JP5446218B2 - 放電ランプ - Google Patents
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Description
図7は、このような箔シール構造を備えたショートアーク型の放電ランプ(以下、「放電ランプ」という。)の一例である。放電ランプは、発光管部61と、この発光管部61の両端から外方に伸びるよう設けられた封止管部62とにより構成されたガラス製の発光管60における発光管部61内に、陰極63および陽極64が互いに対向して配置されている。
陰極63、この陰極63が先端に設けられた陰極側軸部631を具えてなる陰極マウントと、陽極64、この陽極64が先端に設けられた陽極側軸部641を具えてなる陽極マウントとは、それぞれ封止管部62に挿入され、シール部において気密に溶着されて保持される。
陰極63、陽極64のマウント構造は、それぞれの軸部631、641が挿通されたガラス製筒体65およびこのガラス製筒体65の外方位置に設けられたガラス部材66を有し、ガラス部材66が封止管部62の内部において気密に溶着されて構成されている。
このガラス部材66の外周面には、各々、当該ガラス部材66の軸方向に伸びる帯状の、例えばモリブデンからなる複数枚の金属箔67が、周方向に互いに離間して配置され、これらの金属箔67の各々の一端部67Aが、ガラス部材66の内端面に配置された金属板68を介して、電極軸部631,641に電気的に接続されると共に、当該金属箔67の各々の他端部が、金属板69を介してガラス部材66の外端部から外方に突出して伸びる外部リード棒70に電気的に接続されている。
しかしながら、このようなガラスと金属箔67との結合は、化学的な機構によるものであり、アルカリ金属が侵入することによって切断されることが一般に知られている。
この結果、金属箔とガラス部材との間の結合が切断された場合には、箔シール部の密着強度が低下して、放電ランプの耐圧性を低下させ、封止管部の破損が引き起されることになる。
図8は、陰極側の封止管部における絞込み部の近傍を拡大して示す図である。
封止管部62における絞込み部62A近傍の外周面、具体的には、金属箔67の先端部67Aと集電用の金属板68の接続部の近傍に、導電性部材としての導電膜71を形成する。この導電膜71に例えばリード線Wを接続し、これを陰極63側の外部リード棒(不図示)等に対して電気的に接続すると、導電膜71が形成されている部分においては、63陰極と同電位をもつことになるので、アルカリ金属イオンの正の電荷は導電膜71の電界と金属箔67および集電用金属板68の電界の間で移動が困難になり、金属箔67の周囲にアルカリ金属イオン(M+)が近付くことが防止される。
このような導電膜71は、より高い効果を得るために、金属箔67の先端部67Aよりもわずかに発光管部61(電極63)側に移動した位置から、少なくともこの金属箔67の先端部67Aと集電用金属板68の接合部領域の、同図において破線で囲んだ部分を覆うように形成される。
以上のような技術を採用することで、ガラスに溶け込んだアルカリ金属イオン(M+)を分散して捕獲することができ、金属箔67近傍に集中して堆積することを防止することができる。
そして、点灯時間が経過するに従って、金属箔67とガラスとの結合が切断され、ついには金属箔67が剥れると、箔浮きを生じることにつながる。
このように従来の技術においては、金属箔とガラスの密着性を十分に確保することができず、その結果、発光管の耐圧強度を高く維持することができない。
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、放電ランプの箔シール部へのアルカリ金属イオンの侵入を抑制し、ランプ寿命期間に亘って金属箔とガラスの密着性を確保できて、発光管の耐圧強度をいっそう高くできる放電ランプを提供することを目的とする。
発光管部の内部に配置された、陰極および陽極からなる一対の電極と、
前記陰極を先端に有する電極棒と、
この電極棒の外周と前記封止管部の内周との間に配置されたガラス製の筒体と、
このガラス製の筒体の外端面に沿って配置され、電極棒の外方の端部が接続された金属板と、
この金属板の外方において、前記封止管部の内部に配置された柱状のガラス部材と、
このガラス部材における、前記封止管部の外端側に面する他端側に配置された外部リード棒と、
前記ガラス部材の外周に沿って伸び、その一端部が前記金属板に接続され、その他端部が前記外部リード棒に電気的に接続されるとともに、封止管部の内部に埋設された金属箔と、
