TWI587356B - Discharge lamp - Google Patents

Description

放電燈管

本發明係有關於在連接設置於發光管兩端的密封管內設置電極保持構造的放電燈管，且特別有關於放電燈管的密封構造。

短弧型等放電燈管中，在封住電極的發光管兩端會一體形成玻璃製的密封管，在密封管內，支持電極的電極支 持棒會被筒狀玻璃管所保持。以金屬箔構成的密封構造中，會透過熱來縮小密封管的直徑，將密封管與玻璃管熔接。藉此，金屬箔會封住黏著，使發光管內形成氣密的狀態。

半導體、液晶製造領域中，為了提高生產效率，短弧型放電燈管朝大電力進展。因此，在定格電力大的放電燈管中，使金屬環等環狀構件固定於電極支持棒上，再將複數的金屬箔熔接於環狀構件上。然後透過金屬箔、環狀構件、電極支持棒供給電力給電極(例如，參照專利文獻1)。

金屬環等的熱膨脹率與玻璃管不同。因此，密封步驟中將密封管熔接於玻璃管時，環狀構件與玻璃管的接觸面附近會產生扭曲，這個扭曲是燈管破裂的原因。為了防止這種扭曲的發生，例如，配置相同尺寸相同大小的金屬製圓板箔於環狀構件的兩面，防止玻璃構件與環狀構件間的熔接(參照專利文獻2、3)。

若由玻璃形成的密封管與金屬環接觸，密封步驟中因為徑方向的熱膨脹率不同會造成應力施加於密封管上。因此，設置卷箔包覆金屬環，防止金屬環接觸密封管(參照專利文獻4)。卷箔僅包覆金屬環圓周，卷箔的電極側端部不會超過金屬環，不延伸至電極側玻璃管。

[先行技術文獻]

專利文獻1：特開2007-115414號公報

專利文獻2：特開平8-315780號公報

專利文獻3：特開2000-58000號公報

專利文獻4：特開2010-198947號公報

玻璃管、金屬環等在加工作業中會被削出倒角等，在周緣部分會稍帶有一點圓弧。因此，密封步驟後，金屬環、電極側玻璃管、密封管間產生微小的間隙。此間隙由加熱玻璃使其軟化而被成形，因此其形狀不穩定，電極側玻璃管與密封管間容易產生楔型間隙。

此間隙的壓力會因為電極支持棒、金屬環與玻璃管、密封管之間非完全的密合狀態而等於放電空間內的壓力。因此，點燈時，一旦金屬環與電極側玻璃管的徑方向熱膨脹率不同而導致應力產生，有可能會使楔型間隙產生裂縫而導致密封管破裂。

因此，必須防止因熱膨脹的差所產生的應力造成密封管破裂。

本發明的放電燈管，包括：電極支持棒，支持發光管內的電極；玻璃管，被電極支持棒穿過並與石英玻璃等形成的密封管熔接；以及導電性圓板構件，連接電極支持棒，電性連接沿著軸方向配置的金屬箔與電極支持棒。

例如，放電燈管以短弧型放電燈管構成。導電性圓板構件可以是沒有孔的板構件或是有孔的環狀構件構成，例如使電極支持棒穿過金屬環等。

也可以將圓板箔接觸配置於導電性圓板構件與玻璃管之間，使電極支持棒穿過圓板箔。例如，圓板箔能夠以薄 的金屬箔構成。

本發明的放電燈管具備金屬箔等的卷箔，用以覆蓋導電性圓板構件的外圓周面。且卷箔的電極側端部係位於沿著軸方向比金屬箔的端部及導電性圓板構件更靠近電極側的位置。

在本發明中，卷箔越過金屬箔甚至是導電性圓板構件延伸到玻璃管，卷箔的電極側端部(周緣部)不會停留於導電性圓板構件的外圓周面的軸方向範圍內。藉此，即使因為玻璃管與導電性圓板構件的熱膨脹差而產生應力，在玻璃管與導電性圓板構件的邊界部分產生的應力會被具有可撓性及柔軟性的卷箔所吸收。

