JP2000285857A

JP2000285857A - 高圧放電灯

Info

Publication number: JP2000285857A
Application number: JP11086884A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Takahashi; 哲也高橋; Yasuhiro Iwato; 泰博岩藤; Yoichiro Kogyo; 陽一郎光行; Tetsuo Wakayama; 哲郎若山
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2000-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】大電流用であっても、封着導電部と封止管部
との封止・接合工程で金属箔が切断されることがなく、
信頼性の高い長寿命な高圧放電灯の提供。【解決手段】発光空間を形成するバルブ領域9aと；前
記バルブ領域9aの両端にそれぞれ一体配置された封止管
部9bと；前記バルブ領域9aに対向して封装された陽極8
a、陰極8bと；前記陽極8a、陰極8bに一端が電気的に接
続し他端が封止管部9bにそれぞれ延設された内部リード
棒４と；前記内部リード棒４に一端が接続し絶縁性セパ
レータ１′面に沿わせて封止管部9b内を他端側に延設さ
れた一対の導電性金属箔２と；前記導電性金属箔２の他
端に電気的に接続し、かつ封止管部9bを気密に導出され
た外部リード棒５と；前記外部リード棒５および金属箔
２の接続部を巻装し、かつ外部リード棒５が延設する接
続部端面12′の少なくとも一部を包むように保持する保
持用金属箔15と；前記内部リード棒４を挿通して封止管
部9bに装着され、内部リード棒４の接続部を支持する内
部リード棒支持用筒体６と；を有することを特徴とする
高圧放電灯である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は大電流用の高圧放電
灯に係り、さらに詳しくは、大電流用に適した気密封止
構造を有する高圧放電灯に関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧放電灯、たとえばショートアーク放
電灯は、光化学産業分野、半導体デバィスの製造分野、
あるいは映像分野など、多くの分野で実用されている。
たとえば、半導体デバィスの製造分野においては、ウエ
ハーのマスキングに当たって、大電流用の高圧または超
高圧放電灯から放射される紫外線を露光に使用してい
る。そして、露光源の大電力化によって、露光時間の短
縮化や露光面積を拡大すること、ないし生産性を向上す
ることが図られている。また、前記大電力化だけでな
く、一方では、露光装置の小形化が求められているた
め、より小形の露光源（高圧放電灯）が要求されてい
る。

【０００３】なお、この種の高圧放電灯の場合は、発光
ガスの主成分である水銀の封入量が多いので、点灯時の
発光管内ガス圧が高く、発熱量も大きい。したがって、
特に気密ガラス封止部においては、耐熱性および耐圧性
の大きいことが前提成る一方、点灯中においては、発光
管内の水銀が十分に蒸発していることが必要であるの
で、点灯中水銀の凝縮が生ずるような低い温度部分がな
いことが望まれる。

【０００４】こうした要求に対応して、従来の高圧（超
高圧）放電灯においては、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の代りに、
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（たとえば特公平 5-72061号公報、特開平 8-7
7975号公報）。

【０００５】図６は、上記高圧放電灯の箔シール構造例
を示す一部拡大断面図である。図６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、５は外部リード
棒、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が構成され
ている。なお、比較的小電力の高圧放電灯の場合は、円
柱状のガラス部材１の代りに、セパレート板を使用し、
このセパレート板面に沿わせて一対の帯状の金属箔状２
を配置・封止する構成が採られている。

【０００６】ここで、内部リード棒保持用筒体６は、内
部リード棒４の外周と封体９の封止管部9bの内周との間
を埋めて、内部リード棒４を固定的に支持する。また、
８は電極（たとえば陽極）、９は発光空間の囲繞部9aと
これに続く封止管部9bとから成る封体である。また、円
柱状のガラス部材１は、発光空間を形成する囲繞部9a側
の一端面10に続く部分の周壁11に先細りのテーパ状の外
周面を有し、一端面10側の部分が円錐台状に構成されて
いる。一方、封止管部9b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。

