JP2629934C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は端部に金属箔を気密に封着する圧潰封止部を形成してなる高圧金属蒸
気放電灯に関する。 （従来の技術） 一般に水銀ランプやメタルハライドランプ等の高圧金属蒸気放電灯の発光管は
石英ガラス製発光管バルブの端部を扁平に圧潰封止し，この封止部に一端に電極
を他端に外部リード線を接続してなる高融点金属たとえばモリブデンからなる金
属箔を気密に封着して形成されている。 すなわち，上記電極と外部リード線とをそれぞれ接続した金属箔を石英ガラス
製発光管バルブの端部に管軸に沿つて配置し，上記管端部を加熱軟化したのち，
その両側面を一対の押圧面がほぼ平坦な金型にて扁平に圧潰することによつて，
圧潰成形された封止部内に上記金属箔を気密に封着することが一般に行なわれて
いる。したがつて，成形された封止部は扁平面同士が平 行して全体に亘つて均一な厚さとなつている。 ところで，たとえばメタルハライドランプは発光管内に始動用希ガス，水銀と
共に金属ハロゲン化物が封入してあり，点灯時には水銀の発光に加え，ハロゲン
化物として封入した金属を発光させることにより，高効率でかつ高演色性の発光
特性が得られるものである。 上記金属ハロゲン化物は点灯時に蒸発する量よりも過剰に封入されており，発
光効率に影響するその蒸気圧は発光管の最冷部温度によつて決まる。 したがつて，発光効率を上げるためには，いかにして発光管の最冷部温度を高
めるかが重要な間題となつてくる。一般にメタルハライドランプはそのような目
的のために水銀ランプと較べ管壁負荷を高めている。このような傾向はランプが
小形になるほど顕著となる。この理由は発光管を小形化する場合に，気密封着用
の金属箔の大きさは電流容量等の関係でそれ程縮小化することはできず，したが
つてこの金属箔を封着する部分の発光管封止部の大きさもまた発光管本体である
放電部ほどには縮小化できず，中〜大形ランプに比較して封止部からの熱損失は
相対的に大きくなることが避けられなかつた。この封止部からの熱損失を補うた
め上記のように管壁負荷を高めることが必要であつた。 これに伴ない点灯中の発光管内圧も非常に高くなり，たとえば１００Ｗ級のメ
タルハライドランプでは約１０気圧，４００Ｗ級では約２０気圧にも達する。し
たがつて，発光管の耐圧は重要であり，高い耐圧性と共に多量生産に際しては個
々のランプ間の変動を小さくすることも要求される。 さらに発光管内に封入された金属ハロゲン化物が封止部に封着された電極の電
極軸と封止部ガラスとの間隙に侵入して発光に寄与する発光管内の金属量が減少
して発光特性を低下させた り，また通常モリブデンからなる上記金属箔部分にまで達してこれと反応し，電
極軸と金属箔との接合部を破壊して導通不良を生じて不点となる等の不都合を発
生させることがある。 このような不都合を除くには，電極軸と封止部ガラスとの隙間を小さくするこ
と，特に封止端部における隙間を小さくすることが望ましい。しかしながら，上
記従来の封止部形状つまり扁平面が平行で封止部厚さが全体に亘つて均一なもの
では上記隙間を小さくするには限界があつた。すなわち，隙間を小さくするには
封止部形成工程において，上記一対の押圧金型の押圧時における距離を狭く，つ
まりより強く押圧すれば良いわけであるが，あまり強く押圧し過ぎると金属箔の
箔切れを生じたり，あるいは電極軸と封止部ガラスとが緊密に封着し過ぎて，反
えつて通常タングステンからなる電極軸と石英ガラスとの熱膨張率の差によって
封止部にクラツクを発生することになりかねず，好ましい封止部の形成には困難
がつきまとつていた。 （発明が解決しようとする課題） 従来の高圧金属蒸気放電灯の発光管は，上記したように封止部の電極軸と封止
