JPH02189851A

JPH02189851A - 放電灯用電極およびその製造方法

Info

Publication number: JPH02189851A
Application number: JP776089A
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: JP2732451B2

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ドリアの分解、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、トリエーテッ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。

本考案は以上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内部に空洞部を有す
る外殻と、この外殻の前記空洞部に充填された、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
給源とを有してなる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た後焼結するか
もしくは高融点金属の粉末をプレス成形した後焼結して
これにバリウム系のエミッター物質を含浸させて、先端
がコーン状で内部に空洞部を有し、バリウム系のエミッ
ター物質を低濃度で含有する外殻を形成する工程と、こ
の外殻の空洞部に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加圧充填してエミッター補給源
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
温度を例えば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、
外殻の空洞部に高濃度のバリウム系のエミッター物質が
充填されているので、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。

請求項２の発明によれば、電極部を構成する外殻に空洞
部を設けてこの空洞部に高濃度の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加圧して充填す
るので、エミッター物質の保持が簡単となる。

〔実施例〕

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に充填された、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ク補給源４０とを有してなる。

電極基体１０において、１１は電極部２０を固定するた
約の筒部、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、クンタル
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
に黒化現象が発生する。

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に充填した、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３
０〜７０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、タンクノペジルコニウム、チタン
、マクネンウム、ニッ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、ＢａＡ］＜１３ａ、Ｍｙ（Ｍ　；Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｎ
ｉ　）等を用いることができる。

４１は加圧固定部材であり、これによりエミッター補給
源４０が空洞部３２において加圧固定されている。

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＋（ｍｍ）　−ｄ２（ｍｍ）　＋（０，２ｍｍ　〜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
度を高給ることができ、かつ、エミッター補給源４０の
充填量の増大を図ることができる。なお、ｄｌが０．８
Ｄを超えるときには、外殻３０に加圧固定部材４１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０．３Ｄ未満のとき
には、エミッター補給源４０の量が不足しやすい。

（４）外殻３０の長さＬ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　−Ｅ　＜　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、エミッター補給源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
めることができる。なお、Ｌ−ｆｆの値がＤを超えると
きには、エミッター補給源４０からのエミッター物質の
補給が悪化しゃすいう一方、Ｌ−１の値が（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の入口の内面３２Ａを滑らかな曲面状
とすることが好ましい。空洞部３２にエミッター補給源
を充填してこれをパンチによりプレスする際に、当該パ
ンチをスムーズに進入・退出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て、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４０を充填したので、
当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。

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４０００
〜５０００回の点滅使用にも十分に耐えうるものであっ
た。また、連続点灯して使用する場合においては、約５
０００時間の連続点灯使用にも十分に耐えうるものであ
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ＩＪ−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た後焼結する
か、もしくは高融点金属の粉末をプレス成形した後焼結
してこれにバリウム系のエミッター物質を含浸させて、
第３図に示すように、先端３１がコーン状で内部に空洞
部３２を有し、バリウム系のエミッター物質を低濃度で
含有する外殻３０を形成する。なお、コーン状の先端３
１は、焼結した後に先端側（破線で示す）を切削加工し
て形成するのが好ましい。

そして、この外殻３０の空洞部３２に、加圧固定部材４
１により、バリウム系のエミッター物質と高融点金属の
粉末との混合物を加圧充填して、第４図に示すように、
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４０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、電極部２０を構成する外
殻３０に空洞部３２を設けてこの空洞部３２に高濃度の
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
合物を加圧して充填するので、エミッター補給源４０の
保持構造が簡単で、製造が容易となる。

〔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必電
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。

請求項２の発明によれば、電極部を構成する外殻に空洞
部を設けてこの空洞部にエミッター補給源を加圧充填し
たので、エミッター補給源の保持構造がきわめて簡単で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る放電灯用電極の一実施例を示す説
明図、第２図は本発明に係る放電灯用電極を用いて構成
した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図は外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　　　　　ＩＩ・・筒部１２・・・
胴部　　　　　　　２０・・・電極部３０・・・外殻　
　　　　　　３１・・・先端３２・・・空洞部　　　　
　　４０・・・エミッター補給源６１・・・ガラス製発
光管　　６２・・・陰極６３・・・陽極　　　　　　　
６４．６５・・口金十図 ±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内部に空洞部を有する外殻
と、この外殻の前記空洞部に充填された、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と
を有してなる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た後焼結するかもしくは高融
点金属の粉末をプレス成形した後焼結してこれにバリウ
ム系のエミッター物質を含浸させて、先端がコーン状で
内部に空洞部を有し、バリウム系のエミッター物質を低
濃度で含有する外殻を形成する工程と、この外殻の空洞
部にバリウム系のエミッター物質と高融点金属の粉末と
の混合物を加圧充填してエミッター補給源を形成する工
程とを含むことを特徴とする放電灯用電極の製造方法。