放電ランプおよび放電ランプ用の金属箔
【課題】 本発明では、封止部を構成する石英ガラスにクラックが生じることを確実に防止することを目的とする。
【解決手段】 内部に一対の電極が対向して配置された発光部と、発光部の両端に連続して電極の一部を封止する封止部と、封止部に埋設されるとともに、先端部が電極の基端部に接合された金属箔と、先端部が金属箔の基端部に接合されるとともに、基端部が封止部外方に突出する外部リードと、を備えた超高圧水銀ランプにおいて、
前記金属箔は、全体が溝形状であり前記電極が接合される小幅部と、該小幅部に連続する幅広部とからなり、
当該幅広部は、小幅部の溝に連続して先端側溝部が形成された長手方向に延びる先端側Ω部と、前記外部リードに接合される基端側溝部が形成された長手方向に延びる基端側Ω部と、当該先端側Ω部と当該基端側Ω部との間に長手方向に延びる中間平坦部とを備える
ことを特徴とする超高圧水銀ランプ。
【解決手段】 内部に一対の電極が対向して配置された発光部と、発光部の両端に連続して電極の一部を封止する封止部と、封止部に埋設されるとともに、先端部が電極の基端部に接合された金属箔と、先端部が金属箔の基端部に接合されるとともに、基端部が封止部外方に突出する外部リードと、を備えた超高圧水銀ランプにおいて、
前記金属箔は、全体が溝形状であり前記電極が接合される小幅部と、該小幅部に連続する幅広部とからなり、
当該幅広部は、小幅部の溝に連続して先端側溝部が形成された長手方向に延びる先端側Ω部と、前記外部リードに接合される基端側溝部が形成された長手方向に延びる基端側Ω部と、当該先端側Ω部と当該基端側Ω部との間に長手方向に延びる中間平坦部とを備える
ことを特徴とする超高圧水銀ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放電ランプに関する。特に、液晶ディスプレイ装置、ＤＭＤ（登録商標）（デジタルミラーデバイス）を用いたＤＬＰ（登録商標）（デジタルライトプロセッサ）等の投射型プロジェクタ装置のバックライトに使用する放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
投射型のプロジェクタ装置は、矩形状のスクリーンに対し、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ていることから、光源として、点灯時の水銀蒸気圧が１５０気圧以上となる超高圧水銀ランプを用いることが提案されている。このような超高圧水銀ランプは、特許文献１、２に記載されている。
【０００３】
図１に、超高圧水銀ランプの概略構成を示す。
超高圧水銀ランプ１は、略球状の発光部１１と、発光部１１の両端に連続する円柱状の封止部１２とを備え、例えば石英ガラスからなるバルブ１０を備えている。発光部１１の内部空間Ｓには、発光物質として０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入されるとともに、ハロゲンサイクルを行うためのハロゲンガスが封入されている。内部空間Ｓにおいて電極２，３の先端が対向して配置されている。封止部１２には、先端側に電極２，３の各々の基端部が接続された給電用の金属箔４が埋設されている。金属箔４の基端部には、封止部１２の外方に突出する外部リード５が接続されている。
【０００４】
超高圧水銀ランプは、点灯時に内部空間Ｓの圧力が極めて高くなるので、発光部１１の両端に連続する封止部１２においては、封止部１２を構成する石英ガラスと電極２，３および給電用の金属箔４を強固に密着させる必要がある。これは、密着性が悪いと、封入ガスが抜けたり、あるいはクラック発生の原因になるからである。このため、封止部を封止する工程では、例えば２０００℃もの高温で石英ガラスを加熱して、その状態において、厚肉の石英ガラスを徐々に収縮させて封止部の密着性を上げていた。
【０００５】
しかし、あまりに高温で石英ガラスを焼き込むと、石英ガラスと、電極２，３或いは金属箔４との密着性は向上するものの、それでもなお、超高圧水銀ランプの完成後に封止部１２が破損し易くなる、という問題が生じた。
【０００６】
この問題は、加熱処理後の封止部の温度が徐々に下がる段階において、電極２，３を構成するタングステンと封止部１２を構成する石英ガラスとの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が発生するからである。このクラックは、ごく小さいものではあるが、ランプ点灯中において点灯時の超高圧状態とも相俟ってクラックの成長を招き、これが原因となって超高圧水銀ランプの破損を招くものと考えられる。
【０００７】
特許文献３によれば、上記のようなクラックが発生するのは、封止部の金属箔と電極の溶接部分において不可避的に生じる空隙が原因である、とされている。そして、特許文献３には、図８に示すように、金属箔の電極と接合される箇所に形成された小幅部を電極に巻き付けて、上記の空隙が生じないようにすることにより、クラックの発生を防止できることが記載されている。
【０００８】
図８は、従来の超高圧水銀ランプに係る電極マウント組立体および金属箔を説明するための図である。図８（ａ）は、電極マウント組立体の正面図を示し、図８（ｂ）は、金属箔を上方から見た図を示し、図８（ｃ）は、金属箔を幅方向に切断した断面図を示す。
【０００９】
図８によれば、金属箔４´は、電極芯棒２２´の基端部２２Ａ´に接合される全体が溝状である小幅部４１´と、全長にわたり幅および深さが均一とされた溝部４６´が形成されることで幅方向の断面がΩ状に形成された、小幅部４１´に連続する幅広部４２´とからなる。このような金属箔４´に対して、外部リード５´および電極芯棒２２´の基端部２２Ａ´を接合することによって作製した電極マウント組立体２０´をバルブとなる石英ガラス管内に挿入して気密に封止することにより、電極芯棒２２´の基端部２２Ａ´と金属箔４´との間に不所望な空隙が生ずることが確実に防止され、封止部にクラックが生ずることが防止される、とされている。
【００１０】
しかしながら、特許文献３に記載の技術によっても、封止部にクラックが生じることを完全には防止することができなかった。この理由について、以下に説明する。
【００１１】
図９は、図８に従って作製した電極マウント組立体２０´を用いて超高圧水銀ランプを作製した場合に生ずる問題を説明するための概念図である。図９においては、電極マウント組立体２０´が挿入されていない側の石英ガラス管１０´を省略している。
【００１２】
図９（ａ）に示すように、電極マウント組立体２０´は、電極芯棒２２´および外部リード構成材５０´が金属箔４´に接合されてなり、外部リード構成材５０´の基端側には、弾性を有するマウントリボンＲ´が設けられている。このような電極マウント組立体２０´を石英ガラス管１０´内に挿入する際には、作業者の熟練度等の要因により、図９（ａ）に示すように、電極マウント組立体２０´が石英ガラス管１０´の中心軸に対して傾斜して配置されることがあり、この場合には、電極芯棒２２´が石英ガラス管１０´の中心軸から偏芯して配置される。
【００１３】
この状態で、図９（ｂ）に示すように、ガラスと石英ガラス管１０´内に挿入された電極芯棒２２´および金属箔４´とを密着させるために、例えばバーナー等によって石英ガラス管１０´の外側からガラスを加熱する、所謂シュリンクシールをしようとすると、以下に説明するように、封止部を構成する石英ガラスにクラックが生じることになる。
【００１４】
シュリンクシールでは、バーナーの火力、焼き時間を所定の条件に決めているため、ガラスは石英ガラス管１０´の中心軸方向に向けて均等に絞りこまれる。そして、シュリンクシール時には、石英ガラス管１０´の内壁に近接する側の電極芯棒２２´の表面２２Ｘ´に溶融したガラスが到達すると、電極芯棒２２´を石英ガラス管１０´の中心軸方向へ移動させようとする力が加わる。
【００１５】
然るに、外部リード構成材５０´は、マウントリボンＲ´の有する弾性により、中心軸に直交する方向への移動が規制されている。また、上記の図８に示すマウント構造によれば、金属箔４´の幅広部４２´が全長にわたって断面がΩ状に形成され、幅広部４２´の曲げ強度が高い。そのため、曲げ強度が最弱となる、電極芯棒２２´の基端部２２Ａ´に接合されていない小幅部４１´に対し、上記した電極芯棒２２´を石英ガラス管１０´の中心軸方向へ移動させようとする力が集中するため、図９（ｂ）に示すように、金属箔４´の小幅部４１´が大きく屈曲することとなる。そうすると、金属箔４´の屈曲部とガラスとの密着性は弱まり、図９（ｃ）に示す完成された超高圧水銀ランプを点灯させた際に、内部空間Ｓの高い水銀蒸気圧が印加されることにより、封止部１２´にクラックが生じることになる。
【００１６】
