KR20190129705A

KR20190129705A - 방전 램프 및 방전 램프의 제조 방법

Info

Publication number: KR20190129705A
Application number: KR1020190046264A
Authority: KR
Inventors: 타케히로 하야시
Original assignee: 가부시키가이샤 오크세이사쿠쇼
Priority date: 2018-05-10
Filing date: 2019-04-19
Publication date: 2019-11-20
Also published as: KR102679508B1; TWI849783B; KR102580368B1; TW202326803A; JP2019197680A; JP7158097B2; TW201947631A; CN110473766A; TWI798425B; KR20230136893A

Abstract

[과제]쇼트 아크형 방전 램프 등에서, 금속박에 주름 등이 생기지 않도록 마운트 부품을 봉지한다. [해결 수단]복수의 금속박(36)을 기둥 형상의 유리 부재(34)의 외표면에 램프축 방향에 따라 배치하고, 전극 지지봉(22)과 접속하는 내측 금속링(26)의 외주면(26S)에 금속박(36)을 용접시킨 방전 램프(10)에서, 환 형상의 압접 부재(50)가, 내측 금속링(26)의 외주면(26S) 상 및 그 부근에서, 금속박(36)을 내측 금속링(유리 부재)의 중심측을 향하여 가압하고 단단히 조이고 있다.

Description

방전 램프 및 방전 램프의 제조 방법{DISCHARGE LAMP, AND METHOD FOR PRODUCING DISCHARGE LAMP}

본 발명은, 쇼트 아크형 방전 램프 등의 방전 램프에 관한 것으로, 특히, 방전 램프의 봉지 구조에 관한 것이다.

쇼트 아크형 방전 램프 등에서는, 전극을 봉한 발광관의 양단에 유리제의 봉지관(封止管)이 일체적으로 형성되어 마운트 부품이 봉지관 내에 봉입(封入)되어 있다. 마운트 부품에서는, 전극 지지봉이 통 형상의 유리관에 삽통(揷通)되고 유리관에 의해서 유지된다. 또한, 기둥 형상의 유리 부재(유리봉)의 표면을 따라 금속박이 배치되고 금속박을 통해서 전극측에 전력이 공급된다. 전력이 큰 방전 램프에서는, 금속링 등의 환 형상 부재가 전극 지지봉에 고정되고 복수의 금속박이 환 형상 부재의 외주면에 용접된다(특허문헌 1 참조).

특허문헌 1 : 일본 특허공개 2009－238671호 공보

금속박은 단단해서 폭방향으로 구부리기 어려운 성질이 있다. 그 때문에, 금속박을 환 형상 부재에 용접했을 때, 축 방향에 따른 박(箔)의 양(兩) 가장자리 부근이 유리 부재 외표면을 따르지 않고, 표면으로부터 떠 버린다. 이러한 상태로 마운트 부품을 봉지하는, 즉 유리제의 봉지관과 유리 부재를 용착(溶着)하면, 금속박에 주름, 들뜸이 생긴다. 이 주름, 들뜸은, 봉지부에 크랙을 일으키게 할 우려가 있다.

따라서, 쇼트 아크형 방전 램프 등에서 금속박에 주름 등이 생기지 않도록 마운트 부품을 봉지하는 것이 요구된다.

본 발명의 방전 램프는, 발광관과 일체적으로 형성된 봉지관 내에 설치되고 봉지관과 용착하는 기둥 형상 유리 부재와, 봉지관과 유리 부재의 사이에서 램프축 방향으로 연장되는 복수의 금속박과, 복수의 금속박과 외주면에서 접하고 램프축을 따라 배치되는 전극 지지봉과 접속하는 도전성 환 형상 부재와, 복수의 금속박을, 적어도 환 형상 부재 부근에서 유리 부재의 표면을 따르도록, 환 형상 부재의 외주면에서 가압하는 환 형상의 압접(壓接) 부재를 구비한다.

압접 부재는, 환 형상 부재의 외주면 상에서 금속박을 가압하는 부재로 구성될 수 있다. 예를 들면 압접 부재는, 금속박을 단단히 조이거나, 붙들어매거나, 혹은 금속박이 주(周) 방향 전체에 걸쳐 가압되도록 강하게 감은 부재로 구성될 수 있다. 또한, 압접 부재는, 금속박의 적어도 양 가장자리 부근에 접하는 요철부를 구비할 수 있다. 예를 들면, 압접 부재가 금속으로 이루어지고, 금속박과 용접된다.

