JPH088088B2 - 高圧ガス放電ランプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、真空気密に封止され、イオン化ガスを封入
され、ランプ容器内に突出する電極を備えた半透明のラ
ンプ容器を有する高圧ガス放電ランプであって、前記の
電極は、ランプ容器の壁を貫通して外部に延在する電流
供給導体と接続され、前記の電極は夫々主にタングステ
ンのロッドを有し、このロッドは、ランプ容器内に突出
した端近くにタングステンのらせんコイルを有し、第１
層のターンはロッドの周囲にあり、第２層のターンは第
１層のターンを取囲むように配設され、らせんコイルは
前記のロッドに固定され、このらせんコイルの線は、端
面を有する端をもった、高圧ガス放電ランプに関するせ
のである。

このようなランプは米国特許明細書第3,170,081号よ
り知られている。

電極ロッドの周囲のコイルの目的は、電極全面に満足
な熱分布を得るだけかまたはこれに加えて電子放出物質
を保持することにある。

コイルは、例えば１つのターンを加熱状態で変形する
かまたはターンをロッド周囲に確実にクランプするか或
いはまたコイルをロッドに溶接するかによってこれをロ
ッドに固定することが殆どの場合必要である。

前記の米国特許明細書のランプでは、第１層のターン
は、ゆとりをもってロッド周囲を滑らされてこのロッド
に固定されたものであり、一方、他方の層のターンは前
記の第１層の周囲を滑らせた別体のものである。この第
２の層のターンを固定するために、第１層のターンは、
電極のロッドの先端と反対の端に突出した線部分を有
し、他方の層のターンは、それに対応した端に、ロッド
に向けて曲げられた線部分を有する。この電極構造は、
電極したがってランプの製造を面倒なものにする。本発
明の目的は、その電極が容易に製造できる簡単な構造を
有するにも拘らずコイルがロッドに強固に固定されるよ
うにした冒頭記載の種類の高圧ガス放電ランプを得るこ
とにある。

本発明は、冒頭に記載した種類の高圧ガス放電ランプ
において次のようにすることによって前記の目的を達成
したものである，すなわち、第１層のターンは第２層の
ターンと一体であり、この第２層のターンは線に捩れを
もって第１層の周囲に巻回され、この第１層も線に捩れ
をもって巻回され、捩れを有する各ターンの線の捩れ
は、関係のターンが電極の周囲に延在する方向と同じ方
向を有する。

別々につくられたものから組立てる前記の米国特許明
細書による電極にくらべて、本発明のランプの電極は、
コイルが巻回軸としての電極ロッド自体上につくられる
ことによって得られる。したがって、電極の製造時に組
立工程を省略することができるが、このことは、電極の
ロッドおよびコイルが小さくしたがって傷つきやすい場
合に特に有利である。更に、コイルを固定するための個
々の工程も省略することができる。それでもこの電極の
コイルは強固に固定される。

電極のロッド上へのコイルの固定を次に説明する。線
をロッドの周りに巻く場合、この線のターンは大きな直
径となり易い。円形の心棒の場合には、この大きなター
ン径は、線が心棒に沿って切線方向に滑ることができる
ためにそうなる。このことは、前記の第２の層が第１の
層と同方向に巻かれた場合には、第１層のターン上に設
けられる第２層のターンにも当嵌る。この場合にも、
「心棒」すなわちその上に第１層が巻回されたロッド
は、この第１層と共に円形である。若し前記第２層のタ
ーンが逆方向に巻回されれば、第２層のターンはその都
度第１層のターンを跳び超えねばならないので、「心
棒」は完全に円形ではない。けれどもこの心棒の「円形
よりの偏差」は極めて小さい。この円形よりの偏差は線
径の分数の値を有するに過ぎず、一方「心棒」の直径は
比較的大きい、すなわち、巻かれた線径の２倍が加算さ
れたロッドの直径に等しい。この小さな円形よりの偏差
のために、線はこの場合でも切線方向に動くことがで
き、この結果ターンは大きな直径となり、層はゆるくな
る。

本発明は、第１層のターンで取囲まれたロッドの「円
からの偏差」は、若し第２層を第１層の周囲に非常にぴ
んと張って巻回すると、第１層の周囲に反対方向に巻か
れた第２層が線の切線方向への動きを阻止するのに十分
であるという認識に基づいたものである。第１層のター
ンが電極ロッドの周囲にぴんと張って巻回されそして第
２層のターンと一体ならば、電極ロッドの周囲のコイル
はこの電極ロッドに固定される。第２層で取囲まれた第
１層のターンはこの場合実際に切線方向に動くことによ
りゆるくなることはない。けれども、このような固定が
得られる程にぴんと張って巻回するためには線に非常に
大きな巻回力が必要とされる。このため巻回中に線が切
れ易い。

