JP2007220350A - High-pressure discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両のヘッドライトの光源などとして使用されているメタルハライド放電灯など、消費電力を50W近傍、或いは、それ以下とした比較的に小型の放電灯の構成に関するものである。 The present invention relates to a structure of a relatively small discharge lamp whose power consumption is in the vicinity of 50 W or less, such as a metal halide discharge lamp used as a light source of a vehicle headlight.
従来のこの種の放電灯90の構成、特に電極部分の構成の例を示すものが図5であり、まず、透明セラミックスで形成された発光管91の両端部には、略筒状を成す開口部である端部92が両端に設けられており、この端部92には、アルミニウム、および、タングステンから成る端部プラグ93により閉塞されている。
FIG. 5 shows an example of the configuration of a
そして、この端部プラグ93内にはモリブデン管94が直接焼結されて、嵌め込まれている。続いて、前記モリブデン管94内に突出部97、中心電極98、フィラメント99などが取付けられたモリブデンピン96が、前記モリブデン管94内に挿入され、排気、ガスの充填などが行われた後に、前記モリブデン管94とモリブデンピン96とが、前記端部プラグ93から外部へ飛び出した部分に、矢印Lで示すように円周方向にレーザー溶接が行われて、封止が行われる。
In the
なお、このときには、何れか一方の側のモリブデン管94とモリブデンピン96とを、予めに密封しておき、他方の未だ密封が行われていない側のモリブデン管94とモリブデンピン96との側から上記した排気、ガスの充填などが行われる。
At this time, the
また、図6に示す高圧放電ランプ80は、透光性セラミック容器81の両端に、金属パイプ82を、前記容器81と気密に接続すると共に、前記金属パイプ82の略中心に電極83を貫通させ、前記金属パイプ82と電極83とを金属ロウ材84で接合したものである。
Further, in the high-
さらに、図7に示す高圧放電ランプ70は、一般的な封止方法であり、サーメット71を溶融し接着させたい金属72(ここでは電極)、セラミック管73(放電管など)とが馴染むまで加熱し、両者の溶着を行うものである。
しかしながら、前記した特許文献1の封止方法では、放電管91の放電室91aと封止部分とが比較的に距離が近くなり、且つ、封止部分が、端部プラグ93、モリブデン管94、モリブデンピン96など、比較的に熱伝導性が良い金属製の部材を使用して形成されているので、例えば、自動車のヘッドライトの光源用など、45W程度と消費電力が少ない高圧放電ランプにおいては、端子部からの熱損失が多くなり、例えば、所望の光量が得られないという問題点を生じる可能性が高い。
However, in the sealing method of
また、特許文献2で示した封止方法では、封止時に多量の金属ロウ材84を使用せざるを得ないものとなるので、ロウ付け時に発生するガスが透光性セラミック容器81内に進入し、放電管内が汚染され、結果としてランプ寿命が損なわれる、或いは、起動電圧にバラツキを生じるなどの問題を生じる恐れがある。
Further, in the sealing method shown in
さらに、特許文献3のものでは、電極、セラミック管が万遍なく馴染むまで加熱を行うと、加熱量が多量、且つ、長時間に渡るものとなり、加熱が行われていない他方の電極まで熱の影響が及ぶものとなる。そのため、内部に入れた封入物が蒸発してしまう。また、他方の電極までの熱の影響を防止するためには、両電極間にお互いが影響を受けない程度の適宜な距離を設けなければ成らず、小電力の放電灯であっても小型化が困難である問題点を生じている。
Furthermore, in the thing of
本発明は、上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、放電電極と透光性セラミクスと封入された充填ガスを有する放電ランプであって、放電管を構成する前記透光性セラミクスは、発光部と両端に開口部を成す電極取付部が形成され、前記電極取付部には、この電極取付部の内側に金属パイプを備えた電極部が気密的に取付けられており、前記電極部は、一方の端部の外径が前記開口部内径と略一致し、他方の端部が前記電極を固定する狭径部とされていることを特徴とする放電ランプを提供することで、小型の放電灯においても熱効率の向上を可能とし、また、本発明の製造方法としたことで放電灯自体の小型化も可能として課題を解決するものである。 The present invention provides, as a specific means for solving the above-described conventional problems, a discharge lamp having a discharge electrode, a light-transmitting ceramic, and an enclosed filling gas, and the light-transmitting ceramic constituting the discharge tube. The electrode attachment part which forms an opening part in the light emitting part and both ends is formed, and the electrode part provided with a metal pipe inside the electrode attachment part is hermetically attached to the electrode attachment part. The part provides a discharge lamp characterized in that the outer diameter of one end is substantially the same as the inner diameter of the opening, and the other end is a narrow-diameter part that fixes the electrode. Even in a small discharge lamp, the thermal efficiency can be improved, and the manufacturing method of the present invention can reduce the size of the discharge lamp itself, thereby solving the problem.
