JP2018129242A - Short arc type discharge lamp - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a constitution where damage due to the occurrence of cracks at side tubes is prevented from being caused by preventing welding between a narrowed portion and a holding cylinder even if heating and diameter reduction of the narrowed portion of each of the side tubes are sufficiently performed, in a short arc type discharge lamp including an arc tube made of silica glass and the side tubes continuously provided to both ends thereof, a pair of electrodes being disposed opposite to each other in the arc tube, and core wires of the electrodes being sealed at end portions of the respective side tubes and inserted into the holding cylinder in the respective side tubes to be supported.SOLUTION: A holding cylinder comprises a hexagonal boron nitride.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、投射型プロジェクタ装置、映写機あるいは一般照明用などのショートアーク型放電ランプに関するものであり、特に、電極芯線を保持用筒体によって支持する構造のショートアーク型放電ランプに係わるものである。   The present invention relates to a short arc type discharge lamp for a projection type projector device, a projector or a general illumination, and more particularly to a short arc type discharge lamp having a structure in which an electrode core is supported by a holding cylinder. .

現在、上記用途のショートアーク型放電ランプとして、キセノンガス（Ｘｅガス）の励起によって発光するショートアーク型放電ランプ（キセノンランプ）が用いられていて、最近では、プロジェクタの投射映像の明るさをより明るくすることが強く要求されるようになった。このため、投入する電力を大きくする、あるいは、封入するキセノンガスなどの発光ガスのガス量を多くする傾向にあり、従って、最近のショートアーク型放電ランプは、点灯中の発光管内のガス圧が極めて高くなっている。   Currently, short arc discharge lamps (xenon lamps) that emit light by the excitation of xenon gas (Xe gas) are used as short arc type discharge lamps for the above-mentioned applications. There is a strong demand for brightening. For this reason, there is a tendency to increase the amount of electric power to be input or to increase the amount of light emission gas such as xenon gas to be sealed. It is extremely high.

このようなショートアーク型放電ランプでは、発光管に連設された側管内に保持用筒体を設け、これを側管の絞り込み部によって固定し、陰極および陽極の電極芯棒を該保持用筒体に挿通して支持することが行われている。
その構造の一例が、特開平１１−１３５０６７号公報（特許文献１）に示されている。
図４にその構造が示されており、石英ガラス製の発光管１０内に陰極２１と陽極２２が対向配置され、その電極芯線２３、２３が発光管１０に連設された側管１１、１１の端部の封止部１３、１３によって封止されている。 In such a short arc type discharge lamp, a holding cylinder is provided in a side tube connected to the arc tube, which is fixed by a narrowing portion of the side tube, and the cathode and anode electrode core rods are provided in the holding tube. It is carried out and supported through the body.
An example of the structure is shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-135067 (Patent Document 1).
The structure is shown in FIG. 4, in which a cathode 21 and an anode 22 are disposed opposite to each other in an arc tube 10 made of quartz glass, and its electrode cores 23 and 23 are connected to the arc tube 10. It is sealed by the sealing parts 13 and 13 at the end of each.

そして、図５に詳細が示されるように、側管１１、１１内には石英ガラス製の保持用筒体３０、３０が設けられていて、前記電極芯線２３、２３が、この保持用筒体３０、３０に挿通されて支持されている。
この保持用筒体３０は、側管１１の発光管１０側の端部を加熱縮径して絞り込み部１２を形成することで側管１１内に保持されている。 As shown in detail in FIG. 5, holding tubes 30, 30 made of quartz glass are provided in the side tubes 11, 11, and the electrode core wires 23, 23 are provided with the holding tubes. 30 and 30 are inserted and supported.
The holding tube 30 is held in the side tube 11 by forming the narrowed portion 12 by heating and reducing the diameter of the end of the side tube 11 on the arc tube 10 side.

