JP2006164533A

JP2006164533A - 放電ランプ装置用アークチューブおよび同アークチューブの製造方法

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Publication number: JP2006164533A
Application number: JP2004349481A
Authority: JP
Inventors: Akira Honma; 晃本間; Takashi Fukushiro; 毅史福代; Michio Takagaki; 倫夫高垣; Shinya Misonoo; 慎也御園生
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2024-12-02
Also published as: US7438620B2; DE102005057735B4; JP4509754B2; DE102005057735A1; US20060119264A1

Abstract

【課題】フリッカーの発生しない放電ランプ装置用アークチューブの提供。
【解決手段】電極棒６とモリブデン箔７とモリブデン製リード線８を接合一体化した電極アッシーＡ，Ａ’が両端のピンチシール部１３Ａ，１３Ａ’に封着され、始動用希ガスとともに発光物質等を封入したガラス管中央の密閉ガラス球１２内に電極６，６が対設されたアークチューブにおいて、ピンチシール部１３Ａ，１３Ａ’封着前の電極アッシーＡ，Ａ’に２００〜８００℃の真空熱処理を施して、その水分含有量を１０ｐｐｍ以下、望ましくは３ｐｐｍ以下で、酸化膜を除去するように調整した。密閉ガラス球１２内に封入される不純物（水分やガス）が極めて少なく、フリッカーが発生せず、３０００ルーメン以上の光束が得られ、約１５ｋＶまで起動電圧を低くできるアークチューブが提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電極棒とモリブデン箔とモリブデン製リード線を接合一体化した電極アッシーがガラス管両端のピンチシール部に封着されて、始動用希ガスとともに発光物質等を封入したガラス管中央の密閉ガラス球内に電極が対設された放電ランプ装置用アークチューブおよび同アークチューブの製造方法に関する。

図７は従来の放電ランプ装置であり、アークチューブ５の前端部は絶縁性ベース１の前方に突出する一本のリードサポート２によって支持され、アークチューブ５の後端部はベース１の凹部１ａで支持され、さらにアークチューブ５の後端部寄りが絶縁性ベース１の前面に固定された金属製支持部材Ｓによって把持された構造となっている。

アークチューブ５から導出する前端側リード線８は、溶接によってリードサポート２に固定され、一方、後端側リード線８は、ベース１の凹部１ａ形成底面壁１ｂを貫通し、底面壁１ｂに設けられている端子３に、溶接により固定されている。符号Ｇは、アークチューブ５から発した光の中で、人体に有害な波長域の紫外線成分をカットする円筒形状の紫外線遮蔽用グローブで、アークチューブ５に溶着一体化されている。

そして、アークチューブ５は、図８に示すように、前後一対のピンチシール部５ｂ，５ｂ問に、電極棒６，６を対設しかつ発光物質等（水銀や金属ハロゲン等）を封入した密閉ガラス球５ａが形成された構造となっている。ピンチシール部５ｂ内には、密閉ガラス球５ａ内に突出するタングステン製電極棒６とピンチシ−ル部５ｂから導出するモリブデン製リード線８とをモリブデン箔７を介して接合一体化した電極アッシーＡ，Ａ’が封着されて、密閉ガラス球５ａにおける気密性が確保されている。

このアークチューブ（水銀入りアークチューブ）５の製造方法としては、まず図９（ａ）に示されるように、直線状延出部ｗ_１
の途中にガラス球ｗ_２の形成されている円筒形ガラス管Ｗの下方の開口端側から、電極棒６とモリブデン箔７とリード線８を接合一体化した電極アッシーＡを挿入し、チャンバー部ｗ２
の近傍位置ｑ１を一次ピンチシールする。次いで、図９（ｂ）に示されるように、上方の開口端側からガラス管Ｗ内に差し入れた水銀供給ノズルＮを介して、ガラス球ｗ２に水銀を供給する。次いで、図９（ｃ）に示されるように、ガラス球ｗ２に発光物質等のペレットＰ等を投入し、つづいて図９（ｄ）に示されるように、リード線８に屈曲部８ａを形成した他の電極アッシーＡ’を挿入し自己保持させる。即ち、ガラス管Ｗ内に挿入された電極アッシーＡ’は、リード線８に形成されているガラス管Ｗの内径より幅のある屈曲部８ａがガラス管Ｗの内周面に圧接し、この圧接力によって挿入されたその位置に自己保持される。つづいて、ガラス管Ｗの開口端部側をバーナを使って仮封止する。さらにガラス管Ｗの電極アッシーＡ’挿入部位を二次ピンチシールするとともに、ガラス管Ｗの仮封止側を所定位置で切断し、リード線８をガラス管Ｗから導出させる。

