(57)【要約】【課題】石英バルブの破裂する恐れが少なく、信頼性の高い超高圧水銀ランプを提供することを目的とする。【解決手段】この発明に係る超高圧水銀ランプは、石英バルブ内に一対の電極システムを封止した発光管を有する超高圧水銀ランプにおいて、前記一対の電極システムは、夫々、電極溶接部２１ａ−２，２１ｂ−２を有する電極２１ａ，２１ｂと、一端が前記電極溶接部２１ａ−２，２１ｂ−２に箔溶接部２２ａ−１，２２ｂ−１が溶接される箔２２ａ，２２ｂと、前記箔２２ａ，２２ｂの他端に接続されるリード線とを備え、前記箔溶接部２２ａ−１，２２ｂ−１を略長方形の平板とし、前記箔溶接部２２ａ−１，２２ｂ−１の前記発光管の中心軸に直交する方向の幅Ｗｓと、前記電極溶接部２１ａ−２，２１ｂ−２の直径ｄとの関係を、１．０≦Ｗｓ／ｄ≦１．４としたことを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英バルブ内に一対の電極システムを封止した発光管を有する超高圧水銀ランプにおいて、
前記一対の電極システムは、夫々、電極溶接部を有する電極と、一端が前記電極溶接部に箔溶接部が溶接される箔と、前記箔の他端に接続されるリード線とを備え、
前記箔溶接部を略長方形の平板とし、前記箔溶接部の前記発光管の中心軸に直交する方向の幅Ｗｓと、前記電極溶接部の直径ｄとの関係を、
１．０≦Ｗｓ／ｄ≦１．４
としたことを特徴とする超高圧水銀ランプ。
【請求項２】
前記箔溶接部の根元と前記電極溶接部の先端との間の距離Ｌと、前記電極溶接部の直径ｄとの関係を、
Ｌ＞ｄ
としたことを特徴とする請求項１記載の超高圧水銀ランプ。
【請求項３】
前記箔は、前記箔溶接部付近の角部を丸く面取りしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の超高圧水銀ランプ。
【請求項４】
前記箔溶接部の先端の面取りＲ１、前記箔溶接部の根元の面取りＲ２、前記箔の前記箔溶接部側端部の面取りＲ３を、
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３≧０．１ｍｍ
としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の超高圧水銀ランプ。
【請求項５】
前記電極溶接部と前記箔溶接部とを１点の溶接により固定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の超高圧水銀ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プロジェクター用光源に使用される超高圧水銀ランプに関するもので、更に詳しくは発光管の電極芯線と箔との溶接部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクター用光源に使用される超高圧水銀ランプ（以下、ランプと呼ぶ場合もある）の発光管は、石英ガラスチューブの中に電極システムを挿入し、これらを封止する。超高圧水銀ランプの発光管の内部圧力は非常に高く、２００気圧に達する場合もある。
【特許文献１】特開平１１−０６７１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そのため、ランプの点灯中に発光管の石英ガラスチューブが、内圧に耐えきれずに破裂することがある。特に、電極溶接部の石英ガラスチューブと箔との密着性が悪くその間に隙間が生じる。その隙間に高圧の水銀が入り込み、石英ガラスチューブが破裂することがある。尚、以下この明細書では、石英ガラスチューブを石英バルブと呼ぶことにする。
【０００４】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、石英バルブの破裂する恐れが少なく、信頼性の高い超高圧水銀ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係る超高圧水銀ランプは、石英バルブ内に一対の電極システムを封止した発光管を有する超高圧水銀ランプにおいて、
前記一対の電極システムは、夫々、電極溶接部を有する電極と、一端が前記電極溶接部に箔溶接部が溶接される箔と、前記箔の他端に接続されるリード線とを備え、
前記箔溶接部を略長方形の平板とし、前記箔溶接部の前記発光管の中心軸に直交する方向の幅Ｗｓと、前記電極溶接部の直径ｄとの関係を、
１．０≦Ｗｓ／ｄ≦１．４
