JP2000057995A - ショートアーク型放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】少なくとも一方の電極の先端に巻きつけられた
コイルＫがその製造過程で形状変形、位置変形、さらに
は発光空間内部への落下等することのない構造を提供す
ることである。 【解決手段】発光管１内に一対の電極(５１，５２)が設
けられ、この電極の先端面の一部に切削、研磨等の機械
加工を行わない破断痕を有しており、かつ、この一対の
電極のうち、少なくとも一方の電極の先端にはコイルＫ
が巻かれており、電極にはこのコイルが当該電極の先端
から抜けないように大径部が形成されたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は発光管内に一対の
電極を具えたショートアーク型放電ランプに関する。

【０００２】

【従来技術】一般照明、工業用内視鏡、オーバーヘッド
プロジェクター、液晶バックライトの光源として、ショ
ートアーク型放電ランプの一種であるメタルハライドラ
ンプが使われている。このような用途に使用されるメタ
ルハライドランプは、電極間距離が２．０ｍｍ以下とい
うようなきわめて小さいものとなってきている。

【０００３】ところで、従来から、ショートアーク型放
電ランプを製造する方法として、各々の電極を石英ガラ
ス等の発光管に封止処理をして、その後、所望の金属、
例えば水銀などを封入する方法が採用されていた。この
場合、封止工程で電極間距離が目標値になるように製造
するわけであるが、作業誤差等が発生した場合は、封入
する物質量を調整することが行なわれてきた。

【０００４】ところが、前述のように電極間距離が２．
０ｍｍ以下というようなきわめて短い場合にあっては、
封止作業もきわめて困難なものとなる。また、発光管の
内容積も小さいので、封入物質量も少なく、その調整を
することも容易なことではない。このような事情があっ
て、最近は、一対の電極が一体的に連結した状態でその
各々の端部を石英ガラスと封止し、その後、発光物質を
封入する方法が提案されている。この製造方法では、そ
の後、発光管の外表面に形成された排気管（発光物質を
封入するための管）を使って、棒などを挿入して、連結
した電極部材の脆弱部を突っつき、それにより、放電距
離を介して対向する一対の電極を形成するものである。
このような製造方法を開示したものに、例えば、特開平
６−３１００３０号などがある。

【０００５】図７は、このような連結した電極部材を石
英ガラスと封着した後で、発光管外表面に設けられた排
気管から棒を使って、連結した電極部材を切り離すとい
う、ショートアーク放電ランプの製造方法を示すもので
ある。まず、同図(ａ)に示すように、１本のタングステ
ン棒などの材料から、陽極、陰極が連結した電極部材を
形成する。なお、以下の説明では電極となるべき部分が
連結した状態を電極部材と称する。このとき、陽極とな
るべき部分と陰極となるべき部分の間には放電空間を容
易に構成できるように切り落とす部分や脆弱部を形成し
ておく。次に、電極部材を電解研磨、洗浄を行ない、ま
た、真空加熱炉などで不純ガスのガス出しを行う。そし
て、同図(ｂ)で示すように、電極部材のうち陰極となる
べき部分にコイルを挿入する。

【０００６】その後、同図(ｃ)に示すように、電極部材
の両端部に定格寸法に切断したモリブデン箔を溶接し、
さらに、このモリブデン箔の他端に外部リードを接続す
る。次に、同図(ｄ)で示すような割型成型等で形成され
た石英ガラスからなる発光管を用意する。そして、同図
(ｅ)に示すように発光管の中に(ｃ)図で示した電極部材
を配置して、金属箔に相当する位置で石英ガラスをピン
チシール、又は低圧シュリンクシールする。これによっ
て、同図(ｆ)に示すように発光管と電極部材が溶着さ
れ、電極部材が発光管の中で固定される。

