JP2007273174A - Electrode for high-pressure discharge lamp, manufacturing method of the electrode, and process of manufacturing method of high-pressure discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高圧放電ランプ用電極、当該電極の製造方法及び高圧放電ランプの製造方法に関する。 The present invention relates to an electrode for a high-pressure discharge lamp, a method for manufacturing the electrode, and a method for manufacturing a high-pressure discharge lamp.
高圧放電ランプ(以下、単に「ランプ」という。)は、内部に放電空間を有する放電容器と、前記放電空間で互いに対向する状態で前記放電容器に保持された一対の電極とを備える構成を有する。このような高圧放電ランプには、電極間の距離が短い、所謂ショートアーク形があり、例えば液晶プロジェクタ等の表示装置の光源として用いられている。
図11は、従来のショートアーク形ランプ用の一対の電極の拡大図である。
A high-pressure discharge lamp (hereinafter simply referred to as “lamp”) includes a discharge vessel having a discharge space therein and a pair of electrodes held in the discharge vessel in a state of facing each other in the discharge space. . Such a high-pressure discharge lamp has a so-called short arc type in which the distance between the electrodes is short, and is used as a light source of a display device such as a liquid crystal projector.
FIG. 11 is an enlarged view of a pair of electrodes for a conventional short arc lamp.
電極901,903は、図11に示すように、電極軸905,907と、当該電極軸905,907の先端部に金属線がコイル状に巻回されてなる巻回部909,911とを備え、電極軸905,907と巻回部909,911との先端部913,915が加熱溶融により半球状に加工されている(例えば特許文献1)。
上記電極901,903を備えるランプでは、光の取り出し効率が悪いという問題がある。つまり同図に示すように、一対の電極901,903の間の略中央O1を起点として発せられた光の内、角度θ1の範囲に向けて放射された光は放電空間から外部へと出射する一方、例えば、前記角度θ1の範囲以外(図中の矢印Aである。)に向けて放射された光は半球状をした電極901の先端部913に遮られ、放電容器から外部へと出射されないのである。
As shown in FIG. 11, the
A lamp provided with the
上記の角度θ1を拡大して、光の取り出し効率を改善した技術としては、電極の先端形状を、図12に示すように、例えば、先端部925,927を截頭円錐状とした電極921,923がある(例えば特許文献2)。先端部925,927が截頭円錐状をした電極921,923では、その間の略中央O2から発せられた光の内、上記角度θ1より広い角度θ2の範囲に向けて発せられた光が放電空間から外部へと出射されることになるので、先端部が半球状をした電極よりも光の取り出し効率が良くなる。
上記の先端部925,927の形状が截頭円錐状の電極921,923は、例えば、1本のタングステン棒から機械加工により削り出している。しかしながら、タングステンは、機械加工が難しく、高価であるため、結果的に高価な電極となってしまうという問題がある。
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、光の取り出し効率の高い電極を安価に製造できる製造方法、光の取り出し効率の高い高圧放電ランプを安価に製造できる製造方法及び光の取り出し効率を高くでき且つ比較的安価な高圧放電ランプ用電極を提供することを目的とする。
The
The present invention has been made in view of the above problems, a manufacturing method capable of manufacturing an electrode with high light extraction efficiency at low cost, a manufacturing method capable of manufacturing a high pressure discharge lamp with high light extraction efficiency at low cost, and An object of the present invention is to provide an electrode for a high-pressure discharge lamp that can increase the light extraction efficiency and is relatively inexpensive.
上記目的を達成するために、本発明に係る電極の製造方法は、高圧放電ランプ用の電極の製造方法であって、軸棒の先端部に、金属線をコイル状に巻回してなるコイル部をn層(nは2以上の自然数)重ねて電極予備体を形成する形成工程と、前記電極予備体の先端部を先細り状に加熱溶融させる溶融工程とを含み、前記形成工程では、前記n層のコイル部を、k層(kはn以下の自然数であって2以上の自然数)目のコイル部の先端側の端部位置がk−1層目のコイル部の先端側の端部位置から前記軸棒の延伸方向の後端側に当該k−1層目のコイル部を構成する金属線1本分以上離れた状態で、重ねることを特徴としている。 In order to achieve the above object, an electrode manufacturing method according to the present invention is a method for manufacturing an electrode for a high-pressure discharge lamp, wherein a coil portion is formed by winding a metal wire in a coil shape around a tip portion of a shaft rod. Are formed by overlapping n layers (n is a natural number of 2 or more) to form an electrode preliminary body, and a melting step of heating and melting the tip of the electrode preliminary body in a tapered manner. The coil position of the k-layer (k is a natural number equal to or less than n and a natural number equal to or greater than 2) is the end position on the tip side of the coil section of the k-1th layer. To the rear end side in the extending direction of the shaft rod, and is stacked in a state of being separated by one or more metal wires constituting the coil portion of the k-1th layer.
ここでいう「先細り状」とは、軸棒上を後端から先端に移るに従って、溶融部分が先細りする場合だけでなく、棒軸上を後端から先端部に移ったときに、溶融部分が一度太くなり、そのあと先細りする場合も含む。
また、前記形成工程では、最外層であるn層目のコイル部を重ねた後に、当該コイル部を構成する金属線であって前記軸棒の長手方向に隣接する金属線に跨って第2の金属線が巻回されてなる第2のコイル部が重ねられ、当該第2のコイル部の外周径が、前記n層目のコイル部の外周径以下であることを特徴とし、あるいは、前記形成工程では、k層目のコイル部を重ねる前に、k−1層目のコイル部を構成する金属線であって前記軸棒の長手方向に隣接する金属線に跨って第3の金属線が巻回されてなる第3のコイル部が重ねられ、当該第3のコイル部の金属線は、k-1層目のコイル部を構成する金属線と、k層目のコイル部を構成する金属線との隙間に収まる大きさであることを特徴としている。
The term “tapered” as used herein refers not only to the case where the melted portion tapers as it moves from the rear end to the front end on the shaft rod, but also when the molten portion moves from the rear end to the front end portion on the shaft. Including the case of becoming thicker and then tapering.
