JPS5816751B2 - 導入体シ−ルのアセンブリイならびに小形の高圧金属蒸気放電ランプおよびそのシ−ル方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ランプの製造に使用される。

約１ミルから５０ミルまでのワイアサイズに適切な導入
体シールに係り、とくに約１立方センチメータ以下のよ
うな、極めて小さい放電容量を有する金属蒸気放電ラン
プ、ならびにこうした小形ランプに使用される細い導入
体の場合に適切なシールに係る。

本発明の背景 本出願人が昭和５３年７月５日出願した昭和５３年特許
願第８１０５０号“高圧金属蒸気のアーク放電ランプ“
において、有用な効率の良い高圧放電ランプが、これま
で実際に考えられたものより著しく小さいサイズ、すな
わち放電容量が１立方センチメータ以下のものが開示さ
れている。

最大の効率を達成する望ましい形として、これらの高輝
度ランプは、５大気圧を越える蒸気圧、サイズが小さく
なるとさらに高いレベルになる蒸気圧と共に、球形の薄
い壁をもつアーク室を一般に利用する。

使用される高圧と関連される伝搬アークの不安定性は、
回避され、破れつの可能性の危険はない。

実際の設計で、ワット定格、すなわち約１００ワツトか
ら始まり、１０ワツト以下に終。

わるランプサイズを提供し、これらランプは、色変換、
効率、継続ならびに寿命期間を含む特性を有して、一般
の照明目的用として適切なものになる。

小形の金属蒸気ランプが高い効率を持つため、。

その電極に必要なことは、低いエネルギ入力であっても
、良好な電子放射のための必要な温度に達するというこ
とである。

この効果を得るための重要な要因は、電極ならびに導入
体の物理的な太きさを縮少することで、これらの熱損失
を低減するためである。

本出願人が昭和５３年８月１９日出願した昭和５３年特
許願第１． ’００４６６号“ミニチュア放電ランプ用
電極−導入線装置“には、小形サイズの電極導入体アセ
ンブリイが、小さいタングステンピンからなり、このピ
ンは融合シリカを通るシール用の箔部分をもつ細いモリ
ブデンワイアに、軸方向に結合されることが記載されて
いる。

そのアセンブリイの結合は、レーザ接合溶接によって行
なわれ、この溶接は、対称になる密なシールを可能し、
最小の端部損失を有する極めて小さな放電外包の製造を
可能にする。

本発明の要約 本発明の目的は、簡単な構造の新しい導入体シールのア
センブリイを提供することで、このアセンブリイは特に
、小形の放電ランプに使用するため適応される。

電極の熱損失を低減するためである。

我々の発明によると、融合シリカの外包シールは、耐熱
金属ワイアの導入体からなり、融合シリカのネック部の
開口を通って伸び、外包内に達する。

ガラスのビードは、耐熱金属と融合シリカとの中間の熱
膨張係数を有して、ワイアまわりに形成されると共に、
ワイアに濡れる。

ハーメチックシールは、ビード領域を加熱することによ
って達成される。

ガラスを溶かすと共に融合シリカを濡らして、ワイア導
入体から離間される環形のシール領域にするためである
。

望ましい実施例においては、ワイアはタングステンから
なり、そして、このことが、電極ならびに導入体を、接
合のない１本ものにする。

詳しい説明 第１図を参照すると、本発明が実施される場合のアーク
チューブ１は、一般的に球形のアーク室部分２を含み、
この内にタングステンのピンすなわちワイアの電極３，
３′が、ネック部分４，４′を通って突出する。

アークチューブすなイつちバルブは、濾過された高いシ
リカのガラスを含む、石英すなわち融合シリカのチュー
ブから形成され、このシリカガラスは、９５係以上のシ
リカを含み、商標”Ｖｏｃｏｒ”として知られるような
もので、実質的に融合シリカと似ている。

