短弧型放電燈的制作方法
【專利摘要】一種短弧型放電燈，具有放電燈用陰極，在端部設(shè)置了含有容易放射電子性物質(zhì)的電子放射部，通過(guò)簡(jiǎn)單的構(gòu)造而容易地進(jìn)行制造且制造成本低，很難受到損傷。在發(fā)光管內(nèi)相對(duì)配置有陰極和陽(yáng)極，所述陰極具有由添加了作為容易放射電子性物質(zhì)的釷的鎢構(gòu)成的電子放射部、由鎢構(gòu)成的電極主體部，在所述電極主體部的前端側(cè)形成有凹部，在該凹部的周圍形成有環(huán)狀平坦面部，所述電子放射部為圓錐臺(tái)形狀，其后端側(cè)容納在該凹部，并且前端側(cè)比該凹部更突出。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及短弧型放電燈，特別是，涉及在陰極電子放射部上設(shè)置了含有電子放 射性物質(zhì)的陰極的短弧型放電燈。 短弧型放電燈

【背景技術(shù)】
[0002] -般，在作為投影儀用的光源而使用的封入了氙氣的短弧型放電燈或作為半導(dǎo)體 曝光、LCD曝光用等光源而利用的封入了水銀的短弧型放電燈中，使用直流點(diǎn)亮方式的燈。
[0003] 圖1示出其典型的一例。放電燈100具有由發(fā)光部40和其兩端的密封部50、50 構(gòu)成的發(fā)光管60,在所述發(fā)光部40內(nèi)，陰極10與陽(yáng)極20相對(duì)配置，被直流點(diǎn)亮。
[0004] 如上所述，對(duì)放電燈進(jìn)行直流點(diǎn)亮，從而將電弧的輝點(diǎn)固定于陰極前端，通過(guò)成為 點(diǎn)光源而在與光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行組合時(shí)實(shí)現(xiàn)高的光利用效率。
[0005] 在這種直流點(diǎn)亮方式的放電燈中使用的陰極，在穩(wěn)定點(diǎn)亮?xí)r起到始終放出電子的 作用，因此多使用應(yīng)容易進(jìn)行電子放射且在高熔點(diǎn)金屬混入電子放射性物質(zhì)而構(gòu)成的陰 極。
[0006] 并且，作為該電子放射性物質(zhì)，在要求點(diǎn)光源和高亮度的放電燈中，作為能夠提高 陰極前端的工作溫度的物質(zhì)，一般使用釷。但是，由于釷為放射性物質(zhì)，因此最近嚴(yán)格限制 其使用，即使在陰極中只能使用釷，也要求將釷含有量減少到極限。
[0007] 從這種觀點(diǎn)考慮，僅在陰極前端設(shè)置了含有釷的端頭的陰極構(gòu)造，作為滿足上述 最近的要求的構(gòu)造來(lái)使用。
[0008] 以往，作為在這種陰極的前端設(shè)置了含有電子放射性物質(zhì)的端頭的構(gòu)造，例如，如 日本特開(kāi)昭62-241253號(hào)公報(bào)（專利文獻(xiàn)1)所示，公知有在電極基材形成由有底孔構(gòu)成的 凹部，在該凹部通過(guò)壓入等方法機(jī)械地埋設(shè)了含有電子放射性物質(zhì)的端頭的構(gòu)造，另外，如 日本特開(kāi)2011-154927號(hào)公報(bào)（專利文獻(xiàn)2)所示，公知有對(duì)電極基材擴(kuò)散接合了電子放射 性物質(zhì)的端頭的構(gòu)造。
[0009] 但是，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，分別存在如下的問(wèn)題。
[0010] 在專利文獻(xiàn)1所示的陰極構(gòu)造中，在形成于高熔點(diǎn)金屬的電極基材的凹部壓入含 有電子放射性物質(zhì)的燒結(jié)體（端頭）的方法中，由于燒結(jié)體的密度低且耐久也低，因此在壓 入時(shí)端頭或電極基材有時(shí)會(huì)損傷，存在成品率變差的問(wèn)題。
