KR101895620B1

KR101895620B1 - 방전 램프

Info

Publication number: KR101895620B1
Application number: KR1020120076003A
Authority: KR
Inventors: 마사아키 오가와; 유스케 이마이; 신이치 미야시타
Original assignee: 가부시키가이샤 오크세이사쿠쇼
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2018-09-05
Also published as: TWI587356B; JP2013069506A; CN103021791A; TW201314735A; CN103021791B; JP5840432B2; KR20130031775A

Abstract

점등 중, 봉지관의 파열을 방지하는 신뢰성이 높은 봉지 구조를 갖는 방전 램프를 얻는다.
방전 램프의 봉지관(20) 내에서, 금속박(36)과 용접하는 내측 금속링(26)을 전극 지지봉(22)과 삽통시킨 상태로 접합시키고, 내측 금속링(26)의 주위에는 외측 권박(46)을 감는다. 외측 권박(46)은, 내측 금속링(26)을 넘어 전극측 유리관(24)까지 연재하고, 외측 권박(46)의 전극측 단부(46T)는, 내측 금속링(26)보다도 전극축 E을 따라 전극 측에 위치한다.

Description

방전 램프{DISCHARGE LAMP}

본 발명은, 발광관 양단에 연설(連設)되는 봉지관 내에 전극보지구조(電極保持構造)를 설치한 방전 램프에 관한 것이고, 특히 방전 램프의 봉지 구조에 관한 것이다.

쇼트 아크형(Short arc type) 등의 방전 램프에서는, 전극을 봉한 발광관의 양단에 유리제의 봉지관이 일체적으로 형성되어 있고, 봉지관 내에서는, 전극을 지지하는 전극 지지봉이 통형상 유리관에 의해 보지된다. 금속박에 의한 봉지 구조에서는, 봉지관을 열에 의해 축경(縮徑)시켜, 봉지관을 유리관과 용착(溶着)시킨다. 이것에 의해, 금속박이 봉합되어, 발광관 내(內)가 기밀 상태가 된다.

반도체, 액정 제조 분야에서는, 생산 효율을 향상시키기 위해, 쇼트 아크형 방전 램프의 대전력화가 진행되고 있다. 그 때문에, 정격전력이 큰 방전 램프에서는, 전극 지지봉에 금속링 등의 환상 부재를 고정시켜, 복수의 금속박을 환상 부재에 용착시킨다. 그리고, 금속박, 환상 부재, 전극 지지봉을 통해 전력이 전극에 공급된다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

금속링 등의 열팽창율은, 유리관과 상이하다. 이 때문에, 봉지 공정에서 유리관에 봉지관을 용착시키면, 환상 부재와 유리관의 접촉면 부근에 왜곡이 발생하고, 이 왜곡이 램프 파열의 원인이 된다. 이러한 왜곡의 발생을 방지하기 위해, 예를 들면, 환상 부재의 양면에 동일 치수, 동일 사이즈의 금속제 원판박을 배치시켜, 유리 부재와 환상 부재와의 용착을 방지한다(특허 문헌 2, 3 참조).

또, 유리로 이루어지는 봉지관과 금속링이 접촉하면, 봉지 공정에서 지름 방향 열팽창율의 차이로 인해 봉지관에 응력이 걸린다. 이 때문에, 금속링을 둘러싸도록 권박(wrapping roll)을 설치하고, 금속링이 봉지관과 접촉하는 것을 방지한다(특허 문헌 4 참조). 권박은 금속링 주위 만을 둘러싸고, 권박의 전극측 단부는 금속링을 넘지 않고, 전극측 유리관까지 연장되어 있지 않다.