この種のアークチューブ５では、アークチューブ点灯中に光がちらつく現象（以下、これをフリッカーという。）が問題となることが知られている。

このフリッカー発生のメカニズムは、
４ＳｃＩ_３＋３ＳｉＯ_２→２Ｓｃ_２Ｏ_３＋３ＳｉＩ_４………（１）
ｎＷ＋ＳｉＩ_４→ＳｉＷｎ＋２Ｉ_２………（２）
４ＳｃＩ_３＋３ＴｈＯ_２→２Ｓｃ_２Ｏ_３＋３ＴｈＩ_４………（３）
という反応式で示され、次のように説明できる。

即ち、（１）式のように、アークチューブの管壁を構成している石英ガラス（ＳｉＯ_２）がＳｃＩ_３と反応して失透現象が起こり、このとき発生したＳｉＩ_４（中のＳｉ）が、（２）式のように、タングステン電極と反応して、低融点合金（ＳｉＷｎ）が生成されたり、トリアドープタングステン電極では、（３）式のように、トリア（ＴｈＯ_２）が消失して、電極の変形や損傷により電極間距離が広がり、再点弧電圧が上昇して、バラストの制御ができない状態になって、フリッカーが発生する。

そして、このフリッカー発生のメカニズム（反応式）は、不純ガスや水分が存在すると反応が一層進行するため、下記特許文献１に示されるように、アークチューブを構成する石英ガラス中のＯＨ基の含有量を小さくしたり、特許文献２に示されるように、密閉ガラス球内の封入物質（ハロゲン化金属）中の水分含有量を小さくすることで、このフリッカーの発生を防止するという提案がなされている。
特開平１１−３２９３５０号特開２００４−３９３２３号

また、従来のアークチューブの密閉ガラス球５ａには緩衝作用を営む水銀が封入されているが、水銀は環境有害物質であり、地球上の環境汚染をできるだけ減らそうとする社会のニーズに対して、密閉ガラス球５ａ内に水銀を含まない水銀フリーアークチューブの開発が盛んに行われている。そして、この水銀フリーアークチューブの製造方法としては、前記した水銀入りアークチューブの製造方法（図９参照）における図９（ｂ）に示す水銀供給工程だけが省かれて、その他の工程は水銀入りアークチューブの製造方法と概略同一である。

そして、発明者は、この水銀フリーアークチューブを開発する過程で、特許文献１，２に示すように、石英ガラス中のＯＨ基の含有量を小さくしたり、封入物質（ハロゲン化金属）であるペレットＰ中の水分含有量を小さくすること以上に、電極アッシーに付着している不純物（水分および酸化膜）を除去することがフリッカーの発生を防止する上で重要であり、特に、ピンチシール工程に用いる電極アッシーＡ，Ａ’を、予め２００〜８００℃で真空熱処理しておくことがフリッカー発生の防止に有効であることを見出した。

即ち、ペレットＰとして密閉ガラス球５ａに封入される封入物質（ハロゲン化金属）の総重量は、たかだか０．３〜０．４ｍｇであるのに対し、電極アッシーＡ，Ａ’の重量は１本で約７５ｍｇ（２本で約１５０ｍｇ）で、ペレットＰと電極アッシーＡ，Ａ’が同じ水分含有量であっても、水分の総量としては電極アッシーＡ，Ａ’の方が圧倒的に多いので、電極アッシーＡ，Ａ’の水分含有量を少なくすることがフリッカー発生の防止に有効であると考えた。

また、従来の水銀フリーアークチューブの製造方法では、密閉ガラス球５ａ内に不純ガスや水分が存在しないように、電極アッシーＡ，Ａ’を構成する電極棒６，モリブデン箔７，リード線８に対して、それぞれの部品の段階で不純物（水分や酸化膜）を除去するための処理（電極棒６には真空熱処理，モリブデン箔７には酸化・還元処理，リード線８には還元処理）を施すようになっている。しかし、製造された水銀フリーアークチューブについて発明者がその評価試験を行ったところ、図４，５，６における各比較例に示すように、寿命試験では２５６０時間〜２６７０時間でフリッカーが発生し、光束測定試験では光束（平均値）が２９７６ルーメンと低く、起動電圧測定試験では起動電圧（平均値）が１８．９ｋＶと高く、いずれも好ましくない結果であった。

発明者がこの原因について考察した結果、電極棒６，モリブデン箔７，リード線８は、それぞれの部品の段階で行う不純物（水分や酸化膜）除去処理により、一旦は不純物（水分や酸化膜）が除去されるものの、その後、電極棒６，モリブデン箔７，リード線８を大気中で溶接（接合）して電極アッシーＡ，Ａ’として一体化する際に、不純物（水分や酸化膜）が再付着して、フリッカーの発生が促進されたり、不純物の励起にエネルギーが使われて、光束が低下したりアークチューブの起動電圧が高くなる、と考えられる。

