JP4739973B2

JP4739973B2 - 高圧放電ランプ

Info

Publication number: JP4739973B2
Application number: JP2006036689A
Authority: JP
Inventors: 勇佐藤
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2026-02-14
Also published as: JP2007220350A

Description

本発明は、車両のヘッドライトの光源などとして使用されているメタルハライド放電灯など、消費電力を５０Ｗ近傍、或いは、それ以下とした比較的に小型の放電灯の構成に関するものである。

従来のこの種の放電灯９０の構成、特に電極部分の構成の例を示すものが図５であり、まず、透明セラミックスで形成された発光管９１の両端部には、略筒状を成す開口部である端部９２が両端に設けられており、この端部９２には、アルミニウム、および、タングステンから成る端部プラグ９３により閉塞されている。

そして、この端部プラグ９３内にはモリブデン管９４が直接焼結されて、嵌め込まれている。続いて、前記モリブデン管９４内に突出部９７、中心電極９８、フィラメント９９などが取付けられたモリブデンピン９６が、前記モリブデン管９４内に挿入され、排気、ガスの充填などが行われた後に、前記モリブデン管９４とモリブデンピン９６とが、前記端部プラグ９３から外部へ飛び出した部分に、矢印Ｌで示すように円周方向にレーザー溶接が行われて、封止が行われる。

なお、このときには、何れか一方の側のモリブデン管９４とモリブデンピン９６とを、予めに密封しておき、他方の未だ密封が行われていない側のモリブデン管９４とモリブデンピン９６との側から上記した排気、ガスの充填などが行われる。

また、図６に示す高圧放電ランプ８０は、透光性セラミック容器８１の両端に、金属パイプ８２を、前記容器８１と気密に接続すると共に、前記金属パイプ８２の略中心に電極８３を貫通させ、前記金属パイプ８２と電極８３とを金属ロウ材８４で接合したものである。

さらに、図７に示す高圧放電ランプ７０は、一般的な封止方法であり、サーメット７１を溶融し接着させたい金属７２（ここでは電極）、セラミック管７３（放電管など）とが馴染むまで加熱し、両者の溶着を行うものである。
特開平０６−３１８４３５号公報特開２００４−０５５１４９号公報特許第３２０９７５２号公報

しかしながら、前記した特許文献１の封止方法では、放電管９１の放電室９１ａと封止部分とが比較的に距離が近くなり、且つ、封止部分が、端部プラグ９３、モリブデン管９４、モリブデンピン９６など、比較的に熱伝導性が良い金属製の部材を使用して形成されているので、例えば、自動車のヘッドライトの光源用など、４５Ｗ程度と消費電力が少ない高圧放電ランプにおいては、端子部からの熱損失が多くなり、例えば、所望の光量が得られないという問題点を生じる可能性が高い。

また、特許文献２で示した封止方法では、封止時に多量の金属ロウ材８４を使用せざるを得ないものとなるので、ロウ付け時に発生するガスが透光性セラミック容器８１内に進入し、放電管内が汚染され、結果としてランプ寿命が損なわれる、或いは、起動電圧にバラツキを生じるなどの問題を生じる恐れがある。

さらに、特許文献３のものでは、電極、セラミック管が万遍なく馴染むまで加熱を行うと、加熱量が多量、且つ、長時間に渡るものとなり、加熱が行われていない他方の電極まで熱の影響が及ぶものとなる。そのため、内部に入れた封入物が蒸発してしまう。また、他方の電極までの熱の影響を防止するためには、両電極間にお互いが影響を受けない程度の適宜な距離を設けなければ成らず、小電力の放電灯であっても小型化が困難である問題点を生じている。

本発明は、上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、放電電極と透光性セラミクスと封入された充填ガスを有する放電ランプであって、放電管を構成する前記透光性セラミクスは、発光部と両端に開口部を成す電極取付部が形成され、前記電極取付部には、この電極取付部の内側に金属パイプおよび放電電極を備えた電極部が気密的に取り付けられており、前記放電電極は、電極棒とそれよりも大径の先端電極部を備え、前記電極部の金属パイプは、一方の端部の外径が前記透光性セラミクスの開口部内径と略一致し、他方の端部が前記電極棒の外面と嵌合可能な内径とされた狭径部とされ、この狭径部で前記電極棒と前記金属パイプとが溶着されている、ことを特徴とする放電ランプを提供することで、小型の放電灯においても熱効率の向上を可能として課題を解決するものである。