특허 문헌 1 : 일본특허공개 2007-115414호 공보 특허 문헌 2 : 일본특허공개 평8-315780호 공보 특허 문헌 3 : 일본특허공개 2000-58000호 공보 특허 문헌 4 : 일본특허공개 2010-198947호 공보

유리관, 금속링 등은, 가공 작업에서 면취(chamfer) 작업 등을 수행하기 때문에, 그 주연 부분은 거의 둥근 모양을 띠고 있다. 그 때문에, 봉지 공정 후에, 금속링, 전극측 유리관, 봉지관과의 사이에는 미소한 틈이 발생한다. 이 틈은, 유리를 가열하여 연화(軟化)시키는 것에 의해 성형되기 때문에, 그 형상은 안정되지 않고, 전극측 유리관과 봉지관과의 사이에 쐐기 모양(wedge)의 틈이 생기기 쉽다.

이 틈의 압력은, 전극 지지봉, 금속링과 유리관, 봉지관과의 사이에서 완전한 밀착상태가 되지 않기 때문에, 방전 공간 내 압력과 동일하게 된다. 그 때문에, 램프 점등시에, 금속링과 전극측 유리관과의 지름 방향 열팽창율의 차이에 의해 응력이 생기면, 쐐기 모양의 틈 부분으로부터 크랙(crack)이 발생하고, 봉지관의 파열을 초래할 우려가 있다.

따라서, 열팽창율의 차이에 의해 생기는 응력에 기인한 봉지관의 파열을 방지하는 것이 필요하게 된다.

본 발명의 방전 램프는, 발광관 내의 전극을 지지하는 전극 지지봉과, 전극 지지봉이 삽통되고, 석영 유리 등으로 이루어지는 봉지관과 용착하는 유리관과, 전극 지지봉이 접속되고, 축방향을 따라 배설된 금속박과 전극 지지봉을 전기적으로 접속시키는 도전성 원판 부재를 구비한다.

예를 들면, 방전 램프는 쇼트 아크형 방전 램프로서 구성된다. 도전성 원판 부재로는, 여기에서는 구멍(穴)이 없는 판상 부재 혹은 구멍이 있는 환상 부재를 구성하는 것이 가능하고, 예를 들면 금속링 등을 전극 지지봉에 삽통시킨다.

도전성 원판 부재와 유리관과의 사이에는, 원판박을 접촉 배치시켜, 전극 지지봉이 원판박에 삽통하도록 하여도 무방하다. 예를 들면, 원판박은, 얇은 금속박에 의해 구성하는 것이 가능하다.

본 발명의 방전 램프는, 도전성 원판 부재의 외주면을 둘러싸는 금속박 등의 권박을 구비한다. 그리고, 권박의 전극측 단부는, 축방향을 따라 금속박 단부 및 도전성 원판 부재보다도 전극측에 위치한다.

본 발명에서는, 권박이 금속박을 넘어, 나아가서는 도전성 원판 부재를 넘어 유리관으로까지 연장되어 있고, 권박의 전극측 단부(주연부)는, 도전성 원판 부재의 외주면의 축방향 범위를 초과하여 위치된다. 이것에 의해, 유리관과 도전성 원판 부재의 열팽창율의 차이에 의해 응력이 생겨도, 유리관과 도전성 원판 부재와의 경계 부분에서 발생하는 응력이, 가요성(可撓性)이 있고 유연성이 있는 권박에 의해 흡수된다.

특히, 면취 가공 등을 수행하면, 도전성 원판 부재, 봉지관, 그리고 유리관과의 사이에 틈, 공극(空隙)이 주(周)방향을 따라 형성된다. 하지만, 권박이 노출되어 있는 구성이면, 방전 공간 내의 압력이 공극으로 통하고 있어도, 봉지관에 직접 응력이 걸리는 것을 막는 것이 가능하다. 또, 면취 가공과 관계없이, 원판박을 구비한 경우에도 큰 공극, 틈이 형성되지만, 권박에 의해 봉지관에 응력이 집중하는 것을 막을 수 있다.

