JP6929763B2 - Discharge lamp and manufacturing method of discharge lamp - Google Patents
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Description
本発明は、放電ランプに関し、特に、発光管両端に連設される封止管の封止構造に関する。 The present invention relates to a discharge lamp, and more particularly to a sealing structure of a sealing tube connected to both ends of the arc tube.
ショートアーク型放電ランプなどでは、発光管の両端に封止管が一体的に形成されており、封止管内では、電極を支持する電極支持棒などを含むマウント部品が封入されている。定格電力の大きい放電ランプでは、電極支持棒に金属リングなどの導電性環状部材を固定させ、軸方向に延びる複数の金属箔を環状部材に溶着させる。そして、金属箔、環状部材、電極支持棒を介して電極に電力を供給することによって放電ランプを点灯させる(例えば、特許文献1参照)。 In a short arc type discharge lamp or the like, sealing tubes are integrally formed at both ends of the arc tube, and inside the sealing tube, a mount component including an electrode support rod for supporting the electrodes is enclosed. In a discharge lamp having a large rated power, a conductive annular member such as a metal ring is fixed to an electrode support rod, and a plurality of metal foils extending in the axial direction are welded to the annular member. Then, the discharge lamp is turned on by supplying electric power to the electrode via the metal foil, the annular member, and the electrode support rod (see, for example, Patent Document 1).
金属リングなどの環状部材の熱膨張率は、ガラスと異なる。そのため、封止工程でガラス管に封止管を溶着させると、環状部材とガラス管との接触面付近に歪みが生じ、クラックを生じさせる。これを防ぐため、金属リングの両側面に金属製の円板箔を配置させ、ガラス部材と金属リングの溶着を防ぐ。また、金属リングの外周面と封止管が接すると、径方向熱膨張率の違いによって封止管に応力がかかる。そのため、金属リングを覆う巻き箔を設ける(特許文献2参照)。金属リング、巻き箔、封止管の熱膨張率の差によって生じる応力は、可撓性のある巻き箔によって吸収され、巻き箔は変形する。 The coefficient of thermal expansion of an annular member such as a metal ring is different from that of glass. Therefore, when the sealing tube is welded to the glass tube in the sealing step, distortion occurs in the vicinity of the contact surface between the annular member and the glass tube, causing cracks. In order to prevent this, metal disk foils are arranged on both side surfaces of the metal ring to prevent welding of the glass member and the metal ring. Further, when the outer peripheral surface of the metal ring is in contact with the sealing tube, stress is applied to the sealing tube due to the difference in the coefficient of thermal expansion in the radial direction. Therefore, a winding foil is provided to cover the metal ring (see Patent Document 2). The stress caused by the difference in the coefficient of thermal expansion of the metal ring, the wound foil, and the sealing tube is absorbed by the flexible wound foil, and the wound foil is deformed.
放電ランプの使用経過に伴って巻き箔に経年変化が生じ、巻き箔の耐久性が低下する。これによって、巻き箔が応力を吸収することができなくなるおそれがある。 As the discharge lamp is used, the wound foil changes over time, and the durability of the wound foil decreases. As a result, the wound foil may not be able to absorb the stress.
したがって、巻き箔などの金属箔で金属リングなどの環状部材を覆うことなく、熱膨張率の差によるクラック発生を抑える電極構造が求められる。 Therefore, there is a need for an electrode structure that suppresses the occurrence of cracks due to the difference in the coefficient of thermal expansion without covering the annular member such as a metal ring with a metal foil such as a wound foil.
本発明の放電ランプは、発光管内の電極を支持する電極支持棒と、電極支持棒が挿通され、封止管と溶着する石英管と、石英管のランプ軸方向端部側で電極支持棒と金属箔とを電気的に接続させる導電性の円板部材と、石英管と円板部材との間に配置される円板箔とを備える。そして、円板部材の外周面からランプ径方向外側に形成された空間部分を含む空隙(隙間)が設けられている。ここでの「円板部材」は、円板状部材を意味し、中心部に穴を設けた環状部材を含むものとする。また、「ランプ軸方向端部側」は、電極とは反対側を向く端部側であって、封止管端部側を示す。 The discharge lamp of the present invention includes an electrode support rod that supports an electrode in the arc tube, a quartz tube through which the electrode support rod is inserted and welded to the sealing tube, and an electrode support rod on the lamp axial end side of the quartz tube. A conductive disk member for electrically connecting the metal foil and a disk foil arranged between the quartz tube and the disk member are provided. Then, a gap (gap) including a space portion formed on the outer side in the radial direction of the lamp from the outer peripheral surface of the disk member is provided. The "disk member" here means a disk-shaped member, and includes an annular member having a hole in the center. Further, the "ramp axial end side" is the end side facing the opposite side to the electrode, and indicates the sealing tube end side.
