JP2011198574A - 管球および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガラス製バルブの端部の封止部内に気密封止される金属箔と内部導入導体や外部導入導体との接合構造を改善して接合強度を向上した、導通不良の発生を低減できる管球およびこの管球を装着した照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 端部に封止部１１が形成されたガラス製のバルブ１と、上記封止部１１内に気密封止された金属箔２と、この金属箔２の一端側に接合しバルブ１内に延在する内部導入部材３および金属箔２の他端側に接合しバルブ１外に導出した外部導入部材４と、内部導入部材３に設けられた発光源５ａとを有する管球において、上記導入部材３，４は先端側が金属箔２に設けられた貫通部２１，２２に挿通されているとともに金属箔２の表裏両面に接合されている管球Ｌ１およびこの管球Ｌ１を装着した照明装置９である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、気密容器を形成するガラス製バルブの端部に封止部材として金属箔が気密封止された高圧放電ランプやハロゲン電球などの管球およびこの管球を装着した照明装置に関する。

メタルハライドランプや水銀ランプなどの高圧放電ランプの発光管やハロゲン電球などの管球は、気密容器を形成するバルブの材料として耐熱性、耐圧性や耐蝕性を考慮して石英ガラスなどの硬質ガラス製やアルミナ（酸化アルミニウム）などのセラミックス製のものが用いられている。

そして、上記石英ガラス製などの発光管バルブの場合、バルブ端部に形成した封止部内には、このガラスと熱膨脹係数が近似しているモリブデンＭｏ箔からなる封止用部材が気密に封止されていて、金属箔の一端側にはバルブ内に延在する内部導入導体が、また、他端側にはバルブ外に導出した外部導入導体が抵抗溶接やレーザー溶接などの手段で接合されている。

しかし、上記モリブデンＭｏ箔に接合される電極軸などの内部導入導体や外部導入導体はモリブデンＭｏ線やタングステンＷ線などからなり、両者が高融点金属であるため溶接され難く、そのため接合強度が不足する場合が多い。

そして、封止作業時、特に圧潰封止の場合など封止部はバルブ端部の軟化溶融したガラスがピンチャーにより押圧して成形されるので、内方に在る金属箔や導入導体に引張り応力や両者間を割るような折り曲げなどの応力が加わり、溶接部が破壊、すなわち、溶接部の接合が外れ導通不良の発生があるという問題があった。

また、この溶接部の接合強度を改善するため溶接電流を高めるなどして溶接部の溶融量を増やすことも考えられるが、溶融部の酸化が増して気密封止部材としての機能低下を来す心配がある。

そこで、上記問題に対処する手段として上記金属箔と導入導体との接合部の溶接を２か所などの複数個所において行う溶接個所を増やすことにより、その接合強度を高めることがはかられている。

この溶接個所を複数個所とすることにより接合強度の向上がはかれたが、未だにまれではあるが金属箔と導入導体との間に流入するガラスによると思われる溶接外れがあり満足の得られる歩留まりが得られておらず、本発明者等はこの接合部構造について究明を行い本発明の完成に至った。

本発明は、ガラス製バルブの端部の封止部内に気密封止される金属箔と内部導入導体や外部導入導体との接合構造を改善して接合強度を向上した、導通不良の発生を低減できる管球およびこの管球を装着した照明装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明の管球は、端部に封止部が形成されたガラス製のバルブと、上記封止部内に気密封止された金属箔と、この金属箔の一端側に接合しバルブ内に延在する内部導入導体および金属箔の他端側に接合しバルブ外に導出した外部導入導体と、内部導入導体に設けられた発光源とを有する管球において、上記導入導体は先端側が金属箔に設けられた貫通部に挿通されているとともに金属箔の表裏両面に接合されていることを特徴とする。

バルブ端部に封止部を形成する作業時、内部に配置された金属箔などに軟化溶融して流動したガラスが付着し、金属箔、内部導入導体や外部導入導体に応力を与えたり、金属箔と内部導入導体や外部導入導体との間に侵入したガラスが接合部を引き裂くような応力を与えたりする。

しかし、本発明のように内部導入導体や外部導入導体を金属箔の表裏両面において、直線的に同一延長面でない約１８０度ずれた面で溶接して接合部が形成してあるので、金属箔の一面側に導入部材を複数か所で接合した場合に対しては強度が劣るが、両面において接合したことにより流動するガラスの応力も変わり、たとえ一方面側で接合が外れても他方面側の接合が確保され、接合部の導通を確実に保持することができる。

