JP5047483B2

JP5047483B2 - Short arc discharge lamp sealing structure

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Publication number: JP5047483B2
Application number: JP2005279313A
Authority: JP
Inventors: 征彦加瀬; 俊行澤
Original assignee: Orc Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Orc Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2025-09-27
Also published as: CN100583383C; TW200713391A; CN1941272A; TWI368928B; JP2007095328A

Description

本発明は、ショートアーク放電灯の封止構造に関し、特に、半導体や液晶の製造分野などで使用されるショートアーク放電灯の封止管内の構造に関する。 The present invention relates to a sealing structure for a short arc discharge lamp, and more particularly to a structure in a sealing tube of a short arc discharge lamp used in the field of manufacturing semiconductors and liquid crystals.

従来のショートアーク放電灯は、図10に示すような構造をしている。半導体や液晶の製造分野などで、光源として使用されている。ショートアーク放電灯では、封止部により、電極を支持するとともに、発光管の気密状態を維持している。ここで、従来のショートアーク放電灯の封止部の構造を説明する。 A conventional short arc discharge lamp has a structure as shown in FIG. It is used as a light source in the field of manufacturing semiconductors and liquid crystals. In the short arc discharge lamp, the sealing portion supports the electrode and maintains the airtight state of the arc tube. Here, the structure of the sealing part of the conventional short arc discharge lamp will be described.

陽極２を支える陽極支持棒４と封止管50との間には、内部ガラス部品14があり、陽極支持棒４を保持している。陽極支持棒４は、内部金属リング24に溶接されている。内部金属リング24は、内部ガラス部品14とガラス棒13の間に介在している。内部金属リング24の円周面には、複数枚の厚さ１mm以下の金属箔18が溶接されている。その円周面にはさらに、エンボス加工された金属箔（図示せず）が巻かれている。複数枚の金属箔18は、ガラス棒13と封止管50との間に、円周方向に各々離れて配置されている。複数枚の金属箔18は、それらに溶接された内部金属リング24を介して、互いに電気的に導通している。 Between the anode support rod 4 that supports the anode 2 and the sealing tube 50, there is an internal glass part 14 that holds the anode support rod 4. The anode support bar 4 is welded to the inner metal ring 24. The inner metal ring 24 is interposed between the inner glass part 14 and the glass rod 13. A plurality of metal foils 18 having a thickness of 1 mm or less are welded to the circumferential surface of the inner metal ring 24. Further, an embossed metal foil (not shown) is wound around the circumferential surface. The plurality of metal foils 18 are disposed between the glass rod 13 and the sealing tube 50 so as to be separated from each other in the circumferential direction. The plurality of metal foils 18 are electrically connected to each other via an internal metal ring 24 welded thereto.

金属箔18をガラス棒13と封止管50との間に挟んで溶着することにより、放電灯内部と外部の間の気密状態を実現している。複数枚の金属箔18は、外部金属リング25の円周面に溶接されている。その円周面にはさらに、エンボス加工された金属箔（図示せず）が巻かれている。外部金属リング25は、外部ガラス部品15とガラス棒13との間に介在している。外部金属リング25には、リード棒５が溶接されており、リード棒５から電力を供給するようになっている。放電灯のリード棒５から放電灯の内部の陽極２へ電力を供給する一連の金属性部品と、これらを保持するガラス部品から構成される部品をまとめて、マウント部品と称する。このような封止部は、放電灯の強度や寿命に密接に関連している。以下に、ショートアーク放電灯の封止部の構造に関する従来技術の例を、いくつかあげる。 The metal foil 18 is sandwiched and welded between the glass rod 13 and the sealing tube 50, thereby realizing an airtight state between the inside and the outside of the discharge lamp. The plurality of metal foils 18 are welded to the circumferential surface of the outer metal ring 25. Further, an embossed metal foil (not shown) is wound around the circumferential surface. The outer metal ring 25 is interposed between the outer glass component 15 and the glass rod 13. A lead bar 5 is welded to the outer metal ring 25, and power is supplied from the lead bar 5. A series of metallic parts that supply electric power from the lead rod 5 of the discharge lamp to the anode 2 inside the discharge lamp and parts composed of glass parts that hold these are collectively referred to as a mount part. Such a sealing portion is closely related to the strength and life of the discharge lamp. Below, some examples of the prior art regarding the structure of the sealing part of a short arc discharge lamp are given.

特許文献１に開示された「放電ランプ」は、搬送途中での電極支持棒の振動を抑制し、給電用モリブデン金属箔の箔切れを生じない放電ランプである。発光管に連設された封止管内で、その先端に電極を有する電極支持棒を、石英ガラス製の管状部材に挿通し保持した構造を有する放電ランプである。管状部材の一端側である発光管側端部域の外径を、他端側の端部域の外径より大きくした。 The “discharge lamp” disclosed in Patent Document 1 is a discharge lamp that suppresses the vibration of the electrode support rod during conveyance and does not cause a foil breakage of the power supply molybdenum metal foil. The discharge lamp has a structure in which an electrode support rod having an electrode at the tip thereof is inserted and held in a tubular member made of quartz glass in a sealed tube connected to the arc tube. The outer diameter of the arc tube side end region, which is one end side of the tubular member, was made larger than the outer diameter of the end region on the other end side.

