JP2008519393A - 放電ランプ、電極、及び放電ランプの構成部品を製造する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、互いに対して対向して位置付けられる耐熱材料を有する２つの電極（３）を収容する密封された透明バルブを有する、放電ランプに係る。該電極の少なくとも一方は、再成形された押出し耐熱材料を有する一部分（４）を有する。したがって、押出し生成物（Ｐ）は、複雑な形状を備えられ得る。本発明はまた、電極、及び特にはＨＩＤ又はＵＨＰランプである放電ランプに対する導電性構成部品の少なくとも一部分（４）を製造する方法に係る。

Description

本発明は、放電ランプ、電極、及びかかる放電ランプの構成部品を製造する方法に係る。

放電ランプは典型的に、ガスを有して充填される密封された透明及び／又は半透明のバルブにおいて、互いに対して対向して位置付けられる２つの電極を有する。稼働中、電流は、かかる電極に対して与えられ、電極の顕著な加熱がもたらされる。結果として、電極の熱設計は、稼働中のランプの初期不良の防止において重要な問題である。

従来は、電極は、延伸ロッドの周囲に延伸ワイヤを巻くことによって作られた。巻かれたワイヤは、電極のチップ（ｔｉｐ）部分において多量の熱を放散するよう使用可能である熱的質量を有するよう与えられる。

より近年では、押出し及び金属射出成形（ＭＩＭ）は、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプ及び超高圧（ＵＨＰ）ランプ等のより高度なランプによって与えられるより高い要求に対応する電極を製造する方法となってきている。押出しは、押出し生成物を得るようダイを介して、粉剤、溶媒、及び結合剤の混合物の加圧成形を有し、その後該生成物の焼結が続く。押出しは、電極の形成において二次元の自由を可能にする。ＵＳ ６，２１８，０２５（特許文献１）は、ＭＩＭ工程において製造される電極を開示する。ＭＩＭは、電極の所望される形状に対して特別に設計される金型における材料の鋳造を有する。鋳造された（「グリーン（”ｇｒｅｅｎ”）」）生成物は、続いて焼結される。この技術は、電極を得る際、金型によって決定される、三次元における自由を与える。ＭＩＭ生成物は典型的に、射出成形金型からもたらされる継ぎ目を有する。

複雑な形状はかかる電極に対して、熱的質量、アーク安定性、及び燃焼等の特徴に関するその機能性を高めるよう、求められる。しかしながら、押出しは、限られた形成自由を有する一方、ＭＩＭは、複雑且つ高価である専用金型を求める。

かかるアプローチに対する代替案は、ＪＰ ２００１−３１９６１５（特許文献２）において開示される。カソードのチップ（ｔｉｐ）は、エミッタを有する層を有して充填されるホールを有する。カソードは、続いて焼結され、その後円錐形へと機械加工される。しかしながら、焼結される電極の機械加工は、困難であり得、エミッタを有する層から自由である電極の部分に対して限られる。
ＵＳ ６，２１８，０２５ ＪＰ ２００１−３１９６１５

本発明は、上述された不利点を１つ又はそれ以上低減又は除去する代替技術によって製造され得るランプ及び電極を与える、ことを目的とする。

この目的は、互いに対して対向して位置付けられる耐熱材料を有する２つの電極を収容する密封された透明バルブを有する放電ランプによって、達成される。該電極のうち少なくとも一方は、再成形押出し耐熱材料を有して作られる少なくとも一部分を有する。

この目的は更に、再成形押出し耐熱材料を有して作られる一部分を有する放電ランプに対する電極によって達成される。

この目的はまた、放電ランプに対する導電性構成部品の少なくとも一部分を製造する方法によって達成される。該方法は、
・ 押出し生成物を得るようダイを介して再成形材料の粉剤及び結合剤を有する混合物を押し出す段階、及び
・ 構成部品の一部分に対する適切な形状を得るよう押出し生成物を再成形し、続いて該一部分を焼結する段階、
を有する。

構成部品の成形における二次元に対する制限は、排除又は低減される。これは、ランプ構成部品に対する製造工程が再成形を可能にするよう押出し後の適切な段階において妨害され、製造工程が少なくとも１つの焼結段階を有して終結されるためである。更に、高価且つ複雑な専用金型は、求められない。最後に、押出しは、耐熱材料が焼結前に適切な再成形工程において再成形され得る多量のエミッタ材料を有する、ことを可能にする。しかしながら、エミッタ材料は放電ランプに対する電極において必ずしも存在しない、ことは十分に理解されるべきである。ランプ構成部品は、望ましくは電極であるが、密封バルブにおける電極に又は該電極から電流を与えるフィードスルー等の他の導電性構成部品もまた想定される。

