短弧型高压放电灯的制作方法

专利名称：短弧型高压放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及到短弧型高压放电灯。更详细来说，涉及用于半导体或 液晶等制造时的紫外线光源即短弧型放电灯，或用于放映机或舞台照明 的氙气灯等封固部构造上具有特征的短弧型高压放电灯。
背景技术：
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已知在半导体或液晶等的制造工序中，作为紫外线光源，大多使用 短弧型放电灯。该短弧型放电灯是在放电空间内部封入水银与稀有气体， 利用来自水银的发光的紫外线光源。另一方面，用于放映机或舞台照明等 的氙气灯是将氙气体以高压封入在放电空间内部，并在利用来自氙气的发 光的可视光区域放射强光的短弧型高压放电灯。以下将该短弧型放电灯或 以氙气灯为代表的高压放电灯称为短弧型高压放电灯。
在该短弧型高压放电灯中，为了气密地保持封入有稀有气体等的放 电空间，设有采用使用钼(Mo)等构成的金属箔的箔密封构造的密封部。
并且，在该密封部设有与连接在电极的芯线的一侧端部焊接的圆盘状金属 板，而在该金属板上焊接有上述金属箔。 一般来说，该金属板与该金属箔 之间的焊接利用电阻焊接法进行焊接。但是在该金属板与该芯线的焊接 中，由于该材料的热容量大等，并不采用利用电阻焊接法的焊接，而 是采用通过悍料将这些材料间连接的方法。尤其是，在该短弧型高压 放电灯中，出于相对于高温的耐久性的观点来选择材料，具体来说，
在钨(W)构成的该芯线与钼(Mo)构成的该金属板的连接中，使用 白金(Pt)作为焊料来进行焊接。
但是，使用Pt作为焊料焊接该芯线与该金属板时，必须将该芯线 与该金属板双方加热至该Pt熔融为止的温度。因此，已被加工成金属板的MO由于热而被再结晶化，降低了机械强度，会发生该金属板裂开 等的问题。并且，该趋势随着向该短弧型高压放电灯输入的电力的变 高、电极形状的大型化，而变得更显著。
如此，代替在该芯线与该金属板的连接中使用Pt作为焊料，开发 了利用电子束或激光照射局部地熔融该芯线与该金属板来进行直接焊
接的方法。作为这种技术，例如，公知有日本特开2007-115498号公报。 根据该公报，将该芯线的一侧端部插入形成于该金属板的大致中央部 的孔部，例如将激光照射在该芯线与该金属板的一侧的表面，进行焊 接。以下，图6示出了表示这种已知的短弧型高压放电灯的结构的概 略剖面图。
图6 (a)是表示己知的短弧型高压放电灯100的概略剖面图，由 形成放电空间的灯管部101;突出于该灯管部101两端的封固管部102; 以及相对配置于该灯管部101的内部的一对电极即阳极103、阴极104 构成。并且，该封固管部102由以下构成在一侧端部保持该阳极103 或该阴极104的芯线105;与该芯线105焊接的金属板106;贯穿有该 芯线105且配置成大致抵接于该金属板106的石英玻璃制的筒状体 107;隔着该金属板106与该筒状体107相对配置的石英玻璃制的柱状 体108;与该柱状体108的侧面紧密接触地配置且与该金属板106焊接 的Mo制的金属箔109;与该金属箔109的另一端焊接的第2金属板110; 与该第2金属板110连接且从该封固管部102向外部导出的外部引线 棒llh贯穿有该外部引线棒111的外部引线保持用筒体112;以及将 与该柱状体108的侧面紧密接触地配置的该金属箔109与该柱状体108 夹住封装的玻璃制管状体102a。
