JPH05205701A

JPH05205701A - 高圧放電ランプ

Info

Publication number: JPH05205701A
Application number: JP4241299A
Authority: JP
Inventors: Gottfried Eichelbroenner; アイヒエルブレンナーゴツトフリート; Stefan Juengst; ユングストシユテフアン
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1991-08-20
Filing date: 1992-08-18
Publication date: 1993-08-13
Also published as: DE59202389D1; DE4127555A1; EP0528427A1; US5404077A; EP0528427B1; CN1071534A

Abstract

(57)【要約】【目的】温度変化および腐食に耐えることができ、かつ
特にハロゲン化物含有充填物に対しても使用できる封か
ん部貫通導電体を提供する。【構成】セラミック放電管８の端部を閉じるプラグ１１
が封かん部貫通導電体１０上に直接気密に焼結され、セ
ラミック成形部品から成る内部支持部材１６が封かん部
貫通導電体１０の内部にプラグ１１の高さで配置され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミック放電管を備
え、この放電管はイオン化可能な充填物を含みかつプラ
グとしてのセラミック成形部品によってそれぞれ閉じら
れた２つの端部を有し、プラグ内には熱膨張係数がセラ
ミックスの熱膨張係数よりも小さい金属から成る管状の
封かん部貫通導電体が配置されている高圧放電ランプに
関する。

【０００２】本発明は例えば高圧ナトリウムランプ、特
に演色性が改善されたメタルハライドランプに関する。
セラミック放電管の使用はこのために必要とされる高温
度での運転を可能にする。標準的な定格ワット数は１０
０Ｗ〜２５０Ｗである。管状放電管の端部は円筒状セラ
ミック端部プラグによって閉じられ、このプラグはその
軸方向孔内に金属製の貫通導電体を有している。

【０００３】

【従来の技術】従来、ドイツ連邦共和国特許第１４７１
３７９号明細書に記載されているように、ニオブから成
る貫通導電体が使用されている。しかしながら、この貫
通導電体は、特にランプがハロゲン化金属充填物と、ニ
オブ管と、可成り腐食するシール部のために使用される
セラミックシール材とを有する場合に、長寿命と良好な
演式性とを有するランプに比較的適合するだけである。
一つの改善策がヨーロッパ特許第１３６５０５号明細書
に記載されている。ニオブ管はセラミックシール材がな
しに最終的な焼結の間に生じる“グリーン”セラミック
スの収縮処理によってプラグ内に気密にシールされる。
このことは両材料がほぼ同じ熱膨張係数（８×１０^-6Ｋ
^-1）を有するので容易に可能である。

【０００４】他の金属からなる貫通導電体も試験され
た。

【０００５】英国特許第１１５２１３４号明細書によれ
ば、白金、鉄、ニッケル、又はコバルトから成る表面と
セラミックスに適合する合金の芯とを有する貫通導電体
が知られている。その貫通導電体は円錐形状を有し、セ
ラミック製内部支持部材の使用によって所定の圧力でか
つ所定のガス雰囲気内で軸方向に加圧されることによっ
てプラグに接合される。プラグと内部支持部材とは共に
円錐形状を有している。

【０００６】ドイツ連邦共和国特許第２５４８７３２号
明細書および第２６４１８８０号明細書によれば、管状
の貫通導電体がタングステン、モリブデンまたはレニウ
ムから構成され、管が軸線方向に位置する直線状壁を有
するセラミック円筒体によって内部に支持されている放
電ランプが知られている。円筒体は中実または中空であ
り、中空の円筒体の場合には孔が排気口として使用さ
れ、その後閉じられる。貫通導電体とその内側および外
側に接するセラミック部品（これらのセラミック部品は
１８５０゜Ｃの温度で最終的に焼結される。）との間の
シールはなおセラミックシール材によって行われてお
り、それゆえこのランプの腐食に対する感応性は低減す
るが、しかしながらハロゲン化金属充填物を有するラン
プにおいて使用するための要求を未だ満たしていない。
大きな努力にも拘わらず腐食に耐えるセラミックシール
材を開発することはこれまで不可能であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、温度
変化および腐食に対して耐えることができ、そして特に
ハロゲン化物含有充填物に対して使用し得るような封か
ん部貫通導電体を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明においては、プラグが封かん部貫通導電体上
に直接気密に焼結され、内部支持部材としての第２のセ
ラミック成形部品がほぼプラグの高さにて封かん部貫通
導電体の内部に付加的に配置される。

