JPH05198285A - 高圧放電灯及びその製造方法 - Google Patents

高圧放電灯及びその製造方法

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JPH05198285A
JPH05198285A JP4242617A JP24261792A JPH05198285A JP H05198285 A JPH05198285 A JP H05198285A JP 4242617 A JP4242617 A JP 4242617A JP 24261792 A JP24261792 A JP 24261792A JP H05198285 A JPH05198285 A JP H05198285A
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    • H01J9/323—Sealing leading-in conductors into a discharge lamp or a gas-filled discharge device

Abstract

(57)【要約】 【目的】 浸食と温度変化に耐えることが出来、特にメ
タルハライドが封入されたランプに使用可能なリード部
材若しくは電流導体を有する高圧放電灯を提供する。 【構成】 両端部がセラミックプラグで閉塞され、その
プラグを貫通して金属電流導体が配置され、その内部に
イオン化放電物質が充填されたセラミック放電管を有す
る高圧放電灯において、電流導体の少なくとも放電管内
側部分が前記セラミック材料より小さい熱膨張係数を有
するようにし、且つその電流導体を前記プラグに気密性
をもって直接焼結固定した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は、両端部がセラミックプラグで閉
塞され、そのセラミックプラグを貫通して金属電流導体
が配置され、その内部にイオン化放電物質が充填された
セラミック放電管を有する高圧放電灯に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】このような高圧放電灯として、高圧ナト
リウム発光ランプ、特に、演色性が向上されたメタルハ
ライドランプが有る。この高圧放電灯にセラミックス材
料の放電管を使用することによって、放電管に要求され
る、より高温での使用が可能となる。通常の高圧放電ラ
ンプは１００Ｗ〜２５０Ｗの範囲の定格を有するもので
ある。管状の放電管の両端部は、ディスク状のセラミッ
クス端部閉塞体（セラミックプラグ）により閉塞され、
その軸方向に延びるように形成された中心穴に金属製の
給電用リード部材（電流導体）が挿通される。
【０００３】従来から、これらのリード部材はニオブ製
のものが使用されている（独国特許明細書:14 71 379参
照）。しかしながら、それらのニオブ製リード部材は、
長期寿命ランプのほんの一部の場合のみに適するもので
ある。これは、ランプがメタルハライド封入物を有する
場合、管状のリード部材としてのニオブチューブと、そ
のニオブチューブを閉塞体に対してシールしているセラ
ミックス材料とが、閉塞体に対して強い浸食性を有する
ものであるためである。このニオブ製管状リード部材を
使用した改良ランプが欧州特許明細書：EP-PS 136 505
に記載されている。この改良ランプでは、ニオブチュー
ブは、セラミックシール材料を用いることなく、セラミ
ック端部閉塞体用のセラミックグリーンボディの最終焼
結工程において、そのセラミック材料の焼結時の収縮に
よって、焼結閉塞体にしっかりとシールされる。このこ
とは、リード部材のニオブと端部閉塞体のセラミックの
両材料の熱膨張率が略等しい為（８×１０-6Ｋ-1）、容
易に可能となるが、詳細は上記欧州特許明細書に記載さ
れている。
【０００４】他の材料から成るリード部材も又試用され
ている。独国特許明細書：DE-PS 2548 732 及び26 41 8
80 にチューブ状又は管状のリード部材がタングステ
ン、モリブデン又はレニウムから構成されている放電ラ
ンプが記述されている。このチューブは、その内部に直
線的に挿通されるセラミックス製の円筒支持部材によっ
て支持され、またその円筒支持部材は、軸方向に配置さ
れた複数の支持壁が形成された中実又は中空の部材であ
る。中空の部材の場合、中空穴が封入物の導入管として
機能した後に閉じられる。リード部材の内側と外側に係
合するセラミック部材とのシールは、それらのセラミッ
ク部材が１８５０°Ｃで焼結された後に、セラミック材
料を用いて行われる。このシールによりランプの耐浸食
性が改善されるものの、メタルハライドが封入されたラ
ンプに求められる要求を満たすものではなかった。この
要求を満たす為の多大な努力にもかかわらず、充分な耐
浸食性を有するセラミックスシール材の開発は、今日
迄、不可能であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、浸食と温度
変化に耐えることが出来、特にメタルハライドが封入さ
れたランプに使用可能なリード部材若しくは電流導体を
有する高圧放電灯を提供することを、第一の目的とする
ものである。また、本発明の第二の目的は、かかる高圧
放電灯の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項１
及び請求項１０に記載の特徴によって達成され、本発明
は複数の従属請求項に記載の態様により有利に実施され
る。
【０００７】
【具体的構成】以下、本発明を詳細に説明する。
【０００８】低い熱膨張率を有する金属（モリブデン、
タングステン及びレニウム）は、浸食性の封入物に対し
て高い耐浸食性を有する為、かかる金属から成る電流導
体は非常に望ましいものである。しかしながら、このよ
うな電流導体を使用した場合に気密シール性が低いと言
う問題がこれまで未解決のままであった。
【０００９】ニオブ及びタンタル等の金属の熱膨張率は
セラミックスのそれと釣り合うが、一方、それらは浸食
性の封入物に対して低い耐浸食性を有することが知られ
ており、メタルハライドランプ用の電流導体としての使
用には、未だ有用ではなかった。
【００１０】この発明は、上記二つの技術の有利性を利
用すると共に、それらの不都合を排除するものである。
【００１１】即ち、電流導体の少なくとも放電管の内部
の耐浸食性封入物に晒される部位は、低い熱膨張率、つ
まり、セラミックス放電管よりも少なくとも２０％は低
い熱膨張率を有する耐浸食性の材料で構成される。
【００１２】本発明の非常に単純で基本的な一つの具体
例においては、電流導体として、全くセラミックスシー
ル材料を使うことなく、セラミックスプラグ（放電管の
端部を閉塞するセラミック製閉塞体）中に気密に直接焼
結される一体のモリブデン製の管状導体を使用する。こ
の導体はただ単に閉塞体と同時焼成すことによって閉塞
体中に直接に結合される。このことは、例えばニオブ製
導体の場合のように、セラミックスと略同じ熱膨張率を
有する電流導体材料を使う場合にのみ、セラミックプラ
グに対して直接焼結を行うことにより耐久性の高い電流
導体を得ることが可能であるとこれまで信じられてきた
ことからすると、全く驚くべきことである。
【００１３】この方法は、モリブデンに限定されず、タ
ングステン又はレニウム（熱膨張率≦６×１０-6Ｋ-1）
製の電流導体についても応用可能で、亀裂や割れ（クラ
ック）を発生させずに材料結合ができるので、浸食性の
低い封入物を使用する場合や、点灯時の熱応力が比較的
低く抑え得ることができる放電灯に、適用できる。
【００１４】管状の電流導体を使用する場合、その厚さ
及び直径が小さく、又、その表面が粗いものが望まし
い。更に、プラグの電流導体と結合する中心穴の直径
と、電流導体の外径との間の関係が、ある適当な寸法範
