JP2005183398A

JP2005183398A - 放電ランプ用電極システムおよび放電ランプならびに放電ランプ用電極システムの作製方法

Info

Publication number: JP2005183398A
Application number: JP2004370154A
Authority: JP
Inventors: Thomas Bittmann; ビットマントーマス; Bodo Mittler; ミットラーボド
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2005-07-07
Also published as: ATE422706T1; EP1548788B1; EP1548788A2; DE502004008963D1; EP1548788A3

Abstract

【課題】改善された放電ランプ用電極システムを提供して、放電ランプの放電容器のガラスにひびが形成される危険性をさらに低減できるようにすること、ならびに放電ランプを提供することおよび上記のような電極システムに対する作製方法を提供すること。
【解決手段】本発明の放電ランプ用電極システムは、ガス放電形成に使用される電極（２０）と、少なくとも１つの金属箔（１０）とを有しており、この金属箔の第１端部（１０１）は、上記電極（２０）に接続されており、また第２端部（１０２）は、上記電極（２０）のエネルギー供給に使用される電流供給ワイヤ（３０）に接続されている。本発明では上記の少なくとも１つの金属箔（１０）は、少なくとも一方の端子（１０１）において幅が低減されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電ランプ用電極システムおよび放電ランプならびに前記の放電ランプ用電極システムの作製方法に関し、ここでこの放電ランプ用電極システムは、ガス放電形成に使用される電極と、少なくとも１つの金属箔とを有しており、ここでこの金属箔の第１端部は上記の電極に接続されており、またその第２端部は、電極のエネルギー供給に使用される電流供給ワイヤに接続されている。

上記のような電極システムは、例えば欧州特許第0 884 763 A2号に開示されている。この刊行物には石英ガラスにモリブデン箔溶融部を有する電極システムが記載されており、石英ガラスに埋め込まれたモリブデン箔の第１端部は電極に接続されており、またこのモリブデン箔の第２端部は電流供給ワイヤに接続されている。電極に接続される上記のモリブデン箔の第１端部はくさび形に構成されている。すなわちこの端部は、厚さが薄くなっており、これにより、石英ガラスおよびモリブデンの熱膨張係数が異なることに起因してガラスにひびが形成される危険性を低減しようとしているのである。
欧州特許第0 884 763 A2号

本発明の課題は、改善された放電ランプ用電極システムを提供して、放電ランプの放電容器のガラスにひびが形成される危険性をさらに低減できるようにすることである。さらに本発明の課題は、放電ランプを提供することおよび上記のような電極システムに対する作製方法を提供することである。

上記の放電ランプ用電極システムについての課題は、本発明により、請求項１の特徴部分に記載された特徴的構成によって解決される。さらに上記の放電ランプについての課題は請求項８によって、また上記の電極システムの作製方法について課題は、請求項１３に記載の方法によってそれぞれ解決される。本発明の殊に有利な実施形態は従属請求項に記載されている。

本発明の電極システムは、ガス放電形成に使用される電極と、少なくとも１つの金属箔とを有しており、ここでその第１端部は上記の電極に接続されており、またその第２端部は、電極のエネルギー供給に使用される電流供給ワイヤに接続されている。本発明では上記の少なくとも１つの金属箔は、上記の少なくとも１つの端部において、しかしながら有利にはその両方の端部において幅が低減されている。これによって、この金属箔と放電容器のガラスとの間に、それらの熱膨張率が異なることによって発生する機械的な応力を大きく低減することができ、これによって、放電ランプの故障に結び付き得る、ランプ動作中における放電容器のガラスのひび形成が回避されるのである。ここでこの放電容器には上記のモリブデン箔が気密に埋め込まれなければならない。

有利には上記の少なくとも１つの金属箔の幅は、その第１または第２端部の方向に向かってつねに小さくなっている。または言い換えると、上記の少なくとも１つの金属箔の幅は、その第１または第２端部から出発して上記の金属箔の中央部に向かってつねに増大する。このように金属箔幅をつねに変化させることによって、上記の少なくとも１つの金属箔はその第１および／または第２端部において先細りになっており、これによってつぎが可能になる。すなわち、ランプ動作中にガラスにおける機械的な応力が低減されるのに加えて、この放電ランプの作製過程中に、放電容器のまだ閉じられていない端部に電極システムを容易に通すことができるのである。