バルブを作るひとつの方法は、チューブを加熱して、そ
れをダブルチャックのガラス旋盤で回転しているあいだ
、扱われる部分を可そ性にすることである。

アーク室部分は、圧を加えられているあいだに、チュー
ブを膨張して太くするこ吉によって形成される。

ネック部分は、チューブの崩し、すなわち収縮によって
形成される。

チューブを縮ませるには、加熱で十分であるが、もし必
要ならば、圧を減少することによって助けられる。

アークチューブ１は、小形の金属ハロゲン化物のランプ
に適切な放電用外包として典型的なものである。

図示されるように、バルブ部分の壁厚は約０．５ ｍｍ
で、内径は約６ｍ７ＩＬであり、そしてアーク室の容積
は約０．１１ＣＣである。

このサイズのアークチューブは、約３０ワツトの定格を
有し、このための適切な充てん物は、１００から１２０
ｔ−−ル（ｔｏｒｒ ）圧のアルゴン、４−．３７／１
ｇのＨｇ、ならびに重量で８５係のＮａｌ、５係の５ｃ
１３．１０傑のＴｈ１４からなる２２■のハロゲン化塩
を含む。

この量の水銀は、動作条件下ですべて蒸気にされるとき
、約３９ｍ９／ｃｒｊｔの密度を与え、この密度は、ラ
ンプの動作温度で約２３大気圧の圧に対応する。

水銀は、小球体５として第１図に示され、ハロゲン化塩
はペレット６で示される。

これらは、第２の電極をシールする前に、ネック部のひ
とつを通してアーク室部分内に導入される。

この場合、アーク室部分は、ネック部の加熱シールのあ
いだ冷却される。

充てん物の蒸発を防止するためである。変形例として、
充てん物は、電極がシールされたあと、補助の排気チュ
ーブを通って導入されてもよく、そして排気チューブ（
図示省略）は、先端を切り取ることによって除去される
。

この図示された水銀の小球体、ならびにハロゲン化物の
ベレットは、ランプが最初に作動されるときに、蒸発す
る。

十分に冷却すると、充てん物は、アーク室壁に被膜とし
て凝縮する。

第２図に関連して、４から１０ミル（ｍｉｌ）のタング
ステンワイアの導入体を利用する小形の金属蒸気ランプ
にとくに適切な電極導入体のシールは、次のようにして
作られる。

石英バルブが形成されるとき、ネック部４は、ワイアの
導入体３よりも大きな、長さが数ミリメータを越える孔
すなわち通路７が、ネック部を貫ぬいて有するように与
えられる。

さらに、孔はビードよりも大きく、そしてネック部は、
８で示されるように、元のチューブの大きさへ吉張り出
す。

ネック部は、バルブからある距離にビードを配置するた
め、十分な長さに作られる。

もしガラスビードが、バルブに接近しすぎて石英にシー
ルされると、ビードはランプの動作中にやわらかくなる
。

タングステンの導入体をネック部内に挿入する前に、ガ
ラスの小さいビード９は、タングステンのワイヤに形成
される。

使用されるガラスは、タングステンと融合シリカとの中
間の熱膨張係数を有する。

ひとつの適切なガラスは、コーニンググラス社の４７２
３０で、約１．４ Ｘ １０ ’／’Ｃの膨張係数を有
し、タングステンの４．５ Ｘ １０−６ならびに石英
の０．４５Ｘ１０−６と比較される。

ビードをワイアに形成する適切な方法で、ガラスによる
タングステンの濡れを確実にする方法は、不活性ふん囲
気中でワイアに電流を通すことにより加熱すること、な
らびにこの熱いワイアにガラスを溶かすことである。

望ましいことは、ワイアの導入体の直径よりも、かなり
大きな、３倍あるいはそれ以上のビード直径を有するこ
とである。

たとえは、図示の導入体の場合は、８ミルのタングステ
ンワイアであり、４０ミル直径のビードが使用された。

このことは、ガラスがシリカにシールされる点と、ガラ
スが導入体にシールされる点との間に、ある半径方向の
間隔すなわち環形の分離を可能にする。

シールを作るために、ビード付きのワイア導入体がネッ
ク部の中に挿入され、アルゴンのフラッシュガスが、フ
レアののど内にビードを押すために使用される。

シールは、石英のネック部を加熱することによって完成
され、第３図の１１で示される鋭いガスフレームによる
と適切であり、このフレームをバルブ近くで始めて、ガ
ラスビードの方向へ移動する。