特別是，若進行倒角切削加工等，導電性圓板構件、密封管、玻璃管之間會沿著圓周方向形成間隙、空隙。然而，如果為卷箔被露出的構造，即使放電空間內的壓力連通至空隙，也能夠防止應力直接施加於密封管上。而與倒角切削加工無關，設置了圓板箔的情況下也會形成大的空隙、間隙，但藉由卷箔可以防止應力集中於密封管上。

卷箔的電極側端部係位於沿著徑方向比導電性圓板構件的外圓周面更靠近軸側的位置。也就是說，卷箔的電極側端部能夠以靠近軸側的方式構成。藉此，在密封步驟中，能夠防止被形成為卷箔的電極側端部朝密封管的外圓周側陷入的構造，確實地防止應力集中於密封管而產生裂縫。

另外，本發明另一觀點的放電燈管以密封管端部側的密封構造為其特徵，包括：棒(在此稱導棒)，電性連接外 部的電源；玻璃管，被該導棒穿過並與密封管熔接；導電性圓板構件，連接該導棒，電性連接沿著軸方向配置的金屬箔與該導棒；以及卷箔，覆蓋該導電性圓板構件的外圓周面。該卷箔的電極相反側端部係位於沿著軸方向比該金屬箔的端部及該導電性圓板構件更靠近電極相反側的位置。

根據本發明，能夠提供一種可防止點燈時在密封管產生裂縫，並具有高可靠度的密封構造的放電燈管。

以下參照圖式說明本發明的實施例。

第1圖係本實施例的短弧型放電燈管的概略剖面圖。第2圖係陽極側密封管的概略剖面圖。

短弧型放電燈管10為在由石英玻璃形成的球形發光管12內對向配置陽極14與陰極16的燈管，在發光管12的兩端連接設置了對向的由石英玻璃形成的密封管20、60。密封管20、60的兩端以金屬蓋80A、80B塞住。

密封管20、60的內部分別封入零件(以下稱固定座構件)18A、18B，分別支持陽極14、陰極16並密封發光管12內的放電空間11。而放電空間11內封入水銀及惰性氣體。

如第2圖所示，密封管20內部設有支持陽極14的電極支持棒22，沿著電極軸E(密封管側)的方向配置。電極支持棒22插入並穿過形成於圓筒狀的厚材玻璃管(以下稱電極側玻璃管)24的軸孔24A，被電極側玻璃管24所保持。 為了與密封管20的熔接更確實，電極側玻璃管24的發光管側端部形成有圓筒狀的凹部24B。

電極支持棒22不會延伸至密封管20的端部，以既定的間隔與金屬製的導棒28同軸地對向配置。電極支持棒22、導棒28軸插入於設置於圓筒狀玻璃管(以下稱密封管端部側玻璃管)34的兩端的插入孔。密封管端部側玻璃管34保持電極支持棒22、導棒28。導棒28連接至連繫電源部(未圖示)的外部導線(未圖示)。

密封管端部側玻璃管34的兩端分別配置金屬環26、32，電極支持棒22、導棒28熔接於金屬環26、32的軸孔26A、32A。靠近發光管12的金屬環(以下稱內側金屬環)26被盤狀的圓板箔42、44所夾，另一側的金屬環(以下稱外側金屬環)32也同樣地被盤狀的圓板箔(未圖示)所夾。

在內側金屬環26與外側金屬環32間，複數的帶狀金屬箔36沿著密封管端部側玻璃管34的外表面延伸於軸方向，其兩端熔接於內側金屬環26與外側金屬環32的外圓周面。外側金屬環32電性連接導棒28與金屬箔36，內側金屬環26電性連接帶狀金屬箔36與電極支持棒22。藉此，電力由連接電源部的導棒28供給至陽極14。

配置於內側金屬環26的兩面的圓板箔42、44被電極支持棒22穿過，分別緊密連接於密封管端部側玻璃管34、電極側玻璃管24。圓板箔42與內側金屬環26的密封管端部側表面壓接，圓板箔44與內側金屬環26的發光管端部側表面壓接。

內側金屬環26的外圓周面上設置有捲成筒狀的外側卷箔46，包覆住內側金屬環26與金屬箔36的電極側端部。另外，電極側玻璃管24的軸孔24A與電極支持棒22之間設有內側卷箔(在此並未圖示)。

