JP4687516B2 - 放電ランプおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
内部リード56の基端部には、例えばモリブデンなどの高融点金属からなる金属板66が固定されており、この金属板66の発光管52側の面には、帯状の金属箔65の一端部が溶接されている。
金属箔65は、略円柱状のガラスよりなるシール用絶縁体61の外周面における周方向に離間して並んだ位置において、各々例えばモリブデンよりなる複数枚の帯状のものが当該シール用絶縁体61の軸方向に伸びるよう配置されて、各々の金属箔65の他端部が金属部材63に固定されており、この金属部材63を介して外部リード57と電気的に接続されている。図14において、62は、金属部材63の内部空間内に配置された外部リード保持用筒体である。
そして、この放電ランプ50においては、封止管53とシール用絶縁体61とが金属箔65を介して溶着されて気密封止部が形成されている。
すなわち、金属箔65と金属板66との溶接による接合部は、金属板66自体は溶融することなく、溶融したバインダー67のみによって形成されていることから、例えば金属箔65を上方側に引っ張ったときの金属箔65と金属板66とが剥離するときの強度(ピール強度)が小さく、その結果、シール用絶縁体61と封止管53との間に金属箔65を介在させた状態で、封止管53とシール用絶縁体61とを溶着してシールする際に、金属箔65と金属板66との接合部に応力が作用することによって、金属箔65が金属板66から剥離しやすい。また、ランプ輸送時の振動によって金属箔65と金属板66との接合部に応力が作用した場合についても同様に、金属箔65が金属板66から容易に剥離してしまう。
2つの導電ディスクが導電箔の一端部が介在するよう互いに対接された状態で、少なくとも一方の導電ディスクが内部リードに一体に固定されて設けられており、2つの導電ディスクと導電箔とがレーザー光が照射されることにより溶融されて接合されることにより内部リードと導電箔とが電気的に接続されていることを特徴とする。
2つの導電ディスクを当該2つの導電ディスク間に導電箔の一端部が介在するよう互いに対接させた状態で、少なくとも一方の導電ディスクを内部リード構成部材に固定し、2つの導電ディスクと導電箔とが接合されるべき部分に対して、いずれか一方の導電ディスクの外面側からレーザー光を照射することにより当該部分を溶融して2つの導電ディスクと導電箔とを接合する工程を含むことを特徴とする。
また、導電箔が2つの導電ディスクに挟まれた状態で接合された構成とされていることにより、2つの導電ディスクと導電箔とを溶接により接合する際に、導電箔が溶接熱によって溶融してその溶融液が周囲に流出するが、導電箔の直上に位置される導電ディスクの溶融液が直下に位置される導電箔の溶融部に充填されるため、導電箔に穴開きが生ずるなどの不具合が生ずることを確実に防止することができる。
しかも、本発明によれば、導電箔を2つの導電ディスクにより挟み込んだ状態で溶接が行われることにより、導電箔に直接的にレーザー光を照射するのであれば、導電箔の溶融液が周囲に流出することに起因して導電箔に穴開きが生じやすくなるという問題が、生ずることを確実に防止することができる。すなわち、本発明の方法によれば、導電箔が溶接熱によって溶融してその溶融液が周囲に流出するが、導電箔の直上に位置される導電ディスクの溶融液が直下に位置される導電箔の溶融部に充填されるため、導電箔に穴開きが生ずることを確実に防止することができ、従って、2つの導電ディスクと導電箔とを確実に接合することできると共に、一方の導電ディスクを押さえつけて溶接するため、一方の導電ディスクが押さえ板として作用するので、導電箔の仮付け作業等が不要であり、作業性を向上させることができる。
この放電ランプ10は、例えば石英ガラスなどの光透過性材料よりなり、概略球状の発光管12とその両端に連続して外方に伸びる封止管13とを有するバルブ11を具え、バルブ11における発光管12の内部には、各々例えばタングステンからなる陽極20および陰極21が対向配置されていると共に発光物質としての水銀および始動補助用のバッファガスとしての例えばキセノンガスがそれぞれ所定の封入量で封入されている。ここに、水銀の封入量は、例えば1〜70mg/cm3 の範囲内、例えば22mg/cm3 とされ、キセノンガスの封入量は例えば0.05〜0.5MPaの範囲内、例えば0.1MPaとされる。
シール用絶縁体26の外周面における互いに周方向に離間して並んだ位置には、複数枚例えば6枚の帯状の導電箔32がバルブ11の管軸に沿って互いに並行して伸びるよう配設されており、各々の導電箔32の一端部が内部リード22に電気的に接続されていると共に他端部が外部リード23に電気的に接続されている。
そして、バルブ11における封止管13とシール用絶縁体26とが導電箔32を介して溶着されて気密シール構造が形成されている。
