特開 2024-167433 ランプの封止構造、ランプ、およびランプの封止方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024167433

(43)【公開日】2024-12-03

(54)【発明の名称】ランプの封止構造、ランプ、およびランプの封止方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 61/36 20060101AFI20241126BHJP

   H01J 5/20 20060101ALI20241126BHJP

   H01J 9/26 20060101ALI20241126BHJP

   H01K 1/36 20060101ALI20241126BHJP

   H01K 3/26 20060101ALI20241126BHJP

【ＦＩ】

H01J61/36 Z

H01J5/20

H01J9/26 B

H01K1/36

H01K3/26 F

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024158034

(22)【出願日】2024-09-12

(62)【分割の表示】P 2020169345の分割

【原出願日】2020-10-06

(71)【出願人】

【識別番号】510138741

【氏名又は名称】フェニックス電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147706

【弁理士】

【氏名又は名称】多田 裕司

(72)【発明者】

【氏名】高橋 浩

(72)【発明者】

【氏名】池田 富彦

(57)【要約】

【課題】発光管の破損が生じにくく、かつ、照度ムラを生じさせにくいランプの封止構造を提供する。
【解決手段】気密された内部空間２４、および、少なくとも１つの封止部２２を有する発光管１２を備えるランプ１０の封止構造を以下のように構成する。発光管１２の端部を発光管１２の材料同士が融着するようにピンチシールすることで封止部２２を形成し、封止部２に内部空間２４と外部とを連通する連通孔２６を設け、連通孔２６の外側端には連通孔２６を閉塞するチップ部２８を形成する。連通孔２６は、封止部２２の幅方向の端部に形成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

気密された内部空間、および、少なくとも１つの封止部を有する発光管を備えるランプの封止構造であって、
前記封止部は、前記発光管の端部を前記発光管の材料同士が融着するようにピンチシールすることで形成されたものであり、
前記封止部には、前記内部空間と外部とを連通する連通孔が設けられており、
前記連通孔の外側端には、前記連通孔を閉塞するチップ部が形成されており、
前記連通孔は、前記封止部の幅方向の端部に形成されている
ランプの封止構造。

【請求項2】

気密された内部空間、および、少なくとも１つの封止部を有する発光管を備えるランプの封止構造であって、
前記封止部は、前記発光管の端部を前記発光管の材料同士が融着するようにピンチシールすることで形成されたものであり、
前記封止部には、前記内部空間と外部とを連通する排気管が埋設されており、
前記排気管の外側端には、前記排気管を閉塞するチップ部が形成されており、
前記排気管は、前記封止部の幅方向の端部に埋設されている
ランプの封止構造。

【請求項3】

請求項１または２に記載の封止構造を備えるランプ。

【請求項4】

発光管における少なくとも１つの端部を封止して前記発光管内に気密された内部空間を形成するランプの封止方法であって、
前記端部に排気管を挿設した状態で前記端部を前記発光管の材料同士が融着するようにピンチシールすることで封止して封止部を形成するとともに、前記封止部の幅方向の端部に埋設された前記排気管を介して前記内部空間と外部とが連通する状態とし、
前記排気管を介して前記内部空間からの排気および前記内部空間への封入物の封入を行い、
前記封止部の外側端部で前記排気管を加熱溶融して前記排気管を閉塞するチップ部を形成する
ランプの封止方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ランプの封止構造、ランプ、およびランプの封止方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従前、広く一般に使用されているガス入りランプは、発光管（ガラス容器）の両端、あるいは片方の端をピンチシール方式で封止することによって当該発光管の内側に密閉された空間を形成している。

【0003】

ガス入りランプの例としては、加熱用等に用いられるハロゲンランプ、照明用等に用いられるメタルハライドランプ、紫外線洗浄用の紫外線ランプ、さらに放電ランプ等を挙げることができる。（なお、特許文献１では「ガス放電ランプ」の例が開示されている。）

