(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極及び陰極間に電源を介して高周波昇圧点灯させる様に成した超高圧水銀灯に於いて、
上記電源に接続される外部陽極端子と上記陽極間を接続するリード線と該陽極を構成するタングステン線との接合部の表面積を該陽極昇圧時の短絡電流に耐える電流容量で定まる表面積より大とするために該リード線にリボン線を用い、前記リード線を前記タングステン線の上側と下側とに１本ずつ設け、それぞれのリード線は前記リボン線を複数枚重ねたことを特徴とする超高圧水銀灯。
【請求項２】
前記リード線と前記タングステン線の前記接合部が２枚以上のニッケルリボン線から構成されていることを特徴とする請求項１記載の超高圧水銀灯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超高圧水銀灯に係わり、特に電極と外部端子間に介在させたニッケルリボン線及びより線で構成したリード線の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から超高圧水銀灯は水銀蒸気圧１０気圧以上（実際には３０〜２００気圧）の圧力で動作する水銀灯を一般の高圧水銀灯と区別して呼んでいる。この様な超気圧水銀灯は電極間距離が０．２ｍｍ〜数１０ｍｍで平均輝度は数千〜数万ｃｄ／ｃｍ2 （スチルブ）程度の高輝度が得られ、フォトエッチング或は露光用に広く用いられている。
【０００３】
図７は陰極線管のフェースパネル内面に塗布した蛍光面の露光等に用いられる直管型の超高圧水銀灯を示すもので、直径数ｍｍの石英製放電用チューブ内に一定量の水銀と始動用希ガスを封入したものである。
【０００４】
以下図７乃至図１０によって従来の超高圧水銀灯及び陰極線管パネル蛍光面露光用ランプハウジングを説明する。
【０００５】
図７は超高圧水銀灯の外観図、図８は図７のＡ−Ａ′線に沿う断面図、図９はランプハウジングの平面図、図１０はランプハウジングの側断面図を示すものである。
【０００６】
図７及び図８によって超高圧水銀灯１を詳記する。２は外径４φ，内径１．２φの石英硝子より成るガラスチューブであり、このガラスチューブ２内に１φ程度のタングステン棒より成る陰極放電電極３及び陽極放電電極４が封止され、ガラスチューブ２の内径内で数ｍｍ乃至数十ｍｍのアーク長を介してタングステン棒の先端が対向配置されている。又、この陰極及び陽極放電電極３及び４の長手方向に沿って内径内に水銀５及び５が封止されると共にアルゴン或はクセノン等の放電始動ガスが封止されている。
【０００７】
陰極放電電極３を構成するタングステン棒の一端はガラスチューブ２の一端より突出され、金属の丸棒等で構成された陰極端子６に電気的に接続され、陰極端子６とガラスチューブ２の端面とは接着剤等を介して接合され、接地電位に接続されている。
【０００８】
陽極放電電極４を構成するタングステン棒の一端はガラスチューブ２の端面より突出され、他端は封止したガラスチューブ２の封止部から突出されている。ガラスチューブ２の外径は図８の断面図に示されている様にホルダ７に形成した内径に挿通され、エポキシ系の接着剤８を介してホルダ７に固着される。ホルダ７の他端には金属性のブッシュ９が挿通され、外部陽極端子と成され、商用電源或は高周波電源に接続される様に成されている。
【０００９】
ホルダ７は図８に示す様にステアタイト等の段部７ａを形成したセラミックス管を焼結したもので、ガラスチューブ２の陽極放電電極４側をホルダ７の内径内にＯリング１０を介して気密にガラスチューブ押え１０ａや接着剤８で封止する。
【００１０】
ガラスチューブ２の端面から突出した陽極放電電極４即ち、タングステン棒のチップとリード線１１の接合部は例えば、所定長さで０．１ｍｍｔ（厚み）×１．５ｍｍＷ（幅）のニッケルリボンをタングステン棒の接合部の上下に挟着させ、コイルスプリング１２を接合部に巻回して半田付が成され、陽極放電電極４とリード線１１は接合される。
【００１１】