囲内に収まっていることが望ましい。また電流導体とセ
ラミックプラグとの封止はセラミック封止材料を使用し
ないで行われるが、これはプラグ形状グリーンボディの
中心穴に電流導体を挿入して同時に最終焼結することに
よって、プラグ状グリーンボディが収縮して電流導体を
押圧し、プラグと電流導体との封止が所定の信頼性を以
て達成されることによる。
【００１５】この発明の一つの重要なポイントは、電流
導体が中実のシリンダ又は円筒状のものでは無く、壁厚
が十分に小さくされた管状のものである事である。管壁
厚を小さく抑えるのは、最終焼結時にプラグ状グリーン
ボディの収縮によって引き起こされる力によって導体が
僅かに歪むことを許容するためである。一方、管状電流
導体の壁厚は、機械的安定性、より具体的には、電極軸
を強固に支えることが出来るように充分厚くしなければ
ならない。電流導体の壁厚は０．１〜０．２５ｍｍが特
に好ましいことが確認されている。
【００１６】二番目に重要なポイントは、熱膨張率の絶
対値を決定する電流導体の直径である。実際、径が小さ
くなればなるほど、放電灯の作動中に起こる膨張力は小
さく抑えられる。この意味において、外径は２．０ｍｍ
より小さいことが望ましい。一方、実用上殆どの場合に
おいて、十分な電流供給容量を得る為に、電流導体の内
径は０．５ｍｍ以上であることが望ましいが、定格が小
さい（ワット数の小さな）放電灯の場合には、０．５ｍ
ｍ以下でも良い。
【００１７】三番目に重要なポイントは、電流導体の表
面粗さである。電流導体とプラグの間の直接的な封止は
主に機械的な結合により、また二次的に拡散結合による
と思われる。電流導体とプラグの界面での接触面積が大
きくなればなるほど、直接封止部分の気密性は効果的に
達成されることとなる。電流導体の表面の粗さはおよそ
Ｒａ１０〜５０μｍ（中心線平均表面粗さ）が望まし
い。
【００１８】Ｒａ１０μｍ未満の表面粗さは気密性の改
善に対して効果的ではない。Ｒａが５０μｍを越える粗
さは、良好な気密性を有する放電管本体を製造するには
適しているが、電流導体の信頼性及び機械的な安定性を
低下させるので、望ましくない。このように表面を粗く
するには、例えばサンドブラスト加工、化学エッチング
及び機械加工等の種々の方法によって簡単に行い得る。
【００１９】四番目に重要なポイントは、プラグの中心
穴の内径と電流導体の外径の間の最適な関係を選択する
ことである。焼結の前、プラグは未焼結状態いわゆるグ
リーンボディの状態である。焼結が行われると、プラグ
状グリーンボディは収縮し、それとともに内径及び外径
の両方が減少する。収縮時のプラグの内径の減少量が大
き過ぎると、プラグの軸方向に延びる中心穴に挿入され
た電流導体からの反発応力によりプラグにクラックが引
き起こされる。又、プラグの内径の減少量が少な過ぎる
と、プラグと電流導体との界面における結合力は弱くな
り、その結果、放電管の気密性の不足を招く。プラグ焼
結後のプラグ内径（電流導体を挿入せずに焼結させた場
合）は、焼結前の電流導体の外径より５乃至１０％小さ
くすることが望ましい。
【００２０】上記の製造技術を実施するに際して、先ず
最初に、電流導体を、端部閉塞体としてのセラミックプ
ラグのグリーンボディに形成された軸方向穴に挿入、位
置決めする。次いで、電流導体が挿入されたプラグ状グ
リーンボディを、放電管状グリーンボディの各端部に挿
入、組み付けし、そしてこの様にして得られた組付品
を、水素又は真空下において、約１８５０°Ｃの温度に
て、３時間焼結する。セラミックプラグ状グリーンボデ
ィが焼結工程中に収縮することにより、焼結プラグが電
流導体上に強固に押圧され、プラグと電流導体の接触界
面に信頼性の高い封止が得られる。
【００２１】電流導体として、モリブデンのみから成る
管状部材が使われる場合、又は放電管が非常に大きい歪
みを受ける場合、例えば、高圧放電灯管が優れた演色性
を示しその最冷点の温度が７００℃以上である場合、約
５００冷熱サイクル（放電灯のオン−オフを繰り返し
て、その温度を周期的に変えるサイクル）後に、電流導
体とセラミックプラグとの間に間隙（ギャップ）が形成
される可能性がある。そのような間隙の幅はおよそ３μ
ｍである。この間隙は、モリブデンの低い熱膨張率（６
×１０-6Ｋ-1）と、セラミックス材料の高い熱膨張率
（８×１０-6Ｋ-1）との間の大きな差に因るものであ
る。即ち、この熱膨張率差によって、温度変化に伴う材
料の歪みが発生し、これが放電灯の故障の原因となるこ
とがある。
【００２２】この基本技術を改良発展させることによ
り、演色性が高く、従来技術のものより優れた高圧ナト
リウム放電灯及びメタルハライドランプを得ることがで
きるのである。
【００２３】基本枝術を改良する為の第一の技術的な手
法は、セラミックプラグを改良する為、セラミック放電
管材料の熱膨張率と管状金属電流導体材料の熱膨張率の
中間の熱膨張率を持つ複合材料を使用してセラミックプ
ラグを形成する。例えばモリブデンから成る管状電流導
体をかかる複合材料から成るセラミックプラグに挿入
し、これを同時焼結することにより、直接気密接合す
る。その複合材料は、全くセラミックス封止材料を含ま
ず、例えばアルミナとタングステンとを含む組成のもの
である。この管状電流導体とセラミックプラグの同時焼
成体は、２０℃と９００℃との間で温度変化させる５０
０回以上の冷熱サイクル後でも気密性を維持する。金属
製電流導体、複合材料のセラミックプラグ及びセラミッ
ク放電管を同時焼成するに際しては、水素雰囲気を使用
することが可能である。
【００２４】上記の技術手法の一番目に重要な点は、モ
リブデン、タングステン、レニウム若しくはそれらの合
金から成る管状電流導体を使用することである。もし、
例えばロッド状又はワイア状等の中実電流導体である場
合には、クラック（割れ）が直接結合部位に起こるであ
ろう。管の外径は小さいものが好ましく、特に２．０ｍ
ｍより小さいことが望ましい。管の壁厚は特に限定しな
いが、焼成工程中に引き起こされる収縮力によりクラッ
クが発生することを防止するため、管の内径を少なくと
も０．３ｍｍより大きくする必要がある。
【００２５】二番目に重要な点は、端部閉塞体としての
セラミックプラグの材質である。詰まり、セラミックプ
ラグは、金属製電流導体の熱膨張率とセラミックス放電
管の熱膨張率の間の熱膨張率と、例えばメタルハライド
やナトリウム等の浸食性の封入物に対する高い耐浸食性
を有していなければならない。それに加えて、水素雰囲
気下での組立品の同時焼成が可能となるようなセラミッ
クプラグ材料を選択することが望ましい。組立品は、金
属製の電流導体、セラミックス放電管及び上記のような
複合材料から成るセラミックプラグから構成されるもの
である。
【００２６】セラミックプラグ材料は二つの成分から成
る。第一の成分はアルミナで、必須の主成分である。第
二の成分は、例えば、タングステン、モリブデン、レニ
ウム等の金属、グラファイト、及び窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）、炭化チタン（Ｔ
ｉＣ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化ジルコニウム（Ｚｒ
Ｃ）、二ホウ化チタン（ＴｉＢ2 ）、及び二ホウ化ジル
コニウム（ＺｒＢ2 ）等の低い熱膨張率を有するセラミ
ックス、から選択された少なくとも一つの材料を含むも
のである。二つの成分の比は次のようである：主成分で
あるアルミナの比率は６０乃至９０重量％であり、第二
成分の比率は１０乃至４０重量％である。これらの複合
材料のそれぞれの熱膨張率はおよそ5.5 乃至6.5 ×１０
-6Ｋ-1である。アルミナを必須の成分とするのは、その
卓越した耐浸食性からだけではなく、約１８００℃の温
