CN102683160A - 放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种放电灯，内部导线棒的强度充分高，能够防止内部导线棒的折断。本发明的放电灯由以下构成：放电容器(1)，在发光管(11)的两端连接设置有封固管(12)；金属板(5)，配置在封固管(12)的内部；钨制的内部导线棒(3)，在前端设置有电极(2)，与电极相反侧的后端侧穿过形成于金属板(5)的中心的贯穿孔并固定于金属板(5)；玻璃制的保持用筒体(4)，保持配置于内部导线棒(3)的外周与封固管(12)的内周之间的内部导线棒(3)，金属板(5)通过焊接材料固定于内部导线棒(3)，从保持用筒体(4)向发光管(11)侧伸出的部分的内部导线棒的结晶粒径比固定有金属板的部分的内部导线棒的结晶粒径小。

Description

放电灯

技术领域

本发明涉及一种放电灯，更具体而言，特别是涉及具有适用于大电流的气密封固构造的放电灯。

背景技术

放电灯例如发光管内封入有水银的放电灯，广泛应用于利用紫外线的领域，例如光化学工业领域、半导体设备的制造领域以及其他领域。

在使用大电流的放电灯中，作为发光气体的主要成分的水银的封入量大且点灯时的发光管内气压非常高，并且发热量大，因此，特别是气密性封固部的玻璃需要具有高耐热性及耐压性。接着，点灯期间发光管内的水银需要完全地蒸发，因此在点灯期间的发光管内，需要使水银发生凝集的低温部分不存在。

由上述可知，在发光管内封入水银的放电灯中，不是通过将形成有封固管的玻璃直接焊接在内部导线棒上而实现封固管的气密性封固的所谓的杆密封构造，而是采用将金属板配置在封固管内，使内部导线棒与该金属板连接，金属箔与金属板连接的所谓箔密封构造。

图6是表示具有箔密封构造的放电灯的一个例子的说明图。

1是由发光管11和与该发光管连接的封固管12构成的放电容器。电极2配置在该放电容器1的发光管11内，该电极2由钨制的内部导线棒3支撑。内部导线棒3由保持内部导线棒3的玻璃制的保持用筒体4保持在封固管12内。

接着，与内部导线棒3的电极2相反侧的后端一侧，穿过由钼或钽等的高熔点金属构成的金属板5的贯穿孔并固定在金属板5上，将供电用的金属箔6焊接在该金属板5的发光管11侧的面。在圆柱状的玻璃部件7的外周上，将供电用金属箔6在其圆周方向上分离配置，在该玻璃部件7的轴向上，例如将5片配置成带状。

然后，详细说明内部导线棒3和金属板5的固定构造。

图7是只取出内部导线棒3和金属板5的说明图。

如图7(a)所示，内部导线棒3形成有与未图示的电极相反侧的后端侧的外径比前端侧的外径小的小径部3a，在金属板5中心处形成有贯穿孔5a。该贯穿孔5a的内径比内部导线棒3的小径部3a的外径大，从而使小径部3a穿过贯穿孔5a。

即，内部导线棒3处于穿过金属板5的状态。

如图7(b)所示，金属板5在处于与形成小径部3a的内部导线棒3的端面3b抵接的状态下，将焊接材料M配置在金属板5的表面，该状态下通过加热并熔化焊接材料M，使焊接材料M流入金属板5的贯穿孔5a与内部导线棒3的小径部3a的之间，从而将金属板5固定在内部导线棒3上。

另外，图7中，形成有内部导线棒3的与电极相反侧的后端侧的外径比前端侧的外径小的小径部3a，然而也有使用内部导线棒上没有小径部，且沿着长度方向外径一定的内部导线棒。