この特許文献１においては、保持用筒体３０と絞り込み部１２との間に金属箔４０を設けることで、保持用筒体３０は、絞り込み部１２に溶着により一体化されることなく固定されている。
そして、図６に示すように、側管１１を加熱して絞り込み部１２を形成する際、保持用筒体３０の端面を越えた部分において垂れ下がり部１４が形成されることがあるが、金属箔４０の存在により、この垂れ下がり部１４と保持用筒体３０が溶着することが防止される。
これにより、垂れ下がり部１４と保持用筒体３０の端面との間に高圧が作用しても、両者は溶着により一体化していないので、応力集中することがなくクラックの発生を防止できるものとしている。 In this Patent Document 1, by providing the metal foil 40 between the holding cylinder 30 and the narrowing portion 12, the holding cylinder 30 is fixed to the narrowing portion 12 without being integrated by welding. Yes.
As shown in FIG. 6, when the side tube 11 is heated to form the narrowed portion 12, a hanging portion 14 may be formed in a portion beyond the end surface of the holding cylinder 30. Due to the presence of 40, the hanging portion 14 and the holding cylinder 30 are prevented from being welded.
As a result, even if a high pressure is applied between the hanging portion 14 and the end face of the holding cylinder 30, since both are not integrated by welding, stress is not concentrated and the occurrence of cracks can be prevented. .

しかしながら、側管１１に絞り込み部１２を形成する際に、垂れ下がり部１４と保持用筒体３０の端面とが溶着しないように、溶融した石英ガラスと金属箔が接触した時点で加熱を停止するという職人芸的な熟練を要する作業が必要であってその作業性が非常に悪い。といって、この絞り込み部１２の加熱縮径が十分でないと、保持用筒体３０の保持が不十分になるという問題もある。
また、図７に示すように、一方で、側管１１の絞り込み部１２を加熱しすぎると、垂れ下がり部１４が保持用筒体４０の端面と溶着一体化してしまい、両者の間にクサビ部５０が形成されてしまって、ここに応力集中が発生するという問題がある。
しかも、金属箔４０は１５μｍ程度と非常に薄く（図面では、構成を表すために厚さが誇張されて示されている）、垂れ下がり部１４が生じると保持用筒体３０との溶着が避けられない。 However, when the narrowed portion 12 is formed in the side tube 11, the heating is stopped when the fused quartz glass and the metal foil come into contact so that the drooping portion 14 and the end surface of the holding cylinder 30 are not welded. Work that requires craftsmanship is necessary, and the workability is very poor. However, there is also a problem that the holding cylinder 30 is not sufficiently held if the diameter of the narrowed portion 12 is not sufficiently reduced.
On the other hand, as shown in FIG. 7, if the narrowed portion 12 of the side tube 11 is heated too much, the drooping portion 14 is welded and integrated with the end surface of the holding cylinder 40, and the wedge portion 50 is interposed therebetween. There is a problem that stress concentration occurs here.
In addition, the metal foil 40 is very thin, about 15 μm (in the drawing, the thickness is exaggerated to show the configuration), and when the sagging portion 14 is generated, welding with the holding cylinder 30 can be avoided. Absent.

特開平１１−１３５０６７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-135067

以上のような従来技術の問題点に鑑みて、本発明の課題は、側管内で保持用筒体により電極芯線を支持してなるショートアーク型放電ランプにおいて、側管の絞り込み部の加熱縮径を十分に行っても、絞り込み部と保持用筒体との溶着が起こらないようにして、側管にクラックが発生して破損することを防止した構成を提供することである。   In view of the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is to reduce the heating diameter of the narrowed portion of the side tube in the short arc type discharge lamp in which the electrode core wire is supported by the holding cylinder in the side tube. It is to provide a configuration that prevents the narrowed portion and the holding cylinder from being welded even if sufficient, and prevents the side tube from cracking and being damaged.

