JP3396142B2 - 高圧放電ランプ - Google Patents

高圧放電ランプ

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JP3396142B2 JP35640796A JP35640796A JP3396142B2 JP 3396142 B2 JP3396142 B2 JP 3396142B2 JP 35640796 A JP35640796 A JP 35640796A JP 35640796 A JP35640796 A JP 35640796A JP 3396142 B2 JP3396142 B2 JP 3396142B2
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幸裕 森本
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和之 森
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光管の端部が傾
斜機能材料で閉塞された高圧放電ランプに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】高圧放電ランプは、石英ガラス製の球状
や楕円球状をした発光管内に一対の電極が対向配置さ
れ、水銀などの発光金属、放電用ガスなどが封入され
る。そして、発光管の端部に筒状の閉塞部が形成され、
電極芯棒と外部リード棒がこの閉塞部で電気的に接続さ
れた状態で閉塞されるが、モリブデンからなる電極芯棒
と石英ガラス製の閉塞部は熱膨張率が大きく異なるため
に閉塞部を電極芯棒に直接溶着して閉塞することができ
ない。
【0003】このため従来は、発光管の閉塞部は、熱膨
張量の異なる中間ガラス管を閉塞部の端部から順次溶着
して閉塞部を延長し、タングステンの熱膨張率に最も近
い端部のガラス管を電極芯棒に溶着する段繋ぎ法や、厚
さが数十μmのモリブデン箔の両端に電極芯棒と外部リ
ード棒の端部を溶接し、このモリブデン箔を石英ガラス
の間に挾み込み、モリブデン箔の中央部分に石英ガラス
製の閉塞部を溶着する箔シール法などで閉塞されてい
た。
【0004】しかし、段繋ぎ法は、閉塞部の軸方向の長
さが長くなり、かつ接合部が多くなり、それだけ信頼性
が低下する不具合がある。また、箔シール法は、モリブ
デン箔の酸化を防止するために、閉塞部端部のシール部
は温度上昇を抑制する必要があるので、閉塞部を長くし
て点灯時に高温になる発光管の中央部とシール部の距離
を長くする必要がある。
【0005】このように、段繋ぎ法や箔シール法によれ
ば、高圧放電ランプの閉塞部は軸方向に長くなるが、シ
ョートアークタイプの高圧放電ランプの一方の閉塞部を
凹面反射鏡の中央開口に取り付け、他方の閉塞部が凹面
反射鏡の光軸方向に伸びるようにした光照射装置におい
ては、凹面反射鏡の光軸方向に伸びる閉塞部が長いため
に、凹面反射鏡の反射光の一部がこの閉塞部に入射して
遮られるために、光の利用効率が低下する問題点があ
る。
【0006】そこで最近では、発光管端部の閉塞部がシ
リカなどの非導電性粉末とモリブデンなどの導電性粉末
で成形された傾斜機能材料で形成された閉塞体で閉塞さ
れた高圧放電ランプが注目されている。かかる傾斜機能
材料で形成された閉塞体は、一方の端部はシリカなどの
非導電性成分がリッチであり、他方の端部に向かうにつ
れてモリブデンなどの導電性成分の割合が連続的に、ま
たは段階的に増加するものである。従って、シリカ粉末
とモリブデン粉末で成形された傾斜機能材料の場合、閉
塞体の一方の端部近傍は、非導電性であるとともに熱膨
張率が石英ガラスの熱膨張率に近く、他方の端部近傍
は、導電性であるとともに熱膨張率がモリブデンの熱膨
張率に近い特性を有する。
【0007】かかる傾斜機能材料は、非導電性成分と導
電性成分の割合が変化する勾配を大きくすることができ
るので、傾斜機能材料で形成された閉塞体は、軸線方向
の長さが短くても、一方の端面の非導電性成分をリッチ
にするとともに他方の端面の導電性成分をリッチにする
ことができる。また、傾斜機能材料はその構成成分の組
成が大きく変わる境界面を持たないので熱ショックや機
械的強度が強い。従って、閉塞部に閉塞体を溶着するシ
ール部分を点灯時に高温になる発光管の中央部に近づけ
ることができ、閉塞体の軸線方向の長さが短いことと相
俟って、閉塞部を短くできる利点を有する。従って、前
記の箔シール法や段繋ぎ法の問題点を解決することがで
きる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】傾斜機能材料で閉塞体
を成形するとき、先ず、傾斜機能材料を1300℃程度
の温度で仮焼成して円柱体を成形し、この円柱体の軸心
に電極芯棒を埋設するための孔あけ加工を施す。そし
て、例えば1720℃程度の温度で本焼成して閉塞体と
し、その孔に電極芯棒を圧入していた。しかし、電極芯
棒の圧入時に割れが生じることがあるので、最近では、
仮焼成した円柱体の孔に電極芯棒を挿入してから本焼成
することが多い。
【0009】ところで、傾斜機能材料を本焼成するとき
に、傾斜機能材料は10〜20%も収縮するので、仮焼