【0004】

例えば、図１７に示す従前の放電ランプ１の場合、一対のマウント部２を挿入して発光管３の両端をピンチシール方式で封止した後、熱処理等の不純物除去工程を経て、図１８に示すように予め内部空間４に連通するように発光管３に取り付けられていた排気管５を介して排気する。然る後、当該内部空間４に必要な封入物を入れ、内部空間４を負圧状態にしてから排気管５を加熱・溶融して内部空間４を封止するとともに排気管５を除去して放電ランプ１が形成される。

【0005】

なお、放電ランプのように発光管の内部空間において一対の電極間で放電を生じさせて水銀による発光を利用するものや、発光金属による発光を利用するもの、あるいは、点灯中に発光管内面が黒化するのを防止する目的でハロゲン化物を内部空間に封入する場合は、排気管を介して排気する前に必要な封入物を内部空間に入れる必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０００－３０６５４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従前のガス入りランプ１の場合、図１７に示すように、内部空間４を封止した後に気密加工跡である「チップ部６」が発光管３における内部空間４を臨む表面に形成される。このチップ部６は発光管３に生じる応力が集中する箇所になることから強度的に最も弱く、かつ、ランプ１を発光させたときに７００℃から９００℃くらいまで温度が上昇して発光管３の材料である石英ガラス（SiO₂）の構造破壊が進行することから、当該チップ部６から発光管３が破損しやすいという問題があった。

【0008】

さらに言えば、ランプ１の種類によってチップ部６が波長２００ｎｍ以下の紫外線を受ける場合には、石英ガラスの構造破壊の進行がより顕著になるという問題もあった。

【0009】

また、チップ部６は電極等の発光部が設けられた内部空間４を臨む位置に存在することから、ランプ１から放射される光線が当該チップ部６に遮られてしまい、ランプ１が照らす照射対象において照度ムラが生じるという問題もあった。

【0010】

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光管の破損が生じにくく、かつ、照度ムラを生じさせにくいランプの封止構造、ランプ、およびランプの封止方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一局面によれば、
気密された内部空間、および、少なくとも１つの封止部を有する発光管を備えるランプの封止構造であって、
前記封止部は、前記発光管の端部を前記発光管の材料同士が融着するようにピンチシールすることで形成されたものであり、
前記封止部には、前記内部空間と外部とを連通する連通孔が設けられており、
前記連通孔の外側端には、前記連通孔を閉塞するチップ部が形成されており、
前記連通孔は、前記封止部の幅方向の端部に形成されている
ランプの封止構造が提供される。

【0012】

本発明の他の局面によれば、
気密された内部空間、および、少なくとも１つの封止部を有する発光管を備えるランプの封止構造であって、
前記封止部は、前記発光管の端部を前記発光管の材料同士が融着するようにピンチシールすることで形成されたものであり、
前記封止部には、前記内部空間と外部とを連通する排気管が埋設されており、
前記排気管の外側端には、前記排気管を閉塞するチップ部が形成されており、
前記排気管は、前記封止部の幅方向の端部に埋設されている
ランプの封止構造が提供される。

【0013】

本発明の別の局面によれば、
上述したいずれかの封止構造を備えるランプが提供される。

【0014】

本発明のさらに別の局面によれば、
発光管における少なくとも１つの端部を封止して前記発光管内に気密された内部空間を形成するランプの封止方法であって、
前記端部に排気管を挿設した状態で前記端部を前記発光管の材料同士が融着するようにピンチシールすることで封止して封止部を形成するとともに、前記封止部の幅方向の端部に埋設された前記排気管を介して前記内部空間と外部とが連通する状態とし、
前記排気管を介して前記内部空間からの排気および前記内部空間への封入物の封入を行い、
前記封止部の外側端部で前記排気管を加熱溶融して前記排気管を閉塞するチップ部を形成する
ランプの封止方法が提供される。

【発明の効果】

【0015】

本発明に係るランプの封止構造および封止方法によれば、発光管の内部空間を封止閉塞させるチップ部が当該内部空間から離間した、封止部の外側端に形成される。封止部の外側端は、ランプが発光中であっても比較的低温（例えば、３００℃以下）であることから、ランプの発光中に石英ガラスの構造破壊が進行してチップ部から発光管が破損する可能性を低減できる。

