(57)【要約】      （修正有）【課題】発光管の内部に一対の陰極と陽極とが対向配置され、前記陰極に酸化トリウムが含有され、前記陰極の外表面に炭化層を備えてなるショートアーク型放電ランプにおいて、炭化層による陰極先端形状の滑らかさによる定常点灯時のアークの安定化を維持しつつ、点灯始動時の点灯性が良好な構造を提供するものである。【解決手段】陰極１は、先端に向かうに従って縮径するテーパー部３を備えており、前記テーパー部には、前記炭化層４よりも先端側に段部５が形成され、該段部には角部６が形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管の内部に一対の陰極と陽極とが対向配置され、前記陰極に酸化トリウムが含有され、前記陰極の外表面に炭化層を備えてなるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記陰極は、先端に向かうに従って縮径するテーパー部を備えており、
前記テーパー部には、前記炭化層よりも先端側に段部が形成され、該段部には角部が形成されていることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ショートアーク型放電ランプに関するものであり、特に、陰極構造に特徴のあるショートアーク型放電ランプに係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高入力で高輝度なショートアーク型放電ランプにおいては、対向配置された一対の陰極と陽極の間での絶縁破壊電圧（ブレークダウン電圧）を低く抑えるための種々の対策により、ランプの始動性を向上させてきた。
例えば、特許第４２５９２８２号公報（特許文献１）には、陰極に酸化トリウムを含有するとともに、この陰極におけるコーン基部（最先端部よりも後方の領域）に酸化トリウムを還元する炭化層を形成したものにおいて、この炭化層が形成されたコーン基部に階段状の受光面部分を形成した陰極構造が開示されている。
この受光面部部分により放電アークから放射熱を受け、コーン基部の温度を高めることで、炭化層による酸化トリウムの還元作用を活発化させて、点灯性を確保しようとするものである。
【０００３】
また、特許第５２９９１３２号公報（特許文献２）には、炭化層からガスとして炭化物が発生し、アークに取り込まれることで、陰極の先端表層に炭化タングステンを形成させることが記載されている。この炭化タングステンはタングステンよりも融点が低くなるため、陰極の先端表層に炭化タングステンが形成されると溶融しやすく、陰極先端の形状を滑らかにする効果があり、定常点灯時のアークを安定化させるという効果があるものとしている。
【０００４】
ところで、特に、炭化層を形成したものにおいては、酸化トリウムの還元作用に効果はあって、特許文献２に記載されているように、陰極先端に蓄積した炭化タングステンの溶融により形状が滑らかなものとなることで、安定した定常点灯が得られるものの、反面、先端部の形状がシャープさを失ってしまい、点灯始動時の電界集中が起こり難くなり、点灯始動性が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２５９２８２号公報
【特許文献２】特許第５２９９１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、発光管の内部に一対の陰極と陽極とが対向配置され、前記陰極に酸化トリウムが含有され、前記陰極の外表面に炭化層を備えてなるショートアーク型放電ランプにおいて、炭化層による陰極先端形状の滑らかさの形成による定常点灯時のアークの安定化を維持しつつ、点灯始動時の点灯性が良好な構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明では、前記陰極は、先端に向かうに従って縮径するテーパー部を備えており、前記テーパー部には、前記炭化層よりも先端側に段部が形成され、該段部には角部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、陰極の炭化層形成領域よりも先端側に段部を形成して、該段部により角部を形成したので、点灯始動時にこの角部に電界集中が起きて、点灯性が良好となる。
また、当該角部には炭化層が形成されていないので、角部形状が長期間に亘って維持されて、良好な点灯始動性が長時間継続される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のショートアーク型放電ランプの陰極の側面図。
【図２】本発明の他の実施例の側面図。
【図３】本発明の更に他の実施例の側面図。