上記の少なくとも１つの金属箔の狭められた端部に接続される、電極ないしは電流供給ワイヤの部分は有利には扁平に形成され、これによって上記の少なくとも１つの金属箔と、電極ないしは電流供給ワイヤとの間に十分に大きなコンタクト面が確保されて上記のコンポーネント間に溶接接続部が作製される。したがって本発明の有利な実施形態では上記の電極も、電流供給ワイヤも共に扁平部分を有しており、これは上記の少なくとも１つの金属箔の第１ないしは第２端部に溶接される。

ランプ動作中に発生する、放電容器の気密領域における機械的な応力をさらに低減するため、電極および電流供給ワイヤの扁平にされた端部を有利には丸くする。さらに電極ないしは電流供給ワイヤの扁平にされた部分のエッジは面取り部を有する。この面取り部は、扁平にされた部分のエッジにおける厚さを低減し、ひいては同様に放電容器の気密領域における機械的な応力を低減するのに寄与する。さらに同じ理由から上記の少なくとも１つの金属箔の少なくとも１つの狭められた端部の最小の幅を、この端部に接続される電極ないしは電流供給ワイヤの扁平にされた部分の幅よりも小さくまたはこれに等しくする。

本発明の電極システムは有利には放電ランプ、例えば高圧放電ランプに使用される。

本発明の放電ランプは放電容器を有しており、この放電容器は、放電室と、本発明の電極システムが取り付けられ密閉された少なくとも１つの端部とを有している。ここで電極の自由な端部は、放電室に突き出ており、上記の少なくとも１つの金属箔は、上記の放電容器の少なくとも１つの密閉された端部において気密に埋め込まれており、また電流供給ワイヤの自由な端部は、放電容器の密閉された端部から外に導き出されている。電極の扁平にされていない部分は、有利には完全に放電室に配置されており、これに対して電極の扁平にされた部分は有利には部分的にまたは完全に放電容器の密閉された端部に延びている。これによって同様にランプ動作中に、放電容器の密閉された端部における機械的な応力が低減され、さらに電極の扁平にされた部分から扁平にされていない部分への移行領域が、放電容器における電極の調整ないしは配向に対するストッパとして使用される。

本発明の電極システムは有利には、石英ガラス製の放電容器を有する放電ランプに使用される。すなわち、このガラスは少なくとも９５重量パーセントのケイ素酸化物を含有する。このような放電容器は、極めて高い動作温度に耐え、したがって通例、高圧放電ランプ、例えばハロゲン金属蒸気高圧放電ランプに使用される。このような放電ランプの電極は、有利には、ドーピング材料（例えばトリウム酸化物）を含み得るタングステンから、またはタングステン合金からなる。その電流供給ワイヤは有利には、ドーピング材料（例えばカリウムおよびケイ素、またはイットリウム酸化物またはランタン酸化物）を含み得るモリブデン、またはモリブデン合金からなる。本発明の電極システムの少なくとも１つの金属箔は、このタイプの放電ランプでは有利には、ドーピング材料（例えばカリウムおよびケイ素、またはイットリウム酸化物またはランタン酸化物）を含み得るモリブデン箔、またはモリブデン合金からなる。上記のモリブデン箔は、片側または両側に（例えばクロムまたはルテニウムからなる）コーティングを施すことができ、これによってこの箔を腐食から保護する。これらのコーティングは、電極または電流供給ワイヤに扁平にされた部分に付加的に配置することができる。

