JPH0877975A - 放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 大電流用であっても、封着用導電部と封じ管
部との接続工程において金属箔が切断されることがな
く、ガラス部分の事故が生ずることがなくて長い使用寿
命を得ることができる放電ランプを提供する。 【構成】 発光空間囲繞部８２と封じ管部８１とよりな
るガラス製の封体８と、封じ管部の内部に配置したガラ
ス部材１と、ガラス部材の発光空間囲繞部側に面する一
側に配置した金属板３と、金属板に固定した内部リード
棒４と、内部リード棒に設けた電極９と、内部リード棒
と封じ管部との間に配置したガラス製の筒体６と、ガラ
ス部材の封じ管部の外端側に面する他側に配置した外部
リード棒５と、一端部を金属板に接続し、他端部を外部
リード棒に接続した金属箔２とを有し、ガラス製の筒体
は、金属板側の一端面の外径が金属板の径と同質上同一
であり、一端面に続く胴部の外径が封じ管部の内径に適
合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放電ランプに関するもの
であり、さらに詳しくは、特に大電流用に適した気密封
止構造を有する放電ランプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】放電ランプ例えば水銀灯は、一般にこれ
より放射される紫外線を利用する分野、例えば光化学産
業分野、半導体デバイスの製造分野、その他の分野で広
く用いられている。

【０００３】例えば大電流用の高圧または超高圧水銀灯
においては、発光ガスの主成分である水銀の封入量が大
きくて点灯時の発光管内ガス圧が非常に高く、しかも発
熱量が大きく、したがって特に気密封止部のガラスにお
いては耐熱性および耐圧性が大きいことが必要とされ
る。そして点灯中においては発光管内の水銀が完全に蒸
発していることが必要であり、このため点灯中の発光管
内においては水銀の凝縮が生ずるような低い温度部分が
ないことが必要である。

【０００４】このようなことから、従来の高圧または超
高圧水銀灯においては、発光管を形成するガラスを給電
用のリード棒に直接溶着することにより、発光管の気密
封止を達成するいわゆるロッドシール構造ではなく、封
着用の金属箔を用いたいわゆる箔シール構造が採用され
ている。

【０００５】図４は、箔シール構造を有する高圧水銀灯
の一例を示す説明図である。この高圧水銀灯において
は、底壁Ｂ側の一端面１１に続く周壁部分に先細りのテ
ーパ状の外周面を有する有底筒状のガラス部材１の周壁
１６に、ガラス部材１の周方向に互いに離間してガラス
部材１の軸方向に伸びるよう帯状の金属箔２が例えば４
枚配置されている。これらの金属箔２の各々の一端部２
１は、ガラス部材１の一端面１１から突出して伸びるよ
う配置された内部リード棒４の基端部に配置された金属
板３に接続され、一方、金属箔２の各々の他端部２２
は、ガラス部材１の筒孔に挿入された外部リード棒５の
外周に接続されている。そして、内部リード棒４の外周
には、ガラス製の内部リード棒保持用筒体６が配置さ
れ、外部リード棒５の外周とガラス部材１の筒孔の内周
との間には、ガラス製の外部リード棒保持筒体７が配置
されて、封着用導電部Ｓが構成されている。また、９は
内部リード棒３の先端に固定して設けた電極である。

【０００６】上記のように構成された封着用導電部Ｓを
ガラス製の封体８の封じ管部８１内に電極９が封体８の
発光空間囲繞部８２内に位置するよう挿入配置する。そ
して、この封着用導電部Ｓが挿入配置された封体８を、
ガラス施盤などにより例えば１００ｒ．ｐ．ｍ．程度の
速度で周方向に回転させながら、封じ管部８１の外部か
らバーナー等を用いて加熱処理して、この封じ管部８１
の内周とガラス部材１の外周とを金属箔２を介して気密
に溶着させる。内部リード棒４の基端部側においては、
封じ管部８１における内部リード棒保持用筒体６と対抗
する部分のガラスを加熱押圧するかあるいは封じ管部８
１内に負圧を作用せしめてこの負圧により内部リード棒
保持用筒体６と溶着させることにより、狭窄部Ｋを形成
し、また、封じ管部８１の外端部においては、当該外端
部のガラスを加熱溶融することにより、金属箔２の露出
部分をガラスにより被覆する。また、他方の封じ管部に
おいても、封着用導電部Ｓと同様に構成した封着用導電
部を上述と同様にして接続する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のような
構成の従来の高圧水銀灯は、通常、５０〜１５０Ａの電
流用として使用されているが、例えば２００Ａ以上の大
電流用の高圧水銀灯を作製すると、次のような問題が生
じる。