としたことを特徴とする。
【０００６】
前記箔溶接部の根元と前記電極溶接部の先端との間の距離Ｌと、前記電極溶接部の直径ｄとの関係を、
Ｌ＞ｄ
としたことを特徴とする。
【０００７】
前記箔は、前記箔溶接部付近の角部を丸く面取りしたことを特徴とする。
【０００８】
前記箔溶接部の先端の面取りＲ１、前記箔溶接部の根元の面取りＲ２、前記箔の前記箔溶接部側端部の面取りＲ３を、
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３≧０．１ｍｍ
としたことを特徴とする。
【０００９】
前記電極溶接部と前記箔溶接部とを１点の溶接により固定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る超高圧水銀ランプは、箔溶接部を略長方形の平板とし、箔溶接部の発光管の中心軸に直交する方向の幅Ｗｓと、電極溶接部の直径ｄとの関係を、
１．０≦Ｗｓ／ｄ≦１．４
としたことにより、箔の封止後の石英バルブ、電極溶接部、箔溶接部の間に生じる隙間を、従来の超高圧水銀ランプの封止後の隙間よりも小さくすることができるため、超高圧水銀ランプの点灯中の箔と石英バルブとの剥離を抑制できる。そのため、石英バルブが破裂する恐れが少なく、信頼性の高い超高圧水銀ランプを提供することができる。
【００１１】
箔溶接部の根元と電極溶接部の先端との間の距離Ｌと、電極溶接部の直径ｄとの関係を、
Ｌ＞ｄ
としたことにより、封止後の隙間を確実に小さくすることができる。
【００１２】
箔の箔溶接部付近の角部を丸く面取りしたことにより、石英バルブの応力集中を避けることができる。石英バルブに亀裂が発生して剥離が進行する恐れが少ない。
【００１３】
箔溶接部の先端の面取りＲ１、箔溶接部の根元の面取りＲ２、箔の箔溶接部側端部の面取りＲ３を、
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３≧０．１ｍｍ
としたことにより、石英バルブの応力集中を避けることができる。石英バルブに亀裂が発生して剥離が進行する恐れが少ない。
【００１４】
電極溶接部と箔溶接部とを１点の溶接により固定することにより、溶接により箔が劣化し、点灯中の箔切れを起こす恐れを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１乃至図６は実施の形態１を示す図で、図１は超高圧水銀ランプ１００の一部を破断した側面図、図２は発光管２の断面図、図３は箔２２ｂの平面図、図４は箔２２ｂを電極２１ｂに溶接した状態を示す図、図５は図４のＡ−Ａ断面図で、封止後の箔２２ｂと電極２１ｂとの溶接部付近の断面図である。図６は比較のために示す従来の超高圧水銀ランプ１００の封止後の溶接部付近の断面図である。
【００１６】
本実施の形態は、発光管２の内部に配置される電極と箔との溶接部に特徴がある。従って、超高圧水銀ランプ１００の全体構成については、簡単に説明する。
【００１７】
図１に示すように、超高圧水銀ランプ１００は、反射鏡３（図１の例は、放物型）の内部に発光管２が収納される。発光管２は、反射鏡３のネック部３ｂにセメント１８により固定される。発光管２の中心軸２ａが、反射鏡３の開口部３ａとネック部３ｂを結ぶ中心軸に一致し、発光部１１の中心が反射鏡３の焦点となる状態で固定される。セメント１８の主成分は、シリカである。
【００１８】
発光管２については後述するが、発光管２の電極システム２４ａの電極２１ａに接続するリード線２３ａが、発光管２の前面側端面（反射鏡３の開口部３ａ側）から引き出される。リード線２３ａは、第１の端子１５ａに接続される。
【００１９】
また、発光管２の電極システム２４ｂの電極２１ｂに接続するリード線２３ｂが、発光管２の背面側端面（反射鏡３のネック部３ｂ側）から引き出される。リード線２３ｂは、第２の端子１５ｂに接続される。
【００２０】
石英バルブ２０のモリブデン箔２２ａの周囲を覆う部分に、トリガーコイル１７が巻かれる。トリガーコイル１７は、第２の端子１５ｂに接続する。
【００２１】
反射鏡３の前面の開口部３ａに、透光性の前面ガラス１９が取り付けられる。
【００２２】
発光管２の発光部１１の中心が、球面、楕円面、放物面等の碗状の反射鏡３の焦点に位置する。放射された光は、反射鏡３の内面に施された反射膜によって反射され、ランプ前方に放射される。放射された光はランプ前方に設けられ光学系に入射する。
【００２３】
