JP2009021023A - Ultra-high pressure mercury lamp - Google Patents

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sealing
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pressure mercury
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Inventor
Keiichi Matsumoto
圭市 松本
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultra-high pressure mercury lamp which is operable by a large power supply and causes no cracking at a sealing part for stable illumination for extended hours. <P>SOLUTION: The ultra-high mercury lamp includes an arc tube consisting of a light-emitting part where a pair of electrodes is arranged to face each other and mercury of specified quantity is sealed, and a sealing part having an oval-like cross section. A part of the electrode axis related to each electrode is jointed to one end side portion of a metal foil embedded airtightly in the sealing part, and a part of an external lead extending from the outer end surface of the sealing part is jointed to the other end side portion of the metal foil. The metal foil has a bent part deflected in arc, which satisfies a specific relationship based on the outside diameter in major axis direction of the sealing part, projection width of the metal foil, and the interval between the straight line connecting both end edges of the metal foil and the inscribed line to the metal foil parallel to the straight line, for the cross section that is orthogonal to the tube axis at the proximity position on the outside in the tube axis direction relative to a base end surface of the electrode axis part. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は超高圧水銀ランプに関し、特に、例えば液晶プロジェクタ、DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)を用いたDLP(デジタルライトプロセッサ)等の投影型プロジェクタ装置の光源として用いられる、点灯時の水銀蒸気圧が150気圧以上となる超高圧水銀ランプに関する。   The present invention relates to an ultra-high pressure mercury lamp, and in particular, a mercury vapor pressure at the time of lighting used as a light source of a projection type projector apparatus such as a liquid crystal projector or a DLP (digital light processor) using a DMD (digital micromirror device). The present invention relates to an ultra-high pressure mercury lamp having a pressure of 150 atmospheres or more.

従来より、例えば液晶プロジェクタやDMDを使用したDLP等に代表される投射型プロジェクタ装置においては、矩形状のスクリーンに対して、均一にしかも十分な演色性をもって画像を照明させることができることから、発光管内に水銀や金属ハロゲン化物を封入したメタルハライドランプが光源として広く利用されてきた。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a projection type projector apparatus represented by, for example, a liquid crystal projector or a DLP using a DMD, an image can be illuminated uniformly and with sufficient color rendering on a rectangular screen. A metal halide lamp in which mercury or a metal halide is enclosed in a tube has been widely used as a light source.

近年においては、このようなプロジェクタ装置用の光源に対して、一層の小型化、点光源化が要求されており、メタルハライドランプに代わって、点灯時の水銀蒸気圧が例えば150気圧以上になる超高圧水銀ランプを使用することが主流になっている。
このような超高圧水銀ランプを光源として使用すれば、水銀蒸気圧が極めて高いことにより、放電アークの広がりを抑えることができるので、より一層の光出力の向上を図ることができる。
In recent years, there has been a demand for further miniaturization and point light sources for such light sources for projector devices. Instead of metal halide lamps, the mercury vapor pressure during lighting exceeds, for example, 150 atmospheres or more. The use of high-pressure mercury lamps has become mainstream.
If such an ultra-high pressure mercury lamp is used as a light source, since the mercury vapor pressure is extremely high, the spread of the discharge arc can be suppressed, so that the light output can be further improved.

このような超高圧水銀ランプは、例えば図1を参照して説明すると、内部に密閉空間を備える球状の発光部(12)およびこの発光部(12)の両端に連続してそれぞれ管軸に沿って伸びるロッド状の封止部(13)よりなる、例えば石英ガラス製の発光管(11)を具えてなり、発光部(12)内には、一対の電極(20)が対向配置され、各々の電極(20)がそれぞれ各々の封止部(13)内において管軸に沿って伸びるよう気密に埋設された金属箔(30)を介して封止部(13)の外端面より外方に突出して伸びるよう設けられた外部リード(15)に電気的に接続されている。
この超高圧水銀ランプは、発光部(12)内に、例えば0.15mg/mm3 以上の水銀が封入されており、点灯時における発光部(12)内の水銀蒸気圧が150気圧以上となるものである。
Such an ultra-high pressure mercury lamp will be described with reference to, for example, FIG. 1. A spherical light emitting part (12) having a sealed space inside, and both ends of the light emitting part (12) continuously along the tube axis. A rod-shaped sealing portion (13) extending, for example, comprises an arc tube (11) made of, for example, quartz glass, and a pair of electrodes (20) are disposed opposite to each other in the light emitting portion (12). The electrode (20) of each of the sealing portions (13) extends outward from the outer end surface of the sealing portion (13) through a metal foil (30) embedded in an airtight manner so as to extend along the tube axis. It is electrically connected to an external lead (15) provided so as to protrude and extend.
In this ultra-high pressure mercury lamp, for example, 0.15 mg / mm 3 or more of mercury is sealed in the light emitting section (12), and the mercury vapor pressure in the light emitting section (12) at the time of lighting is 150 atm or more. Is.

而して、上記構成の超高圧水銀ランプにおいては、点灯時における発光部(12)内の圧力が極めて高くなるために、封止部(13)において、封入ガスが抜けたり、クラックが生じたりする、という不具合が生ずることがあり、このような不具合を回避するために、封止部(13)を構成するガラスと、電極(20)の軸部及び給電用の金属箔(30)とを十分にかつ強固に密着させることが必要とされている。
従来においては、発光管形成材料を構成する例えば石英ガラスを例えば2000℃以上もの高温で加熱した状態において、厚肉の石英ガラスを徐々に収縮させることにより封止部(13)を形成し、これにより、封止部(13)において、石英ガラスと、電極(20)の軸部及び給電用の金属箔(30)との密着性を上げることが行われている。
Thus, in the ultra-high pressure mercury lamp having the above-described configuration, the pressure in the light emitting part (12) at the time of lighting becomes extremely high, so that the sealed gas escapes or cracks occur in the sealing part (13). In order to avoid such a problem, the glass constituting the sealing part (13), the shaft part of the electrode (20) and the metal foil for power supply (30) are provided. There is a need for sufficient and firm adhesion.
Conventionally, in a state where, for example, quartz glass constituting the arc tube forming material is heated at a high temperature of, for example, 2000 ° C. or higher, the thick quartz glass is gradually contracted to form the sealing portion (13). Thus, in the sealing part (13), the adhesion between the quartz glass and the shaft part of the electrode (20) and the metal foil (30) for feeding is increased.

しかしながら、高温でガラスを焼き込むと、ガラスと、電極(20)の軸部及び金属箔(30)との密着性は向上するものの、ランプ完成後に封止部(13)が破損しやすくなる、という問題が生じる。
この理由は、加熱処理後の封止部(13)の温度が徐々に下がる段階において、電極(20)を構成する例えばタングステンの膨張係数が、封止部(13)を構成する例えば石英ガラスの膨張係数に比して一桁以上も大きいことから、タングステンと石英ガラスとの相対的な膨張量の差によって、両者の接触部分にクラックが発生するからである。そして、ランプ製造時において生じたクラックは、初期段階では、ごく小さいものであるが、ランプ点灯時に発光部(12)内が極めて高圧状態になることに伴って成長し、やがてはランプの封止部(13)が破損する要因となり得る。
このような問題は、発光部(12)内の圧力が低いランプでは決して生じることはないが、点灯時に発光部(12)内が150気圧以上という高圧状態になるランプにおいて生じる特有の問題である。
However, when the glass is baked at a high temperature, the adhesion between the glass and the shaft portion of the electrode (20) and the metal foil (30) is improved, but the sealing portion (13) is likely to be damaged after the lamp is completed. The problem arises.
This is because, in the stage where the temperature of the sealing portion (13) after the heat treatment is gradually lowered, for example, the expansion coefficient of tungsten constituting the electrode (20) is, for example, that of quartz glass constituting the sealing portion (13). This is because a crack is generated at the contact portion between tungsten and quartz glass due to the difference in relative expansion between tungsten and quartz glass because it is larger by one digit or more than the expansion coefficient. In the initial stage, cracks produced during the manufacture of the lamp are very small, but grow as the inside of the light emitting part (12) becomes extremely high when the lamp is turned on, and eventually the lamp is sealed. The part (13) can be a factor of breakage.
Such a problem never occurs in a lamp having a low pressure in the light emitting section (12), but is a specific problem that occurs in a lamp in which the light emitting section (12) is in a high pressure state of 150 atm or higher when lit. .

