短弧型放电灯制造技术

本发明专利技术提供一种短弧型放电灯，能够长时间稳定地将发射体提供到前端区域，并且比较容易制造。该短弧型放电灯具有含有电子放射性物质的阴极（２０）和阳极（３０）相对配置的发光部（１１），其特征在于，上述阴极（２０）从阳极侧前端向着根部方向形成有细长孔（２４），在该细长孔（２４）的内表面形成有微小裂纹（２５）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种短弧型放电灯，尤其是短弧型水银灯、短弧型氙气灯。
技术介绍
短弧型放电灯是具有阳极和阴极在发光部中以数毫米左右的间隙相对配置的结 构，在阳极和阴极之间产生电弧来获得发光的灯。其中，短弧型水银灯用于半导体、液晶、印 刷基板等各种曝光工序。另外，短弧型氙气灯例如用于数字电影用投影装置的光源。这种放电灯的阴极通常以钨为基体而构成，在该钨中含有通常被称为发射体的所 谓电子放射性物质。该发射体在灯点灯中被传输(扩散)到阴极前端，从而有助于阴极前 端的电弧形成。但是，随着灯点灯，发射体枯竭、或者向前端的提供变得不充分时，产生无法形成 良好的电弧，产生电弧急剧的摇摆或灯电压的显著变动的问题。为了解决该问题，也提出了一种技术，在阴极内部设有发射体的存储罐这样的部 件，保持充分的量以不使其枯竭，由此能够稳定地提供到前端区域(特开平11-96965号、特 开平 11-154488 号)。但是，在阴极内部形成发射体用罐会导致制造工序繁杂。特别是，为了发射体充分 补给到阴极前端，该罐在灯点灯中，需要加热到发射体活性化的水平的温度，形成区域会受 到显著的制约。进而，来自罐的发射体供给在比较短的时间进行，因此与没有设置罐的情况 下相比，电弧稳定时间可以变长，但是无法在更长的时间后稳定地维持电弧。专利文献1日本特开平11-96965号专利文献2日本特开平11-154488号
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是提供一种能够长时间稳定地将发射体提供到前端区域， 并且比较容易制造的阴极结构。为了解决上述问题，本专利技术的短弧型放电灯，具有含有电子放射性物质的阴极和 阳极相对配置的发光部，其特征在于，上述阴极从阳极侧前端向着根部方向形成有细长孔， 在该细长孔的内表面形成有微小裂纹。本专利技术的短弧型放电灯具有以下的效果。(1)形成于阴极的细长孔的内表面上形成有微小裂纹，因此利用该微小裂纹表面 和细长孔表面通过表面扩散将发射体提供到阴极前端。(2)该微小裂纹通过例如放电加工形成细长孔，因此容易制造。附图说明图1表示本专利技术的短弧型放电灯的概略结构。图2表示阴极的前端构造放大图。图3是表示本专利技术的细长孔的内表面的照片，表示形成有微小裂纹的状态。图4是作为比较例表示细长孔的内表面的照片，表示未形成微小裂纹的状态。具体实施例方式图1表示作为本专利技术的短弧型放电灯的一例的短弧型水银灯的概略构成。放电灯 由石英玻璃所构成的发光管10构成，发光管由发光部11和从该发光部11向两端延伸的杆 状的封固部12构成。在发光部11的内部，阴极20和阳极30例如以5. Omm的间隙相对配 置，在阴极20的前端形成电弧辉点。另外，发光部11是球形或者向管轴方向细长地延伸的 纺锤形。阴极20例如是由钍掺杂钨(含有钍的钨)构成的圆柱状杆，前端形成为大概圆锥 台形状，支撑在阴极棒23上。阳极30例如由钨构成，整体为圆柱状杆，并且前端形成为具 有平面的大致炮弹形状，支撑在阳极棒33上。阴极棒23和阳极棒33分别向着封固部12延伸。各封固部12中埋设有省略了图 示的钼箔。阴极棒23以及阳极棒33分别与钼箔接合，形成气密构造。封固部12的外端上 突出有外部引线13。该外部引线13上连接有省略了图示的供电装置，进行供电。另外，阴 极20或阳极30不需要分别与阴极棒23、阳极棒33物理地分体形成，二者可以是物理地一 体形成的构造。在发光部11内封入有水银以及氩气或氪气的稀有气体。水银的封入量为发光空 间的单位内容积为1. 0 20mg/cc的范围，例如含有2mg/cc。稀有气体的封入量为0. 2 0. 5MPa，例如为0. 3MPa。