JPH0542769B2 - - Google Patents
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- JPH0542769B2 JPH0542769B2 JP59184729A JP18472984A JPH0542769B2 JP H0542769 B2 JPH0542769 B2 JP H0542769B2 JP 59184729 A JP59184729 A JP 59184729A JP 18472984 A JP18472984 A JP 18472984A JP H0542769 B2 JPH0542769 B2 JP H0542769B2
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- JP
- Japan
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- ceramic
- arc tube
- sintered
- power supply
- filling
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/24—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases
- H01J9/32—Sealing leading-in conductors
- H01J9/323—Sealing leading-in conductors into a discharge lamp or a gas-filled discharge device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/36—Seals between parts of vessels; Seals for leading-in conductors; Leading-in conductors
- H01J61/366—Seals for leading-in conductors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の背景〕
本発明は高圧放電ランプに関し、より詳しく
は、そのようなランプに用いられる電極の封止に
関する。
は、そのようなランプに用いられる電極の封止に
関する。
高圧のナトリウム蒸気（HPS）を用いたラン
プは、典型的には、アルミナもしくはイツトリア
製の半透明の発光管とニオブ製の電流給電体とを
Al2O3、CaO、MgO、BaOから成るセラミツク
製の封止用フリツトにより密封封止することによ
り構成される（米国特許第3281309号；米国特許
第3441421号（特公昭47−5096号）、米国特許第
3448319号（特公昭55−10949号））。
プは、典型的には、アルミナもしくはイツトリア
製の半透明の発光管とニオブ製の電流給電体とを
Al2O3、CaO、MgO、BaOから成るセラミツク
製の封止用フリツトにより密封封止することによ
り構成される（米国特許第3281309号；米国特許
第3441421号（特公昭47−5096号）、米国特許第
3448319号（特公昭55−10949号））。
共融金属合金によるろう付け（米国特許第
3428846号；米国特許第4004173号）も製造ベース
で採用されてきたが、長期間での脆化という問題
があるのでもはや好ましいとはいえない。
3428846号；米国特許第4004173号）も製造ベース
で採用されてきたが、長期間での脆化という問題
があるのでもはや好ましいとはいえない。
標準的なHPS封止技術における不利な点は、
(1)端部温度（コールドスポツト）が800℃に制限
されること、(2)活性金属充填材もしくは金属ハロ
ゲン化物充填材と化学的に反応する可能性がある
新しい相を作り出すことである。
(1)端部温度（コールドスポツト）が800℃に制限
されること、(2)活性金属充填材もしくは金属ハロ
ゲン化物充填材と化学的に反応する可能性がある
新しい相を作り出すことである。
HPSを用いた高演色性ランプは、800℃付近に
コールドスポツトを有し、またナトリウムが封止
用フリツトと反応してランプの寿命を縮めること
があり得る。封止用フリツトを取り除くことがラ
ンプの寿命を縮めるこの種の反応が起こるのを防
ぐことになるのである。
コールドスポツトを有し、またナトリウムが封止
用フリツトと反応してランプの寿命を縮めること
があり得る。封止用フリツトを取り除くことがラ
ンプの寿命を縮めるこの種の反応が起こるのを防
ぐことになるのである。
高圧放電ランプはセラミツク発光管を有してい
る。ニオブ製の給電体が、前記セラミツク発光管
の内部に二つの電極を位置づける。前記セラミツ
ク発光管の両端にはセラミツク詰物が配され、そ
してこのセラミツク詰物は、フリツトやろう付け
を使用せずに、ニオブ製給電体とセラミツク発光
