專利名稱：燈中的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種燈的供電結(jié)構(gòu)相關(guān)的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體及其制造 方法。
背景技術(shù)：
以往，在OA用鹵素?zé)簟⒁壕队肮庠从玫乃y燈、普通照明用 的金屬鹵化物燈等中，在密封部中經(jīng)由金屬箔結(jié)合內(nèi)部導(dǎo)線和外部導(dǎo) 線，確保燈內(nèi)的發(fā)光空間的氣密性。內(nèi)部導(dǎo)線和外部導(dǎo)線在金屬箔結(jié) 合時，例如通過壓緊密封(pinch seal)而封住的OA用鹵素?zé)舻慕饘?箔和內(nèi)部導(dǎo)線的結(jié)合部分、或通過收縮密封(shrink seal)而封住的投 影儀光源用的水銀燈的金屬箔和內(nèi)部導(dǎo)線的結(jié)合部分，以往通過電阻 焊接法結(jié)合。
但是，在電阻焊接法中，因焊接電極棒的經(jīng)時變化，焊接條件變 動，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，出現(xiàn)焊接強(qiáng)度不足并剝離的剝離不良、或因焊 接而在金屬箔中產(chǎn)生穿孔的穿孔不良。進(jìn)一步，在電阻焊接中，為了 獲得焊接強(qiáng)度，在焊接時需要加壓，通過該加壓，在電極、導(dǎo)線棒等 細(xì)小配件中可能產(chǎn)生變形不良、彎折不良。
專利文獻(xiàn)l公開了在高壓放電燈的制造中，為了結(jié)合鎢電極和 鉬箔，替代電阻焊接，通過使用了 YAG激光的激光焊接進(jìn)行結(jié)合。
專利文獻(xiàn)l: JP特開2004-363014號公報 專利文獻(xiàn)2: JP特開2003-257373號公報
但是，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)實際通過YAG激光對燈電極的導(dǎo)線棒和金屬箔進(jìn)行焊接時，如圖10所示，在燈中使用的鎢電極和鉬箔等金屬 箔中，經(jīng)常由于YAG激光焊接的能量，導(dǎo)致焊接熔核部再結(jié)晶，并因 焊接后的熱收縮，容易使再結(jié)晶部分和非再結(jié)晶部分的晶界易斷裂， 成為非常脆弱的焊接，發(fā)生焊接剝離不良。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種可獲得 穩(wěn)定的高強(qiáng)度的焊接強(qiáng)度、可減少變形不良、減少焊接強(qiáng)度不足不良、 并減少焊接穿孔不良的燈中的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體及其制造方法。
本發(fā)明為了解決上述問題采用如下方式。
第1方式的燈中的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體，是燈中的由高熔點金屬構(gòu)成 的導(dǎo)電部件和金屬箔的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體，其特征在于，在上述由高熔 點金屬構(gòu)成的導(dǎo)電部件的表面上重疊有上述金屬箔的區(qū)域中，使上述 導(dǎo)電部件的高熔點金屬和上述金屬箔熔融，上述導(dǎo)電部件的高熔點金 屬覆蓋在金屬箔表面形成的開口的周邊。
第2方式的燈中的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體，在第1方式中，其特征在于， 上述由高熔點金屬構(gòu)成的導(dǎo)電部件是鎢或鉬，上述金屬箔是鉬。
第3方式的燈中的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體的制造方法，制造第1方式或 第2方式所述的燈中的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體，其特征在于，在上述由高熔 點金屬構(gòu)成的導(dǎo)電部件的表面上重疊有上述金屬箔的區(qū)域中，從上述 金屬箔一側(cè)通過纖維激光裝置照射能量40MW/cm2以上的激光，使上 述導(dǎo)電部件和上述金屬箔結(jié)合。
