JP3397145B2 - セラミック製ランプ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ランプ容器が透光
性セラミックスよりなるセラミック製ランプにおいて、
導電性サーメット製封止体を用いてランプ容器内に電流
を導入し封着材によって気密に封止したランプに関す
る。
性セラミックスよりなるセラミック製ランプにおいて、
導電性サーメット製封止体を用いてランプ容器内に電流
を導入し封着材によって気密に封止したランプに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ランプ容器が透光性セラミックスであ
り、封止体に導電性サーメットを用いて、ランプ容器内
部に電流を供給し、封着材を用いて気密に封止した構造
のセラミック製ランプにおいて、従来はいくつかの封止
方法がとられている。例えば、図１１は、発光管部２に
連設された封止管部３の両端において導電性サーメット
製の封止体４の側面をランプ容器１の封止管部３の内壁
とを封着材５で封着し封止部７としたものである。この
ようなランプは例えば特開平８−２６４１５５号公報に
記載されている。
り、封止体に導電性サーメットを用いて、ランプ容器内
部に電流を供給し、封着材を用いて気密に封止した構造
のセラミック製ランプにおいて、従来はいくつかの封止
方法がとられている。例えば、図１１は、発光管部２に
連設された封止管部３の両端において導電性サーメット
製の封止体４の側面をランプ容器１の封止管部３の内壁
とを封着材５で封着し封止部７としたものである。この
ようなランプは例えば特開平８−２６４１５５号公報に
記載されている。
【０００３】あるいは、ダブルエンド型のランプの一方
の封止端は導電性サーメット製の封止体とランプ容器の
封止管部とを一体焼結し、他方の封止端はランプ排気時
に封着材を用いて封止する方法がとられている。またあ
るいは、不図示だが、導電性サーメット製の封止体の中
にモリブデン製の薄いパイプを貫通させて埋め込み、ラ
ンプ容器と一体焼結し、モリブデン製パイプから排気す
る方法もある。
の封止端は導電性サーメット製の封止体とランプ容器の
封止管部とを一体焼結し、他方の封止端はランプ排気時
に封着材を用いて封止する方法がとられている。またあ
るいは、不図示だが、導電性サーメット製の封止体の中
にモリブデン製の薄いパイプを貫通させて埋め込み、ラ
ンプ容器と一体焼結し、モリブデン製パイプから排気す
る方法もある。
【０００４】しかしながら、導電性サーメット製の封止
体を封着材を用いて封止管に封止をする場合は、封止部
の各部材間、すなわち封止管・封止体・封着材・給電用
導電部材（電極芯棒等）間で、線膨張率差が存在するた
め、該封止部でクラックが発生したり、該クラックに起
因したリークが起こることがあり、従来からある導電性
サーメットを、封止体として使用した従来のセラミック
製ランプの封止部においては、十分な信頼性を得るには
到っていない。
体を封着材を用いて封止管に封止をする場合は、封止部
の各部材間、すなわち封止管・封止体・封着材・給電用
導電部材（電極芯棒等）間で、線膨張率差が存在するた
め、該封止部でクラックが発生したり、該クラックに起
因したリークが起こることがあり、従来からある導電性
サーメットを、封止体として使用した従来のセラミック
製ランプの封止部においては、十分な信頼性を得るには
到っていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は導電
性サーメット封止体をランプ容器の封止管部に封着材に
よって封着したセラミック製ランプにおいて、ランプ構
成部材間の線膨張率差を低くするとともに、信頼性の高
い気密な封止部構造と該封止部の材料構成とを提供する
ことを目的とする。
性サーメット封止体をランプ容器の封止管部に封着材に
よって封着したセラミック製ランプにおいて、ランプ構
成部材間の線膨張率差を低くするとともに、信頼性の高
い気密な封止部構造と該封止部の材料構成とを提供する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、透光性セラミックスよりなり、発光管部
とこの発光管部に連設された封止管部とを有するランプ
容器を備え、前記発光管部内に給電用導電部材が配さ
れ、当該給電用導電部材の基端部が埋設されている導電
性サーメット製封止体が、前記封止管部に封着材で溶着
封止されることにより気密封止構造が形成されてなるセ
ラミック製放電ランプにおいて、前記封着材と前記導電
性サーメットが同一成分としてシリカを含み、前記封止
体が前記封止管部に封着材で溶着封止される際に、前記
封止体の導電性サーメット構成成分が、前記封止体の表
層域で溶融することによって、該封着材を構成する成分
と相互拡散し混ざり合った中間層が、封止体の表層域に
形成されることを特徴とする。
に、本発明は、透光性セラミックスよりなり、発光管部
とこの発光管部に連設された封止管部とを有するランプ
容器を備え、前記発光管部内に給電用導電部材が配さ
れ、当該給電用導電部材の基端部が埋設されている導電
性サーメット製封止体が、前記封止管部に封着材で溶着
封止されることにより気密封止構造が形成されてなるセ
ラミック製放電ランプにおいて、前記封着材と前記導電
性サーメットが同一成分としてシリカを含み、前記封止
体が前記封止管部に封着材で溶着封止される際に、前記
封止体の導電性サーメット構成成分が、前記封止体の表
層域で溶融することによって、該封着材を構成する成分
と相互拡散し混ざり合った中間層が、封止体の表層域に
形成されることを特徴とする。
【０００７】ここで給電用導電部材とは、放電ランプで
あれば電極および電極芯棒であり、ハロゲンランプ等の
白熱電球であればフィラメントおよび内部リード棒のこ
とである。
あれば電極および電極芯棒であり、ハロゲンランプ等の
白熱電球であればフィラメントおよび内部リード棒のこ
とである。
【０００８】また、前記中間層は、封着材成分の拡散し
た濃度の勾配が比較的小さい部分と、その濃度勾配が急
峻である部分とからなるセラミック製ランプとする。そ
して、前記中間層における、封着材成分の拡散した濃度
が半減する領域までの厚みが２０μｍ以上の部分がある
ことが好ましい。
た濃度の勾配が比較的小さい部分と、その濃度勾配が急
峻である部分とからなるセラミック製ランプとする。そ
して、前記中間層における、封着材成分の拡散した濃度
が半減する領域までの厚みが２０μｍ以上の部分がある
ことが好ましい。
【０００９】ここでいう、中間層における、封着材成分
の拡散した濃度が半減する領域までの厚みとは、導電性
サーメットの表層域で溶融して形成された層を主とする
層の厚みであり、封着材に含まれ、導電性サーメットに
含まれていない成分の濃度で見たときに、その成分が中
間層内を拡散して、その濃度が初期の封着材中の該成分
の濃度の１／２になるまでの、溶融封着前のサーメット
表面の位置から内方にかけての距離である。また、特に
封着材と前記導電性サーメットが同一成分としてシリカ
を含むことが好ましい。
の拡散した濃度が半減する領域までの厚みとは、導電性
