CN1324644C

CN1324644C - 高压放电灯用发光容器及高压放电灯

Info

Publication number: CN1324644C
Application number: CNB2004100084200A
Authority: CN
Inventors: 若山雅树
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2024-03-10
Also published as: JP3953431B2; JP2004273292A; CN1531005A

Abstract

本发明涉及金属卤化物灯等高压放电灯用发光容器。本发明的目的在于防止容器端部气体密封性的降低，减少灯管主体端部的接合部分的裂纹。本发明的高压放电灯用的陶瓷制发光容器(1)具有形成有放电空间(3)的灯管主体(2)、及密封灯管主体(2)端部的端部密封部件(4)，它通过烧结灯管主体(2)的待烧结体和端部密封部件(4)的待烧结体的组装体制成。端部密封部件(4)具有主体部分(4a)和外径比主体部分(4a)的外径更大的环状部分(4b)。灯管主体的中央部位的外径OC与灯管主体端部的外径OJ满足以下关系：2%≤(OJ-OC)×100/OC≤5%。

Description

高压放电灯用发光容器及高压放电灯

技术领域

本发明涉及金属卤化物灯等高压放电灯用发光容器。

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，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密封发光物质用的容器。这时，按照使单独烧结端部密封部件的成形体时的外径要比单独烧结灯管主体的成形体时的内径更大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，两者的接合就很好，气体密封性也维持得很好。

本发明的发明人考察了这样得到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。即，在批量生产的过程中，一部分容器中的气体密封性降低。另外，在灯管主体端部的接合部分会产生裂纹。这些成为导致制品的制造合格率降低的原因。再有，由于在灯亮时从端部密封部件的散热不良，促进了从灯管主体向端部密封部件的热传导，存在使端部易于过热的危险。

发明内容

本发明的目的在于，在具有灯管主体及在灯管主体的开口内所设置的端部密封部件、通过烧结灯管主体的待烧结体和端部密封部件的待烧结体的组装体制造的容器中，防止容器端部气体密封性的降低。

另外，本发明的目的在于，在上述容器中减少在灯管主体端部的接合部分的裂纹。

另外，本发明的目的在于，在上述容器中可抑制在灯亮时的端部的过热。

本发明的高压放电灯用发光容器的方案为，它是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、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高压放电灯用陶瓷制发光容器，其特征在于：上述端部密封部件具有主体部分和外径比该主体部分的外径更大的环状部分，上述灯管主体的中央部位的外径OC与上述灯管主体的密封部的外径OJ满足以下关系：

2％≤(OJ-OC)×100/OC≤5％

上述灯管主体的端面与环状部分的间隔(F)为0.05mm以上，0.3mm以下。

另外，本发明涉及具有上述容器和电极部件的各种高压放电灯。

附图说明

图1是表示容器1主要部分的剖面图。

图2是表示将电极部件22固定在容器1上的状态的剖面图。

图3是表示灯管主体的待烧结体11和端部密封部件的待烧结体13的组装体20的剖面图。

图4是表示在台14上烧结组装体20的状态的示意图。

图5是用于说明制品的直线度的测定方法的示意图

具体实施方式

以下，参照附图更详细地说明本发明。

图1是表示高压放电灯用发光容器1剖面图，图2表示将电极部件22固定在容器1上所得到的高压放电灯。

以下，按照容器的制作工序来进行说明。如图3所示，准备端部密封部件的待烧结体13和灯管主体的待烧结体11。待烧结体可以是烧结前的成形体、脱脂体、预烧体。待烧结体13具有大致圆筒形的主体部分13a和设在主体部分13a端部的环状部分13b。在待烧结体13中形成有通孔13c。13d为外侧面。在灯管主体的待烧结体11内形成有空间12。

将待烧结体13的主体部分13a插入灯管主体的待烧结体11的端部11a的开口内，得到组装体20。对组装体20进行烧结，就得到图1所示的容器1。

在烧结工序中，将单独烧结灯管主体的成形体时的内径做得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，两者牢固地压接，气体密封性得到提高。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)，优选1.04以上，更优选1.05以上。但是，该比率(RO/RI)太大的话，由于易在接合部分产生裂纹，从抑制接合部分裂纹的观点看来，(RO/RI)优选1.08以下，更优选1.07以下。