そこで、発明者は、電極棒６，モリブデン箔７，リード線８を一体化した電極アッシーＡ，Ａ’を、ピンチシール工程に先立って２００〜８００℃で真空熱処理するようにしたところ、図４，５，６おける実施例１，２に示すように、寿命試験では３０００時間以内でのフリッカーの発生がなく、光束測定試験では３０００ルーメン以上の光束（平均値）が得られ、起動電圧測定試験では起動電圧（平均値）が約１５ｋＶに低下するという、好ましい結果が得られたので、この度、本発明を提案するに至ったものである。

本発明は前記した従来技術の問題点および前記した発明者の知見に鑑みてなされたもので、その目的は、フリッカーの発生しない放電ランプ装置用アークチューブおよび同アークチューブの製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に係る放電ランプ装置用アークチューブにおいては、電極棒とモリブデン箔とモリブデン製リード線を接合一体化した電極アッシーが両端のピンチシール部に封着されることで、始動用希ガスとともに発光物質等を封入したガラス管中央の密閉ガラス球内に電極が対設された放電ランプ装置用アークチューブにおいて、
前記電極アッシーには、前記ピンチシール部に封着される前に、その水分含有量を１０ｐｐｍ以下、望ましくは３ｐｐｍ以下に調整する２００〜８００℃の真空熱処理を施すように構成した。

また、前記目的を達成するために、請求項２に係る放電ランプ装置用アークチューブの製造方法においては、電極棒とモリブデン箔とモリブデン製リード線が接合一体化された第１の電極アッシーをガラス管の一端側から挿通してガラス管をピンチシールする一次ピンチシール工程と、電極棒とモリブデン箔とモリブデン製リード線が接合一体化された第２の電極アッシーをガラス管の他端側から挿通し、管内に始動用希ガスおよび発光物質等を供給した状態でガラス管をピンチシールする二次ピンチシール工程とを備えた放電ランプ装置用アークチューブの製造方法において、前記第１，第２のピンチシール工程に先立ち、前記第１，第２の電極アッシーに２００〜８００℃の真空熱処理を施すように構成した。
（作用）ピンチシール部封着前の電極アッシーに２００℃〜８００℃の真空熱処理を施すことで、電極アッシーは、その水分含有量が１０ｐｐｍ以下、望ましくは３ｐｐｍ以下に調整されるとともに、その表面に付着している酸化膜（主に電極棒とモリブデン箔とモリブデン製リード線間の各接合部に付着している酸化膜）も確実に除去された形態でピンチシール部に封着（ピンチシール）される。

このため、寿命測定試験結果（図４参照）に示されるように、約２６００時間でフリッカーが発生する比較例に対して、本願発明に係るアークチューブでは３０００時間以内でのフリッカーの発生がない。また、光束測定試験結果（図５参照）に示されるように、自動車用ヘッドランプ用光源バルブの光束値としての一般的要求基準である３０００ルーメンに満たない比較例（２６７６ルーメン）に対して、本願発明に係るアークチューブでは３０００ルーメン以上の光束（平均値）が得られた。また、起動電圧測定試験結果（図６参照）に示されるように、約１９ｋＶと高い値となった比較例に対し、本願発明に係るアークチューブでは一般に望ましい起動電圧とされる１６ｋＶより低い約１５ｋＶが得られた。

これらの図４〜６に示すように、フリッカーの発生を防止する上では、電極アッシーに施す真空熱処理温度を２００℃以上にして電極アッシーの水分含有量を１０ｐｐｍ以下、望ましくは３ｐｐｍ以下にすればよく、しかも真空熱処理温度が高いほど、光束値が上がり、起動電圧が低下するため、真空熱処理温度は高い方が望ましい。しかし、真空熱処理温度が８００℃以上では、電極アッシーの水分含有量が確実に３ｐｐｍ以下となるものの、第１に、モリブデン箔の結晶粒子が成長（拡大）し、モリブデン箔の表面粗さが平滑化され、石英ガラスとの密着性が低下し、密閉ガラス球内の封入物質のリークにつながる箔浮き（モリブデン箔とガラス層間に隙間が形成される現象）が生じる。第２に、二次ピンチシール側の第２の電極アッシーのモリブデン製リード線には、ガラス管の内周面に圧接して電極アッシーをガラス管内所定位置に自己保持させるための屈曲部が形成されているが、真空熱処理温度が８００℃以上では、このリード線（屈曲部）の抗張力（ばね性）が低下し、二次ピンチシールに際してのリード線屈曲部における自己保持機能が低下し、第２の電極アッシーをガラス管内所定位置に保持しにくくなる。このため、電極アッシーの真空熱処理温度は２００〜８００℃の範囲であることが望ましい。