本出願人は、電極軸部と金属箔との接合部近傍に不可避的に形成される空隙に対して、ランプ点灯時に発光部内の高圧が印加されることによって、クラックが発生されることおよびクラックの成長が助長されることを見出し、当該空隙を可及的に小さくすることにより上記問題を解決することができると考え、例えば図10に示す構成を有する金属箔50が用いられて封止部が形成されてなる超高圧水銀ランプを提案している(特許文献1参照)。
この超高圧水銀ランプに係る金属箔50の構成について具体的に説明すると、この金属箔50は、帯板状の金属板(箔形成材料)における幅方向の中央位置において、円弧状に湾曲する湾曲溝部51が長手方向に伸びるよう形成されて、構成されており、当該湾曲溝部51の一方の端部が、湾曲溝部51の両側縁に連続して幅方向に伸びる平板状の平坦部55の一端縁より長手方向外方に突出する状態、換言すれば、湾曲溝部51の全長が平坦部55の全長よりも大きい状態とされている。
この金属箔50においては、湾曲溝部51の突出部分52に、電極軸部65の基端側部分が、基端面が金属箔50における平坦部55の一端縁より長手方向外方側に離間して位置された状態で、接合されると共に、湾曲溝部51の他方の端部に外部リード66の先端側部分が接合される。
そして、このような構成の金属箔50が用いられた超高圧水銀ランプによれば、電極軸部65と金属箔50との間(接合部近傍位置)に不可避的に生ずる空隙を可及的に小さくすることができるため、ランプ点灯時に、発光部内の高圧が当該空隙に対して印加された場合であっても、クラックの発生を防止することができる、と記載されている。
The present applicant applies the high pressure in the light emitting part when the lamp is turned on to the gap inevitably formed in the vicinity of the joint between the electrode shaft part and the metal foil, and the crack is generated. It is found that the above problem can be solved by making the gap as small as possible. For example, a metal foil 50 having the configuration shown in FIG. An ultra-high pressure mercury lamp in which is formed is proposed (see Patent Document 1).
The configuration of the metal foil 50 relating to the ultrahigh pressure mercury lamp will be specifically described. The metal foil 50 is curved in an arc shape at the center position in the width direction of the strip-shaped metal plate (foil forming material). The groove part 51 is formed and configured to extend in the longitudinal direction, and one end of the curved groove part 51 is one end of a flat plate-like flat part 55 that extends in the width direction continuously to both side edges of the curved groove part 51. A state of projecting outward in the longitudinal direction from the edge, in other words, a state in which the total length of the curved groove portion 51 is larger than the total length of the flat portion 55.
In this metal foil 50, the base end side portion of the electrode shaft portion 65 is separated from the protruding portion 52 of the curved groove portion 51, and the base end surface is spaced outward from the one end edge of the flat portion 55 in the metal foil 50 in the longitudinal direction. In the positioned state, the joint is joined, and the distal end portion of the external lead 66 is joined to the other end of the curved groove 51.
Then, according to the ultrahigh pressure mercury lamp using the metal foil 50 having such a configuration, a gap inevitably generated between the electrode shaft portion 65 and the metal foil 50 (position near the joint portion) is made as much as possible. Since it can be made small, it is described that the occurrence of cracks can be prevented even when a high pressure in the light emitting portion is applied to the gap when the lamp is lit.

特許第3570414号公報Japanese Patent No. 3570414

近年においては、超高圧水銀ランプの更なる高出力化の要求に対して、ランプに投入される電力が増大する傾向にあり、これに伴って、ランプに大電流を流した場合であっても、電極が溶断することのないよう電極軸部の外径を大きくすることが必要となる。
このような金属箔を具えた超高圧水銀ランプにおいては、電極軸部65の外径を大きくすることに伴って、湾曲溝部51の深さを大きくすることが必要となると共に、金属箔50が溶断することのないよう金属箔50の湾曲溝部51の幅寸法を大きくすることが必要となる。
In recent years, there has been a tendency for the electric power supplied to the lamp to increase in response to the demand for higher output of the ultra-high pressure mercury lamp, and accordingly, even when a large current is passed through the lamp It is necessary to increase the outer diameter of the electrode shaft so that the electrode is not melted.
In the ultrahigh pressure mercury lamp provided with such a metal foil, it is necessary to increase the depth of the curved groove portion 51 as the outer diameter of the electrode shaft portion 65 increases, and the metal foil 50 It is necessary to increase the width dimension of the curved groove portion 51 of the metal foil 50 so as not to melt.

しかしながら、このような構成の金属箔を使用して、上述したような封止作業、すなわち発光管形成材料における封止部が形成されるべき部分を外面側から例えばバーナー等で加熱してガラスを溶融させ、ガラスと、電極軸部65および金属箔50とを密着させる封止作業(シール作業)を実施した場合には、電極軸部65と金属箔50との間に生じる空隙が可及的に小さくされた構成のものとすることができるものの、以下のような不具合が生じることが判明した。
すなわち、図11および図12に示すように、湾曲溝部51の突出部分52のうち、電極軸部65の基端面より外方側に位置される部分(図11において破線で囲まれた領域)に対して、ガラスが十分に充填されず、封止部60を構成するガラスと金属箔50との間に空隙SAが形成されていることが目視によって確認された。また、得られるランプの封止部60においては、金属箔50の湾曲溝部51が幅寸法が大きいものであることにより、封止部60の外周面近傍にまで達していることが確認された。
そして、このような構造の超高圧水銀ランプを点灯させた場合には、封止部60にクラックが生じる、という問題が高い頻度で発生することが明らかになった。
However, by using the metal foil having such a configuration, the sealing work as described above, that is, the part where the sealing part in the arc tube forming material is to be formed is heated from the outer surface side, for example, with a burner or the like, and the glass is heated. When a sealing operation (sealing operation) is performed in which the glass is melted and the electrode shaft portion 65 and the metal foil 50 are brought into close contact with each other, a gap generated between the electrode shaft portion 65 and the metal foil 50 is as much as possible. However, it has been found that the following problems occur.
That is, as shown in FIG. 11 and FIG. 12, in the protruding portion 52 of the curved groove portion 51, the portion located on the outer side from the base end surface of the electrode shaft portion 65 (region surrounded by a broken line in FIG. 11). On the other hand, it was confirmed by visual observation that the glass SA was not sufficiently filled and a gap SA was formed between the glass constituting the sealing portion 60 and the metal foil 50. Moreover, in the sealing part 60 of the lamp | ramp obtained, it was confirmed that the curved groove part 51 of the metal foil 50 has reached to the outer peripheral surface vicinity of the sealing part 60 because it is a thing with a large width dimension.
And when it turned on the ultrahigh pressure mercury lamp of such a structure, it became clear that the problem that a crack arises in the sealing part 60 generate | occur | produces with high frequency.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、大電力を投入可能に構成された超高圧水銀ランプにおいて、封止部にクラックが生じることがなく、長時間の間にわたって安定して点灯することのできる超高圧水銀ランプを提供することを目的とする。   The present invention has been made based on the above circumstances, and in an ultra-high pressure mercury lamp configured to be able to input a large amount of power, there is no occurrence of cracks in the sealing portion, and over a long period of time. An object of the present invention is to provide an ultra-high pressure mercury lamp that can be lit stably.

本発明者は、封止部にクラックが生じる原因について検討したところ、封止部を構成する石英ガラスの肉厚(管軸に直交する断面において、封止部の径方向における外周面から金属箔までの最短距離の大きさ)によって決まる機械的強度、および、石英ガラスの肉厚と金属箔における電極接合部を形成する湾曲部の深さとの関係で決まる密着強度、という2つの要因がクラックの発生に関係している、という知見を得た。   The present inventor examined the cause of cracks in the sealing portion, and found that the thickness of the quartz glass constituting the sealing portion (from the outer peripheral surface in the radial direction of the sealing portion in the cross section orthogonal to the tube axis) Two factors are the mechanical strength that is determined by the size of the shortest distance up to) and the adhesion strength that is determined by the relationship between the thickness of the quartz glass and the depth of the curved portion that forms the electrode joint in the metal foil. The knowledge that it is related to outbreak was obtained.