この様な接合部及びガラスチューブ２の端部並びにリード線１１にシリコンチューブ１３が被せられ、ホルダ７の内径部には接着剤８が充填されて固定される。ホルダ７に嵌挿させたブッシュ（陽極端子）９は円筒状と成され、リード線１１の他端はブッシュ９の端部に半田１４で固定されている。
【００１２】
図９及び図１０は上述の様に構成した超高圧水銀灯１をランプハウジングに挿通したもので、陰極線管のフェースパネル内面に塗布したＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）等の蛍光膜を露光するための露光台の下面に配設される。
【００１３】
図９及び図８に於いて、ハウジング１５は金属より成る略々正方形状の紫外線放出部１５ａと円筒状の超高圧水銀灯挿入部１５ｂより構成されている。ハウジング１５の一部を構成する紫外線放出部１５ａの略々中心位置には同心円状の座ぐり穴１６が形成され、更に略々矩形状の窓孔１７が形成されている。この座ぐり穴１６には凸状のレンズ１８がＯリング１９を介してレンズ押え２０で気密に装着される。
【００１４】
ハウジング１５の一部を構成する超高圧水銀灯挿入部１５ｂは座ぐり穴１６の穿設方向と直行する方向に図７及び図８で詳記した超高圧水銀灯１が挿通可能なホルダ７の外径及びガラスチューブ２の外径よりやや大きくされた直径を有する段付挿通孔２１が穿たれている。この段付挿通孔２１の一端にはホルダ７の外周部に形成した段部７ａで超高圧水銀灯１の挿入が阻止される第１の座ぐり穴２１ａが形成され、他端には陰極端子６を保持する陰極ホルダ２２を嵌着可能な第２の座ぐり穴２１ｂが形成されている。
【００１５】
更に、ガラスチューブ２及びホルダ７を水冷するために図９の紫外線放出部１５ａの手前の側壁面から段付挿通孔２１方向に向って２本の水路孔２３を穿って、これら２本の水路孔２３の一方から水冷用の水を注入し、他方の水路孔２３より水を排出する様に成して段付挿通孔２１内に挿通した超高圧水銀灯１を水によって冷却する。尚、２４は接地端子を示す。
【００１６】
超高圧水銀灯挿入部１５ｂの端部の外径部には雄螺子が形成され、この雄螺子と螺合する雌螺子が形成された絶縁材から成るカップリングリング３０を有する接栓２６が接続可能と成されている。
【００１７】
上述の接栓２６を外した状態で、段付挿通孔２１内に超高圧水銀灯１を挿通すると、ガラスチューブ２のアーク長部が窓孔１７の下端に来る位置に段部７ａでストップされる。陰極端子６側は第２の座ぐり穴２１ｂ内に介在させたＯリング２７で有底円筒状の陰極ホルダ２２側に水漏れがない様に螺着される。陰極ホルダ２２の内径内には有底円筒状のスプリング受２８が摺動可能に配設され、スプリング受２８内にはコイルスプリング２９が配設されて、陰極端子６の端面を一方向に所定の偏倚力で押圧している。
【００１８】
一方、接栓２６はカップリングリング３０と螺合する絶縁体より成るアウタシェル３１及びこのアウタシェル３１内に嵌挿されたインナシェル３２並びにカーボン等で構成され、このインナシェル３２内にブッシュ（陽極端子）９に線接触する様に漏斗状に座ぐった高圧端子３３が圧入され、この高圧端子３３に接続されたコード３４を介して昇圧電源トランス等の２次側に接続され、例えば、商用電源の５０Ｈｚ〜６０Ｈｚの周波数の交流の高電圧が供給され、超高圧水銀灯１は点灯され紫外線は窓孔１７を介して露光面を照射する様に成されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様な超高圧水銀灯では通常点灯させる場合、周波数５０〜６０Ｈｚの商用電源を用いて点灯させるが、この様な商用電源による正弦波点灯では超高圧水銀灯がプラズマ状態で放電している半周期での時間Ｔ1 は立ち上がり時間Ｔ0 及び立ち下がり時間Ｔ2 の和となるのが、この立ち上がり時間及び立ち下がり時間Ｔ2 の総和Σ（Ｔ0 ＋Ｔ2 ）はロス時間と成り略々２５％にも達する。
【００２０】
