JPH10312751A

JPH10312751A - セラミック製放電ランプの製造方法

Info

Publication number: JPH10312751A
Application number: JP12212097A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Ikeuchi; 満池内; Kenichi Mihashi; 健一三橋; Hiromitsu Matsuno; 博光松野; Takao Toyomane; 孝雄豊間根; Yukihiro Morimoto; 幸裕森本; Kazuyuki Mori; 和之森; Akishi Miyanaga; 晶司宮永
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1997-05-13
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 1998-11-24
Anticipated expiration: 2017-05-13
Also published as: JP3626324B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発光管内に存在する不純ガスの量が少なくて
所期のランプ特性を有するセラミック製放電ランプを製
造することができる方法を提供すること。【解決手段】封着用管部12が両端に形成された透光性
のセラミックスよりなる発光管材10ａと、電極マウント
20と、溶融性の封着用材料30ａとを用意し、少なくとも
発光管材10ａおよび封着用材料30ａの各々を、ぞれぞれ
減圧下において８００℃以上の温度に加熱することによ
り脱ガス処理し、酸素分圧が０．２Ｐａ以下で、水蒸気
分圧が０．２Ｐａ以下である雰囲気下において、脱ガス
処理された発光管材10ａ内に、電極マウント20を配置
し、脱ガス処理された封着用材料30ａを溶融して発光管
材10ａの封着用管部12と電極マウント20との間に充填
し、その後、溶融された封着用材料30ａを冷却すること
により、発光管材10ａの封着用管部12の内面に電極マウ
ント20を固着する工程を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光管が透光性を
有するセラミックスよりなるセラミック製放電ランプを
製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、液晶表示装置のバックライト用
光源や、紫外線処理装置の光源として、高圧または低圧
水銀放電ランプやメタルハライドランプなどの放電ラン
プが使用されている。かかる放電ランプにおいては、従
来、発光管として、シリカガラスよりなるものが用いら
れていたが、最近においては、アルミナ多結晶体、イッ
トリウム−アルミニウム−ガーネット多結晶体（以下、
「ＹＡＧ」と略称する。）、イットリア多結晶体などの
透光性を有するセラミックスよりなるものが使用され始
めている。このようなセラミックスよりなる発光管を有
する放電ランプすなわちセラミック製放電ランプは、従
来のシリカガラスよりなる発光管を有する放電ランプと
比較して、発光管の機械的強度および耐熱温度が高く、
発光管内に封入される特定の金属元素に対して優れた耐
蝕性を有する点で、有利である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなセラミック製放電ランプにおいては、以下のような
問題がある。シリカガラス製の発光管を有する放電ラン
プの製造においては、その発光管材に対して一旦真空脱
ガス処理を行えば、その後、この発光管材が大気中に晒
されることによってその表面に水分子や水素分子、酸素
分子、二酸化炭素分子などの不純ガス分子が吸着して
も、当該発光管材に対して改めて約４００℃の真空加熱
を行うことによってその表面に吸着した水分子やその他
の不純ガスを除去することができ、その結果、完成後の
放電ランプの発光管内に取り込まれる水分子やその他の
不純ガス分子の量を少なくすることができる。然るに、
ＹＡＧなどの透光性を有するセラミックスは、シリカガ
ラスに比較して、表面に吸着した水分子やその他の不純
ガス分子を除去しにくいものである。そのため、セラミ
ックス製放電ランプの製造においては、その発光管材に
対して一旦真空脱ガス処理を行った場合でも、その後、
この発光管材が大気中に晒されることによって、その表
面に水分子やその他の不純ガス分子が吸着したときに
は、４００℃程度の真空加熱では表面に吸着した水分子
やその他の不純ガス分子を除去することはできないの
で、結局、発光管材に対して８００℃以上の高温で再度
真空脱ガス処理を行うことが必要となる。これに加え
て、透光性を有するセラミックスは、シリカガラスに比
較して、不純ガス分子特に水素分子の拡散係数が小さい
ものであるため、セラミックスよりなる発光管内に取り
込まれた水素分子は、当該発光管内に長時間留まること
となり、その結果、当該放電ランプには、種々の不具合
が生じる。具体的には、発光管の内面に吸着した水分子
やその他の不純ガス分子が放電空間に放出され、これら
の不純ガス分子によって、後述するように、発光管の黒
化現象、発光管の白濁現象および電極損耗等による使用
寿命の低下、始動開始電圧の上昇などが生じるため、所
期のランプ特性を有するセラミック製放電ランプを得る
ことが困難である。

【０００４】放電ランプを製造する際にその発光管内に
取り込まれる不純物の種類およびその量と、得られる放
電ランプのランプ特性との関係については、次のことが
判明している。（１）ランプの始動特性：水素分子や水分子などの多原
子分子が発光管内に取り込まれると、ランプの始動電圧
が上昇する。発光管内における濃度が、水素分子では約
１０００ｐｐｍ、水分子では数百ｐｐｍになると、当該
放電ランプには、点灯時の始動性に不具合が生じる。（２）発光管の黒化現象：水分子が発光管内に取り込ま
れると、当該放電ランプの点灯中において、水分子がア
ーク中で解離して電極物質であるタングステンと反応す
ることにより、タングステン酸化物（ＷＯ₂あるいはＷ
Ｏ₃）が生成され、このタングステン酸化物は蒸発して
発光管の内壁に付着する。そして、発光管の内壁に付着
したタングステン酸化物が水素分子によって還元される
ことにより、当該発光管の内壁においてタングステンと
水分子とが生成する。このような現象（いわゆるウォー
ターサイクル）によって電極物質が当該電極から発光管
の内壁に輸送されることにより、発光管の黒化現象が生
ずる。特に、メタルハライドランプにおいては、水素分
子によって気相中のタングステンの溶解度が増大するた
め、発光管の黒化現象が早期に生じやすい。