特許文献２に開示された「ショートアーク水銀ランプ」は、封止部内に発生する応力や歪みを少なくして長寿命化を図ったショートアーク水銀ランプであり、封止工程における電極の軸ズレのないショートアーク水銀ランプである。一対の電極が、発光部の放電空間内に対向して配置されている。放電空間内には、水銀及び希ガスが封入されている。発光部の両端に続いて、封止部がある。封止部で保持される電極芯棒で電極を支持している。電極芯棒と封止部との間に、石英ガラス体が介在している。内部金属円筒体が、電極芯棒に接続されている。封止用金属箔が、内部金属円筒体に接続されている。外部金属円筒体が、封止用金属箔を介して内部金属円筒体と接続されている。外部電流導入体が、外部金属円筒体に接続されている。内部金属円筒体と外部金属円筒体の間に、気密封止用石英ガラス体が介在している。内部金属円筒体の厚さをT1とし、外部金属円筒体の厚さをT2とし、封止用金属箔の長さをＬとしたとき、２≦T1≦L/6、２≦T2≦L/6である。 The “Short Arc Mercury Lamp” disclosed in Patent Document 2 is a short arc mercury lamp that reduces the stress and distortion generated in the sealing portion and extends the life thereof. There is no short arc mercury lamp. A pair of electrodes are arranged opposite to each other in the discharge space of the light emitting unit. Mercury and a rare gas are sealed in the discharge space. Following both ends of the light emitting part, there are sealing parts. The electrode is supported by the electrode core rod held by the sealing portion. A quartz glass body is interposed between the electrode core bar and the sealing portion. An internal metal cylinder is connected to the electrode core bar. A sealing metal foil is connected to the internal metal cylinder. The external metal cylinder is connected to the internal metal cylinder via a sealing metal foil. An external current introducing body is connected to the external metal cylinder. A quartz glass body for hermetic sealing is interposed between the inner metal cylinder and the outer metal cylinder. When the thickness of the inner metal cylinder is T1, the thickness of the outer metal cylinder is T2, and the length of the metal foil for sealing is L, 2 ≦ T1 ≦ L / 6, 2 ≦ T2 ≦ L / 6.

特許文献３に開示された「放電ランプ」は、封止管部内に配置されたガラス部材または内部リード棒保持用筒体にクラックが発生することを防止し、ひいては、ガスリークや封止管部の破損を防止でき、長い使用寿命を得ることができる放電ランプである。封体の封止管部の内部に、柱状のガラス部材が配置されている。ガラス部材の発光空間囲繞部側に面する一方の側に、金属板が配置されている。内部リード棒の基端が金属板に固定され、先端が発光管囲繞部内に伸びるように配置されている。内部リード棒の先端に、電極が設けられている。内部リード棒の外周と封止管部の内周面との間に、ガラス製の内部リード棒保持用筒体が配置されている。ガラス部材の封止管部の外端側に面する他方の側に、外部リード棒が配置されている。金属箔が、ガラス部材の外周に沿って伸び、その一端部が金属板に接続され、その他端部が外部リード棒に電気的に接続されている。ガラス部材と金属板との間に、金属箔が配置されている。 The “discharge lamp” disclosed in Patent Document 3 prevents the occurrence of cracks in the glass member or the inner lead rod holding cylinder disposed in the sealing tube portion, and consequently, gas leaks and sealing tube portion It is a discharge lamp that can prevent breakage and obtain a long service life. A columnar glass member is disposed inside the sealing tube portion of the sealed body. A metal plate is disposed on one side of the glass member facing the light emitting space surrounding portion side. The proximal end of the internal lead rod is fixed to the metal plate, and the distal end is disposed so as to extend into the arc tube surrounding portion. An electrode is provided at the tip of the internal lead bar. Between the outer periphery of the inner lead bar and the inner peripheral surface of the sealing tube portion, a glass-made inner lead bar holding cylinder is disposed. An external lead bar is arranged on the other side facing the outer end side of the sealing tube portion of the glass member. The metal foil extends along the outer periphery of the glass member, one end of which is connected to the metal plate, and the other end is electrically connected to the external lead bar. A metal foil is disposed between the glass member and the metal plate.

特許文献４に開示された「ショートアーク型放電ランプ」は、箔シール工程後の自然冷却時において、封止管などにクラックが入ることのないショートアーク型放電ランプである。円柱体の外周面に、複数枚の給電用モリブデン箔が、軸線方向に配置されて、封止管によって箔シールされている。円柱体の端面に当接して配置されて、給電用モリブデン箔の端部が溶接された第１集電円盤の周面と封止管内壁の間に、溶着防止用モリブデン箔が介在している。第２集電円盤の周面と封止管内壁の間、円柱体の両端面と第１集電円盤および第２集電円盤の間、および第１集電円盤と第１中空肉厚管の間、および第２集電円盤と第２中空肉厚管の間にも、溶着防止用モリブデン箔を介在させる。
特開2000-003695号公報特開2000-173544号公報特許3228073号公報特許3475815号公報 The “short arc type discharge lamp” disclosed in Patent Document 4 is a short arc type discharge lamp in which cracks do not occur in a sealing tube or the like during natural cooling after the foil sealing process. A plurality of power supply molybdenum foils are arranged in the axial direction on the outer peripheral surface of the cylindrical body, and are foil-sealed by a sealing tube. The welding prevention molybdenum foil is interposed between the peripheral surface of the first current collecting disk, which is disposed in contact with the end face of the cylindrical body and the end of the power supply molybdenum foil is welded, and the inner wall of the sealing tube. . Between the peripheral surface of the second current collecting disk and the inner wall of the sealing tube, between both end surfaces of the cylindrical body and the first current collecting disk and the second current collecting disk, and between the first current collecting disk and the first hollow thick tube A molybdenum foil for preventing welding is also interposed between the second current collecting disk and the second hollow thick tube.
JP 2000-003695 A JP 2000-173544 JP Japanese Patent No. 3228073 Japanese Patent No. 3785815

しかし、従来のショートアーク放電灯の封止部構造には、次のような問題がある。導電性部品（例えば、金属リング）に流れる電流が増大することにより、ジュール熱による発熱がかなり大きくなる。そのため、通電時のジュール熱と、放電による輻射熱によって、封止部の温度が、石英ガラスの除冷点である1200℃を超える場合があり、放電灯が破壊されてしまう。また、金属リングの外径が内部ガラス部品に比較して大きくてかなり薄いと、製造工程において封止部の破壊が発生しやすい。また、電極重量の荷重が導電性金属箔にかかるため、放電灯の運送時に破壊されやすい。 However, the conventional short arc discharge lamp sealing structure has the following problems. As the current flowing through the conductive component (for example, metal ring) increases, the heat generated by Joule heat increases considerably. Therefore, the temperature of the sealing part may exceed 1200 ° C., which is a cooling point of quartz glass, due to Joule heat during energization and radiant heat due to discharge, and the discharge lamp is destroyed. Further, when the outer diameter of the metal ring is larger and considerably thinner than the inner glass part, the sealing portion is easily broken in the manufacturing process. Further, since the load of the electrode weight is applied to the conductive metal foil, it is easily broken when the discharge lamp is transported.