サーメットの表層域で溶融して形成された層を主とする
層の厚みであり、封着材に含まれ、導電性サーメットに
含まれていない成分の濃度で見たときに、その成分が中
間層内を拡散して、その濃度が初期の封着材中の該成分
の濃度の１／２になるまでの、溶融封着前のサーメット
表面の位置から内方にかけての距離である。また、特に
封着材と前記導電性サーメットが同一成分としてシリカ
を含むことが好ましい。
【００１０】さらには、ランプ容器の封止管外端面に封
止体の内端面が当接した構造を有するランプであって、
ランプ容器の封止管端面まで封着材が延在しているセラ
ミック製ランプとする。そして、ランプ外部に面する導
電性サーメット表面の少なくとも一部が封着材で覆われ
たセラミック製ランプとする。
止体の内端面が当接した構造を有するランプであって、
ランプ容器の封止管端面まで封着材が延在しているセラ
ミック製ランプとする。そして、ランプ外部に面する導
電性サーメット表面の少なくとも一部が封着材で覆われ
たセラミック製ランプとする。
【００１１】そして、ランプ容器のセラミックスと、封
止体の導電性サーメットと、封着材の２５℃〜３５０℃
の平均線膨張率をそれぞれα1、α2、α3（各単位：１
／Ｋ）とするとき、｜α1−α2｜≦１×１０-6、かつ｜
α2−α3｜≦１×１０-6、かつ｜α3−α1｜≦１×１０
-6の関係を満たすセラミック製ランプとする。また、給
電用導電部材の基端部が埋設される導電性サーメット製
封止体の穴が開口部にて拡開していることが好ましい。
止体の導電性サーメットと、封着材の２５℃〜３５０℃
の平均線膨張率をそれぞれα1、α2、α3（各単位：１
／Ｋ）とするとき、｜α1−α2｜≦１×１０-6、かつ｜
α2−α3｜≦１×１０-6、かつ｜α3−α1｜≦１×１０
-6の関係を満たすセラミック製ランプとする。また、給
電用導電部材の基端部が埋設される導電性サーメット製
封止体の穴が開口部にて拡開していることが好ましい。
【００１２】そして、導電性サーメット製封止体に埋設
された給電用導電部材の直径をｄ（ｍ）、該導電性サー
メットと給電用導電部材材料の２５℃〜３５０℃の平均
線膨張率をそれぞれｙ、ｕ（１／Ｋ）とするとき、｜ｙ
−ｕ｜×ｄ≦１．２×１０-9を満たすセラミック製ラン
プとする。
された給電用導電部材の直径をｄ（ｍ）、該導電性サー
メットと給電用導電部材材料の２５℃〜３５０℃の平均
線膨張率をそれぞれｙ、ｕ（１／Ｋ）とするとき、｜ｙ
−ｕ｜×ｄ≦１．２×１０-9を満たすセラミック製ラン
プとする。
【００１３】そして、導電性サーメット製封止体端部と
ランプ容器の封止管端部が封着材を介して封着されてい
る構造であって、導電性サーメット製封止体端部とラン
プ容器の封止管端部の外径の差が０．７ｍｍ以内である
セラミック製ランプとする。さらに、ランプの点灯状態
において、導電性サーメット製封止体の温度が７６０℃
以下に保たれるように使用されるセラミック製ランプと
する。
ランプ容器の封止管端部が封着材を介して封着されてい
る構造であって、導電性サーメット製封止体端部とラン
プ容器の封止管端部の外径の差が０．７ｍｍ以内である
セラミック製ランプとする。さらに、ランプの点灯状態
において、導電性サーメット製封止体の温度が７６０℃
以下に保たれるように使用されるセラミック製ランプと
する。
【００１４】
【作用】導電性サーメット製封止体の表層域で溶融し
て、導電性サーメット構成成分と封着材構成成分が該表
層域で相互拡散して混ざり合うことにより中間層形成す
ると、封着材と導電性サーメット製封止体の接合が強固
になるとともに、封着材と導電性サーメット製封止体と
の接合境界に発生する応力が分散する。また、封着材と
前記導電性サーメットが同一成分としてシリカを含むこ
とで、サーメット表層部の溶け出す温度を下げることが
でき、中間層の形成が一層容易になる。
て、導電性サーメット構成成分と封着材構成成分が該表
層域で相互拡散して混ざり合うことにより中間層形成す
ると、封着材と導電性サーメット製封止体の接合が強固
になるとともに、封着材と導電性サーメット製封止体と
の接合境界に発生する応力が分散する。また、封着材と
前記導電性サーメットが同一成分としてシリカを含むこ
とで、サーメット表層部の溶け出す温度を下げることが
でき、中間層の形成が一層容易になる。
【００１５】また、前記中間層は、封着材成分の拡散し
た濃度の勾配が比較的小さい部分と、その濃度勾配が急
峻である部分とからなることにより、封着材と導電性サ
ーメットの接合境界の応力を分散するし、その中間層に
おいて、拡散した濃度が半減する領域までの厚みが２０
μｍ以上の部分があれば、接合境界に発生する応力の分
散がさらに改善される。また、導電性サーメットそのも
のを製造する際も、従来のサーメットより比較的低い温
度で焼結処理が可能となる。
た濃度の勾配が比較的小さい部分と、その濃度勾配が急
峻である部分とからなることにより、封着材と導電性サ
ーメットの接合境界の応力を分散するし、その中間層に
おいて、拡散した濃度が半減する領域までの厚みが２０
μｍ以上の部分があれば、接合境界に発生する応力の分
散がさらに改善される。また、導電性サーメットそのも
のを製造する際も、従来のサーメットより比較的低い温
度で焼結処理が可能となる。
【００１６】さらに、ランプ容器の封止管端面にまで封
着材が延在していると強固に気密性よく封止される。ま
た、ランプ外部に面する導電性サーメットの少なくとも
一部を封着材で覆うことによって、導電性サーメット外
表面の吸着水が減少する。また、ランプ容器のセラミッ
クスと封止体の導電性サーメットと封着材の３者の線膨
張係数の差を、±１×１０-6／Ｋ以内に抑えることで導
電性サーメットとランプ容器間のマクロな応力発生が減
少する。
着材が延在していると強固に気密性よく封止される。ま
た、ランプ外部に面する導電性サーメットの少なくとも
一部を封着材で覆うことによって、導電性サーメット外
表面の吸着水が減少する。また、ランプ容器のセラミッ
クスと封止体の導電性サーメットと封着材の３者の線膨
張係数の差を、±１×１０-6／Ｋ以内に抑えることで導
電性サーメットとランプ容器間のマクロな応力発生が減
少する。
【００１７】また、給電用導電部材の基端部が埋設され
る導電性サーメット製封止体の穴の開口径を穴の内部径
より大きくすることで穴の開口部の封着材の被覆量を多
くすることができ、開口部近傍における応力が減少す
る。
る導電性サーメット製封止体の穴の開口径を穴の内部径
より大きくすることで穴の開口部の封着材の被覆量を多
くすることができ、開口部近傍における応力が減少す
る。
【００１８】導電性サーメット製封止体に埋設された給
電用導電部材の直径と導電性サーメットと給電用導電部
材の２５℃〜３５０℃の平均線膨張率の関係を規定する
と導電性サーメットと給電用導電部材の間のマクロな応
力発生が減少する。導電性サーメット製封止体端部とラ
ンプ容器の封止管端部の外径の差が０．７ｍｍ以下であ
ると封止管外周部で封着材が段差少なく滑らかにつなが
る。そして、ランプの点灯状態において、導電性サーメ
ット製封止体の温度が７６０℃以下に保たれることによ
