(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マウント構造の支柱に支持された発光管を内封した高輝度放電灯において、
発光管の破損時に外球の破損を防止するための外球保護構造を備え、
前記外球保護構造は、前記発光管及び前記支柱の周囲にらせん状に巻かれた金属線から成り、
前記金属線の両端にはカシメ部材が夫々固定され、該金属線と該カシメ部材とは異種の金属から成り、該カシメ部材と前記支柱の少なくとも表面とは同種の金属から成り、
前記カシメ部材は、各々、前記支柱に対して、前記発光管中心から見て該支柱の影になる位置及び大きさで溶接されている、高輝度放電灯。
【請求項２】
マウント構造の支柱に支持された発光管を内封した高輝度放電灯において、
発光管の破損時に外球の破損を防止するための外球保護構造を備え、
前記外球保護構造は、前記発光管を取り巻く内管と、該内管及び前記支柱の周囲にらせん状に巻かれた金属線から成り、
前記金属線の両端にはカシメ部材が夫々固定され、該金属線と該カシメ部材とは異種の金属から成り、該カシメ部材と前記支柱の少なくとも表面とは同種の金属から成り、
前記カシメ部材は、各々、前記支柱に対して、前記発光管中心から見て該支柱及び／又は前記内管の支持板の影になる位置及び大きさで溶接されている、高輝度放電灯。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の高輝度放電灯において、
前記外球の形状は、ＢＴ形、Ｒ型及びＴ型のいずれかである、高輝度放電灯。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の高輝度放電灯において、
前記高輝度放電灯は、定格出力が３５〜１５０Ｗのランプである、高輝度放電灯。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の高輝度放電灯において、
前記同種の金属に関しては、鉄、ニッケル、コバルト、鉄が主体のステンレス及び鉄ニッケル合金は、同種の金属と解釈される、高輝度放電灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外球保護構造を有する高輝度放電灯に関する。更に具体的には、本発明は、作業効率の良い外球保護構造を有する高輝度放電灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ及びセラミックメタルハライドランプのような高輝度放電灯（ＨＩＤランプ）は、電極間の放電を利用して発光する。
【０００３】
ＨＩＤランプにおいて、発光物質として金属ハロゲン化物を採用したメタルハライドランプは、優れた演色性と、高い発光効率といった長所を有している。メタルハライドランプの発光管として、従来は石英製発光管が使用されていた。
【０００４】
最近では、石英製発光管の代わりに、透光性セラミックス製発光管が使用されている。透光性セラミックス製発光管は、石英製発光管に比較して、格段に長寿命化が可能となる。更に、セラミックスは、発光管内に封入した金属ハロゲン化物と反応しないため、種々の金属ハロゲン化物を利用できるメリットがあり、且つ耐熱性が良好であるといった長所を有している。セラミックス製発光管を使用しているメタルハライドランプは、特に、「セラミックメタルハライドランプ」と呼ばれる。
【０００５】
反面、石英製発光管に比較して、セラミックス製発光管は、その内部が一層高温・高圧状態にあるため、封入ガスのリーク、発光管自体の破損・破裂のおそれがあるといった欠点も有している。このため、万一、発光管が破損・破裂しても飛散する破片の衝撃により外球自体が破損しないように、外球保護手段として、発光管の周囲を石英製で透光性のスリーブ（「円筒形内管」ともいう。）を設けたり、更に、外球保護手段として、透光性スリーブの周囲に金属線を巻き付けて補強したりしている。
【０００６】