度における焼成時の固体拡散反応により、セラミックプ
ラグと放電管端部との接触領域に当初存在する継ぎ目が
消失し、それらが実質的に一体構造となるからである。
アルミナの比率の下限は６０重量％であり、その上限は
９０重量％である。この上限を越えた場合、複合材料は
望ましい熱膨張率を持たず、そしてその結果、セラミッ
クプラグと金属電流導体との直接結合部位が多数の冷熱
サイクル後には気密性の維持が出来なくなり、放電灯の
劣化の原因となる。もし第二成分の比率が高くなり過ぎ
るた場合、特に金属材料の含有により高くなり過ぎた場
合、プラグ自体の気密性を保証するに十分な複合材料密
度を得るように複合材料を焼結することが困難である。
例えば、複合材料が単にアルミナとタングステン（又は
上記金属材料の少なくとも一つ）から成る場合には、ア
ルミナ：タングステンの重量比率が７０〜８３：３０〜
１７の範囲内において、電流導体との気密性が最良な状
態に維持される。第二成分として他の材料が使用される
場合には、その比率は１０乃至２５重量％の範囲が最も
好ましい。特にセラミックス材料又はセラミックスと金
属材料との混合材料が上記第二成分の他の材料として使
用され得る。この場合の好ましい一例として、２０重量
％の炭化珪素が８０重量％のアルミナから成るセラミッ
クプラグが挙げられる。
【００２７】これらの複合材料は、特別な条件を殆ど用
いることなく製造することが出来る。基本的な製造工程
は次のようである：所定の比率のアルミナ粉末と第二成
分を秤量する；水、アルコール、有機バインダー等のプ
レス成形助剤を添加する；ボールミル又は混練機によっ
てそれらの材料を混合する；混合材料をスプレードライ
ヤー及び／又は他の適宜な方法によって成形用顆粒状粉
末に調整し、電流導体が挿入される軸方向中心穴を備え
た、放電灯の端部を閉塞する閉塞体として機能するセラ
ミックプラグ用グリーンボディを成形する。この際、次
の点に注意する必要がある。即ち、アルミナと炭化珪素
は別として、第二成分としての材料は比較的簡単に酸化
及び分解される事である。それ故、適当な成形助剤と、
例えば予備焼成工程における雰囲気及び温度等の最適な
条件を注意深く選択する必要がある。この予備焼成によ
って、グリーンボディをセラミックプラグ形状に成形す
る為及び第二成分の酸化及び／又は分解を防ぐ為に導入
された成形助剤が除去される。この予備焼成を行わない
と、得られるセラミックプラグに所定の熱膨張率を与え
ることができず、又クラックの発生の恐れがある。
【００２８】三番目に重要な点は、金属電流導体の表面
の粗さである。粗い表面を有する金属電流導体を使用す
ることが好ましいが、セラミックプラグと電流導体とが
直接結合された部位では、たとえ電流導体が特別な粗面
処理されていなくても気密性の維持は可能であるから、
電流導体の表面粗さは他のパラメーターほど重要ではな
い。
【００２９】四番目に重要な点は、電流導体とセラミッ
クプラグ、及びセラミックプラグと放電管との寸法関係
の両方を最適にすることである。放電管形状セラミック
グリーンボディとプラグ形状セラミックグリーンボディ
との同時焼成による直接接合により放電管の一端又は両
端部を閉塞する為の手法は前記基本技術と略同じであ
る。一方、セラミックプラグ（端部閉塞体）の軸方向中
心穴に電流導体が挿通され、これが同時焼成により直接
的にセラミックプラグに接合されるのだが、プラグ形状
グリーンボディが、電流導体が挿入されることなく焼成
され収縮した時の中心穴の直径は、挿入前の電流導体の
外径より３乃至１０％小さくなるように調整されるべき
である。同じような条件がセラミックス放電管の端部の
内径にも適用され、その放電管用セラミックグリーンボ
ディの端部内にプラグ形状グリーンボディが挿入され、
同時焼成による固体拡散反応によって一体化された組立
体が得られる。焼成により得られた放電管の端部の内径
は、そのグリーンボディが単独に焼かれた場合、その収
縮によりセラミックプラグの外径より２乃至５％の範囲
で小さくなるように調整されるべきである。このような
条件の根拠は基本技術のものと同じである。
【００３０】基本枝術を改良する為の第二の技術的な手
法は、電流導体を二つの部分又は部材から構成すること
である。第一の部分は、少なくとも、放電管の内部空間
側、即ち、放電管の内側に位置するセラミックプラグの
部分に支持されて設けられるものである。
【００３１】この第一部分（放電管内側部分）はセラミ
ックプラグの反対側、即ち、セラミックプラグの放電管
外側端まで延びていても良いし、セラミックプラグの軸
方向の略中央部まで延びていても良い。第一部分はモリ
ブデン、タングステン又はレニウム若しくはこれらの金
属の合金から成る。前述の一体的な電流導体とは違っ
て、第一部分は、中空の管又は中実のシリンダー若しく
はロッドとして形成することが出来る。
【００３２】第二の部分は、電流導体の放電管外側の部
分に設けられるものである。この部分もまた、管状若し
くは中実シリンダーとすることができ、第一部分のカラ
ーとして、又は第一部分の延長部として設け得る。第二
部分の熱膨張率はセラミックプラグのセラミックス材料
の熱膨張率と略等しい材料から成る。ニオブが第二部分
の材料として望ましが、タンタルも同様に望ましい材料
である。第二部分を管状とした場合、その壁厚は０．１
〜０．２５ｍｍの範囲において選択される。
【００３３】電流導体の第一及び第二の部分又は部材は
レーザー溶接又は電子ビーム溶接によって接合される。
長期間のシール性を得る為、第二部分の第一部分に対す
る接合位置は、放電管の内部空間からの距離が十分大き
くなるよう選択される。
【００３４】第二部分は、その放電管の内部空間からの
距離が、セラミックプラグの厚さ（軸方向寸法）の少な
くとも４０％に等しい位置で第一部材に接合されること
が望ましい。こうすることにより、例えはニオブから成
り、放電管の気密性の向上に寄与する第二部分が、放電
管内に封入される浸食性の封入物にたいする耐浸食性が
低いものであっても、例えはモリブデンから成る第一部
分の気密性が相当に低下した後でなければ、即ち、放電
管の使用期間が相当に経過し後に、第二部分に到達する
こととなる。
【００３５】第二部分は、セラミックプラグの厚さの少
なくとも３０％の長さ（放電管の軸方向寸法）を持つこ
とが気密性の見地から望ましい。
【００３６】上記第一部分及び第二部分から成る電流導
体の一態様に従えば、第一部分に対応する第一部材の放
電管内部から離れている側の端部に、第二部分に対応す
る第二部材を突き合わせ溶接する。この場合、第一部材
の端部は第二部材と略同一の直径と壁厚を有するもので
ある。第二部材はその放電灯内部側端、即ち、その溶接
端において、開口していても良いが、閉塞している方が
好ましい。第二部材の溶接端が開口している場合には、
二つの管部材の間の気密性を確保するよう、突き合わせ
溶接の際に細心の注意を払う必要がある。気密性が十分
でない場合には、放電管内の封入物が漏れて、第一部分
の外周面に沿って、第一及び第二部材の溶接部位に封入
物が到達し、遂には第二部分の内部へと移行する恐れが
ある。この場合、第二部分の外壁の気密効果は期待でき
ないであろう。第二部材が閉塞している場合、溶接時に
上記のような注意を払う必要はなく、溶接部位が漏れ封
入物に晒されても、放電灯の気密性の問題を引き起こす
ことはない。
【００３７】上記態様に従う電流導体は、容易に且つ安
全に製造することができる。この態様は、特に、比較的
大きな内径（１．５〜１．８ｍｍ）を有する電流導体に
適している。
【００３８】上記第二部分を外部の電流供給リード線
（通常は、鋼、ニオブ又はニッケル製）に接続する際に
は特に注意を払う必要がある。というのも、第二部分と
なる第二部材として好ましいニオブは、焼結時に脆弱化
し易く、特に水素雰囲気中では硬化・脆弱化が顕著にな