上記課題を解決するために、本発明に係るショートアーク型放電ランプは、側管内に保持された保持用筒体が六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）で構成されていることを特徴とする。
また、前記保持用筒体を構成する六方晶窒化ホウ素の平均長径が1μｍ以上であることを特徴とする。
また、前記六方晶窒化ホウ素の純度が純度９０％以上であることを特徴とする。
また、前記保持用筒体中のカルシウム（Ｃａ）濃度が１％以下であることを特徴とする。
また、前記保持用筒体の前後に前記側管構成材料である石英ガラスの垂れ下がり部を形成したことを特徴とする。
また、前記保持用筒体と前記電極芯棒との間に金属箔を介在させたことを特徴とする。
また、記保持用筒体に軸方向の連通口を設けたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a short arc type discharge lamp according to the present invention is characterized in that the holding cylinder held in the side tube is made of hexagonal boron nitride (h-BN).
Further, the average major axis of the hexagonal boron nitride constituting the holding cylinder is 1 μm or more.
The purity of the hexagonal boron nitride is 90% or more.
Further, the calcium (Ca) concentration in the holding cylinder is 1% or less.
Further, a hanging portion of quartz glass which is the side tube constituting material is formed before and after the holding cylinder.
Further, a metal foil is interposed between the holding cylinder and the electrode core bar.
The holding cylinder is provided with an axial communication port.

本発明のショートアーク型放電ランプによれば、保持用筒体が六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）で構成されているので、溶融した石英ガラスと反応することがなく、石英ガラスと溶着しないので、保持用筒体が石英ガラス製の場合にできる溶着によるクサビ形状ができることがなく、応力集中によるクラックの発生や破損を起こすことがない。
また、側管の絞り込み部に、保持用筒体の前後に垂れ下がり部を形成することで、側管に溶着しない保持用筒体を該垂れ下がり部で固定し、軸方向に移動しないようにすることができる。 According to the short arc type discharge lamp of the present invention, since the holding cylinder is made of hexagonal boron nitride (h-BN), it does not react with the fused quartz glass and does not weld to the quartz glass. In addition, there is no wedge shape formed by welding when the holding cylinder is made of quartz glass, and there is no occurrence of cracks or breakage due to stress concentration.
In addition, by forming a sag portion on the narrowed portion of the side tube before and after the holding cylinder, the holding cylinder that is not welded to the side tube is fixed at the sag portion so that it does not move in the axial direction. Can do.

また、六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）製の保持用筒体は電極芯線（Ｗ）よりも熱膨張率が小さいので、ランプ点灯初期に電極からの熱伝導により芯線の温度が急激に上昇して芯線が膨張し保持用筒体を押し広げるように応力が作用して破損に至ることがあるが、この保持用筒体と電極芯線との間に金属箔を介在させたことにより、電極芯線の熱膨張を吸収緩和することができる。
また、保持用筒体に軸方向の連通口を設けたことで、発光管内と側管内部空間とを連通したので、ランプ製作時にチップ管を介して排気処理を行う際に、発光管内と側管内部空間の不純ガスを効果的に排気することができる。 In addition, since the holding cylinder made of hexagonal boron nitride (h-BN) has a smaller coefficient of thermal expansion than the electrode core wire (W), the temperature of the core wire rapidly increases due to heat conduction from the electrode at the beginning of lamp lighting. As the core wire expands and stresses so as to spread the holding cylinder, damage may occur, but by interposing a metal foil between the holding cylinder and the electrode core wire, the electrode core wire The thermal expansion of can be absorbed and relaxed.
Further, since the holding tube body is provided with an axial communication port, the inside of the arc tube and the internal space of the side tube communicate with each other. Therefore, when exhaust processing is performed through the tip tube at the time of manufacturing the lamp, the inside and side of the arc tube Impurity gas in the pipe internal space can be effectively exhausted.

