JPH08315779A - 金属蒸気発光管の封止部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 閉塞体の熱容量を小さくし、封着ガラスでシ
ールするための加熱時間を短くし、金属ハロゲン化物等
が金属蒸気となってリークすることを防止する。 【構成】 内部電極を備えた閉塞体を発光管の開口部に
嵌合し、前記閉塞体と開口部との間を封着ガラスでシー
ルした金属蒸気発光管の封止部構造において、前記閉塞
体は底部が発光管内に臨む有底円筒形状を呈する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はメタルハライドランプや
ナトリウムランプ等の高輝度放電灯内に組込まれる金属
蒸気発光管の封止部の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】発光効率が高く、しかも封入金属に応じ
た色の発光を呈するため、高輝度放電灯は室内灯のみな
らず野外やショーウインド等の照明として注目されてい
る。斯かる高輝度放電灯内には金属蒸気発光管が組込ま
れている。金属蒸気発光管は、透光性の発光管（バル
ブ）内に金属ハロゲン化物やアマルガムを封入し、発光
管内に挿入された内部電極間に高電圧を印加することで
電極間にアーク放電を発生させ、このアーク放電による
熱で発光管内に封入した金属ハロゲン化物等を蒸発さ
せ、金属とハロゲンに解離し、金属特有の色を呈する発
光を行なわせるようにしたものである。

【０００３】図８は従来の金属蒸気発光管の封止構造を
示す断面図であり、金属蒸気発光管１００は、発光管１
０１の内部に金属ハロゲン化物やアマルガム等の金属封
入物１０７を入れ、両端開口部１０２，１０６を閉塞体
１０４，１０９で塞ぎ、前記閉塞体１０４，１０９に取
付けた内部電極１０３，１０８間でアーク放電させて発
光させる。Ｇは封着ガラスであり、閉塞体１０４，１０
９のシールを行なう。

【０００４】前記封止構造には代表例として次の２つの
構造がある。図９は従来の封止構造を示す部分断面図で
あり、金属蒸気発光管１００は、内部電極１０３を挿着
された絶縁性閉塞体１０４を発光管１０１の開口部１０
２に嵌合し、この閉塞体１０４の外面と開口部１０２内
面との間を封着ガラスＧで気密にシールしたものであ
る。この絶縁性閉塞体１０４の発光管１０１内に臨む端
面は絶縁材料が露出する。ここで、閉塞体１０４の開口
部１０２内に嵌合する小径部の外周面１０４ａから開口
部１０２外に位置する大径部の外周面１０４ｂにかけ
て、メタライズ部分１０４ｃが連続して形成され、この
メタライズ部分１０４ｃは径方向孔１０４ｄを介して内
部電極１０３と導通する。

【０００５】図１０は従来の別の封止構造を示す部分断
面図であり、金属蒸気発光管１１０は、内部電極１１３
を挿着された絶縁性閉塞体１１４を発光管１１１の開口
部１１２に嵌合し、この閉塞体１１４の外面と開口部１
１２内面との間を封着ガラスＧで気密にシールしたもの
である。この絶縁性閉塞体１１４の発光管１１１内に臨
む端面は絶縁材料が露出する。ここで、閉塞体１１４の
開口部１１２内に嵌合する部分の外周面１１４ａから開
口部１０２外に位置する端面１１４ｂにかけて、メタラ
イズ部分１１４ｃが連続して形成され、このメタライズ
部分１１４ｃは径方向孔１１４ｄを介して内部電極１１
３と導通する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】メタルハライドランプ
作製時、発光管内に金属ハロゲン化物等を入れ、端部を
封止する際、上述した図８及び図９の封止構造では、閉
塞体１０４，１１４外面と発光管１０１，１１１の開口
部１０２，１１２内面との間を、封着ガラスを加熱して
封着ガラスでシールするのに封着ガラスだけでなく周辺
の閉塞体１０４，１１４などの温度も上げざるを得ず、
閉塞体１０４，１１４の熱容量が大きいので、封着を完
了するのに長時間が必要である。封着ガラスは千数百℃
の温度に加熱されるため、封着を行なっている間に封着
の際のガラスの溶融温度によって発光管内の金属ハロゲ
ン化物等が数百℃の温度で蒸発し、金属蒸気となってリ
ークするという問題がある。

