JP3264228B2 - 封止用電極複合体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電ランプのバル
ブの封止用管部に封着されて封止部を形成するために用
いられる封止用電極複合体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、放電ランプの封止部の構造として
は、封着用の金属箔を用いた箔シール方式のものが知ら
れている。而して、最近においては、傾斜機能材料より
なる閉塞体とこれに保持された電極部材とを具えた封止
用電極複合体を用い、当該封止用電極複合体の閉塞体に
バルブの封止用管部を封着させることにより封止部を形
成する手段が提案されている。この封止用電極複合体に
おける閉塞体を構成する傾斜機能材料は、導電性無機物
質成分と絶縁性無機物質成分との焼結体により構成さ
れ、軸方向に沿って導電性無機物質成分濃度が傾斜的に
変化し、それによって導電性無機物質成分濃度が低くて
絶縁性材料としての性質を有する絶縁性部分と、導電性
無機物質成分濃度が高くて導電体としての性質を有する
導電性部分とを共に有する一体の材料である。

【０００３】図１１は、従来の封止用電極複合体の一例
における構成を示す説明図である。この封止用電極複合
体８０においては、傾斜機能材料よりなる円筒状の閉塞
体８１が設けられている。この閉塞体８１を構成する傾
斜機能材料は、一端から他端に向かうに従って導電性無
機物質成分濃度が高くなっており、これにより、一端側
に絶縁性部分８２が形成され、他端側に導電性部分８３
が形成されている。閉塞体８１には、その一端部の端面
から軸方向に有底孔が形成されており、この有底孔内
に、内部リード棒８６の先端に電極体８７が保持されて
なる電極部材８５が挿入されて固定されている。また、
閉塞体８１には、その他端部の端面から軸方向に有底孔
が形成されており、この有底孔内に、外部リード棒８８
が挿入されて固定されている。

【０００４】このような封止用電極複合体８０によれ
ば、以下のようにして放電ランプの封止部が形成され
る。図１２（イ）に示すように、発光空間包囲部９１の
端部に封止用管部９２が形成されてなるバルブ材料９０
を用意し、このバルブ材料９０の封止用管部９２を介し
て封止用電極複合体８０を挿入し、その閉塞体８１が封
止用管部９２内に位置するよう配置する。次いで、図１
２（ロ）に示すように、バルブ材料９０の封止用管部９
２の外端を加熱溶融して密閉する。そして、バルブ材料
９０の内部に負圧を作用させた状態で、封止用管部９２
における閉塞体８１の絶縁性部分８２が位置する個所を
外周から加熱することにより、図１２（ハ）に示すよう
に、封止用管部９２を溶融させて縮径するよう変形さ
せ、閉塞体８１の絶縁性部分８２の周面に気密に融着さ
せることにより、封止部９３が形成される。その後、図
１２（ニ）に示すように、封止用管部９２の外端部分を
切断することにより、放電ランプが製造される。９５
は、このようにして得られる放電ランプのバルブであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
封止用電極複合体８０においては、以下のような問題が
あることが判明した。バルブ材料９０の封止用管部９２
を閉塞体８１の絶縁性部分８２に封着させる際には、閉
塞体８１全体の熱容量が大きいために当該閉塞体８１の
絶縁性部分８２が十分に高い温度に加熱されず、その結
果、閉塞体８１にバルブ材料９０の封止用管部９２を高
い強度で融着させることができないため、耐圧性の高い
封止部が得られない。このような問題は、直径の大きい
閉塞体８１を有するもの程、顕著である。

