(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管内の電極を支持し、封止管内に配設された電極支持棒と、
軸通する前記電極支持棒を保持し、封止管と溶着する円筒状の電極棒保持管と、
前記電極棒保持管と前記電極との間に配置され、軸方向に変形可能な可撓性部材とを備え、
前記可撓性部材が、軸方向に伸縮可能な弾性部材であって、その電極棒保持管側端部が自由端であり、
前記可撓性部材が、封止管分断前クラックに起因して電極棒保持管側から受ける力に対し、前記電極棒保持管に向けて抵抗する力を与えず、また、封止管分断によって前記電極棒保持管から受ける力に対し、軸方向に沿って電極側へ収縮することを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
前記可撓性部材が、前記電極支持棒周りに巻回されたコイル状圧縮バネであることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。
【請求項３】
前記可撓性部材が、前記電極棒保持管と所定間隔を設けて配置されることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の放電ランプ。
【請求項４】
前記可撓性部材が、ゲッター部材として構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の放電ランプ。
【請求項５】
前記電極支持棒周りに配置されるゲッター部材をさらに有し、
前記可撓性部材が、前記ゲッター部材と前記電極棒保持管との間に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の放電ランプ。
【請求項６】
前記電極支持棒と接続され、前記電極棒保持管と面する導電性環状部材をさらに有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の放電ランプ。
【請求項７】
発光管内の電極を支持し、封止管内に配設された電極支持棒と、
前記電極支持棒を保持し、封止管と溶着する円筒状の電極棒保持管と、
前記電極棒保持管と前記電極との間に配置され、軸方向に伸縮可能な弾性部材であって、電極棒保持管側端部が自由端である弾性部材とを備え、
前記弾性部材が、前記電極棒保持管と所定間隔を設けて配置され、前記電極棒保持管から受ける力に対し、軸方向に沿って電極側へ収縮することを特徴とする放電ランプ。
【請求項８】
発光管内の電極を支持し、封止管内に配設された電極支持棒と、
前記電極支持棒を保持し、封止管と溶着する円筒状の電極棒保持管と、
前記電極棒保持管と前記電極との間に配置され、軸方向に伸縮可能な弾性部材であって、電極棒保持管側端部が前記電極棒保持管と軸方向に沿って収縮自在に接し、さらに、電極側端部に比べてより大きく収縮変形する収縮部を電極棒保持管側に設けた弾性部材とを備え、
前記弾性部材が、前記電極棒保持管から受ける力に対し、軸方向に沿って電極側へ収縮することを特徴とする放電ランプ。
【請求項９】
発光管内の電極を支持し、封止管内に配設された電極支持棒と、
前記電極支持棒を軸通させて保持し、封止管と溶着する円筒状の電極棒保持管と、
前記電極支持棒周りに固定されるゲッター部材と、
両端において前記電極棒保持管と前記ゲッター部材に接し、軸方向に伸縮自在な弾性部材とを備え、
前記弾性部材が、前記電極棒保持管から受ける力に対し、軸方向に沿って電極側へ収縮することを特徴とする放電ランプ。
【請求項１０】
前記弾性部材が、ゲッター部材として構成されることを特徴とする請求項７乃至８のいずれかに記載の放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショートアーク型放電ランプなど放電ランプの封止構造に関し、特に、点灯時にランプ内が高圧力状態となる放電ランプの電極を支持する電極支持棒の保持機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ショートアーク型放電ランプでは、電極を封じた発光管の両端に封止管が一体となって連設している。封止管内には、電極棒を保持する円筒状のガラス管が配置される一方、モリブデンなどの金属箔が金属リングなどを介して電極支持棒と電気的に接続されている。封止工程では、ガラス管、電極支持棒を含めたパーツ（マウント部品）を封止管に挿入し、ガスバーナーなどによる加熱によって封止管を縮径させる。これにより、封止管がマウント部品と溶着し、発光管内が気密状態になる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
