JPH0725559U

JPH0725559U - 放電ランプ

Info

Publication number: JPH0725559U
Application number: JP5941493U
Authority: JP
Inventors: 康彦若畑; 安夫大西; 義弘笠井
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 1993-10-08
Filing date: 1993-10-08
Publication date: 1995-05-12

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】電流による箔シール部の発熱量が小さく、箔
シール部の周辺における温度を実用的に問題のない程度
に抑える。【構成】発光空間囲繞部４１およびこれに続く封じ管
部４２Ａよりなるガラス製の封体４０と、この封体の封
じ管部内において発光空間囲繞部側に配置された、１又
は２以上の帯状金属箔５１Ａからなる第１の箔シール部
と、封体の封じ管部内において当該封じ管部の外端側に
配置された、１又は２以上の帯状金属箔５２Ａからなる
第２の箔シール部と、第１の箔シール部に電気的に接続
され、発光空間囲繞部内に伸びる内部リード棒８０Ａ
と、この内部リード棒の先端に設けられた電極８５Ａ
と、第２の箔シール部に電気的に接続され、封体の外側
に伸びる給電用の外部リード棒９０Ａと、第１の箔シー
ル部と第２の箔シール部とを電気的に接続する中間部リ
ード棒７０Ａとを備えている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は放電ランプに関し、更に詳しくは気密封止構造に特徴を有する大電流用の放電ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】

放電ランプである例えば水銀灯は、これより放射される紫外線を利用する分野、例えば光化学産業分野、半導体デバイスの製造分野、その他各分野で広く用いられている。

【０００３】例えば大電流用の高圧または超高圧水銀灯においては、発光ガスの主成分である水銀の封入量が大きくて点灯時の発光管内ガス圧が非常に高く、しかも発熱量が大きく、従って、特に気密封止部のガラスにおいては耐熱性および耐圧性が大きいことが必要とされる。そして点灯中において発光管内の水銀が完全に蒸発していることが必要であり、このため点灯中の発光管内においては、水銀の凝縮が生ずるような低い温度部分がないことが必要である。このようなことから、従来の高圧または超高圧水銀灯においては、発光管を形成するガラスを給電用のリード棒に直接溶着して気密封止するいわゆるロッドシール構造は採用せずに、封着用の金属箔を用いたいわゆる箔シール構造が採用されている。

【０００４】具体的には図４に示すようなガラス製の有底筒体１Ａの外周において、図５に示すように周方向に互いに離間して該有底筒体１Ａの軸方向に伸びるよう帯状の金属箔２Ａを例えば４枚配置し、これらの金属箔２Ａの各々の一端側２１Ａを有底筒体１Ａの底壁端縁１１Ａにおいて屈曲させてこれを底壁１５Ａの外側から突出して伸びるよう配置した内部リード棒３Ａの基端部に形成した集電円板３１Ａに接続し、金属箔２Ａの各々の他端側２２Ａを有底筒体１Ａの開口端部縁１３Ａにおいて屈曲させて、これを有底筒体１Ａの筒孔内に挿入した外部リード棒４Ａの外周に接続して封着用導電部５Ａを構成する。ここで、６Ａは内部リード棒３Ａの先端に固定して設けた電極、７Ａは内部リード棒３Ａ保持用のガラス製筒体である。

【０００５】次いで、このような封着用導電部５Ａを、図６に示すように、ガラス製の封体８の封じ管部８８Ａ内に電極６Ａが封体８の発光空間囲繞部８９内に位置するよう挿入配置する。そして、封じ管部８８Ａの外部から加熱処理して該封じ管部８８Ａの内周と有底筒体１Ａの外周とを金属箔２Ａを介して気密に溶着させる。そして、内部リード棒３Ａの基端部側においては、封じ管部８８Ａにおけるガラス製筒体７Ａと対向する部分のガラスを加熱押圧するか、または封じ管部８８Ａ内に負圧を作用せしめてこの負圧によりガラス製筒体７Ａと溶着させ、図７に示すように、狭窄部９Ａを形成し、また、封じ管部８８Ａの外端部においては、該外端部のガラスを加熱溶融することにより、金属箔２Ａの露出部分をガラスにより被覆する。他方の封じ管部８８Ｂにおいても、封着用導電部５Ａと同様に構成した封着用導電部５Ｂを上述と同様にして接続し、図７に示すような高圧水銀灯を構成する。

