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JP2009193768A - Short arc type high pressure discharge lamp - Google Patents

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JP2009193768A
JP2009193768A JP2008031602A JP2008031602A JP2009193768A JP 2009193768 A JP2009193768 A JP 2009193768A JP 2008031602 A JP2008031602 A JP 2008031602A JP 2008031602 A JP2008031602 A JP 2008031602A JP 2009193768 A JP2009193768 A JP 2009193768A
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electrode
metal foil
discharge lamp
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JP2008031602A
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Japanese (ja)
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Toyohiko Kumada
豊彦 熊田
Hiroyoshi Kitano
洋好 北野
Nobuhiro Nagamachi
信宏 長町
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
Original Assignee
Ushio Denki KK
Ushio Inc
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Publication date
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Abstract

【課題】気圧で点灯する超高圧水銀ランプにおいて、十分に高い耐圧力性を有する構造を提供することである。
【解決手段】ショートアーク型高圧放電ランプにおいて、金属箔(3)の電極軸(2)との溶接部分は、小幅化(31)されており、かつ、当該電極軸(2)の外表面を巻きつくように形成されるとともに、当該金属箔(3)の外周囲にコイル部材(5)が設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図1
An ultra-high pressure mercury lamp that operates at atmospheric pressure is provided with a structure having sufficiently high pressure resistance.
In a short arc type high-pressure discharge lamp, a welded portion of a metal foil (3) with an electrode shaft (2) is reduced in width (31), and an outer surface of the electrode shaft (2) is formed. The coil member (5) is provided around the outer periphery of the metal foil (3).
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、点灯時の水銀蒸気圧が150気圧以上となるショートアーク型高圧放電ランプに関し、特に、液晶ディスプレイ装置やDMD(デジタルミラーデバイス)を使ったDLP(デジタルライトプロセッサ)などのプロジェクター装置のバックライトとして使うショートアーク型高圧放電ランプに関する。   The present invention relates to a short arc type high-pressure discharge lamp having a mercury vapor pressure of 150 atm or higher when lit, and in particular, a projector device such as a liquid crystal display device or a DLP (digital light processor) using a DMD (digital mirror device). The present invention relates to a short arc type high pressure discharge lamp used as a backlight.

投射型のプロジェクター装置は、矩形状のスクリーンに対して、均一にしかも十分な演色性をもって画像を照明させることが要求され、このため、光源としては、メタルハライドランプに代わって、高い水銀蒸気圧、例えば150気圧、を持つランプが採用されてきた。このランプは、水銀蒸気圧をより高くすることで、アークの広がりを抑える(絞り込む)とともに、より一層の光出力の向上を図るものであり、例えば、特開平2−148561号、特開平6−52830号に開示されている。   Projection-type projector devices are required to illuminate an image with a uniform and sufficient color rendering property on a rectangular screen, and as a light source, instead of a metal halide lamp, a high mercury vapor pressure, For example, a lamp having 150 atm has been adopted. This lamp increases the mercury vapor pressure to suppress (narrow) the spread of the arc and further improve the light output. For example, JP-A-2-148561 and JP-A-6-6 No. 52830.

ところで、この種のショートアーク型高圧放電ランプは、発光部内の圧力が点灯時に極めて高くなるので、発光部の両側に延在する側管部においては、当該側管部を構成する石英ガラスと、電極および金属箔を、十分かつ強固に密着させる必要がある。密着性が悪いと封入ガスが抜けたり、あるいは、未密着空間に発光部内に高い圧力が印加されてクラック発生の原因になるからである。このため、側管部の封止工程においては、例えば、2000℃という高温のもとで石英ガラスを加熱し、その状態において、厚肉の石英ガラスを徐々に収縮させる方法、いわゆるシュリンクシールが行われていた。   By the way, since this kind of short arc type high-pressure discharge lamp has a very high pressure in the light emitting portion during lighting, in the side tube portion extending to both sides of the light emitting portion, quartz glass constituting the side tube portion, The electrode and the metal foil need to be adhered sufficiently and firmly. This is because if the adhesion is poor, the sealed gas escapes, or a high pressure is applied to the light emitting part in the non-adhered space, causing cracks. For this reason, in the side tube portion sealing step, for example, a method of heating quartz glass at a high temperature of 2000 ° C. and gradually shrinking the thick quartz glass in that state, so-called shrink sealing, is performed. It was broken.

しかしながら、上記製法により、石英ガラスと、電極あるいは金属箔との密着性を高めたとしても、それでもなお、ランプ完成後に側管部が破損することがあった。これは、加熱処理後の側管部の温度が徐々に下がる段階において、電極を構成する材料(タングステン)と側管部を構成する材料(石英ガラス)は、互いの熱膨張係数の違いによって相対的な伸縮量が異なり、これが原因して、両者の接触部分にクラックを生じたものである。このクラックは、発生当初は小さいものであったとしても、ランプ点灯中においては、点灯時の超高圧状態とも相俟って、成長を導き、場合によっては、放電ランプの破損まで導いていた。   However, even if the adhesion between the quartz glass and the electrode or the metal foil is improved by the above-described manufacturing method, the side tube portion may still be damaged after the lamp is completed. This is because the material constituting the electrode (tungsten) and the material constituting the side tube part (quartz glass) are relatively different due to the difference in thermal expansion coefficient between them when the temperature of the side tube part after the heat treatment gradually decreases. The amount of expansion and contraction is different, and this causes a crack at the contact portion between the two. Even if the cracks were small at the beginning of the generation, during the lighting of the lamp, coupled with the ultra-high pressure state at the time of lighting, the growth was led, and in some cases, the discharge lamp was broken.