【０００７】さらに、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が発光空間を形成する囲繞部9aに向けて封
体９の軸方向に伸びるよう固定されている。なお、この
内部リード棒４の先端には電極８が設けられている。一
方、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14が
配置され、この金属部材14を介してガラス製の外部リー
ド棒保持用筒体７が配置された構成と成っている。

【０００８】そして、上記金属板３と内部リード棒４な
どの接続は、金属板３と内部リード棒４とを付き合わせ
て溶接、あるいは金属板３の中央に設けた穴に内部リー
ド棒４の基端を挿入して両者を溶接した構成が採られて
る。なお、金属板３および金属部材14を構成するための
材料としては、Ta、Nb、 W、Moなどの高融点金属が挙げ
られる。

【０００９】また、前記内部リード棒４と外部リード棒
５との電気的な接続は、金属板３、円柱状のガラス部材
１の外周面に沿わせて設けた複数条の帯状の金属箔２お
よび金属部材14で行われる。

【００１０】なお、上記構成の高圧放電灯は、次のよう
な手段で組み立て・製造される。たとえば電極８付き内
部リード棒４、金属板３、内部リード棒保持用筒体６、
ガラス部材１、金属部材14、外部リード棒５および外部
リード棒保持用筒体７の組み合わせ構造体を用意する。
次いで、前記組み合わせ構造体を封止管部9bの所定位置
に配置・装着刷る。その後、発光空間を形成する囲繞部
9a内および封止管部9b内を真空、または所定量の不活性
ガスを封入した状態で、ゆっくり回転させながら加熱し
て、徐々に封止管部9bを溶融させ、気密に封着する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、セパレ
ート板の両面にそれぞれ帯状の金属箔２を配置する構成
の場合は、高圧放電灯の組み立て・製造過程における加
熱で、帯状の金属箔２に挟着されているセパレート板が
位置ズレなどを起こし易いという問題がある。すなわ
ち、加熱によって金属箔２が伸び、セパレート板が位置
ズレしたり、あるいはセパレート板が脱落したりして、
封止管部9bが大きく変形するなどの不都合がある。この
対策として、帯状の金属箔２でセパレート板を挟着・積
層し、この挟着・積層体を、金属箔で巻装し固定化する
ことも試みられているが、十分な対応策を成していな
い。

【００１２】一方、円柱状のガラス部材１の外周面に複
数状の金属箔２を沿わせて封止する構造の場合は、電極
８には大きな熱容量が要求されるので、重量の大きい電
極８化する。この電極８の重量増加は、高圧放電灯の組
み立て・製造過程における旋盤回転封止時に、遠心力が
大きく働くことになり、結果的に、この遠心力によって
金属箔２を始め、封着導電部を形成する組み合わせ構造
体が引っ張られ、位置ズレを起こしたり、電気的な接続
が破損・切断されたりする。

【００１３】つまり、いずれの場合も、製造歩留まりが
損なわれたり、あるいは高圧放電灯製品の寿命、信頼性
が損なわれる恐れがあり、それらの問題の改善・解消が
待たれている。

【００１４】本発明はこのよう事情に基づいてなされた
ものであって、大電流用であっても、封着導電部と封止
管部との封止・接合工程で金属箔が切断されることがな
く、信頼性の高い長寿命な高圧放電灯の提供を目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、発光
空間を形成するバルブ領域と；前記バルブ領域の両端に
それぞれ一体配置された封止管部と；前記バルブ領域に
対向して封装された陽極、陰極と；前記陽極、陰極に一
端が電気的に接続し他端が封止管部にそれぞれ延設され
た内部リード棒と；前記内部リード棒に一端が接続し絶
縁性セパレーター面に沿わせて封止管部内を他端側に延
設された一対の導電性金属箔と；前記導電性金属箔の他
端に電気的に接続し、かつ封止管部を気密に導出された
外部リード棒と；前記外部リード棒および金属箔の接続
部を巻装し、かつ外部リード棒が延設する接続部端面の
少なくとも一部を包むように保持する保持用金属箔と；
前記内部リード棒を挿通して封止管部に装着され、内部
リード棒の接続部を支持する内部リード棒支持用筒体
と；を有することを特徴とする高圧放電灯である。