【０００７】また、ランプ点灯時、閉塞体の熱容量が大
きいと、発光管内の最冷部、即ち、閉塞体附近の温度が
金属ハロゲン化物等の融点以下の温度になり、金属ハロ
ゲン化物等の一部がこの最冷部に液状になって溜まる。
この液状の金属ハロゲン化物等は極めて反応性に富むた
め封着ガラスと反応し、封着ガラスを侵食し、リークパ
スを形成する。発光管内の金属蒸気はこのリークパスを
通ってリークし、徐々にランプ電圧が低下し良好な光束
が得られなくなるという問題がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、内部電極を備えた閉塞体を発光管の開口部に嵌
合し、前記閉塞体と開口部との間を封着ガラスでシール
した金属蒸気発光管の封止部構造において、前記閉塞体
は底部が発光管内に臨む有底円筒形状を呈する。

【０００９】ここで、前記閉塞体は底部と側壁部とから
なり、この側壁部は底部に接続する部分が小径で、底部
から遠い部分が大径である多段構造体である。

【００１０】また、本発明は、内部電極を備えた閉塞体
を発光管の開口部に嵌合し、前記閉塞体と開口部との間
を封着ガラスでシールした金属蒸気発光管の封止部構造
において、前記閉塞体は底部及び蓋部付き円筒形状を呈
する。

【００１１】ここで、前記閉塞体は底部と側壁部と蓋部
とからなり、この側壁部は底部に接続する部分が小径
で、底部から遠い部分が大径である多段構造体である。

【００１２】

【作用】本発明は、閉塞体を底部が発光管内に臨む有底
円筒形状のものにしたので、閉塞体の熱容量が小さくな
り、閉塞体外面と発光管の開口部内面との間を封着ガラ
スでシールするためにガラスを加熱する時間が短くて済
む。

【００１３】また、前述のように閉塞体の熱容量が小さ
いと、ランプ点灯時発光管内の最冷部、即ち、閉塞体附
近の温度が高くなり易く、金属ハロゲン化物等の融点以
下の温度になり難い。したがって、発光管内に封入され
た金属ハロゲン化物等の一部が液状にならず、封着ガラ
スが液状の金属ハロゲン化物等と反応しないので、封着
ガラスが侵食されることがなく、リークパスが形成され
ない。よって発光管内の金属蒸気がこのリークパスを通
ってリークすることがない。

【００１４】ここで、底部と側壁部とからなる閉塞体の
側壁部を底部に接続する部分が小径で、底部から遠い部
分が大径である多段構造体とすることにより、閉塞体を
発光管の開口部に嵌合する際に段部のところで移動を制
限することができるので、閉塞体を所定の位置にセット
するのが容易である。一般には内部電極は予め閉塞体に
固定してあるので、閉塞体を所定の位置にセットすれ
ば、自動的に内部電極も所定の位置にセットすることが
できる。

【００１５】また、本発明は、閉塞体を底部及び蓋部付
き円筒形状のものにしたので、閉塞体の熱容量が小さく
なり、閉塞体外面と発光管の開口部内面との間を封着ガ
ラスでシールするためにガラスを加熱する時間が短くて
済む。

【００１６】また、前述のように閉塞体の熱容量が小さ
いと、ランプ点灯時発光管内の閉塞体附近の温度が高く
なり易く、発光管内に封入された金属ハロゲン化物等の
一部が液状にならず、封着ガラスが金属ハロゲン化物等
によって侵食されることがなく、リークパスが形成され
ないので、発光管内の金属蒸気がリークすることがな
い。

【００１７】また、閉塞体を底部だけでなく蓋部付きの
円筒形状にしているので、閉塞体の剛性が大きくなり、
発光管を高輝度放電灯内に組込んだり運搬したりする等
の取扱いが簡便になる。

【００１８】ここで、底部と側壁部と蓋部とからなる閉
塞体の側壁部を底部に接続する部分が小径で、底部から
遠い部分が大径である多段構造体とすることにより、第
１発明と同様に閉塞体を発光管の開口部に嵌合する際に
段部のところで移動を制限することができるので、閉塞
体を所定の位置にセットするのが容易である。そして、
同様に内部電極を所定の位置にセットするのが容易であ
る。