一方、電極軸の周囲に石英ガラスを密着させるのではなく、両者の間に、微小な隙間を形成させるという技術も存在する。具体的には、側管部を封止する加熱工程において、電極と側管部が相対的に摺動自在な状態において、電極に振動を加えることで、電極軸の周囲に10μm程度の隙間を形成するものである。この技術は、例えば、特許第3503575号、特に、図3に紹介されている。この構造であれば、電極が膨張・収縮したとしても、電極軸の周囲に形成された隙間によって、当該影響を吸収することができる。   On the other hand, there is a technique in which a minute gap is formed between the two instead of bringing quartz glass into close contact with the electrode shaft. Specifically, in the heating step for sealing the side tube portion, in a state where the electrode and the side tube portion are relatively slidable, by applying vibration to the electrode, a gap of about 10 μm is formed around the electrode shaft. To form. This technique is introduced, for example, in Japanese Patent No. 3503575, in particular in FIG. With this structure, even if the electrode expands and contracts, the influence can be absorbed by the gap formed around the electrode shaft.

また、図9に示すように、電極軸の周囲にコイル部材を巻きつけるという構造も提案されている。この構造は、例えば、特開平11−176385号に紹介されており、電極軸が、コイル部材の内部で軸方向に摺動するため、電極軸と石英ガラスの間には、クラックが発生しないという利点を有する。   Further, as shown in FIG. 9, a structure in which a coil member is wound around the electrode shaft has been proposed. This structure is introduced, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-176385, and the electrode shaft slides in the axial direction inside the coil member, so that no crack is generated between the electrode shaft and quartz glass. Have advantages.

しかし、電極軸の周囲に隙間を形成する構造であっても、また、側管部内にコイル部材を設ける構造であっても、電極軸と石英ガラスの間(図9において「領域1」で示す)においては、クラックの発生を概ね抑えることができるものの、金属箔と電極との接合部分(図9において「領域2」と示す)においては、依然として、クラックを発生させてしまう。特に、点灯時において、高い水銀蒸気圧と高い光出力を有する上記ショートアーク型
放電ランプの場合、点灯時の電極温度が先端部で3000℃以上、金属箔との溶接部で1000℃以上という極めて高い温度であるから、ランプの点灯消灯を行うたびに、その温度差によってクラックを発生させてしまう。
However, even in a structure in which a gap is formed around the electrode shaft, or in a structure in which a coil member is provided in the side tube portion, the region between the electrode shaft and quartz glass (shown as “region 1” in FIG. 9). ), The generation of cracks can be generally suppressed, but cracks are still generated at the junction between the metal foil and the electrode (shown as “region 2” in FIG. 9). In particular, in the case of the short arc type discharge lamp having a high mercury vapor pressure and high light output during lighting, the electrode temperature during lighting is 3000 ° C or higher at the tip and 1000 ° C or higher at the welded portion with the metal foil. Since the temperature is high, every time the lamp is turned on and off, a crack is generated due to the temperature difference.

また、図10に示すように、電極軸の金属箔側先端に金属線コイルを巻きつけ、金属線コイルと金属箔を接合する技術が存在する(特開2001−76676号参照)。この構造は、金属線コイルと電極軸を溶接しているので、電極軸の膨張収縮とともに金属線コイルも動いてしまい、当該金属線コイルと石英ガラスの間にクラックを発生させてしまう。仮に、金属線コイルと電極軸が溶接することなく、電極軸が、金属線コイルの中で移動できるような構造を採用したとしても、金属線コイルと金属箔との接合部分には亀裂を生じかねない。
特開平2−148561号 特開平6−52830号 特開2001−76676号 特開平11−176385号
Further, as shown in FIG. 10, there is a technique in which a metal wire coil is wound around the metal foil side tip of the electrode shaft and the metal wire coil and the metal foil are joined (see Japanese Patent Laid-Open No. 2001-76676). In this structure, since the metal wire coil and the electrode shaft are welded, the metal wire coil also moves as the electrode shaft expands and contracts, and a crack is generated between the metal wire coil and the quartz glass. Even if a structure is adopted in which the electrode shaft can move in the metal wire coil without welding the metal wire coil and the electrode shaft, a crack will occur in the joint between the metal wire coil and the metal foil. It might be.
Japanese Patent Laid-Open No. 2-148561 JP-A-6-52830 JP 2001-766676 A JP-A-11-176385

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、極めて高い水銀蒸気圧で点灯するショートアーク型高圧放電ランプにおいて、十分に高い耐圧力性を有するとともに、クラックの発生を防止でき、かつ、電気的接合も十分である封止構造を提供することである。   The present invention has been made to solve such problems, and in a short arc type high pressure discharge lamp that operates at an extremely high mercury vapor pressure, it has a sufficiently high pressure resistance and is free from cracks. An object of the present invention is to provide a sealing structure that can be prevented and has sufficient electrical bonding.