并且，图6 (b)表示的是放大该芯线105与该金属板106的焊接 部的说明用放大图。在该图中，表示配置于该芯线105的外周的该金 属板106通过焊接部114、 115与该芯线105焊接的情况。在此，该金 属板106是圆盘状，而在其大致中央部设有圆形孔部113。在该孔部113中插入有该芯线105的一侧端部，从该金属板106的一侧表面侧， 例如照射激光，将该芯线105与该金属板106沿着该孔部113的圆周 方向焊接。通过该激光的照射，该芯线105与该金属板106的一部分 熔融来形成接合的焊接部114、 115。并且，如此将该焊接部114、 115 形成在该金属板106的两面时，由于该金属板106的厚度，在该芯线 105与该金属板106之间产生未熔融的部分，该未被熔融部分形成微小 空间118。
然而，对于该短弧型高压放电灯100，市场期望有更高输出。为 了对应这些要求，对该短弧型高压放电灯100输入的电力变高，电极 形状也进一步大型化。随之，灯输送时的振动等所伴随的应力施加在 该短弧型高压放电灯100的该芯线105与该金属板106的焊接部114、 115，产生在该焊接部114、 115上生成裂缝的现象。由于该裂缝的产 生，在点亮灯时，该焊接部114、 115的电阻变高。如此地，高电流流 过电阻变高的该焊接部114、 115，该焊接部114、 115会局部地发热， 被异常加热的该焊接部114、 115本身再度熔融，发生该芯线105从该 金属板106脱落的问题。并且，该焊接部114、 115周边也被加热，进 而电阻变高的恶性循环重复，投入的电力作为热被消耗。由此，例如 将向该短弧型高压放电灯100输入的电力进行恒电力控制，则用于发 光的电力降低了作为热而被消耗的电力部分，其结果，即使以相同的 输入电力进行点灯也会发生灯照度降低的问题。
专利文献h日本特开2007-115498号公报

发明内容
鉴于上述问题，本发明要解决的课题是提供一种短弧型高压放电 灯，在该短弧型高压放电灯中，通过激光等来焊接将电极保持于一侧 端部的芯线与设于该芯线的另一端的金属板时，即使在该焊接部产生 裂缝，也不会产生在点灯中该焊接部的电阻变高、局部发热的问题， 该芯线不会从该金属板脱落。本发明的短弧型高压放电灯，具备形成放电空间的灯管部；以 及突出于该灯管部的两端的封固管部，在该灯管部内，相对配置有一 对电极，在该封固管部配置有覆盖该封固管部的外表面的玻璃制管 状体；配置于该玻璃制管状体内且在一侧端部保持该电极的芯线；与 该芯线的另一侧端部焊接的第1金属板；贯穿有该芯线，与该第1金 属板相对配置的筒状体；隔着该第1金属板与该筒状体相对配置的柱 状体；与该柱状体的侧面紧密接触地配置，且一侧端部与该第1金属 板焊接的多个金属箔；与该金属箔的另一端焊接的第2金属板；以及 与该第2金属板连接，且从该封固管部向外部导出的外部引线棒，其 特征在于上述第1金属板在中央部设有孔部，且该芯线的另一侧端 部插入该孔部，沿着该第1金属板的一侧表面的该孔部的圆周方向以 及另一侧表面的该孔部的圆周方向，分别具有与该芯线焊接的焊接部， 在各个焊接部之间，钽(Ta)或钼(Mo)构成的导电性构件配置于该 孔部的内侧与该芯线的外周之间。并且，除了该结构之外，上述导电 性构件是箔状或线状的构件。
本发明的短弧型高压放电灯即使在该芯线与该第1金属板的焊接 部分由于搬运时的振动等而发生裂缝时，由于在设于该第1金属板上 的孔部的内侧与该芯线的外周之间配置有Ta或Mo构成的导电性构件， 该导电性构件同时接触该第1金属板和该芯线双方，因而该焊接部分 的电阻不会变高，可保持一定水平的电阻值。其结果是，可抑制该焊 接部的局部发热导致的该芯线从该第1金属板脱落，或随着异常发热 导致的耗电所产生的灯照度降低的问题。并且，该导电性构件为箔状 或线状的构件，容易变形、操作简便，而且该构件本身容易塑性变形， 具有可提高该芯线与该金属板的接触性的优点。


图1是表示本发明的短弧型高压放电灯的概略的剖面图。
图2是表示在本发明的芯线与金属板之间夹入金属箔的制作顺序的说明图。
图3是表示说明确认本发明的效果的实验方法的说明图。
图4是表示本发明的芯线与金属板的焊接部的形态的放大剖面图。
图5是表示其它实施例的芯线与金属板的焊接部的形态的放大剖 面图。