【０００６】また、有底筒体の底壁の外端面に続く周壁部分の外周面をテーパ状に形成して底部を錐台体状に構成することにより、封じ管部分のガラス部分における歪の発生を抑制する手段が紹介されている（例えば実開昭６２−４７０５１号、実公平３−５０６０９号公報参照）。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかして、上記のような箔シール構造を有する従来の放電ランプにおいては、箔シール部を構成する金属箔の長さが通常３０〜５０ｍｍと長いものである。このように、長い金属箔により箔シール部が構成されている場合には、当該箔シール部の電気抵抗が大きくなり、放電ランプの点灯中において箔シール部からの発熱量が大きくなってその周辺が非常に高温になるという問題がある。そして、箔シール部の周辺が高温になると、箔シール部を構成する金属箔が酸化しやすくなり、また、放電ランプに接続されるベースや外部電源に悪影響を及ぼすおそれがある。以上のような問題があるため、従来の放電ランプに投入できる電流の大きさには制限があった。

【０００８】例えば、上記のような４枚の金属箔２Ａからなる箔シール構造を有する水銀灯（ランプ入力２ｋＷ）においては、投入できる電流の大きさは７０アンペアが限度であり、この水銀灯へ１００アンペア以上の電流を投入すると、金属箔からの発熱によって箔シール部周辺の温度は１０００℃以上となり、実用的に使用することができない。

【０００９】本考案は以上のような事情に基づいてなされたものである。本考案の目的は、投入される電流に対する箔シール部の発熱量が小さく、３００アンペア程度の大きな電流を投入した場合であっても、箔シール部の周辺における温度を、実用的に問題のない程度の温度、具体的には、例えば金属箔の酸化等を発生させない温度に抑えることのできる大型の放電ランプを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案の放電ランプは、発光空間囲繞部およびこれに続く封じ管部よりなるガラス製の封体と、この封体の封じ管部内において発光空間囲繞部側に配置された、１又は２以上の帯状金属箔からなる第１の箔シール部と、前記封体の封じ管部内において当該封じ管部の外端側に配置された、１又は２以上の帯状金属箔からなる第２の箔シール部と、前記第１の箔シール部に電気的に接続され、発光空間囲繞部内に伸びる内部リード棒と、この内部リード棒の先端に設けられた電極と、前記第２の箔シール部に電気的に接続され、封体の外側に伸びる給電用の外部リード棒と、前記第１の箔シール部と前記第２の箔シール部とを電気的に接続する中間部リード棒とを備えていることを特徴とする。

【００１１】また、本考案の放電ランプにおいては、ガラス製の封体の封じ管部内に封着用導電部を挿入配置して加熱封着することにより構成され、前記封着用導電部は、第１の箔シール部を形成するための１又は２以上の帯状金属箔と、この帯状金属箔を側周面に配置して保持するガラス製の第１の円柱部材と、第２の箔シール部を形成するための１又は２以上の帯状金属箔と、この帯状金属箔を側周面に配置して保持するガラス製の第２の円柱部材と、第１の箔シール部と第２の箔シール部とを電気的に接続するための中間部リード棒と、この中間部リード棒を筒孔に挿入して保持するガラス製の円筒状部材とを有してなり、前記円筒状部材の両端面、並びに、当該円筒状部材の各端面に対向する第１の円柱状部材の端面および第２の円柱状部材の端面は、それぞれ、円錐状の凹所が形成されてすり鉢状になっていることが好ましい。

【００１２】更に、本考案の放電ランプにおいては、第１の円柱部材および第２の円柱部材は、それぞれ、その横断面である円の直径が軸方向に沿って連続的に変化し、当該軸の中央における円の直径が軸の両端側における円の直径よりも小さいことが好ましい。

