JPH0327331Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

（技術分野） 本考案は、高圧金属蒸気放電灯（以下、HID
ランプと呼称する）に使用される発光管に関する
ものであり、更に詳細には透光性セラミツクス管
の両端を、電極及びリード部材が埋設された導電
性閉塞体にてそれぞれ閉塞せしめることによつて
構成される高圧金属蒸気放電灯用発光管に関する
ものである。 （従来技術） 従来から、発光管として透光性セラミツクス管
を用いたHIDランプの発光管端部閉塞体として
は、特開昭52−71695号公報等に記載されている
ように、導電性のデイスク（閉塞体）が提案され
ている。このような導電性デイスクは、酸化アル
ミニウム粉末と金属タングステン粉末を混合、焼
結したサーメツトにて構成されている。そして、
このような導電性閉塞体の発光管内側に位置する
部分には、タングステン製の放電用の電極が設け
られる一方、該導電性閉塞体の外側面には、電源
に接続されるリード部材が埋設、固定されてお
り、電源からの電力は該リード部材から導電性閉
塞体を経てタングステン電極に給電されるように
なつている。 このような導電性閉塞体が使用される理由は、
高圧ナトリウムランプにおいては、高価なニオブ
電極の代わりに安価なタングステン電極を使用で
きるためであり、また、演色性を向上するために
ハロゲン化合物が発光管内に封入された、所謂メ
タルハライドランプにおいては、導電性閉塞体が
ハロゲン化合物に対する耐蝕性を備えているから
である。 一方、特開昭59−103267号公報には、発光管の
端部を閉塞する前述した如き導電性閉塞体の電気
抵抗値の調整より、点灯時において該導電性閉塞
体を発熱せしめて、ランプ点灯後の金属蒸気圧を
高めて、ランプの演色性を向上させようとする試
みが明らかにされている。 （問題点） しかしながら、上記したような導電性の閉塞体
で閉塞された発光管を有するHIDランプでは、
その始動時にアークが対向する電極間で発生せ
ず、電極と導電性閉塞体との間で発生する、所謂
バツクアーク現象のため、導電性閉塞体にクラツ
クが生じ、その結果発光管がリークしたり、また
導電性閉塞体から飛散あるいは蒸発した耐熱金属
成分が発光管内壁に付着して黒化し、光束の低下
を招く等の問題があつた。 また、メタルハライドランプおいては、発光管
内に過飽和の状態で封入されたメタルハライドが
該発光管の最冷点で凝縮するため、その凝縮物が
電極から放散される熱により導電性閉塞体を浸食
するように作用し、著しい場合には電極が倒れる
現象が生じていた。 さらに、このような導電性閉塞体では、所定の
タングステン電極及びリード部材を該導電性閉塞
体に埋設、固定するために、それらタングステン
電極やリード部材を埋設した導電性閉塞体の成形
物を焼結して一体化する場合において、該成形物
自体の焼結収縮や、焼結された導電性閉塞体とタ
ングステン電極及びリード部材との間の熱膨張差
が余りにも大きいことによつて、製造時に導電性
閉塞体にクラツクが発生し易く、しかもランプが
点灯されたときに生ずる熱応力のために発光管が
リークして、光束の低下を招いたり、不点灯に至
る等の問題点があつた。特に、導電性閉塞体の電
気抵抗を大きくして、発熱させるランプ構造にお
いては、この弊害が顕著となつていたのである。 （解決手段） 本考案は、このような問題点を解消するために
なされたもので、その目的とするところは、始動
時にバツクアークを生ずることがなく、また電極
近傍の導電性閉塞体の浸食現象や電極倒れの現象
がない高圧金属蒸気放電灯用発光管を提供するこ
とにある。 また、本考案の他の目的は、電極倒れ現象を防
止しつつ、ランプの点灯始動性を改善せしめた高
圧金属蒸気放電灯用発光管を提供することにあ
る。さらに、本考案の別の目的は、導電性閉塞体
にクラツクの発生がなく、発光管のリークを生ず
ることのない高圧金属蒸気放電灯用発光管を提供
することにある。 そして、これらの目的の達成のために、本考案
にあつては、透光性セラミツクス管の端部をサー
メツトからなる導電性閉塞体にて閉塞する一方、
電極及びリード部材をそれらの端部においてそれ