本発明の電極システムを作製方法では、上記少なくとも１つの金属箔を電極および電流供給ワイヤに接続する前に、この少なくとも１つの金属箔の少なくとも一方の端部を切って、この少なくとも１つの金属箔は端部において幅が低減されるようにする。しかしながら有利にはこの少なくとも１つの金属箔の第１端部も、第２端部も共に切って、これらの２つの端部の幅が低減されるようにする。すでに上に述べた理由から、この少なくとも１つの金属箔のこれらの端部を切って、この少なくとも１つの金属箔の幅を、その第１または第２端部から出発して金属箔中央部に向かってつねに増大させる。この金属箔に接続される、電極および／または電流供給ワイヤの部分は、金属箔との接続の前に、例えば、ローラまたはハンマを用いた常温成形（Kaltverformen）によって扁平にされる。有利には電極および／または電流供給ワイヤの上記の部分を扁平にする前にこれらの部分の自由な端部を加熱することによって丸形の頭部にする。これは例えばレーザ、ＷＩＧ溶接（タングステン不活性溶接）、またはプラズマ溶接方式を用いた加熱によって行われる。電極および／または電流供給ワイヤの扁平にされたエッジは、上に述べた利点に起因して、有利には面取り部が設けられ、これは例えば圧延によって作製される。上記の少なくとも１つの金属箔と、電極および／または電流供給ワイヤの扁平にされた部分との接続は、簡単には溶接によって、有利には点溶接によって作製される。この溶接接続部は、レーザを用いて簡単に作製可能である。

以下では本発明を有利な実施例に基づいて詳しく説明する。

図１は、本発明の電極システムの有利な実施形態を概略的に示しており、これは有利には車両ヘッドランプ用のハロゲン金属蒸気高圧放電ランプに使用される。

この電極システムは、長手方向エッジ１１および１２を備えたモリブデン箔１０を有している。このエッジは、斜めに延びる側方エッジ１３，１４によって区切られ先細りにされた第１端部１０１と、斜めに延びる側方エッジ１５，１６によって区切られ先細りにされた第２端部１０２とを有する。このモリブデン箔１０の断面はレンズ状である。すなわち、その厚さは、その中心線から出発してその２つの側方エッジ１１，１２に向かってつねに減少するのである。箔中央部における厚さは、１５０μｍ以下、有利には約２５μｍである。この厚さは、モリブデン箔１０の所要の電流耐性（Stromtragfaehigkeit）に依存する。モリブデン箔１０の幅、すなわち、長手方向エッジ１１と１２との間の間隔は２ｍｍである。先細りにされた端部１０１および１０２におけるモリブデン箔１０の最小幅は、少なくとも０．２ｍｍであり、また最大で電極および電流供給ワイヤの扁平にされた端部２１，３１の幅と同じである。

モリブデン箔１０の第１端部１０１は、タングステン製のロッド状の電極２０に接続されている。電極２０は扁平にされた端部２１を有しており、ここでこの端部は、レーザを用いて作製された２つの溶接点４１によって、モリブデン箔１０の先細りにされた第１端部１０１に溶接されている。電極２０は、扁平にされていない領域２０において約０．２５ｍｍの直径を有する。電極２０の扁平にされた部分２１は、約１００μｍの厚さと、約０．８ｍｍの幅を有する。

モリブデン箔１０の第２端部１０２は、モリブデン製の電流供給ワイヤ３０に接続されている。電流供給ワイヤ３０は、扁平にされた端部３１を有しており、この端部は、レーザを用いて作製された２つの溶接点４２によって、モリブデン箔１０の先細りにされた第２端部１０２に溶接されている。電流供給ワイヤ３０は、扁平にされていない領域３０において約０．４ｍｍの直径を有する。

電極２０の扁平にされた部分２１の自由な端部は、図２および３のａに概略的に示されているように丸めて形成されている。同じことが電流供給ワイヤ３０の扁平にされた部分３１の自由な端部についても当てはまる。電極２０の扁平にされた部分２１のエッジは、図３のａおよび３のｂに概略的に示されているように、面取り部２２または傾斜面が設けられており、ここでこれは、モリブデン箔１０と溶接される部分２１の上部面に対して４５度の角度または傾斜を有する。