加えて、電極芯棒２２´の基端部２２Ａ´の外径と外部リード５´の外径が異なる場合において、図８に示すような溝部４６´の幅および深さが均一とされた金属箔４´を用いて電極マウント組立体２０´を作製すると、以下のような問題が生じる。
【００１７】
外部リード５´の外径又は電極芯棒２２´の外径に対応するように溝部４６´の幅および深さを決める必要がある。しかし、通常は、外部リード５´が電極芯棒２２´よりも太いため、電極芯棒２２´の外径に応じて溝部４６´の幅および深さを設計した場合には、溝部４６´に外部リード５´を収容することができない。また、このように設計された溝部４６´に外部リード５´を無理やり収容しようとすれば、金属箔４´が損傷するおそれがある。
【００１８】
また、電極芯棒２２´よりも太い外部リード５´の外径に応じて溝部４６´の幅および深さを設計した場合には、電極芯棒２２´および外部リード５´ともに溝部４６´に収容して溝部４６に接合することができるが、電極マウント組立体２０´において、電極芯棒２２´の中心軸が外部リード５´の中心軸と一致せず、電極芯棒２２´が外部リード５´から偏芯することになる。
【００１９】
このような電極芯棒２２´が外部リード５´から偏芯した状態で金属箔４´に接合された電極マウント組立体２０´を石英ガラス管１０´内に挿入した場合、石英ガラス管１０´の内径は径の太い外部リード５´の外径に対応して設計されることから、図１０（ａ）に示すように、電極芯棒２２が石英ガラス管１０´の中心軸から偏芯した状態で配置されることになる。この状態でシュリンクシールを行うと、前述のとおり、金属箔４´の幅広部４２´が全長にわたって断面がΩ状に形成されていることから、曲げ強度が最弱となる小幅部４１´に対し、上記した電極芯棒２２´を石英ガラス管１０´の中心軸方向へ移動させようとする力が集中する。その結果、図１０（ｂ）に示すように、金属箔４´の小幅部４１´が大きく屈曲することとなり、金属箔４´の屈曲部とガラスの密着性が弱まり、点灯時における内部空間Ｓの高い水銀蒸気圧が印加されることにより、封止部１２´にクラックが生じることになるという不具合を生じる。
【特許文献１】特開平２−１４８５６１号
【特許文献２】特開平６−５２８３０号
【特許文献３】特許３５７０４１４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
以上のように、従来の超高圧水銀ランプにおいては、金属箔４´の小幅部４１´が屈曲することにより、超高圧水銀ランプの内部空間Ｓに近い小幅部４１´とその周囲の石英ガラスとの密着性が損なわれることが原因となって、封止部１２´にクラックが生じることが問題となっている。
そこで、本発明は、金属箔の小幅部が屈曲することを防止し、封止部を構成する石英ガラスにクラックが生じることを確実に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の課題を解決するため、本発明は、
内部に一対の電極が対向して配置された発光部と、発光部の両端に連続して電極の一部を封止する封止部と、封止部に埋設されるとともに、先端部が電極の基端部に接合された金属箔と、先端部が金属箔の基端部に接合されるとともに、基端部が封止部外方に突出する外部リードと、を備えた放電ランプにおいて、
前記金属箔は、全体が溝形状であり前記電極が接合される小幅部と、該小幅部に連続する幅広部とからなり、
当該幅広部は、小幅部の溝に連続して先端側溝部が形成された長手方向に延びる先端側Ω部と、前記外部リードに接合される基端側溝部が形成された長手方向に延びる基端側Ω部と、当該先端側Ω部と当該基端側Ω部との間に長手方向に延びる中間平坦部とを備える
ことを特徴とする。
【００２２】
さらに、
前記電極の外径と前記外部リードの外径が異なり、
前記先端側溝部および前記基端側溝部は、前記電極の基端部の外径および前記外部リードの外径に対応して、それぞれの幅および深さが形成されており、
前記電極の基端部および前記外部リードは、前記金属箔に接合された状態で各々の中心軸が一致している、ことを特徴とする。
【００２３】
さらに、前記外部リードの外径は、前記電極の基端部の外径よりも大きい
ことを特徴とする
【００２４】
さらに、
放電ランプ用の金属箔であって、
全体が溝形状である小幅部と、該小幅部に連続する幅広部とからなり、
当該幅広部は、小幅部の溝に連続して先端側溝部が形成された長手方向に延びる先端側Ω部と、基端側溝部が形成された長手方向に延びる基端側Ω部と、当該先端側Ω部と当該基端側Ω部との間に長手方向に延びる中間平坦部とを備える
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の放電ランプによれば、石英ガラス管の中心軸に対して電極が偏芯して配置されたとしても、小幅部において金属箔が屈曲することがなく、これにより、封止部の石英ガラスにクラックが生じることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の超高圧水銀ランプの概略構成を示す長手方向の断面図である。図１（ａ）は、超高圧水銀ランプ全体を示し、図１（ｂ）は、電極を拡大した図である。
図１（ａ）に示すように、超高圧水銀ランプ１は、内部空間Ｓを有する略球状の発光部１１と、発光部１１の両端に連続して長手方向に延びる円柱状の封止部１２とからなり、石英ガラス等の光透過性材料からなるバルブ１０を備えている。内部空間Ｓには、タングステンからなる一対の電極２，３が、各々の先端部が対向して配置されるとともに、発光物質としての水銀と、主としてハロゲンサイクルを行うための、例えば臭素等のハロゲンガスと、バッファガスとして、例えばアルゴンガスが封入されている。
【００２７】
水銀の封入量は、点灯時において内部空間Ｓの水銀蒸気圧が１５０気圧以上になるよう０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上とされているが、０．２ｍｇ／ｍｍ３以上とすることが高い水銀蒸気圧の超高圧水銀ランプを作製できることから特に好ましい。ハロゲンガスの封入量は、３．０×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３〜７．０×１０−３μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲とされている。バッファガスの封入量は、１０〜２０ｋＰａの範囲とされている。
【００２８】
封止部１２には、給電用のモリブデンからなる金属箔４が、シュリンクシールされることによって気密に埋設されている。金属箔４の先端側に電極芯棒２２，３２の基端部２２Ａ，３２Ａが接合されている。金属箔４の基端側に、給電用の外部リード５の先端部が接続され、外部リードの５の基端部が封止部１２外方に突出している。
【００２９】
このような超高圧水銀ランプは、一対の外部リード５に接続された不図示の交流点灯電源により電極２，３の間に給電される交流点灯方式に係るものである。交流点灯電源により電極２，３の間に高圧が印加され、電極２，３の間で絶縁破壊が生じ、発光部１１から３６０〜７８０ｎｍの可視光波長を含む光が放射される。
【００３０】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る金属箔を説明するための図である。図２（ａ）は、金属箔４を上方から見た拡大図を示し、図２（ｂ）は、金属箔４を中心軸を含む長手方向に切断した拡大断面図を示し、図２（ｃ）は、金属箔４を中心軸に直交する幅方向に切断した拡大断面図を示す。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、金属箔４は、先端側に全体が溝形状であり断面がＵ字状とされた小幅部４１が設けられるとともに、小幅部４１に連続して長手方向に延びる幅広部４２が設けられている。金属箔４は、小幅部４１、および幅広部４２の先端側に跨り基端側に向けて長手方向に延びる先端側溝部４６と、基端側に先端側に向けて長手方向に延びる基端側溝部４７とが形成されている。このような先端側溝部４６と基端側溝部４７は、概ね一直線上に位置するように、金型を使用したプレス加工により予め形成されている。
【００３２】
先端側溝部４６は、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、その深さが小幅部４１と同じとされ（Ａ−Ａ´断面図およびＢ−Ｂ´断面図を参照）、先端側Ω部４２Ａの底面となる先端側底面４６Ａが小幅部４１の底面に連続して設けられ、幅広部４２の基端側に向かうに従ってその深さが徐々に浅くなるよう（Ｃ−Ｃ´断面図およびＤ−Ｄ´断面図を参照）傾斜する先端側斜面４６Ｂが底面部４６Ａに連続して設けられ、中間平坦部４２Ｂとの境界部分で深さが零になる。