【０００９】本発明の他の構成は請求項２以降に記載さ
れている。

【００１０】本発明はヨーロッパ特許出願第９１１１３
９１２．９号明細書に記載されているようにセラミック
プラグ内に薄肉モリブデン管（壁厚０．０５〜０．２５
ｍｍ）を直接焼結する技術がベースとなっている。これ
らのプラグが特に良好な演色性を有するランプ内で使用
される場合、貫通導電体とプラグとの間には約５００回
の温度サイクル（これはランプのスイッチング・オンお
よびスイッチング・オフ、温度負荷の変化によってそれ
ぞれ惹き起こされる。）の後狭いギャップが生じるもの
である。このギャップの幅は約１５μｍである。これは
モリブデンの熱膨張係数（６×１０^-6Ｋ^-1）とセラミッ
クスの熱膨張係数（８×１０^-6Ｋ^-1）との間の大きな差
（２５％）に起因している。

【００１１】本発明は、一方では、プラグとこのプラグ
に適合しない貫通導電体との間の結合のためにグリーン
セラミックスの収縮処理を使用する。これにより腐食を
受け易いセラミックシール材の使用が回避される。他方
では、本発明は、既に最終的に焼結されもはや収縮処理
にかけられないセラミックスの形の内部支持部材を使用
する。内部支持部材とプラグとは同じセラミック材から
構成されるのが有利である。これらの２つの手段の協働
によってランプの寿命は可成り伸長する（４倍までアッ
プ）。

【００１２】結合は未加工の基体としての端部プラグを
最初にそのままにしておくことによって得られる。その
端部プラグ内には内部支持部材を含んでいる管状の貫通
導電体が配置されている。プラグは最終的に焼結され、
必要な確実な結合は端部プラグの収縮（約２〜２０％）
によって行われる。端部プラグを形成する未加工基体の
収縮は管を締付け、管を内部支持部材に向かって締付け
る。このために必要な温度（約１８５０゜Ｃ）はランプ
の運転中に端部プラグに生じる温度（約１１００゜Ｃ）
によって越えられることはない。

【００１３】このような接合方法は、腐食を受け易い要
素が完全に省略されるので、ハロゲン化物含有充填物と
共に特に有利である。

【００１４】管状の貫通導電体が放電部側を気密に閉じ
る場合、内部支持部材と管との間の結合のために既知の
セラミックシール材技術を使用することが可能になる。
何故ならば、この場合、ハロゲン化物はセラミックシー
ル材を傷付けないからである。焼結温度よりも高い融点
を有するセラミックシール材のみが適切であるというこ
とは考慮しなければならない。金属はんだも使用し得る
ことは明らかである。金属はんだは高い弾性伸長率を有
し、熱膨張係数が異なる基体を容易に接合することがで
きる。

【００１５】放電側に開口している貫通導電体、すなわ
ち気密に閉鎖されていない貫通導電体の場合、セラミッ
クシール材は内部支持部材を貫通導電体管に接合する際
には省略される。この方法によれば、貫通導電体の外面
に作用するプラグの圧力によって貫通導電体の内面の気
密性が得られる。

【００１６】両例において内部支持部材の比較的に正確
なフィットが必要である（約１５〜５０μｍ）。セラミ
ックシール材が使用される場合には、そのセラミックシ
ール材は毛細管効果によって導入されなければならな
い。直接の焼結と共に、正確なフィットはたとえ収縮が
僅少（約２％）であっても確実な気密性を得るために必
要である。

【００１７】最も簡単な構成によれば、内部支持部材は
中実円筒体または円筒状管（中空円筒体）の形状を有す
る。後者の場合には中心孔は排気および充填処理のため
に使用される。その中心孔はその後セラミックシール材
等によって閉鎖される。

【００１８】１つの構成によれば、内部支持部材もセラ
ミックシール材または金属はんだなしで管内に固定され
る場合に特に有利である。この構成においては、内部支
持部材の高さはプラグの高さよりも小さい。その代表的
な値は３０％減である。内部に貫通導電体が配置されて
いる端部プラグの最終的な焼結が行われている間、内部
支持部材を越えて延在する貫通導電体の部分は、ここで
は内部支持部材の抵抗が存在しないので、さらに一層締
付けられ、この結果、内部支持部材の少なくとも一端部
での特に確実な気密結合が得られ、さらに内部支持部材
は確実に保持される。内部支持部材をプラグの高さに対
して中心に位置決めすることは特に好ましい。何故なら
ば、この場合には、内部支持部材の両端部に締付け効果
が生じるからである。

