(57)【要約】【課題】気密封止部における導電部材が酸化されるのを防止し、大電流でも長い使用寿命を得るランプを提供すること。【解決手段】石英ガラス製の発光管と封止管とからなる放電容器と、封止管の内部に配置された柱状ガラス体と、ガラス体の前端面および後端面にそれぞれ配置された第１・第２の金属板と、基端が第１の金属板に電気的に接続され発光空間に伸びるよう配置された内部リード棒と、内部リード棒の先端に設けられた電極と第２の金属板に電気的に接続された外部リード棒と、ガラス体の外周に沿って伸び、その一端部が第１の金属板に、その他端部が第２の金属板にそれぞれ電気的に接続された複数枚の帯状金属箔とを有してなり、金属箔が第１・第２の金属板間でガラス体周方向に管軸に対し斜め配置されており、ガラス体の外周面にて軸方向に連続する任意の直線部が金属箔で部分的に覆われた箔シール構造ランプとする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管およびこれに続く封止管よりなる石英ガラス製の放電容器と、前記封止管の内部に配置された柱状のガラス体と、前記ガラス体の前端面および後端面にそれぞれ配置された第１の金属板および第２の金属板と、基端が前記第１の金属板に電気的に接続されて発光空間に伸びるよう配置された内部リード棒と、前記内部リード棒の先端に設けられた電極と、前記第２の金属板に電気的に接続された外部リード棒と、前記ガラス体の外周に沿って伸び、その一端部が第１の金属板に、その他端部が第２の金属板にそれぞれ電気的に接続された複数枚の帯状の金属箔とを有してなり、
前記金属箔が第１の金属板と第２の金属板の間で前記ガラス体の周方向に管軸に対して斜めに配置されており、前記ガラス体の外周面において軸方向に連続する任意の直線部が前記金属箔で部分的に覆われていることを特徴とする箔シール構造をもつランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体や液晶等の製造工程で使用される箔シール構造をもつランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、大電流用の高圧または超高圧水銀ランプにおいては、発光ガスの主成分である水銀の封入量が多くて点灯時のガス圧が高く、気密封止部の石英ガラスにおいては耐圧性大きいことが必要である。そのため、高圧水銀ランプや超高圧水銀ランプにおいては、封着用の金属箔を用いたいわゆる箔シール構造が一般に採用されている。
【０００３】
箔シール構造に関する技術として、例えば実開平６−６０９６０号公報に記載されたものがある。この考案にかかる高圧水銀ランプを、図面を用いて説明する。図１は箔シール構造をもつランプの気密封止部の断面図である。また図２は、図１の破線部ＡＡ´においてこの高圧水銀ランプを切断したときの断面図を示す。この例では金属箔２０はモリブデン箔で４枚使用されている。発光管８２に電極６が配置され、この電極６に続く内部リード棒３が、封止管８１の内部に配置された石英ガラス製の筒体７に挿通されて、柱状のガラス体１の前端面に沿って配置されたディスク状の第１の金属板３１に溶接されている。また、前記ガラス体１はその後方側に穴１２を有し、この穴１２内部に外部リード棒４が挿入されている。外部リード棒４はガラス体１の後端面に配置されたディスク状の第２の金属板４１に挿通された状態で溶接され、その後方において石英ガラス製の筒体１０に挿通されている。
【０００４】
前記ガラス体１の外周面には、金属箔２０が配置されており、その一端部２１において第１の金属板３１に、他端部２２において第２の金属板４１にそれぞれ溶接されている。前記金属箔２０は帯状で、図２に示すようにガラス体１の周方向に互いに離間して、図１に示すように長手方向に伸びるように平行に配置される。
【０００５】
封止管８１やガラス体１に使用されている石英ガラスは、石英ガラスの熔融炉からダイス（不図示）を通して引き出し、管形状に成型される。この方法で作られた石英ガラスの封止管８１の内表面、石英ガラスのガラス体１の外表面には引き出し軸方向に沿って直線状のくぼみ（いわゆるダイスマーク）を生じる場合がある。図５（ａ）にガラス体１の周面にくぼみ５１が存在する様子を模式図的に示した。図５（ｂ）はその部分拡大図である。ｔはくぼみ５１の幅、ｄはくぼみ５１の深さを示す。
【０００６】
本来、ガラス体１の外周と封止管８１の内周とを金属箔２０を介して溶着されて箔シール構造をもつランプの気密封止部が形成されるのであるが、ガラス体１と封止管８１の少なくとも一方がその表面の軸方向に沿って直線状のくぼみ５１を有している場合、ガラス体１と封止管８１が金属箔２０を介さずに溶着させるとすれば、封止管８１外部からの加熱による溶着ではくぼみ５１が空洞として残ってしまう恐れがある。仮に図１に示した、第一の金属円板３１と第二の金属円板４１の間の気密部Ｋにおいて管軸方向に連続する空洞が存在すれば、封止管８１の気密を保つことができない。
【０００７】