る。後で記載するように、水素雰囲気に晒すことが好ま
しい事もあるが、少なくとも最終焼成は真空中で実施す
ることが必要である。
【００３９】別の態様においては、第二部分が望ましく
はセラミックプラグの厚さの略半分の長さを有する、第
一部分の放電管内部から離れた一部位の外周を囲むカラ
ーとして設けられる。このカラーは、その外側端面がセ
ラミックプラグの外側端面と同一平面となるようにして
も良いし、カラー全体がプラグ内に位置するようにして
も良い。放電灯の寿命の見地から、カラーの位置及び長
さ寸法は、上記の条件を満足するように決定する事が要
求される。カラーの第一部分に対する気密溶接は、その
放電管外側端にて行われ、セラミックプラグとの第一及
び第二部分の封止は、放電管とセラミックプラグとの接
合と同様に、同時焼結又は同時焼成により達成される。
【００４０】上記態様は、電流導体を外部の電流供給リ
ード線に容易に接続できる点において有利である。即
ち、電流導体の第二部分は、カラーに囲まれた部位より
放電管内部から遠ざかる方向に延びる外側端部におい
て、リード線との接続が可能である。このように、第二
部分であるカラーが、第一部分の一部に接合配置される
場合には、第一部分の内径を小さくし（１．０〜１．５
ｍｍ) 、カラーの内径を約１．２〜２．０ｍｍとするこ
とが好ましい。
【００４１】上記態様においては、セラミックプラグに
カラーを収容する環状溝が形成されているため、カラー
とプラグとのシール性の確保は比較的複雑な手法が要求
される。即ち、カラーの放電管外側端部において、カラ
ーを環状溶接することによって、第一部分とカラーとの
気密性が確保される。
【００４２】三番目の態様に従えば、中実又は管状の第
一部材と組み合わせて、中実の第二部材を使用する。第
二部材により与えられる第二部分は第一部材により与え
られる第一部分の延長となるようにする。この構成にお
ける特別な計らいは、第一部分の径を第二部分の径より
大きくなるように選択することである。このような方法
によって、電流導体の気密性が改善される。
【００４３】上記のように第一部分と第二部分から成る
電流導体が使用される場合にも、適宜の変更を加えるこ
とにより、モリブデンの代わりにタングステン、レニウ
ム若しくはそれらの合金を第一部分の材料として採用
し、ニオブの代わりにタンタルを第二部分の材料として
採用することができる。このような電流導体を備えた放
電管は、クラックやギャップが無く材料接合されている
ので、浸食性の低い封入物を使用する場合や、点灯時の
熱応力が比較的高い場合でも適用可能であり、特に長期
間のランプ寿命が保証される。
【００４４】上記のように第一部分と第二部分から成る
電流導体を使用する態様においては、第一部分が気密性
の確保に貢献する期間は比較的短期間である。即ち、放
電管の気密性は、基本的にはプラグ状グリーンボディの
最終焼結工程において収縮するグリーンボディがその中
心穴を延びる第二部分（ロッド又は管）を押圧すること
によって達成される。第一部分が管状のものである場合
には、セラミックプラグに接触する第一部分の一部にも
収縮力を作用させ、それらの接触面間に間隙が存在しな
いようにして、メタルハライド成分のプラグ内への進入
を防止することが好ましい。
【００４５】しかしながら、放電灯（ランプ）のオン・
オフ動作が繰り返し行われることによって、セラミック
プラグと第一部分との間に或る程度の間隙が生じること
がある。プラグ状グリーンボディの焼成収縮により第一
部分へ掛かる力を、第二部分（ニオブから成る部分）へ
掛かる力よりも意識的に小さくした場合にプラグと第一
部分との間に間隙が発生し得るが、この場合でも、第一
部分の直径を第二部分のそれより大きく選択することに
より、間隙が生じても放電灯の寿命を相当に長くするこ
とができる。
【００４６】このように第一部分の直径を第二部分の直
径より大きくする態様は、第一部分がロッド形状のもの
でも管形状のものでも適用でき、電流導体の設計の自由
度を大きくすることができる。例えば、放電管の、封入
物の導入・排出を行わない端部においては、電流導体を
管状のものとするのでなく、ロッド形状の第一及び第二
部材を溶接して一体化した中実の電流導体とすることが
可能である。
【００４７】前述のように電流導体が第一部材から与え
られる第一部分と第二部材から与えられる第二部分から
構成される場合には、以下の点を考慮する必要がある。
【００４８】第一の留意点は、特に管状の二部材を溶接
して電流導体を得る場合、カラーの放電管内部側端部に
おいて、環状溶接することにより気密接合しなければな
らない。気密性が十分でない場合には、放電管内の封入
物が漏れて、第一部分（モリブデン製）の外周面に沿っ
て、第一及び第二部材の溶接部位に封入物が到達し、遂
には第二部分（ニオブ製カラー）の内部へと移行する恐
れがある。この場合、第二部分としてのニオブ製カラー
の気密効果は期待できない。
【００４９】次に重要な点は、電流導体の直径、特に熱
膨張係数の絶対値を決定する第一部材の直径である。実
際、直径が小さくなればなるほど、ランプ作動中に発生
する膨張力は小さくなる。第一部分及び第二部分がロッ
ド状のものであっても管状のものであっても、それらの
外径が２．０ｍｍより小さいことが望ましい。
【００５０】第三の留意点は、セラミックスプラグの軸
方向中心穴の内面に接触する電流導体の表面の粗さであ
る。電流導体とセラミックプラグとの間の直接的なシー
ルは、主に機械的な結合により、次に拡散結合に依るも
のと思われる。両部材の界面における接触面積が大きく
なればなるほど、直接シール部位での気密性はより効果
的に達成できるようになる。第一部分及び第二部分の表
面の粗さは、それ等が管状部材から与えられる場合には
およそＲａ１０乃至５０μm 、ロッド状又は中実部材か
ら与えられる場合にはＲａ１０乃至１００μm が望まし
い。Ｒａ１０μm より小さい粗さは、気密性の改善に対
して効果的ではない。
【００５１】管状の電流導体の場合、Ｒａ５０μm より
大きい表面粗さは、電流導体の信頼性と機械的安定性を
低下させる為望ましくない。更に、中実の電流導体の場
合、Ｒａ１００μm より大きい表面粗さは、機械的安定
性に関しては何の問題もないが、電流導体表面の凹凸が
大きいのでプラグ状グリーンボディが焼成中に収縮して
も凹部に侵入できず、焼結後のプラグと電流導体表面の
間に非接触部分が形成され、気密性が得られない。
【００５２】第四の留意点は、セラミックプラグ（アル
ミナ製）の中心穴径と電流導体の外径との最適な関係を
選択することである。焼結の前においてプラグは、未焼
結又は所謂グリーン状態にあるが、焼結されるとグリー
ンボディは収縮し、その外径及び内径は共に減少する。
焼結中のプラグの中心穴の直径の減少量が大きすぎる場
合は、その穴に挿入された電流導体からの反発応力によ
りプラグにクラックが引き起こされる。又、中心穴の直
径の減少量が小さすぎる場合は、プラグと電流導体との
間の界面における結合力が弱まり、結果として放電管の
気密性が不足する。電流導体の第一部分が管状である場
合には、電流導体を挿入しないでアルミナプラグを焼結
した時の中心穴の直径は、第一部分の外径より約５乃至
１０％小さいことが望ましいが、これは必ずしも必須で
はない。
【００５３】しかしながら、第一部分が中実のロッドか
ら成る場合には、プラグの中心穴径を第一部分の外径よ
り略１乃至３％だけ小さく、即ち、管状の場合よりそれ
らの差を小さくすることが必要である。これは、中実モ
リブデンは焼結中にそれ自体は変形し得ず、プラグ形状
グリーンボディの収縮量が大き過ぎて強い反発応力が作
用し、プラグにクラックが発生することを防止する為で
ある。一方、第一部分が管状モリブデン部材から与えら
れる場合は、焼結後の冷却期間中にプラグとモリブデン