【図４】本発明の更に他の実施例の部分断面した側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、この発明のショートアーク型放電ランプにおける陰極構造を示し、この陰極１は、円柱状の胴部２と、その先端側のテーパー部３とからなり、少なくともその先端部、例えば、テーパー部３には酸化トリウムが含有されている。勿論、酸化トリウムはテーパー部３の先端側の一部に含まれていてもいいし、あるいは、陰極１の全体に含まれているものであってもよい。
前記テーパー部３には炭化層４が形成されており、該炭化層４よりも先端側には、段部５が形成されている。そして、この段部５には角部６が形成されている。つまり、この段部５は、炭化層４よりも先端側にあって、その表面には炭化層は存在しない。
なお、この実施例では、段部５は２段で、角部６はひとつのものが示されているが、これに限られず、更に多段であってもよい。
また、炭化層４はテーパー部３にのみ形成されたものが示されているが、テーパー部３から胴部２にかけて形成されていてもよい。
【００１１】
上記構成において、点灯初期においては、陰極１の段部５に形成された角部６に電界が集中して絶縁破壊し、放電が開始される。
このとき、炭化層４は段部５よりも後方側に位置するので、電界集中することもなく、放電の起点となることもない。そして、上記絶縁破壊から後に定常点灯に移行した後には、炭化層によって陰極１に含有された酸化トリウムが還元されてトリウムとなって陰極先端面に移行し、良好な点灯性が維持される。
そして、陰極先端面には炭化層４からの炭化物がアークに取り込まれて堆積することで、先端面形状が滑らかになり安定した定常点灯が得られる。一方で、段部５の角部６はアークに曝されることがないことから、炭化層４からの炭化物はこの角部６には堆積することがなく、その形状が長期間維持される。
【００１２】
図１の実施例では、テーパー部３の段部５は、テーパー部３の法面よりも凹んで形成されているが、図２の実施例では、段部５がテーパー部３の法面よりも突出している例である。
【００１３】
図３の実施例では、陰極１の炭化層４よりも先端側に段部３が形成されるとともに、陰極１の炭化層４領域にも段部７が形成されていて、これにより受光面８が形成されている。この受光面８は、アークからの放射熱を受けて炭化層形成領域の温度を上昇させて、炭化層４による酸化トリウムの還元作用を活発化させる働きをする。
【００１４】
図４の実施例は、陰極１の内部に密閉空間１１を形成して、炭素などの還元部材１０を収容したものである。陰極１の内部の密閉空間１１に還元部材１０を収容する手段としては、例えば、円柱状胴部２とテーパー部３を別体とし、テーパー部３に凹部を形成して、その内部に還元部材１０を収容し、その後、胴部２とテーパー部３とを接合することで密閉空間１１が形成されるとともに、その内部に還元部材１０が収容された形態ができる。
このような構成とすることで、陰極１の内部に存在して活用の難しかった酸化トリウムを内部の還元部材１０により還元することで、その有効利用が図られて、陰極先端面で長期間に及んでエミッターが枯渇することがない。
【００１５】
図１の実施例に基づく陰極構造の一数値例を挙げると以下の通りである。
＜陰極構造＞
材料：２ｗｔ％トリアドープタングステン
胴径：φ１０ｍｍ、長さ１７ｍｍ
テーパー角：４０度
段部：陰極先端から２ｍｍ離れた位置に約９０度角の角部を形成。
角部は陰極軸方向に２つ形成されている。
各段部のステップ幅は０．５ｍｍ、段部の高さ１．４ｍｍ
＜炭化層＞
陰極先端から３．４ｍｍ離れた位置から、テーパー部の後端まで炭化層（タングステンカーバイド層）が形成されている。
【００１６】
以上のように、本発明によれば、前記陰極のテーパー部に、炭化層が形成されるとともに、それよりも先端側に段部が形成され、この段部には角部が形成されていることにより、点灯初期にこの角部に電界集中が起きて、良好な初期点灯性が得られるものである。
また、この段部には炭化層が形成されていないことから、炭化タングステンが積層することがなく、これが溶融することで角部が丸まって鈍化することもなく、長期間に及んでその形状が維持される。
【符号の説明】
【００１７】
１      陰極
２      円柱状胴部
３      テーパー部
４      炭化層
５      段部
６      角部
７      炭化層段部
８      受光面
１０    還元部材
１１    密閉空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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