高圧放電ランプ
【課題】電極軸および金属箔の溶接部近傍の封止部の耐圧性能を向上させた放電ランプを提供する。
【解決手段】放電空間３ａが形成された球体部３および球体部３に連続して形成された封止部５ａ、５ｂを有するガラスバルブ２と、球体部３内に封入されたハロゲン化物４と、封止部に配設された金属箔７、７と、一端が金属箔に溶接され、他端が放電空間に配設された電極８、８と、電極の放電空間側に巻装され、封止部に埋設された第１のコイルと、第１のコイルと金属箔７の間の電極８に巻装され、封止部に埋設された第２のコイルと、を具備し、本質的に水銀を含まない放電ランプ１において、第１のコイルのコイルピッチ間の封止部および電極ならびに第２のコイルのコイルピッチ間の封止部および電極は接触しており、第２のコイルは、このコイルピッチ間の封止部および電極の接触長が第１のコイルのコイルピッチ間の封止部および電極の接触長より長い。
【解決手段】放電空間３ａが形成された球体部３および球体部３に連続して形成された封止部５ａ、５ｂを有するガラスバルブ２と、球体部３内に封入されたハロゲン化物４と、封止部に配設された金属箔７、７と、一端が金属箔に溶接され、他端が放電空間に配設された電極８、８と、電極の放電空間側に巻装され、封止部に埋設された第１のコイルと、第１のコイルと金属箔７の間の電極８に巻装され、封止部に埋設された第２のコイルと、を具備し、本質的に水銀を含まない放電ランプ１において、第１のコイルのコイルピッチ間の封止部および電極ならびに第２のコイルのコイルピッチ間の封止部および電極は接触しており、第２のコイルは、このコイルピッチ間の封止部および電極の接触長が第１のコイルのコイルピッチ間の封止部および電極の接触長より長い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプに関し、特に水銀を含まない高圧放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の前照灯などの照明用、あるいは画像投影装置用の光源としてキセノンランプやメタルハライドランプのような高圧放電ランプが用いられている。この種の高圧放電ランプは、一般に動作電流が高いため、電極軸がジュール熱などの影響で高温となる。特に、放電ランプは点灯や消灯を繰り返すことによって、電極軸が膨張や収縮を繰り返すため、電極軸周辺の封止部ガラスにクラックやリークが発生し、結果不点灯が生じるという問題があった。
【０００３】
かかる問題を解決するために、電極軸と封止部ガラスとを物理的に離間することを目的として、電極軸にタングステンコイルを配設した放電ランプが特開２００１−７６６７６号公報（以下、特許文献１）に開示されている。
【０００４】
しかしこのような構造の放電ランプにおいては、コイルによって電極軸と封止部ガラスとの間に形成された隙間がモリブデン箔部に達し、このモリブデン箔と石英ガラスとの剥離を生じ、ここから放電空間内のメタルハライドや水銀が外部にリークするという問題点が生じた。かかる問題点に対して、従来また、タングステンコイルのモリブデン箔側のピッチを放電空間側のピッチに比較して伸張することにより、電極軸に石英ガラスを密着させるようにした放電ランプが特開平１０−２６９９４１号公報（以下、特許文献２）に開示されている。
【０００５】
ところで、近年の環境問題の点から、有害物質の水銀に対する規制は厳しくなり、水銀を含む放電ランプが継続して用いられることによる環境への問題が取りざたされている。そこで、本質的に水銀を含まないことで環境に配慮した放電ランプ、いわゆる水銀フリー放電ランプが注目されている。
【０００６】
しかしながら、水銀フリー放電ランプにおいては、同一電力の点灯条件で、水銀を封入した放電ランプと比較して動作電流がさらに高いため、電極軸がジュール熱などの影響で高温となる。特に、放電ランプは点灯や消灯を繰り返すことによって、電極軸が膨張や収縮を繰り返すため、電極軸周辺の封止部ガラスにクラックやリークが発生し、結果不点灯が生じるという問題があった。また、同一電力の点灯条件では、水銀を封入した放電ランプに比べて水銀フリー放電ランプは輝度が低いために、水銀を封入した放電ランプよりも高圧のガスを封入する必要がある。この結果、ランプを構成する石英ガラス管には高い耐圧性が要求される。かかるガラス管の耐圧性は、上述した電極軸周辺の封止部ガラスに生ずるクラックや空隙などは耐圧低下の原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−７６６７６号公報
【特許文献２】特開平１０−２６９９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献２に開示された放電ランプでは、放電空間側のコイルによって電極軸と封止部ガラスとの間に隙間が形成されているため、特に、放電媒体の封入圧力が水銀入りの放電ランプに比較してさらに高い水銀レス高圧放電ランプの場合には、石英ガラス管の耐圧性能が低下し、十分な輝度が獲られないばかりでなく、寿命も短くなるという問題点があることが判明した。
【０００９】
したがって、本発明は、電極および金属箔の溶接部近傍の封止部ガラスの耐圧性能を向上させた水銀レス高圧放電ランプを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る高圧放電ランプは、放電空間が形成された球体部および前記球体部に連続して形成された封止部を有するガラスバルブと、前記球体部内に封入されたハロゲン化物を含み実質的に水銀を含まない放電媒体と、前記封止部に配設された金属箔と、一端が前記金属箔に溶接され、他端が前記放電空間に配設された電極と、前記電極の前記放電空間側に巻装され、前記封止部に埋設された第１のコイルと、前記第１のコイルと前記金属箔の間の前記電極に巻装され、前記封止部に埋設された第２のコイルと、を具備し、前記第１のコイルのコイルピッチ間および前記第２のコイルのコイルピッチ間においては、前記封止部のガラスバルブおよび前記電極は互いに接触しており、前記第２のコイルにおける前記接触部分の長さは、前記第１のコイルにおける前記接触部分の長さより長いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電極軸および金属箔の溶接部近傍の封止部ガラスの耐圧性能を向上させた放電ランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す放電ランプの正面図。
【図２】図１の破線部の拡大図。
【図３】図２の一点鎖線Ｘ−Ｘ’の断面図。
【図４】図１のマウント６の製造方法説明図。図４（ａ）（ｂ）は第１のコイルおよび第２のコイル挿入工程、同図（ｃ）は金属箔溶接工程、同図（ｄ）は外部リード線溶接工程。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る静水圧試験の説明図。
【図６】図２の一点鎖線Ｙ−Ｙ’の断面図。
【図７】図１のＬ２／Ｌ１と耐圧性能の結果を示す図。
【図８】図１のＰＰ１と耐圧性能の結果を示す図。
【図９】図１のＰＰ２と耐圧性能の結果を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態を示す図。
【図１１】図１０の破線部の拡大図。
【図１２】図１０のマウント６の製造方法説明図。図１２（ａ）（ｂ）は第１のコイル挿入工程、同図（ｃ）は第２のコイル挿入工程、同図（ｄ）は金属箔溶接工程、同図（ｅ）は外部リード線溶接工程。
【図１３】図１０のＬ２／Ｌ１の比率と耐圧性能の結果を示す図。
【図１４】本発明の第３の実施の形態を示す図。
【図１５】本発明の他の実施の形態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図１ないし図９を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る放電ランプを示す正面図である。
【００１５】
放電ランプ１は、例えば石英ガラスのような透光性を有するガラスからなるガラスバルブ２を主要部として有する。このガラスバルブ２は、略中央に形成された球体部３および球体部３の両端に設けられた封止部５ａ、５ｂから構成される。