成した傾斜機能材料の円柱体にあける孔は、電極芯棒の
外径よりも大きくしておく必要がある。このとき、この
孔が小さいと、本焼成時に電極芯棒の周りの傾斜機能材
料に応力が発生して割れてしまう。一方、この孔が大き
過ぎると、本焼成によって傾斜機能材料が収縮しても、
電極芯棒が閉塞体に十分に固定されず、電極芯棒が抜け
てしまう不具合がある。
【0010】そこで本発明は、傾斜機能材料を焼成して
閉塞体を成形する際に、埋設された電極芯棒が確実に固
定され、かつ閉塞体に割れなどが生じることのない高圧
放電ランプを提供することを目的とする。
【0011】
【0012】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、非導電性の材料からなる発光管内に一対の電極が対
向配置されるとともに放電用ガスが封入され、発光管の
端部に形成された筒状の閉塞部が、発光管と同材質の非
導電性粉末と導電性粉末とを長さ方向に連続的または段
階的に異なる比率で混合して成形し、一端側を非導電性
とし、他端側を導電性とした傾斜機能材料からなる閉塞
体の中心孔に電極芯棒が挿入され、焼成により該電極芯
棒が埋設固定された該閉塞体で閉塞された高圧放電ラン
プにおいて、電極芯棒の閉塞体に埋設された部分に、金
属箔やコイル、あるいは断面形状がひまわりの花形をし
た金属管などの、傾斜機能材料からなる閉塞体の焼成時
に生じる収縮による応力を吸収緩和する機能を有する緩
衝部材を電極芯棒の閉塞体に埋設された部分に配置す
る。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に、図面に基づいて本発明の
実施の形態を具体的に説明する。図1は、定格電力が3
kWであり直流点灯されるキセノンショートアークラン
プであるが、本発明の高圧放電ランプは、これに限られ
るものではなく、水銀ランプやメタルハライドランプな
どの放電ランプであってもよい。また、ロングアークタ
イプの放電ランプや交流点灯されるものであってもよ
い。
【0014】図1において、石英ガラス製の発光管11
は球状や楕円球状の中央部を有しており、その内部に
は、タングステンからなる陽極20と陰極30が、例え
ば5mm間隔で対向配置されている。また、放電用ガス
としてキセノンガスが所定圧力で封入されている。そし
て、発光管11の両端に閉塞部12,12が形成されて
いるが、閉塞部12,12の端部は傾斜機能材料からな
る閉塞体50で閉塞されている。ここで使用する傾斜機
能材料は、発光管と同じ材質の粉末と導電性粉末との混
合体、例えば、発光管が石英ガラスの場合は、シリカ粉
末とモリブデン粉末であり、閉塞体50はこの粉末を仮
焼成および本焼成により、例えば長さ20mm、直径3
mm、中心に中心孔53を有する筒状に成形したもので
ある。粉末の混合比率は長さ方向で連続的にまたは段階
的に異ならしめ、一端側を非導電性とし、他端側を導電
性としている。その一例として、閉塞体50の非導電性
の端面51はほぼ100%のシリカからなり、導電側の
端面52はSiO2 50%+Mo50%の組成からなる
ものであるが、その組成比率は必ずしもこれに限られる
ものではない。
【0015】閉塞体50は、非導電性の端面51が発光
管11方向になるように、閉塞部12内に嵌め込まれ、
この端面51の部分で石英ガラス製の閉塞部12に溶着
される。陽極20および陰極30の電極芯棒40もモリ
ブデン棒からなり、閉塞体50に形成された軸方向の中
心孔53に埋設されて固定されており、閉塞体50から
突出している。この状態で閉塞体50の外側端部で電気
的接続が得られる。そして、閉塞体50の導電性の端面
52において金属蝋60により気密に固定されている。
【0016】或いは、図2に示すように、閉塞体50の
両端面51,52からそれぞれ、電気電導性を有する部
分まで中心孔をあけ、それぞれの中心孔に陽極20およ
び陰極30の電極芯棒40と陽極端子22および陰極端
子32を埋設して固定し、これによって、電極芯棒40
と陽極端子22および陰極端子32を電気的に接続して
もよい。
【0017】また、以上の実施例では、発光管11の両
端に閉塞部12,12が形成された両端封止型の放電ラ
ンプについて説明したが、発光管11の一端に閉塞部1
2が形成された一端封止型の放電ランプであってもよ
い。また、傾斜機能材料の非導電性粉末としては、前述
のシリカ粉末以外に、発光管がセラミック製の場合は該
セラミック粉末を用いるなど、発光管と同物質であれば
よく、更に、導電性粉末としてもモリブデン粉末以外
に、ニッケル、タングステンなど適宜の金属導電物質粉
末を使用できることは勿論である。
【0018】
【0019】
【0020】ここで、電極芯棒40の閉塞体50に埋設
される部分の外周面に、傾斜機能材料からなる閉塞体5
0の焼成時に生じる収縮による応力を吸収緩和する緩衝
部材が配置されている。この緩衝部材は、例えば、図3
に示す金属箔74を多重に緩く巻き付けたものであり、
或いは図4に示すコイル75である。コイル75は多重
コイルであってもよい。或いは図5に示す断面形状がひ
まわりの花形をした金属管76である。緩衝部材は、金
属箔74、コイル75、金属管76に限られるものでは
なく、要は、それ自体耐熱性が大きく、傾斜機能材料か