前記発光管の外周面上において、前記金属箔の発光管側の先端部近傍から後方に向かって形成された導電性部材とを有する放電ランプにおいて、
前記導電性部材を陰極側電極と電気的に接続するとともに、
前記ガラス製筒体を複数備え、この複数のガラス製筒体を、前記封止管部の内部に長さ方向に並べて配置し、
前記陰極側電極棒に電気的に接続されると共に、当該電極棒の軸に対して垂直な面方向に広がる板状又は層状の金属からなるアルカリ金属誘引部材を、前記複数のガラス製筒体のうち、前記金属板に当接して配置されたガラス製筒体の発光管部側の一端面にそって配置した
ことを特徴とする。
ここに、アルカリ金属誘引部材は、タングステン、モリブデンおよびタンタルから選ばれた少なくとも1種よりなる板状体により形成されているのがよい。
また、アルカリ金属誘引部材は、タングステン、モリブデンおよびタンタルから選ばれた少なくとも1種よりなる層により形成されているのがよい。
以上において、アルカリ金属誘引部材は、発光管の長さ方向において前記導電性部材よりも発光管部側に配置されているのが良い。
図1は、本発明に係るショートアーク型の放電ランプの一例における構成の概略を示す説明用断面図である。
この放電ランプにおいて、発光管10は、石英ガラスにより形成され、放電空間Sを囲繞する略楕円球形の発光管部11と、この発光管部11の両端から外方に伸びるよう連設された筒状の封止管部12とにより構成されており、当該発光管部11に続く封止管部12の発光管部11に接近した個所に、封止管部12の一部が縮径された状態の絞り込み部12aが形成されている。
なお、図1に示す放電ランプにおいては、外部リード棒保持用ガラス製筒体19と封止管部12との構成上の相違が明瞭となるよう境界部分について実線で示し、区別しているが、実際の放電ランプでは、ガラス同士が溶着することにより一体化された状態になっている。
アルカリ金属誘引部材25は、図2に示すように、電極棒15の軸に対して垂直な面方向に広がる円板状(ディスク状)の金属板よりなり、その中心部に形成された孔の内部に電極棒15が挿通された状態で、電極棒15に対して溶接等の手段で電気的に接続されている。
従って、箔剥れの発生を抑制でき、封止管部12における耐圧強度を長期に亘って高い状態に維持することができるようになる。
発光管10の発光管部11内には、陽極13および陰極14が対向配置されている。その各々は、その外方における端部が、第1の金属板21に固定されて封止管部12から発光管部11に向かうように管軸に沿って伸びる円柱状の電極棒15の先端に固定されて支持されている。この実施形態において、電極棒15は、外方における端部が第1の金属板21に貫通した状態(あるいは、当接した状態でもよい)で溶接等の適宜の手段によって金属板21に固定され、電極棒15の外方端部は封止用ガラス部材17の前方の端面に形成された有底穴17b内に挿入されている。
また、発光管10の発光管部11内には、キセノン、アルゴン、クリプトン等の希ガス若しくはこれらの混合物よりなる封入ガスおよび水銀などの発光物質が封入されている。封入ガスの圧力は上記実施形態と同様である。
そして、この第1と第2のガラス製筒体16a,16bに挟まれるように、陰極14側の電極棒15と電気的に接続されたアルカリ金属誘引部材25が、封止管部12内に配置されている。
とりわけ、この実施形態によれば、アルカリ金属誘引部材25が、第1、第2のガラス製筒体16a,16bの間に介在するため、双方のガラス内に存在するアルカリ金属イオンを誘引することができ、金属箔20側に移動可能なアルカリ金属イオンM+を減らすことができる。また、図1,2で示した実施形態に係るものよりも、導電膜23の先端部(a’)およびアルカリ金属誘引部材25(b’,C’)と、金属箔20の発光管側先端部の近傍(e’)の離間距離を比較的小さくできるため、ガラス内部における電界を密に形成することができ、アルカリ金属イオンM+の移動をいっそう抑制することができる。
この結果、金属箔20先端部に蓄積されるアルカリ金属イオンM+を十分減らすことができ、箔剥れの発生やこれに起因して生じる封止管部12のリークを確実に抑制することができる。
アルカリ金属誘引部材(25)は、例えば、円板の厚みが0.015〜5mmであり、好ましくは0.03〜0.15mmである。