【０００５】（３）発光管の白濁現象：発光管の内面に
生ずる白濁は、発光管の不均一な浸食、発光管物質によ
る反応生成物、発光管の内面への堆積物、発光管物質の
結晶化（発光管がガラスの場合）などによって生じ、こ
れらの原因による白濁は、発光管内に取り込まれる不純
物の量に影響される。（４）電極損傷現象：点灯時における電極の先端部の温
度は、当該電極のエミッション特性に大きく影響される
が、電極のエミッションは不純ガスの量によって影響を
受ける。そして、不純ガスの量が多い場合には、電極の
先端部の温度が高くなり、これにより、電極物質である
タングステンが蒸発するため、電極の先端部が損耗す
る。また、メタルハライドランプにおいては、発光管内
のハロゲンガス量および温度が同じであっても、発光管
内に取り込まれる水素分子および酸素分子の量が多い場
合には、これらの水素分子および酸素分子によってハロ
ゲンサイクルが影響を受け、その他の条件によっては電
極の先端部が損耗する。

【０００６】本発明は、以上のような事情に基づいてな
されたものであって、その目的は、発光管内に存在する
不純ガスの量が少なくて所期のランプ特性を有するセラ
ミック製放電ランプを製造することができる方法を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のセラミック製放
電ランプの製造方法は、端部に封着用管部が形成され
た、透光性のセラミックスよりなる発光管と、該発光管
内で一対の電極が互いに対向するように封着用管部に封
着された電極マウントとを具えてなるセラミック製放電
ランプを製造する方法であって、封着用管部が両端に形
成された透光性のセラミックスよりなる発光管材と、電
極マウントと、溶融性の封着用材料とを用意し、少なく
とも前記発光管材および前記封着用材料の各々を、ぞれ
ぞれ減圧下において８００℃以上の温度に加熱すること
により脱ガス処理し、これらを外気に晒すことなく、酸
素分圧が０．２Ｐａ以下で、水蒸気分圧が０．２Ｐａ以
下である雰囲気下において、前記脱ガス処理された発光
管材内に、前記電極マウントを配置し、前記脱ガス処理
された封着用材料を溶融して前記発光管材の封着用管部
と前記電極マウントとの間に充填し、その後、溶融され
た封着用材料を冷却することにより、当該発光管材の封
着用管部の内面に当該電極マウントを固着する工程を有
することを特徴とする。

【０００８】このようなセラミック製放電ランプの製造
方法においては、電極マウントを減圧下において加熱す
ることにより脱ガス処理することが好ましい。また、電
極マウントが、セラミックスよりなるスリーブ部材を有
するものである場合には、当該電極マウントの脱ガス処
理が８００℃以上の温度で行われることが好ましい。

【０００９】本発明のセラミック製放電ランプの製造方
法においては、加熱用放射線によって封着用材料を溶融
することが好ましい。また、本発明のセラミック製放電
ランプの製造方法においては、発光管材の封着用管部の
内面に電極マウントを固着する際に、封着用材料を加熱
溶融して発光管材の封着用管部と電極マウントとの間に
充填した後、封着用材料の加熱の開始から１分間以内
に、当該封着用材料をその軟化点以下の温度にまで冷却
することことが好ましい。また、本発明のセラミック製
放電ランプの製造方法においては、溶融された封着用材
料を発光管材の封着用管部と電極マウントとの間に充填
した後、当該封着用材料を作業点温度から歪点温度に１
分間以内に冷却することが好ましい。ここで、作業点温
度とは、封着用材料の溶融粘度が１×１０⁴ポアズとな
る温度をいう。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のセラミック製放電
ランプの製造方法について詳細に説明する。図１は、本
発明の製造方法によって得られるセラミック製放電ラン
プの一例における構成を示す説明用断面図である。この
セラミック製放電ランプにおいては、放電空間Ｓを囲繞
する大略球状の放電空間囲繞部１１の両端に封着用管部
１２が形成された、透光性を有するセラミックスよりな
る発光管１０が設けられている。この発光管１０内に
は、それぞれ電極２１を有し、当該電極２１が放電空間
囲繞部１１内において管軸に沿って互いに対向するよう
配置された電極マウント２０が配置されている。

