(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔の一端に電極が溶接され、金属箔の他端に外部リード棒が溶接され、金属箔がプレシールガラス部材に埋設されているマウントと、発光管部の両側に封止部が設けられている石英封体容器とで構成され、発光管部内において前記マウントの電極が対向するように配置されて前記封止部に前記プレシールガラス部材が気密的に封止されている超高圧放電灯において、
前記封止部と前記プレシールガラス部材との間に隙間を設けると共に、前記プレシールガラス部材の電極側先端部分がその全周において封止部の内周面に融着し且つ封止部の基部内に埋設されていることを特徴とする超高圧放電灯。
【請求項２】
前記封止部と前記プレシールガラス部材との融着部分が、プレシールガラス部材の電極側先端部分と外部リード棒側端部の２箇所であることを特徴とする請求項１に記載の超高圧放電灯。
【請求項３】
プレシールガラス部材の電極側先端部分の融着部分の長さが、封止部の肉厚と同じ或いはそれより大であり、最大１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の超高圧放電灯。
【請求項４】
プレシールガラス部材を構成するプレシール管の肉厚が、封止部の肉厚より薄いことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の超高圧放電灯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超高圧放電灯の耐圧を飛躍的に向上させることができる超高圧放電灯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、液晶プロジェクター装置の画像投影用の光源を始め医療用機器を含む光学機器のファイバー光源に超高圧放電灯が用いられる場合が多い。特に、液晶プロジェクター装置用の光源として使用される超高圧放電灯は、より鮮明で明るい映像を長期間にわたって確保するために、現在のものに比べてより小さい点光源、より高い輝度が要求されており、ランプメーカーはこの要求に応えるべくしのぎを削っており、その結果、封体容器の発光管部の内容積は次第に小さくなり、要求される点灯時の発光管部内の内圧も封体容器の材質が持つ強度の極限に近くなっているのが現状である。
【０００３】
このような高圧が要求される最近の超高圧放電灯にあっては、製造時のわずかな欠陥が起点となって点灯時のランプ破裂を引き起こす。そこで、特開平１１−１１８７５３号公報に示すように、封体容器の封止部に埋設されるマウントの金属箔と、金属箔に溶接された電極及び外部リード棒の溶接部分を予めプレシールガラス部材に封止し、これを封体容器の封止部内に埋設し、プレシールガラス部材全体を封止部の内周面に融着させプレシールガラス部材と封止部とを一体化させるようにしていた。その結果、ランプの１４０気圧以上の耐圧を場合によっては達成することができるようになった。
【０００４】
しかしながら、次の理由により信頼性や不良率に関してはなお問題があった。即ち、マウントの金属箔部分（金属箔の一端には電極が溶接され、他端には外部リード棒が溶接されて一つのマウントを構成している。）が埋設されているプレシールガラス部材と封体容器の封止部のガラス素材はいずれも同一の石英を使用している関係上、封止部に直接金属箔を埋設するよりも容易に融着する。
【０００５】
この場合加熱時間が長くなればなるほど電極や外部リード棒等の金属部分の熱膨張量が大きくなり、特に、従来のように封止部全体をシールする方法では電極と金属箔の溶接部分（図１の拡大図の（ｃ）を参照の事）において微細クラックが多数発生し、これらがランプ破裂の起点となり、耐圧を大幅に低下させる原因となっていた。また、ランプが破裂すると、周囲にガラス破片が飛び散るだけでなく内部に封入されていたハロゲンガスや水銀が飛散し、周囲環境を汚染するという問題もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主たる課題は、従来の一連の知見の中から１８０気圧以上の耐圧を更に歩留まりの高い状態で実現することができる封止部構造を有する超高圧放電灯を開発することにあり、その他の課題としては、ランプ破裂時に封入物の飛散を防止できる封止部構造を有する超高圧放電灯を開発することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
