JPH11288690A - コイル体を備えた電極および該電極を製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極を容易に、かつ損傷を与えずに製造し、
しかも、電極に被せ嵌められたコイルの極めて信頼性の
高い保持を可能にする。 【解決手段】 コアピン７に側方で頂部から所定の間隔
を置いて、コアピンの直径を超えて突出する突起９が形
成されており、コイル体８の少なくとも１つの巻条が突
起９の背後に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイル体を被せ嵌
められたコアピンから成る、高融点の導電性材料から形
成された電極に関する。

【０００２】本発明は、特に高圧放電ランプのための電
極に関するものであるが、しかし、白熱電球の、コイル
を施された発光体のための保持手段にも関連している。

【０００３】

【従来の技術】米国特許第５４５１８３７号明細書に基
づき公知の、高圧放電ランプのための電極の場合、コア
ピンは対称的な切欠きまたは対称的な膨隆部を有してい
る。この切欠きまたは膨隆部によって、被せ嵌められた
コイル体のためのより良好な保持を保証しようとしてい
る。このような構造の欠点は、この構造が小さなランプ
出力には殆ど適していないことである。それというの
は、このような小さな出力を有するランプには小さなコ
アピンが使用され、これらの小さなコアピンは機械的な
加工が相応に困難であるからである。

【０００４】国際出願公開第９５／３０２３７号パンフ
レットに基づき、小さなランプ出力のための高圧放電ラ
ンプが公知である。この高圧放電ランプの電極は、丸く
ないコアピンを備えている。コアピンの不規則的または
対称的な変形加工部がコアピンの、コイル体が被せ嵌め
られている領域全体に延びている。これらの変形加工部
は、研削プロセスによって大きな手間をかけて製造され
なければならない。このようなコアピンは、コアピンの
直径が１５０〜１７０μｍオーダに過ぎないことを考慮
すると、その製造は極めて困難である。このような小さ
なコアピンの、前述の研削プロセスによる機械的な加工
は、極めて大きな手間がかかり高い不良品発生率を伴
う。

【０００５】米国特許第４８１２７１０号明細書に基づ
き公知のハロゲン電球の電極は内部給電部として、二重
コイルを施された発光体を保持している。給電部の端部
には、対称的な平らな面取り部が形成されている。これ
らの面取り部には、発光体の端部が被せ嵌められてい
る。このような配置は自動化しにくい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は冒頭で
述べた形式の電極を改良して、容易に、かつ損傷を与え
ずに製造することができ、しかも、被せ嵌められたコイ
ルの極めて信頼性の高い保持が可能であるような電極を
提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、コアピンに側方で頂部から所定の
間隔を置いて、コアピンの直径を超えて突出する突起が
形成されており、コイル体の少なくとも１つの巻条が突
起の背後に配置されているようにした。

【０００８】

【発明の効果】本発明による電極は高溶融点の導電性材
料、有利にはタングステンから製作されているが、しか
しモリブデンまたはタンタルも考えられる。この電極
は、通常の場合円筒形横断面を有するコアピンから成っ
ている。しかしこのコアピンは、楕円形または平らに面
取りされていてもよい。このようなコアピンの端部には
コイル体が被せ嵌められている。コイル体はコアピンの
頂部から突出しているか、または頂部の手前で既に終わ
っていてもよい。このようなコイル体は高圧放電ランプ
の場合、電極の熱バランス(Waermehaushalt)を調整する
か、または、コイル体の巻条の間に導入されたエミッタ
材料を保持するためのホルダとして役立つ。白熱電球、
有利にはハロゲン電球の場合には、電極は内部給電部と
して形成されている。被せ嵌められたコイル体はこの場
合発光体の端部である。

【０００９】本発明によれば、コアピンには側方に、頂
部から所定の間隔を置いて、コアピンの直径を超えて突
出する突起が形成されている。この突起の突出高さのた
めの典型的な値は１０μｍである。この場合コイル体
は、少なくとも１つの巻条が突起の背後に来るまで、突
起に被せ嵌められている。

