JP2004513479A - ランプの製造方法 - Google Patents

Abstract

放電空間を囲む放電容器を具備する放電ランプの製造方法。放電容器は、スラッジ成形により形づくられる成形体の焼結により形成されるセラミック壁を備える。スラッジ成形プロセスは、多孔質の外型にスラッジを注入するステップと、外型にスラッジを析出させるステップと、余分なスラッジを除去し、外型を除去し、成形体を予備焼成させるステップとを有する。本発明によると、中空鋳型の内部に延在する中空針によって、スラッジが外型に注入される。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電空間をセラミック壁により囲む放電容器を具備する放電ランプの製造方法であって、前記放電容器が、スラッジ成形プロセスで形成される成形体の焼結により得られ、前記スラッジ成形プロセスが、
多孔質の外型にスラッジを注入するステップと、
スラッジを注入された外型にスラッジ粒子を堆積させるステップと、
余分なスラッジを除去し、外型を除去し、成形体を予備焼成させるステップとを有する、放電ランプの製造方法に関する。
【０００２】
更に、本発明は、セラミック壁をもつ放電容器を具備するランプに関する。
【０００３】
【従来の技術】
上記のような方法は、欧州特許公開公報第０９２６１０６号から知られる。スラッジは、懸濁液におけるスラッジ粒子の液状懸濁である。一般的に、水が懸濁液として使用される。スラッジ成形プロセスは、本明細書の説明及び請求項の文脈中において、多孔質の外型（外形用のモールド、アウターモールド）により囲まれる閉空間がスラッジで満たされ、スラッジ粒子が懸濁液の除去の結果として外型の壁に堆積され、残余物、すなわち、なお液状のスラッジがデカントされるプロセスを伴うものとして、理解されるべきである。懸濁液の除去は、ここでは、外型による懸濁液の毛管吸収と、密閉されている空間と外型の周囲との間に与えられる圧力差による懸濁液の強制排出との双方によって行われることができる。
【０００４】
この方法は、放電空間を囲むように設計される部分と、電気的リードスルー部材を収容するように設計される部分とが、一体化されたものとして形成される放電容器の形成を可能にする。これにより放電容器の異なる部分どうしの間の接続部を形成する焼結シームが漏れやすくなるというリスクが除去される。
【０００５】
実際のランプにおいて、放電容器は、セラミック壁により囲まれる放電空間部分を具備するとともに、互いに対向する端部（エンド）に突出クロージャを有する。かかるクロージャは、自由端をそれぞれがもつ伸長した管状プラグとして形成され、このような自由端を通して、電気的リードスルー部材が、放電空間内に位置する電極に通される。各々のプラグは、適切な溶融ガラス又は溶融セラミックによって、その自由端において閉じられる。更に、この溶融ガラス又は溶融セラミックは、前記プラグと関連するリードスルーエレメントとの間の接着を提供する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
既知の方法の欠点は、かなり大きなプラグ外径をもつ実際のランプの形成につながるということである。これは、製造されたランプの望ましくない熱バランスを引き起こす可能性がある。他の欠点は、プラグの後処理が、適切なリードスルー開口部を実現するのに不可欠であることが、多くの場合に見出されることである。この後処理は、例えば、成形された放電容器のプラグをリーミングすることにあり、場合によっては研磨処理が引き続いて行われる。これら後処理は、ランプの製造プロセスを一層複雑化するとともに、製品損失のリスクも高まるので不都合である。
【０００７】