【０００６】本発明は、以上のような事情に基づいてな
されたものであって、その目的は、放電ランプにおける
バルブの封止用管部に封着されることにより、耐圧性の
高い封止部を形成することのできる封止用電極複合体を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の封止用電極複合
体は、放電ランプにおけるバルブの封止用管部に封着さ
れる円柱状の閉塞体と、この閉塞体に保持された電極部
材とを具えてなる封止用電極複合体であって、前記閉塞
体は、導電性無機物質成分および絶縁性無機物質成分か
らなり、軸方向に沿って金属成分濃度が傾斜的に変化す
ることによって導電性部分および絶縁性部分が形成され
た傾斜機能材料により構成され、当該閉塞体における絶
縁性部分の周面には、周方向に伸びる封着用突条部が形
成されており、この封着用突条部に、これを取り囲むよ
う配置されたバルブの封止用管部が融着されることを特
徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の封止用電極複合体
について詳細に説明する。図１は、本発明の封止用電極
複合体の一例における構成を一部を破断して示す説明図
である。この封止用電極複合体においては、ランプにお
けるバルブの封止用管部に封着される、円柱状の胴部１
５を有する閉塞体１０が設けられており、この閉塞体１
０には、電極部材２０が保持されている。具体的には、
電極部材２０は、内部リード棒２１と、この内部リード
棒２１の先端部に設けられた電極体２２とにより構成さ
れ、一方、閉塞体１０には、その一端部１１の端面から
軸方向に有底孔が形成されており、この有底孔内に、電
極部材２０の内部リード棒２１の基端部が挿入されて固
定されている。また、閉塞体１０の他端部１２には、そ
の端面から軸方向に有底孔が形成されており、この有底
孔内に外方に伸びる外部リード棒２５が挿入されて固定
されている。

【０００９】閉塞体１０は傾斜機能材料により構成され
ている。この傾斜機能材料は、導電性無機物質成分と絶
縁性無機物質成分との焼結体よりなり、軸方向に沿って
導電性無機物質成分濃度が変化し、それによって導電性
無機物質成分濃度が低くて絶縁性材料としての性質を有
する絶縁性部分と、導電性無機物質成分濃度が高くて導
電体としての性質を有する導電性部分とを共に有する一
体の材料である。ここで、導電性無機物質成分として
は、例えばモリブデン、ニッケル、タングステン、タン
タル、クロム、白金、亜鉛等の金属、炭化ケイ素、ケイ
化モリブデン、炭化タンタル、炭化タングステンなどを
用いることができる。絶縁性無機物質成分としては、封
着されるバルブの材質によって適宜選択することがで
き、例えばシリカガラス、石英（ＳｉＯ₂ ）、アルミナ
（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、炭化チタン、窒化けい素（Ｓｉ
₃ Ｎ₄ ）、酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）などを用い
ることができる。

【００１０】図示の例における閉塞体１０においては、
その一端部１１から他端部１２に向かうに従って導電性
無機物質成分濃度が高くなっており、これにより、一端
側に絶縁性部分１３が形成され、他端側に導電性部分１
４が形成されている。閉塞体１０における絶縁性部分１
３の導電性無機物質成分濃度は５体積％以下である。具
体的には、閉塞体１０の一端部１１の導電性無機物質成
分濃度は例えば実質上０体積％であり、閉塞体２０の他
端部１２の導電性無機物質成分濃度は例えば５０体積％
である。

【００１１】閉塞体１０における内部リード棒２１の基
端が位置する個所は、その導電性無機物質成分濃度が１
６．０体積％以上であることが好ましく、これにより、
電極部材２０は、閉塞体１０の導電性部分を介して外部
リード棒２５と確実に電気的に接続される。また、内部
リード棒２１および外部リード棒２５を閉塞体１０に固
定する手段としては、焼き嵌めによる手段を利用するこ
とができる。

【００１２】閉塞体１０における絶縁性部分１３である
一端部１１には、胴部１５から突出して周方向に伸びる
封着用突条部１６が全周にわたって形成されている。こ
の封着用突条部１６の胴部１５からの突出高さｈは、例
えば２〜７ｍｍであり、封着用突条部１６の幅ｄは、例
えば３〜７ｍｍである。また、封着用突条部１６におけ
る導電性無機物質成分濃度は、当該封着用突条部１６の
熱的線膨張係数がバルブ材料の熱的線膨張係数と同等な
もの若しくは近似したものとなるよう、例えば３．０体
積％未満てあることが好ましく、これにより、バルブの
封止用管部との十分な気密融着が達成されて、耐圧性の
高い封止部が確実に形成される。