図４のａはモリブデンバンドを示しており、このモリブデンバンドから、相応する長さの部分を切り取ることによってモリブデン箔１０が得られる。ここで斜めに延びる側方エッジ１３，１４ないしは１５，１６は、隣り合う２つモリブデン箔１０からＶ字形の部分を打ち抜くことによって形成される。引き続いて隣り合うモリブデン箔１０が互いに切断される。モリブデン箔１０の切断エッジは、EP 0 884 763 A2に開示されているように圧延することができる。モリブデン箔１０では、先細りにされた端部１０１および１０２は対称に構成されている。図４のｂに示されたモリブデン箔１０′では斜めに延びる側方エッジ１３′，１４′と、１５′，１６′とは、モリブデン箔１０′の長手方向エッジに対して相異なる角度をなしている。すなわち、それらの先細りにされた端部は非対称に構成されているのである。

図５には車両ヘッドランプ用のハロゲン金属蒸発高圧放電ランプが概略的に示されている。このランプは石英ガラス製の放電容器５０を有しており、この放電容器は、放電室５１と、対蹠点上に配置され密閉された２つの端部５２とを有する。ここでこれらの端部は本発明の電極システムを１つずつ有しており、またこの電極システムは電極２０ないしは２０″と、モリブデン箔１０ないしは１０″と、電流供給ワイヤ３０ないしは３０″とを有する。電極２０，２０″の自由な端部が突き出ている放電容器の放電室には、イオン化可能な充填物が気密に閉じ込められている。ここでこの充填物にはキセノン、金属ハロゲン化物、例えば、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化スカンジウムおよび場合によって別のヨウ化物ならびに水銀が含まれる。しかしながら水銀は省略することも可能である。しかながらこの場合、電極２０，２０″および電流供給ワイヤ３０，３０″の扁平にされていない部分２１ないしは３１の直径は、約０．３３ｍｍになる。放電容器５０は、石英ガラス製の外囲器７０によって包囲されている。この石英ガラスは紫外線放射を吸収するドーピング材料を有している。このランプはプラスチック製ソケット８０を有しており、これは２つのランプ容器５０，７０を保持しまたランプの電気端子を有している。ソケットからは遠い側の電流供給ワイヤ３０は、セラミック絶縁部６１を有する電流供給部６０を介して、（図示しない）一方の電気端子に接続されているのに対し、ソケットに近い側の電流供給ワイヤ３０″は、（図示しない）他方の電気端子に接続されている。

図２に示したように電極２０ないしは２０″の扁平にされていない部分は完全に放電容器５０の放電室５１に配置されており、これに対して電極２０ないしは２０″の平らにされた部分２１は、放電容器５０の１つずつの密閉された端部５２に延びている。放電容器の密閉された２つの端部５２は、圧潰密閉部またはモリブデン箔溶融部である。モリブデン箔１０ないしは１０″は、放電容器５０の各端部５２において気密に埋め込まれている。実質的に円筒形の放電室５１の内径は、２．７ｍｍである。放電容器５０の外形は放電室５１の領域において回転対称の楕円体の形状を有する。

本発明は、上に詳しく説明した本発明の有利な実施形態だけに制限されるものではない。例えば、モリブデン箔１０ないしは１０″の端部は、くさび状に狭める代わりに別のやり方で先細りに構成することができる。例えば、エッジをアーチ形に構成する、ないしは丸みを有するようにすることによって、モリブデン箔の上記の端部を狭めることも可能であり、これは図６に示した本発明の第２実施例の例示した通りである。電極ないしは電流供給ワイヤに接続すべきモリブデン箔１０″′の端部は、アーチ形にされたエッジ１０１″′，１０２″′によってそれぞれ区切られている。これらのエッジ１０１″′，１０２″′のアーチ形部は、例えば、円錐曲線の１部分に相応するか、または図６に示したようにＵの直線部分が二手に分かれる文字Ｕの形を有する。