적절히 압접시키는 것을 고려하면, 압접 부재에서, 유리 부재의 표면에서 금속박을 가압하는 영역의 축 방향 길이는, 환 형상 부재의 축 방향 길이의 0.5 ~ 2.0배의 범위로 하면 좋다. 또한, 압접 부재는, 소정의 금속박과 대향하는 개소(箇所)에서 겹쳐지는 부분이 설치되도록 구성해도 좋다.

한편, 금속박을 유리 부재 표면을 따르도록 하는 것을 고려하면, 금속박의 주 방향에 따른 폭은, 이하의 식을 만족하도록 결정될 수 있다.

L/2×sin(90 L/πD)

1.2

다만, D(mm)는 유리 부재의 직경, L(mm)는 금속박의 폭을 나타낸다. 특히, 1.00 mm 이하, 0.8 mm 이하 등으로 하는 것이 좋다.

본 발명의 일 형태인 방전 램프의 제조 방법은, 기둥 형상의 유리 부재의 표면을 따라 복수의 금속박을 주 방향으로 배치하고, 금속박을, 전극 지지봉과 접하는 도전성 환 형상 부재의 외주면에 용접하고, 복수의 금속박이 적어도 환 형상 부재 부근에서 유리 부재의 표면을 따르도록, 환 형상의 금속제 압접 부재를, 환 형상 부재의 외주면에서 복수의 금속박에 용접한다. 압접 부재는, 금속박을 환 형상 부재의 외주면을 향해 가압하고, 금속박은, 마운트 부품과 봉지관의 용착 전의 단계에서 적어도 환 형상 부재 부근에서 유리 부재의 표면을 따르도록 변형한다.

본 발명의 일 형태인 방전 램프의 제조 방법은, 마운트 부품의 기둥 형상 유리 부재에 대해, 접촉시켰을 때의 부(浮) 높이가 1.2 mm 이하가 되는 복수의 금속박을 준비하고, 금속박을, 마운트 부품의 도전성 환 형상 부재의 외주면에 용접하고, 환 형상의 금속제 압접 부재를, 환 형상 부재의 외주면에서 복수의 금속박에 용접한다. 여기서, 「부 높이」란, 평평한 형상의 금속박의 폭 방향 중심이 유리 부재에 접했을 때의 금속박 가장자리와 유리 부재 표면의 수직 방향의 거리를 나타낸다. 부 높이가 1.2 mm 이하로 됨으로써, 금속박의 가장자리는, 마운트 부품과 봉지관의 용착 전의 단계에서, 유리 부재의 표면에 접근 혹은 접촉한다.

본 발명에 따르면, 쇼트 아크형 방전 램프 등에서, 금속박에 주름 등이 생기지 않도록 마운트 부품을 봉지할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태인 쇼트 아크형 방전 램프의 개략적 단면도이다.
도 2는 금속박 및 압접 부재의 배치를 나타내는 마운트 부품의 평면도이다.
도 3은 압접 부재의 용접 전의 1매의 금속박을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 금속박의 단부(端部) 부근의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 5는 금속박의 폭과 부 높이와 유리 부재의 직경의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6은 압접 부재를 금속박에 용접하기 전의 내측 금속링에 따른 단면도이다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태인 쇼트 아크형 방전 램프의 개략적 단면도이다.

쇼트 아크형 방전 램프(10)는, 석영유리로 이루어지는 발광관(12) 내에 양극(14), 음극(16)을 대향 배치시킨 방전 램프이고, 발광관(12)의 양단에는, 석영유리의 봉지관(20, 60)이 대향하도록 일체적으로 형성되어 있다. 봉지관(20, 60)의 양단은, 구금(口金)(80A, 80B)으로 막혀 있다.