本発明のショートアーク型放電ランプの要部の断面図Sectional drawing of the principal part of the short arc type discharge lamp of this invention 本発明の他の実施例の断面図Sectional view of another embodiment of the present invention 本発明の保持用筒体の実施形態の断面図Sectional drawing of embodiment of the cylinder for holding | maintenance of this invention 従来（本発明の対象）のショートアーク型放電ランプの全体図General view of a conventional short arc type discharge lamp (the subject of the present invention) 図４の要部拡大断面図4 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 図５の要部の拡大断面図FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 従来技術の不具合の説明図Explanatory diagram of defects in conventional technology

図１は、本願発明のショートアーク型放電ランプの側管部分の断面図である。
ショートアーク型放電ランプを構成する側管１内に、保持用筒体２が配置されている。この保持用筒体２は、側管１を加熱収縮した絞り込み部３によって固定される。そして、この保持用筒体２には電極芯線４が挿通されて支持される。なお、ここでは図示されない電極および電極芯線４は、タングステン、モリブデン等の高融点材料からなる。
本発明における保持用筒体２は、六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）により構成されている。
ここで、六方晶窒化ホウ素を選定した理由は、溶融した石英ガラスと反応しないこと、熱膨張率が石英ガラスと近いこと、熱衝撃温度が高いこと、である。
下記の表１にその特性を示す。なお、表１では、他のセラミックスの例を同時に示している。 FIG. 1 is a sectional view of a side tube portion of a short arc type discharge lamp according to the present invention.
A holding cylinder 2 is arranged in a side tube 1 constituting a short arc type discharge lamp. The holding cylinder 2 is fixed by a narrowing portion 3 in which the side tube 1 is heated and contracted. The electrode core wire 4 is inserted into and supported by the holding cylinder 2. In addition, the electrode and electrode core wire 4 which are not illustrated here consist of high melting point materials, such as tungsten and molybdenum.
The holding cylinder 2 in the present invention is composed of hexagonal boron nitride (h-BN).
Here, the reason for selecting hexagonal boron nitride is that it does not react with molten quartz glass, that its thermal expansion coefficient is close to that of quartz glass, and that its thermal shock temperature is high.
The characteristics are shown in Table 1 below. In Table 1, examples of other ceramics are shown at the same time.

＜表１＞

表1からみて分かるように、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や複合セラミックス（ＢＮ−Ｓｉ_３Ｎ_４）は、熱膨張係数が石英ガラスと大きな差があり、また、熱衝撃性(熱衝撃温度)も低く、特に、アルミナでは、溶融軟化した石英ガラス（＞１８００℃）と接触した時点で割れてしまう。
六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）は、溶融した石英ガラスと反応せず、熱膨張係数も石英ガラスと近く、また、熱衝撃温度も１０００℃超と高いことから、保持用筒体として採用できるものである。 <Table 1>

As can be seen from Table 1, alumina (Al ₂ O ₃ ) and composite ceramics (BN-Si ₃ N ₄ ) have a large difference in thermal expansion coefficient from that of quartz glass, and thermal shock resistance (thermal shock temperature). In particular, alumina breaks when it comes into contact with melt-softened quartz glass (> 1800 ° C.).
Hexagonal boron nitride (h-BN) does not react with molten quartz glass, has a thermal expansion coefficient close to that of quartz glass, and has a high thermal shock temperature of over 1000 ° C., so that it can be used as a holding cylinder. Is.

なお、類似する窒化ホウ素として立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）があるが、この立方晶窒化ホウ素は、不純物濃度にもよるが、純度９５〜９９．５％のもので、熱膨張率が、３８〜６０×１０^−７程度と、石英ガラスに対して１桁程度大きく、加熱した石英ガラスと密着するような状況では残留応力が大きくなり、石英ガラス製側管または立方晶窒化ホウ素製保持用筒体のいずれか、もしくは両者が破損してしまい立方晶窒化ホウ素を保持用筒体として使用することはできない。 Note that cubic boron nitride (cBN) is a similar boron nitride, but this cubic boron nitride has a purity of 95 to 99.5% and a thermal expansion coefficient of 38 to 38%, depending on the impurity concentration. Residual stress increases in a situation where it is about 60 × 10 ^{−7 and} about one digit larger than the quartz glass and is in close contact with the heated quartz glass, and the quartz glass side tube or cubic boron nitride holding cylinder Either or both of them are damaged, and cubic boron nitride cannot be used as a holding cylinder.