全体のアセンブリイは勿論、熱が供給されているあいだ
、ガラス旋盤で回転している。

十分な熱が供給されると、石英すなわち融合シリカがや
わらかくなると共に、１２で示されるように、直径方向
にやや縮むことになり、そしてタングステンの導入体３
まわりに、シールあるいは濡れを必要としないで、収縮
することになる。

しかしながら、ガラスビードの領域では、石英がビード
まわりに収縮するのと同じく石英を濡らすため、ガラス
を充分に溶融する。

このことは、ガラスとタングステン導入体との間、なら
びにガラスとそのまわりの石英との間の濡れによって、
ハ−メチツクシールを確じかにする。

加熱は制御されて、ガラスへの石英シール領域と、金属
導入体へのガラスシール領域との間に、導入体まわりの
環形ギャップ、すなわち割れ目１３を保持する。

我々は、こうした割れ目の存在が、信頼性のあるシール
のために必要であることを見い出した。

言い換えると、加熱が抑制されると、ガラスビード近く
の導入体に対する石英の完全な崩れを回避できる。

この崩れは、ガラスビードのバルブ側の割れ目１３を消
し去るであろう。

環形の割れ目１３は、ランプの寿命期間中、不活性ガス
、あるいは、水銀と金属ハロゲン化物との充てん物で満
たしてもよい。

しかしながら、極めて小さいので、このことは、バルブ
内の実質的な充てん物の量を換えるという観点からは、
問題にならない。

第１図に示される大きさに対応し、そして第３図に示さ
れるようなシールを有するランプは、３１ワツｌ−の入
力で作動され、初期効率はワットあたり８６ルーメンで
あった。

ハーメチックシールは、スイッチのオンオフによる加熱
ならびに冷却の変化に抗し、ひずみ、あるいは品質低下
の兆しはなにもなかった。

高い輝度の金属蒸気、あるいは金属ハロゲン化物のアー
クランプの電極は、タングステンで作られなければなら
ない。

本発明によるシールの利点は、単一の長さのタングステ
ンワイアを接合ならびに溶接なしに、導入体ならびに電
極の両方に、あるいは少なくとも電極の脚として使用さ
れることにある。

しかしながら、ある場合には、タングステンよりも他の
物質からなる導入体の外側に突出する部分を有すること
が望ましい。

その導入体への接続を容易にするためである。

たとえは、第３図に示されるように、タングステンから
なって、アーク室内に突出される導入体の部分３ａ１な
らびにモリブデンからなって外側へ突出する部分３１）
を有することが望ましい。

こうした場合、接合は２つの部分間で行なわれる。

たとえは、リチャード・エル・ハンスラ（Ｒｉｃｈａｒ
ｄ Ｌ、Ｈａｎｓｌｅｒ）の前述された出願に教示され
ているように、軸方向にレーザ溶接によって行なわれる
。

それから接合部は、ネック部分４を通る孔、すなわち通
路７内に配置され、そしてシールは、モリブデンの外側
部分とネック部との間で、ガラスビードによって作られ
る。

こうした変形された構成は、この発明によって可能な利
点を保持する。

すなわち、モリブデン部分の葉状にされる、あるいは平
らにされる部分の必要性を取り除いても、ハーメチック
シールが達成される。

要点 ■、バルブ部分に伸びて、そこを通る通路を含む融合シ
リカのネック部と、 この通路を通ってバルブ部分に伸びる耐熱金属ワイアの
導入体と、 上記ワイア導入体まわりに濡れをともなって形成される
ガラスビード、このビードのガラスは、上記耐熱金属と
融合シリカとの中間の膨張係数を有することと、 ネック部のシリカが、濡れなしにバルブ部分の外側から
上記ガラスのビードまで、上記ワイア導入体まわりに崩
される吉共に、ハーメチックシールを達成するため、ガ
ラスによる融合シリカの濡れでもって、上記ガラスビー
ドにより結合されること、そしてガラスと融合シリカと
の濡れによる結合が、環形の割れ目により、導入体から
離間される環形のシール領域を形成することと、 を含む導入体シールアセンブリイ。

