JP2621891B2

JP2621891B2 - 高圧放電灯

Info

Publication number: JP2621891B2
Application number: JP62307607A
Authority: JP
Inventors: 泰博岩藤; 正和渋谷
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1987-12-07
Filing date: 1987-12-07
Publication date: 1997-06-18
Anticipated expiration: 2012-06-18
Also published as: JPH01151149A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、封着用金属箔を用いた高圧放電灯に関す
る。

（従来の技術）一般に、高圧放電灯たとえばショートアークランプの
一種である超高圧水銀ランプは、第３図に示すように所
定量の希ガスおよび水銀を封入した石英ガラス製の気密
容器（31）の両側に形成した封止部（33）、（33）を有
している。

これら封止部（33）、（33）には、封着用金属箔（3
8）、（38）が気密に封着されている。そして、先端に
それぞれ陽極（34b）と陰極（35b）を配設した一対の軸
棒（34a）、（35a）の基端が封着用金属箔（38）、（3
8）に接続されるとともに、軸棒（34a）、（35a）は、
気密容器（31）の石英材料によって密接して支持されて
いる。これら軸棒（34a）、（35a）を支持する気密容器
（31）の部分（33a）、（33a）を支承部という。

このようなランプは、その使用目的から点光源とする
ため、電極間距離が数mmと短かく、所要ランプ電力を得
るため点灯時の水銀蒸気圧を上げる必要がある。しかし
ながら、気密容器（31）の機械的限界からランプ電圧は
数十Ｖが限界であり、したがって、一般の照明用ランプ
に比較して大電流となっている。

第３図のランプは点灯時高温となり、特に通常タング
ステンからなる電極（34b）、（35b）は、大電流による
自己発熱、アークからの輻射熱さらには電子衝突により
極めて高温となる。当然、封止部（33）、（33）の封着
用金属箔（38）、（38）に接続されている軸棒（34
a）、（35a）も高温となり膨張する。ところが、石英ガ
ラスは電極材料のタングステンよりもその熱膨張率が小
さいので、軸棒（34a）、（35a）に密接している支承部
（33a）、（33a）の石英ガラスには圧縮歪が生じる。一
方、消灯時、支承部（33a）、（33a）の石英ガラスには
逆に引張応力が働く。したがって、特に点滅使用頻度が
高くまた周期的に大きなパルス電流を重畳して点灯させ
るような使用状態で使用される場合、軸棒（34a）、（3
5a）の温度化に伴う膨張、収縮の繰り返しにより、これ
に密着する石英ガラスに機械疲労を生じ、点灯中の気密
容器の高い内圧によって支承部（33a）、（33a）が破損
することがあった。

このような破損対策として支承部と軸棒の周囲との間
に空隙を設けることが考えられる。空隙を設けようとし
た場合、石英をバーナー等により加熱溶融させて溶融石
英の表面張力及びバーナーによる圧力等により封止部近
傍の焼き絞りを行なうが、所定の空隙を形成することは
実際上困難である。また、仮に形成できたとしても電極
自身を中心軸上に保持することが困難となったり、ガタ
つきを生じ封着用金属箔の切れ等の問題が発生する。従
って、支承部は、軸棒を固持する構造でなければならな
い。

このように支承部と軸棒との間に所定の空隙を得るこ
とを課題とした技術として、実公昭42−23016号公報
（文献１）に記載の技術がある。このものは、電極の軸
棒の端部に外面を粗面加工した金属薄板を一層となるよ
うに巻き付け、この薄板の外周に石英ガラス容器の封止
部ガラス内壁を密接させることで、薄板の外周に空隙を
形成しようとするものである。この手段によれば、薄板
はその粗面が石英ガラスに微小面積の散点状に接触して
いるにすぎないので、軸棒の熱膨張が石英ガラスに及ぼ
す応力を極めて小さくし、石英ガラスの接触過度に基づ
くクラック発生が防止できると記載されている。

さらに、特開昭62−143358号公報（文献２）には、支
承部における軸棒の周囲を凹凸状に形成した金属箔を一
層形成し、この金属箔を介して支承部の石英ガラスに弾
接させる手段が示されている。

（発明が解決しようとする課題）文献１のものは、外表面を粗面加工しない金属薄板を
使用した場合には、薄板のほぼ前面が石英ガラスおよび
電極棒と完全に密着してしまい、薄板の熱膨張差吸収作
用が殆んど失われて石英ガラスにクラックが発生しやす
くなるため、金属薄板の外面を粗面化することが必須と
なる。

