(57)【要約】【課題】陰極先端に対して高い供給効率でエミッタ物質を供給することのできる放電ランプを提供すること。【解決手段】放電ランプは、純タングステンよりなり、その先端によって陰極先端を形成する柱状の陰極本体と、当該陰極本体の内部に挿入された棒状のエミッタ供給部材とにより構成される陰極を備えた放電ランプにおいて、前記陰極本体の内部には、当該陰極本体の後端に開口し、その深さ方向に向かって縮径するテーパー状の底面を有するエミッタ供給部材挿入用凹所と、当該エミッタ供給部材挿入用凹所の底面から陰極先端に向かって伸びる貫通孔とが形成されており、前記エミッタ供給部材は、軸方向前方からの投影面積よりも大きな表面積の先端面が形成された先端部を有することを特徴とする。【選択図】図２
2013257968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
純タングステンよりなり、その先端によって陰極先端を形成する柱状の陰極本体と、当該陰極本体の内部に挿入された棒状のエミッタ供給部材とにより構成される陰極を備えた放電ランプにおいて、
前記陰極本体の内部には、当該陰極本体の後端に開口し、その深さ方向に向かって縮径するテーパー状の底面を有するエミッタ供給部材挿入用凹所と、当該エミッタ供給部材挿入用凹所の底面から陰極先端に向かって伸びる貫通孔とが形成されており、
前記エミッタ供給部材は、軸方向前方からの投影面積よりも大きな表面積の先端面が形成された先端部を有することを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
前記エミッタ供給部材の先端部は凸円錐状の先端面を有する円錐状であり、当該エミッタ供給部材における先端部の先端角が、前記エミッタ供給部材挿入用凹所におけるテーパー状の底面の立体角よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。
【請求項３】
前記陰極本体が陰極先端に向かうに従って外径が小さくなるテーパー状の先端部を有しており、当該先端部内に、前記エミッタ供給部材の先端部が位置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプに関し、更に詳しくは、陰極本体の内部に棒状のエミッタ供給部材が挿入されてなる構成の陰極を備えた放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入力電力が例えば５００Ｗ以上の高負荷のショートアーク型の放電ランプにおいて、陰極には、当該陰極からの電子放射を容易とするためのエミッタ物質が用いられている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照。）。
エミッタ物質が用いられる陰極の或る種のものとしては、図６に示すように、例えばタングステンなどの高融点金属よりなる陰極本体５４と、エミッタ供給材料を含有する棒状のエミッタ供給部材５８とを備え、陰極本体５４の内部には、当該陰極本体５４の後端面５４Ａに開口するエミッタ供給部材挿入用凹所５５と、当該エミッタ供給部材挿入用凹所５５の底面５５Ａから先端（図６における左端）に向かって伸びる貫通孔５６が形成されており、この陰極本体５４のエミッタ供給部材挿入用凹所５５に、エミッタ供給部材５８の一端部分が挿入されてなる構成のものがある。
図の例において、エミッタ供給部材５８は、陰極を支持するためのリード棒としても機能し、陰極本体５４の内部に挿入された一端部分にエミッタ供給材料が含有されたものである。
【０００３】
このような構成の陰極においては、陰極本体５４のエミッタ供給部材挿入用凹所５５がその深さ方向（図における左方向）に向かって縮径するテーパー状の底面５５Ａを有しており、それと共にエミッタ供給部材５８の先端面５８Ａが平坦であることから、エミッタ供給部材５８の先端面５８Ａは、エミッタ供給部材挿入用凹所５５内において、当該エミッタ供給部材挿入用凹所５５の底面５５Ａと空隙を介して対向するように位置されている。そして、エミッタ供給部材挿入用凹所５５内において露出された状態とされた、エミッタ供給部材５８の先端面５８Ａにより、エミッタ物質の供給面が形成されている。