【００１６】
球体部３は、例えば略球状であり、球体部３内部には、放電空間３ａが形成されている。放電空間３ａは、例えば略楕円形状である。放電空間３ａには、例えば希ガスやハロゲン化物４が気密に封止される。
【００１７】
ハロゲン化物４は、主に発光に寄与する第１のハロゲン化物および主にランプ電圧に寄与する第２のハロゲン化物を有し、実質的に水銀を含まない。第１のハロゲン化物としては例えばジスプロシウムやネオジムのヨウ化物や臭化物であり、第２のハロゲン化物としては例えばヨウ化亜鉛やヨウ化マンガンである。
【００１８】
封止部５ａ、５ｂは、例えば略円筒形状で、放電空間３ａを気密に保つ。封止部５ａ、５ｂは、例えばガラスバルブ２の所望の部位を酸水素バーナーで加熱しながら減圧封止することにより得られる。
【００１９】
封止部５ａ内部には、マウント６が配設されている。マウント６は、ガラスバルブ２外部および放電空間３ａを電気的に接続する。マウント６の一端は放電空間３ａに配設され、他端はガラスバルブ２外に配設される。マウント６は、金属箔７、電極８、緩衝部９、外部リード線１０からなる。
【００２０】
金属箔７は、例えばモリブデンで構成される。
【００２１】
電極８は、一端が放電空間３ａに突出して配設され、他端が封止部５ａに配設される。また、電極８の放電空間３ａの他端側は、金属箔７と溶接される。電極８の放電空間３ａ側の一端は略円筒状で、その先端がテーパー形状である。一方、電極８の封止部５ａ側に配設された側は、放電空間３ａに配設された一端よりも直径が小さい略円筒状である。電極８は例えば電子放射性物質がドープされたタングステンで構成される。
【００２２】
緩衝部９は、電極８に巻装され、電極８と封止部５ａの接触面積を減らす。緩衝部９の一端は封止部５ａ内に配設され、他端は金属箔７の近傍に配置される。緩衝部９は、例えばタングステンから構成される。
【００２３】
外部リード線１０は、一端が金属箔７の電極８が溶接された側の他端側に溶接される。外部リード線１０は例えばモリブデンで構成される。
【００２４】
封止部５ｂの内部には、封止部５ａと同様にマウント６が配設されている。マウント６、６は、それぞれ所望の距離を有して対峙している。
【００２５】
なお、本発明において、「実質的に水銀を含まない」とは、水銀を全く含まないか、または従来の水銀放電ランプと比べてほとんど含まれてないに等しい程度の量、例えば放電空間３ａの容積１ｍｌあたり２ｍｇ、好ましくは１ｍｇ以下の水銀量が存在していても許容するものとする。
【００２６】
ここで、緩衝部９について、図２および図３を用いて更に詳しく説明する。図２は、図１の破線部の拡大図、図３は図２の一点鎖線Ｘ−Ｘ’の断面図である。
【００２７】
緩衝部９は、第１のコイル１１、第２のコイル１２からなる。
【００２８】
第２のコイル１２は、図２に示すように、第１のコイル１１端部の、金属箔７側に配設されている。また、第１のコイル１１のコイルピッチ間の封止部５ｂおよび電極８ならびに第２のコイル１２のコイルピッチ間の封止部５ｂおよび電極８は接触しており、第２のコイル１２のコイルピッチ間の封止部５ｂおよび電極８の接触長ＬＳ２が第１のコイルのコイルピッチ間の封止部５ｂおよび電極８の接触長ＬＳ１より長い。なおここでいう「コイルピッチ間の封止部５ｂおよび電極８の接触長」とは、図３のＬＳ１、ＬＳ２で示すように、コイルピッチ間、すなわち、コイルとコイルとで区分された区間内において、電極８および封止部５ｂが接触する長さのことをいう。また、「第１のコイル１１のコイルピッチ間の封止部５ｂおよび電極８の接触長」および「第２のコイル１２のコイルピッチ間の封止部５ｂおよび電極８の接触長」とは、具体的には巻装された第１のコイル１１および第２のコイル１２の略同ピッチに巻かれている部分のコイルピッチを指す。
【００２９】
第２のコイルのコイルピッチ間の電極および封止部の接触長ＬＳ２を、第１のコイルのコイルピッチ間の電極および封止部の接触長ＬＳ１よりも長くする具体的方法として、第１のコイル１１の線径および第２のコイル１２の線径を同一とし、第２のコイル１２のコイルピッチＰ２を第１のコイル１１のコイルピッチＰ１よりも大きくすればよい。換言すれば、第２のコイル１２の％ピッチＰＰ２を、第１のコイル１１の％ピッチＰＰ１よりも大きくすればよい。なおここでいう％ピッチとは、以下の式で表され、％ピッチが大きいほどコイルピッチが大きいことを示す。
【００３０】
％ピッチ［％］＝コイルピッチ［ｍｍ］÷コイル線径［ｍｍ］×１００［％］
第２のコイル１２のコイルピッチＰ２を第１のコイル１１のコイルピッチＰ１よりも大きくする具体例として、例えば第１のコイル１１の％ピッチＰＰ１を３３０％、第２のコイル１２の％ピッチＰＰ２を１５０％と設定すれば、第２のコイルの単位長さ当たりの電極および封止部の接触長ＬＳ２を、第１のコイル間における単位長さ当たりの電極および封止部の接触長ＬＳ１よりも長くすることができる。
【００３１】
ここで、マウント６の製造方法について、図４を用いて更に詳しく説明する。
【００３２】
第１のコイルおよび第２のコイル挿入工程は、図４（ａ）に示すように、電極８を用意し、図４（ｂ）に示すように所望のピッチで巻かれた第１のコイル１１および第２のコイル１２が所望の配設位置となるよう、電極８の放電空間３ａに配設される反対側から第１のコイル１１を電極８に挿入する。このとき、第１のコイル１１および第２のコイル１２が変形しないように挿入するのが望ましい。
【００３３】
金属箔溶接工程は、図４（ｃ）に示すように、電極８の放電空間３ａの他端側のおよび金属箔７を、例えばレーザー溶接で溶接する。このとき、第２のコイル１２は、金属箔７および電極８に溶接されないことが望ましい。第２のコイル１２が金属箔７および電極８に溶接されると、所望の位置に第２のコイル１２を配設することができなくなり、また、溶接によって第２のコイル１２が変形し、耐圧性能が低下するおそれがあるためである。
【００３４】
外部リード線溶接工程は、電極８が溶接された金属箔７および外部リード線９を例えばレーザー溶接で溶接する。これにより、図４（ｄ）に示すように、電極８に第１のコイル１１および第２のコイル１２が配設されたマウント６を得ることができる。
【００３５】
ここで、本発明を用いない放電ランプでの耐圧性能を確認するため、比較例として耐圧試験を行った。比較例の仕様を以下に示す。
【００３６】
（比較例）
ガラスバルブ２：石英ガラス製、球体部３の内容積＝３００ｍｍ３、最大内径＝７．０ｍ、最大外径＝１１．４ｍｍ、長手方向の球体長＝１１．８ｍｍ、
希ガス：キセノン、ガス圧＝１２ａｔｍ、
金属ハロゲン化物：亜鉛−スカンジウム−インジウムハロゲン化物、
水銀：０ｍｇ、
金属箔７：モリブデン製、厚み＝０．０２１ｍｍ、幅＝２．０ｍｍ、長さ＝１７ｍｍ、
電極８：タングステン製、電極８、７間距離＝２．８ｍｍ、放電空間３ａ側：直径１．８ｍｍ、封止部５ａ、４ｂ側：直径＝０．５ｍｍ、長さ４．０ｍｍ、
外部リード線１０：モリブデン製、
第１のコイル１１：線径Ｒ１＝０．０６０ｍｍ、長さＬ１＝４．０ｍｍ、％ピッチＰＰ１＝１５０％、コイルピッチＰ１＝０．０９ｍｍ。
【００３７】
上記比較例の耐圧性能を評価するために、静水圧試験を行った。なおここでいう静水圧試験とは、耐圧性能を評価する試験方法の一種である。
【００３８】
静水圧試験の試験方法を図５に示す。試験サンプルは、放電ランプ半製品１´である。放電ランプ半製品１´は、放電空間３ａおよびマウント６が封止された封止部５ｂおよびマウント６が封止されていない封止予定部５ａ´を有する。封止予定部５ａ´の一端には、加圧ポンプＰが接続されている。また、封止予定部５ａ´は治具Ｊ内部に配置される。治具Ｊは、試験中に放電ランプ半製品１´が動かないように固定するためのものである。なお、治具Ｊ内には、封止予定部５ａ´を拘束する拘束治具Ｒが配置され、拘束治具Ｒは治具Ｊ内に配置された後にふたＬによって拘束される。治具Ｊにより封止予定部５ａ´が固定された放電ランプ半製品１´は、例えば水を満たした水槽Ｗに漬け、加圧ポンプＰを作動させることにより、水中で加圧する。これにより、放電ランプ半製品１´が加圧の影響で爆発しても、破片が周囲に飛び散ることがないため、安全に評価することが可能である。この静水圧試験を実施して、クラックやリークが発生したときの圧力を耐圧性能とする。