上記課題を解決するために、この発明のショートアーク型高圧放電ランプは、内部に一対の電極が対向配置され、かつ、0.15mg/mm以上の水銀を封入した発光部と、その両側に延在して電極の一部を封止するとともに電極と金属箔を接合する側管部からなるショートアーク型高圧放電ランプにおいて、前記金属箔の前記電極との溶接部分は、小幅化されており、かつ、当該電極の外表面を巻きつくように形成されるとともに、当該金属箔の外周囲に応力緩衝部材が形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a short arc type high-pressure discharge lamp of the present invention includes a light emitting part in which a pair of electrodes are opposed to each other and 0.15 mg / mm 3 or more of mercury is sealed, and both sides thereof. In a short arc type high-pressure discharge lamp that extends and seals a part of the electrode and includes a side tube portion that joins the electrode and the metal foil, the welded portion of the metal foil with the electrode is reduced in width. And it is formed so that the outer surface of the said electrode may be wound, and the stress buffer member is formed in the outer periphery of the said metal foil.

また、前記応力緩衝部材は、コイル部材であることを特徴とする。   Further, the stress buffer member is a coil member.

本発明に係るショートアーク型高圧放電ランプは、金属箔の電極側端部を電極軸の直径程度にまで小幅化しており、当該金属箔の小幅部を電極軸に巻きつけて、その外側からコイル部材(応力緩衝部材)を設けているので、電極軸の膨張・収縮に対して、コイル部材の内部で、電極軸と金属箔の小幅化部分がともに摺動することとなり、コイル部材の外部おいて石英ガラスにクラックを発生させることはない。また、金属箔の電極側端部を小幅化して電極に巻きつけているので、電極と金属箔の電気的接続が弱まることもない。   The short arc type high-pressure discharge lamp according to the present invention is such that the electrode side end of the metal foil is reduced to about the diameter of the electrode shaft, the small width portion of the metal foil is wound around the electrode shaft, and the coil is formed from the outside. Since the member (stress buffering member) is provided, both the electrode shaft and the narrowed portion of the metal foil slide inside the coil member in response to the expansion and contraction of the electrode shaft. And no cracks occur in the quartz glass. In addition, since the electrode side end of the metal foil is reduced in width and wound around the electrode, the electrical connection between the electrode and the metal foil is not weakened.

図1は、本発明に係るショートアーク型高圧放電ランプ(以下、単に「放電ランプ」あるいは「ランプ」ともいう)の全体構成を示す。
放電ランプ1は、全体が石英ガラスからなる放電容器によって形成されており、大略球形の発光部10と、この発光部10の両側にそれぞれ伸びるよう形成された側管部11から構成される。発光部10の内部には気密な発光空間Sが形成されており、一対の電極2が互いに対向配置している。側管部11にはモリブデンよりなる金属箔3が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設されている。また、側管部11の内部では、電極軸21の先端が金属箔3の一端に接続するとともに、金属箔3の他端には外部リード4が接続している。これにより、電極2、金属箔3、外部リード4は電気的に接続したものとなり、外部リード4に電力が供給されると放電ランプ1は点灯する。また、後述するが、電極軸21の先端には応力緩衝部材であるコイル部材5が存在する。
FIG. 1 shows an overall configuration of a short arc type high-pressure discharge lamp (hereinafter also simply referred to as “discharge lamp” or “lamp”) according to the present invention.
The discharge lamp 1 is formed as a whole by a discharge vessel made of quartz glass, and includes a substantially spherical light emitting portion 10 and side tube portions 11 formed so as to extend on both sides of the light emitting portion 10, respectively. An airtight light emitting space S is formed inside the light emitting unit 10, and the pair of electrodes 2 are arranged to face each other. A metal foil 3 made of molybdenum is embedded in the side tube portion 11 in an airtight manner, for example, by a shrink seal. In the side tube portion 11, the tip of the electrode shaft 21 is connected to one end of the metal foil 3, and the external lead 4 is connected to the other end of the metal foil 3. As a result, the electrode 2, the metal foil 3, and the external lead 4 are electrically connected, and the discharge lamp 1 is lit when power is supplied to the external lead 4. As will be described later, a coil member 5 serving as a stress buffer member is present at the tip of the electrode shaft 21.

発光空間Sの内部には、水銀と、希ガスと、ハロゲンガスが封入されている。
水銀は、必要な可視光波長、例えば、波長360〜780nmの放射光を発生させるためのもので、0.15mg/mm以上封入されている。この封入量は、温度条件によっても異なるが、点灯時150気圧以上の極めて高い蒸気圧となる。また、水銀をより多く封入することで点灯時の水銀蒸気圧200気圧以上、300気圧以上という高い蒸気圧の放電ランプを作ることができ、水銀蒸気圧が高くなるほどプロジェクター装置に適した光源を実現することができる。希ガスは、例えば、アルゴンガスが約13kPa封入され、点灯始動性を改善するためのものである。ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀その他の金属との化合物の形態で封入され、ハロゲンの封入量は、例えば、10−6〜10−2μmol/mmの範囲から選択できるものであって、その機能はハロゲンサイクルを利用した長寿命化であるが、本発明の放電ランプのように極めて小型で高い内圧を有するものは、ハロゲンを封入することで、放電容器の破損、失透を防止する効果も有する。
Mercury, a rare gas, and a halogen gas are enclosed in the light emitting space S.
Mercury is used to generate a necessary visible light wavelength, for example, emitted light having a wavelength of 360 to 780 nm, and 0.15 mg / mm 3 or more is enclosed. Although the amount of sealing varies depending on the temperature condition, it becomes an extremely high vapor pressure of 150 atm or more during lighting. In addition, by enclosing more mercury, it is possible to make a discharge lamp with a high vapor pressure of 200 atm or higher and 300 atm or higher when the lamp is turned on, and the higher the mercury vapor pressure, the more suitable the light source suitable for the projector device. can do. For example, the rare gas is filled with about 13 kPa of argon gas to improve the lighting startability. Halogen is encapsulated with iodine, bromine, chlorine, etc. in the form of a compound with mercury or other metal, and the amount of halogen encapsulated can be selected from the range of 10 −6 to 10 −2 μmol / mm 3 , for example. Its function is to extend the life using the halogen cycle, but the discharge lamp of the present invention, which is extremely small and has a high internal pressure, can damage the discharge vessel and devitrify by enclosing the halogen. It also has the effect of preventing.