図３に従来の金属箔が周囲に配されたガラス体を説明する図を示したが、箔２０は各々が平行に配置されているので、直線状のくぼみ５１が存在する場合、封止管（不図示）との溶着時に管軸方向に連続した空洞が残るおそれが有る。
【０００８】
そこで、従来は、軸方向に沿って直線状のくぼみを有している石英ガラス素材は、図１の封止管８１やガラス体１といった、ランプの封止部の材料として使うことができず、軸方向に沿って直線状のくぼみのない石英ガラス素材又はくぼみの少ない石英ガラス素材を選別して使用していた。また、誤って軸方向に沿って直線状のくぼみを有する石英ガラス素材を使用した場合に、封止管の気密を保つことができず、ランプが短寿命になるおそれがあった。
【０００９】
【特許文献１】
実開平６−６０９６０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、ランプの気密封止部における導電部材が酸化されるのを確実に防止し、大電流でも長い使用寿命を得ることができるランプを提供することにある。
【００１１】
また、従来は放電ランプ材料として無駄になっていた直線状のくぼみを有する石英ガラス素材を使えるようにし、放電ランプの製造コストを下げることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、発光管およびこれに続く封止管よりなる石英ガラス製の放電容器と、前記封止管の内部に配置された柱状のガラス体と、前記ガラス体の前端面および後端面にそれぞれ配置された第１の金属板および第２の金属板と、基端が前記第１の金属板に電気的に接続されて発光空間に伸びるよう配置された内部リード棒と、前記内部リード棒の先端に設けられた電極と、前記第２の金属板に電気的に接続された外部リード棒と、前記ガラス体の外周に沿って伸び、その一端部が第１の金属板に、その他端部が第２の金属板にそれぞれ電気的に接続された複数枚の帯状の金属箔とを有してなり、前記金属箔が第１の金属板と第２の金属板の間で前記ガラス体の周方向に管軸に対して斜めに配置されており、前記ガラス体の外周面において軸方向に連続する任意の直線部が前記金属箔で部分的に覆われている箔シール構造をもつランプとする。
【００１３】
【作用】
金属箔を介して溶着される部分は、モリブデン金属箔の温度が石英ガラス部よりも上昇し、高温で封着されるので、ガラス表面に直線状のくぼみが存在していても、金属箔をガラス表面に管軸に対して斜めに配することで、溶着面において空洞として残すことなく密着させることができる。このことを利用して、気密部の軸方向において、石英ガラスどうしの熔融部分だけで構成された部分を無くす、すなわち、ガラス体の外周面において軸方向に連続する任意の直線部が前記金属箔で部分的に覆われている、ことにより気密部の端から端まで管軸方向に連続した空洞が存在することを無くすことが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の箔シール構造を持つランプは、図１において発光管８２およびこれに続く封止管８１よりなる石英ガラス製の放電容器と、封止管８１の内部に配置された柱状のガラス体１と、ガラス体１の前端面および後端面にそれぞれ配置された第１の金属板３１および第２の金属板４１と、基端が前記第１の金属板３１に電気的に接続されて発光空間に伸びるよう配置された内部リード棒３と、内部リード棒の先端に設けられた電極６と、第２の金属板４１に電気的に接続された外部リード棒４と、ガラス体１の外周に沿って伸び、その一端部が第１の金属板３１に、その他端部が第２の金属板４１にそれぞれ電気的に接続された複数枚の帯状の金属箔２０とを有してなり、金属箔２０が第１の金属板３１と第２の金属板４１の間でガラス体１の周方向に管軸に対して斜めに配置されており、ガラス体１の外周面において軸方向に連続する任意の直線部が金属箔２０で部分的に覆われている。
【００１５】
本発明の箔シール構造を持つランプの封止部構造は一例を上げれば次のようにして実現できる。図１において言えば、ガラス体１と第１の金属板３１、第２の金属板４１、金属箔２０、内部リード３、電極６、外部リード４、ガラス製の筒体７を合わせてマウントと呼称すれば、マウントの組立時に、金属箔の斜め配置ができる。図６には第１の金属板と金属箔２０の位置関係を示す。
【００１６】
図６で破線で示した２０´は従来のランプの金属箔を示し、マウント組立時において金属箔２０の軸を第１の金属板３１の直交させた２本の中心線と一致させている。
【００１７】
図のようにマウント組立時において金属箔２０を、従来の金属箔２０´の溶接固定の際の第１の金属板３１の直交させた２本の中心線からずらして配置し、第１の金属板３１と金属箔２０を溶接固定する。そうして、図４（ａ）に示す様に、金属円板３１の側面に沿って折り曲げ、ガラス体１に沿わせて、第２の金属板に溶接固定される。
【００１８】
あるいは、図４（ｂ）に示すように、第１の金属板３１の側面に金属箔２０を斜めに溶接することもできる。
【００１９】