部のガラスとの隙間を小さくして電極軸と金属箔との接合部の破壊を防止するた
めに，押圧金型を強く押圧すると金属箔の箔切れが発生したり，封止部にクラツ
クが発生したりする問題があつた。 本発明は上記した従来の高圧金属蒸気放電灯の発光管の問題を防止する課題に
対してなされたもので，発光管封止部の強度が大きく，かつ製造が容易な高圧金
属蒸気放電灯を提供することを目的とする。 〔発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明は発光管バルブの端部に扁平に圧潰した封止部を形成し，この封止部に
一端に電極を他端に外部リード線を接続した 金属箔を気密に封着する高圧金属蒸気放電灯において，上記扁平な圧潰封止部の
厚さを上記電極の電極軸封止端側を徐々に薄く，外部リード線の封止端側を徐々
に厚く形成し、電極軸封止端側の薄肉部の厚さａと外部リード線封止端側の厚肉
部の厚さｂとがなす封止部扁平面の管軸方向の距離ｄとしたとき、０．０３５≦
（ｂ−ａ）／２ｄ≦０．０７０を満足することをたことを特徴とするものである
。 （作用） 本発明高圧金属蒸気放電灯は，一端に電極を他端に外部リード線を接続した金
属箔を気密に封着した封止部の厚さが，電極封止端側は徐々に薄く，外部リード
線封止部側は徐々に厚く形成されている。そして、０．０３５≦（ｂ−ａ）／２
ｄ≦０．０７０を満足する。傾斜角度が小さ過ぎるものは従来の封止部の厚さが
均一なものにその形状が近く，したがって顕著な効果は得られず，一方傾斜角度
の大ぎ過ぎるものは，封止工程において溶融ガラスの厚肉側への流れが大きくな
り過ぎて金属箔に変形をきたし，それにつれて金属箔に接続している電極の位置
も変動し，この結果対向電極との距離が不定となつて均一なランプ特性が得られ
にくくなつたり，上記金属箔の変形によつて気密な封止部が得られにくくなる等
の欠点を生じる。 上記構成にすると，このような欠点はなく、電極の封止部の押圧力は電極軸の
封止部側が最も強く、外部リード線の封止部側にいくにしたがって次第に弱くな
るので、封止部内の電極軸および金属箔の金属部材に対して極端な応力集中箇所
がなくなるため、封止部の途中で電極軸の熱膨張に起因する封止部のクラツクが
発生することが生じにくくなる。電極の封止端側で封止部ガラスとの間隙が極め
て小さくなり，発光管内封入物が間隙に侵入することを防止でき，発光金属量が
減少して発光特性が低下したり，金属箔と電極軸との接合部が破壊するような事 故が減少する。また，封止部の大部分が電極軸の封止端側ほどには強い力で押圧
されないから金属箔の箔切れが生じず，電極軸の封止端側を除く大部分が封止部
ガラスと適当な隙間を保持でき，熱膨張差によるクラツクの発生が防止できる。 （実施例） 以下，本発明の詳細を図示の実施例を参照して説明する。第３図は１００Ｗの
小形メタルハライドランプの発光管を示し，（１）は内径約１０．５mm，肉厚約
１．５mm の石英ガラスからなる発光管バルブで，その内部には始動用希ガスと
してたとえばアルゴンガスが１００トール，水銀２０mg，スカンジウムメタル０
．１mg および金属ハロゲン化物としてよう化スカンジウムとよう化ナトリウム
が合計で１０mg封入されている。（２ａ），（２ｂ）は発光管バルブ（１）の両
端に距離約１７mm を隔てて対向設置された一対の電極で，（３）は一方の電極
（２ａ）に近接して設けられた補助電極である。これら各電極（２ａ），（２ｂ
），（３）は発光管バルブ（１）の端部を扁平に圧潰してなる封止部（４），（
５）に気密に封着された高融点金属たとえばモリブデンからなる金属箔（６ａ）
，（６ｂ），（６ｃ）を介して外部リード線（７ａ），（７ｂ），（７ｃ）にそ
れぞれ接続している。 次に，上記封止部（４），（５）の形状，構造について第１図および第２図を