このような放電ランプの数値例を示すと、例えば、発光部の最大外径12mm、電極間距離1.1mm、発光管内容積140mm、管壁負荷2.0W/mm、定格電圧80V、定格電力300Wである。
そして、この放電ランプは、前記したプロジェクター装置やオーバーヘッドプロジェクターのようなプレゼンテーション用機器に搭載され、演色性の良い放射光を提供することができる。
Examples of numerical values of such a discharge lamp include, for example, a maximum outer diameter of a light emitting portion of 12 mm, a distance between electrodes of 1.1 mm, a luminous tube inner volume of 140 mm 3 , a tube wall load of 2.0 W / mm 2 , a rated voltage of 80 V, a rated voltage, and the like. The power is 300 W.
The discharge lamp is mounted on a presentation device such as the projector device or the overhead projector, and can provide radiant light with good color rendering.

図2は、図1に示した放電ランプの構成部材のうち、電極、金属箔、およびコイル部材のみを分解して示す拡大構造図である。(a)は電極2の拡大図、(b)は金属箔3の拡大図、(c)はコイル部材5の拡大図を示す。
電極2はタングステンからなり、電極軸21と、胴部22と、先端部23から構成される。これらは一つのタングステン素材を切削することで形成されており、全体としては物理的に同一部材からなっている。胴部22には、同じくタングステンからなるコイル24が巻かれている。コイル24は、点灯始動時には放電の起点として作用するとともに、定常点灯時においては放熱効果を奏している。先端部23はアークを保持する部位であり、対向する電極の先端部同士で放電アークが形成される。電極2は、例えば5N以上の純タングステンが使われている。不純物が含まれているとランプの寿命に影響するからである。
FIG. 2 is an enlarged structural view showing only an electrode, a metal foil, and a coil member among the constituent members of the discharge lamp shown in FIG. (A) is an enlarged view of the electrode 2, (b) is an enlarged view of the metal foil 3, and (c) is an enlarged view of the coil member 5.
The electrode 2 is made of tungsten and includes an electrode shaft 21, a body portion 22, and a tip portion 23. These are formed by cutting one tungsten material, and as a whole, are physically formed of the same member. A coil 24 made of tungsten is also wound around the body portion 22. The coil 24 acts as a starting point of discharge at the start of lighting, and has a heat dissipation effect during steady lighting. The tip portion 23 is a portion that holds the arc, and a discharge arc is formed between the tip portions of the opposing electrodes. For example, pure tungsten of 5N or more is used for the electrode 2. This is because if impurities are contained, the lamp life is affected.

金属箔3は小幅部31と幅広部32から構成されている。小幅部31は、全体が完全矩形状の状態から電極側先端のみ小幅化して形成される。この小幅部31の範囲内に電極軸21の先端が配置することとなり、幅広部32には電極軸は配置しない。小幅部31の幅(図におけるY方向の大きさ)は電極軸21の外径にほぼ等しい大きさであり、電極軸21の先端は小幅部31において接合、例えば抵抗溶接やレーザ溶接される。   The metal foil 3 includes a narrow part 31 and a wide part 32. The narrow portion 31 is formed by reducing the width only at the electrode-side tip from a completely rectangular state. The tip of the electrode shaft 21 is disposed within the range of the small width portion 31, and no electrode shaft is disposed in the wide portion 32. The width of the narrow portion 31 (the size in the Y direction in the figure) is substantially equal to the outer diameter of the electrode shaft 21, and the tip of the electrode shaft 21 is joined, for example, resistance welding or laser welding, at the small width portion 31.

本発明は、金属箔の先端を小幅化しているからこそ、電極軸と金属箔の接合部分に対してコイル部材を被せることができる。金属箔が小幅部を有していない場合は、金属箔が大きすぎて外周からコイル部材を覆わせることが到底できないからである。また、金属箔に小幅部を形成させることは、コイル部材の存在に関わらず有効である。すなわち、図3(a)に示すように金属箔が幅広の場合、電極軸との接合において、不所望に大きな空隙が発生してしまう。一方、図3(b)に示すように金属箔を小幅化した場合、当該不所望に発生する空隙は小さくなる。この空隙には、ランプ点灯時に放電空間において生じる高い圧力が直接印加されるので、クラックの発生防止の観点からはできるだけ小さいことが望ましい。さらに、図3(b)のように金属箔を小幅化したうえで、当該小幅化部分(小幅部)を電極軸に巻き付けることで、上記不所望に生じる空隙を激減することができる。また、電極軸の先端は小幅部内で収まっていなければならない。電極軸の先端が小幅部を超えて幅広部まで延びていると、当該幅広部において、不所望な空隙を発生させてしまうからである。   In the present invention, since the tip of the metal foil is made narrower, the coil member can be put on the joint portion between the electrode shaft and the metal foil. This is because when the metal foil does not have a small width portion, the metal foil is too large to completely cover the coil member from the outer periphery. In addition, it is effective to form a narrow portion in the metal foil regardless of the presence of the coil member. That is, as shown in FIG. 3A, when the metal foil is wide, an undesirably large gap is generated in joining with the electrode shaft. On the other hand, when the metal foil is made narrower as shown in FIG. 3B, the undesired voids are reduced. Since the high pressure generated in the discharge space when the lamp is lit is directly applied to the gap, it is desirable that the gap be as small as possible from the viewpoint of preventing the occurrence of cracks. Furthermore, after reducing the width of the metal foil as shown in FIG. 3B and winding the reduced width portion (small width portion) around the electrode shaft, the undesired gaps can be drastically reduced. In addition, the tip of the electrode shaft must be contained within the small width portion. This is because if the tip of the electrode shaft extends beyond the small width part to the wide part, an undesired gap is generated in the wide part.

