説明

ロングアーク型放電ランプおよびその製造方法

【課題】内部に一対の電極を有する発光管と、内部に金属箔が埋設されて封止部を形成する側管とを有するロングアーク型放電ランプにおいて、発光管と側管との溶着部に含まれるOH基が点灯時に放電空間内に放出されることがないような構造および、その製造方法を提供することである。
【解決手段】前記発光管が無水石英ガラスよりなり、該発光管と側管の溶着部が、電極と金属箔との接合位置より外端部側に位置していることを特徴とし、更には、前記発光管に端部管を形成して、該端部管と側管とを溶着することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、ロングアーク型放電ランプおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、インクや塗料の乾燥、樹脂の硬化処理に使用する光化学反応用装置の紫外線照射光源として、或いは、半導体基板や液晶ディスプレイ用の液晶基板を露光するのに使用する露光装置の紫外線照射光源として、ロングアーク型放電ランプが使用されている。
【0003】
図4を用いてこの従来のロングアーク型放電ランプを説明する。
発光管1の両端部には封止部2が形成されており、発光管1内には一対の電極3、3が配置されている。
電極3の後端部3aは、上下部が平坦面形状となるように切削加工されて、ほぼ角柱状となっている。
封止部2には、石英ガラス製の扁平状のスペーサガラス4が埋設され、該スペーサガラス4は前記電極3の後端部3aと略同一の厚さを有していて、このスペーサガラス4を挟むように、その上下面に一対の(2枚の)金属箔5a、5bが配置されている。
また、封止部2には、発光管1側にガラス製の保持用筒体6が配置されていて、該保持用筒体6に電極3が挿通されおり、これによって該電極3が支持されている。
そして、金属箔5a、5bの後端には外部リード7が接続されている。
【0004】
このようなロングアーク型放電ランプは、通常、図5に示すような方法で製造される。
以下に、製造方法を説明する。
図5(A)
発光管1と側管2をガラス旋盤にセットする。
図5(B)
外径の大きな発光管1の端部1aを酸水素バーナーBで加熱することにより縮径し、その端部1aを側管2とほぼ同じ径まで絞る。
図5(C)
発光管1の端部1aおよび側管2の端部2aを加熱して両者を溶着する。
図5(D)
側管2内に電極マウントMを入れて、発光管1の内部を真空状態、または不活性ガスを減圧充填した状態として、側管2をバーナーXで加熱し封止する。
【0005】
以上の工程を経て製造されるロングアーク型放電ランプの要部構造が図6に示されている。
このような構造のロングアーク型放電ランプでは、以下のような問題があった。
先ず、図5(B)に示すように、発光管1を加熱して縮径するときに、酸水素バーナーXで発光管1の端部1aを加熱する。この際に、OH基が該発光管1の端部1aに多量に混入する。
また、図5(C)に示すように、発光管1と側管2を溶着するとき、酸水素バーナーXで発光管1の端部1aと側管2の端部2aを加熱する際に、それぞれの端部にOH基が溶着部Aに混入する。
つまり、上記、図5(B)と図5(C)に示す工程において、図5(C)に示す発光管1の端部1aおよび側管2の端部2aの溶着部Aでは、その内表面にまで及んで多量のOH基が存在することになる。
【0006】
即ち、図6に示すように、発光管1と側管2の溶着部Aでは内表面にまでOH基が含まれるとともに、その溶着部Aを中心としてその両側の発光管1および側管2の外表面にOH基が含まれた状態となる。そして、当該溶着部Aは、その構造上、発光管1の放電空間Sに曝されることになる。
なお、その他の構造は、図4に示す従来例と同様であり、電極3がスペーサガラス4を介在させて金属箔5に接続され、該金属箔5の他端側には外部リード7が接続される。また、側管2の前方側、即ち、発光管1側にはガラス製の保持用筒体6が配置されており、電極3を支持している。
【0007】
このように、従来のランプにおいては、特に、発光管1と側管2の溶着部Aにおいて、ランプの内表面にまでOH基が含まれてしまうことが避けられなかった。
そして、この溶着部Aは発光管1の放電空間Sに曝されるために、ここに含有されるOH基は、ランプ点灯時に発光管内部の放電空間Sに放出され、この放出されたOH基は酸素と水素に分解される。酸素は発光管内の発光封入物であるメタルハライドと結合し酸化物を形成し、ハロゲンサイクルを阻害して、黒化が生じるという問題があった。