導体との間の熱収縮（上述のような）量の大きな差から
引き起こされる押圧力を補正する為に、管状のモリブデ
ンそれ自体が僅かに変形することができる。しかしなが
ら、電流導体の第一部分にロッド状部材を適宜に採用す
ることも可能である。
【００５４】いずれの場合においても、プラグの中心穴
の電流導体の第二部分に対応する部分の直径は、電流導
体を挿入することなしにプラグ状グリーンボディのみを
焼結した時、第二部分の外径より約５〜１０％小さくな
るように選択しなければならない。これは、第二部材の
熱膨張率がセラミックプラグのそれに近いので、第二部
材が管状であっても、又ロッド状であっても適用され
る。
【００５５】第五の留意点は、焼結雰囲気の選択であ
る。ニオブは二部材接合型電流導体の望ましい金属材料
だが、透光性アルミナセラミックスの製造に関連する従
来技術において知られているように、１７００℃より高
温の水素雰囲気下では、この金属は相当に硬化及び脆弱
化する為、この硬化ニオブの反発応力によりプラグにク
ラックが引き起こされる。
【００５６】しかしながら、プラグ（アルミナ製）とニ
オブ導体との接触界面には、薄い第二の層が形成され、
アルミナプラグにクラックが発生しなければ、この第二
の層を有する部位は非常に高い気密性を有することが判
明している。
【００５７】ニオブの脆弱化を伴うことなくニオブとプ
ラグの材料であるセラミックとの良好な結合が得られる
ように、ニオブに接触する水素の量を決定し、そのよう
にコントロールすることは、大変に困難な事であった
が、この問題は、予備焼結工程を追加することによって
解決される。
【００５８】即ち、最終焼結工程前に、所定の電流導体
を、プラグ状グリーンボディに形成された軸方向穴に挿
入し、それ等電流導体とグリーンボディとが部分的に接
合する迄、約１２５０℃乃至１５００℃の温度におい
て、５〜３０体積％の水素と残部がアルゴン及び／又は
窒素とから成る雰囲気下で予備焼結する。焼結雰囲気が
３０体積％より多い水素量を含む場合、又は焼結温度が
１５００℃より高い場合には、電流導体のニオブ部分が
硬くなり過ぎ、又５体積％より少ない水素量又は１２５
０℃より低い焼結温度では、第二の層が効果的に形成さ
れない。最終焼結は、予備焼結されたプラグと電流導体
を放電管用グリーンボディの両端部にそれぞれ位置決め
し、ニオブ材料の硬化を回避するよう、真空下にて行
う。この焼結方法は、ニオブ材料の水素との反応性を考
慮したもので、純粋なモリブデン製の電流導体を使用し
た場合の焼結方法とは、多少異なるものである。
【００５９】この発明は、メタルハライドを含む封入物
の使用によって気密性が損なわれることのない、長寿命
の高圧放電灯を提供するものである。放電管は、従来の
ものと同様に、管状、円筒状、太鼓状又は樽状のいずれ
でも良い。更に、かかる放電管と、ディスク状、ハット
状等の形状のセラミックプラグ（放電管の端部閉塞体）
とは、従来から知られるような方法で直接接合される。
放電管は、一端又は両端が固定の外管内に配置されるこ
とが多い。
【００６０】
【実施例】さて、本発明を幾つかの実施例に基づいて詳
細に説明する。
【００６１】図１は、１５０Ｗ定格のメタルハライド放
電灯の略図である。この放電灯は、石英ガラス若しくは
硬質のガラスから成る外管１を含み、この外管１の中心
線が放電灯の軸となる。外管１は、その両端で口金３に
より気密閉塞される。外管１内には、アルミナセラミッ
ク放電管８が外管１と同軸に配設されている。放電管８
は樽状の中央部４と、円筒状の端部９を有している。放
電管は２つの電流供給リード線６によって外管１内に支
持され、リード線６はフォイル５を介して口金３に接続
されている。リード線６は、放電管８の両端部９を閉塞
しているアルミナセラミックプラグ１１を放電管８の軸
方向に貫通している管状の電流導体１０に溶接されてい
る。プラグ１１は、端部９に公知の方法で固定されてい
る。
【００６２】この２つの電流導体１０は、モリブデン
（若しくは、必要に応じて、タングステン又はタングス
テン／レニウム合金）にて構成され、それ等の放電管内
側端において電極システム１２を支持している。各電極
システム１２は、電極軸１３とと、この電極軸１３の放
電管内側端部に巻かれたコイル１４とを含む。電極軸１
３は、電流導体１０の閉塞端部１５に、溶接により気密
に接続されてる。電極システム１２のコイル１４に代え
て、電極軸１３の放電管内側端部を球状に成形しても良
い。
【００６３】放電管８には、アルゴン等の不活性なスタ
ートガスに加えて水銀及びメタルハライドが封入され
る。但し、水銀は必ずしも封入する必要はない。
【００６４】図２は、放電管８の一端部におけるシール
構造の詳細を示す略図である。放電管８の円筒状端部９
は１．２ｍｍの壁厚を有する。この端部９に上記アルミ
ナセラミックスプラグ１１が挿入固定されている。プラ
グ１１は３．３ｍｍの外径、及び５ｍｍの軸方向厚さ
（高さ）を有している。このプラグ１１には、軸方向に
貫通して中心穴が形成され、この中心穴に上記電流導体
としてのモリブデン製の一体チューブ１０（以下、モリ
ブデンチューブと呼ぶ）が直接焼結固定されている。モ
リブデンチューブ１０は放電管内側端部１５で閉じられ
ており、長さ１２ｍｍ、壁厚０．２ｍｍ、内径１．０ｍ
ｍの寸法を有する。又、モリブデンチューブ１０は、そ
の両端部がプラグ１１から略同距離、その軸方向に突出
している。閉塞端部１５は、モリブデンチューブ１０と
一体成形した底壁とし、その閉塞端部１５の底壁に電極
軸１３を溶接されるか、若しくは公知の方法で電極軸１
３の端部をモリブデンチューブ１０の開口端部に気密に
固定して、閉塞端部１５とすることもできる。
【００６５】以下、モリブデンチューブ１０とプラグ１
１とを焼結により直接接合する方法を説明する。
【００６６】上記の如く、放電管８の円筒状端部９には
それぞれプラグ１１が固定され、そのプラグ１１の中心
穴には一体の電流導体１０が気密に焼結固定される。本
実施例に従う製造方法は、電極システム１２を備えた電
流導体１０を準備する過程を含む。電流導体１０はモリ
ブデン製であり、内径１．０ｍｍ、壁厚０．２ｍｍであ
る。本方法は、更に、スタート材料として、アルミナと
例えば酸化イットリウム及び／又は酸化マグネシウム等
のドーピング材料から構成される、無機粉体の混合物原
料を２種類準備する過程を含む。これら２種類の原料
は、その一方は放電管８に使用され、他方はプラグ１１
に使用される。前記一方の原料に含まれるアルミナは約
５m2/g乃至１０m2/gの比表面積を有し、他方の原料に含
まれるアルミナは約３m2/g乃至５m2/gの比表面積を有す
る。これらの２種類の原料からそれぞれ２種類のグリー
ンボディ（放電管形状グリーンボディとプラグ形状グリ
ーンボディ）が成形される。この２つのグリーンボディ
の直線収縮率〔ΔＬ／ＬO （％）〕の差は、約３〜５％
が望ましい。直線収縮率とは、グリーンボディの長さと
その焼成体の長さの差（ΔＬ）をグリーンボディの長さ
（Ｌo ）で割った値である。例えば、放電管形状グリー
ンボディの直線収縮率を２１〜２４％とするなら、プラ
グ形状グリーンボディの収縮率は１７〜２０％となる。
放電管形状グリーンボディの円筒端部９に対応する部分
の内径４．００ｍｍであり、一方、プラグ形状グリーン
ボディは外径３．９６ｍｍ、高さ６．０ｍｍ、中心穴径
１．５６ｍｍを有する。本製造方法は、更に、これらの
グリーンボディの空気雰囲気下での約１０００℃乃至１
４００℃における、成形助剤及び水分を含む不純物を除
くために行われる予備焼成または予備焼結工程、プラグ
形状予備焼成体の中心穴に電流導体１０を位置決めする
工程と、プラグ形状予備焼成体を放電管状予備焼成体の
それぞれの端部の結合部に挿入する工程と、このように
して得られた組立品を水素雰囲気下若しくは真空下約１