【００１１】具体的には、電極マウント２０の各々にお
いては、先端部にタングステンよりなるコイルが巻き回
された、発光管１０の管軸方向に伸びるタングステンよ
りなる棒状の電極２１が設けられ、この電極２１の基端
部には、発光管１０における封着用管部１２の内径に適
合する外径を有するスリーブ部材２２が嵌合されてお
り、電極２１の基端には、電極２１と同方向に伸びる棒
状のリード部材２３が一体的に設けられている。電極マ
ウント２０のリード部材２３は、発光管１０における封
着用管部１２内に位置される内側部分２３ａとそれ以外
の外側部分２３ｂとが溶接等により一体的に接続されて
なり、リード部材２３における内側部分２３ａはニオブ
により構成され、リード部材２３における外側部分２３
ｂは、二重管でない、一重管の放電ランプを構成する場
合には、耐酸化性金属もしくは合金（例えばＰｔやＰｔ
−Ｉｒ合金）により構成されている。また、リード部材
２３における内側部分には、後述する製造方法におい
て、電極マウント２０の位置決めを行うための位置決め
用突起部２４が形成され、リード部材２３における外側
部分には、後述する封着用材料を保持するための保持用
鍔部２５が形成されている。そして、この電極マウント
２０におけるリード部材２３は、封着部材３０によって
発光管１０の封着用管部１２の内面に気密に封着されて
いる。

【００１２】発光管１０を構成するセラミックスとして
は、透光性アルミナ多結晶体、透光性イットリウム−ア
ルミニウム−ガーネット多結晶体、透光性イットリア多
結晶体を用いることができる。電極マウント２０におけ
るスリーブ部材２２を構成する材料としては、アルミナ
多結晶体、アルミナ−タングステンサーメット、シリカ
ガラス等を用いることができる。封着部材３０を構成す
る材料としては、アルミナ−シリカ−希土類酸化物系の
封着用材料、あるいはアルミナ−カルシア系の封着用材
料などを用いることができる。

【００１３】本発明においては、上記のようなセラミッ
ク製放電ランプを製造するために、例えば図２に示す構
成のグローブボックス装置が用いられる。図２におい
て、４０はグローブボックスであって、外部から作業を
行うための作業用グローブ４１が設けられている。５０
は脱ガス処理室であって、グローブボックス４０に開閉
可能に設けられた第１の隔壁４２を介して連設されてお
り、この脱ガス処理室５０には、真空ポンプ５１が接続
されている。５５は封着処理室であって、グローブボッ
クス４０に開閉可能に設けられた第２の隔壁４３を介し
て連設されており、この封着処理室５５には、封着処理
室５５内の空気を排出する排気手段５６と、封着処理室
５５内に、発光管１０内に封入される希ガスを供給する
ガス供給手段５７とが接続されている。そして、このよ
うなグローブボックス装置を用い、図１に示す構成のセ
ラミック製放電ランプが、以下のようにして製造され
る。

【００１４】先ず、図３に示すように、放電空間囲繞部
１１の両端に封着用管部１２が形成された発光管材１０
ａ（図３（イ）に示す）と、電極２１、スリーブ部材２
２およびリード部材２３よりなる電極マウント２０（図
３（ロ）に示す）と、電極マウント２０におけるリード
部材２３の外径に適合する内径を有するリング状の封着
用材料３０ａ（図３（ハ）に示す）とを用意し、真空ポ
ンプ５１により減圧された脱ガス処理室５０内におい
て、適宜の脱ガス処理用加熱手段によって、発光管材１
０ａ、電極マウント２０および封着用材料３０ａの各々
を、８００℃以上の温度で加熱することにより脱ガス処
理する。加熱温度が８００℃未満である場合には、吸着
した不純ガスを除去することが困難となる。以下、発光
管材１０ａ、電極マウント２０および封着用材料３０ａ
の各々の脱ガス処理の具体的な条件について説明する。

【００１５】〔発光管材の予備脱ガス処理〕発光管材１
０ａとしては、予備脱ガス処理を行うことにより、当該
発光管材１０ａを構成する材料の内部に存在するガスが
除去されたものを用いることが好ましい。発光管材１０
ａの予備脱ガス処理は、１×１０^-3Ｐａ以下の圧力の環
境下において行うことが好ましい。１×１０^-3Ｐａを超
える圧力の環境下において予備脱ガス処理を行う場合に
は、予備脱ガス処理に使用する加熱用ヒーターを構成す
る材料（例えばタングステン、タンタル、モリブテン
等）、その酸化物あるいは炭化物や、真空排気装置から
の油分が、発光管材１０ａに付着することにより、当該
発光管材１０ａが汚染することがある。

【００１６】発光管材１０ａが透光性アルミナ多結晶体
により構成されている場合には、予備脱ガス処理におけ
る加熱温度は、１１００〜１５００℃であることが好ま
しく、加熱時間は、３０〜１２０分間であることが好ま
しい。加熱温度が１１００℃未満である場合には、十分
な脱ガス処理を行うためには相当に長い時間を要し、予
備脱ガス処理における時間的効率が低くなるため、好ま
しくない。一方、加熱温度が１５００℃を超える場合に
は、発光管材１０ａを構成するセラミックスが劣化し、
透光性が低下するおそれがある。加熱時間が３０分間未
満である場合には、十分な予備脱ガス処理が行われない
ことがある。一方、加熱時間が１２０分間を超える場合
には、予備脱ガス処理における時間的効率が低くなるた
め、好ましくない。

