JPS63241850A - 高圧放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は電流が大きく、かつ裸で点灯される高圧放電灯
、特にはその封止部の改良に関する。

（従来の技術） 一般にキセノンランプや超高圧水銀ランプ等の高圧放電
灯は、一般照明用の高圧放電灯とは異なり、裸つまり外
管を持たずに発光管のみでなるコンパクトな光源として
各種用途に使用されている。

例えばキセノンランプの場合、その電極の封止構造とし
ては約１ｙ以上の級ではステムを用いるステムタイプが
、また５００Ｗ以下の級ではモリブデン等の高融点金属
からなる封着用金属箔を用いる箔封止タイプがとられて
いる。しかしながらステムタイプの場合１通常タングス
テンからなる電極と熱膨張率の異なる石英との封着が困
難なため、熱膨張が徐々に異なるグレーデツトチューブ
（段継ガラス管）を用いて封着な行うが、グレーデツト
デユープは石英に較べ融点や歪点等が低くなり、温度を
下げる必要から相当に封着部を長くする必要があること
からランプは大形とならざるを得なかった。

ところで近年９点灯回路の小形化に合わせて映写装置等
の小形化が強く要請されており、これ等装置の光源とし
て使用される上記ランプもまた小形化するためステムタ
イプから箔封止タイプに換えていくことが必要となって
きている。

一方、超高圧水銀ランプやキセノンと水銀を封入したキ
セノン水銀ランプ等は、キセノンランプに比較して同じ
ワットでもランプ電圧が高いため。

ランプ電流を低くすることが可能であり、したがってキ
セノンランプよりは大ワットでも箔封止タイプとするこ
とが容易である。しかし、これらのランプが用いられる
半導体露光用あるいは紫外線利用のその他の露光装置に
おいても最近、露光時間の短縮が最大の課題であり、よ
り大ワットのランプが必要である。また、これらのラン
プは内部に水銀を封入するためステムタイプのように最
冷部がランプ球体部以外の個所にできるようなものは使
用できない。

このような事情から大電流、大ワットの箔封止技術が重
要であるが、上記のようＫこれらのランプは発光管のみ
で使用されるため、金属箔の酸化防止もその技術の重要
な一つの課題である。一般にランプを小形化するにつれ
て石英ガラス容器（発光管）の封止部に封着される金属
箔の長さは短かくなるが、逆に大気に曝される金属箔の
一端側（封止部の外端部側）は温度と酸素量により酸化
速度が決まり、ランプ寿命を支配するようになる。

第２図は「従来例１」としてランプ電圧４０Ｖ。

ランプ電流５０Ａの直流点灯用ショートアークランプの
陽極側封止部の縦断面図を示す。図中（１）は石英ガラ
ス容器で、その端部には封止部（２）が形成され内部に
はキセノンガスと水銀が封入されている。（３）は陽極
、（４）は外部導入体で、この両者（３）。

（４）の間にはセパレートガラス（５）が配置され、セ
パレートガラス（５）の外周面には例えばモリブデンか
らなる複数の封着用の金属箔（６）　、　（６）・・・
が配置され。

これ等金属箔（６）　、　（６）・・・の一端側は上記
陽極（３）の基端部に、また他端側は外部導入体（４）
にそれぞれ溶接して接続されている。

このような構成のランプにおいては、大電流。

大ワットになるＫつれて外部導入体（４）は、電流容量
を充分にとる必要があること、および枚数を増やす必要
がある金属箔（６）との溶接面積が広くなること等のた
めその径は太くしなければならない。

したがって一般に外部導入体（４）のセパレートガラス
（５）と隣接する端部は図示のようにセパレートガラス
とほぼ同径に、またそれに続く軸部は多少小径の形状の
ものが使用されるが、上記端部はもとより軸部自体の径
も太いので封止部（２）の石英と気密に封着することは
できなかった。その原因は封止工程において、封止部の
石英を十分に加熱溶融して上記軸部を封着すると、冷却
後に軸部に接すると、冷却後に軸部に接する石英部分に
多くのクラックが発生すること、および軸部が相当に太
いため元々熱膨張率の相違する異質の物質同志を気密に
封着することが不可能であることから両者間にはかなり
の隙間を生じる。実際には封止部（２）の端部側には口
金セメントαυを介して口金０１が取着されるが、この
口金セメントａυから放出される水分、酸素および外気
中からの酸素等が封止部（２）の端部から封止部（２）
内へ侵入し、外部導入体（４）と封止部石英との隙間を
通って金属箔（６）、・・・に達し。