【００１３】

【作用】

第１の箔シール部と第２の箔シール部との間に、これらを電気的に接続する中間部リード棒が設けられているので、いわば、従来の長い金属箔の一部が中間部リード棒に置き換えられたことになり、箔シール部を構成する金属箔の長さを従来のものに比べて短くすることができる。これにより、第１の箔シール部の一端部から第２の箔シール部の他端部に至る間の電気抵抗が、その間における接続手段が全て金属箔で構成されているような従来の箔シール構造の場合に比べて格段に小さいものとなる。従って、大きな電流を投入した場合であっても、箔シール部の周辺における温度を実用的に問題のない程度に抑えることができる。

【００１４】

【実施例】

以下、図面を参照しながら本考案の実施例について詳細に説明する。図１は、本実施例の放電ランプを製造するに際し、ガラス製の封体の封じ管部内に封着用導電部が配置された状態を示す説明用縦断正面図である。図１において、４０はガラス製の封体であり、この封体４０は、発光空間囲繞部４１およびこれに続く封じ管部４２Ａにより構成されている。

【００１５】封じ管部４２Ａ内に配置された封着用導電部は、第１の箔シール部を形成するための６枚の帯状金属箔（一部図示省略）５１Ａと、これら帯状金属箔５１Ａを側周面に配置して保持するガラス製の第１の円柱部材６１ａと、第２の箔シール部を形成するための６枚の帯状金属箔（一部図示省略）５２Ａと、これら帯状金属箔５２Ａを側周面に配置して保持するガラス製の第２の円柱部材６２ａと、帯状金属箔５１Ａと帯状金属箔５２Ａとを接続する中間部リード棒７０Ａと、この中間部リード棒７０Ａを筒孔に挿入して保持するガラス製の円筒状部材６３ａとを有している。

【００１６】箔シール部を形成する帯状金属箔の大きさとしては、第１の箔シール部を形成する帯状金属箔５１Ａが、例えば、幅６〜１２ｍｍ、長さ５〜１０ｍｍとされ、第２の箔シール部を形成する帯状金属箔５２Ａが、例えば幅６〜１２ｍｍ、長さ１〜３ｍｍとされる。また、中間部リード棒７０Ａとしては、直径が例えば４〜８ｍｍ、長さが例えば３０〜５０ｍｍとされる。

【００１７】５４Ａは、帯状金属箔５１Ａの一端側に接続する集電用円板である。この集電円板５４Ａには内部リード棒８０Ａが溶接により固定され、内部リード棒８０Ａは、ガラス製の円筒状部材６４ａの筒孔に挿入された状態で保持され、その一端側には電極８５Ａが固定して設けられている。５５Ａは、帯状金属箔５１Ａの他端側と接続する集電用接続部材である。この集電用接続部材５５Ａには中間リード棒７０Ａの一端側が溶接されている。

【００１８】５６Ａは、帯状金属箔５２Ａの一端側と接続する集電用接続部材である。この集電用接続部材５６Ａには中間リード棒７０Ａの他端側が溶接されている。５７Ａは、帯状金属箔５２Ａの他端側と接続する集電用接続部材である。この集電用接続部材５７Ａには外部リード棒９０Ａが溶接により固定され、外部リード棒９０Ａは、ガラス製の円筒状部材６５ａの筒孔に挿入された状態で保持されている。

【００１９】図２は、集電用接続部材（５５Ａ，５６Ａ）の形状の一例を示す斜視図であり、５８は帯状金属箔の端部と接続する鍔部である。この集電用接続部材の中央部には、中間リード棒７０Ａを挿入するための穴５９が形成されている。なお、集電用接続部材５７Ａは、中間リード棒を挿入するための穴が形成されていないこと以外は図２に示したものと同じ形状である。

【００２０】上記のように、封体４０の封じ管部４２Ａ内に封着用導電部を挿入配置した後、該封じ管部４２Ａの外部から加熱処理する。これにより、封じ管部４２Ａの内周と第１の円柱部材６１ａとが帯状金属箔５１Ａを介して気密に溶着し、封じ管部４２Ａの内周と第２の円柱部材６２ａとが帯状金属箔５２Ａを介して気密に溶着する。

