JP4941181B2 - ダブルエンド型放電ランプ用石英バルブ - Google Patents
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Description
本発明は、中間に発光部となるチャンバが形成された石英管の両端側に、封止管と給排気管とを連通して成る直管部が形成されたダブルエンド型放電ランプ用石英バルブに関する。
現在自動車用の前照灯やプロジェクタ用のバックライトなど一般的に使用されているダブルエンド型の高圧放電ランプは、放電管の肉厚分布が不均一であると、高温、高圧での動作中に破裂に至るおそれが生ずるため、発光部に排気管残部（チップ）のない肉厚分布が均一な石英バルブを用いており、その石英バルブにはチップが形成されないことからチップレスランプとも称されている。
このダブルエンド型放電ランプ用石英バルブ５１は、例えば図５（ａ）に示すように、一本の石英管の長手方向両端側に形成される一対の直管部５２Ａ、５２Ｂの間に発光部となるチャンバ５３が形成されている。
前記直管部５２Ａ、５２Ｂは、チャンバ５３側の部分が電極マウントＭを挿入した状態でチャンバ５３を気密封止する封止管５４Ａ、５４Ｂに形成され、開口端側の部分が封止管５４Ａ、５４Ｂの封止後に切断除去される給排気管５５Ａ、５５Ｂに形成されており、封止前はチャンバ５３の余剰ガス及び封入ガスの給排気流路として機能する。
前記直管部５２Ａ、５２Ｂは、チャンバ５３側の部分が電極マウントＭを挿入した状態でチャンバ５３を気密封止する封止管５４Ａ、５４Ｂに形成され、開口端側の部分が封止管５４Ａ、５４Ｂの封止後に切断除去される給排気管５５Ａ、５５Ｂに形成されており、封止前はチャンバ５３の余剰ガス及び封入ガスの給排気流路として機能する。
そして、ランプ製造時は、石英バルブ５１の一方の直管部５２Ｂの先端を予め閉じておき、図５（ｂ）に示すように、他方の直管部５２Ａの開口端を上に向けた状態で、リード線５６の先端側にモリブデン箔５７を介してタングステン電極５８を溶接した前記電極マウントＭを挿入した後、給排気管５５Ａを真空ポンプ（図示せず）に接続して、石英バルブ５１内部の空気を導出し、アルゴンガスなどの不活性ガスを充填する。
次いで、図５（ｃ）に示すように給排気管５５Ａの上端開口部をバーナ５９により仮封止した後、図５（ｄ）に示すようにバーナ５９を下から上へ移動させながら封止管５４Ａを加熱すると、図５（ｅ）に示すように一方の電極マウントＭが気密封止される。
次いで、図５（ｃ）に示すように給排気管５５Ａの上端開口部をバーナ５９により仮封止した後、図５（ｄ）に示すようにバーナ５９を下から上へ移動させながら封止管５４Ａを加熱すると、図５（ｅ）に示すように一方の電極マウントＭが気密封止される。
次いで、上下を反転させて、図５（ｆ）に示すように直管部５２Ｂの先端を開口させ、上方から他方の電極マウント５２を挿入して、図５（ｂ）〜（ｄ）と同様の工程を繰り返し行うと、図５（ｇ）に示すようにチャンバ５３内に一対の電極５８を対向配設させた状態で石英バルブ５１両端の各封止管５４Ａ，５４Ｂが気密封止される。
そして最後に、図５（ｈ）に示すように、各封止管５４Ａ，５４Ｂからリード線５７を露出させるようにして、これに連通する給排気管５５Ａ、５５Ｂを切断除去すれば、高圧放電ランプＬが完成する。
特許第３６５３１９５号公報
このように、石英バルブ５１は、チャンバ５３の両側に封止管５４Ａ、５４Ｂが形成されているだけでは足りず、さらに、電極マウントＭを石英バルブ内に支持させたり、チャンバ内部を真空にしたり不活性ガスを供給するために、封止管５４Ａ、５４Ｂに連通する給排気管５５Ａ、５５Ｂ部分が必要となり、その長さは、最終的に製品となる放電ランプより非常に長い。