【００１９】内部支持部材の少なくとも一部分が円錐形
状に先細にされると、特に有利である。直径の相違は軸
方向への移動によって自動的に補償されるので、このよ
うな形状は接合されるべき部品（プラグ−管−内部支持
部材）の整合を容易にする。初期のフィット長さは厳密
に約２００μｍだけ必要である。さらに、管内に内部支
持部材を保持することはそれに接合する前に自動的に保
証される。この構成はセラミックシール材なしの接合技
術に特に良好に適する。

【００２０】この特に良好な構成の製作は２つの方法に
よって実行することができる。管自身が既に円錐部分を
持ち、そして内部支持部材と管とが同一の傾斜角度（代
表的には約１０゜）を有する。または、内部支持部材だ
けが初めに全長または一部分に亘って僅かな円錐形（５
〜１０゜）を取り得る。この場合、初めは円形をした円
筒状管はまず円錐形状に加圧される。これは管が連続的
に回転する間内部支持部材上を管を引き抜くことにより
摩擦溶接によって有利に行われる。この技術を容易に行
うために、または大きな角度を得るために、管は最初か
ら僅かな円錐（代表的には５゜）を持つように事前成形
され、さらに摩擦溶接の間拡大され得る（代表的には１
０゜へ）。このユニットはそれから端部プラグの円錐状
に事前成形された未加工基体内へ挿入され、そして端部
プラグが最終的に焼結される。

【００２１】摩擦溶接に関しては、摩擦のために管が脆
性相から延性相への移行を越える温度にもたらされ、そ
れにより管が弾性的に変形する点に注意しなければなら
ない。移行温度はモリブデンの場合には特に低い（２０
０゜Ｃ）。このような理由のためにモリブデンは、内部
支持部材と貫通導電体との間の特に確実な結合を提供す
るこの技術のためにタングステンおよびレニウムより好
まれる。他の構成においては、タングステンおよびタン
グステンとレニウムとの合金はモリブデンと同様に適し
ている。それらの熱膨張係数（４×１０^-6Ｋ^-1）はモリ
ブデンの熱膨張係数よりも一層小さい。要約すると、本
発明は、熱膨張係数がセラミック成形部品の熱膨張係数
より少なくとも２０％小さいような貫通導電体に適用可
能である。

【００２２】本発明は気密性がたとえハロゲン化物含有
充填物を使用したとしても害されない長寿命の高圧放電
ランプを提供する。放電管は一般的に円筒状の管かまた
は中心部が外側へ向けて膨らんでいる管である。放電管
はしばしばシングルエンド式外管またはダブルエンド式
外管内に設置される。

【００２３】

【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

【００２４】図１は１５０Ｗの定格電力のメタルハライ
ドランプを概略的に示す。この放電ランプはランプ軸線
を形成する硬質ガラスの円筒状外管１を含み、この外管
１はその各端部にピンチ封止部２と基部３とを備えてい
る。軸線上に配置されたアルミナセラミックスから成る
放電管８は中心部４が外側に向かって膨らみ、また円筒
状端部９を有している。放電管８は２つの電流供給導体
６によって外管１内に支持され、その電流供給導体６は
箔５を介して基部３に結合されている。電流供給導体６
は管状の貫通導電体１０に溶接され、この貫通導電体１
０は放電管８の端部においてプラグ１１内にそれぞれ嵌
め込まれている。

【００２５】モリブデン（または、タングステン、可能
ならばレニウムとの合金）から成る２つの貫通導電体１
０はそれぞれ放電側で電極１２を支持している。電極１
２は電極脚部１３と放電部側において脚部１３上に取付
けられたコイル１４とを含んでいる。放電管の充填物は
アルゴン、水銀のような不活性起動ガスとハロゲン化金
属の添加物とを含んでいる。

【００２６】図２は放電管８の一端部における封かん部
を詳細に示す。放電管８は両端部９に１．２ｍｍの壁厚
を有している。アルミナセラミックスから成る円筒状プ
ラグ１１は放電管の端部９内に挿入されている。その外
径は３．３ｍｍ、その高さは５ｍｍである。モリブデン
管１０は１２ｍｍの長さと、０．１ｍｍの壁厚と、１．
４ｍｍの一定の直径とを有し、放電部側端部１５が閉じ
られ、プラグ１１の軸方向孔内に貫通導電体として嵌め
込まれている。脚部１３は端部１５に溶接されている。

