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技術 放電灯、放電灯ユニット、及びその製造方法

出願人 岩崎電気株式会社
発明者 古俣亘央二鈴木祐哉
出願日 2010年5月25日 (9年9ヶ月経過) 出願番号 2010-118899
公開日 2011年12月8日 (8年3ヶ月経過) 公開番号 2011-249055
状態 未査定
技術分野 電子管、放電灯のうつわ、導入線等の製造 放電灯用うつわ・被膜
主要キーワード 凹面内 封止能力 使用上限温度 密着部分 超高圧放電灯 放電灯ユニット 金属箔側 酸化表面
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2011年12月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

放電灯において、外部リード温度上昇に起因する封止部のクラックを防止する構成を提供する。

解決手段

放電灯の製造方法において、(A)電極、電極に接続された金属箔及び金属箔に接続された外部リードからなる電極構造体を作製する工程、及び(B)電極を発光部に配置して外部リードの所定部分を発光管封止部で封止する工程を備え、工程(A)が、工程(B)の前に、外部リードの少なくとも所定部分に対応する部分の表面を酸化させる工程を含む。

概要

背景

図4に一般的な放電灯4の構成を示す。放電灯4は発光管20及び一対の電極構造体40からなる。発光管20は発光部21及び封止部22からなり、電極構造体40は電極41、電極41に接続された金属箔42、及び金属箔42に接続された外部リード43からなる。発光管20は石英ガラスからなり、電極41はタングステン、金属箔42及び外部リード43はモリブデンからなる。

放電灯の製造において、まず一対の電極構造体40が作製される。そして、電極41の先端部が発光部21に配置された状態で、電極41の金属箔側部分、金属箔42、及び外部リード43の金属箔側部分が封止部22で封止される。この封止によって発光部21のガス及び発光物質の気密が形成される。

ここで、外部リード43の金属箔42との接合部の使用温度は350℃程度が上限とされている。この温度を超えると、(金属箔42よりも熱容量の小さい)外部リード43と封止部先端部22aとの密着部分で外部リード43が酸化し、表面に形成される酸化層から封止部先端部22aにかかる応力によって封止部先端部22aにクラックが生じ、それによって封止部22が破損してしまうことがある。このため、上記使用上限温度は350℃程度とされている。

上記の封止部先端部のクラックを防止するために種々の対策が開示されている。特許文献1〜6は外部リードの酸化防止を目的としている。
特許文献1は、外部リード上に2層の保護膜を形成して酸化を防止する構成を開示している。
特許文献2は、金属箔及び外部リード表面に2層の保護膜を形成して酸化を防止する構成を開示している。
特許文献3は、金属箔全面に被覆膜を形成して封止部への応力の影響を軽減する構成を開示している。
特許文献4は、封止部表面に凹凸を形成し、かつ、封止部先端部にヒートシンクを設け、外部リードの温度上昇(即ち、酸化)を抑制する構成を開示している。
特許文献5は、封止部先端部に、封止部長手方向垂直方向に延在するスリットを設けて外部リード付近の温度上昇(即ち、酸化)を抑制する構成を開示している。
特許文献6は、外部リード周辺充填剤充填して酸化を防止する構成を開示している。

また、特許文献7及び8は、外部リードが酸化することを前提としたクラック防止策を開示している。
特許文献7は、封止部において外部リード及び金属箔周辺に予めクラックを形成し、封止部における応力を軽減する構成を開示している。
特許文献8は、封止部の外部リード及び金属箔周辺を非封着部として、外部リードと封止部とが干渉しないようにする構成を開示している。

概要

放電灯において、外部リードの温度上昇に起因する封止部のクラックを防止する構成を提供する。放電灯の製造方法において、(A)電極、電極に接続された金属箔及び金属箔に接続された外部リードからなる電極構造体を作製する工程、及び(B)電極を発光部に配置して外部リードの所定部分を発光管封止部で封止する工程を備え、工程(A)が、工程(B)の前に、外部リードの少なくとも所定部分に対応する部分の表面を酸化させる工程を含む。

目的

本発明はクラック防止対策を確実かつ簡易な構成及び態様で提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

放電灯の製造方法であって、(A)電極、該電極に接続された金属箔及び該金属箔に接続された外部リードからなる電極構造体を作製する工程、及び(B)前記電極を発光管発光部に配置して前記外部リードの所定部分を該発光管の封止部で封止する工程を備え、前記工程(A)が、前記工程(B)の前に、前記外部リードの少なくとも前記所定部分に対応する部分の表面を酸化させる工程を含む製造方法。

請求項2

請求項1の製造方法において、前記酸化させる工程がレーザー照射によって行なわれることを特徴とする製造方法。

請求項3

放電灯であって、電極、該電極に接続された金属箔及び該金属箔に接続された外部リードからなる電極構造体、及び前記電極を発光部に配置して前記外部リードの所定部分を封止部で封止する発光管を備え、前記外部リードが、前記所定部分に対応する部分に、表面が予め酸化された酸化表面部を有する放電灯。