【０００７】次に、同図(ｇ)で示すように、発光管の外
表面に設けられた排気管から棒を挿入して、電極部材の
脆弱部と突つき、これを発光空間に落とすことで放電空
間を形成するできる。このようにすることで所定の間隔
を持った一対の電極を形成することができる。その後
は、排気管より所望のガス、発光物質を挿入することで
放電ランプを完成させる。

【０００８】この方法で製造したショートアーク型放電
ランプは、極めて短い電極間距離を、簡単に、しかも正
確に形成することができる。特に、電極間距離が２．０
ｍｍ以下というような放電ランプには効果的な製造方法
といえる。

【０００９】ところで、通常、電極の先端には図７(ｂ)
で示したように、コイルが巻きつけられている。これは
放電開始時に電子放射を容易にするためである。ところ
が、上記製造方法によれば、発光管の外表面に形成され
た排気管から棒などを挿入して、連結した電極部材を切
断するわけであるが、その際、当該電極先端に巻き付け
られたコイルに挿入した棒が当ってしまい、コイル自体
を変形させたり、または、コイルが巻きつけられた位置
をずらしてしまったり、さらには、電極部材の脆弱部を
切断して切り落とした場合にこのコイルまでも発光空間
の中に落としてしまうことがある。また、コイルの位置
がすれてしまうと電極間がショートしてしまうなどの問
題も生ずる。この問題は、連結した電極部材を石英ガラ
スを封着した後において、当該電極部材を切断して一対
の電極を形成する製造方法における特有の問題といえ
る。

【００１０】さらに、上記製造方法は、連結した電極部
材に対して、所定の位置に予めコイルを挿入してから、
このコイル付きの電極部材を石英ガラスの所定の位置に
配置して封着処理するわけであるが、放電ランプ全体が
小型化してくると、電極軸径やそこに巻き付けるコイル
自体もきわめて小さいものとなってしまい、電極軸の所
定の位置に正確にコイルを取り付けるという作業自体が
きわめて煩わしいものとなる。特に、コイルは電極先端
から決められた位置に正しく巻き付けないとコイルが持
つ特徴を十分に発揮できなくなってしまう。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、連結した電極部材を石英ガラスと封着処
理した後で電極部材を切断して一対の電極を形成する方
法によって製造されるショートアーク型放電ランプにあ
って、少なくとも一方の電極の先端に巻きつけられたコ
イルがその製造過程で形状変形、位置変形、さらには発
光空間内部への落下等することのない構造を提供するこ
とである。

【００１２】上記課題を解決するために、この発明のシ
ョートアーク放電ランプは、発光管内に一対の電極が設
けられ、この電極の先端面の一部に切削、研磨等の機械
加工を行わない破断痕を有しており、かつ、この一対の
電極のうち、少なくとも一方の電極の先端にはコイルが
巻かれており、当該電極の先端には大径部が形成された
ことを特徴とする。また、前記破断痕は、連結した１本
の電極部材が、発光空間となるべき膨出部が形成された
石英ガラス管の中に配設されて、この石英ガラスの両端
部が電極部材を挟んで封止された後に、当該連結した１
本の電極部材が切断されて一対の電極が形成されるとき
に生じることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明のショートアーク型放電
ランプは、電極部材に対するコイル挿入に関する点を除
けば、従来技術で説明した製造方法と同様の方法で製造
される。 図１は石英ガラスとの封着処理する前の連結
した１本の電極部材を示す。図１(ａ)は電極部材にコイ
ルが取り付けられた状態を示し、図１(ｂ)は電極部材の
陰極となるべき部分のみを示す。連結した電極部材１
は、陽極になるべき部分１１と陰極になるべき部分１２
と、さらに切り落とされるべき部分１３より構成され
る。陽極になるべき部分１１と切り落とされるべき部分
１３の間、および、陰極になるべき部分１２と切り落と
されるべき部分１３との間には、各々脆弱部１４が形成
される。陰極になるべき部分１２には、コイルＫが取り
付けられるわけであるが、その先端には、コイルＫが所
定の位置に固定されるように大径部１５が形成される。

