JP2005063899A - 放電ランプ - Google Patents

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Abstract

【課題】 電極先端の位置のばらつきの発生を低減させることができ、発光管側管部の封止工程を簡便に行うことが可能であり、高い生産性を得ることができる放電ランプを提供すること。更には、電極先端の位置精度を高めることにより、側管部の封着後に電極の位置合せを不要とするが可能な放電ランプを提供すること。
【解決手段】 発光管の内部に電極、リード棒及びガラス構造体とからなる電極組立体が挿入され、ガラス構造体と側管部とが融着された放電ランプにおいて、電極組立体にリード棒に挿通される略柱状の当接部材を具備し、発光管に内部管壁に第一の係止部を設けると共に電極組立体に第二の係止部を設けてなり、当接部材は一方の端部が前記第一の係止部に当接して他方の端部が前記第二の係止部に当接することにより軸方向の移動が規制されていることを特徴とする。また、当接部材は電極位置を調整可能な機構が具備されているのがよい。
【選択図】 図1

Description

本発明は、例えば映写プロジェクター用、各種照明用、光化学産業用に使用される放電ランプに係り、特に、発光管の封止管部の端部に段継ぎシール部が接続されたショートアーク型の放電ランプに関する。
例えば、プロジェクターなどの投影機器の光源装置の光源としては、高輝度、点光源、高演色という観点から、ショートアーク型のキセノンガスが封入された放電ランプが好適に利用されている。係る放電ランプでは、輝度を上げるために、点灯中は発光管の内圧が非常に高く、ランプ封止部はそのような大きな圧力によっても破損しないよう設計する必要がある。また、ランプに大電流を流すことから、放電電極を係止するリード棒を発光管に続く封止部から外部に突出させる必要がある。
以上のような理由から上記放電ランプにおいては、封止管とリード棒間の封止に段継ぎガラスを使用したガラス構造体を有する封止構造が好適に採用されている。例えば、特公昭53−26074号公報には、段継ぎ封じ部を有する放電灯及びその製造方法が開示されている。
図13は、従来技術に係る放電ランプの製造方法を説明する図である。
電極組立体Mは基本的に、電極70と、リード棒71と、ステム部72、段継ぎガラス管部73、ガラス管74部及び鍔部75よりなるガラス構造体76と、により構成される。係るガラス構造体76は、リード棒71の後端側の外周面にリード棒71の材質と熱膨張係数が近似したガラスを直接固着してステム部72を設け、このステム部72に、管軸方向に熱膨張係数が段階的に変位する段継ぎガラス管部73を接合し、該段継ぎガラス管部73の端部に電極70から離間する方向に伸びるガラス管74を接続し、このガラス管74の端部近傍外周に鍔部75を形成して、製作される。
一方、発光管を構成するためのガラス管77は、材質が石英ガラスよりなり、略楕円球形の発光管部78の両端に側管部79(一部図示省略)が連設されたものである。
このガラス管77の一方の側管部79開口より電極組立体Mを挿入して、該電極組立体Mのガラス構造体76における鍔部75の外周部と側管部79端部とを融着することにより、電極70が該発光管用ガラス管77内に配置されると共に側管部79開口の気密封止が達成されるようになる。続いて、他方の側管部も同様に封止が行われ(図示省略)、しかる後、発光管内部の排気及びガスの封入が行われる。
特公昭53−26074号公報
鍔部と側管部の外端とを溶着する工程では、作業者は電極組立体を発光管の内部に挿入して、電極の突出長を目視で確認しながら、管軸方向、半径方向に手動で調整し、該鍔部と側管部とを溶着している。この作業工程においては、側管部の気密性を確保することが特に重要であるため、電極の位置や軸の向きなどの精度を高めることは厳密には要求されていない。したがって、係る工程の後、電極先端位置を調整する工程が必須となる。
しかしながら、上述の鍔部と側管部の外端とを溶着する工程においては、作業者の熟練度によって電極先端のばらつきの程度が大いに異なるというのが実情であり、後工程とされる電極先端の位置合せが煩雑になり、作業に多大な時間が掛り、高い生産性が得られないという問題があった。