Further, in the forming step, after the n-th coil portion, which is the outermost layer, is overlapped, a second metal wire constituting the coil portion and straddling the metal wire adjacent to the longitudinal direction of the shaft rod is formed. A second coil part formed by winding a metal wire is overlapped, and an outer peripheral diameter of the second coil part is equal to or smaller than an outer peripheral diameter of the n-th coil part, or the formation In the process, before the coil portion of the k-th layer is overlapped, a third metal wire is formed across the metal wire constituting the coil portion of the (k-1) -th layer and adjacent to the longitudinal direction of the shaft rod. The wound third coil portion is overlapped, and the metal wire of the third coil portion is composed of a metal wire constituting the k-1 layer coil portion and a metal constituting the k layer coil portion. It is characterized by a size that fits in the gap with the line.
さらに、前記形成工程の後に、各コイル部における前記先端とは反対側の後端部を加熱溶融させて、各コイル部を前記軸棒に固着する固着工程を行うことを特徴としている。
一方、上記目的を達成するために、本発明に係る高圧放電ランプの製造方法は、電極を製造する電極製造工程と、当該工程で製造された電極を放電容器に封着する封着工程とを含み、前記電極製造工程では、上記に記載の電極の製造方法を行うことを特徴としている。
Further, after the forming step, a fixing step of fixing each coil portion to the shaft rod is performed by heating and melting a rear end portion of each coil portion opposite to the tip.
On the other hand, in order to achieve the above object, a method for manufacturing a high-pressure discharge lamp according to the present invention includes an electrode manufacturing process for manufacturing an electrode and a sealing process for sealing the electrode manufactured in the process to a discharge vessel. In the electrode manufacturing process, the electrode manufacturing method described above is performed.
一方、上記目的を達成するために、本発明に係る高圧放電ランプ用電極は、軸棒の先端部に、金属線をコイル状に巻回してなるコイル部をn層(nは2以上の自然数)重ね、当該n層重ねられたコイル部の各先端が加熱溶融されて、n層重ねられたコイル部の先端全体が円錐状をする高圧放電ランプ用電極であって、前記円錐状は、当該円錐の軸と母線との間の角度が30度以下であることを特徴としている。 On the other hand, in order to achieve the above object, the electrode for a high-pressure discharge lamp according to the present invention has a coil portion formed by winding a metal wire in a coil shape at the tip of a shaft rod, where n is a natural number of 2 or more. ) The electrodes for the high-pressure discharge lamp are stacked and the tips of the n-layered coil portions are heated and melted so that the entire tips of the n-layered coil portions have a conical shape. The angle between the cone axis and the generatrix is 30 degrees or less.
また、前記n層目のコイル部を構成する金属線であって前記軸棒の延伸方向に隣接する金属線に跨って第2の金属線が巻回されてなる第2のコイル部を備え、当該第2のコイル部の外周径が、前記n層目のコイル部の外周径以下であることを特徴とし、あるいは、k-1層目(kはn以下の自然数であって2以上の自然数)のコイル部を構成する金属線であって前記軸棒の長手方向に隣接する金属線に跨って、第3の金属線が巻回されてなる第3のコイル部を備え、当該第3のコイル部の金属線は、k-1層目のコイル部を構成する金属線と、k層目のコイル部を構成する金属線との隙間に収まる大きさであることを特徴としている。 In addition, a metal wire that constitutes the n-th layer coil portion and includes a second coil portion in which a second metal wire is wound across a metal wire adjacent to the extending direction of the shaft rod, The outer diameter of the second coil portion is less than or equal to the outer diameter of the n-th coil portion, or the k-1th layer (k is a natural number of n or less and a natural number of 2 or more) ) Including a third coil portion formed by winding a third metal wire across a metal wire adjacent to the longitudinal direction of the shaft rod. The metal wire of the coil part is characterized by having a size that fits into a gap between the metal wire constituting the coil part of the (k-1) th layer and the metal wire constituting the coil part of the kth layer.
本発明に係る電極の製造方法は、電極予備体を形成した段階で、電極予備体の先端が先細り状になっているため、当該電極予備体の先端をそのまま溶融させれば、先細りの電極となり、容易に先細りの電極を製造することができる。
また、電極予備体を形成する際に、k層(kは2以上の自然数)目のコイル部の先端側の端部の位置を、k−1層目のコイル部の先端側の端部に対して調整することで、任意の先細り状の電極予備体を得ることができ、結果的に、電極の先端部形状を容易に任意の先細り形状にすることができる。
In the electrode manufacturing method according to the present invention, since the tip of the electrode preliminary body is tapered at the stage of forming the electrode preliminary body, if the tip of the electrode preliminary body is melted as it is, a tapered electrode is obtained. A tapered electrode can be easily manufactured.
Further, when forming the electrode preliminary body, the position of the end portion on the tip side of the k-th layer (k is a natural number of 2 or more) coil portion is set to the end portion on the tip side of the k-th layer coil portion. By adjusting with respect to this, an arbitrary tapered electrode preliminary body can be obtained, and as a result, the tip shape of the electrode can be easily formed into an arbitrary tapered shape.
また、本製造方法では、形成工程と溶融工程とを利用しているため、例えば、軸棒に金属線をコイル状に巻回させ、電極予備体の先端部を溶融させる従来の電極の製造技術、電極の製造装置を利用することができる。
また、本発明に係る高圧放電ランプの製造方法は、上記電極の製造方法を利用しているので、結果的に、光の取り出し効率の高い高圧放電ランプを安価に製造できる。
In addition, since this manufacturing method uses a forming step and a melting step, for example, a conventional electrode manufacturing technique in which a metal wire is wound around a shaft rod in a coil shape and the tip of the electrode preliminary body is melted. An electrode manufacturing apparatus can be used.
Moreover, since the manufacturing method of the high pressure discharge lamp which concerns on this invention utilizes the manufacturing method of the said electrode, as a result, a high pressure discharge lamp with high light extraction efficiency can be manufactured cheaply.
さらに、本発明に係る高圧放電ランプ用電極は、円錐状の先端部の母線と前記円錐状部分の軸との角度を30度以下としているため、上述の製造方法を利用することができ、光取り出し効率を高くすることができ、しかも安価に製造できることができる。 Furthermore, the electrode for a high-pressure discharge lamp according to the present invention has an angle between the generatrix of the conical tip and the axis of the conical portion of 30 degrees or less, so the above-described manufacturing method can be utilized, The extraction efficiency can be increased, and it can be manufactured at a low cost.