本発明者等は、本出願人等が出願した次の特許文献１を承知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２２８５８３号公報「高圧放電灯」（公開日：２００６年８月３１日）（対応特許第４４６２４２５号）  特許文献１には、図１〜２に関連して、発光管１の周囲にあるフレーム３にらせん状に巻き付けられた金属線１２が記載されている。更に、図３〜４に関連して、発光管１の周囲を透光性スリーブ２１で取り囲み、更に、この透光性スリーブの周囲にあるフレーム３にらせん状に巻き付けられた金属線２２が記載されている。図１に示されているように、発光管１の発光部１８より上下に外れたキャピラリー部１９ａ，１９ｂの位置で金属線１２の端部を溶接している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１は、本出願人の出願であるが、ここに開示された金属線、或いは透光性スリーブと金属線の組み合わせにより、発光管の破裂による外球の破損は実質的に無くなり、所定の効果が達成できた。しかし、特許文献１に開示された外球保護構造を備えたランプの製造を通じて得られた経験に基づき、外球保護構造に関する一層の作業性の向上、品質の改善等が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従って、本発明は、新規な外球保護構造を有する高輝度放電灯を提供することを目的とする。
【００１０】
更に、本発明は、高輝度放電灯における新規な外球保護構造の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明に係る外球保護構造を有する高輝度放電灯は、マウント構造の支柱に支持された発光管を内封した高輝度放電灯であって、発光管の破損時に外球の破損を防止するための外球保護構造を備え、前記外球保護構造は、前記発光管及び前記支柱の周囲にらせん状に巻かれた金属線から成り、前記金属線の両端にはカシメ部材が固定され、前記カシメ部材は、各々、前記支柱に対して、前記発光管中心から見て該支柱の影になる位置及び大きさで溶接されている。
【００１２】
更に、本発明に係る外球保護構造を有する高輝度放電灯は、マウント構造の支柱に支持された発光管を内封した高輝度放電灯であって、発光管の破損時に外球の破損を防止するための外球保護構造を備え、前記外球保護構造は、前記発光管を取り巻く内管と、該内管及び前記支柱の周囲にらせん状に巻かれた金属線から成り、前記金属線の両端にはカシメ部材が固定され、前記カシメ部材は、各々、前記支柱に対して、前記発光管中心から見て前記内管の支持板の影になる位置及び大きさで溶接されている。
【００１３】
更に、上記の高輝度放電灯では、前記カシメ部材の材質と前記支柱の少なくとも表面の材質は同種の金属から成ってもよい。
【００１４】
更に、上記の高輝度放電灯では、前記外球の形状は、ＢＴ形、Ｒ型及びＴ型のいずれかであってよい。
【００１５】
更に、上記の高輝度放電灯では、前記高輝度放電灯は、定格出力が３５〜１５０Ｗのランプであってよい。
【００１６】
更に、本発明に係る高輝度放電灯の外球保護構造の形成方法は、金属線を所定の長さに切断し、前記金属線の両端に、カシメ部材を夫々機械的に固定し、発光管を透光性内管の内部に挿入し、該透光性内管の両端に内管支持板を取り付け、前記発光管、前記透光性内管及び前記内管支持板を、支柱内に位置決めして、該内管支持板を支柱に溶接して固定し、前記金属線の一端にある前記カシメ部材を、前記支柱の裏側の箇所に溶接し、前記金属線を、前記透光性内管及び前記支柱の周囲を所定回数巻き付け、前記金属線の他端にある前記カシメ部材を、前記支柱の裏側の箇所にスポット溶接する、緒工程を含み、前記カシメ部材は、各々、前記支柱に対して、前記発光管中心から見て該支柱及び／又は前記内管支持板の影になる位置及び大きさで溶接され、前記カシメ部材の材質と前記支柱の少なくとも表面の材質は同種の金属から成る。
【００１７】
更に、本発明に係る高輝度放電灯の外球保護構造の形成方法は、金属線を所定の長さに切断し、前記金属線の両端に、カシメ部材を夫々機械的に固定し、発光管、支柱内に位置決めして、支柱に固定し、前記金属線の一端にある前記カシメ部材を、前記支柱の裏側の箇所に溶接し、前記金属線を、前記発光管及び前記支柱の周囲を所定回数巻き付け、前記金属線の他端ある前記カシメ部材を、前記支柱の裏側の箇所にスポット溶接する、緒工程を含み、前記カシメ部材は、各々、前記支柱に対して、前記発光管中心から見て該支柱の影になる位置及び大きさで溶接され、前記カシメ部材の材質と前記支柱の少なくとも表面の材質は同種の金属から成る。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、新規な外球保護構造を有する高輝度放電灯を提供することが出来る。
【００１９】
更に、本発明によれば、高輝度放電灯における新規な外球保護構造の製造方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】図１Ａは、セラミックメタルハライドランプの全体の構造を説明する図である。