また、金属箔に形成される貫通部は導入導体が挿通できる透孔で、真円や長円などの円形状や金属箔の長辺や短辺方向に延びたスリット（切り込み）状をなしている。

なお、上記において金属箔と内部導入導体および外部導入導体との接合部の全てを金属箔に貫通部を形成しておき接合することに限らず、本発明は金属箔と導入導体とが同質の材料であるなどの場合には、その接合部は従来の両者を添設重合して溶接する通常の手段で行い、他の一部の接合部を本発明に係わる接合構成としたものも本発明の範疇に含まれる。

本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。

＜バルブおよび金属箔について＞
気密容器を形成するバルブのガラス材料としては、各種の石英ガラス、ホウケイ酸ガラスやアルミノシリケートガラスなどの酸化ケイ素を主成分とする高シリカガラスなどからなる透光性はもちろん耐熱、耐圧およびハロゲン化物などからの耐蝕性が高い硬質ガラスを用いることができる。

また、バルブの形状は、直管形や中央部が膨出した長円形、球形あるいはこれら形状の複合体などをなし、上記の透光性とは、発光源からの光を透過して外部に放出できる程度の光透過性を有し、透明に限らず光拡散性であってもよく、また、バルブ端部など光放射を主としない部分は遮光性であってもよい。

また、本発明においていう上記透光性および発光源との表現は、必ずしも可視光線のみを指すものではなく、加熱用などの熱源となる赤外線放射を含むものでたとえば赤外線電球が該当する。

また、バルブ端部の封止部内にはガラスと熱膨脹係数が同じか近似しているモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）やプラチナ（Ｐｔ）などのうちから選ばれた気密封止用の金属箔が埋設され気密に閉塞されている。

このバルブの封止部は、バルブ端部を加熱し、軟化溶融したガラスを圧潰や焼絞りなどの手段で気密閉塞することにより形成でき、また、封止部は、バルブの一端側のみで複数組の金属箔が封止されていても、両端に形成されていて一端側に１組ないし複数組の金属箔が封止されているものであってもよい。

＜導入導体および発光源について＞
上記金属箔に接続されバルブ内に延在する内部導入導体は内部リード線や電極軸とも呼ばれ、材料はモリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）線などからなり、先端部に発光源が設けてある。

たとえば放電ランプの場合、発光源は、内部導入導体に接続した電極軸（内部導入導体自体であってもよい）自体の先端部を放電電極として作用させても、あるいは電極軸の先端部にタングステン（Ｗ）線をコにイル状に巻回して放電電極としてもよい。また、電球の場合、発光源は、タングステン（Ｗ）などの高融点金属線をコにイル状に巻回したフィラメントで、このフィラメントを内部導入導体の先端部間に張架して構成することができる。

また、外部導入導体は外部リード部材や外部リード線とも呼ばれ、材料はモリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）を線状や箔状などにしたものからなり、その先端は口金の端子部に直接あるいはニッケル（Ｎｉ）線やステンレス線などの導線を介し接続される。また、上記金属箔を封止部から直接導出して外部導入導体とすることも構わない。

さらに、管球とは、メタルハライドランプや水銀ランプなどの高圧放電ランプおよびハロゲン電球や管形赤外線電球などの電球を指す。

請求項２の発明の管球は、金属箔の導入導体挿通部付近に段差部が形成されバルブに封止されていることを特徴とする。

金属箔に形成される透孔からなる貫通部を挿通した１本の導入導体が金属箔の表裏両面側において接合してあるため、導入導体より剛性の低い金属箔側が変形して箔の長辺方向または短辺方向に沿って傾斜や湾曲した段差部が形成される。なお、この金属箔の段差部を形成する変形は予め形成してあっても、導入導体との溶接時に形成されたものであってもよい。

そして、上記金属箔の貫通部付近に形成された段差部は、流動するガラスに対しその傾斜度を変化して伸長するなど、特に圧潰封止などピンチャーなどで強制的に成形される圧潰封止部の場合などにおいて、応力を吸収して歪みの発生を緩和して金属箔の切断や封止部の破壊防止がはかれる。

請求項３の発明の照明装置は、照明装置本体と、この装置本体に設けられた請求項１または２に記載の管球と、この管球を点灯させる点灯回路部材とを具備していることを特徴とする。