<第1の実施の形態>
以下、本発明の第1の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
1.高圧水銀ランプの構成
図1は、第1の実施の形態に係る高圧水銀ランプの構成を示す図である。
この高圧水銀ランプ(以下、単に「ランプ」という。)1は、高圧放電ランプの一種であり、例えば、液晶プロジェクタ等の表示装置の光源として使用される、所謂ショートアーク形である。ランプ1は、同図に示すように、放電容器3の内部にある放電空間5において、一対の電極7,9が所定の距離(所謂、「電極間距離」である。)をおいて対向するように、それぞれが放電空間5の両側の封止部11,13から放電空間5の内部へと延出した構造を有している。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1. Configuration of High-Pressure Mercury Lamp FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a high-pressure mercury lamp according to the first embodiment.
The high-pressure mercury lamp (hereinafter simply referred to as “lamp”) 1 is a kind of high-pressure discharge lamp, and is a so-called short arc type used as a light source of a display device such as a liquid crystal projector. In the
放電容器3は、例えば石英ガラスで構成されており、その中央部が略回転楕円体形状をした本管部6と、本管部6の両側から外方に延伸する封止部11,13とを備える。一対の電極7,9は、放電容器3の封止部11,13に封止された例えばモリブデン製の箔23,25を介して、例えばモリブデン製の外部リード線27,29に接続されている(この接続されたものを「電極構成体」という。)。なお、箔23,25と電極7,9及び箔23,25と外部リード線27,29の接続には、例えば溶接が利用される。
The
一対の電極7,9の電極間距離は、ランプ1の光の取り出し効率をより高めてスクリーン面上の輝度向上を図るためには、電極間距離の値を1.5mm以下に設定するのが好ましく、さらには0.5mm〜1.5mmの範囲に設定するのがより好ましい。
なお、本発明に係る電極の製造方法は、電極間距離1.5mm以下のランプに用いる電極に限らず、電極間距離が1.5mmより大きいランプの電極についても当然適用することができる。
The inter-electrode distance between the pair of
In addition, the manufacturing method of the electrode which concerns on this invention is naturally applicable not only to the electrode used for the lamp | ramp whose distance between electrodes is 1.5 mm or less but to the electrode of the lamp | ramp whose distance between electrodes is larger than 1.5 mm.
放電空間5の内部には、発光物質である水銀31、始動補助用としてのアルゴン、クリプトン、キセノンなどの希ガス、さらにはハロゲンサイクル用としての沃素、臭素などのハロゲンが封入されている。
図2は、電極の拡大図であり、(a)は電極の外観図で、(b)は電極の縦断面図である。なお、電極7は電極9と同じ構造であるため、電極7の拡大図は省略する。
Inside the
FIG. 2 is an enlarged view of the electrode, (a) is an external view of the electrode, and (b) is a longitudinal sectional view of the electrode. Since the
電極7,9は、図1及び図2に示すように、例えばタングステン製の電極軸15,17となる軸棒の先端部(一端部)に、例えばタングステン線を巻回して、電極巻回部19,21となるコイル部を設けて後述の電極予備体を形成し、当該電極予備体の先端部を、所謂放電加工により加熱溶融させて、その先端部20,22の形状を先細り状に形成して得られる。なお、電極7,9の製造方法については後で説明する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
電極巻回部19,21は、特に図2の(b)に示すように、3層の電極コイル部19a,19b,19cから構成される。3層の電極コイル部19a,19b,19cは、同じ種類(径、材質)の金属線を用いて、同じピッチでコイル状に巻回されている。
ここで、3層の電極コイル部19a,19b,19cは、1層目の電極コイル部19aが電極軸15側、つまり最内層側にあり、3層目の電極コイル部19cが最外層側にある。つまり、複数層の場合は、19の後のアルファベットが「a」に近い方ほど、電極軸15,17の近くに位置する。
The
Here, in the three-layer
2層目の電極コイル部19bの金属線は、1層目の電極コイル部19aにおける電極軸15の長手方向に隣接する両金属線に跨るように、第1の電極コイル部19aと同じピッチで且つ同一方向に第1の電極コイル部19aの外周面に巻回されている。
また、3層目の電極コイル部19cの金属線は、2層目の電極コイル部19bにおける電極軸15の長手方向に隣接する両金属線に跨るように、第2の電極コイル部19bと同じピッチ且つ同一方向に第2の電極コイル部19bの外周面に巻回されている。
The metal wire of the second-layer
In addition, the metal wire of the third-layer
電極9の先端部は、図2に示すように、先細り状、具体的には円錐状になっており、その母線B1と円錐状の軸(ここでは、電極軸15の軸心に相当する。)15aとの間の角度C1が30度となっている。なお、円錐状の先端は、加工上丸くなっているが、この場合も全体として円錐状をしているとみなす。
上記構成のランプ1は、例えば、図3に示すように、一方の封止部、ここでは封止部13に口金42が装着された状態で反射鏡44に組み込まれ、ランプ1を含めたランプユニット46を構成し、この状態で液晶プロジェクタの光源として使用される。なお、反射鏡44と口金42との固着は、例えばセメント48を介して行われている。
As shown in FIG. 2, the tip of the
For example, as shown in FIG. 3, the
2.電極の製造方法
図4は、電極の製造プロセスについて説明する図である。
電極9は、電極7と同一の構成であるため、以下、電極9についてその製造プロセスについて説明する。
電極9は、図4の(a)に示す軸棒50の先端部50aに、金属線をコイル状に密に巻回してなる予備体コイル部をN層(Nは2以上の自然数)重ねて、図4の(b)に示す先端部形状が先細り形状の電極予備体52を形成する形成工程と、前記電極予備体52の先端部54を加熱溶融させて、図4の(c)に示す先端部20の形状を先細り形状にする溶融工程とを経て製造される。
2. Electrode Manufacturing Method FIG. 4 is a diagram for explaining an electrode manufacturing process.
Since the
The
(1)形成工程
電極予備体52は、図4の(a)に示すように、例えば線径0.4mmのタングステン製の軸棒50に、例えば線径0.2mmのタングステン製の金属線を密に巻回して予備体巻回部56を形成してなる。なお、軸棒50は、電極9として完成したときの電極軸15になり、予備体巻回部56は、電極9として完成したときの電極巻回部19になる。
(1) Forming Step As shown in FIG. 4A, the electrode
図5の(a)は電極予備体を示す図であり、図5の(b)は電極予備体の縦断面図である。
予備体巻回部56は、図5の(b)に示すように、コイル状に巻回された3層の予備体コイル部56a,56b,56cから構成されている。予備体巻回部56の全体形状は、その先端部54が全体として先細りする形状をし、先端部54の後方部58が全体として円柱状をしている。
FIG. 5A is a diagram showing an electrode preliminary body, and FIG. 5B is a longitudinal sectional view of the electrode preliminary body.