图6是表示已知的短弧型高压放电灯的概略的剖面图。
具体实施例方式
本发明的短弧型高压放电灯将Ta或Mo构成的导电性构件以与该 芯线和该第1金属板双方接触的方式配置在形成于该第1金属板的中 心部的孔部的内侧以及该芯线的外周面之间，从而使得即使配置于突 出在形成放电空间的灯管部的两端的封固管部的芯线与第1金属板的 焊接部上发生裂缝，焊接部的电阻值也不会上升，可保持一定水平的 电阻值，通过这样进行配置，该焊接部的电阻值不会上升至一定水平 以上，其结果是，该焊接部不会被局部地加热，具有可抑制该芯线从 该第1金属板脱落，或灯照度劣化等问题的效果。
实施例1
图1表示本发明的第1实施例。图1 (a)表示本发明的短弧型高 压放电灯的概略剖面图。该短弧型高压放电灯1由形成放电空间的灯
管部11;突出于该灯管部11的两端的封固管部12;以及相对配置于
该灯管部11的内部的一对电极即阳极13、阴极14构成。并且，该封 固管部12由以下部分构成在一侧端部保持该阳极B或该阴极14的 芯线15;与该芯线15焊接的第1金属板16，贯穿有该芯线15且配置
成大致抵接于该第1金属板16的石英玻璃制的筒状体17;隔着该第1
金属板16与该筒状体17相对配置的石英玻璃制的柱状体18;与该柱 状体18的侧面紧密接触地配置且与该第1金属板16焊接的Mo制的金 属箔19;与该金属箔19的另一端焊接的第2金属板20;与该第2金 属板20连接且从该封固管部12向外部导出的外部引线棒21;贯穿有该外部引线棒21的外部引线保持用筒体22;以及将与该柱状体18的
侧面紧密接触地配置的该金属箔19与该柱状体18夹住封装的玻璃制 管状体12a。
接着，在图1 (b)中表示将图1 (a)所示的该短弧型高压放电灯 1的该芯线15与该第1金属板16的焊接部放大的说明用放大图。配置 在该芯线15的外周的该第1金属板16通过焊接部24、 25与该芯线15 焊接。在此，该第l金属板16是圆盘状，而在其大致中央部设有圆形 孔部23。在该孔部23插入有该芯线15的一侧端部，从该第1金属板 16的一侧表面侧例如照射激光，沿着该孔部23的圆周方向焊接该芯线 15与该第1金属板16。通过该激光的照射，形成该芯线15与该第1 金属板16的一部分被熔融而接合的焊接部24、 25。并且，在该芯线 15的外周面与该第1金属板16的该孔部23的内表面之间，在该焊接 部24、 25包围的部分上，金属箔26与该芯线15和该第1金属板16 双方接触地配置。由此，即使在该焊接部24、 25上产生裂缝等，由于 该金属箔26，该芯线15与该第1金属板16电连接，具有可保持一定 水平的电阻值的优点。其结果是，能够抑制该焊接部24、 25局部发热 导致的该芯线15从该第1金属板16的脱落，或随着异常发热所致的 耗电的灯照度降低的问题。
并且，在本实施例中，表示了该芯线15的端部突出于位于与将该 芯线15插入该第1金属板16的一侧表面的相反侧的另一侧表面侧的 情况，但该方式可采用各种方式。例如，该芯线15的端部不从该另一 侧表面侧突出，也可以为相同面。并且，也可以采用插入该第1金属 板16的一侧的该芯线15的直径细小，而连续于该第1金属板16的一 侧表面侧的 一 侧变粗的阶梯形状。
接着，图2是表示本发明的第1实施例所示的该芯线15与该第1 金属板16接合的部分的制作方法的一例。图2的(a)至(f)表示制 作时的各工序。(a)是该芯线15，在其前端设有锥状部31。