円板箔の外径は、円板部材の外径より小さくすることが可能である。この場合、空隙は、円板部材と石英管との間に形成された、すなわち、円板箔と接していない円板部材の電極側側面からランプ軸方向電極側に向けて形成された空間部分を含むように構成することができる。 The outer diameter of the disc foil can be smaller than the outer diameter of the disc member. In this case, the void is a space portion formed between the disk member and the quartz tube, that is, a space portion formed from the electrode side side surface of the disk member not in contact with the disk foil toward the lamp axial electrode side. Can be configured to include.
また、空隙は、円板箔と石英管との間に、すなわち円板箔の電極側側面からランプ軸方向電極側に向けて形成された空間部分を含むように構成することができる。 Further, the gap can be configured to include a space portion formed between the disk foil and the quartz tube, that is, from the electrode side side surface of the disk foil toward the lamp axial direction electrode side.
金属箔の内面側に当接して金属箔を支持する柱状石英部材を設けた場合、円板部材の外径は、柱状石英部材の円板部材側端面の外径よりも小さくすることができる。また、金属箔は、円板部材の柱状石英部材側の側面と接続することが可能であり、金属箔は、円板部材の外周面よりランプ径方向外側で屈曲するように構成することができる。特に、金属箔の少なくとも一部が、ランプ軸方向に関して、円板部材より石英管側に突出するように構成することができる。 When the columnar quartz member that abuts on the inner surface side of the metal foil and supports the metal foil is provided, the outer diameter of the disk member can be made smaller than the outer diameter of the disk member side end surface of the columnar quartz member. Further, the metal foil can be connected to the side surface of the disk member on the columnar quartz member side, and the metal foil can be configured to bend outward in the radial direction of the lamp from the outer peripheral surface of the disk member. .. In particular, at least a part of the metal foil can be configured to project toward the quartz tube side from the disk member in the lamp axial direction.
石英管の円板部材側端部には、円板部材に向けて同軸状に突出した突出部が設けることが可能であり、突出部の外径は、円板箔の外径より小さくなるように構成すればよい。 At the end of the quartz tube on the disc member side, a protrusion that protrudes coaxially toward the disc member can be provided, and the outer diameter of the protrusion is smaller than the outer diameter of the disc foil. It may be configured as.
本発明の他の態様である放電ランプの製造方法は、石英管の端部において、同軸状の突出部を設け、石英管と柱状石英部材との間に円板箔、円板部材を設置し、電極支持棒を含めたマウント部品を作製し、マウント部品を封止管内に挿入し、加熱処理によって封止管を縮径する。 In the method for manufacturing a discharge lamp, which is another aspect of the present invention, a coaxial protrusion is provided at the end of the quartz tube, and a disk foil and a disk member are installed between the quartz tube and the columnar quartz member. , A mount component including an electrode support rod is manufactured, the mount component is inserted into the sealing tube, and the diameter of the sealing tube is reduced by heat treatment.
本発明によれば、封止管においてクラックが発生するのを防ぎ、信頼性の高い封止構造をもった放電ランプを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to prevent cracks from occurring in the sealing tube and obtain a discharge lamp having a highly reliable sealing structure.
以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態であるショートアーク型放電ランプの概略的平面図である。 FIG. 1 is a schematic plan view of the short arc type discharge lamp according to the present embodiment.
ショートアーク型放電ランプ10は、石英ガラスから成る球状放電管12内に一対の電極(陽極、陰極)を対向配置させたランプであり、放電管12の両端には、石英ガラスである一対の封止管が対向するように連設されている。ただし、図1では、陰極である電極30と、一方の封止管20のみ図示している。
The short arc
封止管20の内部には、電極30を保持するマウント部品20Aが封入されている。マウント部品20Aは、電極30に接合する電極支持棒22、電極支持棒22を保持するガラス管(石英管)24、柱状ガラス部材(柱状石英部材)26などを備え、封止管20の端部は口金28で塞がれている。放電空間11には、水銀、希ガスが封止されている。陽極側の封止管についても、同様に構成されている。
A
図2は、封止管の一部を概略的に示した断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a part of the sealing tube.
