JPS62105339A - 金属蒸気放電灯の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野ン この発明は、透光性セラミック製発光管を用いた金属蒸
気放電灯の製造方法に関し、特に気密構成の電極支持管
を両端に挿着した発光管の製造方法に関するものである
。

〔従来技術〕

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ンク製発光管は、円
筒状のセラミック管本体と、その両端を密封するための
セラミック製あるいは金属製の端キャップとで構成され
、セラミッ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。

かかる添加物質を封入したのち、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ラミック
管本体内の排気、封入物質の導入、端キャップの装着工
程等を行なうもので、気密組立装置が複雑になり、した
がって、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。

したがって、−Ｃ的には排気管を設けて封止を行う有排
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６図に示すような構成に
なっている。すなわち、セラミック管３１の両端にアル
ミナよりなる端キャップ３２．３３をフリ７）を介し封
着して発光管を構成し、端キャップ３２．３３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３４
．３５を挿着している。電極支持管３４．３５はその発
光管内の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３４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っている
。

このように一方が排気管として利用される電極支持管を
用いた発光管を製造するには、まず電極支持管３４．３
５を、アルミナ端キャップ３２．３３の中央に挿通して
、端キャップ３２．３３とセラミック管；イ１の封着と
同時にフリットを介して封着する。次に、排気管として
利用しない電極支持管３５の外側端部を、冷間圧接した
のち切断し、又は冷間圧接して切断したのち切断面をア
ーク溶接して、第６図に示すような形状の封止部３５′
を形成する。次いで、排気管として利用される電極支持
管３４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、排気管として利用される電極支持管の外側
端部を前記と同様に冷間圧接して切断し、封止部３４′
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［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、その先端部３６は第
７図へに示すように、月形となっており、しかも該月形
先端部３６は第７図（Ｂ）に示すように、薄肉になって
いる。そして先端部３６の両端は特に薄肉になっている
ため傷が付きやすく、それが原因となってリークが生じ
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、排気管として利用する電極支
持管のみならず、排気管として利用しない非排気側の電
極支持管の封止も電極支持管を端キャップに挿着したの
ちに行わざるを得す、端キャップをセラミック管の端部
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
８図に示すように、発光管の排気管としては利用しない
非排気側の電極支持管３５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気密封
止部３５″を形成したものを提案した（実開昭５８−１
８２３５９号参照）。

かかる発光管の非排気側の電極支持管３５を溶融して閉
塞するための作業は、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３５の溶融閉塞に
よる封止作業後に端キャップ３３に挿着できるので、非
排気側の電極支持管３５の端キャップ３３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、ＷＡキャップ、及びセラミック管の組立てを容
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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記考案の提案時はもとよりこれまでは
、上記のような電極支持管の封止手段の排気管として兼
用する電極支持管への適用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ャップ
に挿着する前に予め外側端部を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２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、端キャップや電極支持管を気密に封止
しているガラスフリ７）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。殊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）となっているもの
においては、溶融封止時の熱により封入金属が蒸発飛散
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ったり、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悪影響を及ぼしたりする。このため
、排気管として利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いる。したが
って、依然として、排気管とな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った。

また、排気管として利用する電極支持管を封入金属の金
属溜としても兼用するランプでは、動作中に該電極支持
管の外側端部に最冷部が形成され、該最冷部の温度によ
って発光管内の蒸気圧、ひいてはランプ電圧が変化する
。したがって、電極支持管の端キャップの外側端面から
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、排気管として兼用す
る電極支持管の封止を端キャッ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
の変形が端キャップと電極支持管の挿着部まで及ばない
ようにするため、端キャッ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
を犬にする必要がある。したがって、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
合には、電極支持管の端キャッ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、したがって、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った。