【００３９】
上記試験方法にて耐圧性能を評価したところ、その値は１６．２ＭＰａであり、クラックリークが発生した原因は金属箔７が剥がれることによるものだった。この結果は、放電ランプを点灯させたときに封入したガス圧の１６ＭＰａ（１６０気圧）と同等であるため、上記比較例では放電ランプを点灯させたときに封止部からクラックやリークが発生する可能性がある。
【００４０】
封止部からクラックやリークが発生するメカニズムを、図２の放電ランプ１を一点鎖線Ｙ−Ｙ’に沿って切断した断面図である図６（ａ）を用いて説明すると、電極８に同一線径の第１のコイル１１のみを巻装すると、電極８と封止部５ｂとの接触長ＬＳ１を減らすことができるため、封止部５ｂは電極８の膨張や伸縮の影響が軽減されて、耐圧性能をある程度確保できる。ところが、第１のコイル１１を金属箔７の近傍まで巻装することで、封止部５ｂおよび金属箔７の溶接部近傍に位置する電極８近傍の密着性が低下してしまい、第１のコイル１１および封止部５ｂとの間に生じる隙間Ｓ１から剥離が進行して、金属箔７が封止部５ｂから剥離し、クラックやリークが発生するという新たな課題が生じる。
【００４１】
次に、以下仕様の実施例１にて静水圧試験を行った。
【００４２】
（実施例１）
上記比較例において、第１のコイルおよび第２のコイルの仕様を以下とした。
【００４３】
第１のコイル１１：線径Ｒ１＝０．０６０ｍｍ、長さＬ１＝２．９ｍｍ、％ピッチＰＰ１＝３３０％、
第２のコイル１２：線径Ｒ２＝０．０６０ｍｍ、長さＬ２＝１．１ｍｍ、％ピッチＰＰ２＝１５０％、Ｌ２／Ｌ１＝０．２８。
【００４４】
上記試験方法にて耐圧性能を評価したところ、実施例では耐圧性能が１８．０ＭＰａとなり、比較例よりも実施例の方が１．８ＭＰａ耐圧性能が向上した。なお、Ｒ１、Ｒ２を種々に変更して同様の評価を行ったが、同様の結果が得られた。
【００４５】
また、上記実施例１でＬ２／Ｌ１を変えて静水圧試験を行った。その結果を図７に示す。図７から明らかであるとおり、０．０７≦Ｌ２／Ｌ１≦０．３８であれば比較例と同等以上の耐圧性能を有することが判明した。
【００４６】
また、Ｌ２／Ｌ１を０．２８（Ｌ２＝１．１ｍｍ）から変えずにＰＰ１を変化させて静水圧試験を行った。その結果を図８に示す。図８から明らかであるとおり、２００％≦ＰＰ１≦３５０％であれば、比較例と耐圧性能が同等以上であることが判明した。
【００４７】
また、Ｌ２／Ｌ１を０．２８（Ｌ２＝１．１ｍｍ）、ＰＰ１を１５０％に固定したとき、ＰＰ２を変化させて静水圧試験を行った。その結果を図９に示す。図９から明らかであるとおり、１００％≦ＰＰ２≦２５０％であれば、比較例と耐圧性能が同等以上であることが判明した。
【００４８】
この試験結果から、次のようなことが言える。第１に、第１のコイル１１に加えて、第１のコイル１１よりもコイルピッチの大きい第２のコイル１２を、金属箔７と第１のコイル１１の間に設けることで、耐圧性能が向上するということである。図６（ｂ）に示すように、金属箔７近傍に設けられた第２のコイル１２のコイルピッチを、第１のコイル１１のコイルピッチよりも大きくすることで、第２のコイル１２のコイル間の電極８と封止部５ｂとの接触長ＬＳ２を、比較例の接触長ＬＳ１よりも長くすることができる。このため、第２のコイル１２および封止部５ｂの間に隙間Ｓ２が生じても、封止部５ｂと金属箔７近傍の電極８の密着性が高いため、金属箔７が封止部５ｂから剥離する現象を軽減することができ、結果金属箔７近傍の封止部５ｂからのクラックやリークの発生を抑えることができる。
【００４９】
第２に、第１のコイル１１の長さをＬ１、第２のコイル１２の長さをＬ２としたとき、０．０７≦Ｌ２／Ｌ１≦０．３８を満たすことにより、耐圧性能が向上することである。これは、Ｌ２／Ｌ１＞０．３８であれば封止部５ｂおよび金属箔７近傍の電極８との密着性が向上するものの、電極８の軸部分からクラックリークが発生する、軸リークという新たな問題が生じてしまい、結果耐圧性能が落ちる。一方、Ｌ２／Ｌ１＜０．０７であれば、上記のとおり、封止部５ｂおよび金属箔７近傍の電極８の密着性が低下するため、金属箔７が封止部５ｂから剥離してしまうためにクラックやリークが発生する。したがって、０．０７≦Ｌ２／Ｌ１≦０．３８とすれば、クラックやリークの発生を抑えることができる。ただし、Ｌ２／Ｌ１＜０．２０となると、第１のコイル１１および第２のコイル１２がマウント６製造工程で変形しやすいため、好適には０．２０≦Ｌ２／Ｌ１≦０．３８であることが望ましい。換言すれば、Ｌ１の長さが約１ｍｍであれば、より耐圧性能の高い放電ランプを得ることができる。
【００５０】
第３に、Ｌ２／Ｌ１を０．２８（Ｌ２＝１．１ｍｍ）から変えずに、２００％≦ＰＰ１≦３５０％を満たすことにより、上記第２の理由と同様に、耐圧性能が向上する。ただし、ＰＰ１＜２００％となると、第１のコイル１１がコイルピッチ間で振動して形状が変化する恐れがあるため、好適には２２０％≦ＰＰ１≦３５０％であることが望ましい。
【００５１】
第４に、Ｌ２／Ｌ１を０．２８（Ｌ２＝１．１ｍｍ）、ＰＰ１を１５０％から変えずに、１００％≦ＰＰ２≦２５０％を満たすことにより、上記第３の理由と同様に、耐圧性能が向上する。ただし、好適には１２５％≦ＰＰ２≦２５０％であることが望ましい。
【００５２】
したがって、上記構成によれば、電極および金属箔の溶接部近傍の封止部の耐圧性能を向上させた放電ランプを提供することが可能である。
【００５３】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を図１０ないし図１３を参照して説明する。この第２の実施の形態の放電ランプは、第１の実施の形態の放電ランプにおいて、第１のコイル１１および第２のコイル１２のみが異なり、他は同一であるため、同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５４】
本実施の形態において、第２のコイルのコイルピッチ間の電極および封止部の接触長ＬＳ２を、第１のコイルのコイルピッチ間の電極および封止部の接触長ＬＳ１よりも長くする具体的方法として、第２のコイル１２を、第１のコイル１１よりも線径が小さくなるように設定し、かつ、第１のコイル１１のコイルピッチおよび第２のコイル１２のコイルピッチを同等とする。なおここでいう「同等」とは、第１のコイル１１のコイルピッチおよび第２のコイル１２のコイルピッチが同じ長さであるだけでなく、例えば第１のコイル１１のコイルピッチおよび第２のコイル１２のコイルピッチの公差が±０．０２５ｍｍ以内であることが許容される。例えば第１のコイル１１の線径Ｒ１を０．０６ｍｍ、第２のコイル１２の線径Ｒ２を０．０４ｍｍ、コイルピッチＰ１を０．０９ｍｍと設定すれば、第２のコイル１２の単位長さ当たりの電極および封止部の接触長ＬＳ２を、第１のコイル１１間における単位長さ当たりの電極および封止部の接触長ＬＳ１よりも長くすることができる。
【００５５】
ここで、マウント６の製造方法について、図１２を用いて更に詳しく説明する。
【００５６】
第１のコイル挿入工程は、図１２（ａ）に示すように、電極８を用意し、図１２（ｂ）に示すように所望のピッチで巻かれた第１のコイル１１が所望の配設位置となるよう、電極８の放電空間３ａに配設される反対側から第１のコイル１１を電極８に挿入する。このとき、第１のコイル１１が変形しないように挿入するのが望ましい。
【００５７】
第２のコイル挿入工程は、図１２（ｃ）に示すように第１のコイル１１が挿入された電極８の、第１のコイル１１が挿入されたときと同様に第２のコイル１２を電極８に挿入する。このとき、第１のコイル１１、第２のコイル１２が変形しないように挿入するのが望ましい。また、第１のコイル１１、第２のコイル１２は、例えば抵抗溶接で溶接してもよい。
【００５８】
金属箔溶接工程は、図１２（ｄ）に示すように、電極８の放電空間３ａの他端側のおよび金属箔７を、例えばレーザー溶接で溶接する。このとき、第２のコイル１２は、金属箔７および電極８に溶接されないことが望ましい。第２のコイル１２が金属箔７および電極８に溶接されると、所望の位置に第２のコイル１２を配設することができなくなり、また、溶接によって第２のコイル１２が変形し、耐圧性能が低下するおそれがあるためである。