２、上記第１項のシールアセンブリイにおいて、環形の
割れ目の直径が、導入体の直径の２倍以上であること。

３、上記第１項のシールアセンブリイにおいて、ガラス
ビードの直径が、導入体の直径の少なくとも３倍である
こと。

４ 上記第１項のシールアセンブリイにおいて、ネック
部を通って伸びるワイア導入体が、１本のタングステン
ワイアであること。

５、上記第１項のシールアセンブリイにおいて、ネック
部を通って伸びるワイア導入体が、パ゛ルブ部分に伸び
るタングステン部分と、外側に達する他のある金属部分
とからなり、この２つの部分が、軸方向に互いに結合さ
れていること。

６、容積が１立方センチメークを越えないバルブ部分を
定めると共に、ネック部を有してその中に通路をもち、
この通路を通って細い耐熱金属のワイア導入体が伸びる
薄壁の融合シリカ外包と、 上記導入体が濡れでもってそのまわりに形成されるガラ
スビードを有し、このビードは、上記耐熱金属と融合シ
リカとの中間の熱膨張係数を有するガラスからなること
と、 ネック部のシリカが、濡れなしに、バルブ部分の外側か
ら上記ガラスビードまで、上記ワイア導入体まわりに崩
され、かつ、ハーメチックシールを達成するため、すべ
てのまわりにネック部の融合シリカと結合すること、そ
してガラスと融合シリカとの濡れ結合が、環形の割れ目
によって導入体から離間された環形のシール領域を形成
することと、 を含む小形の高圧金属蒸気放電ランプ。

７、上記第６項のランプにおいて、導入体の直径が、４
から１０ミルであること。

８ 上記第６項のランプにおいて、環形の割れ目の直径
が、導入体の直径の２倍以上であること。

９、上記第６項のランプにおいて、ガラスビードの直径
が、導入体の直径の少なくとも３倍であること。

１０ 上記第６項のランプにおいて、ネック部を通って
伸びるワイア導入体が、１本のタングステンワイアであ
ること。

１１、上記第６項のランプにおいて、ネック部を通って
伸びるワイア導入体が、パ゛ルブ部分内に伸びるタング
ステン部分、ならびに外側に達するその他のある金属部
分からなり、この２つの部分が、軸方向に互いに結合さ
れること。

１２、バルブ部分ならびに、これに結合されるネック部
分を有し、与えられた直径の金属導入体を収納する大き
さの通路が、上記ネック部分に、ある長さにわたって貫
通して伸び、そして上記長さを越えると、大きな直径に
張り出る融合シリカの外包を作ることと、 上記与えられた直径の導入体まわりに、濡れてガラスビ
ードを形成すること、上記ガラスが、融合シリカと上記
導入体との中間の膨張係数を有することと、 上記導入体を上記ガラスビードまで上記通路内に挿入す
ることと、 上記導入体まわりの上記ネック部分の融合シリカを、濡
れなしにバルブ部分の外側から上記ガラスビードまで加
熱収縮し、そしてガラスによる融合シリカの濡れて上記
がラスビードまわりに、ハーメチックを達成することと
、ガラスと融合シリカの濡れ結合が、環形の割れ目によ
って導入体から離間される環形のシール領域であること
と、 を含む融合シリカ外包内の゛導入体シール方法。