또, 권박의 전극측 단부가, 지름 방향을 따라 도전성 원판 부재 외주면 보다도 축측에 위치하도록, 즉 권박의 전극측 단부가 축측에 가까워지도록 구성할 수 있다. 이것에 의해, 봉지 공정에서, 권박의 전극측 단부가 봉지관 외주측에 향해 인입 구성이 되는 것을 막아, 봉지관으로 응력이 집중하는 것에 의한 크랙 발생을 확실하게 방지한다.

한편, 본 발명의 다른 국면에 의한 방전 램프는, 봉지관 단부측의 봉지 구조를 특징으로 하여, 외부의 전원과 전기적으로 접속된 봉(여기에서는, 리드봉이라고 한다)과, 상기 리드봉이 삽통되고, 봉지관과 용착하는 유리관과, 상기 리드봉이 접속되고, 축방향을 따라 배설된 금속박과 상기 리드봉을 전기적으로 접속시키는 도전성 원판 부재와, 상기 도전성 원판 부재의 외주면을 둘러싸는 권박을 구비하고, 상기 권박의 전극 반대측 단부가, 축방향을 따라 상기 금속박의 단부 및 상기 도전성 원판 부재 보다도 전극 반대측에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 점등중, 봉지관에서 크랙이 발생하는 것을 막아, 신뢰성이 높은 봉지 구조를 갖는 방전 램프를 얻는 것이 가능하다.

도 1은 본 실시 형태인 쇼트 아크형 방전 램프의 개략적 단면도이다.
도 2는 양극측 봉지관의 개략적 단면도이다.
도 3은 도 2의 내측 금속링 부근을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 외측 권박 부근을 확대하여 도시한 도면이다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태인 쇼트 아크형 방전 램프의 개략적 단면도이다. 도 2는, 양극측 봉지관의 개략적 단면도이다.

쇼트 아크형 방전 램프(10)는, 석영 유리로 이루어지는 구상 발광관(12) 내에 양극(14), 음극(16)을 대향 배치시킨 램프이고, 발광관(12)의 양단에는, 석영 유리의 봉지관(20, 60)이 대향하도록 연설되어 있다. 봉지관(20, 60)의 양단은, 구금(cap, 80A, 80B)으로 막혀 있다.

봉지관(20, 60)의 내부에는, 양극(14), 음극(16)을 지지하는 것과 동시에, 발광관(12) 내의 방전 공간(11)을 봉지하는 파트(이하, 마운트 부품이라고 한다)(18A, 18B)가 각각 봉입되어 있다. 또, 방전 공간(11)에는, 수은 및 희가스(noble gases)가 봉입되어 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 봉지관(20) 내부에는, 양극(14)을 지지하는 전극 지지봉(22)이 설치되어, 전극축 E(봉지관 축)의 방향을 따라 배설되어 있다. 전극 지지봉(22)은, 원통형의 플레시(fleshy) 유리관(이하, 전극측 유리관이라고 한다)(24)에 형성된 축구멍(24A)에 삽통되어, 전극측 유리관(24)에 의해 보지된다. 전극측 유리관(24)의 발광관측 단부에는, 봉지관(20)과의 용착을 확실히 하기 위해, 원통형의 요부(24B)가 형성되어 있다.

전극 지지봉(22)은, 봉지관(20)의 단부까지 연장되지 않고, 소정 간격을 두고 금속제의 리드봉(28)이 동축적(同軸的)으로 대향 배치되어 있다. 전극 지지봉(22), 리드봉(28)은, 원통형의 유리관(이하, 봉지관 단부측 유리관이라고 함)(34)의 양단에 설치된 삽입 구멍에 축삽(軸揷)되고, 봉지관 단부측 유리관(34)은, 전극 지지봉(22), 리드봉(28)을 보지한다. 리드봉(28)은, 전원부(도시하지 않음)와 연결된 외부의 리드선(도시하지 않음)에 접속되어 있다.