As shown in FIG. 5 (b), the preliminary winding
つまり、予備体巻回部56を軸棒50の軸心を通る仮想面で切断したときに(図5の(b)に相当する。)、各層の予備体コイル部56a,56b,56cの先端に位置する金属線60,62,64の外周を結んだ線分B2(図5の(a)参照。)が、円錐形状の母線と一致するので、予備体巻回部56は略円錐形状とみなし、また先細り形状とみなしている。
That is, when the preliminary winding
3層の予備体コイル部56a,56b,56cは、1種類(径、材料等同じである)の金属線を用いて、同じピッチで巻回されている。なお、ピッチは、コイル部の中心軸(つまり、軸棒50の軸心と一致する。)に平行な方向の隣接する金属線の中心間距離であり、ここでは、隣接する金属線同士が接しており、ピッチは金属線の直径と同じである。また、予備体巻回部56を構成する複数層の予備体コイル部56a,56b,56cは、層を表す数が小さいほど内層(軸棒50に近い)側にある。
The three-layer
1層目の予備体コイル部56aは、軸棒50に直接巻回して形成されており、軸棒50の先端からその中間部にかけて金属線が巻回されて構成される。2層目の予備体コイル部56bは、1層目の予備体コイル部56a上であって軸棒50の長手方向に隣接する金属線上に跨るように巻回されて構成される。
2層目の予備体コイル部56bにおける軸棒50の一端(先端)に位置する金属線62は、1層目の予備体コイル部56aにおける軸棒50の一端(先端)に位置する金属線60から、少なくとも金属線1本分離れている。つまり、図5の(b)において、1層目の金属線60の(先)端と2層目の金属線62の(先)端との距離D1が、金属線が1.5本分に相当する。
The first layer preliminarily coiled
The
3層目の予備体コイル部56cも、2層目の予備体コイル部56bと同様に、3層目の予備体コイル部56cにおける軸棒50の一端(先端)に位置する金属線64は、2層目の予備体コイル部56bにおける軸棒50の一端(先端)に位置する金属線62から、少なくとも金属線1本分離れている。つまり、図5の(b)において、2層目の金属線62の(先)端と3層目の金属線64の(先)端との距離D2が、金属線が1.5本分に相当する。
Similarly to the second-layer
なお、上記形成工程で形成される電極予備体52は、図5の(a)に示すように、各層の予備体コイル部56a,56b,56cの先端に位置する金属線60,62,64の外周を結んだ線分B2と軸棒50の軸心50bとの間の角度C2が、約30度となっている。
(2)溶融工程
次いで、前記電極予備体52の先端部54を先細り状にするための溶融加工を行う。
As shown in FIG. 5 (a), the electrode
(2) Melting step Next, a melting process for tapering the
図6は、溶融加工の概略を示す図である。
先ず、図6に示すように、電極予備体52の先端から、例えば、アルゴンプラズマ溶接装置70の電極(陰極)72の先端までの距離Dpを、例えば1.0mmに設定・保持し、アーク放電を行う。このアーク放電によって先端部54を溶融し、先端部の円錐部分が、図2の(b)に示すように、母線B1と軸15aとの間の角度C1が30度をした電極9が完成する。この溶融加工プロセスにおいて、複数回の間欠的なアーク放電により行い、アーク放電の合間に少なくとも1回の冷却期間を設けることが好ましい。これにより、連続的な1回のアーク放電で溶融させてその形状を制御する場合に比して、その制御を行いやすく、また先端部20,22に空洞が発生するおそれがない。
FIG. 6 is a diagram showing an outline of melt processing.
First, as shown in FIG. 6, the distance Dp from the front end of the electrode
3.ランプの製造方法
上記構成のランプは、放電容器3となるガラス容器を製造する容器製造工程と、電極構成体を製造する電極構成体製造工程と、電極構成体をガラス容器に封着する封着工程とを含む製造方法で製造される。なお、容器製造工程及び封着工程は、従来から行われている公知の方法で行われる。
3. Manufacturing method of lamp The lamp having the above-described configuration includes a container manufacturing process for manufacturing a glass container to be the
電極構成体製造工程は、上記の電極を製造する電極製造工程と、製造された電極と箔と外部リード線とを固着(接続)して一体化する一体化工程とを含む。電極製造工程は、上記2.電極の製造方法で説明した通りである。
また、一体化工程は、例えば電極の電極軸、箔、外部リード線をそれぞれ位置合せした状態で、電極軸と箔とを、そして、箔と外部リード線とを、溶接により固着して、一体化している。これにより電極構成体が完成する。
The electrode structure manufacturing process includes an electrode manufacturing process for manufacturing the above electrode, and an integration process for fixing and integrating the manufactured electrode, foil, and external lead wire. The electrode manufacturing process is the same as described in 2. above. This is as described in the electrode manufacturing method.
In addition, the integration process is performed by, for example, fixing the electrode shaft and the foil, and the foil and the external lead wire by welding in a state where the electrode shaft, the foil, and the external lead wire are aligned. It has become. Thereby, an electrode structure is completed.
<第2の実施の形態>
第1の実施の形態では、3層のコイル部を同じ径の金属線を用いて形成していたが、第1の実施の形態で説明した金属線を用いて電極コイル部を形成すると共に、当該金属線と異なる細径の金属線を用いて、第1の実施の形態で説明したコイル部と異なる副電極コイル部を備えても良い。
<Second Embodiment>
In the first embodiment, the three-layer coil portion is formed using the metal wire having the same diameter, but the electrode coil portion is formed using the metal wire described in the first embodiment. You may provide the subelectrode coil part different from the coil part demonstrated in 1st Embodiment using the metal wire of a different diameter from the said metal wire.
