JPH0467743B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野） この発明は、透光性セラミツク製発光管を用い
た金属蒸気放電灯に関し、特に該発光管の両端に
挿着する気密構成の電極支持管に関するものであ
る。 〔発明の技術的背景と問題点〕 一般に、発光効率の優れた高圧ナトリウムラン
プ等の金属蒸気放電灯に用いる透光性セラミツク
製発光管は、円筒状のセラミツク管本体と、その
両端を密封するためのセラミツク製あるいは金属
製の端キヤツプとで構成され、セラミツク管本体
内を排気し、水銀、ナトリウム等の添加物が封入
され、気密に封止されている。 かかる添加物を封入したのち、発光管を気密に
封止する方法としては、排気管を設けないで行な
う方法と、排気管を用いて行なう方法とがある。 排気管を設けないで行う無排気管構成の発光管
の場合は、ベルジヤーなどの気密組立室内で、セ
ラミツク管本体内の排気、封入添加物質の導入、
端キヤツプの装着工程等を行なうもので、気密組
立装置が複雑になり、したがつて、高精度の発光
管の組立を行なうには極めて困難を伴い、作業能
率が低いものである。 したがつて、一般的には排気管を設けて排気を
行う有排気管構成の発光管が主として利用されて
いる。この有排気管構成の発光管は、例えば第１
図に示すような構成になつている。すなわち、セ
ラミツク管１の両端にアルミナよりなる端キヤツ
プ２，３をフリツトを介し封着して発光管を構成
し、端キヤツプ２，３の中央には、ニオビウム等
の耐熱性金属よりなる電極支持管４，５を挿着し
ている。電極支持管４，５は先端に電極を固着し
ていて、電極への電気導入体の役割を果たすと共
に、その一方の電極支持管４は排気管として、発
光管内の排気及び水銀、ナトリウム等の添加物を
封入するために利用されるようになつている。 このように一方が排気管として利用される電極
支持管４，５は、アルミナ端キヤツプ２，３の中
央に挿通して、端キヤツプ２，３とセラミツク管
１の封着と同時にフリツトを介して封着される。
そして、他方の排気管として兼用しない電極支持
管５の端部は、冷間圧接したのち切断され、又は
冷間圧接して切断されたのち切断面をアーク溶接
して、第１図に示すような形状の封止部５′が形
成される。次いで、排気管として兼用される電極
支持管４を介して排気と添加物の封入作業を行な
い、該作業の終了後、排気管として兼用される電
極支持管４の外側端部を前記と同様に冷間圧接し
て切断し、封止部４′を形成して封止する。 以上のようにして、有排気管構成の高圧ナトリ
ウムランプ等の金属蒸気放電灯用の発光管を製造
した場合、電極支持管の外側端部の封止部は冷間
圧接したのち、その圧接部分を切断して形成され
るので、先端部は第３図Ａに示すように、刃形と
なつており、しかも該刃形先端部分は第３図Ｂに
示すように薄肉になつている。そして先端部分の
両端は特に薄肉になつているため傷がつき易く、
それが原因となつてリークが生じるおそれが多
い。このため排気作業並びに発光管の外球内への
マウント工程などにおいて、その取扱いに細心の
注意が必要である。また、排気管として兼用する
電極支持管のみならず、非排気側の電極支持管の
封止も電極支持管を端キヤツプに挿着したのちに
行わざるを得ず、端キヤツプをセラミツク管の端
部に封着するのに手数を要する等の欠点がある。 これらの欠点を改善するため、本発明者等は、
先に、第２図に示すように、発光管の排気管とし
ては兼用しない非排気側の電極支持管５の外側端
部を、冷間圧接手段を用いずに、アーク放電等に
より溶融して閉塞して気密封止部５″を形成した
ものを提案した（実開昭58−182359号参照）。 かかる発光管の非排気側の電極支持管５の端部
を溶融して固着するための作業は、排気及び添加
物の封入作業とは無関係に簡単に行なえ、且つ電
極支持管の封止作業後に端キヤツプに挿着できる
ので、非排気側の電極支持管の端キヤツプへの封
着作業後の取扱いを容易にするばかりでなく、非
排気側の電極支持管、端キヤツプ、及びセラミツ
ク管の組立てを容易にして作業性の改善を図るこ