更にはまた、排気管として兼用する電極支持管３４に冷
間圧接により封止部３４′を形成した場合、第７開田）
に示すように、電極支持管内部には微小細隙部３７が形
成され、該細隙部３７の近傍は発光管の最冷部となるた
め、ランプ消灯時には該細隙部３７に添加物質たるナト
リウムアマルガムが侵入し、再点灯時に該細隙部３７か
ら添加物質の涼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
あった。

本発明は、従来の製造法により構成されたセラミック発
光管を用いた金属蒸気放電灯における上記問題点を解決
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」ニさせるとともに、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ック発光管を用い
た金属蒸気放電灯を作製することのできる製造方法を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕上記問題点を
解決するために、本発明は、内情に１を極を固定し外端
を開放したままの排気管及び封入金属溜として兼用する
電極支持管と、内情に電極を固定し外端を封止した電極
支持管とをそれぞれ端キャップに挿着する工程と、これ
Ｃ）の端キャップをそれぞれ透光性セラミック管の両端
に気密に封着する工程と、前記透光性セラＳ　ツク管と
端キャップと電極支持管との組立体を気密容器内に配置
して該気密容器及び透光性セラミック管内を排気し、次
いで不活性ガスを充填して該不活性ガス雰囲気中で外端
を開放したままの電極支持管を通して添加物を封入する
工程と、前記不活性ガスを排気し発光管始動用ガスを所
定の圧力で封入する工程と、上記外端を開放１−７だま
まの電極支持管の外側部分に遮熱兼吸熱板を当接して１
１；１記始動用ガス雰囲気中において該電極支持管の！
Ａ端を溶融閉塞する工程とにより金属茎気敢電り「を製
造するものである。

このような製造方法を採用することにより、排気管兼用
の電極支持管の溶融閉塞工程時に、電極支持管の外側端
部を加熱溶融しても、遮熱兼吸熱板の吸熱作用により直
ちに冷却固化して閉塞封止し、また溶融さゼるために印
加される熱は吸熱並びに遮蔽されて封入添加物の蒸気化
が阻止され、それにより発光管の動作中におけろリーク
や動作特性の悪化を防止することが可能となる。また気
密封１に部の信頼性が高く、ランプ電圧のばらつきの少
ない金属蒸気放電灯を得ることが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明に係る金属蒸気放電灯の製造方法の実施例
について説明する。

まず、第１図に示すように先端に電極１を固着し先端部
に排気孔２を設けた排気管と兼用するニオビウムからな
る電極支持管３を、円板状のアルミ＋端キャップ４の中
央貫通孔４ａにフリットを介して挿通し、一方の端キヤ
ツプ部５を組み立てる。次に第２図に示すように、先端
に電極６を固着し、その後端をアルゴンガス雰囲気中で
Ｔ　Ｉ　ｆ″ｊ等のアーク溶接を行・うごと４こより溶
融閉塞１）て封１１一部７ａを形成した、排気管として
は￥１１用しない非排気側の同しくニオビうノーかこｌ
なる電極夕持管７を、円板状アルミナ端キャップ８の中
央ＴＬ８ａにフッ１ノドを介して挿通して、他方の端キ
ヤツプ部９を組み立てる。なお、この電極支持管７の先
端部には、該電極支持管７内に空気が閉じ込め、−）れ
るのを防止するための透孔１０が形成されている。