【００１４】このような構造により、連結した電極部材
に対して棒などを突つく場合において、コイルＫを発光
空間に落下させることが防止でき、さらに、コイルＫ自
体の形状変形や位置変形も減少させることができる。ま
た、コイルＫを電極部材１に取り付けるときは、陰極に
なるべき部分１２の後方端よりコイルＫを挿入して、大
径部１５に突き当たるまで入れることで、きわめて容易
に、しかも正確に取り付けることが可能となる。陰極に
なるべき部分１２の大径部１５との境界位置には凹部１
６を有し、この凹部１６にコイルＫが良好に適合するこ
とで、以後、コイルＫは後方にも移動することもななく
固定される。コイルＫは弾性力を有するものであればこ
の適合はさらに効果的なものとなる。ただし、この凹部
１６は必須のものではない。

【００１５】コイルＫの内径は、陰極になるべき部分１
２の外径に等しいか、わずかに小さくなるように設計さ
れ、陰極になるべき部分１２に密着、または略密着でき
るようになっている。コイルＫは、例えば、純タングス
テンやトリタンよりなり、線径０．４Φのものが、例え
ば、１０ターンされた構造を有する。さらに、電極部材
について一例をあげれば、陰極になるべき部分１２にお
いて、大径部１５の軸方向の長さは０．９５ｍｍ、外径
は先端０．２ｍｍ、後端の最大外径が０．５ｍｍであ
る。また、コイルＫが巻き付けられる部分の外径は１．
５ｍｍ、コイルＫの外径は１．３ｍｍである。また、陽
極になるべき部分１１の外径は３．０ｍｍ、切り落とさ
れるべき部分１３の外径は０．４ｍｍ、軸方向の長さは
０．２ｍｍである。しかし、このような数値は一例であ
り、本発明の構造はこのような数値に限定されるもので
はない。

【００１６】また、陰極になるべき部分１２の大径部１
５の軸方向の長さは、コイルＫが巻き付けられた部分１
２の外径値以上存在することが好ましい。例えば、上記
実施例の場合は、陰極になるべき部分１２のコイルＫが
巻き付けられる部分の外径が１．３ｍｍであるので、こ
の０．９ｍｍ以上は大径部１５が存在することが好まし
い。これは、ランプの安定点灯時において、コイルＫと
陽極先端との間で放電を起こさないためである。

【００１７】図２は、石英ガラスと封着する前の連結し
た電極部材の他の実施例を示す。図２(ａ)はコイルＫが
取り付けられた状態を示し、同図(ｂ)はコイルＫを取り
付けない状態の陰極になるべき部分１２を表す。この実
施例においても大径部２０によってコイルＫの形状変
形、位置変形、発光空間への落下を良好に防止すること
ができる。この実施例が図１に示す実施例と異なるとこ
ろは、陰極になるべき部分１２は大径部２０、コイルＫ
が取り付けられる部分２１、後端部２２よりなり、後端
部２２の外径値はコイルＫが取り付けられる部分２１の
外径値より大きくなっている。

【００１８】このような構造により、図１の構造による
利点に加えて、さらに以下のような特徴を有する。すな
わち、陰極(陰極棒)の後端はモリブデン箔を溶着され
て、さらに石英ガラスを封着されるわけであるが、陰極
(陰極棒)の外径が小さい方が封着時において生じる隙間
が小さくなり、水銀の混入を低く抑えることができる。
さらに、コイルＫは陰極になるべき部分１２に密着させ
るという理由から、コイルＫの内径値と、陰極になるべ
き部分１２の外径値はほぼ等しいか、あるいは後者の方
が大きく設定されているため、当該外径値が陰極の後端
まで伸びているとコイルＫの挿入作業は煩わしいものと
なる。そこで、本実施例のように、コイルＫが取り付け
られる部分のみ、コイルＫに対応した太さとすることで
当該コイルＫの挿入作業を極めて容易なものとできる。