とを可能にするものである。 しかしながら、上記考案の提案時点はもとより
これまでは、上記のような電極支持管の封止構造
を排気管として兼用する電極支持管へ適用するこ
とは極めて困難であると考えられていて、上記の
ように非排気側の電極支持管にのみ適用されてい
た。すなわち、排気管として兼用する電極支持管
は発光管内に添加物を封入して最後に閉塞するも
のであるから、非排気側の電極支持管のように端
キヤツプに挿着する前に予め閉塞しておくことは
できず、発光管を組み立てた後に閉塞しなければ
ならない。ところが、そのような状態、すなわち
最終工程で電極支持管を溶融閉塞しようとする
と、溶融させるためのアーク溶接等の熱が、端キ
ヤツプや電極支持管を気密に封止しているガラス
フリツトや、電極支持管を通して封入した添加物
に悪影響を与える。特に、排気管として兼用する
電極支持管が封入金属溜（リザーバ）となつてい
るものにおいては、封入金属がアーク溶接等の熱
により蒸発飛散して電極支持管の先端溶融部に混
入し、これが発光管動作中のリークの原因になつ
たり、また封入金属が熱により電極支持管などか
ら発生する不純ガスを吸着するため発光管の動作
特性にも悪影響を及ぼしたりする。したがつて、
排気管として兼用する電極支持管は、従来と同様
に冷間圧接したのち切断して封止部を形成してお
り、このため依然として、排気管として兼用する
電極支持管の封止部は傷つき易く、封止部の信頼
性が低く、封止工程後の取扱いには細心の注意を
必要とするという問題点があつた。 また、排気管として兼用する電極支持管を封入
金属の金属溜としても利用するランプでは、動作
中に該電極支持管の外側端部に最冷部に形成さ
れ、該最冷部の温度によつて発光管内の蒸気圧、
ひいてはランプ電圧が変化する。したがつて、電
極支持管の端キヤツプの外側端面からの突出長さ
は、ランプ電圧を決定する重要な因子であり、こ
の突出長さはランプ電圧に対応した所定の値に設
定されなければならない。ところが、排気管兼用
の電極支持管の封止を端キヤツプへの挿着後に冷
間圧接で行う場合には、その冷間圧接工程におけ
る電極支持管の変形が端キヤツプと電極支持管の
挿着部まで及ばないようにするため、端キヤツプ
の外側端面から圧接部までの寸法はある程度長く
する必要があり、更にはまた電極支持管を確実に
冷間圧接して封止するためには、圧接部を大にす
る必要がある。したがつて、長い管長の電極支持
管を用意しなければならず、材料の利用率が悪い
ばかりでなく、この点からも電極支持管の突出長
さは制約を受けるものである。 以上のように、電極支持管を冷間圧接により封
止した場合は、電極支持管の端キヤツプからの突
出長さをランプ電圧に基づく所定の長さに設定す
るには、種々の制約を受けるという欠点がある。 更には、この冷間圧接により封止した電極支持
管の突出長さや形状にはばらつきが多く、したが
つて、最冷部の温度のばらつきが大きくなり、製
品のランプ電圧にもばらつきが多くなるという欠
点があつた。 更にはまた、排気管として兼用する電極支持管
４に冷間圧接により封止部４′を形成した場合、
第３図Ｂに示すように、電極支持管内部には微小
細隙部６が形成され、該細隙部６の近傍は発光管
の最冷部となるため、ランプ消灯時に該細隙部６
には添加物質たるナトリウムアマルガムが侵入
し、再点灯時に該細隙部６から添加物質の蒸気化
が完全に行われず、特に添加物の封入量が少ない
タイプのランプ又はいわゆる不飽和型ランプの場
合には動作特性が低下してしまうという欠点もあ
つた。 〔発明の目的〕 本発明は、上記セラミツク発光管を用いた金属
蒸気放電灯における問題点を解決すべくなされた
もので、ランプ電圧のばらつきを少くし、始動特
性を向上させるとともに、封止部の信頼性並びに
材料の利用率を向上させたセラミツク発光管を用
いた金属蒸気放電灯を提供することを目的とす
る。 〔発明の概要〕 本発明は、透光性セラミツク管の両端に、電極
支持管を挿着した端キヤツプを封着し、一方の電
極支持管を排気管と共に封入金属溜として兼用し
た発光管を備えた金属蒸気放電灯において、少な
