放電燈的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及陰極中含有用于使電子放射變得良好的發射體而成的放電燈，特別是 設及含有除了社W外的發射體而成的放電燈。
【背景技術】
[0002] -般來說，在高輸入功率的高亮度放電燈等中，在其陰極中為了使電子放射變得 容易而添加有發射體。例如，日本特開2012-15008號公報（專利文獻1)中公開了含有氧 化社作為發射體的放電燈用的陰極。
[0003] 但是，社是作為放射性物質在法律上限制的對象，對其管理或處理需要慎重的考 慮，因此期待代替社的物質。
[0004] 作為該代替社的物質，提出了使用稀±類元素及其化合物的物質。稀±類元素是 功函數（一般來說是指電子從物質內部飛向外部時所需要的能量）低、電子放射優異的物 質，作為社的代替物質備受期待。
[0005] 日本特表2005-519435號公報（專利文獻2)中公開了在作為陰極材料的鶴中作 為發射體附加地含有氧化銅化曰2〇3)、氧化給化f〇2)、氧化錯狂r〇2)等的放電燈用陰極。
[0006]但是，氧化銅化曰2〇3)等稀±類氧化物比氧化社（證〇2)的蒸汽壓高、較容易蒸發。 因此，作為陰極所含有的發射體使用稀±類氧化物代替氧化社時，會發生該稀±類氧化物 過度地蒸發、早期發生枯竭的事態。由于該發射體的枯竭，具有陰極的電子放射功能喪失、 發生閃變、燈壽命縮短的問題。
[0007]另外，有助于電子放射特性的發射體僅存在于陰極的前端，從陰極后側朝向前端、 發射體的輸送不會迅速地進行也可W說是原因之一。因此，在使用了除了氧化社W外的發 射體物質的放電燈中，點燈在早期變得不穩定等的問題仍然殘留，此為實情。特別是，在IkW W上的高輸入功率的放電燈中，稀±類元素或領系物質的蒸發會將放電燈導向不穩定的點 燈，此現象顯著。
[0008] 另外，日本特開2002-141018號公報（專利文獻3)中公開了作為發射體物質使用 堿±類金屬（氧化物）的陰極結構。圖19中顯示了該結構，成為下述結構：將作為發射體 含有堿±類金屬氧化物的電子易放射部81埋在陰極80中、使其露出至陰極前端。
[0009] 在該結構中，由于作為發射體的堿±類金屬氧化物暴露在電弧中，因此其蒸發會 進一步進行，此與上述專利文獻2所示的電極是相同的。結果，特別是在陰極前端，具有下 述同樣的問題：發射體早期發生枯竭，陰極的電子放射功能喪失，發生閃變，燈壽命縮短。
[0010] 現有技術文獻
[0011] 專利文獻
[0012] 專利文獻1 :日本特開2012-15008號公報
[0013] 專利文獻2:日本特表2005-519435號公報
[0014] 專利文獻3:日本特開2002-141018號公報
【發明內容】
[0015] 發明要解決的技術問題
[0016] 本發明鑒于上述現有技術的問題點，要提供下述結構：在發光管的內部中陰極與 陽極相向配置的放電燈中，即便在陰極中添加除了社W外的發射體，也可W防止該發射體 的早期枯竭、長時間維持電子釋放功能、實現燈的閃變壽命的長期化，同時最初點燈時的起 動性及點燈性優異。
[0017] 用于解決技術問題的方法
[0018] 為了解決上述技術問題，本發明的特征在于，上述陰極由主體部及接合于其前端 側的前端部構成，上述主體部由不含社的高烙點金屬材料構成，上述前端部由含有發射體 (除了社之外）的高烙點金屬材料構成，并且在形成于上述主體部及/或前端部的內部的密 閉空間內埋設有含有較上述前端部中所含的發射體更高濃度的發射體（除了社之外）的燒 結體。
[0019]另外，其特征在于，上述發射體為氧化銅化曰2〇3)、氧化姉（Ce化)、氧化禮（Gd2〇3)、 氧化衫（Sm2〇3)、氧化錯化6〇11)、氧化欽（師〇3)或氧化錠化〇3)中的任意一種或者它們的 組合。