すなわち、放電ランプの点灯が開始されると、陰極においては、エミッタ供給部材５８に含有されたエミッタ供給材料から取り出されたエミッタ物質（アルカリ土類金属または希土類元素）が粒界拡散の作用によって先端面５８Ａに導かれ、この先端面５８Ａから表面拡散および気相拡散などの作用によって陰極先端（陰極本体の先端）に供給される。
【０００４】
而して、放電ランプにおいては、より一層の点灯安定化などの観点から、エミッタ物質の陰極先端に対する供給効率を高めることが必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−９６９６５号公報
【特許文献２】実開昭６３−９７６２号公報
【特許文献３】特開平１１−１５４４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような事情に基づいて、発明者らがエミッタ物質の陰極先端に対する供給効率を高めるためにはエミッタ物質の供給面を大きくすることが有効であることに着目して研究を重ねた結果、見出されたものであり、その目的は、陰極先端に対して高い供給効率でエミッタ物質を供給することのできる放電ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の放電ランプは、純タングステンよりなり、その先端によって陰極先端を形成する柱状の陰極本体と、当該陰極本体の内部に挿入された棒状のエミッタ供給部材とにより構成される陰極を備えた放電ランプにおいて、
前記陰極本体の内部には、当該陰極本体の後端に開口し、その深さ方向に向かって縮径するテーパー状の底面を有するエミッタ供給部材挿入用凹所と、当該エミッタ供給部材挿入用凹所の底面から陰極先端に向かって伸びる貫通孔とが形成されており、
前記エミッタ供給部材は、軸方向前方からの投影面積よりも大きな表面積の先端面が形成された先端部を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の放電ランプにおいては、前記エミッタ供給部材の先端部は凸円錐状の先端面を有する円錐状であり、当該エミッタ供給部材における先端部の先端角が、前記エミッタ供給部材挿入用凹所におけるテーパー状の底面の立体角よりも大きいことが好ましい。
【０００９】
本発明の放電ランプにおいては、前記陰極本体が陰極先端に向かうに従って外径が小さくなるテーパー状の先端部を有しており、当該先端部内に、前記エミッタ供給部材の先端部が位置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の放電ランプにおいては、エミッタ供給部材挿入用凹所がテーパー状の底面を有するものであることを利用して、エミッタ供給部材の先端面を陰極本体の内部において露出した状態にすることにより、この先端面によって表面拡散および気相拡散などの作用によって陰極先端にエミッタ物質を供給するための供給面が形成されている。そして、表面拡散および気相拡散の作用、特に気相拡散の作用による陰極先端に対する単位時間当たりのエミッタ物質の供給量がエミッタ物質の供給面が大きくなるに従って増加することから、エミッタ供給部材として、軸方向前方からの投影面積よりも大きな表面積の先端面を有するものを用いてエミッタ物質の供給面を大きくすることにより、陰極先端に対する単位時間当たりのエミッタ物質の供給量を大きくすることができるため、陰極先端に対して高い供給効率でエミッタ物質を供給することができる。
【００１１】
また、本発明の放電ランプにおいては、エミッタ供給部材の先端部を凸円錐状の先端面を有する円錐状とし、かつその先端部の先端角を、エミッタ供給部材挿入用凹所におけるテーパー状の底面の立体角よりも大きくすることにより、エミッタ供給部材は、エミッタ供給部材挿入用凹所において、その先端面の全面が、エミッタ供給部材挿入用凹所の底面と空隙を介して対向されて陰極先端に連通する空間を直接臨む状態となる。しかも、エミッタ供給部材の先端面よりなるエミッタ物質の供給面から、エミッタ物質が表面拡散および気相拡散の作用によって陰極先端に移動するまでの供給路が、エミッタ物質の移動の妨げとなるような障壁のない構造のものとなる。そのため、陰極先端に対する単位時間当たりのエミッタ物質の供給得量をより一層大きくすることができることから、陰極先端に対して極めて高い供給効率でエミッタ物質を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の放電ランプの構成の一例を示す説明用断面図である。