封止工程では、封止管回転などに起因してガラス管の位置変動が生じ、封止管内の円筒状ガラス管と金属リングとの間に隙間が生じる。ランプ点灯中には発光管の内部は高圧力状態となるので、この隙間を起点としてクラックの発生、ランプ破損に繋がる恐れがあり、このような封止工程におけるガラス管移動を防ぐため、電極支持棒にストッパーが固着されている（特許文献２参照）。ストッパーによってガラス管の移動が制限され、隙間が生じないように封止管をマウント部品に溶着させることができる。
【０００４】
また、不純ガスを吸収するゲッター作用を有するコイル状金属部材を電極支持棒に巻き付け、ガラス管と当接させる方法も知られている（特許文献３参照）。この場合、金属製のゲッター部材と金属箔との間でガラス管が矜恃され、ガラス管が電極支持棒に仮止めされる。
【特許文献１】実開平３−１２１６５２号公報
【特許文献２】実開昭６２−４７０６０号公報
【特許文献３】特開２０００−１４９８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガラス管と金属は材質、熱膨張率等の点で異なるため、ガラス管と金属リングとの境界付近の封止管にクラック（亀裂）が発生しやすい。点灯中の発光管内の圧力は外気に比べて非常に高圧であり、封止管に発生したクラックによって生じる隙間から周囲に向けて大きな応力がかかる。そして、クラックは軸方向、径方向に進行していく。クラックが封止管の外表面まで到達すると、封止管が破断する。
【０００６】
しかしながら、ストッパーなどによってガラス管の位置を固定した場合、封止管分断だけに収まらず、発光管の破裂が生じることが明らかになった。
【０００７】
その理由としては、ストッパーからの抗力が原因と考えられる。クラックが進行すると、ガラス管と金属部材との境界付近で封止管を分断しようとする力が働き、電極側に向けて大きな力が作用する。しかしながら、ストッパーから抗力を受けることによってさらなる力が電極側に向けて作用し、ガラス管内でクラックが進行する。また、この抗力によってクラックの進行方向が分散し、境界付近の封止管外表面へ向けてクラックが速やかに進行しない。
【０００８】
そしてクラックが封止管の外表面に到達して封止管が破断すると発光管内に大気が混入し、放電は停止される。さらに、封止管が分断すると、ガラス管は電極側に向けて軸方向に移動しようとする。しかしながら、ストッパーによって抵抗を受けるため、ガラス管内のクラックがさらに拡大する。その結果、封止管分断前における発光管側へのクラック進行と合わせて、クラックが発光管にまで到達し、発光管破裂が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の放電ランプは、発光管内の電極を支持し、封止管内に配設された電極支持棒と、軸通する電極支持棒を保持し、封止管と溶着する円筒状の電極棒保持管と、電極棒保持管と電極との間に配置され、軸方向に変形可能な可撓性部材とを備える。例えば、電極支持棒と接続され、電極棒保持管と面する金属リングなどの導電性環状部材が封止管内に設けられる。
【００１０】
可撓性部材は、伸縮可能な弾性部材によって構成すればよい。例えば、ゲッター部材によって構成してもよく、あるいは、電極支持棒周りに配置されるゲッター部材を別途設け、可撓性部材を、ゲッター部材と電極棒保持管との間に配置してもよい。
【００１１】
本発明では、可撓性部材が、封止管分断前クラックに起因して電極棒保持管側から受ける力に対し、抵抗する力を電極棒保持管に向けて与えない。封止管を分離しようとする力が邪魔されずに作用するため、クラックが封止管外表面に向けて進行しやすい。
【００１２】
封止管が分断すると、封止管に一体的で電極支持棒に固定されない電極棒保持管は、電極支持棒に沿って電極側へ位置変動する。本発明の可撓性部材は、このとき電極棒保持管から受ける力に対し、電極側へ収縮する。電極棒保持管が邪魔されることなく相対移動するとともに、可撓性部材が収縮することによって、封止管分断による衝撃エネルギーが吸収される。そのため、封止管分断のとき発光管の破損にまで至らない。
【００１３】
封止管分断前において、抵抗力を電極棒保持管側へ与えないため、可撓性部材は、電極棒保持管と所定間隔を設けて配置し、電極棒保持管側端部を自由端にすればよい。あるいは、封止工程において、電極棒保持管をしっかりと位置決めするため、可撓性部材の一端を電極棒保持管と収縮自在に接するようにしてもよい。
【００１４】