って、導電性サーメット内の各材料間に働く熱応力を低
く抑えることが可能となる。
電用導電部材の直径と導電性サーメットと給電用導電部
材の２５℃〜３５０℃の平均線膨張率の関係を規定する
と導電性サーメットと給電用導電部材の間のマクロな応
力発生が減少する。導電性サーメット製封止体端部とラ
ンプ容器の封止管端部の外径の差が０．７ｍｍ以下であ
ると封止管外周部で封着材が段差少なく滑らかにつなが
る。そして、ランプの点灯状態において、導電性サーメ
ット製封止体の温度が７６０℃以下に保たれることによ
って、導電性サーメット内の各材料間に働く熱応力を低
く抑えることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
実施例に基づき具体的に説明する。 [実施例１]図１は本発明のセラミック製放電ランプの一
実施例の説明用断面図である。ランプは２０Ｗのメタル
ハライドランプである。発光管部外径は５．８ｍｍ、ラ
ンプ全長は２４ｍｍであり、封止管部外径は１．８ｍｍ
である。ランプ容器への封入物はＤｙＩ3−ＴｌＩ−Ｎ
ａＩを４ｍｇ、Ｈｇを２．６ｍｇであり、封入ガスとし
てはＡｒを１３ｋＰａ封入している。導電性サーメット
製封止体は外径１．８ｍｍの柱状であり長さは３．０ｍ
ｍである。そして、封止管部端面と封止体端面同士を封
着材を介して封止している。
実施例に基づき具体的に説明する。 [実施例１]図１は本発明のセラミック製放電ランプの一
実施例の説明用断面図である。ランプは２０Ｗのメタル
ハライドランプである。発光管部外径は５．８ｍｍ、ラ
ンプ全長は２４ｍｍであり、封止管部外径は１．８ｍｍ
である。ランプ容器への封入物はＤｙＩ3−ＴｌＩ−Ｎ
ａＩを４ｍｇ、Ｈｇを２．６ｍｇであり、封入ガスとし
てはＡｒを１３ｋＰａ封入している。導電性サーメット
製封止体は外径１．８ｍｍの柱状であり長さは３．０ｍ
ｍである。そして、封止管部端面と封止体端面同士を封
着材を介して封止している。
【００２０】ランプ容器１の透光性セラミックスは多結
晶アルミナ焼結体である。ランプ容器１は発光管部２と
発光管部２に連設された封止管部３を有しているが、発
光管部２と封止管部３は本実施例のように一体で焼結成
形されたものであっても、図２に本発明のセラミック製
放電ランプの他の実施例を示すが、発光管部２と封止管
部３を別々に仮焼結したものを組み合わせて本焼結して
成形したものであってもよい。なお、ランプ容器１とし
ては多結晶ＹＡＧ焼結体や多結晶イットリア焼結体など
も利用される。
晶アルミナ焼結体である。ランプ容器１は発光管部２と
発光管部２に連設された封止管部３を有しているが、発
光管部２と封止管部３は本実施例のように一体で焼結成
形されたものであっても、図２に本発明のセラミック製
放電ランプの他の実施例を示すが、発光管部２と封止管
部３を別々に仮焼結したものを組み合わせて本焼結して
成形したものであってもよい。なお、ランプ容器１とし
ては多結晶ＹＡＧ焼結体や多結晶イットリア焼結体など
も利用される。
【００２１】図１において、発光管部２内には一対の電
極８、８が対向配置され、電極８は電極芯棒６の先端に
金属コイルを巻いて構成されており、電極芯棒６ととも
に給電用導電部材として配され、その電極芯棒６の基端
部６１は導電性サーメット製封止体４に埋設されてい
る。電極８および電極芯棒６としてはタングステンやモ
リブデンが使用されるが、本実施例では電極８および電
極芯棒６としてはタングステンを使用している。また、
本実施例ではアルミナ製スリーブ９を配している。封止
体４として使用する導電性サーメットとしては、Ｍｏ−
Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−ＳｉＯ2系（４０：３５：１５：１
０ｖｏｌ％）を使用した。しかし、サーメット組成とし
てはこれに限定されるものではなく、使用するランプ容
器１の材質の線膨張率を考慮して変えられるものであ
り、例えばシリカの含有割合でいえば５〜３０％から適
宜選ばれる。
極８、８が対向配置され、電極８は電極芯棒６の先端に
金属コイルを巻いて構成されており、電極芯棒６ととも
に給電用導電部材として配され、その電極芯棒６の基端
部６１は導電性サーメット製封止体４に埋設されてい
る。電極８および電極芯棒６としてはタングステンやモ
リブデンが使用されるが、本実施例では電極８および電
極芯棒６としてはタングステンを使用している。また、
本実施例ではアルミナ製スリーブ９を配している。封止
体４として使用する導電性サーメットとしては、Ｍｏ−
Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−ＳｉＯ2系（４０：３５：１５：１
０ｖｏｌ％）を使用した。しかし、サーメット組成とし
てはこれに限定されるものではなく、使用するランプ容
器１の材質の線膨張率を考慮して変えられるものであ
り、例えばシリカの含有割合でいえば５〜３０％から適
宜選ばれる。
【００２２】上記Ｍｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−ＳｉＯ2系
の導電性サーメットは、各々の構成成分の５μｍ以下の
微粒子原料粉末をプレスして成形体を得て、この成形体
を１７００℃で５分間加熱焼結することで作製された。
図１に示したように、封止管端部において導電性サーメ
ット製の封止体４を封着材５で封止管端部に溶着封止
し、気密封止構造を形成した。本実施例では両端の封止
部７とも封着材で溶着封止している。そしてランプ容器
１の封止管３端面まで封着材５が延在している。封着材
としてはＤｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系を使用した。
の導電性サーメットは、各々の構成成分の５μｍ以下の
微粒子原料粉末をプレスして成形体を得て、この成形体
を１７００℃で５分間加熱焼結することで作製された。
図１に示したように、封止管端部において導電性サーメ
ット製の封止体４を封着材５で封止管端部に溶着封止
し、気密封止構造を形成した。本実施例では両端の封止
部７とも封着材で溶着封止している。そしてランプ容器
１の封止管３端面まで封着材５が延在している。封着材
としてはＤｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系を使用した。
【００２３】溶着封止には光照射加熱装置が使用され
た。光照射加熱装置は、光イメージ炉ともいわれ、可視
・赤外光放射源から放射される可視光と赤外光とを反射
鏡で１点に集光し、集光点に置かれた物質を短時間で昇
温加熱する装置であり、可視・赤外光放射源としてはハ
ロゲンランプやキセノンランプ等が使用される。また赤
外線レーザを使用するものもある。
た。光照射加熱装置は、光イメージ炉ともいわれ、可視
・赤外光放射源から放射される可視光と赤外光とを反射
鏡で１点に集光し、集光点に置かれた物質を短時間で昇
温加熱する装置であり、可視・赤外光放射源としてはハ
ロゲンランプやキセノンランプ等が使用される。また赤
外線レーザを使用するものもある。
【００２４】図３に本実施例で使用した、光照射加熱装