【００１７】また、上記と同様の理由により、発光管材
１０ａが透光性イットリウム−アルミニウム−ガーネッ
ト多結晶体により構成されている場合には、予備脱ガス
処理における加熱温度は、１０００〜１４００℃である
ことが好ましく、加熱時間は、３０〜１２０分間である
ことが好ましい。また、発光管材１０ａが透光性イット
リア多結晶体により構成されている場合には、脱ガス処
理における加熱温度は、１３００〜１５００℃であるこ
とが好ましく、加熱時間は、３０〜１２０分間であるこ
とが好ましい。

【００１８】〔発光管の脱ガス処理〕発光管材１０ａの
脱ガス処理は、１×１０^-3Ｐａ以下の圧力の環境下にお
いて、８００℃以上の温度で１５〜１２０分間加熱する
ことにより行うことが好ましい。１×１０^-3Ｐａを超え
る圧力の環境下において脱ガス処理を行う場合には、脱
ガス処理に使用する加熱用ヒーターを構成する材料、そ
の酸化物あるいは炭化物や、真空排気装置からの油分
が、発光管材１０ａに付着することにより、当該発光管
材１０ａが汚染することがある。加熱温度が８００℃未
満である場合には、発光管材１０ａの表面に吸着した不
純ガスを十分に除去することができない。加熱時間が１
５分間未満である場合には、十分な脱ガス処理が行われ
ないことがある。一方、加熱時間が１２０分間を超える
場合には、予備脱ガス処理における時間的効率が低くな
るため、好ましくない。また、発光管材１０ａの脱ガス
処理においては、当該発光管材１０ａに紫外線を照射す
ることによって、吸着した水分子その他の不純ガス分子
を離脱することができる。このような方法は、発光管材
１０ａが透光性を有するため、発光管材１０ａ内に電極
マウント２０を配置した状態で、その両方の脱ガス処理
を同時に行う場合に有効である。

【００１９】〔電極マウントの脱ガス処理〕電極マウン
ト２０の脱ガス処理は、１×１０^-3Ｐａ以下の圧力の環
境下において、８００〜１１００℃の温度で１５〜１２
０分間加熱することにより行うことが好ましい。１×１
０^-3Ｐａを超える圧力の環境下において脱ガス処理を行
う場合には、リード部材２３の内側部分２３ａを構成す
るニオブが、無視することができない程度に酸化される
恐れがある。また、脱ガス処理に使用する加熱用ヒータ
ーを構成する材料、その酸化物あるいは炭化物が、電極
マウント２０に付着することがある。加熱温度が８００
℃未満である場合には、電極マウント２０の表面に吸着
した不純ガスを十分に除去することができない。一方、
加熱温度が１１００℃を超える場合には、リード部材２
３の内側部分２３ａに劣化が生じる恐れがある。また、
加熱時間が１５分間未満である場合には、十分な脱ガス
処理が行われないことがある。一方、加熱時間が１２０
分間を超える場合には、脱ガス処理における時間的効率
が低くなるため、好ましくない。

【００２０】〔封着用材料の脱ガス処理〕封着用材料３
０ａの脱ガス処理は、１×１０^-3Ｐａ以下の圧力の環境
下において１０００〜１２００℃以上の温度で１５〜１
２０分間加熱することにより行うことが好ましい。１×
１０^-3Ｐａを超える圧力の環境下において脱ガス処理を
行う場合には、脱ガス処理に使用する加熱用ヒーターを
構成する材料、その酸化物あるいは炭化物や、真空排気
装置からの油分が、封着用材料３０ａに付着することに
より、当該封着用材料３０ａが汚染することがある。加
熱温度が１０００℃未満である場合には、十分な脱ガス
処理を行うためには相当に長い時間を要し、脱ガス処理
における時間的効率が低くなるため、好ましくない。一
方、加熱温度が１２００℃を超える場合には、当該封着
用材料の焼結が進行するため、後述する封着工程におけ
る脱ガス処理を十分に行うことが困難となることがあ
る。また、加熱時間が１５分間未満である場合には、十
分な脱ガス処理が行われないことがある。一方、加熱時
間が１２０分間を超える場合には、脱ガス処理における
時間的効率が低くなるため、好ましくない。

【００２１】〔固体封入物の脱ガス処理〕発光管３０内
に固体封入物が封入される場合には、当該固体封入物の
脱ガス処理を行うことが好ましい。この脱ガス処理は、
当該固体封入物がハロゲン化金属である場合には、１×
１０^-3Ｐａ以下の圧力の環境下において、当該ハロゲン
化金属の飽和蒸気圧が１×１０^-3〜１×１０^-5Ｐａとな
る温度または３５０℃以下の温度で、１５〜１２０分間
加熱することにより行われることが好ましい。１×１０
^-3を超える圧力の環境下において脱ガス処理を行う場合
には、真空排気装置からの油分が固体封入物に付着する
ことにより、当該固体封入物が汚染することがある。加
熱温度が、ハロゲン化金属の飽和蒸気圧が１×１０^-5Ｐ
ａとなる温度未満である場合には、十分な脱ガス処理が
行われないことがある。一方、加熱温度が、ハロゲン化
金属の飽和蒸気圧が１×１０^-3Ｐａとなる温度または３
５０℃を超える場合には、当該ハロゲン化金属の蒸発が
著しくなったり、含有水が酸化したりするため、好まし
くない。また、加熱時間が１５分間未満である場合に
は、十分な脱ガス処理が行われないことがある。一方、
加熱時間が１２０分間を超える場合には、脱ガス処理に
おける時間的効率が低くなるため、好ましくない。