本発明の超高圧水銀ランプは、内部に一対の電極が対向配置されると共に0.15mg/mm3 以上の水銀が封入された発光部と、当該発光部の両端のそれぞれに連続して管軸に沿って伸びる略楕円状の断面形状を有する封止部とよりなる発光管を具え、
各々の電極は、管軸に沿って伸びる電極軸部を有し、当該電極軸部の基端側部分が前記封止部内において管軸に沿って伸びるよう気密に埋設された金属箔の先端側部分に接合されると共に、封止部の外端面より管軸方向外方に突出して伸びる外部リードの先端側部分が当該金属箔の基端側部分に接合されてなる超高圧水銀ランプにおいて、
前記金属箔の各々は、管軸に直交する断面において、電極軸部の外面の一部を覆うよう弧状に湾曲した断面形状を有する湾曲部を少なくとも有する形態のものであり、
前記封止部の、前記電極軸部の基端面に対する管軸方向外方側の近傍位置における管軸に直交する断面において、当該封止部の長軸方向の外径をR1、前記金属箔の両端縁を結ぶ直線と当該直線に平行な金属箔に対する内接線との間隔をh、前記金属箔の、前記直線に直交する方向に対する投影幅をR2とするとき、下記式1および式2に示される関係の両方を満たすことを特徴とする。
The ultra-high pressure mercury lamp of the present invention includes a light emitting part in which a pair of electrodes are arranged opposite to each other and 0.15 mg / mm 3 or more of mercury is sealed, and a tube shaft continuously at both ends of the light emitting part. An arc tube comprising a sealing portion having a substantially elliptical cross-sectional shape extending along
Each electrode has an electrode shaft portion extending along the tube axis, and a proximal end side portion of the metal foil embedded in an airtight manner so that a proximal end portion of the electrode shaft portion extends along the tube axis in the sealing portion In the ultra-high pressure mercury lamp formed by joining the distal end portion of the external lead that is joined to the portion and extending outwardly from the outer end face of the sealing portion in the tube axis direction to the proximal end portion of the metal foil,
Each of the metal foils has at least a curved portion having a cross-sectional shape curved in an arc shape so as to cover a part of the outer surface of the electrode shaft portion in a cross section perpendicular to the tube axis,
In the cross section perpendicular to the tube axis in the vicinity of the tube shaft direction outer side of the sealing portion with respect to the base end surface of the electrode shaft portion, the outer diameter in the major axis direction of the sealing portion is R1, and the metal foil When the distance between the straight line connecting both ends and the inscribed line with respect to the metal foil parallel to the straight line is h, and the projected width of the metal foil in the direction perpendicular to the straight line is R2, the following formulas 1 and 2 are shown. It is characterized by satisfying both of the relations.

Figure 2009021023
Figure 2009021023

本発明の超高圧水銀ランプにおいては、金属箔は、帯板状の金属板における幅方向の中央位置において、長手方向の全長にわたって伸びるよう形成された湾曲部と、当該湾曲部の両側縁のそれぞれに連続して幅方向に伸びる平坦部とを有し、
当該湾曲部の一端側部分は、平坦部の一端縁より突出しており、当該湾曲部の突出部分において、電極軸部の基端側部分が接合される構成とすることができる。
In the ultra-high pressure mercury lamp of the present invention, the metal foil has a curved portion formed so as to extend over the entire length in the longitudinal direction at the center position in the width direction of the strip-shaped metal plate, and both side edges of the curved portion. And a flat portion extending in the width direction continuously,
One end side portion of the bending portion protrudes from one end edge of the flat portion, and the base end side portion of the electrode shaft portion can be joined to the protruding portion of the bending portion.

本発明の超高圧水銀ランプによれば、基本的には、金属箔が管軸に直交する断面において、電極軸部の外面の一部を覆うよう弧状に湾曲した断面形状を有する湾曲部を少なくとも有する形態を有することにより、電極軸部と金属箔との接合部近傍に不可避的に形成される空隙を可及的に小さくなるよう構成することができ、しかも、金属箔の湾曲部が封止部を構成するガラスに対して所定の関係を満足する状態で形成されていることにより、高出力化に伴って電極軸部が溶融することのないよう電極軸部の外径が大きい構成とされていても、湾曲部における電極軸部の基端面より管軸方向外方側に位置される部分において、ガラスを隙間なく充填させることができるので、ガラスと金属箔との密着強度を高いものとすることができると共に、金属箔の両側に位置される封止部を構成するガラスに十分な大きさの肉厚が確保されるので、封止部の機械的強度を高いものとすることができ、従って、超高圧水銀ランプの点灯時において、クラックが生じることを確実に防止することができ、長時間の間にわたって安定して点灯することのできるものとなる。   According to the ultra-high pressure mercury lamp of the present invention, basically, the metal foil has at least a curved portion having a cross-sectional shape curved in an arc shape so as to cover a part of the outer surface of the electrode shaft portion in a cross section perpendicular to the tube axis. By having the configuration, it is possible to configure the gap inevitably formed in the vicinity of the joint between the electrode shaft portion and the metal foil as small as possible, and the curved portion of the metal foil is sealed. Since the glass constituting the part is formed in a state satisfying a predetermined relationship, the electrode shaft part has a large outer diameter so that the electrode shaft part does not melt as the output increases. Even in the portion located on the outer side in the tube axis direction from the base end surface of the electrode shaft portion in the curved portion, the glass can be filled without any gaps, so that the adhesion strength between the glass and the metal foil is high. As well as Since the glass constituting the sealing portion located on both sides of the metal foil has a sufficient thickness, the mechanical strength of the sealing portion can be increased. When the lamp is turned on, it is possible to reliably prevent the occurrence of cracks, and the lamp can be lit stably for a long time.

以下、本発明について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の超高圧水銀ランプの一例における構成の概略を示す管軸方向の断面図、図2は、図1に示す超高圧水銀ランプの封止部の構成を示す管軸方向の拡大断面図である。
この超高圧水銀ランプ10は、例えば略球状の発光部12およびこの発光部12の両端のそれぞれに連続して管軸方向外方に伸びるロッド状の封止部13よりなる、例えば石英ガラスなどの可視光を透過する材料よりなる発光管11を備えており、封止部13は、例えばシュリンクシール法により形成され、略楕円状の断面形状を有している。
The present invention will be described below with reference to the drawings.
1 is a cross-sectional view in the tube axis direction showing an outline of the configuration of an example of the ultrahigh pressure mercury lamp of the present invention, and FIG. 2 is a tube axis direction showing the configuration of the sealing portion of the ultrahigh pressure mercury lamp shown in FIG. It is an expanded sectional view.
The ultra-high pressure mercury lamp 10 includes, for example, a substantially spherical light-emitting portion 12 and a rod-shaped sealing portion 13 extending continuously outward from the light-emitting portion 12 in the tube axis direction, such as quartz glass. The arc tube 11 is made of a material that transmits visible light, and the sealing portion 13 is formed by, for example, a shrink seal method and has a substantially elliptical cross-sectional shape.

発光部12の内部には、各々、例えばタングステン等からなる一対の電極20が互いに対向して配置されており、各々の電極20は、各封止部13内において管軸方向に伸びるよう気密に埋設されて配設された、それぞれモリブデン等の導電性材料からなる金属箔30を介して、封止部13の外端面より管軸方向外方に突出して伸びる外部リード15に電気的に接続されている。ここに、電極間距離は、例えば0.5〜2.0mmである。   A pair of electrodes 20 made of, for example, tungsten are disposed opposite to each other inside the light emitting unit 12, and each electrode 20 is airtight so as to extend in the tube axis direction in each sealing unit 13. It is electrically connected to the external lead 15 that protrudes outward from the outer end surface of the sealing portion 13 and extends through the metal foil 30 made of a conductive material such as molybdenum, which is embedded and disposed. ing. Here, the distance between the electrodes is, for example, 0.5 to 2.0 mm.

また、発光部12の内部には、水銀、希ガスおよびハロゲンガスが封入されている。
水銀の封入量は、点灯時における発光部12内の水銀蒸気圧が150気圧以上となる量、例えば0.15mg/mm3 以上とされている。また、点灯時の水銀蒸気圧が200気圧あるいは300気圧以上となる量の水銀を封入して、点灯時の水銀蒸気圧をさらに高くすることにより、プロジェクタ装置に適した光源として確実に構成することができる。
希ガスは、点灯始動性を改善するためのものであって、例えばアルゴンガスが13kPaの量で封入されている。
ハロゲンガスは、ハロゲンサイクルを利用してランプの寿命を延ばすと共に発光部12の破損および失透を防止するためのものであって、その封入量は、例えば10-6〜10-2μmol/mm3 の範囲内において、ランプの仕様に応じて適宜調整される。
In addition, mercury, a rare gas, and a halogen gas are sealed inside the light emitting unit 12.
The amount of mercury enclosed is such that the mercury vapor pressure in the light emitting section 12 during lighting is 150 atmospheric pressure or higher, for example, 0.15 mg / mm 3 or higher. In addition, the mercury vapor pressure at the time of lighting is 200 atmospheres or 300 atmospheres or more of mercury is enclosed, and the mercury vapor pressure at the time of lighting is further increased, so that the light source suitable for the projector apparatus is surely configured. Can do.
The rare gas is for improving the lighting startability, and for example, argon gas is sealed in an amount of 13 kPa.
The halogen gas is used to extend the life of the lamp using the halogen cycle and prevent the light emitting unit 12 from being damaged and devitrified. The amount of the halogen gas is, for example, 10 −6 to 10 −2 μmol / mm. Within the range of 3 , it is adjusted as appropriate according to the lamp specifications.

