(57)【要約】【課題】  クラックリークを抑制しつつ、金属箔と電極の接続を強化可能な箔シールランプを提供する。【解決手段】  実施形態の箔シールランプは、内部に放電空間１１１を有する発光部１１、発光部１１と連続するように形成されたシール部１２を備えた気密容器１と、シール部１２に封着された金属箔３１と、一端は金属箔３１と接続され、他端は放電空間１１１に突出するように配置された電極３２と、を具備する箔シールランプであって、金属箔３１の板面上は、粗面処理が施された加工部３１１と、粗面処理が施されていない未加工部３１２とを備えており、電極３２は未加工部３１２に載置された状態で、金属箔３１と溶接されてなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に放電空間を有する発光部、前記発光部と連続するように形成されたシール部を備えた気密容器と、前記シール部に封着された金属箔と、一端は前記金属箔と接続され、他端は前記放電空間に突出するように配置された電極と、を具備する箔シールランプであって、
前記金属箔の板面上は、粗面処理が施された加工部と、前記粗面処理が施されていない未加工部とを備えており、前記電極は前記未加工部に載置された状態で、前記金属箔と溶接されてなることを特徴とする箔シールランプ。
【請求項２】
前記未加工部における前記電極の直径をＤ（ｍｍ）、前記未加工部の前記電極の直径方向に沿う幅をＷ（ｍｍ）としたとき、０．３≦Ｗ／Ｄ≦１．３を満足することを特徴とする請求項１に記載の箔シールランプ。
【請求項３】
前記粗面処理はレーザ照射であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の箔シールランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、自動車の前照灯や液晶プロジェクタなどに使用される箔シールランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
箔シールランプは、放電空間を備える発光部の両端に一対のシール部を備えた構造であるのが一般的である。このシール部には、電極が溶接された金属箔が封着される。
【０００３】
このような箔シールランプでは、金属箔の表面に、レーザ照射、サンドブラスト、エッチングなどにより凹凸処理を施すことがある。金属箔の表面に凹凸処理を施すと、シール部を構成するガラスと金属箔との密着性を高めることができ、金属箔とガラスとが剥がれてガラスにクラックが生じ、放電空間内のガスがリークするなどによりランプが不灯に至る現象を抑制することが可能となる。
【０００４】
しかしながら、このような表面に凹凸処理を施した金属箔を用いる場合に、金属箔と電極の溶接が外れる不具合が発生している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４３６７７１４
【特許文献２】特許４６８１６６８
【特許文献３】特許３１５０９１８
【特許文献４】特許３６４８１８４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、クラックリークを抑制しつつ、金属箔と電極の接続を強化可能な箔シールランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために、実施形態の箔シールランプは、内部に放電空間を有する発光部、前記発光部と連続するように形成されたシール部を備えた気密容器と、前記シール部に封着された金属箔と、一端は前記金属箔と接続され、他端は前記放電空間に突出するように配置された電極と、を具備する箔シールランプであって、前記金属箔の板面上は、粗面処理が施された加工部と、前記粗面処理が施されていない未加工部とを備えており、前記電極は前記未加工部に載置された状態で、前記金属箔と溶接されてなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の箔シールランプの側面図について説明するための図である。
【図２】第１の実施形態の箔シールランプの上面図について説明するための図である。
【図３】第１の実施形態の箔シールランプの図２のＡ−Ａ’断面について説明するための図である。
【図４】第１の実施形態の箔シールランプの図２の範囲Ｂについて説明するための図である。
【図５】第１の実施形態の箔シールランプの金属箔について説明するための図である。
【図６】従来の箔シールランプの電極と金属箔の溶接部付近の断面について説明するための図である。
【図７】未加工部の幅Ｗと電極の直径Ｄとの関係Ｗ／Ｄとクラックリークの発生率について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