【００１９】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１は本発明の第１実施例に係る閉塞体の断
面図であり、絶縁性閉塞体３は発光管内に臨む底部３ａ
と発光管の開口部に嵌め込まれる側壁部３ｂとを一体に
成形してなるコップ形状のものである。ここで、底部３
ａは発光管内にあって絶縁材料が露出する。底部３ａの
中央に電極のための挿着孔５が貫通し、この挿着孔５を
介して内部電極と外部電極とを一体に成形した不図示の
金属電極が挿入される。

【００２０】絶縁性閉塞体３は底部３ａの厚みＬ₁ を厚
く、側壁部３ｂの厚みｔ₁ を薄くし、全体として閉塞体
の熱容量を小さくする。底部３ａの厚みＬ₁ を厚くする
のは、挿着孔５に挿入された金属電極を確実に保持する
ためである。発光管の大きさにもよるが、Ｌ₁ は５〜６
mm、ｔ₁ は発光管の肉厚とほぼ同じで１mm程度である。
Ｌ₁ を５〜６mmとしたのは、この部分があまりに薄い
と、リークが起こる可能性があるためであり、逆にこれ
以上に厚いと、効果がさほど期待できないからである。
また、ｔ₁ は強度との兼合による。熱容量の点からいえ
ば、ｔ₁ は薄い方が良いが、あまりに薄いとランプとし
て組み上がった後に衝撃等が加わった時にクラック等が
入る可能性があるため、強度を考え１mm程度とした。な
お、絶縁性閉塞体３は側壁部３ｂの厚みｔ₁ を薄くした
ことにより、熱膨張によるクラックが発生し易いので、
発光管と同一材質の素材が望ましい。

【００２１】図２は本発明の第２実施例に係る閉塞体の
断面図であり、絶縁性閉塞体１３は底部１３ａと小径の
側壁部１３ｂと段部１３ｄと大径の側壁部１３ｃとを一
体に成形してなる外観がＴ字状の円筒形容器形状のもの
である。ここで、底部１３ａは発光管内に臨み絶縁材料
が露出し、小径の側壁部１３ｂは発光管の開口部に嵌め
込まれ、段部１３ｄと大径の側壁部１３ｃとは発光管外
に位置する。図１と同様に、底部１３ａの中央に内部電
極と外部電極とを一体に成形した不図示の金属電極を挿
入するための挿着孔１５が貫通する。

【００２２】絶縁性閉塞体１３は、図１と同様に、底部
１３ａの厚みＬ₂ を厚くし、小径の側壁部１３ｂから段
部１３ｄを介して大径の側壁部１３ｃにかけての厚みｔ
₂ を薄くし、全体として閉塞体の熱容量を小さくする。
発光管の大きさにもよるが、Ｌ₂ は５〜６mm、ｔ₂ は１
mm程度である。Ｌ₂ を５〜６mm、ｔ₂ を１mm程度とした
理由は、図１のＬ₁ 、ｔ₁ と同様である。なお、ここで
も絶縁性閉塞体１３は小径の側壁部１３ｂから段部１３
ｄを介して大径の側壁部１３ｃにかけての厚みｔ₂ を薄
くしたことにより、熱膨張によるクラックが発生し易い
ので、発光管と同一材質の素材が望ましい。

【００２３】図３は本発明の第３実施例に係る閉塞体の
断面図であり、絶縁性閉塞体２３は底部２３ａと側壁部
２３ｂと蓋部２３ｃとからなる内部に中空部２３ｄを有
する円筒状のものである。閉塞体から電極を取り出す方
法は色々有るが、一例を挙げれば、発光管内に臨む前記
底部２３ａの中央に不図示の内部電極を挿着するための
挿着孔２５を形成し、この挿着孔２５に連通する径方向
孔２６を形成し、この径方向孔２６を介して内部電極と
導通するメタライズ部分２７を前記閉塞体２３のうち発
光管の開口部内に嵌合する側壁部２３ｂの外周面から外
部に突出する蓋部２３ｃの表面にかけて連続して形成す
る方法がある。このメタライズ部分２７は外部電極に相
当し、材質としては白金（Ｐt ）が好適である。ここで
も、底部２３ａのメタライズ部分２７が形成されない部
分は絶縁材料が露出する。