電極20の各々は、図3に示すように、棒状の電極軸部25と、この電極軸部25の先端部に形成された、電極軸部25に比して大径の電極球状部22、この電極球状部22の基端側に設けられたコイル部23、および電極球状部22の頂部(先端)に形成された、点灯時に放電アークが集中する突起部24とからなる電極本体部21とにより構成されており、電極球状部22の全体が発光部12内の密閉空間内に臨出すると共に、電極軸部の中心軸Oが発光管11の管軸Cに一致する状態で(図5−A参照)、配置されている。
電極球状部22は、電極軸部25の先端にタングステンからなる線材を巻回した状態で先端側に位置される一部分を溶融させることにより形成されたものであり、電極軸部25の先端が溶融することなく残存することによって突起部24が形成されると共に溶融することなく残存するタングステン線材の一部によってコイル部23が構成されている。
As shown in FIG. 3, each of the electrodes 20 includes a rod-shaped electrode shaft portion 25 and an electrode spherical portion 22 having a diameter larger than that of the electrode shaft portion 25 formed at the tip portion of the electrode shaft portion 25. An electrode main body portion 21 comprising a coil portion 23 provided on the base end side of the electrode spherical portion 22 and a projection portion 24 formed at the top (tip) of the electrode spherical portion 22 and on which a discharge arc concentrates during lighting; The electrode spherical portion 22 as a whole protrudes into the sealed space in the light emitting portion 12, and the center axis O of the electrode shaft portion coincides with the tube axis C of the arc tube 11 (FIG. 5). -See A).
The electrode spherical portion 22 is formed by melting a portion located on the tip end side in a state in which a wire made of tungsten is wound around the tip end of the electrode shaft portion 25, and the tip end of the electrode shaft portion 25 is melted. The protrusion 24 is formed by remaining without being formed, and the coil portion 23 is constituted by a part of the tungsten wire remaining without being melted.

このような電極20を有する超高圧水銀ランプ10においては、一対の電極20間に交流電力が印加されることにより、電極20間で絶縁破壊を生じて、各電極20の突起部24を起点として放電アークが形成され、例えば波長360〜780nmの可視光を含む光が放射される。   In the ultra-high pressure mercury lamp 10 having such an electrode 20, when AC power is applied between the pair of electrodes 20, dielectric breakdown occurs between the electrodes 20, and the protrusion 24 of each electrode 20 is the starting point. A discharge arc is formed, and light including visible light having a wavelength of 360 to 780 nm, for example, is emitted.

各々の金属箔30は、図4に示すように、帯板状の金属板(箔形成材料)における幅方向の中央位置において、その長手方向にその全長にわたって伸びる湾曲溝部31が形成されて、構成されており、この湾曲溝部31は、その長手方向における一端部分が当該湾曲溝部31の両側縁の各々に連続して幅方向に伸びる平板状の平坦部35の一端縁より長手方向外方に突出する状態とされている。
湾曲溝部31は、例えば、互いに同一の外径寸法を有する電極軸部25および外部リード15の外径より大きい円の一部に従う円弧状の断面形状を有する形態とされていることが好ましく、具体的には、例えば、湾曲溝部31は電極軸部25の直径よりも5〜100%程度大きい直径を有する円の一部に従う形状とすることができる。
このように、金属箔30の幅方向における両側部に平坦部35を有することにより、シール作業時に生ずるねじれに対して十分な強度を得ることができ、金属箔30を変形させることなく、封止部13内の所定の位置において確実にシールすることができる。
As shown in FIG. 4, each metal foil 30 has a configuration in which a curved groove portion 31 extending in the longitudinal direction is formed in the longitudinal direction at the center position in the width direction of the strip-shaped metal plate (foil forming material). The curved groove portion 31 protrudes outward in the longitudinal direction from one end edge of the flat plate-like flat portion 35 whose one end portion in the longitudinal direction extends in the width direction continuously to both side edges of the curved groove portion 31. It is supposed to be in a state to do.
The curved groove portion 31 is preferably configured to have an arcuate cross-sectional shape that follows a part of a circle larger than the outer diameter of the electrode shaft portion 25 and the external lead 15 having the same outer diameter, for example. Specifically, for example, the curved groove portion 31 can have a shape that follows a part of a circle having a diameter that is about 5 to 100% larger than the diameter of the electrode shaft portion 25.
Thus, by having the flat part 35 in the both sides in the width direction of the metal foil 30, it is possible to obtain a sufficient strength against the twist generated during the sealing operation, and the metal foil 30 can be sealed without being deformed. It is possible to reliably seal at a predetermined position in the portion 13.

この金属箔30においては、湾曲溝部31の突出部分32における先端側領域の底面に、電極軸部25の基端側部分における外周面の一部が例えばスポット溶接などによって接合されていると共に、湾曲溝部31の他端側領域の底面に、外部リード15の先端側部分における外周面の一部が例えばスポット溶接などによって接合されている。
図5−Aおよび図5−Bに示すように、電極軸部25と金属箔30との接合部の近傍においては、不可避的に空隙Sが形成されるが、金属箔30に形成された湾曲溝部31に対して、電極軸部25および外部リード15を接合することにより、金属箔30と電極軸部25との間の空隙Sを小さくすることができ、また、シュリンクシール法によって封止部13を構成するガラスに対して金属箔30をシールする際に生じる応力を打ち消すことができてガラスと金属箔30との密着を強固にすることができる。
In this metal foil 30, a part of the outer peripheral surface of the proximal end side portion of the electrode shaft portion 25 is joined to the bottom surface of the distal end side region of the protruding portion 32 of the curved groove portion 31 by, for example, spot welding or the like. A part of the outer peripheral surface at the tip side portion of the external lead 15 is joined to the bottom surface of the other end side region of the groove 31 by, for example, spot welding.
As shown in FIGS. 5A and 5B, the gap S is inevitably formed in the vicinity of the joint between the electrode shaft portion 25 and the metal foil 30, but the curve formed in the metal foil 30. By joining the electrode shaft portion 25 and the external lead 15 to the groove portion 31, the gap S between the metal foil 30 and the electrode shaft portion 25 can be reduced, and the sealing portion is formed by a shrink seal method. The stress generated when the metal foil 30 is sealed with respect to the glass constituting the glass 13 can be canceled, and the adhesion between the glass and the metal foil 30 can be strengthened.

さらに、下記(イ)〜(ハ)に示す構成とされていることにより、当該空隙Sの大きさを可及的に小さくすることができ、点灯時において高圧が印加された場合であっても、クラックが発生することを確実に防止することができる。
封止部13における、電極軸部25と金属箔30との接合部に対応する箇所を管軸に対して直交する方向に切断することにより得られる断面において、
(イ)電極軸部25の直径の5〜50%の範囲の領域が金属箔30の湾曲溝部31によって覆われた構成、
(ロ)空隙Sを臨む電極軸部25の外周面領域の全周長をX(x1+x2)とし、電極軸部25の周長をYとするとき、X/Yの値が0.05〜0.5の範囲内となる構成、
(ハ)空隙Sを臨む金属箔の外周面領域の全周をZ(z1+z2)、管軸に対して直交する方向に対する金属箔30の投影幅の最大値をR2(図6参照)とするとき、Z/R2の値が1.0〜3.1の範囲内となる構成。
Furthermore, by the configuration shown in the following (A) to (C), the size of the gap S can be made as small as possible, and even when a high voltage is applied during lighting. It is possible to reliably prevent the occurrence of cracks.
In the cross section obtained by cutting the portion corresponding to the joint between the electrode shaft portion 25 and the metal foil 30 in the sealing portion 13 in the direction orthogonal to the tube axis,
(A) Configuration in which a region in the range of 5 to 50% of the diameter of the electrode shaft portion 25 is covered with the curved groove portion 31 of the metal foil 30;
(B) When the total circumferential length of the outer peripheral surface region of the electrode shaft portion 25 facing the gap S is X (x1 + x2) and the circumferential length of the electrode shaft portion 25 is Y, the value of X / Y is 0.05 to 0. A configuration within the range of .5,
(C) When Z (z1 + z2) is the entire circumference of the outer peripheral surface area of the metal foil facing the gap S, and R2 is the maximum projection width of the metal foil 30 in the direction orthogonal to the tube axis (see FIG. 6). , Z / R2 value is in the range of 1.0 to 3.1.