봉지관 단부측 유리관(34)의 양단에는, 금속링(26, 32)이 각각 배치되고, 전극 지지봉(22), 리드봉(28)은 금속링(26, 32)의 축구멍(26A, 32A)에 용접되어 있다. 발광관(12)에 가까운 금속링(이하, 내측 금속링이라고 함)(26)은, 디스크 모양의 원판박(42, 44)사이에 끼워져 있고, 타방의 금속링(이하, 외측 금속링이라고 함)(32)도 동일하게, 디스크 모양의 원판박(도시하지 않음)사이에 끼워져 있다.

내측 금속링(26)과 외측 금속링(32)의 사이에는, 복수의 띠모양 금속박(36)이 봉지관 단부측 유리관(34)의 외표면을 따라 축방향으로 연장되고, 그 양단은, 내측 금속링(26), 외측 금속링(32)의 외주면에 용접되어 있다. 외측 금속링(32)은, 리드봉(28)과 금속박(36)을 전기적으로 접속시키고, 내측 금속링(26)은, 띠모양 금속박(36)과 전극 지지봉(22)을 전기적으로 접속시킨다. 이것에 의해, 전원부와 접속하는 리드봉(28)에서 양극(14)으로 전력이 공급된다.

내측 금속링(26)의 양면에 배치된 원판박(42, 44)은 전극 지지봉(22)에 삽통되어 있고, 각각 봉지관 단부측 유리관(34), 전극측 유리관(24)과 밀접하고 있다. 원판박(42)은 내측 금속링(26)의 봉지관 단부측 표면에 밀착하고, 원판박(44)은 내측 금속링(26)의 발광관측 표면에 밀착하고 있다.

내측 금속링(26)의 외주면 상에는, 통 형상으로 감겨진 외측 권박(46)이 설치되어 있고, 내측 금속링(26)과 함께 금속박(36)의 전극측 단부를 둘러싸고 있다. 한편, 전극측 유리관(24)의 축구멍(24A)과 전극 지지봉(22)과의 사이에는, 내측 권박이 감겨지고 있다(여기서는 도시하지 않음).

봉지관(20)은, 봉지 공정시에 가스 버너 등으로 가열되는 것에 의해 축경하고, 전극측 유리관(24), 봉지관 단부측 유리관(34), 고정 유리관(29)과 용착하고 있다. 이것에 의해, 봉지관(20) 내부가 봉지되고, 전극측 유리관(24), 내측 금속링(26), 외측 금속링(32), 봉지관 단부측 유리관(34), 그리고 고정 유리관(29)을 포함하는 마운트 부품(18A)이, 축방향으로 움직이지 않도록 고정된다. 또한, 음극측 봉지관(60)도 동일하게 구성되어 있다.

도 3은, 도 2의 내측 금속링 부근을 확대하여 도시한 단면도이다. 도 4는, 도 3의 외측 권박 부근을 확대하여 도시한 도면이다. 도 3, 4를 이용하여, 외측 권박의 배치 구성에 대해 설명한다.

금속박(36)은, 축방향을 따라 내측 금속링(26)의 외주면의 축방향 범위 T까지 밖에 연장되지 않는다. 외측 권박(46)은, 금속박(36) 및 내측 금속링(26)과 밀착하도록 내측 금속링(26) 주위에 돌려 감겨지고 있다. 이것에 의해, 내측 금속링(26), 및 금속박(36)의 전극측 단부는, 봉지관(20)과 직접 접촉하지 않는다.

게다가 외측 권박(46)은, 내측 금속링(26)의 외주면의 축방향 범위 T를 넘어, 전극측 유리관(24)까지 연장되어 있다. 따라서, 외측 권박(46)의 전극측 단부(주연부)(46T)는, 전극축 E를 따라 금속박(36)보다, 나아가서는 내측 금속링(26) 보다도 전극측, 발광관 측에 위치한다.

이와 같이, 외측 권박(46)은, 전극측 단부(46T)로부터 타방의 단부(46S)에 걸치는 폭을 갖고, 내측 금속링(26)의 축방향 범위 T, 즉 링의 두께 보다도 충분히 길다. 이와 같은 구성에 의해, 봉지관의 크랙 발생을 방지할 수 있다.