本発明の目的は、上述された欠点が効果的に抑制される手段を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、冒頭段落に記述された種類の方法は、この目的のために、スラッジが、外型の内部に延在する中空針によって、外型に注入されることを特徴とする。中空針をこの注入中に中空鋳型の内部に延在する注入エレメントとして用いることは、それが同時に内型（内形用のモールド、インナーモールド）としての役割を果たすという利点がある。形成されるべき対象、すなわち、形成されるべき放電容器の内側表面部分は、中空針の外径を適切に選択することによって、非常に簡略且つ信頼度の高いやり方で規定される。このようにして生成され、放電容器のリードスルー部分としての役割を果たすように設計される突出プラグは、焼結後の後処理を何ら必要としないということが、驚くべきことに発明者によって発見された。他の利点としては、リードスルー部分の寸法の選択は、放電容器の放電空間部分の寸法の選択とはおおかた無関係でありうるという結果として、このようにリードスルー部分の壁の厚みは十分に制御可能であることが分かったことである。従って、本方法によって得られるランプの有利な実施例において、放電容器の放電空間部分は壁の厚みＤを有し、リードスルー部分は関係式ｄ／Ｄ≦１．３に従う壁の厚みｄを有する。更に、リードスルー部分が外径ｄｕを有し、放電空間部分が関係式ｄｕ＜１．５√ＤＵに従う最大外径ＤＵを有するという条件を満たすことが好ましい。また、多くとも１５０Ｗの定格電力をもつランプに関する関係式は、好ましくは、ｄｕ＜√ＤＵである。
【０００９】
好適には、外型が長手方向軸を有し、針軸をもつ中空針が該外型の両端に存在し、前記針軸が前記長手方向軸と一致し、スラッジが本発明による方法において前記針によって注入される。この方法の利用は、それぞれがリードスルー部材に接続される２つの完全に向かい合った電極をもつ放電容器の製造に極めて適している。
【００１０】
本発明は、突出プラグを具備する放電容器が本方法によって製造される場合に特に有利に用いられることができる。従って、放電容器の残りのものと一体化され、その寸法が厳密な寸法の要件に従う突出プラグを形成することが、確実且つ簡略なやり方で可能になる。好適には、中空針が、少なくとも形成される突出プラグの長さにわたって外型の内部に延在する。この点で、中空針が外型の内部に延在する長さが、突出プラグの長さに放電空間領域の放電容器の壁の厚みを加えたものと実質的に等しいことは、有利になりうる。
【００１１】
ＣａＳＯ_４（焼き石膏）は、非常に有利な離型性を示す非常に適切な成形材料である。焼き石膏を用いると、Ｃａをもつ成形体の多少のコンタミネーションにつながることがある。これは、ある状況のもとでは、焼結体の結晶構造に影響を及ぼしうる。このような影響が望ましくない場合、外型は、少なくともその表面においてスラッジ粒子の材料に類似する材料から形成され、スラッジ粒子が、放電容器の形成中に、表面に対して堆積することが好ましい。従って、スラッジ成形プロセスで形成される成形体のコンタミネーションが、焼結プロセスに望ましくない影響を及ぼすことが防止されうる。これに適する実現性は、例えば、外型の材料が、例えばＡｌ_２Ｏ_３のような形成されるセラミック壁の材料と同じ種類のものから生成されることである。多くの場合、後続する焼結中にスラッジ成形プロセスによって形成された成形体の制御された結晶成長を得るために、ＭｇＯのようないわゆる焼結ドーパントが、まとまったスラッジに加えられる。外型表面に適した材料は、焼結ドーパントの材料と類似する材料である。スラッジがＭｇＯを含む場合、非常に適した材料は、例えば、ＭｇＣＯ_３である。ＭｇＣＯ_３は、ＣａＳＯ_４と実質的に同じである溶解度積を有するという好適な特性をもつ。
【００１２】