【００５９】
外部リード線溶接工程は、電極８が溶接された金属箔７および外部リード線１０を例えばレーザー溶接で溶接する。これにより、図１２（ｅ）に示すように、電極８に第１のコイル１１および第２のコイル１２が配設されたマウント６を得ることができる。
【００６０】
次に、以下仕様の実施例２にて静水圧試験を行った。
【００６１】
（実施例２）
上記比較例において、第１のコイルおよび第２のコイルの仕様を以下とした。
【００６２】
第１のコイル１１：線径Ｒ１＝０．０６０ｍｍ、長さＬ１＝３．０ｍｍ、％ピッチ＝１５０％、コイルピッチＰ１＝０．０９ｍｍ、
第２のコイル１２：線径Ｒ２＝０．０４０ｍｍ、長さＬ２＝１．０ｍｍ、コイルピッチＰ２＝０．０９ｍｍ、Ｌ２／Ｌ１＝０．２５。
【００６３】
上記試験方法にて耐圧性能を評価したところ、実施例では耐圧性能が２０．４ＭＰａとなり、比較例よりも実施例の方が４．２ＭＰａ耐圧性能が向上した。なお、Ｒ１、Ｒ２を種々に変更（ただし、Ｒ１＞Ｒ２）して同様の評価を行ったが、同様の結果が得られた。
【００６４】
また、Ｌ２／Ｌ１を変えて静水圧試験を行った。その結果を図１３に示す。図１３から明らかであるとおり、０．０９≦Ｌ２／Ｌ１≦０．４５の範囲にあれば、比較例よりも耐圧性能が向上することが判明した。
【００６５】
この試験結果から、次のようなことが言える。第１に、第１のコイル１１に加えて、第１のコイル１１の線径Ｒ１よりも小さい第２のコイル１２を、金属箔７と第１のコイル１１の間に設けることで、耐圧性能が向上するということである。図６（ｃ）に示すように、金属箔７近傍に設けられた第２のコイル１２の線径Ｒ２を、第１のコイル１１の線径Ｒ１よりも小さくすることで、第２のコイル１２の体積が小さくなり、第１の実施の形態と同様に、第２のコイル１２のコイル間の電極８と封止部５ｂとの接触長ＬＳ２を、比較例の接触長ＬＳ１よりも長くすることができる。このため、第２のコイル１２および封止部５ｂの間に隙間Ｓ２が生じても、封止部５ｂと金属箔７近傍の電極８の密着性が高いため、金属箔７が封止部５ｂから剥離する現象を軽減することができ、結果金属箔７近傍の封止部５ｂからのクラックやリークの発生を抑えることができる。
【００６６】
第２に、第１のコイル１１の長さをＬ１、第２のコイル１２の長さをＬ２としたとき、０．０９≦Ｌ２／Ｌ１≦０．４５を満たすことにより、耐圧性能が向上することである。これは、Ｌ２／Ｌ１＞０．４５であれば封止部５ｂおよび金属箔７近傍の電極８との密着性が向上するものの、電極８の軸部分からクラックリークが発生する、軸リークという新たな問題が生じてしまい、結果耐圧性能が落ちる。一方、Ｌ２／Ｌ１＜０．０９であれば、上記のとおり、封止部５ｂおよび金属箔７近傍の電極８の密着性が低下するため、金属箔７が封止部５ｂから剥離してしまうためにクラックやリークが発生する。したがって、０．０９≦Ｌ２／Ｌ１≦０．４５とすれば、クラックやリークの発生を抑えることができる。ただし、Ｌ２／Ｌ１＜０．３１となると、第１のコイル１１および第２のコイル１２がマウント６製造工程で変形しやすいため、好適には０．３１≦Ｌ２／Ｌ１≦０．４５であることが望ましい。換言すれば、Ｌ１の長さが約１ｍｍであれば、より耐圧性能の高い放電ランプを得ることができる。
【００６７】
以上のことから、第２のコイル１２の線径Ｒ２を、第１のコイル１１の線径Ｒ１よりも小さくすることにより、金属箔７および電極８の溶接部近傍の封止部の耐圧性能を向上させた放電ランプを提供することができる。また、第１のコイル１１の長さをＬ１、第２のコイル１２の長さをＬ２としたとき、０．０９≦Ｌ２／Ｌ１≦０．４５、好適には０．３１≦Ｌ２／Ｌ１≦０．４５を満たせば第１の実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００６８】
（第３の実施の形態）
図１４は、本発明の第３の実施の形態を示す図である。この第２の実施の形態の放電ランプは、第１の実施の形態の放電ランプにおいて、第１のコイル１１および第２のコイル１２のみが異なり、他は同一であるため、同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６９】
第１のコイル１１および第２のコイル１２は、例えば、図１４に示すように、線径Ｒ１の直棒を線径Ｒ２に圧縮し、巻装されることで一体形成されてもよい。図１４に示す第１のコイル１１および第２のコイル１２を用いて第１の実施の形態と同様の静水圧試験を行った結果、０．０９≦Ｌ２／Ｌ１≦０．４５を満たせば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００７０】
なお、本発明は上記構成に限定されるものではなく、例えば以下の通りにしてもよい。
【００７１】
放電空間３ａの形状は限定されない。例えば略円筒形状や非対称形状など、どのような形状であってもよい。
【００７２】
また、封止部５ａ、５ｂの形状は限定されない。例えば、圧潰封止で形成された略直方体であってもよい。
【００７３】
また、金属箔７の形状は限定されない。例えば長方形から角を落とした略小判形状であってもよい。
【００７４】
また、電極８の形状は限定されない。例えば電極８は全体が円筒状であってもよい。
【００７５】
また、電極８の材料は限定されない。例えば電極８の放電空間３ａ側の先端にのみ電子放射性物質が含浸されたタングステンであってもよい。
【００７６】
また、第１のコイル１１、第２のコイル１２の材料は限定されない。例えば電子放射性物質を含むドープタングステンでもよい。
【００７７】
また、マウント６の製造方法は限定されない。例えば、電極８を切削加工して第１のコイル１１および第２のコイル１２を形成してもよい。
【００７８】
また、図１５に示すように、第１のコイル１１と第２のコイル１２は、一端が線径Ｒ１、他端が線径Ｒ２のテーパー形状で巻装されることで一体形成されてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１ 放電ランプ
２ ガラスバルブ
３ 球体部
３ａ 放電空間
４ ハロゲン化物
５ａ、５ｂ 封止部
６ マウント
７ 金属箔
８ 電極
９ 緩衝部
１０ 外部リード線
１１ 第１のコイル
１２ 第２のコイル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプに関し、特に水銀を含まない高圧放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の前照灯などの照明用、あるいは画像投影装置用の光源としてキセノンランプやメタルハライドランプのような高圧放電ランプが用いられている。この種の高圧放電ランプは、一般に動作電流が高いため、電極軸がジュール熱などの影響で高温となる。特に、放電ランプは点灯や消灯を繰り返すことによって、電極軸が膨張や収縮を繰り返すため、電極軸周辺の封止部ガラスにクラックやリークが発生し、結果不点灯が生じるという問題があった。
【０００３】
かかる問題を解決するために、電極軸と封止部ガラスとを物理的に離間することを目的として、電極軸にタングステンコイルを配設した放電ランプが特開２００１−７６６７６号公報（以下、特許文献１）に開示されている。
【０００４】
しかしこのような構造の放電ランプにおいては、コイルによって電極軸と封止部ガラスとの間に形成された隙間がモリブデン箔部に達し、このモリブデン箔と石英ガラスとの剥離を生じ、ここから放電空間内のメタルハライドや水銀が外部にリークするという問題点が生じた。かかる問題点に対して、従来また、タングステンコイルのモリブデン箔側のピッチを放電空間側のピッチに比較して伸張することにより、電極軸に石英ガラスを密着させるようにした放電ランプが特開平１０−２６９９４１号公報（以下、特許文献２）に開示されている。
【０００５】
ところで、近年の環境問題の点から、有害物質の水銀に対する規制は厳しくなり、水銀を含む放電ランプが継続して用いられることによる環境への問題が取りざたされている。そこで、本質的に水銀を含まないことで環境に配慮した放電ランプ、いわゆる水銀フリー放電ランプが注目されている。
【０００６】