図1において、25は、内部リード22が挿通された状態でこれを支持する例えばガラス製の筒状の内部リード支持部材であって、バルブ11における封止管13と溶着されている。
各々の導電箔32は、厚みが例えば0.02〜0.04mm、幅が例えば6〜12mmであるものである。
一方、電極側に位置される他方の導電ディスク(以下、「補助ディスク31」という。)としては、内部リード22が余裕をもって挿通可能な大きさの中央貫通孔が形成されたものが用いられており、中央貫通孔の内周面と内部リードの外周面との間に形成される空隙を含む空間内に流し込まれた例えば白金ロウなどのロウ材Cによって内部リード22に一体に固定されている。ここに、補助ディスク31の中央貫通孔は、ロウ材Cの流し込み作業を容易に行うことができるよう、バルブ11の軸方向外方に向かうに従って径の大きさが大きくなっている。
また、後述するレーザー溶接法によって溶接される場合、レーザー光が照射される導電ディスクの肉厚は、上記数値範囲を満足する範囲内で、導電箔32の肉厚に比して例えば2.5倍以上の大きさとされていることが好ましい。レーザー光が照射される導電ディスクが導電箔32よりも十分に肉厚が大きいものであることにより、溶接時に導電箔32に穴が開くことを確実に防止することができる。
溶接部は、図3に示すように、例えば複数箇所の溶接部が内部リード22を中心とした同心円上の位置に周方向に等間隔毎に離間して並んだ位置に形成されており、スポット状のものW1であっても、スポット状のものが連続的に形成されてなるシーム状のものW2であってもよい。図3においては、便宜上、スポット状の溶接部W1とシーム状の溶接部W2を共に示してあるが、いずれか一方の方式で溶接されていればよい。
レーザー光照射手段としては、例えばYAGレーザー、炭酸ガスレーザー、アルゴンイオンレーザーなどを利用することができる。
金属部材28の内部空間には、外部リード23が挿通された状態でこれを支持する例えばガラス製の筒状の外部リード支持部材27が配設されている。
先ず、図4に示すように、例えば、ロッド状の内部リード構成部材22Aが中央貫通孔に圧入されて固定された円板状の主ディスク30を円柱状のシール用絶縁体26の一面上に配置し、複数枚例えば6枚の帯状の導電箔32を、シール用絶縁体26の外周面における角度的に等間隔毎に並んだ位置において、一端部が主ディスク30の一面より外方(上方)に突出する状態で互いに平行に軸方向に伸びるよう配置する。各々の導電箔32における突出部分には、軸方向(長手方向)に伸びる複数の切込み36が例えば幅方向に等間隔毎に離間した位置に形成された切込み部35が形成されている。
図9に示すように、このようにして得られた陰極側電極構造体211および陽極構造体201を、バルブ形成材料11Aにおける封止管部13A内に挿入して配置し、このバルブ形成材料11Aを、例えばガラス旋盤などにより所定の回転速度でバルブ形成材料11Aの管軸Cを中心に回転させながら、封止管部13Aの外周面側からバーナー等を用いて加熱処理することにより封止管部13Aの内周面とシール用絶縁体26の外周面とを導電箔32を介して気密に溶着すると共に、封止管部13Aにおける内部リード保持部材25と対向する部分を加熱押圧することにより内部リード支持部材25とバルブ形成材料11Aにおける封止管部13Aとを溶着し、その後、水銀およびキセノンガスをガス導入管11Bを介して注入し、このガス導入管11Bを封じ切ることにより、図1に示す放電ランプ10を得ることができる。
しかも、導電箔32に直接的にレーザー光が照射されるのであれば、導電箔32の溶融液が周囲に流出することに起因して導電箔に穴開きが生じやすくなるという問題が、上記方法によれば、導電箔32を主ディスク30および補助ディスク31により挟み込んだ状態で補助ディスク31の外面側からレーザー光が照射されて溶接が行われることにより、導電箔32が溶接熱によって溶融してその溶融液が周囲に流出するが、導電箔32の直上に位置される補助ディスク31の溶融液が直下に位置される導電箔32の溶融部に充填されるため、導電箔32に穴開きが生ずることを確実に防止することができ、従って、主ディスク30および補助ディスク31と、導電箔32とを確実に接合することできると共に、主ディスク30に対して補助ディスク31を押さえつけて溶接するため、補助ディスク31が押さえ板として作用するので、導電箔32の仮付け作業等が不要となることに加え溶接作業を容易に行うことができ、作業性を向上させることができる。
また、主ディスク30および補助ディスク31との接合部分を構成する導電箔32の一端部に切込み部35が形成されていることにより、主ディスク30の一面に対接されるよう折り曲げた際に、切込み36によって分離された小片部分が互いに重なり合うことで導電箔32に皺が生じることを確実に防止することができるので、当該皺に起因した接合強度のバラツキ等を生ずることなく主ディスク30および補助ディスク31と導電箔32と確実に接合することができる。
導電箔(41):材質;モリブデン,幅;10mm,肉厚;0.04mm、