ぞれ該導電性閉塞体の埋設穴内に埋設してなる高
圧金属蒸気放電灯用発光管において、該導電性閉
塞体として、電気抵抗値が0.1〜5Ωの導電性閉塞
体を用い、その略中央部の埋設穴内に撚り線の電
極を挿入、埋設せしめて、該撚り線と埋設穴内面
との間に空間を設ける一方、かかる導電性閉塞体
の電極側表面部に電気絶縁材を設け、且つかかる
絶縁材の表面を、前記電極の周囲において、該導
電性閉塞体周縁部に位置する絶縁材表面よりも電
極立設方向に突出させると共に、該絶縁材と該電
極との間に所定間隔の〓間を設けたことを特徴と
するものである。 （実施例） 以下、本考案を更に具体的に明らかにするため
に、本考案の幾つかの実施例を図面に基づいて詳
細に説明することとする。 まず、第１図は、本考案が適用されるHIDラ
ンプの全体を概略的に示すものであつて、透光性
ガラスからなるバルブ（外管）２の開口部が口金
４にて閉塞されてバルブ２内の密閉性が保持され
ている。このバルブ２内には、通常、窒素等の不
活性ガスが封入されたり、或いは真空状態に維持
されたりする。そして、口金４を通じて、バルブ
２の内部に収容された発光管６の両端のリード部
材８，８に、該発光管６を支持する導電部材１
０，１０を介して給電が行なわれるように構成さ
れている。 また、かかる発光管６は、アルミナ磁器等から
なるチユーブ状の透光性セラミツクス管１２と、
その両端部に固定されて、該セラミツクス管１２
を密閉する、エンドキヤツプとしての導電性閉塞
体（デイスク）１４，１４とから構成されてい
る。そして、該導電性閉塞体１４に対して、前記
リード部材８と共に、所定の電極１６がその一端
において埋設されている。また、この発光管６の
内部には、HIDランプの種類により各種の金属
乃至はその蒸気が封入されており、例えば、高圧
ナトリウムランプにあつては金属ナトリウム、水
銀、希ガスが封入されており、またメタルハライ
ドランプにあつては、水銀及び希ガスと共に、適
当な種類の発光金属のハロゲン化物（ヨウ化デイ
スプロシウム、ヨウ化タリウム、ヨウ化ナトリウ
ム、ヨウ化インジウム等）が封入されている。 ところで、本考案は、このようなエンドキヤツ
プとしての、埋設電極１６及びリード部材８を有
する導電性閉塞体１４に適用されるものであつ
て、その一例が、第２図に示されている。 すなわち、第２図において、発光管６の透光性
セラミツクス管１２の端部に、その焼結時の収縮
作用を利用して焼嵌められた導電性デイスク１４
には、その外側面にタングステン等の素線からな
る撚り線のリード部材８が、その埋設穴と空間を
もつて、埋設、立設されており、一方その内側
面、換言すれば透光性セラミツクス管１２内に露
出させられる面１８には、タングステン等の素線
からなる撚り線の電極１６が、その一部を埋設穴
と空間をもつた状態で立設されて、透光性セラミ
ツクス管１２の横断面の略中心部に位置するよう
に配置されている。 そして、このような導電性閉塞体１４に埋設、
立設される電極１６、リード部材８に、タングス
テン等の素線の所定本数からなる撚り線を用いる
ことによつて、導電性閉塞体１４に設けた所定深
さの円形断面形状の埋設穴２１に該撚り線を立設
し、これを高温で焼結して焼嵌めると、第６図の
如く、導電性閉塞体１４の埋設穴断面形状の熱変
形と撚り線断面形状の熱変形により、焼嵌めで発
生する応力を緩和しつつ、且つ良好な電気的接触
状態と充分な焼嵌め強度が確保できることとなる
のである。即ち、従来は、電極１６がその埋設穴
２１内を完全に埋めるものであるところから、導
電性閉塞体１４の収縮応力の緩和が有効に為され
得ず、そのために該導電性閉塞体１４にクラツク
が発生する等の問題を生じるのであるが、本考案
にあつては、第６図に示される如く、電極１６を
構成する撚り線と埋設穴２１との間に空間が存在
し、そのために上記した撚り線１６や埋設穴２１
の変形などが可能となつて、閉塞体の収縮応力が
良好に緩和されることになるのである。 さらに、本考案にあつては、例示の如く、電極
１６及びリード部材８の何れをも撚り線にて構成
することが最も望ましい状態であるが、その何れ
か一方のみを撚り線としても、ある程度の目的を
達成することが可能である。 なお、この撚り線としては、従来の金属棒電