この場合、封止管破断前に受ける力に対し抵抗しないようにするため、可撓性部材が、電極側端部に比べてより大きく収縮変形する収縮部を電極棒保持管側に設けるのがよい。例えば、可撓性部材は、電極支持棒周りに巻回された弾性線状部材を備え、弾性線状部材の電極棒保持管側端部における巻きピッチが、電極側端部における巻きピッチよりも長くなるように構成すればよい。
【００１５】
本発明の他の特徴となる放電ランプは、発光管内の電極を支持し、封止管内に配設された電極支持棒と、電極支持棒を保持し、封止管と溶着する円筒状の電極棒保持管と、電極棒保持管と電極との間に配置され、電極棒保持管側端部が自由端である弾性部材とを備え、弾性部材が、電極棒保持管と所定間隔を設けて配置され、電極棒保持管から受ける力に対して電極側へ収縮することを特徴とする。
【００１６】
本発明の他の特徴となる放電ランプは、発光管内の電極を支持し、封止管内に配設された電極支持棒と、電極支持棒を保持し、封止管と溶着する円筒状の電極棒保持管と、電極棒保持管と軸方向に沿って収縮自在に接し、電極側端部に比べてより大きく収縮変形する収縮部を電極棒保持管側に設けた弾性部材とを備え、弾性部材が、電極棒保持管から受ける力に対して電極側へ収縮することを特徴とする。
【００１７】
本発明の他の特徴となる放電ランプは、発光管内の電極を支持し、封止管内に配設された電極支持棒と、電極支持棒を軸通させて保持し、封止管と溶着する円筒状の電極棒保持管と、電極支持棒周りに固定されるゲッター部材と、両端において電極棒保持管とゲッター部材に接する弾性部材とを備え、弾性部材が、電極棒保持管から受ける力に対して電極側へ収縮することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、クラックに起因して封止管が破断するとき、発光管の破壊を防ぎ、被害を最小限にして点灯停止させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態であるショートアーク型放電ランプの概略的断面図である。図２は、陽極側封止管の概略的断面図である。
【００２１】
ショートアーク型放電ランプ１０は、石英ガラスの発光管１２内に陽極１４、陰極１６を備える。発光管１２の両側には、石英ガラスの封止管２０、６０が対向するように連設されている。封止管２０、６０の両端は、口金８０Ａ、８０Ｂで塞がれている。
【００２２】
封止管２０、６０の内部には、陽極１４、陰極１６を支持するとともに、発光管１２内の放電空間１１を封止するパーツ（以下、マウント部品という）１８Ａ、１８Ｂがそれぞれ封入されている。また、放電空間１１には、水銀および希ガスが封入されている。
【００２３】
図２に示すように、封止管２０内部には、陽極１４を支持する電極支持棒２２が設けられ、軸方向に延びている。電極支持棒２２は、円筒状の肉厚ガラス管（以下、電極側ガラス管という）２４に設けられた軸穴２４Ａを通り、電極ガラス管２４によって保持される。電極側ガラス管２４の発光管側端部には、封止管２０との溶着を確実にするため、円筒状の凹部２４Ｂが形成されている。
【００２４】
電極支持棒２２は、封止管２０の端部まで延びておらず、所定間隔を置いて金属製のリード棒２８が同軸的に対向配置されている。電極支持棒２２、リード棒２８は、円柱状のガラス部材３４の両端に設けた挿入穴３４Ａ、３４Ｂに軸挿され、ガラス部材３４は電極支持棒２２、リード棒２８を保持する。リード棒２８は、電源部（図示せず）と繋がった外部のリード線（図示せず）に接続されている。
【００２５】
ガラス部材３４の両端には、金属リング２６、３２がそれぞれ密着配置され、電極支持棒２２、リード棒２８は軸穴２６Ａ、３２Ａに溶接されている。発光管１２に近い金属リング（以下、内側金属リングという）２６は、電極側ガラス管２４と当接し、他方の金属リング（以下、外側金属リングという）３２は、リード棒２８を軸通させて保持する環状固定ガラス管２９と当接する。      
【００２６】
内側金属リング２６、外側金属リング３２の間には、軸方向に沿って複数の帯状金属箔３６がガラス部材３４の外表面に沿って軸方向に延び、その両端は、内側金属リング２６、外側金属リング３２の円周面に溶接されている。外側金属リング３２は、リード棒２８と金属箔３６とを電気的に接続させ、内側金属リング２６は、金属箔３６と電極支持棒２２とを電気的に接続させることにより、電源部と接続するリード棒２８から陽極１４へ電力が供給される。
【００２７】
封止管２０は、封止工程時にガスバーナーなどで熱せられることによって縮径し、電極側ガラス管２４、ガラス部材３４と溶着している。これにより、封止管２０内部が封止され、電極ガラス管２４、内側金属リング２６、外側金属リング３２、ガラス部材３４を含むマウント部品１８Ａが、軸方向に動かないように固定される。
