JPH0719576B2 - 高圧金属蒸気放電灯用発光管及び該発光管の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高圧金属蒸気放電灯用発光管、特にメタルハ
ライドランプ用発光管及び該発光管を製造するための方
法に関するものである。

（従来の技術） 高圧金属蒸気放電灯の管体、特に内部に金属ハロゲン化
物が封入されているメタルハライドランプの管体には金
属ハロゲン化物の有する腐食性に耐える透光性アルミナ
が使用されている。一方、管体の端部に電極支持部材を
取り付けるためのエンドプレートの材料としてはアルミ
ナあるいはサーメットが用いられている。これらの部品
を組合わせて発光管を製造する際には、予め焼成して透
明化した透光性アルミナからなる管体の両端部にエンド
プレートをフリットを用いて接着することが一般に行わ
れている（例えば、特公昭56-29,335、特公昭55-17,46
6）。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、フリットは金属ハロゲン化物によって腐
食される虞れがあるので、このような方法によって製造
された発光管の使用温度は十分に上げることが出来ず、
その発光効率を理論値よりもかなり低いレベルに抑えな
ければならないという欠点があった。さらに、そのよう
な配慮を払ったとしても、比較的短い寿命しか得られな
かった。従って、発光効率が高く寿命が長いメタルハラ
イドランプ用の発光管を容易に製造することを可能とす
る方法が求められていた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来技術のもつ上記問題点を解決
するために完成されたものであり、発光効率が高く寿命
の長い高圧金属蒸気放電灯用発光管を提供するものであ
る。

本発明の別の目的は、発光効率が高く寿命の長い高圧金
属蒸気放電灯用の発光管を製造するための簡略工程から
なる方法を提供するものである。

本発明の高圧金属蒸気放電灯用発光管は、第１及び第２
の対向端部を有する透光性アルミナからなる管体と、 該透光性アルミナ管体の焼成収縮率より小さい焼成収縮
率を有するサーメットからなる第１及び第２の導電性エ
ンドプレートと、 それぞれ該第１及び第２のエンドプレートに一部埋設さ
れかつ各々が該透光性アルミナ管体の内部に配置されて
いる第１及び第２の電極支持部材とからなる高圧金属蒸
気放電灯用発光管であって、 該第１のエンドプレートは透光性アルミナ管体の該第１
の端部に装着固定されて、高圧金属蒸気放電灯の使用時
には該第１の端部が下方位置に位置するようにされてお
り、 第１のエンドプレートを透光性のアルミナ管体に焼結し
かつ第１の電極支持部材を第１のエンドプレートへ該第
１の電極支持部材１に対する第１のエンドプレートの焼
成収縮率を４〜16％として焼きばめ結合すると同時に、
第１のエンドブレートに対する管体の焼成収縮率を３〜
６％として第１のエンドプレートをアルミナ管体に焼嵌
め結合し、この結合の際に透光性アルミナを焼成して透
光化し、 第２のエンドプレートはフリットを透光性アルミナ製管
体の第２の端部に装着しフリットを用いて該端部に結合
し、高圧金属蒸気放電灯が使用される際には、該第２の
端部が第１の端部よりも高い位置に位置されることを特
徴とする。

本発明による高圧金属蒸気放電灯用発光管の製造方法
は、それぞれ一部埋設された電極支持部材とリード部材
とを有し、かつ管体を構成している高純度アルミナの焼
成収縮率より小さい焼成収縮率を有する第１のエンドプ
レートを高純度アルミナからなる管体の第１の端部に該
電極支持部材及びリード部材がそれぞれ管体の内外側に
位置しかつ高圧金属蒸気放電灯を使用する際に管体の該
第１の端部が管体の第２の端部よりも垂直方向に低い位
置に位置するように挿入し、 管体及びその中に挿入した第１のエンドプレートとを焼
成して該管体を透光化し、同時に該第１のエンドプレー
トに対する管体の焼成収縮率を３〜６％として焼結して
該第１のエンドプレートを管体内に焼嵌めし、かつ電極
支持部材及びリード部材に対する第１のエンドプレート
の焼成収縮率を４〜16％として一部埋設された電極支持
部材及びリード部材を該エンドプレートに焼嵌めによっ
て結合することを特徴とする。

これらの及び他の本発明の目的、特徴並びに長所は添付
した図面を参照して以下の発明の記載を読むことによっ
てより明らかになろう。また、当業者であれば本発明の
精神及び上掲した特許請求の範囲を逸脱することなく本
発明に対して変更等を加えることができることを理解さ
れよう。

（実施例） 次に、本発明を添付してある図面に参照してより詳細に
説明する。明細書及び図面を通して、同一の参照番号は
同一あるいは類似の部品を示すものとする。

第１図は高圧金属蒸気放電灯用の発光管の一実施態様を
示す。第１図において、１は第１のエンドプレートであ
り、２はエンドプレートの内側に形成された凹部であ
り、該凹部には電極支持部材３が装着されている。エン
ドプレート１は、焼成により透光化されている管体６の
下端部に結合されている。リード部材５は、エンドプレ
ート１の外側に形成された凹部４に取付けられている。
第２のエンドプレート１′は第１のエンドプレート１と
同一あるいは類似の形状に形成されており、第２のエン
ドプレート１′の内外側に形成された凹部２′と４′に
は電極支持部材３′とリード部材５′とがそれぞれ取付
けられている。この第２のエンドプレートは、フリット
によって発光管体６の上端部に取り付けられている。