請求項３においては、請求項２に記載の放電ランプ装置用アークチューブの製造方法において、電極アッシーとして一体化する前の前記電極棒をその太さに適した１６００〜２２００℃の温度で真空熱処理するように構成した。
（作用）電極アッシーにおける電極棒は、二度にわたって不純物除去処理が施されているので、それだけ電極アッシーに付着している不純物（水分および酸化膜）の量が少なく、密閉ガラス球内に封入される不純物としての水分やガスがそれだけ少なく、フリッカーの発生防止に有効である。

特に、１６００〜２２００℃という高温で真空熱処理した電極棒では、その表面に吸着している水分や酸化膜のみならず、電極棒内部の不純物（水分や異物）も除去できる。そして、この真空熱処理温度が高いほど、不純物（水分や異物）除去効果が高いが、同時に結晶の粗大化が進行し、折れやすくなる。したがって、電極棒の径に適した処理温度を選定する（例えば、直径０．２５ｍｍの電極棒では、約１６００℃とする）ことが望ましい。

請求項４においては、請求項２または３に記載の放電ランプ装置用アークチューブの製造方法において、電極アッシーとして一体化する前の前記モリブデン箔に３００〜５００℃で酸化処理を行った後、９００℃で還元処理するように構成した。
（作用）電極アッシーにおけるモリブデン箔は、二度にわたって不純物除去処理が施されているので、電極アッシーに付着している不純物（水分および酸化膜）の量がそれだけ少なく、密閉ガラス球内に封入される不純物としての水分やガスが少なく、フリッカーの発生防止に有効である。また、電極アッシーとして一体化する前のモリブデン箔に施す酸化・還元処理は、モリブデン箔の表面粗度を高めて、ガラス層との密着性を高めるように作用する。

請求項５においては、請求項２〜４のいずれかに記載の放電ランプ装置用アークチューブの製造方法において、電極アッシーとして一体化する前の前記モリブデン製リード線を８００℃で還元処理するように構成した。
（作用）電極アッシーにおけるモリブデン製リード線は、二度にわたって不純物除去処理が施されているので、それだけ電極アッシーに付着している不純物（水分および酸化膜）の量が少なく、密閉ガラス球内に封入される不純物としての水分やガスがそれだけ少なく、フリッカーの発生の防止に有効である。

請求項１に係る放電ランプ装置用アークチューブによれば、不純物（水分や酸化膜）を除去した電極アッシーがピンチシール部に封着されているので、密閉ガラス球内に封入されている不純物としての水分やガスが少なく、フリッカーの発生しない放電ランプ装置用アークチューブが提供される。

請求項２に係る放電ランプ装置用アークチューブの製造方法によれば、電極アッシーから不純物（水分や酸化膜）を除去した状態でガラス管をピンチシールするので、密閉ガラス球内に封入される不純物としての水分やガスが少なくなって、フリッカーの発生しない放電ランプ装置用アークチューブが提供される。

請求項３によれば、電極アッシーの特に電極棒に付着している不純物（水分や酸化膜）が確実に除去されているので、密閉ガラス球内に封入される不純物としての水分やガスがそれだけ少なくなって、フリッカーの発生しない放電ランプ装置用アークチューブが提供される。

請求項４によれば、電極アッシーの特にモリブデン箔に付着している不純物（水分や酸化膜）が確実に除去されているので、密閉ガラス球内に封入される不純物としての水分やガスがそれだけ少なくなって、フリッカーの発生しない放電ランプ装置用アークチューブが提供される。

請求項５によれば、電極アッシーの特にモリブデン製リード線に付着している不純物（水分や酸化膜）が確実に除去されているので、密閉ガラス球内に封入される不純物としての水分やガスがそれだけ少なくなって、フリッカーの発生しない放電ランプ装置用アークチューブが提供される。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。

図１〜図６は、本発明の一実施例を示すもので、図１は本発明の一実施例である放電ランプ装置用水銀フリーアークチューブの縦断面図、図２は同アークチューブの製造工程の前処理工程を示す工程説明図、図３は同アークチューブの製造工程を示す工程説明図で、（ａ）は一次ピシチシール工程における仮ピンチシール工程の説明図、（ｂ）は一次ピンチシール工程における本ピンチシール工程の説明図、（ｃ）は発光物質等のペレット投入工程の説明図、（ｄ）は第２の電極アッシー挿入工程の説明図、（ｅ）はチップオフ工程（電極アッシー仮止め工程）の説明図、（ｆ）は二次ピンチシール工程の説明図、図４は同アークチューブの寿命試験結果を示す図、図５は同アークチューブの光束測定試験結果を示す図、図６は同アークチューブの起動電圧測定試験結果を示す図である。