管に対して直接的更温封止体（シール）を形成す
る。
る。ニオブ製の給電体が、前記セラミツク発光管
の内部に二つの電極を位置づける。前記セラミツ
ク発光管の両端にはセラミツク詰物が配され、そ
してこのセラミツク詰物は、フリツトやろう付け
を使用せずに、ニオブ製給電体とセラミツク発光
管に対して直接的更温封止体（シール）を形成す
る。
以下図面を参照して本発明を好ましい具体列に
ついて説明する。
ついて説明する。
第１図は本発明による高圧放電ランプ発光管組
立体１０の一具体例である。組立体１０の容器は
透明なセラミツク発光管１１である。セラミツク
発光管１１の両端はセラツミツク詰物（インサー
ト）１２により封止され、そして各詰物は円筒状
の金属給電体１３を支持している。金属給電体１
３にはニオブを用いるのが好ましい。なぜなら、
ニオブは耐火性で、イツトリアやアルミナと化学
的に相容性であり、かつ熱膨張率がほぼ同じだか
らである。タングステン電極が、給電体１３の端
に取り付けられている。
立体１０の一具体例である。組立体１０の容器は
透明なセラミツク発光管１１である。セラミツク
発光管１１の両端はセラツミツク詰物（インサー
ト）１２により封止され、そして各詰物は円筒状
の金属給電体１３を支持している。金属給電体１
３にはニオブを用いるのが好ましい。なぜなら、
ニオブは耐火性で、イツトリアやアルミナと化学
的に相容性であり、かつ熱膨張率がほぼ同じだか
らである。タングステン電極が、給電体１３の端
に取り付けられている。
第２図は組立体の一端を示すもので、セラミツ
ク発光管１１、セラミツク詰物１２、金属給電体
１３および電極１４を詳細に示している。本発明
の特徴として、セラミツク詰物１２と金属給電体
１３の間の界面１５は、ろう付けもしくはフリツ
トを介在せずに直接的に接合が行なわれている。
ク発光管１１、セラミツク詰物１２、金属給電体
１３および電極１４を詳細に示している。本発明
の特徴として、セラミツク詰物１２と金属給電体
１３の間の界面１５は、ろう付けもしくはフリツ
トを介在せずに直接的に接合が行なわれている。
本発明に依ると、詰物１２はフアインセラミツ
クパウダ（例えばアルミナもしくはイツトリア）
の圧縮混合物を軸孔を有する円盤状に冷圧成形も
しくは機械加工することにより作られる。セラミ
ツク詰物１２は、加熱前、非焼結状態、すなわち
いわゆる「生の」状態にある。セラミツク詰物１
２を焼結するとその外径と内径は共に小さくな
る。非焼結セラミツク詰物１２の寸法は、セラミ
ツク発光管１１の内径と金属給電体の外径との関
係で選択され、もし非焼結セラミツク詰物１２が
仮にセラミツク発光管１１と金属給電体１３のど
ちらとも一緒に組み合わされて焼結されないと仮
定すると、焼結セラミツク詰物１２の外径は焼結
されたセラミツク発光管１１の内径よりも２〜20
％長くなるようにセラミツク詰物１２の内径は金
属給電体の外径よりも２〜20％短かくなるように
決められる。セラミツク発光管１１とセラミツク
詰物１２に用いる材料は、同じ熱膨張率を持つよ
うにかつ化学的に相容性であるように選ばれる。
セラミツク発光管１１とセラミツク詰物１２の両
方とも同じマトリクス材料を用いてもよい。
クパウダ（例えばアルミナもしくはイツトリア）
の圧縮混合物を軸孔を有する円盤状に冷圧成形も
しくは機械加工することにより作られる。セラミ
ツク詰物１２は、加熱前、非焼結状態、すなわち
いわゆる「生の」状態にある。セラミツク詰物１
２を焼結するとその外径と内径は共に小さくな
る。非焼結セラミツク詰物１２の寸法は、セラミ
ツク発光管１１の内径と金属給電体の外径との関
係で選択され、もし非焼結セラミツク詰物１２が
仮にセラミツク発光管１１と金属給電体１３のど
ちらとも一緒に組み合わされて焼結されないと仮
定すると、焼結セラミツク詰物１２の外径は焼結
されたセラミツク発光管１１の内径よりも２〜20
％長くなるようにセラミツク詰物１２の内径は金
属給電体の外径よりも２〜20％短かくなるように
決められる。セラミツク発光管１１とセラミツク
詰物１２に用いる材料は、同じ熱膨張率を持つよ
うにかつ化学的に相容性であるように選ばれる。
セラミツク発光管１１とセラミツク詰物１２の両
方とも同じマトリクス材料を用いてもよい。
非焼結セラミツク詰物１２は、非焼結セラミツ
ク発光管１１の両端に挿入される。この組立体
は、セラミツク発光管１１とセラミツク詰物１２
の両方とも部分的に焼結されるまで常圧炉で加熱
される。焼結している間、セラミツク発光管１１
の直径はセラミツク詰物１２の直径よりも収縮す
る。セラミツク発光管１１はセラミツク詰物１２
のまわりですこし変形する。先行技術において知
られているけれども、この処理によつてセラミツ
ク発光管とセラミツク詰物はその界面１６で接合
する。
ク発光管１１の両端に挿入される。この組立体
は、セラミツク発光管１１とセラミツク詰物１２
の両方とも部分的に焼結されるまで常圧炉で加熱
される。焼結している間、セラミツク発光管１１