図１および図２を参照して、第１の実施形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の箔シールランプの側面図について説明するための図であり、図２は、本発明の第１の実施形態の箔シールランプの上面図について説明するための図である。
【００１０】
本実施形態の箔シールランプは、自動車などの前照灯用の光源として用いることができるもので、気密容器として内管１を備えている。内管１は細長い形状であり、その中央付近には略楕円形の発光部１１が形成されている。発光部１１の両端には、ピンチシールにより形成された板状のシール部１２、その両端には境界部１３を介して円筒部１４が連続形成されている。この内管１としては、例えば石英ガラスなどの耐熱性と透光性を具備した材料で構成されるのが望ましい。また、シール部１２はシュリンクシールにより形成されることにより円柱状の形状であってもよい。
【００１１】
発光部１１の内部には、中央が略円柱状で、両端に向かって縮径する形状となっている放電空間１１１が形成されている。放電空間１１１には、金属ハロゲン化物２および希ガスが封入されている。
【００１２】
金属ハロゲン化物２は、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化スカンジウム、ヨウ化亜鉛、臭化インジウムで構成されている。金属ハロゲン化物２の総封入量は、ランプ電圧を好適な数値とする等のために、０．１ｍｇ〜０．３ｍｇとしている。なお、この金属ハロゲン化物２の組合せはこれに限らず、スズ、セシウムのハロゲン化物を追加するなどしてもよい。
【００１３】
希ガスは、キセノンが使用されている。この希ガスの圧力は、１１ａｔｍ〜１５ａｔｍである。なお、希ガスとしてはキセノンとネオン、アルゴン、クリプトンなどを組み合わせた混合ガスで使用することもできる。
【００１４】
ここで、本実施形態のランプは水銀を実質的に含んでいない。本明細書における「水銀を実質的に含んでいない」とは、水銀の封入量が０ｍｇである場合に限られず、従来の水銀入りの箔シールランプと比較してほとんど封入されていないに等しい程度の量、例えば１ｍｌあたり２ｍｇ未満、好ましくは１ｍｇ以下の水銀量を封入している場合を含む意味に解釈すべきである。
【００１５】
発光部１１の両側に形成されたシール部１２には、それぞれ電極マウント３が封着されている。電極マウント３は、金属箔３１、電極３２、コイル３３およびリード線３４により構成されている。
【００１６】
金属箔３１は、例えば、モリブデンからなる薄板状の部材である。
【００１７】
電極３２は、例えばタングステンに酸化トリウムをドープしたトリエーテッドタングステンからなる棒状の部材である。その一端は金属箔３１の発光部１１側の端部に載置される状態で、レーザ溶接されており、他端は放電空間１１１内に突出し、所定の距離を保って互いの先端部同士が対向するように対設されている。自動車前照灯の用途の場合には、電極３２同士の先端間の距離を、外管５を通して観察したときに３．７ｍｍ〜４．４ｍｍの範囲に位置決めするのが好ましい。
【００１８】
コイル３３は、例えば、ドープタングステンからなる金属線であって、シール部１２に封着される電極３２の軸部の軸周りに螺旋状に巻装されている。
【００１９】
リード線３４は、例えば、モリブデンからなる金属線である。リード線３４の一端は、発光部１１から遠位側の金属箔３１の端部に載置される形態で接続されており、他端は内管１の外部まで管軸に略平行に延出されている。ランプの前端側、すなわちソケット６から遠位側に延出されたリード線３４には、例えば、ニッケルからなるＬ字状のサポートワイヤ３５の一端がレーザ溶接により接続されている。このサポートワイヤ３５には、内管１と平行に延在する部位に、例えば、セラミックからなるスリーブ４が装着されている。
【００２０】
上記で構成された内管１の外側には、発光部１１を覆うように筒状の外管５が内管１とほぼ同心状に設けられている。これら内外管の接続は、内管１の円筒部１４付近に外管５の端部をそれぞれ溶着することにより行なわれている。内管１と外管５との間に形成された閉空間５１には、ガスが封入されている。このガスには、誘電体バリア放電可能なガス、例えばネオン、アルゴン、キセノン、窒素から選択された一種のガスまたは混合ガスを使用することができる。ガスの圧力は０．３ａｔｍ以下、特に０．１ａｔｍ以下であるのが望ましい。なお、外管５としては、内管１に熱膨張係数が近く、かつ紫外線遮断性を有する材料で構成するのが望ましく、例えば、チタン、セリウム、アルミニウム等の酸化物を添加した石英ガラスを使用することができる。
【００２１】
外管５が接続された内管１の一端には、ソケット６が接続されている。これらの接続は、外管５の外周面に金属バンド７１を装着し、その金属バンド７１をソケット６から４本突出形成させた金属製の舌片７２で把持することで行なっている。また、ソケット６の底部には底部端子８１、側部には側部端子８２が形成されており、底部端子８１と側部端子８２には、それぞれリード線３４とサポートワイヤ３５が接続されている。