【００１３】このような閉塞体１０は、例えば以下の第
１の方法〜第３の方法のいずれかの方法によって製造す
ることができる。 （１）第１の方法：この第１の方法においては、乾式法
（例えば特開平８−１３８５５５号公報参照）により直
接的に閉塞体１０を製造する。具体的に説明すると、先
ず、金属粉末と絶縁性無機物質粉末との割合が互いに異
なる複数の粉末材料を調製する。そして、図２に示すよ
うに、製造すべき閉塞体１０の輪郭形状に適合する形状
の成形空間を有する金型３０を用意し、この金型３０の
底部材３１の上面上に、金属粉末の含有割合が最も低い
混合粉末を層状に充填し、これを加圧体３２によって加
圧することにより、成形層Ｌ１を形成する。次いで、こ
の成形層Ｌ１上に、金属粉末の含有割合が２番目に低い
混合粉末を層状に充填し、これを再び加圧体３２によっ
て加圧することにより、成形層Ｌ１上に一体的に積層さ
れた状態の成形層Ｌ２を形成し、更に同様の操作を、金
属粉末の含有割合が低い混合粉末から順に繰り返すこと
により、複数の成形層が一体的に積層された成形層積層
体１０ａを形成する。このようして得られた成形層積層
体１０ａを適宜の条件で焼成することにより、閉塞体１
０が製造される。

【００１４】（２）第２の方法：この第２の方法におい
ては、図３に示すように、湿式法（例えば特開平３−１
６５８３２号公報、特開平８−１６５８３２号公報、特
開平８−１３８５５５号公報参照）または乾式法によ
り、製造すべき閉塞体１０の胴部１５と同等の外径を有
する、傾斜機能材料よりなる円柱体１０ｂを作製する。
そして、この円柱体１０ｂにおける絶縁性部分１３ｂの
周面に、絶縁性材料よりなる突条部形成材１６ｂを巻付
け、当該突状部形成材１６ｂを円柱体１０ｂに融着させ
ることにより、封着用突条部１６を形成し、以て閉塞体
１０が製造される。

【００１５】（３）第３の方法：この第３の方法におい
ては、図４に示すように、湿式法または乾式法により、
製造すべき閉塞体１０の封着用突条部１６における外径
と同等の外径を有する、傾斜機能材料よりなる円柱体１
０ｃを作製する。そして、この円柱体１０ｃを切削する
ことにより、胴部１５および封着用突条部１６を形成
し、以て閉塞体１０が製造される。

【００１６】以上のような方法により製造された閉塞体
１０に、図５に示すように、その一端部１１の端面から
軸方向に伸びる有底孔１７を形成すると共に、その他端
部１２の端面から軸方向に伸びる有底孔１８を形成し、
有底孔１７に電極部材２０における内部リード棒２１の
基端部を挿入して固定し、有底孔１８に外部リード棒２
５を挿入して固定することにより、図１に示す構成の封
止用電極複合体が得られる。

【００１７】上記の封止用電極複合体においては、以下
のようにしてランプの封止部が形成される。図６に示す
ように、発光空間包囲部４１と、この発光空間包囲部４
１の端部に連接された封止用管部４２とを有してなる、
例えばシリカガラスよりなるバルブ材料４０を用意し、
このバルブ材料４０の封止用管部４２を介して、封止用
電極複合体１を挿入し、その閉塞体１０の封着用突条部
１６が封止用管部４２の外端部に位置するよう配置し、
これにより、封着用突条部１６が封止用管部４２に取り
囲まれた状態とする。そして、例えばハルブ材料４０内
に不活性ガスを流しながら、ガスバーナーなどの加熱手
段によって、封止用管部４２の外端部および閉塞体１０
の封着用突条部１６を直接加熱して両者を溶融させ、封
止用管部４２の外端部を閉塞体１０の封着用突条部１６
に気密に融着させることにより、図７に示すように、封
止部４５が形成される。封止部４５の内壁側において、
封止用管部４２と閉塞体１０の突条部１６との接触部が
よく馴染んでおり、なめらかな曲面となるように封止部
４５が形成される。

【００１８】上記の封止用電極複合体によれば、傾斜機
能材料よりなる閉塞体１０の絶縁性部分１３の周面に、
周方向に伸びる封着用突条部１６が形成されているた
め、バルブ材料４０の封止用管部を封着させる際には、
封着用突条部１６を十分に高い温度に加熱することがで
き、これにより、封着用突条部１６にバルブ材料４０の
封止用管部４２が高い強度で確実に融着されるので、高
い耐圧性を有する封止部４５を確実に形成することがで
きる。また、バルブ材料４０の封止用管部４２を閉塞体
１０の封着用突条部１６に封着させる際に、閉塞体１０
の封着用突条部１６がバルブ材料４０の封止用管部４２
の外端部に位置するよう封止用電極複合体１を配置する
ことにより、閉塞体１０の封着用突条部１６をバルブ材
料４０の封止用管部４２と共に直接加熱することが可能
となり、その結果、更に高い耐圧性を有する封止部４５
を形成することができる。

