JP2003077391A - Ｈｉｄランプのための２層電極コイルおよび製造方法 - Google Patents

Ｈｉｄランプのための２層電極コイルおよび製造方法

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JP2003077391A JP2002224607A JP2002224607A JP2003077391A JP 2003077391 A JP2003077391 A JP 2003077391A JP 2002224607 A JP2002224607 A JP 2002224607A JP 2002224607 A JP2002224607 A JP 2002224607A JP 2003077391 A JP2003077391 A JP 2003077391A
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coil
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tungsten
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チャールズ・エイ・ハンティングトン
Stuart K Denham
スチュアート・ケイ・デナム
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来技術の問題（特に、タングステンシャン
クの挿入のためにコイルを方向付ける問題）を回避する
ＨＩＤランプのための電極コイルを製造する新規な方法
を提供することである。 【解決手段】 高輝度放電（ＨＩＤ）ランプのため２層
電極コイルおよび製造方法が提供される。コイルの更に
安定した層が、ワイヤの層を逆方向に巻くかわりに順方
向に巻くことにより製造される。ワイヤの第２層は、ワ
イヤの第１層の外部表面のらせん状の溝の内部に全体が
ある。この配置は特に安定しており、心棒の除去の後の
シャンクの更に速い挿入を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高輝度放電（ＨＩ
Ｄ）ランプのための電極コイル、およびＨＩＤランプの
ための前記電極コイルを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１に示されるように、従来のＨＩＤラ
ンプは、一般に管１０の向かい合う端部に配置された２
個の電極コイル１２を有する管１０を含む。管１０は適
切なガスおよび充填材料で充填され、封止されている。
各電極コイル１２は、管１０の内側のタングステンシャ
ンク１４の自由端に隣接するタングステンワイヤコイル
１６を有するタングステンシャンク１４を含む。
【０００３】従来、電極コイル１２は２重コイルを用い
て、または第１層の巻き方向と反対方向に巻かれたワイ
ヤの第２層を形成するためにタングステンワイヤを逆方
向に巻くことにより作られてきた。これらの製造方法は
完全な満足を提供してこなかった。
【０００４】２重コイル法は、第１のタングステンワイ
ヤを第１のタングステン心棒のまわりに巻き、次にコイ
ル状ワイヤと第１の心棒を第２のモリブデン心棒のまわ
りに巻くステップを含む。２重コイルは熱処理され、所
望する長さに切断され、再び熱処理される。第２のモリ
ブデン心棒は酸の中で溶かされ、タングステンシャンク
と取り替えられる。２重コイル電極コイルの実施例が図
２に示される。
【０００５】２重コイル法は一般に費用対効果が高い。
何故ならば、製造装置がほとんど自動化されているから
である。しかし、タングステンシャンクの挿入は第１の
タングステン心棒にヒビが入る原因となり、ヒビは電極
コイルが不合格になる原因である。
【０００６】逆に巻く方法は、タングステンワイヤを伸
縮自在なスチールピンのまわりに巻くステップを含む。
予め定められた数のターン(turn)または距離の後、巻く
方向が逆にされ（例えば、左から右、右から左）、第２
層を形成するためにワイヤはそれ自体の上で逆に巻かれ
る。その後、第１層の数ターンが露出されたままにさ
れ、スチールピンが除去され、コイルが適切に方向付け
られ、タングステンシャンクが挿入される。逆方向に巻
かれた電極コイルの実施例が図３に示される。
【０００７】タングステンシャンクが挿入されるとき逆
に巻く方法は２重コイル法よりも生じる問題は少ない
が、逆方向に巻かれたコイルはその形状をうまく保てな
い。さらに、非対称コイルがタングステンシャンク上で
適切に方向付けられなければならないので、プロセスは
大きな労力を要する。コイルの方向付けが追加の時間を
要し、これらの装置は能力限界に早く達する。
【０００８】米国特許第４，１０５，９０８号は、反対
方向に巻かれた２重コイル電極を開示する。第１の心棒
のまわりに巻かれたコイルが第２の心棒のまわりに巻か
れ、（図４に示されるような）２層の２重コイルを形成
するためにワイヤはそれ自体の上で逆に巻かれる。しか
し、この電極コイルの製造は、上記方法の両方の問題に
直面する。
【０００９】米国特許第２，５２３，０３３号は電極コ
イルの製造には関係ないが、一般的に興味深い。何故な
らば、それはランプの中の２層コイルを開示しているか
