JP2011503811A - 電球用箔およびこれに付属するリード系 - Google Patents

Abstract

電球用箔（６）、付属するリード系、このような箔をそれぞれ１つ有する電球、そしてそれらの製造方法。前記箔は、１つの底辺と少なくとも１つの切断縁とを有する折り上げ可能な板片（８、９）を有し、前記底辺に沿って前記板片は折り上げることができる。これにより、電球用リードを板片内で締付けて保持することが可能となる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、箔封止部を使用する電球用の箔に関する。問題となるのは溶融封止または圧潰封止である。電球は特にハロゲンランプまたは高圧放電ランプとすることができる。

箔は普通、電球のバルブの内部または外部に通じた付属するリードと溶接されるだけである。しかし、代用物を使用し、または溶接を付加的に安定させる努力もされている。

特許文献１により、公知の電球では、箔が魚の缶詰めの蓋のように巻かれている。リードへのアクセスのために巻取体に孔が設けられている。巻取体内で機械的にリードを保持するためにリードは付加的に曲げてある。

特許文献２では箔が切り整えられ、折り返されている。ここでもリードは巻取体内でリードを機械的に保持するために付加的に曲げてある。同様の解決が特許文献３に見られる。このような解決のすべてに共通する点として、箔の諸部分は元々の平面から持ち上げられ、こうして実質的に箔の肉厚化と箔材料の過剰消費をもたらす。付加的に従来公知の箔折畳み法はすべて、石英ガラス電球の気密性にとって決定的なモリブデン箔のエッジ角度が少なくとも折畳みの高さで損なわれる欠点を有する。さらに、リードは一部で特別に曲げられねばならない。両方とも時間および費用を要し、機械加工には適していない。

米国特許第２１８７８６０号明細書 欧州特許出願公開第９４４１１２号明細書 国際公開第２００６／０６６５３４号明細書

本発明の課題は、機械加工に適しており、簡単なリード結合を可能とする改良された箔構想を提供することである。他の課題は、それぞれ簡単かつ安価に製造可能であるリード系を提供し、電球も提供することである。他の課題は、これらのためにそれぞれ製造方法を明示することである。

第１の課題は、請求項１の特徴部分によって解決される。その他の課題は、請求項７、１０、１２、１３の特徴部分によって解決される。

特別有利な諸構成は従属請求項に明示されている。

本発明によれば、前記箔が少なくとも１つの板片を備えており、この板片は、箔平面から折り出すことができる。リードは箔の残基部に載せることができ、次に板片は折り戻すことができる。箔面の平面におけるリードの位置ずれはこの板片によって防止される。

好ましい１実施形態においてダブルコイルフィラメント形発光体を使用した場合、リードが好ましくは直径約５０〜３００μｍの一次コイルであり、箔の切断隙間が概ね同じオーダーであり、つまりここで好ましくは約１０〜２５０μｍ幅であることによって、長手方向でリードが位置ずれすることは防止される。こうした事情のもとで一次コイルは事実上それ自身で箔の切断隙間内で固定することができる。

特別好ましい１実施形態において板片はその面の一部がリードの周りで折り返されている。大抵の場合、折り返される部分は板片の面全体の４０〜６０％である。以下でしばしば折り返し部品とも称する板片部品の折り返しによって箔厚がほぼ倍になる欠点がその際に発生するにもかかわらず、ここでは諸利点が勝っている。というのも、気密性とガラス応力は、箔エッジの破損防止をこれによって達成するという重大な利点を台無しにするほど強くは損なわれることがないからである。

さらに、別のすべての公知技術とは異なり、箔材料を追加する消費は必要でない。

ここで特に単芯線とすることもできるリードが挿入されると、板片には、例えば機械的パンチによって折って閉じられるときに、なお付加的に電流が印加されるのが好ましい。この印加は、板片が裂けたり損傷することのないことを確実にするのに役立つ。なぜならば、電流処理時に発生する温度上昇がタングステン、特に体心立方タングステン材料の脆性延性遷移温度より高い温度に板片材料を維持するように電流処理が行われるからである。それとともに板片のホットプレスによって一次コイルの破断し易さは最小になる。特に、リードと箔との間に溶接結合が生じるまで電流を高めることもできる。こうして結局、純機械的固定と共に溶接も行われるので、特別に確実な結合が得られる。