これらの図において、アークチューブ１０の装着される放電ランプ装置は、図７に示す従来構造と同一であり、その説明は省略する。

アークチューブ１０は、直線状延出部ｗ_１の長手方向途中に球状膨出部ｗ_２が形成された円パイプ形状の石英ガラス管Ｗの球状膨出部ｗ_２寄りがピンチシールされて、放電空間を形成する楕円体形状のチップレス密閉ガラス球１２の両端部に横断面矩形状のピンチシール部１３Ａ，１３Ａ’（一次ピンチシール部１３Ａ，二次ピンチシール部１３Ａ’）が形成された構造で、密閉ガラス球１２内には、放電電極を構成するタングステン製の電極棒６，６が対向配置されており、電極棒６，６はピンチシール部１３Ａ，１３Ａ’に封着されたモリブデン箔７，７に接続され、ピンチシール部１３Ａ，１３Ａ’の端部からはモリブデン箔７，７に接続されたモリブテン製リード線８，８が導出し、リード線８，８は非ピンチシール部である円パイプ形状部１４を挿通して外部に延びている。

このアークチューブ１０の外観構造については、図８に示す従来の水銀入りアークチューブ５と一見したところ変わるものではないが、密閉ガラス球１２内には、始動用希ガス，主発光用金属ハロゲン化物および水銀に代わる緩衝物質として作用する補助金属ハロゲン化物等（以下、発光物質等という）が封入されている。即ち、アークチューブ１０は、環境有害物質である水銀を封入した従来の水銀入りアークチューブとは異なり、水銀に代わる補助金属ハロゲン化物が封入されている、いわゆる水銀フリーアークチューブとして構成されており、密閉ガラス球１２内の封入物質の具体的な構成としては、例えば、特開平１１−２３８４８８号、特開平１１−３０７０４８号等において種々の提案がなされている。

次に、図１に示す水銀フリーアークチューブ１０の製造工程を、図２，３に基づいて説明する。

この水銀フリーアークチューブの製造工程では、ガラス管Ｗに電極アッシーＡ，Ａ’を挿入してガラス管をピンチシール等する工程（図３参照）に先だって、電極アッシーＡ，Ａ’を組み立てて電極アッシーＡ，Ａ’から不純物（水分および酸化膜）を確実に除去する前工程〈図２参照〉を行うことに特徴がある。

即ち、電極アッシーＡ，Ａ’を構成する電極棒６，モリブデン箔７およびリード線８に対しては、それぞれ部品の段階で不純物（水分および酸化膜）除去処理を施すことは勿論であるが、これら６，７，８を電極アッシーＡ，Ａ’として接合一体化した後にも電極アッシーＡ，Ａ’に不純物（水分および酸化膜）除去処理を施して、電極アッシーＡ，Ａ’に付着している不純物（水分および酸化膜）を確実に除去した上で、図３（ａ）に示す一次ピンチシール工程が開始される。

具体的には、電極棒６については、図２（ａ１）に示される切断工程において、電極棒構成材である細長いタングステン製電極材を所定寸法（例えば、６・５ｍｍ）の電極棒６に切断する。ついで、図２（ｂ１）に示される真空熱処理工程において、所定寸法の電極棒６を真空加熱炉に入れて真空熱処理（１６００〜２２００℃）を施すことで、電極棒６の表面に付着している不純物（水分および酸化膜）を除去する。特に、１６００〜２２００℃という高温で真空熱処理するため、電極棒６の表面に吸着している水分や酸化膜のみならず、電極棒６内部の不純物（水分や異物）も除去できる。

モリブデン箔７については、図２（ｂ２）に示される酸化還元処理工程において、スプール状のモリブデン箔材（巾１．５ｍｍの帯状のモリブデン箔材をスプール状に捲回したもの）を巻きほぐし、酸化・還元炉において酸化（３００〜５００℃）・還元（９００℃）処理を施すことで、モリブデン箔材の表面粗さを高め（１μｍ以上の凹凸を形成し）て石英ガラス層との密着性を高めるとともに、モリブデン箔材の表面に付着している不純物（水分および酸化膜）を除去する。なお、このモリブデン箔の酸化・還元処理については、特開２００３−８６１３６において、詳しく説明されている。そして、図２（ａ２）に示される切断工程において、モリブデン箔材を所定寸法のモリブデン箔７に切断する。

