JP2017183043A

JP2017183043A - 放電ランプ

Info

Publication number: JP2017183043A
Application number: JP2016067728A
Authority: JP
Inventors: 智行峯山; Tomoyuki Mineyama; 山田　淳; Atsushi Yamada; 淳山田
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2017-10-05

Abstract

【課題】絶縁不良を抑制できる放電ランプを提供する。【解決手段】実施形態によれば、放電ランプは、両端に一対の電極が対向して封止された封止部を有し、内部が気密に封止された気密容器と、気密容器の内部に封入された水銀、メタルハライドおよび希ガスと、一対の電極の気密容器と対向する側に設けられた金属棒と、封止部の一部および金属棒の一部を覆い、封止部を覆って設けられた第１の凹部と、金属棒の一部を覆って設けられた第２の凹部とを有し、第１の凹部の内径Ｒ１が第２の凹部の内径Ｒ２よりも大きく、封止部の外径ＲＳが第２の凹部の内径Ｒ２よりも大きい口金と、を有し、紫外線を放出する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、放電ランプに関する。

例えば、液晶パネル製造分野や印刷分野において、被照射物に紫外線を照射して露光、硬化、乾燥などの用途に用いられる光源としての放電ランプが開示されている。

特開２００９−２５９７９０号公報

放電ランプは、一対の電極と接続されて、放電ランプの内部と電気的に接続した金属棒と、金属棒と接続されて放電ランプの外部より電力が供給されるリード線を有する。

金属棒とリード線の接続部の外周には絶縁を目的として口金が設けられるが、製造方法によってはランプ軸方向の寸法公差が生じる。寸法公差が生じることで、口金外端から口金内のリード線までの距離が絶縁を確保するために十分な距離が確保できない場合がある。

本発明の実施形態は、絶縁不良を抑制する放電ランプを提供する。

本発明の実施形態によれば、放電ランプは、両端に一対の電極が対向して封止された封止部を有し、内部が気密に封止された気密容器と、気密容器の内部に封入される水銀、メタルハライドおよび希ガスと、一対の電極の気密容器と対向する側に設けられた金属線と、封止部の一部および金属線の一部を覆い、封止部を覆って設けられた第１の凹部と、金属線の一部を覆って設けられた第２の凹部とを有し、第１の凹部の内径Ｒ１が第２の凹部の内径Ｒ２よりも大きく、前記封止部の外径ＲＳが第２の凹部の内径Ｒ２よりも大きい口金と、を有し、紫外線を放出する。

本発明の実施形態によれば、絶縁不良を抑制する放電ランプを提供することができる。

図１は、第１の実施形態に係る放電ランプ１を例示する模式図である。図２は、第１の実施形態に係る放電ランプ１の封止部１６および口金３０を拡大した模式図である。

以下で説明する実施形態に係る放電ランプは、両端に一対の電極が対向して封止された封止部を有し、内部が気密に封止された気密容器と、気密容器の内部に封入された水銀、メタルハライドおよび希ガスと、一対の電極の気密容器と対向する側に設けられた金属棒と、封止部の一部および金属棒の一部を覆い、封止部を覆って設けられた第１の凹部と、金属棒の一部を覆って設けられた第２の凹部とを有し、第１の凹部の内径Ｒ１が第２の凹部の内径Ｒ２よりも大きく、封止部の外径ＲＳが第２の凹部の内径Ｒ２よりも大きい口金と、を有し、紫外線を放出する。

本実施形態によれば、絶縁不良を抑制することができる。

また、以下で説明する実施形態に係る放電ランプで、第２の凹部において封止部が延びる方向に平行な寸法Ｌは８ｍｍ以上である。

本実施形態によれば、より確実に絶縁不良を抑制することができる。

また、以下で説明する実施形態に係る放電ランプで、第１の凹部の内径Ｒ１は１０〜１３ｍｍである。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）

図１は、第１の実施形態に係る放電ランプ１について、図１を用いて説明する。図１は、放電ランプ１を例示している。

図１に示したように、本実施形態に係る放電ランプ１は、気密容器１０と、一対の電極２０，２０とを有する。

本実施形態では、放電ランプ１として、メタルハライドランプを用いた実施形態を例示している。

気密容器１０は、直管状に形成され、内部に放電空間１２を有する。また、気密容器１０の両端には封止部１６，１６が形成されることで、放電空間１２を気密に保つ。気密容器１０は、紫外線を透過する材料で構成されており、例えば石英ガラスで構成される。気密容器は、外径が２３〜２８ｍｍ、全長が３５０〜２１００ｍｍである。

