放電燈的制作方法
【專利摘要】提供一種放電燈，其是短弧放電燈，該短弧放電燈在電極與電極芯棒之間設(shè)置金屬體來抑制熱傳導(dǎo)，其中，使金屬體與電極及電極芯棒成為良好的接合狀態(tài)。在電極與電極芯棒之間的至少一部分夾設(shè)有熱導(dǎo)率比電極低的金屬體，在電極芯棒的與金屬體相接的表層，設(shè)置金屬體物質(zhì)和電極芯棒物質(zhì)混合存在的緩沖層，金屬體的物質(zhì)的密度從緩沖層的金屬體側(cè)向電極芯棒側(cè)連續(xù)地減少。
【專利說明】
放電燈
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及被用作半導(dǎo)體元件、液晶元件、印刷基板元件等的曝光用的光源、或放映用投影裝置的光源的短弧放電燈，特別涉及無水銀的對開接合(段継)玻璃密封構(gòu)造的短弧放電燈?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]以往，作為這樣的光源，已知有在如圖1所示的發(fā)光管1內(nèi)封入有以氙氣等稀有氣體為主成分的放電氣體的短弧放電燈(以下稱為“燈”)。[〇〇〇3]這樣的燈具有:在內(nèi)部封入有大氣壓以上的氙氣作為放電氣體的石英玻璃制的發(fā)光管1、與發(fā)光管1的兩端連續(xù)設(shè)置的密封管2、在發(fā)光管1內(nèi)配置的以鎢或鉬為主成分的電極3、以及保持電極3的以鎢或鉬為主成分的電極芯棒4,并使用了經(jīng)由對開接合玻璃5密封接合電極芯棒4與密封管2的對開接合玻璃密封構(gòu)造。
[0004]該對開接合玻璃密封構(gòu)造使用于向電極3供給大電流、或在發(fā)光管1內(nèi)封入有大氣壓以上的高壓的放電氣體的燈中。
[0005]關(guān)于電極3與電極芯棒4之間的接合，已知有專利文獻(xiàn)1所記載的、在電極芯線(電極芯棒)的插入部卷繞金屬箱并壓入至電極的芯棒插入孔中的方法。然而，當(dāng)將這樣的方法應(yīng)用于對開接合玻璃密封構(gòu)造時，因燈點(diǎn)亮而產(chǎn)生的電極3的熱量進(jìn)行傳導(dǎo)而電極芯棒4變得高溫，電極芯棒4與對開接合玻璃5的熱膨脹差變得過度，從而對開接合玻璃5有可能產(chǎn)生破損或變形。
[0006]因此，為了抑制從電極3向電極芯棒4傳導(dǎo)熱量，如圖5的電極軸向剖面概要圖所示，制作了在電極3與電極芯棒4的單側(cè)端部之間夾設(shè)由熱導(dǎo)率比電極3低的金屬(例如為鈦)構(gòu)成的金屬體6的燈。
[0007]然而，構(gòu)成這樣的金屬體6的物質(zhì)的熱膨脹率比電極3及電極芯棒4的構(gòu)成物質(zhì)即鎢或鉬大，因此，在點(diǎn)亮所造成的高溫狀態(tài)下，在電極3及電極芯棒4與金屬體6之間分別產(chǎn)生過度的熱膨脹差。因此，因燈的點(diǎn)亮，產(chǎn)生如下問題:金屬體6與電極3及電極芯棒4之間的接合破損;電極3相對于電極芯棒4向電極軸向前端側(cè)偏移。
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2003 — 331780
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]鑒于上述問題點(diǎn)，本發(fā)明所要解決的課題是提供一種燈，該燈在電極與電極芯棒之間設(shè)置金屬體來抑制熱傳導(dǎo)，其中，使金屬體與電極及電極芯棒成為良好的接合狀態(tài)。
[0010]本發(fā)明的燈具有:電極，其配設(shè)于發(fā)光管內(nèi)；以及電極芯棒，其支承電極，電極在電極后端面具備與電極同軸的有底圓筒狀凹部，在有底圓筒狀凹部中插入電極芯棒的一端， 其中，在電極與電極芯棒之間的至少一部分夾設(shè)有熱導(dǎo)率比電極低的金屬體，在電極芯棒的與金屬體相接的表層的至少一部分，具有金屬體的物質(zhì)和電極芯棒的物質(zhì)混合存在的緩沖層。
[0011]通過具有這樣的構(gòu)造，抑制在電極芯棒與金屬體之間產(chǎn)生過度的熱膨脹差，使得接合變得牢固。
[0012]此外，在本發(fā)明的燈中，緩沖層中的金屬體物質(zhì)的密度以從金屬體側(cè)向電極芯棒側(cè)連續(xù)地減少的方式具有梯度。
[0013]通過具有這樣的構(gòu)造，熱膨脹率從金屬體至電極芯棒連續(xù)且階段性地緩慢變化， 使得接合變得更牢固。