[0011] 另外，在專利文獻(xiàn)2的內(nèi)容中，在高溫下使由高熔點(diǎn)金屬構(gòu)成的電極基材與含有 電子放射性物質(zhì)的燒結(jié)體加壓抵接，從而通過(guò)擴(kuò)散接合而進(jìn)行連接。作為其方法，例如可以 例舉放電等離子燒結(jié)法（SPS燒結(jié)法），但是首先該放電等離子裝置為高價(jià)，因此存在調(diào)整 設(shè)備直到能夠工業(yè)生產(chǎn)為止需要很高的成本的問(wèn)題。
[0012] 并且，在其制造工序中，在接合的部件彼此抵接的狀態(tài)下施加壓力，在升溫到預(yù)定 的燒結(jié)溫度之后，不得不將該狀態(tài)保持一定時(shí)間。因此，在制造中需要很大的熱量和時(shí)間。 如上所述，在結(jié)合不同種類的材料而制造陰極材料中存在各種困難。
[0013] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0014] 專利文獻(xiàn)
[0015] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)昭62-241253號(hào)公報(bào)
[0016] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)2011-154927號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明所要解決的課題在于，提供如下的構(gòu)造的陰極：在前端設(shè)置了含有容易放 射電子性物質(zhì)的電子放射部的放電燈用陰極中，通過(guò)簡(jiǎn)單的構(gòu)造容易進(jìn)行制造且制造成本 低，而且很難受到損傷。
[0018] 為了解決上述課題，本申請(qǐng)發(fā)明提供一種短弧型放電燈，在發(fā)光管內(nèi)相對(duì)配置有 陰極和陽(yáng)極，所述陰極具有由添加了作為容易放射電子性物質(zhì)的釷的鎢構(gòu)成的電子放射 部、由鎢構(gòu)成的電極主體部，該短弧型放電燈的特征在于，在所述電極主體部的前端側(cè)形成 有凹部，在該凹部的周圍形成有環(huán)狀平坦面部，所述電子放射部為圓錐臺(tái)形狀，后端側(cè)容納 在該凹部，并且前端側(cè)比該凹部更突出。
[0019] 另外，在本申請(qǐng)發(fā)明中，其特征在于，所述電子放射部具有前端面和與該前端面的 后端側(cè)連續(xù)的第1錐面部，所述電極主體部相比于延長(zhǎng)該第1錐面部的錐面而形成的虛擬 錐面配置于內(nèi)側(cè)。
[0020] 另外，在本申請(qǐng)發(fā)明中，其特征在于，所述電極主體部具有與環(huán)狀平坦部面的后端 側(cè)連續(xù)的第2錐面部，延長(zhǎng)該第1錐面部的錐面而形成的虛擬錐面與該第2錐面部的錐面 一致。
[0021] 另外，在本申請(qǐng)發(fā)明中，其特征在于，在所述電子放射部的一部分的表面，從所述 環(huán)狀平坦面部向前端形成有碳化鎢部。
[0022] 另外，在本申請(qǐng)發(fā)明中，其特征在于，由所述電子放射部的前端面、與該前端面的 后端側(cè)連續(xù)的第1錐面部、與該第1錐面部的后端側(cè)連續(xù)且比所述凹部更突出的圓柱狀側(cè) 面部、所述電極主體部的環(huán)狀平坦面部、與該環(huán)狀平坦面部的后端側(cè)連續(xù)的第2錐面部的 各個(gè)表面的總面積構(gòu)成的錐部面積S1與由形成有所述碳化鎢部的區(qū)域的總面積構(gòu)成的碳 化面積S2滿足0· K S2/S1S 0· 35的關(guān)系。
[0023] 在上述短弧型放電燈中，其特征在于，所述電子放射部具有：平面狀的前端面部， 前端成為圓錐臺(tái)形狀，位于最前端；相比于該前端面在后端側(cè)連續(xù)的錐面狀的錐面部；以 及相比于該錐面部在后端側(cè)連續(xù)的圓柱狀側(cè)面部，
[0024] 在所述電極主體部中，在所述環(huán)狀平坦面部的后端側(cè)具有錐面部、向該錐面部的 后端側(cè)以直線狀延伸的圓柱狀側(cè)面部，
