[发明专利]放电灯

说明书

技术领域

本发明涉及在发光管内配置有电极的放电灯，特别涉及在短弧型放电灯等的高亮度放电灯(HID灯)中使用的电极的表面构造。

背景技术

在短弧型放电灯中，在石英玻璃制的放电管中相对配置阴极和阳极，通过从阴极向阳极放出电子而产生弧放电，进行放电发光。作为电极材料，为了防止点亮中的电极熔融，一般使用高熔点的钨(W)。

并且，至于在高亮度放电灯中使用的阴极，为了提高电子放出能力而进行高亮度发光，使用掺杂着工作温度较低的电子放射性物质(电子放出材料)即氧化钍(ThO₂)的钨阴极(通称为钍钨阴极)(例如参照专利文献1、2)。

在进行弧放电的期间，由于放出电子，阴极前端部和阳极前端部的温度上升。当温度上升到电极材料的熔点附近时，阴极前端部和阳极前端部熔融、蒸发，电极消耗。蒸发的金属附着于放电管内壁，由此，发光管内壁黑化。即，金属的附着导致透射率的降低，灯的光输出降低。进而，当发光管内壁黑化时，黑化的部分局部成为高温，由此，在发光管中蓄积热变形，有时导致灯破裂。

至于钍钨阴极，钍由于还原作用而在电极表面形成单原子层，但是，从氧化钍中分离出的氧与阳极前端部的钨结合，这会使阳极前端部的熔点降低，并使电极消耗。为了防止这种电极消耗，例如在对钍钨阴极进行成形后，通过真空加热处理在阴极表面附近形成不包含氧化钍的层(脱钍层)(参照专利文献3)。

或者，在发光管内表面涂敷透明的多晶体即氧化铝(Al₂O₃)，由此，能够防止发光管的黑化(参照专利文献4、5)。与放电管材料的石英玻璃相比，氧化铝的化学性和物理性更加稳定，不与点亮中从电极放出的金属、离子等带电粒子、化合物等反应，防止发光管的黑化现象。

【专利文献1】日本特开昭57-9044号公报

【专利文献2】日本特开2003-22780号公报

【专利文献3】日本特开2003-257365号公报

【专利文献4】日本特开昭61-294752号公报

【专利文献5】日本特开2002-157974号公报

在阴极表面附近形成脱钍层这种特殊金属层的工序是烦杂的作业工序，使灯的生产效率降低。并且，在弧放电中，如果没有在阴极表面形成适度的钍层，则会导致放电管的黑化现象或亮度降低。例如，当由于放出电子而在阴极表面再结晶的钍过多时，由于电极温度上升，钍蒸发而附着于放电管。相反，当钍过少时，无法提高阴极的电子放出能力。

另一方面，在放电管内表面涂敷氧化铝等的工序也是烦杂的作业工序，使生产效率恶化。并且，即使进行涂敷，加热成形的放电管自身也具有热，所以，由于热的影响而无法满足充分的涂敷性能，透射率降低。

发明内容

本发明的放电灯是不需要烦杂的作业工序且能够防止放电容器的黑化的放电灯，该放电灯具有放电容器、以及在放电容器内相对配置的阳极和阴极。例如，短弧型放电灯等输出高亮度的光的放电灯，其电极处在高温状态下。但是，也可以应用于短弧型放电灯以外的放电灯的电极。放电容器由透射光的石英玻璃等构成即可，电极由钨等的金属材料构成即可。并且，也可以使阳极含有钾。

在本发明中，至少在阳极表面形成有微小凹凸。例如，能够通过实施表面处理来形成微小凹凸。这里的微小凹凸例如是指没有光泽的粗糙的状态(梨皮状态)，是指几十μm左右的凹凸。作为表面处理，能够通过喷丸、湿式喷射、喷砂等的喷射处理进行表面精加工。或者，能够通过机械精加工、激光加工、放电加工等的表面处理以外的方法形成微细凹凸(几百μm左右的凹凸)，即，使表面粗糙。黑化抑制体进入这些微小凹凸，由此，容易附着于阳极表面。

而且，在本发明中，防止放电容器黑化的物质(以下称为黑化抑制体)分散并附着于形成有微小凹凸的阳极表面。这里，“黑化抑制体”是指不与放电容器的组成材料(例如石英玻璃)反应(不产生黑化现象)，即使附着于放电容器内表面也尽可能地不会降低光的透射率的粒状物质、组成物。并且，“分散”是指零星地(在均匀分散的状态下)散布在表面上，例如与黑化抑制体完全覆盖阳极表面的状态不同。黑化抑制体例如由颗粒、粉末这种微小的块的集合体构成，其大小没有限定。阳极表面的微小凹凸的程度(尺寸)也可以根据黑化抑制体的尺寸来确定。