JP2001319622A

JP2001319622A - 傾斜機能材料を用いたランプ

Info

Publication number: JP2001319622A
Application number: JP2000136829A
Authority: JP
Inventors: Ayumi Umemoto; 歩梅本; Nobuyuki Yamada; 信幸山田; Shintarou Hatate; 伸太郎幡手; Shinji Matsubara; 信次松原; Osamu Kobayashi; 修小林
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2001-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】放電容器を気密封止するために配設された閉
塞体を有するランプ構造において、ランプ点灯における
放電容器内圧力が百数十気圧にも達するようなランプで
あっても、閉塞体と放電容器を溶着する封止部を要因と
したランプの破損を防止し、ランプの耐圧耐久安定性を
得るとともに、光学的性能についても好適な結果を得る
ランプ構造を提供することにある。【解決手段】閉塞体における溶着封止部の外径をd1(m
m)、前記閉塞体が溶着される放電容器側の内径をd2(mm)
とした時、d1/d2≧0.95とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光管を溶着封止
する閉塞体として、傾斜機能材料を用いたランプに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えばシリカガラス製の発光管内
に一対のタングステン電極が対向配置された放電灯の閉
塞部として、傾斜機能材料を用いた閉塞体構造が開発さ
れ、実用化されつつある。傾斜機能材料を用いた閉塞体
は、一方がシリカガラスなどの絶縁材料で他方へいくに
したがってモリブデンなどの電導性材料の割合が連続的
または、段階的に増加し、電導性物質の存在確率が充分
なところでランプとしての電気導通をとるものである。

【０００３】このような閉塞体を放電灯に用いた場合、
閉塞体溶着部は放電灯と同等物質で、線膨張係数を同等
の状態で溶着でき、他方は電極心棒の主な材料であるタ
ングステンやモリブデンなどと熱膨張係数が同等の状態
で電気的導通を採ることができ、かつMo箔式などと異な
って完全なシール構造を採ることができる。

【０００４】このような傾斜機能材料を用いたランプ構
造としては、特開平１１−１４４６８１が公知である。
このランプ構造は、シリカガラスなどからなる発光管
に、水銀や、メタルハライド、希ガスなど所望の発光物
質を封入し、発光部側に臨むタングステンのシャフトの
先端にタングステンコイルを固定した内部電極と、発光
管外部に臨むタングステンからなる外部電極を有する傾
斜機能材料からなる閉塞体を発光管端部内に位置させ、
接続部材のシリカガラス部分を発光管端部内方部分に溶
着させ、発光管内部と外部とを気密に封止する構造を採
っている。

【０００５】また、このような傾斜機能材料を用いたラ
ンプの製造方法として、特開平１１−３２９３５９が公
知である。本先行文献においては、ランプの発光管部に
連設された閉塞管部を溶着封止するランプ用閉塞部構造
体の溶着封止する部分の最大径をｄ、溶着される閉塞管
部内径をＤとした時に、０．６０Ｄ≦ｄ≦０．９４Ｄと
して規定し、排気効率と電極またはフィラメント偏芯の
効果が紹介されている。

【０００６】しかしながら、このような構成のままラン
プ点灯時の放電灯内圧力を上げて高輝度化を図った場
合、すなわちショートアークで高輝度な放電ランプを指
向した場合、本溶着部の欠陥によると思われる箇所より
クラックをきたし、ランプの破裂にいたるケースが多
く、また、光学的性能に関しても充分な性能が得られな
いことが判明した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を
解決するためになされたもので、ランプ点灯における放
電容器内圧力が百数十気圧にも達するようなランプであ
っても、閉塞体と放電容器を溶着する封止部を要因とし
たランプの破損を防止し、ランプの耐圧耐久安定性を得
るとともに、光学的性能についても好適な結果を得るラ
ンプ構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るランプは、非電導性材料からなる放電
容器内に対向配置された一対のタングステン電極と、前
記放電容器を気密封止するために配設された閉塞体とを
具備し、その閉塞体は、電導性材料と絶縁材料が軸方向
へと機能的に傾斜した材料からなるランプであって、前
記閉塞体における溶着封止部の外径をd1(mm)、前記閉塞
体が溶着される放電容器側の内径をd2(mm)とした時、d1
/d2≧0.95であることを特徴とする。