봉지관(20, 60)의 내부에는, 양극(14), 음극(16)을 지지하는 것과 함께, 발광관(12) 내의 방전 공간(11)을 봉지하는 파트(이하, 마운트 부품이라고 한다)(18A, 18B)가 각각 봉입되어 있다. 마운트 부품(18A)은, 원통 형상의 두꺼운 유리관(이하, 유리관이라고 한다)(24), 기둥 형상의 유리 부재(34), 복수의 금속박(36)을 구비한다. 마운트 부품(18B)도 마찬가지의 구성으로 되어 있다. 방전 공간(11)에는, 수은 및 희가스가 봉입되어 있다.

봉지관(20) 내에는, 양극(14)을 지지하는 도전성의 전극 지지봉(22)이, 전극축(E)(봉지관 축)을 따라 배치되어 있다. 전극 지지봉(22)은, 유리관(24)에 형성된 축 구멍(24A)에 삽통되어 유리관(24)에 의해서 유지된다.

한편, 봉지관 단부측에서는, 도전성의 리드 봉(28)이, 전극 지지봉(22)과 대향하도록 배치되어 있다. 전극 지지봉(22) 및 리드 봉(28)은, 유리 부재(34)의 양단에 설치된 구멍(오목 부분)(34A, 34B)에 축삽(軸揷)되고, 유리 부재(34)는, 전극 지지봉(22) 및 리드 봉(28)을 유지한다. 리드 봉(28)은, 전원부(도시하지 않음)와 연결된 외부의 리드 선(도시하지 않음)에 접속되어 있다.

유리 부재(34)의 양단에는, 금속링(환 형상 부재)(26, 32)이 각각 배치되어 전극 지지봉(22), 리드 봉(28)은 금속링(26, 32)의 축 구멍(26A, 32A)에 용접되어 있다. 발광관(12)에 가까운 금속링(이하, 내측 금속링이라고 한다)(26)은, 디스크 형상의 원판 박(42, 44)에 끼워져 있고, 다른 한편의 금속링(이하, 외측 금속링이라고 한다)(32)도 마찬가지로, 디스크 형상의 원판 박(여기에서는 도시하지 않음)에 끼워져 있다.

내측 금속링(26)과 외측 금속링(32)의 사이에는, 복수의 띠 형상 금속박(예를 들면 몰리브데늄 박)(36)이 유리 부재(34)의 외표면을 따라 램프축(E)의 방향으로 연장되고, 그 양단은, 내측 금속링(26), 외측 금속링(32)의 외주면(26S, 32S)에 용접되어 있다. 외측 금속링(32)은, 리드 봉(28)과 금속박(36)을 전기적으로 접속시키고, 내측 금속링(26)은, 금속박(36)과 전극 지지봉(22)을 전기적으로 접속시킨다. 이것에 의해, 전원부와 접속하는 리드 봉(28)으로부터 양극(14)으로 전력이 공급된다.

내측 금속링(26)의 외주면(26S) 상에는, 금속의 환 형상 압접 부재(50)가 설치되어 있다. 환 형상 압접 부재(50)는, 금속박(36)을 유리 부재(34)의 외표면을 따르게 하도록, 금속박(36)을 유리 부재(34)를 향해서 가압하여 금속박(36)의 단부를 유리 부재(34)(내측 금속링(26))에 단단히 조이고 있다. 즉, 압접 부재(50)는, 유리 부재(34), 내측 금속링(26)의 주위를 덮는 부재가 아니고, 금속박(36)을 유리 부재(34)의 외표면측을 향하여 부세(付勢)하는 부재로서 구성된다.

도 2는, 금속박(36) 및 압접 부재(50)의 배치를 나타내는 마운트 부품(18A)의 평면도이다. 여기에서는, 봉지관(20)을 봉지하기 전의 마운트 부품(18A)을 축 방향으로부터 본 도면을 나타내고 있다. 다만, 금속박(36) 및 압접 부재(50)의 두께를 과장해 그리고 있다. 또한, 금속박(36)의 축 방향 양 가장자리(36K1, 36K2)는, 실제로는 나이프 에지 형상으로 끝이 가늘게 되어 있다.

금속박(36)은, 6매의 동일한 폭을 갖는 금속박으로 이루어지고, 유리 부재(34)의 주 방향에 따라서 서로 소정 간격 떨어져 배치되어 있다. 여기에서는, 6매의 금속박(36)은 축(E)에 관해서 대칭적 배치이기 때문에, 금속박(36)은 등간격으로 주 방향으로 배치되어 있다.