置の配置図を示す。光源には出力１ｋＷのハロゲンラン
プ１１を２灯使用し、ハロゲンランプ１１から放射され
る可視光・赤外光を透光性の真空容器１３内に配置した
ランプ容器１の封止部７に、反射鏡１２によって集光さ
せ、数秒という短時間の加熱で封着材を溶融させ、その
後、溶融した封着材が固相になる温度で一定時間、約２
０秒保持することで封止した。光照射加熱によれば、通
常１６００℃近辺で溶融する封着材が約１８００℃前後
まで瞬時に昇温する。その約１８００℃前後が封止部封
止の作業温度となる。この作業温度で導電性サーメット
の構成成分の一部が溶融する。
置の配置図を示す。光源には出力１ｋＷのハロゲンラン
プ１１を２灯使用し、ハロゲンランプ１１から放射され
る可視光・赤外光を透光性の真空容器１３内に配置した
ランプ容器１の封止部７に、反射鏡１２によって集光さ
せ、数秒という短時間の加熱で封着材を溶融させ、その
後、溶融した封着材が固相になる温度で一定時間、約２
０秒保持することで封止した。光照射加熱によれば、通
常１６００℃近辺で溶融する封着材が約１８００℃前後
まで瞬時に昇温する。その約１８００℃前後が封止部封
止の作業温度となる。この作業温度で導電性サーメット
の構成成分の一部が溶融する。
【００２５】すなわち、封止体４は前記封止管部３に封
着材５で溶着封止される際に、封着材５を構成する成分
と導電性サーメットの構成成分が混ざり合った層である
中間層２０が、封止体４の表層域に形成される。その状
態を図４に模式的に示す。本実施例では、封止作業温
度、約１８００℃において、溶融する同一成分であるシ
リカが導電性サーメットと封着材の両方に含まれている
ことによって、封止体４の導電性サーメット構成成分が
前記封止体４の表層域で封着材溶融時に溶融する。な
お、図５は本発明のランプの別の実施例としてセラミッ
ク製スリーブ９が導電性サーメット製の封止体４内端面
に設けた凹部内に受容されたタイプを示す。
着材５で溶着封止される際に、封着材５を構成する成分
と導電性サーメットの構成成分が混ざり合った層である
中間層２０が、封止体４の表層域に形成される。その状
態を図４に模式的に示す。本実施例では、封止作業温
度、約１８００℃において、溶融する同一成分であるシ
リカが導電性サーメットと封着材の両方に含まれている
ことによって、封止体４の導電性サーメット構成成分が
前記封止体４の表層域で封着材溶融時に溶融する。な
お、図５は本発明のランプの別の実施例としてセラミッ
ク製スリーブ９が導電性サーメット製の封止体４内端面
に設けた凹部内に受容されたタイプを示す。
【００２６】封止体４の表層域で導電性サーメット構成
成分が溶融して液相が形成されるが、一般に液相中の分
子の拡散速度は固層の拡散速度に比べ極めて速いので、
光加熱の短時間の間に、封着材を構成する成分と導電性
サーメットの構成成分が相互拡散して混ざり合った層が
形成される。そして、この層ができることによって、封
着材と導電性サーメットの境界において発生する応力が
分散することが推定される。本願においては、この混ざ
り合った層を中間層２０と呼称している。
成分が溶融して液相が形成されるが、一般に液相中の分
子の拡散速度は固層の拡散速度に比べ極めて速いので、
光加熱の短時間の間に、封着材を構成する成分と導電性
サーメットの構成成分が相互拡散して混ざり合った層が
形成される。そして、この層ができることによって、封
着材と導電性サーメットの境界において発生する応力が
分散することが推定される。本願においては、この混ざ
り合った層を中間層２０と呼称している。
【００２７】本実施例において、封着材成分の中間層に
おける濃度分布を確認するのに、便宜上、封着材に含ま
れ導電性サーメットには含まれていない成分として、Ｄ
ｙ2Ｏ3に着目すると、中間層２０においてそのＤｙ2Ｏ3
の拡散した濃度勾配が比較的小さい領域と、その濃度勾
配が急峻に落ち込む領域とが存在することが判明した。
その拡散した濃度勾配の一例を図６に示すが、この濃度
勾配はＳＥＭ−ＥＤＳ（走査形電子顕微鏡とＸ線分析）
によって確認することができる。でき上がった封止部の
中間層の、拡散した濃度が半減するまでの厚みは２０μ
ｍ以上の部分も存在する。そしてこの厚みはＳＥＭ−Ｅ
ＤＳによって測定可能である。
おける濃度分布を確認するのに、便宜上、封着材に含ま
れ導電性サーメットには含まれていない成分として、Ｄ
ｙ2Ｏ3に着目すると、中間層２０においてそのＤｙ2Ｏ3
の拡散した濃度勾配が比較的小さい領域と、その濃度勾
配が急峻に落ち込む領域とが存在することが判明した。
その拡散した濃度勾配の一例を図６に示すが、この濃度
勾配はＳＥＭ−ＥＤＳ（走査形電子顕微鏡とＸ線分析）
によって確認することができる。でき上がった封止部の
中間層の、拡散した濃度が半減するまでの厚みは２０μ
ｍ以上の部分も存在する。そしてこの厚みはＳＥＭ−Ｅ
ＤＳによって測定可能である。
【００２８】特に、本実施例において、導電性サーメッ
トがシリカを成分として含むことにより、１８００℃と
いう比較的低温度の加熱によって、容易に中間層の封着
材成分の拡散した濃度が半減するまでの厚みが２０μｍ
以上のものを実現した。
トがシリカを成分として含むことにより、１８００℃と
いう比較的低温度の加熱によって、容易に中間層の封着
材成分の拡散した濃度が半減するまでの厚みが２０μｍ
以上のものを実現した。
【００２９】なお、導電性サーメットの表面を封着材が
溶けて覆うように封着材を配置し、光加熱して溶融封着
を行うと、できあがった封止部は、ランプ外部に面する
導電性サーメット表面が封着材で覆われるようになる。
溶けて覆うように封着材を配置し、光加熱して溶融封着
を行うと、できあがった封止部は、ランプ外部に面する
導電性サーメット表面が封着材で覆われるようになる。
【００３０】本実施例においては、ランプ容器のセラミ
ックスと、封止体の導電性サーメットと、封着材の２５
℃〜３５０℃の平均線膨張率をそれぞれα1、α2、α3
（各単位：１／Ｋ）とするとき、｜α1−α2｜＜１×１
０-6、かつ｜α2−α3｜＜１×１０-6、かつ｜α3−α1
｜＜１×１０-6の関係を満たすように材料を選択した。
具体的には、ランプ容器のセラミックスとして多結晶ア
ルミナ焼結体であり線膨張率６．８×１０-6／Ｋ、導電
性サーメットとしてＭｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−ＳｉＯ2
系サーメットであり２５℃〜３５０℃の平均線膨張率
６．５×１０-6／Ｋ、封着材としてＤｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3
−ＳｉＯ2系であり２５℃〜３５０℃の平均線膨張率
６．６×１０-6／Ｋである。 このように、ランプ容器の
セラミックスと、封止体の導電性サーメットと、封着材
の線膨張率が近似しているものを選定することによっ
て、クラックの入りやすい封着材にかかる応力を小さく
できる。
ックスと、封止体の導電性サーメットと、封着材の２５
℃〜３５０℃の平均線膨張率をそれぞれα1、α2、α3
（各単位：１／Ｋ）とするとき、｜α1−α2｜＜１×１
０-6、かつ｜α2−α3｜＜１×１０-6、かつ｜α3−α1
