(57)【要約】  電極保持棒および電極ヘッドを備える電極をそれぞれ支持する２つの互いに直径上に配置された管球軸部を有するランプ管球を備えた放電ランプ、特にキセノン高圧放電ランプまたは水銀高圧放電ランプが開示されており、電極保持棒は封着部によって管球軸部の端部区域で気密に固定されている。本発明によると、管球軸部は電極を支持するために少なくとも部分的に電極保持棒に当接する少なくとも２つの支持突起を有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極保持棒（２２，２４）と電極ヘッド（２６，２８）とを備える電極（１８，２０）をそれぞれ支持する２つの互いに直径上に配置された管球軸部（６，８）を有するランプ管球（２）を備え、電極保持棒（２２，２４）は封着部（１４）によって管球軸部（６，８）の端部区域（１０，１２）に気密に固定されている放電ランプ（１，４０，４２）、特にキセノン高圧放電ランプまたは水銀高圧放電ランプにおいて、管球軸部（６，８）は電極（１８，２０）を支持するために少なくとも部分的に電極保持棒（２２，２４）に当接する少なくとも２つの支持突起（３２）を有していることを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
支持突起（３２）は電極保持棒（２２，２４）に向かうように内方へ変形して電極保持棒（２２，２４）に支持面（３４）を介して当接する、管球軸部（６，８）の壁領域（３６）によって形成されている請求項１に記載の放電ランプ。
【請求項３】
支持突起（３２）は、管球軸部（６，８）を変形温度まで局所的に加熱し、工具を用いてガラスを凹ませることによって管球軸部（６，８）に形成されている請求項１又は２に記載の放電ランプ。
【請求項４】
支持突起（３２）は実質的に円筒状のエンボスとして形成されている請求項１乃至３の１つに記載の放電ランプ。
【請求項５】
支持突起（３２）は管球軸部（６，８）からランプ管球（２）への移行領域に形成されている請求項１乃至４の１つに記載の放電ランプ。
【請求項６】
支持突起（３２）は、電極（１８，２０）が実質的にランプ長手軸船（３８）に沿って延びるように管球軸部（６，８）に形成されている請求項１乃至５の１つに記載の放電ランプ。
【請求項７】
管球軸部（６，８）は２つの互いに直径上に配置された支持突起（３２）をそれぞれ有している請求項１乃至６の１つに記載の放電ランプ。
【請求項８】
管球軸部（６，８）は３つの支持突起（３２）をそれぞれ有している請求項１乃至６の１つに記載の放電ランプ。
【請求項９】
支持突起（３２）は１２０°互いにずらされた状態で管球軸部（６，８）に形成されている請求項８に記載の放電ランプ。
【請求項１０】
支持突起（３２）は、電極保持棒（２２，２４）がランプ長手軸船（３８）に沿って軸方向へ移動可能に管球軸部（６，８）内に支承されるように形成されている請求項１乃至９の１つに記載の放電ランプ。
【請求項１１】
支持突起（３２）は、電極保持棒（２２，２４）が半径方向の遊びをもって管球軸部（６，８）内に支承されるように形成されている請求項１乃至１０の１つに記載の放電ランプ。
【請求項１２】
管球軸部（６，８）は支持突起（３２）の領域に狭隘部（４４）を有している請求項１乃至１１の１つに記載の放電ランプ。
【請求項１３】
狭隘部（４４）はほぼＵ字型の断面を有している請求項１２に記載の放電ランプ。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の１つに記載の放電ランプ（１，４０，４２）、特にキセノン高圧放電ランプまたは水銀高圧放電ランプの製造方法において、
ａ）管球軸部（６，８）内へ電極（１８，２０）を挿入するステップと、
ｂ）管球軸部（６，８）の端部区域（１０，１２）で電極保持棒（２２，２４）を封着するステップと、
ｃ）少なくとも２つの支持突起（３２）を管球軸部（６，８）に形成するステップと、
ｄ）ランプ管球（２）を洗浄して充填するステップと
を有している放電ランプの製造方法。
【請求項１５】
支持突起（３２）は、管球軸部（６，８）を変形温度まで局所的に加熱し、工具を用いてガラスを凹ませることによって管球軸部（６，８）に形成される請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
支持突起（３２）を形成するために必要な熱量はガス式の溶融バーナー（５８）によって管球軸部（６，８）へ送り込まれる請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
