(57)【要約】【課題】リークの発生を確実に防止し、信頼性の高い、長寿命な放電ランプを提供する。【解決手段】内部に一対の電極５が配置された本管部２と、この本管部２に連接された側管部３とを有する発光管４を備え、側管部３内には一端部に電極５が接続され、かつ他端部から金属導入線９が導出している閉塞体８が封着され、閉塞体８は導電性を有し、かつ金属導入線９の外周に、この金属導入線９の端部を覆うように成分の異なる複数の焼結体１０，１１，１２，１３が略同心円状に積層されており、電極５は閉塞体８の最外層１３の表面に接続され、かつ閉塞体８を介して金属導入線９に電気的に接続されている。【選択図】  図１
2004220884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に一対の電極が配置され、かつ発光物質が封入された本管部と、この本管部に連接された側管部とを有する発光管を備え、前記側管部内には一端部に前記電極が接続され、かつ他端部から金属導入線が導出している閉塞体が封着され、前記閉塞体は導電性を有し、かつ前記金属導入線の外周に、この金属導入線の端部を覆うように成分の異なる複数の焼結体が略同心円状に積層されており、前記電極は前記閉塞体の最外層の表面に接続され、かつ前記閉塞体を介して前記金属導入線に電気的に接続されていることを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
内部に一対の電極が配置され、かつ発光物質が封入された本管部と、この本管部に連接された側管部とを有する発光管を備え、前記側管部内には一端部に前記電極が接続され、かつ他端部から金属導入線が導出している閉塞体が封着され、前記閉塞体は導電性を有し、かつ前記金属導入線の外周に、この金属導入線の端部を覆うように成分の異なる複数の焼結体が略同心円状に積層されており、前記電極と前記金属導入線との間を前記焼結体の層が横切っており、前記電極と前記金属導入線とは直接接続されることなく、前記閉塞体を介して電気的に接続されていることを特徴とする放電ランプ。
【請求項３】
前記閉塞体における前記電極が接続されている部分は平坦面であることを特徴とする請求項１記載の放電ランプ。
【請求項４】
前記電極の一部は前記閉塞体に埋設していることを特徴とする請求項２記載の放電ランプ。
【請求項５】
前記閉塞体の端部のうち、前記電極が接続されている側の端部は、曲面状であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の放電ランプ。
【請求項６】
前記閉塞体の各層の熱膨張係数は、内側の層ほど前記金属導入線の熱膨張係数に近く、外側の層ほど前記発光管の熱膨張係数に近くなっていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の放電ランプ。
【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に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
放電ランプ、特に高圧放電ランプは、一般的に、高温、高圧下でも発光管内に封入された発光物質が漏洩しないように、電極とこの電極に給電するための外部リード線とが発光管内に封着された金属箔を介して接続されている。
【０００３】
ところが、この場合、点灯回数の少ないうちは特に問題は生じないものの、点灯回数が増加すると、金属箔の熱膨張係数と、発光管の外囲器を構成する材料、例えば石英ガラスとの熱膨張係数との違いから生じる熱応力によって封着した部分にクラックが発生してしまうという問題があった。そして、このクラックによって発光管内に封入された発光物質等の封入物が管外に漏洩し、寿命が短くなってしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、この問題を解決するため、発光管の端部を次の閉塞体によって封止する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この閉塞体は、成分の異なる複数の焼結体が略同心円状に積層され、かつ両端部に支持体保持穴が設けられている。
【０００６】
そして、一方の支持体保持穴に主電極の支持シャフトが嵌合され、他方の支持体保持穴にタングステン製のシャフトが嵌合されている。主電極の支持シャフト、タングステン製のシャフト、および閉塞体は固層接合して一体化されている。