くとも前記一方の電極支持管の外側端部を圧着変
形部を形成せずに溶融閉塞して気密封止部を形成
し、ランプ電圧のばらつきを少くすると共に始動
特性を向上させ、且つ封止部の信頼性を向上させ
るものである。かかる構成は、先にも述べたよう
に、一般的には実施が困難であり従来技術では考
えられなかつたものであるが、本発明者等は後述
するように製造方法を工夫することにより実施可
能にしたものである。 〔発明の実施例〕 以下本発明の実施例について説明する。第４図
は、本発明にかかる金属蒸気放電灯に用いる発光
管の一実施例を一部を断面で示す平面図である。 図において、２１は透光性アルミナよりなるセ
ラミツク管で、両端には同じくアルミナよりなる
端キヤツプ２２，２３がフリツトを介して封着さ
れている。端キヤツプ２２，２３の中央には、ニ
オビウムよりなる電極支持管２４，２５が挿通さ
れ、同じくフリツトを介しそれぞれ端キヤツプ２
２，２３に封着されており、その内側先端には電
極２６，２７が固着されている。 一方の電極支持管２５は、排気及び添加物の封
入のための排気管として利用され、排気孔２８及
び外側管端開口部を介して排気及び封入作業終了
後、その外側端部を溶融閉塞して気密封止部２
５′を形成し、電極支持管２５を有底管状体に構
成している。 また、他方の電極支持管２４は排気管としては
利用されないように構成されており、その外側端
部は前記排気管として兼用される電極支持管２５
の排気作業前に、該電極支持管２５と同様に、そ
の外側端部は溶融閉塞されて気密封止部２４′を
形成し、有底管状体に構成されている。なお、２
９非排気側の電極支持管２４内に空気が閉じ込め
られるのを防止するための透孔であり、３０は封
止作業前に電極支持管２５内に封入されたナトリ
ウムアマルガムである。このナトリウムアマルガ
ムは通常、前記電極支持管２５内に溜められてお
り、ランプ点灯中は電極支持管２５の端部の温度
に応じて蒸発するようになつている。 次に、このような構成の発光管の製造方法につ
いて説明する。 まず、先端に電極２７を固着した排気管として
兼用する電極支持管２５を、円板状のアルミナ端
キヤツプ２３の中央貫通孔にフリツトを介して挿
通し、一方の端キヤツプ部を組立てる。次に、先
端に電極２６を固着し、その後端をアルゴンガス
雰囲気中でTIG等のアーク溶接を行なうことによ
り溶融閉塞して封止部２４′を形成した排気管と
して利用しない電極支持管２４を、円板状アルミ
ナ端キヤツプ２２の中央貫通孔に同じくフリツト
を介して挿通して、他方の端キヤツプ部を組立て
る。 そして、このように組立てた両方の端キヤツプ
部をセラミツク管２１の両端にフリツトを介して
封着し、セラミツク管２１の両端を閉塞すると共
に、両電極支持管２４，２５をそれぞれ端キヤツ
プ２２，２３にフリツトを介して固着する。な
お、この場合、各電極支持管２４，２５は端キヤ
ツプ２２，２３より所定の長さ突出するようにし
て固着される。すなわち、電極支持管２４は他方
の電極支持管２５より短い所定の長さ突出するよ
うに、また、電極支持管２５は、後述の封止加工
後にランプ電圧に対応した所定長になるように突
出させて固着する。 次に、このように電極支持管、端キヤツプ及び
セラミツク管を封着固定した発光管組立体３１
を、第５図に示すように、気密容器３２にセツト
する。そして、発光管組立体３１の排気管として
兼用する電極支持管２５の外側端部に対向して、
アーク溶接機等のアーク発生装置３３の一方の出
力端に接続された放電電極３４が配置され、電極
支持管に２５はアーク発生装置３３の他方の出力
端が接続される。 そして、気密容器３２にアルゴンガスを充填
し、同雰囲気中で未封止の電極支持管２５内に所
定のナトリウム、水銀（ナトリウムアマルガム）
を装填し、次いで気密容器３２を高真空に排気し
たのち、発光管の始動用ガスであるXeガスを所
定の圧力（15〜350torr）で充填する。Xeガス充
填後、アーク発生装置３３を駆動して、このXe
ガスを放電気体として、排気管兼用の電極支持管
２５の外側端部と放電電極３４との間にアーク放
電を形成させ、電極支持管２５の外側端部を溶融