しかしながら、水銀フリー放電ランプにおいては、同一電力の点灯条件で、水銀を封入した放電ランプと比較して動作電流がさらに高いため、電極軸がジュール熱などの影響で高温となる。特に、放電ランプは点灯や消灯を繰り返すことによって、電極軸が膨張や収縮を繰り返すため、電極軸周辺の封止部ガラスにクラックやリークが発生し、結果不点灯が生じるという問題があった。また、同一電力の点灯条件では、水銀を封入した放電ランプに比べて水銀フリー放電ランプは輝度が低いために、水銀を封入した放電ランプよりも高圧のガスを封入する必要がある。この結果、ランプを構成する石英ガラス管には高い耐圧性が要求される。かかるガラス管の耐圧性は、上述した電極軸周辺の封止部ガラスに生ずるクラックや空隙などは耐圧低下の原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−７６６７６号公報
【特許文献２】特開平１０−２６９９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献２に開示された放電ランプでは、放電空間側のコイルによって電極軸と封止部ガラスとの間に隙間が形成されているため、特に、放電媒体の封入圧力が水銀入りの放電ランプに比較してさらに高い水銀レス高圧放電ランプの場合には、石英ガラス管の耐圧性能が低下し、十分な輝度が獲られないばかりでなく、寿命も短くなるという問題点があることが判明した。
【０００９】
したがって、本発明は、電極および金属箔の溶接部近傍の封止部ガラスの耐圧性能を向上させた水銀レス高圧放電ランプを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る高圧放電ランプは、放電空間が形成された球体部および前記球体部に連続して形成された封止部を有するガラスバルブと、前記球体部内に封入されたハロゲン化物を含み実質的に水銀を含まない放電媒体と、前記封止部に配設された金属箔と、一端が前記金属箔に溶接され、他端が前記放電空間に配設された電極と、前記電極の前記放電空間側に巻装され、前記封止部に埋設された第１のコイルと、前記第１のコイルと前記金属箔の間の前記電極に巻装され、前記封止部に埋設された第２のコイルと、を具備し、前記第１のコイルのコイルピッチ間および前記第２のコイルのコイルピッチ間においては、前記封止部のガラスバルブおよび前記電極は互いに接触しており、前記第２のコイルにおける前記接触部分の長さは、前記第１のコイルにおける前記接触部分の長さより長いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電極軸および金属箔の溶接部近傍の封止部ガラスの耐圧性能を向上させた放電ランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す放電ランプの正面図。
【図２】図１の破線部の拡大図。
【図３】図２の一点鎖線Ｘ−Ｘ’の断面図。
【図４】図１のマウント６の製造方法説明図。図４（ａ）（ｂ）は第１のコイルおよび第２のコイル挿入工程、同図（ｃ）は金属箔溶接工程、同図（ｄ）は外部リード線溶接工程。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る静水圧試験の説明図。
【図６】図２の一点鎖線Ｙ−Ｙ’の断面図。
【図７】図１のＬ２／Ｌ１と耐圧性能の結果を示す図。
【図８】図１のＰＰ１と耐圧性能の結果を示す図。
【図９】図１のＰＰ２と耐圧性能の結果を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態を示す図。
【図１１】図１０の破線部の拡大図。
【図１２】図１０のマウント６の製造方法説明図。図１２（ａ）（ｂ）は第１のコイル挿入工程、同図（ｃ）は第２のコイル挿入工程、同図（ｄ）は金属箔溶接工程、同図（ｅ）は外部リード線溶接工程。
【図１３】図１０のＬ２／Ｌ１の比率と耐圧性能の結果を示す図。
【図１４】本発明の第３の実施の形態を示す図。
【図１５】本発明の他の実施の形態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図１ないし図９を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る放電ランプを示す正面図である。
【００１５】
放電ランプ１は、例えば石英ガラスのような透光性を有するガラスからなるガラスバルブ２を主要部として有する。このガラスバルブ２は、略中央に形成された球体部３および球体部３の両端に設けられた封止部５ａ、５ｂから構成される。
【００１６】
球体部３は、例えば略球状であり、球体部３内部には、放電空間３ａが形成されている。放電空間３ａは、例えば略楕円形状である。放電空間３ａには、例えば希ガスやハロゲン化物４が気密に封止される。
【００１７】
ハロゲン化物４は、主に発光に寄与する第１のハロゲン化物および主にランプ電圧に寄与する第２のハロゲン化物を有し、実質的に水銀を含まない。第１のハロゲン化物としては例えばジスプロシウムやネオジムのヨウ化物や臭化物であり、第２のハロゲン化物としては例えばヨウ化亜鉛やヨウ化マンガンである。
【００１８】
封止部５ａ、５ｂは、例えば略円筒形状で、放電空間３ａを気密に保つ。封止部５ａ、５ｂは、例えばガラスバルブ２の所望の部位を酸水素バーナーで加熱しながら減圧封止することにより得られる。
【００１９】
封止部５ａ内部には、マウント６が配設されている。マウント６は、ガラスバルブ２外部および放電空間３ａを電気的に接続する。マウント６の一端は放電空間３ａに配設され、他端はガラスバルブ２外に配設される。マウント６は、金属箔７、電極８、緩衝部９、外部リード線１０からなる。
【００２０】
金属箔７は、例えばモリブデンで構成される。
【００２１】
電極８は、一端が放電空間３ａに突出して配設され、他端が封止部５ａに配設される。また、電極８の放電空間３ａの他端側は、金属箔７と溶接される。電極８の放電空間３ａ側の一端は略円筒状で、その先端がテーパー形状である。一方、電極８の封止部５ａ側に配設された側は、放電空間３ａに配設された一端よりも直径が小さい略円筒状である。電極８は例えば電子放射性物質がドープされたタングステンで構成される。
【００２２】
緩衝部９は、電極８に巻装され、電極８と封止部５ａの接触面積を減らす。緩衝部９の一端は封止部５ａ内に配設され、他端は金属箔７の近傍に配置される。緩衝部９は、例えばタングステンから構成される。
【００２３】
外部リード線１０は、一端が金属箔７の電極８が溶接された側の他端側に溶接される。外部リード線１０は例えばモリブデンで構成される。
【００２４】
封止部５ｂの内部には、封止部５ａと同様にマウント６が配設されている。マウント６、６は、それぞれ所望の距離を有して対峙している。
【００２５】
なお、本発明において、「実質的に水銀を含まない」とは、水銀を全く含まないか、または従来の水銀放電ランプと比べてほとんど含まれてないに等しい程度の量、例えば放電空間３ａの容積１ｍｌあたり２ｍｇ、好ましくは１ｍｇ以下の水銀量が存在していても許容するものとする。
【００２６】
ここで、緩衝部９について、図２および図３を用いて更に詳しく説明する。図２は、図１の破線部の拡大図、図３は図２の一点鎖線Ｘ−Ｘ’の断面図である。
【００２７】
緩衝部９は、第１のコイル１１、第２のコイル１２からなる。
【００２８】
第２のコイル１２は、図２に示すように、第１のコイル１１端部の、金属箔７側に配設されている。また、第１のコイル１１のコイルピッチ間の封止部５ｂおよび電極８ならびに第２のコイル１２のコイルピッチ間の封止部５ｂおよび電極８は接触しており、第２のコイル１２のコイルピッチ間の封止部５ｂおよび電極８の接触長ＬＳ２が第１のコイルのコイルピッチ間の封止部５ｂおよび電極８の接触長ＬＳ１より長い。なおここでいう「コイルピッチ間の封止部５ｂおよび電極８の接触長」とは、図３のＬＳ１、ＬＳ２で示すように、コイルピッチ間、すなわち、コイルとコイルとで区分された区間内において、電極８および封止部５ｂが接触する長さのことをいう。また、「第１のコイル１１のコイルピッチ間の封止部５ｂおよび電極８の接触長」および「第２のコイル１２のコイルピッチ間の封止部５ｂおよび電極８の接触長」とは、具体的には巻装された第１のコイル１１および第２のコイル１２の略同ピッチに巻かれている部分のコイルピッチを指す。