本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、ショートアーク放電灯の点灯時や運搬中に破壊しにくくするとともに、耐圧性と熱負荷耐性を高めることである。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, make it difficult to break during lighting or transportation of a short arc discharge lamp, and improve pressure resistance and heat load resistance.

上記の課題を解決するために、本発明では、外部ガラス部品と金属箔と内部金属リングと外部金属リングとガラス棒と内部ガラス部品とに封止管を溶着することにより封止を行うショートアーク放電灯の封止構造を、金属箔の枚数をｎとし、金属箔の幅をＷとし、金属リングの外径をOD_ring（mm）とし、金属リングの厚さをｔ_ring（mm）とし、ランプ電流値をＩ(A)としたとき、
Ｉ／（ｎ×Ｗ×ｔ_ring）＜2.08
ｎ×Ｗ＜π×OD_ring
であるようにした。 In order to solve the above problems, in the present invention, a short arc is sealed by welding a sealing tube to an external glass part, a metal foil, an internal metal ring, an external metal ring, a glass rod, and an internal glass part. The discharge lamp sealing structure is such that the number of metal foils is n, the width of the metal foil is W, the outer diameter of the metal ring is OD _ring (mm), the thickness of the metal ring is t _ring (mm), When the lamp current value is I (A),
I / (n × W × t _ring ) <2.08
n × W <π × OD _ring
It was made to be.

さらに、内部金属リングと外部金属リングとガラス棒と内部ガラス部品と外部ガラス部品の外径を同一とした。封止管は、軸に近い側である内側の第１封止管と軸から遠い側の外側の第２封止管とからなり、第１封止管と前記第２封止管とにより二重に封止されている。第１封止管の発光管側端部をラッパ状に開かれた形状とする。第１封止管の厚さをｔ_inside（mm）とし、第２封止管の厚さをｔ_outside（mm）とすると、
1.5ｔ_inside＜ｔ_outside
ｔ_inside≦２
である。内部ガラス部品の発光管側の端面から第１封止管の発光管側端面までの長さａ(mm)の値を
５＜ａ＜１２
の範囲とする。発光管と第１封止管の発光管側端面との間に薄肉部を設けた。 Furthermore, the inner metal ring, the outer metal ring, the glass rod, the inner glass part, and the outer glass part have the same outer diameter. The sealing tube is composed of an inner first sealing tube on the side close to the shaft and an outer second sealing tube on the side far from the shaft, and the first sealing tube and the second sealing tube Heavyly sealed. The arc tube side end portion of the first sealing tube is formed in a trumpet shape. When the thickness of the first sealing tube is t _inside (mm) and the thickness of the second sealing tube is t _outside (mm),
1.5t _inside <t _outside
t _inside ≦ 2
It is. The value of the length a (mm) from the end surface on the arc tube side of the inner glass part to the end surface on the arc tube side of the first sealing tube is 5 <a <12
The range. A thin portion was provided between the arc tube and the arc tube side end surface of the first sealing tube.

上記のように構成したことにより、ショートアーク放電灯の封止部の破壊内圧を高くできる。また、熱負荷に対する耐性も高くなる。さらに、放電灯点灯中や運搬中の破壊が起こり難くなる。特に、高入力点灯時の放電灯の安全性が著しく改善される。 With the above configuration, the internal pressure at the sealing portion of the short arc discharge lamp can be increased. Moreover, the tolerance with respect to a heat load becomes high. In addition, the breakage during the lighting of the discharge lamp or during transportation is less likely to occur. In particular, the safety of the discharge lamp at the time of high input lighting is remarkably improved.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図９を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

本発明の実施例は、複数枚の金属箔が円周上で重ならないようにし、内側の第１封止管と外側の第２封止管とにより二重に封止し、ランプ電流値(Ａ)／｛（金属箔枚数）×（金属箔の幅（mm））×（金属製リングの厚さ（mm））｝の値を2.08未満とし、第１封止管の発光管側端部をラッパ状に開かれた形状とし、第１封止管の厚さを、２mm以下で、第２封止管の厚さの2/3より薄くし、内部ガラス部品の発光管側の端面から第１封止管の端面までの長さを５〜12mmとしたショートアーク放電灯である。 In an embodiment of the present invention, a plurality of metal foils are not overlapped on the circumference, and are double sealed by an inner first sealing tube and an outer second sealing tube. A) / {(number of metal foils) × (width of metal foil (mm)) × (thickness of metal ring (mm))} is less than 2.08, and the arc tube side end of the first sealing tube From the end face of the inner glass part on the arc tube side, with the thickness of the first sealing tube being 2 mm or less and less than 2/3 of the thickness of the second sealing tube. This is a short arc discharge lamp in which the length to the end face of the first sealing tube is 5 to 12 mm.

図１は、本発明の実施例におけるショートアーク放電灯の概観図である。図１において、発光管１は、水銀を封入した石英ガラス製の管である。陽極２は、プラス側の電極である。陰極３は、マイナス側の電極である。 FIG. 1 is a schematic view of a short arc discharge lamp in an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an arc tube 1 is a quartz glass tube filled with mercury. The anode 2 is a positive electrode. The cathode 3 is a negative electrode.