原理的にリード系の構成厚は溶接時と同様に僅かなものとなる。このことがきわめて重要であるのは、これによりバルブの石英ガラスのガラス応力が溶接時と同程度に避けられるからである。そのことから漏れの虞が最少になる。さらに、通常でないコイルの幾何学形状も問題なく組付けて接合することができる。さらに、溶接助材としてルテニウムまたは白金等の高価な溶加材は必要でない。溶接時の箔エッジの破損も‐従来公知の箔折畳み法とは異なり‐恐れる必要がない。こうして、別の箇所で妥協を図ることなく確実な結合技術がはじめて利用可能となる。特に、溶加材、リードの曲げ、そしてリードの幾何学形状の変動を考慮するための大きな公差範囲を省くことができる。さらに、箔エッジの破損は確実に防止される。

この新規な構想は、基本的にはリードと箔との間の純機械的結合に適しており、溶接は省くことができる。しかし、結合を溶接によって付加的に改善することは排除されていない。その際、なかんずく抵抗溶接が適している。というのも、大抵はタングステン製のリードに溶接電極は触れる必要がなく、リードと溶接電極との膠着は起き得ないからである。さらに、規定された接触抵抗が板片の切断縁に生じる。これに加えて、僅かに予備酸化され幾何学的に規定された切断縁に規定された電流密度が生じる。有利なことに、大きな冷却横断面を有する低温の溶接電極によってリードの冷却を省くことさえできる。

板片の一部がリードの周りで折り返されることは排除されていない。その際、機械的折畳みにもかかわらず箔エッジが破損しないという利点は維持される。

この構想は内部リードと箔と結合に特に適している。というのもリードの直径が普通は比較的小さく、リードは板片によって締付けられるのに十分に柔軟であるからである。しかし当然にこの構想は単独でも、または外部リードの直径を十分薄く選択できるとき外部リードと箔の結合に対して補足時に、応用することもできる。

箔材料自体は、電球構成時に通常使用される例えばモリブデンまたは添加モリブデンまたは被覆モリブデンであり、またはタンタル等でもある。箔の厚さや形状も通常どおり選択することができる。箔は代表的には数十μｍの槍形状である。

このような箔はそれ自体、代表的には、好ましくは後の電球軸線と平行な１つの長辺と好ましくは後の電球軸線を横切る１つの短い横辺とを有して実質長方形に切断されている。この規則から外れることも当然可能であり、それらも本発明の基本的構想に抵触しない。

本発明によれば、この箔に少なくとも１つの板片が形成されている。これは切込みによって、または高エネルギー放射、特にレーザを利用しても、達成することができる。箔１枚当りの代表的切断時間は１秒以下である。切断隙間は代表的幅が５〜２５０μｍである。板片の基本形状は大抵の場合長方形であるが、しかし例えば三角形または円形等の任意の別の形状を有することもできる。重要なことは、板片が１つの底辺を有し、この底辺で板片が箔の残基部と結合されていることである。板片用切断線は円形または方形とすることができる。三角形の場合、鋭角で合流する２つの切断線が生じる。四角形、好ましくは長方形としての実施の場合、それぞれ２つが交差する３つの切断線が生じる。

板片の寸法設計は概ね、横辺と平行な切断線、または横辺に対して傾斜した切断線、または傾斜配置の場合それらの投影が横辺の長さの最大で約８０％となるようにすべきであろう。最低長さは横辺の長さの少なくとも１０％とすべきであろう。板片は単純に切断線によって切れ目を入れておくことができる。あるいは板片は特にリードの直径が大きい場合にはより小さな面とすることもでき、板片を再び折り返したとき切欠き部が残る。すなわち、切れ目を入れられた板片の小さな部分が更に切り取られ、リードを一層容易に嵌め込むことができる。これは小さな、むしろ孔状の切欠き部、または完全なる条片とすることができる。この措置がさらに付加的に封止を改善する。なぜならば、切欠き部の寸法を適切に選択するとガラスは切欠き部に挿通できるからである。

場合によっては１つの箔に複数のこのような板片または付加的板片部品を設けておくことができる。これにより、複数のリードを同時に機械的に保持することができ、あるいは１本のリードの保持をこの他の板片または板片部品によって改善することができる。