【００２１】一方、内部リード棒８０Ａの基端部側においては、封じ管部４２Ａにおける円筒状部材６４ａと対向する部分のガラスを加熱押圧するか、または封じ管部４２Ａ内に負圧を作用させることにより、封じ管部４２Ａの内周と円筒状部材６４ａとを溶着させる。また、封じ管部４２Ａの外端部においては、封じ管部４２Ａにおける円筒状部材６５ａと対向する部分のガラスを加熱押圧することにより、封じ管部４２Ａの内周と円筒状部材６５ａとを溶着させる。

【００２２】図１に示すように、円筒状部材６３ａの両端面、並びに、これらと対向する第１の円柱状部材６１ａの端面および第２の円柱状部材６２ａの端面は、それぞれ、円錐状凹所が形成されてすり鉢状になっており、第１の円柱状部材６１ａおよび第２の円柱状部材６２ａの各端面と、中間部リード棒７０Ａの端面との間には僅かなクリアランスが確保されている。これにより、中間部リード棒７０Ａが熱によって膨張した場合においても、封着用ガラス（第１の円柱状部材６１ａ、第２の円柱状部材６２ａおよび円筒状部材６３ａ）がストレスを受けることがなく、中間部リード棒７０Ａの熱膨張に伴う封着用ガラスのクラックの発生を回避することができる。ここで、円錐状凹所の傾斜角度としては、例えば１〜２０°の範囲とされる。

【００２３】また、第１の円柱部材６１ａおよび第２の円柱部材６２ａは、それぞれの横断面である円の直径が軸方向に沿って連続的に変化し、当該軸の中央における円の直径が軸の両端側における円の直径よりも小さいものである。従って、図１に示すような縦断面視において、第１の円柱部材６１ａおよび第２の円柱部材６２ａは、それぞれの側周面が僅かに湾曲している。

【００２４】このような形状の側周面に帯状金属箔を配置させることにより、加熱封着操作を経て形成される箔シール部の気密封止性を向上させることができる。すなわち、帯状金属箔の熱膨張率は封止用ガラスの熱膨張率に比して大きいため、加熱封着時における帯状金属箔の伸びと封止用ガラスの伸びとの差によって、箔シール部を構成する帯状金属箔に弛みや皺の発生を招きやすいが、本実施例のように、帯状金属箔が配置される側周面が僅かに湾曲していることにより、加熱封着時における帯状金属箔が、該側周面の湾曲形状に沿って伸びるために弛みや皺を発生させることがないので気密封止性の高い箔シール部が形成される。ここで、前記軸の中央における円の直径をｄ、当該軸の両端側における円の直径をＤとするとき、（ｄ／Ｄ）の値は０．６〜０．９とされる。

【００２５】そして、他方の封じ管部４２Ｂ（図示省略）においても、封着用導電部と同様に構成した封着用導電部を上述と同様にして接続し、これにより、図３に示すような放電ランプ（高圧水銀灯）が構成される。

【００２６】図３に示す本実施例の放電ランプは、発光空間囲繞部４１およびこれに続く封じ管部（４２Ａ，４２Ｂ）よりなるガラス製の封体４０と、この封体４０の封じ管部（４２Ａ，４２Ｂ）内に配置された、６枚の帯状金属箔（５１Ａ，５１Ｂ、一部図示省略）、集電用円板（５４Ａ，５４Ｂ）および集電用接続部材（５５Ａ，５５Ｂ）からなる第１の箔シール部と、この封体４０の封じ管部（４２Ａ，４２Ｂ）内に配置された、６枚の帯状金属箔（一部の図示を省略）（５２Ａ，５２Ｂ）、集電用接続部材（５６Ａ，５６Ｂ）および集電用接続部材（５７Ａ，５７Ｂ）からなる第２の箔シール部と、第１の箔シール部の集電用円板（５４Ａ，５４Ｂ）に溶接により接続された内部リード棒（８０Ａ，８０Ｂ）と、この内部リード棒（８０Ａ，８０Ｂ）の先端に設けられた電極（８５Ａ，８５Ｂ）と、第２の箔シール部の集電用接続部材（５７Ａ，５７Ｂ）に溶接により接続された外部リード棒（９０Ａ，９０Ｂ）と、集電用接続部材（５５Ａ，５５Ｂ）および集電用接続部材（５６Ａ，５６Ｂ）を介して、第１の箔シール部と第２の箔シール部とを接続する中間部リード棒（７０Ａ，７０Ｂ）とを備えている。ここで、第１の箔シール部は、主として封体４０における封入ガスの気密性および耐圧性の向上を図るための封止構造として機能する。この第１の箔シール部の周辺温度はある程度高温であっても問題はない。これは、第１の箔シール部が発光空間囲繞部４１側に位置しており金属箔の酸化が発生しにくいからである。なお、封入ガスの凝縮を防止する観点から、第１の箔シール部の周辺温度は一定以上の温度であることが必要である。これに対して第２の箔シール部は、主として中間部リード棒の酸化を防止する封止構造として機能する。この第２の箔シール部の周辺温度は可能な限り低いことが好ましい。これは、第２の箔シール部が封じ管部の外端部側に位置しており金属箔の酸化について考慮する必要があるからであり、また、放電ランプに接続されるベースや外部電源に悪影響を与えないためである。