【００３３】
基端側溝部４７は、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、その深さが均一とされ（Ｈ−Ｈ´断面図を参照）、基端側Ω部４２Ｃの底面となる基端側底面４７Ａが幅広部４２の基端側に設けられ、幅広部４２の先端側に向かうに従ってその深さが徐々に浅くなるよう傾斜する基端側斜面４７Ｂが設けられ（Ｇ−Ｇ´断面図、Ｆ−Ｆ´断面図を参照）、中間平坦部４２Ｂとの境界部分で深さが零になる。
【００３４】
このような先端側溝部４６および基端側溝部４７が設けられることにより、幅広部４２は、断面がΩ状とされた先端側Ω部４２Ａが、小幅部４１に連続して設けられ、中間平坦部４２Ｂが、先端側Ω部４２Ａよりも幅広部４２の基端側に設けられ、断面がΩ状とされた基端側Ω部４２Ｃが、中間平坦部４２Ｂよりも幅広部４２の基端側に設けられ、すなわち、先端側Ω部４２Ａと基端側Ω部４２Ｃの間に、中間平坦部４２Ｂが介在する構成となる。
【００３５】
図３は、電極芯棒および外部リードが金属箔に接合された本発明に係る電極マウント組立体を示す正面図である。
【００３６】
断面がＵ字状とされた小幅部４１の一部が電極芯棒２２の基端部２２Ａに巻付けられることにより、電極２が金属箔４に接合され、基端側溝部４７の基端側底面４７Ａに外部リード５が例えば溶接によって接合され、電極マウント組立体２０が完成する。
第１の実施形態に係る電極マウント組立体２０は、外部リード５の外径と電極芯棒２２の基端部２２Ａの外径とが等しい。電極マウント組立体２０においては、電極芯棒２２の基端部２２Ａの中心軸が先端側Ω部４２Ａにおける平坦部４２０Ａと同一平面上に位置し、外部リード５の中心軸が基端側Ω部４２Ｃにおける平坦部４２０Ｃと同一平面上に位置している。これにより、電極芯棒２２の基端部２２Ａの中心軸と外部リード５の中心軸が一致している。
【００３７】
以上のような電極２、金属箔４、外部リード５の数値例を以下に列挙する。
【００３８】
電極芯棒２２は、中心軸と平行な長手方向の全長が４ｍｍ〜１０ｍｍの範囲、基端部２２Ａの外径が０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲である。
外部リード５は、中心軸と平行な長手方向の全長が３０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲、外径が０．５〜０．８ｍｍの範囲である。
【００３９】
金属箔４は、全長が１４ｍｍ〜２１ｍｍの範囲、厚みが０．０１５ｍｍ〜０．０２ｍｍの範囲である。小幅部４１は、中心軸と平行な長手方向の全長が３ｍｍ、中心軸と直交する幅方向の全長が０．３ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲である。電極の基端部２２Ａと金属箔４の小幅部４１との溶接長が１．３ｍｍ〜１．７ｍｍの範囲である。幅広部４２は、中心軸と平行な長手方向の全長が１１ｍｍ〜１８ｍｍの範囲、中心軸と直交する幅方向の全長が１．２ｍｍ〜１．８ｍｍの範囲となっている。
【００４０】
先端側溝部４６は、中心軸と平行な長手方向の全長が３ｍｍ〜６ｍｍの範囲であって、中心軸と直交する幅方向の全長が０．３ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲である。
先端側Ω部４２Ａの底面となる先端側底面４６Ａの中心軸と平行な長手方向の全長が１ｍｍ〜２ｍｍの範囲、先端側斜面４６Ｂの中心軸と平行な長手方向の全長が２ｍｍ〜４ｍｍの範囲である。
【００４１】
基端側溝部４７は、中心軸と平行な長手方向の全長が４ｍｍ〜６ｍｍの範囲であって、中心軸と直交する幅方向の全長が０．３ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲である。
基端側Ω部４２Ｃの底面となる基端側底面４７Ａの中心軸と平行な長手方向の全長が１．７ｍｍ〜２．３ｍｍの範囲、基端側斜面４７Ｂの中心軸と平行な長手方向の全長が２ｍｍ〜４ｍｍの範囲である。
外部リード５と基端側底面４７との溶接長は１．７ｍｍ〜２．３ｍｍの範囲である。
【００４２】
中間平坦部４２Ｂは、中心軸と平行な長手方向の全長が３ｍｍ〜６ｍｍの範囲である。
【００４３】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の超高圧水銀ランプに係る第２の実施形態を説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る金属箔を説明するための図である。図４（ａ）は、金属箔４を上方から見た拡大図を示し、図４（ｂ）は、金属箔４を中心軸を含む長手方向に切断した拡大断面図を示す。図５は、本発明の第２の実施形態に係る電極マウント組立体の正面である。図４、５において、図２、３と同一の符号を付した部分は同一の部分であるため説明は省略する。
【００４４】
図４に示す金属箔４は、基端側溝部４９の幅および深さが、先端側溝部４８の幅および深さよりも大きい。図４（ａ）に示すように、基端側溝部４９の幅Ｈ２の値が先端側溝部４８の幅Ｈ１の値よりも大きく、図４（ｂ）に示すように、基端側溝部４９の深さＤ２の値が先端側溝部４８の深さＤ１の値よりも大きい。図５に示すように、小幅部４１の一部が電極芯棒２２の基端部２２Ａに巻き付けられることにより、金属箔４に対して電極芯棒２２が接合され、基端側溝部４９に外部リード５を溶接することにより、金属箔４に対して外部リード５が接合され、電極マウント組立体２０が完成する。
【００４５】
本発明の第２の実施形態に係る超高圧水銀ランプにおいては、近年では小型化が強く要求される傾向にあることから電極の小型化が要求され、また、電極は封止部を構成するガラスに密着させる必要があり、ガラスに密着させる部分の電極径が太いと石英ガラスとの密着性が不十分なものとなることから、金属箔４に接続される電極芯棒２２の基端部２２Ａの外径が０．３〜０．５ｍｍと設計されている。
【００４６】
一方、外部リード５は、大気に晒される箇所であり、酸化しても折れないように十分な機械的強度を確保する必要があるため、外径が０．５ｍｍ〜０．８ｍｍとされ、電極芯棒２２の基端部２２Ａよりも径が太くなるよう設計されることが一般的である。
【００４７】
マウント組立体２０は、電極芯棒２２の中心軸を外部リード５の中心軸に一致させるため、次のように構成する。
小幅部４１および幅広部４２の先端側に跨って設けられる先端側溝部４８は、その深さが電極芯棒２２の基端部２２Ａの半径に一致しており、さらに、幅広部４２の基端側に設けられる基端側溝部４９は、その深さが外部リード５の半径に一致している。
図５に示す電極マウント組立体２０においては、電極芯棒２２の基端部２２Ａの中心軸が先端側Ω部４２Ａにおける平坦部４２０Ａと同一平面上に位置し、外部リード５の中心軸が基端側Ω部４２Ｃにおける平坦部４２０Ｃと同一平面上に位置している。
【００４８】
以下に、上記した超高圧水銀ランプが奏する作用効果について、図６、７を用いて説明する。
【００４９】
図６は、第１の実施形態、すなわち外部リード５の外径と電極芯棒２２の基端部２２Ａの外径とが等しい場合の作用効果を示す。図６（ａ）は封止前の状態を示し、図６（ｂ）は封止後の状態を示す。なお、図６ではマウントリボンを省略している。
【００５０】
前述したように、電極マウント組立体２０を石英ガラス管１０´内に挿入する際には、図６（ａ）に示すように、石英ガラス管１０´の中心軸に対し電極マウント組立体２０が傾斜して配置され、電極芯棒２２が石英ガラス管１０´の中心軸上から偏芯して配置されるおそれがある。
【００５１】
然るに、本発明の金属箔４を用いることにより、上記のように電極芯棒２２が石英ガラス管１０´の中心軸上から偏芯して配置された場合であっても、金属箔４において小幅部４１が屈曲することがない。この理由は以下のとおりである。
【００５２】
すなわち、本発明に係る金属箔４によれば、中間平坦部４２Ｂが設けられており、石英ガラスに近接する電極芯棒２２の表面２２Ｘに対し石英ガラス管１０´の中心軸方向への負荷が加わっても、この負荷が中間平坦部４２Ｂによって吸収されて中間平坦部４２Ｂが湾曲することにより、負荷が小幅部４１に集中することが抑制され、図６（ｂ）に示すように、金属箔４において小幅部４１が屈曲することが防止される。その結果、内部空間Ｓに近い小幅部４１と石英ガラスとの密着性が確保されることから、上記したように、点灯時に封止部１２にクラックが生じることが抑制される。
【００５３】
なお、中間平坦部４２Ｂは上記の負荷により湾曲することになるが、内部空間Ｓに近い小幅部４１において石英ガラスとの密着性が確保されていることから、点灯時における内部空間Ｓの高い水銀蒸気圧が印加されることはないため、中間平坦部４２Ｂの周囲の石英ガラスにクラックが生じるおそれはない。
