JP2002216701A

JP2002216701A - 管球用マウント

Info

Publication number: JP2002216701A
Application number: JP2002005701A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Wakahata; 康彦若畑; Yasuo Onishi; 安夫大西; Koji Tagawa; 幸治田川; Yukihiro Morimoto; 幸裕森本
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2002-01-15
Filing date: 2002-01-15
Publication date: 2002-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】傾斜機能材料からなる閉塞体の燒結時に電極
やフィラメントコイルの表面に融点の低い合金が形成さ
れず、また、閉塞体の酸化が抑制されてランプ寿命の長
い管球用マウントを提供する。【解決手段】閉塞体５０の孔５３に焼き締められる電
極芯棒４０を、電極を保持した第１電極棒４１と閉塞体
に焼き締められる第２電極芯棒４２に分割し、あるいは
閉塞体の孔に焼き締められるリード線８０とフィラメン
トコイルを別部品で構成し、本燒結後に第１電極芯棒と
第２電極芯棒ないしリード線とフィラメントコイルを熱
膨張の大きな金属製の連結部材６０で連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電ランプやハロ
ゲンランプの管球の閉塞管を閉塞する閉塞体に電極芯棒
やリード線が固定された管球用マウントに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】管球、例えば放電ランプは、石英ガラス
製の球状や楕円球状をした発光管内に一対の電極が対向
配置され、水銀などの発光金属、および放電用ガスなど
が封入される。そして、発光管の端部に筒状の閉塞管が
連設されるが、この閉塞管は、先端に電極を有する電極
芯棒が閉塞体の孔に固定された電極マウントの閉塞体で
閉塞される。ここで、タングステンからなる電極芯棒と
石英ガラス製の閉塞管は熱膨張率が大きく異なるために
閉塞管を電極芯棒に直接溶着して閉塞することができな
い。

【０００３】このため従来は箔シール法や段繋ぎ法など
で閉塞していたが、最近では、シリカなどの絶縁性無機
物質成分とモリブデンなどの導電性無機物質成分で成形
された傾斜機能材料を焼結法で略円柱状に形成した閉塞
体で発光管端部に連設された閉塞管を閉塞することが注
目されている。かかる傾斜機能材料で形成された閉塞体
は、一方の端部はシリカなどの絶縁性成分がリッチであ
り、他方の端部に向かうにつれてモリブデンなどの導電
性成分の割合が連続的に、または段階的に増加するもの
である。従って、シリカ粉末とモリブデン粉末で成形さ
れた傾斜機能材料の場合、閉塞体の一方の端部近傍は、
絶縁性であるとともに熱膨張率が石英ガラスの熱膨張率
に近く、他方の端部近傍は、導電性であるとともに熱膨
張率がモリブデンの熱膨張率に近い特性を有する。

【０００４】かかる傾斜機能材料は、絶縁性無機物質成
分と導電性無機物質成分の割合が変化する勾配を大きく
することができるので、傾斜機能材料で形成された閉塞
体は、軸線方向の長さが短くても、一方の端面の絶縁性
成分をリッチ（豊富）にするとともに他方の端面の導電
性成分をリッチにすることができる。また、傾斜機能材
料はその構成成分の組成が大きく変わる境界面を持たな
いので熱ショックや機械的強度が強い。従って、閉塞管
に閉塞体を溶着するシール部分を点灯時に高温になる発
光管の中央部に近づけることができ、閉塞管の軸線方向
の長さが短いことと相俟って、閉塞管を短くできる利点
を有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】導電性無機物質成分
（例えばモリブデン）と絶縁性無機物質成分（例えばシ
リカ）からなる傾斜機能材料で閉塞体を成形するとき、
先ず、混合割合を順次変化させたこれらの粉末にバイン
ダーを添加して粉末混合体を調製し、この粉末混合体を
金型内でプレスして略円柱状の加圧成形体を得る。そし
て加圧成形体を１３００℃程度の温度で仮焼結して仮焼
結体を得る。次に、この仮焼結体の軸心に電極芯棒を埋
設するための孔あけ加工を施して孔を形成する。或い
は、孔成形用の突出部材を有する金型内でプレスして予
め孔が形成された加圧成形体とし、これを仮焼結する。
そして、仮焼結体の孔に、その先端に例えばタングステ
ンからなる電極と一体になった電極芯棒を挿入してから
１８５０℃程度の温度で本焼結する。

