JP5146858B2 - 高圧放電ランプ - Google Patents

Description

この発明は、プロジェクター装置用などの高圧放電ランプに関するものであり、特に、電極の芯線に長手方向の溝が形成されてなる高圧放電ランプに係わるものである。

プロジェクター装置用の光源として用いられている高圧放電ランプにいては、そのシール構造としては、電極の芯線の根元が封止部に埋設された金属箔と接合され該金属箔を介して電極に通電する、いわゆる箔シール構造が採用されている。
通常、電極芯線はタングステンから構成され、一方で発光管は石英ガラスから構成されているために、かかる箔シール構造においては、封止部での両者の熱膨張係数の違いにより、封止部の損傷、破損という問題がしばしば発生する。特に、近時のプロジェクター装置に使う高圧放電ランプにおいては、発光部に例えば０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の多量の水銀が封入されており、点灯時には水銀蒸気圧が１００気圧以上の高圧になるため、この問題は一層深刻となっている。

このような問題を解決するために、例えば、特開２００８−５２９２５２号公報（特許文献１）には、電極芯線に軸方向に沿って伸びるように溝を形成する技術が紹介されている。
図３（Ａ）は上記従来例にかかるランプの概略構造図であり、図３（Ｂ）は、電極の拡大図である。
図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、高圧放電ランプ１は、発光部２とその両端の封止部３とからなり、発光部２内には電極４、４が配置されており、封止部３内には金属箔５が埋設されている。該金属箔５には電極４の芯線６と外部リード７が接合されていて、電極４にはこの金属箔５を介して給電される。
この電極４の芯線６には、封止部３に対向する外表面領域において軸方向に延在する複数の溝８がその円周方向全体にわたって形成されている。
上記従来技術は、電極芯線６に複数の溝８を設けることで、円周方向の表面粗さを、長手方向の表面粗さよりも大きくして、電極芯線６の材料（タングステン）と封止部３の材料（石英ガラス）との熱膨張率の違いに起因する封止部の破損を解消しようとするものであり、封止部３でクラックが生じないように発光管側の溝端部は放電空間に露出しているものである。

ところで、かかる高圧放電ランプにおける封止工程では、一般的に内部が大気圧よりも低いために外部（大気）と内部（大気圧以下）の圧力差を利用してバーナーなどの加熱源により石英ガラス（封止部）を軟化、縮径していく所謂シュリンクシールという封止方法が採用されている。
ところが、この種のランプでは、その発光部には大量の水銀が封入されており、封止時の高温でこの水銀が蒸発すると内部の圧力が上がる為、縮径できず封止が思うように出来ない。そのため、一般的には封止部が上下になるように発光管を縦に配置し、発光管の下端に水銀を寄せて純水又は液体窒素で冷却することで内部の圧力が上昇しないようにして封止するのが一般的である。この封止方法は例えば特開２００４‐３４２４９７号公報（特許文献２）に記載されている。

図４にその概略が示されており、ランプ１はその封止部３が上下方向になるように立てて支持される。その封止部３内に電極４、金属箔５、外部リード７などで組み立てられた電極マウントが挿入され、封止部３の外周からバーナー１０によって加熱される。このバーナー１０は封止部３の上下方向と円周方向に移動して該封止部３を加熱する。
ところで、この加熱収縮時には、図５に示されるように、電極芯線６の後端と金属箔５との接合箇所の隅部には石英ガラスが侵入しにくいために、どうしても空隙Ｓができやすく、この隙間Ｓが存在するとその部位に多大な応力が集中して封止部３の破裂を引き起こしやすい。
そのため、できるだけこの隙間Ｓをなくすべく当該部位に相当する箇所は入念に加熱し、強く焼きこむことが行われている。