(b)是用以覆盖该芯线15的外周的金属箔32。该金属箔32例如将Mo制金 属箔切断为厚度为50nm，宽度为10mm，长度为22mm。 (c)表示的 是将该金属箔32巻绕在该芯线15的锥状部31的状态下插入设于该第 1金属板16的孔部23之前的状态。(d)是表示将该芯线15插入该第 1金属板16之后的状态的图。在该阶段，该金属箔32在该第1金属板 16的一侧表面33，及另一侧表面34的各侧上具有露出部分35。 (e) 表示沿着设于该第1金属板16的孔部23的圆周方向照射激光，进行 焊接的状态。(f)是表示利用激光焊接该芯线15与该第1金属板16 的完成品。通过上述顺序，图1 (b)所示的该芯线15的外周面与该第 1金属板16的该孔部23之间，在该焊接部24、 25包围的区域，Mo 构成的金属箔26的至少一部分与该芯线15与该第1金属板16双方接 触地被连接。并且，该露出部分35在激光照射之后脱落，或该露出部 分35整体熔融，成为悍接部24、 25的一部分。
图3表示本发明的第1实施例的效果确认实验的方法。为了向本 发明的第1实施例所示的该焊接部24、 25施加振动，模拟地使用图3 (a)所示的样品台40。亦即，制作在该芯线15的前端保持例如该阳 极13的电极，而在另一端焊接有该第1金属板16的模拟试验样品41。 在包围该模拟试验样品41的该第1金属板16的金属制的样品台40中 插入并保持该芯线15，并加以固定。在此，44是石英玻璃制的筒状体， 插通有该芯线15。将该样品台40设定在振动试验机40a上，以加速度 0.5G，振动频率10~40Hz进行振动试验1小时。并且，作为该模拟试 验样品41，使用芯线长度为100mm，芯线直径约为(j)8mm，保持于前 端的电极利用外径为())38mm，长度为45mm的电极(重量约300g)。
然后，使用图3 (b)所示的电阻测定装置42对该振动试验后的 该模拟试验样品41测定电阻，与该振动试验前的电阻值进行比较。作 为该电阻测定装置42,以保持件4 3保持该模拟试验样品41的芯线部 15，隔着石英玻璃制的筒状体44，以第2保持件45来保持该第l金属 板16的外周部。在保持件43与第2保持件45之间，隔着分路电阻46连接有最大输出为100A的恒电流电源47。并且，在该分路电阻46之 间并联连接有电压计48。通过该电路，电流从恒电流电源47流过该芯 线15，测定在该第1金属板16与该芯线15被消耗的电压。并且，作 为其他系统的电路，对将电路检验器49装在该第1金属板16的外周 与该芯线15的端部之间的串联电路测定组装电阻值。
为了试验准备了该模拟试验样品41与已知的比较用样品。两样品 都使用芯线直径约为(l)8mm，该第1金属板的厚度为2mm的样品。两 样品中经激光照射而焊接的部分的焊接强度都是5000N。该模拟试验 样品41的振动试验前的电阻值是0.02mQ，而在该振动试验后(振动1 小时之后)的电阻未有变化，仍为0.02mQ。对该模拟试验样品41进 一步进行振动试验(再振动49小时之后)之后，以相同方法来测定电 阻，但电阻与振动试验前不变，仍为0.02mQ。另一方面，作为比较样 品50，以在该芯线15与该第1金属板16之间未介设金属箔等导电性 构件的样品(已知品)来测定振动试验前后的电阻值。在该比较样品 50中，振动试验前的电阻值也是0.02mQ。但是，该振动试验后(振动 l小时后)的电阻值上升至2mQ。并且，该模拟试验样品41与该比较 样品50由于振动试验都在该焊接部附近产生裂缝。
图4将本发明的夹入该金属箔26的该芯线15与该第1金属板16 的锥状部31的各种形状表示在(a)至(d)中。各图中，虚线的右侧 表示焊接前的形态，虚线的左侧表示焊接后的形态。(a)是在该芯线 15设有锥状部31的例子。由此，具有在该芯线15与该第l金属板16 之间，被夹入焊接部24、 25的该金属箔26确实地与该芯线15和该第 1金属板16双方接触的优点。(b)是在该第1金属板16侧设有该锥 状部31。由此，除了具有在该芯线15与该第1金属板16之间，夹入 焊接部24、 25的该金属箔26确实地与该芯线15和该第1金属板16 双方接触的优点以外，在加工设于该第1金属板16的孔部23时可形 成该锥状部31，因而也具有不需要多余的工序的优点。