【０００８】（１） 大電流用の高圧水銀灯において
は、電極９には大きな熱容量が必要とされるため、例え
ば５００ｇ以上の電極が使用される。このような電極９
が設置された封着用導電部Ｓは、外部リード棒５側の重
量に比較して電極９側の重量が大きいため、外部リード
棒５側と電極９側とのバランスがとれず、図５に示すよ
うに、封体８の軸方向に対して電極９側が下方に傾いた
状態で、封体８の封じ管部８１内に配置されることにな
る。このような状態で封着用導電部Ｓが配置された封体
８をガラス施盤により周方向に回転させると、その遠心
力よよって、金属箔２がその伸びる方向に引っ張られ、
その結果、金属箔２が切断されてしまう。

【０００９】（２） 封じ管部８１と封着用導電部Ｓと
の接続工程において、封じ管部８１における内部リード
棒保持用筒体６と対向する部分はその全域にわたり均等
に加熱されるが、これに続く発光空間囲繞部８２側の部
分も同様に加熱されることになる。このため、図６に示
すように、封じ管部８１は、内部リード棒保持用筒体６
と対向する部分の発光空間囲繞部８２側端部に変形部分
Ｈが生じ、この状態で内部リード棒保持用筒体と溶着さ
れる。この結果、当該高圧水銀灯は、その点灯中におい
て、封じ管部８１にクラックなどが生じて長い使用寿命
を得ることができない。

【００１０】本発明は以上のような事情に基づいてなさ
れたものであって，その目的は、大電流用であっても、
封着用導電部と封じ管部との接続工程において金属箔が
切断されることがなく、しかも、封じ管部のガラス部分
の事故が生ずることがなくて長い使用寿命を得ることが
できる放電ランプを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の放電ランプは、
発光空間囲繞部およびこれに続く封じ管部よりなるガラ
ス製の封体と、この封体の封じ管部の内部に配置され、
発光空間囲繞部側がテーパ状に細められた柱状のガラス
部材と、このガラス部材の前記発光空間囲繞部側に面す
る一側に配置された金属板と、基端が前記金属板に固体
され、先端が前記発光空間囲繞部内に伸びるよう配置さ
れた内部リード棒と、この内部リード棒の先端に設けら
れた電極と、前記内部リード棒の外周と前記封体の封じ
管部の内周との間に配置されたガラス製の筒体と、前記
ガラス部材の前記封じ管部の外端側に面する他側に配置
された外部リード棒と、前記ガラス部材の外周に沿って
伸び、その一端部が金属板に接続され、その他端部が前
記外部リード棒に電気的に接続された金属箔とを有して
なり、前記ガラス製の筒体は、前記金属板側の一端面の
外径が前記金属板の径と実質上同一であり、この一端面
に続く胴部が前記ガラス部材のテーパ状の部分をおおう
ようにしたうえでその外径が前記封じ管部の内径に適合
することを特徴とする。

【００１２】また、前記ガラス製の筒体は、その発光空
間囲繞部側の他端面にすりばち状の凹所を有し、当該他
端面の外径が前記封じ管部の内径に適合することを特徴
とする。

【００１３】

【作用】内部リード棒の外周と封体の封じ管部の内周と
の間に配置されたガラス製の筒体は、その胴部の外径が
前記封じ管部の内径に適合するので、封着用導電部を封
じ管部内に配置したときに、封体の軸方向に対する傾き
が生じたとしてもその程度が小さく、この結果、封着用
導電部と封じ管部との接続工程における金属箔の切断を
防ぐことができる。

【００１４】また、前記ガラス製の筒体は、その金属板
側の一端面の外径が当該金属板の径と実質上同一で、ガ
ラス部材の外周面の一部分をおおうので、それら両者の
組立が安定したうえで封体の封じ管部を溶着することが
できる。