極、リード部材の0.4mmφ〜1.5mmφに対して、例
えば0.2mmφ〜0.7mmφのタングステン素線を２本
〜４本撚つたものが用いられ、その撚り線にする
素線数は多くなるほど、また撚りのピツチが小さ
くなるほど、導電性閉塞体１４の円形埋設穴２１
と接触する部分の撚り線の断面形状が円形埋設穴
２１に近づくために、焼嵌め応力の緩和効果が少
なくなる。また、撚りが全くない複数素線でも、
応力緩和はあるものの、線にまとまりがないた
め、埋設作業上、煩わしさがある。 また、本考案に適用される発光管６の導電性閉
塞体１４としては、電気抵抗値が0.1〜5Ωの範囲
となる材料および形状が選ばれる。このように、
範囲が限定される理由は次のとおりである。 すなわち、電気抵抗値が、0.1Ω未満では、点
灯時の発熱量が小さいため、ランプの始動性及び
演色性の向上への寄与が少なく、しかもそのよう
な導電性閉塞体１４にあつては、該閉塞体１４と
タングステン電極との熱膨張差が比較的小さいた
めリークの問題が発生しないからである。 一方、電気抵抗値が5Ωを越えると、導電性閉
塞体１４による電力消費量が過大となり、ランプ
効率上好ましくないばかりでなく、発生熱応力に
より、導電性閉塞体にクラツクが生じ易くなる欠
点があるからである。 なお、導電性閉塞体１４（サーメツトデイス
ク）の電気抵抗値として、より好ましくは0.1Ω
〜0.6Ωが採用される。0.6Ωよりも大きくなると、
発光管に封入するメタルハライドの種類および添
加量によつては、該閉塞体１４の発熱が過大とな
り、メタルハライドにより、閉塞体１４が浸食さ
れる恐れがあるからである。 また、上記の如き導電性閉塞体１４の材料とし
ては、上記の電気抵抗値範囲を満たす比抵抗を有
し且つ寸法要素を考慮して公知の各種材料が適宜
に選択され得るが、ランプとしての要求される寸
法形状は自ずと制約があるので、比抵抗値が1.0
×10^-2〜1.0×10²Ω・cmの範囲の材料を選ぶこと
が好ましい。また、熱膨張の観点から、透光性セ
ラミツクス管１２を構成する材料と電極１６及び
リード部材８として使用される耐熱金属との中間
の熱膨張率を有する導電性材料が好ましく、例え
ば金属タングステン若しくは金属モリブデンと酸
化アルミニウムとからなる複合体、タングステン
カーバイド、タングステンボライド等が用いられ
ることとなる。 そして、本考案に従えば、この導電性デイスク
１４の電極１６側の導電性デイスク表面１８に、
電気絶縁材２０が所定厚さを以て設けられ、この
絶縁材２０にて、かかる導電性デイスク表面１８
がその電極１６基部周囲を除く略全面にわたつて
被覆されているのである。しかも、この絶縁材２
０は、垂直点灯時において少なくとも下方に位置
するもの（第１図において下方のもの）におい
て、その中央部の電極１６周囲に位置する部分が
円筒状の突部２２とされて、その周縁部よりも電
極１６に沿つてその先端側に延出した部分とし、
これによつて周縁部よりも高い表面となるように
されている。そして、この高さの高い表面部分を
有する円筒状の突部２２内の略中心部に、該突部
２２内面との間に所定の間〓２４を隔てた状態で
電極１６が導電性閉塞体１４内に所定の長さで突
入した状態で立設、配置されている。 従つて、このような中央部の円筒状突部２２を
備えて、電極１６との間に間〓２４を形成する絶
縁材２０を、導電性閉塞体１４の電極側表面１８
に設けた発光管６にあつては、かかる絶縁材２０
によつて、始動時にリード部材８にて給電された
所定の電圧がその両端の電極１６，１６間に印加
されても、かかる電極側表面１８で放電するバツ
クアーク現象が効果的に抑制され、アークは電極
１６の先端から効果的に発生せしめられることに
なる。 このため、従来、バツクアーク現象のために惹
起されていた導電性閉塞体１４のクラツクの発
生、更にはそれに基づくリークの発生が防止され
ることにより、また導電性閉塞体１４からの耐熱
金属成分の蒸発および飛散が効果的に阻止される
ので、該耐熱金属成分の付着による発光管６、具
体的には透光性セラミツクス管１２の内面の黒化
の問題も解消されるのである。 また、絶縁材２０の突部２２と電極１６との間