[0025] 所述電子放射部的所述圓柱狀側(cè)面部的直徑a與所述環(huán)狀平坦面部的寬度b、所 述電極主體部的圓柱狀側(cè)面部的直徑c的比率滿足0. 16彡b/a彡0. 24且a/c彡0. 39的 關(guān)系。
[0026] 另外，在本申請(qǐng)發(fā)明中，其特征在于，所述電子放射部的后端以與所述電極主體部 的凹部的底面抵接的方式容納在該凹部，在所述電子放射部的后端與所述電極主體部之間 形成有環(huán)狀的空隙。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，陰極具有如下構(gòu)造：電子放射部的后端側(cè)的部分容納于在電極主體 部的前端側(cè)形成的凹部，該凹部的開(kāi)口面的部分被具有一定的寬度的環(huán)狀平坦面部包圍， 環(huán)狀保持部具有一定的壁厚而保持電子放射部。由此，通過(guò)簡(jiǎn)單的構(gòu)造而容易進(jìn)行制造且 制造成本低，而且很難受到損傷。
[0028] 另外，根據(jù)本發(fā)明，電極主體部比延長(zhǎng)第1錐面部的錐面而形成的虛擬錐面更配 置于內(nèi)側(cè)，從而不會(huì)遮蔽穿過(guò)第1錐面部的外側(cè)而來(lái)的光。
[0029] 另外，根據(jù)本發(fā)明，使位于構(gòu)成第1錐面部的錐面延長(zhǎng)上的虛擬錐面與構(gòu)成第2錐 面部12的錐面一致，從而能夠防止前端溫度的過(guò)度上升，而且防止由熱應(yīng)力引起的損傷。
[0030] 另外，根據(jù)本發(fā)明，在電子放射部的比凹部更突出的一部分的表面，從環(huán)狀平坦面 部向前端形成有碳化鎢部，從而促進(jìn)在氧化物的狀態(tài)下含有的容易放射電子性物質(zhì)的還 原，并且能夠防止電極主體部的損傷。
[0031] 另外，根據(jù)本發(fā)明，將錐部面積S1與碳化面積S2之間的面積比率（S2/S1)規(guī)定為 10%以上，從而充分地進(jìn)行在電子放射部中含有的容易放射電子性物質(zhì)的還原，因此能夠 延長(zhǎng)燈壽命，其中上述錐部面積S1由電子放射部的前端面、第1錐面部、與其后端側(cè)連續(xù)且 比所述凹部更突出的圓柱狀側(cè)面部、環(huán)狀平坦面部、第2錐面部的各個(gè)表面的總面積構(gòu)成， 上述碳化面積S2由形成于所述電子放射部的碳化鎢部的總面積構(gòu)成。另外，S2/S1規(guī)定為 35%以下，從而能夠防止伴隨過(guò)量的碳供給的前端形狀的變形和燈的黑化。
[0032] 另外，根據(jù)本發(fā)明，所述電子放射部的前端構(gòu)成圓錐臺(tái)形狀，具有位于最前端的平 面狀的前端面部、相比于該前端面在后端側(cè)連續(xù)的錐面狀的錐面部、相比于該錐面部在后 端側(cè)連續(xù)的圓柱狀側(cè)面部，所述電子放射部的所述圓柱狀側(cè)面部的直徑a與環(huán)狀平坦面部 的寬度b的比率（b/a)規(guī)定為16%以上，從而不會(huì)通過(guò)伴隨電極主體部與電子放射部的熱 膨脹差的應(yīng)力負(fù)荷而在電極主體部上產(chǎn)生裂縫和破裂，將b/a抑制為24%以下，從而電子 放射部的直徑a不會(huì)相對(duì)地變小，不會(huì)對(duì)容易放射電子性物質(zhì)的供給帶來(lái)壞影響。另外，除 了上述條件以外，使所述電子放射部的所述圓柱狀側(cè)面部的直徑a與電極主體部的圓柱狀 側(cè)面部的直徑c的比率（a/c)成為39%以上，從而保證電子放射部對(duì)于電極主體部的大小， 不會(huì)出現(xiàn)正電子放射性物質(zhì)的供給不足的情況。
[0033] 另外，根據(jù)本發(fā)明，由于使從電子放射部向電極主體部的熱傳導(dǎo)良好，因此電子放 射部的后端與電極主體部的凹部的底面抵接。此時(shí)，由于使電子放射部嵌合到電極主體部， 因此伴隨各個(gè)熱膨脹差的應(yīng)力負(fù)荷應(yīng)力集中到所述凹部的局部，但是在所述電子放射部的 后端與所述電極主體部之間形成環(huán)狀的空隙，從而能夠使所述的應(yīng)力負(fù)荷緩和。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1是示出短弧型放電燈的圖。