幅広部32は、電極2と外部リード4の間において導電量を確保するために必要である。幅広部32は平板形状であってもよいが、電極軸や外部リードにあわせて曲面構造を有することが望ましい(図4参照)。小幅部31の曲面形状を形成しやすく、かつ、維持しやすいからである。また、金属箔の他端に外部リードを溶接する際、外部リードの偏芯を良好に防止できる。金属箔の形状は、例えば、完全に矩形状の金属箔に対して、プレス機などの切断によって小幅部と幅広部を形成できる。また、プレス機に凹部を形成しておくことで、プレスと同時に曲面形状までも形成できる。   The wide portion 32 is necessary for securing a conductive amount between the electrode 2 and the external lead 4. The wide portion 32 may have a flat plate shape, but preferably has a curved surface structure in accordance with the electrode shaft and the external lead (see FIG. 4). This is because it is easy to form and maintain the curved shape of the narrow portion 31. Further, when the external lead is welded to the other end of the metal foil, the eccentricity of the external lead can be prevented well. As for the shape of the metal foil, for example, a small-width portion and a wide-width portion can be formed by cutting with a press machine or the like on a completely rectangular metal foil. Further, by forming a concave portion in the press machine, it is possible to form a curved surface shape at the same time as pressing.

コイル部材5は、例えば、タングステンからなり、電極軸21と小幅部31の接合領域を覆い被さるだけの長さを有している。コイル部材5は、小幅部31が電極軸21の外周を巻きついた状態において、さらにその外周から覆い被せて、抵抗溶接などで接合させたものである。コイル部材を構成するタングステンは、前記した電極の材料とは同様に高純度である、もしくはドープタングステンとなる。コイル部材5の内径は、ランプ製造前は電極軸21の外径より若干大きいものとしているが、ランプが完成した状態においては、電極軸1の外径とほとんど同じ大きさになる。コイル部材5の外周面は、側管部を構成する石英ガラスに密着しており、コイル部材5は石英ガラスに対して動かないようになっている。コイル部材5は、タングステン以外に、モリブデンやタンタルを使うこともできる。ただし、電極材料との相性という点でタングステンが最も望ましい。   The coil member 5 is made of, for example, tungsten, and has a length that covers the bonding region between the electrode shaft 21 and the small width portion 31. The coil member 5 is formed by covering the outer periphery of the electrode shaft 21 with the small width portion 31 wound around the outer periphery of the electrode shaft 21 and joining them by resistance welding or the like. Tungsten constituting the coil member is highly pure or doped tungsten like the above-described electrode material. The inner diameter of the coil member 5 is set to be slightly larger than the outer diameter of the electrode shaft 21 before manufacturing the lamp. However, when the lamp is completed, the inner diameter is almost the same as the outer diameter of the electrode shaft 1. The outer peripheral surface of the coil member 5 is in close contact with the quartz glass constituting the side tube portion, and the coil member 5 does not move relative to the quartz glass. The coil member 5 can also use molybdenum or tantalum in addition to tungsten. However, tungsten is most desirable in terms of compatibility with the electrode material.

図2に示す構造に関して数値例をあげると、電極軸21の直径はφ0.3〜1.0mmの範囲から選ばれ、例えば、φ0.4mmであり、金属箔3の小幅部31の幅(Y方向)は0.6〜1.3mmの範囲から選ばれ、例えば、0.7mmである。小幅部31の長さ方向(X方向)は、2.0〜4.0mmの範囲から選ばれ、例えば、3.0mmであり、幅広部32の幅(Y方向)は、1.0〜3.0mmの範囲から選ばれ、例えば、1.5mmであり、長さ方向(X方向)は、11.0〜30.0mmの範囲から選ばれ、例えば、17.0mmである。また、金属箔3の厚みは、10〜40μmの範囲から選ばれ、例えば、20μmであり、小幅部8a、幅広部8bともに厚みは同じである。
また、コイル部材51の素線の外径はφ0.1〜0.3mmの範囲から選ばれて、例えばφ0.1mm、ターン数は10〜20回の範囲から選択されて、例えば15回、コイル部材51の内径はφ0.3〜1.0mmの範囲から選ばれて、例えばφ0.45mm、コイル部材51の全体の長さ(電極軸方向)は1.0〜2.0mmの範囲から選ばれて、例えば1.5mmである。
As a numerical example with respect to the structure shown in FIG. 2, the diameter of the electrode shaft 21 is selected from a range of φ0.3 to 1.0 mm, for example, φ0.4 mm, and the width of the narrow portion 31 of the metal foil 3 (Y (Direction) is selected from the range of 0.6 to 1.3 mm, for example, 0.7 mm. The length direction (X direction) of the small width portion 31 is selected from a range of 2.0 to 4.0 mm, for example, 3.0 mm, and the width (Y direction) of the wide portion 32 is 1.0 to 3 mm. Is selected from a range of 1.0 mm, for example, 1.5 mm, and the length direction (X direction) is selected from a range of 11.0 to 30.0 mm, for example, 17.0 mm. The thickness of the metal foil 3 is selected from the range of 10 to 40 μm, for example, 20 μm, and the thickness is the same for both the small width portion 8a and the wide width portion 8b.
Further, the outer diameter of the wire of the coil member 51 is selected from a range of φ0.1 to 0.3 mm, for example, φ0.1 mm, the number of turns is selected from a range of 10 to 20 times, for example, 15 times, the coil The inner diameter of the member 51 is selected from a range of φ0.3 to 1.0 mm, for example, φ0.45 mm, and the overall length (electrode axis direction) of the coil member 51 is selected from a range of 1.0 to 2.0 mm. For example, it is 1.5 mm.