上記照明装置本体とは、照明器具を含み上記照明装置から高圧放電ランプや電球および点灯回路部材を除いた筐体、反射鏡、透光性カバーやレンズなどの残余の部分を指すがこれら部材全部が必須のものではない。また、点灯回路部材とは給電部材、スイッチやソケットなどの他、放電ランプの場合は安定器などを指す。

本発明において、照明装置は、高圧放電ランプや電球の発光や発熱を何らかの目的で用いるあらゆる装置を含む広い概念である。たとえば、一般、道路、広場、スポーツ施設、工場、スタジオなどで用いる各種照明装置（器具）、車両用前照灯、画像投射装置や赤外線照射装置などに適用することができる。

請求項１および２の発明によれば、金属箔と導入導体との接合を金属箔の表裏両面において行うことにより、接合部の強度を高め導通を確実に保持できる導通不良発生の低減がはかれるとともに封止部における応力を吸収し歪みの発生を緩和して金属箔の切断や封止部の破壊防止がはかれた品質および生産性の向上した高圧放電ランプや電球などの管球を提供することができる。

請求項３の発明によれば、上記請求項１または２に記載の効果を奏する管球を備えているので、ランプの導通不良や封止部の破壊不良の発生がない品質の向上がはかれた照明器具などの照明装置を提供することができる。

本発明の実施形態を示す管球（高圧放電ランプ用の発光管部分）の概略正面図である。 図１中の発光管の金属箔と導入部材との接合部の概略を拡大して示す説明図で、（ａ）図は正面図、（ｂ）図は側面図である。 図１に示す発光管を封装した管球（高圧放電ランプ）の概略正面図である。 本発明の他の実施形態を示す金属箔と内部導入部材との接合部の概略を拡大して示す説明図で、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は側面図、（ｃ）図は（ｂ）図中のｂ−ｂ線に沿って切断した部分の横断面図である。 本発明の他の実施の形態を示す管球（ハロゲン電球）の概略正面図である。 本発明の実施形態を示す照明装置の一部断面正面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は高圧放電ランプ用の発光管の正面図、図２は図１中の発光管の金属箔と導入部材との接合部の概略を拡大して示す説明図で（ａ）図は正面図、（ｂ）図は側面図、図３は図１に示す発光管を封装した管球（高圧放電ランプ）の概略正面図である。

高圧放電ランプＬ１の発光管１Ａは、石英ガラス製の直管（Ｔ）形をなすバルブ１の両端部に形成した圧潰封止部１１内に、封止用部材として厚さが２０〜３０μｍのリボン状をなすモリブデン（Ｍｏ）箔からなる金属箔２をバルブ１軸の略中心に沿い埋設している。

この両金属箔２，２の一端側には、バルブ１内に延在する内部導入導体を形成するタングステン（Ｗ）線からなる電極軸３が、また、他端側には、バルブ１外に導出された外部導入導体を形成するモリブデン（Ｍｏ）線からなる外部リード部材４がそれぞれ接続されていて、各電極軸３の先端側には発光源を形成するタングステン（Ｗ）線を巻回したコイル状の電極５ａが設けられている。

なお、両電極５ａ，５ａは所定の放電間隔を隔て対峙している。

上記金属箔２，２部分について詳述すると、金属箔２の長手方向の端部近傍には電極軸（内部導入導体）３および外部リード部材（外部導入導体）４が挿通する円形状の貫通部２１，２２が形成されていて、この貫通部２１，２２に先端部側を挿通した電極軸（内部導入導体）３および外部リード部材（外部導入導体）４は、貫通部２１，２２を挟む両側において金属箔２と重合されレーザー溶接や抵抗溶接などの手段で接続した接合部２３，２４（×印箇所）が形成してある。

また、この両者の溶接接合時、上記電極軸（内部導入導体）３および外部リード部材（外部導入導体）４は金属箔２より横断面積が大きく折曲強度も強くて、電極軸（内部導入導体）３側および外部リード部材（外部導入導体）４側が折り曲がるなど変形することがなく、箔状で肉厚の薄い金属箔２側が変形して貫通部２１，２２付近には傾斜状の段差部２５が形成される。

すなわち、電極軸（内部導入導体）３および外部リード部材（外部導入導体）４は、金属箔２の表裏両面において重合接合した接合部２３，２４を有するとともに貫通部２１，２２付近に段差部２５が形成される。なお、上記接合部２３，２４は各部材（導体）２，３，４の長さにもよるが貫通部２１，２２を挟み夫々点状や連続して１か所以上に形成してあるのが好ましい。