[0014]此外，在本發(fā)明的燈中，僅僅在電極芯棒的表層具有緩沖層。
[0015]通過具有這樣的構(gòu)造，能夠防止因熱膨脹差造成應(yīng)力集中到金屬體而導(dǎo)致金屬體破損。
[0016]此外，在本發(fā)明的燈中，有底圓筒狀凹部的內(nèi)周面具有螺紋狀凹部，在至少一個凹部中填充金屬體。[〇〇17]通過具有這樣的構(gòu)造，能夠抑制電極向電極軸向前端側(cè)偏移。
[0018]此外，在本發(fā)明的燈中，在有底圓筒狀凹部的內(nèi)部的電極芯棒的外周面，具有借助金屬體與螺紋狀凹部嵌合的凸部。
[0019]通過具有這樣的構(gòu)造，使借助了緩沖層的、電極芯棒與金屬體之間的接合面積增加，能夠使電極芯棒與金屬體之間的接合牢固。另外，通過分別使電極、金屬體及電極芯棒嵌合，能夠抑制各自向電極軸向偏移。
[0020]此外，在本發(fā)明的燈中，在有底圓筒狀凹部的底面與電極芯棒的電極前端側(cè)端面之間具備緩沖空間。
[0021]通過具有這樣的構(gòu)造，因熱膨脹差而產(chǎn)生的軸向的應(yīng)力不會施加到有底圓筒狀凹部的底面，能夠抑制電極3向電極軸向前端側(cè)偏移。
[0022]能夠提供一種燈，該燈在電極與電極芯棒之間設(shè)置金屬體來抑制熱傳導(dǎo)，其中，使金屬體與電極及電極芯棒成為良好的接合狀態(tài)?！靖綀D說明】[〇〇23]圖1是本發(fā)明的燈的概要剖面圖。[〇〇24]圖2是本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的電極的軸向剖面概要圖。[〇〇25]圖3是本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的電極的軸向剖面概要圖。
[0026]圖4是本發(fā)明的第3實(shí)施方式中的電極的軸向剖面概要圖。
[0027]圖5是示出現(xiàn)有的電極的構(gòu)造的電極的軸向剖面概要圖。
[0028]標(biāo)號說明
[0029] 1:發(fā)光管；2:密封管;3:電極;31:電極后端面(密封管側(cè)端面)；32:有底圓筒狀凹部;33:有底圓筒狀凹部32內(nèi)周面的凹部;34:有底圓筒狀凹部32的底面;4:電極芯棒;411、 412:芯棒插入部;42:芯棒插入部412的外周面的凸部；5:對開接合玻璃;6、61、62:金屬體； 71、72:緩沖層;8:緩沖空間?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]使用圖2,對本發(fā)明的第1實(shí)施方式進(jìn)行說明。[〇〇31]圖2是示出第1實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的電極的軸向概要剖面圖。
[0032]電極3在電極后端面(密封管側(cè)端面)31具有處于電極前端方向且與電極3同軸的有底圓筒狀凹部32,并在有底圓筒狀凹部32的內(nèi)周面具有以深度方向?yàn)殡姌O徑向、且沿著有底圓筒狀凹部32內(nèi)周面的周向配設(shè)的螺紋狀的凹部33。在有底圓筒狀凹部32的內(nèi)側(cè)插入與電極3同軸的電極芯棒4的單側(cè)端部。熱導(dǎo)率比電極3低的金屬體61以填充在凹部33的方式，夾設(shè)在被插入到有底圓筒狀凹部32中的電極芯棒4的單側(cè)端部(芯棒插入部411)的外周面與有底圓筒狀凹部32的內(nèi)周面之間。在與金屬體61相接的芯棒插入部411的表層，具有電極芯棒4的物質(zhì)和金屬體61的物質(zhì)混合存在的緩沖層71，緩沖層71以使金屬體61的物質(zhì)的密度從金屬體61側(cè)向芯棒插入部411側(cè)連續(xù)地減少的方式具有梯度。
[0033]金屬體61與電極3—起配置在發(fā)光管1的內(nèi)部，因此，金屬體61的物質(zhì)必須是如下金屬:除了熱導(dǎo)率比由鎢或鉬構(gòu)成的電極3低以外，熔點(diǎn)至少是1500°C以上，并且例如不與發(fā)光管1發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等，不會對燈帶來不良影響。此外，為了在因電極的溫度急劇地變動、 而在對開接合玻璃5中容易產(chǎn)生熱膨脹差所造成的破損或變形的燈的閃爍時，不使電極芯棒4發(fā)生急劇的溫度變化，金屬體61的熱導(dǎo)率優(yōu)選為電極3的熱導(dǎo)率的4分之1以下。