このような構成の金属箔30は、例えば、帯板状の幅広部およびこの幅広部の先端側における中央位置に連続して伸びる当該幅広部よりも幅寸法が小さい小幅部を有する、全体として略短冊状に形成された箔形成材料に対して、例えばプレス加工機などによって、小幅部およびこれに連続する幅広部の中央部の長さ方向の全長にわたって溝加工を行うことにより、得ることができる。
このような金属箔30を予め成形しておくことにより、超高圧水銀ランプ10を作製するに際して、電極軸部25と外部リード15とが偏芯して配置される心配がなく、電極軸部25および外部リード15を金属箔30の所定の位置に確実に接合することができる。
The metal foil 30 having such a configuration has, for example, a strip-shaped wide portion and a small width portion having a smaller width dimension than the wide portion continuously extending to the center position on the front end side of the wide portion. It can be obtained by performing groove processing on the foil forming material formed in a strip shape over the entire length in the length direction of the central portion of the narrow portion and the wide portion continuous therewith, for example, by a press machine or the like. .
By forming such a metal foil 30 in advance, there is no concern that the electrode shaft portion 25 and the external lead 15 are eccentrically arranged when the ultrahigh pressure mercury lamp 10 is manufactured. And the external lead 15 can be reliably joined to the predetermined position of the metal foil 30.

上記超高圧水銀ランプ10においては、封止部13を構成するガラスの肉厚と、後述する金属箔30における湾曲溝部31の深さとが調整されて、封止部13を構成するガラスと金属箔30との密着強度、および、封止部13の機械的強度が十分に高いものとなるよう、封止部13が形成されている。
すなわち、図6に示すように、前記電極軸部の基端面に対する管軸方向外方側の近傍位置における管軸に直交する断面において、断面形状が略楕円状の封止部13における長軸方向の外径、すなわち、封止部13を2本の平行線で挟んだとき、当該平行線の間隔が最大となる外径を「封止部の外径R1」、湾曲溝部31の両端縁部を結ぶ直線L1と、これに平行な湾曲溝部31の底面に接する内接線L2との間隔が最大となる寸法を「湾曲溝部31の深さh」、金属箔30における湾曲溝部31の、前記直線L1に垂直な方向に対する投影幅を「湾曲溝部31の投影幅R2」としたとき、上記式1および式2で示される関係の両方を満足する構成とされている。
In the ultra high pressure mercury lamp 10, the glass and metal foil constituting the sealing portion 13 are adjusted by adjusting the thickness of the glass constituting the sealing portion 13 and the depth of the curved groove portion 31 in the metal foil 30 described later. The sealing portion 13 is formed so that the adhesion strength with the portion 30 and the mechanical strength of the sealing portion 13 are sufficiently high.
That is, as shown in FIG. 6, in the cross section orthogonal to the tube axis at a position near the tube axis direction outer side with respect to the base end surface of the electrode shaft portion, the long axis direction of the sealing portion 13 whose cross-sectional shape is substantially elliptical , That is, when the sealing portion 13 is sandwiched between two parallel lines, the outer diameter at which the interval between the parallel lines becomes the maximum is “the outer diameter R1 of the sealing portion”, and both edge portions of the curved groove 31 The dimension that maximizes the distance between the straight line L1 that connects the straight line L1 and the inscribed line L2 that is in contact with the bottom surface of the curved groove part 31 parallel to the straight line L1 is “the depth h of the curved groove part 31”. When the projection width in the direction perpendicular to L1 is “projection width R2 of the curved groove portion 31”, both of the relations expressed by the above formulas 1 and 2 are satisfied.

封止部13の外径R1に対する金属箔30における湾曲溝部31の投影幅R2の大きさの割合を規定する上記式1は、封止部13を構成するガラスの肉厚が最小となるレベル位置(この実施例においては、湾曲溝部31の両端縁部が位置されるレベル位置)において、湾曲溝部31の一方の端縁部と封止部13の外周面との間のガラスの肉厚をt1,湾曲溝部31の他方の端縁部と封止部13の外周面との間のガラスの肉厚をt2(但し、金属箔30が封止部13内において中央に位置されているもの(t1=t2)とする)とすると、t1(t2)>R1/4で書き換えられ、すなわち、ガラスの肉厚の大きさに基づく封止部13の機械的強度に関するものである。
R1/R2の値が2以下である場合、すなわち、封止部13の外径R1が湾曲溝部31の投影幅R2と同程度の大きさである場合には、封止部13の外周面の近傍にまで金属箔30が達することになり、封止部13における石英ガラスの肉厚(t1およびt2)が小さくなって、封止部13の機械的強度が低下する。
一方、封止部13の外径R1が湾曲溝部31の投影幅R2に対して過大である場合には、封止部13における石英ガラスの肉厚が大きくなって、封止部13の機械的強度が向上することが期待されるが、湾曲溝部31の投影幅R2を小さくしようとして、金属箔30の湾曲溝部31を極端に深い構造とすると、後述するように、金属箔30とガラスとの密着強度が低下するので好ましくない。
従って、封止部13の外径R1と湾曲溝部31の投影幅R2との比であるR1/R2の値が、後述するガラスと金属箔30との密着強度との関係において適正な値、すなわち、2より大、好ましくは7.0〜10.0となるよう調整されていることにより、十分に高い機械的強度を得ることができる。
The above formula 1 that defines the ratio of the projection width R2 of the curved groove 31 in the metal foil 30 to the outer diameter R1 of the sealing portion 13 is the level position where the thickness of the glass constituting the sealing portion 13 is minimized. (In this embodiment, at the level position where the both edge portions of the curved groove portion 31 are positioned), the thickness of the glass between one end edge portion of the curved groove portion 31 and the outer peripheral surface of the sealing portion 13 is defined as t1. , The thickness of the glass between the other edge of the curved groove 31 and the outer peripheral surface of the sealing portion 13 is t2 (however, the metal foil 30 is located in the center in the sealing portion 13 (t1 = T2)), it is rewritten as t1 (t2)> R1 / 4, that is, the mechanical strength of the sealing portion 13 based on the thickness of the glass.
When the value of R1 / R2 is 2 or less, that is, when the outer diameter R1 of the sealing portion 13 is approximately the same as the projection width R2 of the curved groove portion 31, the outer peripheral surface of the sealing portion 13 The metal foil 30 reaches the vicinity, the thickness (t1 and t2) of the quartz glass in the sealing portion 13 is reduced, and the mechanical strength of the sealing portion 13 is reduced.
On the other hand, when the outer diameter R1 of the sealing portion 13 is excessive with respect to the projection width R2 of the curved groove portion 31, the thickness of the quartz glass in the sealing portion 13 is increased, and the mechanical properties of the sealing portion 13 are increased. Although the strength is expected to be improved, if the curved groove portion 31 of the metal foil 30 has an extremely deep structure in an attempt to reduce the projection width R2 of the curved groove portion 31, as will be described later, This is not preferable because the adhesion strength is lowered.
Therefore, the value of R1 / R2, which is the ratio between the outer diameter R1 of the sealing portion 13 and the projection width R2 of the curved groove portion 31, is an appropriate value in relation to the adhesion strength between the glass and the metal foil 30 described later, that is, By adjusting to be larger than 2, preferably 7.0 to 10.0, a sufficiently high mechanical strength can be obtained.