切断縁に沿った板片の切断は例えば機械的切込みによって、またはプラズマまたはレーザ放射等の高エネルギー手段によって行われる。具体的切断方法は重要でない。

このリード系はメタルハライドランプまたはハロゲンランプ用に十分適しているが、しかし別の目的にも適している。

以下、幾つかの実施例を基に本発明が詳しく説明される。

新規な箔を備えたハロゲンランプを示す。 板片付きの箔を備えたリード系を示す。 箔の他の実施形態を示す。 箔の他の選択案を示す。 完全に折り返された板片を備えた箔を示す。 溶接過程の原理図である。

ハロゲンランプ１の１実施例を図１が示す。このハロゲンランプは石英ガラス製のバルブ２を有し、このバルブは圧潰封止部３で封止されている。バルブの内部に取付けられている発光体４は２つの内部リード５を介して圧潰封止部３内の各１つの箔６と結合されている。これらのリードは、代表的にはタングステン製またはモリブデン製等であり、電球のワット数に応じて１５〜２００μｍの直径を有する。バルブは通常のハロゲン含有充填物を含む。充填物の種類はここでは重要でない。１つの発光体の代わりにバルブは２つの電極を含むこともできる。

この箔はモリブデン製であり、バルブの内側に向いた半分の領域に、長方形に切り込まれた板片１０を有する。この板片は内部リードを圧潰封止部内で締付けて保持する。

この板片は横方向に延びる２つの切断縁１１と電球軸線と平行に延びる１つの短い切断縁１２とを有する。板片はさらに曲げ縁と理解すべき底辺１３を有し、この底辺で板片１０は箔の残基部１４と結合されている。

図２には、２つの板片を備えた箔６が示されている。バルブの内側に向いた上側板片はこの場合三角形であり、外部リードに向き合う下側板片９はこの場合丸く縁取りされ、さらに切り欠かれ、この切欠き部は符号１９とされている。

図３が示す箔では付加的板片部品３１が内方に向かって板片１０を支えている。この板片部品は箔の横辺３２に設けられており、後の電球軸線を横切って延びる１つの切断縁３３と後の電球軸線の長手方向に延びる比較的短い１つの切断縁３４とだけから成る。

この板片の寸法は例示的に、横方向に延びる切断縁が箔の横辺３２の長さに相応する箔横寸法の４０〜５０％となるように選択されている。長手方向に延びる切断縁はその寸法設計の点でまったく問題でなく、ここでは例えば、箔の長辺３５の長さに相応する長手寸法の５〜１０％が選択されている。

図４は、それ自体知られた金属ハロゲン化物充填物を有する高圧放電ランプ２０の１実施例を示す。この新規な箔２１は溶融封止に基づく封止用に使用され、石英ガラス製の放電管２０は箔２１を含む２つの円筒形ネック２２を備えている。内部リードはここでは軸部２５であり、電極２６で終端する。

板片は、好ましくは、底辺と平行な１つの短い切断縁と底辺を横切る２つの切断縁とを有する実質長方形となるように形成されている。

これらの板片は、箔の中心に取付ける代わりに、図示した付加的板片部品と同様に箔の縁に直接取付けておくこともできる。

箔内での板片の向きと箔形状は重要でない。例えば、それ自体長方形の板片を長方形の箔に斜めに設けておくこともできる。

板片の製造は、最も簡単には、例えば０．５ｍｍ以下の極端に小さな集束ビーム直径を有するＮＤ：ＹＡＧレーザまたはＣＯ２レーザ等の高エネルギー放射によって行われる。好ましくは、このレーザはパルス動作で運転され、レーザビームはマイクロミラーによって案内される。

図５は箔３０とリード３１とから成るリード系の他の実施例を示す。箔内の元々長方形の板片３２はまずその切断縁の全幅にわたって折り出され、こうして、ここで一次コイルとして形成されたリード３１は残基部３３と板片３２との間に挿入することができる。リード３１の固定改善に役立つ２つの三角形切欠き部３４が相対向して板片３２の両方の幅広辺に配置されている。切欠き部３４の先端３５はそれぞれ板片３２から離れる方を向いている。引き続きこの板片は挿入されたリード上に折り戻され、次に板片の外側自由半分３６は更に１８０°折り曲げられ、板片の両方の半分が一緒にリードに完全に被さることになる。こうしてリードの特に確実な保持が達成される。