【００１０】第２の突起が、コアピンの、第１の突起に
対向する側に配置されていると有利である。これにより
コイル体の保持が改善される。第２の突起は第１の突起
に対してずらされて配置されていて、しかも、両突起の
相互間隔が、長手方向軸線に沿って測定して、コイル体
の幾何学的形状つまりジオメトリに調和させられてい
る。個々の巻条が接触し合うようにコイル体がピッチを
有さずに巻かれている場合、第２の突起がコイル体の線
材直径の半分だけずらされていることが特に望ましい。
個々の巻条が互いに間隔を有するようにコイル体がピッ
チを有して形成されている場合には、両突起がコイル体
のピッチの半分だけ互いにずらされていることが望まし
い。こうして、コイル体は両突起の間に係合し、この場
所で最適に保持されることが保証される。

【００１１】原則的には、比較的長いコイル体におい
て、２つよりも多い突起が使用されてもよい。

【００１２】突起がコイル体のほぼ真ん中に配置されて
いると、特に確実な保持が高圧放電ランプのための電極
において達成される。このコイル体は一重に巻かれてい
て、ほぼ４〜１０個の巻条から成っている。このような
コイル体の、ばね作用による自己保持力は比較的小さ
い。この場合には、突起がコアピンの表面を超える突高
さが比較的大きいと有利である。典型的な値は１０〜３
０μｍである。

【００１３】ハロゲン電球のためには、コイル体として
２重コイルを施された発光体端部がしばしば使用され
る。このような端部は、高い自己保持力を備えた大きな
ばね作用を有しているので、この場合には比較的僅かな
突出高さ（５〜１０μｍ）で十分である。

【００１４】コアピンに設けられた突起に基づくこのよ
うな保持機構は、小さな出力、例えば３５〜１５０Ｗを
有するランプに特に適している。このようなランプの場
合、電極は極めて小さく、機械的な加工には困難を伴
う。コアピンの典型的な直径は、約１５０〜１０００μ
ｍである。しかしながらこの保持機構は原理的には、よ
り大きな直径、例えば５ｍｍの直径のコアピンにも適し
ている。コイル体の線材直径は、コアピンの直径の約１
０〜５０％であると有利である。

【００１５】コイル体がコアピンにおいて確実な保持状
態を有するように、コアピンを超えた突起の突出高さが
約５〜３０μｍであると有利である。コイル体のための
線材の直径は約５０〜５００μｍオーダである。コアピ
ンの横断面変化に基づく公知の保持技術においては、コ
アピンの周面は不変のままであるか、または著しく拡大
されるのに対し、本発明による保持技術の場合、コアピ
ンは効果的に僅かにだけ、それも約３〜１０％だけ拡大
される。本発明による保持技術の格別な利点は、コイル
体の巻条に調和された相互間隔を有する、互いにずらさ
れた２つの突起を使用することにより、最適な保持作用
を大きな力手間なしに達成することができることであ
る。コイル体の被せ嵌めは簡単かつ信頼性良く実施可能
である。全体的に見て、このような保持技術は極めて簡
単に自動化することができ、僅かな不良品発生しか伴わ
ない。個々の突起の範囲におけるコアピンの周面の拡大
部を比較的小さく保つことができるので、これらの突起
を簡単な技術によって製造することが可能である。

【００１６】上述のような電極を製造するのに特に適し
た方法は、コアピンをレーザビームで側方から照射する
ことにより、コアピンの材料を局部的に溶融して突起を
形成することである。次いでコイル体を、突起を超える
ようにコアピンに被せ嵌める。このような方法は、コア
ピンを同時に２つの側からレーザビームで照射して、２
つの突起を形成するように、種々の変更を簡単に加える
（例えばビームスプリッタによって）ことができる。レ
ーザビーム、一般的には高出力を有して１０６４ｎｍの
波長を有するＮｄ：ＹＡＧレーザが、コアピンの、突起
の形成のための個所に集束される。レーザの出力は、コ
アピンの材料が溶融し、表面張力に基づき円頂部（突
起）を形成するように調節される。この円頂部はしばし
ば凹部内に位置している。このような加工技術の場合、
コアピンの材料は除去されることも、追加されることも
ない。この材料は単に重ね替えられるだけである。しか
も突起を取り囲むように形成された凹部は狭幅であるの
で、コイル体は凹部を認識しないが、その代わりに突起
の突出部を極めて良好に感知する。