ところで、前記したように、電極芯線６に軸方向の溝８が形成されている場合、図６（Ａ）に示すように、溶融した封止部３の石英ガラス１１がこの溝８内に侵入する。しかしながら、溶融した石英ガラスは、図６（Ｂ）に示すように、溶融状態にあるガラスが重力によって下方に垂れ下がる。
特に、溝８の封止部側後端（図では上端）部分は、前記したように強く焼きこまれるために、溶融ガラスの粘度が低くなっていて、その垂れ下がり量が大きく、溝８との間に隙間１２が生じてしまうことになる。
封止部３では、本質的には金属箔５の部分で封止されるものであって、この溝８を形成した部位は、発光部２内と連通状態にある。従って、この部分に大きな隙間１２ができると、発光部２内の水銀がこの部分に侵入してきてしまい、一旦この隙間部分に侵入した水銀は再び蒸発することがなく、結局、発光部２内の水銀が減少してしまい、所望の発光強度が得られないという問題がある。

特開２００８−５２９２５２号公報 特開２００４‐３４２４９７号公報

この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、電極芯線に軸方向の複数の溝が形成された高圧放電ランプにおいて、封止時に当該溝内に侵入した溶融石英ガラスが、下方に垂れ下がって溝の後端部分に空隙ができてしまうことを防止した構造を提供するものである。

上記課題を解決するために、この発明に係る高圧放電ランプは、電極の電極芯線に軸方向に形成した複数の溝において、その封止部側後端の深さをそれ以外の部分よりも深くしたことを特徴とするものである。

本発明によれば、電極芯線に形成した複数の溝の封止部側での深さを深くしたので、封止時に溶融した石英ガラスがこの深い部分に侵入し、この部分で下方への垂れ下がりに対する抵抗力が作用して、ガラスと溝部との間に大きな隙間が形成されるようなことがない。
そのため、発光部内の水銀量が大きく減少するとこがなく、発光強度が減じてしまうようなことがない。

本発明に係る高圧放電ランプの電極芯棒の部分断面図。 本発明の作用を説明する拡大断面図。 従来ランプの全体図と電極の拡大図。 ランプの封止工程の説明図。 従来の封止部での電極芯線後端部の拡大断面図。 従来の封止時の説明図。

図１は、本発明の高圧放電ランプの電極芯線６における溝８部分の部分断面図であって、芯線６の軸方向に形成された溝８において、その封止部側端部８ａの深さが、それ以外の部分の深さより深く形成されている。
この溝８は、例えばレーザ照射によって形成することができ、芯線６の発光部側からレーザを照射し、一定速度でレーザを該芯線６の長手方向に沿って動かし、封止部側端部でレーザの移動を止めてレーザを他の部分より長時間照射することにより、封止部側端部の溝８ａの深さを他の部分より深く形成することができる。
その数値を例示すると、溝８の円周方向のピッチは４０μｍ、溝全体の深さ６μｍ、封止部側端部８ａの深さ９μｍである。
このような形状の溝８を持ったランプを、図４に示す態様で封止する際には、図２に示すように、溶融した石英ガラス１１は、その深い端部８ａにまで侵入する。そのため、溶融した石英ガラス１１はこの深い溝部分８ａで、下方への垂れ下がりに対する抵抗力ができ、下方への流動が抑制され、溝８との間に大きな隙間ができるようなことがない。

以上のように、本発明の高圧放電ランプでは、電極芯線に形成した軸方向の複数の溝の封止部側端部の深さをそれ以外の部分の深さより深くしたことにより、溝と石英ガラスとの間に大きな隙間が形成されることがない。このため、発光部内の水銀量が大きく減じることがなく所望の発光強度が確保されるものである。

１ 高圧放電ランプ
２ 発光部
３ 封止部
４ 電極
５ 金属箔
６ 芯線
７ 外部リード
８ 溝
８ａ 封止部側端部
１０ バーナー
１１ 石英ガラス
１２ 隙間

Claims (2)

1. 石英ガラスからなり内部に一対の電極を有する発光部と、この発光部の両端に形成された封止部とよりなり、該封止部内に埋設された金属箔を介して前記電極に給電する高圧放電ランプにおいて、
   前記電極の芯線は、該芯線の軸方向に伸びる溝が円周方向全体にわたって形成されており、
   当該溝は、封止部側端部における深さがその他の部分よりも深いことを特徴とする高圧放電ランプ。
2. 前記溝は、レーザ照射により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ。
   
   
   

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