参照して説明する。両図は説明の便宜上封止部の一方（４）のみを示し，第１図
は斜視図，第２図は縦断面図である。図示のように扁平に圧潰した封止部（４）
の厚さ，つまり扁平面（４ａ）と（４ｂ）とで挟さまれる（４ｃ）の厚さは電極
（２ａ）の電極軸（８）の封止端（９）側の厚さａが３．４mm，外部リード線（
７ａ）の封止端（１０）側の厚さｂが４．５mm で，電極軸封止端（９）側の厚
さが外部リード線封止端（１０）の厚さよりも薄くなるように，たとえて言えば
ハ の字形に形成してある。なお，上記両封止端（９），（１０）間の距離ｄは１０
．５mm としたから，（ｂ−ａ）／２ｄ＝０．０５２となる。 このように厚さが不均一な封止部（４）を形成するには，一端側電極（２ａ）
の電極軸（８）を，他端に外部リード線（７ａ）を接続した金属箔（６ａ）を発
光管バルブ（１）の開口端部に同軸的に配置し，上記開口端部を加熱軟化したの
ち，一対の押圧金型によって扁平に圧潰して封止するわけであるが，この時の押
圧力を電極軸（８）の封止端（９）側を最も強くし，外部リード機（７ａ）の封
止端（１０）側にいくにしたがつて次第に弱くなるようにすれば良い。たとえば
，一対の押圧金型の押圧面同士が平行することなくハの字形になるように対設し
ておけば良い。 このようにして形成された封止部（４）は電極軸（８）の封止端（９）側では
封止部ガラスとの間隙を極めて小さくすることができる。すなわち，従来上記間
隙は電極軸縦断面積に対して８％近くもあつたものが，本実施例によれば約１．
５％にも縮小することができた。したがつて，発光管内封入物たとえば金属ハロ
ゲン化物が上記間隙に侵入して発光管内の発光金属量が減少して発光特性を低下
したり金属箔（６ａ）にまで達して電極軸（８）との接合部を破壊し，ランプを
不点とする事故等を防ぐことができ，また点灯時に急上昇する発光管内圧力が急
激に封止部（４）内にかかつてこれを破壊するような事故も減少させることがで
きる。しかも，封止部（４）の大部分は電極軸（８）の封止端（９）側ほどには
強い力で押圧されないので，金属箔（６ａ）が箔切れを生じるようなことはなく
，さらに封止端（９）側を除く大部分の電極軸（８）は過度に封止部ガラスと封
着することが避けられ適当な隙間（１１）を保持できるので，両者の熱膨張率の
差による封止部のガラスのクラツク発 生も防止できる。 次に上記実施例の発光管と，封止部の扁平面同が平行で全体の厚さが均一であ
る以外は全て実施例と同じ従来の発光管各１０個につき行なつた耐圧試験の結果
を述べる。 試験方法は発光管内に空気圧を加え，その圧力を徐々に増加させて発光管が破
損した圧力を測定した。実施例の発光管は平均５５気圧（最低４０気圧，最高６
３気圧）であつたのに対し，従来のものは平均４０気圧（最低２３気圧，最高５
８気圧）で，本発明によれば耐圧性を著しく向上することができ，しかもそのバ
ラツキも少なくて均質な発光管が得られることが判る。 次に電極軸封止端側の薄肉部（厚さａ）と外部リード線封止端側の厚肉部（厚
さｂ）とがなす封止部扁平面（４ａ），（４ｂ）の管軸方向（距離ｄ）における
傾斜角度（ｂ−ａ）／２ｄを種々変えた各種発光管を作製して効果（発光管特に
その封止部の強度つまり，耐圧性やハロゲン化物による電極軸と金属箔との接合
部の破壊防止との関係を調べた。 なお，傾斜角度（ｂ−ａ）／２ｄの設定については，封止部形成時に使用する一
対の押圧金型の対向する押圧面の対向角度を変化させること等によつて行ない，
（ｂ−ａ）／２ｄの値が０．０１７，０．０３５，０．０７０，０．１０５の各
値になるようにした。 この結果，上記値が０．０３５と０．０７０（上記実施
例は０．０５２）のものは実施例とほほ同等の効果を得ることができたが，０．
０１７と傾斜角度が小さ過ぎるものは従来の封止部の厚さが均一なものにその形
