JP4613408B2 - 高圧放電灯用発光管の製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧放電灯用の発光管に関し、詳しくはキャピラリを設けて電極をその内部に形成した発光管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧放電灯用のセラミック製発光管は、放電空間を形成する胴部及び電極部が挿入されるキャピラリ部が一体に形成された一体型のものと、胴部及びキャピラリ部が別個の部材として形成され、これらを組み合わせて形成した組立型のものとがある。何れも放電管の電極部は、図６の断面説明図に示すように、アルミナ或いはアルミナを主成分としたセラミックで形成されたキャピラリ部１１に、ニオブやモリブデン等から形成された電流導体１３の先端にタングステン等で形成された放電電極１４を有した電極部材１２が接続された電極が挿入され、ガラス材なら成る封止フリット１５により電極とキャピラリの隙間を気密封止した構造が採られている。
そして、どちらの発光管も胴部及びキャピラリ部を同時焼成して同一温度で焼成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなキャピラリタイプの発光管は、胴部の光透過性を良好にするために高温で焼成されるため、比較的強度が弱く、電極をキャピラリ部に挿入して封止した際にキャピラリ部にクラックが発生し易い。そのため、クラックの発生を回避するために封止するフリットの流し込み量を精密に制御したり、キャピラリの肉厚を厚くして機械強度を増加させて対応していた。
しかし、封止フリットの流し込み量を制御する方法は高度な技術を必要とするし、キャピラリの肉厚を厚くする方法は、放電灯を小型化しようとした際、障害となっていた。
【０００４】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、封止フリットの精密な制御や、キャピラリの肉厚を厚くする方法を採らなくても、クラックの発生を防ぐことのできる高圧放電灯用発光管の製造方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る高圧放電灯用発光管の製造方法は、放電空間を形成する胴部とその両端開口部を閉塞すると共に電極を挿入するキャピラリ部とから成る高圧放電灯用発光管の製造方法であって、前記胴部及びキャピラリ部共にアルミナ又はアルミナを主成分とするセラミックで形成し、前記キャピラリ部を内側の管と外側の管の二重構造とし、前記胴部及び前記内側の管を同時に一体焼成して焼きばめた後、仮焼した前記外側の管を前記内側の管の外側に外挿し、前記一体焼成した温度より低い温度で再焼成し、前記内側の管と前記外側の管とを一体化することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を基に詳細に説明する。図１は本発明に係る高圧放電灯用発光管の電極部の断面説明図であり、発光管１は左右両端に開口部２ａを有し、放電空間２ｂを形成する胴部２と、開口部２ａに挿入して、電極部材（図示せず）を挿入封止する円筒形状のキャピラリ３から形成されている。但し、キャピラリ３は酸化マグネシウムが胴部２の略２０倍添加され、胴部２のアルミナ平均粒径が３２μｍであるのに対してキャピラリ３の平均粒径を１９μｍと小さくし、キャピラリ３の強度を上げている。
このように、酸化マグネシウムを添加することで、平均粒径を小さくでき、その結果、強度が増加するので、極挿入封止時のクラック発生の防止に大きく寄与できる。そのため、封止する際に、フリットの流し込み量に精度を要求する必要が無くなり、従来より胴部に近い部位までフリットを浸透させることも可能となる。また、キャピラリの肉厚を増大させる必要が無くなり、放電灯の小型化も容易となる。
【００１０】
但し、酸化マグネシウム添加量は胴部の２０倍でなくとも良く、図２の酸化マグネシウム添加量と平均粒径・強度の関係に示すように、酸化マグネシウム添加量を胴部２より多くすれば、平均粒径を胴部２より小さくできると共に強度を増加させることができる。しかし、１．５倍以下では、強度が大きく変化せず十分でないし、２５倍以上では、添加量に比例して強度が増すことがなくなるため、添加量は１．５倍から２５倍程度が好ましい。尚、図２は、横軸を胴部に対する酸化マグネシウムの添加量の比で、曲げ強度は胴部に対する比で表している。
【００１１】
次に、上記発光管の製法を図３の製造手順を示すフローチャートを基に説明する。胴部２及びキャピラリ３はアルミナ或いはアルミナを主成分とするセラミックで形成され、まずステップ１（Ｓ１）でキャピラリ３を成形する。この成形時に酸化マグネシウムを所定量、例えば胴部の２０倍添加する。そして、Ｓ２で１２００℃で３時間、大気雰囲気中で仮焼する。仮焼後、Ｓ３で別途成形した胴部２の開口部２ａに挿入して組み立てる。その後、Ｓ４で再度１２００℃で３時間、大気雰囲気中で仮焼し、Ｓ５で１８５０℃で３時間、水素雰囲気中で焼成して完成となる。