「請求項１」に記載の超高圧放電灯は「金属箔(5)(15)の一端に電極(4)(14)が溶接され、金属箔(5)(15)の他端に外部リード棒(6)(16)が溶接され、金属箔(5)(15)がプレシールガラス部材(7)(17)に埋設されているマウント(M1)(M2)と、発光管部(1)の両側に封止部(2)(12)が設けられている石英封体容器(3)とで構成され、発光管部(1)内において前記マウント(M1)(M2)の電極(4)(14)が対向するように配置されて前記封止部(2)(12)に前記プレシールガラス部材(7)(17)が気密的に封止されている超高圧放電灯(A)において、前記封止部(2)(12)と前記プレシールガラス部材(7)(17)との間に隙間(K1)(K2)を設けると共に、前記プレシールガラス部材(7)(17)の電極側先端部分(7a)(17a)がその全周において封止部(2)(12)の内周面に融着し且つ封止部(2)(12)の基部(S)内に埋設されている」ことを特徴とする。
【０００８】
これによれば封止部(2)(12)とプレシールガラス部材(7)(17)との間に隙間(K1)(K2)を設けると共に、プレシールガラス部材(7)(17)の電極側先端部分(7a)(17a)がその全周において封止部(2)(12)の内周面に融着し且つ封止部(2)(12)の基部(S)内に埋設されているので、プレシールガラス部材(7)(17)の全体を封止部(2)(12)の内周面に融着させる場合よりも短い時間で融着を完了させることができ、熱歪の軽減効果によるプレシールガラス部材(7)(17)と封止部(2)(12)の内周面との融着部分(特に、電極軸(4a)(14a)の基部(4b)(14b)と接するプレシールガラス部材(7)(17))における微細クラック(c)の発生を抑制することができる。
【０００９】
特にこの部分（４ｂ）（１４ｂ）を起点とするランプ破裂を大幅に抑制することができ、その結果、高耐圧放電灯（Ａ）の歩留まりを大幅に向上させることができる。その他、加熱時間が従来例より大幅に短くなるので、省エネルギ及び電極部分の寸法向上に寄与することができる。
【００１１】
「請求項２」は超高圧放電灯(A)の他の実施例に関し、「封止部(2)(12)とプレシールガラス部材(7)(17)との融着部分(Y)(Y1)が、プレシールガラス部材(7)(17)の電極側先端部分(7a)(17a)と外部リード棒側端部(7b)(17b)の２箇所である」ことを特徴とするもので、この場合、プレシールガラス部材(7)(17)、特に電極軸(4)(14)の基部(4b)(14b)との接触部分において微細クラック(c)が発生し、そしてこれが成長してプレシールガラス部材(7)(17)と封止部(2)(12)との間の間隙(K1)(K2)に達し、発光管部(1)内のガスや封入物が漏れ出たとしても、外部リード棒側端部(7b)(17b)の融着部分(Y1)によって阻止され、内部に封入されたハロゲンガス等のガス漏れや水銀漏れを防止することができる。これによって、ランプ破裂時の周囲の汚染を防止する事が出来る。
【００１２】
「請求項３」は電極(4)(14)側の融着部分(Y)の長さに関し「プレシールガラス部材(7)(17)の電極側先端部分(7a)(17a)の融着部分(Y)の長さが、封止部(2)(12)の肉厚(T)と同じ或いはそれより大であり、最大１０ｍｍ以下である」ことを特徴とするもので、融着部分(Y)の長さが封止部(2)(12)の肉厚(T)より大であることにより、融着部分(Y)における耐圧を封止部(2)(12)と同程度あるいはそれよりも大にすることができるものである。ただし、封止部(2)(12)が１０ｍｍ以上になると過熱状態になりやすく前述のように微細クラック(c)の発生の原因となりやすい。
【００１３】
「請求項４」は請求項１〜３のいずれかに記載の超高圧放電灯(A)の更なる限定
で「プレシールガラス部材(7)を構成するプレシール管(10)の肉厚(t)が、封止部(2)の肉厚(T)より薄い」ことを特徴とするもので、このようにすることでより加熱時間を短くすることができ、前述同様微細クラック(c)の発生の抑制や熱歪みの抑制が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を好適な実施例（Ａ）を用いて説明する。図１は本発明にかかるダブルエンド型の超高圧放電灯（Ａ１）の断面図である。勿論、シングルエンド型の超高圧放電灯についても適用可能であるが、ここではダブルエンド型の超高圧放電灯（Ａ１）その代表例として説明する。図１中、円で囲んだＢ拡大部分は、従来例で発生したクラック（ｃ）の位置を示すものであり、本発明の場合を示すものではない。
【００１５】