本発明により、電極軸と、この電極軸を放電管に保持させるための金属パイプとの間に間隙を有する状態として形成し、前記電極軸と金属パイプとの接続を、放電が行われる位置から離れた場所で行う形状とすることで、放電管内から外部への熱の伝導を少なくし、熱効率を向上させて、同じ消費電力でもより明るい高圧放電ランプの提供を可能とするという優れた効果を奏する。 According to the present invention, a gap is formed between the electrode shaft and the metal pipe for holding the electrode shaft in the discharge tube, and the connection between the electrode shaft and the metal pipe is made from the position where the discharge is performed. By adopting a shape that is performed at a remote location, the heat transfer from the inside of the discharge tube to the outside is reduced, the thermal efficiency is improved, and it is possible to provide a brighter high-pressure discharge lamp with the same power consumption. Play.
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図1に示すものは、本発明に係る高圧放電ランプ1の側面図であり、図2に示すものは、同じ高圧放電ランプ1の断面図である。そして、本発明においても透光性セラミックスにより、略パイプ状として放電管2が形成されている点は従来例のものと同様である。
Below, this invention is demonstrated in detail based on embodiment shown in a figure. FIG. 1 is a side view of a high-
また、この実施形態では前記放電管2を軸X(図2参照)方向に貫通する貫通孔2aは内径が前記放電管2の全長に渡り同一径としてあり、この内径は、後に説明する金属パイプ3の外径が適宜の隙間を有して挿入可能とされる内径とされている。
In this embodiment, the through
金属パイプ3の外径、または、前記放電管2の貫通孔2aの適宜部分にはサーメット、或いは、セラミックスから成るコンパウンド4が封着用接着剤として所定範囲に塗布され、貫通孔2aと金属パイプ3とが馴染むまで加熱溶融が行われて、両端が気密に封着される。よって、貫通孔2aの金属パイプ3が取付けられていない中央部分が発光部2bとなり、金属パイプ3が取付けられた部分が電極取付部2cとなる。なお、前記金属パイプ3はタンタル、タングステン、モリブデンなど高融点金属により形成されている。
A compound 4 made of cermet or ceramics is applied to the outer diameter of the
このように、両端に金属パイプ3が取付けられた後には、前記金属パイプ3と同様な高融点金属、例えば、タンタル、タングステン、モリブデンなどで先端電極部5aと、電極軸5bとが形成された電極5が前記金属パイプ3の内径に挿入され、そして、前記金属パイプ3の外径が機械加工などにより適宜に絞り込まれて、前記電極軸5bの外径と嵌合可能な内径とされた狭径部3aが形成される。
Thus, after the
なお、このときに形成される上記狭径部3aには、図3に拡大して示すように部分的に突起3bなどが形成され、前記狭径部3aにより前記電極軸5bは仮封止されるが、気体などが流通するだけの間隙は残してあり、その間隙を利用して、排気、ガスとの置換、或いは、ハロゲン化金属ガスの放電管2内へ封入が行えるようにされている。
The narrow-
さらに言えば、前記した突起3bが前記電極軸5bを支持している力も適度であり、前記電極軸5bを外部から力を加えて前後させられるようにしておくことで、先端電極部5a間の距離も調整可能としておけば、得られる高圧放電ランプ1の精度をより高め、均一性を向上させることが可能となり、品質の均一化が図れるものとなる。
Furthermore, the force with which the
狭径部3aの形成には、電極軸5bと略同径とする絞り加工が望ましいが、プレスカシメ加工とすることもできる。金属パイプ材料として特にモリブデンなどの高融点金属を用いる場合には、狭径部3aを形成する際に金属パイプの再結晶が生じない温度以下の加熱条件で行うことが望ましい。また狭径部3aは放電管2の両端の何れか一方の側に形成して仮封止とし、他方の側においては仮封止を行うことなく完全封止を行っても良い。
For forming the narrow-
なお、上記の説明では金属パイプ3に狭径部3aを形成した後に排気、ガスとの置換などを行うものとして説明したが、本発明は、上記の手順を限定するものではなく、例えば、置換するガスの雰囲気中で狭径部3aを形成しても良く、この場合は金属パイプ3と電極軸5bとの間隙が大きい状態で行われるので、放電管2内の大気とガスとの置換が迅速に行える利点がある。