압접 부재(50)는, 유리 부재(34)(내측 금속링(26))의 대략 일주분(一周分)의 원둘레를 갖고, 겹쳐지는 부분(50T)을 설치한 링 형상의 금속 부재로 구성되어 있다. 여기에서는, 압접 부재(50)는 금속박으로 이루어진다. 압접 부재(50)는, 내측 금속링(26)의 외주면(26S) 상에서 금속박(36)과 용접되어 있다.

도 3은, 압접 부재(50)의 용접 전의 1매의 금속박(36)을 나타낸 도면이다. 금속박(36)은, 플랫한 띠 형상 금속이고, 단단해서 폭방향으로 구부리기 어렵다. 이러한 금속박(36)을 유리 부재(34)의 외표면에 두면, 접촉 부분으로부터 멀어질수록, 유리 부재(34)와 금속박(36)의 사이에 틈(ΔT)이 생긴다(이하에서는, 부 높이라고 한다). 또한, 금속박(36)의 폭(L)이 길어질수록, 부 높이(ΔT)도 커진다.

압접 부재(50)는, 내측 금속링(26)의 외주면(26S) 및 그 부근에서, 유리 부재(34)의 주 방향에 따르도록 금속박(36)을 구부려 금속박(36)이 그 폭(L) 전체에 걸쳐 유리 부재(34)와 접촉시키도록 하는 힘을 작용시킨다.

도 4는, 도 1의 금속박(36)의 단부 부근의 일부를 나타낸 단면도이다.

압접 부재(50)는, 축 방향 폭(T)을 갖고, 그 주 방향에 따른 양 가장자리(50E1, 50E2)는 각각 유리 부재(34)와 유리관(24)의 표면 상에 위치한다. 즉, 압접 부재(50)는, 유리 부재(34), 내측 금속링(26), 유리관(24)에 걸쳐 램프축 방향으로 연장되어 있다. 또한 도 4에서는, 압접 부재(50), 원판 박(42, 44), 금속박(36)의 두께를 과장해 그리고 있고, 유리 부재(34)와 내측 금속링(26) 및 유리관(24)의 외경을 대략 동일하게 해도 좋다.

금속박(36)이 유리 부재(34)의 외표면에서 압접 부재(50)에 가압되어 있는 영역의 축 방향 길이(이하, 압접 길이라고 한다)(J)는, 내측 금속링(26)의 두께(축 방향 길이)(RT)의 0.5 ~ 2.0배의 범위에서 결정되어 있다. 0.5배보다 작으면 유리 부재(34)의 표면 상에서 금속박(36)을 충분히 가압할 수 없고, 한편, 2.0배를 넘으면, 유리 부재(34)와 봉지관(20)의 용착 면적이 감소해 봉지 구조의 신뢰성에 영향을 준다.

압접 부재(50)의 이면에는, 금속박(36)의 단부(36T), 특히 양 가장자리(36K1, 36K2) 부근과의 접촉 개소에 요철부가 형성되어 있다. 여기에서는, 엠보싱 가공을 실시함으로써 압접 부재(50)의 이면(및 표면)에 요철이 형성되어 있다. 또한 이것 이외의 이면(및 표면) 부분에 요철을 형성해도 좋고, 요철은 엠보싱 가공에 한정되지 않는다.

금속박(36)은, 전력(전류값)에 따르기 때문에, 그 폭(L)을 극단적으로 짧게 할 수 없다. 그 한편, 금속박(36)의 부 높이(ΔT)를 억제하는 폭(L)으로 하는 것이 요구된다. 금속박(36)의 폭(L)은, 이 부 높이(ΔT)의 허용 범위와 유리 부재(34)의 직경(D)의 관계로 결정될 수 있다.

도 5는, 금속박의 폭(L)과 부 높이(ΔT)와 유리 부재(34)의 직경(D)의 관계를 나타낸 도면이다. θ"≒θ／2, sin(θ／2)≒ΔT÷(L/2)로 간주하면, 부 높이(ΔT)는, 이하의 식으로 나타낼 수 있다. 다만, 도 5의 부호 36＇은, 가상적인 금속박(36)의 위치를 나타낸다.