上記式2中、〔(R1−R2)/h〕で示されるファクターは、シュリンクシール法によるシール作業を行うに際しての、金属箔30の湾曲溝部31内へのガラスの入り込みやすさの程度、すなわち封止部13を構成するガラスと金属箔30との密着強度に関するものである。
封止部13の密着強度について具体的に説明すると、超高圧水銀ランプ10を高出力化させることに伴って、電極軸部25の径が大きい電極20を使用する場合においては、上述したように、十分な機械的強度を確保するためにはガラスの肉厚(t1,t2)を大きくせざるを得ない。
しかしながら、封止部13におけるガラスの肉厚を大きくすると、金属箔30近傍のガラスの温度が封止部13の外周面近傍のガラスの温度よりも低い状態になってガラスが流動しにくい状態になるため、金属箔30の湾曲溝部の31深さhが大きい場合には、湾曲溝部31内へのガラスの充填が阻害されることとなる。
一方、封止部13におけるガラスの肉厚に対して湾曲溝部31の深さhを小さくすると、湾曲溝部31内へのガラスの充填が阻害されにくくなるので、湾曲溝部31内がガラスによって埋め尽くされることにより、封止部13におけるガラスと金属箔30との密着強度が向上するものと期待されるが、封止部13におけるガラスの肉厚に対して湾曲溝部31の深さhが極端に小さい構成の金属箔30を用いた場合には、金属箔30と電極軸部25との接合部近傍に生じる空隙Sを小さくしてクラックの発生を防止する、という効果を得ることが困難となる。
従って、封止部13における石英ガラスの肉厚に対して湾曲溝部31の深さhを、極端に大きすぎたり小さすぎたりすることのないよう適正な大きさに調整することにより、十分に高い密着強度を得ることができる。
In the above formula 2, the factor represented by [(R1-R2) / h] is the degree of ease of glass entering into the curved groove portion 31 of the metal foil 30 when performing the sealing work by the shrink seal method, that is, This relates to the adhesion strength between the glass constituting the sealing portion 13 and the metal foil 30.
The adhesion strength of the sealing portion 13 will be specifically described. When the electrode 20 having a large diameter of the electrode shaft portion 25 is used as the output of the ultrahigh pressure mercury lamp 10 is increased, as described above. In order to ensure sufficient mechanical strength, the glass thickness (t1, t2) must be increased.
However, when the thickness of the glass in the sealing portion 13 is increased, the temperature of the glass near the metal foil 30 is lower than the temperature of the glass near the outer peripheral surface of the sealing portion 13 so that the glass is difficult to flow. Therefore, when the depth 31 of the curved groove portion of the metal foil 30 is large, the glass filling into the curved groove portion 31 is hindered.
On the other hand, if the depth h of the curved groove portion 31 is reduced with respect to the thickness of the glass in the sealing portion 13, the filling of the glass into the curved groove portion 31 becomes difficult to be hindered, so that the curved groove portion 31 is completely filled with glass. As a result, it is expected that the adhesion strength between the glass and the metal foil 30 in the sealing portion 13 is improved. However, the depth h of the curved groove portion 31 is extremely large with respect to the thickness of the glass in the sealing portion 13. When the metal foil 30 having a small configuration is used, it is difficult to obtain the effect of preventing the occurrence of cracks by reducing the gap S generated in the vicinity of the joint between the metal foil 30 and the electrode shaft portion 25. .
Therefore, by adjusting the depth h of the curved groove 31 to an appropriate size so as not to be too large or too small with respect to the thickness of the quartz glass in the sealing portion 13, it is sufficiently high. Adhesion strength can be obtained.

この実施例における超高圧水銀ランプ10においては、図5−Aに示すように、電極軸部25が、その中心軸Oが湾曲溝部31の両端縁より径方向外方側(図5−Aにおいて上方側)のレベル位置に位置されるよう、配置された構成とされていることが好ましい。
このような構成とされていることにより、封止部13におけるガラスの肉厚に対する湾曲溝部31の深さhを、十分な密着強度が得られる最適な範囲内で設定することができる。
In the ultrahigh pressure mercury lamp 10 in this embodiment, as shown in FIG. 5-A, the electrode shaft portion 25 has a central axis O radially outward from both ends of the curved groove portion 31 (in FIG. 5-A). It is preferable that the structure is arranged so as to be positioned at the level position on the upper side.
By setting it as such a structure, the depth h of the curved groove part 31 with respect to the thickness of the glass in the sealing part 13 can be set in the optimal range with which sufficient adhesive strength is obtained.

以上の説明から明らかなように、上記式2は、封止部13の機械的強度に関するファクターと、封止部13におけるガラスと金属箔30との密着強度に関するファクターとの積で示される、いわば封止部13全体の強度(耐圧強度)に関するものである。
すなわち、例えば上記機械的強度および上記密着強度のいずれか一方が比較的低い場合であっても、他方が十分に高い強度を有する場合には、一方の強度の不足分が他方の強度によって相補され、封止部13全体としては、クラックの発生および当該クラックに起因する発光管11の破裂等を防止するために必要とされる十分な強度を得ることができることを意味する。
そして、後述する実験例の結果から明らかなように、機械的強度に関するファクターと密着強度に関するファクターとの積が80以上であることにより、封止部13を十分に高い強度を有するものとして構成することができる。
As is apparent from the above description, the above equation 2 is expressed by the product of a factor related to the mechanical strength of the sealing portion 13 and a factor related to the adhesion strength between the glass and the metal foil 30 in the sealing portion 13. This relates to the strength (pressure resistance) of the entire sealing portion 13.
That is, for example, even if one of the mechanical strength and the adhesion strength is relatively low, if the other has a sufficiently high strength, the shortage of one strength is complemented by the other strength. As a whole, the sealing part 13 means that sufficient strength required to prevent the occurrence of cracks and the rupture of the arc tube 11 due to the cracks can be obtained.
As apparent from the results of the experimental examples described later, the product of the factor related to mechanical strength and the factor related to adhesion strength is 80 or more, so that the sealing portion 13 is configured to have sufficiently high strength. be able to.

以上において、金属箔30における湾曲溝部31の深さh(図6参照)は、長手方向に対して均一な大きさとされていることが好ましい。湾曲溝部31の深さhが長手方向に対して均一な大きさであることにより、互いに同一の外径を有する電極軸部25と外部リード15とを同軸上に配置することができるため、電極軸部25と外部リード15とを偏芯することなしに所定の位置に確実に配置することができる。   In the above, it is preferable that the depth h (see FIG. 6) of the curved groove portion 31 in the metal foil 30 is uniform in the longitudinal direction. Since the depth h of the curved groove portion 31 is uniform in the longitudinal direction, the electrode shaft portion 25 and the external lead 15 having the same outer diameter can be disposed coaxially. The shaft portion 25 and the external lead 15 can be reliably arranged at predetermined positions without being eccentric.

本発明に係る上記超高圧水銀ランプ10は、例えば250〜350Wという大電力で点灯駆動されるものであって、例えば2.0〜7.0Aという大電流が電極20に対して投入されるものとして構成されており、具体的な構成例を示すと、例えば、封止部13の外径R1が6.6〜7.4mm、金属箔30の湾曲溝部31の投影幅R2が0.7〜1.0mm、金属箔30の湾曲溝部31の深さhが0.2〜0.6mm、電極軸部25の基端側部分の外径がφ0.4〜1.0mmである。   The ultra high pressure mercury lamp 10 according to the present invention is driven to be lit with a large power of, for example, 250 to 350 W, and a large current of, for example, 2.0 to 7.0 A is supplied to the electrode 20. For example, the outer diameter R1 of the sealing portion 13 is 6.6 to 7.4 mm, and the projected width R2 of the curved groove portion 31 of the metal foil 30 is 0.7 to 0.7, for example. 1.0 mm, the depth h of the curved groove portion 31 of the metal foil 30 is 0.2 to 0.6 mm, and the outer diameter of the proximal end portion of the electrode shaft portion 25 is φ0.4 to 1.0 mm.

