[发明专利]放电灯用阴极、放电灯用阴极的制造方法、放电灯

说明书

技术领域

本发明涉及具有由钍钨合金构成的阴极的放电灯，特别涉及阴极的内部构造。

背景技术

作为放电灯的电极材料，添加了掺杂剂的钨合金被广泛使用。特别是，钍钨合金由于在其机械强度以及耐热性上较优越，因此，被用于放电灯用阴极(例如，参照专利文献1)。

在将氧化钍分散成颗粒状的钍钨合金中，在放电灯点亮时，氧化钍被还原为钍，作为发射体物质被提供给阴极前端部。这实现了电子释放促进以及电弧辉点稳定化。

并且，钨合金中采用了提高耐热性、机械性强度的晶体构造。例如，使抑制了粒径的钍化合物颗粒适度分散(参照专利文献2)。或者，为了提高钨电极杆的耐冲击性，使位于表面附近的晶体颗粒的粒径比内部的晶体颗粒的粒径小(参照专利文献3)。

另一方面，在放电灯点亮时，当向阴极前端部提供发射体物质的提供能力降低时，电弧辉点移动，产生波动，从而照度不稳定。因此，通过使阴极前端部中的晶体构造具备特征，来实现电子释放稳定化。

例如，成型出从前端部到规定区域具有进行了一次结晶、二次结晶化的组织构造的阴极(参照专利文献4)。或者，成型出以限制前端部的晶粒边界的个数的方式结晶化的阴极(参照专利文献5)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-192389号公报

专利文献2：日本特开2002-226935号公报

专利文献3：日本特开2005-15917号公报

专利文献4：日本特开2000-223068号公报

专利文献5：日本特开2003-132837号公报

发明内容

发明要解决的课题

为了实现照度稳定化，需要长期稳定地提供发射体物质。在以往的放电灯用阴极中，不一定得到过适合该观点的晶体构造。特别是，在制造阴极主干部的直径比较大的由钍钨合金构成的阴极的情况下，没有考虑适当的晶体构造。

因此，需要如下的钍钨合金，该钍钨合金的特征在于具有能够实现在灯点亮时稳定提供钍的晶体构造。

用于解决课题的手段

本发明的放电灯用阴极是具有柱状的主干部与锥状的前端部的放电灯用阴极，阴极的至少一部分由钨合金构成，在该钨合金中，钍成分分散成颗粒状，按照氧化物换算包含0.5～3.0wt％的钍成分。期望至少前端部由钨合金构成。

本发明的阴极用放电灯可以针对各种各样的放电灯作为阴极应用，特别是，可以应用于具有放电管的放电灯，该放电管密封有稀有气体，并对置配置有放电灯用阴极与放电灯用阳极。放电灯的尺寸、形状也是任意的，特别是，可以应用于大输出的大型尺寸阴极。例如，应用于如下的阴极：该阴极被决定为，主干部在10～30mm的范围，前端部的夹角/锥角度在40～120°(相对于电极轴的倾斜角度为20～60°)的范围。

作为电极，可以使前端部与主干部均由钨合金构成，也可以使前端部与主干部的一部分由钨合金构成。或者，也可以使作为前端部的一部分且包含作为放电面的前端面的部分(下面，称为前端侧前端部)由钨合金构成，并利用具有不同的热传导率的金属部件成型出剩余的主干侧前端部，使它们接合而构成阴极。

作为钨合金，可以通过对钨粉末等进行烧结处理而生成烧结体。特别是，可以通过最终地对烧结体(钨合金材料)进行加热处理，而成为使钨再结晶化的组织构造。作为钍成分，例如分散有钍氧化物的颗粒。

在本发明中，其特征在于，提供一种在钨合金中基本不存在肥大的/粗大的钨晶体颗粒的晶体构造。即，当沿着径向截面以及侧面方向截面在300×300μm²的区域中观察钨合金中的钨晶体粒径时，关于径向截面，粒径处于1～100μm范围的钨晶体颗粒为90％以上，关于侧面方向截面，粒径处于5～120μm范围的钨晶体颗粒为90％以上。钨颗粒的大小的测定方法各种各样，例如可以将钨颗粒的对角线长度规定为粒径。至少主干部的钨合金具备具有这种特征的晶体构造。也可以是，在前端部也至少局部具备晶体构造。

定义这种特定方向、特定尺寸的区域并表示该区域内存在的粗大的钨晶体颗粒的比例，这是适用于规定“基本不存在粗大的钨晶体颗粒”的表现，忠实地记述了本发明的特征。在利用平均粒径来表现的情况下，即使存在比较多的粗大的钨晶体颗粒，只要存在非常多的微细的钨晶体颗粒，平均粒径也会变为更小的数值，无法适当地表现粗大的钨结晶粒不存在的情况。