【００１９】図２に示した構造の一例をあげると、陰極
になるべき部分１２のうち大径部２０の軸方向の長さは
０．７８ｍｍ、コイルＫが取り付けられる部分２１の軸
方向の長さは４．０ｍｍ、後端部２２の軸方向の長さは
５．０ｍｍ、後端部２２の外径は０．５ｍｍである。し
かし、前記同様にこの数値例を一例であり、本発明の構
造がこのような数値に限定されるべきものではない。

【００２０】図３は、石英ガラスと封着する前の連結し
た電極部材のさらに他の実施例を示す。図３(ａ)はコイ
ルＫが取り付けられた状態を示し、同図(ｂ)はコイルＫ
を取り付けない状態の陰極になるべき部分１２を表す。
この実施例においても大径部２０によってコイルＫの形
状変形、位置変形、発光空間への落下を良好に防止する
ことができる。この実施例が図１に示す実施例と異なる
ところは、陰極になるべき部分１２は大径部３０、コイ
ルＫが取り付けられる部分３１よりなり、コイルＫが取
り付けられる部分３１の外径値は後端に向うに連れて徐
々に小径になっていることである。

【００２１】このような構造によって、図１による構造
の利点に加えて、さらに以下のような特徴を有する。す
なわち、コイルＫは、先端(陽極と向いあう側)部分にお
いては陰極棒を密着しているが、後端部分においては隙
間を有しており、密着しない構造となっている。このた
め、ランプの点灯開始時においては、コイルＫが陰極棒
を密着していない部分からきわめて容易に電子放出を行
ない、その後の放電の持続によって、先端部分が温めら
れることで電子の放出部分を先端部分に良好に移動させ
ることができる。

【００２２】この構造の一例をあげると、コイルＫを陰
極棒との間の隙間は、例えば、０．１〜０．３ｍｍ程度
であるが、前記同様にこの数値に限定されるものではな
い。なお、図３に示す陰極構造は先端がソロバン玉のよ
うになっている。これにより、コイルの先端が陰極に接
触する面積が大きくなり、アーク起点を良好に陰極先端
に移行できる。

【００２３】図４は陰極になるべき部分１２のさらに他
の実施例を示す。この実施例の特徴は、コイルＫが取り
付けられる部分において、コイルＫに対応して溝４１が
設けられていることである。このような構造によれば、
図１で示した構造における凹部を設けることなくコイル
Ｋの良好な位置固定をすることができる。

【００２４】図５は本発明にかかるショートアーク型放
電ランプを示す。石英ガラスからなる発光管５のほぼ中
央には発光部５０が形成され、その内部の発光空間に一
対の電極、すなわち、陰極５１と陽極５２が、例えば、
２．０ｍｍの間隔を持って配置される。発光部５０の両
端には封止部５３が形成され、その中で陰極５１、陽極
５２の各々が金属箔５４に接続されて外部リードと電気
的につながる。発光管５の外表面には排気管の残部５６
（いわゆる、チップ）が形成される。

【００２５】図６は陰極５１と陽極５２の先端の拡大図
を示す。両電極は図に示すように先端の一部に切削、研
磨等の機械加工を行なわない破断痕６１を有している。
これは前記したように連結した電極部材を発光管の中に
配置して、石英ガラスと電極部材を封着した後で棒など
突つくことで切断を行なうためである。すなわち、陰
極、陽極の各々を石英ガラスと封着させる製造方法と異
なり、放電空間が形成させた後においては、両電極の先
端面は切削、研磨等の機械加工は行なわれず、棒を突つ
くことで脆弱部から切り落とすことで放電空間が形成さ
れるからである。ただし、破断痕６１の形状、程度はさ
まざまであり、両電極の形状、大きさ、電極間距離(放
電空間)、棒を突つく強度、排気管の位置などにより異
なる。また、破断痕は微少な場合もあり、その後の放電
ランプの点灯によって消滅する場合もありうる。