成形ロールを用いて管球軸部（６，８）の狭隘部（４４）が構成され、次いで該狭隘部に支持突起（３２）が形成される請求項１４乃至１６の１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載されている放電ランプ、および、請求項１４の前文に記載されているこの種の放電ランプの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明による放電ランプは、原理的に、数多くの異なるランプ型式で適用することができる。ただしこの放電ランプの主要利用分野は、高ワット型のキセノン高圧放電ランプまたは水銀高圧放電ランプの製造にあると考えられる。
【０００３】
この種の放電ランプは、たとえば出願人のドイツ特許出願公開第３０２９８２４号明細書から公知である。両側に口金をもつこの高圧放電ランプでは、互いに直径上に配置された電極が封着部によって、放電ランプのランプ容器の管球軸部で気密に固定される。この種の電極は、基本的に、たとえばろう付け接合によって電極保持棒に取り付けられるか、またはこれと一体的に構成される電極ヘッドで構成されている。電極封着部の領域は、特に電極の重量が大きい高ワットの高圧放電ランプの場合、当該領域でランプ容器の破損につながりかねない高い負荷を受けるので、ランプ管球のほうを向いている管球軸部端で、電極保持棒に追加的に装着された支持部材によって、たとえば石英ガラスからなる支持ロールによって、電極を管球軸部の内壁にそれぞれ支持することが必要であることが判明している。そのために管球軸部には、ランプ管球への移行部のところに狭隘部が構成されており、この狭隘部は、ランプ管球の放電室と反対を向いているほうの側が、内側に位置する斜面を有するようになっていて、この斜面に支持ロールが位置決めされた状態で当接するようになっている。支持ロールは長手方向へ移動可能なように電極保持棒に配置されており、封着部と支持ロールの間に配置されたそれぞれ１つの圧縮ばねを介して、ランプ容器の斜面に向かって初期応力をかけられており、それにより、電極は支持ロールを介して管球軸部に対して支持されている。
【０００４】
この種の放電ランプの欠点は、第１に、圧縮ばねと支持ロールを必要とするために製造に関して費用がかかってコストが集中し、製造の自動化が難しくなることにある。第２に、たとえば放電ランプの輸送中に、支持ロールと管球軸部内壁との間に高い力が発生し、この力がガラス表面の磨減や損傷につながり、それによってこの領域におけるランプの安定性の低下につながり、ひいてはランプ破損につながりかねないことが欠点である。さらに、支持ロールに沿った排気経路の断面積が比較的狭くなるのが欠点であり、そのためにランプ管球の洗浄・排気プロセスが難しくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、従来の解決法に比べて改良された電極保持が装置技術上最小のコストで可能となる放電ランプ、および、この種の放電ランプの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
放電ランプに関する課題は請求項１の構成要件の組合せによって解決され、この種の放電ランプの製造方法に関する課題は請求項１４の構成要件によって解決される。本発明の格別に好ましい実施態様は従属請求項に記載されている。
【０００７】
本発明による放電ランプは、電極保持棒と電極ヘッドとを備える電極をそれぞれ支持する２つの互いに直径上に配置された管球軸部を備えたランプ管球を備え、電極保持棒は封着部によって管球軸部の端部区域で気密に固定されている。本発明によると、管球軸部は、電極を支持するために少なくとも部分的に電極保持棒に当接する少なくとも２つの支持突起を有している。本発明は、ドイツ特許出願公開第３０２９８２４号明細書の従来技術に比べて、支持突起を介して電極が追加的に支持されるので、両方の圧縮ばねと支持ロールならびにその組付けが省略されることによる製造の大幅な簡素化を可能にする。支持ロールが使用されないので、放電ランプの輸送中に、当該領域におけるランプの安定性の低下につながりひいてはランプ破損にまでつながりかねない管球軸部内壁の損傷が起こることがない。支持突起に沿った排気経路の断面積が比較的大きいことがさらに利点であり、それにより、ランプ管球の洗浄・排気プロセスが本発明により容易になる。
【０００８】
格別に好ましい実施態様では、支持突起は、電極保持棒に向かうように内方へ変形して電極保持棒に支持面を介して当接する、管球軸部の壁領域によって形成されている。すなわち支持突起は管球軸部と一体的に形成されており、それによって製造技術的に容易に、しかも良好に自動化可能なように、管球軸部に形成可能である。
【０００９】