本発明の目的は、電極およびリード棒が段継ぎガラス部で支持される構造を有するランプであっても、電極先端の位置のばらつきの発生を低減させることができ、しかも、発光管側管部の封止工程を簡便に行うことが可能であり、高い生産性を得ることができる放電ランプを提供することにある。
また本発明の更なる目的は、電極先端の位置精度を高めることにより、側管部の封着後に電極の位置合せを不要とするが可能な、高い生産性を得ることができる放電ランプを提供することにある。
本発明は、石英ガラスからなり発光管部と該発光管部の両端に連設された側管部とを有する発光管の内部に、電極が先端に固定されたリード棒と該リード棒に固着されたガラス構造体とからなる電極組立体が挿入され、発光管の側管部をリード棒が貫通し、ガラス構造体と側管部とが融着された放電ランプにおいて、前記電極組立体にはリード棒に挿通されてなる略柱状の当接部材が具備されると共に、前記発光管には内部管壁に第一の係止部が設けられ、前記電極組立体には第二の係止部が設けられてなり、前記当接部材は、一方の端部が前記第一の係止部に当接し、他方の端部が前記第二の係止部に当接することにより、軸方向の移動が規制されていることを特徴とする。
また、前記第二の係止部は、前記ガラス構造体により構成されてなることを特徴とする。
また、前記第一の係止部は、前記発光管の内部に管軸中心方向に突出する突起により構成されてなることを特徴とする。
また、前記当接部材は前記電極の位置調整機構を具備していることを特徴とする。
本発明に係る放電ランプによれば、電極組立体にリード棒が貫通する略柱状の当接部材が具備されると共に、発光管には、該当接部材の一方の端部が当接する第一の係止部が設けられ、該電極組立体には当接部材の他方の端部が当接する第二の係止部が設けられているので、当該ランプの製造工程において発光管内部に電極組立体を挿入した際、当接部材によって挿入方向への移動が規制されるため、電極先端位置のばらつきの発生を抑制することができ、しかも、電極組立体の位置が規制されているため側管部開口と鍔部との融着を安定した状態で行うことができ、作業性が良好で高い生産性を有する放電ランプを提供することができるようになる。
また、当接部材が電極先端の位置を調整できる機構を備えていることにより、側管部開口の封止後の段階においても電極の位置精度を高めることができるので、従来必須であった電極位置合せ作業を不要とすることも可能になる。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る放電ランプの管軸方向断面図、図2はランプの製造工程を説明するための発光管用のガラス管と電極組立体の図である。この放電ランプ(以下、簡単に「ランプ」という。)は、電極およびリード棒が段継ぎガラス部で支持される構造を有するショートアーク型のキセノンランプである。
同図において、発光管10は例えば石英ガラスからなり、略楕円球形状の放電空間を形成する発光管部11と、この発光管部11の両端に連設された側管部12,12とを有している。
発光管部11内には、陰極20および陽極20’(以下、簡単に「電極20」,「電極20’」という)が互いに対向配置されており、各電極20,20’を先端に有するリード棒21,21が側管部12,12を貫通して外部に突出している。側管部12,12の外端部12a,12aにはガラス構造体30,30が溶着されており、ステム部31,31がリード棒21,21に固着して気密シール構造が形成されている。
側管部12,12の内部には、例えば石英ガラスよりなる略円柱状の当接部材40,40が配設されている。係る当接部材40,40は中心部に貫通孔を有しており、リード棒21,21が緩く貫通している。
当接部材40,40の先端面40a,40aは、発光管10の側管部12,12の内部に第一の係止部として設けられた管壁の突起13,13に周方向に当接し、電極先端側への移動が規制された状態となっている。一方、当接部材40,40の後端面40b、40bは、ガラス構造体30,30における第二の係止部としてのステム部31,31の先端31a,31aに当接しており、したがって、当該当接部材40,40は軸方向の移動が規制された状態とされている。
このような当接部材40,40の材質としては、耐熱性が高く、外力による変形、特に軸方向の変形を起こさないものとされ、上記の石英ガラスのほか、セラミックスや金属なども使用できるが、その熱膨張係数がリード棒を構成する物質のそれ以下であるのが望ましい。