一方、同様に放電空間内で分解された水素は、始動電圧の上昇を引き起こすという問題があった。
上記のOH基の放電空間内への放出は、当然のことながら、特にOH基が放電空間にまで及んで含まれた部位、即ち、溶着部Aで発生する。
【0008】
このような問題が回避するために、従来のロングアーク型放電ランプでは、発光管と側管を接続した加工品(図5(C)に示す構造物)を、約1000℃で10時間程度の真空炉処理を行うことにより、OH基を除去するという面倒な作業工程が不可欠であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開平9−102277号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、長時間の真空炉処理工程を行わなくても、発光管内の放電空間にOH基が放出されることを十分に抑制でき、発光管が黒化することがなく、長時間にわたり、始動電圧の上昇を抑制できるロングアーク型放電ランプの構造およびその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記課題を解決するために、この発明では、前記発光管が無水石英ガラスよりなり、該発光管と側管の溶着部が、電極と金属箔との接合位置より外端部側に位置していることを特徴とする。
また、前記発光管に端部管が形成され、該端部管と側管とが溶着されており、該端部管と側管とで封止部を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、封止部の封止時に、発光管と側管の溶着部に含まれるOH基が放電空間内に放出されることがなく、発光管の黒化を防止できて、長時間にわたり始動電圧の上昇を抑制することができる。そのため、OH基を除去するためのランプ構造体の真空加熱処理といった面倒な作業を省くことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明のロングアーク型放電ランプの要部断面図。
【図2】本発明のロングアーク型放電ランプの製造法の説明図。
【図3】本発明の効果を表すグラフ。
【図4】従来のロングアーク型放電ランプの全体図。
【図5】その製造法の説明図。
【図6】図4の要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【0014】
図1は、本願発明のロングアーク型放電ランプの要部断面図である。
本発明における発光管1は無水石英ガラスであり、側管2は石英ガラスからなる。
なお、側管2も無水石英ガラスであってもよい。
この発光管1の端部には、端部管10が形成されており、該端部管10の端部10aと、前記側管2の端部2aが溶着されている。そして、これら端部管10と側管2とで封止部を構成する。
前記発光管1の端部管10と、側管2の溶着部Bは、電極3と金属箔5との接合位置Yよりも後方、即ち外端部側に位置している。
その他の構造については、図3および図5の構造と同様である。
【0015】
上記構成のロングアーク型放電ランプの製造方法を図2によって説明すると以下の通りである。
図2(A)
発光管1の端部を酸水素バーナーXにより加熱して、成型ローラー11によって加圧して前記端部を縮径し、側管2とほぼ同径の端部管10を成型する。
図2(B)
端部管10の端部10aと、側管2の端部2aをバーナーXで加熱する。
図2(C)
端部管10の端部10aと側管2の端部2aを加熱しつつ、両者を溶着する。これにより、端部間10と側管2とによって封止部が形成される。
図2(D)
側管2及び端部管10からなる封止部内に電極マウントMを挿入する。
このとき、電極マウントMの位置は、端部管10と側管2の溶着部Bが、電極3と金属箔5との接合位置Yより後方、即ち外端部側に位置するようになる。
この状態で、発光管1内部を真空状態、または不活性ガスを減圧充填した状態として、側管2および端部管10をバーナーXで加熱し封止する。
【0016】
図1に示すように、上記のように製造されたロングアーク型放電ランプにおいては、端部管10と側管2との溶着部Bは、電極3と金属箔5との接合位置Yよりも後方、即ち後端部側に位置している。
なお、図1において、その他の構造は、前記図3及び図5に示される構造と同様である。
【0017】
このような構造を有するランプにおいては、端部管10の端部10aと側管2の端部2aの溶着部Bにおいて多量のOH基が含まれ、該OH基は端部管10の内表面および側管2の内表面にまで及んで含まれる。