支持突起は、管球軸部を変形温度まで局所的に加熱し、たとえばマンドレルなどの工具を用いてガラスを凹ませることによって、管球軸部に形成されていると格別に好ましいことが判明している。ガラスの熱変形により、支持突起の支持面が電極保持棒の輪郭に合わせられるので、少なくとも部分的に嵌合結合による電極の保持が実現される。
【００１０】
支持突起は実質的に円筒状のエンボスとして形成されているのが好ましい。円筒状の形状付与に基づき、マンドレルを用いて製造技術的に有利に支持突起をガラス材料に形成することができ、ならびに、支持突起の領域における応力最大値が回避される。
【００１１】
本発明の１つの好ましい実施態様では、支持突起は管球軸部からランプ管球への移行領域で管球軸部に形成される。支持突起は電極保持棒の端部区域の封着部に対して軸方向に間隔をおきながら配置されるので、好都合なてこ比および力比が実現され、それにより、機械的に繊細な電極封着部の大幅な負担軽減が支持突起によって実現されるとともに、大幅に向上したランプ耐用寿命が実現される。
【００１２】
支持突起は、電極が実質的にランプ長手軸船に沿って延びるように管球軸部に形成されているのが好ましい。
【００１３】
１つの実施態様では、管球軸部は２つの互いに直径上に配置された支持突起をそれぞれ有している。
【００１４】
格別に好ましい実施態様では、それぞれ３つの支持突起が管球軸部に形成されている。この場合、支持突起は互いに１２０°ずらされた状態で配置されるのが好ましく、それにより、電極保持棒が管球軸部の中心に位置決めされて安定的に支持される。
【００１５】
支持突起は、電極保持棒がランプ長手軸船に沿って軸方向へ移動可能に管球軸部内に支承されるように構成されているのが好ましい。それにより、ランプ点灯時の熱膨張に基づく電極の長手方向移動（浮動軸受）が可能となる。１つの好ましい変形例では、さらに支持突起は、電極保持棒が半径方向の遊びをもって管球軸部内に支承されるように構成されている。このことは、たとえば製造装置のＣＮＣ制御により、管球軸部へのマンドレルの規定された侵入深さによって実現することができる。さらに、ガラスと金属との異なる熱膨張率を、規定された遊びのために利用することができる。電極の金属は冷めたときにランプガラスよりも強く収縮するので、ガラスの種類を適当に選択すれば、規定された遊びが支承部に生じるからである。
【００１６】
管球軸部は、本発明の１つの実施例では、支持突起の領域に狭隘部を備えている。この狭隘部に基づき、電極保持棒に当接するために必要な、管球軸部への支持突起の侵入深さを減らすことができ、それによって支持突起の形成が容易になる。
【００１７】
本発明の１つの実施例では、狭隘部はほぼＵ字型の断面を有している。
【００１８】
成形ロールを用いて狭隘部を構成し、次いで、支持突起をこの狭隘部に形成するのが格別に好ましいことが判明している。
【００１９】
本発明による放電ランプの製造方法は、次の各ステップによって行われる。
ａ）管球軸部へ電極を挿入するステップ
ｂ）管球軸部の端部区域で電極保持棒を封着するステップ
ｃ）少なくとも２つの支持突起を管球軸部に形成するステップ
ｄ）ランプ管球を洗浄して充填するステップ
【００２０】
このとき支持突起を構成するために必要な熱量は、ガス式の溶融バーナーによって管球軸部のガラス材料へ送り込まれるのが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、好ましい実施例を参照しながら本発明について詳しく説明する。
【００２２】
以下においては、たとえばヘッドライトや医療技術で適用されるキセノン高圧放電ランプを用いて本発明を説明する。しかしながら、すでに冒頭に述べたとおり、本発明による放電ランプは決してこの種のランプ型式に限定されない。
【００２３】
図１は、両側に口金をもつ短アーク技術のキセノン高圧放電ランプ１の模式図を示している。このキセノン高圧放電ランプは、内部空間４と、直径上に配置された２つの管球軸部６，８とを備える石英ガラス製ランプ管球２を有しており、管球軸部の自由端区域１０，１２はそれぞれ封着部１４によって封止されるとともに口金スリーブ１６を備えている。内部空間４には、直径上に配置された２つの電極１８，２０が突入しており、電極１８，２０間でランプ点灯中にガス放電が形成される。そのためにランプ管球２の内部空間４には、実質的に純粋なキセノンガスからなるイオン化可能な充填剤が封入されている。電極１８，２０は、電流供給をするロッド状の電極保持棒２２，２４と、この電極保持棒２２，２４にろう付けされた放電側の電極ヘッド（陽極）２６ないし電極ヘッド（陰極）２８とで構成されるように、それぞれ２部分で製作されている。