放電空間１２は、一対の放電電極２０，２０より電力が印加されることで、放電空間１２に封入された水銀、メタルハライド１４や希ガス（図示しない）が発光する。放電空間１２は、例えば内径が２０〜２５ｍｍ、発光長（放電電極２０−２０間の距離）が２５０〜２０００ｍｍで構成される。

水銀１４は、放電空間１２に封入され、放電ランプ１の外部より電力が印加されることで、例えば２５４ｎｍ、３６５ｎｍの紫外線を放出する。また、水銀１４は、放電ランプ１の外部より電力が印加されることで、放電の維持に寄与する。水銀１４は、放電ランプ１に電力が供給されていないときは気密容器１０内に大部分が液体として、一部が気体として存在する。水銀の封入量は、例えば０．３〜２．０（ｍｇ／ｃｍ^３）である。

メタルハライド１４は、放電空間１２に封入され、放電ランプ１の外部より電力が印加されることで、水銀とは異なる、例えば３７５ｎｍ、４１８ｎｍの紫外線を放出する。メタルハライド１４は、放電ランプ１に電力が供給されていないときは気密容器１０内に大部分が固体として存在する。メタルハライド１４は、例えば、鉄、ガリウムなどを含む。メタルハライドの封入量は、例えば０．０３〜０．１５（ｍｇ／ｃｍ^３）である。

希ガスは、放電ランプ１の始動時に放電を促進させ、放電開始後に放電維持に寄与する。希ガスの封入圧力は、２５℃の条件で、例えば、１〜７（ｋＰａ）である。また、希ガスは、キセノン、アルゴン、ネオンのいずれか一種、または二種以上の混合ガスでよい。

封止部１６，１６は、放電空間１２の両端に形成される。封止部１６，１６は、気密容器１０と同じ石英ガラスで構成される。封止部１６，１６は、放電電極２０，２０を所望の位置に設けた後に、減圧下で図示しないガスバーナーなどの溶融手段により溶融して封止する、いわゆるシュリンクシールにより形成される。なお、封止部１６，１６には、気密容器１０と異なる石英ガラスなどで構成されても良い。また、封止部１６，１６は、図示しないピンチャーなどの成形手段による、いわゆるピンチシールにより形成されてもよい。封止部１６，１６の長さは、例えば、２０〜２５ｍｍ、外径ＲＳは、例えば、１６〜３０ｍｍである。

一対の放電電極２０，２０は、放電ランプ１の外部より印加された電力を放電空間１２に導入し、放電空間１２にてアーク放電を生起する。一対の放電電極２０，２０は、一部が封止部１６，１６に埋設して設けられ、放電空間１２の両端部に対向して設けられる。一対の放電電極２０，２０は、軸材２２，２２、コイル２４，２４、箔２６，２６、金属棒２８，２８を有する。

軸材２２，２２は、放電空間１２に電力を印加する。軸材２２，２２は、一端が放電空間１２に突出して構成されていて、他端が封止部１６，１６に埋設される。また、軸材２２，２２の放電空間１２側に突出した一端にはコイル２４，２４が設けられる。また、軸材２２，２２は、他端で箔２６，２６と溶接により接続される。軸材２２，２２は、例えばタングステンにより構成される。

コイル２４，２４は、軸材２２，２２の一端側に設けられ、放電中の軸材２２，２２の先端から温度を放射することで、軸材２２，２２の温度上昇を抑制する。コイル２４，２４は、一端が軸材２２，２２の一端側、すなわち、放電空間１２側に設けられ、他端が軸材２２，２２の他端側に設けられる。コイル２４，２４は、例えばタングステンにより構成される。

箔２６，２６は、封止部１６，１６に埋設され、封止されることにより、気密容器１０を気密に保つ。箔２６，２６は、一端が軸材２２，２２の他端と溶接され、他端が金属棒２８，２８の一端と溶接され、封止部１６，１６に埋設して設けられる。箔２６，２６は、例えばモリブデンにより構成される。

金属棒２８，２８は、一部が封止部１６，１６に埋設され、気密容器１０の内部とリード線４０，４０とを電気的に接続する。金属棒２８，２８は、一端が箔２６，２６と溶接され、他端がリード線４０，４０と接続される。金属棒２８，２８は、例えば、モリブデンにより構成される。

口金３０，３０は気密容器１０の封止部１６，１６、金属棒２８，２８およびリード線４０，４０の外周に設けられ、金属棒２８，２８および口金４０，４０の接続箇所が露出することを防ぐ。口金３０，３０は、例えば、セラミックスで構成される。また、口金３０，３０内には、気密容器１０との嵌合をより強固とするため、例えばセメントで封止部１６，１６の一部と固着されてもよい。