封止管20内では、電極支持棒22が電極軸(ランプ軸)Eに沿って配置されている。筒状の肉厚ガラス管であるガラス管(石英管)24は、封止管20と溶着して一体化されており、電極支持棒22がガラス管24の軸穴24Hに挿通されている。一方、柱状のガラス部材26は中心部に有底筒状凹部26Hを有し、電極支持棒22は有底筒状凹部26Hに挿入され、その先端面22Tは凹部26Hの底面26Tと接している。電極支持棒22は、ガラス管24、ガラス部材26により電極軸E上で保持される。
In the
ガラス管24とガラス部材26との間には、導電性の金属リング(円板部材)32が配置されており、その両側側面にディスク状の円板箔34、36が金属リング32を挟むように配置されている。電極支持棒22は、円板箔34、金属リング32、円板箔36に挿通され、金属リング32は電極支持棒22に溶接されている。
A conductive metal ring (disk member) 32 is arranged between the
封止管20内には、所定間隔を置いて金属製のリード棒(図示せず)が同軸的に配置されている。リード棒(図示せず)は、電源部(図示せず)と繋がった外部のリード線(図示せず)に接続されており、電極支持棒22と同様、金属リング(図示せず)および金属リングを挟む円板箔(図示せず)に挿通されている。
Metal lead rods (not shown) are coaxially arranged in the
ガラス部材26と封止管20との間には、複数の帯状金属箔が、周方向に沿って所定間隔で並び、ガラス部材26の表面に沿って(当接して)軸方向に延びている。そしてその両端は、金属リング32と、リード棒に固定された図示しない金属リングに溶接されている。図2では、金属リング32に溶接された1つの金属箔33のみを図示している。金属箔33は、ガラス部材26のテーパー部26Sと封止管20との間に沿って延びながら屈曲部33Bを形成するとともに、その端部が金属リング32に溶接されている。
Between the
本実施形態では、金属リング32の外周面32Fおよび側面32S2は、ガラス管24と接しておらず、隙間(空隙)Sが形成されている。ここでは便宜上、金属リング32の外周面32Fから径方向外側に向けた隙間部分(空間部分)を“S1”、側面32S2から軸方向電極側に向けた隙間部分(ランプ軸方向に沿った側面32S2とガラス管24の端面24Fとの間の隙間部分)を“S2”と表す。また、円板箔34の電極側側面34Sから軸方向電極側に形成された隙間部分(ランプ軸方向に沿った円板箔34の側面34Sとガラス管24の端面24Fとの間の隙間部分)を“S3”で表す。隙間Sの形成により、ガラス管24の端面24Fは、円板箔34および金属箔33の屈曲部33Bと接する一方、金属リング32と接しない。
In the present embodiment, the outer
図3は、電極製造工程の一部を示した図である。 FIG. 3 is a diagram showing a part of the electrode manufacturing process.
封止管20への封入前の状態では、ガラス部材26とガラス管24との間に、円板箔36、金属リング32、円板箔34を配置している。また、金属箔33は金属リング32と溶接し、金属リング32は電極支持棒22に溶接されている。金属箔33は、ガラス部材26の表面に沿って延び、ガラス部材26の端面26Nに沿って折り曲げられる。金属箔33は帯状箔であるため、屈曲部33Bが生じるように、ガラス部材26のテーパー部26Sに沿って金属箔33を折り曲げる。このとき、屈曲部33Bの一部が軸方向に沿って金属リング32よりも電極側に位置するように、屈曲部33Bが形成される。
In the state before sealing in the sealing
封止前のガラス管24は、電極支持棒が挿通される筒状部分を含んだガラス管24と同軸の突出部24Sを中心軸周りに形成して段差部分を設けた形状を有し、ここでは突出部24Sが円筒状に形成されている。突出部24Sの外径D1は、円板箔34の外径D4よりも小さい。一方、金属リング32の外径D2は、ガラス部材26の端面26Nの外径D3よりも小さくなるように定められている。また、円板箔34の外径D4は、金属リング32の外径D2よりも小さくなるように定められている。
The
電極支持棒22を含めたマウント部品20Aを封止管20に挿入し、加熱処理を行うと、封止管20がガラス管24、ガラス部材26と溶着する。ガラス管24の端面24Fは加熱、溶着過程において加熱変形し、複雑な凹凸状端面に変わる。そして隙間Sが形成される。このような隙間Sは、突出部24Sを設けたガラス管24と、金属リング32の外径D2をガラス部材26の端面26Nの外径D3よりも小さくしていることに基づいている。特に、柱状突出部24Sを形成し、突出部24Sの外径D1を、円板箔34の外径D4より小さくして、ガラス管端面24Fより金属リング側に大きな空間を形成することによって、ガラス管24が加熱変形しても隙間Sが形成される。
When the
このとき、屈曲部33Bの一部が、ランプ軸方向に沿って金属リング32よりも電極側に形成されていることで、屈曲部33Bによってガラス管24の加熱変形、特にガラス管24の径方向外側部分の加熱変形を抑制することができる。これにより、加熱処理条件によってガラス管24の加熱変形が大きくても、確実に隙間Sを形成することができる。
At this time, since a part of the
隙間Sの形成により、封止後の金属リング32は、外周面32F付近でガラス管24と接触せず、熱膨張率の差に起因するクラック発生を防ぐことができる。金属リング32の外周面32Fから径方向に向けて隙間部分S1が形成されているため、加熱処理、ランプ点灯/消灯時に金属リング32が径方向に膨張、収縮しても、ガラス管24の端面24Fがそれに引きずられるような形で剥がれることがない。
By forming the gap S, the sealed
また、金属リング32の外周面32F付近において、側面32S2とガラス管24との間で軸方向に隙間部分S2が形成されている。そのため、金属リング32が軸方向に膨張、収縮しても、ガラス管24の端面24Fが剥がれることがない。さらに、金属リング32よりも外径の小さい円板箔34も、同様にガラス管24と接触していないため、円板箔34の膨張、収縮に起因するクラック発生が生じない。特に、円板箔34の側面34Sとガラス管24との間の軸方向に沿った隙間部分S3が形成されることにより、円板箔34、36の軸方向に沿った熱膨張、収縮に対するクラック発生を防ぐことができる。一方で、柱状突出部24Sは、電極支持棒22を保持するのに十分な外径D1を有する。
Further, in the vicinity of the outer
このように本実施形態によれば、放電ランプ10の封止管20内に電極支持棒22を挿通させたガラス管24を設け、ガラス管24とガラス部材26との間に金属リング32、円板箔34、36を配置する。そして、金属リング32の外周面32F付近において、ガラス管24と接触しないように隙間Sが形成される。なお、ガラス部材26にテーパー部を設けなくてもよい。