図２により、発光管２の構成を説明する。発光管２は、一対の電極システム２４ａと電極システム２４ｂとが石英バルブ２０内に配置される。電極システム２４ａは、電極２１ａ、箔２２ａ、リード線２３ａを備える。同様に、電極システム２４ｂは、電極２１ｂ、箔２２ｂ、リード線２３ｂを備える。発光管２内には、水銀２５と希ガスが封入される。そして、発光管２の両端部は、石英バルブ２０を加熱・溶融することで封止られる。
【００２４】
以下、電極システム２４ａ及び電極システム２４ｂの構成を、電極システム２４ｂを例に説明する。電極システム２４ａの構成も、電極システム２４ｂと同じである。電極システム２４ａも、放電部２１ａ−１、電極溶接部２１ａ−２、芯線２１ａ−４を有する電極２１ａに箔溶接部２２ａ−１を有する箔２２ａの一端が固定され、箔２２ａの他端にリード線２３ａが接続される。
【００２５】
図３に示すように、電極システム２４ｂの箔２２ｂの電極２１ｂ側端部に、箔２２ｂの幅Ｗｏよりも小さい幅Ｗｓの箔溶接部２２ｂ−１を設ける。箔溶接部２２ｂ−１は、略長方形の平板である。幅Ｗｓは箔溶接部２２ｂ−１の発光管２の中心軸２ａに直交する方向の幅である。
【００２６】
図４に示すように、箔２２ｂの箔溶接部２２ｂ−１に電極２１ｂの電極溶接部２１ｂ−２を合わせて溶接する。電極溶接部２１ｂ−２は、芯線２１ｂ−４の一方の端部（放電部２１ｂ−１の反対側）である。
【００２７】
電極溶接部２１ｂ−２は、一例では、略円柱形状である。ここで、電極溶接部２１ｂ−２の直径ｄと、箔溶接部２２ｂ−１の幅Ｗｓとは、以下に示す関係を満たす。
１．０≦Ｗｓ／ｄ≦１．４              （１）
【００２８】
箔溶接部２２ｂ−１の幅Ｗｓを箔２２ｂの幅Ｗｏよりも小さくし、電極溶接部２１ｂ−２の直径ｄとの関係を上記（１）式を満たすようにすることにより、箔２２ｂの封止後の石英バルブ２０、電極溶接部２１ｂ−２、箔溶接部２２ｂ−１の間に生じる隙間２６（図５参照）を、従来の超高圧水銀ランプ１００の封止後の隙間２６（図６参照）よりも小さくすることができる。隙間２６が小さくなるため、超高圧水銀ランプ１００の点灯中の箔２２ｂと石英バルブ２０との剥離を抑制できる。そのため、石英バルブ２０が破裂する恐れが少なく、信頼性の高い超高圧水銀ランプ１００を提供することができる。
【００２９】
Ｗｓ／ｄ＜１．０では、箔２２ｂの製造工程、並びに点灯時の箔切れが発生する恐れがある。
【００３０】
また、１．４＜Ｗｓ／ｄでは、隙間２６が大きくなり、超高圧水銀ランプ１００の点灯中の箔２２ｂと石英バルブ２０との剥離を抑制する効果が少なくなる。
【００３１】
尚、図４において、箔溶接部２２ｂ−１の根元と電極溶接部２１ｂ−２の先端との間の距離Ｌは、
Ｌ＞ｄ                                （２）
の関係とする。（２）を満たすことにより、封止後の隙間２６を確実に小さくすることができる。（２）式を満たさない場合には、箔２２ｂの幅Ｗｏの影響を受けて隙間２６が小さくならない可能性があるので、好ましくない。
【００３２】
以上のように、この実施の形態によれば、箔溶接部２２ｂ−１の幅Ｗｓを箔２２ｂの幅Ｗｏよりも小さくし、電極溶接部２１ｂ−２の直径ｄとの関係を、上記（１）式を満たすようにすることにより、箔２２ｂの封止後の石英バルブ２０、電極溶接部２１ｂ−２、箔溶接部２２ｂ−１の間に生じる隙間２６を、従来の超高圧水銀ランプ１００の封止後の隙間２６よりも小さくすることができるため、隙間２６が小さくなり、超高圧水銀ランプ１００の点灯中の箔２２ｂと石英バルブ２０との剥離を抑制できる。そのため、石英バルブ２０が破裂する恐れが少なく、信頼性の高い超高圧水銀ランプ１００を提供することができる。
【００３３】
また、箔溶接部２２ｂ−１の根元と電極溶接部２１ｂ−２の先端との間の距離Ｌを、上記（２）式を満たすようにすることにより、封止後の隙間２６を確実に小さくすることができる。
【００３４】
実施の形態２．
図７は実施の形態２を示す図で、箔２２ｂの部分平面図である。
【００３５】
以下の説明は、電極システム２４ｂについて行うが、電極システム２４ａの構成も、電極システム２４ｂと同じである。
【００３６】
実施の形態１の図３に示すように、箔２２ｂの箔溶接部２２ｂ−１付近の角部が直角であると、角部の石英バルブ２０に応力集中が起こる。応力が集中すると、石英バルブ２０に亀裂が発生して剥離が進行する恐れがある。
【００３７】