図２は、ショートアーク放電灯のマウント部の図である。図２において、陽極支持棒４は、陽極を支持する金属部材である。リード棒５は、電力を供給するための導電性部材である。第１封止管11は、気密封じのための円筒状のガラス部材である。第２封止管12は、発光管の延長の円筒状部分である。ガラス棒13は、リード棒と陽極支持棒を構造的に連結するガラス部材である。内部ガラス部品14は、陽極支持棒を保持するガラス部材である。外部ガラス部品15は、リード棒を保持するガラス部材である。内部金属リング24は、陽極支持棒と金属箔を電気的に接続するモリブデン製の部材である。外部金属リング25は、リード棒と金属箔を電気的に接続するモリブデン製の部材である。ラッパ形状部31は、第１封止管のランプ内部側の端部であり、漏斗状に広がった部分である。放電空間Ｓは、水銀蒸気が封入されて放電が起こる空間である。 FIG. 2 is a view of the mount portion of the short arc discharge lamp. In FIG. 2, the anode support bar 4 is a metal member that supports the anode. The lead bar 5 is a conductive member for supplying electric power. The first sealing tube 11 is a cylindrical glass member for hermetic sealing. The second sealing tube 12 is a cylindrical portion that is an extension of the arc tube. The glass rod 13 is a glass member that structurally connects the lead rod and the anode support rod. The internal glass component 14 is a glass member that holds the anode support rod. The external glass component 15 is a glass member that holds a lead rod. The inner metal ring 24 is a member made of molybdenum that electrically connects the anode support rod and the metal foil. The outer metal ring 25 is a molybdenum member that electrically connects the lead bar and the metal foil. The trumpet-shaped portion 31 is an end portion on the lamp inner side of the first sealing tube, and is a portion that expands in a funnel shape. The discharge space S is a space where mercury vapor is enclosed and discharge occurs.

図３は、ショートアーク放電灯のマウント部の一部拡大図である。図３において、接合部32は、発光管の球面部と第２封止管とのつなぎ目である。端面33は、第１封止管のランプ内部側の端部である。電極側端面34は、内部ガラス部品のランプ内部側の端部である。露出部分36は、第２封止管が放電空間内に露出した部分である。ｔ_insideは、第１封止管の厚さである。ｔ_outsideは、第２封止管の厚さである。 FIG. 3 is a partially enlarged view of the mount portion of the short arc discharge lamp. In FIG. 3, the joint portion 32 is a joint between the spherical portion of the arc tube and the second sealing tube. The end surface 33 is an end portion on the lamp inner side of the first sealing tube. The electrode side end surface 34 is an end portion of the internal glass part on the lamp inner side. The exposed portion 36 is a portion where the second sealing tube is exposed in the discharge space. t _inside is the thickness of the first sealing tube. t _outside is the thickness of the second sealing tube.

図４は、ショートアーク放電灯の電流と封止部外面の温度の最高値との関係を示すグラフである。図５は、ショートアーク放電灯のマウント部品を第１封止管内に封入した状態を示す図である。図５において、第１封止管41は、封着前の第１封止管である。図６は、ショートアーク放電灯のラッパ形状を有するマウント部品を第２封止管内に挿入した状態を示す図である。図６において、第２封止管42は、封着前の第２封止管である。図７は、ショートアーク放電灯のマウント部品を第２封止管内に封入した状態を示す図である。図８は、ショートアーク放電灯のラッパ部の長さと破壊内圧の関係を示すグラフである。図９は、ショートアーク放電灯の入力電力と封止部温度の関係を示すグラフである。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the current of the short arc discharge lamp and the maximum temperature of the outer surface of the sealing portion. FIG. 5 is a view showing a state in which the mounting component of the short arc discharge lamp is sealed in the first sealing tube. In FIG. 5, the first sealing tube 41 is a first sealing tube before sealing. FIG. 6 is a view showing a state in which a mounting component having a trumpet shape of a short arc discharge lamp is inserted into the second sealing tube. In FIG. 6, the second sealing tube 42 is a second sealing tube before sealing. FIG. 7 is a view showing a state in which the mounting component of the short arc discharge lamp is sealed in the second sealing tube. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the length of the trumpet portion of the short arc discharge lamp and the breaking internal pressure. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the input power of the short arc discharge lamp and the sealing portion temperature.

上記のように構成された本発明のショートアーク放電灯の構造について詳しく説明する。最初に、図１を参照しながら、ショートアーク放電灯の全体構造を説明する。ショートアーク放電灯は、中央部が膨らんだ発光管１を有し、発光管１内に、相対して一対の陽極２と陰極３を有する。放電灯の外部から放電灯の内部の電極へ電力を供給する一連の金属性部品およびこれらを保持するガラス部品から構成されるマウント部を有する。 The structure of the short arc discharge lamp of the present invention configured as described above will be described in detail. First, the overall structure of the short arc discharge lamp will be described with reference to FIG. The short arc discharge lamp has an arc tube 1 having a swelled central portion, and a pair of an anode 2 and a cathode 3 which are opposed to each other in the arc tube 1. It has a mount part which consists of a series of metallic parts which supply electric power to the electrode inside a discharge lamp from the outside of a discharge lamp, and a glass part holding these.

次に、図２と図３を参照しながら、マウント部の構造を説明する。発光管１に連接された第２封止管12と、第２封止管12とマウント部品の間には第１封止管11が介在する。マウント部品と第１封止管11がバーナーなどにより加熱溶着され、さらに第１封止管11と第２封止管12がバーナーなどにより加熱溶着され、発光管内部と外部との間の気密状態を維持するように封止されている。第１封止管11は、端面33に向かって径が大きくなっているラッパ形状をしている。 Next, the structure of the mount part will be described with reference to FIGS. A second sealing tube 12 connected to the arc tube 1, and a first sealing tube 11 is interposed between the second sealing tube 12 and the mounting component. The mounting part and the first sealing tube 11 are heat-welded with a burner, and the first sealing tube 11 and the second sealing tube 12 are heat-welded with a burner, etc., and the airtight state between the inside and the outside of the arc tube It is sealed so as to maintain. The first sealing tube 11 has a trumpet shape whose diameter increases toward the end surface 33.