図4は電極軸21と金属箔3とコイル部材5を組み合わせた状態(マウント体)を概念的に示す。電極21は、金属箔3の小幅部31でのみ接合しており、その周囲にコイル部材5が配置する。なお、前記したように、コイル部材5は、電極軸21や小幅部31の外周囲を巻き付けており、また、コイル部材の外周面は、側管部を構成する石英ガラスが固着している。   FIG. 4 conceptually shows a state (mount body) in which the electrode shaft 21, the metal foil 3, and the coil member 5 are combined. The electrode 21 is joined only at the narrow portion 31 of the metal foil 3, and the coil member 5 is disposed around the electrode 21. As described above, the coil member 5 is wound around the outer periphery of the electrode shaft 21 and the small width portion 31, and quartz glass constituting the side tube portion is fixed to the outer peripheral surface of the coil member.

次に、本発明に係る放電ランプの製造方法を説明する。
図5は、電極2と金属箔3とコイル部材5のマウント体を製造する工程を示す。(a)において、コイル部材5を電極2の電極軸21に差し込む。コイル部材5は電極2の胴部22近傍にまで入れておく。(b)において、金属箔3の小幅部31を、電極軸21に巻きつけて、当該状態で両者を接合する。接合は抵抗溶接やレーザ照射により行う。コイル部材5は接合領域に接近しないように電極の胴部22近傍で退避させておく。(c)において、コイル部材5を、電極軸21と小幅部31の接合領域にスライドさせて、抵抗溶接、あるいはレーザ照射又は、かしめを行う。これによりマウント体は完成する。
Next, a method for manufacturing a discharge lamp according to the present invention will be described.
FIG. 5 shows a process of manufacturing a mount body of the electrode 2, the metal foil 3, and the coil member 5. In (a), the coil member 5 is inserted into the electrode shaft 21 of the electrode 2. The coil member 5 is inserted up to the vicinity of the body portion 22 of the electrode 2. In (b), the narrow part 31 of the metal foil 3 is wound around the electrode shaft 21, and both are joined in this state. Joining is performed by resistance welding or laser irradiation. The coil member 5 is retracted in the vicinity of the body 22 of the electrode so as not to approach the joining region. In (c), the coil member 5 is slid to the joining region between the electrode shaft 21 and the narrow portion 31 to perform resistance welding, laser irradiation, or caulking. This completes the mount body.

図6は、マウント体Mと発光管形成材料Lから側管部を形成するための製造工程を示す。発光管形成材料Lは、ランプ完成後において発光部10及び側管部11となるが、原時点では発光相当部L0と側管相当部L1としている。(a)において、側管相当部L1の中にマウント体Mを挿入して、電極の胴部が発光相当部L0に露出して所定地に位置するとともに、金属箔が側管相当部L1内の所定地に位置した状態において、図中Aで示す領域をガスバーナで加熱する。加熱は側管相当部L1の軟化点以上の温度が必要であり、すなわち、石英ガラスの軟化点温度は1680℃であるので、例えば、2000℃以上で加熱しなければならない。そして、発光管形成材料Lの内部を負圧にすることで、ガラスの溶融とともに、側管相当部L1は縮径されて、マウント体Mと側管相当部L1は封止される。この封止工程は、通常、シュリンクシールといわれるものである。なお、シュリンクシールではなく、いわゆるピンチシールを行ってもかまわない。   FIG. 6 shows a manufacturing process for forming the side tube portion from the mount body M and the arc tube forming material L. The arc tube forming material L becomes the light emitting portion 10 and the side tube portion 11 after the lamp is completed, but at the original time, the light emitting equivalent portion L0 and the side tube equivalent portion L1 are used. In (a), the mount body M is inserted into the side tube equivalent part L1, the body of the electrode is exposed to the light emission equivalent part L0 and located at a predetermined location, and the metal foil is in the side tube equivalent part L1. In the state located at the predetermined location, the region indicated by A in the figure is heated with a gas burner. Heating requires a temperature equal to or higher than the softening point of the side tube equivalent portion L1, that is, quartz glass has a softening point temperature of 1680 ° C., and must be heated, for example, to 2000 ° C. or higher. And by making the inside of the arc tube forming material L have a negative pressure, the side tube equivalent portion L1 is reduced in diameter with the melting of the glass, and the mount body M and the side tube equivalent portion L1 are sealed. This sealing step is usually referred to as a shrink seal. A so-called pinch seal may be used instead of the shrink seal.