なお、第2の実施の形態では、副電極コイル部を形成していることから、当該副電極コイル部と区別するために、第1の実施の形態で説明した電極コイル部を主電極コイル部とする。
図7は、第2の実施の形態に係る電極の一部断面の拡大図である。
第2の実施の形態に係る電極90は、電極軸15と当該電極軸15の周りを金属線が巻回している電極巻回部91とを備え、電極軸15と電極巻回部91との先端部が溶融加工により、先細り状である円錐状をしている。
In the second embodiment, since the sub electrode coil portion is formed, the electrode coil portion described in the first embodiment is used as the main electrode coil portion in order to distinguish it from the sub electrode coil portion. And
FIG. 7 is an enlarged view of a partial cross section of the electrode according to the second embodiment.
The
電極巻回部91は、電極軸15の周りを巻回する主電極コイル部19a,19b,19c(第1の実施の形態での電極コイルと同じ構造である。)と、主電極コイル部19a,19b,19cの外周を巻回する副電極コイル部92a,92b,92cとからなる。
ここで、電極軸15、主電極コイル部19a,19b,19cの構成、さらには電極予備体の先端部の溶融加工は、第1の実施の形態と同じであるため、これらの説明を省略し、副電極コイル部92a,92b,92cについて説明する。
The
Here, the configuration of the
また、副電極コイル部92a,92b,92cは、3つ(3層)の副電極コイル部のうち、副電極コイル部92aが電極軸15に最も近く、副電極コイル部92cが電極軸15から最も遠く、副電極コイル部92aを「1層目の副電極コイル部」、副電極コイル部92bを「2層目の副電極コイル部」、副電極コイル部92cを「3層目の副電極コイル部」とそれぞれする。
Of the three (three-layer) sub-electrode coil portions, the
副電極コイル部92a,92b,92cを構成する副予備体コイル部は、対応する主電極コイル部19a,19b,19cを構成する主予備体コイル部が形成された後に巻回される。
つまり、1層目の副電極コイル部92aを構成する副予備体コイル部は1層目の主電極コイル部19aを構成する主予備体コイル部の巻回後に巻回され、2層目の副電極コイル部92bを構成する副予備体コイル部は2層目の主電極コイル部19bを構成する主予備体コイル部の巻回後に、3層目の副電極コイル部92cを構成する副予備体コイル部は、3層目の主電極コイル部19cを構成する主予備体コイル部の巻回後に巻回される。
The auxiliary spare coil portions constituting the auxiliary
That is, the auxiliary secondary coil portion constituting the first-layer auxiliary
各層目の副予備体コイル部(副電極コイル部92a,92b,92c)を形成する各金属線は、対応する各層目の主電極コイル部(主電極コイル部19a,19b,19c)を形成する金属線であって電極軸15の長手方向に隣接する金属線に跨るように各主予備体コイル部上に巻回される。
1層目の副電極コイル部92a(副予備体コイル部)に用いられる金属線は、図7に示すように、1層目の主電極コイル部19a(主予備体コイル部)と2層目の主電極コイル部19b(主予備体コイル部)との間の隙間内に収まるような大きさ(直径)であり、同様に、2層目の副電極コイル部92b(副予備体コイル部)に用いられる金属線は、図7に示すように、2層目の主電極コイル部19b(主予備体コイル部)と3層目の主電極コイル部19c(主予備体コイル部)との間の隙間内に収まるような大きさ(直径)である。
Each metal wire forming the auxiliary spare coil portion (sub
As shown in FIG. 7, the metal wire used for the first-layer
また、3層目の副電極コイル部92c(副予備体コイル部)に用いられる金属線は、図7に示すように、3層目の副電極コイル部92c(副予備体コイル部)の外周径が3層目の主電極コイル部19c(主予備体コイル部)の外周径より小さくなるものが使用されている。
第2の実施の形態における電極90も、その先端部が円錐状をし、その母線と軸との角度が30度以下であるので、第1の実施の形態と同様に、光の取り出し効率を高めることができる。
Further, as shown in FIG. 7, the metal wire used for the third-layer
The
さらに、副電極コイル部92a,92b,92cは、主電極コイル部間(1層目と2層目、2層目と3層目)、そして最外層に位置する主電極コイル部19c上に巻回されているので、電極自身を大きくすることなく、副電極コイル部92a,92b,92cの分だけ表面積が増加し、結果的に電極巻回部91の表面積を大きくすることができる。これによりランプ点灯時において電極からの放熱効果を高めることができる。
Further, the sub
なお、従来の電極では、放熱に必要な電極巻回部の表面積が設定されていたが、上述したように、副電極コイル部92a,92b,92cを設けることにより、電極巻回部91の表面積を増やすことができれば、逆に、副電極コイル部92a,92b,92cの表面積が増加した分だけ、主電極コイル部19a,19b,19cの表面積を減らすことができ、結果的に電極90の小型化を図ることができる。
In the conventional electrode, the surface area of the electrode winding part necessary for heat dissipation is set. However, as described above, the surface area of the
また、主電極(予備体)コイル部を構成する金属線よりも細い金属線で副電極(予備体)コイル部を構成するので、例えば、主電極(予備体)コイル部のバラツキ(例えば、ピッチの乱れ、スプリングバックによるピッチの開き等)を補うことができ、電極先端部における全体形状の安定化を図ることができる。
以上、本発明を各実施の形態に基づいて説明したが、本発明の内容が、上記各実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例をさらに実施することができる。
In addition, since the secondary electrode (preliminary body) coil portion is composed of a metal wire that is thinner than the metal wire constituting the main electrode (preliminary body) coil portion, for example, variations in the main electrode (preliminary body) coil portion (for example, pitch) Disturbance of the pitch, opening of the pitch due to the spring back, etc.) can be compensated, and the overall shape of the electrode tip can be stabilized.
Although the present invention has been described based on each embodiment, the content of the present invention is not limited to the specific examples shown in the above embodiments. For example, the following modifications are possible. Can be further implemented.
