CN100401455C - 高压放电灯用发光容器及其所用的端部密封部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高压放电灯用发光容器及用于其的端部密封部件。其目的在于抑制将电极部件插入端部密封部件内并以接合材料密封后的容器产生裂纹。本发明的高压放电灯用的发光容器(8)具有形成有放电空间(10)的灯管主体(6)、及密封灯管主体(6)端部的端部的密封部件(7)。它通过烧结灯管主体(6)的待烧结体和端部密封材料(7)的待烧结体的组合体来制成。端部密封部件(7)具有外侧端面(7f)、面对放电空间(10)的内侧端面(7c)及设在外侧端面(7f)和内侧端面(7c)之间的电极部件插入孔(7d)。在内侧端面(7c)侧设有包围电极部件插入孔(7d)的突起(7g)。

Description

高压放电灯用发光容器及其所用的端部密封部件
技术领域
本发明涉及高压放电灯用发光容器及其所用的端部密封部件。
背景技术
在专利文献1-日本特开平10-125230号公报中所述的高压放电灯用的发光容器中，分别制作灯管主体的成形体和环状的端部密封部件的成形体，再组装这两种成形体来制作组装体。然后，对该组装体进行烧结来制作金属卤化物密封用的容器。这时，单独烧结端部密封部件的成形体时的外形要比单独烧结灯管主体的成形体时的内径更大，这样来预先设计两者的烧结收缩率。这样一来，烧结时，由于从灯管主体向端部密封部件施加了压接力，两者的结合就很好，密封性也维持得很好。
本发明的发明人在考察这样的高压放电灯用的发光容器的批量生产时，发现了以下的问题。以下参照图11来说明这一点。图11所示的高压放电灯用的发光容器11是由灯管主体6和端部密封部件12组成。灯管主体6的内侧面6a面对放电空间10。端部密封部件12具有主体部分12b和环状部分12a。端部密封部件12的主体部分12b被插入灯管主体6的端部开口而结合成一体。电极部件9的支撑部9a被插入并固定在端部密封部件12的电极部件插入孔12d。电极9b被收放在放电空间10内。端部密封部件12的内侧面和电极部件9的外侧面之间被接合材料如玻璃融合料14密封。
但是，即使在容器11内未发现裂纹时，在将电极部件9插入端部密封部件12内，以接合材料14密封之后，有时也在灯管主体6上发现了裂纹。由于在这种情况下成为不合格品，从而存在制造合格率降低的问题。
发明内容
本发明的目的就是在具有灯管主体及设在灯管主体的开口内的端部密封部件、通过灯管主体的待烧结体和端部密封部件的待烧结体的组合体的烧结而制造的容器中，抑制将电极部件插入端部密封部件内并以接合材料密封后的容器产生裂纹。
本发明第一方案的高压放电灯用发光容器，它是高压放电灯用陶瓷容器，具有形成有放电空间的灯管主体及密封该灯管主体端部的端部密封部件，上述灯管主体的待烧结体和上述端部密封部件的待烧结体通过烧结而一体化，同时，在设于上述端部密封部件的外侧端面和内侧端面之间的电极部件插入孔的全区域中，端部密封部件和电极部件通过玻璃融合料而接合，其特征在于：上述端部密封部件是一体成形的；在上述端部密封部件的内侧端面侧设有包围上述电极部件插入孔的突起。另外，提供本发明的端部密封部件。
另外，本发明第二方案的高压放电灯用发光容器，它是高压放电灯用的陶瓷容器，具有形成有放电空间的灯管主体及密封该灯管主体端部的端部密封部件，上述灯管主体的待烧结体和上述端部密封部件的待烧结体通过烧结而一体化，同时，设在上述端部密封部件的外侧端面和内侧端面之间的电极部件插入孔的全区域中，端部密封部件和电极部件通过玻璃融合料而接合，其特征在于：上述端部密封部件是一体成形的；在上述密封部件的内侧端面上形成有槽；上述槽从平面看去呈螺旋状。另外，本发明涉及该端口密封部件。