[0020] 另外，其特征在于，上述前端部的發射體濃度（CF)為0. 5wt%《CF《5wt%，埋 設于上述密閉空間中的上述燒結體的發射體濃度（CB)為CB《80wt%，并且CF <CB。
[0021] 另外，其特征在于，上述密閉空間中密封有上述燒結體和將該燒結體中所含的發 射體還原的還原劑。
[0022] 其特征在于，上述還原劑是鐵（Ti)、粗（Ta)、饑（V)、妮（Nb)中的任意一種。
[0023]另外，其特征在于，上述前端部由鶴構成，上述燒結體中所含的發射體是氧化姉， 上述陰極的前端與上述燒結體的前端的距離為1. 5mm~3. 5mm。
[0024] 另外，其特征在于，上述陰極的前端部分具有圓錐臺形狀，使上述陰極的距離前端 為0. 5mm的位置的截面積為S(mm2)、燈電流為I(A)時，為165 >I/S(A/mm2)。
[0025]另外，其特征在于，上述燒結體是含有稀±類復合氧化物而構成的。
[0026]另外，其特征在于，上述稀±類復合氧化物含有由選自元素周期表上的第4A族、 第5A族及第6A族中的元素和氧構成的氧化物。
[0027]另外，其特征在于，上述稀±類復合氧化物由氧化銅化a2〇3)、氧化姉（Ce〇2)、氧化 禮（Gd2〇3)、氧化衫（Sm2〇3)、氧化錯化6〇11)、氧化欽（師〇3)、氧化錠化〇3)中的任意一種與 高烙點金屬的化合物構成。
[0028] 另外，其特征在于，上述前端部的比電阻P(測定溫度T= 77K)為0.65~ 0. 77UQ?cm。
[0029] 另外，其特征在于，上述前端部由鶴構成，上述前端部含有抑制該鶴的晶體成長的 粒穩定劑（氧化錯或氧化給）。
[0030]另外，其特征在于，上述主體部及/或前端部在上述燒結體的周圍區域中形成有 沿上述陰極的軸方向延伸的纖維狀金屬組織。
[0031] 另外，其特征在于，上述燒結體的前端面在上述密閉空間內與上述前端部抵接、上 述纖維狀金屬組織形成在上述燒結體的從前端面至后方側5mm的區域內。
[0032] 另外，其特征在于，上述前端部由鶴構成，在上述前端部的與上述陽極相向的前端 面上形成有鍊-鶴合金部。
[0033] 另外，其特征在于，上述鍊-鶴合金部的厚度至少為0. 5mm W上。
[0034] 另外，其特征在于，上述前端部由鶴構成，上述前端部的鶴的晶界密度A(mmi)與 上述前端部的從抵接于上述燒結體的部位至前端面的發射體的濃度梯度B (mol/mm4)之積 (AXB)為 260X10 9(mol/mm5)《AXB《 670X10 9(mol/mm5)的范圍。
[00對發明效果
[0036] 根據本發明，在不含社的主體部的前端接合含有除了社W外的發射體的前端部， 在形成于上述主體部及/或前端部的內部的密閉空間內埋設有含有較上述前端部中所含 的發射體更高濃度的發射體（除了社之外）的燒結體，因此在最初對放電燈進行點燈時，前 端部中所含的發射體（除了社之外）將前端部覆蓋，從而產生良好的起動性及點燈性。
[0037] 根據點燈時間，前端部最初含有的發射體被消耗，但由于發射體從陰極內部的含 有高濃度發射體的燒結體擴散供給至前端部側，因此在前端部處在發射體不會發生枯竭， 良好的點燈性得W穩定地長期間維持。
[0038] 由于該燒結體被埋設在陰極內部，因此不會直接暴露于放電電弧中、可抑制因電 弧導致的過熱，因而不會發生過度地蒸發、發射體不會在早期枯竭。
[0039] 另外，在規定時間的點燈后關燈、陰極被冷卻時，在點燈時從燒結體擴散出去的發 射體在前端部內滯留，因而在之后的再次點燈時，該前端部內的發射體可使其起動性及點 燈性變得良好。