の直径はセラミツク詰物１２の直径よりも収縮す
る。セラミツク発光管１１はセラミツク詰物１２
のまわりですこし変形する。先行技術において知
られているけれども、この処理によつてセラミツ
ク発光管とセラミツク詰物はその界面１６で接合
する。
次に本発明の特徴として、円筒状のニオブ製の
給電体１３は、セラミツク詰物１２を貫通してい
る軸孔においてろう付けもしくはフリツトを介さ
ずに直接位置づけられる。金属給電体１３は、数
本のニオブ線により一時的に所定の位置に保持さ
れ、ついでこの組立体は発光管１１と詰物１２の
両方共、完全に焼結されるまで熱せられる。詰物
１２の直径は焼結している間に収縮し続け、詰物
１２の内部孔面は給電体１３に押圧される。セラ
ミツク詰物はニオブ詰物よりも小さい流れ応力で
変形する。それゆえ、セラミツク詰物は、ニオブ
製の給電体との界面１５で若干変形して外側にふ
くらみ、それにより界面１５にろう付けなし、フ
リツトなしの気密シールを形成する。これは機械
的かつ拡散的接合が形成されたものと思われる。
給電体１３は、セラミツク詰物１２を貫通してい
る軸孔においてろう付けもしくはフリツトを介さ
ずに直接位置づけられる。金属給電体１３は、数
本のニオブ線により一時的に所定の位置に保持さ
れ、ついでこの組立体は発光管１１と詰物１２の
両方共、完全に焼結されるまで熱せられる。詰物
１２の直径は焼結している間に収縮し続け、詰物
１２の内部孔面は給電体１３に押圧される。セラ
ミツク詰物はニオブ詰物よりも小さい流れ応力で
変形する。それゆえ、セラミツク詰物は、ニオブ
製の給電体との界面１５で若干変形して外側にふ
くらみ、それにより界面１５にろう付けなし、フ
リツトなしの気密シールを形成する。これは機械
的かつ拡散的接合が形成されたものと思われる。
このようにして焼結している間、発光管と詰物
と給電体の組立は、発光管と詰物に用いられるセ
ラミツク材料の種類に応じて通常用いられる温度
と時間で熱せられる。つまりアルミナでは約1830
℃で２時間、イツトリアでは約2150℃で４時間で
ある。加熱炉の雰囲気は、用いられるセラミツク
材料だけでなくニオブの脆化を制限することを考
慮して選ばれる。ニオブは、2150℃で１時間熱し
た時、雰囲気に対応するニオブの硬さは次のよう
になる。すなわち、真空中のとき229Kg／mm2、乾
燥アルゴン中のとき385Kg／mm2、乾燥水素中のと
き473Kg／mm2、そして湿潤水素中のとき563Kg／mm2
である。これらの値を焼きなましたニオブの値
172Kg／mm2と比較すると、真空中か乾燥アルゴン
中雰囲気が好ましい。しかし気密シールは湿潤水
素中で作ることもできる。
と給電体の組立は、発光管と詰物に用いられるセ
ラミツク材料の種類に応じて通常用いられる温度
と時間で熱せられる。つまりアルミナでは約1830
℃で２時間、イツトリアでは約2150℃で４時間で
ある。加熱炉の雰囲気は、用いられるセラミツク
材料だけでなくニオブの脆化を制限することを考
慮して選ばれる。ニオブは、2150℃で１時間熱し
た時、雰囲気に対応するニオブの硬さは次のよう
になる。すなわち、真空中のとき229Kg／mm2、乾
燥アルゴン中のとき385Kg／mm2、乾燥水素中のと
き473Kg／mm2、そして湿潤水素中のとき563Kg／mm2
である。これらの値を焼きなましたニオブの値
172Kg／mm2と比較すると、真空中か乾燥アルゴン
中雰囲気が好ましい。しかし気密シールは湿潤水
素中で作ることもできる。
給電体１３は軸孔を有し、その軸孔にタングス
テン製の電極１４が挿入されている。電極１４は
ニオブ製の蓋１８に溶接され、さらにこの蓋１８
はニオブ製の給電体１３に溶接されている。
テン製の電極１４が挿入されている。電極１４は
ニオブ製の蓋１８に溶接され、さらにこの蓋１８
はニオブ製の給電体１３に溶接されている。
発光管１１には固体状の充填材やガス状の充填
材が添加されている。発光管１１の他端には対応
電極が嵌め込まれ、発光管組立体１０を完成する
ように密閉状態で溶接されている。
材が添加されている。発光管１１の他端には対応
電極が嵌め込まれ、発光管組立体１０を完成する
ように密閉状態で溶接されている。
シールはニオブとセラミツクとが直接に接合し
ているので、端部温度をこれらの材料の動作温度
の極限まで上げることができる。800〜1200℃の
温度範囲が利用可能であり、このため多くの種類
の潜在的な金属や金属ハロゲン化物の充填配合材
を考慮の対象とすることが可能となる。
ているので、端部温度をこれらの材料の動作温度
の極限まで上げることができる。800〜1200℃の
温度範囲が利用可能であり、このため多くの種類
の潜在的な金属や金属ハロゲン化物の充填配合材
を考慮の対象とすることが可能となる。
以上、本発明の好ましい実施例について図示し
説明したが本発明の技術思想から逸脱することな
く様々な変更が可能であることは当業者には明ら
かであろう。
説明したが本発明の技術思想から逸脱することな