一方、近年プロジェクタ用のバックライトとして使用される高圧放電ランプは、例えば内容積８０ｍｍ３に対し１６.５ｍｇの水銀を封入し（約０．２０５ｍｇ／ｍｍ３）、ランプ電力１２５Ｗで点灯しており、従来の一般照明用の水銀ランプと比較して極めて小さなランプに高い密度の水銀を封入し、高い管壁負荷にて点灯している。
特許第３２１６８７７号公報
このように高い管壁負荷にて点灯することにより高い効率を得ているが、高温・高圧にて動作させているため、電極材や石英材に含まれる不純ガス及び不純物がランプ寿命に大きな影響を与える。
このため、ランプの高効率化を達成すると共に、長い寿命を得るために、高純度の電極材を使用するだけでなく、石英バルブに高純度の石英が使用されるようになってきているが、このような高純度の石英は、従来の石英に比して格段に高価になっている。
このため、ランプの高効率化を達成すると共に、長い寿命を得るために、高純度の電極材を使用するだけでなく、石英バルブに高純度の石英が使用されるようになってきているが、このような高純度の石英は、従来の石英に比して格段に高価になっている。
特に、上述したようなチップレスランプを製造する場合、その両端部を切断する関係上、石英バルブは実際のランプより十分に長く形成しておかなければ成らず、最終的には切り取り捨てられてしまう部分にも極めて高価な純度の高い石英管を使用しなければならないため材料費が嵩むという問題があった。
そこで本発明は、高純度石英で石英バルブを形成する場合に比して、同等のランプ特性及びランプ寿命を有し、且つ、材料費を低減できるようにすることを技術的課題としている。
この課題を解決するために、本発明は、石英管の長手方向両端側に形成される一対の直管部の間に発光部となるチャンバが形成され、前記直管部は、チャンバ側の部分が電極マウントを挿入した状態でチャンバを気密封止する封止管に形成されると共に、先端側の部分が封止管の封止後に切断除去される給排気管に形成されたダブルエンド型放電ランプ用石英バルブにおいて、
前記封止管を気密封止したときに、前記チャンバ及び封止管を備えた石英管中央部と、前記給排気管とが連続して形成されると共に、封止後に切断除去される一方又は双方の給排気管の全部又は一部が、前記石英管中央部より低純度の石英で形成されたことを特徴としている。
前記封止管を気密封止したときに、前記チャンバ及び封止管を備えた石英管中央部と、前記給排気管とが連続して形成されると共に、封止後に切断除去される一方又は双方の給排気管の全部又は一部が、前記石英管中央部より低純度の石英で形成されたことを特徴としている。
本発明によれば、純度が異なる二種類の石英を用いて、チャンバ及び封止部を備えた石英管中央部が高純度石英で形成され、その両側に連続される給排気管の一部又は全部が低純度石英で形成される。
切断除去される給排気管の一部又は全部が材料費の安い低純度石英で形成されるので、その分製造コストが低減される。
この場合に、チャンバ内面を構成する石英管中央部は高純度の石英で形成されるので、点灯中の高温により石英に含まれる不純物が発光空間内に析出したり、早期に発光部内面の石英管に白濁（失透）が発生したりすることがなく、高純度石英のみを用いて発光管を形成した場合と全く同様のランプ特性を有するだけでなく、ランプ寿命に関しても同様に長寿命化を満足することができる。
切断除去される給排気管の一部又は全部が材料費の安い低純度石英で形成されるので、その分製造コストが低減される。