次に、高圧金属蒸気放電灯用発光管の製造方法を以下に
より詳細に説明する。

まず、第１のエンドプレート１をアルミナ−タングステ
ン、アルミナ−モリブデン、硼化タングステン等（サー
メット）の導電性に優れた材料で形成する。次に、電極
支持部材３をタングステンで形成し、エンドプレート１
の内面に設けた凹部２に挿入し、一方、リード部材５を
エンドプレート１の外面に設けた凹部４に嵌入したうえ
で焼成し電極支持部材３及びリード部材５をエンドプレ
ートに焼結させる。一方、高純度アルミナから管体素材
を形成し、これを空気中で仮焼したのち、その一方の端
部に上記のエンドプレート１を嵌着し、エンドプレート
２を取り付けてある管体全体を水素ガスによる還元性雰
囲気炉中で1,900℃前後の高温で焼成することによっ
て、管体素材を透光化する。同時に、焼成によってエン
ドプレート１は管体６に強固に接合されるとともに、電
極支持部材３及びリード部材５はエンドプレートに焼結
される。エンドプレート１を構成している導電性サーメ
ットの焼成収縮率は管体６を構成している高純度アルミ
ナよりも小さいので、上記接合は焼嵌め状態で行われる
とともに、エンドプレートと高純度アルミナとの間に生
じる焼結現象によってガスタイトな接合が生じる。次
に、メタルハライドが管体６の中に入れられる。ランプ
の使用時には、封入されたメタルハライドは過飽和のた
め、最冷点とした管体の下端部で凝縮して液状となり、
内表面に対する化学的反応性が高進される。上述したよ
うに、エンドプレート１はフリットを使用することなく
管体６の下端部に直接接合されているので、下端部接合
部の損傷を防ぐことができる。最後に、上記と同様にし
て予め形成しておいた第２のエンドプレート１′に同一
の焼成条件にて電極支持部材３′とリード部材５′とを
取付ける。そして、このエンドプレート１′をガラス質
フリット７を用いて管体６の上端部に接合する。管体６
の形状は、第１図に示されている異径管の代わりに、第
２図に示すような円筒形状としてもよいことは言うまで
もない。

第１のエンドプレートに対する管体の焼成収縮率（後に
定義する）は、３〜６％、好ましくは４〜５％である。
電極支持部材及びリード部材に対する第１のエンドプレ
ートの焼成収縮率は、４〜16％、好ましくは５〜10％で
ある。焼成収縮率は以下のとおり定義されるものであ
り、明細書全体をとおしてこの意味で用いている。

ここに、“a"は穴部を有する部材Ａ（管体あるいは第１
のエンドプレート）を該穴部に他の部材を挿入しない状
態で1,900℃、３時間焼成を行なった場合における部材
Ａの穴部の内径を示し、“b"は部材Ｂ（第１のエンドプ
レート、電極支持部材あるいはリード部材）を部材Ａの
穴部に挿入した状態で上記温度にて３時間焼成を行った
ときの部材Ａの穴部の内径を示す。第１のエンドプレー
トに対する管体の焼成収縮率が大きければ、電極支持部
材及びリード部材に対する第１のエンドプレートの焼成
収縮率を小さくする。一方、第１のエンドプレートに対
する管体の焼成収縮率が小さい場合には、電極支持部材
及び導電部材に対する第１のエンドプレートの焼成収縮
率を大きくする。このようにすることによって、管体、
第１のエンドプレート、電極支持部材並びにリード部材
とに対して良好な焼嵌めを行うことが可能となる。さら
に、電極の直径が小さければ、焼成収縮率を大きくして
も管体及び第１のエンドプレートには亀裂が入りにくく
なる。従って、電極支持部材とリード部材とに対する第
１のエンドプレートの焼成収縮率は、管体の焼成収縮率
に比べて大きくし、強固に固着できると同時に接触抵抗
の問題をなくし確実に導通をとることができる。

本発明の高圧金属蒸気放電灯用発光管としては、一般に
以下の寸法のものを用いることが出来る。

電極支持部材 ：0.4 〜0.8 mm（外径） リード部材 ：0.7 〜1.3 mm（外径） エンドプレート ：２ 〜10 mm（外径） ３ 〜８ mm（厚さ） 管体の端部 ：４ 〜12 mm（外径） ２ 〜10 mm（内径） 1.0 〜3.0 mm（厚さ） 焼成収縮率の効果を証明するために、以下の寸法及び第
１表記載の焼成収縮率を有する発光管を組み立てて、約
1,900℃、３時間焼成を行い焼嵌めをし、その後室温ま
で冷却して得られた発光管を調べた。