상세하게 설명하면, 내측 금속링(26)의 전극측 측면과 접하는 원판박(44)은, 전극측 유리관(24) 보다도 지름이 작다. 그 때문에, 원판박(44)의 주위에는, 공극, 틈이 약간 형성되어 있다. 그것에 더해, 내측 금속링(26), 전극측 유리관(24)의 면취 등의 가공 작업에 의해, 단면이 쐐기 모양의 대공극, 틈 S가 주방향을 따라 형성되어 있다.

도 4에는, 내측 금속링(26), 전극측 유리관(24), 봉지관(20)과의 사이에 형성되는 틈 S가 도시되어 있다. 면취 가공에 의해 내측 금속링(26), 전극측 유리관(24)의 주연부는 둥그스름을 띠고 있고, 엣지 모양으로 되어 있지 않다.

그리고, 이 틈 S의 압력은, 방전 공간 내의 압력과 동등하다. 이것은, 전극 지지봉(22)과 전극측 유리관(24)과의 사이에 내측 권박(48)이 설치되고 있는 것에 의해(도 3 참조), 재질, 열팽창율 등이 다른 전극측 유리관(24)과 전극 지지봉(22), 원판박(44), 그리고 내측 권박(48)과는 완전히 밀착하지 않아서 틈이 생기는 결과, 틈 S는 방전 공간(11)과 연통하기 때문이다.

이와 같이 큰 압력이 있는 틈 S가 형성되면서도, 외측 권박(46)이 틈 S에 노출되어 있으므로서 봉지관(20)이 틈 S에 면하지 않기 때문에, 틈의 형상은 안정되고, 쐐기 모양의 틈이 생기지 않고, 봉지관에 직접 압력이 가해지지 않는다. 또, 외측 권박(46)은, 그 전극측 단부(46T)가 봉지관(20)과 전극측 유리관(24)과의 사이에 개재(介在)하도록 돌려 감겨지고, 전극측 단부(46T)의 전극축 E로부터의 거리 R1은, 내측 금속링 외주면(20M)의 전극축 E로부터의 거리 R0 보다도 짧다. 즉, 전극측 단부(46T)는, 지름 방향을 따라 내측 금속링 외주면(20M) 보다도 전극축에 가까운 위치에 있다.

이러한 구성은, 내측 금속링(26)의 외경 보다도 전극측 유리관(24)의 외경을 작게 한 마운트 부재로서 이용하는 것으로 형성할 수 있다. 또, 내측 금속링(26)와 전극측 유리관(24)의 외경을 대략 동일하게 하여, 봉지 공정에서 전극측 유리관의 외경을 축경하는 것에 의해서도 형성할 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 봉지 공정에서, 전극측 단부(46T)가 봉지관의 외주면 측에 향해 인입하는 것을 방지하고, 전극측 단부(46T)를 기점으로 한 크랙 발생을 방지할 수 있다.

따라서, 봉지 공정에서 봉지관 소재를 축경했을 때에 쐐기 모양의 틈이 생기지 않고, 램프 점등, 소등시 등의 지름 방향의 열팽창율의 상위(相違)에 의해 내측 금속링(26)과 봉지관(20)과의 사이에 응력이 생겨도, 가요성이 있는 외측 권박(46)이 변형에 의해 응력을 흡수하기 때문에, 틈 S를 기점으로 한 크랙 발생을 방지할 수 있다. 또, 내측 금속링(26) 부근에서는, 외측 권박(46)이 전극측 유리관(24), 내측 금속링(26), 그리고 금속박(36) 모두와 밀접하면서 이들을 커버하고 있기 때문에, 내측 금속링(26) 및 그 부근으로부터 봉지관 측으로 걸리는 응력 집중을 억제할 수 있다.