根據(jù)本發(fā)明的燈中的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體，可獲得穩(wěn)定的高強(qiáng)度的焊 接強(qiáng)度，可實現(xiàn)變形不良的減少、焊接強(qiáng)度不足不良的減少、焊接穿 孔不良的減少。進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的燈中的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體的制造方法，可提供一種具有穩(wěn)定的高強(qiáng)度的焊接強(qiáng)度的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體。


圖1是表示第1實施方式涉及的使用了一個金屬箔密封件的兩端 密封型的放電燈的構(gòu)成的截面圖。
圖2是表示圖1所示的放電燈的密封部中的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體的整 體構(gòu)成的平面圖。
圖3是表示圖1所示的放電燈的密封部中的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體的整
體構(gòu)成的透視圖。
圖4是圖3所示的焊接部8的放大截面圖。
圖5是表示第2實施方式涉及的使用了多個金屬箔密封件的兩端 密封型的放電燈的構(gòu)成的截面圖。
圖6是表示圖5所示的放電燈的密封部焊接時的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體 的整體構(gòu)成的平面圖及側(cè)面圖。
圖7是表示第3實施方式涉及的、以鹵素?zé)魹榇淼陌谉霟舻拿?封部焊接時的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體的整體構(gòu)成的平面圖。
圖8是表示用于測定焊接強(qiáng)度的實驗方法的圖。
圖9是表示焊接強(qiáng)度的測定結(jié)果的圖。
圖10是表示在由高熔點金屬構(gòu)成的導(dǎo)電部件和金屬箔的熔融結(jié) 合結(jié)構(gòu)體中通過YAG激光焊接產(chǎn)生焊接剝離不良的情況的圖。
具體實施例方式
作為應(yīng)用本發(fā)明的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體的燈，包括以鹵素?zé)魹榇淼?白熾燈或放電燈。另外在本發(fā)明中，"導(dǎo)電部件"在白熾燈中是指內(nèi) 部導(dǎo)線棒及外部導(dǎo)線棒，在使用一個金屬箔密封件的放電燈中是指電 極芯棒及外部導(dǎo)線棒，在使用多個金屬箔密封件的放電燈中是指焊接 多個金屬箔的、與電極芯棒連設(shè)的盤狀部件及與外部導(dǎo)線連設(shè)的盤狀 部件。
參照圖1至圖4說明本發(fā)明的第1實施方式。圖1是表示使用了一個金屬箔密封件的兩端密封型的放電燈的構(gòu) 成的截面圖。
如該圖所示，在該放電燈1的放電容器2內(nèi)配置有一對電極3, 在與放電容器2連設(shè)的密封部4內(nèi)，結(jié)合了由高熔點金屬構(gòu)成的電極 芯棒5的金屬箔6氣密性密封在一對電極3上，進(jìn)一步在金屬箔6上 結(jié)合有外部導(dǎo)線7。其中，金屬箔6例如如專利文獻(xiàn)2所示，在高壓水 銀燈的密封部中，改良了平面四角平板形狀的金屬箔，使金屬箔與電 極的焊接部分小幅化，纏繞電極的外表面而形成，小幅化的部分以外 的寬幅部的截面大致形成為Q狀或W字狀。
圖2是表示圖1所示的放電燈的密封部中的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體的整 體構(gòu)成的平面圖，圖3是其透視圖。
如該圖2、圖3所示，在由高熔點金屬構(gòu)成的作為導(dǎo)電部件的電 極芯棒5的表面上重疊有金屬箔6的區(qū)域內(nèi)，照射纖維激光使之熔融， 使電極芯棒5和金屬箔6結(jié)合。焊接部8表示照射纖維激光使電極芯 棒5和金屬箔6結(jié)合的位置。此外，此處示出了電極芯棒5使用鎢芯 棒、金屬箔6使用鉬箔的例子。
圖4是圖3所示的焊接部8的放大截面圖。
如該圖所示，當(dāng)照射纖維激光時，由鎢芯棒構(gòu)成的電極芯棒5和 由鉬箔構(gòu)成的金屬箔6熔融，鎢芯棒5的熔融的鎢9覆蓋在鉬箔6表 面形成的開口的周邊。這樣一來，鎢芯棒5和覆蓋在鉬箔6表面的開 口周邊的鎢9成為一體并結(jié)合，因此鎢芯棒5和鉬箔6牢固地結(jié)合。
此外，典型的導(dǎo)電部件材料和金屬箔材料的組合是鎢(W)和 (Mo)、或者鉬(Mo)和鉬(Mo)。這些組合是在開燈時變?yōu)楦邷氐拿芊獠恐蟹乐巩a(chǎn)生密封不良、箔焊接斷裂的優(yōu)選組合。 本實施方式涉及的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體如下制造。