らである。ランプは、使用中に軸方向に伸び縮みするフ
ィラメントを含む。フィラメントのスプリング部分が伸
張と収縮のストレスを吸収する。図５に示されるよう
に、スプリングのための引込線１８はフィラメント２０
より厚く、直径が小さいフィラメント２０の端部を直径
が大きい引込線１８の端部へ突合わせ溶接２２すること
によってフィラメント２０に接続される。ワイヤ２４の
第１層はフィラメント２０のまわりに巻かれる。ワイヤ
２４は、フィラメント２０と引込線１８の半径の差に等
しい直径を有する。ワイヤ２６の第２層が第１層２４と
引込線１８の上にねじ込まれる。ワイヤ２４、２６の第
１層および第２層の組み合わせは、いくらかの機械的力
を吸収することにより突合わせ溶接２２を補強する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術の問題（特に、タングステンシャンクの挿入のため
にコイルを方向付ける問題）を回避するＨＩＤランプの
ための電極コイルを製造する新規な方法を提供すること
である。
【００１１】本発明の更なる目的は、第２のワイヤが第
１のワイヤの外側のらせん状の溝の内部に全体があるよ
うに、２つの重なっているワイヤが心棒の上で同じ方向
に巻かれ、第１と第２のワイヤにより形成された２つの
コイルが一般に同じ長さであるＨＩＤランプのための電
極コイルを製造する新規な方法を提供することである。
【００１２】本発明の更なる目的は、外部表面にらせん
状の溝を有する第１のコイルを形成するために第１のワ
イヤを心棒のまわりに第１の方向へ密に巻き、第２のコ
イルを形成するために第２のワイヤを第１の方向へらせ
ん状の溝の中で密に巻き、第２のワイヤの第１のターン
と最後のターンが第１のワイヤの第１のターンと最後の
ターンに各々接触し、タングステンコアの自由端が第１
のコイルの対応する端部と隣接するが間隔は空くように
心棒を溶かしてタングステンコアと取り替える諸ステッ
プを含むＨＩＤランプのための電極コイルを製造する新
規な方法を提供することである。
【００１３】本発明の他の目的は、従来技術の問題を回
避するＨＩＤランプのための新規な電極コイルを提供す
ることである。
【００１４】本発明の更に他の目的は、第２のワイヤが
第１のワイヤの外側のらせん状の溝の内部に全体がある
ように同じ方向に巻かれる２つの重なっているワイヤを
有し、一般に２つのコイルが同じ長さである２つのワイ
ヤにより形成されるＨＩＤランプのための新規な電極コ
イルを提供することである。
【００１５】本発明の更に他の目的は、外部表面にらせ
ん状の溝を有する第１のコイルを形成するために第１の
ワイヤが第１の方向に密に巻かれ、第２のコイルを形成
するために第２のワイヤが第１の方向へらせん状の溝の
中で密に巻かれ、自由端を有するタングステンコアが第
１のコイルの対応する端部と隣接するが間隔は空いてお
り、第２のワイヤの第１のターンと最後のターンが第１
のワイヤの第１のターンと最後のターンと各々接触する
ＨＩＤランプのための新規な電極コイルを提供すること
である。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、ワイヤの層を
逆方向に巻くかわりに順方向に巻くことにより、製造
中、コイルの更に安定した層を提供する。即ち、（一方
が他方の上に位置する）２つの長さのワイヤが、心棒の
上で同じ方向に巻かれる。これは、ワイヤの第２層がワ
イヤの第１層の外部表面のらせん状の溝の内部に全体が
あることを意味する。この配置は特に安定しており、心
棒の除去の後のシャンクの更に速い挿入を可能にする。
【００１７】
【発明の実施の形態】図６を参照すると、本発明の実施
例はＨＩＤランプのための電極コイルである。電極コイ
ル３０は、ＨＩＤ管の中に配置されるように適合された
自由端３４を有するタングステンコア３２を含む。第１
のワイヤ３６はタングステンコア３２上で第１の方向
（例えば、図６の方向「Ａ」によって示されるように左
から右）に巻かれ、第１のワイヤ３６の各ターン３８は
第１のワイヤ３６の少なくとも１つの他のターン３８に
接触する。第１のワイヤ３６は、らせん状の溝を有する
外部表面を有する第１のコイル４０を形成する。タング
ステンコア３２の自由端３４は第１のコイル４０の対応
する端部４２と隣接するが間隔は空いており、タングス
テンコア３２の外側は第１のコイル４０の内側に接触し
ている。１「ターン」のワイヤが、心棒のまわりで１段
だけ拡張する。
【００１８】第２のワイヤ４６は直接的に第１のワイヤ
３６の上で第１の方向に巻かれ、第１のコイル４０の外
側にあるらせん状の溝の中に全体がある。第２のワイヤ
４６は、第１のワイヤ３６から分離した第２の長さのワ
イヤである。第２のワイヤ４６は、内側が第１のコイル
４０の外側に接触する第２のコイル４８を形成する。第
１のコイル４０と第２のコイル４８は、実質的に同じ長
さである。即ち、図６に示されるように、第２のワイヤ
４６の第１のターンは第１のワイヤ３６の第１のターン
に接触し、第２のワイヤ４６の最後のターンは第１のワ
イヤ３６の最後のターンに接触する。第２のワイヤ４６
の各ターン５０は、第１のワイヤ３６の２つのターン３
８と第２のワイヤ４６の少なくとも１つの他のターン５
