JPH0719574B2 - 金属蒸気放電灯およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は透光性セラミック管の端部を閉塞体で封止して
なる発光管を有する金属蒸気放電灯に関するものであ
る。

従来の技術 従来より高圧ナトリウムランプにおいては、発光管の外
囲器として透光性アルミナより成るセラミック管が用い
られている。このセラミック管の端部は一般に中央部に
電気導入体を取り付けたセラミック製の閉塞体を用いて
ロウ付けにより気密に封止されている。また前記電気導
入体としてはアルミナに熱膨脹係数がよく合致したニオ
ブが用いられている。また最近、高圧ナトリウムランプ
と同様に発光管の外囲器として従来の石英管の代わりに
セラミック管を用いたメタルハライドランプが試みられ
ている。しかしながら、このメタルハライドランプにお
いては、発光管封入物である金属ハロゲン化物との反応
のため、高圧ナトリウムランプのように端部電気導入体
としてニオブを使用することができない。そこで例えば
特開昭52-71695号公報に記載されているように、電気導
入体と閉塞体の両方の機能を有したタングステン・アル
ミナサーメットを用いることが提案されている。また他
の方法として例えば特開昭59-35353号公報に記載されて
いるように、閉塞体内に導電性金属厚膜を設けた端部封
止部品を用いることが提案されている。

発明が解決しょうとする課題 高圧ナトリウムランプは電気導入体としてニオブを用い
ているが、このニオブは高価でありランプコストを高め
る大きな要因となっていた。その上、発光管製造上、あ
るいはランプの使用上のバラツキ、条件の違いにより、
異種材料であるニオブと閉塞体間のロウ付け部の気密性
に差が生じやすくい。この気密性の良否はランプの寿命
を決定する大きな要因となるため、この点からも必ずし
も十分な封止方法ではなかった。

また、透光性セラミック管内に金属ハロゲン化物を封入
した発光管の端部封止部品としてタングステン・アルミ
ナサーメットあるいは導電性金属厚膜を用いた閉塞体が
試みられているが、いずれも導電性，気密性，製造状の
コスト，品質のバラツキ等の点で多くの問題を有してい
た。

次に、第６図に一般的に試みられているサーメットを用
いた発光管の端部の断面を示す。セミクローズドタイプ
の透光性セラミック管９とタングステン・アルミナサー
メット15はガラス封着剤10によって気密にロウ付け、シ
ールされている。またタングステン・アルミナサーメッ
ト15はタングステンコイル11を保持する芯体５および外
部リード線６がサーメット焼成時に焼成収縮により固定
されている。上記タングステン・アルミナサーメット15
はタングステン粉末とアルミナ粉末を一定比率にし焼き
固めたものであるが、そのタングステンの含有率が高い
と導電性には優れているもののタングステンとアルミナ
はその熱膨脹係数が大きく異なっているため気密性およ
び熱膨脹率の点に問題を生じ、逆にアルミナの比率が高
いと気密性，熱膨脹率の点では優れているものの導電性
の点で問題が生じる。よって、タングステン，アルミナ
粉の粒度、その混合比および焼成条件などを充分に制御
したとしても所望の電流容量（導電性），気密性および
熱膨脹係数を得るためにはアルミナの含有比率を多くし
なければならないため大きな形状とならざるを得ず、
（アルミナの含有率を高めていくにしたがって導電率が
悪くなる。よって、所定の電流容量を確保するためには
導電部の断面積を多くとらなければならない。また、閉
塞体としては実用上、気密性，機械的強度，リード線取
り付け方法を考慮するとある程度の厚みが必要であ
る。）したがって、発光管製造時、あるいはランプ点灯
時の熱ショックにより、透光性セラミック管9,タングス
テンアルミナサーメット15からなる閉塞体間の熱容量の
違いから、そのロウ付けによる接合部の境、あるいは透
光性セラミック管９の本管の端にクラックを生じやすい
という欠点があった。

また従来の導電性厚膜方式は閉塞体内に導電体をいく層
も重ね合わせた複雑な構造になっており、ランプ点灯時
に流れる電流が各層において不均一となる等の原因によ
り局所的に発熱し、クラックあるいは気密不良を生じや
すいだけでなく、導電性厚膜をいく層にも重ね合わせる
ことにより製造コストは上昇し、かつ、品質のバラツキ
を生じやすい。