らなる閉塞体50が焼成によって収縮するときに押し潰
されて嵩が縮小可能であり、緩衝部材が傾斜機能材料と
の間で形成している凹部に傾斜機能材料が入り込むこと
が可能であればよい。また、緩衝部材が金属箔の場合
は、傾斜機能材料からなる閉塞体50が収縮するにつれ
て、金属箔が押し潰されることにより収縮分を吸収す
る。
【0021】次に、電極芯棒40と閉塞体50の固定方
法を説明すると、閉塞体50は、シリカ粉末とモリブデ
ン粉末からなる傾斜機能材料を仮焼成および本焼成によ
り、長さが20mm、直径が3mm、中心に中心孔53
を有する筒状に成形したものであるが、先ず、この傾斜
機能材料を1300℃の温度で仮焼成し、次に内径が
1.15mmφの中心孔53をあける。そして、外径が
1mmφの電極芯棒40をこの中心孔53に挿入し、1
750℃の温度で本焼成する。この本焼成によって傾斜
機能材料が大きく収縮するが、電極芯棒40の外周面
に、金属箔74、コイル75、金属管76などの緩衝部
材が配置されているので、本焼成によって傾斜機能材料
が大きく収縮しても、緩衝部材の嵩が縮小し、緩衝部材
が傾斜機能材料との間で形成している凹部に入り込むの
で、収縮した傾斜機能材料に発生する応力が緩和され、
従って、閉塞体50に割れが発生することがなく、かつ
電極芯棒40を強固に固定することができる。図6は、
緩衝部材が二重コイルである場合、傾斜機能材料からな
る閉塞体50が本焼成時に生じる収縮分を二重コイルが
押し潰されるように変形して吸収した状態を示す。
【0022】
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の高圧放電
ランプは、電極芯棒の閉塞体に埋設された部分に、金属
箔、コイル、断面形状がひまわりの花形をした金属管な
どの、傾斜機能材料からなる閉塞体の焼成時に生じる収
縮を吸収する機能を有する緩衝部材を配置したので、傾
斜機能材料を焼成して閉塞体を成形する際に、埋設され
た電極芯棒が確実に固定され、かつ閉塞体に割れなどが
生じることのない高圧放電ランプとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】発光管の閉塞部が傾斜機能材料からなる閉塞体
で閉塞された高圧放電ランプの説明図である。
【図2】同じく、発光管の閉塞部が傾斜機能材料からな
る閉塞体で閉塞された高圧放電ランプの説明図である。
【図3】緩衝部材である金属箔の説明図である。
【図4】緩衝部材であるコイルの説明図である。
【図5】緩衝部材である金属管の説明図である。
【図6】緩衝部材であるコイルが応力を吸収した状態の
説明図である。
【符号の説明】
11 発光管 12 閉塞部 20 陽極 30 陰極 40 電極芯棒 50 閉塞体 53 中心孔 74 金属箔 75 コイル 76 断面形状がひまわりの花形をした金属管
フロントページの続き (72)発明者 森本 幸裕 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシ オ電機株式会社内 (72)発明者 池内 満 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシ オ電機株式会社内 (72)発明者 森 和之 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシ オ電機株式会社内 (72)発明者 若畑 康彦 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) 実開 昭60−124854(JP,U) 実公 昭50−13412(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 61/36

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非導電性の材料からなる発光管内に一対
    の電極が対向配置されるとともに放電用ガスが封入さ
    れ、発光管の端部に形成された筒状の閉塞部が、発光管
    と同材質の非導電性粉末と導電性粉末とを長さ方向に連
    続的または段階的に異なる比率で混合して成形し、一端
    側を非導電性とし、他端側を導電性とした傾斜機能材料
    からなる閉塞体の中心孔に電極芯棒が挿入され、焼成に
    より該電極芯棒が埋設固定された該閉塞体で閉塞された
    高圧放電ランプにおいて、 前記電極芯棒の該閉塞体に埋設された部分の外周面に、
    該閉塞体の焼成時に生じる収縮による応力を吸収緩和す
    る機能を有する緩衝部材が配置されたことを特徴とする
    高圧放電ランプ。
  2. 【請求項2】 前記緩衝部材が金属箔であることを特徴
    とする請求項1記載の高圧放電ランプ。
  3. 【請求項3】 前記緩衝部材がコイルであることを特徴
    とする請求項1記載の高圧放電ランプ。
  4. 【請求項4】 前記緩衝部材が、断面形状がひまわりの
    花形をした金属管であることを特徴とする請求項1記載
    の高圧放電ランプ。
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