リード線４０，４０は、気密容器１０の内部に、図示しない電源回路と電気的に接続する。リード線４０，４０は、一端が金属棒２８，２８の他端と接続され、他端が電源回路などと接続される。リード線４０，４０は、例えば軟銅線により構成される。なお、リード線４０，４０の他端には、電源回路との接続を容易にするため、図示しない端子が設けられてもよい。

このようにして設けられた放電ランプ１は、例えば、放電ランプ１に電力が供給されて点灯しているとき、図示しない送風機等により送られた冷却風により冷却される、いわゆる空冷方式である。なお、放電ランプ１は、放電ランプ１を包囲するように設けられた図示しない水冷ジャケットで覆われて、水冷ジャケット内部を流れる液体、具体的には水により冷却される、いわゆる水冷方式を採用してもよい。

ここで、口金３０について、図２を用いて更に詳しく説明する。図２は、封止部１６、電極２０、金属棒２８、口金３０、リード線４０を拡大した模式図である。

口金３０の内部には、封止部１６の一部と金属棒２８の一部を覆い、封止部１６を覆って設けられた第１の凹部３２と、リード線４０の一部を覆って設けられた第２の凹部３４を有する。第１の凹部３２の内径Ｒ１は、第２の凹部３４の内径Ｒ２よりも大きい。また、封止部１６の外径ＲＳは、第２の凹部３４の内径Ｒ２よりも大きい。更に、第２の凹部３４において封止部１６が延びる方向に平行な寸法Ｌは８ｍｍ以上であることが望ましい。このような構成とすることで、封止部１６を口金３０に挿入したときに、封止部１６が第１の凹部３２内に収納されても第２の凹部３４までは到達しない。このため、放電ランプ１の外部から電力が印加されたとき、封止部１６と口金３０との間、厳密には金属棒２８とリード線４０との間で絶縁破壊が生じて放電が起こりにくくなり、結果放電ランプ１と口金３０との間で絶縁不良を抑制することができる。特に、第２の凹部３４において、封止部１６が延びる方向に平行な寸法Ｌが８ｍｍ以上であると、金属棒２８と口金３０との間の距離が延びるため、金属棒２８とリード線４０との間で絶縁破壊が生じて放電が起こりにくくなり、結果放電ランプ１と口金３０との間で絶縁不良を抑制することができる。

また、第１の凹部３２の内径Ｒ１は８〜１１ｍｍであることが望ましい。第１の凹部３２の内径Ｒ１は１０〜１３ｍｍであることで、口金を保持する無機接着剤を十分に充填することができる。

なお、封止部１６，１６がピンチシールで設けられたときは、封止部１６，１６が伸びる方向に垂直な断面で見たときに、最長辺が第２の凹部３４の内径Ｒ２よりも大きければよい。この場合、最長辺をＲＳとすれば、封止部１６の外径ＲＳよりも第２の凹部３４の内径Ｒ２よりも大きいことと同義となる。このような構成とすることで、シュリンクシールの場合と同様に、放電ランプ１の外部から電力が印加されたとき、封止部１６と口金３０との間、厳密には金属棒２８とリード線４０との間で絶縁破壊が生じて放電が起こりにくくなり、結果放電ランプ１と口金３０との間で絶縁不良を抑制することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…放電ランプ、
１０…気密容器、
１２…放電空間、
１４…封止部、
１６…第１の封入物、
１８…第２の封入物、
２０…電極、
２２…軸材、
２４…コイル、
２６…箔、
２８…金属棒、
３０…口金、
４０…リード線。

Claims

両端に一対の電極が対向して封止された封止部を有し、内部が気密に封止された気密容器と；
前記気密容器の内部に封入された水銀、メタルハライドおよび希ガスと；
前記一対の電極の前記気密容器と対向する側に設けられた金属棒と；
前記封止部の一部および前記金属棒の一部を覆い、前記封止部を覆って設けられた第１の凹部と、前記金属棒の一部を覆って設けられた第２の凹部とを有し、前記第１の凹部の内径Ｒ１が前記第２の凹部の内径Ｒ２よりも大きく、前記封止部の外径ＲＳが前記第２の凹部の内径Ｒ２よりも大きい口金と；
を有し、紫外線を放出する放電ランプ。
前記第２の凹部において前記封止部が延びる方向に平行な寸法Ｌは８ｍｍ以上である請求項１記載の放電ランプ。
前記第１の凹部の内径Ｒ１は１０〜１３ｍｍである請求項１または２に記載の放電ランプ。