在该烧结后就得到如图1所示的状态的容器1。容器1由灯管主体2和端部密封部件4组成。在烧结过程中，如图3所示的待烧结体11及13一起在径向收缩，这时成形体11的收缩更大。灯管主体2的中央部位位2a的外径OC与单独烧结待烧结体11时的烧结体的外径几乎相等。但是，在端部密封部件4与灯管主体2接触的部分，灯管主体2的收缩被压制。结果，在灯管主体2的端部的密封部2c的外径OJ变得比中央部位位2a的外径OC更大。于是，在中央部位位2a和密封部2c之间产生一个外径显著变化的中间部2b。

与此同时，在烧结时，对端部密封部件4施加一个如箭头B的向外侧推出的压力。结果，端部密封部件4的环状部分4b与灯管主体的端面2f分离，在两者之间产生一个间隔为F的空隙6。与此同时，灯管主体2的末端部2d被端部密封部件推压而变形使其向外周侧张开，形成末端部2d。

在所得到的容器1中，灯管主体2的内侧面2e面对放电空间3。端部密封部件4具有主体部分4a和环状部分4b。端部密封部件4的主体部分4a被插入灯管主体2的端部开口而接合成一体。如图2所示，电极部件22被插入并固定在端部密封部件4的电极部件插入孔4c中。电极被收放在放电空间3内。端部密封部件4的内侧面和电极部件22的外侧面之间用接合材料如玻璃熔合料8密封。

在第一方案中，在图1中，灯管主体2的中央部位位的外径OC与灯管主体的密封部为的外径OJ满足以下关系：2％≤(OJ-OC)×100/OC≤5％。

(OJ-OC)×100/OC为表示‘热压合率’的指标。即，所谓热压合率大是指密封部2c和中央部位2a的收缩差大。在第一方案中，使该热压合率为2％以上。由此对密封部分的气体密封性的可靠性显著提高。从此观点来看，更优选使热压合率为3％以上。

另外，热压合率一增大，对灯管主体的端部密封部件的压接力增大。但是，由此灯管主体易于发生裂纹。与此同时，在烧结时施加到端部密封部件的箭头B方向的压力愈大，则端部密封部件4从灯管主体2向外侧浮起的倾向愈大。结果，端部密封部件4和灯管主体2接触的封口长度S变小，气体密封性反而降低。因此，使热压合率为5％以下为好，更优选4％以下。

在第二方案中，使灯管主体2的端面2f与环状部分4b的间隔F为0.05mm以上，0.3mm以下。即，在上述的烧结过程中由于灯管主体的待烧结体和端部密封部件的待烧结体的收缩差，沿箭头B方向对端部密封部件施加压力。结果，端部密封部件4如箭头B方向向外侧移动。结果，在环状部分4b和灯管主体2的端面2f之间产生间隔为F的空隙6。

此处，灯管主体的待烧结体和端部密封部件的待烧结体的收缩差变小的话，端部密封部件从灯管主体2的浮起的量就变小，间隔F就变小。因此，通过使F为0.05mm以上，端部密封部件和灯管主体的压接力变高，两者的气体密封性提高。另外，由此，可促进灯亮时热量如箭头A所示从端部散发，可抑制局部的高温。从此观点来看，F更优选0.1mm以上。

另外，F变大的话，这个封口长度S就变小，气体密封性有降低的倾向。因此，从端部密封部件和灯管主体的气体密封性的观点来看，F优选0.3mm以下，更优选0.2mm以下。

在合适的实施方式中，灯管主体相对于端部密封部件4具有连续的密封部2c，及从密封部2c向灯管主体2的端面2f延伸的末端部2d。在末端部2d和端部密封部件4之间形成空隙6。并且，密封部2c的外径OJ与末端部2d的外径max之差为0.05mm以上，0.2mm以下。

密封部2c的外径OJ与末端部2d的外径max之差是指空隙6打开的大小。因此，该差小的话，灯亮时大量的热量易于如箭头B所示从灯管主体向端部密封部件4移动，端部密封部件4的温度就易于局部升高。从此观点来看，密封部2c的外径OJ与末端部2d的外径max之差优选0.05mm以上，更优宣选0.1mm以上。

另外，密封部2c的外径OJ与末端部2d的外径max之差变大的话，封口长度S就变小，而在灯管主体的端部易于产生裂纹。因此，密封部2c的外径OJ与末端部2d的外径max之差优宣选0.2mm以下，更优选0.15mm以下。

在第三方案中，端部密封部件4的环状部分4b的外径H为灯管主体2的外径的最大值max以下。因此，能够防止烧结时的端部密封部件4过多地浮起，由此能够防止浮起量F过大。由此，可确保端部密封部件和灯管主体之间的气体密封性。