【００２２】このようにして脱ガス処理された発光管材
１０ａ、電極マウント２０および封着用材料３０ａの各
々は、脱ガス処理室５０内からグローブボックス４０内
に搬入される。このグローブボックス４０内の雰囲気
は、例えば不活性ガスにより置換されることにより、酸
素分圧および水蒸気分圧がそれぞれ常温で０．２Ｐａ以
下となるよう設定される。酸素分圧が０．２Ｐａを超え
る場合には、静電気か生じやすくなるため、固体封入物
などの微小なものの取扱いが困難となって作業時間が長
くなり、その結果、得られるセラミック製放電ランプの
発光管１０内に取り込まれる水分子やその他の不純ガス
分子の量が増加する。それに加えて、固体封入物が酸化
されやすくなるため、得られるセラミック製放電ランプ
の発光管１０内には、不純物である固体封入物の酸化物
が取り込まれることとなる。水蒸気分圧が０．２Ｐａを
超える場合には、発光管材１０ａの内面に水分子が再吸
着し、得られるセラミック製放電ランプには、始動開始
電圧が上昇するなどの不具合が生じる。

【００２３】そして、発光管材１０ａ、電極マウント２
０および封着用材料３０ａの各々は、グローブボックス
４０内において組み立てられる。具体的には、図４
（イ）に示すように、発光管材１０ａの一端が上方を向
いた状態で、当該発光管材１０ａの一端から電極マウン
ト２０を挿入し、当該給電マウント２０をそのリード部
材２３における位置決め用突起部２４が発光管材１０ａ
の封着用管部１２の一端面に当接するよう配置すると共
に、当該リード部材２３における保持用鍔部２５に封着
用材料３０ａを保持させることにより、発光管材１０
ａ、電極マウント２０および封着用材料３０ａの組立体
を作製する。

【００２４】この組立体は、グローブボックス４０内か
らグローブボックス４０内と同様の雰囲気の封着処理室
５５内に搬入され、この封着処理室５５内において、発
光管材１０ａの封着用管部１２と電極マウント２０のリ
ード部材２３との封着処理が行われる。具体的に説明す
ると、排気手段５６によって封着処理室５５内を減圧し
た状態で、封着処理用加熱手段によって封着用材料３０
ａを加熱することにより、封着用材料３０ａの脱ガス処
理を行うと共に、図４（ロ）に示すように、当該封着用
材料３０ａをその表面張力によって略球状に変形させ
る。その後、ガス供給手段５７によって、封着処理室５
５内に希ガスを供給すると共に、封着処理用加熱手段に
よって封着用材料３０ａを作業点温度またはそれ以上の
温度に加熱することにより、当該封着用材料３０ａが、
重力によって降下し、更に、発光管材１０ａの封着用管
部１２と電極マウント２０のリード部材２３との間の間
隙Ｋ内に進入する。このとき、発光管材１０ａの端部を
加熱し、当該発光管材１０ａの端部から希ガスが流れ出
すようにすることが好ましく、これにより、封着用材料
３０ａの溶融時に発生する不純ガスが発光管材１０ａ内
に導入されることを防止することができる。そして、封
着処理室５５内のガス圧力を上昇させることにより、封
着用材料３０ａが間隙Ｋ内に充填される。そして、この
状態で、封着用材料３０ａを冷却することにより、図４
（ハ）に示すように、当該封着用材料３０ａによって発
光管材１０ａの封着用管部１２に電極マウント２０のリ
ード部材２３が気密に固着される。

【００２５】以上において、封着処理用加熱手段として
は、可視光線および／または赤外線を放射する加熱用放
射線源、例えば光イメージ炉やレーザ照射装置を用いる
ことが好ましい。このような封着処理用加熱手段を用い
る場合には、封着処理室を区画する壁材は、加熱用放射
線に対して透過性を有するものが用いられる。図５は、
封着処理用加熱手段の一例における構成の概略を示す説
明図である。この封着処理用加熱手段６０は、封着処理
室５５を介して互いに対向するよう配置された２つのハ
ロゲンランプ６１と、これらのハロゲンランプ６１の各
々を取り囲むよう配置された２つの部分楕円反射鏡６２
とにより構成されている。このような封着処理用加熱手
段によれば、ハロゲンランプ６１からの可視光線および
赤外線が封着用材料３０ａに集光されるので、当該封着
用材料３０ａを局所的に加熱することができる。しか
も、封着処理室５５の外部から加熱用放射線を封着用材
料３０ａに照射することができるので、封着処理室５５
内の雰囲気を常に一定の状態に維持することができる。

【００２６】また、封着用材料３０ａを加熱する際に
は、発光管材１０ａにおける封着用管部１２を封着用材
料３０ａの作業点以上の温度に加熱することが好まし
く、これにより、溶融された封着用材料３０ａを、発光
管材１０ａの封着用管部１２と電極マウント２０のリー
ド部材２３との間の間隙Ｋ内に確実に充填することがで
きる。