【０００７】
主電極の支持シャフトとタングステン製のシャフトとは、閉塞体の中心軸上に位置する薄肉層（タングステンの容積比１００％）を介して同一軸上に位置するように一体化され接続されている。
【０００８】
また、各層の構成成分は、内側から外側にいくに従って、金属導入線の成分が少なくなり、逆に発光管の成分が多くなっている。このため、閉塞体の熱膨張係数は、外側にいくに従って、金属導入線の熱膨張係数に近い値から発光管の熱膨張係数に近い値へと徐々に変化する構造となっている。したがって、発光管内の温度が上昇しても、金属導入線と発光管との間で生じる熱応力を閉塞体の中間層で徐々に緩和でき、上記のようなクラックの発生を防止することができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−２９０８１０号公報（図１３）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記閉塞体を用いて発光管を封止した場合であっても、実質的に主電極の支持シャフト、薄肉層（タングステンの容積比１００％）、およびタングステン製のシャフトからなる一つのタングステン製の部材が閉塞体を貫通している状態にあるため、製造工程において、そのタングステン製の部材と閉塞体とが十分に密着していない場合が起きた際、発光物質等の封入物が、タングステン製の部材と閉塞体との境界部分のうち、密着性が弱い部分に点灯時間の経過とともに徐々に浸透していき、結果的に、その封入物が管外に漏れる、すなわちリークが発生するおそれがあった。
【００１１】
また、そのタングステン製の部材と閉塞体とが十分に密着していたとしても、長寿命化が進んで点灯経過時間がかなり長くなると、タングステン製の部材の熱膨張係数と閉塞体（最内層）の熱膨張係数との差がわずかであっても、その熱膨張係数の違いから生じる熱応力によってタングステン製の部材と閉塞体との境界部分にクラックが生じ、リークが発生するおそれがあった。
【００１２】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、リークの発生を確実に防止することができる信頼性の高い、長寿命な放電ランプを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の放電ランプは、内部に一対の電極が配置され、かつ発光物質が封入された本管部と、この本管部に連接された側管部とを有する発光管を備え、前記側管部内には一端部に前記電極が接続され、かつ他端部から金属導入線が導出している閉塞体が封着され、前記閉塞体は導電性を有し、かつ前記金属導入線の外周に、この金属導入線の端部を覆うように成分の異なる複数の焼結体が略同心円状に積層されており、前記電極は前記閉塞体の最外層の表面に接続され、かつ前記閉塞体を介して前記金属導入線に電気的に接続されている構成を有している。
【００１４】
この構成によれば、電極と閉塞体との境界面、および金属導入線と閉塞体との境界面との間には閉塞体が存在し、各々の境界面は連続してつながった状態にはなっていないので、各々の境界面を通じて発光管内の空間、つまり放電空間と発光管の外部空間とがつながっておらず、よって電極と閉塞体との境界部分にクラックが起きたとしても、そのクラックがその境界面に沿って進行し、放電空間と発光管の外部空間とがつながるようなことはないので、リークの発生を確実に防止することができる。
【００１５】
本発明の請求項２記載の放電ランプは、内部に一対の電極が配置され、かつ発光物質が封入された本管部と、この本管部に連接された側管部とを有する発光管を備え、前記側管部内には一端部に前記電極が接続され、かつ他端部から金属導入線が導出している閉塞体が封着され、前記閉塞体は導電性を有し、かつ前記金属導入線の外周に、この金属導入線の端部を覆うように成分の異なる複数の焼結体が略同心円状に積層されており、前記電極と前記金属導入線との間を前記焼結体の層が横切っており、前記電極と前記金属導入線とは直接接続されることなく、前記閉塞体を介して電気的に接続されている構成を有している。
【００１６】
この構成によれば、電極と閉塞体との境界面と、金属導入線と閉塞体との境界面との間には閉塞体が存在し、各々の境界面は連続してつながった状態にはなっていないので、各々の境界面を通じて発光管内の空間、つまり放電空間と発光管の外部空間とがつながっておらず、よって電極と閉塞体との境界部分にクラックが起きたとしても、そのクラックがその境界面に沿って進行し、放電空間と発光管の外部空間とがつながるようなことはないので、リークの発生を確実に防止することができる。
