發光管內的水銀會與氧反應而生成氧化汞，氧化汞會附著於發光管的內表面。這樣的氧化汞、鎢的附著會使發光管的黑化惡化。

另一方面，氧化鋁為透明的多晶體，與發光管12的材料之石英玻璃相比，不會與鎢、水銀、或放電發光過程中產生的不純氣體、帶電粒子等反應，是穩定的物質。

在本實施形態中，在製造燈後點燈起動短時間後，氧化鋁就蒸發而附著於發光管12內表面。此氧化鋁的附著在時間上早於鎢的蒸發，另外與從陰極前端部的釷的蒸發為大致相同時期。其結果，附著於陽極側面030C的氧化鋁26為了防止黑化，而先行移動至發光管12的內表面上。

因此，即使鎢、氧化汞在發光管12內浮游，仍不會附著於發光管12，而可以全面性地防止鎢、氧化汞等附著於發光管內表面而使發光管黑化(透光率低落)。另外，由於在發光管12內產生熱對流，蒸發的氧化鋁會重點式地附著於發光管12的內表面之容易發生黑化現象的區域，防止發光管12發生黑化。

由於在燈之製造步驟中未實施塗覆作業而實現這樣的塗覆帶來的保護功能，就無必要在燈之製造步驟中特別設置繁雜的作業。還有，進行珠粒噴擊作為電極表面的最後潤飾，可與其結合而使氧化鋁附著，而無必要特別設置用來附著氧化鋁的步驟。

由於在陽極表面粗化並設置凹凸的狀態下，以扎入、陷入、或沉陷於表面的狀態使氧化鋁附著於表面，氧化鋁26確實地附著於陽極表面。因此，防止在燈點燈起動前的製造步驟中途的剝離。還有，氧化鋁是在陽極一體成形後，附著固定於陽極表面。也就是與混入陽極內部的情況比較，氧化鋁並未與陽極表面形成堅固的結合體，因此一旦電極溫度上升至氧化鋁熔點附近，氧化鋁容易自陽極表面蒸發。

在放電燈點燈過程中，陽極是配置在陰極上方，藉由放電空間內的熱對流，產生沿著陽極側面的上升流。在本實施形態中，由於氧化鋁附著於陽極側面，氧化鋁會早期蒸發，且藉由向電極軸上方的對流而迅速地在放電空間內移動，附著於發光管內。還有，由於氧化鋁的附著區域R是根據點燈過程中的陽極溫度分佈所決定，可確實地使氧化鋁蒸發。

在本實施形態中，使氧化鋁附著於在放電空間內容易隨著對流移動的陽極側面，但亦可使氧化鋁附著於上述以外的陽極表面部分。另外，亦可對陽極噴射氧化鋁以外的粉末、粉體。作為噴射粒者，是不會使發光管的透光率下降的具透明性的結晶體，只要是不會與石英玻璃等的發光管材料、或是鎢、水銀、放電氣體等在發光管內部對流的物質、化合物起化學反應之物理性、化學性安定的粒體(金屬粒、金屬氧化物等)皆可。

作為噴擊處理者，可進行噴砂法、濕式噴擊(液體搪光)、珠粒噴擊的任意方法。另外，亦可藉由噴擊以外的方法對陽極作表面加工處理。還有，亦可藉由表面加工處理以外的方法(例如將粒體強力加壓附著而從陽極表面進入內部等)而使粒體散佈、附著於陽極表面。

接下來，以第3圖針對第二實施形態的放電燈作說明。在第二實施形態中，是沿著陽極表面的周圍方向形成微細的溝槽。關於此外的構成，實質上是與第一實施形態相同。

第3圖是第二實施形態中的陽極表面的放大剖面圖。

在陽極130的表面130C中，藉由雷射加工、切削加工、放電加工等，沿著周圍方向形成微小間距(pitch)的溝槽130N(在此處稱為微細溝槽)，在軸向以既定寬度形成一連串的溝槽。