して固化し、非排気側電極支持管２４と同様に、
気密封止部２５′を形成し、発光管の製造工程を
終了する。このようにして製作された発光管は、
外球内にマウントされ金属蒸気放電灯として完成
する。なお、上記のように排気管兼用の電極支持
管２５の外側端部と放電電極３４との間にアーク
放電を形成させる際に、非排気側の電極支持管の
溶融閉塞時には必要としない遮熱兼吸熱板３５を
排気管兼用の電極支持管２５の外側に当接するこ
とにより、アーク溶接による熱が気密封着部のガ
ラスフリツトや添加物に悪影響を与えるのを防ぐ
ことができる。 上記製造工程においては、電極支持管の外側端
部は機械的変形を行なうことなく、直接アーク放
電により溶融閉塞したものを示したが、電極支持
管の端部は、絞り加工等の機械的変形後にアーク
放電により溶融閉塞させて気密封止部を形成して
もよい。また、溶融閉塞する際に用いるアーク溶
接機等によるアーク放電に代え、レーザー等の手
段を用いることもできる。 また、上記製造工程においては、気密容器内に
一個の発光管組立体と、それに対する一個の放電
電極とを配置したものを示したが、気密容器内に
多数の発光管組立体を配置し、排気管として兼用
する各電極支持管の外側端部に、多数の放電電極
をそれぞれ対向するように配置するか、又は、放
電電極を各電極支持管の外側端部に順次移動して
対向できるように構成すれば、多数の発光管組立
体に対して一括してあるいは順次排気封止工程を
行なうことができる。 以上のようにして得られた発光管を用いた金属
上記放電灯のランプ電圧のばらつきと、従来の冷
間圧接により封止を行なつたもののランプ電圧の
ばらつきを調べたところ、第１表に示すような結
果が得られた。

【表】 第１表において、ｎは放電灯の試験本数、ｌ
はランプ電圧の平均値、σはランプ電圧のばらつ
きを示す係数である。 第１表から明らかなように、本発明のように発
光管の電極支持管の封止を、溶融閉塞による気密
封止部を形成して行なつた場合、封止部の形状は
単純になつて、電極支持管の発光管よりの突出長
さや形状にばらつきが少くなり、それに伴いラン
プ電圧のばらつきが少くなつていることがわか
る。 〔発明の効果〕 以上実施例に基づき詳細に説明したように、本
発明は、金属蒸気放電灯の発光管の少なくとも排
気管として兼用する電極支持管の外側端部を圧着
変形部を形成せずに溶融閉塞し気密封止部を形成
したので、薄肉刃形先端部分が形成されず、気密
封止部の信頼性を向上させることができると共
に、放電灯のランプ電圧のばらつきを少くし、更
に気密封止部の内部には冷間圧接により形成され
る如き微小細隙部は形成されないので、放電灯の
動作特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の金属蒸気放電灯用の発光管の
平面図、第２図は、先に提案した発光管の平面
図、第３図Ａ，Ｂは、冷間圧接して形成した電極
支持管の封止部の拡大平面図とその断面図、第４
図は、本発明に係る金属蒸気放電灯用の発光管の
一実施例の一部を断面で示した平面図、第５図
は、第４図に示した発光管の製造工程の一部を示
す概略説明図である。 図において、２１はセラミツク管、２２，２３
は端キヤツプ、２４は非排気管用電極支持管、２
５は排気管兼用の電極支持管、２４′，２５′は気
密封止部、２６，２７は電極、２８は排気孔、３
０はナトリウムアマルガム、３１は発光管組立
体、３２は気密容器、３３はアーク発生装置、３
４は放電電極、３５は遮熱兼吸熱板を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 透光性セラミツク管の両端に電極支持管を挿
   着した端キヤツプを封着し、一方の電極支持管を
   排気管並びに封入金属溜として兼用した発光管を
   備え、該発光管の動作中に前記一方の電極支持管
   の端部に最冷部が形成されるように構成した金属
   蒸気放電灯において、少なくとも前記一方の電極
   支持管の外側端部を圧着変形部を形成せずに溶融
   閉塞して気密封止部を形成したことを特徴とする
   金属蒸気放電灯。