使作為導(dǎo)電部件的電極芯棒5和金屬箔6重疊，從金屬箔6 —側(cè) 照射能量密度為40MW/cr^以上的來自纖維激光裝置的激光。
具體而言，在鉬(Mo)箔-鎢(W)芯棒的焊接中，使來自纖維激 光裝置的激光直徑集中為約20um，在能量密度40MW/ci^以上例如 60MW/cm2、激光輸出200W的輸出下，從鉬(Mo)箔一側(cè)離開100mm， 照射激光2.5msec。其中，鉬(Mo)箔使寬0.7mm的鉬箔與鎢芯棒的 形狀對應(yīng)地彎曲為槽狀，寬0.5mm、厚20um，鎢(W)芯棒直徑為 0.4mm。如上所述，可以是圖4所示的如下焊接結(jié)構(gòu)照射激光時，貫 通作為重疊材料的上部材料的鉬(Mo)箔，作為下部材料的鎢(W) 噴出，噴出的鴇(W)的一部分升華，其他噴出的鎢(W)的表面粘性 下降，流到周邊，蔓延到鉬(Mo)箔上，在蔓延的鎢(W)和作為下 部材料的鎢(W)芯棒之間圓周狀地夾住鉬(Mo)箔，作為下部材料 的鴿(W)芯棒凹陷為噴出的凹狀。
參照圖5及圖6說明本發(fā)明的第2實施方式。
圖5是表示使用了多個金屬箔密封件的兩端密封型的放電燈的構(gòu) 成的截面圖。
如該圖所示，在該放電燈11的放電容器12內(nèi)， 一對電極13相對 配置，在與放電容器12連設(shè)的密封部14內(nèi)，多個金屬箔16氣密性地 密封在一對電極13上，上述多個金屬箔16結(jié)合到與由高熔點金屬構(gòu) 成的電極芯棒15 —體形成的金屬盤18上，并且金屬箔16與外部導(dǎo)線 17結(jié)合。圖6 (a)是表示圖5所示的放電燈的密封部焊接時的熔融結(jié)合結(jié) 構(gòu)體的整體構(gòu)成的平面圖，圖6 (b)是其側(cè)面圖。
如該圖所示，在與由高熔點金屬構(gòu)成的作為導(dǎo)電部件的電極芯棒 5 —體形成的金屬盤18的表面上重疊有多個金屬箔16的區(qū)域中，照射 纖維激光使之熔融，結(jié)合金屬盤18和金屬箔16。焊接部19表示照射 纖維激光使金屬盤18和金屬箔16結(jié)合的位置。此外，焊接后的金屬 箔16在圖示箭頭的方向上彎曲，如圖5所示配置在密封部14內(nèi)。其 中，示出了作為金屬盤18使用鉬盤、作為金屬箔6使用鉬箔時的例子。
其次，本實施方式涉及的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體如下制造。
使與作為導(dǎo)電部件的電極芯棒5 —體形成的金屬盤18和金屬箔6 重疊，從金屬箔6 —側(cè)照射能量密度40MW/cm2以上的來自纖維激光
裝置的激光。
具體而言，在鉬(Mo)箔-鉬(Mo)盤的焊接中，使來自纖維激 光裝置的激光直徑集中為約20wm，以能量密度40MW/cr^以上例如 60MW/cm2、并從鉬(Mo)箔一側(cè)離開100mm，用夾具等使鉬(Mo) 箔與鉬(Mo)盤緊貼，在激光輸出200W的輸出下照射數(shù)十msec。鉬 (Mo)箔寬8~12mm，厚40ixm，鉬(Mo)盤直徑4> 17mm。重疊作 為上部材料的鉬(Mo)箔40 u m、及作為下部材料的4> 17mm、厚0.5mm 的鉬(Mo)盤，從鉬(Mo)箔上，使用纖維激光，使束徑集中到20 lim以下，在激光輸出200W的輸出下照射數(shù)十msec時，通過從下部 材料的鉬(Mo)盤噴出的鉬夾住上部材料的鉬(Mo),獲得和圖4所 示結(jié)構(gòu)相同的焊接結(jié)構(gòu)。
參照圖7說明本發(fā)明的第3實施方式。
圖7是表示以鹵素?zé)魹榇淼陌谉霟舻拿芊獠亢附訒r的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體的整體構(gòu)成的平面圖。
如該圖所示，在由高熔點金屬構(gòu)成的作為導(dǎo)電部件的外部導(dǎo)線21
的表面上重疊了與燈絲線圈(filament coil) 23連接的金屬箔22的區(qū)域 中，照射纖維激光使之熔融，結(jié)合外部導(dǎo)線21和金屬箔22。在本實施 方式的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體中，與第1及第2實施方式的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體 一樣，獲得了與圖4所示的結(jié)構(gòu)相同的焊接結(jié)構(gòu)。