微細溝槽130N的凹部130G是被形成為楔形(銳角狀)，並以微米(μm)尺度的間距130J形成溝槽，而在噴擊處理時使氧化鋁嵌入凹部130G。形成微細溝槽130N的陽 極表面區域，是第一實施形態中所示的附著區域R的一部分或全體區域，特別是決定在點燈過程中氧化鋁容易蒸發的區域。

為了防止與微細溝槽130N交互出現的表面凸部130T剝離(缺損)而嵌於自身的凹部130G，微細溝槽130N的間距130J是定得相對較大。也就是凸部130T的寬度相當程度大於凹部130G的寬度。

藉由形成這樣的微細溝槽，藉由噴砂法處理會進一步更確實地附著於表面，在製造燈時亦是密切附著。另外，由於根據沿著電極軸方向的溫度分佈而在最有效地實現氧化鋁蒸發的區域形成微細溝槽130N，而使氧化鋁蒸發確實。還有，氧化鋁蒸發後，微細溝槽130N是發揮散熱鰭片的功能，可以防止電極的過熱。

另外，亦可藉由噴擊以外的處理使氧化鋁附著於微細溝槽。例如，亦可藉由將氧化鋁強力加壓附著於陽極表面而使粒體其附著。另外，亦可使氧化鋁附著區域更為集中在特定的區域。

接下來，以第4圖針對第三實施形態的放電燈作說明。在第三實施形態中，是沿著陽極表面形成波浪狀(剖面波狀)的溝槽。關於此外的構成，是與第一實施形態相同。

第4圖是第三實施形態中的陽極平面圖。

在陽極230的外周面230C中，波浪狀溝槽230W是形成於氧化鋁的附著區域R的一部分之區域W。波浪狀溝槽230W是沿著電極軸向形成一連串的鋸狀剖面波形的溝槽，而形成相當程度大於(可肉眼辨識)氧化鋁粒子的凹部。在此處，藉由切削加工等，以毫米(mm)尺度沿著外周面230C的周圍方向形成溝槽230W。

藉由沿著周圍方向形成波浪狀溝槽230W，而擴大陽極表面的面積。因此，在增加氧化鋁的附著量的同時，藉由從斜向施作噴砂法，而使氧化鋁的附著變得容易。

另外，與第二實施形態同樣，亦可藉由噴擊處理以外的處理使氧化鋁附著於微細溝槽。另外，亦可作為將第二實施形態說明的微細溝槽進一步地形成至波浪狀溝槽之上的構成。

接下來，以第5圖針對第四實施形態的放電燈作說明。在第四實施形態中，是在陽極表面形成外徑小的細徑部。關於此外的構成，是與第三實施形態相同。

第5圖是第四實施形態中的陽極平面圖。在陽極330中，橫跨寬度Z而形成外徑相對小於電極支持棒附近的端部330A所在的外徑之細徑部330B。然後，在陽極表面330C的一部分區域R中，藉由噴沙法處理而附著氧化鋁。還有，波浪狀溝槽330W是橫跨區域W而形成於周圍方向。

藉由在陽極形成這樣的細徑部，可以防止附著的氧化鋁在製造燈時剝離，還防止氧化鋁與微小的塵埃等異物一起附著於陽極表面。還有，防止藉由噴砂法處理而形成於表面的微細的凸部、或是微細溝槽的凸部的剝離，或是防止異物一起附著。

另外，亦可藉由噴砂法等的表面處理以外的方法來附著氧化鋁。另外，亦可不形成波浪狀溝槽、亦可不形成微細溝槽。

接下來，以第6圖針對第五實施形態的放電燈作說明。在第五實施形態中，是在電極背面側形成凹部。關於此外的構成，是與第三實施形態實質上相同。

第6圖是第五實施形態中的陽極剖面圖。在陽極430的電極支持棒那一側的端面，以沿著周圍方向畫圓的方式形成溝槽430M。氧化鋁是橫跨區域R而附著，並橫跨區域W而在周圍方向形成波浪狀溝槽430W。