【図１Ｂ】図１Ｂ（Ａ）は、図１Ａに示すセラミックメタルハライドランプのマウント構造を示す図であり、図１に示されたマウント構造の側面図に相当する。図１Ｂ（Ｂ）は、支柱に対するカシメ部材の溶接位置を説明する図であり、図１Ｂ（Ａ）のマウント構造の底面図に相当する。
【図１Ｃ】図１Ｃは、外球保護構造の金属線とカシメ目部材を説明する図である。
【図２】図２は、Ｒ型の外球形状を説明する図である。
【図３】図３は、Ｔ型の外球形状を説明する図である。
【図４】図４は、図１Ａに示すセラミックメタルハライドランプの外球保護構造の形成フローである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る外球保護構造を有する高輝度放電灯の実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、同じ要素に対しては同じ符号を付与して、重複した説明を省略する。なお、本実施形態は、本発明を説明するための例示であって、本発明の技術的範囲を何等限定するものではないことを承知されたい。
【００２２】
［高輝度放電灯］
（セラミックメタルハライドランプ）
図１Ａは、セラミックメタルハライドランプ１０の全体の構造を説明する図である。ランプ１０の外球４の端部にＥ形（ねじ込み形）の口金２が接合されている。外球４の内部には、発光部となる発光管６が内封され、発光管の周囲は透光性のスリーブ（「円筒形内管」ともいう。）８が取り囲んでいる。発光管８、透光性スリーブ８及びその他の要素は、各々、マウント１２に支持され固定されている。
【００２３】
これらの各要素について説明する。
【００２４】
マウント１２は、一対の導入線が気密封着されたステム管１４と、一方の導入線に接続された、ニッケルメッキ鉄線等の線材や略長四角形状の枠状に成形した丸棒体から成る支柱（「フレーム部材」ともいう。）１６とを主要部品として構成されている。
【００２５】
発光管６は、中央の太管部（「発光部」ともいう。）６ａ及び両端の細管部（「キャピラリー」ともいう。）６ｂ，６ｃの形状をもつ透光性セラミックス製の容器である。図示していないが、１対のリード線が、これら細管部６ｂ，６ｃを夫々通して太管部６ａの領域まで延びて、１対のタングステン（Ｗ）製の主電極を形成している。発光管６の容器内には、発光及び放電媒体として、所定量の水銀、金属ハロゲン化物及び希ガスが封入されている。
【００２６】
外球４は、例えば、ホウケイ酸ガラス等の透光性の硬質ガラスからなる。透明型と拡散型（不透明型）がある。図１Ａに示す外球４は、最大口径の中央部４ａ、図で見て下部側の閉塞されたトップ部４ｂ、及び上部側のネック部４ｃを有するＢＴ形をなしている。
【００２７】
図１に示すセラミックメタルハライドランプ１０は、口金２をソケット（図示せず。）に装着して、電源から所定の点灯回路装置（図示せず。）を介して通電され、主電極間の放電により安定した点灯が持続される。
【００２８】
（外球保護構造）
図１Ｂ（Ａ）は、図１Ａに示すセラミックメタルハライドランプのマウント構造を示す図であり、図１に示されたマウント構造の側面図に相当する。セラミックス製発光管６が、万一、破損・破裂しても、飛散する破片の衝撃により外球４が破損しないように外球保護手段として、発光管の周囲に透光性スリーブ８を設けている。更に、外球保護手段として、透光性スリーブ８は、支柱１６と共に、らせん状に巻かれた金属線１８によって補強されている。
【００２９】
透光性スリーブ８は、円筒形状の透明石英ガラス管から成り、支柱１６にスリーブ支持板８ａ，８ｂにより支持されている。透光性スリーブ８は支柱１６と共に、モリブデン製の金属線１８が巻き付けられている。金属線は、例えば、０．４φのモリブデン線から成る。
【００３０】
特許文献１では、モリブデン製金属線の両端を、支柱に直接スポット溶接していた。支柱は、異種金属のニッケルメッキ鉄線である。
【００３１】
スポット溶接は、２つの母材（被溶接材料）を圧着しつつ電流を流し、その抵抗熱で金属を溶かして接合する。従って、母材が同種の金属の場合、部材間に溶融して固化する接合金属層は母材の金属であり、何等問題は無い。しかし、異種の金属の場合、部材間に溶融して固化する合金層は母材同士の組み合わせからなるので、夫々の組み合わせ毎にその溶接強度等を調べる必要がある。
【００３２】