【００１６】請求項２の発明は、発光空間を形成するバ
ルブ領域と；前記バルブ領域の両端にそれぞれ一体配置
された封止管部と；前記封止管部内に同軸的に装着さ
れ、かつバルブ領域側を底壁面とする有底の絶縁性筒体
と；前記絶縁性筒体の底壁面に同径の基部を介して一端
が電気的に接続してバルブ領域に対向してそれぞれ延設
された内部リード棒と；前記内部リード棒の先端部に電
気的に各別に接続された陽極、陰極と；前記内部リード
棒に一端が接続し絶縁性筒体面に沿わせて封止管部内を
他端側に延設された複数条の導電性金属箔と；前記導電
性金属箔の他端に電気的に接続し、かつ絶縁性筒体の開
口を閉塞する同径の金属部材と；前記金属部材に一端が
接続し、かつ封止管部を気密に導出された外部リード棒
とを有することを特徴とする高圧放電灯である。

【００１７】請求項３の発明は、発光空間を形成するバ
ルブ領域と；前記バルブ領域の両端にそれぞれ一体配置
された封止管部と；前記封止管部内に同軸的に装着さ
れ、かつバルブ領域側を底壁面とする有底の絶縁性筒体
と；前記絶縁性筒体の底壁面に同径の基部を介して一端
が電気的に接続してバルブ領域に対向してそれぞれ延設
された内部リード棒と；前記内部リード棒の先端部に電
気的に各別に接続された陽極、陰極と；前記内部リード
棒に一端が接続し絶縁性筒体面に沿わせて封止管部内を
他端側に延設された複数条の導電性金属箔と；前記導電
性金属箔の他端に電気的に接続し、かつ絶縁性筒体の開
口を閉塞する同径の金属部材と；前記金属部材に一端が
接続し、かつ封止管部を気密に導出された外部リード棒
と；前記内部リード棒と絶縁性筒体底壁面との接続部、
および外部リード棒と金属板と金属箔との接続部を、そ
れぞれ巻装し、かつ接続部端面の少なくとも一部を包む
ように保持する保持用金属箔と；前記内部リード棒を挿
通して封止管部に装着され、内部リード棒の接続部を支
持する内部リード棒支持用筒体と；を有することを特徴
とする高圧放電灯である。

【００１８】請求項４の発明は、請求項２もしくは請求
項３記載の高圧放電灯において、内部リード棒の基部が
バルブ領域と封止管部都の接合部より封止管部側に 3〜
10mmに位置するように配置封止されていることを特徴と
する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図１ないし図５を参照して
実施例を説明する。

【００２０】第１の実施形態例この実施形態は、入力電力 1 KW の超高圧水銀灯の場合
である。

【００２１】図１は全体的な断面図、図２は箔シール構
造（封止管部）を拡大して示す断面図、図３は箔シール
構造の要部を示す斜視図である。図１〜図３において、
9aは発光空間を形成する石英ガラス製のバルブ領域、9b
は前記バルブ領域9aの両端にそれぞれ一体配置された石
英ガラス製の封止管部で、これらバルブ領域（囲繞部）
9aおよび封止管部9bで気密な封体９を形成している。こ
こで、バルブ領域9aは、最大径30mm、肉厚 2.7mmの球体
をなしており、また、封止管部9bは、外径約mm、肉厚約
2mmである。また、バルブ領域（発光空間）9a内には、
水銀が約 700mg、アルゴンガスが約 500torr封入されて
いる。