當(dāng)考慮到這些條件時，金屬體61的物質(zhì)最優(yōu)選為鈦或鋯。[〇〇34]在這樣的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)金屬體61和芯棒插入部411因燈的點(diǎn)亮而被加熱時，在金屬體 61與芯棒插入部411之間產(chǎn)生熱膨脹差。關(guān)于芯棒插入部411的表層的緩沖層71，由于芯棒插入部411的物質(zhì)和金屬體61的物質(zhì)混合存在，所以熱膨脹率為比金屬體61小且比芯棒插入部411大的值。關(guān)于緩沖層71的從金屬體61側(cè)至芯棒插入部411側(cè)的熱膨脹率，由于金屬體的物質(zhì)的密度連續(xù)地減少，所以金屬體61側(cè)端面的熱膨脹率最接近金屬體61的熱膨脹率，并以向芯棒插入部411側(cè)連續(xù)且階段性地接近芯棒插入部411的熱膨脹率的方式變化。 由此，與以往相比，不會從金屬體61至芯棒插入部411產(chǎn)生急劇的熱膨脹差，使得金屬體物質(zhì)61與芯棒插入部411的接合與燈的點(diǎn)亮無關(guān)地變得牢固。[〇〇35]利用金屬體61來抑制從電極3向芯棒插入部411的熱傳導(dǎo)，因此，有底圓筒狀凹部 32的內(nèi)表面表層成為比芯棒插入部411的表層更高的溫度，電極3與金屬體61之間的熱膨脹差變得明顯。因此，即使在有底圓筒狀凹部32的內(nèi)表面表層設(shè)置緩沖層，也有可能產(chǎn)生過度的熱膨脹差而導(dǎo)致緩沖層破損。此外，因熱膨脹差而產(chǎn)生的應(yīng)力集中在金屬體61，從而也有可能導(dǎo)致金屬體61破損。由此可見，優(yōu)選在有底圓筒狀凹部32的內(nèi)表面表層不具有緩沖層。 即便在這樣的情況下，由于金屬體61填充在凹部33從而金屬體61與電極3嵌合，所以也能夠防止電極3向電極軸向前端側(cè)偏移。
[0036]對第1實(shí)施方式的制作方法的一例進(jìn)行說明。電極3通過機(jī)械加工而在密封管側(cè)端面31設(shè)置有底圓筒狀凹部32,在該有底圓筒狀凹部32的內(nèi)周面設(shè)置電極徑向的凹部33。將芯棒插入部411插入于有底圓筒狀凹部32中，在芯棒插入部411與有底圓筒狀凹部32之間的空間內(nèi)放入適量的粉末狀的金屬體61的物質(zhì)。采用高頻感應(yīng)加熱，將它們加熱至金屬體61 的物質(zhì)的熔點(diǎn)以上的溫度，從而使粉末狀的金屬體61的物質(zhì)一體化來形成金屬體61。此外， 通過與芯棒插入部411的直徑、金屬體的特性或厚度相應(yīng)的加熱方法，利用金屬體61與芯棒插入部411之間的熱膨脹差、金屬體61的熱擴(kuò)散，能夠在與金屬體61相接的芯棒插入部411 的表層形成緩沖層71。此外，通過對該加熱的溫度及時間進(jìn)行調(diào)整，來控制金屬體61的熱擴(kuò)散，也能夠?qū)彌_層71進(jìn)行梯度化。這樣，在采用了高頻感應(yīng)加熱的加熱中，因集膚效應(yīng)而在電極3與電極芯棒4之間產(chǎn)生溫度差。此外，夾設(shè)有熱導(dǎo)率小的金屬體61，從而該溫度差變得更明顯。其結(jié)果為，能夠不在芯棒插入部411的表層和有底圓筒狀凹部32的內(nèi)表面表層同時形成緩沖層地，有意地在芯棒插入部411的表層形成緩沖層71。另外，也可以為，利用電爐等爐來均勻地加熱電極及電極芯棒，從而在有底圓筒狀凹部32的內(nèi)表面表層設(shè)置緩沖層。
[0037]此外，參照圖3,對第2實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0038]圖3是示出第2實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的電極的軸向概要剖面圖。