モリブデン製リード線８については、図２（ａ３）に示される切断工程において、細長いモリブデン製リード線材を所定の長さのリード線８に切断した後、図２（ｂ３）に示される還元処理工程において、リード線８を還元炉に入れて還元処理（８００℃）を施すことで、モリブデン製リード線８の表面に付着している不純物（水分および酸化膜）を除去する。なお、電極アッシーＡ’に対応するリード線８には、切断工程の後、リード線８の所定位置に屈曲部８ａを形成しておく。

そして、それぞれ部品の段階で不純物（水分および酸化膜）除去処理が施された電極棒６，モリブデン箔７，モリブデン製リード線８を、図２（ｃ）に示される溶接組み立て工程において、抵抗溶接により電極アッシーＡ，Ａ’として一体化する（電極アッシーＡ，Ａ’を組み立てる）。ついで、図２（ｄ）に示される真空熱処理工程において、電極アッシーＡ，Ａ’を真空加熱炉に入れて２００〜８００℃の真空熱処理を施すことで、不純物（水分および酸化膜）が確実に除去された電極アッシーＡ，Ａ’が得られる。なお、不純物（水分および酸化膜）をさらに確実に除去するには、水分濃度を１ｐｐｍ以下に調整した不活性ガスで電極アッシーＡ，Ａ’をウォッシングしつつ真空熱処理することが望ましい。

ついで、ガラス管Ｗに電極アッシーＡ，Ａ’を挿入してガラス管Ｗをピンチシール等する工程（図３）に移行するが、直線状延出部ｗ_１の途中に球状膨出部ｗ_２の形成されたガラス管Ｗを予め製造しておく。

そして、図３（ａ）に示されるように、ガラス管Ｗを垂直に保持し、ガラス管Ｗの下方の開口端側から、電極アッシーＡを挿入して所定位置に保持するとともに、ガラス管Ｗの上方開口端にフォーミングガス（アルゴンガス）供給ノズル４０を差し込む。さらに、ガラス管Ｗの下端部をガス供給パイプ５０内に挿入する。ノズル４０から供給されるフォーミングガスは、ピンチシール時のガラス管Ｗ内を余圧状態に保持し、かつ電極アッシーＡが酸化されるのを防止するためのものである。ガス供給パイプ５０から供給される不活性ガス（アルゴンガスまたは窒素ガス）は、ピンチシールの際、およびピンチシール後のリード線８が高温状態にある間、リード線８を不活性ガス雰囲気に保持して、リード線８の酸化を防止するものである。符号２２はガラス管把持部材である。

ノズル４０から加熱（例えば、１２０℃）したフォーミングガスをガラス管Ｗ内に供給しつつ、さらに、パイプ５０から不活性ガス（アルゴンガスまたは窒素ガス）をガラス管Ｗの下端部に供給しつつ、直線状延出部ｗ_１における球状膨出部ｗ_２の近傍位置（モリブデン箔を含む位置）をバーナ２４ａで２１００℃に加熱し、ピンチャー２６ａでモリブデン箔７のリード線８接続側を仮ピンチシールする。ガラス管Ｗに供給されるフォーミングガスは加熱されており、ガラス管Ｗ内の水分を効果的に除去する。

次に、仮ピンチシールが終わると、図３（ｂ）に示されるように、真空ポンプ（図示せず）によって、ガラス管Ｗ内を真空（４００Ｔｏｒｒ以下の圧力）に保持し、ピンチヤー２６ｂでモリブデン箔７を含む未ピンチシール部をバーナ２４
ｂで２１００℃に加熱し本ピンチシールする（一次ピンチシール工程）。なお、ガラス管Ｗ内に作用させる真空度は、４００Ｔｏｒｒ〜４×１０^-３Ｔｏｒｒが望ましい。また、この本ピンチシール工程においても、ガラス管Ｗの下方開口部を不活性ガス（アルゴンガスまたは窒素ガス）雰囲気に保持することで、リード線８の酸化を防ぐことが望ましい。

次に、一次ピンチシール処理したガラス管Ｗには、図３（ｃ）に示されるように、その上方開口部から球状膨出部ｗ_２に発光物質等のペレット（外径が約０．５ｍｍの球状物）Ｐを投入する（ペレット投入工程）。なお、ペレットＰの投入前に、ガラス管Ｗ内を不活性ガスで満たすために数回のウォッシングを行うが、このウォッシングに使用される不活性ガス（アルゴンガス）は、例えば、１２０℃に加熱されており、ガラス管Ｗ内の水分を効果的に除去する。
次に、図３（ｄ）に示されるように、ガラス管Ｗの上方の開口端側から第２の電極アッシーＡ’をガラス管Ｗ内所定位置まで挿入する（第２の電極アッシー挿入工程）。