【００１７】コアピンの公知の切欠きおよび平らな面取
り部の場合、コイル体は、コアピンのこれにより形成さ
れた凹部内に押し込まれる。これらの切欠きもしくは平
らな面取り部は対称的なので、コイル体の巻条のずれに
より、コイル体の一部しか切欠きもしくは平らな面取り
部に良好に固定されない。これとは異なり、今やコアピ
ンの直径は突起によってむしろ点状に拡大されている。
コイル体が適宜な力でコアピンに被せられると、被せ嵌
められたコイル体は容易に突起に被さるようにスライド
する。このために必要な力は測定し評価することがで
き、場合によって行われる選別化のための試験尺度とし
て使用することができる。互いに所定の間隔を置いて２
つの突起が設けられている場合、コアピンとコイル体と
の特に良好な噛み合い(Verzahnung)が得られる。それと
いうのはこの場所ではコアピンとコイル体のジオメトリ
との間の調和が行われるからである。

【００１８】本発明による保持技術は、突起の形成時
に、コアピンの無接触式の、ひいては特に傷をつけにく
い加工を可能にする。このことは材料としてタングステ
ンを使用した場合に、大きな利点を有する。それという
のはタングステンは周知のように極めて壊れやすいから
である。コアピンとコイル体との形状接続、つまり形状
による係合は、特に２つの突起の場合には噛み合いに基
づいて、やはり大きな力手間をかけずに行うことができ
る。費やされるべき力の典型的な値は約１０Ｎである。
つまり、壊れやすいコアピンへの高い負荷は２度回避さ
れる。すなわち一度目は突起形成時、二度目はコイル体
の被せ嵌め時である。

【００１９】突起の形成時における材料移動(Materialu
msatz)のための典型的な値は、当該ディスク状の容積の
約２０％である。コアピンの直径が比較的大きな値の場
合、前記値は減じられる。直径の所定の値範囲を超える
と、材料移動のこのような値は、高められたレーザ出力
によって後調節することができる。レーザ出力の典型的
な値は５〜５０Ｊである。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に本発明を図面に示した実施の
形態について説明する。

【００２１】図１には、３５Ｗの出力を有するメタルハ
ライドランプ１が、２つの側で閉じられた、セラミック
スから成る放電容器(Entladungsgefaess)２を備えた状
態で示されている。ストップピン(Stopfen)３には、ガ
ラス封止部(Glaslot)４によって、２つの外部給電部５
がシールされている。これらの外部給電部は放電容器内
部の電極６に接続されている。これらの電極６はコアピ
ン７から成っている。これらのコアピンにはコイル体８
が被せ嵌められている。両構成部分つまりコアピンおよ
びコイル体はタングステンから成っている。コアピンの
直径は１５０μｍであり、コイル体８の直径は５０μｍ
である。

【００２２】図２ａは電極６の拡大図を示している。コ
イル体８は互いに接触し合う４つの巻条から成ってい
る。これらの巻条はコアピン７の頂部に被せ嵌められて
いる。これらの巻条は２つの突起９ａ，９ｂによって保
持される。これらの突起は、コアピンから側方に突出し
ていて、第２の巻条と第３の巻条との間でこのコイル体
を固定している。両突起９の相互間隔はコアピンの長手
方向で見て、ｄ／２、つまりコイル体の線材直径ｄの半
分である。コアピンにおける突起の突出高さは約１５μ
ｍである。