【図２】図１の放電ランプにおける陰極の構成を示す説明用断面図である。
【図３】図２の陰極の要部を示す説明図である。
【図４】本発明の放電ランプにおける陰極の他の構成の要部を示す説明用断面図である。
【図５】本発明の放電ランプにおける陰極の更に他の構成の要部を示す説明用断面図である。
【図６】従来の陰極の構成を示す説明用断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の放電ランプの構成の一例を示す説明用断面図であり、図２は、図１の放電ランプにおける陰極の構成を示す説明用断面図である。
この放電ランプ１０は、例えば石英ガラスよりなり、楕円球管状の発光部１２と、この発光部１２の両端の各々に設けられた管状の封止部１３とを有する発光管１１を備えている。発光管１１の発光部１２内には、陰極３０と陽極２０とが互いに離間して対向して配置されている。陽極２０は、例えばタングステンよりなるリード棒１７によって支持されており、また、陰極３０は、後述するエミッタ供給部材４０によって支持されている。これらのリード棒１７およびエミッタ供給部材４０は、各々、発光部１２内から管軸方向に沿って伸び、封止部１３内を気密に通過して当該封止部１３の外端部から外方に突出するように配置されている。また、リード棒１７およびエミッタ供給部材４０は、封止部１３内に固定されて配置された、例えば石英ガラスよりなる保持用筒体１６を貫通して保持されると共に、封止部１３の外端部に形成された段継部１３ａによって封止部１３に封着されている。また、発光管１１の発光部１２内には、適宜の発光物質などが封入されている。
【００１５】
陽極２０は、例えばタングステンよりなる陽極本体２１からなるものである。また、陽極本体２１は、陽極先端を形成する先端が平坦面とされており、この先端に向かうに従って外径が小さくなる円錐台状の先端部２２Ａと、この先端部２２Ａに連続して一体に形成された円柱状の後端部２２Ｂとにより構成されている。
【００１６】
陰極３０は、純タングステンよりなる陰極本体３１を備えており、この陰極本体３１の内部に、棒状のエミッタ供給部材４０の先端側部分（図２における左端側部分）が、当該エミッタ供給部材４０の中心軸が陰極本体３１の中心軸と一致した状態に挿入されてなるものである。
【００１７】
陰極本体３１は、円柱状のものであり、図２に示すように、陰極先端を形成する先端Ｐが平坦面とされており、この先端Ｐに向かうに従って外径が小さくなるテーパー状、具体的には円錐台状の先端部３２Ａと、この先端部３２Ａに連続して一体に形成された円柱状の後端部３２Ｂとにより構成されている。
また、陰極本体３１においては、当該陰極本体３１の中心軸によって陰極３０の中心軸が構成されている。
【００１８】
陰極本体３１の内部には、当該陰極本体３１の後端面３１Ａに開口し、その深さ方向（図２における左方向）に向かって縮径するテーパー状の底面３６を有するエミッタ供給部材挿入用凹所３４と、このエミッタ供給部材挿入用凹所３４の底面３６から陰極先端（先端Ｐ）に向かって伸びる貫通孔３８とが、陰極本体３１の中心軸、すなわち陰極３０の中心軸に沿って形成されている。
【００１９】
陰極本体３１において、エミッタ供給部材挿入用凹所３４は、その内部空間が、周面３５によって区画される、エミッタ供給部材４０の先端側部分に適合した円柱状の空間と、この円柱状の空間に連続する、テーパー状の底面３６によって区画される円錐台状の空間とにより構成されたものである。これらの連通する円柱状の空間と円錐台状の空間とは、陰極本体の中心軸に沿って形成されている。
ここに、エミッタ供給部材挿入用凹所３４の周面３５は、エミッタ供給部材４０の小径部分４３Ａに適合する内径を有する小径周面部分３５Ａ、エミッタ供給部材４０の大径部分４３Ｂに適合する内径を有する大径周面部分３５Ｂ、および小径周面部分３５Ａと大径周面部分３５Ｂとの間に形成された、大径周面部分３５Ｂから小径周面部分３５Ａに向かうに従って小径となるテーパー状のテーパー周面部分３５Ｃにより構成されている。
【００２０】
また、エミッタ供給部材挿入用凹所３４は、図２に示されているように、その深さが、陰極本体３１の後端部３２Ｂの軸方向の長さよりも大きいものであることが好ましい。