【００１９】以上、本発明に係る封止用電極複合体の実
施の形態の一例について説明したが、本発明は、図１に
示す封止用電極複合体に限定されず、種々の変更を加え
ることが可能である。例えば、図１に示す閉塞体１０に
おいては、封着用突条部１６は、その一側面（図で左側
面）が閉塞体１０の一端部１１の端面と同一平面上に位
置する個所に形成されているが、封着用突条部１６が形
成される個所はこれに限られず、絶縁性部分１３におけ
る周面の適宜の個所に形成することができる。また、図
１に示す閉塞体１０の封着用突条部１６は、他側面がテ
ーパ状に形成されて当該封着用突条部１６の先端が尖状
とされているが、封着用突条部１６はこのような形状の
ものに限られず、図８に示すように、先端が曲面状のも
のであってもよい。また、外部リード棒２５は必須のも
のではなく、図９に示すように、電極部材２０のリード
棒２３が閉塞体１０をその軸方向に貫通するよう設けら
れた構成であってもよい。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の封止用電極複合体の具体的な
実施例について説明する。 〈実施例〉下記の仕様の閉塞体を用い、図１に示す構成
に従って、本発明の封止用電極複合体Ａ１を５個作製し
た。

【００２１】〔閉塞体〕 材質：ＳｉＯ₂ よりなる絶縁性無機物質粉末とモリブデ
ンよりなる導電性無機物質粉末とを用い、乾式法により
製造された傾斜機能材料， 一端部における導電性無機物質成分濃度：０体積％， 他端部における導電性無機物質成分濃度：８０体積％， 胴部の直径：６ｍｍ，長さ：２０ｍｍ 封着用突条部の突出高さｈ：３ｍｍ，封着用突条部の幅
ｄ：４ｍｍ

【００２２】また、胴部の直径がぞれぞれ９ｍｍ、１５
ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍであること以外は上記同様の
仕様の閉塞体を用い、本発明の封止用電極複合体Ａ２〜
Ａ５をそれぞれ５個作製した。

【００２３】封止用管部の内径がそれぞれ１３ｍｍ（封
止用電極複合体Ａ１用）、１６ｍｍ（封止用電極複合体
Ａ２用）、２２ｍｍ（封止用電極複合体Ａ３用）、２７
ｍｍ（封止用電極複合体Ａ５用）、３２ｍｍ（封止用電
極複合体Ａ５用）であるシリカガラス製のバルブ材料を
５個ずつ用意し、上記の封止用電極複合体Ａ２〜Ａ５に
より、次のようにして、バルブ材料に封止部を形成し
た。バルブ材料の封止用管部を介して、封止用電極複合
体を挿入し、その閉塞体の封着用突条部が封止用管部４
２の外端部に位置するよう配置した。そして、バルブ材
料内に窒素ガスを流しながら、ガスバーナーによって、
封止用管部の外端部および閉塞体の封着用突条部を直接
加熱して両者を溶融させ、封止用管部の外端部を閉塞体
の封着用突条部に気密に融着させることにより、ハルブ
材料に封止部を形成した。このようにして封止部が形成
されたバルブ材料の内部に窒素ガスを供給し、封止部が
破壊するときのガス圧力（以下、「破壊圧力」とい
う。）を測定した。各５試料についての破壊圧力の測定
結果の最低値を図１０に示す。

【００２４】〈比較例〉閉塞体に封着用突条部を形成し
なかったこと以外は、上記の封止用電極複合体Ａ１〜Ａ
５と同様の条件により、比較用の封止用電極複合体Ｂ１
〜Ｂ５をそれぞれ５個作製した。そして、実施例と同様
のバルブ材料を用意し、図１１に示す工程に従って、バ
ルブ材料に封止部を形成した。このようにして封止部が
形成されたバルブ材料について、実施例と同様にして封
止部の破壊圧力を測定した。破壊圧力の測定結果の最低
値を図１０に示す。