【００５４】
それに対して、図８に示すように、幅広部４２´の全長にわたって断面がΩ状とされた従来の金属箔を用いた場合には、電極芯棒２２´に対し石英ガラス管１０´の中心軸方向への負荷が加わると、この負荷が吸収されることなく小幅部４１´に負荷が集中し小幅部４１´が屈曲することになる。これにより、内部空間Ｓの近傍である小幅部４１´とその周囲の石英ガラスとの密着性が損なわれ、点灯時に内部空間Ｓの高い水銀蒸気圧が印加されて封止部１２にクラックが生ずることは、図９を用いて前述したとおりである。
【００５５】
図７は、第２の実施形態、すなわち外部リード５の外径と電極芯棒２２の基端部２２Ａの外径とが異なる場合の作用効果を示す。図７（ａ）は封止前の状態を示し、図７（ｂ）は封止後の状態を示す。なお、マウントリボンについては省略している。
【００５６】
図７（ａ）に示すように、本発明に係る金属箔４を用いた電極マウント組立体２０は、外部リード５の中心軸が石英ガラス管１０´の中心軸に一致するよう、石英ガラス管１０´内に挿入される。上記のとおり、電極マウント組立体２０を組立てた段階において、電極２の基端部２２Ａの中心軸が外部リード５の中心軸と一致していることから、電極２の基端部２２Ａは、中心軸が石英ガラス管１０´の中心軸に一致して配置され、石英ガラス管１０´の中心軸上から偏芯して配置されることがない。
【００５７】
従って、上記した理由により、図７（ｂ）に示すように、金属箔４において小幅部４１が大きく屈曲することがない。その結果、内部空間Ｓ近傍の封止部１２において、石英ガラスと金属箔４の密着性が損なわれることがなく、点灯時にクラックを生ずるという不具合を抑制することができる。
【００５８】
また、外径が異なる電極芯棒２２と外部リード５とを用いて電極マウント組立体２０を作製する場合、電極マウント組立体２０が石英ガラス管１０´の中心軸に対して傾斜した状態で挿入され、電極芯棒２２が石英ガラス管１０´の中心軸から偏芯して配置される心配もあるが、勿論、この場合であっても、前述したように、シュリンクシールした際に電極芯棒２２を石英ガラス管１０´の中心軸方向へ移動させようとして電極芯棒２２に対して加わる負荷が、中間平坦部４２Ｂによって吸収されることから、金属箔４において小幅部４１が屈曲することがなく、封止部１２にクラックが生ずることがない。
【００５９】
本発明の超高圧水銀ランプによれば、上記した以外にも、以下のような作用効果を奏することができる。
【００６０】
断面がＵ字状に形成された小幅部４１が電極芯棒２２の基端部２２Ａに巻付けられているので、金属箔４と電極芯棒２２の基端部２２Ａとの間に隙間が生じることがない。従って、金属箔４と電極芯棒２２の基端部２２Ａとの間の隙間に点灯時における内部空間Ｓの高い水銀蒸気圧が印加されることに起因する封止部１２のクラックを確実に防止することができる。
また、金属箔４に小幅部４１および基端側Ω部４２Ｃが設けられていることから、金属箔４に対して、電極芯棒２２と外部リード５とを適切に位置決めすることができる。
【００６１】
金属箔４は、先端側溝部４６および基端側溝部４７が概ね一直線上に位置するように、例えば金型を使用したプレス加工によって形成されることにより、全体が溝形状であり断面がＵ字状の小幅部４１および基端側Ω部４２Ｃが予め形成されているので、小幅部４１および基端側Ω部４２Ｃに電極芯棒２２および外部リード５を接合して電極マウント２０を構成した際に、電極芯棒２２の基端部２２Ａの中心軸と外部リード５の中心軸とを一致させることができる。
【００６２】
先端側Ω部４２Ａは、電極芯棒２２の基端部２２Ａと接合されている訳ではないが、先端側Ω部４２Ａを設けることで金属箔４の機械的強度が強くなる、という利点がある。これにより、完全に平坦な金属箔に比べ金属箔４を運搬する際に折れ曲がる等の心配がなく、また、電極マウント組立体２０において金属箔４の形状を安定に保つことにより、石英ガラス管１０´へ電極マウント組立体２０を挿入し易くなる。
【００６３】
さらに、先端側溝部４６（４８）は、幅広部４２の基端側に向かうに従って徐々に深さが浅くなるよう先端側底面４６Ａ（４８Ａ）に連続して先端側斜面４６Ｂ（４８Ｂ）を設けてあるので、溝の深さが急激に変化せず、シュリンクシールする際に金属箔４に皺が発生するおそれが少なくなり、金属箔４とその周囲の石英ガラスの密着性を確保することができる。同様の理由から、基端側溝部４７（４９）に連続して、基端側斜面４７Ｂ（４９Ｂ）が設けられている。
【００６４】
なお、本発明によれば、先端側Ω部４２Ａの基端側に中間平坦部４２Ｂが連続すること、或いは基端側Ω部４２Ｃの先端側に中間平坦部４２Ｂが連続することを必ずしも排除しているわけではない。すなわち、本発明においては、先端側溝部４６（４８）に先端側斜面４６Ａ（４８Ａ）を設けること、或いは基端側溝部４７（４９）に基端側斜面４７Ａ（４９Ａ）を設けることが最良であることは上記したとおりであるが、これらを有しない形態であっても構わない。
【００６５】
なお、上記した実施形態によれば、交流点灯方式に係る超高圧水銀ランプについて説明しているが、本発明は、直流点灯方式の超高圧水銀ランプにも適用することができる。さらに、本発明は、上記した超高圧水銀ランプよりも水銀の封入量の少ない水銀ランプにも適用することができ、水銀以外を発光物質とするメタルハライドランプ等の他の放電ランプにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の超高圧水銀ランプの概略構成を示す長手方向の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る金属箔を説明するための図である。
【図３】電極芯棒および外部リードが金属箔に接合された、本発明の第１の実施形態に係る電極マウント組立体を示す正面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る金属箔を説明するための図である。
【図５】電極芯棒および外部リードが金属箔に接合された、本発明の第２の実施形態に係る電極マウント組立体を示す正面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る作用効果を説明するための概念図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る作用効果を説明するための概念図である。
【図８】従来の電極マウント組立体および金属箔を説明するための図である。
【図９】従来の超高圧水銀ランプにおいて生ずる問題を説明するための概念図である。
【図１０】従来の超高圧水銀ランプにおいて生ずる問題を説明するための概念図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 超高圧水銀ランプ
１０ バルブ
１０´ 石英ガラス管
１１ 発光部
１２ 封止部
２ 電極
２０ 電極マウント組立体
２２ 電極芯棒
２２Ａ 電極芯棒の基端部
３ 電極
３２ 電極芯棒
３２Ａ 電極芯棒の基端部
４ 金属箔
４１ 小幅部
４２ 幅広部
４２Ａ 先端側Ω部
４２０Ａ 先端側Ω部における平坦部
４２Ｂ 中間平坦部
４２Ｃ 基端側Ω部
４２０Ｃ 基端側Ω部
４６ 先端側溝部
４６Ａ 先端側底面
４６Ｂ 先端側斜面
４７ 基端側溝部
４７Ａ 基端側底面
４７Ｂ 基端側斜面
４８ 先端側溝部
４９ 基端側溝部
５ 外部リード
【技術分野】
【０００１】
本発明は放電ランプに関する。特に、液晶ディスプレイ装置、ＤＭＤ（登録商標）（デジタルミラーデバイス）を用いたＤＬＰ（登録商標）（デジタルライトプロセッサ）等の投射型プロジェクタ装置のバックライトに使用する放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
投射型のプロジェクタ装置は、矩形状のスクリーンに対し、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ていることから、光源として、点灯時の水銀蒸気圧が１５０気圧以上となる超高圧水銀ランプを用いることが提案されている。このような超高圧水銀ランプは、特許文献１、２に記載されている。
【０００３】
図１に、超高圧水銀ランプの概略構成を示す。
超高圧水銀ランプ１は、略球状の発光部１１と、発光部１１の両端に連続する円柱状の封止部１２とを備え、例えば石英ガラスからなるバルブ１０を備えている。発光部１１の内部空間Ｓには、発光物質として０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入されるとともに、ハロゲンサイクルを行うためのハロゲンガスが封入されている。内部空間Ｓにおいて電極２，３の先端が対向して配置されている。封止部１２には、先端側に電極２，３の各々の基端部が接続された給電用の金属箔４が埋設されている。金属箔４の基端部には、封止部１２の外方に突出する外部リード５が接続されている。