【0016】

また、封止部の外側端に形成されたチップ部は、発光管の内部空間から放射された光が当たりにくいことから、ランプの種類によって波長２００ｎｍ以下の紫外線が放射される場合であっても石英ガラスの構造破壊の進行が顕著とならない。

【0017】

さらに、発光管の内部空間から放射された光がチップ部に当たりにくいことから、ランプから放射される光線が当該チップ部に遮られてしまい、ランプが照らす照射対象において照度ムラが生じる可能性を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明が適用されたランプ１０を示す図である。

【図2】Ａ－Ａ線端面図である。

【図3】本発明が適用されたランプ１０の製造手順を示す図である。

【図4】本発明が適用されたランプ１０の製造手順を示す図である。

【図5】本発明が適用されたランプ１０の製造手順を示す図である。

【図6】ランプ１０の製造手順において、発光管１２の端部をピンチシールする様子を示す図である。

【図7】ランプ１０の製造手順において、発光管１２の端部をピンチシールする様子を示す図である。

【図8】本発明が適用されたランプ１０の製造手順を示す図である。

【図9】変形例１に係るランプ１０を示す図である。

【図10】Ｂ－Ｂ線端面図である。

【図11】変形例１に係るランプ１０の製造手順を示す図である。

【図12】変形例１に係るランプ１０の製造手順において、発光管１２の端部をピンチシールする様子を示す図である。

【図13】変形例１に係るランプ１０の製造手順において、発光管１２の端部をピンチシールする様子を示す図である。

【図14】変形例２に係るランプ１０を示す図である。

【図15】変形例２に係るランプ１０を示す図である。

【図16】本発明が適用されたハロゲンランプを示す図である。

【図17】従来のガス入りランプ１を示す図である。

【図18】従来のガス入りランプ１の製造手順を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

（ランプ１０の構造）
本発明が適用された一例に係るランプ１０の構造について、図１および図２を用いて説明する。ランプ１０は、放電ランプであり、大略、発光管１２と、一対の電極１４と、一対の箔１６と、一対のリード棒１８とで構成されている。

【0020】

発光管１２は、例えば石英ガラスで形成されており、発光部２０と、当該発光部２０から延出する一対の封止部２２とを有している。発光部２０内には、一対の封止部２２によって密閉された内部空間２４が形成されている。

【0021】

また、発光部２０の内部空間２４には、所定量の水銀２５およびハロゲン（ヨウ素、臭素、あるいは、ヨウ素と臭素との混合物）が封入されている。

【0022】

一対の電極１４は、タングステンで形成された略棒状の部材であり、それぞれの一端が互いに対向するようにして内部空間２４に配設されている。また、各電極１４の他端は、各封止部２２に埋設されたモリブデン製の各箔１６の一端にそれぞれ電気的に接続されている。

【0023】

さらに、一対のリード棒１８は、モリブデンで形成された略棒状の部材であり、それぞれの一端が各箔１６の他端にそれぞれ電気的に接続されている。また、一対のリード棒１８におけるそれぞれの他端は、各封止部２２から外部へ延出している。

【0024】

封止部２２の構造について説明すると、一方の封止部２２には、発光管１２の内部空間２４とが外部とを連通する連通孔２６が設けられている。

【0025】

また、連通孔２６の外側端、つまり連通孔２６が形成された封止部２２の外側端には、当該連通孔２６を閉塞するチップ部２８が形成されている。このチップ部２８により、連通孔２６および内部空間２４が外部から気密されている。

【0026】

（ランプ１０の製造手順）
次に、上述したランプ１０の製造手順について説明する。最初に、図３に示すように、封止前の発光管１２を用意する。また、箔１６に電極１４およびリード棒１８をそれぞれ溶接等の手段によって取り付けて一対のマウント部３０を構成しておく。