この第２の電極アッシーＡ’のリード線８には、長手方向途中にＭ字形状の屈曲部８ａが設けられており、この屈曲部８ａがガラス管Ｗの内周面に圧接された形態となって、直線状延出部ｗ_１の長手方向所定位置に電極アッシーＡ’が自己保持される。

そして、第２の電極アッシーＡ’の挿入位置を調整（一般には、数ｍｍほど挿入）した後、ガラス管Ｗ内を排気し、図３（ｅ）に示されるように、ガラス管Ｗ内にキセノンガスを供給しつつ、ガラス管Ｗの上方所定部位をチップオフすることで、ガラス管Ｗ内に電極アッシーＡ’を仮止めし、かつ発光物質等を封止する。符号ｗ_３は、チップオフ部を示す。

図３（ｅ）に示すチップオフ工程（電極アッシーＡ’仮止め工程）の後、図３（ｆ）に示すように、発光物質Ｐ等が気化しないように球状膨出部ｗ_２を液体窒素（ＬＮ_２）で冷却しながら、直線状延出部ｗ_１における球状膨出部ｗ_２の近傍位置（モリブデン箔７を含む位置）をバーナー２４で２１００℃に加熱し、ピンチャー２６ｃで二次ピンチシールして、球状膨出部ｗ_２を密封する（二次ピンチシール工程）ことで、一次ピンチシール部１３Ａと二次ピンチシール部１３Ａ’間に電極６，６が対設され発光物質Ｐ等が封入されたチップレス密閉ガラス球１２を形成したガラス管ができ上がる。

そして最後に、ガラス管Ｗの端部を所定の長さだけ切断することにより、図１に示す水銀フリーアークチューブ１０が得られる。

図４，５，６は、本実施例方法（図２，３に示す方法）で製造したアークチューブ１０の寿命測定試験，光束測定試験および起動電圧測定試験の結果を、比較例のアークチューブ（電極アッシーの構成部品ごとに不純物除去処理を行うが、一体化した後の不純物除去処理を行っていない電極アッシーを用いて製造した水銀フリーアークチューブ、換言すれば、図２における前処理工程のうちの図２（ｄ）で示す真空熱処理工程を除く前処理の施された電極アッシーを用いて製造した水銀フリーアークチューブ）と対比して示したもので、本実施例のアークチューブはいずれの試験においても良好な結果が得られた。

図４は、アークチューブをＩＥＣ６０８１０で定められた点滅モードで寿命試験を行った結果を示し、電極アッシーＡ，Ａ’を２００℃，８００℃でそれぞれ真空熱処理した場合（実施例１，２）では、３０００時間を経過してもフリッカーが発生しなかった。また、電極アッシーＡ，Ａ’を１０５０℃で真空熱処理した場合は、３０００時間を経過してもフリッカーが発生しないものの、１０００時間経過時に箔浮きに起因したクラックがピンチシール部に発生した。

即ち、図２（ｂ２）に示す酸化（３００〜５００℃）・還元（９００℃）処理工程によりモリブデン箔７の表面粗さ（１μｍ以上の凹凸）を高めたにもかかわらず、電極アッシーＡ，Ａ’に施す真空熱処理温度が８００℃以上であると、モリブデン結晶粒子が拡大（成長）して、モリブデン箔７の表面粗さが平滑化され、石英ガラスとの密着性が低下してしまって、密閉ガラス球１２内の封入物質のリークにつながる箔浮きが生じる。

一方、比較例では、２５６０時間〜２６７０時間でフリッカーが発生した。このことから、電極アッシーＡ，Ａ’を２００℃以上で真空熱処理することがフリッカー発生の防止に有効であるが、８００℃以上で真空熱処理した場合には、箔浮きという新たな問題が発生するので、真空熱処理は２００〜８００℃の範囲が望ましい。

また、図５は、アークチューブを積分球内で点灯し、光束を測定した結果（初特性測定時）を示し、電極アッシーＡ，Ａ’を２００℃，８００℃でそれぞれ真空熱処理した場合（実施例１，２）では、自動車用ヘッドランプ用光源バルブの光束値としての一般的要求基準である３０００ルーメン以上の３０８１ルーメン，３１１０ルーメンの光束（平均値）が得られた。一方、比較例では、３０００ルーメンに満たない２９７６ルーメンで、本実施例では、比較例で得られる光束よりも１００ルーメン以上アップしており、それだけ光束維持率に優れている。

また、図６は、パルスピーク２１ｋＶ、ライズタイム２７０ｎｓｅｃのバラストを用いて起動電圧を測定した結果（初特性測定時）を示し、電極アッシーＡ，Ａ’を２００℃，８００℃でそれぞれ真空熱処理した場合（実施例１，２）では、起動電圧（平均値）が約１５ｋＶ（１５．４ｋＶ，１５．０ｋＶ）で、比較例で得られる起動電圧（１８．９ｋＶ）に比べて約３．５ｋＶ程度低い値となっている。