이와 같이 본 실시 형태에 의하면, 방전 램프(10)의 봉지관(20) 내에서, 금속박(36)과 용접하는 내측 금속링(26)이 전극 지지봉(22)으로 삽통시킨 상태로 접합하고 있어, 내측 금속링(26)의 주위에는 외측 권박(46)이 감겨지고 있다. 외측 권박(46)은, 내측 금속링(26)을 넘어 전극측 유리관(24)까지 연재하고, 외측 권박(46)의 전극측 단부(46T)는, 내측 금속링(26) 보다도 전극축 E를 따라 전극측에 위치한다.

또한, 내측 금속링(26)의 측면에 원판박(42, 44)을 설치하지 않는 구성으로 하여도 무방하다. 또, 내측 금속링 이외의 도전성 원판 부재를 금속박 및 전극 지지봉과의 사이에 개재시켜도 무방하다. 외측 권박은, 금속 이외의 도전성, 혹은 절연성 물질 등 임의의 재료로 구성하여도 무방하다.

또, 외측 금속링(32)에 동일한 외측 권박을 구성하여도 무방하다. 이 경우, 외측 권박의 전극 반대측 단부는, 금속박(36)의 전극 반대측 단부, 그리고 외측 금속링(32)를 넘어, 환상의 고정 유리관(29), 구금(80A)측에까지 연장되도록 구성된다.

10 :　방전 램프
11 : 방전 공간
12 :　발광관
20 :　봉지관
22 :　전극 지지봉
24 :　전극측 유리관(유리관)
26　: 내측 금속링(도전성 원판 부재)
29 :　고정 유리관(유리관)
32 :　외측 금속링(도전성 원판 부재)
34 :　봉지관 단부측 유리관
36 :　금속박
42, 44 : 원판박
46 :　외측 권박(권박)
48 :　내측 권박

Claims

발광관 내의 전극을 지지하는 전극 지지봉과,
상기 전극 지지봉이 삽통되고, 봉지관과 용착하는 유리관과,
상기 전극 지지봉이 접속되고, 축방향을 따라 배설된 금속박과 상기 전극 지지봉을 전기적으로 접속시키는 도전성 원판 부재와,
상기 도전성 원판 부재의 외주면을 둘러싸는 권박을 구비하고,
상기 권박이, 축방향을 따라 상기 금속박의 단부 및 상기 도전성 원판부재를 넘어 상기 유리관까지 연장되어 있고,
상기 권박의 전극측 단부가, 상기 봉지관과 상기 유리관 사이에 개재하는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
제1항에 있어서,
상기 도전성 원판 부재와, 상기 봉지관과, 상기 유리관과의 사이에 형성된 틈에, 상기 권박이 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 권박의 전극측 단부가, 지름 방향을 따라 상기 도전성 원판 부재 외주면보다도 축측에 위치하는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극 지지봉이 삽통되고, 상기 도전성 원판 부재와 상기 유리관과의 사이에 접촉 배치되는 원판박을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
외부의 전원과 전기적으로 접속된 리드봉과,
상기 리드봉이 삽통되고, 봉지관과 용착하는 유리관과,
상기 리드봉이 접속되고, 축방향을 따라 배설된 금속박과 상기 리드봉을 전기적으로 접속시키는 도전성 원판 부재와,
상기 리드봉이 삽통되고, 상기 도전성 원판 부재와 상기 유리관과의 사이에 접촉 배치되어, 상기 유리관 보다 지름이 작은 원판박과,
상기 도전성 원판 부재의 외주면을 둘러싸는 권박을 구비하고,
상기 권박이, 축방향을 따라 상기 금속박의 단부 및 상기 도전성 원판부재를 넘어 상기 유리관까지 연장되어 있고,
상기 권박의 전극 반대측 단부가, 상기 봉지관과 상기 유리관 사이에 개재하고, 상기 도전성 원판 부재와, 상기 봉지관과, 상기 유리관과의 사이에 형성된 틈에, 상기 권박이 노출 됨으로써 상기 봉지관이 상기 틈에 면하지 않은 것을 특징으로 하는 방전 램프.