【０００６】ところで、傾斜機能材料をかかる高温で本
焼結するときに、傾斜機能材料の絶縁性無機物質成分で
あるシリカが蒸発し、電極芯棒先端の電極に付着してＳ
ｉがタングステンと合金を作る。つまり、タングステン
からなる電極の表面にＳｉ−Ｗ合金が形成される。この
合金はタングステンよりも融点が低いので、かかる電極
マウントを発光管の閉塞管に取り付けて放電ランプとし
たとき、点灯時に、電極、とりわけ陽極の温度は２００
０〜３０００℃にもなるので、このＳｉ−Ｗ合金が溶融
し、早期に電極が変形する。そして、電極が変形する
と、アーク放電の放射輝度が著しく低下し、ランプが短
寿命になる問題点がある。また、ハロゲンランプにおい
ては、タングステンからなるフィラメントコイルに本焼
結時に蒸発したシリカが付着すると同じくＳｉ−Ｗ合金
をつくり、この合金はタングステンより蒸気圧が高いの
で、点灯動作中に発光管内壁に蒸発物質が付着して黒化
させる問題点がある。

【０００７】また、陰極にはバリウムなどの電子放射物
質をその先端にしみこませることがあるが、この場合、
陰極の先端に本焼結時に蒸発したシリカが付着すると、
陰極先端表面の電子放射が悪くなる。そうした場合、陰
極の先端表面が異常な高温になり、陰極材料であるタン
グステンや電子放射物質が早期に蒸発し、この蒸発物質
が発光管の内壁に付着して黒化させ、ランプが短寿命に
なる問題点がある。

【０００８】また、前記のとおり、点灯時に、電極の温
度は２０００〜３０００℃にもなるが、この高温の熱が
電極芯棒を介して傾斜機能材料からなる閉塞体に伝達さ
れる。従って、傾斜機能材料からなる閉塞体のモリブデ
ンリッチな部分にも熱が伝わるが、閉塞体のモリブデン
リッチな部分は大気中の酸素に曝されているので高温に
なったモリブデンが酸化する。そして、モリブデンが酸
化すると電気抵抗が増加して異常発熱をおこし、機械的
な破壊によってランプが短寿命になる問題点がある。ま
た、ハロゲンランプにおいても、放電ランプの場合と同
様に、閉塞体のモリブデンリッチな部分で起る酸化によ
り異常発熱を起し、機械的な破損を起す問題点がある。

【０００９】そこで本発明の第１の目的は、電極の表面
に融点の低い合金が形成されたりシリカが付着して電子
放射が妨げられることがなくてランプ寿命の長い放電ラ
ンプ用のマウント、あるいはフィラメントコイルの表面
に蒸気圧の低い合金が形成されることがなくて寿命の長
いハロゲンランプのマウントを提供することであり、第
２の目的は、傾斜機能材料からなる閉塞体の酸化が抑制
されてランプ寿命の長い管球用のマウントを提供するこ
とである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、放電ランプに関する請求項１の発明は、導電性無
機物質成分と絶縁性無機物質成分とで構成される傾斜機
能材料からなり、発光管に連設された閉塞管を封止する
閉塞体の孔に、その先端に電極を有する電極芯棒を焼結
して焼き締めた管球用マウントにおいて、前記電極芯棒
は、電極を保持したタングステンからなる第１電極芯棒
と閉塞体の孔に焼き締められるタングステンからなる第
２電極芯棒に分割され、第２電極芯棒が閉塞体の孔に焼
き締められた後に、第１電極芯棒と第２電極芯棒の連結
部分を、タングステンよりも熱膨張係数の大きな金属製
の連結部材で覆い、この連結部材と第１電極芯棒および
第２電極芯棒を溶接あるいはかしめによってそれぞれ固
定し、点灯時において、第１電極芯棒と第２電極芯棒の
端面が離間するようにする。