【００１５】また、前記ガラス製の筒体は、その発光空
間囲繞部側の他端面がすりばち状の凹所を有し、当該他
端面の外径が封じ管部の内径に適合するので、封じ管部
におけるガラス製の筒体と対向する部分の発光空間囲繞
部側においては、外端側と比較して小さい熱量で加熱し
てもガラス製の筒体を溶着することができ、この結果、
封じ管部におけるガラス製の筒体と対向する部分の発光
空間囲繞部側端部を変形させずに溶着することができ
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の放電ランプの一実施例を高圧
水銀灯を構成する場合について説明する。図１は、実施
例に係る放電ランプの一端側を示す説明図である。この
図において、１は円柱状のガラス部材、２は帯状の金属
箔、３はディスク状の金属板、４は内部リード棒保持用
筒体、５１は皿状の金属部材、６は内部リード棒保持用
筒体、７は外部リード棒保持用筒体であり、これらによ
り封着用導電部Ｓが構成されている。また、９は電極、
８は発光空間囲繞部８２とこれに続く封じ管部８１とか
らなる封体である。

【００１７】円柱状のガラス部材１は、発光空間囲繞部
８２側の一端面１１に続く部分の周壁１６に先細りのテ
ーパ状の外周面を有し、一端面１１側の部分が円錐台状
に構成されている。また、封じ管部８１の外端側の他側
面１２には外部リード棒５を設置するための孔１３が形
成されている。

【００１８】ガラス部材１の一端面１１には、この一端
面１１の径より僅かに小さい直径を有するディスク状の
金属板３が配置され、この金属板３の中央には、内部リ
ード棒４が発光空間囲繞部８２に向けて封体８の軸方向
に伸びるよう固定されている。この内部リード棒４の先
端には電極９が設けられている。

【００１９】金属板３と内部リード棒４との接続方法は
特に限定されないが、例えば金属板３と内部リード棒４
とを付き合わせ溶接したり、あるいは金属板３の中央に
穴を形成し、この穴に内部リード棒４の基端を挿入して
両者を溶接する方法などを用いることができる。金属板
３を構成するための材料としては、タンタル、ニオブ、
タングステン、モリブデンなどの高融点金属が挙げられ
る。

【００２０】内部リード棒４の外周と封体８の封じ管部
８１の内周との間には、ガラス製の内部リード棒保持用
筒体６が配置されている。

【００２１】図２は内部リード棒保持用筒体６の一例を
示す説明図である。この内部リード棒保持用筒体６は、
金属板３側の一端面６１に続く一端部６５が擂り鉢状に
次第に広がるテーパ状に形成され、これに続いて形成さ
れた円柱状の胴部６２が当該内部リード棒保持用筒体６
の発光空間囲繞部８２側端まで伸びている。

【００２２】そして、胴部６２の外径Ｄは、封体８の封
じ管部８１の内径に適合するものとされ、好ましくは、
封体８の封じ管部８１の内径に比べ０．５ｍｍ〜３．０
ｍｍ小さい径とされる。その理由は、０．５ｍｍより小
さい値では、挿入作業が困難になり、３．０より大きな
値では、封止作業において電極側が下方へ傾く角度が大
きくなって作業性が悪くなるからである。また、電極の
最大径は、胴部６２の外径Ｄより２ｍｍよりも大きくな
らない方が良い。これは、封じ管部８１の内径は、でき
るだけＤの値に近ずけたい、つまり３ｍｍ以下にしたい
ので、電極の最大値がＤ＋３ｍｍに近ずくと挿入が著し
く困難になる。挿入の作業性を考慮すると、電極の最大
径は、Ｄ＋２（ｍｍ）以下が良い。また、内部リード棒
保持用筒体６の金属板３側の一端面６１の外径ｄが金属
板３の径と実質上同一なものとされる。

【００２３】また、内部リード棒保持用筒体６は、その
発光空間囲繞部８２側の他端面６３にすりばち状の凹所
６４を有し、特に、他端面６３の外周縁６６はナイフエ
ッジ状に形成されていることが好ましい。