【0027】

然る後、発光管１２の端部に対し、電極１４からマウント部３０を挿入していき、当該マウント部３０を所定の位置で保持しつつ発光管１２の一方の（マウント部３０を挿入した側の）端部をピンチシールすることにより封止する。これにより、図４に示すように、一方の封止部２２が形成される。

【0028】

次に、他方のマウント部３０を発光管１２の他方の端部に挿入していき、当該他方の端部をピンチシールする。これにより、発光管１２における略中央部に内部空間２４が形成される。このとき、完全に封止してしまうのではなく、図５に示すように、発光管１２の内部空間２４と外部とを連通する連通孔２６が形成されるように発光管１２の他方の端部を封止する。このことは、例えば図６および図７に示すように、発光管１２の端部を押圧して封止する押圧面５２の一部に凹所５４が形成されたピンチ部材５０を用いることで実施できる。もちろん、連通孔２６を有する封止部２２を先に形成してもよいし、一対の封止部２２をほぼ同時に形成することも考えられる。

【0029】

なお、連通孔２６の形成位置は、封止部２２の幅方向（発光管１２の径方向（＝図２中の上下方向））におけるいずれの位置に形成してもよいが、図２に示すように封止部２２の幅方向の端部（発光管１２の径方向の端部）に形成するのが好適である。その理由として、そもそも封止部２２の幅方向の端部は発光管１２の肉厚の問題で気密が難しい部分であることから、逆に連通孔２６を形成するのが比較的容易であること、さらに、もし封止部２２の幅方向の中央部寄りに連通孔２６を形成すると封止部２２の幅方向の端部の気密がさらに困難となってしまうからである。

【0030】

連通孔２６が形成された後、図８に示すように、当該連通孔２６の外側端（発光管１２における封止部２２の端）にパイプ状の排気管６０を溶着等の手段で取り付ける。

【0031】

そして、この排気管６０を介して発光管１２の内部空間２４からの排気および当該内部空間２４への封入物の封入を行う。この封入物としては、上述のように水銀２５およびハロゲン（ヨウ素、臭素、あるいは、ヨウ素と臭素との混合物）が考えられる。もちろん、ランプ１０の種類に応じて適切な封入物が選択される。

【0032】

最後に、図１に示すように、排気管６０の根元を加熱溶融して連通孔２６を閉塞するチップ部２８を形成する。このチップ部２８は、連通孔２６の外側端、つまり連通孔２６が形成された封止部２２の外側端に形成される。これにより、連通孔２６および内部空間２４が外部から気密され、ランプ１０が完成する。

【0033】

ランプ１０に設けられた一対のリード棒１８に所定の高電圧を印加すると、発光部２０の内部空間２４に配設された一対の電極１４間で開始したグロー放電がアーク放電に移行し、このアークによって蒸発および励起された水銀２５によって光（主に紫外線）が放射される。

【0034】

（ランプ１０の特徴）
本発明が適用されたランプ１０の封止構造および封止方法によれば、発光管１２の内部空間２４を封止閉塞させるチップ部２８が当該内部空間２４から離間した、封止部２２の外側端に形成される。封止部２２の外側端は、ランプ１０が発光中であっても比較的低温（例えば、３００℃以下）であることから、ランプ１０の発光中に石英ガラスの構造破壊が進行してチップ部２８から発光管１２が破損する可能性を低減できる。

【0035】

また、封止部２２の外側端に形成されたチップ部２８は、発光管１２の内部空間２４から放射された光が当たりにくいことから、ランプ１０の種類によって波長２００ｎｍ以下の紫外線が放射される場合であっても石英ガラスの構造破壊の進行が顕著とならない。

【0036】

さらに、発光管１２の内部空間２４から放射された光がチップ部２８に当たりにくいことから、ランプ１０から放射される光線が当該チップ部２８に遮られてしまい、ランプ１０が照らす照射対象において照度ムラが生じる可能性を低減できる。