In the above description, the
以上、何れの方法によっても、放電管2内に規定の種類と量との物質が封入された後には、前記狭径部3aにおいて、金属パイプ3と電極軸5bとのレーザー溶接などが行われて完全な封止が行われ、本発明による高圧放電ランプ1が完成する。尚、上記の説明ではハロゲン化金属ガスを電極軸5bの仮封止した隙間を通して内部に封入する例で説明したが、仮封止を行う前に固体若しくは液体状態のハロゲン化金属などの封入物を内部に導入し、その後に仮封止を行うこともできる。ハロゲン化金属としては例えばヨウ化金属を用いる。
As described above, by any method, after the substance of the prescribed type and amount is sealed in the
ここで、本発明によれば、この種の定格が45W近傍の小型高圧放電ランプ1においては、性能を向上させるためには、例えば先端電極部5a間の距離、ガス、或いは、ヨウ化金属の添加量など、各部の精度が高いことが要求されると共に、封止部における端子損の最適化なども要求されるものとなる。
Here, according to the present invention, in the small high-
よって、本発明の構成によれば、金属パイプ3の厚みの変更なども容易であるので、例えば、小型高圧放電ランプ1の放電管2の形状の変更、或いは、内部ガスの変更、などに対して、最適化設定が容易となる。
Therefore, according to the configuration of the present invention, the thickness of the
また、上記にも説明したように、狭径部3aの部分は溶接前は、双方の先端電極部5a間の寸法を調整可能であり、個々の小型高圧放電ランプ1間のバラツキを少なくし、均一な性能の小型高圧放電ランプ1の量産化を容易とする。
Further, as described above, the portion of the narrow-
さらに、狭径部3aの部分で溶接するものとしたことで、金属溶接時に発生する不純ガス(金属蒸気)の放電管2内への進入も極めて少なくすることが可能となり、寿命の短縮などの特性低下の発生を抑えることができるものとなる。また、溶接時間も短くて良いものとなるので、放電管2内のガス、電極などに与える熱による不具合を少なくするために、必要以上に長い放電管2を採用しなければ成らず小型高圧放電ランプ1が必要以上に大型化するなども防止できるものとなる。
Furthermore, by welding at the
図4は、本発明の別な実施形態であり、本発明は、放電管21の形状を、図示のように発光部2bを大径とし、前記金属パイプ3、および、この金属パイプ3を嵌合させる放電管21の貫通孔2aの部分、即ち、電極取付部2cの部分は、前の実施形態と同一の径としている。よって、前記放電管21以外の部分は変更することなく同一部品が採用できるものとなる。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. In the present invention, the shape of the
以上に説明したように、本発明によれば50W以下の小型であり、それ故に、組立精度も要求される小型高圧放電ランプ1の均一な品質のものが容易に生産可能となり、生産性の向上、品質の向上、コストダウンの推進などに優れた効果を奏することが可能となる。なお、放電管の内面に蛍光体を塗布し、発光色を所望のものとするなど、この種の小型高圧放電ランプに行われている技術を適用するなどは自由である。
As described above, according to the present invention, a compact high-
1…小型高圧放電ランプ
2、21…放電管
2a…貫通孔
2b…発光部
2c…電極取付部
3…金属パイプ
3a…狭径部
3b…突起
4…コンパウンド
5…電極
5a…先端電極部
5b…電極軸
DESCRIPTION OF
Claims (3)
放電管を構成する前記透光性セラミクスは、発光部と両端に開口部を成す電極取付部が形成され、前記電極取付部には、この電極取付部の内側に金属パイプを備えた電極部が気密的に取付けられており、
前記電極部は、一方の端部の外径が前記開口部内径と略一致し、他方の端部が前記電極を固定する狭径部とされている、ことを特徴とする放電ランプ。 A discharge lamp having a discharge electrode, a light-transmitting ceramic, and an enclosed filling gas,
The translucent ceramic constituting the discharge tube has a light emitting portion and an electrode mounting portion having openings at both ends, and the electrode mounting portion has an electrode portion having a metal pipe inside the electrode mounting portion. Installed airtight,