これに対し、１０ＫＨｚ〜３０ＫＨｚの高周波で駆動した場合の立ち上がり時間Ｔ0 ′及び立ち下がり時間Ｔ2 ′の総和Σ（Ｔ0 ′＋Ｔ2 ′）でのロス時間は略々１０％〜５％の効率改善を図ることが可能と成る。
【００２１】
通常の超高圧水銀灯等の点灯駆動では入力電源に昇圧トランス及び電圧調整器を用いて点灯させるが、この時の昇圧トランスの２次巻線側の最大電流、即ち短絡電流に耐える電流容量を持つ様に本例ではリード線１１として０．１ｍｍｔ×１．５ｍｍＷのニッケルリボンを２枚用いて陽極放電４からなるタングステン棒の先端の上下に配設して結合部を形成している。
【００２２】
この場合、１０ＫＨｚ〜３０ＫＨｚの高周波で点灯させると、ニッケルリボンからなるリード線１１の結合部から熱を発生し、例えば、点灯時のランプ入力が１０００ＶＡであるとリード線から約２０Ｗ分の熱が発生し、２時間でホルダ７の内部温度が１５０℃に達してしまう。この為に、ガラスチューブ２とセラミックのホルダ７を接合している接着剤８を酸化させ、接着効果を劣化させるだけでなく剥離を生じ、更に、水冷封止用のＯリング１０やガラスチューブ押え１０ａを熱で傷め、水冷封止機能劣化により超高圧水銀灯１を破壊する課題が発生した。
【００２３】
本発明は叙上の問題点を解消した超高圧水銀灯を提供とするもので、その発明が解決しようとする課題は、超高圧水銀灯の外径寸法は変えずに高周波点灯駆動しても、熱破壊の生じない超高圧水銀灯を得ようとするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の超高圧水銀灯は、その例が図１に示される様に、陽極及び陰極間に電源を介して高周波昇圧点灯させる様に成した超高圧水銀灯に於いて、電源に接続される外部陽極端子と陽極間を接続するリード線と陽極を構成するタングステン線との接合部の表面積を陽極昇圧時の短絡電流に耐える電流容量で定まる表面積より大とするためにリード線にリボン線を用い、このリボン線を複数枚重ねる様にしたものである。
【００２５】
本発明の超高圧水銀灯によれば、陽極放電電極４と外部陽極端子９間を接続するリード線１１の先端部と陽極放電電極を構成するタングステン棒の先端との結合部の陽極昇圧時の短絡電源に耐える電流容量とするため、リード線をタングステン棒の上側と下側とに１本ずつ設け、それぞれのリード線としてニッケルリボン線を複数枚重ねて表面積を増加させるだけでホルダ内部の温度上昇を略々半分に減らすことが出来、ホルダ内の接着剤の劣化を防止し、高周波点灯駆動可能なものが得られる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の超高圧水銀灯の一実施例を図１乃至図３によって詳記する。図１は本発明の超高圧水銀灯の要部側断面図、図２は図１のＡ部拡大図、図３は本発明のリード線の組立状態を示す斜視図である。
【００２７】
本発明に於ける超高圧水銀灯１に於いて、従来構成の図７乃至図１０で説明した超高圧水銀灯及びそのハウジングでの相違点のみを図１乃至図３によって説明する。
【００２８】
図１は図７及び図８の従来構成で説明した超高圧水銀灯１のホルダ７内部に架張させるリード線１１と陽極放電電極４の接合関係を示す側断面図であり、ガラスチューブ２内に水銀５及び希ガスと共に封止された陽極放電電極４を構成するタングステン棒は、その一端が図２及び図３に示されている様にテーパ状に封止されたガラスチューブ２の先端より所定寸法だけ突出している。
【００２９】
この様に突出した陽極放電電極４は熱処理が施される為に表面の酸化した陽極放電電極を構成するタングステン棒４のチップの酸化膜を削って、従来の所定長さで厚みが０．１ｍｍ、幅が１．５ｍｍのニッケルリボンからなるリード線１１をタングステン棒の先端に上側に２枚、下側から２枚重ねて、スポット溶接機４０で２枚のニッケルリボンをスポット溶接４１する。
【００３０】
次にリード線１１の他端部側からコイル状のスプリング１２を図３の様に挿入し、このスプリング１２の上からタングステン棒４のチップとリード線１１の先端を半田付けする様にして、接合させる。次に、シリコンチューブ１３をリード線１１及び接合部に覆った後にホルダ７にエポキシ系の接着剤８を介して固定し、後は従来と同様に構成させる。