【００２９】
第２のコイルのコイルピッチ間の電極および封止部の接触長ＬＳ２を、第１のコイルのコイルピッチ間の電極および封止部の接触長ＬＳ１よりも長くする具体的方法として、第１のコイル１１の線径および第２のコイル１２の線径を同一とし、第２のコイル１２のコイルピッチＰ２を第１のコイル１１のコイルピッチＰ１よりも大きくすればよい。換言すれば、第２のコイル１２の％ピッチＰＰ２を、第１のコイル１１の％ピッチＰＰ１よりも大きくすればよい。なおここでいう％ピッチとは、以下の式で表され、％ピッチが大きいほどコイルピッチが大きいことを示す。
【００３０】
％ピッチ［％］＝コイルピッチ［ｍｍ］÷コイル線径［ｍｍ］×１００［％］
第２のコイル１２のコイルピッチＰ２を第１のコイル１１のコイルピッチＰ１よりも大きくする具体例として、例えば第１のコイル１１の％ピッチＰＰ１を３３０％、第２のコイル１２の％ピッチＰＰ２を１５０％と設定すれば、第２のコイルの単位長さ当たりの電極および封止部の接触長ＬＳ２を、第１のコイル間における単位長さ当たりの電極および封止部の接触長ＬＳ１よりも長くすることができる。
【００３１】
ここで、マウント６の製造方法について、図４を用いて更に詳しく説明する。
【００３２】
第１のコイルおよび第２のコイル挿入工程は、図４（ａ）に示すように、電極８を用意し、図４（ｂ）に示すように所望のピッチで巻かれた第１のコイル１１および第２のコイル１２が所望の配設位置となるよう、電極８の放電空間３ａに配設される反対側から第１のコイル１１を電極８に挿入する。このとき、第１のコイル１１および第２のコイル１２が変形しないように挿入するのが望ましい。
【００３３】
金属箔溶接工程は、図４（ｃ）に示すように、電極８の放電空間３ａの他端側のおよび金属箔７を、例えばレーザー溶接で溶接する。このとき、第２のコイル１２は、金属箔７および電極８に溶接されないことが望ましい。第２のコイル１２が金属箔７および電極８に溶接されると、所望の位置に第２のコイル１２を配設することができなくなり、また、溶接によって第２のコイル１２が変形し、耐圧性能が低下するおそれがあるためである。
【００３４】
外部リード線溶接工程は、電極８が溶接された金属箔７および外部リード線９を例えばレーザー溶接で溶接する。これにより、図４（ｄ）に示すように、電極８に第１のコイル１１および第２のコイル１２が配設されたマウント６を得ることができる。
【００３５】
ここで、本発明を用いない放電ランプでの耐圧性能を確認するため、比較例として耐圧試験を行った。比較例の仕様を以下に示す。
【００３６】
（比較例）
ガラスバルブ２：石英ガラス製、球体部３の内容積＝３００ｍｍ３、最大内径＝７．０ｍ、最大外径＝１１．４ｍｍ、長手方向の球体長＝１１．８ｍｍ、
希ガス：キセノン、ガス圧＝１２ａｔｍ、
金属ハロゲン化物：亜鉛−スカンジウム−インジウムハロゲン化物、
水銀：０ｍｇ、
金属箔７：モリブデン製、厚み＝０．０２１ｍｍ、幅＝２．０ｍｍ、長さ＝１７ｍｍ、
電極８：タングステン製、電極８、７間距離＝２．８ｍｍ、放電空間３ａ側：直径１．８ｍｍ、封止部５ａ、４ｂ側：直径＝０．５ｍｍ、長さ４．０ｍｍ、
外部リード線１０：モリブデン製、
第１のコイル１１：線径Ｒ１＝０．０６０ｍｍ、長さＬ１＝４．０ｍｍ、％ピッチＰＰ１＝１５０％、コイルピッチＰ１＝０．０９ｍｍ。
【００３７】
上記比較例の耐圧性能を評価するために、静水圧試験を行った。なおここでいう静水圧試験とは、耐圧性能を評価する試験方法の一種である。
【００３８】
静水圧試験の試験方法を図５に示す。試験サンプルは、放電ランプ半製品１´である。放電ランプ半製品１´は、放電空間３ａおよびマウント６が封止された封止部５ｂおよびマウント６が封止されていない封止予定部５ａ´を有する。封止予定部５ａ´の一端には、加圧ポンプＰが接続されている。また、封止予定部５ａ´は治具Ｊ内部に配置される。治具Ｊは、試験中に放電ランプ半製品１´が動かないように固定するためのものである。なお、治具Ｊ内には、封止予定部５ａ´を拘束する拘束治具Ｒが配置され、拘束治具Ｒは治具Ｊ内に配置された後にふたＬによって拘束される。治具Ｊにより封止予定部５ａ´が固定された放電ランプ半製品１´は、例えば水を満たした水槽Ｗに漬け、加圧ポンプＰを作動させることにより、水中で加圧する。これにより、放電ランプ半製品１´が加圧の影響で爆発しても、破片が周囲に飛び散ることがないため、安全に評価することが可能である。この静水圧試験を実施して、クラックやリークが発生したときの圧力を耐圧性能とする。
【００３９】
上記試験方法にて耐圧性能を評価したところ、その値は１６．２ＭＰａであり、クラックリークが発生した原因は金属箔７が剥がれることによるものだった。この結果は、放電ランプを点灯させたときに封入したガス圧の１６ＭＰａ（１６０気圧）と同等であるため、上記比較例では放電ランプを点灯させたときに封止部からクラックやリークが発生する可能性がある。
【００４０】
封止部からクラックやリークが発生するメカニズムを、図２の放電ランプ１を一点鎖線Ｙ−Ｙ’に沿って切断した断面図である図６（ａ）を用いて説明すると、電極８に同一線径の第１のコイル１１のみを巻装すると、電極８と封止部５ｂとの接触長ＬＳ１を減らすことができるため、封止部５ｂは電極８の膨張や伸縮の影響が軽減されて、耐圧性能をある程度確保できる。ところが、第１のコイル１１を金属箔７の近傍まで巻装することで、封止部５ｂおよび金属箔７の溶接部近傍に位置する電極８近傍の密着性が低下してしまい、第１のコイル１１および封止部５ｂとの間に生じる隙間Ｓ１から剥離が進行して、金属箔７が封止部５ｂから剥離し、クラックやリークが発生するという新たな課題が生じる。
【００４１】
次に、以下仕様の実施例１にて静水圧試験を行った。
【００４２】
（実施例１）
上記比較例において、第１のコイルおよび第２のコイルの仕様を以下とした。
【００４３】
第１のコイル１１：線径Ｒ１＝０．０６０ｍｍ、長さＬ１＝２．９ｍｍ、％ピッチＰＰ１＝３３０％、
第２のコイル１２：線径Ｒ２＝０．０６０ｍｍ、長さＬ２＝１．１ｍｍ、％ピッチＰＰ２＝１５０％、Ｌ２／Ｌ１＝０．２８。
【００４４】
上記試験方法にて耐圧性能を評価したところ、実施例では耐圧性能が１８．０ＭＰａとなり、比較例よりも実施例の方が１．８ＭＰａ耐圧性能が向上した。なお、Ｒ１、Ｒ２を種々に変更して同様の評価を行ったが、同様の結果が得られた。
【００４５】
また、上記実施例１でＬ２／Ｌ１を変えて静水圧試験を行った。その結果を図７に示す。図７から明らかであるとおり、０．０７≦Ｌ２／Ｌ１≦０．３８であれば比較例と同等以上の耐圧性能を有することが判明した。
【００４６】
また、Ｌ２／Ｌ１を０．２８（Ｌ２＝１．１ｍｍ）から変えずにＰＰ１を変化させて静水圧試験を行った。その結果を図８に示す。図８から明らかであるとおり、２００％≦ＰＰ１≦３５０％であれば、比較例と耐圧性能が同等以上であることが判明した。
【００４７】
また、Ｌ２／Ｌ１を０．２８（Ｌ２＝１．１ｍｍ）、ＰＰ１を１５０％に固定したとき、ＰＰ２を変化させて静水圧試験を行った。その結果を図９に示す。図９から明らかであるとおり、１００％≦ＰＰ２≦２５０％であれば、比較例と耐圧性能が同等以上であることが判明した。
【００４８】
この試験結果から、次のようなことが言える。第１に、第１のコイル１１に加えて、第１のコイル１１よりもコイルピッチの大きい第２のコイル１２を、金属箔７と第１のコイル１１の間に設けることで、耐圧性能が向上するということである。図６（ｂ）に示すように、金属箔７近傍に設けられた第２のコイル１２のコイルピッチを、第１のコイル１１のコイルピッチよりも大きくすることで、第２のコイル１２のコイル間の電極８と封止部５ｂとの接触長ＬＳ２を、比較例の接触長ＬＳ１よりも長くすることができる。このため、第２のコイル１２および封止部５ｂの間に隙間Ｓ２が生じても、封止部５ｂと金属箔７近傍の電極８の密着性が高いため、金属箔７が封止部５ｂから剥離する現象を軽減することができ、結果金属箔７近傍の封止部５ｂからのクラックやリークの発生を抑えることができる。
【００４９】