０に接触する。
【００１９】図６の電極コイルを製造する方法は、外部
表面にらせん状の溝を有する第１のコイル４０を形成す
るために、第１のワイヤ３６を（図示されないが、シャ
ンク３２にサイズと形状が類似している）心棒のまわり
に第１の方向へ密に巻くステップを含む。その後、第２
のコイル４８を形成するために、第２のワイヤ４６がら
せん状の溝の中で第１の方向に密に巻かれ、第２のワイ
ヤ４６の第１のターンは第１のワイヤ３６の第１のター
ンに接触し、第２のワイヤ４６の最後のターンは第１の
ワイヤ３６の最後のターンに接触する。次に心棒が除去
され、タングステンコア３２の自由端３４が第１のコイ
ル４０の対応する端部４２と隣接するが間隔は空くよう
にタングステンコア３２と取り替えられる。第２のワイ
ヤ４６を巻いた後、および心棒を取り替える前、第１の
コイル４０と第２のコイル４８は熱処理され、所望する
長さに切断され、再び熱処理される。
【００２０】この巻線配置の結果が図７に示される。そ
こに示されるように、第２のコイル４８は第２のコイル
４８の全長にわたって第１のコイル４０の外側にあるら
せん状の溝にはまる。対照的に、図８に示されるよう
に、上層のワイヤの全長が下層の外側にあるらせん状の
溝の中にないように、方向「Ａ」に一定間隔で巻かれた
下層のワイヤは方向「Ｂ」に巻かれた上層のワイヤと交
差する。
【００２１】本発明は、２層コイル状ワイヤが従来技術
の２層コイル状ワイヤより実質的に更に安定である長所
を提供する。更に安定なコイル状ワイヤは扱いが更に容
易であり、製造中に心棒を除去した位置に更に容易にタ
ングステンコアが挿入されることを可能にする。この安
定性は製造時間を減少させ、不合格の電極コイルの数を
減少させる。
【００２２】他の実施例では、第２のワイヤ４６がらせ
ん状の溝と同じ長さを有し、第１のワイヤ３６と第２の
ワイヤ４６の両方が同じ直径を有するタングステンワイ
ヤである。第１のワイヤ３６は解けないようにタングス
テンコア３２に取り付けられ、第２のワイヤ４６は同じ
目的のために第１のワイヤ３６に取り付けられる。第１
のワイヤと第２のワイヤの端部は平滑にされる。従来、
例えば、心棒は酸で溶かすことにより除去された。
【００２３】以上、本発明の好ましい実施例について図
示し記載したが、特許請求の範囲によって定められる本
発明の範囲から逸脱することなしに種々の変形および変
更がなし得ることは、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】向かい合う端部の中の電極コイルを有する従来
のＨＩＤランプの部分透視図である。
【図２】従来の２重コイル電極コイルの透視図である。
【図３】従来の逆方向に巻かれた電極コイルの透視図で
ある。
【図４】既知の反対方向に巻かれた２重コイル電極コイ
ルの透視図である。
【図５】既知の突合わせ溶接補強技術の透視図である。
【図６】本発明の電極コイルの実施例の断面図である。
【図７】鎖線が本発明の実施例の巻線配置を示す透視図
である。
【図８】鎖線が既知の逆方向に巻かれた電極コイルの巻
線配置を示す透視図である。
【符号の説明】
１０ 管 １２ 電極コイル １４ タングステンシャンク １６ タングステンワイヤコイル １８ 引込線 ２０ フィラメント ２２ 突合わせ溶接 ２４、２６、３６、４６ ワイヤ ３０ 電極コイル ３２ タングステンコア ３４ 自由端 ３８、５０ ターン ４０、４８ コイル ４２ 端部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スチュアート・ケイ・デナム アメリカ合衆国メイン州ウォールドバラ、 ワシントン・ロード2640 Ｆターム(参考） 5C015 JJ01 JJ04

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高輝度放電（ＨＩＤ）ランプのための電
    極コイルを製造する方法であって、 外部表面にらせん状の溝を有する第１のコイルを形成す
    るために第１のワイヤを心棒のまわりに第１の方向へ密
    に巻き、 第２のコイルを形成するために第２のワイヤを前記第１
    の方向へ前記らせん状の溝の中で密に巻き、前記第２の
    ワイヤの第１のターンは前記第１のワイヤの第１のター
    ンに接触し、前記第２のワイヤの最後のターンは前記第
    １のワイヤの最後のターンに接触し、およびタングステ
    ンコアの自由端が前記第１のコイルの対応する端部と隣
    接するが間隔は空くように前記心棒を前記タングステン
    コアと取り替える諸ステップから成り、前記タングステ
    ンコアならびに前記第１および第２のコイルがＨＩＤラ
    ンプのための電極コイルであることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記第２のワイヤが前記らせん状の溝と
    同じ長さであって前記らせん状の溝の内部に全体がある
    ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記第２のワイヤを巻いた後および前記
    心棒を取り替える前に、前記第１および第２のコイルを