【００２５】図１０の結果から明らかなように、本発明
の封止用電極複合体Ａ１〜Ａ５によれば、従来の封止用
電極複合体Ｂ１〜Ｂ５と比較して、十分に高い耐圧性を
有する封止部が形成されることが確認された。また、本
発明の封止用電極複合体Ａ１〜Ａ５により形成された封
止部は、従来の封止用電極複合体Ｂ１〜Ｂ５により形成
された封止部に比較して、破壊圧力のばらつきが少ない
ものであった。

【００２６】

【発明の効果】本発明の封止用電極複合体によれば、傾
斜機能材料よりなる閉塞体の絶縁性部分の周面に、周方
向に伸びる封着用突条部が形成されているため、バルブ
材料の封止用管部を封着させる際には、封着用突条部を
十分に高い温度に加熱することができ、これにより、封
着用突条部にバルブの封止用管部が高い強度で確実に融
着されるので、耐圧性の高い封止部を確実に形成するこ
とができる。また、バルブ材料の封止用管部を閉塞体の
封着用突条部に封着させる際に、閉塞体の封着用突条部
がバルブ材料の封止用管部の外端部に位置するよう封止
用電極複合体を配置することにより、閉塞体の封着用突
条部をバルブ材料の封止用管部と共に直接加熱すること
が可能となり、その結果、更に高い耐圧性を有する封止
部を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の封止用電極複合体の一例における構成
を一部を破断して示す説明図である。

【図２】第１の方法により閉塞体を製造するための成形
層積層体を製造する工程を示す説明用断面図である。

【図３】第２の方法により閉塞体を製造する工程を示す
説明用断面図である。

【図４】第３の方法により閉塞体を製造する工程を示す
説明用断面図である。

【図５】閉塞体に有底孔を形成した状態を示す説明用断
面図である。

【図６】バルブ材料内に封止用電極複合体が挿入されて
配置された状態を示す説明図である。

【図７】閉塞体の封着用突条部にバルブの封止用管部が
封着されて封止部が形成された状態を示す説明図であ
る。

【図８】本発明の封止用電極複合体の他の例における構
成を一部を破断して示す説明図である。

【図９】本発明の封止用電極複合体の更に他の例におけ
る構成を一部を破断して示す説明図である。

【図１０】封止部の破壊圧力と閉塞体の直径との関係を
示す曲線図である。

【図１１】従来の封止用電極複合体の一例における構成
を一部を破断して示す説明図である。

【図１２】図１１に示す封止用電極複合体によりランプ
の封止部を形成する工程を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 封止用電極複合体 １０ 閉塞体 １０ａ 成形層積層体 １０ｂ 円柱体 １０ｃ 円柱体 １１ 一端部 １２ 他端部 １３ 絶縁性部分 １４ 導電性部分 １５ 胴部 １６ 封着用突条部 １６ｂ 突条部形成材 １７ 有底孔 １８ 有底孔 ２０ 電極部材 ２１ 内部リード棒 ２２ 電極体 ２５ 外部リード棒 ３０ 金型 ３１ 底部材 ４０ バルブ材料 ４１ 発光空間包囲部 ４２ 封止用管部 ４５ 封止部 ８０ 封止用電極複合体 ８１ 閉塞体 ８２ 絶縁性部分 ８３ 導電性部分 ８５ 電極部材 ８６ 内部リード棒 ８７ 電極体 ８８ 外部リード棒 ９０ バルブ材料 ９１ 発光空間包囲部 ９２ 封止用管部 ９５ バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田川 幸治 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシ オ電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−138555（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−115484（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 61/36 H01J 9/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電ランプにおけるバルブの封止用管部
   に封着される円柱状の閉塞体と、この閉塞体に保持され
   た電極部材とを具えてなる封止用電極複合体であって、 前記閉塞体は、導電性無機物質成分および絶縁性無機物
   質成分からなり、軸方向に沿って導電性無機物質成分濃
   度が傾斜的に変化することによって導電性部分および絶
   縁性部分が形成された傾斜機能材料により構成され、当
   該閉塞体における絶縁性部分の周面には、周方向に伸び
   る封着用突条部が形成されており、この封着用突条部
   に、これを取り囲むよう配置されたバルブの封止用管部
   が融着されることを特徴とする封止用電極複合体。