請求項２及び８記載の本発明の実施例は、特別な形状を求める電極の極一部分が押出し工程を中断させることによって製造され得る、という利点を有する。他の部分とは、例えば、延伸ワイヤであり得る。

請求項３及び４記載の本発明の特別な実施例では、特定の電極チップを有するランプは、向上されたアーク安定性及び燃焼を有して得られる。

請求項５及び９記載の本発明の実施例は、より高いエミッタ濃縮（ｅｍｉｔｔｅｒ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）によって容易にされる、という利点を有する。延伸ワイヤに対しては、この濃縮は、エミッタ材料が変形不可能である結果としてワイヤの延伸が不可能となるため、典型的には制限される。

請求項１１及び１２記載の本発明の実施例は、押出し生成物の結合剤の一時的な弱化によって再成形工程を容易にする、という利点を与える。より望ましくは、溶媒は、グリーンフェーズ（ｇｒｅｅｎ ｐｈａｓｅ）において安定した全体的な押出し生成物を保持するためのみに、選択的に適用される。

請求項１３記載の本発明の実施例は、グリーンフェーズにおける押出し生成物の変形が比較的容易である、という利点を有する。

請求項１５記載の本発明の実施例は、ホールが電極の所望される形状に対して必要とされない残余材料を受けるよう空間を与える、という利点を有する。

本発明は更に、添付の図面を参照して説明される。該図は、本発明に従った望ましい実施例を概略的に示す。本発明が、かかる特定且つ望ましい実施例に対していかようにも制限されない、ことは理解される。

図１は、以降はランプ１と称される、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプ又は超高圧（ＵＨＰ）放電ランプ等であるＡＣ放電ランプ１を示す。ランプ１は、電極３を収容する放電チャンバを形成する密封された透明又は半透明のバルブ２を有する。該電極は各々、再成形押出し部分４及び細長い部分５を有する。即ち、電極３は、明確な電極チップを有する。電流は、リード６及びフィードスルー７を介して電極３に及び電極３から与えられ得る。

図２は、電極３に対する製造段階のフロー図である。

段階１０において、混合物は、タングステン等の耐熱材料の粉剤、アルコール等の溶媒、及びメチルセルロース等の結合剤を与えられる。該混合物は更に、２乃至４０ｖｏｌ．％の量において希土類酸化物又は炭化物等の電子エミッタ物質を有し得る。この混合物は、段階１１においてピン（図示せず）を有するダイを介して押圧され、細長い中間生成物が得られる。その後溶媒は、取扱いに適切である強い生成物を有するよう、段階１２において中間生成物から取り除かれる。この段階における生成物は、グリーン製品と一般的に称される。段階１３において、該グリーン製品は、押出し生成物Ｐを得るよう適切な寸法の断片へと切断される。押出し生成物は、押出しダイのピンによってもたらされるスルーホールＨを有する。

この段階において、１つ又はそれ以上の焼結段階、即ち、粉剤粒子が完全高密度（ｆｕｌｌｙ ｄｅｎｓｅ）生成物を得るよう互いと同化するところの温度まで押出し生成物を加熱する段階は、従来通り適用される。結合剤は、焼結中に取り除かれ、強度は、温度段階中に高められる。しかしながら本発明によれば、この工程は、再成形段階によって中断される。

図２中の実施例に対して適用される段階１４において、アルコール等の溶媒は、押出し生成物Ｐの再成形が意図される場所において押出し生成物Ｐに対して選択的に加えられる。それによって結合剤は、一時的に弱化される。溶媒の位置選択的追加は例えば、押出し生成物Ｐの関連部分のみを溶媒において浸漬することによって、達成される。

続いて段階１５では、押出し生成物Ｐの弱化された部分は、電極に対する耐熱材料の再成形された押出し生成物Ｒを得るよう、加圧下で再成形される。ホールＨは、再成形工程がもたらす残余材料を受けるよう空間を与える。ホールＨは、再成形後僅かに平らにされたチップを有し得る。段階１６では、溶媒は、再成形された押出し生成物Ｒから取り除かれる。

最後に、従来の焼結工程は再開され、結合剤を取り除くよう例えば１０００−１２０００℃の温度における事前焼結段階１７、及び、図１中の電極３に対する再成形された押出し耐熱材料の完全高密度部分４を得るよう２０００−２６００℃における焼結段階１８を有する。