【００１７】
本発明の請求項３記載の放電ランプは、本発明の請求項１記載の放電ランプにおいて、前記閉塞体における前記電極が接続されている部分は平坦面である構成を有している。
【００１８】
この構成によれば、電極と閉塞体との接触面積を増やすことができるので、電極と閉塞体との電気的接続を確実に行うことができるとともに、製造工程において、閉塞体に対する電極の位置決めを行いやすくなり、電極と閉塞体との接続作業を容易に行うことができる。
【００１９】
本発明の請求項４記載の放電ランプは、本発明の請求項２記載の放電ランプにおいて、前記電極の一部が前記閉塞体に埋設している構成を有している。
【００２０】
この構成によれば、電極を閉塞体に安定に支持させることができ、また電極と閉塞体との接触面積を増やすことができるので、電極と閉塞体との電気的接続を一層確実に行うことができる。
【００２１】
本発明の請求項５記載の放電ランプは、本発明の請求項１〜請求項４のいずれかに記載の放電ランプにおいて、前記閉塞体の端部のうち、前記電極が接続されている側の端部は曲面状である構成を有している。
【００２２】
この構成によれば、点灯中、閉塞体が受ける発光管の内圧を曲率部分で緩和させることができ、閉塞体の強度の信頼性を向上させることができる。
【００２３】
本発明の請求項６記載の放電ランプは、本発明の請求項１〜請求項５のいずれかに記載の放電ランプにおいて、前記閉塞体の各層の熱膨張係数は、内側の層ほど前記金属導入線の熱膨張係数に近く、外側の層ほど前記発光管の熱膨張係数に近くなっている構成を有している。
【００２４】
この方法によれば、閉塞体の熱応力緩和特性を増大させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施の形態である高圧水銀ランプ１の構成の一部を示す概観斜視図であり、その内部の構成がわかるように断面図で示している。
【００２７】
なお、本実施の形態における高圧水銀ランプ１は左右対称であるため、同図では一方の端部（右側）のみを図示している。
【００２８】
高圧水銀ランプ１は、略回転楕円形状の本管部２とこの本管部２の両端部に連接された円筒状の側管部３とを有する例えば石英ガラス製の発光管４を備えている。
【００２９】
本管部２内には一対の電極５が対向するように配置され、放電空間が形成されている。この電極５は、タングステン製の電極棒６と、この電極棒６の先端部に設けられたタングステン製の電極コイル７とからなる。また、本管部２内には、例えば、発光物質である水銀、始動補助用のアルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガス、および沃素、臭素等のハロゲン物質がそれぞれ所定量封入されている。
【００３０】
なお、ハロゲン物質は、動作中、電極５から蒸発したタングステンを電極５に戻す、いわゆるハロゲンサイクル作用によって本管部２の内壁の黒化を抑制するために封入されている。
【００３１】
各側管部３の中央部には、発光管４を封止するため、先端部が曲面状、例えば紡錘形状を有した略円筒状（砲弾形状）の閉塞体８が封着されている。
【００３２】
この閉塞体８は、図２に示すように、モリブデン製の金属導入線９を中心とし、かつこの金属導入線９の外周に、金属導入線９の一端部を覆うように成分の異なる複数、例えば４層の焼結層１０，１１，１２，１３が順次積層された構成となっている。したがって、この閉塞体８を、金属導入線９を含むようにその長手方向に対して垂直に切った断面は、図３に示すように、略同心円状になっている。また、各焼結層１０，１１，１２，１３は単体で見るとそれぞれカップ状になっている。
【００３３】
金属導入線９の他端部は、閉塞体８の外部に導出しており、電極５に外部からの電力を供給するために給電部材（図示せず）に接続される。
【００３４】
また、この閉塞体８の紡錘形状を有した端部の先端には、電極棒６の長手方向の軸に対して略垂直な平坦面８ａが形成されている。電極棒６の端部のうち、電極コイル７とは反対側の端部は、この平坦面８ａにレーザー溶接等によって機械的に、かつ電気的に接続されている。平坦面８ａの面積は電極棒６の端面の面積と同等以上であればよい。
【００３５】