密封管20在密封步驟時藉由煤氣燃燒器等加熱來縮徑，與電極側玻璃管24、密封管端部側玻璃管34、固定玻璃管29熔接。藉此，將密封管20的內部密封，將包括電極側玻璃管24、內側金屬環26、外側金屬環32、密封管端部側玻璃管34、以及固定玻璃管29的固定座構件18A固定，使該固定座構件18A不會沿軸方向運動。而陰極側密封管60也有相同的構造。

第3圖係第2圖的內側金屬環附近的放大剖面圖。第4圖係第3圖的外側卷箔附近的放大圖。使用第3、4圖，說明外側卷箔的配置構造。

金屬箔36沿著軸方向僅延伸到內側金屬環26的外圓周面的軸方向範圍T。外側卷箔46卷繞在內側金屬環26的圓周使金屬箔36與內側金屬環26緊密連接。藉此，內側金屬環26及金屬箔36的電極側端部不會直接接觸密封管20。

而外側卷箔46超過內側金屬環26的外圓周面的軸方向範圍T，延伸至電極側玻璃管24。因此，外側卷箔46的電極側端部(周緣部)46T沿著電極軸E位於比金屬箔36的端部及內側金屬環26更靠電極側、發光管側。

如此一來，外側卷箔46具有從電極側端部46T往另一 方端部46S橫跨的寬度，足夠長於內側金屬環26的軸方向範圍T，也就是環的厚度。藉由這樣的構造，能夠防止密封管產生裂縫。

以下詳細說明，接觸內側金屬環26的電極側側面的圓板箔44的直徑比電極側玻璃管24小。因此，圓板箔44的周圍形成些微空隙、間隙。再加上，藉由內側金屬環26、電極側玻璃管24的倒角切削等加工作業，剖面為楔型的大空隙、間隙S沿著圓周方向形成。

第4圖顯示內側金屬環26、電極側玻璃管24、密封管20之間形成的間隙S。因為倒角切削加工，內側金屬環26、電極側玻璃管24的周緣部帶有圓弧，而非邊角狀。

而此間隙S的壓力等於放電空間內的壓力。這是因為電極支持棒22與電極側玻璃管24間設置有內側卷箔48(參照第3圖)，使得材質、熱膨脹率等不同的電極側玻璃管24與電極支持棒22、圓板箔44、以及內側卷箔48不會完全密合而產生間隙的結果使間隙S與放電空間11連通。

如此一來雖形成具有極大壓力的間隙S，但因為外側卷箔46露出於間隙S使密封管20沒有面對間隙S，使得間隙的形狀穩定，不會形成楔狀間隙也不會直接施加壓力於密封管上。而外側卷箔46以其電極側端部46T會介於密封管20與電極側玻璃管24之間的方式卷繞。電極側端部46T的離電極軸E的距離R1比起內側金屬環外圓周面20M離電極軸E距離R0短。也就是說，電極側端部46T位於沿著徑方向比內側金屬環外周面20M更靠近電極軸的位置。

這樣的構造能夠藉由使用電極側玻璃管24的外徑比內側金屬環26的外徑小的固定座構件來形成。而也能夠藉由使內側金屬環26與電極側玻璃管24的外徑大致相同，然後在密封步驟中縮小電極側玻璃管24的外徑來形成。藉由這樣的構造，在密封步驟中，防止電極側端部46T朝密封管的外圓周側陷入，能夠防止以電極側端部46T為起點的裂縫的產生。

因此，密封步驟中縮小密封管材料的直徑時不會產生楔狀的間隙，即使因為點燈、關燈時等的徑方向熱膨脹率不同而在內側金屬環26與密封管20之間產生應力，可撓性的外側卷箔46會透過變形來吸收應力，因此能防止以間隙S為起點的裂縫的產生。而在內側金屬環26附近，因為外側卷箔46緊密連接於電極側玻璃管24、內側金屬環26與金屬箔36這三者並覆蓋這三者，所以能夠抑制應力集中由內側金屬環26與其附近施加至密封管側。

根據本實施例，在放電燈管10的密封管20內，與金屬箔36熔接的內側金屬環26以電極支持棒22穿過的狀態接合，內側金屬環26的周圍卷有外側卷箔46。外側卷箔46越過內側金屬環26延伸至電極側玻璃管24，外側卷箔46的電極側端部46T沿著電極軸E比起內側金屬26更靠電極側。