【００２８】
電極支持棒２２の電極側には、不純ガスを吸収するゲッター部材４２が設けられている。タンタルワイヤーなどによって構成されるゲッター部材４２は、電極支持棒２２の周囲に巻き廻され、電極側ガラス管２４と所定距離間隔Ｄ１（穴２４Ａからの距離）を設けて配置されている。ゲッター部材４２の電極側端部４２Ｂは電極支持棒２２に溶接され、それ以外の部分は電極支持棒２２に固定されておらず、ガラス管側端部４２Ａは自由端になっている。
【００２９】
図３は、分断時における封止管の概略的断面図である。以下では、クラックに起因した封止管破断について説明する。
【００３０】
電極側ガラス管２４と金属リング２６との接触面２４Ｎは部材境界面であることから、封止後においても微小な隙間が生じている。その隙間は、電極支持棒２２と電極側ガラス管２４との軸方向隙間を介して放電空間１１と空間的に繋がっている。
【００３１】
一方、ランプ点灯中には放電空間１１内部は高圧状態であり、放電ランプ１０の外部と大きな圧力差が生じている。したがって、電極側ガラス管２４と金属リング２６との接触面２４Ｎに生じた隙間付近では、その空隙から周囲に向けて応力がかかり、電極側ガラス管２４と内側金属リング２６とを引き離す方向に力が働く。このとき、ゲッター部材４２と電極側ガラス管２４とは離れているため、引き離そうとする力に対する抵抗力は作用しない。
【００３２】
電極側ガラス管２４と金属リング２６との接触面付近の封止管２０や電極側ガラス管２４にクラックが生じると、クラックに応力集中が生じ、クラックが封止管２０の外表面に向かって径方向に進行する（図３（ａ））。そして、一部のクラックが封止管２０を横断して封止管２０の外表面まで到達すると、クラックによって生じた隙間、および電極側ガラス管２４と電極支持棒２４との隙間を介して、大気と放電空間１１とが空間的に繋がる。これによって、放電が強制的に停止される。
【００３３】
さらに接触面２４Ｎ付近における封止管２０の外表面上においてクラックが周方向全体に進行すると、封止管２０は、その接触面を境に分断される（図３（ｂ）参照）。その結果、内側金属リング２６のある封止管破断部２０Ｓ１と、電極側ガラス管２４のある封止管破断部２０Ｓ２は、互いに離れる方向へ移動する。
【００３４】
陽極１４を支持する電極支持棒２２は、内側金属リング２６に固定されている。一方、封止管２０に溶着された電極側ガラス管２４は、電極支持棒２２に固定されていない。したがって、陽極１４は、分断後に封止管破断部２０Ｓ１の移動する方向へ引っ張られ、発光管１２と一体である封止管破断部２０Ｓ２が陽極１４へ近づく。すなわち、電極側ガラス管２４は、電極支持棒２２に沿って相対的に陽極１４の方へ移動する。
【００３５】
特に、放電ランプ１０を鉛直方向に沿ってつり下げた状態で配置した場合、封止管２０が分断されると、電極側ガラス管２４と陽極１４とが互いに接近する。
【００３６】
電極側ガラス管２４が陽極１４に相対的に近づくと、ゲッター部材４２の端部４２Ａが電極側ガラス管２４の凹部２４Ｂと当接する。このときの封止管破断部２０Ｓ１、２０Ｓ２の距離間隔Ｄ２は、実質的に距離Ｄ１と等しい。
【００３７】
ゲッター部材４２の端部４２Ａは、伸縮可能な弾性性能を有し、かつ弾性係数が小さく撓みやすい。そのため、移動してくる電極側ガラス管２４に当たると、ゲッター部材４２の端部４２Ａは、電極側ガラス管２４から受ける力に対して収縮する。そして、所定量変形することによって衝撃エネルギーを吸収する。ゲッター部材４２の弾性性能は、分断による衝撃エネルギーを十分吸収するように定められ、電極側ガラス管２４は、陽極１４と激突するまで軸方向に変動しない。
【００３８】
このように本実施形態によれば、弾性性能を有するコイル状に巻いたゲッター部材４２が電極側ガラス管２４と所定間隔Ｄ１だけ離れて電極支持棒２２の周りに配置される。そして、一方の端部４２Ａは自由端となって電極支持棒２２に固定されず、他方の端部４２Ｂだけが陽極１４に固定される。電極側ガラス管２４から離れているため、クラックに起因して生じる封止管２０を破断しようとする力に対し、ストッパーのような抵抗力を電極側ガラス管２４に与えない。これにより、クラックの進行方向が分散せず、速やかに封止管２０の外表面に向けて進行する。
【００３９】