[0035] 圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的陰極的剖視圖。
[0036] 圖3是對(duì)本發(fā)明的陰極的錐角度進(jìn)行說(shuō)明的剖視圖。
[0037] 圖4是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的陰極的圖。
[0038] 圖5是本發(fā)明的陰極的制造工序圖。
[0039] 圖6是對(duì)本發(fā)明的環(huán)狀平坦面部進(jìn)行說(shuō)明的剖視圖。
[0040] 圖7是示出本發(fā)明中的碳化面積與燈壽命的關(guān)系的圖。
[0041] 圖8是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的陰極的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0042] 以下一邊參照附圖一邊進(jìn)行說(shuō)明。圖1示出短弧型放電燈。本發(fā)明的短弧型放電 燈主要涉及陰極的構(gòu)造，除此以外結(jié)構(gòu)與一般的短弧型放電燈相同，因此對(duì)其說(shuō)明使用圖 1〇
[0043] 放電燈100具有由發(fā)光部40和其兩端的密封部50、50構(gòu)成的發(fā)光管60 (包含兩 端的密封部50、50)，在所述發(fā)光部40內(nèi)，陰極10與陽(yáng)極20相對(duì)配置，通過(guò)直流電流而被點(diǎn) 殼。
[0044] 在發(fā)光管60內(nèi)，作為發(fā)光氣體封入有稀有氣體、或者稀有氣體和水銀。具體地講， 稀有氣體例如為氣氣。
[0045] 圖2是示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式的陰極的剖視圖。
[0046] 在該圖中，在陰極10中，電子放射部3的后端側(cè)的部分嵌合在形成于電極主體部1 的前端側(cè)的有底圓筒狀的凹部2的內(nèi)部而被容納，電子放射部3的前端側(cè)的部分比該凹部 2更突出。
[0047] 電子放射部3構(gòu)成圓錐臺(tái)形狀，具有位于最前端的平面狀的前端面部31、相比于 該前端面31在后端側(cè)連續(xù)的錐面狀的錐面部32 (第1錐面部32)、相比于該錐面部32在后 端側(cè)連續(xù)的圓柱狀側(cè)面部33 (第1圓柱狀側(cè)面部33)。
[0048] 構(gòu)成該電子放射部3的是具有釷等容易放射電子性物質(zhì)（發(fā)射極）的高熔點(diǎn)金 屬。具體地講，是含有2wt%的氧化釷（Th0 2)的鎢（敷釷鎢）。而且，是理論密度（也稱為 鎢填充率）為90%以上的被鍛造的敷釷鎢。
[0049] 電子放射部3含有這種容易放射電子性物質(zhì)，從而具有使前端面31的功函降低且 點(diǎn)亮啟動(dòng)變得容易的功能。
[0050] 電極主體部1具有環(huán)狀保持部5,該環(huán)狀保持部5是包圍形成于電極主體部1的前 端側(cè)的凹部2的周圍的壁厚的部分。該環(huán)狀保持部5在其前端側(cè)具有形成于凹部2的開(kāi)口 面的周圍的、作為包圍該凹部2的面的環(huán)狀平坦面部11。并且，在該環(huán)狀平坦面部11的后 端側(cè)具有錐面部12 (第2錐面部12)。
[0051] 錐面部12的后端側(cè)是向后端側(cè)以直線狀延伸的圓柱狀側(cè)面部13(第2圓柱狀側(cè) 面部13)。如上所述，電極主體部1具有保持電子放射部3的功能，能夠通過(guò)環(huán)狀保持部5 而堅(jiān)固地保持電子放射部3。