その他、導電性金属厚膜層とセラミック層との気密性の
向上，および閉塞体自身の熱容量を低下させるための工
夫などについて十分な考慮がなされておらず、例えば導
電性金属厚膜層をセラミック面に対して隙間なく全面に
設けたり導電部の気密性を確保するために、閉塞体の厚
みを厚くして導電部のシール寸法を長くする等の形状と
なっており、導電性金属層とセラミック層の境界のハガ
レによるリーク，透光性セラミック管と閉塞体間の熱容
量の違いによるクラック等を生じやすいという欠点があ
った。

課題を解決するための手段 本発明は、透光性セラミック管の端部を閉塞体で封止し
てなる発光管を有する金属蒸気放電灯において、閉塞体
が円柱状のセラミック体の曲面に導電性金属厚膜層を設
け更に該導電性金属膜層表面をセラミック層で覆った構
造の一体焼成品であり、かつ、前記セラミック層の肉厚
を0.1〜0.4mmとすることにより、低コストで信頼性の高
い金属蒸気放電灯を提供するものである。

実施例 以下、本発明の詳細を好適な実施例を用いて説明する。

［実施例１］ 第１図は本発明にかかる金属蒸気放電灯に用いる閉塞体
の断面図である。第２図は、第１図における閉塞体のp-
p′線断面図である。閉塞体１は円柱状のセラミック体
２を芯にして、その曲面にタングステンのメタライズ層
からなる導電性金属厚膜層３を設け、さらにその表面を
導電性金属厚膜３の両端部がわずかに露出するように覆
ったセラミック層４からなる。また、閉塞体１には電極
の極芯５および外部リード線６が円柱状セラミック体２
の両端面に設けられた凹部に挿入され、タングステン粉
末よりなる導電性焼結体７によってしっかり固定され、
先述の導電性金属厚膜層３の露出部と電気的に接続され
ている。第２図に示すように導電性金属厚膜層３は円柱
状セラミック体２とセラミック層４間に一定間隔を置い
て設けられている。これは導電性金属厚膜層３を全面に
わたって設けると発光管製造時あるいはランプ点灯時に
おける熱衝撃で導電性金属厚膜とセラミックの接合が剥
離し易くなるため、これを防ぐ目的でセラミックどうし
の接合部を導電性金属厚膜層を閉塞体の軸方向に中抜き
状にすることにより設けている。

次に、閉塞体の製造方法を簡単に説明する。まず、両端
面に凹部を設けた未焼結の円柱状のセラミック体の外表
面にタングステン粉末を有機バインダーと混合したペー
ストを中抜き状にした所望の形状で印刷し、さらに未焼
結のセラミックシートを全面に巻きつけ仮焼結させる。
その後、先の凹部に金属棒を挿入し、かつ、タングステ
ンペーストを約40μの厚みに塗布し本焼結させることに
よって完成する。このような簡単な構成，工程で製造が
可能である。

第３図は第１図の閉塞体を用いた発光管の一端断面図で
ある。発光管８は両端にリング状のセラミック体を一体
に焼結したセミクローズドタイプの透光性セラミック管
９の端部の穴に閉塞体１を差し込み、ガラス封着剤10に
よって気密にシールされている。電極の極芯５の先端に
は易電子放出物質が充填されたタングステンコイル11が
挿入されている。

第１表に第１図の閉塞体における円柱状のセラミック体
２の外径Ａとセラミック層４の肉厚Ｂを種々組み合わせ
て試験した結果を示す。

この表から円柱状のセラミック体２の外径により若干の
差があるもののセラミック層４の肉厚が0.1mm未満であ
ると閉塞体製造時においてその強度が不十分で壊れる等
の問題が生じやすくなる。また、0.4mmをこえると円柱
体に巻きつけるため内外の収縮差が大きく、セラミック
層の亀裂あるいは変型が生じやすく、かつ、無駄に熱容
量が増すのみで効果がない。よって、セラミック層の肉
厚は、0.1〜0.4mmの周囲とし、0.2mm程度が好ましい。

このように本発明かかる金属蒸気放電灯に用いる閉塞体
は小形（低熱容量），低コストで生産することが可能で
ある。また、導電性金属厚膜を中抜き部を設け、かつ、
円周状に均一に設けることにより、熱バランス性と気密
性に優れており、よって導電率を高めに設定できる。そ
の他、閉塞体をロウ付け部から発光管の軸方向に突出さ
せることにより透光性セラミック管と閉塞体ロウ付け付
近の熱容量をさほど増すことなしに導電性金属厚膜のシ
ール距離を長くとったり、あるいは外部リード線６の取
付位置を発光管から離すことも容易にできる。