金属箔は酸化してランプが短寿命になるという問題があ
る。

このような問題に対処して、封止部（２）を十分に冷却
するとか、あるいは封止部（２）を長じてその端部の温
度を下げること等が考えられるが、冷却は装置が大がか
りとなったり、超高圧水銀ランプやキセノン−水銀ラン
プにおいては水銀の蒸気圧に影響を与えて特性が不安定
になり、一方封上部（２）を長くするとランプ全長が長
くなるばかりか、ランプハウスや光学系等もかなり大形
化して不都合な面が多かった。

第３図は上記「従来例１」の改良形「従来例２」を示し
、その特徴とする点は、外部導入体（４）に高融点金属
箔（７）を介して石英管（８Ａ）を被冠し、また外部導
入体（４）の一端側には金属板（９）が固着され。

金属板（９）は外部導入体（４）の上に折り曲げられ、
セパレータガラス（５）の外周面に沿って配置した複数
の封着用金属箔（６）・・・の各一端側は上記金属板（
９）の折り曲げ部に溶接して接続されている。なお、上
記各封着用金属箔（６）、・・・の他端側は陽極（３）
Ｋ溶接して接続されている。

このような構成であれば、先に述べた「従来例１」の場
合に比較して封着用金属箔（６）、・・・の外部導入体
（４）側に位置する端部の酸化を抑制する効果は著るし
いものがあり、ランプの長さを短小化することが可能で
あった。

しかしながら、外部導入体（４）に嵌着する石英管（８
Ａ）の外径は、封着用金属箔（６）、・・・が封止部（
２）内で曲がらずにほぼ平坦状に存在させるためにセパ
レータガラス（５）とほぼ同径に形成してあり、したが
って図面からも判るように封止部（２）の端部形状は「
従来例１」とは異なってストレート状つまり円筒状とな
り、その径は太くて口金セメントαυを十分に充填させ
るに足る口金内空間をとることができない。このため所
望の口金接着強度を得るには十分な量の口金セメントを
充填できる従来より大径の口金（ＩＯＡ）を使用する必
要があり、また口金（ＩＯＡ）の形状も封止端部の形状
に合わせて円筒状にすることも必要であった。

これに対し、「従来例１」では封止部形状は端部にいく
はと絞れた形状となるため、これに嵌着する口金の形状
も封止端部に合わせて端部にいくほど絞れた円錐台形状
とすることもできる。

次に上記種々の形状の口金を有するランプを光学系と組
合せて使用した場合の口金の影響を第４図を参照して説
明する。図において（１３はランプ。

ａ３は反射鏡、α４１１．（１４）はランプ（１２から
放射されて反射鏡ａ騰により反射された反射光の一部の
軌跡を示す線である。αｌ　、　（ＩＯＡ）　、　（Ｉ
ＯＢ）は上記ランプａｚの封止部（２）に冠着されたそ
れぞれ形状の異なる口金を示し、一点鎖線で示す（１１
はコンパクトな円筒状口金９点線で示す（ＩＯＡ）は大
形円筒状口金、実線で示す（ＩＯＢ）は円錐台形状口金
であり、コンパクトな円筒状口金（１１および円、錐台
形状口金（ＩＯＢ）は共に反射光路の妨げにはならない
が、大形円筒状口金（ＩＯＡ）の場合は反射光ａ荀、α
４が口金（ＩＯＡ）の一部に照射され、加熱→封止端部
温度上昇→封着用金属箔の温度上昇→酸化→箔切れ不点
につながる。

これは（従来例１）の酸素に触れる面が大きいことによ
る酸化増進ではなく、温度上昇に基づく酸化で、この場
合は少量の酸素でも酸化は促進される。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように「従来例１」の封止部構造では。