1.電極予備体について
(1)コイル部の層数
各実施の形態では、電極予備体の先端の予備体コイル部の層数を3層で説明したが、本発明に係る予備体コイル部の層数は、3以上の自然数が好ましい。これは、予備体コイル部の層数を2層とすると、電極予備体の先端部を先細り状に形成して電極を構成しても、先端部の狭い領域でしか先細りとならず、また、ランプ点灯時の電極自体に必要な熱容量を確保できないおそれがあるからである。
1. Regarding the electrode preliminary body (1) Number of layers of the coil portion In each embodiment, the number of layers of the preliminary coil portion at the tip of the electrode preliminary body has been described as three layers. However, the number of layers of the preliminary coil portion according to the present invention Is preferably a natural number of 3 or more. This is because if the number of layers of the preliminary coil portion is two, even if the tip portion of the electrode preliminary body is formed in a tapered shape to constitute the electrode, it is tapered only in a narrow region of the tip portion. This is because the heat capacity necessary for the electrode itself when the lamp is lit may not be secured.
(2)金属線の径
各実施の形態では、電極(及び予備体)コイル部を構成する金属線の径は一定であったが、例えば、各層の電極(及び予備体)コイル部で使用する金属線の径を異なるようにしても良い。
図8は、径の異なる金属線を用いて予備体コイル部を形成した電極予備体の縦断面図である。
(2) Diameter of metal wire In each embodiment, although the diameter of the metal wire which comprises an electrode (and preliminary body) coil part was constant, for example, it uses by the electrode (and preliminary body) coil part of each layer The diameter of the metal wire may be different.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of an electrode preliminary body in which a preliminary coil portion is formed using metal wires having different diameters.
電極予備体100は、図8に示すように、電極軸となるべき軸棒102と、電極巻回部となるべき予備体巻回部104とを備える。予備体巻回部104は、4層の予備体コイル部106,108,110,112からなり、軸棒102の先端部102a側に設けられ、各層の予備体コイル部106,108,110,112を構成する金属線106a,108a,110a,112aの径がそれぞれ異なっている。
As shown in FIG. 8, the electrode
図8の例では、1層目の予備体コイル部106、2層目の予備体コイル部108、3層目の予備体コイル部110の順で金属線106a,108a,110aの径が小さくなり、4層目の金属線112aは2層目の金属線108aと同じ径である。
各層の予備体コイル部106,108,110,112を構成する金属線の径は、上述したように、上層に行くほど、つまり、予備体コイル部106,108,110,112が軸棒(102)から離れるに従って、小さくなっても良いし、逆に大きくなっても良い。さらには、金属線の径の大小に関係なく予備体コイル部を重ねて予備体巻回部を構成しても良い。
In the example of FIG. 8, the diameters of the
As described above, the diameters of the metal wires constituting the
なお、電極を先細りにするには、上層に行くほど金属線の径を小さくするほうが良いのは言うまでもない。
但し、金属線の径が任意に異なるものを使用して予備体コイル部を構成すると、各層の予備体コイル部で、当該コイル部を形成するための金属線を等ピッチで巻回できない場合も生じ得るが、本発明では予備体コイル部のピッチは、一定のものに限定するものではないので、本発明から逸脱することはない。
Needless to say, in order to taper the electrode, it is better to reduce the diameter of the metal wire toward the upper layer.
However, if the preliminary coil portion is configured using arbitrarily different metal wire diameters, the metal wire for forming the coil portion may not be wound at the same pitch in the preliminary coil portion of each layer. Although it may occur, in the present invention, the pitch of the preliminary coil portion is not limited to a fixed one, and does not depart from the present invention.
なお、本例も実施の形態と同様に、k層目(kは、2,3,4である)の予備体コイル部も、その予備体コイル部における軸棒102の先端の位置(例えば、108b,110b,112b)は、その下層の予備体コイル部における軸棒102の先端の位置から、少なくとも下層の予備体コイル部の金属線1本分以上軸棒102の後端へと、図8では、1.5本分離れている。
In this example, as in the embodiment, the spare coil portion of the k-th layer (k is 2, 3 and 4) is also positioned at the tip of the
(3)コイル部の終端形状
各実施の形態における各電極(及び予備体)コイル部の巻き数について特に説明しなかったが、各電極(及び予備体)コイル部の巻き数は、他の電極(及び予備体)コイル部の巻き数と同じであっても良いし、異なっていても良い。
また、実施の形態では、電極コイル部における先端側とは反対側の端部(この端部を「終端部」という。)は、巻回したままの状態になっていたが、電極コイル部の終端部が溶融加工されて軸棒と一体化されていても良い。
(3) Termination Shape of Coil Part Although the number of turns of each electrode (and spare body) coil part in each embodiment has not been specifically described, the number of turns of each electrode (and spare body) coil part is different from that of other electrodes. (And spare body) It may be the same as the number of turns of the coil part, or may be different.
In the embodiment, the end of the electrode coil portion opposite to the tip side (this end portion is referred to as a “termination portion”) remains in a wound state. The terminal portion may be melt processed and integrated with the shaft rod.
図9は、コイル部の終端部を溶着した電極の概略を示す図である。
電極120は、図9に示すように、その先端部122が先細り状をしている一方、巻回部の終端部124は略全周に亘って溶融して軸棒126と一体化して固着されている。なお、終端部124の形状は、ここでは、平坦状をしているが、金属線が溶融して軸棒126に固定できれば好ましく、特に限定するものではない。
FIG. 9 is a diagram showing an outline of an electrode in which a terminal portion of a coil portion is welded.
As shown in FIG. 9, the
上述のように、予備体巻回部の終端部を溶融させて軸棒と一体化させると、点灯時の金属線の熱膨張による各電極コイル部のピッチの開きを抑制することができる。なお、点灯中に電極コイル部のピッチが開くと、放電容器(石英ガラス)と接触したり、封止部の温度が変化したりして、ランプの短命化を招く。
なお、予備体巻回部の終端部を溶融させて軸棒と一体化させる場合、各予備体コイル部で多少のマージンを持たせる必要がある。
As described above, when the terminal end portion of the preliminary body winding portion is melted and integrated with the shaft rod, the opening of the pitch of each electrode coil portion due to the thermal expansion of the metal wire during lighting can be suppressed. Note that if the pitch of the electrode coil portion is increased during lighting, the lamp comes into contact with the discharge vessel (quartz glass) or the temperature of the sealing portion changes, leading to a shortened life of the lamp.