電極２０および電流供給ワイヤ３０の、モリブデン箔１０ないしは１０″に溶接される端部２１ないしは３１は必ずしも扁平にする必要はない。電極２０および電流供給ワイヤ３０の、モリブデン箔１０ないしは１０″に溶接される端部２１ないしは３１の扁平にする角度を変えることも可能である。例えば上記の扁平にされる端部２１ないしは３１は、上に述べた１００μｍではなくわずかに８０μｍの厚さを有することが可能である。しかしながら、電極２０および電流供給ワイヤ３０の、モリブデン箔１０ないしは１０″に溶接される端部２１ないしは３１を扁平にしないことも可能である。電極２０および電流供給ワイヤ３０の上記の端部２１ないしは３１の溶接は、例えば、抵抗方式またはレーザ溶接方式で行うことができる。レーザを用いた溶接の際には、電極２０および電流供給ワイヤ３０の、モリブデン箔１０ないしは１０″と重なる端部２１ないしは３１にレーザを向け、かつこのレーザがモリブデン箔１０ないしは１０″の方を向かないようにしてモリブデン箔１０ないしは１０″の穴あきを阻止する。モリブデン箔１０ないしは１０″と、電極２０ないしは電流供給ワイヤ３０の上記の端部２１ないしは３１との間の重なり領域は、有利な実施例においてモリブデン箔の長手方向に１ｍｍ〜２ｍｍである。

有利な実施例による電極システムの概略平面図である。図１に示した電極システムの一部分の側面を示した概略部分断面図である。図１に示した電極システムの扁平にした部分の平面図（ａ）およびこの電極の扁平にされた部分の前面図（ｂ）である。図１に示した電極システム用のモリブデン箔が複数個つながったモリブデンバンドの第１実施例（ａ）および第２実施例（ｂ）の平面図である。図１に示した電極システムを２つ有する、有利な実施例による高圧放電ランプの概略側面図である。図１に示したモリブデン箔の代わりに本発明の電極システムに使用可能な択一的なモリブデン箔の平面図である。

符号の説明

１０，１０″，１０″′ モリブデン箔
１１，１２長手方向エッジ
１３−１６側方エッジ
１０１，１０２端部
２０，２０″ 電極
２１電極の扁平にされた端部
２２面取り部
３０，３０″ 電流供給ワイヤ
３１電流供給ワイヤの扁平にされた端部
４１，４２溶接点
５０放電容器
５１放電室
５２端部
６０電流供給部
６１セラミック絶縁部
７０外囲器
８０ソケット
１０１″′，１０２″′ アーチ形エッジ