下面，就这一点进行说明。如图4所示，将端部密封部件的成形体13固定在灯管主体的成形体11的两端，横置于台14上进行烧结。这时，H比max更大的话，就如图4所示环状部分13b接触到台14，灯管主体的成形体11就从台上浮起。若在该状态下进行烧结，成形体11就如箭头D所示向台14凹进去，灯管主体的直线度降低。与此同时，成形体11如箭头E那样收缩。这时，由于端部密封部件的成形体13与台14接触，成形体13就有从成形体11浮起的倾向。结果，如图1所示的端部密封部件的浮起量F就变大，气体密封性降低。

或者，在将组装体20纵置的场合，相邻的组装体的成形体13相互接触，会有粘结的问题，而在烧结后，在相互比较强地接触的场合端部密封部件会产生缺口。

从此观点来看，端部密封部件4的环状部分4b的外径H最好是灯管主体2的外径的最大值max的一倍以下。

另外，端部密封部件4的环状部分4b的外径H比灯管主体2的外径的最大值max小得太多的话，由于主体部分4a的外径S进一步变小，所以在将主体部分4a插入灯管主体2内进行烧结时就难以接合。从此观点来看，端部密封部件4的环状部分4b的外径H最好是灯管主体2的外径的最大值max的0.97倍以上。

对构成容器的陶瓷没有特别的限定，但最好使用对腐蚀性气体有抗腐蚀性的陶瓷。尤其优选氧化铝、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。电极部件的材质最好是高熔点金属和导电性陶瓷。作为高熔点金属，优选从由钼、钨、铼、铪、铌及钽组成的组中选择的一种以上的金属，或含有这些金属的合金。

对接合材料的种类没有特别的限定，优选所谓熔结玻璃，尤其优选Al₂O₃-CaO-Y₂O₃-SrO系的组成系的玻璃。

实施例1

按照参照图3、图4说明的顺序来制作图1所示的容器1。具体地说，在纯度为99.9％以上的高纯度氧化铝粉中加入氧化镁150ppm、氧化镁400ppm、氧化钇30ppm、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15小时。以喷雾干燥机在200℃附近使混合物干燥并造粒，得到平均颗粒直径约80μm、松装密度0.75g/cm³的造粒粉末。

将该造粒粉末在2000kg/cm²的压力下压制成型，得到灯管主体的成形体及端部密封部件的成形体。通过调整单独烧结端部密封部件4的成形体时的外径RO相对于单独烧结灯管主体2的成形体时的内径RI之比(RO/RI)来控制后述的热压合率。

其次，将端部密封部件用的成形体在1200℃预烧结使其尺寸收缩。将预烧体13如图3所示插入成形体11的端部，得到组装体20。将组装体20如图4所示放置到台14上，在1200℃预烧结，使灯管主体用的成形体11收缩，从成形体11对端部密封部件用的预烧体的施加压接力。然后，在1800℃烧结组装体，使端部密封部件和灯管主体牢固地接合。

然后，将钼制的电极部件22插入电极部件插入孔4c内，并用接合材料8接合。作为接合材料使用的是Al₂O₃-CaO-Y₂O₃-SrO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。

在这里，使(OJ-OC)×100/OC、灯管主体的端面和环状部分的间隔F、密封部的外径OJ与末端部的外径max之差如表1所示变化。然后，在各例中，如下那样观测气体密封性、有无端部裂纹及灯亮时有无过热，将结果示于表1中。

关于端部的气体密封性的检测方法如下。

利用He检漏装置，将灯管切断为两半，将切断的一侧插入装置测定口。在堵住端部的电极部件插入孔之后，进行抽真空，供给He气，确认有无泄漏。这时，真空度在2.5×10^-10μHg-V以下为合格(无泄漏)。制造20个样品，次品的数目如表1所示。