【０００４】
超高圧水銀ランプは、点灯時に内部空間Ｓの圧力が極めて高くなるので、発光部１１の両端に連続する封止部１２においては、封止部１２を構成する石英ガラスと電極２，３および給電用の金属箔４を強固に密着させる必要がある。これは、密着性が悪いと、封入ガスが抜けたり、あるいはクラック発生の原因になるからである。このため、封止部を封止する工程では、例えば２０００℃もの高温で石英ガラスを加熱して、その状態において、厚肉の石英ガラスを徐々に収縮させて封止部の密着性を上げていた。
【０００５】
しかし、あまりに高温で石英ガラスを焼き込むと、石英ガラスと、電極２，３或いは金属箔４との密着性は向上するものの、それでもなお、超高圧水銀ランプの完成後に封止部１２が破損し易くなる、という問題が生じた。
【０００６】
この問題は、加熱処理後の封止部の温度が徐々に下がる段階において、電極２，３を構成するタングステンと封止部１２を構成する石英ガラスとの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が発生するからである。このクラックは、ごく小さいものではあるが、ランプ点灯中において点灯時の超高圧状態とも相俟ってクラックの成長を招き、これが原因となって超高圧水銀ランプの破損を招くものと考えられる。
【０００７】
特許文献３によれば、上記のようなクラックが発生するのは、封止部の金属箔と電極の溶接部分において不可避的に生じる空隙が原因である、とされている。そして、特許文献３には、図８に示すように、金属箔の電極と接合される箇所に形成された小幅部を電極に巻き付けて、上記の空隙が生じないようにすることにより、クラックの発生を防止できることが記載されている。
【０００８】
図８は、従来の超高圧水銀ランプに係る電極マウント組立体および金属箔を説明するための図である。図８（ａ）は、電極マウント組立体の正面図を示し、図８（ｂ）は、金属箔を上方から見た図を示し、図８（ｃ）は、金属箔を幅方向に切断した断面図を示す。
【０００９】
図８によれば、金属箔４´は、電極芯棒２２´の基端部２２Ａ´に接合される全体が溝状である小幅部４１´と、全長にわたり幅および深さが均一とされた溝部４６´が形成されることで幅方向の断面がΩ状に形成された、小幅部４１´に連続する幅広部４２´とからなる。このような金属箔４´に対して、外部リード５´および電極芯棒２２´の基端部２２Ａ´を接合することによって作製した電極マウント組立体２０´をバルブとなる石英ガラス管内に挿入して気密に封止することにより、電極芯棒２２´の基端部２２Ａ´と金属箔４´との間に不所望な空隙が生ずることが確実に防止され、封止部にクラックが生ずることが防止される、とされている。
【００１０】
しかしながら、特許文献３に記載の技術によっても、封止部にクラックが生じることを完全には防止することができなかった。この理由について、以下に説明する。
【００１１】
図９は、図８に従って作製した電極マウント組立体２０´を用いて超高圧水銀ランプを作製した場合に生ずる問題を説明するための概念図である。図９においては、電極マウント組立体２０´が挿入されていない側の石英ガラス管１０´を省略している。
【００１２】
図９（ａ）に示すように、電極マウント組立体２０´は、電極芯棒２２´および外部リード構成材５０´が金属箔４´に接合されてなり、外部リード構成材５０´の基端側には、弾性を有するマウントリボンＲ´が設けられている。このような電極マウント組立体２０´を石英ガラス管１０´内に挿入する際には、作業者の熟練度等の要因により、図９（ａ）に示すように、電極マウント組立体２０´が石英ガラス管１０´の中心軸に対して傾斜して配置されることがあり、この場合には、電極芯棒２２´が石英ガラス管１０´の中心軸から偏芯して配置される。
【００１３】
この状態で、図９（ｂ）に示すように、ガラスと石英ガラス管１０´内に挿入された電極芯棒２２´および金属箔４´とを密着させるために、例えばバーナー等によって石英ガラス管１０´の外側からガラスを加熱する、所謂シュリンクシールをしようとすると、以下に説明するように、封止部を構成する石英ガラスにクラックが生じることになる。
【００１４】
シュリンクシールでは、バーナーの火力、焼き時間を所定の条件に決めているため、ガラスは石英ガラス管１０´の中心軸方向に向けて均等に絞りこまれる。そして、シュリンクシール時には、石英ガラス管１０´の内壁に近接する側の電極芯棒２２´の表面２２Ｘ´に溶融したガラスが到達すると、電極芯棒２２´を石英ガラス管１０´の中心軸方向へ移動させようとする力が加わる。
【００１５】
然るに、外部リード構成材５０´は、マウントリボンＲ´の有する弾性により、中心軸に直交する方向への移動が規制されている。また、上記の図８に示すマウント構造によれば、金属箔４´の幅広部４２´が全長にわたって断面がΩ状に形成され、幅広部４２´の曲げ強度が高い。そのため、曲げ強度が最弱となる、電極芯棒２２´の基端部２２Ａ´に接合されていない小幅部４１´に対し、上記した電極芯棒２２´を石英ガラス管１０´の中心軸方向へ移動させようとする力が集中するため、図９（ｂ）に示すように、金属箔４´の小幅部４１´が大きく屈曲することとなる。そうすると、金属箔４´の屈曲部とガラスとの密着性は弱まり、図９（ｃ）に示す完成された超高圧水銀ランプを点灯させた際に、内部空間Ｓの高い水銀蒸気圧が印加されることにより、封止部１２´にクラックが生じることになる。
【００１６】
加えて、電極芯棒２２´の基端部２２Ａ´の外径と外部リード５´の外径が異なる場合において、図８に示すような溝部４６´の幅および深さが均一とされた金属箔４´を用いて電極マウント組立体２０´を作製すると、以下のような問題が生じる。
【００１７】
外部リード５´の外径又は電極芯棒２２´の外径に対応するように溝部４６´の幅および深さを決める必要がある。しかし、通常は、外部リード５´が電極芯棒２２´よりも太いため、電極芯棒２２´の外径に応じて溝部４６´の幅および深さを設計した場合には、溝部４６´に外部リード５´を収容することができない。また、このように設計された溝部４６´に外部リード５´を無理やり収容しようとすれば、金属箔４´が損傷するおそれがある。
【００１８】
また、電極芯棒２２´よりも太い外部リード５´の外径に応じて溝部４６´の幅および深さを設計した場合には、電極芯棒２２´および外部リード５´ともに溝部４６´に収容して溝部４６に接合することができるが、電極マウント組立体２０´において、電極芯棒２２´の中心軸が外部リード５´の中心軸と一致せず、電極芯棒２２´が外部リード５´から偏芯することになる。
【００１９】
このような電極芯棒２２´が外部リード５´から偏芯した状態で金属箔４´に接合された電極マウント組立体２０´を石英ガラス管１０´内に挿入した場合、石英ガラス管１０´の内径は径の太い外部リード５´の外径に対応して設計されることから、図１０（ａ）に示すように、電極芯棒２２が石英ガラス管１０´の中心軸から偏芯した状態で配置されることになる。この状態でシュリンクシールを行うと、前述のとおり、金属箔４´の幅広部４２´が全長にわたって断面がΩ状に形成されていることから、曲げ強度が最弱となる小幅部４１´に対し、上記した電極芯棒２２´を石英ガラス管１０´の中心軸方向へ移動させようとする力が集中する。その結果、図１０（ｂ）に示すように、金属箔４´の小幅部４１´が大きく屈曲することとなり、金属箔４´の屈曲部とガラスの密着性が弱まり、点灯時における内部空間Ｓの高い水銀蒸気圧が印加されることにより、封止部１２´にクラックが生じることになるという不具合を生じる。
【特許文献１】特開平２−１４８５６１号
【特許文献２】特開平６−５２８３０号
【特許文献３】特許３５７０４１４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
以上のように、従来の超高圧水銀ランプにおいては、金属箔４´の小幅部４１´が屈曲することにより、超高圧水銀ランプの内部空間Ｓに近い小幅部４１´とその周囲の石英ガラスとの密着性が損なわれることが原因となって、封止部１２´にクラックが生じることが問題となっている。
そこで、本発明は、金属箔の小幅部が屈曲することを防止し、封止部を構成する石英ガラスにクラックが生じることを確実に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の課題を解決するため、本発明は、