藉由將這樣成為低處的凹部設在陽極端面側，在點燈過程中產生的下降氣流會與電極碰撞，而與上升氣流一起向上方流去。隨著此氣流的氧化鋁會早一步移動至放電管內之容易漂流到的部分，可以預先集中於氧化鋁附著區域而提高塗覆效果。

以下，針對放電燈的實施例作說明。

【實施例1】

本實施例的放電燈，是相當於在第一實施形態說明的放電燈。

第7圖是噴擊處理前與噴擊處理後的陽極側面的電子顯微鏡放大照片。如第7(A)圖所示，在噴擊處理前，陽極側面幾乎是平滑的。另一方面，噴擊處理後的陽極側面，是無光澤的粗糙狀態(如梨子一般粒狀粗糙表面狀態)，成為微細的凹凸形狀。在第7(B)圖的放大照片中，顯示氧化鋁的瑞粒狀地扎入部分、電極破片附著的部分，連帶還有氧化鋁撞擊陽極側面而以陷入的狀態固定的部分。

【實施例2】

本實施例是相當於第二實施例中的放電燈。

第8圖是從上方注視本實施例的放電燈的陽極表面之電子顯微鏡放大照片。第9圖是從斜向注視陽極表面的電子顯微鏡放大照片。

從第8、9圖明確得知，在陽極表面沿著周圍方向形成有溝槽間距大於溝槽寬度的微細溝槽。而大量的氧化鋁確實地嵌於、附著於微細溝槽的部分。

【實施例3】

本實施例的放電燈，是相當於在第五實施形態說明的放電燈。

進行使氧化鋁附著於陽極表面時的抑制發光管的黑化的效果的確認實驗。實施例的短弧型放電燈是外徑121mm、容積885cc，具有石英玻璃構成的發光管。在發光管內，封入約30mg/cc的水銀。另外，封入氬氣，而使其在常溫時成為約190kPa。

陽極是含重量比約0.002%的鉀的鎢電極。陰極是已摻雜重量比約2%的氧化釷(ThO₂ )的鎢電極，電極間距離設定為約12mm。陽極、陰極形狀是與上述實施形態所示形狀大致相同。在陰極形成有錐狀的前端部。

對於陽極之已形成波浪狀溝槽的側面，進行噴射氧化鋁(Al₂ O₃ )的噴擊處理，對陽極側面作表面加工。使用粒徑約115μm的氧化鋁粉末，藉由加壓氣體的噴射壓力，使氧化鋁粉末撞擊陽極側面的既定區域，在作表面最後潤飾的同時，使氧化鋁附著。

另一方面，準備一個除了氧化鋁的附著其他與本實施例為相同構成的短弧型放電燈，作為比較例。

然後，進行氧化鋁蒸發的確認實驗。在此處，是在真空環境進行陽極的加熱處理，而實際製造出與點燈時的電極溫度同樣的環境(1500℃以上)，分別在低於氧化鋁熔點的電極溫度及高於氧化鋁熔點的電極溫度下，求得氧化鋁的殘流量。

將電極加熱至1500℃時，還殘留著氧化鋁，但加熱至2200℃後，則無氧化鋁殘留。

接下來，在氧化鋁附著於陽極表面之下，進行防止黑化的確認實驗。在此處，對上述實施例的短弧型放電燈，以12kw的電力點燈，檢查1000小時的點燈後的發光管內表面的黑化狀態。

照度維持率是藉由在350nm附近具有感度的照度計來測定。相對於未形成波浪狀溝槽、無藉由噴砂法處理的氧化鋁附著之習知燈的照度維持率為67%，實施例之本燈的照度維持率是75%，而確認了抑制發光管的黑化。