本発明は更に、線が巻回時に正しい方向に捩れを有す
るならば線の切断力よりも遥かに小さい張力で線を巻回
することが可能であり、それにも拘らずコイルは電極ロ
ッドに固定されるという認識に基づくものである。

線が捩られた場合には、線は、巻回後、捩れ応力が減
少するように変形する。捩れの方向が正しい場合には、
ターンが大きな相対間隔をとり、このためにターンは
「巻回心棒」の周囲により張られて位置するという結果
となる。第１層のターンに対しては「巻回心棒」は電極
ロッドであり、第２層のターンに対してはこの「巻回心
棒」はロッドに第１層のターンが加わったものである。

線に対する捩れの正しい方向は、２つのターンの線の
捩れが電極ロッドの周囲に延在する関係のターンの方向
と同方向ならば、巻回中および巻回後にも得られる。こ
れ等の言葉を次に説明する。

ターンが電極ロッドの周囲を延在する方向というの
は、その層の最初のターンから最後のターンの方に軸に
沿って見ることによって決められる。この場合ターン
（線）はロッドの周囲を時計方向（右向き）かまたは反
時計方向（左向き）に回わる。

巻回時（および後）に線が捩られる方向は、ロッドに
向って線の軸に沿って見ることにより決められる。この
場合線は見る人の側でその軸の周りに時計方向（右向
き）かまたは反時計方向（左向き）に捩られる。主にタ
ングステンの線は、太い線を引抜ダイスを通して引抜く
ことによって得られるために、この種の線はその表面に
線の軸方向に延在する引抜溝（drawing grooves）を有
する。線が捩られた場合にはこの引抜溝は線の軸方向に
或る角度で延在する。したがって、線の時計方向の捩れ
の場合には、引抜溝は、線のまわりの捩れを見る前記の
人から反時計方向に曲がって行く。

本発明のランプの電極は、、最も傷つき易い部分より
組立る必要がなく、またその製造時に別個の固定工程を
行う必要がないという利点の外に、ロッドとそのコイル
間に極めて良好且つ再現性のある熱接触があるという利
点を有する。

線につくられる捩れの程度は、ロッドへのコイルの固
定に課せられる要求と関係する。けれども、特定の場合
には、この捩れの程度は僅かな実験によって簡単に決め
ることができる。第１層のターンに与えられる１ターン
当たりの捩れが小さな場合には、第２層は第１層よりも
太い「心棒」に巻かれるので、この第２層のターンに要
する１ターン当たりの捩れは僅かに大きなものでよいと
いうことに留意され度い。

電極したがって高圧ガス放電ランプは、電極ロッドの
コイルの線端が破断面を有すれば更に製造が容易であ
る。このような破断面は、らせん巻回工程が終了してか
ら、らせんに巻回されない残りの線部分を引きちぎって
コイルより切り離すことにより得られる。この場合線
は、該線と電極ロッドとの接触がなくなる部分で切れ
る。

破断面は特徴のある外観を有し、そのため当業者なら
ばすぐに分る。この破断面は、粗面であるためつや消し
である。更に、例えば挟み切り（clipping）、摘み切り
（pinching）、切断（cutting）または研削（grindin
g）工具のような工具によって残される溝やまくれのよ
うな痕跡をもたない。

引きちぎられる時、力が線に加わり、この力は線に塑
性変形を生じる。線径の減少は殆ど破断面の近くで得ら
れる。破断面における線径が他の場所の線径よりも小さ
くなる程度は、線を伸ばすために巻回以前に線が例えば
800℃と850℃の間の高温を有していた場合にはより大き
い。塑性変形のもう１つの結果は、線が、該線の巻かれ
る「心棒」の表面に少なくとも実質的に破断面迄追随
し、線がコイルのシースを超えて突出または実質的に突
出することがないということである。

電極ロッド周囲にコイルをつくる時、線の初めの部分
はクランプで保持される。巻回が終了すると、前記の初
めの部分も同様にして引きちぎりによってコイルより切
り離すことができる。

少なくとも第２層のターンの線端に破断面を有するコ
イルを備えた電極は、挟み切り、摘み切り、研削または
切断に必要な工具なしで簡単につくれるという利点を有
する。更に、このような工具では、特にコイルに傷をつ
けてはならない場合に電極の極く近く迄接近することが
できないので、摘み切り、挟み切り、研削または切断の
場合には、コイルの端がコイルのシースを超えて突出す
る。このことは不利である。