図６が示す製造方法では熱処理、例えばホットプレスもしくは抵抗溶接で付加的に付着させることによって板片によるリードの純機械的保持が改善されている。モリブデン箔４０が２つの「溶接電極」４１、４５の間に置かれる。箔内の板片４２がリード４３を締付ける。その際、下側電極４１が箔の残基部４４に当接し、上側電極４５は板片４２に当接するだけである。つまり「溶接電極」４１、４５はタングステン製のリード４３に両方とも触れない。それゆえにここでは膠着が可能でない。それに加えて、規定された接触抵抗が板片４２の切断縁に生じる。さらに、規定された電流密度が僅かに予備酸化された切断縁に生じる。他の利点として、こうしてリード４３は低温の「溶接電極」によって、通常の単純な溶接技術におけるように、不都合に冷却されることがない。こうして、溶接プロセスに至るまでの付着改善のための著しく大きなパラメータ選択肢を見出すことができ、モリブデンの溶融は確実に達成され、同時にタングステンの溶融は適切に防止される。

１ 電球
２ バルブ
３ 圧潰封止部
４ 発光体
５ リード
６ 箔
８、９、１０ 板片
１１、１２ 切断縁
１３ 底辺
１４ 残基部

Claims (13)

1. 略長方形形状の電球構成用箔であって、
   前記箔が折り上げ可能な１つの板片を有し、前記板片が前記箔の基部から切り起こされており、前記板片が少なくとも１つの切断縁と底辺とを有し、前記底辺に沿って前記板片は折り上げることができる箔。
2. 前記板片が、前記底辺と平行な１つの短い切断縁と前記底辺を横切る２つの切断縁とを有して略長方形に形成されている請求項１記載の箔。
3. 前記板片が、１つの底辺と、互いに鋭角で合流する２つの切断線とを有して略三角形に形成されている請求項１記載の箔。
4. 前記板片が、１つの底辺と、前記底辺の両方の隅を互いに結合する１つの切断縁とを有して丸く縁取りされている請求項１記載の箔。
5. 前記箔が、前記切断縁のすぐ近傍に切欠き部を有する請求項１記載の箔。
6. 少なくとも１つの切断縁を有する他の１つの板片または少なくとも１つの板片部品が、前記箔に設けられている請求項１記載の箔。
7. 箔とこれに結合された少なくとも１つのリードとから成る電球用リード系であって、
   前記箔の残基部から離れる方に板片を折り上げ、前記箔の前記残基部の方に一つまたは複数の前記板片を折り戻すことによって前記リードが前記板片と前記残基部との間で締付けて保持されていることによって、請求項１から６のいずれか１つに記載の板片付き箔が前記リードと機械的に結合されているリード系。
8. 前記板片の一部が、更に前記板片の自由端で前記リードの周りに折り曲げられている請求項７記載のリード系。
9. 更に、熱処理による溶着によって、純機械的保持が改善されている請求項７記載のリード系。
10. 充填物を含む１つのガラス製バルブと少なくとも１つの封止部と前記バルブ内に取付けられる１つの発光体とを有する電球であって、
    前記発光体が内部リードを介して前記封止部内の箔と結合されており、前記箔が外部リードと結合されているものにおいて、前記箔が請求項１から７のいずれか１つに記載の１つの板片を有し、前記リードの少なくとも１つが前記板片内で少なくとも締付けて保持されている電球。
11. 前記リードが、溶着によって付加的に改善されている請求項１０記載の電球。
12. リードを箔で保持するための方法であって、
    前記箔が１つの折り上げ可能な板片を有し、前記板片がまず前記箔の残基部から折り出され、引き続き前記リードが前記残基部と前記板片との間に挿入され、引き続き前記板片が曲げ戻される方法。
13. 電球を製造するための方法であって、
    まず板片と請求項１２記載の箔の残基部との間でリードを締付けることによってリード系が形成され、場合によってはこの工程の前または後に前記リード系に発光体が固定され、引き続き次に前記リード系が開口状態のガラス製バルブに挿入され、次に前記リード系が前記箔の領域で圧潰封止される方法。

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