(c)是在该芯 线15及该第1金属板16双方都设有锥状部31的例子。由此，除了具有在该芯线15与该第1金属板16之间，夹入焊接部24、 25的该金属 箔26确实地与该芯线15和该第l金属板16双方接触的优点以外，还 具有可确保较大的接触面积，可保持更低的电阻的优点。(d)是在该 芯线15、该第1金属板16双方都未设置锥状部31的例子。在这种情 况下，通过调整夹入的金属箔26的厚度或个数，也可确保充分的电阻。 并且，与(a)至(c)同样地，在图4 (d)中，15表示该芯线，16表 示该第l金属板，24、 25表示该焊接部，26表示该金属箔。
在图5中，作为本发明其它的实施例，表示夹入在图l (b)所示 的该芯线15与该第1金属板16之间的金属箔26的形状。图5 (a)是 在该芯线15、该第1金属板16的该孔部23内表面、以及由该焊接部 24、 25包围的部分的一部分设有金属箔51，残留着微小空间52的情 况。在这种情况下，如果该金属箔51的一部分与该芯线15和该第1 金属板16双方接触，则也可确保一定水平的电阻值，可避免该焊接部 24、 25异常发热等问题。图5 (b)是表示代替该金属箔51而将Mo 或Ta构成的金属线53巻绕在该芯线15的情况。在该情况下，如果该 金属板53的至少一部分与该芯线15和该第1金属板16双方接触，则 可得到与金属箔51的情况同样的效果。图5 (c)表示的是从正交于该 芯线15的轴方向的表面观看的剖面图。对于该芯线15，该金属箔51 并不是覆盖该芯线15的外周整体，而是配置成大致C字形状，在该芯 线15与该第1金属板16之间形成有微小空间52。即使将该金属箔51 配置成这种大致C字形状，形成微小空间52的情况下，如果该金属箔 51与该芯线15和该第1金属板16双方接触，则也可确保一定水平的 电阻值，具有可避免焊接部异常发热等问题的优点。
权利要求
1.一种短弧型高压放电灯，具备形成放电空间的灯管部；以及突出于该灯管部的两端的封固管部，在该灯管部内，相对配置有一对电极，在该封固管部配置有覆盖该封固管部的外表面的玻璃制管状体；配置于该玻璃制管状体内且在一侧端部保持该电极的芯线；与该芯线的另一侧端部焊接的第1金属板；贯穿有该芯线，与该第1金属板相对配置的筒状体；隔着该第1金属板与该筒状体相对配置的柱状体；与该柱状体的侧面紧密接触地配置，且一侧端部与该第1金属板焊接的多个金属箔；与该金属箔的另一端焊接的第2金属板；以及与该第2金属板连接，且从该封固管部向外部导出的外部引线棒，其特征在于上述第1金属板在中央部设有孔部，且该芯线的另一侧端部插入该孔部，沿着该第1金属板的一侧表面的该孔部的圆周方向以及另一侧表面的该孔部的圆周方向，分别具有与该芯线焊接的焊接部，在各个焊接部之间，钽(Ta)或钼(Mo)构成的导电性构件配置于该孔部的内侧与该芯线的外周之间。
2. 根据权利要求l所述的短弧型高压放电灯，其特征在于，上述 导电性构件是箔状或线状的构件。
全文摘要
本发明提供一种短弧型高压放电灯，在焊接保持电极的芯线与设于该芯线的第1金属板时，即使在该焊接部发生裂纹，电阻也不会变高，不会产生局部发热。该短弧型高压放电灯具备与将该电极保持于一侧端部的芯线的另一侧端部焊接的第1金属板；隔着该第1金属板与筒状体相对配置的柱状体；以及与柱状体的侧面紧密接触，且一方的端部与该第1金属板焊接的多个金属箔，其中上述第1金属板是在中央部设有孔部，且该芯线的另一侧端部插入该孔部，沿着该第1金属板的一侧表面的该孔部的圆周方向，以及另一侧表面的该孔部的圆周方向分别具有与该芯线焊接的焊接部，在各个的焊接部之间，导电性构件配置于该孔部的内侧与该芯线的外周之间。
文档编号H01J61/36GK101527250SQ200910118259
公开日2009年9月9日 申请日期2009年3月3日 优先权日2008年3月3日
发明者前田圭逸, 松岛竹夫, 的场正宪 申请人:优志旺电机株式会社