く様々な変更が可能であることは当業者には明ら
かであろう。
第１図は本発明による高圧放電ランプ発光管組
立体の概略図である。第２図は第１図の組立体の
一端の詳細図である。 １０：高圧放電ランプ発光管組立体、１１：発
光管、１２：詰物（インサート）、１３：給電体、
１４：電極、１５：詰物−給電体界面、１６：管
−詰物界面、１８：蓋。
立体の概略図である。第２図は第１図の組立体の
一端の詳細図である。 １０：高圧放電ランプ発光管組立体、１１：発
光管、１２：詰物（インサート）、１３：給電体、
１４：電極、１５：詰物−給電体界面、１６：管
−詰物界面、１８：蓋。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 非焼結セラミツク発光管を用意し、 金属給電体を用意し、 前記非焼結セラミツク発光管と同じ熱膨張率を
有する非焼結セラミツク詰物を用意し、前記非焼
結セラミツク詰物は円盤の形にして、軸孔を設
け、もし仮りに前記非焼結セラミツク発光管と前
記金属給電体のどちらとも一緒にせずに前記非焼
結セラミツク詰物を焼結した場合に、焼結された
セラミツク詰物の外径が焼結されたセラミツク発
光管の内径よりも大きくなるように、かつセラミ
ツク詰物の内径が前記金属給電体の外径よりも小
さくなるように前記非焼結セラミツク詰物の寸法
を決め、 該非焼結セラミツク詰物を前記非焼結セラミツ
ク発光管の一端に挿入し、 セラミツク詰物とセラミツク発光管を両方とも
部分的に焼結されるまで加熱し、 前記セラミツク詰物の軸孔に前記金属給電体を
嵌め込み、 前記セラミツク発光管、セラミツク詰物および
金属給電体を前記セラミツク発光管とセラミツク
詰物の両方が完全に焼結されるまで加熱する諸段
階を含む高圧放電ランプ用の発光管組立体の製造
方法。 ２ 前記焼結セラミツク詰物の外径が前記焼結セ
ラミツク発光管の内径よりも大きく、セラミツク
詰物の内径が前記金属給電体の外径よりも小さい
特許請求の範囲第１項記載の高圧放電ランプ用の
発光管組立体の製造方法。 ３ 前記金属給電体はニオブより成る特許請求の
範囲第１項記載の高圧放電ランプ用の発光管組立
体の製造方法。 ４ 前記焼結セラミツク詰物の外径が前記焼結セ
ラミツク発光管の内径よりも２〜20％大きく、セ
ラミツク詰物の内径は前記金属給電体の外径より
も２〜20％小さい特許請求の範囲第３項記載の高
圧放電ランプ用の発光管組立体の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US529464 | 1983-09-06 | ||
| US06/529,464 US4545799A (en) | 1983-09-06 | 1983-09-06 | Method of making direct seal between niobium and ceramics |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6084761A JPS6084761A (ja) | 1985-05-14 |
| JPH0542769B2 true JPH0542769B2 (ja) | 1993-06-29 |
Family
ID=24110029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59184729A Granted JPS6084761A (ja) | 1983-09-06 | 1984-09-05 | 高圧放電ランプ用の発光管組立体の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4545799A (ja) |
| EP (1) | EP0136505B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6084761A (ja) |
| CA (1) | CA1214491A (ja) |
| DE (1) | DE3475029D1 (ja) |
Families Citing this family (55)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4707636A (en) * | 1984-06-18 | 1987-11-17 | General Electric Company | High pressure sodium vapor lamp with PCA arc tube and end closures |
| US4704093A (en) * | 1984-06-18 | 1987-11-03 | General Electric Company | High pressure sodium vapor lamp with improved ceramic arc tube |
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