(b)において、側管相当部L1の加熱を終了させて側管相当部L1を冷却する。冷却は強制冷却であって自然冷却であってもかまわない。
(c)において、図中Bで示す領域を再加熱する。この再加熱もガスバーナを使って行い、溶融状態になるまで加熱する。
(d)において、(c)の加熱を終了して、マウント体Mを振動させる。振動はマウント体Mに対して、図中矢印方向に衝撃を加えることで行われる。この振動により、側管部11に埋設されていたマウント体M、特に電極と、側管部の構成材料である石英ガラスが相対的に位置ズレを起こし、電極軸21の周囲に微小な隙間が生じる。
In (b), the heating of the side tube equivalent portion L1 is terminated and the side tube equivalent portion L1 is cooled. The cooling may be forced cooling and natural cooling.
In (c), the region indicated by B in the figure is reheated. This reheating is also performed using a gas burner and heated until it reaches a molten state.
In (d), the heating in (c) is terminated and the mount body M is vibrated. The vibration is performed by applying an impact to the mount body M in the direction of the arrow in the figure. Due to this vibration, the mount body M embedded in the side tube portion 11, particularly the electrode, and quartz glass, which is a constituent material of the side tube portion, are relatively displaced, and a minute gap is formed around the electrode shaft 21. Arise.

図7は電極軸21とコイル部材5の部分拡大構造を示す。電極軸21の外周囲には隙間Gが形成され、この隙間Gは発光空間Sからコイル部材5あるいは金属箔3にまで連通するように形成されている。隙間Gは、例えば、6μm〜16μmの大きさを有するものである。そして、当該隙間を形成することで、ランプ点灯中に、電極軸が膨張・収縮したとしても、側管部に対して当該影響を及ぼすことはない。   FIG. 7 shows a partially enlarged structure of the electrode shaft 21 and the coil member 5. A gap G is formed on the outer periphery of the electrode shaft 21, and the gap G is formed so as to communicate from the light emitting space S to the coil member 5 or the metal foil 3. The gap G has a size of 6 μm to 16 μm, for example. By forming the gap, even if the electrode shaft expands or contracts during lamp lighting, the side tube portion is not affected.

図8は応力緩衝部材のコイル部材以外の例を示す。本実施例では、金属箔を、いわゆる‘割り入りスリーブ状’に形成するものであって、断面略C字状になるように、端辺同士を離間させて丸めている。この構造の利点は、応力緩衝部材自体の製造がきわめて容易であること、また、小幅部と電極軸の溶接部分における大きさに、スリーブの内径が対応できる。   FIG. 8 shows an example of the stress buffer member other than the coil member. In the present embodiment, the metal foil is formed in a so-called “intersecting sleeve shape”, and is rounded with the ends spaced apart so as to have a substantially C-shaped cross section. The advantage of this structure is that the stress buffer member itself is very easy to manufacture, and the inner diameter of the sleeve can correspond to the size of the small width portion and the welded portion of the electrode shaft.

次に、本発明の効果を表す実験について説明する。
発明ランプと比較ランプを使って比較を行った。いずれのランプも定格230Wで点灯させるとともに、発明ランプは本願発明に係るランプであって図1に示す構造のものであり、比較ランプは本願発明に係るランプからコイル部材を取り除いたランプを使った。実験は各々のランプ100本を数時間点灯させた状態のクラックの発生状況を確認した。なお、本実験において、クラック発生状況は、電極と金属箔の接合部分近傍に数ミリのクラックが発生したものを「不良」として、発生しなかったものを「良」とした。その結果、発明ランプは100本全てが良であったのに対し、比較ランプは2本ほど「不良」ランプが見られた。
Next, an experiment showing the effect of the present invention will be described.
Comparison was made using the inventive lamp and the comparative lamp. All the lamps are lit at a rating of 230 W, the invention lamp is a lamp according to the present invention and has the structure shown in FIG. 1, and the comparison lamp is a lamp obtained by removing the coil member from the lamp according to the present invention. . The experiment confirmed the occurrence of cracks when 100 lamps were lit for several hours. In this experiment, the crack occurrence was defined as “bad” when a crack of several millimeters occurred in the vicinity of the joint between the electrode and the metal foil, and “good” when no crack occurred. As a result, all 100 of the inventive lamps were good, whereas about two comparative lamps were “bad” lamps.

応力緩衝部材は、発光空間Sに露出することなく、側管部11の中に完全に埋め込まれることが望ましい。応力緩衝部材を起点として異常放電を生じるからである。   The stress buffer member is desirably completely embedded in the side tube portion 11 without being exposed to the light emitting space S. This is because abnormal discharge occurs from the stress buffer member.

上記実施例では交流点灯タイプの放電ランプ、すなわち、一対の電極が同一の形状、体積である場合を示したが、直流点灯タイプの放電ランプ、すなわち、両電極の形状、体積が異なるものであってもかまわない。この場合、両方の電極に対して、側管部に応力緩衝部材を設けてもよいが、特に、陽極側の側管部において応力緩衝部材を設けることが望ましい。ランプ点灯中は、陽極が陰極に比べて、高温化するからである。   In the above embodiment, an AC lighting type discharge lamp, that is, a pair of electrodes has the same shape and volume, but a DC lighting type discharge lamp, that is, both electrodes have different shapes and volumes. It doesn't matter. In this case, a stress buffer member may be provided in the side tube portion for both electrodes, but it is particularly desirable to provide a stress buffer member in the side tube portion on the anode side. This is because the anode is heated to a higher temperature than the cathode during lamp operation.