第２に、第１のコイル１１の長さをＬ１、第２のコイル１２の長さをＬ２としたとき、０．０７≦Ｌ２／Ｌ１≦０．３８を満たすことにより、耐圧性能が向上することである。これは、Ｌ２／Ｌ１＞０．３８であれば封止部５ｂおよび金属箔７近傍の電極８との密着性が向上するものの、電極８の軸部分からクラックリークが発生する、軸リークという新たな問題が生じてしまい、結果耐圧性能が落ちる。一方、Ｌ２／Ｌ１＜０．０７であれば、上記のとおり、封止部５ｂおよび金属箔７近傍の電極８の密着性が低下するため、金属箔７が封止部５ｂから剥離してしまうためにクラックやリークが発生する。したがって、０．０７≦Ｌ２／Ｌ１≦０．３８とすれば、クラックやリークの発生を抑えることができる。ただし、Ｌ２／Ｌ１＜０．２０となると、第１のコイル１１および第２のコイル１２がマウント６製造工程で変形しやすいため、好適には０．２０≦Ｌ２／Ｌ１≦０．３８であることが望ましい。換言すれば、Ｌ１の長さが約１ｍｍであれば、より耐圧性能の高い放電ランプを得ることができる。
【００５０】
第３に、Ｌ２／Ｌ１を０．２８（Ｌ２＝１．１ｍｍ）から変えずに、２００％≦ＰＰ１≦３５０％を満たすことにより、上記第２の理由と同様に、耐圧性能が向上する。ただし、ＰＰ１＜２００％となると、第１のコイル１１がコイルピッチ間で振動して形状が変化する恐れがあるため、好適には２２０％≦ＰＰ１≦３５０％であることが望ましい。
【００５１】
第４に、Ｌ２／Ｌ１を０．２８（Ｌ２＝１．１ｍｍ）、ＰＰ１を１５０％から変えずに、１００％≦ＰＰ２≦２５０％を満たすことにより、上記第３の理由と同様に、耐圧性能が向上する。ただし、好適には１２５％≦ＰＰ２≦２５０％であることが望ましい。
【００５２】
したがって、上記構成によれば、電極および金属箔の溶接部近傍の封止部の耐圧性能を向上させた放電ランプを提供することが可能である。
【００５３】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を図１０ないし図１３を参照して説明する。この第２の実施の形態の放電ランプは、第１の実施の形態の放電ランプにおいて、第１のコイル１１および第２のコイル１２のみが異なり、他は同一であるため、同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５４】
本実施の形態において、第２のコイルのコイルピッチ間の電極および封止部の接触長ＬＳ２を、第１のコイルのコイルピッチ間の電極および封止部の接触長ＬＳ１よりも長くする具体的方法として、第２のコイル１２を、第１のコイル１１よりも線径が小さくなるように設定し、かつ、第１のコイル１１のコイルピッチおよび第２のコイル１２のコイルピッチを同等とする。なおここでいう「同等」とは、第１のコイル１１のコイルピッチおよび第２のコイル１２のコイルピッチが同じ長さであるだけでなく、例えば第１のコイル１１のコイルピッチおよび第２のコイル１２のコイルピッチの公差が±０．０２５ｍｍ以内であることが許容される。例えば第１のコイル１１の線径Ｒ１を０．０６ｍｍ、第２のコイル１２の線径Ｒ２を０．０４ｍｍ、コイルピッチＰ１を０．０９ｍｍと設定すれば、第２のコイル１２の単位長さ当たりの電極および封止部の接触長ＬＳ２を、第１のコイル１１間における単位長さ当たりの電極および封止部の接触長ＬＳ１よりも長くすることができる。
【００５５】
ここで、マウント６の製造方法について、図１２を用いて更に詳しく説明する。
【００５６】
第１のコイル挿入工程は、図１２（ａ）に示すように、電極８を用意し、図１２（ｂ）に示すように所望のピッチで巻かれた第１のコイル１１が所望の配設位置となるよう、電極８の放電空間３ａに配設される反対側から第１のコイル１１を電極８に挿入する。このとき、第１のコイル１１が変形しないように挿入するのが望ましい。
【００５７】
第２のコイル挿入工程は、図１２（ｃ）に示すように第１のコイル１１が挿入された電極８の、第１のコイル１１が挿入されたときと同様に第２のコイル１２を電極８に挿入する。このとき、第１のコイル１１、第２のコイル１２が変形しないように挿入するのが望ましい。また、第１のコイル１１、第２のコイル１２は、例えば抵抗溶接で溶接してもよい。
【００５８】
金属箔溶接工程は、図１２（ｄ）に示すように、電極８の放電空間３ａの他端側のおよび金属箔７を、例えばレーザー溶接で溶接する。このとき、第２のコイル１２は、金属箔７および電極８に溶接されないことが望ましい。第２のコイル１２が金属箔７および電極８に溶接されると、所望の位置に第２のコイル１２を配設することができなくなり、また、溶接によって第２のコイル１２が変形し、耐圧性能が低下するおそれがあるためである。
【００５９】
外部リード線溶接工程は、電極８が溶接された金属箔７および外部リード線１０を例えばレーザー溶接で溶接する。これにより、図１２（ｅ）に示すように、電極８に第１のコイル１１および第２のコイル１２が配設されたマウント６を得ることができる。
【００６０】
次に、以下仕様の実施例２にて静水圧試験を行った。
【００６１】
（実施例２）
上記比較例において、第１のコイルおよび第２のコイルの仕様を以下とした。
【００６２】
第１のコイル１１：線径Ｒ１＝０．０６０ｍｍ、長さＬ１＝３．０ｍｍ、％ピッチ＝１５０％、コイルピッチＰ１＝０．０９ｍｍ、
第２のコイル１２：線径Ｒ２＝０．０４０ｍｍ、長さＬ２＝１．０ｍｍ、コイルピッチＰ２＝０．０９ｍｍ、Ｌ２／Ｌ１＝０．２５。
【００６３】
上記試験方法にて耐圧性能を評価したところ、実施例では耐圧性能が２０．４ＭＰａとなり、比較例よりも実施例の方が４．２ＭＰａ耐圧性能が向上した。なお、Ｒ１、Ｒ２を種々に変更（ただし、Ｒ１＞Ｒ２）して同様の評価を行ったが、同様の結果が得られた。
【００６４】
また、Ｌ２／Ｌ１を変えて静水圧試験を行った。その結果を図１３に示す。図１３から明らかであるとおり、０．０９≦Ｌ２／Ｌ１≦０．４５の範囲にあれば、比較例よりも耐圧性能が向上することが判明した。
【００６５】
この試験結果から、次のようなことが言える。第１に、第１のコイル１１に加えて、第１のコイル１１の線径Ｒ１よりも小さい第２のコイル１２を、金属箔７と第１のコイル１１の間に設けることで、耐圧性能が向上するということである。図６（ｃ）に示すように、金属箔７近傍に設けられた第２のコイル１２の線径Ｒ２を、第１のコイル１１の線径Ｒ１よりも小さくすることで、第２のコイル１２の体積が小さくなり、第１の実施の形態と同様に、第２のコイル１２のコイル間の電極８と封止部５ｂとの接触長ＬＳ２を、比較例の接触長ＬＳ１よりも長くすることができる。このため、第２のコイル１２および封止部５ｂの間に隙間Ｓ２が生じても、封止部５ｂと金属箔７近傍の電極８の密着性が高いため、金属箔７が封止部５ｂから剥離する現象を軽減することができ、結果金属箔７近傍の封止部５ｂからのクラックやリークの発生を抑えることができる。
【００６６】
第２に、第１のコイル１１の長さをＬ１、第２のコイル１２の長さをＬ２としたとき、０．０９≦Ｌ２／Ｌ１≦０．４５を満たすことにより、耐圧性能が向上することである。これは、Ｌ２／Ｌ１＞０．４５であれば封止部５ｂおよび金属箔７近傍の電極８との密着性が向上するものの、電極８の軸部分からクラックリークが発生する、軸リークという新たな問題が生じてしまい、結果耐圧性能が落ちる。一方、Ｌ２／Ｌ１＜０．０９であれば、上記のとおり、封止部５ｂおよび金属箔７近傍の電極８の密着性が低下するため、金属箔７が封止部５ｂから剥離してしまうためにクラックやリークが発生する。したがって、０．０９≦Ｌ２／Ｌ１≦０．４５とすれば、クラックやリークの発生を抑えることができる。ただし、Ｌ２／Ｌ１＜０．３１となると、第１のコイル１１および第２のコイル１２がマウント６製造工程で変形しやすいため、好適には０．３１≦Ｌ２／Ｌ１≦０．４５であることが望ましい。換言すれば、Ｌ１の長さが約１ｍｍであれば、より耐圧性能の高い放電ランプを得ることができる。
【００６７】
以上のことから、第２のコイル１２の線径Ｒ２を、第１のコイル１１の線径Ｒ１よりも小さくすることにより、金属箔７および電極８の溶接部近傍の封止部の耐圧性能を向上させた放電ランプを提供することができる。また、第１のコイル１１の長さをＬ１、第２のコイル１２の長さをＬ２としたとき、０．０９≦Ｌ２／Ｌ１≦０．４５、好適には０．３１≦Ｌ２／Ｌ１≦０．４５を満たせば第１の実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００６８】