発光管の寸法： 電極支持部材 ： 0.5mm（外径） リード部材 ： 1.0mm（外径） エンドプレート ： 3.5mm（外径） 5.0mm（厚さ） 管体の端部 ： 6.5mm（外径） 3.5mm（内径） 1.5mm（厚さ） 上記試験において、電極支持部材をタングステンで形成
し、一方リード部材もタングステンにて形成した。エン
ドプレートは、タングステン及びアルミナから成る導電
性サーメットによって作製した。管体として透光性アル
ミナを用いた。

第１表中、○印は亀裂が見られずかつ発光管の性能劣化
のなかったものを示し、×印は発光管の性能が劣化した
ものを示す。

このようにして製造した高圧金属蒸気放電灯のリード部
材5,5′を電源（図示せず）に接続すると、導電性エン
ドプレート1,1′を通って電極支持部材3,3′に電流が流
れ放電が行われる。その際に、封入されている物質は過
飽和部分が液体となるが、エンドプレート１と管体６と
は管体の端面においてフリットを用いずに焼結によって
直接接合されているので、接合部は反応性の高い液化し
た封入物質によっても腐食されることはない。従って、
本発明の発光管は従来のメタルハライド放電灯用発光管
よりも高い温度で使用することができ、より高い発光効
率を得ることができる。さらに、寿命も長くなる。

なお、本発明に使用する導電性エンドプレートの表面に
はバックアーク防止用の電気絶縁層を適宜設けてもよ
い。また電極支持部材およびリード部材にはそれぞれの
線径より細い細線を添えて本発明の範囲の焼成収縮率で
エンドプレートに埋設焼嵌めすることができる。

前述した説明から明らかなように、高純度アルミナから
形成された管体素地あるいは仮焼体を焼成によって透光
化する透光化処理工程をエンドプレートを管体に接合す
る工程と同時に行うことができるので、発光効率が高く
寿命の長い高圧金属蒸気放電灯用発光管を製造すること
ができるものであり、しかも、焼成を何度も行う必要が
ないので、製造工程を簡略化できる利点を有するもので
ある。よって、本発明は従来の高圧金属蒸気放電灯用発
光管の製造方法の有する問題点を解決したものとして産
業の発展に寄与するところ極めて大きなものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高圧金属蒸気放電灯用発光管の一実施
態様を示す一部切欠正面図、そして 第２図は本発明の高圧金属蒸気放電灯用発光管のさらに
別の実施態様を示す一部切欠正面図である。 1,1′……エンドプレート 2,2′……凹部、3,3′……電極支持部材 4,4′……凹部、5,5′……リード部材 6,6′……管体、７……フリット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１及び第２の対向端部を有する透光性ア
   ルミナからなる管体と、 該透光性のアルミナ製管体の焼成収縮率より小さい焼成
   収縮率を有する第１及び第２の導電性エンドプレート
   と、 それぞれ該第１及び第２のエンドプレートに一部埋設さ
   れかつ各々が該透光性アルミナ管体の内部に配置されて
   いる第１及び第２の電極支持部材とからなる高圧金属蒸
   気放電灯用発光管であって、 該第１のエンドプレートは透光性アルミナ管体の該第１
   の端部に装着固定されており、高圧金属蒸気放電灯の使
   用時には該第１の端部が下方位置に位置するようにされ
   ており、 第１のエンドプレートを透光性のアルミナ管体に焼結し
   かつ第１の電極支持部材を第１のエンドプレートへ該第
   １の電極支持部材１に対する第１のエンドプレートの焼
   成収縮率を４〜16％として焼嵌め結合すると同時に、第
   １のエンドブレートに対する管体の焼成収縮率を３〜６
   ％として第１のエンドプレートをアルミナ製管体へ焼嵌
   め結合し、この結合の際に透光性アルミナを焼成により
   透光化し、 第２のエンドプレートは透光性アルミナ製管体の第２の
   端部に装着されフリットを用いて該端部に結合され、高
   圧金属蒸気放電灯が使用される際には、該第２の端部が
   第１の端部よりも高い位置に位置されることを特徴とす
   る高圧金属蒸気放電灯用発光管。
2. 【請求項２】それぞれ一部埋設された電極支持部材とリ
   ード部材とを有しかつ管体を構成している高純度アルミ
   ナの焼成収縮率より小さい焼成収縮率を有する第１のエ
   ンドプレートを高純度アルミナからなる管体の第１の端
   部に該電極支持部材及びリード部材がそれぞれ管体の内
   外側に位置しかつ高圧金属蒸気放電灯を使用する際に管
   体の該第１の端部が管体の第２の端部よりも低い位置に
   位置するように挿入し、 管体及びその中に挿入した第１のエンドプレートとを焼
   成して該管体を透光化し、同時に該第１のエンドプレー
   トに対する管体の焼成収縮率を３〜６％とし焼結して該
   第１のエンドプレートを管体内に焼嵌めし、かつ電極支
   持部材及びリード部材に対する第１のエンドプレートの
   焼成収縮率を４〜16％として一部埋設された電極支持部
   材及びリード部材を該エンドプレートに焼嵌めすること
   によって結合することを特徴とする高圧金属蒸気放電灯
   用発光管の製造方法。