而して、上記構成の超高圧水銀ランプ10によれば、基本的には、電極軸部25と、この電極軸部25の外周面の一部を覆うよう弧状に湾曲する金属箔30の湾曲溝部31とが接合される構成であることにより、電極軸部25と金属箔30との接合部近傍に不可避的に形成される空隙Sを可及的に小さくなるよう構成することができ、しかも、金属箔30の湾曲溝部31が封止部13を構成するガラスに対して上記特定の関係を満足する状態で形成されていることにより、大電力が投入可能であって、電極軸部25が溶融することのないよう電極軸部25の径が大きい構成とされていても、電極軸部25の基端面より管軸方向基端側に位置される金属箔30の湾曲溝部31内に、封止部13を構成するガラスを隙間なく充填させることができるので、ガラスと金属箔30との密着強度を高いものとすることができると共に、金属箔30の両側に位置される、封止部13を構成するガラスに十分な大きさの肉厚を確保することができるので、封止部13の機械的強度を高いものとすることができ、従って、超高圧水銀ランプ10の点灯時において、クラックが生じることを確実に防止することができ、長時間の間にわたって安定して点灯することのできるものとなる。
特に、電極軸部25の外径がφ0.4〜1.0mmという大径のものであって、電極20に対して250〜350Wという大電力が投入されて使用される構成のものにおいて極めて有用である。
Thus, according to the ultra-high pressure mercury lamp 10 having the above-described configuration, basically, the electrode shaft portion 25 and the curved metal foil 30 that is curved in an arc shape so as to cover a part of the outer peripheral surface of the electrode shaft portion 25. Since the groove portion 31 is joined, the gap S inevitably formed in the vicinity of the joint portion between the electrode shaft portion 25 and the metal foil 30 can be configured to be as small as possible. In addition, since the curved groove portion 31 of the metal foil 30 is formed in a state satisfying the above specific relationship with respect to the glass constituting the sealing portion 13, large power can be input, and the electrode shaft portion 25 is Even if the electrode shaft portion 25 has a large diameter so as not to melt, it is sealed in the curved groove portion 31 of the metal foil 30 positioned on the proximal side in the tube axis direction from the proximal end surface of the electrode shaft portion 25. The glass constituting the stopper 13 can be filled without any gaps. Therefore, the adhesion strength between the glass and the metal foil 30 can be increased, and a sufficient thickness is ensured for the glass constituting the sealing portion 13 located on both sides of the metal foil 30. Therefore, the mechanical strength of the sealing portion 13 can be increased, and therefore, cracks can be reliably prevented from occurring when the ultrahigh pressure mercury lamp 10 is turned on. It will be able to light stably over time.
In particular, the electrode shaft portion 25 has a large outer diameter of φ0.4 to 1.0 mm, and is extremely useful in a configuration in which a large power of 250 to 350 W is input to the electrode 20 and used. It is.

<実験例>
以下、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
図1乃至図6に示す超高圧水銀ランプの構成に従って、封止部の外径R1、金属箔における湾曲溝部の投影幅R2、金属箔における湾曲溝部の深さhが下記表1および表2に従って変更された超高圧水銀ランプを、以下の仕様に基づいて、各5本ずつ作製した。
発光管は、発光部の最大外径が12.0mm、発光部の全長が9.8mm、封止部の長さが22mmであり、封止部がシュリンクシール法によって形成されたものである。
電極は、電極本体部を含む全長が11mm、電極軸部の外径がφ0.7mmであるものである。
金属箔は、管軸方向の全長が14mm(突出部分の長さが3.0mm)、厚みが25μmであり、湾曲溝部における突出部分の、電極軸部の基端面より基端側の領域の長さ(電極軸部の基端面と平坦部の先端縁までの距離)が1.5mmである。
水銀の封入量は0.15mg/mm3 であり、アルゴンガス(希ガス)の封入量が13kPaであり、ハロゲンガスの封入量が3.0μmol/mm3 である。
このようにして得られたランプの各々について、ランプ電力が300W、投入電流4.3Aの点灯条件で、3.5時間の間連続点灯した後、0.5時間の間消灯する動作を1サイクルとして、125サイクル(点灯時間の積算値が500時間)繰り返して行う点灯試験(ライフテスト)を実施した後、目視により封止部の状態を確認し、点灯初期時と比較して、クラックが増大(成長)しているランプや、破損に至ったランプが5本中1本でも存在する場合には「×」、1本も存在しない場合を「○」として評価した。結果を表1および表2に示す。
<Experimental example>
Hereinafter, experimental examples performed for confirming the effects of the present invention will be described.
According to the configuration of the ultra-high pressure mercury lamp shown in FIGS. 1 to 6, the outer diameter R1 of the sealing portion, the projection width R2 of the curved groove portion in the metal foil, and the depth h of the curved groove portion in the metal foil are as shown in Tables 1 and 2 below. Five modified ultra-high pressure mercury lamps were produced based on the following specifications.
The arc tube has a maximum outer diameter of the light emitting part of 12.0 mm, a total length of the light emitting part of 9.8 mm, a length of the sealing part of 22 mm, and the sealing part is formed by a shrink seal method.
The total length of the electrode including the electrode main body is 11 mm, and the outer diameter of the electrode shaft is φ0.7 mm.
The metal foil has a total length in the tube axis direction of 14 mm (the length of the protruding portion is 3.0 mm) and a thickness of 25 μm, and the length of the region of the protruding portion in the curved groove portion on the proximal side from the proximal end surface of the electrode shaft portion The distance (the distance from the base end surface of the electrode shaft portion to the tip edge of the flat portion) is 1.5 mm.
The enclosed amount of mercury is 0.15 mg / mm 3 , the enclosed amount of argon gas (rare gas) is 13 kPa, and the enclosed amount of halogen gas is 3.0 μmol / mm 3 .
For each of the lamps thus obtained, one cycle of the operation of turning on continuously for 3.5 hours and then turning off for 0.5 hours under the lighting conditions of lamp power of 300 W and applied current of 4.3 A. As follows, after conducting a lighting test (life test) that is repeated 125 cycles (integrated value of lighting time is 500 hours), the state of the sealing portion is visually confirmed, and cracks increase compared to the initial lighting time. In the case where at least one of the five lamps that were (growing) or damaged was evaluated, “×” was evaluated, and the case where none was present was evaluated as “◯”. The results are shown in Tables 1 and 2.

Figure 2009021023
Figure 2009021023

Figure 2009021023
Figure 2009021023

以上に結果から明らかなように、上記式1および式2の関係を共に満足する本発明に係る超高圧水銀ランプによれば、ランプ点灯時にクラックが生じることを確実に防止することができ、長時間の間にわたって安定して点灯することができることが確認された。   As is apparent from the above results, according to the ultrahigh pressure mercury lamp according to the present invention that satisfies both the relations of the above formulas 1 and 2, it is possible to reliably prevent cracks from occurring when the lamp is lit. It was confirmed that the lamp can be lit stably over time.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
図7は、本発明の超高圧水銀ランプの他の例における、封止部の構成を示す管軸方向の拡大断面図、図8は、図7におけるC−C線断面図、図9は、図7に示す超高圧水銀ランプに係る金属箔の構成を電極軸部および外部リードと共に示す斜視図である。
この超高圧水銀ランプは、金属箔を除くその他の構成部材については、図1に示す超高圧水銀ランプと同一の構成を有しており、以下、金属箔の構成について具体的に説明する。
この超高圧水銀ランプに係る金属箔40は、管軸に対して直交する方向の断面形状が円弧状とされた樋状のものであって、長手方向における一端側の内面に電極軸部25の基端側部分における外周面の一部が接合されると共に他端側の内面に外部リード15の先端側部分における外周面の一部が接合されている。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.
FIG. 7 is an enlarged sectional view in the tube axis direction showing the configuration of the sealing portion in another example of the ultrahigh pressure mercury lamp of the present invention, FIG. 8 is a sectional view taken along the line CC in FIG. 7, and FIG. It is a perspective view which shows the structure of the metal foil which concerns on the ultrahigh pressure mercury lamp shown in FIG. 7 with an electrode axial part and an external lead.
This ultra high pressure mercury lamp has the same configuration as that of the ultra high pressure mercury lamp shown in FIG. 1 except for the metal foil, and the configuration of the metal foil will be specifically described below.
The metal foil 40 according to this ultra-high pressure mercury lamp has a bowl shape in which the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the tube axis is an arc shape, and the electrode shaft portion 25 is formed on the inner surface on one end side in the longitudinal direction. A part of the outer peripheral surface in the proximal end portion is joined, and a part of the outer peripheral surface in the distal end portion of the external lead 15 is joined to the inner surface on the other end side.

このような金属箔40を用いた超高圧水銀ランプの封止部においても、封止部13を構成するガラスの肉厚と金属箔40の深さとが調整されて、封止部13におけるガラスと金属箔40との密着強度、および、封止部13の機械的強度が十分に高いものとなる構造とされている。
すなわち、図9に示すように、封止部13の、電極軸部25の基端面に対する管軸方向外方側の近傍位置における管軸に直交する断面において、封止部13の外径をR1、金属箔40の投影幅をR2、金属箔40の深さをhとするとき、上記式1および式2で示される関係の両方を満足する構造とされている。封止部13の外径をR1、金属箔40の投影幅をR2、および金属箔40の深さをhは、図6に示す構成のものと同様に定義される。
Also in the sealing part of the ultra-high pressure mercury lamp using such a metal foil 40, the thickness of the glass constituting the sealing part 13 and the depth of the metal foil 40 are adjusted, and the glass in the sealing part 13 The adhesive strength with the metal foil 40 and the mechanical strength of the sealing portion 13 are sufficiently high.
That is, as shown in FIG. 9, the outer diameter of the sealing portion 13 is set to R1 in a cross section orthogonal to the tube axis at a position in the vicinity of the base end surface of the electrode shaft portion 25 on the outer side in the tube axis direction. When the projected width of the metal foil 40 is R2 and the depth of the metal foil 40 is h, the structure satisfies both of the relations expressed by the above formulas 1 and 2. The outer diameter of the sealing portion 13 is defined as R1, the projected width of the metal foil 40 is defined as R2, and the depth of the metal foil 40 is defined as in the configuration shown in FIG.