なお、一方の封止部１１内に、補助電極と接続する金属箔が並列的に設けてあってもよく、この場合も金属箔２と導入導体３，４との接合部２３，２４は上記に準じた構造となっている。

また、上記バルブ１は、放電容器として内部にアルゴン（Ａｒ）などを含む始動および緩衝ガスならびに発光金属としてよう化ナトリウム（ＮａＩ）、よう化タリウム（ＴｌＩ）、よう化インジウム（ＩｎＩ）およびよう化スカンジウム（ＳｃＩ_３）などの金属ハロゲン化物と水銀（Ｈｇ）とが放電媒体として封入されている。また、図中１２は封切された排気管である。

上記発光管１Ａは一重管としてでもよいが、通常は図３に示すようにステム６に植設された導入線６１，６２に接続固定されたサポート部材６３，６４にバンド６５，６５を介し支持されるとともに外部リード部材（外部導入導体）４に導体６６を介し電気的な接続がなされ、たとえばホウケイ酸ガラスなどで形成されたＢＴ形の外管７内に封装される。

この外管７内は、低圧の窒素（Ｎ_２）やアルゴン（Ａｒ）などの希ガスを封入または真空雰囲気としてある。また、図中８はソケットに装着される口金で、これら部材で高圧放電ランプ（メタルハライドランプ）Ｌ１を構成している。

このような構成の高圧放電ランプＬ１の発光管１Ａは、バルブ１端部に封止部１１を形成する作業時、内部に配置された金属箔２などに軟化溶融して流動したガラスが付着し、金属箔２，２や電極軸（内部導入導体）３、外部リード部材（外部導入導体）４に引張り応力を与えたり、金属箔２，２と電極軸（内部導入導体）３や外部リード部材（外部導入導体）４との間に侵入したガラスが接合部２３，２４を引き裂くような応力を与えたりする。

しかし、上記のように、電極軸（内部導入導体）３および外部リード部材（外部導入導体）４は金属箔２の表裏両面において、直線的に同一延長面でない約１８０度ずれた面で溶接して接合部２３，２４が形成してあるので、金属箔２の一面側に導入部材を２か所で接合した場合に対しては強度が劣るが、両面において接合したことにより流動するガラスの応力も変わり、たとえ一方面側で接合が外れても他方面側の接合が確保され、接合部２３，２４の導通を確実に保持して導通不良発生の低減がはかれる。

また、上記金属箔２の貫通部２１，２２付近に形成された段差部２５は、流動するガラスに対しその傾斜度を変化して伸長するなど、特に圧潰封止などピンチャーなどで強制的に成形される封止部１１の場合などにおいて、応力を吸収して歪みの発生を緩和して金属箔２の切断や封止部１１の破壊低減がはかれるなど品質や生産性の向上した高圧放電ランプ（メタルハライドランプ）Ｌ１を提供することができる。

図４は本発明の金属箔と内部導入導体との接合部の他の実施の形態の概略を拡大して示す説明図で、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は側面図、（ｃ）図は（ｂ）図中のｂ−ｂ線に沿って切断した部分の横断面図で、図中図２と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

上記図２に示す金属箔２に形成した内部導入導体３を挿通させる貫通部２１が円形状であるのに対して、図４に示すものは金属箔２の長辺方向または短辺方向ここでは短辺方向に沿ってスリット（切り込み）状の貫通部２１が形成してあり、貫通部２１を挿通した内部導入導体３はそれぞれの湾曲部２６，２７、すなわち金属箔２の表裏両面側において接合部２３，２４が形成されている。

この構造の金属箔２の場合も、貫通部２１付近に湾曲した段差部２５（＝湾曲部２６，２７）が形成される結果、上記図２に示す金属箔２と同様な作用効果を奏させることができる。

また、図５は本発明の他の実施の形態を示す管球（ハロゲン電球）の概略正面図で、図中、図１ないし図３と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

このハロゲン電球Ｌ２は、石英ガラス製の直管（Ｔ）形のバルブ１の片端に圧潰封止部１１が形成され、この両封止部１１内には上記図２に示すと同様な貫通部２１を内部リード線（内部導入導体）３側に形成したモリブデン（Ｍｏ）箔からなる金属箔２，２が並列して気密に埋設されている。

上記金属箔２の一端側には貫通部２１を挿通してモリブデン（Ｍｏ）線からなる内部リード線（内部導入導体）３が、また、他端側の金属箔２にはモリブデン（Ｍｏ）線からなる外部リード線（外部導入導体）４が単に両者を重合して溶接した従来の手段で接合してある。なお、この外部リード線（外部導入導体）４側も、本発明の接合構造とすることは構わない。

