JP4320760B2 - 放電灯 - Google Patents

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Description

本発明は、例えばメタルハライドランプ,ハロゲン電球,高圧放電灯等の放電灯に関し、特にガラス管球の封止部内に金属箔を封止した構成の放電灯に関するものである。
従来、例えばメタルハライドランプは、図13に示すように構成されている。
即ち、図13において、メタルハライドランプ1は、中空のガラス管球2と、ガラス管球2内に配置された一対の放電電極3,4と、これらの放電電極3,4を外部に延びるリード線5,6に対して接続する金属箔7,8と、から構成されている。
上記ガラス管球2は、例えば石英ガラスから構成されており、図示の場合、ほぼ中空の球状に形成されていると共に、軸方向の両端に封止部2a,2bを備えており、これらの封止部2a,2bが封止される際に、内部に例えば水銀・メタルハライド等が封入されるようになっている。
上記放電電極3,4は、例えばモリブデン等の金属から構成されており、上記ガラス管球2のほぼ中心にて所定間隔で互いに対向するように配置されている。
上記リード線5,6は、同様に例えばモリブデン等の金属から構成されており、上記放電電極3,4に対して給電するためのものであり、上記放電電極3,4と上記金属箔7,8を介して電気的に接続されるようになっている。
上記金属箔7,8は、例えばモリブデン箔等から構成されており、上記ガラス管球2の両端の封止部2a,2b内に封止されている。
具体的には、上記金属箔7,8は、それぞれ放電電極3,4及びリード線5,6が溶接等によって接続された状態で、ガラス管球2の両端の開放した状態の封止部2a,2b内に挿入された後、これらの封止部2a,2bをそれぞれ加熱により軟化させて当該金属箔7,8を挟持するように上記封止部2a,2bを圧潰することにより、金属箔7,8が封止されるようになっている。
これにより、上記放電電極3,4とリード線5,6とを接続する給電部としての金属箔7,8が、ガラス管球2の各封止部2a,2b内にて気密的に封止されることになり、ガラス管球2の内部空間が気密に保持され得るようになっている。
ここで、金属箔7,8が石英ガラスの約10倍の熱膨張率を有しているが、金属箔7,8が非常に薄く形成されていることによって、ガラス管球2内を気密に封止することができるようになっている。
ところで、このような構成のメタルハライドランプ1においては、上記金属箔7,8を構成する例えばモリブデンとガラス管球2を構成する石英ガラスが上述したように大きく異なる熱膨張率を有していることから、金属箔7,8の軸方向において、温度変化による伸縮量が最も大きいと考えられる。このため、金属箔7,8の軸方向に沿って延びる長辺に応力が集中することになる。
従って、金属箔7,8の長辺を起点としてガラス管球2の封止部2a,2bにクラックが発生することがあり、特に金属箔7,8の表面を粗面仕上げした場合に、顕著にクラックが発生することになる。
これに対して、特許文献1においては、図14に示すように、モリブデン箔の長辺を断面にて楔状に形成するようにしたモリブデン箔ガラス封入部9が開示されている。
この構成によれば、モリブデン箔の切断の際に生ずるまくれ等の変形も楔状に形成することによって解消されることになり、モリブデン箔の長辺を起点としてガラス管球の封止部内におけるクラックの発生が抑制され得ることになる。
特開平11−7918号公報
しかしながら、特許文献1によるモリブデン箔ガラス封入部においては、モリブデン箔が粗面仕上げされている場合には、モリブデン箔の長辺を起点としてガラス管球の封止部内におけるクラックの発生を確実に抑制することができず、モリブデン箔の封止直後から例えば1.5mm程度のクラックが発生してしまうことが分かった。
また、メタルハライドランプ1の長期間における点滅の繰返しによって、金属箔7,8の長辺に限らず、周囲全体にてクラックが発生すると共に、既に発生しているクラックが拡大することになる。これは、金属箔7,8の長辺だけでなく、短辺や角部においても、温度変化によって熱膨張率の差による応力集中が生ずるためであると考えられる。そして、このようなクラックが拡大すると、場合によってはクラックが外面にまで達して、ガラス管球内部に封入した水銀・メタルハライド等が外部にリークしてしまうこともある。