エミッタ供給部材挿入用凹所３４の深さを陰極本体３１の後端部３２Ｂの軸方向の長さよりも大きくすることにより、エミッタ供給部材４０の先端部４１を、陰極本体３１の先端部３２Ａ内に位置させ、よってエミッタ供給部材挿入用凹所３４と連通する貫通孔３８の軸方向の長さを小さくし、エミッタ供給部材４０の先端面４１Ａから陰極先端までの離間距離を小さくすることができる。すなわち、エミッタ供給部材４０の先端部４１を陰極先端の近傍に位置させることができる。
【００２１】
陰極本体３１において、貫通孔３８は、エミッタ供給部材挿入用凹所３４の内径よりも小さな内径を有しており、その一端（図２における右端）により、エミッタ供給部材挿入用凹所３４と連通する開口（以下、「連通開口」ともいう。）３８Ａが形成されており、また他端（図２における左端）により、エミッタ物質を陰極先端（先端Ｐ）に供給する開口３８Ｂが形成されている。
【００２２】
また、貫通孔３８は、エミッタ供給部材４０の先端部４１を陰極先端の近傍に位置させることのできるよう、その長さが、陰極本体３１の先端部３２Ａの軸方向の長さよりも小さいものであることが好ましい。
具体的には、貫通孔３８の長さは、エミッタ供給部材４０の先端部４１の最大外径（径方向の最大長さ）よりも小さいことが好ましい。
【００２３】
このような構成の陰極本体３１は、例えば陰極本体形成用部材を用意し、この陰極本体形成用部材に対して、形成すべきエミッタ供給部材挿入用凹所３４および貫通孔３８に適合した外径を有するドリルを用い、エミッタ供給部材挿入用凹所３４および貫通孔３８を形成することにより、製造することができる。
ここに、エミッタ供給部材挿入用凹所３４における底面３６およびテーパー周面部分３５Ｃに係るテーパー形状は、ドリルを用いてエミッタ供給部材挿入用凹所３４を形成する過程において、ドリルの先端形状が錐状であることを利用して形成されるものである。
【００２４】
エミッタ供給部材４０としては、エミッタとして作用するエミッタ物質（アルカリ土類金属または希土類元素）を供給することのできるものであれば種々のものを用いることができるが、タングステンよりなる多孔質体にエミッタ供給材料が担持されてなる領域を有するものであることが好ましい。
エミッタ供給部材４０をタングステンよりなる多孔質体にエミッタ供給材料が担持されてなる領域を有するものとすることにより、エミッタ供給部材４０を、陰極３０を支持するためのリード棒との共通部材とすることができる。
この図の例において、エミッタ供給部材４０は、タングステンよりなる多孔質体にエミッタ供給材料が担持されてなるエミッタ供給材料含有多孔質体と、タングステンよりなるリード棒とが一体に形成されたものであり、主としてエミッタ供給部材として機能するエミッタ供給機能領域と、主としてリード棒として機能するリード機能領域とを有している。
【００２５】
エミッタ供給部材４０は、図２に示すように、先端（図２における左端）に向かうに従って小径となる円錐状の先端部４１と、この先端部４１に連続して一体に形成された円柱状の胴部４３とにより構成される円柱棒状の形状を有している。また胴部４３は、先端部４１に連続し、この先端部４１の最大外径と同一の外径を有する小径部分４３Ａと、この小径部分４３Ａに連続し、当該小径部分４３Ａよりも大径の外径を有する大径部分４３Ｂとにより構成されている。
このエミッタ供給部材４０においては、先端部４１と、胴部４３における小径部分４３Ａおよび大径部分４３Ｂの小径部分４３Ａ側部分（図２における左端側部分）とにより、エミッタ供給部材挿入用凹所３４に挿入される先端側部分が構成されており、この先端側部分における先端部４１および小径部分４３Ａに、エミッタ供給材料が含有され、これによりエミッタ供給機能領域が形成されている。また、エミッタ供給部材４０の先端側部分における大径部分４３Ｂの後端側部分（図２における右端部分）により、リード機能領域が形成されおり、当該後端側部分が、陰極本体３１の後端面３１Ａに形成されている開口から外方に突出した状態とされている。
この図の例においては、エミッタ供給部材４０の先端部４１は、エミッタ供給部材挿入用凹所３４内において、当該エミッタ供給部材挿入用凹所３４の底面３６によって区画される円錐台状の空間に位置された状態とされている。
【００２６】