[0052] 構(gòu)成電極主體部1的材料為高熔點(diǎn)金屬，具體地講為鎢。該"鎢"意味著沒(méi)有添加 作為添加物的杜的鶴。除此以外，優(yōu)選為沒(méi)有添加杜的純度高的純鶴，進(jìn)一步有選為純度為 99. 99%以上的純鎢。另外，與電子放射部同樣，是理論密度（也稱為鎢填充率）為90%以 上的鎢。另外，如果是作為具有放射性的容易放射電子性物質(zhì)的除了釷的容易放射電子性 物質(zhì)、例如鑭或鈰等稀土類金屬的氧化物，則不受到對(duì)于放射性物質(zhì)的限制，因此也可以含 有在電極主體部1中。另外，電子放射部、電極主體部的密度都高，從而即使通過(guò)電極主體 部1的環(huán)狀保持部來(lái)保持電子放射部3,電子放射部3也不會(huì)受到損傷。
[0053] 在電子放射部3中含有的容易放射電子性物質(zhì)一般是熱脹系數(shù)比鎢等高熔點(diǎn)金 屬高的材料，因此，電子放射部3是熱脹系數(shù)比電極主體部1大的材料。
[0054] 因此，在燈的點(diǎn)亮中的1000°C以上的溫度狀況下，在電子放射部3與電極主體部1 之間產(chǎn)生熱應(yīng)力。
[0055] 在本發(fā)明的陰極中，電子放射部3在前端側(cè)開(kāi)放，因此在圓周方向上產(chǎn)生熱應(yīng)力 而不是在軸方向上產(chǎn)生，特別是在環(huán)狀保持部5的凹部2與圓柱狀側(cè)面部33之間產(chǎn)生。因 此，當(dāng)環(huán)狀平坦面部11為沒(méi)有厚度的形狀時(shí)，存在如下情況：耐久性低且不能承受通過(guò)應(yīng) 力而施加的負(fù)荷，環(huán)狀保持部5損傷。因此，環(huán)狀保持部5優(yōu)選在前端側(cè)的環(huán)狀平坦面部11 具有一定的寬度而確保壁厚。
[0056] 在本發(fā)明中，如上所述電子放射部3成為形成有由圓柱狀側(cè)面部33與電極主體部 1的環(huán)狀平坦面部11之間引起的臺(tái)階部的狀態(tài)。環(huán)狀平坦面部11優(yōu)選具有一定的寬度而 形成有臺(tái)階部，寬度例如為〇. 8mm?1. 0mm。
[0057] 電子放射部3中的、埋設(shè)在電極主體部1的凹部2中的后方的部分作為容易放射 電子性物質(zhì)儲(chǔ)存部來(lái)發(fā)揮功能。即，在電子放射部3的前端側(cè)含有的容易放射電子性物質(zhì) 在通過(guò)蒸發(fā)而從陰極前端消失之后，在沒(méi)有比凹部2更突出的該部分中存儲(chǔ)的容易放射電 子性物質(zhì)逐漸從后端側(cè)向前端側(cè)供給。
[0058] 另外，電極主體部1比位于構(gòu)成第1錐面部32的錐面的延長(zhǎng)上的虛擬錐面VTF更 位于內(nèi)側(cè)。此處內(nèi)側(cè)是指靠近電極中心軸的方向，將離開(kāi)的方向作為外側(cè)。
[0059] 圖3示出本發(fā)明的陰極的錐角度。第1錐面部32的錐角度α是考慮如下情況而 確定的：不遮蔽通過(guò)輝點(diǎn)Ρ而放射的光；通過(guò)具有一定的體積而確保熱容量并且使前端溫 度不會(huì)過(guò)度地上升；以及電極主體部1不會(huì)通過(guò)熱應(yīng)力而損傷。
[0060] 首先，當(dāng)?shù)?錐面部12比第1錐面部32的延長(zhǎng)線上更位于外側(cè)時(shí)，遮蔽從輝點(diǎn)放 射的光。因此，首先電極主體部1、例如在該圖中為第2錐面部12優(yōu)選比位于構(gòu)成第1錐面 部32的錐面的延長(zhǎng)上的虛擬錐面VTF更位于內(nèi)側(cè)。由此，能夠不遮蔽經(jīng)過(guò)第1錐面部32 的外側(cè)而來(lái)的光而使其穿過(guò)。
[0061] 另外，第2錐面部12只要比第1錐面部32的延長(zhǎng)線上更位于內(nèi)側(cè)即可，但是越是 配置于內(nèi)側(cè)，電極主體部1越細(xì)。即，由于電極主體部1的體積減少而熱容量降低，因此成 為前端溫度的過(guò)度上升的要因，電極主體部1通過(guò)熱應(yīng)力而容易受到損傷。