次に、図４のグラフを参照しながら、マウント部品の金属リングについて説明する。放電灯封止部内の１枚の金属箔18に通電した場合の電流と、封止部外面の温度の最高値との関係を、図４に示す。金属箔18と内部金属リング24が溶接接合された付近で、封止部の温度は最高になる。実施例の封止部では、通電に起因する温度上昇が大幅に抑えられ、1200℃まで封止部の温度が上昇する場合にも破壊しない。石英ガラスの除冷点は、1200℃近傍である。通電時には、封止部内の最高温度をこの温度以下に抑制する必要がある。金属箔18と内部金属リング24が接合された部分の電流密度をρとする。この電流密度ρは電流Ｉ(A)と、金属箔18の幅Ｗ(mm)と、金属箔18の枚数ｎと、金属リングの厚さｔ_ring（mm）とすると、式（１）より求めることができる。
ρ＝Ｉ／（ｎ×Ｗ×ｔ_ring） (１)
そこで、図４の実験結果のグラフにより、金属箔1枚に100(A)の電流を流したとき1200℃となる。また、表２より、金属箔18の幅Ｗ=12(mm)と、金属箔18の枚数ｎ=１と、金属リングの厚さｔ_ring=４(mm）とすると、封止部の温度を1200℃の時の電流密度ρは、式(１)よりの2.08(A/mm²)となる。
つまり、実験結果によれば、接合部の電流密度が2.08(A/mm²)未満なら、封止部内の最高温度は1200℃を超えないので、電流密度ρは、式(２)の関係を満たせばよい。
ρ＝Ｉ／（ｎ×Ｗ×ｔ_ring）＜2.08 (２) Next, the metal ring of the mount part will be described with reference to the graph of FIG. FIG. 4 shows the relationship between the current when a single metal foil 18 in the discharge lamp sealing portion is energized and the maximum temperature of the outer surface of the sealing portion. In the vicinity where the metal foil 18 and the inner metal ring 24 are welded and joined, the temperature of the sealing portion becomes maximum. In the sealing portion of the embodiment, the temperature rise due to energization is greatly suppressed, and even when the temperature of the sealing portion rises to 1200 ° C., it does not break. The cooling point of quartz glass is around 1200 ° C. At the time of energization, it is necessary to suppress the maximum temperature in the sealing portion below this temperature. Let ρ be the current density of the portion where the metal foil 18 and the inner metal ring 24 are joined. This current density ρ is obtained from equation (1) where current I (A), metal foil 18 width W (mm), number n of metal foils 18 and metal ring thickness t _ring (mm). be able to.
ρ = I / (n × W × t _ring ) (1)
Therefore, according to the graph of the experimental results in FIG. 4, when a current of 100 (A) is passed through one metal foil, the temperature is 1200 ° C. Also, from Table 2, when the width W of the metal foil 18 = 12 (mm), the number of metal foils 18 = 1, and the thickness of the metal ring t _ring = 4 (mm), the temperature of the sealing portion is The current density ρ at 1200 ° C. is 2.08 (A / mm ² ) from Equation (1).
In other words, according to the experimental results, if the current density at the junction is less than 2.08 (A / mm ² ), the maximum temperature in the sealing part does not exceed 1200 ° C, so the current density ρ Just fill it.
ρ = I / (n × W × t _ring ) <2.08 (2)

内部金属リング24の外径をOD_ring（mm）とすると、金属箔同士の重なりを防ぐためには、金属箔の幅の合計が金属リングの円周長以下であればよいから、これらの値は式(３)の関係を満たす必要がある。
ｎ×Ｗ＜π×OD_ring (３)
したがって、式(２)および(３)を満たす封止部であれば、封止部内の金属箔18が重なることはない。同時に、通電時の温度は、石英ガラスの除冷点にまで達せず、破壊に対してより強い封止部が得られる。 If the outer diameter of the inner metal ring 24 is OD _ring (mm), in order to prevent the metal foils from overlapping each other, the total width of the metal foils may be equal to or less than the circumferential length of the metal ring. It is necessary to satisfy the relationship of Formula (3).
n × W <π × OD _ring (3)
Accordingly, the metal foil 18 in the sealing portion does not overlap as long as the sealing portion satisfies the expressions (2) and (3). At the same time, the temperature at the time of energization does not reach the cooling point of the quartz glass, and a sealed portion stronger against breakage is obtained.

内部ガラス部品14と外部ガラス部品15の外径は、金属箔の厚さを無視すると、金属リングの外径と等しい値となることが望ましい。その理由は次の通りである。封止部内に配置される電極やガラス部品などを、封止前に組み立てる工程が簡略化できる。発光管内部と外部との気密状態が、より確実に得られる。金属リングの酸化を防ぎ、口金取り付け時の作業が容易になる。 It is desirable that the outer diameters of the inner glass part 14 and the outer glass part 15 be equal to the outer diameter of the metal ring when the thickness of the metal foil is ignored. The reason is as follows. It is possible to simplify the process of assembling the electrodes and glass parts arranged in the sealing part before sealing. An airtight state between the inside and the outside of the arc tube can be obtained more reliably. This prevents oxidation of the metal ring and facilitates work when attaching the base.

次に、図５と図６と図７を参照しながら、金属リングを用いたマウント部品を封止する工程について説明する。図５は、金属リングを用いたマウント部品を、第１封止管41内に封入した状態を示す図である。マウント部品を第１封止管41内に封入して、第１封止管内を負圧状態としてバーナーなどにより加熱して、第１封止管とマウント部品を溶着する。第１封止管11をバーナーなどにより加熱して縮径させて、少なくとも内部ガラス部品14の電極側端面まで溶着する。第１封止管11と内部ガラス部品14との溶着が不十分であると、ランプ点灯時の破裂の起点となる。第１封止管11と内部ガラス部品14との溶着部は、十分に加熱して馴染ませる必要がある。内部ガラス部品14に溶着した第１封止管11は、内部ガラス部品14の電極側端面34からａ(mm)の位置で切断する。 Next, the process of sealing the mount component using the metal ring will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a view showing a state in which a mount component using a metal ring is enclosed in the first sealing tube 41. The mount component is sealed in the first sealing tube 41, and the first sealing tube is heated to a negative pressure by a burner or the like to weld the first sealing tube and the mounting component. The first sealing tube 11 is heated by a burner or the like to reduce the diameter, and is welded to at least the electrode side end surface of the internal glass component 14. If welding between the first sealing tube 11 and the internal glass part 14 is insufficient, it will be the starting point of rupture when the lamp is turned on. The welded portion between the first sealing tube 11 and the internal glass part 14 needs to be sufficiently heated to be adapted. The first sealing tube 11 welded to the inner glass part 14 is cut at a (mm) position from the electrode side end face 34 of the inner glass part 14.