図１では、一方の電極ヘッド（陰極）２８は高温を生成するために円錐状の陰極ヘッドとして製作されており、それにより、熱放出と電界放出に基づいて（リチャードソン方程式）、規定されたアーク発生と十分な電子流とを保証する。図１における他方の電極ヘッド（陽極）２６は、熱による高い負荷を受ける樽状の陽極ヘッドとして製作されており、電極サイズの十分な寸法設定によって放射出力が改善されている。放電容器２内で電極１８，２０を保持するために、これらの電極１８，２０は石英ガラスからなる保持部材３０に挿入されており、これらの保持部材３０は、電極保持棒２２，２４を収容するための軸方向に延びる貫通孔を備えるとともに、管球軸部６，８ならびに電極保持棒２２，２４と気密に封着されている。電極１８，２０の電極保持棒２２，２４は、内部空間に達してそこで電極ヘッド２６ないし２８を支持するように、貫通孔に挿通されている。電極保持棒２２，２４は、口金側では電極システムの電気接触のために、図示しない口金ピンまたは素線を介して供給電圧と接続されている。
【００２４】
本発明によると、電極１８，２０を追加的に支持するために、支持突起３２が部分的に電極保持棒２２，２４に当接するように管球軸部６，８に形成されている。支持突起３２による電極１８，２０の支持に基づき、従来技術では必要であった圧縮ばねと支持ロールおよびこれらの組付けが省略されることによって、製造の大幅な簡素化が実現される。しかも、支持ロールが使われないので、放電ランプ１の輸送中に、当該領域におけるランプ１の安定性の低下や、ひいてはランプ破損にまでつながりかねない管球軸部内壁の損傷が起こることがない。さらに、支持突起３２に沿った排気経路の断面積が比較的広いという利点があり、それにより、ランプ管球２の洗浄・排気工程が本発明により容易になる。支持突起３２は、管球軸部６，８からランプ管球２への移行領域に形成されており、それにより、電極保持棒２２，２４の端部区域１０，１２の封着部１４に対する軸方向間隔に基づき、好都合なてこ比および力比が実現され、それにより、機械的に繊細な電極封着部１４の大幅な負担軽減が支持突起３２によって実現されるとともに、大幅に向上したランプ耐用寿命が実現される。
【００２５】
図１のＡ−Ａ断面の拡大図を示す図２では、それぞれ１２０°互いにずらされた状態で配置され共通の接線平面上に位置する３つの支持突起３２が管球軸部に形成されており、これらの支持突起３２は、電極支持棒２２，２４に向かって内方へ変形し、支持面３４を介して電極支持棒２２，２４に当接する、管球軸部６，８の壁領域３６によって構成されている。支持突起３２は、電極１８，２０が実質的にランプ１の長軸３８（図１参照）に沿って延びるように、管球軸部６，８へ形成されている。支持突起３２は、変形温度まで管球軸部６，８を局所的に加熱し、マンドレルを用いて実質的に円筒状のエンボスとしてガラスを凹ませることによって管球軸部６，８に形成されている。ガラスの熱変形により、支持突起３２の支持面３４は電極保持棒２２，２４の輪郭に合わせられるので、電極１８，２０の嵌合結合による保持が部分的に実現される。支持突起３２は、電極保持棒２２，２４がランプ長手軸船３８に沿って軸方向へ移動可能に管球軸部６，８内に支承されるように構成されている。それにより、ランプ点灯時における熱膨張に基づく電極１８，２０の長手方向移動（浮動軸受）が可能となる。このとき遊びは、製造装置のＣＮＣ制御により管球軸部６，８へのマンドレルの規定された侵入深さによって実現され、または、ガラスと電極１８，２０の金属との異なる熱膨張率によって実現される。電極１８，２０の金属は冷めたときにランプガラスよりも強く収縮するため、ガラスの種類を適切に選択すれば、規定された遊びが支承部に生じるからである。
【００２６】
図３には、互いに直径上に配置されたそれぞれ２つの支持突起３２が管球軸部６，８へ形成されていることによってのみ、図１および図２で説明した実施例と異なる、キセノン高圧放電ランプ４０の別の実施例が示されている。図３のＢ−Ｂ断面の拡大図を示す図４では、互いに直径上に配置された支持突起３２はほぼ腎臓形に構成されるとともに、凹面状の支持面３４を介して電極保持棒２２，２４と当接しており、それにより、電極保持棒は突起３２によって管球軸部６，８の中央で嵌合結合により支持されている。
【００２７】
図５は、管球軸部６，８が支持突起３２の領域に狭隘部４４を備えていることによってのみ、図１および図２で説明した放電ランプ１と異なる、キセノン高圧放電ランプ４２の実施例を示している。図５の部分Ｃの拡大図を示している図６では、狭隘部４４はランプ管球２と管球軸部６，８の間で管球軸部６，８に設けられており、ほぼＵ字型の断面を有している。成形ロールを用いて狭隘部４４を構成し、次いで、支持突起３２をこの狭隘部４４に形成するのが格別に好ましいことが判明している。狭隘部４４に基づいて、電極保持棒２２，２４へ当接するために必要な、管球軸部６，８への支持突起３２の侵入深さが減り、それによって支持突起３２の形成が容易になる。
