JP4466731B2 - 放電ランプ - Google Patents
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Description
そして、電極の先端部分が溶解した場合には、アークが不安定になるばかりでなく、蒸発した電極を構成する物質が発光管の内壁に付着することにより、高圧水銀ランプから放射される光量が低下する、という問題が生ずる。
また、蓋部141には、陽極14内の密閉空間Cと陽極14外の外部空間につながるガス導入用貫通孔143が形成され、このガス導入用貫通孔143の陽極14外面の先端開口が溶融された溶融封止部Qが形成されている。
予め、基体部140の内部空間に伝熱体Mを入れておき、伝熱体Mが入った基体部140に蓋部141の嵌入部142を嵌入し、この状態で、希ガス雰囲気の処理室内に搬入する。
そして、処理室内で、基体部140と蓋部141からなる物体を陽極側とし、放電電極となる物体側を陰極側として、基体部140と蓋部141からなる物体と放電電極との間で放電を発生させ、基体部140と蓋部141が当接された部分を放電によって溶接する。
この溶接の際に、基体部140と蓋部141の隙間とガス導入用貫通孔143を通して処理室内の希ガスが陽極14の内部に流れ込み、密閉空間Cのガスが置換され、溶接時に発生する溶融部Pから蒸発した不純物が密閉空間Cに滞留することを防止するものである。
そして、環状の溶接部Pが形成された後に、さらに、基体部140と蓋部141からなる物体を陽極側とし、放電電極となる物体側を陰極側として、基体部140と蓋部141からなる物体と放電電極との間で放電を発生させ、ガス導入用貫通孔143の陽極14外面の先端開口を溶融させて、溶融封止部Qを形成することにより、陽極14内に密閉空間Cを形成するものである。
また、基体部140と蓋部141の隙間とガス導入用貫通孔143を通して処理室内の希ガスが陽極14の内部に流れ込み、密閉空間Cとなる空間のガスが置換され、溶接時に発生する溶接部Pから蒸発した酸素などの不純物が密閉空間Cに滞留することを防止するものであるが、ガス置換が良好に行えない場合、伝熱体Mと基体部140の内側や蓋部141の嵌入部142が酸化変質して、伝熱効果が低下し、陽極の先端部が過熱状態となる問題があった。
図1は、本発明に係る放電ランプの構成を示す図、図2は図1に示す陽極の拡大断面図である。
この内部リード棒16は封止部12において保持されると共に、当該封止部12内において気密に設けられた金属箔(図示せず)を介して外部リード棒または外部端子に接続され、これに外部電源が接続される。そして、発光管11内には、水銀、キセノン、アルゴンなどの発光物質や始動用ガスが所定量封入されている。
なお、この例の放電ランプは、陽極13が上、陰極15が下となる状態、すなわち発光管11の管軸が、地面に対して垂直方向に支持されて点灯される、いわゆる垂直点灯型のものである。
陽極13は、図2に示されているように、タングステンよりなる基端側に開口を有する有底円筒状の基体部130と、この基体部130の開口を塞ぐタングステンよりなる蓋部131からなり、具体的には、基体部130の内部空間内に、蓋部131における円柱状の嵌入部132が嵌入された状態で、基体部130の径方向外方に突出する基体部側フランジ部130aと蓋部131の径方向外方に突出する蓋部側フランジ部131aが当接された状態になっており、この当接された基体部側フランジ部130aと蓋部側フランジ部131aの径方向の端部において、基体部130と蓋部131が周方向の全体にわたって溶接された環状の溶接部Pが形成され、これにより当該陽極13に形成された密閉空間C内に、当該陽極を構成するタングステン金属より融点が低い金属からなる伝熱体Mが封入されている。伝熱体Mは、例えば、金、銀、銅などである。
また、蓋部131の中心に凹部134が形成されており、この凹部134に内部リード棒が嵌め込まれ、陽極13を支持するものである。
図3は、図2の陽極における溶接部と溶融封止部を含む部分の拡大投影図であり、陽極の前方に光源を配置し、その光源からの光を陽極に照射し、陽極後方に映し出される投影図を示すものである。
そして、実際の陽極の寸法と投影図の寸法で投影倍率を計算し、投影図における実測寸法と投影倍率によって、溶接部Pと溶融封止部Qの電極内最短離間距離dを計算するものである。
この実施例の陽極13は、蓋部131の構造が図2で示す蓋部と異なり、蓋部側フランジ部131aの上方に突起部131bが形成されている。その他、図2と同一符号は同一部分であるため説明は省略する。
このような形状の蓋部131の場合、電極内最短離間極dは、投影図における溶接部Pの頂点P0とR1を電極内において直線で結び、その離間距離をd1とし、さらに、R1とR2を電極内において直線で結び、その離間距離をd2とし、さらに、溶融封止部Qの頂点Q0とR2を電極内において直線で結び、その離間距離をd3として、d1、d2、d3の合計の離間距離のことを言うものである。
この実施例の陽極13は、蓋部131の構造が図2で示す蓋部と異なり、蓋部131の中心に電極軸に沿って円柱部131cが形成されており、この円柱部131cの中心に電極軸方向に伸びるようにガス導入用貫通孔133が形成されており、円柱部131cの先端でガス導入用貫通孔133の先端開口が溶融された溶融封止部Qが形成されている。