作为焊接材料，要求与钨制的内部导线棒3和钼制的金属板5的湿润性好，蒸气压低，且不与水银等封入物发生反应，使用锆、铂、铑。

针对加热并熔化焊接材料M的方法进行说明。

首先，如图7(b)所示，将金属板5穿过内部导线棒3的小径部3a，制作在金属板5的表面配置有焊接材料M的底座C。

该底架配置于大气中，利用燃烧器对焊接材料M进行加热并使其熔融时，利用燃烧器的热量使内部导线棒3与金属板5变成高温，它们的表面酸化。

在使用酸化后的底座的放电灯中，在灯点灯期间，底座上产生不纯物，对灯的特性产生坏的影响，加热焊接材料M时，底座配置在真空中或不活泼气体的氛围中，或是还原氛围中，对焊接材料进行加热。

具体而言，如图7(b)所示，底座配置在加热炉内，使加热炉的内部处于真空中或不活泼气体的氛围中，在加热炉内对底座整体进行加热。

其结果为，焊接材料M熔融并流入金属板5的贯穿孔5a与内部导线棒3的小径部3a的之间，使金属板5固定在内部导线棒3上，并且即使内部导线棒3与金属板5变成高温，这些表面也不会酸化。

然而，在加热炉内对底座整体进行加热时，产生了以下的问题。

在加热炉内对底座整体进行加热时，内部导线棒3的整体的温度也几乎均匀地上升，使内部导线棒3的整体处于高温的状态。

其温度必须是比作为焊接材料使用的金属的熔点高的温度。进行箔密封时，焊接材料需要使用具有玻璃加工温度的1600℃以上的熔点的材料，例如使用锆(Zr)、铂(Pt)、铑(Rh)等。为了加热到这些金属的熔点以上，使钨制的内部导线棒3的整体再结晶化。

内部导线棒3再结晶化时，相邻的结晶之间熔融并形成1个大的结晶，相邻的结晶之间的晶界与加热前相比变少。

其结果为，内部导线棒3的脆性破坏强度降低，由于传送振动、下落冲击，使从保持用筒体4向发光管一侧伸出的部分(图6中A所示的区域)，即保持用筒体4的前端侧，存在内部导线棒3容易折断的问题。

专利文献1日本特开2010-80165公报

发明内容

本发明提供一种能够解决上述问题的放电灯，其内部导线棒的脆性破坏强度很高，且可以防止内部导线棒折断。

技术方案1中所述的放电灯，由以下构成：放电容器，在发光管的两端连接设置有封固管；金属板，配置在上述封固管的内部且具有贯穿孔；内部导线棒，在前端设置有电极，并且后端固定于上述金属板；保持用筒体，用于保持配置在上述封固管的内部的上述内部导线棒，该放电灯的特征在于：上述金属板通过焊接材料固定在上述内部导线棒上，上述内部导线棒中相比上述保持用筒体位于前端侧的部分的结晶粒径比固定在上述金属板上的部分的结晶粒径小。

而且，技术方案2中所述的放电灯，是技术方案1所述的放电灯，特别是，其特征在于：上述内部导线棒形成有电极的相反侧的后端侧的外径比前端侧的外径小的小径部，上述金属板固定于该小径部。

根据本发明的放电灯，将金属板固定于内部导线棒上，通过保持用筒体能够抑制在作为发光管侧的前端侧伸出部分的内部导线棒的温度上升，可以使内部导线的相比保持用筒体位于前端侧的部分的结晶粒径，比固定在金属板部分的结晶粒径小，可以使从保持用筒体向前端侧伸出部分的内部导线棒的强度保持很高的状态，且能够防止内部导线棒的折断。

而且，内部导线棒形成有与电极相反侧的后端侧的外径比前端侧的外径小的小径部，由于内部导线棒形成为小径，因此该部分的内部导线棒的体积变小，能够容易地使小径部的温度上升，且能够利用该小径部的温度上升切实地使焊接材料熔融，从而能够切实地将金属板固定在内部导线棒上。