【００３１】
上述の様に構成させた超高圧水銀灯１を図９及び図１０で示したハウジング１５内に装着し、コード３４を介して陽極放電電極４に１０ＫＨｚの高周波を印加し、ランプ入力１０００ＶＡとした時のホルダ７内部の温度上昇は２時間後で８０℃と略々従来の半分の温度上昇で済んでいることを確認した。
【００３２】
これは、高周波点灯する場合にリード線１１を構成するニッケルリボンの表面により多くの電流が表面のみを伝播する表皮効果によって熱発生が生ずることが原因であることをつきとめた。従って、リード線１１の厚みを図１乃至図３の様に従来の２倍に増加させるだけで表面積が増加し、ホルダ７内の温度上昇は略々半分に抑えることが出来た。
【００３３】
勿論、この場合、超高圧水銀灯の外観寸法は変化させずに高周波点灯可能と成った効果は大きい。
【００３４】
図４及び図５に示すものは高周波駆動による表皮効果を抑制するために、複数の銅線をより線３７として全体の表面積を増加させる様にしたものであり、図４はこの様なより線３７と陽極放電電極４との結合状態の１例を示す側断面図、図５は図４のＢ部拡大図を示すものである。
【００３５】
ガラスチューブ２内に封止され、ガラスチューブ２の陽極端から突出された陽極放電電極４の先端と、上述のより線３７との結合には通常のラグ（カシメ金具）３６を用いて、カシメ付を行った後に必要に応じて半田付処理等を行なう様にしてもよい。
【００３６】
図６は図１０のＣ部に対応するハウジング１５の接栓２６部分のコード３４への引出し構成の他の要部拡大図を示すもので高圧端子３３ａを金属で有底円筒状に構成して、コード３４の芯線を高圧端子の底部に穿った透孔内に半田付けし、完全に外部陽極端子９ａを高圧端子３３ａに嵌合させて、接触面積を増大させたので従来の様に線接触している場合に比べて、熱容量が増大したものが得られる。
【００３７】
上述の高圧水銀灯の構成では高周波点灯、駆動させた場合を説明したが、本例の構成によれば通常の商用電源電圧２００Ｖで、周波数５０Ｈｚ〜６０Ｈｚの昇圧トランスを介して陽極及び陰極側にランプ入力として供給する様にしても、よいことは明らかである。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の超高圧水銀灯によれば高周波点灯駆動した際の表皮効果によって生ずる実効抵抗の増加によるリード線の温度上昇で生ずるホルダ７内の温度上昇を抑制することが出来、且つ、表面積及び実効断面積の増加により表皮効果を防止できてホルダ７内でリード線１１を固定する接着剤８の酸化及び封止用Ｏリング１０の劣化が防止出来、高周波点灯が可能な超高圧水銀灯を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超高圧水銀灯の要部側断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】本発明の超高圧水銀灯の組立状態斜視図である。
【図４】本発明の超高圧水銀灯の他の構成を示す要部側断面図である。
【図５】図４のＢ部拡大図である。
【図６】図１０のＣ部と同部位の他の拡大図である。
【図７】従来の超高圧水銀灯の外観図である。
【図８】図７のＡ−Ａ′に沿う断面図である。
【図９】ランプハウジングの平面図である。
【図１０】ランプハウジングの側断面図である。
【符号の説明】
１  超高圧水銀灯
２  ガラスチューブ
４  陽極放電電極
５  水銀
１１  リード線
【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】
0003971812.tif 000008
【図８】
0003971812.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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