図３は、電極３に対する再成形された押出し耐熱材料の一部分４を得る図２中の多種の段階を図示する。かかる部分４は、ＨＩＤランプ１の電極３に対して使用され得る。図３中の左から右へ、上方部分において選択的に加えられた溶媒を有する押出し生成物Ｐは、金型２０において与えられる。続いて、押出し生成物Ｐは、押出し生成物Ｐを圧縮する力Ｆを有して加圧ツール２１によって加圧下で変形される。再成形された生成物Ｒは続いて、電極３に対する部分４を得るよう、図２中の段階１７及び１８に従って焼結され得る。この部分４は、安定稼働中にアーク安定性を強化する形状を有するＨＩＤ電極に対して設計される。

図４は、図１中に示される電極３に対する延伸ワイヤの細長い部分５との組合せにおける再成形された押出し耐熱材料の他の部分４を得る、図２中の多種の段階を図示する。細長い部分５はまた、押出しによって製造され得、それは一般的にワイヤを延伸するより更にきれいな処理（ｃｌｅａｎｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓ）である。再度、選択的に弱化された押出し生成物は、金型３０において与えられ、再成形生成物Ｒを得るよう加圧ツール３１によって圧縮力Ｆにさらされる。再成形生成物Ｒは、凹部３２及び突起３３を有する。続いて延伸ワイヤの細長い部分５は、再成形生成物Ｒの凹部３２へと挿入され、焼結段階１７及び１８が実行される。その結果、再成形生成物Ｒの収縮は、細長い部分５をホール３２へと固定させる。突起３３は、実際は細長い部分４の延長である。これは、細長い部分が凹部３２内で終結する一方で、突起３３は部分４に沿って更に細長い部分５と位置を合わせられるためである。明確なチップ部分を有する電極３は、図１中のＵＨＰ放電ランプに対して得られる。

上述された実施例が本発明を制限するのではなく例示するものであり、また、当業者が添付の請求項の範囲を逸脱することなく多くの他の実施例を設計することができる、ことは、留意されるべきである。例えば、モリブデン等を有して作られるフィードスルー７は、本発明に従った方法によって製造され得る。より一般的には、本発明に従った方法がランプ構成部品以外の製品に対しても適用され得る、ことは、十分理解されるべきである。請求項中、括弧内に置かれた参照符号は、請求項を制限するものとして解釈されるべきではない。「有する」という後は、請求項に記載される、もの以外の要素又は段階の存在を除外しない。単数形で示される要素は、かかる要素の複数の存在を除外しない。一定の基準が互いに異なる従属請求項において列挙されるという単なる事実は、かかる基準の組合せが有利に使用され得ない、ことを示すものではない。

放電ランプの概略図である。 放電ランプ電極を得るよう、本発明の一実施例に従った方法段階のフロー図である。 本発明に従った電極部分の第１の実施例を製造する多種の段階を図示する。 本発明に従った電極部分の第２の実施例に対する多種の製造段階を図示する。

Claims (12)

1. 互いに対向して位置付けられる耐熱材料を有する２つの電極を収容する密封された透明バルブを有する、放電ランプであって、
   前記電極の少なくとも一方は、再成形される押出し耐熱材料を有して作られる少なくとも一部分を有する、
   放電ランプ。
2. 前記電極は、前記再成形押出し部分に対して電気的に接続される更なる一部分を有する、
   請求項１記載の放電ランプ。
3. 前記放電ランプは、超高圧ランプであり、
   前記電極は、前記再成形押出し部分の凹部へと挿入される細長い部分を有する、
   請求項２記載の放電ランプ。
4. 前記再成形押出し部分は、前記細長い部分の延長を形成する突起を有する、
   請求項３記載の放電ランプ。
5. 前記押し出される電極は、タングステンを有して作られ、２モルパーセントより多くの電子エミッタドーパントを有する、
   請求項１記載の放電ランプ。
6. 前記放電ランプは、高輝度放電ランプ又は超高圧放電ランプである、
   請求項１記載の放電ランプ。
7. 放電ランプに対する導電性構成部品の少なくとも一部分を製造する方法であって：
   ・ 押出し生成物を得るようダイを介して再成形材料の粉剤及び結合剤を有する混合物を押し出す段階と；
   ・ 前記構成部品の前記一部分に対する適切な形状を得るよう前記押出し生成物を再成形し、続いて前記一部分を焼結する段階と、
   を有する、
   方法。
8. 前記押出し生成物に対して溶媒を加える段階、を更に有する、
   請求項７記載の方法。
9. 前記溶媒は、前記押出し生成物に対して選択的に加えられる、
   請求項８記載の方法。
10. 前記再成形は、加圧下で前記押出し生成物を変形させることによって実行される、
    請求項７記載の方法。
11. 前記構成部品は、電極、又は前記放電ランプのフィードスルーである、
    請求項７記載の方法。
12. 前記ダイは、前記押出し生成物においてホールを得るようピンを有する、
    請求項７記載の方法。

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