【００２６】このような放電ランプは一例をあげれば、
定格電力２５０Ｗ、定格電圧６０Ｖのメタルハライドラ
ンプであり、電極間距離は２．０ｍｍである。発光空間
には水銀、希ガスと、発光金属としてジスプロシウム、
インジウム、セシウム、亜鉛、ネオジウム、タリウム等
が沃素、臭素などのハロゲン化物として封入される。電
極は、酸化トリウムを含んだトリタンや、純タングステ
ンが適用できる。

【００２７】本発明は、直流点灯の放電ランプのみなら
ず交流点灯の放電ランプにも適用できる。この場合は、
双方の電極先端にコイルを巻き付け、そして、当該コイ
ルが形状変形、位置変形、発光空間への落下をしないた
めに大径部を設けることが好ましい。

【００２８】また、本発明はメタルハライドランプに限
定されるものではなく、ショートアーク型放電ランプに
ついて広く適用できるものであって、高圧水銀ランプ、
キセノンランプにも適用できる。ここで、「ショートア
ーク」とは、電極によってアークが形成されるものを意
味し、電極間距離によって特に限定されるものではない
が、前記したような理由によって、電極間距離が２．０
ｍｍ以下の場合に特に有効である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明のショートア
ーク型放電ランプであれば、少なくとも一方の電極に先
端にはコイルが巻き付けられており、この電極先端には
大径部を有するので以下の効果を有する。すなわち、電
極部材を切断するために棒などを挿入して突つく場合に
おいて、コイルを発光空間に落下させることがないばか
りか、コイル自体の形状変形や位置変形も良好に防止す
ることができる。さらには、陰極軸棒に凹部を設けるこ
とでコイルの適合を完全なものとすることができ、位置
変形の防止を完全なものとすることができる。

【００３０】さらには、陰極軸棒の径の大きさを後端部
を小径にすることによって、水銀等の発光物質の封着部
分への混入を良好に軽減させることができる。さらに
は、陰極軸棒とコイルとの間に隙間を設けることによっ
て、放電開始時と定常点灯時の安定した電子放出を可能
とする。さらには、陰極軸棒にコイル形状に対応した溝
を設けることによって、コイルの適合を完全なものとす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかるショートアーク型放電ランプ
の製造工程上における電極部材を示す。

【図２】この発明にかかるショートアーク型放電ランプ
の製造工程上における電極部材を示す。

【図３】この発明にかかるショートアーク型放電ランプ
の製造工程上における電極部材を示す。

【図４】この発明にかかるショートアーク型放電ランプ
の製造工程上における電極部材を示す。

【図５】この発明にかかるショートアーク型放電ランプ
を示す。

【図６】この発明にかかるショートアーク型放電ランプ
の部分拡大図を示す。

【図７】従来のショートアーク型メタルハライドランプ
の製造方法を示す。

【符号の説明】

１ 電極部材 １１ 陽極となるべき部分 １２ 陰極となるべき部分 １３ 切り落とされるべき部分 １４ 脆弱部 １５ 大径部 ２０ 大径部 ３０ 大径部 ４０ 大径部 ６０ 発光部 ６１ 陰極 ６２ 陽極 ６３ 封止部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光管内に一対の電極が設けられ、この電
   極の先端面の一部に切削、研磨等の機械加工を行わない
   破断痕を有しており、かつ、この一対の電極のうち、少
   なくとも一方の電極の先端にはコイルが巻かれており、
   さらに当該電極の先端には大径部が形成されたことを特
   徴とするショートアーク型放電ランプ。
2. 【請求項２】前記破断痕は、連結した１本の電極部材
   が、発光空間となるべき膨出部が形成された石英ガラス
   管の中に配設されて、この石英ガラスの両端部が電極部
   材を挟んで封止された後に、当該連結した１本の電極部
   材が切断されて一対の電極が形成されるときに生じるこ
   とを特徴とする請求項１のショートアーク型放電ラン
   プ。