なお、前記した実施例では、一次ピンチシール工程においてガラス管内に供給されるフォーミングガスは加熱されたものとして説明したが、ガラス管Ｗをバーナ等で外側から加熱しつつ、加熱していないフオーミングガスをガラス管内に供給することで、一次ピンチシール工程におけるガラス管Ｗ内の水分を除去するようにしてもよい。

また、図３（ｃ）に示すペレット投入工程前に行われるアルゴンガスによるガラス管Ｗ内のウォッシングは、加熱したアルゴンガスを使用すると説明したが、ガラス管Ｗをバーナ等で外側から加熱しつつ、加熱していないアルゴンガスを供給することで、ペレット投入工程前のウォッシング時にガラス管Ｗ内の水分を除去するようにしてもよい。

また、前記した実施例では、水銀フリーアークチューブおよび同アークチューブの製造方法について説明したが、水銀入りのアークチューブおよび同アークチューブの製造方法についても本発明を同様に適用できる。

本発明の一実施例である放電ランプ装置用水銀フリーアークチューブの縦断面図である。同アークチューブの製造工程の前処理工程を示す工程説明図である。同アークチューブの製造工程説明図で、（ａ）は一次ピンチシール工程における仮ピンチシール工程の説明図、（ｂ）は一次ピンチシール工程における本ピンチシール工程の説明図、（ｃ）は発光物質等のペレット投入工程の説明図、（ｄ）は第２の電極アッシー挿入工程の説明図、（ｅ）はチップオフ工程（電極アッシー仮止め工程）の説明図、（ｆ）は二次ピンチシール工程の説明図である。同アークチューブの寿命測定試験結果を比較例と対比して示す図である同アークチューブの光束測定試験結果を比較例と対比して示す図である。同アークチューブの起動電圧測定試験結果を比較例と対比して示す図である。従来の放電ランプ装置の縦断面図である。従来の水銀入りアークチューブの縦断面図である。従来の水銀入りアークチューブの製造工程説明図である。

符号の説明

Ａ一次ピンチシール側の電極アッシー（第１の電極アッシー）
Ａ’二次ピンチシール側の電極アッシー（第２の電極アッシー）
６電極棒
７モリブデン箔
８リード線
８ａリード線のＭ型の屈曲部
Ｐ発光物質等のペレット
Ｗガラス管
ｗ_１ガラス管の直線状延出部
ｗ_２ガラス管の球状膨出部
１０水銀フリーアークチューブ
１２密閉ガラス球
１３Ａ一次ピンチシール部
１３Ａ’ 二次ピンチシール部

Claims

電極棒とモリブデン箔とモリブデン製リード線を接合一体化した電極アッシーが両端のピンチシール部に封着されることで、始動用希ガスとともに発光物質等を封入したガラス管中央の密閉ガラス球内に電極が対設された放電ランプ装置用アークチューブにおいて、
前記電極アッシーには、前記ピンチシール部に封着される前に、その水分含有量を１０ｐｐｍ以下、望ましくは３ｐｐｍ以下に調整する２００〜８００℃の真空熱処理が施されていることを特徴とする放電ランプ装置用アークチューブ。
電極棒とモリブデン箔とモリブデン製リード線が接合一体化された第１の電極アッシーをガラス管の一端側から挿通してガラス管をピンチシールする一次ピンチシール工程と、電極棒とモリブデン箔とモリブデン製リード線が接合一体化された第２の電極アッシーをガラス管の他端側から挿通し、管内に始動用希ガスおよび発光物質等を供給した状態でガラス管をピンチシールする二次ピンチシール工程とを備えた放電ランプ装置用アークチューブの製造方法において、前記第１，第２のピンチシール工程に先立ち、前記第１，第２の電極アッシーに２００〜８００℃の真空熱処理を施すことを特徴とする放電ランプ装置用アークチューブの製造方法。
前記電極棒は、電極アッシーとして一体化する前に、その太さに適した１６００〜２２００℃の温度で真空熱処理されたことを特徴とする請求項２に記載の放電ランプ装置用アークチューブの製造方法。
前記モリブデン箔は、電極アッシーとして一体化する前に、３００〜５００℃で酸化処理した後、９００℃で還元処理されたことを特徴とする請求項２または３に記載の放電ランプ装置用アークチューブの製造方法。
前記モリブデン製リード線は、電極アッシーとして一体化する前に、８００℃で還元処理されたことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の放電ランプ装置用アークチューブの製造方法。