【００２７】管１０は両端部がプラグ１１を越えて延在
している。アルミナから成るセラミック内部支持部材１
６はプラグの高さに亘って閉管１０の内部に配置されて
いる。内部支持部材１６は外径が管１０の内径にぴった
り整合（約１５μｍ）する中実円筒体である。この中実
円筒体は中間金属はんだ層１７によって管１０に接合さ
れている。それとは異なり、反対に、管１０とプラグ１
１との間には付加的な接合材は存在していない。プラグ
１１は直接管１０上に焼結されている。

【００２８】図３に概略的に図示されている他の実施例
においては、プラグ１１は同様に管１８上に焼結されて
いる。管１８は放電部側が気密に閉じられており、その
放電部側においては電極脚部１３が管１８の開口端部内
に挿入されて溶接されている。内部支持部材１９は高さ
がプラグの高さとほぼ同じであり、約５０μｍの公差で
もって管１８内に気密に嵌合し、管１８と内部支持部材
１９との間に強固な気密接触を確保するプラグ１１の収
縮処理間の対向物を形成している。

【００２９】貫通導電体内での内部支持部材の位置決め
を容易にするために、内部支持部材に対するストッパー
を使用してもよい。このストッパーは一番簡単な例では
円筒状管内に配置された耐火性材料から成る環状弾性部
材であり得る。図３に示されているように、電極の脚部
１３に当接する間隔部材として使用される内部支持部材
の突出部２５は特に適している。

【００３０】この実施例の変形例（図４）においては、
気密性は、内部支持部材２０が中空円筒体として形成さ
れてプラグ１１の高さよりも短い３．５ｍｍの高さを有
し、そして中空円筒体がプラグの高さに対してほぼ中心
に配置されることによってさらに改善される。プラグの
収縮処理の間、内部へ向けて延在する膨出部２１が管１
８内に形成され、該膨出部２１は内部支持部材のエッジ
２２からプラグの前面２３の高さに至るまで延在してい
る。その理由はこの領域におけるプラグセラミックスの
収縮の間内部支持部材の抵抗がないことにある。膨出部
は拡大した尺度で示されており、実際には肉眼でほとん
ど見ることができない。こうしてプラグの着座と、外側
および内側の両方に対する貫通導電体１８の気密性とが
さらに改善されている。

【００３１】この変形例においては中空円筒体として形
成される内部支持部材２０は、管１８が孔１８´を形成
される場合には排気管として使用することができる。排
気および充填後、内部支持部材２０は良く知られた方法
で適宜のセラミックシール材２４によって閉塞される。

【００３２】さらに、プラグの長さに対して短くされた
内部支持部材を使用し得る例が図５および図６に示され
ている。図５においては、ストッパは管２８の円錐状中
心部２６によって形成され、内部支持部材３２の対応す
る円錐状端部３０がその円錐状中心部２６に接してい
る。一方、図６においては、ストッパーは管２９の円錐
状中心部２７によって形成され、内部支持部材３３の対
応する円錐状端部３１がその円錐状中心部２７に接して
いる。円錐部は貫通導電体の放電部側に位置しても（図
５）、貫通導電体の放電部とは反対側に位置しても（図
６）よい。両例において、プラグ１１もそれぞれ傾斜部
３４、３５を備えている。このように部分的に円錐状に
変形させることによって、内部支持部材３３はプラグに
対して放電部とは反対側へ向けて段差を付けられるか、
または、プラグの前面を越えて突出する。内部支持部材
の固定は前述（図２および図３）の両技術と同じように
して実施することができる。

【００３３】特に有利な実施例が図７ないし図９に示さ
れている。全体的に円錐状に形成された内部支持部材が
管２９の円錐状中心部２７内に挿入され、放電部とは反
対側に向けて段差を付けられている。

【００３４】内部支持部材は切頭円錐体３６の中実体
（図７）であるか、または円錐状内壁３６´を有する管
体（図８）であるか、または直線状内壁３６´´を有す
る管体（図９）であってもよい。このような構成によっ
て、ストッパーの利点が遵守されるべき公差に対する要
求の低減と理想的に組み合わせられる。