【０００９】これにより、ランプ製造において閉塞体を
溶着する前には、電極間ギャップ長を可動自在で微調整
できる上、対向するタングステン電極どうしの偏芯も効
果的に抑制できる。また、溶着時、石英管である放電容
器の加工変形を最大限抑制することができ、放電容器材
料である石英管の溶着歪みは最小限度に抑えられ、有効
なランプ破損防止効果を得ることができる。また、放電
容器の加工変形を最大限抑制することで、放電容器にお
ける光の屈折を最大限抑制し、好適な工学性能を得るこ
とができる。

【００１０】また、前記閉塞体の電導性材料含有量の多
い側の最外層には絶縁材料からなる層が形成されてお
り、絶縁材料含有量の多い側と共放電容器との溶着に寄
与させるようにしたので、気密封止長を多く取れるの
で、より確実な封止が行え、更に、導電性材料側の閉塞
体の酸化の防止にもなる。

【００１１】また、前記閉塞体には、ガス調整帯を閉塞
体とタングステン電極との間に設けることで、過剰に封
入された発光物質によるランプの破裂の防止やランプ点
灯時に不足するハロゲンなどを供給し、高寿命のランプ
を提供できる。

【００１２】また、前記ガス調整帯を絶縁材料とタング
ステンの混合体から構成することで、タングステン電極
と閉塞体との間にガス調整機能を効率良く行えるポーラ
スな状態のガス調整帯を提供できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以上、説明した本発明の構成・作
用をより一層明らかにするために、以下本発明の好適な
実施例について説明する。図１は本発明のランプ構造と
製法を示す第一の実施例、図２は本発明のランプ構造を
示す第二の実施例である。

【００１４】図１、は本発明のランプ構造と製法を示す
第一の実施例である。まず、球状や楕円球状である石英
ガラス製の放電容器１１に、タングステン電極１２と外
部リード線１３を傾斜機能材料１４に連接した閉塞体１
５を挿入する。ここで使用する傾斜機能材料１４は、放
電容器と同じ材質であるシリカと導電性金属のモリブデ
ンを焼結したものであり、その混合比率を連続的もしく
は段階的に変化させしめ、結果として放電スペース１６
側を非電導性、他方を電導性としたものである。閉塞体
はそれぞれアノードとカソードである場合も含め、結果
として対向配置する形となる。このとき、閉塞体１５に
おける溶着封止部の外径をd1(１７)、前記閉塞体が溶着
される放電容器側の内径をd2(１８)とした時、d1/d2≧
0.95であることを規定することで、対向配置する電極の
芯ずれは、溶着する前段階で既に高精度となり、かつ、
閉塞体は基本的に可動自在であるため、電極間のギャッ
プを決定していく上でも、精度の高いランプ構成が可能
となる。

【００１５】図２は、本発明のランプ構造を示す第二の
実施例である。溶着時、この傾斜機能材料からなる閉塞
体１５のシリカ側は、放電容器１１に少なくとも2mm以
上全周にわたって溶着され、これにより完全なシール体
として放電スペースを形成する。放電容器１１の溶着部
１９における加熱変形による溶着歪みは、前記と同様、
d1/d2≧0.95と規定することで最小限度に抑えられ、有
効なランプ破損防止効果を得ることができる。また、加
熱変形による溶着歪みの少なさが、放電容器による光の
進行方向の屈折を最大限抑制し、ランプの光学的性能を
最大限発揮させることができる。

【００１６】尚、図３のように前記閉塞体のモリブデン
含有量の多い側の最外層にシリカ層２０を形成すること
で、放電容器１１と閉塞体１５との溶着部分を多く取
れ、より、信頼性のある封止が行えるものであり、この
シリカ層２０は、閉塞体１５の外部電極２１に連通する
部分の酸化も防止できるものである。

【００１７】また、図４のように、タングステン電極２
２の電極棒２３は、閉塞体１５に形成された孔２４に挿
入される。この孔２４は閉塞体１５に設けられた座ぐり
孔であり、この孔２４と電極棒２３によって形成される
空間に、タングステンとシリカの混成体によってなるガ
ス調整機能を有する緩衝帯２５が配設され、電極２２と
閉塞体１５を一体化している。