この場合に、チャンバ内面を構成する石英管中央部は高純度の石英で形成されるので、点灯中の高温により石英に含まれる不純物が発光空間内に析出したり、早期に発光部内面の石英管に白濁（失透）が発生したりすることがなく、高純度石英のみを用いて発光管を形成した場合と全く同様のランプ特性を有するだけでなく、ランプ寿命に関しても同様に長寿命化を満足することができる。
本例では、高純度石英で石英バルブを形成する場合に比して、同等のランプ特性やランプ寿命を維持したまま、製造コストを低減できるようにするという目的を達成するため、
石英管の長手方向両端側に形成される一対の直管部の間に発光部となるチャンバが形成され、前記直管部は、チャンバ側の部分が電極マウントを挿入した状態でチャンバを気密封止する封止管に形成されると共に、先端側の部分が封止管の封止後に切断除去される給排気管に形成されたダブルエンド型放電ランプ用石英バルブにおいて、
前記封止管を気密封止したときに、前記チャンバ及び封止管を備えた石英管中央部と、前記給排気管とが連続して形成されると共に、封止後に切断除去される一方又は双方の給排気管の全部又は一部を、前記石英管中央部より低純度の石英で形成した。
石英管の長手方向両端側に形成される一対の直管部の間に発光部となるチャンバが形成され、前記直管部は、チャンバ側の部分が電極マウントを挿入した状態でチャンバを気密封止する封止管に形成されると共に、先端側の部分が封止管の封止後に切断除去される給排気管に形成されたダブルエンド型放電ランプ用石英バルブにおいて、
前記封止管を気密封止したときに、前記チャンバ及び封止管を備えた石英管中央部と、前記給排気管とが連続して形成されると共に、封止後に切断除去される一方又は双方の給排気管の全部又は一部を、前記石英管中央部より低純度の石英で形成した。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係るダブルエンド型放電用石英バルブの一例を示す説明図、図２は電極マウントを封着した状態を示す説明図、図３は給排気管を切断した状態を示す説明図、図４は他の実施形態を示す説明図である。
図１は本発明に係るダブルエンド型放電用石英バルブの一例を示す説明図、図２は電極マウントを封着した状態を示す説明図、図３は給排気管を切断した状態を示す説明図、図４は他の実施形態を示す説明図である。
図１に示すダブルエンド型放電ランプ用石英バルブ１は、石英管の長手方向両端側に形成される一対の直管部２Ａ、２Ｂの間に発光部となるチャンバ３が形成されている。
直管部２Ａ、２Ｂは、チャンバ３側の部分が電極マウントＭを挿入した状態でチャンバを気密封止する封止管４Ａ、４Ｂに形成されると共に、先端側の部分が封止管４Ａ、４Ｂの封止後に切断除去される給排気管５Ａ、５Ｂに形成されている。
なお、給排気管５Ａ、５Ｂは、ランプ製造時において真空ポンプなどの排気系（図示せず）及び封入ガス供給系（図示せず）に接続され、封止前にはチャンバ３の余剰ガスの排気流路及び封入ガスの給気流路として機能する。
直管部２Ａ、２Ｂは、チャンバ３側の部分が電極マウントＭを挿入した状態でチャンバを気密封止する封止管４Ａ、４Ｂに形成されると共に、先端側の部分が封止管４Ａ、４Ｂの封止後に切断除去される給排気管５Ａ、５Ｂに形成されている。
なお、給排気管５Ａ、５Ｂは、ランプ製造時において真空ポンプなどの排気系（図示せず）及び封入ガス供給系（図示せず）に接続され、封止前にはチャンバ３の余剰ガスの排気流路及び封入ガスの給気流路として機能する。
また、石英バルブ１は、封止管４Ａ、４Ｂを気密封止したときに少なくともチャンバ内面３ａを形成する部分を全て含む石英管中央部１Ｃと、その両側に連続して形成される直管部先端側の石英管端部１Ａ及び１Ｂの３ピース構造となっており、双方の石英管端部１Ａ及び１Ｂが石英管中央部１Ｃより低純度の石英で形成されている。