さらに、このものは、金属薄板の外面を粗面化する手
間がかかること、および金属薄板を散点状で石英ガラス
と接触させるためには粗面を相応の深さのある状態に形
成することが必須となり、このためには金属薄板の厚さ
もそれ相当に厚くしなければならない。したがって、そ
の分金属薄板の応力吸収作用が低下する問題が生じる。

また、文献２のものは、凹凸状の金属箔の石英ガラス
と接触する部分、すなわち凸部（山部）の高さや間隔が
一定でないと、これに支持される電極が所定の位置から
偏よる結果となるが、上記凸部の高さや間隔を一定に形
成することは金属箔が肉薄のため手間を要したり、さら
には封着行程時に凸部（山部）が石英ガラスに押され
て、凹み、所期の緩衝作業が得られにくくなることもあ
り、改良が望まれていた。

なお、実公昭43−18385号公報（文献３）には、キセ
ノンランプのステム形シール構造の開示がある。文献３
のものは、導入線と石英との熱膨張率の違いによる応力
の発生を回避するために、タングステン製の導入線をコ
ップ形のモリブデン製シンブルの底部に通して融着し、
シンブルの開口端部を石英外管に溶融接合するシール構
造である。したがって、軸棒を支持しながら、所定の空
隙を得る必要が生じる支承部の構造とは全く別異の技術
である。また、文献３のものは、明細書と図面とが一致
していないので、構造は明瞭ではないが、シンゥル内の
排気およびガスの封入を迅速に行うために、隔離箔を巻
き付けた軸棒が挿通された毛管にあらかじめ四角の孔を
あけるとの記載がある。隔離箔は何層巻き付ける等の記
載はないが、隔離箔によって空隙を形成するのではな
く、空隙が形成されるような孔をあらかじめにあける必
要があるので構造が複雑となる。

したがって、従来の技術によれば、軸棒の支承部に空
隙を形成することは可能であるが、所定の空隙を得るた
めには、金属薄板は粗面、凹凸状など複雑な構造とする
ことが必須となるとともに、製作工程も複雑となる問題
がある。

本発明の解決しようとする課題は、簡単な構造かつ簡
単な製作工程で、軸棒と支承部との間に所定の空隙を得
ることができ、支承部を構成する石英ガラスに生じる被
損を極力防止するとともに、支承部によって電極を支持
することができる長寿命の高圧放電灯を提供することで
ある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の高圧放電灯は、端部に支承部およびこの支承
部の外方に連続する封止部を有する石英ガラス製の気密
容器と、電極およびこの電極を支持し、気密容器の支承
部を経由して封止部に延在する軸棒を含み、気密容器に
内蔵される電極構体と、軸棒の基端部が一端に接続さ
れ、封止部との協働によって気密容器内に内蔵された電
極構体を気密に封入する封着用金属箔と、封着用金属箔
の他端に接続された外部導体と、支承部に対向した位置
において軸棒の周囲に渦巻き状に巻回されることによっ
て軸棒と支持部との間に空隙を形成した金属薄板と、気
密容器内に封入された放電媒体と、を具備していること
を特徴とする。

高圧放電灯は、たとえば超高圧水銀ランプ、キセノン
ランプ、水銀−キセノンランプをいう。

支承部とは、電極の軸棒を支える気密容器の機能部分
をいう。

電極構体は、電極の一部が軸棒となるものの他、電極
を軸棒に接続した構造でもよく、電極および軸棒はタン
グステンからなるものでもよい。

金属薄板は、たとえばモリブデンからなる高融点金属
をいう。

（作用）本発明によれば、支承部と軸棒との間に形成される空
隙は、軸棒に金属薄板を渦巻き状に巻回することで形成
される。すなわち、軸棒に金属薄板を渦巻き状に巻回し
ておき、たとえば支承部から封止部までをバーナー等に
より加熱溶融させて溶融石英の表面張力およびバーナー
による圧力等により焼き絞りを行った場合、支承部に接
する金属薄板の最外周部分は、支承部の石英が溶融する
ことで密着する。金属薄板の最外周部分が、支承部に密
着すると、支承部によって金属薄板の最外周部分の輪郭
が保持される。そして、さらに焼き絞りを行おうとして
も金属薄板の最外周部分の輪郭が縮小することはほとん
どなく、金属薄板と軸棒間に空隙が形成される。