この発明で保持用筒体の材料として用いる六方晶窒化ホウ素の平均長径は１μｍ以上であることが好ましい。
１μｍ以下の窒化ホウ素粒子は、組み立て・加熱収縮（シュリンク）作業時に、紛体のごみが発生しやすく好ましくない。大きな粒子であれば何等の問題もない。
また、純度が９０％以上の六方晶窒化ホウ素が好ましい。
六方晶窒化ホウ素に含まれる不純物は、石英ガラスと反応し、高温でくっ付いてしまって、ランプの破損の原因となる。このため純度は９０％以上が好ましい。
また、カルシウム（Ｃａ）濃度は１％以下が好ましい。
このカルシウムは、石英ガラスに固溶して、側管と保持用筒体が溶着してしまい、好ましくない。 The average major axis of the hexagonal boron nitride used as the material for the holding cylinder in the present invention is preferably 1 μm or more.
Boron nitride particles of 1 μm or less are not preferred because they tend to generate dust during assembly and heat shrinkage (shrink) operations. There is no problem with large particles.
Further, hexagonal boron nitride having a purity of 90% or more is preferable.
Impurities contained in hexagonal boron nitride react with quartz glass and stick to it at a high temperature, causing lamp damage. For this reason, the purity is preferably 90% or more.
The calcium (Ca) concentration is preferably 1% or less.
This calcium is not preferable because it is dissolved in quartz glass and the side tube and the holding cylinder are welded.

再度、図１を参照して、側管１における絞り込み部３において、保持用筒体２の前後に石英ガラスの垂れ下がり部５、５が形成されている。六方晶窒化ホウ素製の保持用筒体２は、石英ガラスと溶着せず、スベリがいいので、側管１内で移動することもあり、垂れ下がり部５によって軸方向に固定することが好ましい。   Referring again to FIG. 1, quartz glass sag parts 5 and 5 are formed in front of and behind holding cylinder 2 in narrowing part 3 in side tube 1. The holding cylinder 2 made of hexagonal boron nitride does not weld to the quartz glass and is smooth, so it may move within the side tube 1 and is preferably fixed in the axial direction by the hanging portion 5.

また、保持用筒体２と電極芯線４との間には金属箔６を設けることもできる。
保持用筒体２を構成する六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）は、電極芯線よりも膨張率が小さいため、電極芯棒４の温度の上昇により該電極芯線４が膨張して、保持用筒体２を押し広げ破損に至ることがあるが、金属箔６を介在させることで微小な空間を形成し、電極芯棒４の膨張を緩和させることができる。 Further, a metal foil 6 can be provided between the holding cylinder 2 and the electrode core wire 4.
Since hexagonal boron nitride (h-BN) constituting the holding cylinder 2 has a smaller expansion coefficient than the electrode core wire, the electrode core wire 4 expands as the temperature of the electrode core rod 4 rises, and the holding cylinder Although the body 2 may be spread and cause damage, a minute space can be formed by interposing the metal foil 6 and the expansion of the electrode core bar 4 can be reduced.

図２に他の実施例が示されている。図２において、保持用筒体２には軸方向に延在する貫通孔７が穿設されている。これにより、発光管の内部空間Ｓ１と側管３の内部空間Ｓ２とが連通されている。
この種のランプ製作時には、発光管もしくは側管にチップ管を設けて、発光管内や側管内の不純ガスを排気することが行われるが、貫通孔７により発光管の内部空間Ｓ１と側管１の内部空間Ｓ２とが連通されているので、これら空間内の不純ガスを効果的に排気することができる。 Another embodiment is shown in FIG. In FIG. 2, the holding cylinder 2 is provided with a through hole 7 extending in the axial direction. Thereby, the internal space S1 of the arc tube and the internal space S2 of the side tube 3 are communicated.
At the time of manufacturing this type of lamp, a tip tube is provided on the arc tube or the side tube, and the impure gas in the arc tube or the side tube is exhausted. Since the internal space S2 is in communication, the impure gas in these spaces can be effectively exhausted.