本发明的发明人考察了在将电极部件插入容器的端部密封部件、以接合材料密封后，在容器的电极部件的外周部分产生裂纹的原因，得到了以下发现。即，如图11、图12所示，裂纹大部分时候主要出现在灯管主体6和端部密封部件12的接合部分的末端部分A。因此，在研究A附近的情况时，发现接合材料15一直浸润到A部分。这就意味着接合材料14、15从端部密封部件12的电极部件插入孔12d溢出而浸润到内侧端面12e，并进一步到达灯管主体6的内壁面6a。该灯管主体6的内壁面6a的这种浸润可以认为是如下产生的。即，当接合时的最高温度太高、或者在最高温度保温的时间过长时，如图11所示，接合材料14横跨很大的面积而沿壁面流动，最终往往到达灯管主体6的内壁面6a。另外，当接合材料14过多时，如图12所示仍然有一部分到达灯管主体6的内壁面6a。
在这里，端部密封部件12和灯管主体6如前所述因烧结收缩率的差而被压接。因此，沿着两者的接合部分残余应力，并且还残留了微细的缝隙。若结合材料的一部分流入该缝隙时，就与残余应力一起成为导致裂纹出现的原因。特别是，根据接合条件，有时会在接合材料14内产生具有比构成灯管主体6的陶瓷更低热膨胀率的结晶。该场合在密封工序时或者灯亮时容易产生更多裂纹。
对此，在第一方案中，通过在端部密封部件的内侧面侧设置包围电极部件插入孔的突起，在溶化工序中吸收一部分接合材料，从而成功地抑制接合材料到达灯管主体6的内壁面6a，因而抑制了裂纹的产生。
而在第二方案中，通过在端部密封部件的内侧端面上形成槽，在溶化工序中吸收一部分接合材料，从而成功地抑制接合材料到达灯管主体6的内壁面6a，因而抑制了裂纹的产生。
附图说明
图1是简要表示将电极部件9固定接合在第1发明及第2发明的一个实施例的容器8上的状态的剖面图。
图2是简要表示容器8的剖面图。
图3表示端部密封部件的内侧面侧的槽7e、突起7g的平面图案的一个例子。
图4表示端部密封部件的内侧面侧的槽7e、突起7g的平面图案的一个例子。
图5是简要表示将电极部件9固定接合在第1发明的容器8A上的剖面图。
图6是简要表示将电极部件9固定接合在第2发明的容器8B上的剖面图。
图7是表示将成形体21到车床上的状态的示意图。
图8是表示对固定在车床上的成形体21进行切削加工的状态的示意图。
图9是简要表示端部密封部件的成形体4及灯管本体的成形体5的剖面图。
图10是简要表示将端部密封部件的成形体4插入灯管本体的成形体5的端部开口的状态的剖面图。
图11是简要表示以接合材料14、15将电极部件9接合到参考例的容器11的状态的剖面图。
图12是简要表示以接合材料14、15将电极部件9接合到参考例的容器11的状态的剖面图。
具体实施方式
以下参照适当的附图来更详细地说明本发明。图1是表示本发明的一个实施例的高压放电灯用发光容器8的剖面图，所示的是电极部件9固定后的状态。图2表示电极部件9固定前的容器8。本例中的容器8由端部密封部件7和灯管主体6组成。灯管主体6的内侧面6a面对放电空间10。端部密封部件7具有主体部分7b和环状部分7a。端部密封部件7的主体部分7b被插入灯管主体6的端部开口并与之接合成一体。电极部件9的支撑部9a被插入并固定在端部密封部件7的电极部件插入孔7d中。电极9b被收放在放电空间10内。端部密封部件7的内侧面和电极部件9的外侧面之间被接合材料如玻璃融合料14密封。