In addition, when the terminal part of a preliminary | backup body winding part is fuse | melted and integrated with a shaft rod, it is necessary to give a some margin in each preliminary | backup body coil part.
(4)電極予備体の形成について
各実施の形態(例えば図2の(a))では、電極予備体は、軸棒に金属線を直接巻回させて予備体コイル部を形成し、これを複数回(複数層分)繰り返すことで、多層の予備体コイル部からなる予備体巻回部を形成している。しかしながら、本発明の電極予備体の(予備体)コイル部は、金属線を直接軸棒に巻回して構成したものに限定されない。
(4) About formation of electrode preliminary body In each embodiment (for example, (a) of Drawing 2), an electrode preliminary body makes a preliminary body coil part by winding a metal wire directly around a shaft rod, and this is done. By repeating a plurality of times (for a plurality of layers), a preliminary winding part composed of a multilayer preliminary coil part is formed. However, the (preliminary body) coil portion of the electrode preliminary body of the present invention is not limited to one configured by winding a metal wire directly around a shaft rod.
例えば、各層の予備体コイル部に対応するコイルを予め形成しておき、この形成されたコイル(1層目のコイル部に相当する。)を軸棒に嵌合させ、次に、軸棒に嵌合されているコイル上に、その上層に位置すべきコイル(2層目のコイル部に相当する。)を被着(当該コイルを下層のコイル上を軸棒の他端側に進むように回転させながら嵌合)させて、複数層の予備体コイル部からなる予備体巻回部を形成しても良い。 For example, a coil corresponding to the preliminary coil portion of each layer is formed in advance, and the formed coil (corresponding to the coil portion of the first layer) is fitted to the shaft rod. A coil (corresponding to the coil portion of the second layer) to be positioned on the upper layer of the coil that is fitted is attached (so that the coil moves on the lower layer coil to the other end side of the shaft rod). It is also possible to form a spare body winding portion composed of a plurality of layers of the preliminary body coil portion by fitting while rotating.
(5)その他
各実施の形態では、予備体(電極)コイル部における金属線のピッチは各層とも同じであったが、各層の予備体(電極)コイル部を異なるピッチのコイル状としても良い。さらに、各層の予備体(電極)コイル部は、一定のピッチでなく、軸棒の先端部に相当する部分のみが一定のピッチで、それ以外の部分が前記一定のピッチと異なるピッチであっても良い。
(5) Others In each embodiment, the pitch of the metal wire in the preliminary body (electrode) coil portion is the same in each layer, but the preliminary body (electrode) coil portion in each layer may be formed in a coil shape having a different pitch. Further, the spare body (electrode) coil portion of each layer is not a constant pitch, only the portion corresponding to the tip of the shaft rod is a constant pitch, and the other portions are different from the constant pitch. Also good.
また、各実施の形態では、各層の予備体(電極)コイル部(主及び副を含む)を構成する金属線の材料を同じにしていたが、本発明に係るコイル部は、各層で使用する金属線の材料を異なるようにしても良い。
さらには、第1の実施の形態における電極予備体では、金属線の本数と予備体コイル部の層数とを同じにしていた。つまり、3層の予備体コイル部を3本の金属線を用いて形成して(1つのコイル部を1本の金属線で形成して、合計3層のコイル部として)いたが、例えば、1本の金属線を用いて全層の予備体コイル部を形成しても良い。この場合、1つの予備体コイル部を形成したあと、金属線を反転させて逆方向に巻回させることにより実施できる。
Moreover, in each embodiment, although the material of the metal wire which comprises the preliminary | backup body (electrode) coil part (including main and sub) of each layer was made the same, the coil part which concerns on this invention is used by each layer. The material of the metal wire may be different.
Furthermore, in the electrode preliminary body in 1st Embodiment, the number of the metal wires and the number of layers of the preliminary body coil part were made the same. In other words, the three-layer preliminary coil portion was formed using three metal wires (one coil portion was formed with one metal wire to make a total of three-layer coil portions). You may form the preliminary | backup coil part of all the layers using one metal wire. In this case, after forming one preliminary body coil part, it can implement by reversing and winding a metal wire in the reverse direction.
2.電極について
(1)形状
実施の形態では、先端部の頂部のみが半球状をし、それ以外の部分が截頭円錐状(円水面を有している。)であったが、本発明に係る電極は、他の先細り形状であっても良い。他の形状としては、実施の形態における先端部がない截頭円錐状であっても良い。
2. Regarding the electrode (1) Shape In the embodiment, only the top of the tip has a hemispherical shape, and the other part has a frustoconical shape (having a circular water surface). The electrode may have another tapered shape. Another shape may be a frustoconical shape having no tip in the embodiment.
さらには、円錐状でなく、例えば、六角錐状等の多角錐状であっても良い。この場合、先端部の頂部が半球状であっても良い(加工上半球状になることが多い)し、なくても(截頭多角錐状)良い。このような形状は、例えば、軸棒として横断面形状が多角形状のものを使用し、その外周面(の形状)に沿って変形できる金属線で予備体コイル部を形成することで実施できる。 Furthermore, it may be a polygonal pyramid shape such as a hexagonal pyramid shape instead of a conical shape. In this case, the apex of the tip may be hemispherical (in many cases, hemispherical for processing) or may not be present (a truncated polygonal cone). Such a shape can be implemented, for example, by using a shaft having a polygonal cross-sectional shape, and forming the preliminary coil portion with a metal wire that can be deformed along its outer peripheral surface.
図10は、形状の異なる電極の縦断面図である。
電極130は、図10に示すように、複数の電極コイル部132,134,136の内、3層目電極コイル部136の電極軸138の長手方向の寸法は、電極130の溶融部分140より長ければ良く、例えば、溶融予定部分に対して、金属線の巻き数が1回以上(ここでは、1回)余分となるようにしても良いし、構造の異なる他の電極構成体として組み込まれて良い。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of electrodes having different shapes.