石英管中央部１Ｃの長さは、必要に応じて、図１（ａ）に示すようにチャンバ３及び封止管４Ａ、４Ｂを合わせた長さに等しくしたり、図１（ｂ）に示すように長くしたり、任意に選択可能である。
石英管中央部１Ｃの長さは、必要に応じて、図１（ａ）に示すようにチャンバ３及び封止管４Ａ、４Ｂを合わせた長さに等しくしたり、図１（ｂ）に示すように長くしたり、任意に選択可能である。
例えば、石英バルブ１の全長＝２８０ｍｍ、チャンバ３及び封止管４Ａ、４Ｂを合わせたランプ長さ＝８０ｍｍ、封止後に切断除去される給排気管５Ａ、５Ｂの長さが１００ｍｍに設計されている場合に、図１（ａ）に示す石英バルブ１は、石英管中央部１Ｃの長さ＝約８０ｍｍ、石英管端部１Ａ及び１Ｂの長さ＝１００ｍｍ、図１（ｂ）に示す石英バルブ１は、石英管中央部１Ｃの長さ＝約１６０ｍｍ、石英管端部１Ａ及び１Ｂの長さ＝６０ｍｍである。
この石英バルブ１を製造する際は、石英管中央部１Ｃとなる部分に内径２ｍｍ、外径６ｍｍ、所定長さの高純度石英管（例えばフィリップス社製ＰＨ３７０等）が用いられ、その両端の石英管端部１Ａ及び１Ｂとなる部分には、石英純度が低く石英管中央部１Ｃと内外径が等しい所定長さの一般ランプ用石英管（フィリップス社製ＰＨ３００等）が用いられ、これらを融着して一本の石英管を形成する。
次いで、この石英管を成形用モールドにセットし、チャンバ３となる部分を加熱しながら内圧を加えることにより、この部分を外径１０ｍｍ、内径４ｍｍの概略回転楕円状に膨らませることで発光部となるチャンバ３が形成される。
これにより、石英管中央部１Ｃの長さに応じて、切断除去される給排気管５Ａ，５Ｂの全部又は一部が低純度石英で形成されることとなる。
次いで、この石英管を成形用モールドにセットし、チャンバ３となる部分を加熱しながら内圧を加えることにより、この部分を外径１０ｍｍ、内径４ｍｍの概略回転楕円状に膨らませることで発光部となるチャンバ３が形成される。
これにより、石英管中央部１Ｃの長さに応じて、切断除去される給排気管５Ａ，５Ｂの全部又は一部が低純度石英で形成されることとなる。
以上が本発明の一構成例であって、次にその作用について、ダブルエンド型放電ランプの製造工程に基づき説明する。なお、図５と重複する工程についてはその詳細説明を省略する。
まず、図１（ａ）〜（ｂ）に示すように石英バルブ１の直管部２Ｂの下端を熱加工などにより予め塞いでおき、上方に向けられた他方の直間部２Ａの開口端から、リード線６の先端側にモリブデン箔７を介してタングステン電極８が溶接された電極マウントＭを挿入し、図５（ｂ）〜（ｄ）と同様の手順で封止管５Ａを封着した後、石英バルブ１を上下反転させて図５（ｂ）〜（ｄ）と同様の手順で反対側の直管部５Ｂに電極マウントＭを封着する（図２（ａ）〜（ｂ）参照）。
まず、図１（ａ）〜（ｂ）に示すように石英バルブ１の直管部２Ｂの下端を熱加工などにより予め塞いでおき、上方に向けられた他方の直間部２Ａの開口端から、リード線６の先端側にモリブデン箔７を介してタングステン電極８が溶接された電極マウントＭを挿入し、図５（ｂ）〜（ｄ）と同様の手順で封止管５Ａを封着した後、石英バルブ１を上下反転させて図５（ｂ）〜（ｄ）と同様の手順で反対側の直管部５Ｂに電極マウントＭを封着する（図２（ａ）〜（ｂ）参照）。
このように一対の電極マウントＭの封着が完了した後、図３（ａ）〜（ｂ）に示すように、各封止管４Ａ，４Ｂからリード線７の先端を露出させて、これに連続する給排気管５Ａ、５Ｂを切断除去すればダブルエンド型放電ランプＬが完成する。
切断された給排気管５Ａ及び５Ｂは、その全部又は一部が低純度石英で成形されているので、当該部分全てを高純度石英で成形した場合に比して製造コストが軽減される。