以上の構成に係るランプは、例えば図2に示すように製作される。
即ち、電極20をリード棒21の先端に固定し、後端から前記当接部材40を挿通する。更にその後方において当該リード棒21の外周にガラス構造体30を固着して、電極組立体Mを製作する。このガラス構造体30は、具体的には、リード棒21の材質と熱膨張係数が近似したガラスを直接固着することによりステム部31を設け、このステム部31に、管軸方向に熱膨張係数が段階的に変位する段継ぎガラス管部32を接合し、該段継ぎガラス管部32を介して、電極20から離間する方向に伸びるガラス管33を接続し、このガラス管33の端部近傍外周に鍔部34を形成することにより、得られたものである。
一方、発光管用ガラス管10Aには、側管部12の部分の内周面に第一の係止部としての突起13を周方向に形成する。係る突起13は、例えば当該発光管用ガラス管10Aを構成するガラスを加熱変形させることにより、半径方向に突出形成したものであり、ガラス管10Aの略全周方向にわたり設けられる。
電極組立体Mを、発光管用ガラス管10A内に同図中に示した矢印の方向に挿入すると、第一の係止部としての突起13に当接部材40の先端面40aが当接し、続いて、第二の係止部としてのステム部31先端31aに当接部材40の後端面40bが当接することにより、電極組立体Mの挿入方向(矢印方向)即ち、電極先端方向への移動が規制される。
このように、電極組立体Mの挿入長さは当接部材40に規制され、電極20が発光管用ガラス管10Aに対して常に同じ位置に配置される。
以上のように、電極組立体は発光管用ガラス管に対して常に同じ位置に配置され、作業者に委ねられることなく決定されるため、電極先端の位置が大きくばらつくことが回避される。また、封止工程においては、電極組立体の移動が規制された状態で鍔部と側管部の融着作業を行うので、封止工程中における電極先端の大まかな位置調整も不要で作業性が良く、簡便にかつ確実に封止を行えるようになる。
したがって、生産工程の煩雑さが緩和されて高い生産性を有する放電ランプを提供することができるようになる。
また更に、本発明によれば上記実施形態において予め電極先端位置を発光管部における所望の位置となるよう当接部材の全長を調整しておくことで、従来必要だった封止工程後の電極先端の位置合せを簡略化することも可能になる。
図3〜6の各図で示す実施形態は、当接部材に電極先端の位置調整を行うための機構を具備させたランプの例を示す図である。なお、先に説明した構成と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
先ず、図3(イ)、(ロ)は、本発明の別の実施形態を説明する図である。図3(イ)はランプの一方の側管部を示す側断面図、(ロ)は当接部材におけるスペーサを取出して示す斜視図である。図3(イ)に示すように、当接部材41は略円柱状の本体部411とスペーサ412とからなり、係るスペーサ412は本体部411の端面に沿って配置されている。このスペーサ412は、同図(ロ)に示すように厚みが例えば0.1〜5mm程度の金属製の円板からなり、外径は側管部12の内径よりもやや小さいが半径方向の移動が側管部の内周面によって規制される程度の大きさのものとされる。このスペーサ412はU字型に型抜きされており、電極組立体の段階において、U字部分の開口を通じてリード棒21への着脱が容易な構造となっている。
当接部材41は、スペーサ412における先端面412aが第一の係止部である発光管10管壁に設けられた突起13に当接していることにより、電極20側への移動が規制され、本体部411における後端面411bが第二の係止部としてのステム部31の先端31aに当接していることにより、電極20側への移動が規制されている。上記構成により、当該ランプの封止工程においては、電極組立体Mを発光管用ガラス管に挿入したときに電極侵入長さが決められているため、電極先端の位置が大きくばらつくことが回避され、また、電極組立体Mの移動が発光管に対して規制された状態で封止を行えるため、簡便にかつ確実に封止を行えるようになる。
そして、本実施形態においては、スペーサ412の厚みを変えたり重ねる枚数を変えたりすることで軸方向長さを適宜変更することができるので、電極20先端の位置を正確に所定位置に配置することができる。