【００２４】内部リード棒保持用筒体６の筒孔の発光空
間囲繞部８２側端部には、内部リード棒４の外周に巻き
付けられた、モリブデン線よりなるストッパー４１が設
けられており、これにより、内部リード棒保持用筒体６
の位置ずれを防止することができる。

【００２５】ガラス部材１の孔１３の内部には、これに
適合する外径の外部リード棒５が挿入され、ガラス部材
１の他端面１２には、外部リード棒５に接続されるよう
底部に穴が形成された皿状の金属部材５１が配置され、
この金属部材５１を介して、ガラス製の外部リード棒保
持用筒体７が配置されている。金属部材５１を構成する
ための材料としては、モリブデンなどが挙げられる。

【００２６】ガラス部材１の外周においては、その周方
向に互いに離間して、当該ガラス部材１の軸方向に伸び
る帯状のモリブデン製の金属箔２が例えば６枚配置さ
れ、これらの金属箔２の各々の一端部２１は、ガラス部
材１の周壁１６のテーパ状の部分に沿って伸び、さらに
内部リード棒３の基端部に配置された金属板３にスポッ
ト溶接などの手段によって接続されている。また、金属
箔２の各々の他端部２２は金属部材５１と接続されてい
る。

【００２７】図３（イ）に示すように、金属箔２の各々
の一端部２１の先端縁には、内部リード棒４の外周面の
曲率半径とほぼ同一の曲率半径を有する切り欠き状の円
弧状凹部Ａが形成され、この円弧状凹部Ａを内部リード
棒４の外周面に当接させた状態で金属箔２が金属板３に
溶接されている。

【００２８】また、金属箔２の各々は、金属板３に接続
された一端部２１に続く一端側部分の両側縁２３，２４
は、一端部２１に向かうに従って、その幅が小さくなる
斜辺部Ｌとして形成され、この斜辺部Ｌは、図３（ロ）
に示すように、ナイフエッジ状に形成されている。ま
た、斜辺部Ｌ、図３の（ハ）に示すように、ガラス部材
１の周壁１６におけるテーパ状の外周面上に位置されて
いる。

【００２９】そして、封着用導電部Ｓが配置された封体
８を例えばガラス施盤により回転させながら封じ管部８
１の外部から加熱処理することにより、ガラス部材１の
外周と封じ管部８１の内周とが金属箔２を介して気密に
溶着され、さらに内部リード棒保持用筒体６の外周と封
じ管部８１の内周とが狭窄部Ｋが形成されることなく溶
着される。他方の封じ管部においても、図示はしない
が、封着用導電部Ｓと同様に構成した封着用導電部を上
述と同様に接続される。

【００３０】以上の実施例によれば、内部リード棒４の
外周と封体８の封じ管部８１の内周との間に配置された
内部リード棒保持用筒体６は、その胴部６２の外径が封
じ管部８１の内径に適合するので、封着用導電部Ｓを封
じ管部８１内に配置したときに、封体８の軸方向に対す
る傾きが生じてもその程度が小さく、この結果、封着用
導電部Ｓと封じ管部８１との接続工程において、金属箔
２が切断されることを防ぐことができる。

【００３１】また、内部リード棒保持用筒体６は、その
金属板３側の一端面６１の外径が金属板３の径と実質上
同一であり、ガラス部材１のテーパ状の外周面と封じ管
部８１の間に生ずる空間を埋める形状を有しているの
で、ガラス部材１および内部リード棒保持用筒体６と封
じ管部８１とを隙間無く溶着することができる。

【００３２】また、内部リード棒保持用筒体６は、その
発光空間囲繞部８２側の他端面６３がすりばち状の凹所
６４を有し、他端面６３の外径が封じ管部８１の内径に
適合するので、封じ管部８１における内部リード棒保持
用筒体６と対向する部分の発光空間囲繞部８２側におい
ては、外端側と比較して小さい熱量で加熱しても内部リ
ード棒保持用筒体６と封じ管部８１とを溶着することが
でき、この結果、封じ管部８１における内部リード棒保
持用筒体６と対向する部分の発光空間囲繞部８２側端部
を変形させずに溶着することができる。