７５０℃乃至１９００℃で３乃至５時間最終焼成する工
程を含むものである。この方法により得られた放電管８
は、その放電部４が可視波長域の放射光を十分に透過さ
せる透光性を有し、又放電管閉塞端部９とプラグ１１と
の接合部３１及びプラグ１１と電流導体１０との直接封
止部３２は、従来から知られている焼成収縮差を利用し
た接合技術で、完全な気密性を有している。
【００６７】本発明のより望ましい態様が、図２の態様
を僅かに変更することにより得られる。すなわち、円筒
状プラグ１１には、アルミナ８０重量％に対してタング
ステン２０重量％が加えられた複合材料が使用される。
このプラグの寸法は前述の図２のものと等しい。製造方
法は、次に述べる工程を除いて前述の方法と全く同じで
ある。プラグに適用される原料はアルミナとタングステ
ンより成る複合材料である。アルミナの比表面積を約３
m2/g乃至５m2/gとし、タングステンの平均粉径を１ミク
ロン以下、更にアルミナ／タングステンの重量比を８０
／２０とする。本態様においても、２種類の原料がそれ
ぞれ放電管形状グリーンボディとプラグ形状グリーンボ
ディに成形される。これ等グリーンボディの直線収縮率
及び寸法の差異は前述の通りである。前述の基本例とは
異なり、放電管形状グリーンボディのみが空気雰囲気
下、約１０００乃至１４００℃において成形助剤及び水
分を含む不純物を除去する為に予備焼成が行なわれる。
一方、プラグ形状グリーンボディは、水素雰囲気下１２
００乃至１４００℃で予備焼成するが、その前にタング
ステン成分の酸化を防ぐ為及び成形助剤と水分を除く為
に、空気雰囲気下、３００℃以下で第１次予備焼成を行
なう。この第１次予備焼成後の第２次予備焼成におい
て、予備焼成体の中心穴の直径がおよそ１．４５ｍｍに
まで縮む。
【００６８】前述のごとく、本態様に従う方法も、プラ
グ形状予備焼成体の中心穴に電流導体１０を位置決めす
る工程と、プラグ形状予備焼成体を放電管状予備焼成体
のそれぞれの端部の結合部に挿入する工程と、このよう
にして得られた組立品を水素雰囲気下若しくは真空下約
１７５０℃乃至１９００℃で３乃至５時間最終焼成する
工程を含むものである。このようにして得られた接合部
３１及び封止部３２の気密性は極めて良好である。
【００６９】更に別の複合材料を用いた態様を、以下に
説明する。図３の（ａ）に示す最初の例において電流導
体１６の第一部分１６ａはモリブデン製のチューブから
成り、図２に示す基本例の電流導体１０の半分の長さし
かなく、プラグ１１の厚さの略半分にあたる位置にその
放電灯外側端部を有している。第一部分１６ａは、その
放電灯内側に位置する閉塞端において、電極軸１３を支
持している。
【００７０】ニオブ製のチューブである第二部分１６ｂ
が継ぎ目１７において第一部分１６ａと突き合わせ溶接
され、放電管の内部空間から離れる方向に延びている。
両部分は略同じ寸法、すなわち、内径１．５ｍｍ及び壁
厚０．１ｍｍを有する。第二部分１６ｂは放電管と反対
の方向に、プラグ１１から突出している。特に好ましい
変形例が、図３の（ｂ）に示されている。この変形例に
おいては、電流導体１６’の第二部分１６ｂが、第一部
分１６ａとの溶接継ぎ目１７において、キャップ２１に
よって閉塞されている。又、モリブデン製第一部分１６
ａも、破線２１’に示すように、第二部分１６ｂのキャ
ップ２１に対応する端部において、閉塞することも可能
である。
【００７１】また更に別の態様を図４に示す。この態様
においては、電流導体１８は、図２の基本例の電流導体
１０と同様にプラグ１１内を連続的に延び閉塞端部１５
を有するモリブデン製の管状第一部分１８ａと、プラグ
１１の外側半分に対応する第一部分１８ａの一部の外側
に配置された、第二部分としてのニオブ製の管状カラー
１８ｂとから成る。カラー１８ｂは、プラグ１１の外側
端面１９と同一平面上に、その外側端面を有している。
即ち、プラグ１１には、カラー１８ｂと対応する環状溝
２０が形成されており、この環状溝２０に第二部分たる
カラー１８ｂが挿入されている。第一部分１８ａは内径
１．０ｍｍ及び壁厚０．２ｍｍを有し、一方カラー１８
ｂは内径１．４ｍｍ及び壁厚０．２５ｍｍを有してい
る。カラー１８ｂの軸方向長さは２．４ｍｍであり、プ
ラグ１１は、外径４ｍｍ及び軸方向厚さ（長さ）５ｍｍ
を有している。
【００７２】上記態様において、図４に示すような構造
が放電管の両端部に設けられ、その一方の端部に設けら
れるに電流導体１８の第一部分１８ａは、上記のごと
く、閉塞端部１５において気密に閉塞されている。一
方、放電管の他方の端部に設けられる電流導体の第一部
分は、小径の封入物導入口が閉塞端１５の近傍に形成さ
れ、この導入口から、メタルハライド成分が放電管の内
部に封入される。メタルハライドの封入後、導入口は公
知の方法により閉止される。この導入口の閉止は、例え
ば、セラミックまたは金属シール材料をレーザ加熱する
ことにより行なわれる。
【００７３】このように、中心穴に電流導体１０、１
６、１８が気密に焼結接合固定されるプラグ１１は放電
管の両端部９にそれぞれ挿入固定される。即ち、プラグ
形状グリーンボディが放電管形状グリーンボディの端部
に挿入され、その後に両者が同時焼成又は同時焼結され
て直接接合され、放電管の両端部９が気密シールされる
のである。
【００７４】焼成工程の後、封入物が導入口から導入さ
れ、導入口が閉じられる。
【００７５】図４の態様の変形例を図５に示す。この変
形例においては、ニオブ製カラー１８ｂ’が完全にプラ
グ１１内部に位置しており、高温（１８５０°Ｃ）での
焼結によるカラー１８ｂ’の脆弱化及び放電管端部の気
密性の低下が有利に防止される。即ち、プラグ１１に形
成される環状溝２０の軸方向長さ（深さ）をカラー１８
ｂ’の長さより大きくし、その溝２０の放電管外側端部
をセラミック材料から成る適当なリング２２により充填
する。このリング２２は、電流導体１８’の第一部分１
８ａ上にグリーンな状態で成形し、プラグ形状グリーン
ボディと共に焼結して、第一部分１８ａに気密に接合す
る．この際、リング２２のセラミック材料の熱膨張係数
をプラグ１１のそれより多少小さく、且つ第一部分１８
ａのそれより相当に大きく設定する。これは、例えば、
プラグ１１の材料に二酸化ケイ素等の適当なドーピング
材料を添加することによって実現することが出来る。
【００７６】メタルハライド成分の封入操作に関与しな
い側の放電管の端部については、電流導体をより簡単な
構造とすることが可能である。図６と図７はこの例を示
すもので、第二部分の直径が第一部分の直径より少なく
とも０．４ｍｍ小さくした放電管の端部構造をそれぞれ
示すものである。
【００７７】図６に示される電流導体２４は外径２ｍｍ
のモリブデンロッド２４ａと外径１ｍｍのニオブロッド
２４ｂより構成される。このモリブデンロッドはプラグ
１１の厚さの略４０乃至５０％の位置に放電管外側端を
有しており、その端面１７においてニオブロッド２４ｂ
に溶接されている。それらのロッド２４ａ、２４ｂは、
プラグ１１の軸方向中央に形成された肩部２８を有する
段付穴に挿入固定される。段付穴の肩部２８の両側の直
径はロッド２４ａ、２４ｂに対応するものである。図６
の態様を図７の様に変更することが可能である。即ち、
モリブデンロッド２４ａを内径１ｍｍ、壁厚０．２ｍｍ
のモリブデンチューブ２５ａに変更し、このチューブ２
５ａの開口端部２７（プラグ１１内部に位置する端部）
に図６のニオブロッド２４ｂと略同一の寸法を有する
中、ニオブロッド２５ｂを挿入溶接する。
【００７８】これらの端部構造は、メタルハライドラン
プの寿命を延ばすのに特に好適である。即ち、ランブの
繰り返しオン・オフ操作により、モリブデンロッド２４
ａ、２５ａの外表面とプラグ１１の中心穴内面との界面
に沿って小さな間隙が形成され、その結果、浸食性の封