このような問題は、メタルハランドランプに限らず、同様に給電部を構成する金属箔をガラス管球の封止部内に封入した構成の、例えばハロゲン電球,高圧放電灯等の放電灯においても生ずる。
本発明は、以上の点から、ガラス管球の封止部内に封入される金属箔の周囲におけるクラックの発生を確実に抑制し得るようにした放電灯を提供することを目的としている。
上記目的は、本発明によれば、ガラス管球と、このガラス管球内に配置された一対の放電電極と、上記ガラス管球の軸方向両端の封止部内にて、上記各放電電極と外部に延びるリード線を接続するように封入された金属箔と、から構成されている放電灯において、上記金属箔のうち少なくとも一方の金属箔が、温度変化による応力を軽減するための応力緩和部を備えていることを特徴とし、上記応力緩和部が、上記金属箔の少なくとも軸方向の端縁の領域に備えられた複数個の直線上の切れ目であることを特徴とする、放電灯により、達成される。
本発明による放電灯は、好ましくは、上記切れ目が、隣接する切れ目と接するように、連続的に配置されている。
本発明による放電灯は、好ましくは、上記切れ目が、隣接する切れ目と所定間隔を有するように、不連続的に配置されている。
本発明による放電灯は、好ましくは、上記応力緩和部が、上記金属箔の軸方向に延びる側縁の領域にも備えられている。
本発明による放電灯は、好ましくは、上記応力緩和部が、上記金属箔の端縁及び側縁の内側に備えられている。
上記構成によれば、少なくとも一方の金属箔が応力緩和部を備えていることにより、温度変化があったとしても、金属箔とガラス管球の熱膨張率の差により発生する応力が、上記応力緩和部によって軽減される。従って、上記金属箔の側縁または端縁を起点としてガラス管球の封止部内にてクラックの発生が抑制され得ることになる。
さらに、放電灯の長期間における点滅の繰返しにおいても、同様に応力緩和部により応力が軽減されていることから、クラックの発生が抑制され得ると共に、クラックが発生したとしても、当該クラックの拡大が抑制され得ることになる。
上記応力緩和部が、上記金属箔の少なくとも軸方向の端縁の領域に備えられた複数個の孔または複数個の切れ目である場合には、金属箔の端縁の領域にて、金属箔とガラス管球の封止部の熱膨張率の差による応力がこれらの孔または切れ目からなる応力緩和部によって軽減されるので、これらの領域におけるクラックの発生が抑制され得ることになる。
上記切れ目が、隣接する切れ目と接するように、連続的に配置されている場合には、切れ目から成る応力緩和部による応力の軽減がより効果的に行なわれ得ることになる。
上記切れ目が、隣接する切れ目と所定間隔を有するように、不連続的に配置されている場合には、金属箔に対する加工が容易に行なわれると共に、上述した応力の軽減が行なわれることになる。
上記応力緩和部が、上記金属箔の軸方向に延びる側縁の領域にも備えられている場合には、金属箔の周囲全体にて、応力緩和部によって上述した応力が軽減されることになり、クラックの発生がより一層抑制され得ることになる。
上記応力緩和部が、上記金属箔の端縁及び側縁の内側に備えられている場合には、応力緩和部としての孔が金属箔の内側に備えられていることにより、これらの孔を通して、ガラス管球の封止部を構成する石英ガラスが、金属箔の両面から互いに溶融一体化することにより、金属箔のガラス管球の封止部に対する密着性が向上することになり、長期間における点滅の繰返しにおいても、クラックの発生が効果的に抑制され得ることになる。
このようにして、本発明によれば、放電電極とリード線とを接続すると共に気密的な給電部を構成する金属箔に関して、例えば孔または切れ目から成る応力緩和部を備えていることにより、温度変化の際に当該金属箔とガラス管球の熱膨張率の差により発生する応力がこの応力緩和部によって軽減される。これにより、この応力に起因する金属箔の周囲の側縁または端縁を起点とするクラックの発生が抑制され得ることになる。