【００３３】以上、本発明の一実施例を説明したが、本
発明においては種々変更が可能である。例えば、内部リ
ード棒保持用筒体６は、その一端面６１の外径ｄが金属
板３の径と実質上同一のものであり、かつ、胴部６２の
外径Ｄが封じ管部８１の内径に適合するものであれば、
他の形状のものを用いることができる。

【００３４】また、ガラス部材１の外形は円柱状に限定
されず、用いる金属箔２の枚数などに応じて適宜選択さ
れ、例えば八角柱状、六角柱状、その他としてもよい。
また、金属部材５１を用いずに、金属箔２の他端部２２
を外部リード棒５の外周に直接接続してもよい。

【００３５】また、上記に説明した気密封止構造は、大
電流を必要とする他のランプにも利用することができ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
大電流用であっても、封じ管部の封止工程において金属
箔が切断されず、封じ管部のガラス部分の事故が生ずる
ことがなくて長い使用寿命を得ることができる放電ラン
プを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部を示す説明用縦断正面
図である。

【図２】内部リード棒保持用筒体の一例を示す説明図で
ある。

【図３】金属箔の一例を示す説明図である。

【図４】箔シール構造を有する従来の放電ランプの構成
を示す説明用縦断正面図である。

【図５】箔シール構造を有する従来の放電ランプにおい
て、封体の封じ管部に封着用導電部を配置した状態を示
す説明図である。

【図６】箔シール構造を有する従来の放電ランプにおい
て生ずる封じ管部の変形部分を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ガラス部材 １１ 一端面 １２ 他端面 １３ 孔 １６ 周壁 ２ 金属箔 ２１ 一端部 ２２ 他端部 ３ 金属板 ４ 内部リード棒 ４１ ストッパー ５ 外部リード棒 ５１ 金属部材 ６ 内部リード棒保持用筒体 ６１ 一端面 ６２ 胴部 ６３ 他端面 ６４ 凹所 ６５ 一端部 ６６ 他端面の外周縁 ７ 外部リード棒保持用筒体 ８ 封体 ８１ 封じ管部 ８２ 発光空間囲繞部 ９ 電極 Ａ 弧状凹部 Ｂ 底壁 Ｄ 胴部の外径 ｄ 一端面の外径 Ｈ 変形部分 Ｋ 狭窄部 Ｌ 斜辺部 Ｓ 封着用導電部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 真吉 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光空間囲繞部およびこれに続く封じ管
   部よりなるガラス製の封体と、 この封体の封じ管部の内部に配置され、発光空間囲繞部
   側がテーパ状に細められた柱状のガラス部材と、 このガラス部材の前記発光空間囲繞部側に面する一側に
   配置された金属板と、 基端が前記金属板に固定され、先端が前記発光空間囲繞
   部内に伸びるよう配置された内部リード棒と、 この内部リード棒の先端に設けられた電極と、 前記内部リード棒の外周と前記封体の封じ管部の内周と
   の間に配置されたガラス製の筒体と、 前記ガラス部材の前記封じ管部の外端部に面する他側に
   配置された外部リード棒と、 前記ガラス部材の外周に沿って伸び、その一端部が金属
   板に接続され、その他端部が前記外部リード棒に電気的
   に接続された金属箔とを有してなり、 前記ガラス製の筒体は、前記金属板側の一端面の外径が
   前記金属板の径と実質上同一であり、この一端面に続く
   胴部が前記のガラス部材のテーパ状の部分をおおうよう
   にしたうえで、その外径が前記の封じ管部の内径に適合
   することを特徴とする放電ランプ。
2. 【請求項２】 ガラス製の筒体は、その発光空間囲繞部
   側の他端面にすりばち状の凹所を有し、当該他端面の外
   径が封じ管部の内径に適合することを特徴とする請求項
   １に記載の放電ランプ。
3. 【請求項３】 電極の最大径が封じ管部の内径よりも小
   さく、ガラス製の筒体の外径に２ｍｍ加えた値以下であ
   り、ガラス製の筒体の外径と封じ管部の内径との差が３
   ｍｍ以下の各条件を満足してなることを特徴とする請求
   項１もしくは請求項２に記載の放電ランプ。