エミッタ供給部材４０においては、先端部４１によって凸円錐状の先端面４１Ａが形成されており、その先端面４１Ａが軸方向前方（図２における左方）からの投影面積よりも大きな表面積を有するものとされている。
ここに、凸円錐状の先端面４１Ａの表面積とは、先端部４１に係る円錐の側面積を示す。
【００２７】
そして、エミッタ供給部材４０の先端部４１は、図３に示すように、その先端角θ１が、エミッタ供給部材挿入用凹所３４におけるテーパー状の底面３６の立体角θ２よりも大きいものであることが好ましい。
先端部４１における先端角θ１を、エミッタ供給部材挿入用凹所３４の底面３６における立体角θ２よりも大きくすることによれば、図２および図３に示すように、エミッタ供給部材４０の先端面４１Ａを、エミッタ供給部材挿入用凹所３４の底面３６と空隙（以下、「凹所内空隙」ともいう。）を介して対向させて、エミッタ供給部材４０の先端面４１Ａの全面を、エミッタ供給部材挿入用凹所３４内で露出された状態とすることができる。しかも、凹所内空隙が貫通孔３８と連通されることによってエミッタ物質供給路が形成され、このエミッタ物質供給路がエミッタ物質の移動の妨げとなるような障壁のない構造を有するものとなり、また、エミッタ供給部材４０の先端面４１Ａの全面がエミッタ物質供給路を介して陰極先端を直接臨む状態とされる。
【００２８】
エミッタ供給部材４０における先端部４１の先端角θ１が、エミッタ供給部材挿入用凹所３４における底面３６の立体角θ２よりも小さい場合には、先端角θ１が立体角θ２よりも大きい場合に比して、先端面４１Ａの表面積を大きくすることができるものの、先端部４１の一部分が底面３６と極めて接近した状態、あるいは先端部４１によって底面３６に形成されている連続開口３８Ａが塞がれた状態（先端部４１の一部分が底面３６と接触し、当該先端部４１の先端が貫通孔３８内に位置された状態）とされる。そのため、先端部４１が底面３６と極めて接近した部分、または先端部４１が底面３６と接触した部分（以下、これらをまとめて「障壁部分」ともいう。）により、先端面４１Ａにおける障壁部分の外側領域（径方向外方の領域）からのエミッタ物質の陰極先端への移動が阻害されることとなるため、陰極先端に対する単位時間当たりのエミッタ物質の供給量を十分に大きくすることができなくなるおそれがある。
【００２９】
エミッタ供給材料としては、希土類系化合物およびバリウム系化合物から選ばれた少なくとも一種の化合物を用いることが好ましい。
【００３０】
前記希土類系化合物としては、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）またはガドリニウム（Ｇｄ）よりなる希土類元素の酸化物またはホウ化物が挙げられる。
希土類元素の酸化物（希土類酸化物）の具体例としては、例えば酸化ランタン（Ｌａ2 Ｏ3 ）、酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）、酸化プラセオジム（Ｐｒ6 Ｏ11）、酸化ネオジム（Ｎｄ2 Ｏ3 ）、酸化サマリウム（Ｓｍ2 Ｏ3 ）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ2 Ｏ3 ）などが挙げられる。
また、希土類元素のホウ化物（希土類ホウ化物）の具体例としては、例えばホウ化ランタン（ＬａＢ6 ）、ホウ化セリウム（ＣｅＢ6 ）、ホウ化プラセオジム（ＰｒＢ6 ）、ホウ化ネオジム（ＮｄＢ6 ）、ホウ化サマリウム（ＳｍＢ6 ）、ホウ化ガドリニウム（ＧｄＢ6 ）などが挙げられる。
【００３１】
前記バリウム系化合物としては、例えばバリウム−カルシウム−アルミネート（Ｂａ−Ｃａ−Ａｌ−Ｏ）、バリウムタングステート（Ｂａ3 ＷＯ6 ）およびバリウム−ストロンチウム−カルシウム−タングステート（Ｂａ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｗ−Ｏ）などが挙げられる。
【００３２】