｜＜１×１０-6の関係を満たすように材料を選択した。
具体的には、ランプ容器のセラミックスとして多結晶ア
ルミナ焼結体であり線膨張率６．８×１０-6／Ｋ、導電
性サーメットとしてＭｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−ＳｉＯ2
系サーメットであり２５℃〜３５０℃の平均線膨張率
６．５×１０-6／Ｋ、封着材としてＤｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3
−ＳｉＯ2系であり２５℃〜３５０℃の平均線膨張率
６．６×１０-6／Ｋである。 このように、ランプ容器の
セラミックスと、封止体の導電性サーメットと、封着材
の線膨張率が近似しているものを選定することによっ
て、クラックの入りやすい封着材にかかる応力を小さく
できる。
【００３１】尚、比較のためにＡｌ2Ｏ3−Ｍｏからなる
導電性サーメットを使用したランプを作製した。しか
し、このサーメットの２５℃〜３５０℃の平均線膨張率
は５．５×１０-6／Ｋであり、ランプ容器の透光性多結
晶アルミナ焼結体やＤｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系封
着材とこの導電性サーメットとは線膨張率差が1×１０
-6／Ｋ以上となる。このランプでは封止部に割れが起こ
る場合があることが確認された。
導電性サーメットを使用したランプを作製した。しか
し、このサーメットの２５℃〜３５０℃の平均線膨張率
は５．５×１０-6／Ｋであり、ランプ容器の透光性多結
晶アルミナ焼結体やＤｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系封
着材とこの導電性サーメットとは線膨張率差が1×１０
-6／Ｋ以上となる。このランプでは封止部に割れが起こ
る場合があることが確認された。
【００３２】なお、封止部の信頼性を高めるために、図
７に示したように電極芯棒６の基端部の径が先端付近に
おいて徐々に細くすることも別途実施した。こうするこ
とによって、導電性サーメット内の電極芯棒６の基端付
近の応力発生が減少する。
７に示したように電極芯棒６の基端部の径が先端付近に
おいて徐々に細くすることも別途実施した。こうするこ
とによって、導電性サーメット内の電極芯棒６の基端付
近の応力発生が減少する。
【００３３】また、電極芯棒６の基端部が埋設される導
電性サーメット製封止体４の穴２１の開口部を拡開した
封止体を使用してランプを製作することも行ったが、こ
の場合は、図８のように封止体の電極芯棒回りに形成さ
れる中間層２０を大きくすることができた。
電性サーメット製封止体４の穴２１の開口部を拡開した
封止体を使用してランプを製作することも行ったが、こ
の場合は、図８のように封止体の電極芯棒回りに形成さ
れる中間層２０を大きくすることができた。
【００３４】また、電極芯棒の基端部が埋設される導電
性サーメット製封止体の穴２１の底面２２が図９のよう
に多面状凸面になるようにすることも行った。これはサ
ーメット焼結前に原料粉末をプレスする際に、前記穴２
１を開口するためにプレス型に先端が多面状になったピ
ンを立てておくことにより実現した。穴に対応する電極
芯棒の基端部の形状も前記の穴の底の多面状凸面に合致
するようにした。このようにすることによって局部的な
クラックの発生が防止できることとなる。
性サーメット製封止体の穴２１の底面２２が図９のよう
に多面状凸面になるようにすることも行った。これはサ
ーメット焼結前に原料粉末をプレスする際に、前記穴２
１を開口するためにプレス型に先端が多面状になったピ
ンを立てておくことにより実現した。穴に対応する電極
芯棒の基端部の形状も前記の穴の底の多面状凸面に合致
するようにした。このようにすることによって局部的な
クラックの発生が防止できることとなる。
【００３５】また、導電性サーメット製封止体に埋設さ
れた電極芯棒の直径をｄ（ｍ）、該導電性サーメットと
電極芯棒の２５℃〜３５０℃の平均線膨張率をそれぞれ
ｙ、ｕ（１／Ｋ）とするとき、｜ｙ−ｕ｜×ｄ≦１．２
×１０-9を満たすように材料を選定した。具体的にはｄ
＝０．３ｍｍ、ｙ＝６．５×１０-6／Ｋ、ｕ＝４．７×
１０-6／Ｋである。このことにより電極芯棒と導電性サ
ーメット間のマクロな応力発生が減少する。
れた電極芯棒の直径をｄ（ｍ）、該導電性サーメットと
電極芯棒の２５℃〜３５０℃の平均線膨張率をそれぞれ
ｙ、ｕ（１／Ｋ）とするとき、｜ｙ−ｕ｜×ｄ≦１．２
×１０-9を満たすように材料を選定した。具体的にはｄ
＝０．３ｍｍ、ｙ＝６．５×１０-6／Ｋ、ｕ＝４．７×
１０-6／Ｋである。このことにより電極芯棒と導電性サ
ーメット間のマクロな応力発生が減少する。
【００３６】図１２は上記数値を選定するために、導電
性サーメットに電極芯棒を埋め込み、その全体を焼結し
た後、クラックの有無を調べた実験の結果である。クラ
ックは埋め込まれた電極芯棒が導電性サーメットから突
出したその位置に見られた。ここでの実験では、電極芯
棒としてはタングステン、導電性サーメットとしてはＭ
ｏ−Ａｌ2Ｏ3系（線膨張率：５．７×１０-6／Ｋ）、Ｍ
ｏ−ＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系（線膨張率：７．２
×１０-6／Ｋ）を用いた。後者の導電性サーメットはＭ
ｇＯとＡｌ2Ｏ3の組成比を変えることで線膨張率をコン
トロールできる。
性サーメットに電極芯棒を埋め込み、その全体を焼結し
た後、クラックの有無を調べた実験の結果である。クラ
ックは埋め込まれた電極芯棒が導電性サーメットから突
出したその位置に見られた。ここでの実験では、電極芯
棒としてはタングステン、導電性サーメットとしてはＭ
ｏ−Ａｌ2Ｏ3系（線膨張率：５．７×１０-6／Ｋ）、Ｍ
ｏ−ＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系（線膨張率：７．２
×１０-6／Ｋ）を用いた。後者の導電性サーメットはＭ
ｇＯとＡｌ2Ｏ3の組成比を変えることで線膨張率をコン
トロールできる。
【００３７】図１２の表中、クラック発生割合は分数表
示してあるが、分母が試験本数であり、分子がクラック
発生本数である。この結果から｜ｙ−ｕ｜×ｄ≦１．２
×１０-9の範囲で封止体の導電性サーメットの材料と電
極芯棒の材料と電極芯棒の直径とを選ぶことによって、
クラック発生のないセラミック製ランプを得ることがで
きる。
示してあるが、分母が試験本数であり、分子がクラック
発生本数である。この結果から｜ｙ−ｕ｜×ｄ≦１．２
×１０-9の範囲で封止体の導電性サーメットの材料と電
極芯棒の材料と電極芯棒の直径とを選ぶことによって、
クラック発生のないセラミック製ランプを得ることがで
きる。
【００３８】また、本実施例において、導電性サーメッ
ト製封止体端部とランプ容器の封止管端部が封着材を介
して封着されている構造であり、導電性サーメット製封
止体端部の外径は１．８ｍｍでありランプ容器の封止管
端部の外径は同じく１．８ｍｍであり、同じとしてい