この実施形態によれば、先に説明した実施形態の効果と同様の効果が得られることは勿論のこと、予め電極先端が所定の位置になるよう当接部材の軸方向長さを調整することが可能であるため、側管部の封着後の段階で電極先端位置のずれを最小にとどめることができる。
図4は更に別の実施形態を説明するランプの一方の側管部を示す側断面図である。
この実施形態において、当接部材42は、例えば二つに分割された本体部421A,421B及びスペーサ422よりなり、一方と他方の本体部421A,421Bの間にスペーサ422が挟まれた状態で配置されている。このように、スペーサ422は、第一の係止部とされる発光管10の管壁の突起13と、第二の係止部とされる電極組立体Mにおけるステム部43との間であれば、どの位置に配置されていてもよい。
無論、この実施形態においても先に図3で説明した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
図5は更に別の実施形態を説明するランプの一方の側管部を示す側断面図である。なお、先に説明した構成と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
同図において、当接部材43は、リード棒21の外径に適合する貫通孔が形成された小径の筒状部材431と、該小径の筒状部材431の外径に適合するような内径を有する大径の筒状部材432と、これら筒状部材431,432を固定する固定部材433と、により構成される。
小径の筒状部材431には、その先端側において第一の係止部とされる突起13に当接する鍔状の当接部431Aが形成されており、一方、大径の筒状部材432には、その後端側において第二の係止部としてのステム部31の先端31aに当接する底面部432Bが形成されている。
係る当接部材43は、小径の筒状部材431を大径の筒状部材432の開口に挿入してスライド移動させることで当接部材43の軸方向長さを所望に変更することが可能である。よって、当接部材43の全長を、電極20先端と発光管部11の位置関係を調整した状態で、固定部材433により固定しておくことにより、発光管用ガラス管内に電極組立体Mが挿入された段階で電極20の位置決めを達成することができる。
このようにすると、煩雑な電極20先端の位置合せ工程を省略できるようになり、生産性良好なランプを提供できる。なお、この実施形態によれば当接部材43の長さを無段階に調整できるので電極20先端の位置を発光管10に対してより正確に合せることが可能である。
図6は更に別の実施形態を説明するランプの一方の側管部を示す側断面図である。なお、先に説明した構成と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
本実施形態において、当接部材44は二つの部材で構成されており、中心の穴に雌ねじが切ってあるナット状の一方の部材441と、当該部材441の穴に螺合するよう先端に雄ねじを切ったボルト状の他方の部材442と、よりなる。
当接部材44は、先端面441aが第一の係止部としての突起13に当接し、底面442aが第二の係止部としてのステム部31の先端31aに当接した状態とされ、発光管10内に電極組立体Mを挿入すると電極組立体Mの中心方向の移動が発光管10に対して規制されると共に、電極20先端の位置が発光管10における一定の位置に配置されるようになる。
この当接部材44は、一方と他方の部材441,442の螺合状態を、締まり方を締めたりきつくしたりすることで、軸方向長さを所望に変更することができるため、電極20先端の位置を発光管10に対して所望の位置に、より正確に合せることが可能である。
本実施形態は、当接部材の軸方向長さを無段階で調整可能である点において図5で示したものと共通しているが、ねじ機構によるため部品点数を少なくでき、当接部材の長さ調整を簡便に行えて非常に好都合である。
したがって、本実施形態によれば、当接部材の軸方向長さを容易に調整することができるので、発光管に対する電極先端部の位置を精密に調整しておくことが可能であり、封止工程後の電極の位置合せ工程を省略できるようになる。
図7は、更に別の実施形態を説明するランプの一方の側管部を示す側断面図である。なお、先に説明した構成と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