エミッタ供給部材４０は、エミッタ供給材料として、酸化ランタン（Ｌａ2 Ｏ3 ）、酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）、酸化プラセオジム（Ｐｒ6 Ｏ11）、酸化ネオジム（Ｎｄ2 Ｏ3 ）、酸化サマリウム（Ｓｍ2 Ｏ3 ）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ2 Ｏ3 ）、バリウム−カルシウム−アルミネート（Ｂａ−Ｃａ−Ａｌ−Ｏ）、バリウムタングステート（Ｂａ3 ＷＯ6 ）およびバリウム−ストロンチウム−カルシウム−タングステート（Ｂａ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｗ−Ｏ）から選ばれた少なくとも一種の化合物を含有するものであることが好ましい。
【００３３】
タングステンよりなる多孔質体にエミッタ供給材料が担持されてなる領域を有するエミッタ供給部材４０は、例えば陰極３０を製造する過程において、以下のようにして製造することができる。
先ず、粉末状のエミッタ供給材料と、平均粒径が３〜５μｍである粉末状のタングステンとを質量比（エミッタ供給材料／タングステン）で１／１０〜３／１０の割合、好ましくは２／１０の割合で混合し、この混合物にステアリン酸を２質量％程度添加した後、温度１００〜２００℃の条件で加熱することにより、混合物を構成する粒子（粉末）の表面にステアリン酸よりなる被覆膜を形成する。
そして、被覆膜が形成された粒子の混合物を加圧プレスすることによりプレス体を形成し、得られたプレス体に対して、水素雰囲気中において、温度１０００〜１２００℃の条件で仮焼成を行うことにより、仮焼成体を得る。
次いで、得られた仮焼成体を陰極本体３１のエミッタ供給部材挿入用凹所３４に配置した後、そのエミッタ供給部材挿入用凹所３４にタングステンよりなるリード棒を挿入して固定する。そして、エミッタ供給部材挿入用凹所３４に配置された仮焼成体に対して、真空中または還元雰囲気中において、温度１４００〜１６００℃の条件で本焼成を行うことにより、タングステンよりなる多孔質体にエミッタ物質供給材料が担持されてなる焼結体を得、以って当該焼結体がリード棒の先端部に固定されて一体とされた構成のエミッタ物質含有部材４０を得ることができる。
【００３４】
このような構成の陰極３０の寸法の具体例を示すと、入力電力が７ｋＷである高圧水銀ランプに用いる陰極の寸法例は、陰極本体３１の全長（電極長さ）が６０ｍｍ、陰極本体３１における先端部３２Ａの軸方向の長さが１５ｍｍ、陰極本体３１における後端部３２Ｂの軸方向の長さが４５ｍｍであって当該後端部３２Ｂの外径が１５ｍｍ、先端Ｐの平坦面の外径が１．３ｍｍであり、また、陰極本体３１における貫通孔３８の長さが３ｍｍであって当該貫通孔３８の内径が０．２ｍｍ、エミッタ供給部材挿入用凹所３４における小径周面部分３５Ａの内径が３ｍｍ、エミッタ供給部材挿入用凹所３４の底面３６の立体角θ２が１１０°である。また、エミッタ供給部材４０の先端角θ１が１６０°、エミッタ供給部材４０の胴部４３における小径部分４３Ａの外径が２．９ｍｍ、エミッタ供給部材４０のエミッタ供給部材挿入用凹所３４における挿入長さ（エミッタ供給部材挿入用凹所３４における周面３５の軸方向の長さ）が５６ｍｍである。
また、入力電力が２ｋＷであるショートアークキセノンランプに用いる陰極の寸法例は、陰極本体３１の全長（電極長さ）が１５ｍｍ、陰極本体３１における先端部３２Ａの軸方向の長さが８ｍｍ、陰極本体３１における後端部３２Ｂの軸方向の長さが７ｍｍであって当該後端部３２Ｂの外径が６ｍｍ、先端Ｐの平坦面の外径が０．６ｍｍ、陰極本体３１における貫通孔３８の長さが４ｍｍであって当該貫通孔３８の内径が０．２ｍｍ、エミッタ供給部材挿入用凹所３４における小径周面部分３５Ａの内径が１．０ｍｍ、エミッタ供給部材挿入用凹所３４の底面３６の立体角θ２が１１０°である。また、エミッタ供給部材４０の先端角θ１が１８０°、エミッタ供給部材４０の胴部４３における小径部分４３Ａの外径が１．０ｍｍ、エミッタ供給部材４０のエミッタ供給部材挿入用凹所３４における挿入長さ（エミッタ供給部材挿入用凹所３４における周面３５の軸方向の長さ）が１１ｍｍである。
【００３５】
このような放電ランプ１０は、放電が開始されると、陰極３０においては、陰極本体３１の温度上昇により、エミッタ供給部材４０の温度も上昇し、このエミッタ供給部材４０に含有されたエミッタ供給材料が還元されることによって、エミッタとして作用するエミッタ物質である金属原子（アルカリ土類金属または希土類元素）が取り出される。このエミッタ物質が、陰極３０における陰極先端、すなわち陰極本体３１の先端Ｐおよびその周辺部に放射、拡散されることによってエミッタとして作用される。