また、特に上記応力緩和部が金属箔の内側に孔として設けられている場合には、この応力緩和部を介して、金属箔の両面に位置するガラス管球の封止部を構成する石英ガラスが互いに溶融一体化することにより、金属箔のガラス管球の封止部に対する密着性が向上する。これにより、放電灯の長期間における点滅の繰返しによって、金属箔の周囲におけるクラックの発生が抑制され得ることになる。
かくして、クラックの発生によるガラス管球内の封止が損なわれたり、ガラス管球内に封入されたガスが外部にリークするようなことがなく、放電灯の信頼性が向上することになる。
以下、この発明の好適な実施形態を図1乃至図12を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
図1は、本発明を適用したメタルハライドランプの第一の実施形態の構成を示している。
図1において、メタルハライドランプ10は、中空のガラス管球11と、ガラス管球11内に配置された一対の放電電極12,13と、これらの放電電極12,13を外部に延びるリード線14,15に対して接続する金属箔16,17と、から構成されている。
上記ガラス管球11は、例えば石英ガラスから構成されており、図示の場合、ほぼ中空の球状に形成されていると共に、軸方向の両端に封止部11a,11bを備えており、これらの封止部11a,11bが封止される際に、内部に例えば水銀・メタルハライド等が封入されるようになっている。
上記放電電極12,13は、例えばモリブデン等の金属から構成されており、上記ガラス管球11のほぼ中心にて所定間隔で互いに対向するように配置されている。
上記リード線14,15は、同様に例えばモリブデン等の金属から構成されており、上記放電電極12,13に対して給電するためのものであり、上記放電電極12,13と上記金属箔16,17を介して電気的に接続されるようになっている。
上記金属箔16,17は、例えばモリブデン箔等から構成されており、上記ガラス管球11の両端の封止部11a,11b内に封止されている。
具体的には、上記金属箔16,17は、それぞれ放電電極12,13及びリード線14,15が溶接等によって接続された状態で、ガラス管球11の両端の開放した状態の封止部11a,11b内に挿入された後、これらの封止部11a,11bをそれぞれ加熱により軟化させて当該金属箔16,17を挟持するように上記封止部11a,11bを圧潰することにより、金属箔16,17が封止されるようになっている。
これにより、上記放電電極12,13とリード線14,15とを接続する給電部としての金属箔16,17が、ガラス管球11の各封止部11a,11b内にて気密的に封止されることになり、ガラス管球11の内部空間が気密に保持され得るようになっている。
そして、金属箔16,17がガラス管球11を構成する石英ガラスの約10倍の熱膨張率を有しているが、金属箔16,17が非常に薄く形成されていることによって、ガラス管球11内を気密に封止することができるようになっている。
以上の構成は、図13に示した従来のメタルハライドランプ1と同様の構成であるが、本発明実施形態によるメタルハライドランプ10においては、上記金属箔16,17が以下のように構成されている点でのみ異なる構成になっている。
即ち、図1に示すように、上記金属箔16,17は、それぞれその軸方向の端縁に応力緩和部としての切れ目16a,17aと、内側に応力緩和部としての孔16b,17bと、を備えている。
ここで、図示の場合、上記切れ目16a,17aは、それぞれ金属箔16,17の端縁にて、ほぼ三角形状に形成されていると共に、互いに隣接して連続的に配置されている。具体的には、上記切れ目16a,17aは、例えば幅約0.1乃至0.2mm程度である。
また、上記孔16b,17bは、それぞれ金属箔16,17の内側にて、適宜に分散配置されている。具体的には、上記孔16b,17bは、孔径が例えば0.1乃至0.2mm程度であって、間隔が例えば0.3乃至0.5mm程度である。
本発明実施形態によるメタルハライドランプ10は、以上のように構成されており、製造の際には、ガラス管球11の例えば中空円筒状に開放した状態の封止部11a,11b内に、前もって放電電極12,13及びリード線14,15を溶接等により接続した状態の金属箔16,17を挿入すると共に、ガラス管球11の内部に水銀・メタルハライド及び希ガス等を充填して、上記封止部11a,11bを、加熱により軟化させて上記金属箔16,17を挟持するように圧潰する。