なお、この透孔は電極６の取り付は部が完全に１．１止
されておれば省略することができる。

そして、このように組み立てた両方の端キヤツプ部５．
９を、第３図に示すように、セラミック管１１の両端に
フリットを介して封着し、セラミンク管１１の両端を閉
塞すると共に、両電極支持管３゜７をそれぞれ端キャノ
グ４，８にフリットを介して固着する。なお、この場合
、各電極支持管３゜７は端キャップ４．８より所定の長
さ突出するように固着される６すなわち、を極支持管７
は他Ｈの電極支持管１４より短い所定長突出するよ・）
に、また電極支持管３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、上記のように電極支持管３，７、端キャップ４，
８、及びセラミック管１１をそれぞれ封着同定した発光
管組立体１２を、第４図に示すように、気密容器２１内
に七ノドする。そして、を光管組立体１２の排気管と兼
用の電極支持管３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２２の一方の出力端に接続された放
電電極２３を配置し、電極支持管３の外側部分には遮熱
兼吸熱板２４を当接して装着し、この遮熱兼吸熱板２４
にはアーク発生装置２２の他方の出力端を接続している
。この遮熱兼吸熱板２４は、熱伝導性がよ（、耐熱性を
有し且つ耐アーク性の優れている材料、例えばモリブデ
ン等で形成されている。なお、遮熱兼吸熱板２４が非導
電性の材料で形成される場合には、アーク発生装置２２
の他方の出力端は直接電極支持管、３に接続される。

次に、気密８器２１にアルゴンガスを充填し、同雰囲気
中で未封１トの電極支持管３内に所定量のナトリウム、
水銀（ナトリウムアマルガム）を装＠Ｌ７、次いで気密
容器２１を高真空に排気したのち、発光管の始動用ガス
であるＸｅガスを所定の発光管封入圧力（１５〜３５０
ｔｏｒｒ）で装填する。Ｘｅガス装填後、アーク発生装
置２２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３の外側端部と放電電極２３．！
：の間にアーク放電を形成させ、電極支持管３の外側端
部を溶融して固化し、第５図に示すように非すド気側の
電極支持管７と同様に、気密封止部３ａを形成し、発光
管１３の製造工程を終了する。第５図において、１４は
村上作業前に電極支持管３内に封入されたナトリウムア
マルガムで、このアマルガムは通常、前記電極支持管３
内に溜められており、発光管点灯中に電極支持管３の端
部の温度に応じて所定量だけ発光管内ζこ蒸発するもの
である。このようにし、て製作された発光管１３は、図
示されない外球内に通常の手段によりマウントされ金属
蒸気放電灯として完成する。

上記排気管兼用の電極番持管３の外側・端部の−？−ク
放電による溶融閉塞作業時には、電極支持管３に遮熱兼
吸熱板２４が当接されているから、アーク放電による電
極支持管３の外側端部の溶融部分は、該遮熱兼吸熱板２
４の端面で規制され、加熱溶融するためのアーク放電の
停止後は、電極支持管３の外側端部の溶融部分はすばや
く固化して気密封止部３ａが形成される。したがって、
遮熱兼吸熱板の電極支持管３ａに対する当接位置を所定
位置に設定しておけば、気密封止後の電極支持管３の発
光管よりの突出長さを所定値に揃えることができる。

また、前記遮熱兼吸熱板２４により、アーク放電により
発生する熱が遮熱あるいは吸熱されるので、電極支持管
３．７と端キャップ４．８間及び端キャップ４．８とセ
ラミック管１１との間の気密封着部を形成しているガラ
スフリフトを加熱して悪影響を与えたり、あるいは封入
添加物たるナトリウムアマルガムを加熱して蒸発させ、
ニオビウムからなる電極支持管の溶融部分に混入したり
、更には気密容器内に付着して気密容器を汚染させて溶
融加熱するだめのアーク放電に障害を与えたりするのを
阻止することができる。

−Ｆ記製造工程においては、電１ガ支持管のり（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、たちのを示したが、電極支持管の端部は、
絞り加工等の機械的変形後にアルり放電により溶融閉塞
させて気密封上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さもできる。なお、非排気
側の電極支持管７の外側端部の溶融閉塞工程は、大気圧
中で市販品のトーチを用いて行うこともできる。

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Ｕ７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２で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で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蒸気放電
灯のランプ電圧のばらつきと、従来の冷間圧接により封
止を行なっ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。