そこで、本実施形態では、異種金属間を接続する場合は、機械的な接続（具体的には、カシメ）により行い、同種金属間を接続する場合は、スポット溶接により行うこととした。
【００３３】
図１Ｃは、外球保護構造の金属線１８とカシメ目部材２０を説明する図である。ニッケル製のカシメ部材２０を使って、モリブデン線１８の両端部を機械的にカシメている。カシメ部材２０は、ニッケル製の円筒部材２０ａであり、中にモリブデン線を挿入して機械的に押し潰すように押圧している。或いは、ニッケル製の板状小片２０ｂを内側にモリブデン線を包み込むように折り曲げて機械的に押圧してもよい。モリブデン製の金属線とカシメとは機械的な結合であり、異種金属間でも何等問題は生じない。
【００３４】
更に、このニッケル製カシメ２０を、ニッケルメッキ鉄線の支柱１６に対してスポット溶接している。一方、ニッケル製カシメ部材２０とニッケルメッキ鉄線の支柱１６との溶接は、溶接面が同種の金属間の溶接であり、何等問題は生じない。ここで、本出願書類における「同種の金属」に関しては、鉄、ニッケル及びコバルトは、相互に性質が近似しているため、ニッケルと同種の金属と解釈する。同様に、鉄が主体のステンレスや鉄ニッケル合金であるアンバー等の合金は、ニッケルと同種の金属と解釈する。
【００３５】
次に、特許文献１で開示するセラミックメタルハライドランプは、比較的高出力の定格電力４００Ｗであった。定格電力４００Ｗのランプでは、金属線の端部を支柱にスポット溶接しても、この溶接部分が発光管からの配光を部分的に遮蔽して影を生じる問題は無かった。しかし、本実施形態で開示するモリブデン線１８の両端部にカシメ部材２０を取り付け、これを支柱１６に溶接する外球保護構造の場合、比較的高出力の定格電力４００Ｗランプでは問題は無かったが、比較的低出力の定格出力３５〜１５０Ｗのランプでは、溶接部分のカシメ部材２０によって影が生じることが判明した。
【００３６】
図１Ｂ（Ｂ）は、支柱１６に対するカシメ部材２０の溶接位置を説明する図であり、図１Ｂ（Ａ）のマウント構造の底面図に相当する。この影の影響を減少するため、カシメ部材２０は、発光管６の中心軸線に垂直な断面で見て、発光管中心から放射状に延びる配光を遮蔽しないように支柱１６及び／又は内管支持板８ａ，８ｂの影になる程度の大きさとする。更に、支柱１６に対するカシメ部材２０の溶接位置は、発光管６の中心軸線に垂直な断面で見て、発光管中心から放射状に延びる配光を遮蔽しないように、発光管６の中心から見て支柱１６及び／又は内管支持板８ａ，８ｂの影になる箇所に位置決めして溶接している。
【００３７】
（外球の形状）
図１Ａに示すランプは、ＢＴ形の外球形状である。しかし、外球形状は、これに限定されない。図２は、Ｒ型の外球形状を説明する図である。本実施形態は、図２に示すＲ形外球形状のランプにも適用される。特に、Ｒ形外球は外球の肉厚が比較的薄く、内周面に反射膜が形成されている。このような比較的機械強度が弱いランプに対して、上記の外球保護構造を備えることは大変好ましい。
【００３８】
図３は、Ｔ型の外球形状を説明する図である。本実施形態は、図３に示すＴ形外球形状のランプ等の任意の外球形状のランプにも適用される。
【００３９】
（外球保護構造の形成方法）
図４は、図１に示すセラミックメタルハライドランプの外球保護構造の形成フローである。
【００４０】
ステップＳ１で、金属線１８を所定の長さに切断する。
【００４１】
ステップＳ２で、金属線１８の両端にカシメ部材を取り付け押圧して機械的に固定する。ここで、カシメ部材の材質と支柱の少なくとも表面の材質は同種の金属から成るようにする。
【００４２】
ステップＳ３で、発光管６を透光性スリーブ８の内部に挿入し、スリーブ８の両端にスリーブ支持板８ａ，８ｂを取り付ける。
【００４３】
ステップＳ４で、発光管６、スリーブ８及びスリーブ支持板８ａ，８ｂを支柱１６内に位置決めし、スリーブ支持板８ａ，８ｂを支柱１６にスポット溶接して固定する。
【００４４】
ステップＳ５で、金属線１８の一端にあるカシメ部材２０を、支柱１６の裏側の箇所に溶接する。カシメ部材２０は、支柱１６に対して、前記発光管中心から見て、支柱及び／又はスリーブ支持板の影になる位置及び大きさで溶接する。
【００４５】
ステップＳ６で、金属線１８を、スリーブ８及び支柱１６の周囲を所定回数巻き付ける。
【００４６】
ステップＳ７で、金属線１８の他端あるカシメ部材２０を、支柱１６の裏側の箇所にスポット溶接する。同様に、カシメ部材２０は、支柱１６に対して、前記発光管中心から見て、支柱及び／又はスリーブ支持板の影になる位置及び大きさで溶接する。