図３に連通孔７のいくつかの形態が示され、図３（Ａ）は、断面円形の貫通孔からなり、図３（Ｂ）は、保持用筒体２の内部孔２ａに開口するスリットからなる。   FIG. 3 shows several forms of the communication hole 7, FIG. 3 (A) is a through hole having a circular cross section, and FIG. 3 (B) is a slit that opens into the internal hole 2 a of the holding cylinder 2. Consists of.

以上説明したように、本発明のショートアーク型放電ランプでは、側管内に保持する保持用筒体を構成する材料として六方晶窒化ホウ素を用いたので、側管を加熱して絞り込み部を形成しても、溶融した石英ガラスが保持用筒体と反応することなく、保持用筒体に溶着することもないので、保持用筒体と石英ガラスの垂れ下がり部との間にクサビ形状が形成されることがなく、クラックの要因とならず、破損することもない。   As described above, in the short arc type discharge lamp of the present invention, hexagonal boron nitride is used as the material constituting the holding cylinder held in the side tube, so that the narrowed portion is formed by heating the side tube. However, since the fused quartz glass does not react with the holding cylinder and does not weld to the holding cylinder, a wedge shape is formed between the holding cylinder and the hanging portion of the quartz glass. It does not cause cracks and does not break.

１ 側管
２ 保持用筒体
２ａ 内部孔
３ 絞り込み部
４ 電極芯線
５ 垂れ下がり部
６ 金属箔
７ 連通口
Ｓ１ 発光管の内部空間
Ｓ２ 側管の内部空間




DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Side tube 2 Holding cylinder 2a Internal hole 3 Narrowing part 4 Electrode core wire 5 Hanging part 6 Metal foil 7 Communication port S1 Internal space of arc tube S2 Internal space of side tube

Claims (7)

石英ガラス製の発光管とその両端に連設された側管とを備え、前記発光管内に一対の電極が対向配置され、該電極の芯線が前記側管の端部で封止されるとともに、該側管内で保持用筒体に挿通され支持されてなるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記保持用筒体が六方昌窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）で構成されていることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。 A quartz glass arc tube and side tubes connected to both ends of the arc tube, a pair of electrodes are disposed oppositely in the arc tube, and the core wire of the electrodes is sealed at the end of the side tube, In the short arc type discharge lamp inserted into and supported by the holding cylinder in the side tube,
The short arc type discharge lamp characterized in that the holding cylinder is made of hexagonal boron nitride (h-BN). 前記保持用筒体を構成する六方晶窒化ホウ素の平均長径が1μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。   The short arc type discharge lamp according to claim 1, wherein an average major axis of hexagonal boron nitride constituting the holding cylinder is 1 µm or more. 前記六方晶窒化ホウ素の純度が純度９０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。   The short arc type discharge lamp according to claim 1, wherein the hexagonal boron nitride has a purity of 90% or more. 前記保持用筒体中のカルシウム（Ｃａ）濃度が１％以下であることを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。   The short arc type discharge lamp according to claim 1, wherein a calcium (Ca) concentration in the holding cylinder is 1% or less. 前記保持用筒体の前後に前記側管構成材料である石英ガラスの垂れ下がり部を形成したことを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。   2. The short arc type discharge lamp according to claim 1, wherein drooping portions of quartz glass, which is the side tube constituting material, are formed before and after the holding cylinder. 前記保持用筒体と前記電極芯棒との間に金属箔を介在させたことを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。   2. The short arc type discharge lamp according to claim 1, wherein a metal foil is interposed between the holding cylinder and the electrode core bar. 前記保持用筒体に軸方向の連通口を設けたことを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。




2. The short arc type discharge lamp according to claim 1, wherein an axial communication port is provided in the holding cylinder.

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