本発明の上記及び他の態様は、図面を参照として以下により詳細に説明されるであろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１において、Ｉは、２つの分離可能な部分ＩＡ及びＩＢを有する外型を示す。この外型は、５０％の多孔率と、平均寸法が２μｍである孔ｐとをもつＣａＳＯ_４から生成される。成形部分ＩＡ及びＩＢの互いに向き合う表面は、空間ＩＩを囲む。チャネルＩＩＩ，ＩＶが、空間ＩＩの両端に各々存在し、空間ＩＩへのアクセスをもたらす。それぞれのチャネルＩＩＩ，ＩＶは、クロージャＦによって片方の端部で閉じられる。空間ＩＩ及びチャネルＩＩＩ，ＩＶは、形成されるセラミック体の円周の形に対応する。空間ＩＩは軸Ａを有し、中空針１０，２０は、この軸に沿って、外型の内部の両端においてチャネルＩＩＩ，ＩＶに延在する。好ましくは、これら針は、少なくとも形成される突出プラグの長さにわたって延在する。中空針が外型の内部に延在する長さが、突出プラグの長さに放電空間領域の放電容器の壁の厚みを加えたものと実質的に等しいことは利点となりうる。中空針１０，２０は、クロージャＦを介して空間ＩＩの外側まで延在し、そこでスラッジリザーバＳに接続される。
【００１４】
本発明による放電容器を形成するために、
チャネル１０，２０のうち一方のチャネルを介して、多孔質の外型にスラッジを注入するステップと、
スラッジを注入された外型Ｉにスラッジ粒子を堆積させるステップと、
チャネル１０，２０を介して、余分なスラッジを除去し、外型部分ＩＡ及びＩＢを除去し、成形体を予備焼成させるステップと、
を有するスラッジ形成方法が用いられる。
【００１５】
従って、形成され参照符号Ｘを付された成形体は、針１０，２０が除去された後、引き続き外型Ｉから取り外され、焼結炉において通常のやり方で半透明の気密性の成形体に焼結される。こののち、ここでもまた通常のやり方で放電容器がこの半透明の気密性の成形体により製造され、ランプが該放電容器から作られる。当業者によく知られている一定の収縮が、焼結中に起こるであろう。
【００１６】
適切なスラッジは、以下に示す組成を有する。
アルミニウム粉末　体積比４０％
クエン酸　　　　　体積比　０．６％
アクリルポリマー　体積比　４％
水　　　　　　　　体積比５５．４％
【００１７】
好ましくは、注入されたスラッジ粒子の堆積が、外型Ｉの孔ｐにおけるスラッジ液の毛管吸引によって起こる。
【００１８】
既述されたスラッジ成形方法が用いられるとき、囲まれた空間ＩＩの大きさとは無関係に、高い度合いでチャネル径の寸法を選択することができる。このことは、多くとも１５０Ｗの定格電力をもつ放電ランプ用の放電容器の場合、成形された放電容器の突出プラグが外径ｄｕをもつことを可能にさせ、かかる外径ｄｕは、関係式ｄｕ＜√ＤＵに従う放電容器の最大外径ＤＵに関連する。
【００１９】
例えば、２０Ｗなど非常に低い定格電力をもつランプの放電容器の実現において、最終的に焼結された状態の放電空間部分は、最大外径ＤＵ２．０８ｍｍ及び壁の厚みＤ０．３２ｍｍを有する。突出プラグは、外径ｄｕ１．２８ｍｍ及び壁の厚みｄ０．４４ｍｍを有する。従って、前記関係式ｄｕ＜√ＤＵが満たされる。定格電力１５０Ｗをもつランプに適した放電容器の場合、放電空間部分の壁の厚みＤは０．８ｍｍであり、最大外径ＤＵは１５ｍｍである。この場合の突出プラグの外径ｄｕは２．６ｍｍであるので、ここでもまた該関係式ｄｕ＜√ＤＵが当てはまる。この突出プラグは、壁の厚み０．９３ｍｍを有する。
【００２０】
定格電力３００Ｗをもつランプに適した放電容器は、放電空間部分の最大外径ＤＵが２３ｍｍであり、壁の厚みが２ｍｍである。この突出プラグの外径ｄｕ及び壁の厚みは、それぞれ４．８ｍｍ及び１．６ｍｍなので、ここでは関係式ｄｕ＜１．５√ＤＵが当てはまる。
【００２１】
上述されたスラッジ成形方法により製造された放電容器の他の実現において、放電容器は、放電空間部分の領域において最大外径ＤＵ２５ｍｍ及び壁の厚みＤ２ｍｍを有する。この放電容器は、外径ｄｕ５ｍｍ及び内径１．５ｍｍをもつ突出プラグを両端に各々備えている。従って、この突出プラグの壁の厚みは１．７５ｍｍであり、関係式ｄ／Ｄ≦１．３がたやすく満たされる。これにより形成される放電容器は、定格電力４００Ｗをもつメタルハライドランプにおける利用に適している。
【００２２】