关于端部有无裂纹用目视检查。

关于灯亮时有无过热的检测方法如下。

在端部密封部件端面放置热电偶，测定其温度。热电偶用的是铂金/铂铑。温度最好在850℃以下。

表1

	(OJ-OC)×100/OC	灯管主体端面与环状部分的间隔F(mm)	密封部的外径OJ与末端部的外径max之差(mm)	气体密封性(次品数)	端部裂纹(次品数)	灯亮时的过热
	(OJ-OC)×100/OC	灯管主体端面与环状部分的间隔F(mm)	密封部的外径OJ与末端部的外径max之差(mm)	气体密封性(次品数)	端部裂纹(次品数)	灯亮时的过热	例1	1％	0.03	0.01	5/20	0/20	880℃
例2	2％	0.05	0.05	0/20	0/20	850℃	例1	1％	0.03	0.01	5/20	0/20	880℃
例2	2％	0.05	0.05	0/20	0/20	850℃	例3	4％	0.2	0.1	0/20	0/20	830℃
例4	5％	0.3	0.2	0/20	0/20	800℃	例3	4％	0.2	0.1	0/20	0/20	830℃
例4	5％	0.3	0.2	0/20	0/20	800℃	例5	6％	0.5	0.4	1/20	1/20	780℃
例6	10％	1.0	0.8	4/20	6/20	750℃	例5	6％	0.5	0.4	1/20	1/20	780℃

从此结果可知，通过使2％≤(OJ-OC)×100/OC≤5％，可提高端部的气体密封性，裂纹被抑制，还可防止灯亮时的过热。

另外，通过使灯管主体的端面与环状部分的间隔F为0.05mm以上，0.3mm以下。可提高端部的气体密封性，还能防止灯亮时的过热。

另外，通过使密封部的外径与末端部的外径之差为0.05mm以上，0.2mm以下。可提高端部的气体密封性，还能防止灯亮时的过热。

实施例2

与实施例1同样制作容器1。但是，使(OJ-OC)×100/OC≤4％，灯管主体的端面与环状部分的间隔F取为0.2mm，密封部的外径OJ与末端部的外径max之差取为0.1mm。使端部密封部件的环状部分的外径H及灯管主体的外径的最大值max如表2所示那样变更。然后，在各例中，观察纵置烧结时的端部间的粘接、端部密封部件的缺口、横置烧结时的直线度及气体密封性，结果示于表2中。分别对这20个样品中的次品个数进行计数。

在这里，将横置烧结时的直线度的测定方法示于图5。将制品30设置在标准板21上，测定从标准板21的表面的浮起量t。以该t值作为直线度。对长度为60mm的制品，直线度t为0.3mm以上时就判定为次品。

表2

	端部密封部件的环状部分的外径H(mm)	灯管主体外径的最大值max(mm)	纵置		横置
			纵置		横置		粘结	端部密封部件的缺口	直线度(次品数)	气体密封性(次品数)
			例11	10	9.5	12/20	粘结	端部密封部件的缺口	直线度(次品数)	气体密封性(次品数)	10/20	15/20	3/20
例12	10	9.9	例11	10	9.5	12/20	4/20	2/20	2/20	1/20	10/20	15/20	3/20
例12	10	9.9	例13	10	10.1	0/20	4/20	2/20	2/20	1/20	0/20	0/20	0/20
例14	10	10.3	例13	10	10.1	0/20	0/20	0/20	0/20	0/20	0/20	0/20	0/20

通过使端部密封部件的环状部分的外径H小于上述灯管主体的外径的最大值max，改善了纵置时端部密封部件的相互接触所导致的缺口，粘结及横置时灯管的直线度。

如上所述，采用本发明，在具有灯管主体及密封其端部的端部密封部件、通过烧结灯管主体的待烧结体和端部密封部件的待烧结体的组装体来制造的容器中，能够防止容器端部气体密封性的降低。并且能够抑制灯亮时在端部产生高温。另外，改善了纵置烧结时端部密封部件的相互接触所导致的缺口，粘结及横置烧结时灯管的直线。

Claims

1.一种高压放电灯用发光容器，它是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、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高压放电灯用陶瓷制发光容器，其特征在于：上述端部密封部件具有主体部分和外径比该主体部分的外径更大的环状部分，上述灯管主体的中央部位的外径OC与上述灯管主体的密封部的外径OJ满足以下关系：

2％≤(OJ-OC)×100/OC≤5％

2.如权利要求1所述的容器，其特征在于：上述灯管主体具有从上述密封部向上述灯管主体端面延伸的末端部，在上述末端部和上述端部密封部件之间形成空隙，上述密封部的外径OJ与上述末端部的外径之差为0.05mm以上，0.2mm以下。

3.如权利要求1所述的容器，其特征在于：上述端部密封部件的上述环状部分的外径(H)小于上述灯管主体的外径的最大值。

4.一种高压放电灯，其特征在于，具有权利要求1至3中任何一项所述的容器和固定于该容器上的电极部件。