[0062] 因此，更優(yōu)選為，使第1錐面部32的錐角度α與第2錐面部12的錐角度α相等， 且使位于構(gòu)成第1錐面部32的錐面的延長(zhǎng)上的虛擬錐面VTF與構(gòu)成第2錐面部12的錐面 一致。由此，除了防止光的遮蔽以外，能夠防止前端溫度的過(guò)度上升且防止由熱應(yīng)力引起的 損傷。
[0063] 圖4是示出本發(fā)明的第2實(shí)施方式的陰極的圖。在本實(shí)施方式中，僅后述的形成 碳化鎢部的內(nèi)容與第一實(shí)施方式不同，因此除了與碳化鎢部有關(guān)的說(shuō)明以外與第一實(shí)施方 式相同而省略說(shuō)明。
[0064] 在該圖中，在電子放射部3的一部分的表面，從環(huán)狀平坦面部11向前端側(cè)設(shè)置有 碳化鎢部34。進(jìn)一步詳細(xì)地講，形成于比環(huán)狀平坦面部11更前端側(cè)的區(qū)域的、比凹部2更 突出的圓柱狀側(cè)面部331和第1錐面部32的一部分的表層。
[0065] 另外，在容納于凹部2的圓柱狀側(cè)面部332的表面沒(méi)有形成有碳化鎢部34。該碳 化鎢部34具有如下功能：促進(jìn)在氧化物的形式下在電子放射部3中含有的容易放射電子性 物質(zhì)的還原，并且以氣態(tài)向前端面31供給碳。
[0066] 另外，為了防止過(guò)度的碳供給，至少在相比于前端面31向后端側(cè)后退了預(yù)定的距 離L的區(qū)域上不設(shè)置該碳化鶴部34。此處預(yù)定的距離L為例如2mm?6mm。
[0067] 具體地講，容易放射電子性物質(zhì)為釷，在其氧化物為氧化釷（Th02)時(shí)，在形成有碳 化鎢部34的電子放射部3的表面，在預(yù)定的溫度條件下，產(chǎn)生Th0 2+2W2C - Th+4W+2C0的反 應(yīng)。通過(guò)產(chǎn)生該反應(yīng)，從而起到如下效果：促進(jìn)以氧化物的形式含有的容易放射電子性物質(zhì) 的還原，并且以氣態(tài)向前端面31供給碳。
[0068] 但是，如上式所示，即使該碳化鎢部34形成于沒(méi)有氧化物的區(qū)域，也不能太期待 效果。因此，優(yōu)選形成于比環(huán)狀平坦面部11更前端側(cè)的、含有氧化物的電子放射部3的后 端側(cè)的區(qū)域。
[0069] 此處，當(dāng)在容納于凹部2的圓柱狀側(cè)面部332上形成碳化鎢部時(shí)，進(jìn)行與此接觸的 電極主體部1的凹部的內(nèi)壁的碳化，強(qiáng)度降低而成為受到損傷的要因。因此，優(yōu)選在容納于 凹部2的圓柱狀側(cè)面部332的表面不形成碳化鎢部34。
[0070] 圖5是用于說(shuō)明本發(fā)明的陰極的制造方法的圖。
[0071] 在圖5的（A)中，成為電極主體部1的圓柱狀的電極基材Γ，由高熔點(diǎn)金屬構(gòu) 成，有選為由鶴構(gòu)成，特別有選為沒(méi)有添加添加物的純度高的純鶴，進(jìn)一步有選為純度為 99.99%以上的純鎢。在該基材Γ的前端面1' A的中心，在軸方向上形成有由截面圓形 的有底孔構(gòu)成的凹部2。關(guān)于所述基材1'，例如其直徑為(pl2mm且長(zhǎng)度為25mm。關(guān)于凹 部2,直徑形成為比(p6mm小約4 μ m?約12 μ m，其深度為4mm。
[0072] 如圖5的⑶所示，將該基材Γ以凹部2的開(kāi)口向上的方式載置在電爐的內(nèi)部， 通過(guò)加熱器Η而加熱到約600°C左右的溫度。
[0073] 并且，準(zhǔn)備含有電子放射性物質(zhì)的端頭Υ，插入到被加熱而熱膨脹的狀態(tài)的基材 P的凹部2內(nèi)。
[0074] 所述端頭3'為添加有電子放射性物質(zhì)的高熔點(diǎn)金屬，具體地講，是對(duì)于鎢添加了 2重量％的氧化釷（Th0 2)的、理論密度為90%以上的敷釷鎢。
[0075] 所述端頭3'的直徑為q)6mm、長(zhǎng)度為14_，但是其直徑優(yōu)選為，在常溫下對(duì)于所 述凹部2的直徑大4μπι?12 μ m的范圍。另外，其長(zhǎng)度與構(gòu)成所述凹部2的有底孔的深度 (4mm)相比，其全長(zhǎng)長(zhǎng)，在插入時(shí)前端比基材1'更突出。