請求項4

請求項3の放電灯において、前記酸化表面部がレーザー照射によって酸化されたものであることを特徴とする放電灯。

請求項5

請求項3記載の放電灯、及び該放電灯を凹面部に取り付けた反射鏡を備えた放電灯ユニット

技術分野

0001

本発明は概略として放電灯放電灯ユニット及びその製造方法に関し、より詳細には放電灯の発光管封止部のクラックを防止する構成に関する。

背景技術

0002

図4に一般的な放電灯4の構成を示す。放電灯4は発光管20及び一対の電極構造体40からなる。発光管20は発光部21及び封止部22からなり、電極構造体40は電極41、電極41に接続された金属箔42、及び金属箔42に接続された外部リード43からなる。発光管20は石英ガラスからなり、電極41はタングステン、金属箔42及び外部リード43はモリブデンからなる。

0003

放電灯の製造において、まず一対の電極構造体40が作製される。そして、電極41の先端部が発光部21に配置された状態で、電極41の金属箔側部分、金属箔42、及び外部リード43の金属箔側部分が封止部22で封止される。この封止によって発光部21のガス及び発光物質の気密が形成される。

0004

ここで、外部リード43の金属箔42との接合部の使用温度は350℃程度が上限とされている。この温度を超えると、(金属箔42よりも熱容量の小さい)外部リード43と封止部先端部22aとの密着部分で外部リード43が酸化し、表面に形成される酸化層から封止部先端部22aにかかる応力によって封止部先端部22aにクラックが生じ、それによって封止部22が破損してしまうことがある。このため、上記使用上限温度は350℃程度とされている。

0005

上記の封止部先端部のクラックを防止するために種々の対策が開示されている。特許文献1〜6は外部リードの酸化防止を目的としている。
特許文献1は、外部リード上に2層の保護膜を形成して酸化を防止する構成を開示している。
特許文献2は、金属箔及び外部リード表面に2層の保護膜を形成して酸化を防止する構成を開示している。
特許文献3は、金属箔全面に被覆膜を形成して封止部への応力の影響を軽減する構成を開示している。
特許文献4は、封止部表面に凹凸を形成し、かつ、封止部先端部にヒートシンクを設け、外部リードの温度上昇(即ち、酸化)を抑制する構成を開示している。
特許文献5は、封止部先端部に、封止部長手方向垂直方向に延在するスリットを設けて外部リード付近の温度上昇(即ち、酸化)を抑制する構成を開示している。
特許文献6は、外部リード周辺充填剤充填して酸化を防止する構成を開示している。

0006

また、特許文献7及び8は、外部リードが酸化することを前提としたクラック防止策を開示している。
特許文献7は、封止部において外部リード及び金属箔周辺に予めクラックを形成し、封止部における応力を軽減する構成を開示している。
特許文献8は、封止部の外部リード及び金属箔周辺を非封着部として、外部リードと封止部とが干渉しないようにする構成を開示している。

先行技術

0007

特開2005−228665号公報
特開2006−501618号公報
特許第3687582号
特開2004−227984号公報
特開2007−200560号公報
特開2008−66308号公報
特開2006−216311号公報
特開2006−294269号公報

発明が解決しようとする課題

0008

しかし、上記特許文献1−3のように、外部リード等に被覆を設ける構成は電極構造体作製の作業工程が増すために生産性が悪いという問題がある。また、特許文献4についても、発光管作製の作業工程が増すために生産性が悪くなるとともに、発光部の温度も下がってしまうという問題がある。
特許文献5のように、封止部にスリットを形成すると機械的強度が低下する問題がある。
特許文献6のように、充填剤を注入する構成は、注入、乾燥等の工程を要し、生産性が悪いという問題がある。
また、特許文献7及び8のように、封止部に予めクラックや空間等を設ける構成は、封止部の封止能力を確保するための構成が複雑となり、生産性が悪くなるという問題がある。

0009

そこで、本発明はクラック防止対策を確実かつ簡易な構成及び態様で提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

本発明の第1の側面は、放電灯の製造方法であって、(A)電極、電極に接続された金属箔及び金属箔に接続された外部リードからなる電極構造体を作製する工程、及び(B)電極を発光部に配置して外部リードの所定部分を発光管封止部で封止する工程を備え、工程(A)が、工程(B)の前に、外部リードの少なくとも所定部分に対応する部分の表面を酸化させる工程を含む製造方法である。

0011

本発明の第2の側面は、放電灯であって、電極、電極に接続された金属箔及び金属箔に接続された外部リードからなる電極構造体(10)、及び電極を発光部に配置して外部リードの所定部分を封止部で封止する発光管(20)を備え、外部リードが、所定部分に対応する部分に、表面が予め酸化された酸化表面部(13a)を有する放電灯である。