［実施例２］ 第４図は本発明にかかる金属蒸気放電灯の他の実施例の
発光管の一端断面図である。第４図において閉塞体の一
端には板状セラミック体12が外部リード栓６を中央に貫
通した形状で取付けられている。この板状セラミック体
12は閉塞体焼結時においてセラミック接着剤13によって
閉塞体１に焼結固定されている。また、板状セラミック
体12は極力熱容量の増加を抑えるため小形のものが好ま
しい。

この方法は、発光管製造時において透光性セラミック管
９と閉塞体１の位置合わせ，取付が容易で発光管の量産
に適した方法であるといえる。つまり、発光管端部とタ
ングステンコイル11等の距離の設定が容易でバラツキが
少なくランプ特性の安定化をはかることができる。ま
た、セラミック体12があるために、透光性セラミック管
９と閉塞体1,セラミック体12の間のガラス封着剤10のシ
ール距離を長くすることができ、よってシールの信頼性
も改善することができる。

［実施例３］ 第５図は実施例２同様閉塞体１の一端に円板状セラミッ
ク体12を設けたものであるが、実施例１および実施例２
の場合と異なり、端部にリング部を設けていない直管状
の透光性セラミック管９′を用いている。円板状セラミ
ック体12の外周に段を設け、ここに前記透光性セラミッ
ク管９′を差し込み、ガラス封着剤10でシールしたもの
である。よって、透光性セラミック管の端部にリング部
を設ける必要がなく、この部分を円板状セラミック体12
で兼用させることによって、より低コスト化をはかるこ
とができる。また、閉塞体１の導電性閉塞体７および電
極の極芯５の根元の表面はセラミック接着剤14によりコ
ートが施されている。これは発光管点灯時にこの部分か
ら異常放電がおこり熱衝撃で発光管端部が破損するとい
う現象を防ぐためである。

発明の効果 以上詳述したように本発明にかかる金属蒸気放電灯は閉
塞体を小形，低コストにすることが容易になり、従来の
サーメット方式および導電性金属厚膜方式で生じた透光
性セラミック管と閉塞体間の熱容量の違いによって生じ
た気密不良をなくすことができる。また、該閉塞体は導
電性金属厚膜層を中抜き状にする等の構造の工夫によ
り、熱衝撃性，気密性および導電性等に優れている。

このように本発明にかかる金属蒸気放電灯として、高圧
ナトリウムランプにおいては従来のように高価なニオブ
を使用する必要がなく、また、閉塞体と透光性セラミッ
ク管との接合は同じセラミックどうしであるため製造コ
ストの低減と製品品質の安定化，長寿命化をはかること
ができる。同様に透光性セラミック管を用いたメタルハ
ライドランプにおいても耐ハロゲン性に優れた低コスト
で信頼性の高い閉塞体を用いることにより、その実用化
を促進させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる金属蒸気放電灯の閉塞体の断面
図、第２図は第１図における閉塞体のp-p′線断面図、
第３図は第１図の閉塞体を用いた発光管の一端断面図で
ある。第４図および第５図は本発明にかかる金属蒸気放
電灯の閉塞体を用いた発光管の別の実施例を示す一端断
面図である。第６図は閉塞体としてタングステン・アル
ミナサーメットを用いた従来の発光管の一端断面図であ
る。 １……閉塞体,2……セラミック体 ３……導電性金属厚膜層,4……セラミック層 ７……導電性焼結体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 利義 京都府京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町 １番地 日本電池株式会社内 審査官 植松 伸二

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透光性セラミック管の端部を閉塞体で封止
   してなる発光管を有する金属蒸気放電灯において、閉塞
   体が円柱状のセラミック体の曲面に中抜き状の導電性金
   属厚膜層を設け更に該導電性金属厚膜層表面をセラミッ
   ク層で覆った構造の一体焼結品であり、かつ前記セラミ
   ック層の肉厚が0.1〜0.4mmであることを特徴とする金属
   蒸気放電灯。
2. 【請求項２】閉塞体の両端面の中央部に凹部を設け、こ
   の凹部に金属棒を挿入し、かつ、該金属棒と閉塞体内の
   導電性金属厚膜が導電性焼結体を介して電気的に接続さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の金属蒸気放電
   灯。
3. 【請求項３】閉塞体の一端に閉塞体の外径よりも大なる
   径を有する板状のセラミック体が接合されていることを
   特徴とする請求項１記載の金属蒸気放電灯。
4. 【請求項４】板状のセラミック体を閉塞体焼結時に同時
   に接合することを特徴とする請求項３記載の金属蒸気放
   電灯の製造方法。