【００１１】また、ハロゲンランプに関する請求項２の
発明は、導電性無機物質成分と絶縁性無機物質成分とで
構成される傾斜機能材料からなり、発光管に連設された
閉塞管を封止する閉塞体の孔に、タングステンからなる
フィラメントコイルと該フィラメントコイルに連なるタ
ングステンからなるリード線を焼結して焼き締めた管球
用マウントにおいて、前記リード線とフィラメントコイ
ルは別部材であって、リード線が閉塞体の孔に焼き締め
られた後に、リード線とフィラメントコイルの連結部分
を、タングステンよりも熱膨張係数の大きな金属製の連
結部材で覆い、この連結部材とリード棒およびフィラメ
ントコイルを溶接あるいはかしめによってそれぞれ固定
し、点灯時において、リード棒とフィラメントコイルの
端面が離間するようにする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、図面に基づいて本発明の
実施の形態を具体的に説明する。図１は、請求項１の発
明のマウントを使用した定格電力が２５０Ｗ、ランプ電
圧が２０Ｖ、ランプ電流が１２．５Ａのキセノンショー
トアークランプであるが、本発明のマウントは、水銀ラ
ンプやメタルハライドランプなどの放電ランプ、更には
ハロゲンランプにも適用することができる。

【００１３】図１において、石英ガラス製のバルブ１０
中央の発光管１１の内部には、タングステンからなる陽
極２０と陰極３０が対向配置されている。陰極３０の先
端には、バリウムなどの電子放射物質３１が埋め込ま
れ、また、放電用ガスとしてのキセノンガスと水銀が封
入されている。そして、発光管１１の両端に閉塞管１
２，１２が連設されているが、閉塞管１２，１２の端部
は、マウントの構成部品である閉塞体５０で閉塞されて
いる。具体例を挙げると、発光管１１は、外径が２０ｍ
ｍφ、肉厚が２ｍｍ、内容積が３ｃｃの球状である。陽
極２０および陰極３０は、最大直径が５ｍｍφ、長さが
１５ｍｍであり、キセノンガスの封入圧力が８気圧、水
銀量が１．５μｌ、閉塞体５０は、直径が４．３ｍｍ
φ、長さが１５ｍｍである。

【００１４】閉塞体５０は、導電性無機物質成分と絶縁
性無機物質成分からなる傾斜機能材料の焼結体であり、
絶縁性の端面５１が発光管１１方向になるように、閉塞
管１２内に嵌め込まれ、この端面５１の部分で石英ガラ
ス製の閉塞管１２に溶着される。閉塞体５０の絶縁性の
端面５１は、例えば、ほぼ１００％のシリカからなり、
導電側の端面５２はＳｉＯ_２６０ｖｏｌ％＋Ｍｏ４０
ｖｏｌ％の組成からなる。

【００１５】マウントの構成部品である陽極２０および
陰極３０の電極芯棒４０は外径が２ｍｍのタングステン
棒からなる。電極芯棒４０は、陽極２０ないし陰極３０
と一体となった第１電極芯棒４１と閉塞体５０の孔５３
に焼き締められる第２電極芯棒４２に分割されている。
そして、第１電極芯棒４１と第２電極芯棒４２は、後に
説明する連結部材６０により連結されている。第２電極
芯棒４２は、閉塞体５０に形成された軸方向の孔５３に
埋設されて焼結による焼き締めにより固定されており、
閉塞体５０の絶縁性の端面５１から突出している。孔５
３は、電気電導性を有する部分に達する非貫通の孔であ
るが、孔５３を貫通孔とし、電極芯棒４０を導電側の端
面５２から突出させることもできる。

【００１６】次に、かかるマウントの製造方法を説明す
る。傾斜機能材料の導電性無機物質成分と絶縁性無機物
質成分は、例えば、平均粒径が１．０μｍのモリブデン
粉末と平均粒径が５．６μｍのシリカ粉末である。先
ず、モリブデン粉末とシリカ粉末の混合比率を変化させ
た複数の粉末混合体を調製する。傾斜機能材料の絶縁性
無機物質成分としては、前述のシリカ粉末以外に、発光
管がセラミックス製の場合は該セラミックス粉末を用い
るなど、発光管と同物質であればよく、更に、導電性無
機物質成分としてもモリブデン粉末以外に、タングステ
ン、ニオブ、ニッケルなど適宜の金属導電物質粉末を使
用できることは勿論である。