したがって、たとえば金属薄板を緩く巻回するだけで
所定の空隙を得ることができる。

支承部と軸棒との間に空隙が介在することで、軸棒の
熱膨張による石英ガラスに及ぼす応力を減少させること
ができる。

しかも、金属薄板は、その外表面側が石英ガラスに密
着するが、密着部分は板状であるために支承部の石英材
料に及ぼす応力は軸棒が直接接触した場合よりもはるか
に小さくなる。

さらに、金属薄板の内表面側は軸棒の周面との間で空
隙を有しているから、薄板の熱膨張差吸収作用が大きく
損なわれることはない。

さらにまた、高圧放電灯の点灯中は、空隙は軸棒の熱
膨張によって小さくなる。

（実施例）以下、図面に示した一実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。第１図は本発明に係る1KWの直流点灯超高
圧水銀ランプの縦断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ′線
における横断面図を示す。（１）は内部に所定量の希ガ
スと水銀を封入した石英ガラス製の気密容器で、放電空
間（２）を囲む楕円球形状の本体とこの本体の両側に設
けられた封止部（３）、（３）とを含む。（4b）はたと
えばタングステンからなる大形の陽極、（5b）はそれよ
り小形の同じくタングステンからなる陰極で、それぞれ
軸棒（4a）、（5a）の先端に設けられ電極構体（４）、
（５）をなしている。

（3a）、（3a）は、支承部であり、軸棒（4a）、（5
a）の中間部を支持するものである。支承部（3a）、（3
a）では、軸棒（4a）、（5a）の周面に空隙（６）を有
するように高融点金属たとえばモリブデンからなる金属
薄板（７）、（７）が渦巻き状に緩く巻回されている。

このように巻回することで、支承部（3a）、（3a）と
軸棒（4a）、（5a）との間に簡単に空隙が形成される。

（８）、（８）は、封着用金属箔であり、各封止部
（３）、（３）の石英ガラスに封着されている。また、
各軸棒（4a）、（5a）は封着用金属箔（８）、（８）を
介してそれぞれ外部導入体（９）、（９）に電気的に接
続されている。

このような構成のランプは、たとえ点滅使用頻度が高
く、またパルス点灯方式で使用されても、石英ガラス製
気密容器の封止部ガラスに破損を生じるようなことはな
かった。

［発明の効果］本発明によれば、軸棒は、支承部の石英ガラスに接触
せず、両者の間は金属薄板および空隙が介在しているの
で、電極の熱膨張の石英ガラスに及ぼす応力を極めて減
少させることができる。また、金属薄板はその外表面側
が石英ガラスに密着するが、密着する部分が板状である
ため石英ガラスに及ぼす応力は電極が直接接触した場合
よりもはるかに小さい。したがって、支承部の石英ガラ
スにクラックが生じて放電灯が破損することが抑えられ
る。

さらに、空隙は、金属薄板を軸棒に渦巻き状に巻回す
ることで得る構成であるために、簡単な構成たとえば緩
く金属薄板を巻回する簡単な工程で空隙を得ることがで
き、構造および製作工程を簡単にすることができる。

さらにまた、高圧放電灯の点灯中は、上記空隙は電極
の熱膨張によって小さくなるために、電極は封止部によ
って十分な支持が得られ、長寿命の高圧放電灯を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である超高圧水銀ランプの縦
断面図、第２図は同ランプの封止部の横断面図、第３図
は従来ランプの一例の縦断面図を示す。（１）……気密容器（２）……放電空間（３）……封止部（3a）……支承部（４），（５）……電極構体（4a），（5a）……軸棒（4b），（5b）……電極（６）……空隙（７）……金属薄板（８）……封着用金属箔（９）……外部導体

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】端部に支承部およびこの支承部の外方に連
続する封止部を有する石英ガラス製の気密容器と；電極およびこの電極を支持し、気密容器の支承部を経由
して封止部に延在する軸棒を含み、気密容器に内蔵され
る電極構体と；軸棒の基端部が一端に接続され、封止部との協働によっ
て気密容器内に内蔵された電極構体を気密に封入する封
着用金属箔と；封着用金属箔の他端に接続された外部導体と；支承部に対向した位置において軸棒の周囲に渦巻き状に
巻回されることによって軸棒と支持部との間に空隙を形
成した金属薄板と；気密容器内に封入された放電媒体と；を具備していることを特徴とする高圧放電灯。