これにより、ガラス管球11内に水銀・メタルハライド等が封入された状態で、放電電極12,13が取り付けられた金属箔16,17及びリード線14,15から成る給電部が、ガラス管球11の封止部11a,11b内に封止され、メタルハライドランプ10が完成することになる。
このように構成されたメタルハライドランプ10は、リード線14,15を介して駆動電圧を印加することにより、放電電極12,13間に放電が発生し、この放電を受けて、ガラス管球11内に封入された水銀・メタルハライドが発光して、点灯することになる。
ここで、上記金属箔16,17の軸方向端縁に切れ目16a,17aが備えられていることにより、温度変化の際に金属箔16,17とガラス管球11との熱膨張率の差により発生する応力が切れ目16a(17a)によって軽減されることになる。従って、温度変化による応力によって、上記金属箔16,17の端縁を起点とするクラックの発生が抑制され得ることになる。実験では、封止部11a,11bの封止直後でも、クラックの発生は観察されなかった。
また、金属箔16,17の内部に孔16b,17bが備えられていることにより、これらの孔16b,17bを介して、金属箔16,17の両面で対向する封止部11a,11bを構成する石英ガラスが互いに溶融一体化するので、封止部11a,11bにおける金属箔16,17の石英ガラスに対する密着性が向上することになる。従って、長期間における点滅の繰返しによる金属箔16,17の周辺におけるクラックの発生が抑制されることになり、実験ではクラックの発生は観察されなかった。
図2は、本発明によるメタルハライドランプの第二の実施形態における金属箔16,17を示している。 図2において、金属箔16(17)は、その軸方向の端縁に連続的に三角形状の切れ目16a(17a)を備えている。この場合、金属箔16(17)は、その内側に孔を備えていない。
このような構成によれば、金属箔16(17)の軸方向の端縁における応力が切れ目16a(17a)によって軽減されることになり、温度変化による応力によって、上記金属箔16(17)の端縁を起点とするクラックの発生が抑制され得ることになる。
図3は、本発明によるメタルハライドランプの第三の実施形態における金属箔16,17を示している。 図3においては、金属箔16(17)は、その軸方向の端縁に互いに隔置された三角形状の切れ目16a(17a)を備えている。この場合、金属箔16(17)は、その内側に孔を備えていない。
このような構成によれば、同様にして、金属箔16(17)の軸方向の端縁における応力が切れ目16a(17a)によって軽減されることになり、温度変化による応力によって、上記金属箔16(17)の端縁を起点とするクラックの発生が抑制され得ることになる。
図4は、本発明によるメタルハライドランプの第四の実施形態における金属箔16,17を示している。 図4においては、金属箔16(17)は、その軸方向の端縁に連続的に半円形状の切れ目16a(17a)を備えている。この場合、金属箔16(17)は、その内側に孔を備えていない。
このような構成によれば、金属箔16(17)の軸方向の端縁における応力が切れ目16a(17a)によって軽減されることになり、温度変化による応力によって、上記金属箔16(17)の端縁を起点とするクラックの発生が抑制され得ることになる。
図5は、本発明によるメタルハライドランプの第五の実施形態における金属箔16,17を示している。 図5においては、金属箔16(17)は、その軸方向の端縁に互いに隔置された直線状の切れ目16a(17a)を備えている。この場合、金属箔16(17)は、その内側に孔を備えていない。
このような構成によれば、同様にして、金属箔16(17)の軸方向の端縁における応力が切れ目16a(17a)によって軽減されることになり、温度変化による応力によって、上記金属箔16(17)の端縁を起点とするクラックの発生が抑制され得ることになる。