【００１７】この粉末混合体を有機バインダー、例えば
ステアリン酸の約２３％溶液と混合する。そして、モリ
ブデン粉末とシリカ粉末の混合比率が順次変化するよう
に粉末混合体を孔用の突出部材を有する金型に充填す
る。そして、筒状の金型の外方から例えば１．５ｔ／ｃ
ｍ^２の荷重で加圧して孔が形成された略円柱状の加圧
成形体を得る。更に、得られた加圧成形体を水素雰囲気
中において１２００℃で３０分間焼結し、有機バインダ
ーを除去して仮焼結体を得る。

【００１８】次に、仮焼結体の孔に、第２電極芯棒４２
を挿入し、非酸化性雰囲気ないし１０^−２Ｐａ程度の真
空状態において、１８５０℃で１０分間焼結して本焼結
する。これによって孔５３が収縮して第２電極芯棒４２
が焼き締められる。このとき、傾斜機能材料の絶縁性無
機物質成分であるシリカが蒸発するが、第２電極芯棒４
２の先端に陽極２０および陰極３０が固定されていない
ので、陽極２０および陰極３０の表面に付着することが
なく、また、融点の低いＳｉ−Ｗ合金が形成されること
もない。

【００１９】しかる後、第２電極芯棒４２と第１電極芯
棒４１の端面同士を突合せ、その連結部分に、高融点金
属であってタングステンより熱膨張率が大きいモリブデ
ン板をパイプ状にした連結部材６０を被せ、連結部材６
０と第２電極芯棒４２、および連結部材６０と第１電極
芯棒４１を溶接やかしめにより固定する。つまり、第２
電極芯棒４２と第１電極芯棒４１は、直接固定されるこ
となく、連結部材６０を介して連結されている。連結部
材６０の具体例は、板厚が０．１ｍｍ、長さが６ｍｍの
パイプであり、第２電極芯棒４２と第１電極芯棒４１の
端部をそれぞれ３ｍｍずつ挿入して固定する。なお、連
結部材６０は、完全なパイプ状である必要がなく、機械
的強度が十分であれば、断面Ｃ字状のものや、複数枚の
短冊状のモリブデン箔、更にはコイルであってもよい。

【００２０】かかるマウントを取り付けた図１に示すキ
セノンショートアークランプを点灯すると、陽極２０お
よび陰極３０の表面に融点の低いＳｉ−Ｗ合金が形成さ
れていないので、陽極２０および陰極３０が変形せず、
アーク放電の高い放射輝度を長時間維持することができ
る。また、陽極２０および陰極３０の表面にシリカが付
着していないので、陽極２０および陰極３０が異常に高
温になることがなく、タングステンの蒸発が少なくて発
光管の黒化が抑制される。

【００２１】そして、点灯時において、第２電極芯棒４
２および第１電極芯棒４１よりも連結部材６０の方が大
きく膨張するので、第２電極芯棒４２と第１電極芯棒４
１の端面の間に隙間が形成される。従って、陽極２０お
よび陰極３０の高温の熱の第１電極芯棒４１から第２電
極芯棒４２への伝達が阻害される。このため、傾斜機能
材料からなる閉塞体５０の昇温が抑制され、大気中の酸
素に曝されている傾斜機能材料の導電性無機物質成分で
あるモリブデンの酸化が進まず、ランプ寿命の長い管球
とすることができる。因みに、ランプ寿命試験をしたと
ころ、従来品に比べて１．５倍の寿命であった。

【００２２】次に、本発明をハロゲンランプに適用した
実施形態を説明する。図２は、定格消費電力が５ｋＷで
ある両端封止型のハロゲン電球の一端側を示すが、他端
側も同じ構造である。石英ガラス製の発光管１１の端部
が閉塞管１２であり、閉塞管１２は、傾斜機能材料から
なる閉塞体５０により閉塞されている。そして、発光管
１１の軸線に沿ってタングステンからなるフィラメント
コイル７０が配置されている。外径が１．６ｍｍのタン
グステン線からなるリード線８０は、フィラメントコイ
ル７０とは別部品であり、閉塞体５０に形成された軸方
向の孔５３に埋設されて焼結による焼き締めにより固定
され、非導電性の端面から発光管１１内に突出してい
る。孔５３は、電気電導性を有する部分に達する非貫通
の孔であるが、孔５３を貫通孔とし、導電側の端面から
外部に突出させることもできる。