本発明により、電極軸と、この電極軸を放電管に保持させるための金属パイプとの間に間隙を有する状態として形成し、前記電極軸と金属パイプとの接続を、放電が行われる位置から離れた場所で行う形状とすることで、放電管内から外部への熱の伝導を少なくし、熱効率を向上させて、同じ消費電力でもより明るい高圧放電ランプの提供を可能とするという優れた効果を奏する。

つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１に示すものは、本発明に係る高圧放電ランプ１の側面図であり、図２に示すものは、同じ高圧放電ランプ１の断面図である。そして、本発明においても透光性セラミックスにより、略パイプ状として放電管２が形成されている点は従来例のものと同様である。

また、この実施形態では前記放電管２を軸Ｘ（図２参照）方向に貫通する貫通孔２ａは内径が前記放電管２の全長に渡り同一径としてあり、この内径は、後に説明する金属パイプ３の外径が適宜の隙間を有して挿入可能とされる内径とされている。

金属パイプ３の外径、または、前記放電管２の貫通孔２ａの適宜部分にはサーメット、或いは、セラミックスから成るコンパウンド４が封着用接着剤として所定範囲に塗布され、貫通孔２ａと金属パイプ３とが馴染むまで加熱溶融が行われて、両端が気密に封着される。よって、貫通孔２ａの金属パイプ３が取付けられていない中央部分が発光部２ｂとなり、金属パイプ３が取付けられた部分が電極取付部２ｃとなる。なお、前記金属パイプ３はタンタル、タングステン、モリブデンなど高融点金属により形成されている。

このように、両端に金属パイプ３が取付けられた後には、前記金属パイプ３と同様な高融点金属、例えば、タンタル、タングステン、モリブデンなどで先端電極部５ａと、電極軸５ｂとが形成された電極５が前記金属パイプ３の内径に挿入され、そして、前記金属パイプ３の外径が機械加工などにより適宜に絞り込まれて、前記電極軸５ｂの外径と嵌合可能な内径とされた狭径部３ａが形成される。

なお、このときに形成される上記狭径部３ａには、図３に拡大して示すように部分的に突起３ｂなどが形成され、前記狭径部３ａにより前記電極軸５ｂは仮封止されるが、気体などが流通するだけの間隙は残してあり、その間隙を利用して、排気、ガスとの置換、或いは、ハロゲン化金属ガスの放電管２内へ封入が行えるようにされている。

さらに言えば、前記した突起３ｂが前記電極軸５ｂを支持している力も適度であり、前記電極軸５ｂを外部から力を加えて前後させられるようにしておくことで、先端電極部５ａ間の距離も調整可能としておけば、得られる高圧放電ランプ１の精度をより高め、均一性を向上させることが可能となり、品質の均一化が図れるものとなる。

狭径部３ａの形成には、電極軸５ｂと略同径とする絞り加工が望ましいが、プレスカシメ加工とすることもできる。金属パイプ材料として特にモリブデンなどの高融点金属を用いる場合には、狭径部３ａを形成する際に金属パイプの再結晶が生じない温度以下の加熱条件で行うことが望ましい。また狭径部３ａは放電管２の両端の何れか一方の側に形成して仮封止とし、他方の側においては仮封止を行うことなく完全封止を行っても良い。

なお、上記の説明では金属パイプ３に狭径部３ａを形成した後に排気、ガスとの置換などを行うものとして説明したが、本発明は、上記の手順を限定するものではなく、例えば、置換するガスの雰囲気中で狭径部３ａを形成しても良く、この場合は金属パイプ３と電極軸５ｂとの間隙が大きい状態で行われるので、放電管２内の大気とガスとの置換が迅速に行える利点がある。