したがって、電極５と金属導入線９との間を複数の焼結層１０，１１，１２，１３が横切っているとともに、電極５は金属導入線９に直接接続されることなく、閉塞体８の最外層の焼結体１３の表面に接続され、かつ閉塞体８の各層１０，１１，１２，１３を介して金属導入線９に電気的に接続されている。
【００３６】
閉塞体８を構成する材料の成分は、金属導入線９の原料であるモリブデン成分と、発光管４の外囲器を構成する石英ガラスの主成分であるシリカ成分とを含む少なくとも二つ以上からなる。
【００３７】
そして、閉塞体８の各層１０，１１，１２，１３は、金属導入線９に近い層ほど、モリブデン成分の含有量が多く、かつシリカ成分の含有量が少なく、逆に側管部３に近い層ほど、シリカ成分の含有量が多く、かつモリブデン成分の含有量が少なくなっている。つまり、閉塞体８の各層１０，１１，１２，１３の熱膨張係数は、内側の層ほど金属導入線９の熱膨張係数に近く、外側の層ほど発光管４（発光管を構成する外囲器）の熱膨張係数に近くなっている。
【００３８】
また、閉塞体８は、金属導入線９からの電力を電極５に供給するため、各層の成分として必ずモリブデン等の導電材料が含有されており、導電性を有している。
【００３９】
なお、閉塞体８の封着は、側管部３内に挿入された後、バーナー、レーザ等の熱源を用いる公知のランプ封止方法によって側管部３の外周部を１７００℃〜１９００℃に加熱し、その外周部と側管部３の内周部とを閉塞体８の長さ方向に亘って溶着することにより行われる。
【００４０】
以上のような本発明の第１の実施の形態にかかる放電ランプの構成によれば、電極５と閉塞体８との境界面、および閉塞体８と金属導入線９との境界面との間には閉塞体８の各焼結層１０，１１，１２，１３が存在し、各々の境界面は連続してつながった状態にはなっていないので、各々の境界面を通じて発光管４内の空間、つまり放電空間と発光管４の外部空間とがつながっておらず、よって電極５と閉塞体８との境界部分に微少なクラックが起きたとしても、そのクラックが境界面に沿って進行し、放電空間と発光管４の外部空間とがつながるようなことはないので、リークの発生を確実に防止することができる。よって、高い信頼性を得ることができるとともに、長寿命化を図ることができる。
【００４１】
また、特に、閉塞体８における電極棒６が接続されている部分は平坦面であることにより、その部分が曲面である場合に比して、電極棒６と閉塞体８との接触面積を増やすことができるので、電極５と閉塞体８との電気的接続を確実に行うことができるとともに、製造工程において、閉塞体８に対する電極棒６の位置決めを行いやすくなり、電極棒６と閉塞体８との接続作業を容易に行うことができる。
【００４２】
また、閉塞体８の端部のうち、電極棒６が接続されている側の端部は曲面状であるので、点灯中、閉塞体８が受ける発光管４の内圧を曲率部分で緩和させることができ、閉塞体８の強度の信頼性を向上させることができる。
【００４３】
さらに、閉塞体８の各層１０，１１，１２，１３の熱膨張係数は内側の層ほど金属導入線９の熱膨張係数に近く、外側の層ほど発光管４の熱膨張係数に近くなっているので、閉塞体８の熱応力緩和特性を増大させることができる。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施の形態である高圧水銀ランプは、図４に示すように、電極棒６の一部が閉塞体８の一部に埋設されて、この閉塞体８に電気的に接続されている点を除いて本発明の第１の実施の形態である高圧水銀ランプの構成と同じである。
【００４５】
つまり、閉塞体８の紡錘形状を有した端部の先端部に、最外の焼結層１３を貫通する程度の穴部１４が形成されている。
【００４６】
そして、電極棒６の端部がこの穴部１４に例えば嵌合されて固定され、外から２番目の焼結層１２の表面に電気的に接続されている。
【００４７】
したがって、電極５と金属導入線９との間を複数の焼結層１０，１１，１２が横切っているとともに、電極５は金属導入線９に直接接続されることなく、閉塞体８の各層１０，１１，１２を介して金属導入線９に電気的に接続されている。
【００４８】
電極５と金属導入線９との電気的接続を一層良好に行うため、電極５と金属導入線９との間に介在する閉塞体８の層数を少なく、かつ導電率が高い層だけを介在させることが好ましい。例えば、電極棒６を焼結層１１，１２，１３を貫通する穴部に挿入して固定し、電極棒６と焼結層１０とを電気的に接続することが好ましい。