【００３６】
而して、放電ランプ１０においては、エミッタ供給部材挿入用凹所３４がテーパー状の底面３６を有するものであることを利用して、エミッタ供給部材４０の先端面４１Ａが陰極本体３１の内部において露出した状態とされていることから、この先端面４１Ａによって表面拡散および気相拡散の作用によって陰極先端にエミッタ物質を供給するための供給面が形成されている。すなわち、放電ランプの点灯において、エミッタ供給部材４０に含有されたエミッタ供給材料から取り出されたエミッタ物質が粒界拡散の作用によって先端面４１Ａに導かれ、この先端面４１Ａから表面拡散および気相拡散の作用によって陰極先端（先端Ｐ）に供給されることとなる。
しかも、表面拡散および気相拡散の作用、特に気相拡散の作用による陰極先端に対する単位時間当たりのエミッタ物質の供給量がエミッタ物質の供給面が大きくなるに従って増加することから、凸円錐状の先端面４１Ａが形成された先端部４１を有するエミッタ供給部材４０を用いることにより、その先端面が平坦な棒状のエミッタ供給部材を用いる場合に比して、エミッタ物質の供給面を大きくし、よって陰極先端に対する単位時間当たりのエミッタ物質の供給量を大きくすることができるため、陰極先端に対して高い供給効率でエミッタ物質を供給することができる。
【００３７】
また、放電ランプ１０においては、エミッタ供給部材４０の先端部４１の先端角θ１が、エミッタ供給部材挿入用凹所３４における底面３６の立体角θ２よりも大きいことから、エミッタ供給部材挿入用凹所３４内において、エミッタ供給部材４０の先端面４１Ａの全面が、凹所内空隙と貫通孔３８とよりなるエミッタ物質供給路を介して陰極先端を直接臨む状態とされる。しかも、そのエミッタ物質供給路が、エミッタ物質の供給面（先端面４１Ａ）からの表面拡散および気相拡散の作用によるエミッタ物質の移動の妨げとなるような障壁のない構造のものとなっている。従って、陰極先端に対する単位時間当たりのエミッタ物質の供給量が極めて大きくなっていることから、極めて高いエミッタ物質の供給効率が得られている。
【００３８】
更に、放電ランプ１０は、エミッタ供給部材４０の先端部４１が陰極先端の近傍に位置されたものであることから、エミッタ物質の供給面を大きくすることによる、陰極先端に対する単位時間当たりのエミッタ物質の供給量の増加割合が大きなものとなり、よって陰極先端に対するエミッタ物質の供給効率の向上効果が顕著に得られている。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、エミッタ供給部材は、軸方向前方からの投影面積よりも大きな表面積の先端面が形成された先端部を有するものであればよく、その先端面の形状は、図２および図３に示すような凸円錐状に限定されるものではない。
具体的に、エミッタ物質含有部材の先端面の形状は、図４に示すような凹円錐状であってもよく、また図５に示すような凹凸状であってもよい。
ここに、図４および図５の陰極は、各々、エミッタ供給部材の先端面４８，４９の形状が異なり、また陰極本体４６の先端部４７Ａが円錐状であること以外は、図２に係る放電ランプ１０を構成する陰極３０と同様の構成を有するものである。
【００４０】
以下、本発明の作用効果を確認するために行った実験例について説明する。
【００４１】
（実験例１）
先ず、図１〜図３に基づいて下記の寸法を有する陰極を備えた放電ランプ（以下、「実験用放電ランプ（１）」ともいう。）を作製した。
この実験用放電ランプ（１）において、エミッタ供給部材（４０）の先端面（４１Ａ）は、エミッタ供給部材挿入用凹所（３４）の底面（３６）と空隙（凹所内空隙）を介して対向されており、先端面（４１Ａ）は、その全面がエミッタ供給部材挿入用凹所（３４）および貫通孔（３８）を介して陰極先端を直接臨む状態とされていた。そして、先端面（４１Ａ）における陰極先端をエミッタ供給部材挿入用凹所（３４）および貫通孔（３８）を介して直接臨む部分、すなわち先端面（４１Ａ）全面の面積は１．４６ｍｍ2 であった。
【００４２】
・陰極本体（３１）の全長（電極長さ）：１５ｍｍ
・陰極本体（３１）における先端部（３２Ａ）の軸方向の長さ：７ｍｍ
・陰極本体（３１）における後端部（３２Ｂ）の軸方向の長さ：８ｍｍ