【００３５】図９の実施例は気密性および従って長寿命
に対する極めて高い要求を満たす。このことは図７およ
び図８の例に実質的に一致している。しかしながらこの
例においてはモリブデン管２９と円錐状内部支持部材３
６´´との間の特に確実な結合が摩擦溶接によって得ら
れた。この摩擦溶接の過程中、僅かな原子の層から成る
厚み（図示のために図９の厚みは誇張して示されてい
る。）を有する接合層３７がモリブデン管と内部支持部
材との間に形成されている。円錐体の傾斜角度は本来の
直線状モリブデン管２９の機械的変形を出来る限り少な
くするために１０゜以下である。プラグの傾斜部３５は
同じ傾斜を有する。拡大された直径を有する管２９の端
部３８は、製造方法に従って内部支持部材の底部３９の
ところからすぐに始まる。

【００３６】摩擦溶接の技術は部分的な円錐体の例と共
に使用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】一部を断面で示したメタルハライドランプの実
施例を示す概略図。

【図２】放電管のシール部の第１の例を示す断面図。

【図３】放電管のシール部の第２の例を示す断面図。

【図４】放電管のシール部の第３の例を示す断面図。

【図５】放電管のシール部の第４の例を示す断面図。

【図６】放電管のシール部の第５の例を示す断面図。

【図７】放電管のシール部の第６の例を示す断面図。

【図８】放電管のシール部の第７の例を示す断面図。

【図９】放電管のシール部の第８の例を示す断面図。

【符号の説明】

１外管２ピンチ封止部３基部４中心部５箔６電流供給導体８放電管９端部１０封かん部貫通導電体１１プラグ１２電極１３脚部１４コイル１５端部１６内部支持部材１７金属はんだ層

フロントページの続き (72)発明者ゴツトフリートアイヒエルブレンナードイツ連邦共和国 8000 ミユンヘン 60 カスパール‐ケルル‐シユトラーセ 32 アー (72)発明者シユテフアンユングストドイツ連邦共和国 8011 ツオルネデイングヘルツオーク‐ルートヴイツヒ‐シユトラーセ 44

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック放電管（８）を備え、この放
電管はイオン化可能な充填物を含みかつプラグ（１１）
としてのセラミック成形部品によってそれぞれ閉じられ
た２つの端部を有し、プラグ（１１）内には熱膨張係数
がセラミックスの熱膨張係数よりも小さい金属から成る
管状の封かん部貫通導電体（１０；１８；２８；２９）
が配置されている高圧放電ランプにおいて、プラグ（１
１）が封かん部貫通導電体（１０；１８；２８；２９）
上に直接気密に焼結され、内部支持部材（１６；１９；
２０；３２；３３；３６）としての第２のセラミック成
形部品がほぼプラグの高さにて封かん部貫通導電体内部
に付加的に配置されていることを特徴とする高圧放電ラ
ンプ。
【請求項２】内部支持部材（１９；２０；３１；３
２）は封かん部貫通導電体上に直接焼結されたプラグ
（１１）の圧力によって封かん部貫通導電体（１８；２
８；２９）に接合されていることを特徴とする請求項１
記載の高圧放電ランプ。
【請求項３】封かん部貫通導電体（１０）は放電部側
が閉じられ（１５）、内部支持部材（１６）はセラミッ
クシール材（１７）または金属はんだによって封かん部
貫通導電体（１０）に接合されていることを特徴とする
請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項４】内部支持部材は中実円筒体（１９）また
は中空円筒体（２０）として成形されていることを特徴
とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項５】内部支持部材（２０）の高さはプラグ
（１１）の高さよりも小さいことを特徴とする請求項１
記載の高圧放電ランプ。
【請求項６】内部支持部材（２０）は封かん部貫通導
電体（１８）内にプラグ（１１）の高さに関して中心に
設置されていることを特徴とする請求項２記載の高圧放
電ランプ。
【請求項７】内部支持部材の少なくとも外壁は放電空
間へ向けて先細にされた円錐部（３０；３１；３６；３
６´；３６´´）を含み、この円錐部は封かん部貫通導
電体およびプラグにおける円錐部（２６；２７）と相互
作用することを特徴とする請求項１ないし４の１つに記
載の高圧放電ランプ。
【請求項８】封かん部貫通導電体はモリブデン、タン
グステン、レニウムまたはこれらの金属の合金から成る
ことを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項９】充填物はハロゲン含有成分を含むことを
特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項１０】内部支持部材（３３；３６；３６´；
３６´´）はプラグ（１１）に対して放電空間とは反対
側に向けて段差を付けられていることを特徴とする請求
項７記載の高圧放電ランプ。
【請求項１１】封かん部貫通導電体は摩擦溶接により
作られた層（３７）によって内部支持部材に接合される
ことを特徴とする請求項７記載の高圧放電ランプ。