【００２８】
図７には、製造プロセス中における図１の高圧放電ランプ１の断面図が示されている。この高圧放電ランプは製造中に管球軸部６，８が装置５０の２つの保持プリズム４６，４８に挿入され、そこで位置固定される。さまざまな放電ランプサイズに合わせるために、保持プリズム４６，４８は調整可能な長手方向間隔を有するように製作されている。
【００２９】
次に、高圧放電ランプ１の製造について、主要な方法ステップを用いて一例として説明する。第１の作業ステップでは、石英ガラスからなる保持部材３０内へ挿入された電極１８，２０が、コレットチャック５２，５４により、装置５０に固定された高圧放電ランプ１の管球軸部６，８内へ挿入され、そこでｘｙ光学系（図示せず）を通じて調節される。次いで、電極保持棒２２，２４が管球軸部６，８の端部区域１０，１２へ封着され、支持突起３２が形成される。電極保持棒２２，２４を封着するのに必要な熱注入は、ランプ長手軸船３８を中心として回転するガス式の溶融バーナー５６により、管球軸部６，８のガラス材料へ送り込まれる。支持突起３２を形成するために必要な熱注入は、ランプ長手軸船３８に沿って移動可能なガス式の溶融バーナー５８によって管球軸部６，８のガラス材料へ送り込まれる。支持突起３２は、各管球軸部６，８が変形温度まで局所的に加熱された後、溶融バーナー５８のマンドレル（図示せず）を用いてガラスを凹ませることにより、管球軸部６，８に形成される。最後の作業ステップでは、ポンプステム６０に接続された洗浄ガス接続部６２を介してランプ管球２が洗浄され、高純度のキセノンガスが充填されて、ポンプステム６０が封着される。これに代わる図５および図６に示す高圧放電ランプ４２の変形例では、支持突起３２の形成の前に、ランプ管球２の領域で狭隘部４４が管球軸部６，８へ設けられ、それにより、電極保持棒２２，２４へ当接するために必要な、管球軸部６，８への支持突起３２の侵入深さが減り、それによって支持突起３２の形成が大幅に容易になる。
【００３０】
本発明による放電ランプ１，４０，４２は、上述した数や配置の支持突起３２に限定されるものではなく、むしろ、それぞれ管球軸部６，８の円周周りに配分された２つないし３つよりも多い、たとえば４つの支持突起３２を適用することもできる。さらにこの突起技術は、従来技術から知られているあらゆる放電ランプ型式および口金型式に適用することができる。本発明の要部となるのは、電極１８，２０を支持するために管球軸部６，８が支持突起３２を備えており、この支持突起は少なくとも部分的に電極保持棒２２，２４に当接していることである。
【００３１】
電極保持棒２２，２４および電極ヘッド２６，２８を備える電極１８，２０をそれぞれ支持する２つの互いに直径上に配置された管球軸部６，８を有するランプ管球２を備えた放電ランプ１，４０，４２、特にキセノン高圧放電ランプまたは水銀高圧放電ランプが開示されており、電極保持棒２２，２４は封着部１４によって管球軸部６，８の端部区域１０，１２で気密に固定されている。本発明によると、管球軸部６，８は電極１８，２０を支持するために少なくとも部分的に電極保持棒２２，２４に当接する少なくとも２つの支持突起３２を有している。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】３つの支持突起を備えた実施例に基づく本発明による放電ランプを示す模式図
【図２】図１の放電ランプを示す断面図
【図３】２つの支持突起を備えた実施例に基づく本発明による放電ランプを示す模式図
【図４】図３の放電ランプを示す断面図
【図５】１つの狭隘部を備えた実施例に基づく本発明による放電ランプを示す模式図
【図６】図５の放電ランプを示す断面図
【図７】製造プロセス中の図１の放電ランプを示す断面図
【符号の説明】
【００３３】
１，４０，４２  放電ランプ
６，８  管球軸部
１０，１２  端部区域
１４  封着部
２２，２４  電極保持棒
２６，２８  電極ヘッド
３２  支持突起
【図１】
2009510681.tif 000003
【図２】
2009510681.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009510681.tif 000009
【国際調査報告】
2009510681.tif 000010
2009510681.tif 000011
2009510681.tif 000012
2009510681.tif 000013
2009510681.tif 000014
2009510681.tif 000015