状が近く，したがって顕著な効果は得られず，一方０．１０５と傾斜角度の大ぎ
過ぎるものは，封止工程において溶融ガラスの厚肉側への流れが大きくなり過ぎ
て金属箔（６ａ）に変形をきたし，それにつれて金属箔（６ａ）に接続している
電極（２ａ）の位置も変動し，この結果対向電極（２ｂ）との距離が不定とたつ
て均一なラン プ特性が得られにくくなつたり，上記金属箔（６ａ）の変形によつて気密な封止
部が得られにくくなる等の欠点を生じる。 したがつて， ０．０３５≦（ｂ−ａ）／２ｄ≦０．０７０ の範囲に設定する。 第４図および第５図はそれぞれ変形例を示し，上記実施例と同一個所は同一符
号を付して説明は省略する。第４図のように外部リード線（７ａ）の封止端側の
封止部コーナー（１２），（１２）が丸味をもつている場合には，ｂの位置は封
止端部ではなく図示のように最大肉厚を有する個所とする。また，第５図の場合
には，外部リード線（７ａ）の封止端側をも封止工程で強く押圧することによつ
て肉薄部（１３）を形成し外部リード線（７ａ）と封止部ガラスとの封着性をよ
くしたもので，これは上記実施例においてｂの値を最大限にしたような場合，外
部リード線（７ａ）と封止部ガラスとの間隙は大きく，外部リード線（７ａ）の
封着直後の酸化あるいは外管内に組込む発光管マウント時に外部リード線（７ａ
）を折り曲げ加工する場合に折損しやすい等の欠点解消に有効である。 なお，
発光管形状には一端封止形と上記実施例のように両端封止形とがあるが，いずれ
の封止部にも本発明を適用することが望ましい。 また，本発明は上記小形メタルハライドランプに限られるものではなく，中〜
大形のメタルハライドランプ特に発光管内封入物の点灯時における蒸気圧を高め
る高効率タイプあるいは水銀ランプ等の他の高圧金属蒸気放電灯の発光管に適用
することもできる。 〔発明の効果〕 以上詳述したように本発明によれば，発光管の扁平に圧潰した封止部の厚さを
，電極軸の封止端側を薄く，外部リード線の封止端側を厚くなるように形成し、
、電極軸封止端側の薄肉部 の厚さａと外部リード線封止端側の厚肉部の厚さｂとがなす封止部扁平面の管軸
方向の距離ｄとしたとき、 ０．０３５≦（ｂ−ａ）／２ｄ≦０．０７０を満足するだけの簡単な手段によつ
て，発光管内封入物の封止部内への侵入や点灯時に高圧となる発光管内圧力によ
る封止部の破壊等に対して耐性のある強度の大きな封止部を有する金属蒸気放電
灯を得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例であるメタルハライドランプ発光管の一端封止部の
斜視図，第２図は同じく縦断面図，第３図は同じく発光管全体の縦断面図，第４
図および第５図はそれぞれ変形例の要部である一端封止部の正面図を示す。 （１）……発光管バルブ， （２ａ），（２ｂ）……電極， （４），（５）…封止部， （４ａ），（４ｂ）…封止部扁平面， （４ｃ），（４ａ），（４ｂ）で挟まれる層， （６ａ），（６ｂ），（６ｃ）……金属箔， （７ａ），（７ｂ），（７ｃ）……外部リード線， （８）…電極軸， （９）…封止部の電極軸封止端， （１０）…封止部の外部リード線封止端

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 発光管バルブの端部を扁平に圧潰してなる封止部に，一端に電極を他端に外部
   リード線を接続した金属箔を気密に封着し，上記封止部の厚さを電極封止部側は
   徐々に薄く，外部リード線封止部側は徐々に厚く形成し、電極軸封止端側の薄肉
   部の厚さａと外部リード線封止端側の厚肉部の厚さｂとがなす封止部扁平面の管
   軸方向の距離ｄとしたとき、 ０．０３５≦（ｂ−ａ）／２ｄ≦０．０７０を満足することを特徴とする高圧金
   属蒸気放電灯。