入物（液体状態では特に高い浸食性を有する）が、長い
間にその間隙に浸入してニオブロッド２４ｂ、２５ｂと
反応する恐れが有る。しかしながら、上述の例によれ
ば、モリブデンロッド２４ａ、２５ａはセラミックプラ
グ１１に極めて緊密に接合されており、特に段付環状溝
の肩部２８に接するモリブデンロッド２４ａ、２５ａの
端面２９において良好なシール性が得られる。本構成に
おいて、このように良好なシール性が得られる根拠は未
だ完全には明らかではないが、プラグ１１の中心穴の肩
部２８の存在と、ニオブロッド２４ｂ、２５ｂより大き
な直径を有するモリブデンロッド２４ａ、２５ａが、中
心穴の僅か１〜３％の収縮により発生する比較的小さな
押圧力にてプラグ１１に押圧接合されていることに依る
ものと推定される。このように、浸食性の封入物のニオ
ブロッド側への浸入が確実に防止され、このことから、
長寿命のランプの製造が可能となる。このような電流導
体は簡単に、安全に、そして特に安価に製造可能であ
る。
【００７９】良好なシール性を備える為に、電流導体
の、特にプラグに接する部位の外表面を粗くすることが
薦められる。このことは、一体的な電流導体１０タイプ
にも、又複合構造タイプにも適用することができる。粗
くされた外表面は、図８の（ａ）に示される様に例えば
サンドブラスト加工、化学エッチング、若しくはダイヤ
モンドやすり等の道具によって、不規則な形状の粗面と
することが出来る。又、別の方法として、機械加工によ
って規則的な粗面形状とすることも出来る。図８の
（ｂ）及び図８の（ｃ）には、それぞれ転造による粗
面、及びネジ状の粗面が示されている。
【００８０】複合構造型電流導体のプラグへの直接焼結
による気密接合は、上記図３の（ａ）乃至図７の全ての
例において、次のように行われる。
【００８１】プラグと、その中心穴に直接的にシールさ
れる電流導体とが両端に設けられる透光性のアルミナ放
電管を製造する方法は、図３乃至図７に示されるような
電流導体を準備する過程を含み、その電流導体は、電極
システムを支持するものであり、モリブデン部材をニオ
ブ部材に溶接することにより得られる。本方法は、更
に、アルミナと、酸化マグネシウム及び／又は酸化イッ
トリウムのような公知のドーピング材料から成る混合原
料を二種類準備する工程を含む。そのような混合原料の
一つは、放電管本体に適用され、この原料に使用される
アルミナは比表面積がおよそ５乃至１０m2/gである。も
う一方の原料はプラグに適用され、この原料に使用され
るアルミナは、比表面積がおよそ３乃至５m2/gである。
【００８２】上記混合原料は、それぞれ、プラグ形状グ
リーンボディ及び放電管形状グリーンボディに成形さ
れ、管形状及び閉塞体形状の二種類のグリーン体に形成
される。この２つのグリーンボディ間の直線収縮率〔Δ
Ｌ／ＬO （％）〕の差は、約３〜５％が望ましい。直線
収縮率とは、グリーンボディの長さとその焼成体の長さ
の差（ΔＬ）をグリーンボディの長さ（Ｌo ）で割った
値である。例えば、放電管形状グリーンボディの直線収
縮率を２１〜２４％とするなら、プラグ形状グリーンボ
ディの収縮率は１７〜２０％となる。本製造方法は、更
に、これらのグリーンボディの空気雰囲気下での約１０
００℃乃至１４００℃における、成形助剤及び水分を含
む不純物を除くために行われる予備焼成工程、プラグ形
状予備焼成体の中心穴に電流導体を位置決めする工程
と、電流導体とプラグ形状予備焼成体とが部分的に接触
する迄、これらを７％の水素を含むアルゴン雰囲気下に
て、約１２５０〜１５００°Ｃの温度で予備焼結する工
程と、これらの予備焼成体を放電管形状予備焼成体のそ
れぞれの端部の結合部に挿入する工程と、このようにし
て得られた組立品を、真空下（１０-4ｔｏｒｒ）、約１
７５０℃乃至１９００℃で３乃至５時間最終焼成する工
程を含むものである。この方法により、透光性の放電部
位を有し、電流導体が端部閉塞プラグに直接接合シール
された放電管焼成体が得られる。
【００８３】このようにして、プラグと放電管端部との
間、及びプラグと電流導体との間の高い気密性を有する
放電管焼成体が出来上がる。
【００８４】更に別二つの変形態様を図９の左側及び右
側に示す。これ等の態様において、図２と同様な部分に
は同一の符号を用い、それらの説明は省略する。図９の
左側に示す態様においては、プラグ１１は、二つの同心
円筒部３３ａ、３３ｂから構成されて成り、そしてその
外側円筒部３３ａは２０重量％のタングステンと８０重
量％のアルミナから成り、内側円筒部３３ｂは２８重量
％のタングステンと７８重量％のアルミナから成る。本
態様に従えば、純アルミナ製の放電管の端部と純金属製
（モリブデン製）の電流導体の間に位置するプラグ１１
が、異なるタングステン／アルミナ比率を有する外側円
筒部３３ａと内側円筒部３３ｂから成るため、放電管側
から電流導体側に向かって緩やかに熱膨張係数が変化す
ることとなる。
【００８５】図９の右側に示すより望ましい態様におい
ては、外側円筒部３３ａ及び内側円筒部３３ｂには、半
径方向内側及び外側に向かう突出部分３４、３５がそれ
ぞれ形成されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての、セラミック製放電
管を有するメタルハライド高圧放電灯を示す部分断面正
面図である。
【図２】放電管の端部における基本封止構造を示す部分
断面図である。
【図３】（ａ）は、放電管の端部における、第一部分お
よび第二部分から成る電流導体を含む、変形封止構造を
示す部分断面図であり、（ｂ）は放電管の端部における
別の電流導体を示す部分断面図である。
【図４】放電管の端部における更に別の電流導体の例を
示す部分断面図である。
【図５】図４の電流導体の変形例を示す部分断面図であ
る。
【図６】大径ロッド及び小径ロッドから成る電流導体を
使用した放電管端部を示す部分断面図である。
【図７】図６の電流導体の変形例を示す部分断面図であ
る。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、電流導体の表面
を粗面にした各種の例を示す部分説明図である。
【図９】放電管の端部を閉塞するプラグが外側円筒部と
内側円筒部から構成される態様を示す部分断面図であ
る。
【符号の説明】
１ 外管 ３ 口金 ５ フォイル ６ リード線 ８ 放電管 ９ 端部 １０ 電流導体 １１ アルミナセラミッ
クプラグ １２ 電極システム １３ 電極軸 １４ コイル １５ 閉塞端部 １６ 電流導体 １６ａ 第一部分 １６ｂ 第二部分 １７ 継ぎ目 １８ 電流導体 １８ａ 第一部分 １８ｂ カラー（第二部分） ２１ キャップ ２４ 電流導体 ２４ａ モリブデンロッ
ド ２４ｂ ニオブロッド ２５ａ モリブデンチューブ ２５ｂ ニオブロッド ３１ 接合面 ３２ 封止面 ３３ａ 外側円筒部 ３３ｂ 内側円筒部
フロントページの続き (72)発明者 アクセル・ブンク ドイツ国 ディー−1000 ベルリン 13 イム・アイヒェングルント 18エー（番地 なし) (72)発明者 シュテファン・ユングスト ドイツ国 ディー−8011 ツォルネディン グ ヘルツォーク−ルートヴィヒ−シュト ラーセ 44 (72)発明者 ヨアヒム・ヴェルナー ドイツ国 ディー−8067 ペータースハウ ゼンアイヒェンヴェーク ７

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 両端部がセラミックプラグで閉塞され、
    そのセラミックプラグを貫通して金属電流導体が配置さ
    れ、その内部にイオン化放電物質が充填されたセラミッ
    ク放電管を有する高圧放電灯において、前記電流導体の
    少なくとも放電管内側部分が前記セラミック材料より小
    さい熱膨張係数を有し、且つその電流導体が前記セラミ