に所定の間〓（ギヤツプ）２４が設けられている
ことにより、点灯時に電極１６の高熱化による熱
伝導が効果的に遮断され、そのた絶縁材２０周縁
部の表面に存在する過飽和メタルハライド液相温
度が上昇することがないため、その液相の化学反
応が抑制されることになる。更に、点灯時におい
ては、電極１６の高温化のために、間〓２４部分
ではメタルハライド液相は蒸気化し、液相として
存在せず、しかもメタルハライド蒸気は電極１６
から離れたセラミツクス管１２周辺の最冷点にて
凝縮することになるので、メタルハライド液相に
よる電極１６近傍の導電性閉塞体１４および絶縁
材２０の浸食防止が有効に達成され、ランプの長
寿命化が可能となる。 しかも、電極１６の周りに設けられた円筒状の
突部２２によつて、絶縁材２０が導電性閉塞体１
４の周縁部より高く形成されているため、メタル
ハライドが凝縮しても、そのような凝縮メタルハ
ライド液相は電極１６から遠ざけられ、接触を断
たれることとなり、電極１６近傍でのメタルハラ
イドによる導電性閉塞体の劣化、ひいては電極倒
れの現象を効果的に抑制し得ることとなる。 さらに、ランプ、具体的には端部閉塞体の製造
において、電極１６の材料（タングステンまたは
モリブデン）と絶縁材２０の材料（たとえば、ア
ルミナ）との間の熱膨張特性が一致していなくて
も、そのことによつて絶縁材２０のクラツクが発
生する問題は生じない。この理由は、間〓２４が
存在しているからである。 また、かかる導電性閉塞体１４の電極１６側の
表面１８上に設けられる絶縁材２０は、公知の絶
縁材料を用いて適宜に形成されることになるが、
特に熱膨張率が導電性閉塞体１４の熱膨張率に近
い、耐熱・耐絶縁性セラミツクスが好ましく、例
えばアルミナ、ベリリア、スピネル、ボロンナイ
トライド及びガラスが好適に用いられる。特に、
絶縁材２０に白色不透明のアルミナ材料が使用さ
れた場合には、電極１６からの輻射熱を反射し、
過飽和メタルハライド液相温度を更に低く抑えら
れる利点がある。 このような絶縁材２０は、各種の公知の手段に
より形成されるもので、例えば導電性閉塞体の材
料と上記の絶縁材料とを一体に成形、焼結して設
けても、別々に成形、焼結しても、また予め焼結
した導電性閉塞体１４の表面に印刷あるいは溶射
等の方法により被覆して形成してもよい。 尤も、このような絶縁材２０は、導電性閉塞体
１４中央の電極１６立設部位の周囲において電極
１６に沿つて立ち上がるように設けられる必要が
あるが、第２図に示されるように、円筒状の突部
２２により段皆的に（急激に）高さを増大せしめ
る形態のみならず、第３図に示されるように、円
錐形態に形成して電極１６に向かつて連続的に高
さが高くなる形態のものであつても、何等差支え
ない。 そして、このような絶縁材２０は、少なくとも
導電性閉塞体１４の電極側表面１８に対して施さ
れている必要があるが、該導電性閉塞体１４の全
表面に渡つて設けられてもよい。また、この絶縁
材２０の厚さは、本考案の目的、即ちバツクアー
ク現象を有効に抑制し得る範囲内で決定されるも
のであるが、一般に0.05〜0.8mm程度の厚さで形
成され、そして電極１６が立設されている周辺部
では、絶縁材２０の表面を電極側へ突出せしめ
て、電極と凝縮メタルハライド液相との接触を断
つために、一般に1.0〜３mm程度の厚さ（但し、
電極１６のコイル部１７に接しないこと）とされ
る。 さらに、絶縁材２０の突部２２と電極１６との
間の間〓２４の大きさ（クリアランス）：とし
ては、それらが接触しない程度において適宜の距
離を以て定められるが、通常、導電性閉塞体１４
の半径の１／２程度以下で、例えば0.1〜２mm程
度が好適である。このような間〓２４を形成した
場合、第４図に示されるように、電極１６の基部
に対して突部２２の基部からの絶縁材２０の延長
部２６を、更に微小間〓２８を介して該電極１６
に接触しない程度に設けることにより、前記間〓
２４の存在によるバツクアーク現象の抑制に一層
有効に作用する。 但し、円筒状の突部２２を設けることにより、
一般に電極周囲の熱容量が大きくなつて、電極が
暖まりにくく、熱電子放出が困難となるため、始
動性が悪くなるが、サーメツトデイスク１４を本