切断された給排気管５Ａ及び５Ｂは、その全部又は一部が低純度石英で成形されているので、当該部分全てを高純度石英で成形した場合に比して製造コストが軽減される。
図４はさらに他の実施例を示す。なお、図１と重複する部分は同一符号を付して詳細説明を省略する。
本例のダブルエンド型放電ランプ用石英バルブ１１は、図４（ａ）〜（ｂ）に示すように、石英管中央部１１Ｃ及び一方の石英管端部１１ＢからなるメインピースＰ１と、他方の石英管端部１１ＡからなるサブピースＰ２の２ピース構造となっている点で実施例１と相違する。
そして、メインピースＰ１が高純度石英で成形され、サブピースＰ２が低純度石英で成形されている。
なお、メインピースＰ１の長さは、必要に応じて、図４（ａ）に示すようにチャンバ３及び一方の封止管４Ｂを合わせた長さに等しくしたり、図４（ｂ）に示すように長くしたり、任意に選択可能である。
本例のダブルエンド型放電ランプ用石英バルブ１１は、図４（ａ）〜（ｂ）に示すように、石英管中央部１１Ｃ及び一方の石英管端部１１ＢからなるメインピースＰ１と、他方の石英管端部１１ＡからなるサブピースＰ２の２ピース構造となっている点で実施例１と相違する。
そして、メインピースＰ１が高純度石英で成形され、サブピースＰ２が低純度石英で成形されている。
なお、メインピースＰ１の長さは、必要に応じて、図４（ａ）に示すようにチャンバ３及び一方の封止管４Ｂを合わせた長さに等しくしたり、図４（ｂ）に示すように長くしたり、任意に選択可能である。
本例のダブルエンド型放電ランプ用石英バルブ１１は、図４（ａ）〜（ｂ）に示すように、石英管中央部１１Ｃ及び一方の石英管端部１１ＢからなるメインピースＰ１と、他方の石英管端部１１ＡからなるサブピースＰ２の２ピース構造となっている点で実施例１と相違する。
そして、メインピースＰ１が高純度石英で成形され、サブピースＰ２が低純度石英で成形されている。
なお、メインピースＰ１の長さは、必要に応じて、図４（ａ）に示すようにチャンバ３及び一方の封止管４Ｂを合わせた長さに等しくしたり、図４（ｂ）に示すように長くしたり、任意に選択可能である。
本例のダブルエンド型放電ランプ用石英バルブ１１は、図４（ａ）〜（ｂ）に示すように、石英管中央部１１Ｃ及び一方の石英管端部１１ＢからなるメインピースＰ１と、他方の石英管端部１１ＡからなるサブピースＰ２の２ピース構造となっている点で実施例１と相違する。
そして、メインピースＰ１が高純度石英で成形され、サブピースＰ２が低純度石英で成形されている。
なお、メインピースＰ１の長さは、必要に応じて、図４（ａ）に示すようにチャンバ３及び一方の封止管４Ｂを合わせた長さに等しくしたり、図４（ｂ）に示すように長くしたり、任意に選択可能である。
この石英バルブ１１を用いて放電ランプを製造した場合、切断除去される給排気管５Ａ及び５Ｂのうち、一方の給排気管５Ａの全部又は一部を低純度石英で形成することができるので、当該部分を全て高純度石英で成形する場合に比して材料費が軽減され、ひいては、製造コストを軽減することができる。
さらに他の実施例のダブルエンド型放電ランプ用石英バルブは、封止管の封止後に切断除去される給排気管の肉厚を薄く形成されており、これにより、低純度石英の廃棄量をも減少させ、材料費の低減化を図ることができる。
この石英バルブを用いて放電ランプを製造する場合、まず、石英バルブの直管部の下端を熱加工などにより予め塞いでおき、上方に向けられた他方の直間部の開口端から、リード線の先端側にモリブデン箔を介してタングステン電極が溶接された電極マウントを挿入し、図５（ｂ）〜（ｄ）と同様の手順で封止管を封着した後、石英バルブを上下反転させて図５（ｂ）〜（ｄ）と同様の手順で反対側の封止管に電極マウントを封着する。