しかしながら、この溶着部Bは電極3と金属箔5の接合位置Yよりも後方に存在するので、金属箔5が封止される部位に相当し、封止時に十分に加熱溶融されて当該部位は密閉され、発光管1の放電空間Sと連通することがない。このため、当該部位からOH基が放電空間S内に放出されることがない。
なお、上記溶着部Bを中心とした両側の表面にもOH基が含有されるが、この部位は、その外表面であって、これが放電空間Sに放出されることはない。
【0018】
本発明のロングアーク型放電ランプの一例を示すと以下の通り。
<本発明ランプ仕様>
発光管:無水石英ガラス(含有OH量5ppm)
内径22mm、外径26mm
電極間距離:250mm
投入電力:7kW
電極材質:トリエーテッドタングステン
封入物:
水銀:270mg
沃化水銀:9mg
鉄:1.5mg
沃化タリウム:1.5mg
沃化ビスマス:3.0mg
アルゴンガス:30Torr
【0019】
以下に、本発明の効果を示す実験例を示す。
ランプ電圧:500V、ランプ電流:14Aであり、電源に搭載されているイグナイターの上限電圧は5kV。
<従来品1>
図5(C)に示すような、発光管と側管を接続した構造物を、1000℃で10時間の真空炉処理したランプ。
<従来品2>
図5(C)に示すような、発光管と側管を接続した構造物を、真空処理しなかったランプ。
<本発明品>
図1に示すような、発光管の端部管と側管とを溶着したものを、真空処理しなかったランプ。
【0020】
図4に示されるように、従来品1においては、1400時間経過しても始動電圧は当初の2kVから2.4kVに変化した程度であり、始動電圧の変化はほぼなかった。
従来品2においては、真空炉処理を行わなかったので、1000時間で始動電圧が5kVまで上昇し、点灯困難な状態となった。
本発明品においては、1400時間経過しても始動電圧は当初の2kVから2.6kVに変化した程度であり、始動電圧の変化は殆どなく、従来品1とほぼ同等であった。
つまり、発光管と側管を接続した構造物を、真空炉処理を行わなくとも、始動電圧の上昇は、許容範囲に十分に収まるものであった。
また、1400時間経過しても発光管の黒化は見られなかった。
【0021】
また、発光管1の肉厚を、側管2の肉厚より大きくすることにより、端部管10を加熱して封止する際に、バーナーで加熱された端部管10の外表面部分に混入したOH基がランプ内部に拡散する時間をより長くして、発光管の黒化を遅らせ、点灯電圧の上昇をさらに長時間抑制し、長寿命のランプとなる。
【0022】
以上のように、本発明のロングアーク型放電ランプにおいては、発光管と側管との溶着部が、電極と金属箔との接合位置より外端部側に位置するようにしたので、発光管が黒化することがなく、しかも、長時間にわたり始動電圧の上昇を抑制できる。
また、従来のような発光管と側管を溶着した構造物を真空炉処理するという面倒な処理が必要なくなる。
【符号の説明】
【0023】
1 発光管
2 側管
3 電極
4 スペーサガラス
5(a、b) 金属箔
6 保持用筒体
7 外部リード
10 端部管
S 放電空間
X 酸水素バーナー
B 溶着部
Y 電極と金属箔の接合位置




【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部に一対の電極を有する発光管と、内部に金属箔が埋設されて封止部を形成する側管とを有するロングアーク型放電ランプにおいて、
前記発光管が無水石英ガラスよりなり、該発光管と側管の溶着部が、電極と金属箔との接合位置より外端部側に位置していることを特徴とするロングアーク型放電ランプ。
【請求項2】
前記発光管に端部管が形成され、該端部管と側管とが溶着されており、該端部管と側管とで封止部を形成することを特徴とする請求項1に記載のロングアーク型放電ランプ。
【請求項3】
前記金属箔は、スペーサガラスを介して複数枚設けられていることを特徴とする請求項1に記載のロングアーク型放電ランプ。
【請求項4】
ロングアーク型放電ランプの製造方法であって、
発光管の端部を加熱し、加圧によって縮径して封止用の端部管を形成する工程と、
前記端部管に、側管を加熱溶着する工程と、
前記側管内に、前記端部管と前記側管の溶着部を金属箔と電極との接合部より外端部側に位置させて、金属箔を封止する工程とからなる、
ことを特徴とするロングアーク型放電ランプの製造方法。




【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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