この円柱部131cに、適宜の継ぎ手機構を用いて電極を支持する内部リードが取り付けられるものである。その他、図2と同一符号は同一部分であるため説明は省略する。
このような形状の蓋部131の場合、電極内最短離間極dは、投影図における溶接部Pの頂点P0とR1を電極内において直線で結び、その離間距離をd1とし、さらに、溶融封止部Qの頂点Q0とR1を電極内において直線で結び、その離間距離をd2として、d1、d2の合計の離間距離のことを言うものである。
この実施例の陽極13は、基体部130と蓋部131との構造が図2で示す基体部と蓋部と異なり、基体部130の側壁の外面側にリング状の切削溝136が形成されており、この切削溝136の内側には基体部130の残部137があり、この残部137を通り電極軸と交差する方向に伸びるようのガス導入用貫通孔133が形成されており、側壁の外面でガス導入用貫通孔133の先端開口が溶融された溶融封止部Qが形成されている。
このような形状の電極の場合、電極内最短離間距離dは、投影図における溶接部Pの頂点P0とR1を電極内において直線で結び、その離間距離をd1とし、さらに、溶融封止部Qの頂点Q0とR1を電極内において直線で結び、その離間距離をd2として、d1、d2の合計の離間距離のことを言うものである。
なお、陽極の形状が図2〜図6に示す以外の場合であっても、電極内最短離間距離dとは、電極内部を通り、溶接部Pの頂点P0と溶融封止部Qの頂点Q0との最短の離間距離のことである。
図7は、ガス導入用貫通孔の長さを説明するための陽極の一部断面図である。
図7(a)に示すように、ガス導入用貫通孔133は、電極軸と並行であって直線状に蓋部131に形成されており、ガス導入用貫通孔133の開口径は一端側から他端側まで一定した開口径であり、ガス導入用貫通孔133の長さLとは、溶融封止部Qの頂点Q0から、陽極13の密閉空間Cとの境界部分までの長さのことである。
そして、この凹部132aは、密閉空間Cの一部と見なすものであり、ガス導入用貫通孔133の長さLは、溶融封止部Qの頂点Q0から、一定の開口径を保ちながら凹部132aとの境界部分までの長さのことである。
なお、溶融封止部Qの頂点Q0とは、陽極13を溶融封止部Qとガス導入用貫通孔133を含む平面で電極軸に沿って切断し、その切断面において、溶融封止部Qの頂点をQ0と定義したものである。
〔実験例〕
この実験で用いた陽極は図2に示す構造の陽極であって、下記の構造の陽極を用いた放電ランプを使用した。
基体部130の円筒の外径が29mm、基体部130の高さが60mm、基体部側フランジ部130aの外径が27mm。
蓋部131の嵌入部132の外形が20mm、蓋部側フランジ部131aの外径が27mm。
基体部130と蓋部131は、各々、タングステン(1気圧の下での融点が3660K)よりなる金属体を切削加工により作製し、この基体部と蓋部とを溶接し、密閉空間内に伝熱体Mとして銀(1気圧の下での融点が1235K)を封入した。
なお、この実験では、溶接部Pと溶融封止部Qの電極内最短離間距離が同一の陽極をそれぞれ5本作製し、この5本の陽極を試料全体本数として、試料全体本数のうちクラックが発生した陽極の本数を破壊本数とした。
なお、この実験でも、溶接部Pと溶融封止部Qの電極内最短離間距離が同一の陽極をそれぞれ5本作製し、この5本の陽極を試料全体本数として、試料全体本数のうちクラックが発生した陽極の本数を破壊本数とした。
一方、溶接部と溶融封止部の電極内最短離間距離dが7mm以下では、蓋部に形成されたガス導入用貫通孔を溶融して溶融封止部を形成する際に発生する熱衝撃が基体部と蓋部の溶接部に到達してしまい、溶接部にクラック(ひび)が発生する陽極があった。
なお、この実験では、ガス導入用貫通孔133の開口径は、0.5mmの一定の開口径の場合と、1.0mmの一定の開口径の場合の2種類のガス導入用貫通孔を用いて実験を行った。
一方、ガス導入用貫通孔の長さLが25mmより長い場合、陽極製作時に、基体部と蓋部の隙間とガス導入用貫通孔を通して電極内の密閉空間となる空間のガスが置換され難く、基体部の内表面が酸化し、密閉空間内の伝熱体も酸化するものである。この結果、このような陽極を用いた放電ランプでは、伝熱体が酸化変質して、伝熱効果が低下し、陽極の先端部が過熱状態となる。
11 発光管
12 封止管
13 陽極
15 陰極
16 内部リード棒
130 基体部
130a 基体部側フランジ部
131 蓋部
131a 蓋部側フランジ部
132 嵌入部
133 ガス導入用貫通孔
134 凹部
P 溶接部
Q 溶融封止部
M 伝熱体
Claims (1)
- 発光管内に一対の電極が対向配置されてなり、前記電極の一方は、基端側に開口する有底円筒状の金属製の基体部と、この基体部の開口を塞ぐ金属製の蓋部からなり、前記基体部と前記蓋部が当接された状態で周方向の全体にわたって溶接された環状の溶接部を有し、前記基体部と前記蓋部で形成された密閉空間に、前記基体部を構成する金属よりも融点が低い金属からなる伝熱体が封入され、前記基体部または前記蓋部の一方に、電極内の密閉空間と電極外の外部空間につながるガス導入用貫通孔が形成され、該ガス導入用貫通孔の電極外面の先端開口が溶融された溶融封止部を有する放電ランプにおいて、
前記基体部と前記蓋部は、タングステンからなり、
前記溶接部と前記溶融封止部の電極内最短離間距離が8mm以上であることを特徴とする放電ランプ。
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