そして最後に、このように一対の電極マウントの封着が完了した後、各封止管からリード線の先端を露出させて、これに連続する給排気管を切断除去すればダブルエンド型放電ランプが完成する。
切断される給排気管は、その全部又は一部が低純度石英で形成されているだけでなく、封止管に比して細く形成されているので、石英の使用量が少なくて済み、また、産業廃棄物として廃棄する石英の量も減少させることができるので、したがって、その分の材料費が軽減され、ひいては、製造コストを軽減することができる。
また、同様に図１において石英管端部１Ａ及び１Ｂの肉厚を薄くすることによっても同様以上の効果が得られる。
切断される給排気管は、その全部又は一部が低純度石英で形成されているだけでなく、封止管に比して細く形成されているので、石英の使用量が少なくて済み、また、産業廃棄物として廃棄する石英の量も減少させることができるので、したがって、その分の材料費が軽減され、ひいては、製造コストを軽減することができる。
また、同様に図１において石英管端部１Ａ及び１Ｂの肉厚を薄くすることによっても同様以上の効果が得られる。
さらに、上記実施例１〜３のいずれの場合も、チャンバ内面を構成する石英管中央部１Ｃは高純度石英で形成されるので、点灯中の高温により石英に含まれる不純物が発光空間内に析出したり、早期に発光部内面の石英管に白濁（失透）が発生したりすることがなく、高純度石英のみを用いて発光管を形成した場合と全く同様のランプ特性を有するだけでなく、ランプ寿命に関しても同様に長寿命化を満足することができる。
以上述べたように、本発明は、チップレスタイプのダブルエンド型放電ランプを製造する際に用いる石英バルブの用途に適用することができる。
１、１１、２１ ダブルエンド型放電ランプ用石英バルブ
１Ａ、１１Ａ、２１Ａ 石英管端部
１Ｂ、１１Ｂ、２１Ｂ 石英管端部
１Ｃ、１１Ｃ、２１Ｃ 石英管中央部
２Ａ、２Ｂ 直管部
３ チャンバ
３ａ チャンバ内面
Ｍ 電極マウント
４Ａ、４Ｂ 封止管
５Ａ、５Ｂ 給排気管
Ｌ ダブルエンド型放電ランプ
１Ａ、１１Ａ、２１Ａ 石英管端部
１Ｂ、１１Ｂ、２１Ｂ 石英管端部
１Ｃ、１１Ｃ、２１Ｃ 石英管中央部
２Ａ、２Ｂ 直管部
３ チャンバ
３ａ チャンバ内面
Ｍ 電極マウント
４Ａ、４Ｂ 封止管
５Ａ、５Ｂ 給排気管
Ｌ ダブルエンド型放電ランプ
Claims (3)
- 石英管の長手方向両端側に形成される一対の直管部の間に発光部となるチャンバが形成され、前記直管部は、チャンバ側の部分が電極マウントを挿入した状態でチャンバを気密封止する封止管に形成されると共に、先端側の部分が封止管の封止後に切断除去される給排気管に形成されたダブルエンド型放電ランプ用石英バルブにおいて、
前記封止管を気密封止したときに、前記チャンバ及び封止管を備えた石英管中央部と、前記給排気管とが連続して形成されると共に、封止後に切断除去される一方又は双方の給排気管の全部又は一部が、前記石英管中央部より低純度の石英で形成されたことを特徴とするダブルエンド型放電ランプ用石英バルブ。 - 前記石英管は、一方の石英管端部と、石英管中央部及び他方の石英管端部を一体成形した部分の２ピースで形成され、一方の石英管端部が石英管中央部を含む部分より低純度の石英で形成された請求項１記載のダブルエンド型放電ランプ用石英バルブ。
- 前記石英管が、石英管中央部と、その両側に形成される直管部先端側の石英管端部の３ピースで形成され、双方の石英管端部が、石英管中央部より低純度の石英で形成された請求項１記載のダブルエンド型放電ランプ用石英バルブ。
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