[0076] 如圖5的（C)所示，在被加熱的狀態(tài)的基材Γ的凹部2插入端頭:V。端頭:V 即使完全被插入到凹部2內(nèi)，其前端也從基材1'的前端面1' A突出。
[0077] 在將所述端頭3'插入到基材1'的階段中，由于基材1'被加熱而處于熱膨脹的 狀態(tài)，因此如X部分放大圖所示，在端頭3'與凹部2之間形成有一定程度的間隙S，因此無(wú) 需進(jìn)行壓入而容易地進(jìn)行端頭3'的插入。
[0078] 之后，使電爐停止，從而冷卻基材1'直到成為常溫。
[0079] 如圖5的（D)所示，基材Γ通過(guò)該冷卻而收縮，如其X部分放大圖所示，基材P 的凹部2與端頭3'緊貼，在其之間沒(méi)有空隙，基材1'與端頭3'被嵌合。
[0080] 之后，如圖5的（E)所示，將基材1'和端頭3'的前端切削加工為大致錐狀。以 在電子放射部3的前端殘留有前端面31的方式進(jìn)行切削。并且，基材1'也可以以殘留該 環(huán)狀平坦面部11的方式被切削加工，由此，插入端頭3'的凹部2的開(kāi)口周緣部分不會(huì)變的 過(guò)薄，能夠確保一定量的壁厚，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的電子放射部3的保持。
[0081] 另外，在制造圖4所示的陰極時(shí)，如圖5的（F)所示，如圖所示將碳化鶴部34形成 于預(yù)定的位置。碳化鎢部34能夠通過(guò)如下方式形成：通過(guò)刷子等在陰極表面涂布將碳與有 機(jī)溶劑等粘合劑混合的物質(zhì)，之后進(jìn)行燒制。
[0082] 如以上說(shuō)明，本發(fā)明的放電燈用陰極通過(guò)簡(jiǎn)單的構(gòu)造，如后所述制造工序也減少， 也無(wú)需特別的裝置，因此制造成本抑制得低。
[0083] 另外，由于通過(guò)基于冷卻的收縮而接合，因此端頭從全周方向受到壓力，從而即使 在電子放射部與電極主體部之間產(chǎn)生應(yīng)力，也能夠避免機(jī)械地?fù)p傷的情況。
[0084] 圖6是對(duì)本發(fā)明的電子放射部的直徑和環(huán)狀平坦面部的寬度進(jìn)行了說(shuō)明的圖。電 子放射部3具有：前端構(gòu)成圓錐臺(tái)形狀且位于最前端的平面狀的前端面部31 ;相比于該前 端面31在后端側(cè)連續(xù)的錐面狀的錐面部32 (第1錐面部32);以及相比于該錐面部32在 后端側(cè)連續(xù)的圓柱狀側(cè)面部33 (第1圓柱狀側(cè)面部33)。另外，電極主體部1具有形成于其 前端側(cè)的作為包圍凹部2的周圍的厚壁部分的環(huán)狀保持部5、在其前端側(cè)形成于凹部2的 開(kāi)口面的周圍的環(huán)狀平坦面部11，在該環(huán)狀平坦面部11的后端側(cè)具有錐面部12(第2錐 面部12)、向其后端側(cè)以直線狀延伸的圓柱狀側(cè)面部13 (第2圓柱狀側(cè)面部13)。環(huán)狀平坦 面部11的寬度優(yōu)選根據(jù)電子放射部3的所述圓柱狀側(cè)面部33的直徑的大小而適當(dāng)變更。 具體地講，優(yōu)選為如下形式：所述圓柱狀側(cè)面部33的直徑a與環(huán)狀平坦面部11的寬度b、 所述電極主體部1的圓柱狀側(cè)面部13的直徑c的各個(gè)比率滿足0. 16 < b/a < 0. 24、且a/ c > 0. 39的關(guān)系。
[0085] 例如，將所述電子放射部的所述圓柱狀側(cè)面部的直徑a與環(huán)狀平坦面部的寬度b 的比率（b/a)規(guī)定為16%以上，從而充分確保環(huán)狀平坦面部的寬度b而提高強(qiáng)度，能夠防止 由伴隨電極主體部與電子放射部的熱膨脹差的應(yīng)力負(fù)荷引起的裂縫和破裂的產(chǎn)生。另外， 將b/a抑制為24%以下，從而電子放射部不會(huì)相對(duì)地變得過(guò)小，不會(huì)對(duì)燈壽命產(chǎn)生壞影響。 除此以外，將電子放射部的圓柱狀側(cè)面部的直徑a與電極主體部的圓柱狀側(cè)面部的直徑c 的比率（a/c)調(diào)整為39%以上，從而保證電子放射部相對(duì)于電極主體部的大小，不會(huì)使正 電子放射性物質(zhì)的供給不足，不會(huì)使燈壽命惡化。