【００２７】また、発光管材１０ａの封着用管部１２の
内面に電極マウント２０を固着する際には、封着用材料
３０ａを加熱溶融して発光管材１０ａの封着用管部１２
と電極マウント２０との間に充填した後、封着用材料３
０ａの加熱の開始から１分間以内に、当該封着用材料３
０ａをその軟化点以下の温度にまで冷却することことが
好ましい。このような方法によれば、発光管材３０ａを
特別に冷却しなくても、水銀などの固体封入物が蒸発し
て発光管材３０ａ内から吹き出すことを防止することが
できる。

【００２８】また、溶融された封着用材料３０ａを発光
管材１０ａの封着用管部１２と電極マウント２０のリー
ド部材２３との間の間隙Ｋ内に充填した後、封着用材料
３０ａを作業点温度から歪点温度に１分間以内に冷却す
ることが好ましい。このような方法によれば、封着用材
料３０ａが略ガラス質となるため、得られる封着部材３
０に粗大な結晶が生ずることがなく、その結果、発光管
１０と電極マウント２０との封着部において高い信頼性
が得られる。

【００２９】そして、発光管材１０ａ内に固体封入物を
配置した後、上記と同様にして、発光管材１０ａの他端
側の封着用管部１２の内面に電極マウント２０のリード
部材２３を固着することにより、図１に示す構成のセラ
ミックス製放電ランプが製造される。

【００３０】このような製造方法によれば、発光管材１
０ａ、電極マウント２０および封着用材料３０ａの各々
を脱ガス処理した後、酸素分圧および水蒸気分圧がそれ
ぞれ０．２Ｐａ以下の雰囲気下において、封着用材料３
０ａにより、発光管材１０ａの封着用管部１２の内面に
電極マウント２０のリード部材２３を固着するため、発
光管１０および電極マウント２０のスリーブ部材２２に
対する不純ガスの吸着量を極めて小さい値に抑制するこ
とができ、その結果、発光管１０内に存在する不純ガス
の量が少なくて所期のランプ特性を有するセラミック製
放電ランプを確実に製造することができる。

【００３１】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は、上記の製造方法に限定されず、例えば
次のような種々の変更を加えることが可能である。（１）発光管材、電極マウントおよび封着用材料として
は、図３に示すものに限られず、種々の構成のものを用
いることができる。（２）電極マウントのスリーブ部材は必須のものではな
く、また、スリーブ部材を有しない電極マウントを用い
る場合には、電極マウントの脱ガス処理は、必ずしも行
う必要はない。（３）グローブボックス装置としては、図２に示すもの
に限定されず、種々の構成の用いることができる。例え
ば、脱ガス処理室がグローブボックスに連接されている
必要はなく、独立して配置された脱ガス処理室内におい
て、発光管材等の脱ガス処理を行った後、これらを適宜
の密閉容器内に収納してグローブボックス内に搬入して
もよい。（４）封着用加熱手段としては、図５に示すものに限定
されず、例えばハロゲンランプ６１の代わりにキセノン
ランプを用いるもの、図６に示すように、封着処理室５
５を介して互いに対向するよう配置された２つのレーザ
装置よりなるものであってもよい。

【００３２】（５）本発明においては、両端封止型のセ
ラミック製放電ランプに限られず、一端封止型のセラミ
ック製放電ランプを製造することも可能である。本発明の製造方法によって得られる一端封止型のセラミ
ック製放電ランプの一例を図７に示す。このセラミック
製放電ランプにおいては、大略球状の放電空間囲繞部１
１の一端に封着用管部１２が形成された発光管１０が設
けられ、この発光管１０内には、放電空間囲繞部１１内
において管軸と垂直な方向に沿って互いに対向するよう
配置された一対の電極２１を有する電極マウント２０が
配置されている。この電極マウント２０の電極２１の各
々には、発光管１０の封着用管部１２から放電空間囲繞
部１１に向かって互いに管軸方向に沿って並ぶよう、棒
状の内部リード部材２６が接続され、これらの内部リー
ド棒２６の基端部には、それぞれ内部リード棒２６の外
径に適合する内径の２つの貫通孔を有するスリーブ部材
２２が嵌合されており、内部リード部材２６の各々の基
端には、内部リード部材２６と同方向に伸びる棒状の外
部リード部材２７が一体的に設けられている。この外部
リード部材２７は、発光管１０における封着用管部１２
内に位置される内側部分２７ａとそれ以外の外側部分２
７ｂとが溶接等により一体的に接続されてなり、外部リ
ード部材２７における内側部分２７ａはニオブにより構
成され、外部リード部材２７における外側部分２７ｂ
は、例えば白金等の耐酸化性金属若しくは合金により構
成されている。そして、この電極マウント２０の外部リ
ード部材２７における内側部分２７ａと外側部分２７ｂ
との接続部を含む個所が、封着部材３０によって発光管
１０の封着用管部１２の内面に気密に封着されている。
本発明によれば、このような一端封止型のセラミック製
放電ランプを、前述の両端封止型のセラミック製放電ラ
ンプの製造方法に準じて、製造することができる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００３４】〈実施例１〉下記の条件に従って、図３に
示す構成の発光管材、電極マウントおよび封着用材料を
作製すると共に、固体封入物を用意した。〔発光管材（１０ａ）〕材質：透光性アルミナ多結晶体，放電空間囲繞部の外
径：４．４ｍｍ，放電空間囲繞部の内容積：０．０２５
ｃｍ³ 〔電極マウント（２０）〕電極（２１）：タングステン製，コイルの材質；タング
ステン，スリーブ部材（２２）：多結晶アルミナ製，リード部材（２３）：内側部分（２３ａ）の材質；ニオ
ブ，外側部分（２３ｂ）の材質；２０％イリジウム−８
０％白金合金〔封着用材料（３０ａ）〕材質：Ｄｙ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂（Ｄｙ
₂Ｏ₃：Ａｌ₂Ｏ₃：ＳｉＯ ₂が重量比で６１：１７：
２２のもの）〔固体封入物〕水銀−セシウム合金：１ｍｇ，ヨウ化水銀０．３ｍｇ，
ヨウ化セシウム１０モルおよびヨウ化ガドリニウム１モ
ルの混合物３．６ｍｇ