そして、バルブ１内に延在する内部リード線（内部導入導体）３，３の先端部には発光源としてのタングステン（Ｗ）線からなるコイル状のフィラメント５ｂが継線してあり発光源を形成しているとともにバルブ１内にはヨウ素（Ｉ）、臭素（Ｂｒ）や塩素（Ｃｌ）などのハロゲンとアルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ_２）などが封入されている。また、封止部１１には耐熱性接着剤８１を介し口金８が接合されている。

このハロゲン電球Ｌ２の封止部１１に封止された金属箔２と導入導体３との接合部２３，２４も、上記高圧放電ランプＬ１の接合部２３，２４と同様な作用効果を奏する。すなわち、接合部２３，２４の導通不良発生の低減や歪みによる封止部１１の破壊低減がはかれるなど品質や生産性の向上がはかれるハロゲン電球Ｌ２を提供することができる。

図６は本発明に係わる照明装置（または器具と称される）の実施の形態の概略を示す一部断面正面図である。

この照明装置（器具）９は、天井面などへの取付部をなす基台９１にソケット９２が取着されているとともにこのソケット９２を囲みガード９３が設けられている。そして、このガード９３の下端には金属板やほうろう製の円錐状をした内面に反射面が形成された反射鏡９４が固定され、上記ソケット９２に上記高圧放電ランプＬ１の口金８が装着される。図中、９５は反射鏡９４の開口部に設けられたガラスなどで成形された保護カバー部材やレンズなどの制光体である。

なお、この実施の形態では上記基台９１、ガード９３および反射鏡９４などで装置（器具）本体９５を構成している。また、ランプＬ１の点灯回路部材を構成する安定器やスイッチ（いずれも図示しない。）などは装置（器具）本体９。５とは別の所に設けられている
この照明装置（器具）９は、たとえばスポーツ施設の天井面に反射鏡９４の開口部を下方に向けて取付けられ、電源スイッチを入れることにより電源から点灯回路部材−ソケット９２を介し放電ランプＬ１に通電される。

そして、反射鏡９４内で口金８を上方（ベースアップ）にした垂直状態にあるランプＬ１が点灯されると、ランプＬ１からの直射光および反射鏡９４で反射された反射光が開口部から放射され、下方にあるコートやグランド面を照射して所定の照度を得ることができる。

この照明装置（器具）９は、上述した放電ランプＬ１が装着されているので、
ランプＬ１に導入導体３，４の導通不良や封止部１１の破壊不良の発生がない品質の向上がはかれた照明装置（器具）９を提供することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限るものではない。たとえば実施の形態では、高圧放電ランプとしてメタルハライドランプ、電球としてハロゲン電球について述べたが、上記のほか水銀ランプなどの放電ランプや熱源用の管形赤外線電球など、石英ガラスなどの硬質ガラスからなるバルブと封止用部材に金属箔を用いる管球に適用できる。

また、照明装置は、高圧放電ランプや電球の発光や発熱を何らかの目的で用いる各種照明装置（器具）や赤外線照射装置などに適用することができる。

Ｌ１；管球（高圧放電ランプ）、 Ｌ２；管球（ハロゲン電球）、
１；ガラスバルブ、 １Ａ；発光管、 １１；封止部、
２；金属箔、 ２１，２２；貫通部、 ２３，２４；接合部、
３；内部導入導体（電極軸、内部リード線）、
４；外部導入導体（外部リード部材、外部リード線）、
５ａ；発光源（放電電極）、 ５ｂ；発光源（コイル状フィラメント）、
９；照明装置（器具）、 ９１；装置（器具）本体

Claims (3)

1. 端部に封止部が形成されたガラス製のバルブと、上記封止部内に気密封止された金属箔と、この金属箔の一端側に接合しバルブ内に延在する内部導入部材および金属箔の他端側に接合しバルブ外に導出した外部導入部材と、内部導入部材に設けられた発光源とを有する管球において、
   上記導入部材は先端側が金属箔に設けられた貫通部に挿通されているとともに金属箔の表裏両面に接合されていることを特徴とする管球。
2. 金属箔の導入導体挿通部付近に段差部が形成され、バルブに封止されていることを特徴とする請求項１に記載の管球。
3. 照明装置本体と、この装置本体に設けられた請求項１または２に記載の管球と、この管球を点灯させる点灯回路部材とを具備していることを特徴とする照明装置。

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