[0086]【表1】
[0087]

【權(quán)利要求】
1. 一種短弧型放電燈，在發(fā)光管內(nèi)相對(duì)配置有陰極和陽(yáng)極，所述陰極具有由添加了作 為容易放射電子性物質(zhì)的釷的鎢構(gòu)成的電子放射部、由鎢構(gòu)成的電極主體部，該短弧型放 電燈的特征在于， 在所述電極主體部的前端側(cè)形成有凹部，在該凹部的周圍形成有環(huán)狀平坦面部， 所述電子放射部為圓錐臺(tái)形狀，所述電子放射部的后端側(cè)容納在該凹部，并且前端側(cè) 比該凹部更突出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的短弧型放電燈，其特征在于， 所述電子放射部具有前端面和與該前端面的后端側(cè)連續(xù)的第1錐面部，所述電極主體 部相比于延長(zhǎng)該第1錐面部的錐面而形成的虛擬錐面配置于內(nèi)側(cè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的短弧型放電燈，其特征在于， 所述電極主體部具有與環(huán)狀平坦部面的后端側(cè)連續(xù)的第2錐面部，延長(zhǎng)該第1錐面部 的錐面而形成的虛擬錐面與該第2錐面部的錐面一致。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的短弧型放電燈，其特征在于， 在所述電子放射部的比凹部更突出的一部分的表面，從所述環(huán)狀平坦面部向前端形成 有碳化鎢部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的短弧型放電燈，其特征在于， 由所述電子放射部的前端面、與該前端面的后端側(cè)連續(xù)的第1錐面部、與該第1錐面部 的后端側(cè)連續(xù)且比所述凹部更突出的圓柱狀側(cè)面部、所述電極主體部的環(huán)狀平坦面部、與 該環(huán)狀平坦面部的后端側(cè)連續(xù)的第2錐面部的各個(gè)表面的總面積構(gòu)成的錐部面積S1與由 形成有所述碳化鎢部的區(qū)域的總面積構(gòu)成的碳化面積S2滿足0. 1 < S2/S1 < 0. 35的關(guān)系。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的短弧型放電燈，其特征在于， 所述電子放射部具有：平面狀的前端面部，前端成為圓錐臺(tái)形狀，位于最前端；相比于 該前端面在后端側(cè)連續(xù)的錐面狀的錐面部；以及相比于該錐面部在后端側(cè)連續(xù)的圓柱狀側(cè) 面部， 在所述電極主體部中，在所述環(huán)狀平坦面部的后端側(cè)具有錐面部、以及向該錐面部的 后端側(cè)以直線狀延伸的圓柱狀側(cè)面部， 所述電子放射部的所述圓柱狀側(cè)面部的直徑a與所述環(huán)狀平坦面部的寬度b、所述電 極主體部的圓柱狀側(cè)面部的直徑c的比率滿足0. 16彡b/a彡0. 24且a/c彡0. 39的關(guān)系。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的短弧型放電燈，其特征在于， 所述電子放射部的后端以與所述電極主體部的凹部的底面抵接的方式容納在該凹部， 在所述電子放射部的后端與所述電極主體部之間形成有環(huán)狀的空隙。
【文檔編號(hào)】H01J61/073GK104124132SQ201410162901
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月24日
【發(fā)明者】渡邊智貴 申請(qǐng)人:優(yōu)志旺電機(jī)株式會(huì)社