【００２４】絶縁性閉塞体２３は、挿着孔２５に挿入さ
れた不図示の内部電極を確実に保持するため、発光管内
に臨む底部２３ａの厚みＬ₃ を厚くする。そして、側壁
部２３ｂの厚みｔ_3b及び蓋部２３ｃの厚みｔ_3cを薄く
し、もって中空部２３ｄの体積を大きくすることによ
り、全体として閉塞体の熱容量を小さくする。発光管の
大きさにもよるが、Ｌ₃ は５〜６mm、ｔ_3b及びｔ_3cは発
光管の肉厚とほぼ同じで１mm程度である。Ｌ₃ を５〜６
mm、ｔ_3b及びｔ_3cを１mm程度とした理由は、図１のＬ
₁ 、ｔ₁ と同様である。なお、絶縁性閉塞体２３は側壁
部２３ｂの厚みｔ_3b及び蓋部２３ｃの厚みｔ_3cを薄くし
たことにより、熱膨張によるクラックが発生し易いの
で、発光管と同一材質の素材が望ましい。

【００２５】ここで、絶縁性閉塞体２３は側壁部２３ｂ
の高さ方向の途中に階段形状をした段差２３ｅを設ける
ことにより、閉塞体の上半分と下半分とが段差２３ｅの
ところで嵌合したり分離したりすることができる。閉塞
体を上半分と下半分とに分けたのは、閉塞体の製作を容
易にするためである。閉塞体を一体ものにするには、段
差２３ｅのところで上半分と下半分とをガラスソルダな
どで融着してもよいし、メタライズ部分２７の中に収容
してもよい。

【００２６】図４は本発明の第４実施例に係る閉塞体の
断面図であり、絶縁性閉塞体３３は発光管内に臨む底部
３３ａと発光管の開口部に嵌合する小径の側壁部３３ｂ
と発光管外に位置する段部３３ｅ、大径の側壁部３３ｃ
及び蓋部３３ｄとからなる内部に中空部３３ｆを有する
外観がＴ字状の円筒形のものである。図３と同様に、底
部３３ａに不図示の内部電極を挿着するための挿着孔３
５とこの挿着孔３５に連通する径方向孔３６とが形成さ
れる。小径の側壁部３３ｂ、段部３３ｅ、大径の側壁部
３３ｃ及び蓋部３３ｄの外表面に、外部電極に相当する
不図示のメタライズ部分が前記径方向孔３６を介して内
部電極と導通するように連続して形成される。

【００２７】絶縁性閉塞体３３は発光管内に臨む底部３
３ａの厚みＬ₄ を図３と同様に厚くし、小径の側壁部３
３ｂの厚みｔ_4b、段部３３ｅの厚みｔ_4e、大径の側壁部
３３ｃの厚みｔ_4c及び蓋部３３ｄの厚みｔ_4dを薄くし、
もって中空部３３ｆの体積を大きくすることにより、全
体として閉塞体の熱容量を小さくする。発光管の大きさ
にもよるが、Ｌ₄ は５〜６mm、ｔ_4b、ｔ_4e、ｔ_4c及びｔ
_4dは発光管の肉厚とほぼ同じで１mm程度である。Ｌ₄ を
５〜６mm、ｔ_4b、ｔ_4e、ｔ_4c及びｔ_4dを１mm程度とした
理由は、図１のＬ₁ 、ｔ₁ と同様である。なお、絶縁性
閉塞体３３は小径の側壁部３３ｂの厚みｔ_4b、段部３３
ｅの厚みｔ_4e、大径の側壁部３３ｃの厚みｔ_4c及び蓋部
３３ｄの厚みｔ_4dを薄くしたことにより、熱膨張による
クラックが発生し易いので、発光管と同一材質の素材が
望ましい。

【００２８】ここで、絶縁性閉塞体３３は図３と同様の
理由で、側壁部３３ｃの高さ方向の途中に階段形状をし
た段差３３ｇを設けることにより、閉塞体の上半分と下
半分とが段差３３ｇのところで嵌合したり分離したりす
ることができる。