る。導電性サーメットの外径とランプ容器の封止管端部
の外径の差を変えたランプを作製し確認したが、０．７
ｍｍ以下であると封止部の外周部で封着材が滑らかにつ
ながり、固着した後の封着材の端部にクラックが発生し
ないことが分かった。しかし、０．７ｍｍを超える差が
導電性サーメットの外径とランプ容器の封止管端部の外
径間にあると、封着材が滑らかにつながらないため、導
電性サーメットとランプ容器の封止管端部の接続部分に
クラックが発生するものがあることを確認した。また、
本実施例において、ランプ容器の封止管端面にまで封着
材が延在していた。
ト製封止体端部とランプ容器の封止管端部が封着材を介
して封着されている構造であり、導電性サーメット製封
止体端部の外径は１．８ｍｍでありランプ容器の封止管
端部の外径は同じく１．８ｍｍであり、同じとしてい
る。導電性サーメットの外径とランプ容器の封止管端部
の外径の差を変えたランプを作製し確認したが、０．７
ｍｍ以下であると封止部の外周部で封着材が滑らかにつ
ながり、固着した後の封着材の端部にクラックが発生し
ないことが分かった。しかし、０．７ｍｍを超える差が
導電性サーメットの外径とランプ容器の封止管端部の外
径間にあると、封着材が滑らかにつながらないため、導
電性サーメットとランプ容器の封止管端部の接続部分に
クラックが発生するものがあることを確認した。また、
本実施例において、ランプ容器の封止管端面にまで封着
材が延在していた。
【００３９】また、本実施例のランプはランプの点灯状
態において、導電性サーメット製封止体の温度が７６０
℃以下に保たれるように使用されることにより封止部の
故障率が１ｐｐｍ以下になることが予想された。
態において、導電性サーメット製封止体の温度が７６０
℃以下に保たれるように使用されることにより封止部の
故障率が１ｐｐｍ以下になることが予想された。
【００４０】[実施例２]図１０は４ｋＷのセラミック製
ハロゲンランプであり、発光管部外径が１０ｍｍ、全長
５２０ｍｍである。封入ガスはＡｒ＋ＣＨ2Ｂｒ2（０．
１％）が７０ｋＰａの圧力で封入されている。そして、
封止管部端面と封止体端面同士が封着材を介して封止さ
れている。ランプ容器３１は透光性多結晶アルミナ焼結
体、封止体３２の導電性サーメットはＭｏ−Ａｌ2Ｏ3−
ＭｇＯ−ＳｉＯ2系（４０：３５：１５：１０ｖｏｌ
％）である。また、使用した封着材３３はＤｙ2Ｏ3−Ａ
ｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系であり、図中３４は内部リード棒、
３５はフィラメント、３６は外部リード棒である。
ハロゲンランプであり、発光管部外径が１０ｍｍ、全長
５２０ｍｍである。封入ガスはＡｒ＋ＣＨ2Ｂｒ2（０．
１％）が７０ｋＰａの圧力で封入されている。そして、
封止管部端面と封止体端面同士が封着材を介して封止さ
れている。ランプ容器３１は透光性多結晶アルミナ焼結
体、封止体３２の導電性サーメットはＭｏ−Ａｌ2Ｏ3−
ＭｇＯ−ＳｉＯ2系（４０：３５：１５：１０ｖｏｌ
％）である。また、使用した封着材３３はＤｙ2Ｏ3−Ａ
ｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系であり、図中３４は内部リード棒、
３５はフィラメント、３６は外部リード棒である。
【００４１】実施例１の場合と同じように光加熱装置に
よって封止部３７を封着材で溶融封止した。そして、導
電性サーメット製の封止体３２の表層域に中間層２０が
形成されている。中間層２０の厚みは、厚いところで約
５０μｍあった。なお、本実施例のハロゲンランプは点
灯時の封止部の温度が６５０℃までにとどまった。
よって封止部３７を封着材で溶融封止した。そして、導
電性サーメット製の封止体３２の表層域に中間層２０が
形成されている。中間層２０の厚みは、厚いところで約
５０μｍあった。なお、本実施例のハロゲンランプは点
灯時の封止部の温度が６５０℃までにとどまった。
【００４２】次に本発明のセラミック製ランプの封止部
の信頼性を確認した試験例について説明する。行った試
験は次に概略を示す温度サイクル試験であり、本発明の
セラミック製放電ランプを内管として備えてなる二重管
構造のランプを使用した。
の信頼性を確認した試験例について説明する。行った試
験は次に概略を示す温度サイクル試験であり、本発明の
セラミック製放電ランプを内管として備えてなる二重管
構造のランプを使用した。
【００４３】＜温度サイクル試験＞
温度負荷条件：封止部温度が８００℃になるようにラ
ンプ入力を調製し、ランプを点灯して、１５分間点灯
し、１５分間消灯を１サイクルとして、３０００回のサ
イクルで試験完了するものとした。 封止部の信頼性評価の方法：試験中、ランプがリーク
した場合はそこで試験を中止する。リークは二重管の外
管の内側に内管の封入物が付着することで検出される。
また、試験完了後外観検査をし、封止部のクラックの有
無を目視で確認した。 試験本数：３０本とした。
ンプ入力を調製し、ランプを点灯して、１５分間点灯
し、１５分間消灯を１サイクルとして、３０００回のサ
イクルで試験完了するものとした。 封止部の信頼性評価の方法：試験中、ランプがリーク
した場合はそこで試験を中止する。リークは二重管の外
管の内側に内管の封入物が付着することで検出される。
また、試験完了後外観検査をし、封止部のクラックの有
無を目視で確認した。 試験本数：３０本とした。
【００４４】この温度サイクル試験を以下のランプにお
いて実施した。 [試験１] ・試験ランプ；２０Ｗメタルハライドランプ（図１の構
造のランプを内管とした二重管ランプ） ・ランプ容器；透光性多結晶アルミナ焼結体 ・封止管と封止体外径寸法；封止管〜１．８ｍｍ、封止
体〜１．８ｍｍ ・導電性サーメット；Ｍｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−ＳｉＯ
2系（４０：３５：１５：１０ｖｏｌ％） ・封着材；Ｄｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系 ・ランプ容器への封入物；ＤｙＩ3−ＴｌＩ−ＮａＩ：
４ｍｇ、Ｈｇ：２．６ｍｇ、Ａｒ：１３ｋＰａ ・ランプ特性；電圧：７０Ｖ、電流：０．３Ａ、効率：
９０ｌｍ／Ｗ、色温度：３０００Ｋ、演色評価指数：８
０ ・試験結果；このランプにおいて３０本中３０００回の
サイクルの間、クラックの発生やリークは１本もなかっ
た。
いて実施した。 [試験１] ・試験ランプ；２０Ｗメタルハライドランプ（図１の構
造のランプを内管とした二重管ランプ） ・ランプ容器；透光性多結晶アルミナ焼結体 ・封止管と封止体外径寸法；封止管〜１．８ｍｍ、封止
体〜１．８ｍｍ ・導電性サーメット；Ｍｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−ＳｉＯ
2系（４０：３５：１５：１０ｖｏｌ％） ・封着材；Ｄｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系 ・ランプ容器への封入物；ＤｙＩ3−ＴｌＩ−ＮａＩ：
４ｍｇ、Ｈｇ：２．６ｍｇ、Ａｒ：１３ｋＰａ ・ランプ特性；電圧：７０Ｖ、電流：０．３Ａ、効率：