其次，圖9表示利用通過現(xiàn)有的電阻焊接、專利文獻(xiàn)l所述的使 用了 YAG激光的焊接、及使用了本發(fā)明的纖維激光的焊接所制造出的 各10個熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體，根據(jù)圖8所示的實驗方法獲得的焊接強(qiáng)度的 結(jié)果。
實驗方法中，電阻焊接的條件是，加壓2.0kgf，電壓2.0V，電流 2.0kA，保持時間7msec。 YAG激光焊接的條件是，在15MW/cn^的能 量密度下照射4msec。纖維激光焊接的條件與第1、 2實施方式所示的 條件相同。
如圖8所示，固定作為下部材料的電極芯棒，暫時彎曲焊接的上 部材料的金屬箔，相對于下部材料在垂直方向上拉伸，測量金屬箔斷 裂時的剝離強(qiáng)度。設(shè)電阻焊接下的結(jié)合強(qiáng)度的平均值為100%，相對比 較YAG激光焊接及纖維激光焊接的結(jié)合強(qiáng)度。
圖9是表示焊接強(qiáng)度的測定結(jié)果的圖。從該圖可知，在鉬(Mo) -鴇(W)結(jié)合時、或鉬(Mo)-鉬(Mo)結(jié)合時，本發(fā)明的熔融結(jié)合 結(jié)構(gòu)體和其他熔融結(jié)合體結(jié)構(gòu)相比，焊接強(qiáng)度的波動很少，非常穩(wěn)定、 牢固地結(jié)合。
權(quán)利要求
1. 一種燈中的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體，是燈中的由高熔點金屬構(gòu)成的導(dǎo)電部件和金屬箔的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體，其特征在于，在上述由高熔點金屬構(gòu)成的導(dǎo)電部件的表面上重疊有上述金屬箔的區(qū)域中，使上述導(dǎo)電部件的高熔點金屬和上述金屬箔熔融，上述導(dǎo)電部件的高熔點金屬覆蓋在金屬箔表面形成的開口的周邊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燈中的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體，其特征在于， 上述由高熔點金屬構(gòu)成的導(dǎo)電部件是鉤或鉬，上述金屬箔是鉬。
3. —種燈中的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體的制造方法，制造權(quán)利要求1或2 所述的燈中的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體，其特征在于，在上述由高熔點金屬構(gòu)成的導(dǎo)電部件的表面上重疊有上述金屬箔 的區(qū)域中，從上述金屬箔一側(cè)通過纖維激光裝置照射能量40MW/cm2 以上的激光，使上述導(dǎo)電部件和上述金屬箔結(jié)合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可獲得穩(wěn)定的高強(qiáng)度的焊接強(qiáng)度、可減少變形不良、減少焊接強(qiáng)度不足、減少焊接穿孔不良的燈中的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體及其制造方法。燈中的由高熔點金屬構(gòu)成的導(dǎo)電部件(5)和金屬箔(6)的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體，其特征在于，在由高熔點金屬構(gòu)成的導(dǎo)電部件(5)的表面上重疊有金屬箔(6)的區(qū)域中，使導(dǎo)電部件的高熔點金屬(5)和金屬箔(6)熔融，導(dǎo)電部件的高熔點金屬(5)覆蓋在金屬箔(6)表面形成的開口的周邊。并且，燈中的熔融結(jié)合結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，在由高熔點金屬構(gòu)成的導(dǎo)電部件(5)的表面上重疊有金屬箔(6)的區(qū)域中，從金屬箔(6)一側(cè)通過纖維激光裝置照射能量40MW/cm²以上的激光，使導(dǎo)電部件(5)和金屬箔(6)結(jié)合。
文檔編號H01J61/36GK101436518SQ200810173849
公開日2009年5月20日 申請日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月14日
發(fā)明者熊田豐彥, 長町信宏 申請人:優(yōu)志旺電機(jī)株式會社