本発明のランプは、例えば（多結晶）アルミナまたは
（単結晶）サファイヤのセラミックランプ容器を有する
高圧ナトリウムランプ、或いは金属ハロゲン化物を含み
且つセラミック材料または石英ガラスのランプ容器を有
する高圧水銀放電ランプでもよい。

英国特許明細書第2,043,331号に、電極ロッドが単層
のターンのらせんコイルを有する放電ランプが開示され
ていることは注目に値する。このターンは比較的太いタ
ングステン線よりつくられ、このタングステン線の周り
に比較的細いタングステン線が大きなピッチで巻かれて
いる。この細い線は、太い線相互および太い線とロッド
の両方に対するスペーサとしての役をする。したがっ
て、非常にあきのあるコイルが得られる。この電極で
は、コイルは別につくられ、次いで電極ロッドの周囲に
ねじ込まれる。

前記の太い線のターンには捩れが生じることもある。
けれども、この捩れはコイルを電極ロッドに固定するの
には役立たず、この目的に使用することはできない。実
際上この捩れは本発明のランプの電極のそれとは反対の
方向を有している。この反対方向のために、（本発明の
ランプにおけるように）ターンが互いに離間するように
動き、心棒の周囲により張られて巻回される傾向はな
く、寧ろ側方に互いに押付けられ、心棒より離れる傾向
があり、このため、巻回された線は、たとえ電極ロッド
で支持されなくても大きな剛直性を有する。本発明のラ
ンプでは、このような捩れがまさにコイルを電極ロッド
に固定する結果を生じる。

以下に本発明を図面の実施例によって説明する。

第１図に示した高圧ナトリウム放電ランプは、主とし
てアルミナより成る半透明のランプ容器１を有し、この
ランプ容器は、真空気密封止され、ナトリウム、水銀お
よびキセノンのイオン化封入物を有する。電極２はラン
プ容器１内に突出し、この容器の壁を貫通して外部に延
在する電流供給導体３と接続されている。前記の電極２
は主にタングステンのロッド４を夫々有し、このロッド
の周囲の、ランプ容器１の内側に突出している端５に
は、主としてタングステンのらせんコイル６が巻かれて
いる。このらせんコイル６のうちの第１層のターンはロ
ッド４の周囲に設けられ、第１層と一体の第２層のター
ンは第１層を取巻くように配設されている。このらせん
コイル６はロッド４に固定される。ランプ容器１は外球
７内に配設され、この外球は真空気密封止され、口金８
を有する。電極は第３図によって更に詳しく説明する。

第２図に示した高圧水銀蒸気放電ランプは石英ガラス
のランプ容器11を有し、このランプ容器は、真空気密封
止され、アルゴン、水銀、沃化ナトリウム、沃化スカン
ジウムおよび沃化タリウムのイオン化封入物を有する。
電極12は、ランプ容器11を超えてこのランプ容器11内に
突出している電流供給導体13a,13bと接続されている。
電極は夫々主にタングステンの電極ロッドを有し、この
電極ロッドの前記ランプ容器内に突出している端には、
主にタングステンのらせんコイル16を有する。このらせ
んコイル16の第１層のターンはロッド14の周囲に設けら
れ、他方の層のターンは、第１層のターンと一体になる
ようにこの第１層のターンの周囲に配設される。電極12
を第３図によって更に詳しく説明する。

第３図において、主にタングステンの電極ロッド24は
その端25近くに主にタングステンのらせんコイル26を有
する。この実施例では、電極ロッド24上に第１層のター
ン27,37が配設され、このターンの初めの部分は符号30
で示してある。電極ロッド24の軸方向にＡから見ると、
ターン27,37はこのロッドの周囲に時計方向（右向き）
に回っている。前記のターン27と37は線径に等しいピッ
チを有するようにされている。ターン27はしたがって側
方に互に接触している。時計方向の捩れはターン37につ
くられる。電極の製造段階において、37′で示したコイ
ルの線は前面に沿ってロッド24に延びている。コイルの
線37′の軸に沿ってロッド24の方向に見る人Ｂに対して
線37′はこの見る人の近くで時計方向（右向き）に捩ら
れる。したがってターン37の捩れは、ロッド24の周囲に
延在するターン37の方向と同じ方向を有する。それ故線
の引抜溝は見る人Ｂからは線37′の周囲に反時計方向に
曲がって行く。図面には見えないが、捩れをもって巻回
する工程は、第１層のターン27,37の１つを除いて終り
迄続けられる。端25近くの２つのターンは捩らないで巻
回される。図面は、ターン37が側方に互に離れているこ
とを示している。これはターン37の捩れの結果である。