図7において、リード棒21の外周面上には、例えば、シール部と同様のガラス巻きを追加配置することにより形成された第二の係止部としての突設部22が、当接部材45とガラス構造体30におけるステム部31との間に固定的に配設されている。
当接部材45は、先端面45aが突起13に当接し、一方、後端面45bがこの第二の係止部とされる突設部22に当接するので、電極組立体Mの電極20先端側への移動が規制されるようになる。よって、電極20を一定の位置に配置できて、電極20の先端位置がばらつくような問題を回避できるようになる。また、電極組立体Mの軸方向の移動が規制されているので、鍔部43と側管部12の外端の溶着作業を安定した状態で行えて、封止工程における作業性が良くて確実に封止を行える。
このように、リード棒21に適宜の部材を配設することにより、第二の係止部としてもよい。
図8は更に別の実施形態を説明する図である。なお、先に説明した構成と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
この実施形態において、当接部材46は前方に段部が形成され、後方に位置された大径の先端面46aが突起13に当接し、一方後端面46bが段継ぎガラス管部32の先端32aに当接している。このように、当接部材46の態様は適宜変更可能である。
無論、この実施形態においても、電極組立体Mの移動を規制することができ、電極20先端の位置が大きくばらつくような問題を回避でき、電極20先端位置が定められた状態で鍔部34と側管部12の外端とを溶着することができるので、側管部12開口の気密封止工程における作業性が良くて確実に封止を行えるようになる。
図9は、更に別の実施形態を説明する図である。なお、先に説明した構成と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
図9はランプの陽極側の側管部を示す側断面図である。
同図において、側管部12は内径が発光管の中心に向かって連続的に縮径されており、狭小部12Aを形成している。当接部材47は、先端側に円錐台状の当接部47Aを具備しており、当該当接部47Aにおける側面部47Aaと側管部12の狭小部12Aの内面とが全周方向で接触している。一方の当接部材47の後端面47bは第二の係止部としてのステム部31の先端31aに当接して支持されており、当該当接部材47は側管部12の内部において軸方向の移動が規制された状態とされている。
このように、電極組立体Mの移動が規制されるため、電極20’先端位置が封止工程中における電極20’先端の位置が容易にばらつくような問題もなく、安定した状態で鍔部34と側管部12の外端とを溶着することができ、気密封止工程における作業性が良好で確実に封止を行えるようになる。
本実施形態のように、第一の係止部は突起状のものに限定されることなく、様々な手段で設けることができる。要は、発光管10に電極組立体Mを、その挿入方向で移動を規制できるように第一の係止部を備えていればよい。
なお、前述した図9を用いて説明した実施形態においては、例えば図10で示すようなスペーサ471を当接部材47の頂部に嵌着しても良い。スペーサ471により軸方向の長さを調整することで、電極先端の位置を発光管の所望の位置に配置することができるようになる。
続いて、図11は、更に別の実施形態を説明するランプの一方の側管部を示す側断面図である。
同図において、陽極側電極20’の後方には当接部材48が配置されており、先端面48aが電極20’の後端に当接し、後端48bが発光管部11の管壁に当接した状態とされている。
この実施形態に係るランプは、例えば図12に示すように、発光管における他方の側管部開口102Aより電極組立体Mが挿入されて製作されたものである。
係る実施形態は、発光管用ガラス管10Aに連設された側管部の径が異なるものであり、電極20’が挿入される側の前記他方の開口102Aにおいては、封着される側の前記一方の開口101Aよりも内径が大きくなるよう構成されている。このように、封着される側とは異なる開口から電極組立体Mを挿入する製法では、ランプの定格消費電力が比較的大きくて陽極側電極20’が大径化するようなものにおいて、陽極側電極組立体Mを挿入したのちに発光管反対側開口部に側管部を接続することにより陽極側、陰極側両方の側管を大径化しないですむという点で優位である。