而內側金屬環26的側面也可以是沒有設置圓板箔42、44的構造。另外，也可以將內側金屬環以外的導電性圓板構件設置在介於金屬箔與電極支持棒之間。外側卷箔 也可以使用金屬以外的導電性或絕緣性物質等任意材料構成。

而外側金屬環32上也可以構成相同的外側卷箔。在這個情況下，外側卷箔的電極相反側端部會越過金屬箔36的電極相反側端部與外側金屬環32，延伸至環狀的固定玻璃管29、金屬蓋80A側。

10‧‧‧放電燈管

11‧‧‧放電空間

12‧‧‧發光管

20、60‧‧‧密封管

18A、18B‧‧‧固定座構件

20M‧‧‧內側金屬環外圓周面

22‧‧‧電極支持棒

24‧‧‧電極側玻璃管(玻璃管)

24A‧‧‧軸孔

24B‧‧‧凹部

26‧‧‧內側金屬環(導電性圓板構件)

28‧‧‧導棒

29‧‧‧固定玻璃管(玻璃管)

32‧‧‧外側金屬環(導電性圓板構件)

34‧‧‧密封管端部側玻璃管

36‧‧‧金屬箔

42、44‧‧‧圓板箔

46‧‧‧外側卷箔(卷箔)

46S‧‧‧電極相反側端部

46T‧‧‧電極側端部

48‧‧‧內側卷箔

80A、80B‧‧‧金屬蓋

E‧‧‧電極軸

R0、R1‧‧‧距離

S‧‧‧間隙

T‧‧‧外圓周面的軸方向範圍

第1圖係本實施例的短弧型放電燈管的概略剖面圖。

第2圖係陽極側密封管的概略剖面圖。

第3圖係第2圖的內側金屬環附近的放大剖面圖。

第4圖係3圖的外側卷箔附近的放大圖。

20‧‧‧密封管

20M‧‧‧內側金屬環外圓周面

22‧‧‧電極支持棒

24‧‧‧電極側玻璃管(玻璃管)

24B‧‧‧凹部

26‧‧‧內側金屬環(導電性圓板構件)

36‧‧‧金屬箔

42、44‧‧‧圓板箔

46‧‧‧外側卷箔(卷箔)

46S‧‧‧電極相反側端部

46T‧‧‧電極側端部

48‧‧‧內側卷箔

S‧‧‧間隙

T‧‧‧外圓周面的軸方向範圍

Claims (4)

1. 一種放電燈管，包括：電極支持棒，支持發光管內的電極；玻璃管，被該電極支持棒穿過並與密封管熔接；導電性圓板構件，連接該電極支持棒，電性連接沿著軸方向配置的金屬箔與該電極支持棒；以及卷箔，覆蓋該導電性圓板構件的外圓周面，其中該卷箔的電極側端部係位於沿著軸方向比該金屬箔的端部及該導電性圓板構件更靠近電極側的位置，介於該密封管與該玻璃管之間，該卷箔露出至形成於該導電性圓板構件、該密封管與該玻璃管之間的間隙。
2. 如申請專利範圍第1項所述之放電燈管，該卷箔的電極側端部係位於沿著徑方向比起該導電性圓板構件外圓周面更靠近軸側的位置。
3. 如申請專利範圍第1至2項任一項所述之放電燈管，更包括圓板箔，該圓板箔被該電極支持棒穿過，接觸配置於該導電性圓板構件與該玻璃管之間。
4. 一種放電燈管，包括：導棒，電性連接外部的電源；玻璃管，被該導棒穿過並與密封管熔接；導電性圓板構件，連接該導棒，電性連接沿著軸方向配置的金屬箔與該導棒；圓板箔，被該導棒穿過，接觸配置於該導電性圓板構 件與該玻璃管之間，且直徑比該玻璃管小；以及卷箔，覆蓋該導電性圓板構件的外圓周面，其中該卷箔沿著軸方向延伸到超過該金屬箔的端部及該導電性圓板構件直到該玻璃管為止，該卷箔的電極相反側端部介於該密封管與該玻璃管之間，該卷箔露出至形成於該導電性圓板構件、該密封管與該玻璃管之間的間隙，藉此使該密封管不面向該間隙。