また、アルカリ金属誘引部材(25)における面方向の大きさは、導電膜(23)との間の最短距離が小さいことが、ガラス内の電界を均一化してアルカリ金属イオンの流れを止めるという機能を発揮する上で好ましい。従って、その外径(外縁部)は、熱膨張が生じた場合でも封止管部を破損しないような範囲で、可及的に大きい方が好ましい。
更に、アルカリ金属誘引部材(25)がガラス製筒体(16)とほぼ同径となるよう半径方向に広がることにより、当該ガラス製筒体(16)内においてアルカリ金属イオンM+の軸方向における移動が妨げられるため、すなわち、アルカリ金属イオンM+が箔シール部側に侵入する経路が実質的に封止管部12の肉厚部分に制限されるため、箔シール部分近傍に誘引される絶対数を、確実に減らすことができるようになる。
なお、このようなアルカリ金属誘引部材は、ガラス(16)と密着していることは必須ではないが、誘引されたアルカリ金属イオンがガラスに接触することで電荷を中和し、周辺の電位の上昇を防ぐ機能を発揮させるとした観点から、密着していている方がより望ましい。
例えば、図5(a)のように金属線を編んだメッシュで構成しても良いし、図5(b)のようにワイヤをほぼ同一面上に螺旋状に巻いて円盤状に成形したものでも良い。なお、このような形態においては、電界の染み出しを防ぐ意味で線同士の間隔はできるだけ小さく密な状態であることが望ましい。更に、図5(c)のように円板の内径部分と外径部分を板の伸びる方向に対して垂直に折り曲げて縁部を備えた構造としてもよい。このような折り返し部分を内径側に備えてたものにおいては、電極棒に対して大きな接触面積を得ることができてより好ましい。
要は、封止管部外表面に形成された導電膜および金属板と共に、ガラス製筒体ならびに封止管部を構成するためのガラスを包みこむような形状を備えていればよい。
なお本発明において、板状の部材とは、自己成形性を維持してほぼ同一面方向に広がる形状を有するものであればよく、面が全領域でつながっていることは必須でない。上記したようなメッシュ状のものでも良いし線材を同一面上に巻回して形成したものでもよい。
例えば、図6は、本発明の他の実施形態に係る電極マウントの構成図である。同図において先に図1〜図5の説明で述べた構成については同じ符号を用いて説明し、その詳細については省略する。
図6に示す実施形態において、電極棒15の周囲には、長さ方向に第1と第2のガラス製筒体16a,16bが並んで配置され、ガラス製筒体16が構成される。
これらガラス製筒体16a,16bのうち、金属板21に当接している側、すなわち第2のガラス製筒体16bにおける、電極側に位置された端面上に、金属層26が形成されると共に、この金属層26が陰極14側電極棒に電気的に接続されることによってアルカリ金属誘引部材を構成する。
このような実施形態にかかる放電ランプによれば、第1ガラス製筒体16aと第2の16bとの間に、電極棒15に電気的に接続された金属層26を備えているため、この金属層26が、放電ランプの金属箔(不図示)の周辺に形成された電界を包み込むように新たな電界を形成し、上記実施形態と同様、第2のガラス製筒体16bの周囲に、第1の金属板21、金属層26および封止管部の外側に位置される導電膜(不図示)のすべての部材が、電極棒15と実質的に同電位になるため、第1の金属板21と金属箔(不図示)との間における電場強度を小さくすることができ、ガラス製筒体16bや封止管部12を構成する周囲のガラスの中に存在するアルカリ金属イオンM+の移動を、効果的に防止することができる。
更には、金属の層と、金属の板やワイヤなど適宜の部材とを組み合わせ、アルカリ金属誘引部材を構成することも可能である。
図3および図4に示す構成に従って、本発明に係るショートアーク型の放電ランプを作製した。以下、この放電ランプを「ランプA」という。このランプAの具体的な構成および仕様は以下に示すとおりである。
発光管(10):発光管部最大外径;約124mm、内容積;1000cc、陰極側封止管部(シール部)外径;約29mm
陰極(14)材質;エミッタ物質としてトリウムが含有されたトリエーテッドタングステン、全長(軸方向長さ); 40 mm、胴部の直径;20mm
陰極(14)と陽極(13)との電極間距離;10mm
陰極側電極棒(15):材質;トリエーテッドタングステントリタン、直径;6mm
封入ガス:キセノンガス、封入ガス圧;0.90×105Pa
水銀量:30mg/cc
入力電力:12kW
封止用ガラス部材:材質;石英ガラス、陰極側直径;23mm
金属箔(20):材質;モリブデン、厚さ;40μm、全長(軸方向長さ);55mm、幅(周方向長さ);10mm、枚数5枚