同図に示すように、電極組立体Mを他方の開口102Aより挿入すると、当接部材48における後端48bが、第一の係止部となる発光管用ガラス管10Aの内部の管壁に当接して係止され、先端面48aが第二の係止部としての電極20’の後端面に当接して、電極組立体Mの挿入長さが常に一定に制御される。
上記実施形態においても、電極組立体を発光管内に挿入すると当接部材の一方の端部が発光管部の内部管壁の第一の係止部に、他方の端部が電極組立体の第二の係止部にそれぞれ当接することで電極組立体の挿入長さが規制されるため、電極先端を発光管における一定の箇所に制御して配置することができ、電極の先端位置が個々のランプでばらつくことを回避することができる。また、電極組立体の軸方向の移動が規制された状態で気密封止を行えるので作業性が良くて封止を確実に行えるようになる。
その結果、発光管側管部の封止工程を簡便に行うことが可能で作業者の熟練度によらず電極先端の位置を一定にすることができ、高い生産性を有するランプを提供することができるようになる。
以上、本発明の実施形態を説明したが上記に限定されず種々の変更が可能であることは言うまでもない。
本発明に係るショートアーク型放電ランプの管軸方向断面図 ランプの製造工程を説明するための発光管用のガラス管と電極組立体の図 別の実施形態を説明する(イ)ランプの一方の側管部を示す側断面図、(ロ)当接部材におけるスペーサの斜視図である。 更に別の実施形態を説明するランプの一方の側管部を示す側断面図である。 更に別の実施形態を説明するランプの一方の側管部を示す側断面図である。 更に別の実施形態を説明するランプの一方の側管部を示す側断面図である。 更に別の実施形態を説明するランプの一方の側管部を示す側断面図である。 更に別の実施形態を説明する図である。 更に別の実施形態を説明する図である。 図10中の当接部材の説明用斜視図である。 更に別の実施形態を説明する図である。 ランプの製造工程を説明するための発光管用のガラス管と電極組立体の図 従来技術に係るランプ封止工程を説明する図である。
符号の説明
10 発光管
11 発光管部
12 側管部
12a 外端部
13 突起
10A 発光管用ガラス管
20 陰極(電極)
20’ 陽極(電極)
21 リード棒
22 突設部
23
30 ガラス構造体
32 断継ぎガラス管部
31 ステム部
33 ガラス管
34 鍔部
40 当接部材
40a 先端面
40b 後端面
421A,421B 本体部
422 スペーサ
43 当接部材
431 小径の筒状部材
432 大径の筒状部材
433 固定部材
44 当接部材
441 一方の当接部材
442 他方の当接部材
441a 先端面
442a 底面
45 当接部材
45a 先端面
46 当接部材
46A ネジ穴
46 当接部材
46a 先端面
47 当接部材
47b 後端面
47A 当接部
471 スペーサ
48 当接部材
48a 先端面
48b 後端
M 電極組立体

Claims (4)

  1. 石英ガラスからなり発光管部と該発光管部の両端に連設された側管部とを有する発光管の内部に、電極が先端に固定されたリード棒と該リード棒に固着されたガラス構造体とからなる電極組立体が挿入され、発光管の側管部をリード棒が貫通し、ガラス構造体と側管部とが融着された放電ランプにおいて、
    前記電極組立体にはリード棒に挿通されてなる略柱状の当接部材が具備されると共に、前記発光管には内部管壁に第一の係止部が設けられ、前記電極組立体には第二の係止部が設けられてなり、
    前記当接部材は、一方の端部が前記第一の係止部に当接し、他方の端部が前記第二の係止部に当接することにより、軸方向の移動が規制されていることを特徴とする放電ランプ。
  2. 前記第二の係止部は、前記ガラス構造体により構成されてなることを特徴とする請求項1に記載の放電ランプ。
  3. 前記第一の係止部は、前記発光管の内部に管軸中心方向に突出する突起により構成されてなることを特徴とする請求項1または2に記載の放電ランプ。
  4. 前記当接部材は前記電極の位置調整機構を具備していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の放電ランプ。
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