    ックプラグに気密性をもって直接焼結固定されているこ
    とを特徴とする高圧放電灯。
  2. 【請求項２】 前記金属電流導体の前記内側部分が、Ｍ
    ｏ、Ｗ、Ｒｅ、又はそれらの合金から成ることを特徴と
    する請求項１記載の高圧放電灯。
  3. 【請求項３】 前記電流導体が管状であることを特徴と
    する請求項１又は２記載の高圧放電灯。
  4. 【請求項４】 前記電流導体が、前記放電管の内側に面
    し、イオン化放電物質と接触する前記内側部分と、前記
    セラミック材料に近似する熱膨張係数を有する放電管外
    側部分とを含む複合構造の電流導体であることを特徴と
    する請求項１記載の高圧放電灯。
  5. 【請求項５】 前記電流導体の前記外側部分が、Ｎｂ又
    はＴａ金属から成ること特徴とする請求項４記載の高圧
    放電灯。
  6. 【請求項６】 前記イオン化放電物質が、ハロゲンを含
    む成分であることを特徴とする請求項１記載の高圧放電
    灯。
  7. 【請求項７】 前記放電管の両端部に配設された前記セ
    ラミックプラグの少なくとも１つが、前記放電管のセラ
    ミック材料の熱膨張係数と前記電流導体の熱膨張係数の
    中間の係数を有する複合材料から成ることを特徴とする
    請求項３記載の高圧放電灯。
  8. 【請求項８】 前記複合材料が、主成分のアルミナとア
    ルミナより小さな熱膨張係数を有する１種以上の第二成
    分から成ることを特徴とする請求項７記載の高圧放電
    灯。
  9. 【請求項９】 前記第二成分が、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ、グラ
    ファイト、ＡｌＮ、ＴｉＣ、ＳｉＣ、ＺｒＣ、Ｔｉ
    Ｂ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 及びＺｒＢ2 の少なくとも一つを含む
    請求項８に記載の高圧金属蒸気放電灯。
  10. 【請求項１０】 請求項３記載の高圧放電灯セラミック
    放電管の製造方法にして、 ａ）電極システムと接続される管状モリブデン電流導体
    を準備する工程と、 ｂ）５〜１０m2/gの比表面積を有するアルミナを主成分
    とする、放電管用セラミック原料を調整し、該放電管用
    セラミック原料から、焼成による線収縮率が２１〜２４
    ％である放電管形状グリーンボディを成形する工程と、 ｃ）３〜５m2/gの比表面積を有するアルミナを主成分と
    する、プラグ用セラミック原料を調整し、該プラグ用セ
    ラミック原料から、焼成による線収縮率が１７〜２０％
    であるプラグ形状グリーンボディを成形する工程と、 ｄ）上記ｂ）工程及びｃ）工程において成形されたグリ
    ーンボディを、空気中において、約１０００〜１４００
    °Ｃで予備焼成する工程と、 ｅ）前記プラグ形状グリーンボディを予備焼成すること
    により得られたプラグ形状予備焼成体の軸方向中心穴
    に、前記電流導体を貫通位置決めする工程と、 ｆ）前記プラグ形状予備焼成体を、前記放電管形状グリ
    ーンボディを予備焼成することにより得られた放電管形
    状予備焼成体の各端部に挿入、組み付けする工程と、 ｇ）前記電流導体、前記プラグ形状予備焼成体及び前記
    放電管形状予備焼成体から成る組立品を、最終的に水素
    雰囲気又は真空下において、約１７５０〜１９００°Ｃ
    において、３〜５時間焼結する工程とを含む、 高圧放電灯に必要とされる透光性及び気密性を有する、
    端部閉塞構造のセラミック放電管を製造する方法。
  11. 【請求項１１】 請求項４記載の高圧放電灯セラミック
    放電管の製造方法にして、 ａ）電極システムと接続される複合構造の電流導体を準
    備する工程と、 ｂ）５〜１０m2/gの比表面積を有するアルミナを主成分
    とする、放電管用セラミック原料を調整し、該放電管用
    セラミック原料から、焼成による線収縮率が２１〜２４
    ％である放電管形状グリーンボディを成形する工程と、 ｃ）３〜５m2/gの比表面積を有するアルミナを主成分と
    する、プラグ用セラミック原料を調整し、該プラグ用セ
    ラミック原料から、焼成による線収縮率が１７〜２０％
    であるプラグ形状グリーンボディを成形する工程と、 ｄ）上記ｂ）工程及びｃ）工程において成形されたグリ
    ーンボディを、空気中において、約１０００〜１４００
    °Ｃで予備焼成する工程と、 ｅ）前記プラグ形状グリーンボディを予備焼成すること
    により得られたプラグ形状予備焼成体の軸方向中心穴
    に、前記電流導体を貫通位置決めし、該プラグ形状予備
    焼成体を、約７０〜９５容積％のアルゴン又は窒素と混
    合した水素雰囲気下に、約１２５０〜１５００°Ｃで予
    備焼結して、前記電流導体と前記プラグ形状予備焼成体
    とが部分的に接触するよう固定する工程と、 ｆ）前記プラグ形状予備焼成体を予備焼結して得られた
    予備焼結体を、前記放電管形状グリーンボディを予備焼
    成することにより得られた放電管形状予備焼成体の各端
    部に挿入、組み付けする工程と、 ｇ）前記電流導体、前記プラグ形状予備焼結体及び前記
    放電管形状予備焼成体から成る組立品を、最終的に空気
    中において、約１７５０〜１９００°Ｃにおいて、３〜
    ５時間焼結する工程とを含む、 高圧放電灯に必要とされる透光性及び気密性を有する、
    端部閉塞構造のセラミック放電管を製造する方法。
  12. 【請求項１２】 請求項８記載の高圧放電灯セラミック
    放電管の製造方法にして、 ａ）電極システムと接続される管状モリブデン電流導体
    を準備する工程と、 ｂ）５〜１０m2/gの比表面積を有するアルミナを主成分
    とする、放電管用セラミック原料を調整し、該放電管用
    セラミック原料から、焼成による線収縮率が２１〜２４
    ％である放電管形状グリーンボディを成形する工程と、 ｃ１）３〜５m2/gの比表面積を有するアルミナを主成分
    として６０〜９０重量％、更に、前記第二成分を１０〜
    ４０重量％含むプラグ用複合セラミック原料を調整し、
    該プラグ用複合セラミック原料から、焼成による線収縮
    率が１７〜２０％であるプラグ形状グリーンボディを成
    形する工程と、 ｃ２）前記プラグ形状グリーンボディを、空気中におい
    て、３００°Ｃ以下の温度で一次予備焼成する工程と、 ｄ１）前記放電管形状グリーンボディを、空気中におい
    て、約１０００〜１４００°Ｃで予備焼成する工程と、 ｄ２）前記ｃ２）工程において得られたプラグ形状一次
    予備焼成体を、水素雰囲気下において、約１２００〜１
    ４００°Ｃで二次予備焼成する工程と、 ｅ）前記ｄ２）工程において得られたプラグ形状二次予
    備焼成体の軸方向中心穴に前記電流導体を貫通位置決め
    する工程と、 ｆ）前記プラグ形状二次予備焼成体を、前記放電管形状
    グリーンボディを予備焼成することにより得られた放電
    管形状予備焼成体の各端部に挿入、組み付けする工程
    と、 ｇ）前記電流導体、前記プラグ形状二次予備焼成体及び
    前記放電管形状予備焼成体から成る組立品を、最終的に
    水素雰囲気又は真空下において、約１７５０〜１９００
    °Ｃにおいて、３〜５時間焼結する工程とを含む、 高圧放電灯に必要とされる透光性及び気密性を有する、
    端部閉塞構造のセラミック放電管を製造する方法。
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