附图说明

图1是本申请发明的放电灯的说明图。

图2是本申请发明的放电灯使用的内部导线棒和金属板的固定方法的说明图。

图3是沿着图1中A所示部分的内部导线棒3的电极轴的剖面放大图。

图4是沿着图1中B所示部分的内部导线棒3的电极轴的剖面放大图。

图5是本申请发明的放电灯使用的内部导线棒和金属板的其他固定方法的说明图。

图6是现有的放电灯的说明图。

图7是只取出图6所示的放电灯的内部导线棒3和金属板5的说明图。

具体实施方式

利用图1对本发明的放电灯进行说明。

1是由发光管11和与该发光管连接的封固管12构成的放电容器。在该放电容器1的发光管11内配置有电极2，该电极2由钨制的内部导线棒3支撑。通过保持内部导线棒3的玻璃制的保持用筒体4，将内部导线棒3配置在封固管12的内部。

接着，内部导线棒3的与电极2相反侧的后端侧穿过由钼制的高熔点金属构成的金属板5的贯穿孔并固定在金属板5上，将供电用的金属箔6焊接在该金属板5的发光管11侧的面上。在圆柱状的玻璃部件7的外周上，将供电用金属箔6在其圆周方向上分离配置，在该玻璃部件7的轴向上，例如将5片配置成带状。

然后，供电用金属箔6在与金属板5焊接的方向的相反侧的另一端部上，与皿状的金属部件8焊接，通过该金属部件8与外部导线棒9电连接。

外部导线棒9由保持外部导线棒9的玻璃制的保持用筒体41保持，穿过金属部件8，与该金属部件8焊接，并插入到形成于玻璃部件7的孔71。

接着，针对本申请发明的放电灯使用的内部导线棒和金属板的固定构造进行说明。

图2是本发明的放电灯使用的内部导线棒和金属板的固定方法的说明图。

内部导线棒3形成有与电极相反侧的后端侧的外径比前端侧的外径小的小径部3a，为了使该小径部3a穿过金属板5的贯穿孔，金属板5穿过小径部3a，在金属板5的表面配置有焊接材料M。

接着，为了夹住金属板5，小径部3a的后端一侧由一个导电块100固定，在内部导线棒3的任意中间位置上固定另一个导电块101。

在该状态下，通过由一个导电块100向另一个导电块101通电，对位于各导电块100、101之间的内部导线棒3和金属板5进行通电加热。

通过该通电加热，将小径部3a和金属板5升温到焊接材料的熔点以上，例如升温至1850℃以上，使焊接材料M熔融，且焊接材料流入小径部3a和金属板5的贯穿孔的之间，在该状态下停止通电时，内部导线棒3、金属板5、焊接材料M的温度下降，使金属板5固定在内部导线棒3上。

在这样的通电加热中，对内部导线棒3的仅位于各导电块100、101之间的L1部分进行通电，使该部分的温度上升，相对于导电块101，内部导线棒3的前端侧的部分L2不进行通电。

另外，在内部导线棒3上形成有小径部3a，该部分的剖面的面积比其他部分小，因此小径部3a与其他部分相比，电阻值变高且进行通电时能够处于高温的状态。

通过该小径部3a的温度上升，能够使金属板5处于高温状态，且能够切实地使焊接材料M熔融，从而能够切实地将金属板5固定在内部导线棒3上。

其结果为，L1部分的固定有金属板5的部分的内部导线棒3通过升温使钨再结晶化。

然而，L2部分的内部导线棒3，由于L1部分的升温，通过热传导稍稍升温，然而由于不直接向该部分通电，因此钨不会升温至再结晶化的温度。

另外，在本申请发明的放电灯中，内部导线棒3穿通保持用筒体4，在内部导线棒3的外周配置有保持用筒体4，然而从保持用筒体4向作为前端侧的发光管11侧伸出的内部导线棒3，是图2所示L2部分的内部导线棒3。