【００２９】次に、本発明に係る封止部構造の具体例に
ついて説明する。図５はガラスリングで閉塞体の外端部
を封止する前の状態を示す、本発明に係る封止部構造を
適用した金属蒸気発光管の部分断面図である。透光性の
高純度多結晶アルミナからなる発光管１の開口部２を介
して発光管１内に、予め不図示の金属ハロゲン化物やア
マルガム等の金属封入物を投入する。また、高純度アル
ミナからなるコップ形状の閉塞体３に挿着孔５を介して
内部電極と外部電極とを一体に成形した金属電極４を挿
入する。この閉塞体３を発光管１の開口部２内に挿入す
る。この時、閉塞体３は発光管内に臨む底部３ａを先頭
になるように、側壁部３ｂを後部になるように所定位置
に挿入する。次にガラスリング６を側壁部３ｂに外嵌め
し、発光管１の端部に載置する。この後、真空炉や誘導
加熱炉等でガラスリング６を溶融し、溶融ガラスで開口
部２内側面と閉塞体３外側面との間を気密に封止する。

【００３０】コップ形状の閉塞体３はセラミックス製で
あり、焼成前のグリーン状態のときに前記挿着孔５に予
め白金等の金属電極４を所定の位置に挿入しておき、こ
れを焼成すれば、焼成によるセラミックスの収縮作用に
より挿着孔５も収縮するので、金属電極４を閉塞体３に
より強固に焼き嵌めることができるだけでなく、挿着孔
５と金属電極４との間にリークパスが発生するのを防止
することができる。

【００３１】図６は図５と同様の、ガラスリングで閉塞
体の外端部を封止する前の状態を示す、本発明に係る封
止部構造を適用した金属蒸気発光管の部分断面図であ
る。図６と図５は、閉塞体３の挿入の向きを除いて他の
条件はほぼ同一である。図５では底部３ａを先頭に、側
壁部３ｂを後部にして挿入するが、図６では逆に側壁部
３ｂを先頭に、底部３ａを後部にして挿入する。そし
て、閉塞体３の挿入位置決めのため及び溶融ガラスの発
光管内への流れ込み防止のために、発光管開口部２に段
部２ａを設ける。

【００３２】図７は封着ガラスで閉塞体の外端部を封止
した後の状態を示す、本発明に係る封止部構造を適用し
た金属蒸気発光管の部分断面図である。前述の図５の場
合と同様に、金属電極４を焼き嵌めた閉塞体３を発光管
１の開口部２内に所定位置に挿入し、不図示のガラスリ
ング６を側壁部３ｂに外嵌めし発光管１の端部に載置し
た後、ガラスリング６を溶融する。すると図７に示すよ
うに、溶融ガラスＧは開口部２内側面と閉塞体３外側面
との間を気密に封止するだけでなく、その一部は側壁部
３ｂをこえて内部に流入し金属電極４を強固に封着す
る。この結果、挿着孔５を貫通している金属電極４は前
述の収縮による焼き嵌めとこの溶融ガラスＧによる封着
とにより、金属ハロゲン化物やアマルガム等の金属封入
物のリークパスの発生をさらに確実に防止することがで
きる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、閉塞体を底部が発光管内に臨む有底
円筒形状のものにしたので、閉塞体の熱容量が小さくな
り、閉塞体外面と発光管の開口部内面との間を封着ガラ
スでシールするためにガラスを加熱する時間が短くて済
む。したがって、封着が短時間で完了するので発光管内
の金属ハロゲン化物等が、蒸発せず金属蒸気となってリ
ークすることがない。また、前述のように閉塞体の熱容
量が小さくなると、ランプ点灯時発光管内の最冷部、即
ち、閉塞体附近の温度が、金属ハロゲン化物等の融点以
下の温度に下がらないので、封着ガラスが液状の金属ハ
ロゲン化物等によって侵食されることがなく、リークパ
スが形成されない。よって発光管内の金属蒸気がこのリ
ークパスを通ってリークすることがない。したがって、
ランプ電圧が低下しないので、長期にわたって良好な光
束を安定して保持することができる。