【0037】

（変形例１）
上述した実施形態に係るランプ１０では、少なくとも一方の封止部２２に連通孔２６を形成し、当該連通孔２６の外側端に排気管６０を接続するようになっていたが、これに変えて、図９および図１０に示すように、少なくとも一方の封止部２２に排気管６０を埋設してもよい。なお、この場合、排気管６０の材質として、発光管１２と同じ石英ガラスを用いるのが好適である。

【0038】

この変形例１に係るランプ１０について、上述した実施形態に係るランプ１０と同じ構成については同ランプ１０の説明を援用し、相違する構成についてのみ説明する。

【0039】

変形例１に係るランプ１０における少なくとも１つの封止部２２には、発光管１２の内部空間２４と外部とを連通する排気管６０が埋設されており、当該排気管６０の外側端（つまり、封止部２２の外側端）には、排気管６０を閉塞するチップ部が形成されている。

【0040】

次に、変形例１に係るランプ１０の製造手順について説明する。この製造手順の説明においても、上述した実施形態に係るランプ１０と同じ手順については同ランプ１０の説明を援用し、相違する手順についてのみ説明する。

【0041】

少なくとも１つの封止部２２を形成する際、図１１から図１３に示すように、マウント部３０および排気管６０を発光管１２の端部に挿入していき、当該端部をピンチシールする。これにより、封止部２２に埋設された排気管６０を介して発光管１２の内部空間２４と外部とが連通する状態となる。

【0042】

然る後、の排気管６０を介して発光管１２の内部空間２４からの排気および当該内部空間２４への封入物の封入を行う。この封入物としては、上述のように水銀２５およびハロゲン（ヨウ素、臭素、あるいは、ヨウ素と臭素との混合物）が考えられる。もちろん、ランプ１０の種類に応じて適切な封入物が選択される。

【0043】

最後に、排気管６０を封止部２２の外側端の位置で加熱溶融して当該排気管６０を閉塞するチップ部２８を形成する。これにより、排気管６０および内部空間２４が外部から気密され、ランプ１０が完成する（図９および図１０を参照）。

【0044】

（変形例２）
また、上述した実施形態に係るランプ１０（連通孔２６を有するランプ１０）の場合において、当該ランプ１０の製造完了後、さらに、連通孔２６を外部から加熱して当該連通孔２６を塞いでもよい。これにより、ランプ１０の封入物（例えば水銀やハロゲン化物）が比較的低温である連通孔２６内に集まってしまい、ランプ１０の発光量が低下したり、ハロゲンサイクルが阻害されたりするのを防止できる。

【0045】

連通孔２６の塞ぎ方として、連通孔２６全体を塞いでもよいし（図１４を参照）、連通孔２６における発光管１２の内部空間２４に近い方の端部のみを塞いでもよい（図１５を参照）。

【0046】

（変形例３）
上述した実施形態では、ランプ１０として放電ランプを構成する場合について説明したが、ランプ１０は放電ランプに限定されるものではなく、図１６に示すようなハロゲンランプであってもよいし、片電極誘電体バリア放電ランプや無電極放電ランプであってもよい。さらに言えば、誘電体バリア放電ランプであってもよい。つまり、電極の有無に係わらず、少なくとも１つの封止部を有しており、かつ、封止された内部空間にガス体を封入するランプであれば、本件発明を適用することができる。

【0047】

このように、ランプ１０には少なくとも１つの封止部２２が構成されていればよいし、逆に、一対の封止部２２の両方に連通孔２６およびチップ部２８を形成し、あるいは、排気管６０を埋設するとともにチップ部２８を形成してもよい。また、マウント部３０（電極１４、箔１６、およびリード棒１８）は必須の構成要素ではない。

【0048】

また、発光管１２（特に発光部２０）の形状は、上述した実施形態のように断面真円状に限定されるものではなく、例えば断面楕円状であってもよいし、断面長方形状であってもよい。

【0049】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0050】

１０…ランプ、１２…発光管、１４…電極、１６…箔、１８…リード棒、２０…発光部、２２…封止部、２４…内部空間、２５…水銀、２６…連通孔、２８…チップ部、３０…マウント部
５０…ピンチ部材、５２…押圧面、５４…凹所
６０…排気管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】