【００４９】
以上のような本発明の第２の実施の形態にかかる放電ランプの構成によれば、本発明の第２の実施の形態にかかる放電ランプの構成と同様に、高い信頼性を得ることができるとともに、長寿命化を図ることができることに加えて、電極棒６を閉塞体８に安定に支持させることができ、また電極棒６と閉塞体８との接触面積を増やすことができるので、電極５と閉塞体８との電気的接続を一層確実に行うことができる。
【００５０】
特に、電極棒６を閉塞体８に確実に安定に支持させるためには、穴部１４の深さが０．５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００５１】
なお、上記第２の実施の形態では、電極棒６を穴部１４に嵌合によって固定した場合について説明したが、これ以外に、電極棒６の直径に対して穴部１４の内径をわずかに大きくしておき、電極棒６を穴部１４に挿入した後、レーザー溶接等によって穴部１４に電極棒６を固定した場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００５２】
なお、上記各実施の形態では、放電ランプとして高圧水銀ランプを例示して説明したが、メタルハライドランプやキセノンランプ等の高圧放電ランプに適用することができる。
【００５３】
また、上記各実施の形態では、本管部の両端部に側管部が連接された両端封止形の放電ランプを例示して説明したが、片封止形、つまり一つの側管部に互いに絶縁された二つの閉塞体が封止され、各閉塞体に電極がそれぞれ接続された放電ランプにも適用することができる。
【００５４】
また、上記各実施の形態では、石英ガラス製の発光管４の用いた場合について説明したが、例えばアルミナ等のセラミック製の発光管を用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００５５】
また、上記各実施の形態では、モリブデン製の金属導入線９を用いた場合について説明したが、これ以外に例えばタングステンやニオブ等の金属導入線を用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００５６】
また、上記各実施の形態は、石英ガラス製の発光管４とモリブデン製の金属導入線９とを前提にして、閉塞体８を構成する材料の成分をモリブデンとシリカとの組み合わせで説明したが、他の組み合わせでもよい。例えば、金属導入線９にタングステンを用いた場合はタングステンとシリカ、また、発光管４に透光性アルミナを用いた場合は、タングステンとアルミナ、モリブデンとアルミナ等の組み合わせにしてもよい。また、金属導入線９の材料と、閉塞体８を構成する材料とを組み合わせる必要はなく、例えば、金属導入線９にモリブデンを使用し、閉塞体８を構成する成分をタングステンとシリカ、タングステンとアルミナ等にしてもよいし、さらには、閉塞体８を構成する金属成分をタングステンとモリブデンとの二つの材料を混合させたものでもよい。さらに、閉塞体８は、モリブデン、タングステン、シリカ、アルミナ以外の材料により構成することも可能である。
【００５７】
さらに、上記各実施の形態では、４層構造の閉塞体８の場合について説明したが、閉塞体８の層構成は、発光管４と金属導入線９との熱膨張係数の違いにより生じる熱応力を緩和させる観点からできるだけ多層構造をとることが好ましい。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、リークの発生を確実に防止することができる信頼性の高い、長寿命な放電ランプを提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である高圧水銀ランプの構成を示す概略斜視図
【図２】同じく高圧水銀ランプに用いられている閉塞体の断面図
【図３】同じく高圧水銀ランプの発光管の側管部の縦断面図
【図４】本発明の第２の実施の形態である高圧水銀ランプに用いられている閉塞体の断面図
【符号の説明】
１  高圧水銀ランプ
２  本管部
３  側管部
４  発光管
５  電極
６  電極棒
７  電極コイル
８  閉塞体
９  金属導入線
１０，１１，１２，１３  焼結層
１４  穴部
【図１】
2004220884.tif 000003
【図２】
2004220884.tif 000004
【図３】
2004220884.tif 000005
【図４】
2004220884.tif 000006