【００２２】8aは前記バルブ領域9a内の一端側に封装さ
れた陽極、8bは前記陽極8aに対向して封装された陰極、
４は前記陽極8aおよび陰極8bにそれぞれ一端が電気的に
接続し、他端が封止管部9bに延設された内部リード棒で
ある。ここで、内部リード棒４は、径 4mm程度の W製
で、一方の内部リード棒４の先端には、最大径 9mmの W
製のブロック状の陽極8aが、他方の内部リード棒４の先
端には、 W製のコイル状の陰極8bが装着されている。

【００２３】また、２は前記内部リード棒４に一端が接
続し、絶縁性（石英ガラス製）セパレータ１′面に沿わ
せて封止管部9b内を他端側に延設された一対の導電性金
属箔、５は前記導電性金属箔２の他端に電気的に接続
し、かつ封止管部9bを気密に導出された外部リード棒で
ある。ここで、陽極8a側のセパレータ１′は、肉厚 1.5
mm、幅 8mm、長さ37mm、陰極8b側のセパレータ１′は、
肉厚 1.5mm、幅 8mm、長さ21mmであり、また、これらの
セパレータ１′面に沿わせて配置された導電性金属箔２
は、肉厚26μm 、幅 6mmのMo製の帯状の金属箔である。

【００２４】さらに、６は前記内部リード棒４を挿通し
て封止管部9bに装着され、内部リード棒４の接続部を支
持する石英ガラス製の内部リード棒支持用筒体、15は前
記外部リード棒５および金属箔２の接続部を巻装し、か
つ外部リード棒５が延設する接続部端面の少なくとも一
部を包むように保持する保持用金属箔である。

【００２５】ここで、内部リード棒支持用筒体６は、陽
極8a側が外径 8.5mm、肉厚 2.0mm、長さ 8mm、陰極8b側
が外径 6.5mm、肉厚 1.5mm、長さ 8mmである。また、保
持用金属箔15は、厚さ15〜30μm ，たとえば26μm で１
〜２ターン巻装し、セパレータ１′および金属箔２の積
層幅方向のズレを起こさないように保持するとともに、
接続部端面12′の少なくとも一部を包むように折り曲
げ、溶接して長さ方向への位置ズレが起きないように成
っている。

【００２６】上記構成の超高圧放電灯は、封止管部9bの
封止工程などおけるセパレータ１′を含む積層体の幅方
向、長さ方向の位置ズレなどが防止ないし回避され、金
属箔２の切断などの不具合を発生する恐れも解消され
る。そして、このような問題ないし懸念の解消は、高圧
放電灯の高信頼性化、超寿命化となって実用性の向上に
大きく寄与する。

【００２７】第２の実施形態例この実施形態は、入力電力1.75 KW の超高圧水銀灯の場
合である。

【００２８】図４は箔シール構造（封止管部）を示す断
面図、図５は一部を拡大して示す断面図である。図４，
５において、9aは発光空間を形成するバルブ領域、9bは
前記バルブ領域9aの両端にそれぞれ一体配置された封止
管部で、これらバルブ領域（囲繞部）9aおよび封止管部
9bで気密な封体９を形成している。ここで、バルブ領域
9aは、最大径53mm、肉厚 3.0mmの球体をなしており、封
止管部9bは、外径約24mm、肉厚約 2.5mmである。また、
バルブ領域（発光空間）9a内には、水銀が約300mg、キ
セノンガスが約 2 atm封入されている。

【００２９】図示を省略してあるが、前記バルブ領域9a
内の一端側に陽極8aが封装され、前記陽極8aに対向して
陰極8b封装されており、前記陽極8aおよび陰極8bにそれ
ぞれ一端が電気的に接続し、内部リード棒４の他端が封
止管部9bに延設されている。ここで、内部リード棒４
は、径 6mm程度の W製で、一方の内部リード棒４の先端
には、最大径18mmの W製のブロック状の陽極8aが、他方
の内部リード棒４の先端には、 W製のコイル状の陰極8b
が装着されている。