一方のディスク状金属部材(42):材質;モリブデン,肉厚;0.5mm、
他方のディスク状金属部材(43;本発明に係るレーザー溶接法を行う場合のレーザー照射側):材質;モリブデン,肉厚;0.3mm(導電箔の肉厚の7.5倍の大きさ)、 バインダー:材質;タンタル、
溶接部(W):形成位置;導電箔の幅中心位置上の、先端縁から3mm内方側の位置に1箇所形成、レーザー溶接法による溶接部は直径が約1mmのスポット状のもの
本発明の放電ランプにおいては、用いられる導電箔の枚数および導電箔の幅寸法の大きさ等によっても異なるが、実際上、主ディスクおよび補助ディスクと導電箔との例えばスポット状の溶接部が1枚の導電箔について少なくとも例えば2〜3箇所程度形成されることから、例えば180N以上の接合強度が得られることが期待される。
例えば、導電箔と外部リードとの電気的接続は、内部リードと導電箔との電気的接続を達成するための構造と同様の構造、すなわち、図12に示すように、外部リード23の先端部には、各々の導電箔32の他端部が介在する状態で対接配置された2つの導電ディスク45,46が固定されており、これら2つの導電ディスク45,46と導電箔32との接合される部分が例えばレーザー光が照射されることにより溶融状態とされて一体に接合されることにより、外部リード23と導電箔32とが電気的に接続された構造とすることができる。このような構成の放電ランプによれば、導電箔32の他端部の溶接部Wについても、十分に高い接合強度を得ることができるので、放電ランプを一層高い信頼性を有するものとして構成することができる。
さらに、例えば図13に示すように、導電ディスクと接合されるべき端部が櫛の歯状に形成にされた切込み部35Aを有する導電箔32Aを用いることができる。
11 バルブ
11A バルブ形成材料
11B ガス導入管
C 管軸
12 発光管
13 封止管
13A 封止管部
20 陽極
201 陽極構造体
21 陰極
21A 電極構成部材
211 陰極側電極構造体
22 内部リード
22A 内部リード構成部材
23 外部リード
23A 外部リード構成部材
25 内部リード支持部材
26 シール用絶縁体
27 外部リード支持部材
28 金属部材
30 主ディスク
31 補助ディスク
32 導電箔
32A 導電箔
C ロウ材
35 切込み部
35A 切込み部
36 切込み
38 レーザー光照射手段
W 溶接部
W1 スポット状の溶接部
W2 シーム状の溶接部
40A,40B,40C 接合強度評価用モデル
41 導電箔
42 一方のディスク状金属部材
43 他方のディスク状金属部材
44 固定部材
45,46 導電ディスク
50 放電ランプ
51 バルブ
52 発光管
53 封止管
55 電極
56 内部リード
57 外部リード
60 内部リード保持用筒体
61 シール用絶縁体
62 外部リード保持用筒体
63 金属部材
65 金属箔
66 金属板
67 バインダー
68 抵抗溶接棒
Claims (4)
- 内部に一対の電極が対向配置された発光管およびこの発光管の両端に連続する封止管よりなるバルブを具え、前記電極が先端に固定された内部リードが、封止管内に配設された柱状のシール用絶縁体と封止管との間に当該封止管の管軸方向に伸びるよう配設された導電箔の一端部に電気的に接続されると共に、バルブの外部に導出される外部リードが前記導電箔の他端部に電気的に接続されており、当該導電箔を介してシール用絶縁体と封止管とが気密にシールされてなる放電ランプであって、
2つの導電ディスクが導電箔の一端部が介在するよう互いに対接された状態で、少なくとも一方の導電ディスクが内部リードに一体に固定されて設けられており、2つの導電ディスクと導電箔とがレーザー光が照射されることにより溶融されて接合されることにより内部リードと導電箔とが電気的に接続されていることを特徴とする放電ランプ。 - 導電箔は、前記導電ディスクと接合されるべき部分に切込み部が形成されたものであることを特徴とする請求項1に記載の放電ランプ。
- 2つの導電ディスクが導電箔の他端部が介在するよう互いに対接された状態で、少なくとも一方の導電ディスクが外部リードに一体に固定されて設けられており、2つの導電ディスクと導電箔とが溶融されて接合されることにより外部リードと導電箔とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の放電ランプ。
- 請求項1に記載の放電ランプの製造方法であって、
2つの導電ディスクを当該2つの導電ディスク間に導電箔の一端部が介在するよう互いに対接させた状態で、少なくとも一方の導電ディスクを内部リード構成部材に固定し、2つの導電ディスクと導電箔とが接合されるべき部分に対して、いずれか一方の導電ディスクの外面側からレーザー光を照射することにより当該部分を溶融して2つの導電ディスクと導電箔とを接合する工程を含むことを特徴とする放電ランプの製造方法。
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