また、本実施例では「電極」と「電極軸」をそれぞれ使って説明しているが、電極軸は電極の一構成要素であるため、例えば、「電極軸と金属箔の接合」という場合は電極軸と金属箔を接合している場合を含んでいる。これは「小幅部」と「金属箔」についても同様である。また、上記実施例のように、電極が胴部と電極軸を区別して構成されておらず、例えば、一本棒のような電極の場合であっても、電極の金属箔側の領域を「電極軸」として解釈できる。   In addition, in this embodiment, “electrode” and “electrode shaft” are used for explanation, but since the electrode shaft is a component of the electrode, for example, in the case of “joining of electrode shaft and metal foil” The case where the electrode shaft and the metal foil are joined is included. The same applies to the “small width portion” and the “metal foil”. Further, as in the above embodiment, the electrode is not configured by distinguishing the body portion and the electrode axis. For example, even in the case of an electrode such as a single bar, the region on the metal foil side of the electrode It can be interpreted as “electrode axis”.

以上説明したように、本発明に係るショートアーク型高圧放電ランプは、点灯時内気圧が150気圧を超える超高圧であり、その点灯条件極めて厳しいものであるが、金属箔の形状を小幅部と幅広部から構成し、小幅部を電極軸に巻き付けて両者を溶接し、当該接合部分を覆うように応力緩衝部材を設けているので、小幅部と電極軸の溶接部分におけるクラックの発生を良好に抑えることができる。   As described above, the short arc type high-pressure discharge lamp according to the present invention has an ultra-high pressure exceeding 150 atm during lighting, and the lighting conditions are extremely severe. Since it is composed of a wide part, the small width part is wound around the electrode shaft, the two are welded, and a stress buffering member is provided so as to cover the joint part. Can be suppressed.

本発明のショートアーク高圧放電ランプの全体図を示す。1 shows an overall view of a short arc high pressure discharge lamp of the present invention. 本発明のショートアーク型高圧放電ランプの電極とコイル部材と金属箔を示す。The electrode, coil member, and metal foil of the short arc type high-pressure discharge lamp of the present invention are shown. 本発明のショートアーク型高圧放電ランプに関して、電極と金属箔の接合状態の説明用の構造を示す。The structure for the description of the joining state of an electrode and metal foil is shown regarding the short arc type high pressure discharge lamp of this invention. 本発明のショートアーク型高圧放電ランプのマウント体を示す。The mount body of the short arc type high-pressure discharge lamp of the present invention is shown. 本発明のショートアーク型高圧放電ランプのマウント体の製造工程を示す。The manufacturing process of the mounting body of the short arc type high pressure discharge lamp of this invention is shown. 本発明のショートアーク型高圧放電ランプの製造工程を示す。The manufacturing process of the short arc type high pressure discharge lamp of this invention is shown. 本発明のショートアーク型高圧放電ランプの電極軸周囲の部分拡大図を示す。The partial enlarged view around the electrode axis | shaft of the short arc type high pressure discharge lamp of this invention is shown. 本発明のショートアーク型高圧放電ランプの応力緩衝部材の他の実施形態を示す。6 shows another embodiment of the stress buffer member of the short arc type high-pressure discharge lamp of the present invention. 従来のショートアーク型高圧放電ランプの全体構成を示す。The whole structure of the conventional short arc type high pressure discharge lamp is shown. 従来のショートアーク型高圧放電ランプの全体構成を示す。The whole structure of the conventional short arc type high pressure discharge lamp is shown.

符号の説明Explanation of symbols

1 放電ランプ
2 電極
3 金属箔
4 外部リード
5 応力緩衝部材
10 発光部
11 側管部
21 電極軸
22 胴部
23 先端部
24 コイル
31 小幅部
32 幅広部
S 発光空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge lamp 2 Electrode 3 Metal foil 4 External lead 5 Stress buffer member 10 Light emission part 11 Side tube part 21 Electrode shaft 22 Trunk part 23 Tip part 24 Coil 31 Small width part 32 Wide part S Light emission space

Claims (2)

内部に一対の電極が対向配置され、かつ、0.15mg/mm以上の水銀を封入した発光部と、その両側に延在して電極の一部を封止するとともに電極と金属箔を接合する側管部からなるショートアーク型高圧放電ランプにおいて、
前記金属箔の前記電極との溶接部分は、小幅化されており、かつ、当該電極の外表面を巻きつくように形成されるとともに、当該金属箔の外周囲に応力緩衝部材が形成されていることを特徴とするショートアーク型高圧放電ランプ。
A pair of electrodes facing each other, and a light emitting part enclosing 0.15 mg / mm 3 or more of mercury, and extending to both sides to seal part of the electrode and joining the electrode and metal foil In the short arc type high-pressure discharge lamp consisting of
The welded portion of the metal foil with the electrode is reduced in width, is formed so as to wrap around the outer surface of the electrode, and a stress buffer member is formed around the outer periphery of the metal foil. A short arc type high-pressure discharge lamp.
前記応力緩衝部材は、コイル部材であることを特徴とする請求項1のショートアーク型超高圧放電ランプ。   2. The short arc type ultra high pressure discharge lamp according to claim 1, wherein the stress buffer member is a coil member.
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