第１表 第１表において、ｎは放電灯の試験本数、９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、本発明による製造ブｊ法を
用いて発光管の排気管兼用の電極支持管のり１側端部を
、溶融閉塞により気密封止した場合、その封止部の形状
は単純になり、しかも気密封ｌに部の形成位置は遮熱兼
吸熱板により規制することができるので、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っていることが
わかる。

この効果は、端部に最冷部を形成している、排気管並び
に封入金属溜兼用の電極支持管の突出長さのばらつきが
少なくなるために律するもので、最冷部を形成しない他
方の非排気側の７ｇ、極支拮管によっては影響をうけな
い。ｊ−たがって、非排気側の電極支持管は溶融閉塞に
よる封止ではなく、他の手段によって封止した場合でも
、に記効果は得られる。しかし、本実施例の如く、非Ｊ
Ｊ）気側の電極支持管も溶融閉塞により封止するのが封
止部の４１０１性上好ましい。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づき詳細に説明し７たように、本発明に
よる製造方法によれば、排気管及び封入金属溜とｔ７．
て兼用する電極支持管の外側端部の溶融閉塞工程を、該
電極支持管に遮熱兼吸熱板を当接して行う等の手段を採
用したので、封止用フリ。

トに障害を与えることなく、しかも封入金属の蒸発を阻
止しながら、電極支持管に気密封止部を形成することが
できる。

したがって、溶融閉塞工程時における封入金属のニオビ
ウムからなる電極支持管の溶融部への混入に基づく、発
光管の動作中のリークの発生を防止することができ、ま
た溶融閉塞工程中に用いる気密容器内の汚染や、更には
加熱溶融手段として用いるアーク放電に障害を与えたり
するのを阻止することができる。

更に、本発明に係る製造方法により、気密封止部の信顧
性を向上させることができると共に、ランプ電圧のばら
つきが少なく、冷間圧接による封止部に形成される如き
微小細隙部によって生ずる動作特性の低下などの発生し
ない金属蒸気放電灯が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、排気管兼用の電極支持管を保持した端キヤツ
プ部の構成を示す図、第２図は、排気管として利用しな
い電極支持管を保持した端キヤツプ部の構成を示す図、
第３図は、発光管組立体を示す図、第４図は、発光管組
立体の封止工程を示す図、第５図は、完成した発光管の
一例を一部断面で示す平面図、第６図は、従来の金属蒸
気放電灯の発光管の平面図、第７図＾、田）は、その電
極支持管の封止部の拡大平面図とその断面図、第８図は
、本件出願人が先に提案した金属蒸気放電灯の発光管の
平面図である。 図面中、１，６は電極、２は排気孔、３は排気管兼用の
電極支持管、４，８は端キャップ、５は端キヤツプ部、
７は非排気側の電極支持管、９は端キヤツプ部、１０は
透孔、１１はセラミック管、１２は発光管組立体、１３
は発光管、１４はナトリウムアマルガム、２１は気密容
器、２２はアーク発生装置、２３は放電電極、２４は遮
熱兼吸熱板を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内端に電極を固定し外端を開放したままの排気管及び封
   入金属溜として兼用する電極支持管と、内端に電極を固
   定し外端を封止した電極支持管とをそれぞれ端キャップ
   に挿着する工程と、これらの端キャップをそれぞれ透光
   性セラミック管の両端に気密に封着する工程と、前記透
   光性セラミック管と端キャップと電極支持管との組立体
   を気密容器内に配置して該気密容器及び透光性セラミッ
   ク管内を排気し、次いで不活性ガスを充填して該不活性
   ガス雰囲気中で外端を開放したままの電極支持管を通し
   て添加物を封入する工程と、上記不活性ガスを排気し発
   光管始動用ガスを所定の圧力で封入する工程と、上記外
   端を開放したままの電極支持管の外側部分に遮熱兼吸熱
   板を当接して前記始動用ガス雰囲気中において該電極支
   持管の外端を溶融閉塞する工程とからなる金属蒸気放電
   灯の製造方法。