[0039]電極3在電極后端面31具有處于電極前端方向且與電極3同軸的有底圓筒狀凹部 32,并在有底圓筒狀凹部32的內(nèi)周面，具有以深度方向?yàn)殡姌O徑向且沿著有底圓筒狀凹部 32內(nèi)周面的周向配設(shè)的螺紋狀的凹部33。在有底圓筒狀凹部32的內(nèi)側(cè)，以與電極3同軸的方式具有電極芯棒4的單側(cè)端部(芯棒插入部412)，熱導(dǎo)率比電極3低的金屬體62以填充凹部 33的方式夾設(shè)在有底圓筒狀凹部32與芯棒插入部412之間。在芯棒插入部412的外周面，以高度方向?yàn)殡姌O徑向，在與凹部33相對的位置處，具有沿著芯棒插入部412的周向的凸部 42,凸部42借助金屬體62與凹部32嵌合。在與金屬體62相接的芯棒插入部412的表層，具有電極芯棒4的物質(zhì)和金屬體62的物質(zhì)混合存在的緩沖層72,緩沖層72以使金屬體62的物質(zhì)的密度從金屬體62側(cè)向芯棒插入部412側(cè)連續(xù)地減少的方式具有梯度。通過具有凸部42,緩沖層72的面積變寬，使得芯棒插入部412與金屬體62之間的接合變得牢固，并且，通過使金屬體62與芯棒插入部412嵌合，能夠抑制金屬體62相對于電極芯棒4向電極軸向電極側(cè)偏移。
[0040]參照圖4,對第3實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0041]圖4是示出第3實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的電極的軸向概要剖面圖。[〇〇42]在第3實(shí)施方式中，如圖4所示，金屬體62填充在至少一個凹部33中，電極3與芯棒插入部412僅僅借助金屬部62而連接。在有底圓筒狀凹部32的底面34與金屬體62之間具有緩沖空間8。[〇〇43]通過緩沖空間8,不使有底圓筒狀凹部32的底面34與金屬體62接觸，因此，因熱膨脹差而產(chǎn)生的軸向的應(yīng)力不會施加到有底圓筒狀凹部32的底面34,所以能夠抑制電極3向電極軸向前端側(cè)移動。此外，熱量不易從與電極3的前端面接近的有底圓筒狀凹部32的底面 34經(jīng)由金屬體62傳遞至芯棒插入部412,能夠抑制電極芯棒4被加熱。另外，也可以為，不具有金屬體62及緩沖層72而具有緩沖空間8。
[0044]對第3實(shí)施方式的緩沖空間8的制作方法的一例進(jìn)行說明。與第1實(shí)施方式同樣，將芯棒插入部412插入到有底圓筒狀凹部32中，在芯棒插入部412與有底圓筒狀凹部32之間的空間內(nèi)放入適量的粉末狀的金屬體62的物質(zhì)。然后，以使電極3處于上方且使電極芯棒4處于下方的方式進(jìn)行固定，并加熱到金屬體62的物質(zhì)的熔點(diǎn)以上的溫度，從而能夠在有底圓筒狀凹部32的底面34側(cè)形成空間(緩沖空間8)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種放電燈，其具有:電極，其配設(shè)于發(fā)光管內(nèi)；以及 電極芯棒，其支承所述電極，所述電極在電極后端面具備與所述電極同軸的有底圓筒狀凹部，在所述有底圓筒狀凹部中插入所述電極芯棒的一端，所述放電燈的特征在于，在所述電極與所述電極芯棒之間的至少一部分夾設(shè)有熱導(dǎo)率比所述電極低的金屬體， 在所述電極芯棒的與所述金屬體相接的表層的至少一部分，具有所述金屬體的物質(zhì)和 所述電極芯棒的物質(zhì)混合存在的緩沖層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電燈，其特征在于，所述緩沖層的所述金屬體物質(zhì)的密度以從所述金屬體側(cè)向所述電極芯棒側(cè)連續(xù)地減 少的方式具有梯度。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放電燈，其特征在于，僅僅在所述電極芯棒的與所述金屬體相接的表層具有所述緩沖層。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的放電燈，其特征在于，所述有底圓筒狀凹部的內(nèi)周面具有螺紋狀凹部，在至少一個凹部中填充所述金屬體。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的放電燈，其特征在于，在所述有底圓筒狀凹部內(nèi)部的所述電極芯棒的外周面，具有借助所述金屬體與所述螺 紋狀凹部嵌合的凸部。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放電燈，其特征在于，在所述有底圓筒狀凹部的底面與所述電極芯棒的電極前端側(cè)端面之間具有緩沖空間。
【文檔編號】H01J61/02GK105977130SQ201610130156
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月8日
【發(fā)明人】細(xì)木裕介, 小平宏, 本多友彥
【申請人】株式會社Orc制作所