封止部内に多量の酸素が侵入して封着用金属箔が酸化し
箔切れを生じ易く、この点を改良せんとした「従来例２
」の封止部構造では口金の接着強度を所望の値にしよう
とすると口金を大形化する必要を生じ、たとえば光学系
と組合せて使用する場合に口金が反射光路の妨げとなり
、このことがひいては封着用金属箔の温度上昇につなが
り、酸化が促進されて箔切れを生じ易くなるという欠点
があった。

そこで本発明は上記欠点を解消するもので、封止部内に
侵入する酸素量を減らすことができると共に、光学系と
組合せ使用した場合の反射光による口金加熱をも回避で
きて、封着用金属箔の箔切れがなく、かつコンパクトな
高圧放電灯を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の高圧放電灯では、外部導入体にセパレータガラ
スの外径よりも小径の石英管を嵌着し。

かつ、外部導入体の一端面に設げた金属板を上記石英管
の上に折り曲げ、この折り曲げ部に上記セパレータガラ
スの外周面に配置した複数の封着用金属箔を接続し、封
止部の端部を縮径するように形成すると共に、この縮径
した封止部の端部に口金セメントを介して口金を取着す
るように構成される。

（作用） このような構成であれば、封止部の端部から外部導入体
と封止部石英との隙間を通って水分や酸素等が封止部内
に侵入しても、外部導入体の先端には金属板が取り付け
られているので、上記侵入物の大部分はこ〜で阻止され
る。すなわち、上記金属板は外部導入体とは異なり薄肉
に形成されているので、外部導入体に嵌着した石英管と
の封着性が良（、シたがって上記侵入物はそれより奥へ
は侵入しがたくなるわけである。また、金属板と石英管
との間に隙間が生じても、その広さは外部導入体と封止
部石英との間に生じる隙間よりもはるかに狭いので侵入
物の侵入量は抑制され、しかも侵入物は金属板の折り曲
げ部に沿って侵入しないと封着用金属箔部分に到達でき
ないので、その通路は必然的に長くなり、封着用金属箔
の酸化の進行を着るしく遅延させランプ寿命を改善させ
ることができる。

さらに、外部導入体に嵌着させる石英管の径はセパレー
ターガラスの外径よりも小径としたので。

封止部の形状は端部にいくほど絞れた形状とすることが
でき、したがって口金は小形にも拘わらず封止端部との
間の空間を広くとれ、十分な量の口金セメントを充填で
きるので所望の口金接着強度を確保できる。しかも小形
口金であるが故に、光学系と組み合せた場合にも上記第
３図に示したように反射光路を妨げることがなく、シた
がって反射光による口金の加熱→封止端部温度上昇→封
着用金属箔の温度上昇→酸化→箔切れによる不点という
不良発生も防止できる。

（実施例） 以下１図示の一実施例を参照して本発明の詳細な説明す
る。

第１図は本発明の高圧放電灯の一実施例である２！＠の
キセノン−水銀封入の直流点灯用ショートアークランプ
の陽極側封止部の縦断面図を示す。

図中（１）は石英ガラス容器でその両端部（説明の便宜
上一端側のみを示す。）には封止部（２）が形成され。

かつ、その端部は径が小さくなるように縮径されている
。（３）は陽極でタングステン等の高融点金属で形成さ
れ、また（４）はモリブデン等の高融点金属からなる径
約６１１１の外部導入体で陽極（３）との間には径約１
６　ｔｎｘセパレータガラス（５）が配置され、さらに
このセパレータガラス（５）の外周面に複数の厚さ約２
５μｍの極めて薄いモリブデンからなる封着用金属箔（
６）　、　（６）・・・が配置される。これ等封着用金
属箔（６）、・・・の各一端側は陽極（３）に、また他
端側は外部導入体（４）に接続され、かつ、封着用金属
箔（６）は封止部の石英に気密に封着されている。

次に上記封着用金属箔（６）と外部導入体（４）との接
続部について詳述すると、封止部（２）内に位置する外
部導入体（４）部分には金属箔（７）を介してセパレー
タガラス（５）の外径１６ｍよりも、小径の外径約１１
龍の石英管（８）が嵌着され、また外部導入体（４）の
一端面には厚さ約０．２５ｍの高融点金属からなる金属
板（９）が接続されている。さらに金属板（９）は上記
石英管（８）上に折り曲げられ、この金属板折り曲げ部
に上記各封着用金属箔（６）の端部が溶着されている。