【００２３】図２ｂには、図２ａと同様のコアピン７
が、コイル体を有しない状態で示されている。このコア
ピンは、図２ａのコアピンを僅かに回動させた状態で示
されている。これにより、突起９が大きな面積にわたっ
て、狭幅の凹部１０によって取り囲まれていることが判
る。

【００２４】図３は、電極の別の実施例を示している。
この電極の場合、コイル体８は１つの突起９だけによっ
てコアピン７に保持される。コアピンに設けられた突起
の突出高さはほぼ３０μｍである。このような実施例は
とりわけコアピンの直径が大きい（有利には最小５００
μｍ）場合に有意義である。

【００２５】図４には、７５Ｗの出力を有するハロゲン
電球(Halogengluelampe)１５が示されている。バルブ１
６には、二重コイルを施された発光体１７がフレーム１
８によって真ん中に保持されている。二重コイルを有す
る発光体端部１９ａは、コイルを施されていない中間素
子１９ｂを介して発光部分１９ｃに取り付けられてい
る。これらの発光体端部１９ａはＶ字形に曲げられた、
内部給電部として機能する電極２０に被せ嵌められてお
り、この場所で１つまたは２つの突起２１によって保持
される。電極の直径は５５０μｍであり、発光体の一次
コイルの直径は２００μｍである。コアピンの突起２１
の突出高さは２０μｍである。２つの突起が設けられて
いる場合には、突出高さはそれぞれ１０μｍである。

【００２６】第５図には突起の製造原理が示されてい
る。２００μｍの直径を備えたコアピン７が、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧレーザ２５によって、互いに対向する２つの側から
５Ｊのエネルギで照射される。レーザビーム２６はレン
ズ２７によってコアピン７に集束される。１つの突起を
製造するために、約６μｓの時間のレーザパルスが導入
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】高圧放電ランプを示す断面図である。

【図２】図１のランプのための電極を示す断面図ａと、
電極のコアピンを、図２ａのコアピンを僅かに回動させ
た状態で示す平面図ｂである。

【図３】高圧放電ランプのための電極の別の実施例を示
す図である。

【図４】ハロゲン電球の電極の実施例をと共に示す図で
ある。

【図５】突起を形成するための製造法を示す図である。

【符号の説明】

１ メタルハライドランプ、 ２ 放電容器、 ３ ス
トッパピン、 ４ ガラス封止部、 ５ 外部給電部、
６ 電極、 ７ コアピン、 ８ コイル体、 ９
ａ，９ｂ 突起、 １０ 凹部、 １５ ハロゲン電
球、 １６ バルブ、 １７ 発光体、 １８ フレー
ム、 １９ａ 発光体端部、 １９ｂ 中間素子、 １
９ｃ 発光部分、 ２０ 電極、 ２１ 突起、 ２５
Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、 ２６ レーザビーム、 ２７
レンズ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイル体（８）を被せ嵌められたコアピ
   ン（７）から成る、高融点の導電性材料から形成された
   電極において、 コアピン（７）に側方で頂部から所定の間隔を置いて、
   コアピンの直径を超えて突出する突起（９）が形成され
   ており、コイル体（８）の少なくとも１つの巻条が突起
   （９）の背後に配置されていることを特徴とする、コイ
   ル体を備えた電極。
2. 【請求項２】 第２の突起（９ｂ）が、コアピンの、第
   １の突起（９ａ）に対向する側に配置されている、請求
   項１記載の電極。
3. 【請求項３】 第２の突起が第１の突起に対してずらさ
   れて配置されている、請求項２記載の電極。
4. 【請求項４】 請求項１記載の電極が設けられているこ
   とを特徴とする、ランプ。
5. 【請求項５】 請求項１記載の電極を製造する方法にお
   いて、 コアピン（７）に側方からレーザビーム（２６）を照射
   し、コアピンの材料を局部的に溶融させて突起を形成
   し、次いでコイル体を、突起を超えるようにコアピンに
   被せ嵌めることを特徴とする、電極を製造する方法。