在本例中，端部密封部件7的外侧面7f大致平坦。如图3所示的平面状的突起7g突出于内侧端面7c，突起7g包围着电极部件插入孔7d。另外，在突起7g的外侧形成有如图3、图4所示的细长的槽7e。
在接合工程中，接合材料的流动被突起7g阻止。越过突起7g而流动的接合材料就沿槽7e流动。因此，通过精心设计槽7e的平面形状，就能够抑制接合材料接触到灯管主体6的内壁面6a。
在图5的例子中，在端部密封部件7A的内侧端面侧设有突起7g。但是，在端部密封部件7A的内侧端面7c上没有设置槽。
在图6的例子中，在端部密封部件7B的内侧端面7c上设有槽7e。但是，在端部密封部件7B的内侧端面7c上未设置突起7g。
在本发明的第1方案中，端部密封部件内侧端面侧的突起7g包围住电极部件插入孔7d。较好的是，突起7g的平面形状如图2、图3、图4所示为环状。但是，突起7g平面的形状并不局限于环状，也可以是任意的封闭曲线形状。
端部密封部件内侧端面侧的突起的高度h没有特别的限定。从本发明的观点看来，突起的高度优选1.0mm以上，尤其优选2.0mm以上。突起的高度的上限没有特别的限定，但从便于加工和生产效率的观点来看，优选3.0mm以下。
端部密封部件内侧端面侧的突起的宽度w没有特别的限定。从本发明的观点看来，突起的宽度w优选0.3mm以上。
在本发明的第1方案中，对槽的平面图案没有特别的限定。较好的是，槽相对于端部密封部件的内侧端面的重心G沿圆周方向形成。更佳的是槽相对于重心G沿圆周方向至少包围电极部件插入孔7d一圈。这在抑制流动性接合材料与灯管主体内壁面6a的接触方面更加有效。
尤其好的是如图3所示，槽形成螺旋状或同心圆状。这样一来，剩余的接合材料就沿着槽慢慢被引导到外侧。因此能够有效地抑制剩余的接合材料稀薄地浸润内侧端面7c而形成薄膜，同时到达灯管主体内壁面，
对构成容器的陶瓷虽没有特别的限定，但优选使用对卤素类腐蚀性气体有抗腐蚀性的陶瓷。尤其优选使用氧化铝、氧化钇、钇铝石榴石、氮化铝。
对构成电极部件的材质和形态没有特别的限定。电极材料的材质优选高熔点金属和导电性陶瓷。作为高熔点金属，优选由钼、钨、铼、铪、铌及钽组成的组中选择一种以上的金属，或者是含有这些金属的合金。
对接合材料的种类虽没有特别的限定，但优选用熔结玻璃，尤其优选Al2O3-CaO-Y2O3-SrO系的组成系的玻璃。
特别是，在使用Al2O3-CaO-Y2O3-SrO系的组成系的熔结玻璃时，往往在熔化后会因接合条件而产生12CaO·7Al2O3的结晶。例如氧化铝管的热膨胀系数为6.8×10-6/℃，12CaO·7Al2O3的热膨胀系数为5.98×10-6/℃，有明显的热膨胀差。
接下来说明合适的制造过程。准备好上模和下模，将粉末装在下模内。将上模和下模合模，并予组装。进行压制成型，分离上模和下模，并从模具中分离出如图7所示的成形体21。成形体21具有环状部分21b、主体部分21c及通孔21a。
对端部密封部件的成型方法没有特别的限定。可以通过例如压制成型法来成型外形。另外，通过压制成型法成型环状部分和主体部分后，可通过车床等机械加工来形成上述突起和槽。
在本实施例中，如图7所示那样，将成形体21安装在车床上。在这里，25为车床的夹头，23为固定夹具，24为旋转轴。将旋转轴24插入成形体21的中心孔21a中，使旋转轴24沿箭头A的方向旋转。然后，使用合适的切削刀具30，成形如图8所示的突起4g。然后，使用合适的切削刀具31，在其端面上形成槽4e。