【００２７】以上のような構成の本実施例の放電ランプは、第１の箔シール部と第２の箔シール部との間にこれらを電気的に接続する中間部リード棒（７０Ａ，７０Ｂ）が設けられているので、第１の箔シール部を構成する帯状金属箔（５１Ａ，５１Ｂ）および第２の箔シール部を構成する帯状金属箔（５２Ａ，５２Ｂ）の長さを従来の場合に比べて短くすることができ、第１の箔シール部の一端部〔集電用円板（５４Ａ，５４Ｂ）〕から第２の箔シール部の他端部〔集電用接続部材（５７Ａ，５７Ｂ）〕に至る間の電気抵抗が、その間における接続手段が全て帯状金属箔で構成されているような従来の箔シール構造の場合に比べて格段に小さいものとなる。従って、３００〜３５０アンペア程度の大きい電流を投入した場合であっても、箔シール部の周辺における温度、特に第２の箔シール部の周辺温度を実用的に問題のない３００℃以下に抑えることができる。

【００２８】また、本実施例の放電ランプを製造するに際して、円筒状部材の両端面、並びに、これらと対向する第１の円柱状部材の端面および第２の円柱状部材の端面が、それぞれ、円錐状凹所が形成されてすり鉢状になっており、第１の円柱状部材および第２の円柱状部材の各端面と、中間部リード棒の端面との間に僅かなクリアランスが確保されているので、当該中間部リード棒の熱膨張に伴う封着用ガラスのクラックの発生を回避することができる。

【００２９】更に、本実施例の放電ランプを製造するに際して、第１の円柱部材および第２の円柱部材は、それぞれの縦断面視における側周面が僅かに湾曲しているので、加熱封着時における帯状金属箔が当該側周面の湾曲形状に沿って伸びるために、当該帯状金属箔に弛みや皺を発生させることがない。従って、本実施例の放電ランプは気密封止性の高い箔シール部を有するものである。

【００３０】〔実験例〕後記表１に示す条件に従って、図３に示すような本考案の放電ランプＩ〜II、および図７に示すような比較用の放電ランプIII 〜IVを製造した。本考案の放電ランプの各々を点灯し、第１の箔シール部（発光空間側）および第２の箔シール部（外端部側）の各中心位置に対応する封じ管部の表面温度を測定した。また、比較用の放電ランプの各々を点灯し、有底筒体上に配置された金属箔の中心位置に対応する封じ管部の表面温度を測定した。結果を表１に併せて示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【考案の効果】

請求項１の放電ランプは、第１の箔シール部と第２の箔シール部との間に中間部リード棒が設けられているので、第１の箔シール部の一端部から第２の箔シール部の他端部に至る間の電気抵抗が、その間における接続手段が全て金属箔で構成されているような従来の箔シール構造の場合に比べて格段に小さいものとなる。従って、大きな電流を投入した場合であっても、箔シール部の周辺における温度、特に第２の箔シール部の周辺温度を実用上に問題のない程度に抑えることができる。具体的には、ランプ入力電力が１０〜１５ｋｗの超高圧水銀灯として３００〜３５０アンペア程度の電流を投入しても第２の箔シール部の周辺温度を実用的に問題のない３００℃以下に抑えることができる。請求項２の考案によれば、中間部リード棒の熱膨張に伴う封着用ガラスのクラックの発生を回避することができる。請求項３の考案によれば、加熱封着時において、帯状金属箔に弛みや皺を発生させることがないので気密封止性に更に優れた箔シール部が形成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の放電ランプを製造するに際し、ガラス
製の封体の封じ管部内に封着用導電部が配置された状態
を示す説明用縦断正面図である。