As described above, according to the present embodiment, the
10 放電ランプ
20 封止管
22 電極支持棒
24 ガラス管(電極側石英管)
26 ガラス部材(石英部材)
32 金属リング(円板部材)
33 金属箔
34 円板箔
36 円板箔
S 隙間
10
26 Glass member (quartz member)
32 Metal ring (disk member)
33
Claims (8)
前記電極支持棒が挿通され、封止管と溶着する石英管と、
前記石英管のランプ軸方向端部側で前記電極支持棒と金属箔とを電気的に接続させる導電性の円板部材と、
前記石英管と前記円板部材との間に配置される円板箔とを備え、
前記円板部材の外周面からランプ径方向外側に形成された空間部分を含む空隙が設けられていることを特徴とする放電ランプ。 An electrode support rod that supports the electrodes in the arc tube,
A quartz tube through which the electrode support rod is inserted and welded to the sealing tube,
A conductive disk member that electrically connects the electrode support rod and the metal leaf on the lamp axial end side of the quartz tube, and
A disk foil arranged between the quartz tube and the disk member is provided.
A discharge lamp characterized in that a gap including a space portion formed on the outer side in the radial direction of the lamp from the outer peripheral surface of the disk member is provided.
前記空隙が、前記円板部材と前記石英管との間に形成された空間部分を含むことを特徴とする請求項1に記載の放電ランプ。 The outer diameter of the disk foil is smaller than the outer diameter of the disk member,
The discharge lamp according to claim 1, wherein the gap includes a space portion formed between the disk member and the quartz tube.
前記円板部材の外径が、前記柱状石英部材の前記円板部材側端面の外径よりも小さいことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の放電ランプ。 A columnar quartz member that abuts on the inner surface side of the metal foil and supports the metal foil is provided.
The discharge lamp according to any one of claims 1 to 3, wherein the outer diameter of the disk member is smaller than the outer diameter of the end face of the columnar quartz member on the side of the disk member.
前記金属箔は、前記円板部材の前記柱状石英部材側の側面と接続され、
前記金属箔が、前記円板部材の外周面よりランプ径方向外側で屈曲していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の放電ランプ。 A columnar quartz member that abuts on the inner surface side of the metal foil and supports the metal foil is provided.
The metal foil is connected to the side surface of the disk member on the columnar quartz member side.
The discharge lamp according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal foil is bent outward in the radial direction of the lamp from the outer peripheral surface of the disk member.
前記突出部の外径が、前記円板箔の外径より小さいことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかにに記載の放電ランプ。 At the end of the quartz tube on the disk member side, a projecting portion coaxially projecting toward the disk member is provided.
The discharge lamp according to any one of claims 1 to 6, wherein the outer diameter of the protruding portion is smaller than the outer diameter of the disk foil.
前記石英管と柱状石英部材との間に円板箔、円板部材を設置し、電極支持棒を含めたマウント部品を作製し、
前記マウント部品を封止管内に挿入し、加熱処理によって前記封止管を縮径する
ことを特徴とする放電ランプの製造方法。 A coaxial protrusion is provided at the end of the quartz tube.
A disk foil and a disk member are installed between the quartz tube and the columnar quartz member to prepare a mount component including an electrode support rod.
A method for manufacturing a discharge lamp, which comprises inserting the mount component into a sealing tube and reducing the diameter of the sealing tube by heat treatment.
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