第1のガラス製筒体(16a):材質;石英ガラス、全長(軸方向長さ);15mm
第2のガラス製筒体(16b):材質;石英ガラス、全長(軸方向長さ);13mm
アルカリ金属誘引部材(25)(ディスク状):材質;モリブデン、厚さ(軸方向長さ);0.015mm、内径6mm、外径23mm
アルカリ金属誘引部材(25)を第1と第2のガラス製筒体(16a,16b)の間に配置した状態で、第1と第2のガラス製筒体(16a,16b)の側面部分を封止管部(12)内周面に溶着して固定した。
このようにして、本発明にかかるランプAを製作した。
ガラス製筒体を一体的に構成してアルカリ金属誘引部材を用いなかったことを除いて、上記実施例の仕様と同様に「ランプB」を製作した。
なおガラス製筒体の全長(軸方向長さ)は、26mmであった。
〔実験例〕
以上により作製されたランプAおよびランプBを電力12000Wの点灯条件下で点灯させ、点灯時における金属箔の浮きの有無および箔浮きがある場合には箔浮き量(軸方向の長さ)を調べた。なお箔浮き量は、金属箔における、初期のガラスと箔の密着部のバルブ側端部から、点灯後に剥離した箔軸上における距離で示した。複数枚で箔浮き(箔剥がれ)が発生している場合は、その最も箔浮き量が大きいものを代表値として採用した。
その実験例の結果を表1に示す。
上記実験例の結果から明らかなように、本発明によれば従来技術に比較して箔浮きの発生を効果的に抑制することができる。
11 発光管部
12 封止管部
12a 絞り込み部
13 陽極
14 陰極
15 電極棒
16 ガラス製筒体
16a 第1のガラス製筒体
16b 第2のガラス製筒体
17 封止用ガラス部材
17a 有底孔
17b 有底孔
18 外部リード棒
19 ガラス製筒体
20 金属箔
20a 先端部
21 第1の金属板
22 第2の金属板
23 導電膜
25 アルカリ金属誘引部材
26 金属層
S 放電空間
W1 リード線
Claims (4)
- 発光管部およびこれに続く封止管部よりなるガラス製の発光管と、
発光管部の内部に配置された、陰極および陽極からなる一対の電極と、
前記陰極を先端に有する電極棒と、
この電極棒の外周と前記封止管部の内周との間に配置されたガラス製の筒体と、
このガラス製の筒体の外端面に沿って配置され、電極棒の外方の端部が接続された金属板と、
この金属板の外方において、前記封止管部の内部に配置された柱状のガラス部材と、
このガラス部材における、前記封止管部の外端側に面する他端側に配置された外部リード棒と、
前記ガラス部材の外周に沿って伸び、その一端部が前記金属板に接続され、その他端部が前記外部リード棒に電気的に接続されるとともに、封止管部の内部に埋設された金属箔と、
前記発光管の外周面上において、前記金属箔の発光管側の先端部近傍から後方に向かって形成された導電性部材とを有する放電ランプにおいて、
前記導電性部材を陰極側電極と電気的に接続するとともに、
前記ガラス製筒体を複数備え、この複数のガラス製筒体を、前記封止管部の内部に長さ方向に並べて配置し、
前記陰極側電極棒に電気的に接続されると共に、当該電極棒の軸に対して垂直な面方向に広がる板状又は層状の金属からなるアルカリ金属誘引部材を、前記複数のガラス製筒体のうち、前記金属板に当接して配置されたガラス製筒体の発光管部側の一端面にそって配置した
ことを特徴とする放電ランプ。 - 前記アルカリ金属誘引部材は、タングステン、モリブデンおよびタンタルから選ばれた少なくとも1種よりなる板状体により形成されていることを特徴とする
請求項1に記載の放電ランプ。 - 前記アルカリ金属誘引部材は、タングステン、モリブデンおよびタンタルから選ばれた少なくとも1種よりなる層により形成されていることを特徴とする
請求項1に記載の放電ランプ。 - 前記アルカリ金属誘引部材は、発光管の長さ方向において前記導電性部材よりも発光管部側に配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の放電ランプ。
Priority Applications (1)
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JP2008288634A JP5446218B2 (ja) | 2008-11-11 | 2008-11-11 | 放電ランプ |
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