【００２２】
これらで構成された箔シールランプは、底部端子８１が高圧側、側部端子８２が低圧側になるように点灯回路（図示なし）と接続され、始動時はランプ電力が７５Ｗ、安定点灯時は３５Ｗとなるように点灯される。
【００２３】
ここで、本実施の形態では、図３、図４に示すように、金属箔３１の板面上には加工部３１１が形成されている。この加工部３１１は、複数の凹みで構成された粗面であり、その形成範囲は金属箔３１の約半面（ただし、ナイフエッジ等、端部は除く）である。それら複数の凹みは、金属箔３１の幅方向および長さ方向で互いに接触している。凹みは、レーザ照射による粗面処理を行うことによって得ることができる。具体的には、金属箔３１の表面にＹＡＧレーザで非貫通の凹みを形成する工程を繰り返し行うことで得ることができる。レーザ照射によって粗面処理を行う場合、凹みの大きさ、深さ、数、形成する領域、形成しない領域を自由に制御することができる。
【００２４】
また、図５に示すように、金属箔３１の板面上には未加工部３１２も形成されている。この未加工部３１２は、加工部３１１の範囲内にあって、粗面処理が施されていない部分であり、加工部３１１より粗くなく、ほぼ平坦である。未加工部３１２は、図３、図４のように、電極３２が載置される箇所に設けられる。なお、本例では電極３２が載置されない側の面にも、表裏で対応する位置に形成されている。すなわち、金属箔３１と電極３２の溶接は、この未加工部３１２で行われる。レーザ溶接を行った場合には、一方の未加工部３１２から、他方の未加工部３１２および電極３２の一部に繋がるような溶融部３１３が形成される。
【００２５】
本発明の放電ランプの実施例の一仕様を下記に示す。
【００２６】
内管１：石英ガラス製、発光部１１の内容積＝２７．５ｍｍ３、内径＝２．５ｍｍ、外径＝６．２ｍｍ、長手方向の球体長＝７．８ｍｍ、
金属ハロゲン化物２：ＳｃＩ３＝０．０６８ｍｇ、ＮａＩ＝０．１０９ｍｇ、ＺｎＩ２＝０．０２２ｍｇ、ＩｎＢｒ＝０．０００５ｍｇ、
希ガス：キセノン＝１３．５ａｔｍ、
水銀：０ｍｇ、
金属箔３１、３１：モリブデン製、長さ＝６．５ｍｍ、幅＝１．５ｍｍ、厚さ＝２０ｍｍ、
加工部３１１：形成範囲＝３．０ｍｍ×１．３ｍｍ、凹みの直径＝１８μｍ、深さ３μｍ、
未加工部３１２：電極３２を載置する部分に形成、さらにその裏面の同じ位置にも形成、長さＬ１＝１．０ｍｍ、幅Ｗ＝０．３９ｍｍ、
電極３２、３２：トリエーテッドタングステン製、直径Ｄ＝０．３８ｍｍ、電極間距離＝４．２ｍｍ（実際の電極間距離＝３．７５ｍｍ）、金属箔３１に対する載置長さＬ２＝０．９ｍｍ、
コイル３３、３３：ドープタングステン製、線径＝０．０６ｍｍ、ピッチ＝２５０％、巻装長＝３．２ｍｍ、
外部リード線３４、３４：モリブデン製、直径＝０．６ｍｍ。
【００２７】
この実施例の電極マウント３と未加工部３１２の部分も加工部３１１を形成した従来例の電極マウント３について引っ張り試験を行ったところ、実施例は従来例よりも１．３倍、電極マウント３の接続強度が強いことが確認された。これは、実施例は平坦な面である未加工部３１２上に電極３２を載置して溶接しているのに対し、従来例は金属箔３１の表面の凹凸処理の上に電極３２を載置して溶接していることにより生じた差と考えられる。つまり、従来例は凹凸処理によって電極３２を溶接する厚みが厚い部分と薄い部分が形成されてしまい、そのばらつきによって溶接強度が不安定になり、電極３２と金属箔３１とが外れやすくなったため、実施例よりも接続強度が高かったと考えられる。
【００２８】
次に、これらの電極マウント３を封着した実施例のランプと従来例のランプについて、ＥＵ定格モードの点灯試験を行った。その結果、実施例は２０００時間点灯してもクラックリークは発生しなかったのに対し、従来例は１００時間程度でクラックリークが発生した。
【００２９】
従来例でクラックリークが発生したのは、図６に示すような箇所である。これは電極軸と接するガラスでクラックが生じ、リークに至たる軸端リークと呼ばれるクラックリークである。したがって、実施例と従来例とでクラックリークの発生時間に差が生じたのは、電極３２の軸周りへのガラスの密着が関係していると考えられる。実施例である図３と従来例である図６とを比較すると、金属箔３１と電極３２の溶接部付近とシール部１２の間に形成される隙間９が図６の方が図３よりも小さくなっている。特に、従来例の方が実施例よりも、ガラスが電極軸周りに広範囲で密着している。従来例のように、電極３２の軸周りにガラスが過剰に密着しすぎていると、電極３２を構成する金属とシール部１２を構成するガラスとは熱膨張が異なるために、点灯・消灯の熱伸縮の際に電極がガラスに強い応力を与えてしまい、軸端リークが発生したと考えられる。