其次，如图9所示，将成形体4的主体部分4b插入灯管主体6的成形体5的开口5a的端部，做成如图10所示的状态，得到组装体20。对组装体20进行烧结，得到如图2所示的容器8。
在本例中将成形体4和5组装得到组装体20，对组装体20进行烧结。但是，在本发明中，端部密封部件的待烧结体、灯管主体的待烧结体除成形体以外，也可以分别是预烧体、脱脂体。
在烧结工序中，单独烧结灯管主体的成形体时的内径要比单独烧结端部密封部件的成形体时的外径更小。这样，烧结时，从灯管主体向端部密封部件施加压接力，将两者牢固地压合在一起，可提高其气体密封性。从此观点看来，单独烧结端部密封部件的成形体时的外径RO对单独烧结灯管主体的成形体时的内径RI的比率(RO/RI)，还考虑到在接合部的裂纹等，优选在1.005以上，尤其优选在1.010以上。再有，RO优选在RI的1.100以下，尤其优选在1.080以下，在1.060以下时效果更显著。
实施例1
按照参照图7～图10所说明的顺序，制作如图2、图3所示的容器8。具体地说，在纯度99.9％以上的高纯度氧化铝粉中加入氧化镁750ppm、聚乙烯醇2重量％、聚乙二醇0.5重量％、水50重量％，用球磨机粉碎、混合1小时。用喷雾干燥机在200℃附近干燥混合物并造粒，得到平均颗粒直径约70μm、松装密度为0.7g/cm3的造粒粉末。
将该造粒粉末在2000kg/cm2的压力下压制成型，得到成形体21及5。将成形体21做成如图7、图8那样并进行加工，得到成形体4。这时，调整端部密封部件7的成形体4和灯管主体6的成形体5的尺寸，使单独烧结时的前者的外径RO相对于单独烧结时的后者的内径RI的比率(RO/RI)为1.040。
其次，将端部密封部件用的成形体4在1200℃进行预烧使其尺寸收缩。将预烧体如图10所示插入成形体5的端部，得到组装体20。在1200℃预烧组装体，使灯管主体用的成形体5收缩，从成形体5向端部密封部件用的预烧体施加压接力。随后，在1800℃烧结组装体，使端部密封部件和灯管主体牢固地接合在一起。
端部密封部件7的外径为10.0mm，凹部7c的直径为8.0mm，深度为0.5mm。突起7g的高度h为2.0mm，宽度为0.3mm。对这样所得到的灯管主体6在各部分测定其内径时，内径在与端部密封部件的接合部分A的附近更宽。该内径的最大值和最小值之差为0.2mm。
然后，将钼制的电极部件9插入电极部件插入孔7d内，并用接合材料接合。作为接合材料使用的是Al2O3-CaO-Y2O3-SrO系的熔结玻璃。其组成为，Al2O3：45重量％，CaO：40重量％，Y2O3：5重量％，SrO：10重量％。玻璃的熔点为1370℃±10℃。最高温度为1440℃，在最高温度的保温时间为5分钟的条件下接合。对于所得到的接合体观察有无裂纹。制作了12个样品，无观察到了裂纹的样品。
实施例2
与实施例1同样制作容器8。但是，与实施例1不同的是，端部密封部件7的内侧端面7c上的槽7e的平面图案为如图4所示的同心圆状。
其次，将钼制的电极部件9插入电极部件插入孔7d内，并用接合材料接合。作为接合材料使用的是Al-Ca-Y-Sr系熔结玻璃。其组成为，Al2O3：45重量％，CaO：40重量％，Y2O3：5重量％，SrO：10重量％。玻璃的熔点为1370℃±10℃。最高温度为1440℃，在最高温度的保温时间为5分钟的条件下接合。对于所得到的接合体，观察有无裂纹。制作了12个样品，无观察到了裂纹的样品。
比较例1