【００３４】請求項２は、底部と側壁部とからなる閉塞
体の側壁部を底部に接続する部分が小径で、底部から遠
い部分が大径である多段構造体としたので、閉塞体と内
部電極とを所定の位置にセットするのが容易になる。

【００３５】請求項３は、閉塞体を底部及び蓋部付き円
筒形状のものにしたので、閉塞体の熱容量が小さくな
り、閉塞体外面と発光管の開口部内面との間を封着ガラ
スでシールするためにガラスを加熱する時間が短くて済
む。したがって、封着が短時間で完了するので発光管内
の金属ハロゲン化物等が、蒸発せず金属蒸気となってリ
ークすることがない。また、前述のように閉塞体の熱容
量が小さくなると、請求項１と同様に、ランプ点灯時、
封着ガラスが液状の金属ハロゲン化物等によって侵食さ
れることがなく、金属蒸気がリークしない。したがっ
て、ランプ電圧が低下しないので、長期にわたって良好
な光束を安定して保持することができる。また、閉塞体
を底部だけでなく蓋部付きの円筒形状にしているので、
閉塞体の剛性が大きくなり、発光管を高輝度放電灯内に
組込んだり運搬したりする等の取扱いが簡便になる。

【００３６】請求項４は、底部と側壁部と蓋部とからな
る閉塞体の側壁部を底部に接続する部分が小径で、底部
から遠い部分が大径である多段構造体としたので、請求
項２と同様に閉塞体と内部電極とを所定の位置にセット
するのが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る閉塞体の断面図

【図２】本発明の第２実施例に係る閉塞体の断面図

【図３】本発明の第３実施例に係る閉塞体の断面図

【図４】本発明の第４実施例に係る閉塞体の断面図

【図５】ガラスリングで閉塞体の外端部を封止する前の
状態を示す、本発明に係る封止部構造を適用した金属蒸
気発光管の部分断面図

【図６】ガラスリングで閉塞体の外端部を封止する前の
状態を示す、本発明に係る封止部構造を適用した金属蒸
気発光管の部分断面図

【図７】封着ガラスで閉塞体の外端部を封止した後の状
態を示す、本発明に係る封止部構造を適用した金属蒸気
発光管の部分断面図

【図８】従来の金属蒸気発光管の封止構造を示す断面図

【図９】従来の封止構造を示す部分断面図

【図１０】従来の別の封止構造を示す部分断面図

【符号の説明】

１…発光管、２…開口部、３，１３，２３，３３…閉塞
体、３ａ，１３ａ…底部、３ｂ，２３ｂ…側壁部、１３
ｂ，３３ｂ…小径の側壁部、１３ｃ，３３ｃ…大径の側
壁部、２３ａ，３３ａ…底部、２３ｃ，３３ｄ…蓋部、
２３ｄ，３３ｆ…中空部、６…ガラスリング、Ｇ…溶融
ガラス（封着ガラス）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部電極を備えた閉塞体を発光管の開口
   部に嵌合し、前記閉塞体と開口部との間を封着ガラスで
   シールした金属蒸気発光管の封止部構造において、前記
   閉塞体は底部が発光管内に臨む有底円筒形状を呈するこ
   とを特徴とする金属蒸気発光管の封止部構造。
2. 【請求項２】 前記閉塞体は底部と側壁部とからなり、
   この側壁部は底部に接続する部分が小径で、底部から遠
   い部分が大径である多段構造体であることを特徴とする
   請求項１記載の金属蒸気発光管の封止部構造。
3. 【請求項３】 内部電極を備えた閉塞体を発光管の開口
   部に嵌合し、前記閉塞体と開口部との間を封着ガラスで
   シールした金属蒸気発光管の封止部構造において、前記
   閉塞体は底部及び蓋部付き円筒形状を呈することを特徴
   とする金属蒸気発光管の封止部構造。
4. 【請求項４】 前記閉塞体は底部と側壁部と蓋部とから
   なり、この側壁部は底部に接続する部分が小径で、底部
   から遠い部分が大径である多段構造体であることを特徴
   とする請求項３記載の金属蒸気発光管の封止部構造。