    熱処理し、前記第１および第２のコイルを所望する長さ
    に切断し、前記切断されたコイルを熱処理する諸ステッ
    プを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 前記第１および第２のワイヤが同じ直径
    を有するタングステンワイヤであることを特徴とする、
    請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 ＨＩＤランプのための電極コイルを製造
    する方法であって、 第１のターンが前記第１のワイヤの以前に配置されたタ
    ーンに接触した後に第１のワイヤを心棒のまわりに前記
    第１のワイヤの各ターンを用いて巻き、外部表面にらせ
    ん状の溝を有する第１のコイルを形成するために前記第
    １のワイヤは第１の方向に巻かれ、 第２のコイルを形成するために第２のワイヤを前記第１
    のワイヤの上で直接的に前記第１の方向に前記らせん状
    の溝の中で巻き、前記第２のワイヤの第１のターンは前
    記第１のワイヤの前記第１のターンに接触し、前記第２
    のワイヤの最後のターンは前記第１のワイヤの最後のタ
    ーンに接触し、 前記心棒を溶かし、および前記タングステンコアの自由
    端が前記第１のコイルの対応する端部と隣接するが間隔
    は空くようにタングステンコアを前記第１のコイルに挿
    入する諸ステップから成り、前記コアの外側は前記第１
    のコイルの内側と接触し、前記タングステンコアならび
    に前記第１および第２のコイルがＨＩＤランプのための
    電極コイルである方法。
  6. 【請求項６】 前記第２のワイヤが前記らせん状の溝と
    同じ長さであって前記らせん状の溝の内部に全体がある
    ことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記第２のワイヤを巻いた後および前記
    心棒を溶かす前に、前記第１および第２のコイルを熱処
    理し、前記第１および第２のコイルを所望する長さに切
    断し、前記切断されたコイルを熱処理する諸ステップを
    更に含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記第１のワイヤを前記タングステンコ
    アに取り付け、前記第２のワイヤを前記第１のワイヤに
    取り付けるステップを更に含むことを特徴とする、請求
    項５に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記第１のターンの後の前記第２のワイ
    ヤの各ターンが前記第２のワイヤの以前に配置されたタ
    ーンに接触することを特徴とする、請求項５に記載の方
    法。
  10. 【請求項１０】 前記第１および第２のワイヤが同じ直
    径を有するタングステンワイヤであることを特徴とす
    る、請求項５に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 ＨＩＤランプのための電極コイルであ
    って、 ＨＩＤ管の中に配置されるように適合された自由端を有
    するタングステンコア、 前記タングステンコア上の第１のコイルであって、第１
    のワイヤの他のターンと接触する前記第１のワイヤの各
    ターンを用いて第１の方向にに巻かれた前記第１のワイ
    ヤから成り、らせん状の溝を有する外部表面を有し、前
    記タングステンコアの前記自由端は前記第１のコイルの
    対応する端部と隣接するが間隔は空き、前記タングステ
    ンコアの外側は前記第１のコイルの内側と接触する前記
    第１のコイル、および前記第１のコイル上の第２のコイ
    ルであって、前記第１のワイヤの上で直接的に前記第１
    の方向に前記らせん状の溝の中で巻かれた第２のワイヤ
    から成り、前記第２のワイヤの第１のターンは前記第１
    のワイヤの第１のターンに接触し、前記第２のワイヤの
    最後のターンは前記第１のワイヤの最後のターンに接触
    する前記第２のコイルから成ることを特徴とする電極コ
    イル。
  12. 【請求項１２】 前記第２のワイヤが前記らせん状の溝
    と同じ長さであって前記らせん状の溝の内部に全体があ
    ることを特徴とする、請求項１１に記載の電極コイル。
  13. 【請求項１３】 前記第１のワイヤが前記タングステン
    コアに取り付けられ、前記第２のワイヤが前記第１のワ
    イヤに取り付けられることを特徴とする、請求項１１に
    記載の電極コイル。
  14. 【請求項１４】 前記第２のワイヤの各ターンが前記第
    ２のワイヤの他のターンに接触することを特徴とする、
    請求項１１に記載の電極コイル。
  15. 【請求項１５】 前記第１および第２のワイヤが同じ直
    径を有するタングステンワイヤから成ることを特徴とす
    る、請求項１１に記載の電極コイル。
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