即，构成从保持用筒体4向作为前端侧的发光管11侧伸出的部分的内部导线棒3的钨不会再结晶，而构成固定有金属板5的部分的内部导线棒3的钨进行再结晶。

另外，图2中，形成有内部导线棒3的与电极相反侧的后端侧比前端侧外径小的小径部3a，然而也存在使用内部导线棒上没有小径部、沿着长度方向外径一定的内部导线棒的情况。

该种方法中，在内部导线棒3上固定有金属板5的放电灯中，分析图1中A所示部分的内部导线棒3的结晶状态和图1中B所示部分的内部导线棒3的结晶状态。

A所示的部分是指，从保持用筒体4向作为前端侧的发光管11侧伸出的部分的内部导线棒3，位于靠近保持用筒体4的位置。

B所示的部分是固定有金属板5的部分的内部导线棒3。

图3是沿着图1中A所示部分的内部导线棒3的电极轴的剖面放大图。

图4是沿着图1中B所示部分的内部导线棒3的电极轴的剖面放大图。

在图3、图4中，向图中左右方向延伸的直线是实际的内部导线棒的剖面上1mm的范围，在该1mm的范围内计算分别存在的钨粒的数量，把用1mm除以该钨粒的数量所得的值，定义为钨的结晶粒径。

图3中A所示的部分的内部导线棒3的结晶粒径为8μm，图4中B所示的部分的内部导线棒3的结晶粒径为60μm。

通过该结果，可以知道从保持用筒体4向前端侧的发光管11侧伸出的部分的内部导线棒3的结晶粒径，比固定有金属板5的部分的内部导线棒3的结晶粒径小。

像这样，内部导线棒3的相比保持用筒体4位于前端侧的部分的结晶粒径比固定于金属板5的部分的结晶粒径小，因此相邻的结晶之间存在足够的晶界，能够使内部导线棒3的强度保持很高的状态，且能够切实地防止内部导线棒3的折断。

本申请发明中，固定有金属板5的部分的内部导线棒3是指，内部导线棒3中位于金属板5被焊接接合的焊接接合部分的内部导线棒3，固定有金属板5的部分的内部导线棒3的结晶粒径是指，存在于位于焊接接合部分的内部导线棒3的内部的结晶的粒径。

为了切实地防止内部导线棒3的折断，从保持用筒体4向作为前端侧的发光管11侧伸出的部分的结晶粒径，在10μm以下的范围。

结晶粒径超过10μm时，相邻的结晶之间的晶界变少，晶界发生滑动，存在内部导线棒折断的情形。

图5是本申请发明的放电灯使用的内部导线棒和金属板的其他的固定方法的说明图。

图5中，金属板5穿过内部导线棒3的小径部3a，且金属板5的表面上配置有焊接材料。

接着，在金属板5所处的部分的内部导线棒3的周围配置高频加热线圈200，通过该高频加热线圈200，对金属板5和金属板5所处的部分的内部导线棒3的焊接材料M进行局部的加热。

其结果为，焊接材料M熔融且使金属板5固定在内部导线棒3上。

采用上述的方法时，位于金属板5附近的内部导线棒3升温，然而能够抑制其他部分的内部导线棒3的升温，且能够使钨的再结晶化仅限于金属板附近的范围。

其结果为，能够使内部导线3的相比保持用筒体4位于前端侧的部分的结晶粒径保持与金属板焊接接合之前的内部导线棒的粒径不变，且能够不损坏内部导线棒的强度，从而切实地防止内部导线棒的折断。

Claims (2)

1.一种放电灯，由以下构成：

放电容器，在发光管的两端连接设置有封固管；

金属板，配置在上述封固管的内部且具有贯穿孔；

内部导线棒，前端设置有电极，后端固定于上述金属板；以及

保持用筒体，用于保持配置在上述封固管的内部的上述内部导线棒，

该放电灯的特征在于，

上述金属板通过焊接材料固定于上述内部导线棒，

上述内部导线棒的相比上述保持用筒体位于前端侧的部分的结晶粒径比固定于上述金属板的部分的结晶粒径小。

2.如权利要求1所述的放电灯，其特征在于：

上述内部导线棒形成有与电极相反侧的后端侧的外径比前端侧的外径小的小径部，上述金属板固定于该小径部。

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