As shown in FIG. 10, in the
(2)電極
実施の形態の電極は、電極軸の電極コイル部と反対側の端部が金属箔に固着されて、電極構成体として封止部に封着されていた、しかしながら、本発明の電極は、他の構造で封止部に封着されていても良い。
(2) Electrode In the electrode of the embodiment, the end opposite to the electrode coil portion of the electrode shaft was fixed to the metal foil and sealed to the sealing portion as an electrode structure. The electrode may be sealed to the sealing portion with another structure.
本発明は、先端部が先細りする電極を容易且つ安価に製造するのに利用できる。 The present invention can be used to easily and inexpensively manufacture an electrode having a tapered tip.
1 ランプ
7,9 電極
15,17 電極軸
19,21 電極コイル
50 軸棒
50a 先端部
52 電極予備隊
56 巻回部
56a,56b,56c コイル部
1
Claims (8)
軸棒の先端部に、金属線をコイル状に巻回してなるコイル部をn層(nは2以上の自然数)重ねて電極予備体を形成する形成工程と、
前記電極予備体の先端部を先細り状に加熱溶融させる溶融工程とを含み、
前記形成工程では、前記n層のコイル部を、k層(kはn以下の自然数であって2以上の自然数)目のコイル部の先端側の端部位置がk−1層目のコイル部の先端側の端部位置から前記軸棒の延伸方向の後端側に当該k−1層目のコイル部を構成する金属線1本分以上離れた状態で、重ねる
ことを特徴とする電極の製造方法。 A method for producing an electrode for a high-pressure discharge lamp, comprising:
A forming step of forming an electrode preliminary body by stacking n layers (n is a natural number of 2 or more) of a coil portion formed by winding a metal wire in a coil shape on the tip portion of the shaft rod;
A melting step of heating and melting the tip of the electrode preliminary body in a tapered shape,
In the forming step, the coil portion of the n-layer is arranged such that the end position on the tip side of the coil portion of the k-th layer (k is a natural number of n or less and a natural number of 2 or more) is the coil portion of the (k-1) -th layer. The electrode is characterized in that it is stacked in a state where it is separated from the end position of the tip end side of the shaft rod by one metal wire constituting the coil portion of the k-1 layer from the rear end side in the extending direction of the shaft rod. Production method.
最外層であるn層目のコイル部を重ねた後に、
当該コイル部を構成する金属線であって前記軸棒の長手方向に隣接する金属線に跨って第2の金属線が巻回されてなる第2のコイル部が重ねられ、
当該第2のコイル部の外周径が、前記n層目のコイル部の外周径以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の電極の製造方法。 In the forming step,
After stacking the n-th coil portion which is the outermost layer,
A second coil portion formed by winding a second metal wire across a metal wire adjacent to the longitudinal direction of the shaft rod, which is a metal wire constituting the coil portion,
2. The method for manufacturing an electrode according to claim 1, wherein an outer peripheral diameter of the second coil portion is equal to or smaller than an outer peripheral diameter of the n-th coil portion.
k層目のコイル部を重ねる前に、
k−1層目のコイル部を構成する金属線であって前記軸棒の長手方向に隣接する金属線に跨って第3の金属線が巻回されてなる第3のコイル部が重ねられ、
当該第3のコイル部の金属線は、k-1層目のコイル部を構成する金属線と、k層目のコイル部を構成する金属線との隙間に収まる大きさである
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電極の製造方法。 In the forming step,
Before stacking the k-th coil,
a third coil portion, which is a metal wire constituting the coil portion of the (k-1) th layer and wound around a metal wire adjacent to the longitudinal direction of the shaft rod, is overlaid;
The metal wire of the third coil portion is sized to fit in a gap between the metal wire constituting the coil portion of the k-1th layer and the metal wire constituting the coil portion of the kth layer. The manufacturing method of the electrode of Claim 1 or 2.
各コイル部における前記先端とは反対側の後端部を加熱溶融させて、各コイル部を前記軸棒に固着する固着工程を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電極の製造方法。 After the forming step,
The fixing process which heat-melts the rear-end part on the opposite side to the said front-end | tip in each coil part, and fixes each coil part to the said axis | shaft rod is performed. The manufacturing method of the electrode of description.
前記電極製造工程では、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電極の製造方法を行う
ことを特徴とする高圧放電ランプの製造方法。 An electrode manufacturing process for manufacturing an electrode, and a high pressure discharge lamp manufacturing method including a sealing process for sealing the electrode manufactured in the process to a discharge vessel,
In the said electrode manufacturing process, the manufacturing method of the electrode of any one of Claims 1-4 is performed. The manufacturing method of the high pressure discharge lamp characterized by the above-mentioned.
前記円錐状は、当該円錐の軸と母線との間の角度が30度以下であることを
特徴とする高圧放電ランプ用電極。 A coil portion formed by winding a metal wire in a coil shape is stacked on the tip portion of the shaft rod, and n tips (n is a natural number of 2 or more) are stacked, and the tips of the coil portions stacked in the n layers are heated and melted. An electrode for a high-pressure discharge lamp in which the entire tip of the coil portion that is layered has a conical shape,
The conical shape has an angle between an axis of the cone and a generatrix of 30 degrees or less.
当該第2のコイル部の外周径が、前記n層目のコイル部の外周径以下である
ことを特徴とする請求項6に記載の高圧放電ランプ用電極。 A metal wire that constitutes the n-th layer coil portion and includes a second coil portion that is formed by winding a second metal wire across a metal wire adjacent to the extending direction of the shaft rod;
The electrode for a high-pressure discharge lamp according to claim 6, wherein an outer peripheral diameter of the second coil portion is equal to or smaller than an outer peripheral diameter of the n-th coil portion.
当該第3のコイル部の金属線は、k-1層目のコイル部を構成する金属線と、k層目のコイル部を構成する金属線との隙間に収まる大きさである
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の高圧放電ランプ用電極。 A metal wire constituting a coil portion of the k-1th layer (k is a natural number of n or less and a natural number of 2 or more) and extends over the metal wire adjacent to the longitudinal direction of the shaft rod, the third metal A third coil portion formed by winding a wire;
The metal wire of the third coil portion is sized to fit in a gap between the metal wire constituting the coil portion of the k-1th layer and the metal wire constituting the coil portion of the kth layer. The electrode for high pressure discharge lamps according to claim 6 or 7.
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