The discharge lamp according to claim 1, wherein an outer diameter of one end of the electrode portion substantially coincides with an inner diameter of the opening, and the other end is a narrow-diameter portion that fixes the electrode.
前記金属パイプは、一方の端部の外径が前記電極取付部内径と略同一の筒状であり、他方の端部が内面に突起部を有する狭径部とされ、
前記電極は、電極棒とそれよりも大径の先端電極部を備え、前記電極棒と前記金属パイプが溶着されている、ことを特徴とする放電ランプ。 The electrode part includes a metal pipe made of a refractory metal material and a discharge electrode,
The metal pipe has a cylindrical shape in which the outer diameter of one end is substantially the same as the inner diameter of the electrode mounting portion, and the other end is a narrow-diameter portion having a protrusion on the inner surface,
The electrode includes an electrode rod and a tip electrode portion having a diameter larger than that of the electrode rod, and the electrode rod and the metal pipe are welded to each other.
a) 両端に開口部を有する透光性セラミックスを準備し、前記開口部の夫々の内部に金属パイプを挿入して当該金属パイプをセラミックスに固定するパイプ固定工程と、
b) 内部に突起部を有する金属パイプの内部に前記電極を挿入した後に金属パイプの一方の端部側の径を縮めて狭径部を形成し、前記突起部が前記電極に接触して仮封止を行う縮径工程と、
c) 透光性セラミックスの両端にパイプ固定工程および縮径工程を終えた電極部を取付けた後に、当該セラミックス内部に前記突起部と電極との隙間から充填ガスの封入を行う封入ガス充填工程と、
d) 前記仮封止した狭径部を加熱して完全封止を行う工程と、
を行うことを特徴とする放電ランプの製造方法。 A method of manufacturing a discharge lamp having a pair of opposed discharge electrodes, translucent ceramics, and an enclosed filling gas,
a) preparing a translucent ceramic having openings at both ends, inserting a metal pipe into each of the openings and fixing the metal pipe to the ceramic;
b) After inserting the electrode into a metal pipe having a protrusion inside, the diameter of one end side of the metal pipe is reduced to form a narrow diameter portion, and the protrusion comes into contact with the electrode to temporarily A diameter-reducing step for sealing;
c) a filling gas filling step of filling a filling gas from the gap between the protrusion and the electrode inside the ceramic after attaching the electrode parts that have undergone the pipe fixing step and the diameter reduction step to both ends of the translucent ceramic; ,
d) heating the temporarily-sealed narrow-diameter portion to perform complete sealing;
A method for manufacturing a discharge lamp, comprising:
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