ΔT = L/2×sin(90 L/πD)·····(1)

이 부 높이(ΔT)는, 1.2 이하인 것이 경험적으로 도출된다. 따라서, 이하의 식을 만족하도록 유리 부재(34)의 직경(D)에 대한 금속박(36)의 폭(L)이 결정된다. 다만, 유리 부재(34)의 직경(D)는 15

D

35의 범위(mm)를 만족하는 것으로 한다.

L/2×sin(90 L/πD)

1.2　·····(2)

도 6은, 압접 부재(50)를 금속박(36)에 용접하기 전의 내측 금속링(26)에 따른 단면도이다. 도 6을 이용하여 방전 램프의 제조 방법에 대해 설명한다. 또한 도 6에서는, 압접 부재(50)와 금속박(36)의 틈을 과장해 그리고 있다.

기둥 형상의 유리 부재(34)의 표면을 따라 복수의 금속박(36)을 축 방향으로 배치하고, 금속박의 단부(36T)를, 전극 지지봉(22)이 축삽되는 내측 금속링(26)의 외주면(26S)에 용접한다. 그리고, 압접 부재(50)를 내측 금속링(26)의 외주면(26S)을 따라 금속박(36)에 용접하는 공정을 행한다.

압접 부재(50)를 금속박(36)에 용접할 때, 각 금속박(36)에 대해서 적어도 1 개소 스팟 용접을 행한다(화살표 참조). 한편, 압접 부재(50)의 겹쳐지는 부분(50T)에 대향하는 금속박(36)에 대해서는, 양단에서 1 ~ 2 개소 이상의 스팟 용접을 행한다. 이와 같이 용접해 금속박(36)을 압접 부재(50)로 단단히 조인다. 압접 부재(50)와 내측 금속링(26)의 사이에 직접 용접해도 좋지만, 제조 효율화를 위해서 행하지 않아도 좋다.

압접 부재(50)와 금속박(36)의 용접을 끝내면, 봉지 공정으로 진행된다. 봉지관(20)은, 봉지 공정시에 가스버너 등으로 가열됨으로써 축경(縮徑)하고, 유리관(24), 유리 부재(34)와 용착된다. 이러한 작업을 거쳐 방전 램프가 제조된다.

이와 같이 본 실시 형태에 따르면, 복수의 금속박(36)을 기둥 형상의 유리 부재(34)의 외표면에 램프축 방향에 따라 배치하고, 전극 지지봉(22)과 접속하는 내측 금속링(26)의 외주면(26S)에 금속박(36)을 용접시킨 방전 램프(10)에서, 환 형상의 압접 부재(50)가, 내측 금속링(26)의 외주면(26S) 상 및 그 부근에서, 금속박(36)을 내측 금속링(유리 부재)의 중심측을 향하여 가압하고 단단히 조이고 있다.

이러한 압접 부재(50)의 설치에 의해, 금속박(36)의 유리 부재(34)의 외표면으로부터의 부유를 억제할 수 있다. 그 결과, 봉지시에 금속박(36)의 적어도 단부(36T)에 주름, 들뜸이 생기는 것을 막을 수 있다. 특히, 금속박(36)의 축 방향 양 가장자리(36K1, 36K2)(도 2 참조)는, 실제로는 나이프 에지 형상으로 끝이 가늘게 되어 있다. 그 때문에, 압접 부재(50)에 의해서 부유의 발생을 억제함으로써, 나이프 에지 형상 부분이 유리 부재(34)의 표면을 따른 봉지를 할 수 있다.

또한, 금속박(36)의 양 가장자리(36K1, 36K2)는, 압접 부재(50)에 형성된 요철부와 접촉한다. 이것에 의해서, 금속박(36)의 양 가장자리(36K1, 36K2)를 강하게 가압할 수 있고 금속박(36)의 부유를 확실히 억제할 수 있다. 또한, 상기 (2)식에 의해서, 유리 부재(34)의 직경에 대해서 금속박(36)의 폭(L)이 필요 이상으로 길어지는 경우 없이, 부 높이를 낮게 할 수 있다.