・陰極本体（３１）における後端部（３２Ｂ）の外径：６ｍｍ
・先端（Ｐ）の平坦面の外径：０．６ｍｍ
・陰極本体（３１）における貫通孔（３８）の長さ：３ｍｍ
・陰極本体（３１）における貫通孔（３８）の内径：０．２ｍｍ
・エミッタ供給部材挿入用凹所（３４）における小径周面部分（３５Ａ）の内径：１．３ｍｍ
・エミッタ供給部材挿入用凹所（３４）の底面（３６）の立体角θ２：１１０°
・エミッタ供給部材（４０）の先端角（θ１）：１３０°
・エミッタ供給部材(４０)の胴部（４３）における小径部分（４３Ａ）の外径：１．３ｍｍ
・エミッタ供給部材（４０）のエミッタ供給部材挿入用凹所（３４）における挿入長さ：５ｍｍ
【００４３】
次いで、放電ランプ（１）において、陰極（３０）を構成するエミッタ供給部材（４０）として、先端角（θ１）が９０°のものを用い、エミッタ供給部材（４０）の挿入長さを、先端部（４１）によって連通開口（３８Ａ）を塞ぐ程度まで伸ばしたこと以外は、当該放電ランプ（１）と同様の構成を有する放電ランプ（以下、「実験用放電ランプ（２）」ともいう。）を作製した。
この実験用放電ランプ（２）においては、エミッタ供給部材（４０）の先端部（４１）によってエミッタ供給部材挿入用凹所（３４）の底面３６に形成されている連続開口（３８Ａ）が塞がれた状態とされており、先端面（４１Ａ）のうちの貫通孔（３８）内に位置された部分のみが、貫通孔（３８）を介して陰極先端を直接臨む状態とされていた。そして、先端面（４１Ａ）における陰極先端を貫通孔（３８）を介して直接臨む部分の面積は１．４６ｍｍ2 であった。
【００４４】
作製した実験用放電ランプ（１）および実験用放電ランプ（２）の各々について、同一の温度条件下において、エミッタ供給部材（４０）の先端面（４１Ａ）における陰極先端に連通する空間を直接臨む部分からの陰極先端に対する気相拡散の作用によるエミッタ物質の単位時間当たりの供給量（以下、単に「エミッタ物質供給量」ともいう。）を確認したところ、実験用放電ランプ（１）のエミッタ物質供給量が実験用放電ランプ（２）のエミッタ物質供給量よりも多くなった。また、実験用放電ランプ（１）のエミッタ物質供給量に対する実験用放電ランプ（２）のエミッタ物質供給量の相対値（実験用放電ランプ（１）のエミッタ物質供給量を１としたときの実験用放電ランプ（２）のエミッタ物質供給量）は０．０９であった。
以上の実験結果から、エミッタ供給部材の先端部を凸円錐状の先端面を有する円錐状とし、かつその先端部の先端角を、エミッタ供給部材挿入用凹所におけるテーパー状の底面の立体角よりも大きくすることによれば、エミッタ供給部材の先端面における陰極先端に連通する空間を直接臨む部分の面積を大きくすることができ、また、エミッタ供給部材の先端面において、陰極先端に連通する空間を直接臨む部分の面積を大きくすることによれば、陰極先端に対してより一層高い供給効率でエミッタ物質を供給することができることが明らかとなった。
【符号の説明】
【００４５】
１０    放電ランプ
１１    発光管
１２    発光部
１３    封止部
１３ａ    段継部
１６    保持用筒体
１７    リード棒
２０    陽極
２１    陽極本体
２２Ａ    先端部
２２Ｂ    後端部
３０    陰極
３１    陰極本体
３１Ａ    後端面
３２Ａ    先端部
３２Ｂ    後端部
３４    エミッタ供給部材挿入用凹所
３５    周面
３５Ａ    小径周面部分
３５Ｂ    大径周面部分
３５Ｃ    テーパー周面部分
３６    底面
３８    貫通孔
３８Ａ，３８Ｂ    開口
４０    エミッタ供給部材
４１    先端部
４１Ａ    先端面
４３    胴部
４３Ａ    小径部分
４３Ｂ    大径部分
４６    陰極本体
４７Ａ    先端部
４８    先端面
４９    先端面
５４    陰極本体
５４Ａ    後端面
５５    エミッタ供給部材挿入用凹所
５５Ａ    底面
５６    貫通孔
５８    エミッタ供給部材
５８Ａ    先端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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