内部に一対の電極が対向して配置された発光部と、発光部の両端に連続して電極の一部を封止する封止部と、封止部に埋設されるとともに、先端部が電極の基端部に接合された金属箔と、先端部が金属箔の基端部に接合されるとともに、基端部が封止部外方に突出する外部リードと、を備えた放電ランプにおいて、
前記金属箔は、全体が溝形状であり前記電極が接合される小幅部と、該小幅部に連続する幅広部とからなり、
当該幅広部は、小幅部の溝に連続して先端側溝部が形成された長手方向に延びる先端側Ω部と、前記外部リードに接合される基端側溝部が形成された長手方向に延びる基端側Ω部と、当該先端側Ω部と当該基端側Ω部との間に長手方向に延びる中間平坦部とを備える
ことを特徴とする。
【００２２】
さらに、
前記電極の外径と前記外部リードの外径が異なり、
前記先端側溝部および前記基端側溝部は、前記電極の基端部の外径および前記外部リードの外径に対応して、それぞれの幅および深さが形成されており、
前記電極の基端部および前記外部リードは、前記金属箔に接合された状態で各々の中心軸が一致している、ことを特徴とする。
【００２３】
さらに、前記外部リードの外径は、前記電極の基端部の外径よりも大きい
ことを特徴とする
【００２４】
さらに、
放電ランプ用の金属箔であって、
全体が溝形状である小幅部と、該小幅部に連続する幅広部とからなり、
当該幅広部は、小幅部の溝に連続して先端側溝部が形成された長手方向に延びる先端側Ω部と、基端側溝部が形成された長手方向に延びる基端側Ω部と、当該先端側Ω部と当該基端側Ω部との間に長手方向に延びる中間平坦部とを備える
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の放電ランプによれば、石英ガラス管の中心軸に対して電極が偏芯して配置されたとしても、小幅部において金属箔が屈曲することがなく、これにより、封止部の石英ガラスにクラックが生じることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の超高圧水銀ランプの概略構成を示す長手方向の断面図である。図１（ａ）は、超高圧水銀ランプ全体を示し、図１（ｂ）は、電極を拡大した図である。
図１（ａ）に示すように、超高圧水銀ランプ１は、内部空間Ｓを有する略球状の発光部１１と、発光部１１の両端に連続して長手方向に延びる円柱状の封止部１２とからなり、石英ガラス等の光透過性材料からなるバルブ１０を備えている。内部空間Ｓには、タングステンからなる一対の電極２，３が、各々の先端部が対向して配置されるとともに、発光物質としての水銀と、主としてハロゲンサイクルを行うための、例えば臭素等のハロゲンガスと、バッファガスとして、例えばアルゴンガスが封入されている。
【００２７】
水銀の封入量は、点灯時において内部空間Ｓの水銀蒸気圧が１５０気圧以上になるよう０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上とされているが、０．２ｍｇ／ｍｍ３以上とすることが高い水銀蒸気圧の超高圧水銀ランプを作製できることから特に好ましい。ハロゲンガスの封入量は、３．０×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３〜７．０×１０−３μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲とされている。バッファガスの封入量は、１０〜２０ｋＰａの範囲とされている。
【００２８】
封止部１２には、給電用のモリブデンからなる金属箔４が、シュリンクシールされることによって気密に埋設されている。金属箔４の先端側に電極芯棒２２，３２の基端部２２Ａ，３２Ａが接合されている。金属箔４の基端側に、給電用の外部リード５の先端部が接続され、外部リードの５の基端部が封止部１２外方に突出している。
【００２９】
このような超高圧水銀ランプは、一対の外部リード５に接続された不図示の交流点灯電源により電極２，３の間に給電される交流点灯方式に係るものである。交流点灯電源により電極２，３の間に高圧が印加され、電極２，３の間で絶縁破壊が生じ、発光部１１から３６０〜７８０ｎｍの可視光波長を含む光が放射される。
【００３０】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る金属箔を説明するための図である。図２（ａ）は、金属箔４を上方から見た拡大図を示し、図２（ｂ）は、金属箔４を中心軸を含む長手方向に切断した拡大断面図を示し、図２（ｃ）は、金属箔４を中心軸に直交する幅方向に切断した拡大断面図を示す。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、金属箔４は、先端側に全体が溝形状であり断面がＵ字状とされた小幅部４１が設けられるとともに、小幅部４１に連続して長手方向に延びる幅広部４２が設けられている。金属箔４は、小幅部４１、および幅広部４２の先端側に跨り基端側に向けて長手方向に延びる先端側溝部４６と、基端側に先端側に向けて長手方向に延びる基端側溝部４７とが形成されている。このような先端側溝部４６と基端側溝部４７は、概ね一直線上に位置するように、金型を使用したプレス加工により予め形成されている。
【００３２】
先端側溝部４６は、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、その深さが小幅部４１と同じとされ（Ａ−Ａ´断面図およびＢ−Ｂ´断面図を参照）、先端側Ω部４２Ａの底面となる先端側底面４６Ａが小幅部４１の底面に連続して設けられ、幅広部４２の基端側に向かうに従ってその深さが徐々に浅くなるよう（Ｃ−Ｃ´断面図およびＤ−Ｄ´断面図を参照）傾斜する先端側斜面４６Ｂが底面部４６Ａに連続して設けられ、中間平坦部４２Ｂとの境界部分で深さが零になる。
【００３３】
基端側溝部４７は、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、その深さが均一とされ（Ｈ−Ｈ´断面図を参照）、基端側Ω部４２Ｃの底面となる基端側底面４７Ａが幅広部４２の基端側に設けられ、幅広部４２の先端側に向かうに従ってその深さが徐々に浅くなるよう傾斜する基端側斜面４７Ｂが設けられ（Ｇ−Ｇ´断面図、Ｆ−Ｆ´断面図を参照）、中間平坦部４２Ｂとの境界部分で深さが零になる。
【００３４】
このような先端側溝部４６および基端側溝部４７が設けられることにより、幅広部４２は、断面がΩ状とされた先端側Ω部４２Ａが、小幅部４１に連続して設けられ、中間平坦部４２Ｂが、先端側Ω部４２Ａよりも幅広部４２の基端側に設けられ、断面がΩ状とされた基端側Ω部４２Ｃが、中間平坦部４２Ｂよりも幅広部４２の基端側に設けられ、すなわち、先端側Ω部４２Ａと基端側Ω部４２Ｃの間に、中間平坦部４２Ｂが介在する構成となる。
【００３５】
図３は、電極芯棒および外部リードが金属箔に接合された本発明に係る電極マウント組立体を示す正面図である。
【００３６】
断面がＵ字状とされた小幅部４１の一部が電極芯棒２２の基端部２２Ａに巻付けられることにより、電極２が金属箔４に接合され、基端側溝部４７の基端側底面４７Ａに外部リード５が例えば溶接によって接合され、電極マウント組立体２０が完成する。
第１の実施形態に係る電極マウント組立体２０は、外部リード５の外径と電極芯棒２２の基端部２２Ａの外径とが等しい。電極マウント組立体２０においては、電極芯棒２２の基端部２２Ａの中心軸が先端側Ω部４２Ａにおける平坦部４２０Ａと同一平面上に位置し、外部リード５の中心軸が基端側Ω部４２Ｃにおける平坦部４２０Ｃと同一平面上に位置している。これにより、電極芯棒２２の基端部２２Ａの中心軸と外部リード５の中心軸が一致している。
【００３７】
以上のような電極２、金属箔４、外部リード５の数値例を以下に列挙する。
【００３８】
電極芯棒２２は、中心軸と平行な長手方向の全長が４ｍｍ〜１０ｍｍの範囲、基端部２２Ａの外径が０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲である。
外部リード５は、中心軸と平行な長手方向の全長が３０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲、外径が０．５〜０．８ｍｍの範囲である。
【００３９】
金属箔４は、全長が１４ｍｍ〜２１ｍｍの範囲、厚みが０．０１５ｍｍ〜０．０２ｍｍの範囲である。小幅部４１は、中心軸と平行な長手方向の全長が３ｍｍ、中心軸と直交する幅方向の全長が０．３ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲である。電極の基端部２２Ａと金属箔４の小幅部４１との溶接長が１．３ｍｍ〜１．７ｍｍの範囲である。幅広部４２は、中心軸と平行な長手方向の全長が１１ｍｍ〜１８ｍｍの範囲、中心軸と直交する幅方向の全長が１．２ｍｍ〜１．８ｍｍの範囲となっている。