以上、何れの方法によっても、放電管２内に規定の種類と量との物質が封入された後には、前記狭径部３ａにおいて、金属パイプ３と電極軸５ｂとのレーザー溶接などが行われて完全な封止が行われ、本発明による高圧放電ランプ１が完成する。尚、上記の説明ではハロゲン化金属ガスを電極軸５ｂの仮封止した隙間を通して内部に封入する例で説明したが、仮封止を行う前に固体若しくは液体状態のハロゲン化金属などの封入物を内部に導入し、その後に仮封止を行うこともできる。ハロゲン化金属としては例えばヨウ化金属を用いる。

ここで、本発明によれば、この種の定格が４５Ｗ近傍の小型高圧放電ランプ１においては、性能を向上させるためには、例えば先端電極部５ａ間の距離、ガス、或いは、ヨウ化金属の添加量など、各部の精度が高いことが要求されると共に、封止部における端子損の最適化なども要求されるものとなる。

よって、本発明の構成によれば、金属パイプ３の厚みの変更なども容易であるので、例えば、小型高圧放電ランプ１の放電管２の形状の変更、或いは、内部ガスの変更、などに対して、最適化設定が容易となる。

また、上記にも説明したように、狭径部３ａの部分は溶接前は、双方の先端電極部５ａ間の寸法を調整可能であり、個々の小型高圧放電ランプ１間のバラツキを少なくし、均一な性能の小型高圧放電ランプ１の量産化を容易とする。

さらに、狭径部３ａの部分で溶接するものとしたことで、金属溶接時に発生する不純ガス（金属蒸気）の放電管２内への進入も極めて少なくすることが可能となり、寿命の短縮などの特性低下の発生を抑えることができるものとなる。また、溶接時間も短くて良いものとなるので、放電管２内のガス、電極などに与える熱による不具合を少なくするために、必要以上に長い放電管２を採用しなければ成らず小型高圧放電ランプ１が必要以上に大型化するなども防止できるものとなる。

図４は、本発明の別な実施形態であり、本発明は、放電管２１の形状を、図示のように発光部２ｂを大径とし、前記金属パイプ３、および、この金属パイプ３を嵌合させる放電管２１の貫通孔２ａの部分、即ち、電極取付部２ｃの部分は、前の実施形態と同一の径としている。よって、前記放電管２１以外の部分は変更することなく同一部品が採用できるものとなる。

以上に説明したように、本発明によれば５０Ｗ以下の小型であり、それ故に、組立精度も要求される小型高圧放電ランプ１の均一な品質のものが容易に生産可能となり、生産性の向上、品質の向上、コストダウンの推進などに優れた効果を奏することが可能となる。なお、放電管の内面に蛍光体を塗布し、発光色を所望のものとするなど、この種の小型高圧放電ランプに行われている技術を適用するなどは自由である。

本発明に係る小型高圧放電ランプ１の実施形態を示す側面図である。同じく本発明に係る小型高圧放電ランプ１の断面図である。同じく本発明に係る小型高圧放電ランプ１の狭径部の別の実施形態の要部を拡大して示す断面図である。同じく本発明に係る小型高圧放電ランプ１の別の実施形態を示す断面図である。従来例を要部で示す断面図である。別の従来例を示す断面図である。更に別の従来例を示す断面図である。

符号の説明

１…小型高圧放電ランプ
２、２１…放電管
２ａ…貫通孔
２ｂ…発光部
２ｃ…電極取付部
３…金属パイプ
３ａ…狭径部
３ｂ…突起
４…コンパウンド
５…電極
５ａ…先端電極部
５ｂ…電極軸

Claims

放電電極と透光性セラミクスと封入された充填ガスを有する放電ランプであって、
放電管を構成する前記透光性セラミクスは、発光部と両端に開口部を成す電極取付部が形成され、前記電極取付部には、この電極取付部の内側に金属パイプおよび放電電極を備えた電極部が気密的に取り付けられており、
前記放電電極は、電極棒とそれよりも大径の先端電極部を備え、
前記電極部の金属パイプは、一方の端部の外径が前記透光性セラミクスの開口部内径と略一致し、他方の端部が前記電極棒の外面と嵌合可能な内径とされた狭径部とされ、この狭径部で前記電極棒と前記金属パイプとが溶着されている、ことを特徴とする放電ランプ。
前記金属パイプの狭径部は、金属パイプの内面に突起部を有して前記電極棒の外面と嵌合可能な内径とされている、ことを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。