なお、上記折り曲げ後の金属板（９）の径をセパレータ
ガラス（５）の外径とはｙ同一とすることによって、封
着用金属箔（６）の端部は極端に折り曲げることなく、
緩やかな曲線をもって金属板（９）の折り曲げ部に溶接
することができ、封着用金属箔（６）の箔切れ防止に有
効となる。また、上記外部導入体（４）と石英管（８）
との間に設けた金属箔（７）は必ずしも必要とするもの
ではなく、入力が特に大きなランプで外部導入体（４）
の径が特別太い場合には、外部導入体（４）外周面に石
英管（８）が直接溶着させるものよりは石英管（８）の
溶着界面におけるクラック発生防止に効果があるからで
ある。Ｈはコンパクトな円筒状の口金で、たとえばスミ
セラム（注文化学商品名）のような口金セメン）（１１
）を介して封止部（２）の端部に取着している。

このような構成であれば、上記「作用の項」で述べたよ
うに水分や酸素の封着用金属箔（６）にまで達する侵入
および光学系との組合せ使用時における反射光による口
金ａ■の加熱→封着用金属箔（６）の温度上昇による酸
化の促進等が抑制され、寿命中の箔切れを防止できる。

なお９本発明によれば口金形状は上記実施例のものに限
らず、たとえば第４図に実線で示した円錐台形状として
反射光路を妨げないようにすることもできる。すなわち
口金を円錐台形状とすると。

封止端部と口金端部との空間が狭くなり口金セメント充
填量が制約されるが、その分口金の円筒部分の径を太く
すれば良い。

〔発明の効果〕

以上述べたよ５に本発明の構成によれば、たとえば２荻
のキセノン−水銀封入の直流点灯ショードアークランプ
において、その封止部の長さを２３０　ｍｍと短かく設
定しても９点灯時間が１．　ＯＯ０時間以上経過後も封
着用金属箔の外部導入体側端部の箔切れは発生せず、長
寿命でコンパクトなランプを得ることができた。

これに対し、上記「従来例１」のランプでは。

早いものでは数１００〜５００時間で箔切れによる不点
を生じ、約１．０００時間で３０％もの不点が発生した
。また「従来例２」のランプでは、大径の大形円筒状口
金を必要とするため、このランプを光学系の組合せで使
用する際に反射鏡からの反射光路をランプロ金部が妨げ
ないようにするためには９本発明ランプと組合わすこと
ができる反射鏡よりも焦点距離が１０順以上も長い大形
の反射鏡を使用せねばならず、光源装置のコンパクト化
には不適当であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高圧放電灯の一実施例の一端封止部の
縦断面図、第２図および第３図はそれぞれ異なる従来ラ
ンプの一端封止部の縦断面図、第４図は種々の異なる形
状の口金を有するランプと光学系（この場合は反射鏡）
との組合せ態様図を示す。 （１）・・・・・・石英ガラス容器、（２）・・・・・
・封止部。 （３）・・・・・・陽極（電極）、（４）・・・・・・
外部導入体。 （５）・・・・・・セパレータガラス。 （６）・・・・・・封着用金属箔、（８）・・・・・・
石英管。 （９）・・・・・・金属板、　　　　α〔・・・・・・
口金。 ａυ・・・・・・口金セメント。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一対の電極をそれぞれ石英ガラス容器の封止部に気密に
   封着した封着用金属箔を介して外部導入体に接続してな
   り、上記金属箔はセパレータガラスの外周面に複数配置
   されると共に、封止部には口金セメントを介して口金を
   取着した高圧放電灯において、上記外部導入体には上記
   セパレータガラスの外径よりも小径の石英管を嵌着し、
   かつ、外部導入体の一端面に設けた金属板を上記石英管
   上に折り曲げ、この折り曲げ部に上記封着用金属箔を接
   続し、封止部の端部を縮径するように形成したことを特
   徴とする高圧放電灯。