【００４０】
先端側溝部４６は、中心軸と平行な長手方向の全長が３ｍｍ〜６ｍｍの範囲であって、中心軸と直交する幅方向の全長が０．３ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲である。
先端側Ω部４２Ａの底面となる先端側底面４６Ａの中心軸と平行な長手方向の全長が１ｍｍ〜２ｍｍの範囲、先端側斜面４６Ｂの中心軸と平行な長手方向の全長が２ｍｍ〜４ｍｍの範囲である。
【００４１】
基端側溝部４７は、中心軸と平行な長手方向の全長が４ｍｍ〜６ｍｍの範囲であって、中心軸と直交する幅方向の全長が０．３ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲である。
基端側Ω部４２Ｃの底面となる基端側底面４７Ａの中心軸と平行な長手方向の全長が１．７ｍｍ〜２．３ｍｍの範囲、基端側斜面４７Ｂの中心軸と平行な長手方向の全長が２ｍｍ〜４ｍｍの範囲である。
外部リード５と基端側底面４７との溶接長は１．７ｍｍ〜２．３ｍｍの範囲である。
【００４２】
中間平坦部４２Ｂは、中心軸と平行な長手方向の全長が３ｍｍ〜６ｍｍの範囲である。
【００４３】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の超高圧水銀ランプに係る第２の実施形態を説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る金属箔を説明するための図である。図４（ａ）は、金属箔４を上方から見た拡大図を示し、図４（ｂ）は、金属箔４を中心軸を含む長手方向に切断した拡大断面図を示す。図５は、本発明の第２の実施形態に係る電極マウント組立体の正面である。図４、５において、図２、３と同一の符号を付した部分は同一の部分であるため説明は省略する。
【００４４】
図４に示す金属箔４は、基端側溝部４９の幅および深さが、先端側溝部４８の幅および深さよりも大きい。図４（ａ）に示すように、基端側溝部４９の幅Ｈ２の値が先端側溝部４８の幅Ｈ１の値よりも大きく、図４（ｂ）に示すように、基端側溝部４９の深さＤ２の値が先端側溝部４８の深さＤ１の値よりも大きい。図５に示すように、小幅部４１の一部が電極芯棒２２の基端部２２Ａに巻き付けられることにより、金属箔４に対して電極芯棒２２が接合され、基端側溝部４９に外部リード５を溶接することにより、金属箔４に対して外部リード５が接合され、電極マウント組立体２０が完成する。
【００４５】
本発明の第２の実施形態に係る超高圧水銀ランプにおいては、近年では小型化が強く要求される傾向にあることから電極の小型化が要求され、また、電極は封止部を構成するガラスに密着させる必要があり、ガラスに密着させる部分の電極径が太いと石英ガラスとの密着性が不十分なものとなることから、金属箔４に接続される電極芯棒２２の基端部２２Ａの外径が０．３〜０．５ｍｍと設計されている。
【００４６】
一方、外部リード５は、大気に晒される箇所であり、酸化しても折れないように十分な機械的強度を確保する必要があるため、外径が０．５ｍｍ〜０．８ｍｍとされ、電極芯棒２２の基端部２２Ａよりも径が太くなるよう設計されることが一般的である。
【００４７】
マウント組立体２０は、電極芯棒２２の中心軸を外部リード５の中心軸に一致させるため、次のように構成する。
小幅部４１および幅広部４２の先端側に跨って設けられる先端側溝部４８は、その深さが電極芯棒２２の基端部２２Ａの半径に一致しており、さらに、幅広部４２の基端側に設けられる基端側溝部４９は、その深さが外部リード５の半径に一致している。
図５に示す電極マウント組立体２０においては、電極芯棒２２の基端部２２Ａの中心軸が先端側Ω部４２Ａにおける平坦部４２０Ａと同一平面上に位置し、外部リード５の中心軸が基端側Ω部４２Ｃにおける平坦部４２０Ｃと同一平面上に位置している。
【００４８】
以下に、上記した超高圧水銀ランプが奏する作用効果について、図６、７を用いて説明する。
【００４９】
図６は、第１の実施形態、すなわち外部リード５の外径と電極芯棒２２の基端部２２Ａの外径とが等しい場合の作用効果を示す。図６（ａ）は封止前の状態を示し、図６（ｂ）は封止後の状態を示す。なお、図６ではマウントリボンを省略している。
【００５０】
前述したように、電極マウント組立体２０を石英ガラス管１０´内に挿入する際には、図６（ａ）に示すように、石英ガラス管１０´の中心軸に対し電極マウント組立体２０が傾斜して配置され、電極芯棒２２が石英ガラス管１０´の中心軸上から偏芯して配置されるおそれがある。
【００５１】
然るに、本発明の金属箔４を用いることにより、上記のように電極芯棒２２が石英ガラス管１０´の中心軸上から偏芯して配置された場合であっても、金属箔４において小幅部４１が屈曲することがない。この理由は以下のとおりである。
【００５２】
すなわち、本発明に係る金属箔４によれば、中間平坦部４２Ｂが設けられており、石英ガラスに近接する電極芯棒２２の表面２２Ｘに対し石英ガラス管１０´の中心軸方向への負荷が加わっても、この負荷が中間平坦部４２Ｂによって吸収されて中間平坦部４２Ｂが湾曲することにより、負荷が小幅部４１に集中することが抑制され、図６（ｂ）に示すように、金属箔４において小幅部４１が屈曲することが防止される。その結果、内部空間Ｓに近い小幅部４１と石英ガラスとの密着性が確保されることから、上記したように、点灯時に封止部１２にクラックが生じることが抑制される。
【００５３】
なお、中間平坦部４２Ｂは上記の負荷により湾曲することになるが、内部空間Ｓに近い小幅部４１において石英ガラスとの密着性が確保されていることから、点灯時における内部空間Ｓの高い水銀蒸気圧が印加されることはないため、中間平坦部４２Ｂの周囲の石英ガラスにクラックが生じるおそれはない。
【００５４】
それに対して、図８に示すように、幅広部４２´の全長にわたって断面がΩ状とされた従来の金属箔を用いた場合には、電極芯棒２２´に対し石英ガラス管１０´の中心軸方向への負荷が加わると、この負荷が吸収されることなく小幅部４１´に負荷が集中し小幅部４１´が屈曲することになる。これにより、内部空間Ｓの近傍である小幅部４１´とその周囲の石英ガラスとの密着性が損なわれ、点灯時に内部空間Ｓの高い水銀蒸気圧が印加されて封止部１２にクラックが生ずることは、図９を用いて前述したとおりである。
【００５５】
図７は、第２の実施形態、すなわち外部リード５の外径と電極芯棒２２の基端部２２Ａの外径とが異なる場合の作用効果を示す。図７（ａ）は封止前の状態を示し、図７（ｂ）は封止後の状態を示す。なお、マウントリボンについては省略している。
【００５６】
図７（ａ）に示すように、本発明に係る金属箔４を用いた電極マウント組立体２０は、外部リード５の中心軸が石英ガラス管１０´の中心軸に一致するよう、石英ガラス管１０´内に挿入される。上記のとおり、電極マウント組立体２０を組立てた段階において、電極２の基端部２２Ａの中心軸が外部リード５の中心軸と一致していることから、電極２の基端部２２Ａは、中心軸が石英ガラス管１０´の中心軸に一致して配置され、石英ガラス管１０´の中心軸上から偏芯して配置されることがない。
【００５７】
従って、上記した理由により、図７（ｂ）に示すように、金属箔４において小幅部４１が大きく屈曲することがない。その結果、内部空間Ｓ近傍の封止部１２において、石英ガラスと金属箔４の密着性が損なわれることがなく、点灯時にクラックを生ずるという不具合を抑制することができる。
【００５８】
また、外径が異なる電極芯棒２２と外部リード５とを用いて電極マウント組立体２０を作製する場合、電極マウント組立体２０が石英ガラス管１０´の中心軸に対して傾斜した状態で挿入され、電極芯棒２２が石英ガラス管１０´の中心軸から偏芯して配置される心配もあるが、勿論、この場合であっても、前述したように、シュリンクシールした際に電極芯棒２２を石英ガラス管１０´の中心軸方向へ移動させようとして電極芯棒２２に対して加わる負荷が、中間平坦部４２Ｂによって吸収されることから、金属箔４において小幅部４１が屈曲することがなく、封止部１２にクラックが生ずることがない。
【００５９】
本発明の超高圧水銀ランプによれば、上記した以外にも、以下のような作用効果を奏することができる。
【００６０】
断面がＵ字状に形成された小幅部４１が電極芯棒２２の基端部２２Ａに巻付けられているので、金属箔４と電極芯棒２２の基端部２２Ａとの間に隙間が生じることがない。従って、金属箔４と電極芯棒２２の基端部２２Ａとの間の隙間に点灯時における内部空間Ｓの高い水銀蒸気圧が印加されることに起因する封止部１２のクラックを確実に防止することができる。