【００３０】
このように、従来例で電極３２の軸周りにガラスが過剰に密着したのは、金属箔３１の表面に形成した加工部３１１が関係する。レーザ照射により加工部３１１を形成する場合、レーザのエネルギーにより酸化して表面にＭｏＯ３などのモリブデン酸化物が形成される。その後、シール部１２に電極マウント３を封着する工程を行うと、ガラスを加熱する際のバーナーの熱が金属箔３１にも伝わって、加工部３１１の表面のモリブデン酸化物が蒸発して電極３２の軸表面、特に箔と対面する電極表面部分に付着する。このモリブデン酸化物はガラスとのなじみが良好であるため、封着工程を経た結果、従来例は実施例よりも電極３２の軸周りにガラスが過剰に密着したと考えられる。
【００３１】
そこで、未加工部３１２とクラックリークとの関係を明らかにすべく、上記の実施例をベースに、未加工部３１２の幅Ｗと電極３２の直径Ｄの関係Ｗ／Ｄを変化させたときのクラックリークの発生率について試験を行った。その結果を、図７に示す。なお、試験数は３０本である。
【００３２】
図７から、Ｗ／Ｄは小さくても大きくてもクラックリークが発生することがわかる。Ｗ／Ｄが小さい場合に生じるクラックリークは、軸端リークであり、Ｗ／Ｄが０．３よりも小さい場合には、前述したようなメカニズムにより軸端リークが発生してしまう。一方、Ｗ／Ｄが大きい場合に生じるクラックリークは、金属箔とガラスとが剥がれてガラスにクラックが生じることが原因である、いわゆる箔リークである。つまり、Ｗ／Ｄが大きくなると、シール部１２のガラスと未加工部３１２とが密着する範囲が大きくなって密着性が低下するため箔リークが生じやすくなり、Ｗ／Ｄが１．３よりも大きくなると発生する傾向が現れている。このようなことから、Ｗ／Ｄは、０．３≦Ｗ／Ｄ≦１．３であるのが望ましいといえる。
【００３３】
この実施形態においては、金属箔３１の板面上に粗面処理が施された加工部３１１と、粗面処理が施されていない未加工部３１２を設け、電極３２を未加工部３１２に載置した状態で金属箔３１と溶接したことで、金属箔３１と電極３２の接続強度を高めることができるため、特に製造工程においてそれらの接続が解除されることによって製造に不具合が生じることを防止することができる。また、クラックリーク、特に箔リークの発生を抑制することができるため、長寿命かつ信頼性の高いランプを提供することができる。未加工部３１２は、電極３２が載置される部分の裏面にも形成すると、さらに接続強度を高めることができる。
【００３４】
また、未加工部３１２における電極３２の直径をＤ（ｍｍ）、未加工部３１２の電極の直径方向に沿う幅をＷ（ｍｍ）としたとき、０．３≦Ｗ／Ｄ≦１．３を満たすことで、箔リークのみならず、軸端リークの発生を抑制することができるようになり、さらに長寿命かつ信頼性の高いランプを提供することができる。
【００３５】
また、粗面処理をレーザ照射によって行うことで、加工部３１１と未加工部３１２の制御を容易に行うことができる。つまり、加工部３１１の範囲内に未加工部３１２を精度良く形成することができる。
【００３６】
本発明は上記実施態様に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００３７】
例えば、電極３２の形状は、先端の径を基端の径よりも大きくした段付き状であるもの、先端が径大の球状であるもの、一方の電極径と他方の電極径が異なる形状であってもよい。また、電極材料は、純タングステン、タングステンにアルミニウム、珪素、カリウムを微量にドープしたドープタングステン、タングステンにレニウムをドープしたレニウムタングステンなどであってもよい。また、金属箔３１との溶接は、抵抗溶接などでもよい。
【００３８】
金属箔３１の粗面処理としては、処理する前よりも箔表面を粗くすることが可能な処理であればよい。例えば、サンドブラストやエッチングでもよい。特に、サンドブラストでは箔表面にブラスト材として用いられるＡｌ２Ｏ３等が、エッチングでは箔表面にエッチング材が粗面処理後に残留し、それらはモリブデン酸化物と同様に封着工程で電極３２の軸周りにガラスが過剰に密着する原因となるため、本発明を実施すると効果的である。ただし、それらの粗面処理は加工部３１１や未加工部３１２の制御が難しくなるため、レーザ照射が最も最適である。
【００３９】
この発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４０】
１  内管
１１  発光部
１１１  放電空間
２  金属ハロゲン化物
３  電極マウント
３１  金属箔
３１１  加工部
３１２  未加工部
３２  電極
【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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