【図２】実施例の放電ランプを構成する集電用接続部材
の形状を示す斜視図である。

【図３】実施例の放電ランプの一例を示す説明用縦断正
面図である。

【図４】（イ）および（ロ）は、それぞれ従来の放電ラ
ンプを構成する有底筒体を示す側面図および正面図であ
る。

【図５】（イ）、（ロ）および（ハ）は、それぞれ、従
来の放電ランプの封着用導電部を示す説明用縦断右側面
図、説明用正面図および説明用縦断左側面図である。

【図６】従来の放電ランプの封着用導電部が封じ管部に
配置された状態を示す説明用縦断正面図である。

【図７】従来の放電ランプを示す説明用縦断正面図であ
る。

【符号の説明】

４０封体４１発光空間
囲繞部４２Ａ，４２Ｂ封じ管部５１Ａ，５１Ｂ帯状金属箔５２Ａ，５２Ｂ
帯状金属箔５４Ａ，５４Ｂ集電用円板５５Ａ，５５Ｂ
集電用接続部材５６Ａ，５６Ｂ集電用接続部材５７Ａ，５７Ｂ
集電用接続部材５９鍔部６１ａ第１の円柱部材６２ａ第２の
円柱部材６３ａ円筒状部材６４ａ円筒状
部材６５ａ円筒状部材７０Ａ，７０Ｂ中間部リード棒８０Ａ，８０Ｂ内部リード棒８５Ａ，８５Ｂ
電極９０Ａ，９０Ｂ外部リード棒

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】発光空間囲繞部およびこれに続く封じ管
部よりなるガラス製の封体と、この封体の封じ管部内において発光空間囲繞部側に配置
された、１又は２以上の帯状金属箔からなる第１の箔シ
ール部と、前記封体の封じ管部内において当該封じ管部の外端側に
配置された、１又は２以上の帯状金属箔からなる第２の
箔シール部と、前記第１の箔シール部に電気的に接続され、発光空間囲
繞部内に伸びる内部リード棒と、この内部リード棒の先端に設けられた電極と、前記第２の箔シール部に電気的に接続され、封体の外側
に伸びる給電用の外部リード棒と、前記第１の箔シール部と前記第２の箔シール部とを電気
的に接続する中間部リード棒とを備えていることを特徴
とする放電ランプ。
【請求項２】ガラス製の封体の封じ管部内に封着用導
電部を挿入配置して加熱封着することにより構成され、前記封着用導電部は、第１の箔シール部を形成するため
の１又は２以上の帯状金属箔と、この帯状金属箔を側周
面に配置して保持するガラス製の第１の円柱部材と、第
２の箔シール部を形成するための１又は２以上の帯状金
属箔と、この帯状金属箔を側周面に配置して保持するガ
ラス製の第２の円柱部材と、第１の箔シール部と第２の
箔シール部とを電気的に接続するための中間部リード棒
と、この中間部リード棒を筒孔に挿入して保持するガラ
ス製の円筒状部材とを有してなり、前記円筒状部材の両端面、並びに、当該円筒状部材の各
端面に対向する第１の円柱状部材の端面および第２の円
柱状部材の端面は、それぞれ、円錐状の凹所が形成され
てすり鉢状になっていることを特徴とする請求項１に記
載の放電ランプ。
【請求項３】第１の円柱部材および第２の円柱部材
は、それぞれ、その横断面である円の直径が軸方向に沿
って連続的に変化し、当該軸の中央における円の直径が
軸の両端側における円の直径よりも小さいことを特徴と
する請求項２に記載の放電ランプ。