封体容器(3)は熱膨張収縮がほとんど起こらない石英ガラスで構成されており、加工前の封体容器(図示せず)は球体状の発光管部(1)とその両端からストレートに伸びた円筒状の封止部(2)(12)とで構成されている。この石英ガラスの軟化点は1,650℃近辺であり加工温度は2,000℃以上である。経験上、1,200℃以上で変形が生じる。
【００１６】
マウント（Ｍ１）は、モリブデン金属箔（５）の一端に電極（４）が溶接され、モリブデン金属箔（５）の他端に外部リード棒（６）が溶接され、前記溶接部分を含めモリブデン金属箔（５）がプレシールガラス部材（７）内に埋設して形成されている。前記プレシールガラス部材（７）の電極側先端部分（１８）は円錐台状に形成されている。もう一方のマウント（Ｍ２）も同様に形成されている。対象の放電灯（Ａ１）が交流用の場合、マウント（Ｍ１）と（Ｍ２）とは同一形状となるが、直流の場合は、陰極側に比べて陽極側の電極が大きくなる場合があるが、ここでは区別せず説明する。
【００１７】
本実施例におけるマウント（Ｍ１）「マウント（Ｍ２）の場合も同じ。」の製造手順について簡単に説明すると、モリブデン金属箔（５）の一端に電極（４）の電極軸（４ａ）の端部をスポット溶接し、続いて外部リード棒（６）の一端をモリブデン金属箔（５）の他端にスポット溶接し、この組み立て部材を肉厚０．８〜０．５ｍｍの石英製プレシール管（１８）内に挿入する。
【００１８】
然る後、プレシール管（１８）を例えば２，０００℃以上の高熱で加熱して熱収縮させて略柱状のプレシールガラス部材（１７）とし、この中にモリブデン金属箔（５）部分全体を埋設し、所定の部分からプレシールガラス部材（１７）を切断してマウント（Ｍ１）とする（図３参照）。この場合、プレシール管（１８）の肉厚が薄いほど加熱時間が短くなり有利である。マウント（Ｍ２）も同様である。
【００１９】
前述のように構成した１のマウント（Ｍ１）を封体容器（３）の一方の封止部（２）の所定位置に挿入し、マウント（Ｍ１）から引き出された外部リード棒（６）に設けたリング（２０）の弾発力にて一方の封止部（２）にマウント（Ｍ１）を所定位置に仮止めし、この状態で封止部（２）の外部を不活性雰囲気内で加熱する。特に封止部（２）の基部（Ｓ）を例えば２，０００℃以上の高熱で例えば１０〜１２秒間強熱し、この部分を収縮させてプレシールガラス部材（７）の電極側端部（７ａ）をその全周にわたって気密状に封止部（２）の基部（Ｓ）の内周面に融着させる。この場合、電極側端部（７ａ）が発光管部（１）内に露出しないように融着され、封止部（２）の基部（Ｓ）の一部は直接電極（４）の電極軸（４ａ）を囲繞すると共に前記電極側端部（７ａ）を封止部（２）内に埋設する。（Ｓ）は前記封止部（２）の基部融着範囲で、封止部（２）の融着基部（Ｓ）と電極側端部（７ａ）との融着範囲を（Ｙ）で示す。
【００２０】
このようにして一方の封止部（２）に一方のマウント（Ｍ１）を融着した後、発光管部（１）内に必要ガスや水銀及び必要充填物を封入した後、他方の封止部（１２）に他方のマウント（Ｍ２）を挿入し、先に融着・固定したマウント（Ｍ１）の電極（４）の先端と後から挿入したマウント（Ｍ２）の電極（１４）の先端との距離（電極間距離＝０．８〜１．５ｍｍ）を正確に設定した後、発光管部（３）を冷媒で冷却しつつ他方の封止部（１２）の基部（Ｓ）を強熱して前述同様他方の封止部（１２）の基部（Ｓ）と他方のマウント（Ｍ２）のプレシールガラス部材（１７）の電極側端部（１７ａ）とを一方のマウント（Ｍ１）と同様の状態で全周にわたって気密状に融着させる。前記他方のマウント（Ｍ２）の仮固定も他方のマウント（Ｍ２）から引き出された外部リード棒（１６）のリング（図示せず）の弾発力にて行う。これにより前記電極頭部同士は正確に所定の距離を保って対向状態にて配置されることになり、このようにして形成された超高圧放電灯（Ａ１）が図１に示すものである。前記同様、封止部（１２）の基部融着範囲を（Ｓ）で、封止部（２）の融着基部（Ｓ）と電極側端部（７ａ）との融着範囲を（Ｙ）で示す。
【００２１】
前記融着範囲（Ｙ）は少なくとも封止部（２）（１２）の肉厚（Ｔ）と同一或いはそれ以上となるようにする。通常、プレシールガラス部材（７）（１７）の長さは２０〜３０ｍｍであり、前記封止部（２）の肉厚（Ｔ）は１．４〜２ｍｍ程度であるので、前記融着範囲（Ｙ）は１．４〜１０ｍｍ或いは電極軸（４ａ）（１４ａ）の基部（４ｂ）（１４ｂ）の根本〜１０ｍｍの範囲が選ばれる。融着範囲（Ｙ）が１．４ｍｍ以下の場合、点灯時、この融着部分が弱点（即ち、最も耐圧の低い場所）となり、この部分からランプ破裂が発生し易くなる。逆に、１０ｍｍ以上融着させると、融着時間が長くなって融着部分（特に、電極軸（４ａ）（１４ａ）の基部（４ｂ）（１４ｂ））に微細クラック（ｃ）が発生しやすくなり、耐圧の小さいものが発生することになる。