９０ｌｍ／Ｗ、色温度：３０００Ｋ、演色評価指数：８
０ ・試験結果；このランプにおいて３０本中３０００回の
サイクルの間、クラックの発生やリークは１本もなかっ
た。
【００４５】[試験２]
・試験ランプ；１０Ｗメタルハライドランプ（図１の構
造のランプを内管とした二重管ランプ） ・ランプ容器；透光性多結晶アルミナ焼結体 ・封止管と封止体外径寸法；封止管〜１．８ｍｍ、封止
体〜１．８ｍｍ ・導電性サーメット；Ｍｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−ＳｉＯ
2系（４０：３５：１５：１０ｖｏｌ％） ・封着材；Ｄｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系 ・ランプ容器への封入物；ＮｄＩ3−ＮａＩ：３ｍｇ、
Ｈｇ：１．５ｍｇ、Ｎｅ−Ａｒ：４５ｋＰａ ・ランプ特性；電圧：７０Ｖ、電流：０．１５Ａ、効
率：９０ｌｍ／Ｗ、色温度：３０００Ｋ、演色評価指
数：８０ ・試験結果；このランプにおいても、３０本中３０００
回のサイクルの間、クラックの発生やリークは１本もな
かった。
造のランプを内管とした二重管ランプ） ・ランプ容器；透光性多結晶アルミナ焼結体 ・封止管と封止体外径寸法；封止管〜１．８ｍｍ、封止
体〜１．８ｍｍ ・導電性サーメット；Ｍｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−ＳｉＯ
2系（４０：３５：１５：１０ｖｏｌ％） ・封着材；Ｄｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系 ・ランプ容器への封入物；ＮｄＩ3−ＮａＩ：３ｍｇ、
Ｈｇ：１．５ｍｇ、Ｎｅ−Ａｒ：４５ｋＰａ ・ランプ特性；電圧：７０Ｖ、電流：０．１５Ａ、効
率：９０ｌｍ／Ｗ、色温度：３０００Ｋ、演色評価指
数：８０ ・試験結果；このランプにおいても、３０本中３０００
回のサイクルの間、クラックの発生やリークは１本もな
かった。
【００４６】[試験３]
・試験ランプ；７０Ｗメタルハライドランプ（図１の構
造のランプを内管とした二重管ランプ） ・ランプ容器；透光性多結晶アルミナ焼結体 ・封止管と封止体外径寸法；封止管〜２．１ｍｍ、封止
体〜２．１ｍｍ ・導電性サーメット；Ｍｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−ＳｉＯ
2系（４０：２０：３０：１０ｖｏｌ％） ・封着材；Ｄｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系 ・ランプ容器への封入物；ＤｙＩ3−ＴｍＩ3−ＴｌＩ−
ＮａＩ：６ｍｇ、Ｈｇ：４ｍｇ、Ａｒ：１０ｋＰａ ・ランプ特性；電圧：８５Ｖ、電流：０．９Ａ、効率：
９５ｌｍ／Ｗ、色温度：３０００Ｋ、演色評価指数：８
６ ・試験結果；このランプにおいても、３０本中３０００
回のサイクルの間、クラックの発生やリークは１本もな
かった。
造のランプを内管とした二重管ランプ） ・ランプ容器；透光性多結晶アルミナ焼結体 ・封止管と封止体外径寸法；封止管〜２．１ｍｍ、封止
体〜２．１ｍｍ ・導電性サーメット；Ｍｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ−ＳｉＯ
2系（４０：２０：３０：１０ｖｏｌ％） ・封着材；Ｄｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系 ・ランプ容器への封入物；ＤｙＩ3−ＴｍＩ3−ＴｌＩ−
ＮａＩ：６ｍｇ、Ｈｇ：４ｍｇ、Ａｒ：１０ｋＰａ ・ランプ特性；電圧：８５Ｖ、電流：０．９Ａ、効率：
９５ｌｍ／Ｗ、色温度：３０００Ｋ、演色評価指数：８
６ ・試験結果；このランプにおいても、３０本中３０００
回のサイクルの間、クラックの発生やリークは１本もな
かった。
【００４７】[試験４]本発明のセラミック製ランプとの
比較のために、導電性サーメット以外はすべて前記の
[試験３]と同じ条件にてランプを製作し、温度サイクル
試験を行った。 ・試験ランプ；７０Ｗメタルハライドランプ（図１の構
造のランプを内管とした二重管ランプ） ・ランプ容器；透光性多結晶アルミナ焼結体 ・封止管と封止体外径寸法；封止管〜２．１ｍｍ、封止
体〜２．１ｍｍ ・導電性サーメット；Ｍｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ系（４
０：４０：２０ｖｏｌ％） ・封着材；Ｄｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系 ・ランプ容器への封入物；ＤｙＩ3−ＴｍＩ3−ＴｌＩ−
ＮａＩ：６ｍｇ、Ｈｇ：４ｍｇ、Ａｒ：１０ｋＰａ ・ランプ特性；電圧：８５Ｖ、電流：０．９Ａ、効率：
９５ｌｍ／Ｗ、色温度：３０００Ｋ、演色評価指数：８
６ ・試験結果；このランプにおいては、３０本中で１６４
２回目と２５４７回目で１本づつリークし、残り２８本
の内、３０００回後に４本にリークまでは至らないもの
の、封止部にクラックが見出された。この[試験４] に
おいては、３０本中６本にランプ故障が発生したことに
なり、封止部の信頼性が高いランプと言えないものであ
った。
比較のために、導電性サーメット以外はすべて前記の
[試験３]と同じ条件にてランプを製作し、温度サイクル
試験を行った。 ・試験ランプ；７０Ｗメタルハライドランプ（図１の構
造のランプを内管とした二重管ランプ） ・ランプ容器；透光性多結晶アルミナ焼結体 ・封止管と封止体外径寸法；封止管〜２．１ｍｍ、封止
体〜２．１ｍｍ ・導電性サーメット；Ｍｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ系（４
０：４０：２０ｖｏｌ％） ・封着材；Ｄｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系 ・ランプ容器への封入物；ＤｙＩ3−ＴｍＩ3−ＴｌＩ−
ＮａＩ：６ｍｇ、Ｈｇ：４ｍｇ、Ａｒ：１０ｋＰａ ・ランプ特性；電圧：８５Ｖ、電流：０．９Ａ、効率：
９５ｌｍ／Ｗ、色温度：３０００Ｋ、演色評価指数：８
６ ・試験結果；このランプにおいては、３０本中で１６４
２回目と２５４７回目で１本づつリークし、残り２８本
の内、３０００回後に４本にリークまでは至らないもの
の、封止部にクラックが見出された。この[試験４] に
おいては、３０本中６本にランプ故障が発生したことに
なり、封止部の信頼性が高いランプと言えないものであ
った。
【００４８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本願発明の
セラミック製ランプによれば、封着材が溶融する際に封
止体の導電性サーメットの表層域に中間層が形成され、
ランプ構成部材間の線膨張率差を低くし、封着材と導電
性サーメットが非常に密着性良く結合され、従来の導電
性サーメットを封着材で封止したランプと比べ、ランプ
の封止部の信頼性が格段に向上した。
セラミック製ランプによれば、封着材が溶融する際に封