【００３０】１は前記封止管部9b内に同軸的に装着さ
れ、かつバルブ領域9a側を底壁面とする有底の絶縁性筒
体であり、この絶縁性筒体１の底壁面に、前記内部リー
ド棒４の基部4aが一体化されている。ここで、内部リー
ド棒４の基部4aは、絶縁性筒体１の底壁面と実質的に同
径である。

【００３１】また、２は前記内部リード棒４の基部4aに
一端が接続し絶縁性筒体１面に沿わせて封止管部9b内を
他端側に延設された複数条の導電性金属箔、14′は前記
導電性金属箔２の他端に電気的に接続し、かつ絶縁性筒
体１の開口を閉塞する金属部材（閉塞体）、５は前記金
属部材14′に一端が接続し、かつ封止管部9bを気密に導
出された外部リード棒である。ここで、金属部材14′
は、たとえば WもしくはMo製などで、その外径は絶縁性
筒体１の外径と実質的に同一である。

【００３２】なお、この構成において、要すれば内部リ
ード棒の基部4aと金属箔２の接続部、外部リード棒５を
接続した金属部材14′と金属箔２の接続部を、それぞれ
保持用金属箔15で１〜２ターン程度巻装する構造として
もよい。

【００３３】上記構成の高圧放電灯においては、封止管
部9bの封止工程などおける絶縁性筒体１の位置ズレなど
が防止ないし回避され、金属箔２の切断などの不具合を
発生する恐れも解消される。つまり、絶縁性筒体１外周
面に沿わせた金属箔２と、内部リード棒４の基部4a、外
部リード棒５が接続する金属部材14′との段差が緩和さ
れているため、金属箔２の破断のような問題ないし懸念
が解消され、高圧放電灯の高信頼性化、超寿命化となっ
て実用性の向上に大きく寄与する。

【００３４】上記構成において、内部リード棒４の基部
4aと金属箔２の接続部、外部リード棒５を接続した金属
部材14′と金属箔２の接続部を、基部4a側および金属部
材14′側に 3mm程度突出するように、それぞれ保持用金
属箔15で１〜２ターン程度巻装する。そして、この巻装
金属箔の突出部を基部4a、金属部材14′面にそれぞれ折
り曲げたときは、封止管部9b内の接続構造の安定化ない
し信頼性が向上する。さらに、他の変形例として、図５
の拡大断面図に図示したように、内部リード棒４の基部
4aを、放電空間9aと封止管部9bとの接合部より 3〜10mm
程度後退させた構成とすることもできる。このような封
止構造を採った場合は、封止工程時において、十分に封
止管部9bを焼き込むことができ、封止管部9b基部との間
で、バルブ封止に伴う応力の集中を低減することができ
る。したがって、封止構造の信頼性を向上することがで
き、高圧放電灯の高信頼性化、超寿命化となって、実用
性の向上に大きく寄与する。

【００３５】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明刃、これらの実施例に限定されるものでなく、発明の
趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採ることがで
きる。たとえば、内部リード棒や外部リード棒の材質・
寸法、金属箔の材質、発光空間を形成するバルブ領域お
よび封止管部の寸法なども適宜選ぶことができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、各請求項の発明に
よれば、大電流であっても、封止管部の封止工程におい
て金属箔が切断する恐れも解消される。つまり、封止管
部の電気的導通機構での不良や事故発生が回避され、信
頼性の高い長寿命形の高圧放電灯が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る高圧放電灯の概略構成を示す断面
図。