１３ 上記第１２項の方法において、環形の割れ目が、
導入体の直径の２倍以上の直径に形成されること。

１４、上記第１２項の方法において、濡れ結合が作られ
るガラスビードの直径が、導入体の直径の少なくとも３
倍であること。

【図面の簡単な説明】

第１図は、図の上に示されるスケールと関連して、小形
の金属蒸気放電ランプ、すなわちアークチューブをしめ
し、この場合、本発明を実施しているシールが、使用さ
れている。 第２図は、拡大部分図で、まわりに形成されるガラスビ
ードをもつ耐熱ワイアの導入体を示し、導入体は、外包
体の融合シリカのネック部内にシールするため、配設さ
れている。 第３図は、第２図に類似する図で、導入体の中心線に沿
って分割されおり、下方の半分は、導入体ならびにビー
ドに収縮するプロセスの加熱されるネック部を示し、そ
して上方の半休は、最終結果を示す。 １・・・・・・アークチューブ（バルブ）、２・・・・
・・アーク室部分、３，３′・・・・・・電極（導入体
）、４，４′・・・・・・ネック部分、５・・・・・・
小球体、６・・・・・・ペレット、７・・・・・・孔（
通路）、８・・・・・・張り出しくフレア）、９・・・
・・・ガラスビード、１１・・・・・・ガスフレーム、
１３・・・・・・環形ギャップ（割れ目）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリカのネック部を有して、該ネック部はバルブ部
   分に伸びると共に、そこを通る通路を含み、さらに耐熱
   金属からなるワイアの導入体を有して、該導入体は上記
   の通路を通って上記のバルブ部分に伸び、加えてガラス
   のビードを有し、該ビードは濡れをともなって、上記の
   ワイアの導入体まわりに形成されると共に、該ビードの
   ガラスは、上記耐熱金属の膨張係数と上記シリカの膨張
   係数との間の膨張係数を有し、さらに上記ネック部のシ
   リカは濡れをともなって、上記ガラスビードに結合して
   ハーメチックシールを達成すると共に、ガラスならびに
   該ネック部のシリカの濡れ結合が互いに、シール領域を
   形成する導入体のアセンブリイであって、上記ネック部
   ４のシリカは、実質的に濡れをともなわないで、上記バ
   ルブ部分２から上記ガラスビード９までの上記ワイア導
   入体３を取り囲み、そして上記のシール領域は、同心性
   があると共に、上記のワイア導入体３から環形の割れ目
   １３によって離間されていることを特徴とした導入体の
   シール装置。 ２ 容積が１立方センチメークを越えないバルブ部分１
   を定めると共に、ネック部４を有してその中に通路７を
   もち、この通路を通って細い耐熱金属のワイヤ導入体３
   が伸びる薄壁のシリカの外包と、 上記導入体３が濡れでもってそのまわりに形成されるガ
   ラスのビード９を有し、このビードは上記耐熱金属とシ
   リカとの中間の熱膨張係数を有するガラスからなること
   と、 ネック部４のシリカが、濡れなしに、バルブ部分１の外
   側から上記がラスビード９まで、上記ワイア導入体３ま
   わりに崩され、かつ、上記ガラスビード９が、ハーメチ
   ックシールを達成するため、すべてのまわりに濡れでも
   ってネック部４のシリカと結合すること、そしてガラス
   とシリカとの濡れ結合が、環形の割れ目１３によって導
   入体３から離間された環形のシール領域を形成すること
   と、を含む小形の高圧金属蒸気放電ランプ。 ３ バルブ部分１ならびに、これに結合されるネック部
   ４を有し、与えられた直径の金属導入体３を収納する大
   きさの通路７が、上記ネック部４に、ある長さにわたっ
   て貫通して伸び、そして上記長さを越えると、大きな直
   径に張り出るシリカの外包を作ること、 上記与えられた直径の導入体３まわりに、濡れてガラス
   ビード９を形成すること、上記ガラスが、シリカと上記
   導入体との中間の膨張係数を有することと、 上記導入体３を上記ガラスビード９まで上記通路７内に
   挿入することと、 上記導入体３まわりの上記ネック部分４のシリカを濡れ
   なしにバルブ部分１の外側から上記ガラスビード９まで
   加熱収縮し、そしてガラスによるシリカの濡れて上記ガ
   ラスビード９まわりに、ハーメチックを達成することと
   、ガラスとシリカの濡れの結合が、環形の割れ目１３に
   よって導入体３から離間される環形のシール領域である
   ことと、を含むシリカ外包内の導入体シール方法。