水银与稀有气体的稳定点灯时的总内压为2. 5MPa左右。图2表示阴极20的放大构造。阴极20由圆锥台形状的前端部21和圆柱形状的 主体部22构成。在前端部21，细长孔24从阳极侧的前端部向着阴极棒23侧的根部方向形 成。在细长孔24的内表面形成有微小裂纹(龟裂)25。在此，阴极20中含有的发射体一般通过被分为晶内扩散、晶界扩散、表面扩散的3 种方式向前端扩散。表面扩散的扩散速度最快，其次按照晶界扩散、晶内扩散的顺序变慢。 本专利技术通过在阴极20的前端部21形成细长孔24，利用细长孔24的内表面上的表面扩散， 并且通过在细长孔24上形成微小裂纹(龟裂)25，还能够利用该微小裂纹25的表面扩散。 即，存在于细长孔24的内表面的发射体直接进行表面扩散，但如图示区域A所示，存在于阴 极20内部的发射体不得不依赖于晶内扩散或晶界扩散。本专利技术在细长孔24的内表面上故 意形成有通常并不会特地制作的微小裂纹(龟裂)，利用该微小裂纹形成的表面扩散。形成微小裂纹的方法是在放电加工中调整放电条件。例如，增大放电时的峰值电 流值(脉冲的高度)，或者缩短脉冲放电的导通时间、缩短热扩散长。可以仅使加工表面附 近的温度上升，制作出急剧的温度差，通过热膨胀差形成裂纹。图3表示示出了细长孔24的内表面构造的扫描电子显微镜照片。该图是对作为 发射体的添加了 2重量％的氧化钍的钨杆进行放电加工，在放电时的峰值电流比通常大的 条件下形成孔径Φ0.4mm的细长孔的部件。并且，为了在实施热处理后能够观察细长孔的 内周面，将钨杆在轴方向切断。在分割成两半的状态下，使用扫描电子显微镜进行观察。在 照片上还追记了尺寸。微小裂纹25形成为沿着电极轴延伸。在本实施例中，在垂直于轴的方向上横切250 μ m的长度的微小裂纹为5个左右。在此所述的微小裂纹是指钨表面上生成的微小的裂 缝，所观测到的微小裂纹的宽度为5 μ m以下，深度为5 μ m至30 μ m。另外，在微小裂纹的数 量过多的情况下，或者一个微小裂纹过大的情况下，阴极本身的强度会受到不好的影响，因 此不优选。如果列举微小裂纹的数值例，则阴极的前端面为Φ 1. Omm 2. Omm左右，一个例子 为Φ 2. 0mm，细长孔的直径为Φ 0.2mm 1.0mm左右，一个例子为Φ 0. 4mm，细长孔的长度 (深度)为2. Omm 10. 0mm，一个例子为3. 0mm。另外，阴极并不限定于含有钍的钨，也可以 使用含有镧的钨、含有锶的钨、含有钇的钨。图4是用于与图3相比较的图，表示设有细长孔却没有微小裂纹的构造。接着对表示本专利技术的效果的实验进行说明。使用三种放电灯(灯A、灯B、灯C)观察微小裂纹的有无与到产生电压变动为止的 时间的关系。将电压变动产生时间作为指标的理由是发射体的供给变得不充分时电弧变得 不稳定，灯电压发生变动。三种灯都是在前端直径Φ2πιπι、以锥角60°切削的钨杆的前端面上加工了 Φ0. 4mm的细长孔，来制作阴极。利用上述阴极制作水银封入量为2mg/CC、缓冲气压为 0. 3MPa的灯。并且，灯A通过机械加工制作细长孔，没有形成微小裂纹，灯B通过峰值电流 为1A、导通时间为ΙΟΟΟμ s的放电加工制作细长孔，几乎不形成微小裂纹。对此，通过峰值 电流为15Α、导通时间为10 μ s的放电加工制作细长孔，形成有微小裂纹。3种灯均以IOkW 点大丁 ο实验的结果是，不具有微小裂纹的灯A和灯B的电压变动产生时间分别为621小 时、649小时，与此相对，形成有微小裂纹的灯C的电压变动产生时间为742小时。S卩，通过 形成微小裂纹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种短弧型放电灯，具有含有电子放射性物质的阴极和阳极相对配置的发光部，其特征在于，上述阴极从阳极侧前端向着根部方向形成有细长孔，在该细长孔的内表面形成有微小裂纹。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：影林由郎，松岛竹夫，
申请(专利权)人：优志旺电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]