止体の導電性サーメットの表層域に中間層が形成され、
ランプ構成部材間の線膨張率差を低くし、封着材と導電
性サーメットが非常に密着性良く結合され、従来の導電
性サーメットを封着材で封止したランプと比べ、ランプ
の封止部の信頼性が格段に向上した。
【図１】 本発明のセラミック製ランプとして、放電ラ
ンプの一実施例の断面図を示す。
ンプの一実施例の断面図を示す。
【図２】 本発明のセラミック製ランプとして、放電ラ
ンプのその他の実施例の断面図を示す。
ンプのその他の実施例の断面図を示す。
【図３】 光照射加熱装置の配置図を示す。
【図４】 中間層の形成されたランプ封止部の断面図を
示す。
示す。
【図５】 中間層の形成された他の実施例のランプ封止
部の断面図を示す。
部の断面図を示す。
【図６】 中間層でのＤｙ2Ｏ3の濃度勾配の一例を示
す。
す。
【図７】 電極芯棒の基端部の径が先端付近において徐
々に細くなった例を示す。
々に細くなった例を示す。
【図８】 電極芯棒の基端部が埋設される導電性サーメ
ット製封止体の穴の開口部を拡開した場合の中間層を示
す。
ット製封止体の穴の開口部を拡開した場合の中間層を示
す。
【図９】 電極芯棒の基端部が埋設される導電性サーメ
ット製封止体の穴の底面が多面状になっている例を示
す。
ット製封止体の穴の底面が多面状になっている例を示
す。
【図１０】 セラミック製ハロゲンランプの一例の断面
図を示す。
図を示す。
【図１１】 従来のセラミック製ランプとして、放電ラ
ンプの一例の断面図を示す。
ンプの一例の断面図を示す。
【図１２】 導電性サーメット製封止体に埋設された電
極芯棒の直径と、導電性サーメットと電極芯棒の平均線
膨張率とクラックの発生の関係を表で示す。
極芯棒の直径と、導電性サーメットと電極芯棒の平均線
膨張率とクラックの発生の関係を表で示す。
１ ランプ容器
２ 発光管部
３ 封止管部
４ 封止体
５ 封着材
６ 電極芯棒
６１ 基端部
７ 封止部
８ 電極
９ セラミック製スリーブ
１０ 外部リード棒
１１ ハロゲンランプ
１２ 反射鏡
１３ 真空容器
２０ 中間層
２１ 穴
２２ 底面
３１ ランプ容器
３２ 封止体
３３ 封着材
３４ 内部リード棒
３５ フィラメント
３６ 外部リード棒
３７ 封止部
４０ 発光管部
４１ 封止管部
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２−30052（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−4438（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−97571（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−138048（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−136456（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−126058（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−255149（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−192698（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 61/36
Claims (10)
- 【請求項１】 透光性セラミックスよりなり、発光管部
とこの発光管部に連設された封止管部とを有するランプ
容器を備え、前記発光管部内に給電用導電部材が配さ
れ、当該給電用導電部材の基端部が埋設されている導電
性サーメット製封止体が、前記封止管部に封着材で溶着
封止されることにより気密封止構造が形成されてなるセ
ラミック製放電ランプにおいて、前記封着材と前記導電性サーメットが同一成分としてシ
リカを含み、 前記封止体が前記封止管部に封着材で溶着
封止される際に、前記封止体の導電性サーメット構成成
分が、前記封止体の表層域で溶融することによって、該
封着材を構成する成分と相互拡散し混ざり合った中間層
が、封止体の表層域に形成されることを特徴とするセラ
ミック製ランプ。 - 【請求項２】 前記中間層は、封着材成分の拡散した濃
度の勾配が比較的小さい部分と、その濃度勾配が急峻で
ある部分とからなることを特徴とする請求項１に記載の
セラミック製ランプ。 - 【請求項３】 前記中間層における、封着材成分の拡散
した濃度が半減する領域までの厚みが２０μｍ以上の部
分があることを特徴とする請求項１乃至請求項２のいず
れかに記載のセラミック製ランプ。 - 【請求項４】 ランプ容器の封止管外端面に封止体の内
端面が当接した構造を有するランプであって、ランプ容
器の封止管端面まで封着材が延在していることを特徴と
する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のセラミッ
ク製ランプ。 - 【請求項５】 ランプ外部に面する導電性サーメット表
面の少なくとも一部が封着材で覆われていることを特徴
とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のセラミ
ック製ランプ。 - 【請求項６】 ランプ容器のセラミックスと、封止体の
導電性サーメットと、封着材の２５℃〜３５０℃の平均
線膨張率をそれぞれａ１、ａ２、ａ３（各単位：１／
Ｋ）とするとき、｜ａ１−ａ２｜≦１×１０−６、かつ
｜ａ２−ａ３｜≦１×１０−６、かつ｜ａ３−ａ１｜≦
１×１０−６の関係を満たすことを特徴とする請求項１
乃至請求項５のいずれかに記載のセラミック製ランプ。 - 【請求項７】 給電用導電部材の基端部が埋設される導
電性サーメット製封止体の穴が開口部にて拡開してなる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記
載のセラミック製ランプ。 - 【請求項８】 導電性サーメット製封止体に埋設された
給電用導電部材の直径をｄ（ｍ）、該導電性サーメット
と給電用導電部材材料の２５℃〜３５０℃の平均線膨張
率をそれぞれｙ、ｕ（１／Ｋ）とするとき、｜ｙ−ｕ｜
×ｄ≦１．２×１０−９を満たすことを特徴とする請求
項１乃至請求項７のいずれかに記載のセラミック製ラン
プ。 - 【請求項９】 導電性サーメット製封止体端部とランプ
容器の封止管端部が封着材を介して封着されている構造
であって、該導電性サーメット製封止体端部とランプ容
器の封止管端部の外径の差が０．７ｍｍ以下であること
を特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の
セラミック製ランプ。 - 【請求項１０】 ランプの点灯状態において、導電性サ
ーメット製封止体の温度が７６０℃以下に保たれるよう
に使用されることを特徴とする請求項１乃至請求項９の
いずれかに記載のセラミック製ランプ。
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