そして、封止管２０が分断し、電極側ガラス管２４が陽極１４側へ相対的移動するとき、ゲッター部材４２はそれを阻止するような抵抗力を生じず、電極側ガラス管２４から受ける力に対して陽極側へ変形収縮する。したがって、電極側ガラス管２４が相対移動する間に電極側ガラス管２４内でクラックが拡大せず、発光管１２にクラックが伝わるのを防止する。また、ゲッター部材４２の緩衝作用によって、電極側ガラス管２４は陽極１４に衝突することなく停止する。
【００４０】
なお、封着前に電極側ガラス管２４の移動を抑えるビーズ管などのストッパーを、電極支持棒２２の周面に設けてもよい。この場合、ストッパーは固定せず、封止管破断時にかかる力に対して抵抗することなくストッパーが外れるように構成する。
【００４１】
次に、図４を用いて、第２の実施形態である放電ランプについて説明する。第２の実施形態では、ゲッター部材が電極側ガラス管と接する。それ以外の構成については、実質的に第１の実施形態と同じである。
【００４２】
図４は、第２の実施形態である陽極側封止管の断面図である。タンタルワイヤーなどで構成されるゲッター部材５２は、電極側端部５２Ａを含む伸縮部５２Ｔを有し、電極側端部５２Ｂは陽極１４に固定され、電極側端部５２Ａは電極側ガラス管２４と収縮可能に接している。
【００４３】
伸縮部５２Ｔは軸方向に沿って伸縮自在であり、伸縮部５２Ｔの巻きピッチは、それ以外の部分における巻きピッチより長い。そのため、電極側ガラス管２４から受ける力に対して伸縮部５２Ｔは撓みやすく（弾性係数が小さい）、大きく収縮する。
【００４４】
封止工程において、ゲッター部材５２は電極側ガラス管２４を位置決めさせる機能を発揮し、伸縮部５２Ｔは陽極側へ収縮しながら電極側ガラス管２４が陽極側へ移動する動きを抑える。一方、封止管破断直前のクラックに起因する分断しようとする力は電極側ガラス管２４からゲッター部材５２に向けて働く。このとき伸縮部５２Ｔは、抵抗する力をガラス管２４に与えず、収縮する。
【００４５】
さらに封止管分断後、電極側ガラス管２４が陽極側１４へ変動しようとするときに電極側ガラス管２４から受ける力に対し、伸縮部５２Ｔはより一層収縮する。したがって、電極側ガラス管２４は電極側へ相対的に位置変動し、伸縮部５２Ｔが大きく収縮することによって衝撃エネルギーが吸収される。
【００４６】
次に、図５を用いて、第３の実施形態である放電ランプについて説明する。第３の実施形態では、ゲッター部材と異なる弾性部材を別途配置する。それ以外の構成については、第１の実施形態と同じである。
【００４７】
図５は、第３の実施形態である陽極側封止管の断面図である。金属箔を蛇腹に形成した弾性部材７２は、ゲッター部材６２と電極側ガラス管２４とその両端において接し、軸方向に伸縮自在である。ゲッター部材６２は電極支持棒２２に固定されている。よって、封止工程においては、弾性部材７２が収縮しながら電極側ガラス管２４を位置決めする。
【００４８】
弾性部材７２は、弾性係数が小さく、電極側ガラス管２４から受ける力に対して大きく収縮する。そのため、封止管分断前後において電極側ガラス管２４から受ける力に対して抵抗せずに収縮する。その結果、速やかに封止管２０が電極側ガラス２４付近で破断し、破断直後には電極側ガラス管２４が電極側へ相対的に位置変動するとともに、弾性部材７２の収縮によって衝撃エネルギーが吸収される。
【００４９】
なお、ゲッター部材および弾性部材は、コイル状に巻いた圧縮バネ以外の弾性部材（例えば、板状金属など）によって構成してもよい。また、実施形態１、２において、実施形態３のように、ゲッター部材とは異なる弾性部材を別途設けるように構成してもよい。さらに、収縮して衝撃エネルギーを吸収するため塑性変形するような可撓性部材であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本実施形態であるショートアーク型放電ランプの概略的断面図である。
【図２】陽極側封止管の概略的断面図である。
【図３】分断時における封止管の概略的断面図である。
【図４】第２の実施形態である陽極側封止管の断面図である。
【図５】第３の実施形態である陽極側封止管の断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  放電ランプ
１２  発光管
２０  封止管
２２  電極支持棒
２４  電極側ガラス管（電極棒保持管、ガラス管）
２６  金属リング
４２、５２、６２  ゲッター部材（可撓性部材、弾性部材）
７２  弾性部材
【図１】
0005135016.tif 000002
【図２】
0005135016.tif 000003
【図３】
0005135016.tif 000004
【図４】
0005135016.tif 000005
【図５】
0005135016.tif 000006