【００４７】
以上により、外球保護構造を形成することが出来る。
【００４８】
［変形例・代替例等］
以上、本発明に係る外球保護構造を有する高輝度放電灯の実施形態に関して説明したが、本発明は、これに限定されない。本実施形態関して当業者が容易に成し得る追加・削除・変更・改良は、本発明の範囲内である。
【００４９】
例えば、次のような変形例・代替例は、本発明の範囲内である。
【００５０】
(1) 本実施形態は、メタルハライドランプを例にとって説明している。しかし、ランプは、これに限定されない。発光管損傷のおそれが少しでも有る、高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ等の高輝度放電灯に対して、本実施形態で説明した外球保護構造は有効である。従って、本発明は、このような高輝度放電灯を対象とする。
【００５１】
(2) 本実施形態では、内管として透光性スリーブ（円筒形状）を挙げている。しかし、内管はこれに限定されない。内管の形状は、両端が密封形状の透光性内管、一端が密封形状の透光性内管等であってよい。
【００５２】
(3) 本実施形態では、外球保護構造として、透光性スリーブと金属線の組み合わせを挙げている。しかし、内管の存在は必須のものではない。予め、外球の強制破裂の実験を行い飛散する破片の衝撃強度を調べ、金属線単独で外球を十分保護出来る場合には、内管は不要となる。内管が無い場合、カシメ部材２０は、発光管６の中心軸線に垂直な断面で見て、発光管中心から放射状に延びる配光を遮蔽しないように支柱１６の影になる程度の大きさとする。更に、図４に関連して説明した外球保護構造の形成方法は、内管及び内管支持板に関する作業工程が省かれる。
【００５３】
(4) 本実施形態では、特許文献１に記載する比較的高出力の定格電力４００Ｗランプに対比させて、比較的低出力の定格出力３５〜１５０Ｗランプの影の発生を減少させることについて言及している。しかし、ランプは、このような比較的低出力のランプに限定されない。カシメ部材を利用した金属線の末端処理及びカシメ部材と支柱間の溶接処理は、ランプの出力の大小に拘わらず、採用し得る。
【００５４】
(5) 本実施形態では、ニッケル製のカシメ部材、モリブデンの金属線及びニッケルメッキ鉄線の支柱を使用している。しかし、カシメ部材、金属線及び支柱の材質は、これに限定されない。
【００５５】
カシメ部材の材質は、押圧により変形し得る可撓性を有し、一定の剛性を有する金属部材であればよい。金属線の材質は、モリブデン以外に、タングステン、タンタル、ニオブ、鉄、ニッケル等の高融点金属、又はステンレス鋼、モネル（登録商標）、インコネル（登録商標）等の耐熱合金であってよい。支柱の材質は、ニッケルメッキ鉄線以外に、例えば、モリブデン（Ｍｏ），ステンレス（ＳＵＳ），ニッケルメッキ鉄線等の線材や略長四角形状の枠状に成形した丸棒体から形成してもよい。
【００５６】
金属線の材質とカシメ部材の材質は、任意の組み合わせであってよい。一方、カシメ部材と支柱の関係は、同じ種類の金属である。この場合の支柱の材質は、全体がこのような同種類の金属であってもよく、或いはニッケルメッキ鉄線のように表面が同種類の金属で覆われていてもよい。
【００５７】
(6) 本実施形態では、溶接工法としてスポット溶接を挙げている。しかし、これに限定されない。溶接工法として、例えば、電子ビーム溶接、レーザー溶接等を利用することも出来る。
【００５８】
以上の変形例・代替例を含めて、本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定められることを承知されたい。
【符号の説明】
【００５９】
２：口金、  ４：外球、  ４ａ：中央部、  ４ｂ：トップ部、  ４ｃ：ネック部、  ６：発光管、  ６ａ：太管部，発光部、  ６ｂ，６ｃ：細管部，キャピラリー、  ８：透光性スリーブ，内管、  ８ｂ，８ｃ：スリーブ支持板，内管支持板、  １０：セラミックメタルハライドランプ、  １２：マウント、  １４：ステム管、  １６：支柱，フレーム部材、  １８：金属線、  ２０：カシメ部材、  ２０ｂ：小片、
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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