（第３の実施の形態）
図１４は、本発明の第３の実施の形態を示す図である。この第２の実施の形態の放電ランプは、第１の実施の形態の放電ランプにおいて、第１のコイル１１および第２のコイル１２のみが異なり、他は同一であるため、同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６９】
第１のコイル１１および第２のコイル１２は、例えば、図１４に示すように、線径Ｒ１の直棒を線径Ｒ２に圧縮し、巻装されることで一体形成されてもよい。図１４に示す第１のコイル１１および第２のコイル１２を用いて第１の実施の形態と同様の静水圧試験を行った結果、０．０９≦Ｌ２／Ｌ１≦０．４５を満たせば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００７０】
なお、本発明は上記構成に限定されるものではなく、例えば以下の通りにしてもよい。
【００７１】
放電空間３ａの形状は限定されない。例えば略円筒形状や非対称形状など、どのような形状であってもよい。
【００７２】
また、封止部５ａ、５ｂの形状は限定されない。例えば、圧潰封止で形成された略直方体であってもよい。
【００７３】
また、金属箔７の形状は限定されない。例えば長方形から角を落とした略小判形状であってもよい。
【００７４】
また、電極８の形状は限定されない。例えば電極８は全体が円筒状であってもよい。
【００７５】
また、電極８の材料は限定されない。例えば電極８の放電空間３ａ側の先端にのみ電子放射性物質が含浸されたタングステンであってもよい。
【００７６】
また、第１のコイル１１、第２のコイル１２の材料は限定されない。例えば電子放射性物質を含むドープタングステンでもよい。
【００７７】
また、マウント６の製造方法は限定されない。例えば、電極８を切削加工して第１のコイル１１および第２のコイル１２を形成してもよい。
【００７８】
また、図１５に示すように、第１のコイル１１と第２のコイル１２は、一端が線径Ｒ１、他端が線径Ｒ２のテーパー形状で巻装されることで一体形成されてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１ 放電ランプ
２ ガラスバルブ
３ 球体部
３ａ 放電空間
４ ハロゲン化物
５ａ、５ｂ 封止部
６ マウント
７ 金属箔
８ 電極
９ 緩衝部
１０ 外部リード線
１１ 第１のコイル
１２ 第２のコイル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電空間が形成された球体部および前記球体部に連続して形成された封止部を有するガラスバルブと、前記球体部内に封入されたハロゲン化物を含み実質的に水銀を含まない放電媒体と、前記封止部に配設された金属箔と、一端が前記金属箔に溶接され、他端が前記放電空間に配設された電極と、前記電極の前記放電空間側に巻装され、前記封止部に埋設された第１のコイルと、前記第１のコイルと前記金属箔の間の前記電極に巻装され、前記封止部に埋設された第２のコイルと、を具備し、前記第１のコイルのコイルピッチ間および前記第２のコイルのコイルピッチ間においては、前記封止部のガラスバルブおよび前記電極は互いに接触しており、前記第２のコイルにおける前記接触部分の長さは、前記第１のコイルにおける前記接触部分の長さより長いことを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
前記第１のコイルの線径および前記第２のコイルの線径は同一であり、前記第１のコイルのコイルピッチＰ１は前記第２のコイルのコイルピッチＰ２よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項３】
前記第１のコイルの長さをＬ１、前記第２のコイルの長さをＬ２としたとき、０．０７≦Ｌ２／Ｌ１≦０．３８を満たしていることを特徴とする請求項２記載の高圧放電ランプ。
【請求項４】
前記第１のコイルの％ピッチをＰＰ１、前記第２のコイルの％ピッチをＰＰ２とすると、２００％≦ＰＰ１≦３５０％、１００％≦ＰＰ２≦２５０％であることを特徴とする請求項２または３記載の高圧放電ランプ。
【請求項５】
前記第２のコイルは前記第１のコイルよりも線径が小さく、前記第１のコイルピッチおよび前記第２のコイルピッチが同等であることを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項６】
前記第１のコイルの長さをＬ１、前記第２のコイルの長さをＬ２としたとき、０．０９≦Ｌ２／Ｌ１≦０．４５を満たしていることを特徴とする請求項４記載の高圧放電ランプ。
【請求項７】
前記ハロゲン化物は、主に発光に寄与する第１のハロゲン化物および主にランプ電圧に寄与する第２のハロゲン化物を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の高圧放電ランプ。
【請求項１】
放電空間が形成された球体部および前記球体部に連続して形成された封止部を有するガラスバルブと、前記球体部内に封入されたハロゲン化物を含み実質的に水銀を含まない放電媒体と、前記封止部に配設された金属箔と、一端が前記金属箔に溶接され、他端が前記放電空間に配設された電極と、前記電極の前記放電空間側に巻装され、前記封止部に埋設された第１のコイルと、前記第１のコイルと前記金属箔の間の前記電極に巻装され、前記封止部に埋設された第２のコイルと、を具備し、前記第１のコイルのコイルピッチ間および前記第２のコイルのコイルピッチ間においては、前記封止部のガラスバルブおよび前記電極は互いに接触しており、前記第２のコイルにおける前記接触部分の長さは、前記第１のコイルにおける前記接触部分の長さより長いことを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
前記第１のコイルの線径および前記第２のコイルの線径は同一であり、前記第１のコイルのコイルピッチＰ１は前記第２のコイルのコイルピッチＰ２よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項３】
前記第１のコイルの長さをＬ１、前記第２のコイルの長さをＬ２としたとき、０．０７≦Ｌ２／Ｌ１≦０．３８を満たしていることを特徴とする請求項２記載の高圧放電ランプ。
【請求項４】
前記第１のコイルの％ピッチをＰＰ１、前記第２のコイルの％ピッチをＰＰ２とすると、２００％≦ＰＰ１≦３５０％、１００％≦ＰＰ２≦２５０％であることを特徴とする請求項２または３記載の高圧放電ランプ。
【請求項５】
前記第２のコイルは前記第１のコイルよりも線径が小さく、前記第１のコイルピッチおよび前記第２のコイルピッチが同等であることを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項６】
前記第１のコイルの長さをＬ１、前記第２のコイルの長さをＬ２としたとき、０．０９≦Ｌ２／Ｌ１≦０．４５を満たしていることを特徴とする請求項４記載の高圧放電ランプ。
【請求項７】
前記ハロゲン化物は、主に発光に寄与する第１のハロゲン化物および主にランプ電圧に寄与する第２のハロゲン化物を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の高圧放電ランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−７１０８８（Ｐ２０１１−７１０８８Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９９９５（Ｐ２０１０−２９９９５）
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【出願人】（０００１１１６７２）ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Ｆターム（参考）】
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