考案の電気抵抗値範囲に選ぶことにより、サーメ
ツトデイスクが加熱され、始動特性が改善され
る。 なお、このような本考案に従う、撚り線を用い
た電極及び／又はリード部材が埋設され、絶縁材
が形成された導電性閉塞体が用いられるHIDラ
ンプとしては、上述のように、透光性セラミツク
ス管１２を発光管６の構成材料として用いたメタ
ルハライドランプ、或いは高圧ナトリウムランプ
等が挙げることができるが、本考案にあつては、
メタルハライドランプの発光管に特に好適であ
る。 また、透光性セラミツクス管１２に対する導電
性閉塞体１４の封着方法は、上記の焼嵌め方法以
外に、第５図に示されるように、適切なガラスフ
リツト等の封着材３０を以て封着されてもよい。 ところで、電極１６及びリード部材８の形状並
びに導電性閉塞体（サーメツトデイスク）１４の
電気抵抗値を種々変化せしめて、ランプ点滅試験
を行つた結果が、下表に示されている。この表か
らしても、本考案に係る優れた効果は容易に把握
されるところである。 なお、電極、リード部材、導電性閉塞体の構成
は次の通りであつた。 導電性閉塞体１４形状：外径…５mm 厚さ…５mm 〔閉塞体表面のアルミナ絶縁材２０の厚さ：
0.3mm〕 電極１６・リード部材８（タングステン） 撚り線：外径…0.3mm 撚り線数…２本 撚りのピツチ…３mm／１回転 棒線：外径…0.6mm 電極１６，リード部材８の閉塞体１４に対する
埋設深さ：1.5mm （電極−リード部材の離間距離：２mm） 円筒状突部２２の高さ：３mm 電極とのクリアランス（）：0.2mm 円筒状突部２２の肉厚：0.5mm

【表】 ク発生の有無確認。
以上、図面に示された具体例並びに導電性閉塞
体の電気抵抗値を規定する理由を説明するための
代表的な実施例により、本考案を説明してきた
が、本考案がかかる例示の構造およびそれに付随
した説明によつて何等限定的に解釈されるもので
ないことは、説明するまでもないところである。 （考案の効果） 以上の説明から明らかなように、本考案に従つ
て所定の電気抵抗値を有する導電性閉塞体に所定
形状の絶縁材が施され、更に撚り線電極が埋設さ
れた発光管を備えたHIDランプは、該導電性閉
塞体の製造時およびランプの点灯時にクラツクの
発生がなく、始動時にバツクアークが生じず、点
灯時においてメタルハライドに対して導電性閉塞
体が浸食されることがないため、ランプの信頼性
が向上すると共に、始動性、光束維持率及び演色
性に優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による発光管を備えたHIDラ
ンプの一例を示す切欠慨略図であり、第２図は第
１図の発光管の端部を拡大した要部縦断面の説明
図であり、第３図乃至第５図は、それぞれ、本考
案の他の実施例を示す要部縦断面図であり、第６
図は電極−導電性閉塞体の焼嵌め状態を示す横断
面の説明図で、実線は焼嵌め前、破線は焼嵌め後
を示すものである。 ２：バルブ（外管）、４：口金、６：発光管、
８：リード部材、１０：導電部材、１２：透光性
セラミツクス管、１４：導電性閉塞体、１６：電
極、１８：導電性閉塞体の電極側表面、２０：絶
縁材、２２：突部、２４：間〓、３０：シーリン
グ材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 透光性セラミツクス管の端部をサーメツトから
   なる導電性閉塞体にて閉塞する一方、電極及びリ
   ード部材をそれらの端部においてそれぞれ該導電
   性閉塞体の埋設穴内に埋設してなる高圧金属蒸気
   放電灯用発光管において、該導電性閉塞体とし
   て、電気抵抗値が0.1〜5Ωの導電性閉塞体を用
   い、その略中央部の埋設穴内に撚り線の電極を挿
   入、埋設せしめて、該撚り線と埋設穴内面との間
   に空間を設ける一方、かかる導電性閉塞体の電極
   側表面部に電気絶縁材を設け、且つかかる絶縁材
   の表面を、前記電極の周囲において、該導電性閉
   塞体周縁部に位置する絶縁材表面よりも電極立設
   方向に突出させると共に、該絶縁材と該電極との
   間に所定間隔の〓間を設けたことを特徴とする高
   圧金属蒸気放電灯用発光管。