図6は、本発明によるメタルハライドランプの第六の実施形態における金属箔16,17を示している。 図6において、金属箔16(17)は、その軸方向の端縁及び両側縁に連続的に三角形状の切れ目16a(17a)を備えている。この場合、金属箔16(17)は、その内側に孔を備えていない。
このような構成によれば、金属箔16(17)の軸方向の端縁及び両側縁における応力が切れ目16a(17a)によって軽減されることになり、温度変化による応力によって、上記金属箔16(17)の端縁及び両側縁を起点とするクラックの発生が抑制され得ることになる。
図7は、本発明によるメタルハライドランプの第七の実施形態における金属箔16,17を示している。 図7において、金属箔16(17)は、その軸方向の端縁及び両側縁に互いに隔置された三角形状の切れ目16a(17a)を備えている。この場合、金属箔16(17)は、その内側に孔を備えていない。
このような構成によれば、同様にして、金属箔16(17)の軸方向の端縁及び両側縁における応力が切れ目16a(17a)によって軽減されることになり、温度変化による応力によって、上記金属箔16(17)の端縁及び両側縁を起点とするクラックの発生が抑制され得ることになる。
図8は、本発明によるメタルハライドランプの第八の実施形態における金属箔16,17を示している。 図8において、金属箔16(17)は、その軸方向の端縁及び両側縁に連続的に半円形状の切れ目16a(17a)を備えている。この場合、金属箔16(17)は、その内側に孔を備えていない。
このような構成によれば、金属箔16(17)の軸方向の端縁及び両側縁における応力が切れ目16a(17a)によって軽減されることになり、温度変化による応力によって、上記金属箔16(17)の端縁及び両側縁を起点とするクラックの発生が抑制され得ることになる。
図9は、本発明によるメタルハライドランプの第九の実施形態における金属箔16,17を示している。 図9において、金属箔16(17)は、その軸方向の端縁及び両側縁に互いに隔置された直線状の切れ目16a(17a)を備えている。この場合、金属箔16(17)は、その内側に孔を備えていない。
このような構成によれば、金属箔16(17)の軸方向の端縁及び両側縁における応力が切れ目16a(17a)によって軽減されることになり、温度変化による応力によって、上記金属箔16(17)の端縁及び両側縁を起点とするクラックの発生が抑制され得ることになる。
図10は、本発明によるメタルハライドランプの第十の実施形態における金属箔16,17を示している。
図10において、金属箔16(17)は、その軸方向の端縁の領域に沿って、互いに隔置された円形状の孔16c(17c)を備えている。この場合、金属箔16(17)は、その端縁に切れ目を備えていない。 このような構成によれば、金属箔16(17)の軸方向の端縁における応力が孔16c(17c)によって軽減されることになり、温度変化による応力によって、上記金属箔16(17)の端縁を起点とするクラックの発生が抑制され得ることになる。
図11は、本発明によるメタルハライドランプの第十一の実施形態における金属箔16,17を示している。
図11において、金属箔16(17)は、その軸方向の端縁の領域に沿って互いに隔置された円形状の孔16c(17c)を、そして内側に互いに隔置された円形状の孔16b(17b)を備えている。
このような構成によれば、金属箔16(17)の軸方向の端縁における応力が端縁の領域に備えられた孔16c(17c)によって軽減されることになり、温度変化による応力によって、上記金属箔16(17)の端縁を起点とするクラックの発生が抑制され得ることになる。
また、金属箔16,17の内部に備えられた孔16b,17bを介して、金属箔16,17の両面で対向する封止部11a,11bを構成する石英ガラスが互いに溶融一体化するので、封止部11a,11bにおける金属箔16,17の石英ガラスに対する密着性が向上することになる。従って、長期間における点滅の繰返しによる金属箔16,17の周辺におけるクラックの発生が抑制され得ることになる。
図12は、本発明によるメタルハライドランプの第十二の実施形態における金属箔16,17を示している。
