(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性物質とＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３からなる非導電物質を所定比率で略均一となるように混合して成形し焼結した構成体を導電物質と非導電物質の混同比が段階的に異なるように順次積み重ねた後、焼結して各構成体を接合させて構成することを特徴とする傾斜機能体。
【請求項２】
ＳｉＯ２を主成分とする放電容器と；
ＳｉＯ２と導電物質とが所定比率で略均一となるように混合された混合体を成形し焼結した構成体を、ＳｉＯ２と導電物質との混同比が段階的に異なるように順次積重して焼結して得られる傾斜体のＳｉＯ２の容積比の割合が９７．５％以上である構成体部分で放電容器と溶着し封止される傾斜機能体と；
一端が傾斜機能体の一端側から突出し、他端が傾斜機能体の導電性を有する構成体に固着される電極と；
を具備したことを特徴とする管球。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管球に使用する傾斜機能材料および管球に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高圧放電ランプやハロゲンランプの封止部の構造としては、封着用の金属箔を用いた箔シール方式のものが知られている。最近においては、電極部材を具えた傾斜機能材料よりなる閉塞体を用い、この閉塞体にバルブの封止用管部を封着させることにより封止部を形成する手段が提案されている。
【０００３】
例えば、特開平１１−８６７９４号公報には、管球の閉塞体として傾斜機能材料をモリブデンとシリカの組み合わせを用いたものの場合、シリカ粉末とモリブデン粉末とを、モリブデン粉末の含有割合が異なるようそれぞれ混合し、モリブデン粉末の含有割合が異なる複数の混合粉末を調製する。この混合粉末を用い、円柱状の成形空間を有する金型の底部材の上面上に、モリブデン濃度の最も低い混合粉末を層状に充填して１層を形成し、ついで２番目に低いモリブデン濃度の混合粉末を層状に充填して２層目を形成し、そのように順にモリブデン濃度を変えた混合粉末を層状に必要な層数充填し、その後に加圧体で加圧して成形することにより、複数の成形層が一体に積層された積層体を形成した後、電極を挿入して本焼結を行なう傾斜機能体を用いた管球用電気導入体（従来例１）が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例１の傾斜機能体であると、それぞれの混合比を持った粉末を層にして加圧して焼結する際にそれぞれの混合比を持った層の熱膨張率に差があるために焼結加熱の際、それぞれの層の接合部分にクラックが生じることがあり、傾斜機能体の製造が困難であった。また、このような傾斜機能体を用いたランプを点灯した場合、点灯時の熱によって放電容器と接合している傾斜機能体の層が複数層に亘る場合には、各層の熱膨張率が異なることによって放電容器に応力がかかる虞があり、特にクラックの発生およびランプが破損する虞があった。
【０００５】
そこで、本発明は傾斜機能体の構成体間でのクラックを抑制し、またこの傾斜機能体を管球の封止材料として使用しても管球破損などを抑制することのできる傾斜機能材料およびそれを用いた管球を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の傾斜機能体は、導電性物質とＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３からなる非導電物質を所定比率で略均一となるように混合して成形し焼結した構成体を導電物質と非導電物質の混同比が段階的に異なるように順次積み重ねた後、焼結して各構成体を接合させて構成することを特徴とする。
【０００７】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り、用語の定義および技術的な意味は次による。
【０００８】
この構成体を構成する導電物質とは、導電性有するものをすべて許容する。また、非導電物質は、非導電性を有するものすべてを許容する。また、この傾斜機能体を管球の封止材料として用いる場合には、非導電物は放電容器と近似する同じ熱膨張係数を持っているＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３からなる。導電物質は、耐熱性、耐薬品性の金属または金属酸化物が好ましく、また、電極材料と近似した熱膨張係数を有して接続されることが好ましく、Ｗ、Ｍｏなどを用いることが好ましい。
【０００９】
このとき、構成体は、導電性物質と非導電性物質との混合体からなるものであるが、この混合体とは、非導電性物質１００％−導電性物質０％および非導電性物質０％−導電性物質１００％の混合体として許容するものとする。
【００１０】
本発明によれば、それぞれ非導電性物質と導電性物質とが所定比率で略均一となるように混合された混同体を成形焼結した構成体をそれぞれ混同比が段階的に異なるように積み重ねて焼結し各構成体を接合させて傾斜機能体としているため傾斜機能体を製造する際に生じるクラックの発生を抑制することができるものである。
【００１１】