【００３５】図２に示すグローブボックス装置における
脱ガス処理室内において、上記の発光管材、電極マウン
ト、封着用材料および固体封入物（ヨウ化セシウムおよ
びヨウ化ガドリニウムの混合物）に対して下記の条件に
より脱ガス処理を行った。〔発光管材（１０ａ）〕雰囲気圧力：２×１０^-4Ｐａ，加熱温度１０００℃，加
熱時間１２０分間〔電極マウント（２０）〕雰囲気圧力：２×１０^-4Ｐａ，加熱温度１０００℃，加
熱時間１２０分間〔封着用材料（３０ａ）〕雰囲気圧力：２×１０^-4Ｐａ，加熱温度１０００℃，加
熱時間１２０分間〔固体封入物〕雰囲気圧力：１×１０^-4Ｐａ，加熱温度３５０℃，加熱
時間１５分間

【００３６】このようにして脱ガス処理された発光管
材、電極マウントおよび封着用材料の各々を、酸素分圧
が０．１Ｐａおよび水蒸気分圧が０．０７Ｐａとなるよ
う設定されたアルゴンガス雰囲気のグローブボックス内
に搬入し、図４（イ）に示す構成に従って組み立てた。
この組立体をグローブボックス内と同様の雰囲気の封着
処理室内に搬入した後、排気手段によって封着処理室内
を減圧することにより、組立体の脱ガス処理を行いなが
ら、図５に示す構成の封着処理用加熱手段によって、封
着用材料をその表面張力によって略球状に変形した状態
になるまで加熱し、その後、ガス供給手段によって、封
着処理室内にアルゴンガスを供給すると共に、封着処理
用加熱手段によって封着用材料を作業点温度（１４００
℃）に加熱することにより、当該封着用材料を発光管材
の封着用管部と電極マウントのリード部材との間の間隙
内に進入させ、更に、封着処理室内のガス圧力を上昇さ
せることにより、封着用材料を間隙内に充填した。そし
て、この状態で、封着用材料を作業点温度から歪点温度
（８４０℃）以下の温度に４０秒間で冷却することによ
り、当該封着用材料によって発光管材の封着用管部に電
極マウントのリード部材を固着した。

【００３７】そして、発光管材内に固体封入物を配置し
た後、上記と同様にして、発光管材の他端側の封着用管
部の内面に電極マウントのリード部材２３を固着するこ
とにより、アルゴンガス（封入圧２０ｋＰａ）および固
体封入物が封入されたセラミック製放電ランプを製造し
た。このセラミック製放電ランプを２０ｋＨｚの高周波
電力により点灯させたところ、ランプ電流が０．５Ａ、
ランプ電圧が３８Ｖ、ランプ入力が約１８Ｗであった。

【００３８】〈比較例１〉発光管材、電極マウント、封
着用材料および固体封入物の脱ガス処理を行わなかった
こと以外は、実施例１と同様にしてセラミックス製放電
ランプを製造した。

【００３９】実施例１および比較例１に係るセラミック
製放電ランプをぞれぞれ数本用意し、これらの各々の始
動開始電圧を測定したところ、図８に示すように、実施
例１に係るランプは約４５０Ｖ、比較例１に係るランプ
は６５０〜１０５０Ｖであった。

【００４０】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、少なく
とも発光管材および封着用材料の各々を脱ガス処理した
後、酸素分圧および水蒸気分圧がそれぞれ０．２Ｐａ以
下の雰囲気下において、封着用材料により、発光管材の
封着用管部に電極マウントを固着するため、発光管に対
する不純ガスの吸着量を極めて小さい値に抑制すること
ができ、その結果、発光管内に存在する不純ガスの量が
少なくて所期のランプ特性を有するセラミック製放電ラ
ンプを確実に製造することができる。

【００４１】請求項２に記載の発明によれば、電極マウ
ントを脱ガス処理するため、発光管内に存在する不純ガ
スの量が少なくて所期のランプ特性を有するセラミック
製放電ランプをより確実に製造することができる。請求
項３に記載の発明によれば、電極マウントがセラミック
製のスリーブ部材を有するものであっても、発光管内に
存在する不純ガスの量が少なくて所期のランプ特性を有
するセラミック製放電ランプを確実に製造することがで
きる。