図12において、金属箔16(17)は、その内側に、互いに隔置され且つ軸方向に垂直に延びる細長い長方形状の孔16b(17b)を備えている。
このような構成によれば、金属箔16(17)の内部に備えられた孔16b,17bを介して、金属箔16,17の両面で対向する封止部11a,11bを構成する石英ガラスが互いに溶融一体化するので、封止部11a,11bにおける金属箔16,17の石英ガラスに対する密着性が向上することになる。従って、長期間における点滅の繰返しによる金属箔16,17の周辺におけるクラックの発生が抑制され得ることになる。
このようにして、本発明実施形態によるメタルハライドランプ10によれば、金属箔16,17の端縁及び/または内側に、切れ目16a,17aまたは孔16b,16c,17b,17cによる応力緩和部を備えていることにより、温度変化または長期間における点滅の繰返しによって、金属箔16,17を構成する例えばモリブデンとガラス管球11を構成する石英ガラスの熱膨張率の差による応力が、これらの応力緩和部によって軽減されることになる。
従って、上述した応力によって、金属箔16,17の端縁または側縁を起点とするクラックの発生が抑制され得ることになり、メタルハライドランプ10の信頼性が向上することになる。
上述した実施形態においては、本発明を適用したメタルハライドランプ10について説明したが、これに限らず、同様にガラス管球の封止部内に金属箔を封止した構成の例えばハロゲン電球,高圧放電灯等の放電灯に対して本発明を適用し得ることは明らかである。
このようにして、本発明によれば、ガラス管球の封止部内に封入される金属箔の周囲におけるクラックの発生を確実に抑制し得るようにした放電灯が提供され得る。
本発明を適用したメタルハライドランプの第一の実施形態の構成を示す概略平面図である。 本発明を適用したメタルハライドランプの第二の実施形態の要部を示す部分平面図である。 本発明を適用したメタルハライドランプの第三の実施形態の要部を示す部分平面図である。 本発明を適用したメタルハライドランプの第四の実施形態の要部を示す部分平面図である。 本発明を適用したメタルハライドランプの第五の実施形態の要部を示す部分平面図である。 本発明を適用したメタルハライドランプの第六の実施形態の要部を示す部分平面図である。 本発明を適用したメタルハライドランプの第七の実施形態の要部を示す部分平面図である。 本発明を適用したメタルハライドランプの第八の実施形態の要部を示す部分平面図である。 本発明を適用したメタルハライドランプの第九の実施形態の要部を示す部分平面図である。 本発明を適用したメタルハライドランプの第十の実施形態の要部を示す部分平面図である。 本発明を適用したメタルハライドランプの第十一の実施形態の要部を示す部分平面図である。 本発明を適用したメタルハライドランプの第十二の実施形態の要部を示す部分平面図である。 従来のメタルハライドランプの一例の構成を示す概略平面図である。 従来のメタルハライドランプの他の例における要部断面図である。
符号の説明
10 メタルハライドランプ
11 ガラス管球
12,13 放電電極
14,15 リード線
16,17 金属箔
16a,17a 切れ目(応力緩和部)
16b,17b 孔(応力緩和部)
16c,17c 孔(応力緩和部)

Claims (2)

  1. ガラス管球と、このガラス管球内に配置された一対の放電電極と、上記ガラス管球の軸方向両端の封止部内にて、上記各放電電極と外部に延びるリード線を接続するように封入された金属箔と、から構成されている放電灯において、 上記金属箔のうち少なくとも一方の金属箔が、温度変化による応力を軽減するための応力緩和部を備えていることを特徴とし、上記応力緩和部が、上記金属箔の少なくとも軸方向の端縁に沿って備えられた前記軸方向に延びる複数個の直線状の切れ目であることを特徴とする、放電灯。
  2. 上記切れ目が、隣接する切れ目と所定間隔を有するように、不連続的に配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の放電灯。
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