Claims

ガス放電形成に使用される電極（２０）と、少なくとも１つの金属箔（１０）とを有しており、該金属箔の第１端部（１０１）は、前記電極（２０）に接続されており、またその第２端部（１０２）は、前記電極（２０）のエネルギー供給に使用される電流供給ワイヤ（３０）に接続されている放電ランプ用電極システムにおいて、
前記の少なくとも１つの金属箔（１０）は、少なくとも一方の端子（１０１）にて幅が低減されていることを特徴とする、
放電ランプ用電極システム。
前記の少なくとも１つの金属箔（１０）は、その第１端部（１０１）も、その第２端部（１０２）も共に幅が低減されている、
請求項１に記載の電極システム。
前記の少なくとも１つの金属箔（１０）の幅は、その第１端部（１０１）または第２端部（１０２）から出発して、当該金属箔の中央部に向かってつねに増大する、
請求項１または２に記載の電極システム。
前記の少なくとも１つの金属箔（１０）の狭めた端部（１０１）に接続される、前記の電極（２０）ないしは電流供給ワイヤ（３０）の部分（２１，３１）は扁平に形成されている、
請求項１に記載の電極システム。
前記の少なくとも１つの金属箔（１０）の狭めた第１端部（１０１）に接続される、前記の電極の部分（２１）と、前記の少なくとも１つの金属箔（１０）の狭めた第２端部（１０２）に接続される電流供給ワイヤ（３０）の部分（３１）とは扁平に形成されている、
請求項２に記載の電極システム。
前記の電極（２０）および／または電流供給ワイヤ（３０）の扁平にされた部分（２１，３１）は、丸められた端部を有する、
請求項４または５に記載の電極システム。
前記の電極（２０）および／または電流供給ワイヤ（３０）の扁平にされた部分（２１）のエッジは、面取り部（２２）を有する、
請求項４または５に記載の電極システム。
前記の少なくとも１つの金属箔（１０）の少なくとも１つの狭められた端部（１０１）の最小の幅は、当該端部（１０１）に接続される、電極（２０）ないしは電流供給ワイヤ（３０）の扁平にされた部分（２１，３１）の幅よりも小さいか、またはこれに等しい、
請求項１または２に記載の電極システム。
放電ランプにおいて、
請求項１から８までのいずれか１項に記載の少なくとも１つの電極システムを有することを特徴とする
放電ランプ。
前記放電ランプは、放電容器（５０）を有しており、
該放電容器は、放電室（５１）と、電極システムが取り付けられ密閉された少なくとも１つの端部（５２）とを有しており、
前記電極（２０）の自由な端部は前記放電室（５１）に突き出ており、
前記の少なくとも１つの金属箔（１０）は、放電容器（５０）の少なくとも１つの密閉された端部（５２）に気密に埋め込まれており、
電流供給ワイヤ（３０）の自由な端部は、放電容器（５０）の密閉された端部（５２）から外に導き出されている、
請求項９に記載の放電ランプ。
前記電極（２０）の扁平にされていない部分は完全に前記の放電室（５１）に配置されている、
請求項１０に記載の放電ランプ。
前記の電極（２０）の扁平にされた部分（２１）は、部分的にまたは完全に前記放電容器（５０）の密閉された端部（５２）に延びている、
請求項１０または１１に記載の放電ランプ。
少なくとも１つの金属箔（１０）と、当該の少なくとも１つの金属箔（１０）の第１端部（１０１）に接続されている電極（２０）と、前記の少なくとも１つの金属箔（１０）の第２端部（１０２）に接続されている電流供給ワイヤ（３０）とを含んでいる、放電ランプ用電極システムの作製方法において、
前記の少なくとも１つの金属箔（１０）を電極（２０）および電流供給ワイヤ（３０）に接続する前に、該金属箔（１０）の少なくとも第１端部（１０１）または第２端部（１０２）を切って、前記の少なくとも１つの金属箔（１０）が当該端部（１０１）にて幅が低減されるようにすることを特徴とする、
放電ランプ用の電極システムの作製方法。
前記の少なくとも１つの金属箔（１０）の第１端部（１０１）も、第２端部（１０２）も共に切って、当該の少なくとも１つの金属箔（１０）は前記の２つの端部（１０１，１０２）にて幅が低減されているようにする、
請求項１３に記載の方法。
前記の少なくとも１つの金属箔（１０）を切って、当該の少なくとも１つの金属箔（１０）の幅をその第１端部（１０１）または第２端部（１０２）から出発して金属箔中央部に向かってつねに増大させる、
請求項１３または１４に記載の方法。
前記の少なくとも１つの金属箔（１０）の狭めたないしは先細りにした第１端部（１０１）と接続するための電極（２０）の部分（２１）を扁平にする、
請求項１３または１４に記載の方法。
前記の少なくとも１つの金属箔（１０）の狭めたないしは先細りにした第２端部（１０２）と接続するための電流供給ワイヤ（３０）の１部分（３１）を扁平にする、
請求項１３または１４に記載の方法。
前記の電極（２０）ないしは電流供給ワイヤ（３０）の部分（２１，３１）の自由な端部を、扁平にする前に加熱して丸形頭部に形成する、
請求項１６または１７に記載の方法。
前記の電極（２０）ないしは電流供給ワイヤ（３０）の扁平にされた部分（２１，３１）のエッジに面取り部（２２）を設ける、
請求項１６または１７に記載の方法。
前記の電極（２０）ないしは電流供給ワイヤ（３０）の扁平にされた部分（２１，３１）と、前記の少なくとも１つの金属箔（１０）とを溶接する、
請求項１６または１７に記載の方法。
溶接接続部を点溶接によって作製する、
請求項２０に記載の方法。
溶接接続部をレーザ溶接方式または抵抗溶接方式で作製する、
請求項２０または２１に記載の方法。