図２は、上記に説明された方法により得られた放電容器１（一律の縮尺で図示されず）を示す。放電容器１は、イオン化充填を含む放電空間１１を囲む。２つの電極５０，６０が放電空間１１内に配される。放電容器１は、セラミック壁１２を有し、セラミック突出プラグ３０，４０を備える。電極５０，６０は、放電空間１１内に位置付けられ、リードスルーエレメント７０，８０によって導電体９０，１００に接続される。かかるリードスルーエレメント７０，８０は、狭い嵌合部３７，４８をもつセラミック突出プラグ３０，４０を通され、溶融ガラス又は溶融セラミック接合部１５によって気密性のやり方で接続される。
【００２３】
図３は、図２の放電容器を備えた高圧放電ランプを示す。この放電容器は、ランプ口金２で片方の端部に嵌め合わされる外側真空管１０１により囲まれる。ランプの動作状態において電極５０と６０との間に放電が生じる。電極５０は、導電体９０を介してランプ口金２の一部分を形成する第１の電気接点に接続される。電極６０は、導電体１００を介してランプ口金２の一部分を形成する第２の電気接点に接続される。
【００２４】
本発明の保護の範囲は、例示によって与えられる実施例に限定されるものではない。本発明は、それぞれの新しい特徴及びこれら特徴の何れの組み合わせにも帰するものとする。請求項の参照符号が、本発明の保護範囲を限定するものではない。動詞「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」の活用形の使用が、請求項に記述されたもの以外の構成要素の存在の可能性を除外するものではない。構成要素に先行する不定冠詞「ａ」及び「ａｎ」の使用が、このような構成要素が複数存在する可能性を除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】スラッジ成形プロセスの装置を概略的に示す。
【図２】スラッジ成形プロセスによって得られた放電容器を示す。
【図３】図２の放電容器を具備するランプを示す。

Claims (7)

1. 放電空間をセラミック壁によって囲む放電容器を具備する放電ランプの製造方法であって、前記放電容器が、スラッジ成形プロセスで形成される成形体の焼結により得られ、該スラッジ成形プロセスが、
   多孔質の外型にスラッジを注入するステップと、
   前記スラッジを注入された前記外型にスラッジ粒子を堆積させるステップと、
   余分なスラッジを除去し、前記外型を除去し、前記成形体を予備焼成させるステップと、
   を有する、放電ランプの製造方法であって、
   前記スラッジが、前記外型の内部に延在する中空針によって、前記外型に注入されることを特徴とする、放電ランプの製造方法。
2. 前記外型が長手方向軸を有し、針軸をもつ中空針が前記外型の両端に存在し、前記針軸が前記長手方向軸と一致し、前記スラッジが前記針によって注入されることを特徴とする、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記外型が、少なくともその表面において前記スラッジ粒子の材料に類似する材料から形成され、前記スラッジ粒子が、前記放電容器の形成中に、前記表面に堆積することを特徴とする、請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の製造方法によって製造されるセラミック壁をもつ放電容器を具備する放電ランプであって、前記放電容器が、放電空間部分及び突出プラグを備えることを特徴とする放電ランプ。
5. 前記放電容器の前記放電空間部分が、壁の厚みＤを有し、前記突出プラグが、関係式ｄ／Ｄ≦１．３に従う壁の厚みｄを有することを特徴とする、請求項４に記載の放電ランプ。
6. 前記突出プラグが、外径ｄｕを有し、前記放電空間部分が、関係式ｄｕ＜１．５√ＤＵに従う最大外径ＤＵを有することを特徴とする、請求項４又は５に記載の放電ランプ。
7. 前記放電ランプが、多くとも１５０Ｗの定格電力を有し、前記突出プラグが、外径ｄｕを有し、前記放電空間部分が、関係式ｄｕ＜√ＤＵに従う最大外径ＤＵを有することを特徴とする、請求項４、５又は６に記載の放電ランプ。