0012

上記第1及び第2の側面において、上記の外部リードの酸化はレーザー照射によって行なうことが望ましい。

0013

本発明の第3の側面は、上記第2の側面の放電灯、及び放電灯を凹面内に取り付けた反射鏡を備えた放電灯ユニットである。

図面の簡単な説明

0014

本発明の放電灯を示す図である。
本発明の放電灯の製造方法を説明する図である。
本発明の放電灯ユニットを示す図である。
従来の放電灯示す図である。

実施例

0015

図1に本発明の放電灯1の構成を示す。放電灯1は発光管20及び一対の電極構造体10からなり、発光管20は図4に示すものと同様である。電極構造体10は電極11、電極11に接続された金属箔12、及び金属箔12に接続された外部リード13からなる。電極11はタングステン(融点3422度)、金属箔12及び外部リード13はモリブデン(融点2623度)からなる。

0016

なお、本実施例の放電灯はプロジェクタ超高圧放電ランプを想定しているが、開示する技術は、類似の構成要素を備える一般的な超高圧放電灯高圧放電灯低圧水銀灯ハロゲンランプ等にも適用できる。

0017

図1の電極構造体10と図4の電極構造体40とでは外部リードが異なる。本実施例の外部リード13は、金属箔12との接合部付近に、予め酸化された酸化表面部13aを有する。酸化表面部13aが存在することによって、その部分及びその内部がランプ点灯中(即ち、高温時)にさらに酸化されることがなくなる。これによって、高温下でも新たな酸化膜が形成されず、従来のようにランプ点灯中に外部リード表面に形成される酸化層が封止部先端部22aに応力を与えてクラックを生じさせることを防止できる。

0018

放電灯の製造においては、まず一対の電極構造体10が作製される。ここで、上述のように、外部リード13の所定部分(金属箔12との接合部付近)の表面を予め酸化させて酸化表面部13aを形成する。この所定部分は少なくとも封止部先端部22aに封止される範囲を含むものとする。

0019

この酸化工程は、具体的には図2に示すように、大気中で電極構造体10の所定部分にレーザー照射装置30からレーザー照射して酸化表面部13aを形成する。酸化表面部13aの長さ(L)は約3mm〜5mm程度とするが、この長さはランプの使用によって異なっていてもよい。また、外部リード13だけでなく金属箔12も酸化するようにしてもよい。

0020

上述のように、この酸化工程はレーザー照射によって行なうことが好ましい。レーザー照射の利点は、第1に、酸化のばらつきが少ないことである。即ち、レーザー照射の位置決めが容易であるため、所望の場所のみを酸化させることができ、その際の酸化の位置的なばらつきを抑えることができる。第2に、外部リード13の脆化を防止できることである。即ち、極めて短時間で酸化を行なうことができるので外部リード内部の多結晶化を抑制でき、これにより外部リードの脆化を防ぐことができる。第3に、レーザーの照射強度を設定することができるので酸化の深度を制御し易いことである。即ち、外部リード内部までの加熱を防ぐことができる。

0021

なお、図2においては、外部リード13を金属箔12に接続した後に酸化工程を行うものを示したが、金属箔12に接続する前の単体の外部リードの状態で酸化を行なってからそれを金属箔12に接続するようにしてもよい。いずれにしても発光管20の封止工程の前に上記酸化工程を行なう必要がある。

0022

その後、電極11の先端部が発光部21に配置された状態で、電極11の金属箔側部分、金属箔12、及び外部リード13の酸化表面13aが封止部22で封止される。この封止によって発光部21のガス及び発光物質の気密が形成され、放電灯1が完成する。

0023

上より、外部リードへのレーザー照射という簡易な工程を追加するだけで、生産性を損なうことなく確実に発光管封止部のクラックを防止することができる。
また、外部リードの温度上昇に起因する酸化が防止されるので、外部リードの金属箔との接合部の使用上限温度を従来の350℃よりも高くすることができ、ランプ設計の自由度が高まる。

0024

さらに、上記の放電灯1に反射鏡を取り付けることによって放電灯ユニットが完成する。図3に示すように、放電灯ユニット3は上記の放電灯1、及び放電灯1を凹面部に取り付けた反射鏡2を備える。
上記放電灯ユニット3は、クラック防止対策された放電灯を備えているので信頼性の高い放電灯ユニットとすることができる。また、発光管封止部周辺の温度設計の自由度が高い放電灯を取り付けているので、放電灯と反射鏡の取り付け部の構成(放熱構造接着方法)等についても設計の自由度が高まる。

0025

1.放電灯
2.反射鏡
3.放電灯ユニット
10.電極構造体
11.電極
12.金属箔
13.外部リード
13a.酸化表面部
20.発光管
21.発光部
22.封止部
22a.封止部先端部
30.レーザー照射装置

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