또한 금속박(36)의 매수는 6매로 한정되지 않고, 그 이상 혹은 그것 이하의 수로 해도 좋다. 이 경우, 금속박(36)의 열용량과 봉지시의 용착 면적을 고려하고, 금속박(36)의 두께와 매수를 조정하면 좋다. 또한, 압접 부재(50)를, 유리 부재(34)(내측 금속링(26))의 약 1주분의 원둘레로 했지만, 2주분이나 3주분으로 해도 좋고, 복수주에서 가압할 수도 있다.

[실시예]

본 실시 형태의 방전 램프가 유효한 것을 나타내기 위해, 유리 부재의 직경 및 금속박의 폭이 다른 쇼트 아크형 방전 램프(실시예 1, 실시예 2)와 종래의 쇼트 아크형 방전 램프(비교예)를 제조하고, 금속박(의 단부)의 주름, 들뜸 발생의 비교 실험을 행했다. 주름, 들뜸의 발생에 대해서는, 목시에 의한 확인 실험을 행했다. 표 1은, 비교예 1과 실시예 1, 실시예 2의 결과를 나타내고 있다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예에서는 금속박 단부에 주름, 들뜸이 발생했지만, 실시예 1, 2에서는 발생하지 않았다.

10: 방전 램프
20: 봉지관
26: 내측 금속링(환 형상 부재)
34: 유리 부재
36: 금속박
50: 압접 부재

Claims

발광관과 일체적으로 형성된 봉지관 내에 설치되고 상기 봉지관과 용착하는 기둥 형상의 유리 부재,
상기 봉지관과 상기 유리 부재의 사이에서 램프축 방향으로 연장되는 복수의 금속박,
상기 복수의 금속박과 외주면에서 접하고 램프축을 따라 배치되는 전극 지지봉과 접속하는 도전성 환 형상 부재, 및
상기 복수의 금속박을, 적어도 상기 환 형상 부재 부근에서 상기 유리 부재의 표면을 따르도록, 상기 환 형상 부재의 외주면에서 가압하는 환 형상의 압접 부재,
를 구비한 것을 특징으로 하는, 방전 램프.
제1항에 있어서,
상기 압접 부재가 상기 금속박의 적어도 양 가장자리 부근에 접하는 요철부를 갖는 것을 특징으로 하는, 방전 램프.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 압접 부재에서, 상기 유리 부재의 표면에서 상기 금속박을 가압하는 영역의 축 방향 길이는 상기 환 형상 부재의 축 방향 길이의 0.5 ~ 2.0배의 범위인 것을 특징으로 하는, 방전 램프.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 압접 부재는, 소정의 금속박과 대향하는 개소에서 겹쳐지는 부분이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 방전 램프.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 금속박의 주 방향에 따른 폭이 이하의 식을 만족하도록 결정되는 것을 특징으로 하는, 방전 램프.
L/2×sin(90 L/πD)
1.2
다만, D(mm)는 유리 부재의 직경, L(mm)은 금속박의 폭을 나타낸다.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 압접 부재가 금속이고,
상기 압접 부재가 상기 금속박과 용접되어 있는 것을 특징으로 하는, 방전 램프.
기둥 형상의 유리 부재의 표면을 따라 복수의 금속박을 주 방향으로 배치하고,
상기 금속박을 전극 지지봉과 접하는 도전성 환 형상 부재의 외주면에 용접하고,
상기 복수의 금속박이 적어도 상기 환 형상 부재 부근에서 상기 유리 부재의 표면을 따르도록, 환 형상의 금속제 압접 부재를, 상기 환 형상 부재의 외주면에서 상기 복수의 금속박에 용접하는 것을 특징으로 하는, 방전 램프의 제조 방법.
마운트 부품의 기둥 형상 유리 부재에 대해, 접촉시켰을 때의 부 높이가 1.2 mm 이하가 되는 금속박을 복수 준비하고,
상기 복수의 금속박을, 상기 마운트 부품의 도전성 환 형상 부재의 외주면에 용접하고,
환 형상의 금속제 압접 부재를, 상기 환 형상 부재의 외주면에서 상기 복수의 금속박에 용접하는 것을 특징으로 하는, 방전 램프의 제조 방법.