【００２３】リード棒８０の先端は、リード線８０を孔
５３に焼結による焼き締めにより固定した後に、フィラ
メントコイル７０の端部に連結するが、リード線８０と
フィラメントコイル７０の連結部分に、前述した連結部
材６０を被せ、連結部材６０とリード線８０、および連
結部材６０とフィラメントコイル７０を溶接やかしめに
より固定する。従って、高温で閉塞体５０を本焼結した
ときに蒸発するシリカはフィラメントコイル７０に付着
していない。つまり、タングステンよりも蒸気圧が高い
Ｓｉ−Ｗ合金が形成されないので、点灯動作中に蒸発物
質が発光管１１内壁に付着して黒化させるのを抑制する
ことができる。

【００２４】そして、点灯時において、リード線８０お
よびフィラメントコイル７０よりも連結部材６０の方が
大きく膨張するので、リード線８０とフィラメントコイ
ル７０の端面の間に隙間が形成される。従って、フィラ
メントコイル７０の高温の熱のリード線８０への伝達が
阻害される。このため、傾斜機能材料からなる閉塞体５
０の昇温が抑制され、大気中の酸素に曝されている傾斜
機能材料の導電性無機物質成分であるモリブデンの酸化
が進まず、ランプ寿命の長い管球とすることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電極やフィラメントコイルの表面にシリカが付着するこ
とがなく、また、Ｓｉ−Ｗ合金が形成されないので、発
光管の黒化が抑制され、放電ランプの場合は、アーク放
電の高い放射輝度が長時間維持され、ランプ寿命の長い
管球とすることができる。また、電極やフィラメントコ
イルの高温の熱が傾斜機能材料からなる閉塞体に伝達さ
れにくく、傾斜機能材料の導電性無機物質成分の酸化が
抑制されてランプ寿命の長い管球とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の実施例の断面図である。

【図２】請求項２の発明の実施例の断面図である。

【符号の説明】

１０バルブ１１発光管１２閉塞管２０陽極３０陰極３１電子放射物質４０電極芯棒４１第１電極芯棒４２第２電極芯棒５０閉塞体５１閉塞体の非導電側端面５２閉塞体の導電側端面５３閉塞体の孔６０連結部材７０フィラメントコイル８０リード棒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田川幸治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Ｆターム(参考） 5C043 AA03 AA07 AA09 CC01 DD17 DD19 EA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性無機物質成分と絶縁性無機物質成分
とで構成される傾斜機能材料からなり、発光管に連設さ
れた閉塞管を封止する閉塞体の孔に、その先端に電極を
有する電極芯棒を焼結して焼き締めた管球用マウントに
おいて、前記電極芯棒は、電極を保持したタングステンからなる
第１電極芯棒と閉塞体の孔に焼き締められるタングステ
ンからなる第２電極芯棒に分割され、該第２電極芯棒が
閉塞体の孔に焼き締められた後に、該第１電極芯棒と第
２電極芯棒の連結部分が、タングステンよりも熱膨張係
数の大きな金属製の連結部材で覆われ、該連結部材と第
１電極芯棒および第２電極芯棒が溶接あるいはかしめに
よってそれぞれ固定され、点灯時において、第１電極芯
棒と第２電極芯棒の端面が離間することを特徴とする管
球用マウント。
【請求項２】導電性無機物質成分と絶縁性無機物質成
分とで構成される傾斜機能材料からなり、発光管に連設
された閉塞管を封止する閉塞体の孔に、タングステンか
らなるフィラメントコイルと該フィラメントコイルに連
なるタングステンからなるリード線を焼結して焼き締め
た管球用マウントにおいて、前記リード線とフィラメントコイルは別部材であって、
該リード線が閉塞体の孔に焼き締められた後に、該リー
ド線とフィラメントコイルの連結部分が、タングステン
よりも熱膨張係数の大きな金属製の連結部材で覆われ、
該連結部材とリード棒およびフィラメントコイルが溶接
あるいはかしめによってそれぞれ固定され、点灯時にお
いて、リード棒とフィラメントコイルの端面が離間する
ことを特徴とする管球用マウント。