按照参照图9～图10说明的顺序制作图11、图12所示的容器11。制作顺序与实施例1、2相同，但是在端部密封部件上不形成上述突起7g及槽7e。
接合后，端部密封部件11的外径为10.0mm。对这样得到的灯管主体6在各部分测量内径时，内径在与端部密封部件接合的部分A的附近增宽。该内径的最大值和最小值之差为0.2mm。
其次，将钼制的电极部件9插入电极部件插入孔7d内，并用接合材料接合。作为接合材料使用的是Al2O3-CaO-Y2O3-SrO系的熔结玻璃。其组成为，Al2O3：45重量％，CaO：40重量％，Y2O3：5重量％，SrO：10重量％。玻璃的熔点为1370℃±10℃。最高温度为1440℃，在最高温度的保温时间为5分钟的条件下接合。对于所得到的接合体，观察有无裂纹。制作了12个样品，观察到了裂纹的样品为9个。
如上所述，采用本发明，对于具有灯管主体及密封其端部的端部密封部件、通过烧结上述灯管主体的待烧结体和上述端部密封部件的待烧结体的组装体来制造的容器中，能够抑制将电极部件插入端部密封部件内以接合材料密封后的容器产生裂纹。

Claims (8)

1.一种高压放电灯用发光容器，它是高压放电灯用陶瓷容器，具有形成有放电空间的灯管主体及密封该灯管主体端部的端部密封部件，上述灯管主体的待烧结体和上述端部密封部件的待烧结体通过烧结而一体化，同时，在设于上述端部密封部件的外侧端面和内侧端面之间的电极部件插入孔的全区域中，端部密封部件和电极部件通过玻璃融合料而接合，其特征在于：上述端部密封部件是一体成形的；且在上述端部密封部件的内侧端面侧设有包围上述电极部件插入孔的突起。
2.如权利要求1所述的容器，其特征在于：在上述内侧端面上形成有槽。
3.如权利要求2所述的容器，其特征在于：上述槽从平面看去呈螺旋状或同心圆状。
4.一种端部密封部件，它是与形成有放电空间的灯管主体一起构成高压放电灯用的陶瓷制发光容器的端部密封部件，上述灯管主体的待烧结体和上述端部密封部件的待烧结体通过烧结而一体化，同时，在设于上述端部密封部件的外侧端面和内侧端面之间的电极部件插入孔的全区域中，端部密封部件和电极部件通过玻璃融合料而接合，其特征在于：上述端部密封部件是一体成形的；且在上述端部密封部件的内侧端面侧设有包围上述电极部件插入孔的突起。
5.如权利要求4所述的端部密封部件，其特征在于：在上述内侧端面形成有槽。
6.如权利要求5所述的端部密封部件，其特征在于：上述槽从平面看去呈螺旋状或同心圆状。
7.一种高压放电灯用发光容器，它是高压放电灯用陶瓷容器，具有形成有放电空间的灯管主体及密封该灯管主体端部的端部密封部件，上述灯管主体的待烧结体和上述端部密封部件的待烧结体通过烧结而一体化，同时，在设于上述端部密封部件的外侧端面和内侧端面之间的电极部件插入孔的全区域中，端部密封部件和电极部件通过玻璃融合料而接合，其特征在于：上述端部密封部件是一体成形的；在上述端部密封部件的内侧端面上形成有槽；上述槽从平面看去呈螺旋状。
8.一种端部密封部件，它是与形成有放电空间的灯管主体一起构成高压放电灯用的陶瓷制发光容器的端部密封部件，上述灯管主体的待烧结体和上述端部密封部件的待烧结体通过烧结而一体化，同时，在设于上述端部密封部件的外侧端面和上述端面之间的电极部件插入孔的全区域中，端部密封部件和电极部件通过玻璃融合料而接合，其特征在于：上述端部密封部件是一体成形的；在上述内侧端面上形成有槽；上述槽从平面看去呈螺旋状。
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