10．．．短弧型放電燈

12．．．發光管

13A．．．封裝管

13B．．．封裝管

15A．．．導引棒

15B．．．導引棒

16A．．．金屬箔

16B．．．金屬箔

17A．．．電極支持棒

17B．．．電極支持棒

19A．．．金屬蓋

19B．．．金屬蓋

20．．．陰極

21．．．氣體管

26．．．氧化鋁

30．．．陽極

30A．．．前端部

30B．．．軀幹部

30C．．．外周面

130．．．陽極

130C．．．表面

130G．．．凹部

130J．．．間距

130N．．．微細溝槽

130T．．．凸部

230．．．陽極

230C．．．外周面

230W．．．波浪狀溝槽

330．．．陽極

330B．．．細徑部

330C．．．陽極表面

330W．．．波浪狀溝槽

430．．．陽極

430M．．．溝槽

430W．．．波浪狀溝槽

R．．．附著區域

S．．．放電空間

W．．．區域

第1圖是第一實施形態的短弧型放電燈的概略性的剖面圖。

第2圖是從陽極的側面那一側看過來的放大平面圖。

第3圖是第二實施形態中的陽極表面的放大剖面圖。

第4圖是第三實施形態中的陽極平面圖。

第5圖是第四實施形態中的陽極平面圖。

第6圖是第五實施形態中的陽極剖面圖。

第7(A)(B)圖是噴擊處理前與噴擊處理後的陽極側面的電子顯微鏡放大照片。

第8圖是從上方注視本實施例的放電燈的陽極表面之電子顯微鏡放大照片。

第9圖是從斜向注視陽極表面的電子顯微鏡放大照片。

13B．．．封裝管

26．．．氧化鋁

30．．．陽極

30A．．．前端部

30B．．．軀幹部

30C．．．外周面

Claims (16)

1. 一種放電燈，包含：一放電容器；以及一陽極與一陰極，在該放電容器內對向配置；其特徵在於：至少在陽極側表面形成有微小的凹凸；以及金屬氧化物，散佈、附著於該陽極側表面，而在點燈時蒸發。
2. 如申請專利範圍第1項所述之放電燈，其中上述金屬氧化物比該陽極的電極材料之金屬先蒸發。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之放電燈，其中：上述金屬氧化物與該放電容器的組成材料比較，在點燈時不會與在該放電容器內浮游的金屬或金屬化合物起化學反應。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之放電燈，其中：上述金屬氧化物為金屬粒或金屬化合物粒。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之放電燈，其中：上述金屬氧化物含氧化鋁。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之放電燈，其中：上述金屬氧化物是附著於該陽極側表面的凹部。
7. 如申請專利範圍第1或2項所述之放電燈，其中：藉由使上述金屬氧化物撞擊該陽極側表面的噴擊(blast)處理而對該陽極作表面處理；以及上述金屬氧化物一面使該陽極側表面沉陷、一面撞擊 固定於該陽極側表面。
8. 如申請專利範圍第1或2項所述之放電燈，其中：上述金屬氧化物是附著於陽極外周面。
9. 如申請專利範圍第1或2項所述之放電燈，其中：該陽極具有錐狀的前端部與柱狀軀幹部；以及上述金屬氧化物是附著於該軀幹部的外周面。
10. 如申請專利範圍第1或2項所述之放電燈，其中：在該陽極的外周面中，形成有微細溝槽而使金屬氧化物嵌入。
11. 如申請專利範圍第10項所述之放電燈，其中：上述微細溝槽的溝槽間隔是上述金屬氧化物的大小以上。
12. 如申請專利範圍第1或2項所述之放電燈，其中：在該陽極的外周面中，形成有剖面波狀溝槽。
13. 如申請專利範圍第1或2項所述之放電燈，其中：該陽極具有一縮徑部，該縮徑部的外徑小於陽極外徑；以及上述金屬氧化物是附著於該縮徑部表面。
14. 如申請專利範圍第1或2項所述之放電燈，其中：該陽極含鉀。
15. 如申請專利範圍第1或2項所述之放電燈，其中：在該陽極的電極支持棒側後端面，形成有凹部。
16. 一種放電燈的製造方法，其特徵在於：藉由噴擊處理將金屬氧化物投射在陽極側表面，而使上述金屬氧化物散佈、附著於該陽極側表面；以及 在上述金屬氧化物的熔點以下的溫度，對陽極進行用以移除不純物的加熱處理。