そこで、本実施の形態では、図７に示すように、箔２２ｂの箔溶接部２２ｂ−１付近の角部を丸く面取りしている。
【００３８】
箔溶接部２２ｂ−１の先端の面取りＲ１は、一例では、Ｗｓが０．６ｍｍのとき、０．３ｍｍである。
【００３９】
箔溶接部２２ｂ−１の根元の面取りＲ２は、一例では、Ｗｏが２．５ｍｍのとき、０．７ｍｍである。
【００４０】
箔２２ｂの箔溶接部２２ｂ−１側端部の面取りＲ３は、一例では、Ｗｏが２．５ｍｍのとき、０．２ｍｍである。
【００４１】
箔溶接部２２ｂ−１の先端の面取りＲ１、箔溶接部２２ｂ−１の根元の面取りＲ２、箔２２ｂの箔溶接部２２ｂ−１側端部の面取りＲ３は、
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３≧０．１ｍｍ          （３）
であれば、箔２２ｂの箔溶接部２２ｂ−１付近の角部による石英バルブ２０の応力集中を避けることができる。
【００４２】
以上のように、この実施の形態によれば、箔２２ｂの箔溶接部２２ｂ−１付近の角部を丸く面取りすることにより、石英バルブ２０の応力集中を避けることができる。石英バルブ２０に亀裂が発生して剥離が進行する恐れが少ない。
【００４３】
また、箔溶接部２２ｂ−１の先端の面取りＲ１、箔溶接部２２ｂ−１の根元の面取りＲ２、箔２２ｂの箔溶接部２２ｂ−１側端部の面取りＲ３を、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３≧０．１ｍｍとすることにより、箔２２ｂの箔溶接部２２ｂ−１付近の角部による石英バルブ２０の応力集中を避けることができる。石英バルブ２０に亀裂が発生して剥離が進行する恐れが少ない。
【００４４】
実施の形態３．
図８は実施の形態３を示す図で、溶接部付近の側面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【００４５】
以下の説明は、電極システム２４ｂについて行うが、電極システム２４ａの構成も、電極システム２４ｂと同じである。
【００４６】
電極溶接部２１ｂ−２と箔溶接部２２ｂ−１とは、溶接により固定される。但し、溶接により箔２２ｂが劣化し、点灯中の箔切れを起こす恐れがある。
【００４７】
そのため、図８に示すように、電極溶接部２１ｂ−２と箔溶接部２２ｂ−１との溶接は、１点での溶接が好ましい。
【００４８】
以上のように、この実施の形態によれば、電極溶接部２１ｂ−２と箔溶接部２２ｂ−１とを１点の溶接により固定するので、溶接により箔２２ｂが劣化し、点灯中の箔切れを起こす恐れを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施の形態１を示す図で、超高圧水銀ランプ１００の一部を破断した側面図。
【図２】実施の形態１を示す図で、発光管２の断面図。
【図３】実施の形態１を示す図で、箔２２ｂの平面図。
【図４】実施の形態１を示す図で、箔２２ｂを電極２１ｂに溶接した状態を示す図。
【図５】実施の形態１を示す図で、図４のＡ−Ａ断面図で、封止後の箔２２ｂと電極２１ｂとの溶接部付近の断面図。
【図６】比較のために示す従来の超高圧水銀ランプ１００の封止後の溶接部付近の断面図。
【図７】実施の形態２を示す図で、箔２２ｂの部分平面図。
【図８】実施の形態３を示す図で、溶接部付近の側面図（ａ）と平面図（ｂ）。
【符号の説明】
【００５０】
２  発光管、２ａ  中心軸、３  反射鏡、３ａ  開口部、３ｂ  ネック部、１１  発光部、１５ａ  第１の端子、１５ｂ  第２の端子、１７  トリガーコイル、１８  セメント、１９  前面ガラス、２０  石英バルブ、２１ａ  電極、２１ａ−１  放電部、２１ａ−２  電極溶接部、２１ａ−４  芯線、２１ｂ  電極、２１ｂ−１  放電部、２１ｂ−２  電極溶接部、２１ｂ−４  芯線、２２ａ  箔、２２ａ−１  箔溶接部、２２ｂ  箔、２２ｂ−１  箔溶接部、２３ａ  リード線、２３ｂ  リード線、２４ａ  電極システム、２４ｂ  電極システム、２５  水銀、２６  隙間、１００  超高圧水銀ランプ。
【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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【図８】
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