電極ロッドの端25では、第１層のターン27,37の最後
のターンは第２層のターン28,38に移行し、このためこ
れ等の２つの層は一体である。

第２層のターン28,38のはじめの２つのターン28は捩
らないで形成される。第１層のターン27,37から第２層
のターン28,38への移行部で巻回方向は初めの巻回方向
と逆になる。第２層のターン28,38の初めのターン28か
らロッド24の軸に沿って見る人Ｃには、ターン28,38は
ロッド24の周囲に反時計方向（左向き）に回る。ターン
38は線に捩れを与えて巻回されるので、その結果、これ
等のターンは互いに離れる。電極の製造の一段階におい
て、符号38′で示したコイルの線は電極ロッド24の前面
に沿って延びている。コイルの線38′の軸に沿って電極
ロッド方向をみる人Ｄに対して線はその近くで反時計方
向（左向き）の捩れを有している。したがって、ターン
38の捩れはロッド24の周囲にターン38が延在する方向と
同じ方向を有する。

ターン37の捩れのために、これ等のターンは締付嵌め
（clamping fit）でロッド24を取巻く。反対方向に巻回
されるターン28,38に対し、「心棒」（24＋27,37）は、
その形成後は、円よりの偏差の程度は僅かではあるが、
円ではない。捩れを有するターン38は締付嵌めで前記の
円でない「心棒」（24＋37）を取囲むので、前記の円よ
りの偏差はターン38が切線方向に動くのを阻止するのに
十分である。ターン38の下にあるターン37もゆるむこと
はなく、締付嵌めでロッド24を取囲む。

ターン38ができ上ると、巻回されない残りの部分は、
引きちぎることによって切り離される。最後のターンに
は、他の部分の線径よりも小さな線径を有する端31と破
断面33が形成される。巻回時、線の初めの部分はクラン
プで保持される。コイル26ができ上ると、初めの部分は
引きちぎられる。この時コイルには、小さな直径を有す
る端30と破断面32が形成される。

第２図に示したような30W金属ハロゲン化物ランプに
第３図に示したような電極が用いられた。電極ロッドの
直径は140μｍで、直径50μｍの線がこのロッドに約1mm
の長さにわたって巻回された。何れの部分も重量比で1.
5％のThO₂を含有するタングステンより成るものであっ
た。コイルは0.6Nの巻回力の下でつくられた。巻回の前
に、線は850℃で加熱して伸ばされた。第１層のターン
の捩られたターンは１ターン当り時計方向に180°の捩
れを有し、一方第２層のターンの捩られたターンは反時
計方向に360°の捩れを有した。コイルの初めの部分と
巻回されない残りの線部分とは5Nの力で引きちぎられ
た。したがって、巻回力は、引きちぎる力の分数であっ
た。

電極ロッドの周囲の電極のコイルは極めて申分なく固
定されることがわかった。コイルをロッドより押し出す
には少なくとも7Nの力を要するものとされているが、こ
の30Wランプでは、コイルは30Nの力でも電極より外すこ
とができなかった。この状態は、電極を掃除するために
真空中で2500℃で加熱した後でも変わらなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は高圧ナトリウム放電ランプの一部断面側面図 第２図は高圧水銀放電ランプの縦断面略図 第３図は電極の側面図である。 1,11……ランプ容器、2,12……電極 3,13a,13b……電流供給導電体 4,14,24……電極ロッド 6,16,26……らせんコイル ７……外球、27,37……第１層のターン 28,38……第２層のターン 32,33……破断面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空気密に封止され、イオン化ガスを封入
   され、ランプ容器内に突出する電極を備えた半透明のラ
   ンプ容器を有する高圧ガス放電ランプであって、前記の
   電極は、ランプ容器の壁を貫通して外部に延在する電流
   供給導体と接続され、前記の電極は夫々主にタングステ
   ンのロッドを有し、このロッドは、ランプの容器内に突
   出した端近くにタングステンのらせんコイルを有し、第
   １層のターンはロッドの周囲にあり、第２層のターンは
   第１層のターンを取囲むように配設され、らせんコイル
   は前記のロッドに固定され、このらせんコイルの線は、
   端面を有する端をもった、高圧ガス放電ランプにおい
   て、第１層のターンは第２層のターンと一体であり、こ
   の第２層のターンは線に捩れをもって第１層の周囲に巻
   回され、この第１層も線に捩れをもって巻回され、捩れ
   を有する各ターンの線の捩れは、関係のターンが電極の
   周囲に延在する方向と同じ方向を有することを特徴とす
   る高圧ガス放電ランプ。