なお、電極側端面34からａ(mm)の位置の第１封止管11の径が、内部ガラス部品の外径より大きい場合、内部ガラス部品14の電極側端面34から陽極２側の軸方向へ、第１封止管の径が大きくなるラッパ形状となる。また、縮径して内部ガラス部品14に溶着した第１封止管11を、バーナーなどにより加熱しながら拡径することによっても、このラッパ形状は作製可能である。 When the diameter of the first sealing tube 11 at the position a (mm) from the electrode side end face 34 is larger than the outer diameter of the internal glass part, the axial direction on the anode 2 side from the electrode side end face 34 of the internal glass part 14 In addition, it becomes a trumpet shape in which the diameter of the first sealing tube increases. The trumpet shape can also be produced by expanding the diameter of the first sealing tube 11 which has been reduced in diameter and welded to the internal glass part 14 while being heated by a burner or the like.

図６は、第１封止管を内部ガラス部品の電極端面からａ(mm)の位置で切断してラッパ形状としたマウント部品を、第２封止管42の内に挿入した状態を示す図である。図７には、内部ガラス部品の電極端面からａ(mm)の位置で、第１封止管を切断したマウント部品を、第２封止管42の中に封入して、陽極２を放電空間Ｓ内の所望の位置に配置した状態を示す。第２封止管内（発光管内）を負圧状態として、バーナーなどにより加熱して、第２封止管と第１封止管を溶着する。同様に、放電空間において相対する陰極３に対しても、同様に封止を行う。

FIG. 6 is a view showing a state in which a mounting part having a trumpet shape is formed by cutting the first sealing tube at the position a (mm) from the electrode end face of the internal glass part and inserted into the second sealing pipe 42. It is. In FIG. 7, the mount component obtained by cutting the first sealing tube is sealed in the second sealing tube 42 at the position a (mm) from the electrode end surface of the internal glass component, and the anode 2 is placed in the discharge space. The state arrange | positioned in the desired position in S is shown. The second sealing tube and the first sealing tube are welded by setting the inside of the second sealing tube (inside the arc tube) to a negative pressure state and heating with a burner or the like. Similarly, the cathode 3 facing in the discharge space is similarly sealed.

次に、表１を参照しながら、第１封止管11と第２封止管12の厚さについて説明する。表１は、放電灯の高圧力状態を模擬した静水圧試験において、破壊内圧と封止部の第１封止管11と第２封止管の厚さの関係を求めた表である。表１に示した結果から、第１封止管11と第２封止管12の組合せによっては、従来の封止構造の破壊内圧よりも、破壊内圧を上昇させられる。第１封止管11が厚いほど、破壊内圧が低下する傾向にある。内圧作用時の破壊内圧／作用内圧の値が1.5以上であれば、点灯時に破壊が発生しにくいことが、これまでの経験から分かっている。第１封止管11の厚さをｔ_inside(mm)とし、第２封止管12の厚さをｔ_outside(mm)とし、点灯時の内圧が最大で2.5MPa程度とすれば、表１から、1.5ｔ_inside＜ｔ_outside且つｔ_inside≦２の関係を満たすことにより、破壊耐性が著しく改善されることが分かる。 Next, the thicknesses of the first sealing tube 11 and the second sealing tube 12 will be described with reference to Table 1. Table 1 is a table in which the relationship between the internal pressure at break and the thickness of the first sealing tube 11 and the second sealing tube in the sealing portion is obtained in a hydrostatic pressure test that simulates the high pressure state of the discharge lamp. From the results shown in Table 1, depending on the combination of the first sealing tube 11 and the second sealing tube 12, the breaking internal pressure can be increased more than the breaking internal pressure of the conventional sealing structure. As the first sealing tube 11 is thicker, the fracture internal pressure tends to decrease. It has been known from experience so far that if the value of internal pressure at break / internal pressure is 1.5 or more, breakdown is unlikely to occur during lighting. If the thickness of the first sealing tube 11 is t _inside (mm), the thickness of the second sealing tube 12 is t _outside (mm), and the internal pressure during lighting is about 2.5 MPa at maximum, Table 1 From this, it can be seen that the fracture resistance is remarkably improved by satisfying the relationship of 1.5t _inside <t _outside and t _inside ≦ 2.

次に、図８のグラフを参照しながら、ラッパ部の長さａ(mm)について説明する。図８は、図３に示した長さａ(mm)と、静水圧試験における破壊内圧の関係を示す表である。第１封止管11の厚さを、１〜３(mm)まで変化させ、第２封止管12の厚さは、４(mm)とした。図８の結果から、長さａ(mm)を適正化することによって、耐圧性が向上することが分かる。すなわち、長さａ(mm)の値が５(mm)以上である場合に、それ以下の場合と比較して、破壊耐性が向上していることが分かる。ａ値が12(mm)以上となると、点灯時に付近の水銀が蒸発しにくくなる。したがって、５＜ａ＜12の範囲にすることによって、点灯時の立上り特性を劣化させることなく、破壊内圧を向上させることができる。 Next, the length a (mm) of the trumpet portion will be described with reference to the graph of FIG. FIG. 8 is a table showing the relationship between the length a (mm) shown in FIG. 3 and the internal fracture pressure in the hydrostatic pressure test. The thickness of the first sealing tube 11 was changed from 1 to 3 (mm), and the thickness of the second sealing tube 12 was 4 (mm). From the result of FIG. 8, it can be seen that the pressure resistance is improved by optimizing the length a (mm). That is, it can be seen that when the value of the length a (mm) is 5 (mm) or more, the fracture resistance is improved as compared with the case where the length a (mm) is 5 or less. When the a value is 12 (mm) or more, nearby mercury is difficult to evaporate during lighting. Therefore, by setting the range of 5 <a <12, it is possible to improve the breakdown internal pressure without deteriorating the rising characteristics at the time of lighting.