【００２２】
また、封止部（２）（１２）全体をシールする場合の融着時間の長期化は従来例で述べたように省エネルギ効果が小さくなる事、電極の位置寸法精度が低下する事などの悪影響も発生する。これに対してこのような部分的融着方法を採用することで、プレシールガラス部材（７）（１７）と封止部（２）（１２）との融着部分「特に、（Ｙ）の範囲」における微細クラック（Ｃ）の発生を抑制することができ、高耐圧を有する超高圧放電灯（Ａ）を高歩留まりで製造することができるようになった。なお、封止部（２）（１２）とプレシールガラス部材（７）（１７）との融着は、プレシールガラス部材（７）（１７）が封止部（２）（１２）を介しての加熱であるから、プレシールガラス部材（７）（１７）の肉厚が薄いほどその熱容量が小さく、温度が上がりやすいので融着時間の短縮化には極めて有効である。
【００２３】
図２は本発明の第２実施例で、プレシールガラス部材（７）（１７）の外部リード棒側端部（７ｂ）（１７ｂ）も封止部（２）（１２）の内周面全周に亘って融着されている場合である。このように外部リード棒側端部（７ｂ）（１７ｂ）も封止部（２）（１２）に融着されている場合、たとえプレシールガラス部材（７）（１７）にクラックが発生・成長し、これが間隙（Ｋ１）又は（Ｋ２）に達して封入物質（例えば、有害なハロゲンガスや水銀）が封止部（２）とプレシールガラス部材（７）との間の間隙（Ｋ１）又は（Ｋ２）に流れ出したとしても、この外部リード棒側端部（７ｂ）の融着部分（Ｙ１）にて阻止され、外部に漏れ出すことがない。なお、融着範囲（Ｙ）は第１実施例と同様である。
【００２４】
表１は、従来例(封止部全体をシールする場合)と、本発明(実施例１の部分シールの場合)との比較表で、従来例に比べて本発明の方が耐圧性および歩留まりが向上していることが分かる。
【００２５】
【表１】
0003573739.tif 000002
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明にかかる超高圧放電は、プレシールガラス部材の一部分をその全周において封止部の内周面に融着するようにしているので、熱歪の軽減効果による微細クラックの発生率を抑制することができ、製品歩留まりを大幅に向上させることができる。その他、加熱時間が従来例より大幅に短くなるので、省エネルギ及び電極部分の寸法向上に寄与することができる。
【００２７】
また、請求項２に示すように、クラック発生箇所となる電極側先端部分をより短時間で封止部の内周面に融着させた場合、熱歪みを最小限に抑えることができ、この部分における微細クラックの発生を抑制することができる。
【００２８】
加えて、請求項３に示すように、融着部分がプレシールガラス部材の電極側先端部分と外部リード棒側端部側に形成されておれば、プレシールガラス部材が破損してもそのクラックはプレシールガラス部材と封止部との間の間隙の部分で止まり、封止部の破損に繋がらないという利点や、特に、外部リード棒側端部側の融着部分の存在により、前記間隙に漏れだした充填物（例えば、有害なハロゲンガスや水銀）が外部に漏れないという利点もある。従って、たとえランプ破裂が発生したとしても周囲を汚染する事がない。
【００２９】
また、請求項４に示したようにプレシールガラス部材の電極側先端部分の融着部分の長さが、封止部の肉厚と同じ或いはそれより大であれば、融着部分に十分な耐圧を付与する事が出来る。
【００３０】
更に、請求項５に示すように、プレシールガラス部材を構成するプレシール管の肉厚を、封止部の肉厚より薄くしておけば、より加熱時間を短くすることができ、加熱・融着部分の熱歪みを更に小さく出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超高圧放電灯の第１実施例の断面図。
【図２】本発明の超高圧放電灯の第２実施例の断面図。
【図３】本発明に使用されるマウントの製造手順を示す斜視図。
【符号の説明】
（Ａ）    超高圧放電灯
（Ｍ１）（Ｍ２）  マウント
（１）    発光管部
（２）（１２）    封止部
（３）    石英封体容器
（４）（１４）    電極
（５）（１５）    金属箔
（６）（１６）    外部リード棒
（７）（１７）    プレシールガラス部材
【図１】
0003573739.tif 000003
【図２】
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【図３】
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