また、金属箔４に小幅部４１および基端側Ω部４２Ｃが設けられていることから、金属箔４に対して、電極芯棒２２と外部リード５とを適切に位置決めすることができる。
【００６１】
金属箔４は、先端側溝部４６および基端側溝部４７が概ね一直線上に位置するように、例えば金型を使用したプレス加工によって形成されることにより、全体が溝形状であり断面がＵ字状の小幅部４１および基端側Ω部４２Ｃが予め形成されているので、小幅部４１および基端側Ω部４２Ｃに電極芯棒２２および外部リード５を接合して電極マウント２０を構成した際に、電極芯棒２２の基端部２２Ａの中心軸と外部リード５の中心軸とを一致させることができる。
【００６２】
先端側Ω部４２Ａは、電極芯棒２２の基端部２２Ａと接合されている訳ではないが、先端側Ω部４２Ａを設けることで金属箔４の機械的強度が強くなる、という利点がある。これにより、完全に平坦な金属箔に比べ金属箔４を運搬する際に折れ曲がる等の心配がなく、また、電極マウント組立体２０において金属箔４の形状を安定に保つことにより、石英ガラス管１０´へ電極マウント組立体２０を挿入し易くなる。
【００６３】
さらに、先端側溝部４６（４８）は、幅広部４２の基端側に向かうに従って徐々に深さが浅くなるよう先端側底面４６Ａ（４８Ａ）に連続して先端側斜面４６Ｂ（４８Ｂ）を設けてあるので、溝の深さが急激に変化せず、シュリンクシールする際に金属箔４に皺が発生するおそれが少なくなり、金属箔４とその周囲の石英ガラスの密着性を確保することができる。同様の理由から、基端側溝部４７（４９）に連続して、基端側斜面４７Ｂ（４９Ｂ）が設けられている。
【００６４】
なお、本発明によれば、先端側Ω部４２Ａの基端側に中間平坦部４２Ｂが連続すること、或いは基端側Ω部４２Ｃの先端側に中間平坦部４２Ｂが連続することを必ずしも排除しているわけではない。すなわち、本発明においては、先端側溝部４６（４８）に先端側斜面４６Ａ（４８Ａ）を設けること、或いは基端側溝部４７（４９）に基端側斜面４７Ａ（４９Ａ）を設けることが最良であることは上記したとおりであるが、これらを有しない形態であっても構わない。
【００６５】
なお、上記した実施形態によれば、交流点灯方式に係る超高圧水銀ランプについて説明しているが、本発明は、直流点灯方式の超高圧水銀ランプにも適用することができる。さらに、本発明は、上記した超高圧水銀ランプよりも水銀の封入量の少ない水銀ランプにも適用することができ、水銀以外を発光物質とするメタルハライドランプ等の他の放電ランプにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の超高圧水銀ランプの概略構成を示す長手方向の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る金属箔を説明するための図である。
【図３】電極芯棒および外部リードが金属箔に接合された、本発明の第１の実施形態に係る電極マウント組立体を示す正面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る金属箔を説明するための図である。
【図５】電極芯棒および外部リードが金属箔に接合された、本発明の第２の実施形態に係る電極マウント組立体を示す正面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る作用効果を説明するための概念図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る作用効果を説明するための概念図である。
【図８】従来の電極マウント組立体および金属箔を説明するための図である。
【図９】従来の超高圧水銀ランプにおいて生ずる問題を説明するための概念図である。
【図１０】従来の超高圧水銀ランプにおいて生ずる問題を説明するための概念図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 超高圧水銀ランプ
１０ バルブ
１０´ 石英ガラス管
１１ 発光部
１２ 封止部
２ 電極
２０ 電極マウント組立体
２２ 電極芯棒
２２Ａ 電極芯棒の基端部
３ 電極
３２ 電極芯棒
３２Ａ 電極芯棒の基端部
４ 金属箔
４１ 小幅部
４２ 幅広部
４２Ａ 先端側Ω部
４２０Ａ 先端側Ω部における平坦部
４２Ｂ 中間平坦部
４２Ｃ 基端側Ω部
４２０Ｃ 基端側Ω部
４６ 先端側溝部
４６Ａ 先端側底面
４６Ｂ 先端側斜面
４７ 基端側溝部
４７Ａ 基端側底面
４７Ｂ 基端側斜面
４８ 先端側溝部
４９ 基端側溝部
５ 外部リード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に一対の電極が対向して配置された発光部と、発光部の両端に連続して電極の一部を封止する封止部と、封止部に埋設されるとともに、先端部が電極の基端部に接合された金属箔と、先端部が金属箔の基端部に接合されるとともに、基端部が封止部外方に突出する外部リードと、を備えた放電ランプにおいて、
前記金属箔は、全体が溝形状であり前記電極が接合される小幅部と、該小幅部に連続する幅広部とからなり、
当該幅広部は、小幅部の溝に連続して先端側溝部が形成された長手方向に延びる先端側Ω部と、前記外部リードに接合される基端側溝部が形成された長手方向に延びる基端側Ω部と、当該先端側Ω部と当該基端側Ω部との間に長手方向に延びる中間平坦部とを備える
ことを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
前記電極の外径と前記外部リードの外径が異なり、
前記先端側溝部および前記基端側溝部は、前記電極の基端部の外径および前記外部リードの外径に対応して、それぞれの幅および深さが形成されており、
前記電極の基端部および前記外部リードは、前記金属箔に接合された状態で各々の中心軸が一致している
ことを特徴とする請求項２に記載の放電ランプ。
【請求項３】
前記外部リードの外径は、前記電極の基端部の外径よりも大きい
ことを特徴とする請求項２に記載の放電ランプ。
【請求項４】
放電ランプ用の金属箔であって、
全体が溝形状である小幅部と、該小幅部に連続する幅広部とからなり、
当該幅広部は、小幅部の溝に連続して先端側溝部が形成された長手方向に延びる先端側Ω部と、基端側溝部が形成された長手方向に延びる基端側Ω部と、当該先端側Ω部と当該基端側Ω部との間に長手方向に延びる中間平坦部とを備える
ことを特徴とする放電ランプ用の金属箔。
【請求項１】
内部に一対の電極が対向して配置された発光部と、発光部の両端に連続して電極の一部を封止する封止部と、封止部に埋設されるとともに、先端部が電極の基端部に接合された金属箔と、先端部が金属箔の基端部に接合されるとともに、基端部が封止部外方に突出する外部リードと、を備えた放電ランプにおいて、
前記金属箔は、全体が溝形状であり前記電極が接合される小幅部と、該小幅部に連続する幅広部とからなり、
当該幅広部は、小幅部の溝に連続して先端側溝部が形成された長手方向に延びる先端側Ω部と、前記外部リードに接合される基端側溝部が形成された長手方向に延びる基端側Ω部と、当該先端側Ω部と当該基端側Ω部との間に長手方向に延びる中間平坦部とを備える
ことを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
前記電極の外径と前記外部リードの外径が異なり、
前記先端側溝部および前記基端側溝部は、前記電極の基端部の外径および前記外部リードの外径に対応して、それぞれの幅および深さが形成されており、
前記電極の基端部および前記外部リードは、前記金属箔に接合された状態で各々の中心軸が一致している
ことを特徴とする請求項２に記載の放電ランプ。
【請求項３】
前記外部リードの外径は、前記電極の基端部の外径よりも大きい
ことを特徴とする請求項２に記載の放電ランプ。
【請求項４】
放電ランプ用の金属箔であって、
全体が溝形状である小幅部と、該小幅部に連続する幅広部とからなり、
当該幅広部は、小幅部の溝に連続して先端側溝部が形成された長手方向に延びる先端側Ω部と、基端側溝部が形成された長手方向に延びる基端側Ω部と、当該先端側Ω部と当該基端側Ω部との間に長手方向に延びる中間平坦部とを備える
ことを特徴とする放電ランプ用の金属箔。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−３２９０４４（Ｐ２００７−３２９０４４Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５９９３２（Ｐ２００６−１５９９３２）
【出願日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
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