発光管１と第２封止管12との接合部32と、第１封止管11の端面33との間には、第２封止管が放電空間内に露出した露出部分36を設けることが好ましい。その理由は次の通りである。発光管１と第２封止管12との接合部32と、第１封止管11の端面33が近いと、第２封止管12を縮径するときのバーナーなどの熱により、発光管が変形することがあり、商品としての価値を著しく低下させる。露出部分36は、第２封止管のみの厚さとなり、二重に封止された部分と比較して薄いので、発光管１から封止部への熱伝導が少なくなり、封止部の温度上昇を抑えることもできる。また、内部ガラス部品14に近い封止部のガラスの厚さを、第１封止管11と第２封止管12を重ねた厚さとすることにより、重い電極（特に陽極）に対して、封止部の強度を大きくすることができる。 An exposed portion 36 where the second sealing tube is exposed in the discharge space is provided between the joint portion 32 between the arc tube 1 and the second sealing tube 12 and the end surface 33 of the first sealing tube 11. Is preferred. The reason is as follows. When the joint portion 32 between the arc tube 1 and the second sealing tube 12 and the end surface 33 of the first sealing tube 11 are close, the arc tube is heated by heat from a burner or the like when the diameter of the second sealing tube 12 is reduced. May be deformed, significantly reducing the value of the product. The exposed portion 36 is only the thickness of the second sealing tube, and is thinner than the double sealed portion, so that heat conduction from the arc tube 1 to the sealing portion is reduced, and the sealing portion Temperature rise can also be suppressed. Moreover, by setting the thickness of the glass near the inner glass part 14 to the thickness where the first sealing tube 11 and the second sealing tube 12 are overlapped, with respect to a heavy electrode (particularly the anode), The strength of the sealing part can be increased.

第１封止管11の発光管側の端面33をラッパ状にすることにより、バーナーなどの熱による封止作業において、第１封止管11と第２封止管12とを滑らかに溶着することができる。密着性が向上するので、第１封止管11と第２封止管12との溶着部の端面33から発生するクラックを防止でき、クラックに起因する放電灯の破裂を防ぐことができる。また、第１封止管11の端面33をラッパ状にすることにより、第１封止管11の外径と比較して内径がやや大きい第２封止管で封止を行う場合でも、封止管の中心軸から電極の中心軸がずれることを防止できる。電極の円周面が封止管内壁に接触することなく、第２封止管内に保持することができる。表面の加工を行った電極を傷つけないようにする場合に特に有効である。封止部部品の寸法と材質の例を、表２に示す。なお、本実施例では、金属箔18は１つの封止部あたり６枚使用した。

By forming the end surface 33 of the first sealing tube 11 on the arc tube side in a trumpet shape, the first sealing tube 11 and the second sealing tube 12 are smoothly welded in a sealing operation by heat of a burner or the like. be able to. Since adhesion improves, the crack which generate | occur | produces from the end surface 33 of the welding part of the 1st sealing tube 11 and the 2nd sealing tube 12 can be prevented, and the burst of the discharge lamp resulting from a crack can be prevented. Further, by forming the end surface 33 of the first sealing tube 11 in a trumpet shape, even when sealing with a second sealing tube having a slightly larger inner diameter than the outer diameter of the first sealing tube 11, the sealing is performed. The center axis of the electrode can be prevented from deviating from the center axis of the stop tube. The circumferential surface of the electrode can be held in the second sealing tube without contacting the inner wall of the sealing tube. This is particularly effective when the surface processed electrode is not damaged. Table 2 shows examples of dimensions and materials of the sealing part components. In this embodiment, six metal foils 18 are used for each sealing portion.

次に、図９のグラフを参照しながら、電力と温度の関係を説明する。放電灯を３本作製し、同じ条件で点灯させて、封止部内の温度を、放射温度計により測定した。放電灯へ入力された電力と、封止部の温度の関係を、図９に示す。封止部の温度測定結果から、実施例の封止部は、従来例の放電灯と比較して、同電力における封止部の温度が低いことが分かる。したがって、実施例の封止部は、熱負荷による破壊が起こりにくく、従来例のランプと比較して、熱負荷に対する耐性が高い。放電灯入力電力がより高くなると、効果が顕著に現れていることが分かる。

Next, the relationship between power and temperature will be described with reference to the graph of FIG. Three discharge lamps were produced, lit under the same conditions, and the temperature in the sealed portion was measured with a radiation thermometer. FIG. 9 shows the relationship between the power input to the discharge lamp and the temperature of the sealing portion. From the temperature measurement result of the sealing portion, it can be seen that the sealing portion of the example has a lower temperature of the sealing portion at the same electric power as compared with the discharge lamp of the conventional example. Therefore, the sealing portion of the embodiment is less likely to break due to the heat load, and has higher resistance to the heat load than the conventional lamp. It can be seen that the effect appears more markedly when the discharge lamp input power is higher.

次に、表３を参照しながら、落下の場合の破壊耐性について説明する。運搬時にランプに作用する荷重が破壊に及ぼす影響を調べる。従来例と実施例の封止部を有するランプを梱包し、落下による衝撃を作用させる実験を行った。梱包されたランプを１ｍの高さから落下させ、落下前後における電極位置の変化と、封止部から破壊が発生したか否かを調べた。表３は、実験結果をまとめたものである。実施例の封止部構造を有するランプであれば、輸送時の落下等に起因する電極のずれや封止部の破壊に対し、従来例よりもすぐれた特性を有することが分かる。 Next, the fracture resistance in the case of dropping will be described with reference to Table 3. Investigate the effect of the load acting on the lamp during transportation on the failure. An experiment was conducted in which the lamps having the sealing portions of the conventional example and the example were packed and an impact caused by dropping was applied. The packed lamp was dropped from a height of 1 m, and the change in the electrode position before and after dropping and whether or not the breakage occurred from the sealing portion were examined. Table 3 summarizes the experimental results. It can be seen that the lamp having the sealing portion structure of the example has characteristics superior to those of the conventional example with respect to electrode displacement and destruction of the sealing portion caused by dropping during transportation.