而して、上記構成の超高圧水銀ランプによれば、上記構成のものと実質的に同一の効果、すなわち、電極軸部25と金属箔40との接合部近傍に不可避的に形成される空隙Sを可及的に小さくなるよう構成することができ、しかも、大電力が投入可能であって、電極軸部25が溶融することのないよう電極軸部25の径が大きい構成とされていても、ガラスと金属箔40との密着強度を高いものとすることができると共に、封止部13の機械的強度を高いものとすることができ、従って、超高圧水銀ランプ10の点灯時において、クラックが生じることを確実に防止することができ、長時間の間にわたって安定して点灯することのできるものとなる。   Thus, according to the ultra high pressure mercury lamp having the above configuration, substantially the same effect as that of the above configuration, that is, the gap inevitably formed in the vicinity of the joint portion between the electrode shaft portion 25 and the metal foil 40. S can be configured to be as small as possible, and a large electric power can be input, and the diameter of the electrode shaft portion 25 is large so that the electrode shaft portion 25 does not melt. In addition, the adhesion strength between the glass and the metal foil 40 can be increased, and the mechanical strength of the sealing portion 13 can be increased. Therefore, when the ultrahigh pressure mercury lamp 10 is turned on, It is possible to reliably prevent the occurrence of cracks, and to stably illuminate for a long time.

本発明の超高圧水銀ランプの一例における構成の概略を示す管軸方向の断面図である。It is sectional drawing of the pipe-axis direction which shows the outline of a structure in an example of the ultrahigh pressure mercury lamp of this invention. 図1に示す超高圧水銀ランプの封止部の構成を示す管軸方向の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view in the tube axis direction showing a configuration of a sealing portion of the extra-high pressure mercury lamp shown in FIG. 1. 図1に示す超高圧水銀ランプの電極の構成を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the structure of the electrode of the ultrahigh pressure mercury lamp shown in FIG. 図1に示す超高圧水銀ランプの金属箔の構成を、電極軸部および外部リードと共に模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the structure of the metal foil of the ultrahigh pressure mercury lamp shown in FIG. 1 with an electrode axial part and an external lead. 図2におけるA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line in FIG. 図5−Aの一部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows a part of FIG. 5-A. 図2におけるB−B線断面図である。It is the BB sectional view taken on the line in FIG. 本発明の超高圧水銀ランプの他の例における、封止部の構成を示す管軸方向の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the direction of a tube axis which shows the composition of the sealing part in other examples of the super high pressure mercury lamp of the present invention. 図7におけるC−C線断面図である。It is CC sectional view taken on the line in FIG. 図7に示す超高圧水銀ランプに係る金属箔の構成を電極軸部および外部リードと共に示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the metal foil which concerns on the ultrahigh pressure mercury lamp shown in FIG. 7 with an electrode axial part and an external lead. 従来の超高圧水銀ランプに係る金属箔の構成を、電極軸部および外部リードと共に模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the structure of the metal foil which concerns on the conventional ultrahigh pressure mercury lamp with an electrode axial part and an external lead. 従来の超高圧水銀ランプの一例における、封止部の構成を示す管軸方向の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the direction of a tube axis which shows the composition of the sealing part in an example of the conventional super-high pressure mercury lamp. 図11におけるD−D線断面図である。It is the DD sectional view taken on the line in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 超高圧水銀ランプ
11 発光管
12 発光部
13 封止部
15 外部リード
20 電極
21 電極本体部
22 電極球状部
23 コイル部
24 突起部
25 電極軸部
30 金属箔
31 湾曲溝部
32 突出部分
35 平坦部
40 金属箔
S 空隙
O 電極軸部の中心軸
C 発光管の管軸
50 金属箔
51 湾曲溝部
52 突出部分
55 平坦部
60 封止部
65 電極軸部
66 外部リード
SA 空隙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Super high pressure mercury lamp 11 Light emission tube 12 Light emission part 13 Sealing part 15 External lead 20 Electrode 21 Electrode main body part 22 Electrode spherical part 23 Coil part 24 Projection part 25 Electrode axial part 30 Metal foil 31 Curved groove part 32 Projection part 35 Flat part 40 Metal foil S Cavity O Center axis of electrode shaft portion C Tube axis of arc tube 50 Metal foil 51 Curved groove portion 52 Projection portion 55 Flat portion 60 Sealing portion 65 Electrode shaft portion 66 External lead SA Gap

Claims (2)

内部に一対の電極が対向配置されると共に0.15mg/mm3 以上の水銀が封入された発光部と、当該発光部の両端のそれぞれに連続して管軸に沿って伸びる略楕円状の断面形状を有する封止部とよりなる発光管を具え、
各々の電極は、管軸に沿って伸びる電極軸部を有し、当該電極軸部の基端側部分が前記封止部内において管軸に沿って伸びるよう気密に埋設された金属箔の先端側部分に接合されると共に、封止部の外端面より管軸方向外方に突出して伸びる外部リードの先端側部分が当該金属箔の基端側部分に接合されてなる超高圧水銀ランプにおいて、
前記金属箔の各々は、管軸に直交する断面において、電極軸部の外面の一部を覆うよう弧状に湾曲した断面形状を有する湾曲部を少なくとも有する形態のものであり、
前記封止部の、前記電極軸部の基端面に対する管軸方向外方側の近傍位置における管軸に直交する断面において、当該封止部の長軸方向の外径をR1、前記金属箔の両端縁を結ぶ直線と当該直線に平行な金属箔に対する内接線との間隔をh、前記金属箔の、前記直線に直交する方向に対する投影幅をR2とするとき、下記式1および式2に示される関係の両方を満たすことを特徴とする超高圧水銀ランプ。
Figure 2009021023
A light emitting part in which a pair of electrodes are arranged opposite to each other and 0.15 mg / mm 3 or more of mercury is sealed, and a substantially elliptical cross section extending along the tube axis continuously at both ends of the light emitting part. An arc tube comprising a sealing part having a shape,
Each electrode has an electrode shaft portion extending along the tube axis, and a proximal end side portion of the metal foil embedded in an airtight manner so that a proximal end portion of the electrode shaft portion extends along the tube axis in the sealing portion In the ultra-high pressure mercury lamp formed by joining the distal end portion of the external lead that is joined to the portion and extending outwardly from the outer end face of the sealing portion in the tube axis direction to the proximal end portion of the metal foil,
Each of the metal foils has at least a curved portion having a cross-sectional shape curved in an arc shape so as to cover a part of the outer surface of the electrode shaft portion in a cross section perpendicular to the tube axis,
In the cross section perpendicular to the tube axis in the vicinity of the tube shaft direction outer side of the sealing portion with respect to the base end surface of the electrode shaft portion, the outer diameter in the major axis direction of the sealing portion is R1, and the metal foil When the distance between the straight line connecting both ends and the inscribed line with respect to the metal foil parallel to the straight line is h, and the projected width of the metal foil in the direction perpendicular to the straight line is R2, the following formulas 1 and 2 are shown. An ultra high pressure mercury lamp characterized by satisfying both
Figure 2009021023
金属箔は、帯板状の金属板における幅方向の中央位置において、長手方向の全長にわたって伸びるよう形成された湾曲部と、当該湾曲部の両側縁のそれぞれに連続して幅方向に伸びる平坦部とを有し、
当該湾曲部の一端側部分は、平坦部の一端縁より突出しており、当該湾曲部の突出部分において、電極軸部の基端側部分が接合されることを特徴とする請求項1に記載の超高圧水銀ランプ。
The metal foil has a curved portion formed so as to extend over the entire length in the longitudinal direction at the center position in the width direction of the strip-shaped metal plate, and a flat portion extending in the width direction continuously to both side edges of the curved portion. And
The one end side part of the said bending part protrudes from the one end edge of a flat part, and the base end side part of an electrode shaft part is joined in the protrusion part of the said bending part. Super high pressure mercury lamp.
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