図４に、本発明の、金属箔２０が周囲に斜め配置されたガラス体１を示したが、当ガラス体１表面に直線状のくぼみ５１が存在していても、或いは不図示であるが封止管内面に直線状のくぼみが存在していても、金属箔２０を介して溶着される部分は、モリブデン箔の温度が石英ガラス部分よりも上昇し、高温で封着されるので、溶着面において管軸方向に連続した空洞として残すことなく密着させることができる。
【００２０】
次に、従来の箔シール構造をもつランプと本発明の箔シール構造をもつランプについて、発光管内に封入したガスのリークレート（リーク速度）を比較検討する実験を行った。準備した試料ランプとしては、従来の箔シール構造をもつランプと本発明の箔シール構造をもつランプを各々１０本準備した。
【００２１】
具体的なリークレート比較の実験条件としては以下の通りである。
（１）石英ガラス製のガラス体には図５（ｂ）で示したくぼみの幅ａまたは深さｂの最大値が１０〜１００μｍの直線状のくぼみ５１がある材料を使用した。すなわち、従来、良品の高圧又は超高圧水銀ランプの製造において選別されて、使用されなかった材料である。
（２）ランプ形状はバルブ部の内径約６０ｍｍの球形状バルブ部（内容積１００ｃｃ）、この中に、外径２０ｍｍ、長さ２５ｍｍの陽極と外径１０ｍｍ、長さ１５ｍｍの陰極を対向して配置した。電極間距離は１０ｍｍとした。その陽極、陰極を通る軸（ランプ軸）に沿ってそれぞれリード棒、それに続く金属箔のシール部、外部リード棒を配置した。
（３）金属箔とガラス体のシール長さは陰極側、陽極側の両極共に４０ｍｍとした。金属箔の幅は１０ｍｍとした。金属箔は直径１８ｍｍのガラス体の周りに等間隔に並べた。
（４）従来のランプの金属箔はランプ軸に沿って配置された。
（５）本発明のランプの金属箔は管軸から１０°傾けて配置された。
（６）各ランプに３００Ｋで１０５ＰａのＫｒ（クリプトン）ガスを封入した。
（７）各ランプを５０Ａで点灯させると２０Ｖのランプ電圧が得られた。
（８）各ランプを１０００時間点灯の後、リークレート測定を行った。
（９）リークレートの測定方法は、試料ランプを内径８０ｍｍ、長さ５００ｍｍのガラス容器に入れ、ガラス容器を封止する。ガラス容器の内容積は約２５００ｃｃである。このとき、ガラス容器内は１×１０−４Ｐａ以下の圧力とする。このガラス容器を６００Ｋで２４時間保持する。その後試料からこのガラス容器内にリークしたｋｒガスの量を測定することによりリークレートを求めた。
【００２２】
図７にリークレート比較の実験結果を示す。従来の箔シール構造のランプの最大リークレートは１０−７  Ｐａ・ｍ３・ｓ−１を超えているが、本発明の箔シール構造のランプは１０−９Ｐａ・ｍ３・ｓ−１未満であった。リークレートが１０−９Ｐａ・ｍ３・ｓ−１未満であると、十分に所期の性能を発揮するランプとなる。この実験結果により、従来の箔シール構造のランプにおいては、図１の気密部Ｋに使用するガラス体１にはその最大値が１０〜１００μｍの幅または深さのくぼみがある材料を使用できないが、本発明の箔シール構造のランプではガラス体１に使用可能となることがわかった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明においては、ゆえに、ランプの気密封止部における導電部材が酸化されるのを防止し、大電流でも長い使用寿命を得ることができるランプを提供することができる。
【００２４】
また、従来は放電ランプ材料として無駄になっていた直線状のくぼみを有する石英ガラス素材を使えるようにし、放電ランプの製造コストを下げることができるという経済的効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】箔シール構造をもつランプの気密封止部の断面図である。
【図２】図１における破線部ＡＡ´での断面図である。
【図３】従来の箔シール構造をもつランプの、金属箔が周囲に配されたガラス体を説明する図である。
【図４】本発明の箔シール構造をもつランプの、金属箔が周囲に管軸に対して斜めに配されたガラス体を説明する図である。
【図５】ガラス体の周面にあるくぼみを説明する断面図である。
【図６】本発明のランプにおいて、マウント組み立て時の第１の金属板と金属箔の位置関係を示す。
【図７】本発明の効果を示す図である。
【符号の説明】
１  ガラス体
３  内部リード棒
４  外部リード棒
６  電極
７  ガラス製の筒体
１２  穴
２０  金属箔
２１  金属箔の一端部
２２  金属箔の他端部
３１  第１の金属板
４１  第２の金属板
５１  くぼみ
８１  封止管
８２  発光管
Ｋ  気密部
【図１】
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【図２】
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【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】
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