【００４２】請求項４に記載の発明によれば、封着用材
料を局所的に加熱することができると共に、封着処理室
内の雰囲気を常に一定の状態に維持することができる。
請求項５に記載の発明によれば、発光管材の封着用管部
の内面に電極マウントを固着する際に、当該発光管材を
特別に冷却しなくても、水銀などの固体封入物が蒸発し
て発光管材内から吹き出すことを防止することができ
る。請求項６に記載の発明によれば、封着用材料が略カ
ラス質となるため、得られる封着部材に粗大な結晶が生
ずることがなく、その結果、発光管と電極マウントとの
封着において高い信頼性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法によって得られるセラミック
製放電ランプの一例における構成を示す説明用断面図で
ある。

【図２】本発明の製造方法に用いられるグローブボック
ス装置の一例における構成の概略を示す説明図である。

【図３】本発明の製造方法に用いられる発光管材、電極
マウントおよび封着用材料の構成を示す説明図である。

【図４】本発明の製造方法の工程の一例を示す説明図で
ある。

【図５】本発明の製造方法に用いられる封着用加熱手段
の一例における構成を示す説明図である。

【図６】本発明の製造方法に用いられる封着用加熱手段
の他の例における構成を示す説明図である。

【図７】本発明の製造方法によって得られるセラミック
製放電ランプの他の例における構成を示す説明用断面図
である。

【図８】実施例１および比較例１に係るセラミック製放
電ランプの始動開始電圧を測定した結果を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０発光管１０ａ発光管材１１放電空間囲繞部１２封着用管部２０電極マウント２１電極２２スリーブ部材２３リード部材２３ａ内側部分２３ｂ外側部分２４位置決め用突起部２５保持用鍔部２６内部リード部材２７外部リード部材２７ａ内側部分２７ｂ外側部分３０封着部材３０ａ封着用材料４０グローブボックス４１作業用グローブ４２第１の隔壁４３第２の隔壁５０脱ガス処理室５１真空ポンプ５５封着処理室５６排気手段５７ガス供給手段６０封着用加熱手段６１ハロゲンランプ６２部分楕円反射鏡６５レーザ装置

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年６月２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】〈実施例１〉下記の条件に従って、図３
に示す構成の発光管材、電極マウントおよび封着用材料
を作製すると共に、固体封入物を用意した。〔発光管材（１０ａ）〕材質：透光性アルミナ多結晶体，放電空間囲繞部の外
径：４．４ｍｍ，放電空間囲繞部の内容積：０．０２５
ｃｍ³ 〔電極マウント（２０）〕電極（２１）：タングステン製，コイルの材質；タング
ステン，スリーブ部材（２２）：多結晶アルミナ製，リード部材（２３）：内側部分（２３ａ）の材質；ニオ
ブ，外側部分（２３ｂ）の材質；白金合金〔封着用材料（３０ａ）〕材質：Ｄｙ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂ 〔固体封入物〕水銀−セシウム合金：１ｍｇ，ヨウ化水銀０．３ｍｇ，
ヨウ化セシウム１０モルおよびヨウ化ガドリニウム１モ
ルの混合物３．６ｍｇ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松野博光兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内 (72)発明者豊間根孝雄兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内 (72)発明者森本幸裕兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内 (72)発明者森和之兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内 (72)発明者宮永晶司兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】端部に封着用管部が形成された、透光性
のセラミックスよりなる発光管と、該発光管内で一対の
電極が互いに対向するように封着用管部に封着された電
極マウントとを具えてなるセラミック製放電ランプを製
造する方法であって、封着用管部が両端に形成された透光性のセラミックスよ
りなる発光管材と、電極マウントと、溶融性の封着用材
料とを用意し、少なくとも前記発光管材および前記封着用材料の各々
を、ぞれぞれ減圧下において８００℃以上の温度に加熱
することにより脱ガス処理し、酸素分圧が０．２Ｐａ以下で、水蒸気分圧が０．２Ｐａ
以下である雰囲気下において、前記脱ガス処理された発
光管材内に、前記電極マウントを配置し、前記脱ガス処
理された封着用材料を溶融して前記発光管材の封着用管
部と前記電極マウントとの間に充填し、その後、溶融さ
れた封着用材料を冷却することにより、当該発光管材の
封着用管部の内面に当該電極マウントを固着する工程を
有することを特徴とするセラミック製放電ランプの製造
方法。
【請求項２】電極マウントを減圧下において加熱する
ことにより脱ガス処理する工程を有することを特徴とす
る請求項１に記載のセラミック製放電ランプの製造方
法。
【請求項３】電極マウントは、セラミックスよりなる
スリーブ部材を有し、当該電極マウントの脱ガス処理が
８００℃以上の温度で行われることを特徴とする請求項
２に記載のセラミック製放電ランプの製造方法。
【請求項４】封着用材料を加熱用放射線によって溶融
することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか
一に記載のセラミック製放電ランプの製造方法。
【請求項５】発光管材の封着用管部の内面に電極マウ
ントを固着する際に、封着用材料を加熱溶融して発光管
材の封着用管部と電極マウントとの間に充填した後、封
着用材料の加熱の開始から１分間以内に、当該封着用材
料をその軟化点以下の温度にまで冷却することを特徴と
する請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載のセラミ
ック製放電ランプの製造方法。
【請求項６】溶融された封着用材料を発光管材の封着
用管部と電極マウントとの間に充填した後、当該封着用
材料を作業点温度から歪点温度に１分間以内に冷却する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に
記載のセラミック製放電ランプの製造方法。