上記のように、本発明の実施例では、ショートアーク放電灯の封止部を、複数枚の金属箔が円周上で重ならないようにし、内側の第１封止管と外側の第２封止管とにより二重に封止し、ランプ電流値(Ａ)／｛（金属箔枚数）×（金属箔の幅（mm））×（金属製リングの厚さ（mm））｝の値を2.08未満とし、第１封止管の発光管側端部をラッパ状に開かれた形状とし、第１封止管の厚さを、２mm以下で、第２封止管の厚さの2/3より薄くし、内部ガラス部品の発光管側の端面から第１封止管の端面までの長さを５〜12mmとしたので、封止部の破壊内圧を高くでき、熱負荷に対する耐性も高くなり、点灯中や運搬中の破壊が起こり難くなる。 As described above, in the embodiment of the present invention, the sealing portion of the short arc discharge lamp is formed so that the plurality of metal foils do not overlap on the circumference, and the inner first sealing tube and the outer second sealing are provided. Double sealed with a stop tube, and the lamp current value (A) / {(number of metal foils) x (width of metal foil (mm)) x (thickness of metal ring (mm))} It is less than 2.08, the arc tube side end of the first sealing tube is opened in a trumpet shape, the thickness of the first sealing tube is 2 mm or less, 2 / th of the thickness of the second sealing tube Since the length from the end surface of the inner glass part on the arc tube side to the end surface of the first sealing tube is 5 to 12 mm, the internal pressure of the sealed portion can be increased and the resistance to heat load is also high. Therefore, destruction during lighting and transportation is less likely to occur.

本発明のショートアーク放電灯は、耐圧性と熱負荷耐性が高く、点灯時や運搬中に壊れにくいショートアーク放電灯として最適である。 The short arc discharge lamp of the present invention has high pressure resistance and heat load resistance, and is optimal as a short arc discharge lamp that is not easily broken during lighting or transportation.

本発明の実施例におけるショートアーク放電灯の概観図である。It is a general-view figure of the short arc discharge lamp in the Example of this invention. 本発明の実施例におけるショートアーク放電灯のマウント部の図である。It is a figure of the mounting part of the short arc discharge lamp in the Example of this invention. 本発明の実施例におけるショートアーク放電灯のマウント部の一部拡大図である。It is a partial enlarged view of the mount part of the short arc discharge lamp in the Example of this invention. 本発明の実施例におけるショートアーク放電灯の電流と封止部外面の温度の最高値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electric current of the short arc discharge lamp in the Example of this invention, and the maximum value of the temperature of a sealing part outer surface. 本発明の実施例におけるショートアーク放電灯のマウント部品を第１封止管内に封入した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which enclosed the mounting components of the short arc discharge lamp in the Example of this invention in the 1st sealing tube. 本発明の実施例におけるショートアーク放電灯のラッパ形状を有するマウント部品を第２封止管内に挿入した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which inserted the mount components which have the trumpet shape of the short arc discharge lamp in the Example of this invention in the 2nd sealing tube. 本発明の実施例におけるショートアーク放電灯のマウント部品を第２封止管内に封入した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which enclosed the mounting component of the short arc discharge lamp in the Example of this invention in the 2nd sealing tube. 本発明の実施例におけるショートアーク放電灯のラッパ部の長さと破壊内圧の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the length of the trumpet part of a short arc discharge lamp, and the destruction internal pressure in the Example of this invention. 本発明の実施例におけるショートアーク放電灯の入力電力と封止部温度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the input electric power of a short arc discharge lamp, and the sealing part temperature in the Example of this invention. 従来の放電灯の概観図である。It is a general-view figure of the conventional discharge lamp.

Explanation of symbols

Ｓ放電空間
１発光管
２陽極
３陰極
４陽極支持棒
５リード棒
11 第１封止管
12 第２封止管
13 ガラス棒
14 内部ガラス部品
15 外部ガラス部品
18 金属箔
24 内部金属リング
25 外部金属リング
31 ラッパ形状部
32 接合部
33 端面
34 電極側端面
36 露出部分
41 第１封止管
42 第２封止管
S discharge space 1 arc tube 2 anode 3 cathode 4 anode support rod 5 lead rod
11 First sealing tube
12 Second sealing tube
13 Glass rod
14 Internal glass parts
15 External glass parts
18 Metal foil
24 inner metal ring
25 External metal ring
31 Trumpet shape
32 joints
33 End face
34 Electrode side end face
36 Exposed area
41 First sealing tube
42 Second sealing tube

Claims

A glass arc tube, a glass sealing tube connected to the arc tube, an electrode sealed in the arc tube, an electrode support rod for supporting the electrode, and an interior for supporting the electrode support rod A short arc discharge lamp comprising a glass component and maintaining a discharge state by DC power, wherein the sealing tube includes an inner first sealing tube on the side closer to the axis and an outer first on the side far from the axis. The first sealing tube has an arc tube side end portion between the arc tube side end surface welded to the internal glass part and the arc tube side end surface welded to the second sealing tube. A short arc discharge lamp sealing structure characterized by having a trumpet shape.

2. The short arc discharge lamp sealing structure according to claim 1, wherein the first sealing tube is welded to the second sealing tube also on the outer end side in the axial direction from the inner glass part. .

The value of the length a (mm) from the end surface on the arc tube side of the inner glass part that supports the electrode support rod to the end surface on the arc tube side of the first sealing tube is in the range of 5 <a <12. The sealing structure for a short arc discharge lamp according to claim 1 or 2.

When the thickness of the first sealing tube is t _inside (mm) and the thickness of the second sealing tube is t _outside (mm),
1.5t _inside <t _outside
t _inside ≦ 2
Sealing structure of the short arc discharge lamp according to any one of claims 1 to 3, characterized in that.

The sealing structure for a short arc discharge lamp according to any one of claims 1 to 4, wherein a thin wall portion is provided between the arc tube and the arc tube side end surface of the first seal tube.