【００１８】なお、前記緩衝帯の一部は、ランプ点灯時
の最冷部の温度と一致させるように配置することで、効
率的に過剰な水銀、メタルハライド、ハロゲンなどの発
光物質を移動保留させることでき、点灯時に不足するハ
ロゲンを保留していた分から供給できる作用も有する。
また、ランプ製造時に混入したまたは、点灯時に発生し
た不純物も吸着でき、更に、ゲッタ作用を有する物質を
混入することでその効果を向上させることができる。

【００１９】図５は、本発明のランプ構造における耐圧
耐久性を確認する実験結果である。シリカガラス製の放
電容器１１内には、発光物質として実質的に水銀、ハロ
ゲン、希ガスを封入し、閉塞体１４でもって封止してい
る。尚、発光物質としては、メタルハライド、Na、ヘリ
ウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラド
ンなどの１つまたは複数選択できるが、放電ランプの種
類によって適宜選択すれば良い。

【００２０】実験に用いたランプの仕様は、耐圧耐久性
を評価できるよう、水銀量を通常使用の１５％増の状態
で試験点灯した。点灯時のランプ内圧力を温度環境も含
め正確に測定する方法は、現在のところ明らかではない
が、ランプの基本仕様や、発明者らが試行錯誤し発光ス
ペクトルや色温度等から計算推定したところによると、
放電容器内圧力は１８０気圧を越える状態であると推定
できる。ランプの耐圧耐久性に関して、d1/d2の値が0.7
の場合を参考に見ると、ランプの破裂確率は９５％と非
常に高く、また光学的性能も非常に低い。これは、d1/d
2=0.7であれば、ランプ溶着時に石英管である放電容器
の加熱変形のレベルが非常に高いため発生すると考えら
れる。光学的性能が落ちるのも、大きな加熱変形によっ
て発光の進行方向が拡散進行し、放電容器から出た光
は、平行光をつくりだすランプの光としては、不適切な
状態に至っているものと考えられる。この傾向は、d1/d
2が0.94に至ってもなだらかに続くが、d1/d2≧0.95とす
ることで、ランプの耐圧耐久性、光学的性能ともに極め
て良好な状態を創り出すことができる。

【００２１】尚、本発明のランプは、液晶プロジェクタ
ー、テレビジョン、OA機器のバックライト、半導体ステ
ッパー用光源など種々の用途に好適に利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のランプ構造と製法を示す図

【図２】本発明のランプを示す図

【図３】本発明の閉塞体の実施態様を示す

【図４】本発明の閉塞体の他の実施態様示す図

【図５】本発明のランプ構造における耐圧耐久性を確認
する実験結果

【符号の説明】

11 放電容器 12 タングステン電極 13 外部リード線 14 傾斜機能材料 15 閉塞体 16 放電スペース 17 閉塞体における溶着封止部の外径 18 閉塞体が溶着される放電容器側の内径 19 溶着部

フロントページの続き (72)発明者松原信次福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内 (72)発明者小林修福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内Ｆターム(参考） 5C043 AA07 AA14 BB09 CC02 CC05 CD01 DD15 EB18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非電導性材料からなる放電容器内に対向配
置された一対のタングステン電極と、前記放電容器を気
密封止するために配設された閉塞体とを具備し、その閉
塞体は、電導性材料と絶縁材料が軸方向へと機能的に傾
斜した材料からなるランプであって、前記閉塞体におけ
る溶着封止部の外径をd1(mm)、前記閉塞体が溶着される
放電容器側の内径をd2(mm)とした時、d1/d2≧0.95であ
ることを特徴とするランプ。
【請求項２】請求項1記載のランプであって、前記閉
塞体の電導性材料含有量の多い側の最外層には絶縁材料
からなる層が形成されており、絶縁材料含有量の多い側
と共放電容器との溶着に寄与することを特徴とするラン
プ。
【請求項３】請求項１，２記載のランプであって、前
記閉塞体には、ガス調整帯が設けられていることを特徴
とするランプ。
【請求項４】請求項３記載のランプであって、前記ガ
ス調整帯は、閉塞体とタングステン電極との間に設けら
れていることを特徴とするランプ。
【請求項５】請求項４記載のランプであって、前記ガ
ス調整帯は、絶縁材料とタングステンの混合体からなる
ことを特徴とするランプ。