【図２】図１の一部を拡大して示す断面図。

【図３】図１の一部を拡大して示す斜視図。

【図４】他の実施例に係る高圧放電灯の概略構成の要部
を示す断面図。

【図５】図４の一部を拡大して示す断面図。

【図６】従来の高圧放電灯の要部を拡大して示す断面
図。

【符号の説明】

１……円柱状のガラス部材１′……ガラス板（セパレータ）２……帯状の金属箔３……金属板４……内部リード棒 4a……内部リード棒の基部５……外部リード棒６……内部リード棒保持用筒体７……外部リード棒保持用筒体 8a，8b(8) ……電極９……封体 9a……バルブ領域（発光空間） 9b……封止管部 15……保持用金属箔（巻装）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者光行陽一郎東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内 (72)発明者若山哲郎東京都品川区東品川四丁目３番１号東芝ライテック株式会社内Ｆターム(参考） 5C043 AA07 BB02 CC02 CC05 CD01 DD11 EA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光空間を形成するバルブ領域と；前記
バルブ領域の両端にそれぞれ一体配置された封止管部
と；前記バルブ領域に対向して封装された陽極、陰極
と；前記陽極、陰極に一端が電気的に接続し他端が封止
管部にそれぞれ延設された内部リード棒と；前記内部リ
ード棒に一端が接続し絶縁性セパレーター面に沿わせて
封止管部内を他端側に延設された一対の導電性金属箔
と；前記導電性金属箔の他端に電気的に接続し、かつ封
止管部を気密に導出された外部リード棒と；前記外部リ
ード棒および金属箔の接続部を巻装し、かつ外部リード
棒が延設する接続部端面の少なくとも一部を包むように
保持する保持用金属箔と；前記内部リード棒を挿通して
封止管部に装着され、内部リード棒の接続部を支持する
内部リード棒支持用筒体と；を有することを特徴とする
高圧放電灯。
【請求項２】発光空間を形成するバルブ領域と；前記
バルブ領域の両端にそれぞれ一体配置された封止管部
と；前記封止管部内に同軸的に装着され、かつバルブ領
域側を底壁面とする有底の絶縁性筒体と；前記絶縁性筒
体の底壁面に同径の基部を介して一端が電気的に接続し
てバルブ領域に対向してそれぞれ延設された内部リード
棒と；前記内部リード棒の先端部に電気的に各別に接続
された陽極、陰極と；前記内部リード棒に一端が接続し
絶縁性筒体面に沿わせて封止管部内を他端側に延設され
た複数条の導電性金属箔と；前記導電性金属箔の他端に
電気的に接続し、かつ絶縁性筒体の開口を閉塞する同径
の金属部材と；前記金属部材に一端が接続し、かつ封止
管部を気密に導出された外部リード棒と；を有すること
を特徴とする高圧放電灯。
【請求項３】発光空間を形成するバルブ領域と；前記
バルブ領域の両端にそれぞれ一体配置された封止管部
と；前記封止管部内に同軸的に装着され、かつバルブ領
域側を底壁面とする有底の絶縁性筒体と；前記絶縁性筒
体の底壁面に同径の基部を介して一端が電気的に接続し
てバルブ領域に対向してそれぞれ延設された内部リード
棒と；前記内部リード棒の先端部に電気的に各別に接続
された陽極、陰極と；前記内部リード棒に一端が接続し
絶縁性筒体面に沿わせて封止管部内を他端側に延設され
た複数条の導電性金属箔と；前記導電性金属箔の他端に
電気的に接続し、かつ絶縁性筒体の開口を閉塞する同径
の金属部材と；前記金属部材に一端が接続し、かつ封止
管部を気密に導出された外部リード棒と；前記内部リー
ド棒と絶縁性筒体底壁面との接続部、および外部リード
棒と金属板と金属箔との接続部を、それぞれ巻装し、か
つ接続部端面の少なくとも一部を包むように保持する保
持用金属箔と；前記内部リード棒を挿通して封止管部に
装着され、内部リード棒の接続部を支持する内部リード
棒支持用筒体と；を有することを特徴とする高圧放電
灯。
【請求項４】内部リード棒の基部がバルブ領域と封止
管部都の接合部より封止管部側に 3〜10mmに位置するよ
うに配置封止されていることを特徴とする請求項２もし
くは請求項３記載の高圧放電灯。