[0040]另外，陰極內部的燒結體中的發射體在形成前端部的鶴的晶界中擴散（晶界擴 散）而被供至陰極前端，但使用姉作為發射體時，其擴散迅速、可獲得發射體向陰極前端的 充分供給速度。
[0041] 而且，通常發射體W氧化物的方式（姉的情況下為Ce〇2)含有在燒結體中，但由于 Ce〇2的吸濕性低，因此在燈的制造工序中還具有可W減少會進入到燈內的水分量的優點。
[0042] 另外，通過使陰極的距離圓錐臺形狀的前端為0. 5mm的位置的截面積S與燈電流 I之間的關系為165 >I/S(A/mm2)，可W獲得高的電流密度，實現燈的高亮度化。
[0043] 另外，燒結體通過在其內部含有稀±類復合氧化物，可在較通常的氧化物狀態更 低的溫度下將其還原成發射體（金屬）的狀態。由此，從較電極溫度更低的狀態、即燈的點 燈起動時開始，發射體自燒結體的供給順楊地進行，從點燈初期開始即不會發生發射體枯 竭，可獲得穩定的燈點燈狀態。
[0044] 另外，通過使前端部的比電阻P為0. 65~0. 77 y Q 'em,可W實現燈的閃變壽命 的長期化。
[0045] 另外，通過在燒結體周圍的區域形成有沿陰極的軸方向延伸的纖維狀金屬組織， 燒結體中所含的發射體（稀±類元素）難W向陰極的徑方向擴散、強制地向前端側擴散，因 此向陰極前端的供給順楊且迅速地進行，防止發射體在前端部處的枯竭，同時抑制發射體 從陰極中未被電弧覆蓋的側面進行蒸發、防止發光管的失透。
[0046] 另外，在由于電弧變為極高溫的前端部處，雖然有時晶粒的重結晶化進行、晶界消 失，但通過在其前端部的與陽極相向的前端面上設置鍊-鶴合金部，在相比較于通常的鶴、 發生重結晶化的溫度更高的鍊-鶴合金部中，即便是高溫的狀態下也可抑制重結晶化、確 保晶界，因此不會阻礙發射體從燒結體的晶界擴散。
[0047] 另外，由于前端部的鶴的晶界密度A(mmi)與上述前端部的從抵接于上述燒 結體的部位至前端面的發射體的濃度梯度B(mol/mm4)之積（AXB)為260X10 9(mol/ mfflS)《AXB《 670Xl〇9(mol/mm5)的范圍，因此可W實現進行長時間穩定的發射體的供 給、燈壽命長的放電燈。
【附圖說明】
[004引圖1是具有本發明實施方式1的陰極結構的放電燈的整體圖。
[0049] 圖2是表示本發明實施方式1的實施例的陰極結構圖。
[0050] 圖3是本發明實施方式1的陰極的制造工序圖。
[0051] 圖4是表示本發明實施方式1的其他多個實施例的陰極結構圖。
[0052] 圖5是表示本發明實施方式2的實驗結果的表1。
[0053] 圖6是表不本發明實施方式3的實驗結果的表3。
[0054] 圖7是表3的圖表1。
[00巧]圖8是表示本發明實施方式4的稀±類氧化物的烙點的一個例子的表4。
[0056] 圖9是本發明實施方式5的陰極前端部的放大圖。
[0057] 圖10是表示前端部的比電阻值所帶來的燈壽命的傾向的表5。
[0058] 圖11是本發明實施方式6的陰極的前端部的截面圖（A)與X-X截面圖度）。
[0059] 圖12是纖維狀金屬組織的形成前的截面圖（A)和形成后的截面圖度）。
[0060] 圖13是本發明實施方式7的陰極結構圖。
[006。 圖14是本發明實施方式7的作用說明圖，（A)為本發明、做為比較例。
[0062] 圖15是本發明實施方式7的陰極的制造工序圖。
[0063] 圖16是本發明實施方式8的陰極前端部的放大圖。
[0064] 圖17是表示本發明實施方式8的實驗結果的表8。
[006引 圖18是表8的圖表2。
[0066] 圖19是表不現有技術的截面圖。
[0067] 圖20是表示其他現有技術的截面圖。
【具體實施方式】
[0068] 圖1表示具有本發