【００１２】
尚、添加する酸化物は酸化マグネシウムでなくとも良く、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化スカンジウム、或いは酸化ランタン等を添加、或いはそれらの混合物を添加しても粒径を小さくすることができ、酸化マグネシウムの場合と同様に強度を上げることができる。また、胴部２とキャピラリ３とは同一組成でなくとも良く、特にキャピラリ３は電極部材の接合部に使用されている金属材料に近い熱膨張特性とするためにその金属成分を混合した組成にすると良い。
【００１３】
図４は本発明の第２の実施の形態を示す電極部の断面説明図であり、胴部９は放電空間９ｂを有する胴部９の左右両端に円筒状の開口部９ａを有し、その開口部９ａを電極部材（図示せず）を挿入封止するキャピラリ部１０で覆設して形成されている。キャピラリ部１０は、胴部９の開口部９ａを覆う蓋体１０ａを有し、蓋体１０ａの中央からキャピラリ１０ｂが突出形成され、蓋体１０ａから垂直に伸びている。
【００１４】
製法を説明すると、胴部９及びキャピラリ部１０はアルミナ或いはアルミナを主成分とするセラミックで形成され、胴部９は、まず成形・仮焼後、１８５０℃で焼成する。また、キャピラリ部１０は成形後、１２００℃〜１４００℃で仮焼する。その後双方を連結して１７００℃で焼成して、蓋体１０ａを開口部９ａに焼きばめ圧着させて連結させている。
【００１５】
このように、胴部９の焼成温度を１８５０℃、キャピラリ部１０の焼成温度を１７００℃と双方の焼成温度を変えることで、胴部９は高温で焼成されるため、アルミナの平均粒径を３５μｍ程度と大きくすることができ、光透過率が大きく良好な特性とすることができるし、キャピラリ部１０は低温で焼成されるためアルミナの平均粒径を２５μｍ程度と小さくすることができ、焼成温度１８５０℃では２９ｋｇ／ｃｍ２であった強度を、例えば３８〜４５ｋｇ／ｃｍ２と増大させることができ、フリットによる電極封止時のクラック発生を防止することができる。尚、キャピラリ部の平均粒径は２５μｍ以上では強度が十分ではないし、１０μｍ以下では耐蝕性等の他の特性が劣化するため、１０μｍ〜２５μｍが好ましい。
【００１６】
図５は本発明の第３の実施の形態を示し、円筒形状に形成した胴部５の両端開口部をリング状の閉塞体６で閉塞し、その中央開口部にキャピラリ７を挿通し、更にそのキャピラリ７に筒体８を外挿してキャピラリを二重に形成している。
胴部５、閉塞体６、キャピラリ７の組は従来の焼成方法、即ち収縮率の差を利用した例えば１８５０℃の同時焼成により焼きばめられ一体化されている。そして、筒体８は焼成後に外挿して再焼成することで、キャピラリ７に密着させてある。例えば、筒体８は１２００℃で仮焼後、キャピラリ７に外挿し、１７００℃で焼成することで、焼きばめられて筒体８はキャピラリ７に密着させることができる。
こうすることで、キャピラリの強度を増加させることができ、従来の形成方法による放電管であっても強度を上げ、クラックの発生を防止することができる。
【００１８】
請求項１の発明によれば、胴部とキャピラリ部との焼成温度を変えることで、キャピラリ部の平均粒径を胴部の平均粒径に比べて小さくできるので、キャピラリ部の強度を増加させて、電極部材封止時にクラックの発生を防止することができる。また、従来の形成方法を用いて強度を上げてクラックの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す高圧放電灯用発光管の電極部断面説明図である。
【図２】酸化マグネシウム添加量と平均粒径・強度の関係を示す図である。
【図３】図１の発光管の製造手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す電極部断面説明図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す電極部断面説明図である。
【図６】従来の高圧放電灯用発光管の電極部断面説明図である。
【符号の説明】
１・・発光管、２・・胴部、２ａ・・開口部、２ｂ・・発光空間、３・・キャピラリ、５・・胴部、６・・閉塞体、７・・キャピラリ、８・・筒体、９・・胴部、１０・・キャピラリ部、１０ａ・・蓋体、１０ｂ・・キャピラリ。

Claims (1)

  1. 放電空間を形成する胴部とその両端開口部を閉塞すると共に電極を挿入するキャピラリ部とから成る高圧放電灯用発光管の製造方法であって、
    前記胴部及びキャピラリ部共にアルミナ又はアルミナを主成分とするセラミックで形成し、前記キャピラリ部を内側の管と外側の管の二重構造とし、
    前記胴部及び前記内側の管を同時に一体焼成して焼きばめた後、仮焼した前記外側の管を前記内側の管の外側に外挿し、
    前記一体焼成した温度より低い温度で再焼成し、前記内側の管と前記外側の管とを一体化することを特徴とする高圧放電灯用発光管の製造方法。
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