請求項２の発明の管球は、ＳｉＯ２を主成分とする放電容器と；ＳｉＯ２と導電物質とが所定比率で略均一となるように混合された混合体を成形し焼結した構成体を、ＳｉＯ２と導電物質との混同比が段階的に異なるように順次積重して焼結して得られる傾斜体のＳｉＯ２の容積比の割合が９７．５％以上である構成体部分で放電容器と溶着し封止される傾斜機能体と；一端が傾斜機能体の一端側から突出し、他端が傾斜機能体の導電性を有する構成体に固着される電極と；を具備している。
【００１２】
管球とは、従来放電容器の封止を箔で行っていたような、水銀ランプ、メタルハライドランプ、セラミックメタルハライドランプのような高圧放電ランプ、ハロゲンランプを許容する。高圧放電ランプの電極は、対向する位置に少なくとも一対配設してなる。また、ハロゲンランプのような管球の場合、電極とはフィラメントおよびフィラメントを支持するアンカ部材を示すものも許容する。
【００１３】
放電容器と放電容器と溶着封止される構成体のＳｉＯ２の混合比が９７．５％未満であると放電容器とこの構成体の熱膨張係数が適合できずに、ランプ点灯中の熱によって放電容器にクラックが生じるか、または、放電容器と構成体間でリークが生じる等の不具合が生じてしまう。なお、この放電容器と溶着封止される構成体は、複数の構成体にわたってと溶着されることも許容する。
【００１４】
また、傾斜機能体と電極が接合される構成体は導電性を有している。傾斜機能体と電極の接合は、構成体に電極を機械的に打ち込んで支持する、または、電極の端部と構成体を導電性物質を溶融させて接合させるなどの方法を用いることができる。
【００１５】
放電容器と溶着封止される構成体のＳｉＯ２の混合比を９７．５％以上にすることにより、この構成体の熱膨張係数と放電容器の熱膨張係数が近似した構成体を得ることができ、また、この構成体に接合する構成体の熱膨張係数も合わせやすい構成体を用いることができ、管球の点灯中の熱による構成体同士のクラックの発生、放電容器のクラックの発生や封止不良などの不具合を低減させることができるものである。
【００１６】
本発明によれば、構成体のクラックを生じることのない傾斜機能体を用いた管球を提供することができるものである。
【発明の実施の形態】
本発明の傾斜機能体の実施形態を図１参照して説明する。傾斜機能体１は、各構成体ｎ１〜ｎｎを軸方向に積み重ねて構成される。本実施形態では、非導電性物質にＳｉＯ２、導電性物質にＭｏをもちいて、構成体を１０層積み重ねた傾斜機能体１を構成している。この傾斜機能体１（実施例１）は、次のようにして製造される。
【００１７】
まず第１の構成体ｎ１について説明する。ＳｉＯ２の粒径０．０１〜１０μｍの粉末を内径が３０ｍｍの筒状の型に流し込み型の開口側に圧力を加えた状態で１７００℃で２０分間加熱して焼結させる。そうして、外径３０ｍｍ、高さはおよそ４ｍｍの焼結体が形成されこの焼結体の表面を研磨した。
【００１８】
次に第２〜１０の構成体について説明する。構成体ｎ２の場合、ＳｉＯ２の粒径０．０１〜１０μｍの粉末を９８．５％、Ｍｏの粒径０．０１〜１０μｍの粉末を１．５％を略均一となるように混合する。この混合体を内径が３０ｍｍの筒状の型に流し込み型の開口側に圧力を加えた状態で１７００℃で２０分間加熱して焼結させる。こうして、外径３０ｍｍ、高さはおよそ１．５ｍｍの焼結体が形成されその表面を研磨する。同じようにして、構成体ｎ２〜ｎ１０をそれぞれ作成している。各構成体のＳｉＯ２とＭｏの混合比と各構成体の高さは表１の通り。
【００１９】
【表１】
0003991109.tif 000002
【００２０】
次に、これらの構成体ｎ１〜ｎ１０を順次積み重ね、１７５０℃で４０分間Ａｒ雰囲気下において焼結しそれぞれの構成体を接合させたものが傾斜機能体１となる。この傾斜機能体１を管球の封止部の大きさに合わせて外径が３ｍｍとなるように切り出し、その円柱の中心部に直径０．５ｍｍの穴を構成体ｎ８の層まであけ、その穴に電極２を挿入し端部は構成体に打ち込んでいる。
【００２１】
このように構成された傾斜機能体１と従来１のような方法で得られる傾斜機能体＜比較例１＞で得られる傾斜機能体のクラックの発生状況を調査した。
【００２２】
＜比較例１＞各層のＳｉＯ２とＭｏの混合比は実施例１と同一とした。まず、構成体ｎ１と同じ混合比を持つ混合紛体を円柱状の金型内に充填し、次に混合比が異なる混合粉末を充填する。これを層が１０層となるまで繰り返し、混合紛体を加圧しながら１７００℃で２０分間加熱した。
【００２３】
このときのクラックの発生率は、本発明の実施例のものはクラックは発生は見られなかったが、比較例のものはクラックの発生が見られた。特に第１の層と第２の層の間が多く発生していることも確認された。
【００２４】
図２は、上記の傾斜機能体を用いたメタルハライドランプＬの実施例２である。なお、図１と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００２５】
メタルハライドランプＬの放電容器３は石英硝子からなり、放電空間を形成する回転楕円形状の放電部３１の両端に傾斜機能体１が封止される封止部３２，３３が一体に形成される。放電部３１の中央部部分には、放電空間部３１を傾斜機能体１で封止後に放電空間内部を排気し所定の封入物を封入するチップ部３４が形成されている。
【００２６】
放電容器３と傾斜機能体１は、傾斜機能体１の構成体ｎ１の部分で封止される。まず、電極２を取りつけてある傾斜機能体１を放電容器の封止部３２、３３内部に挿入する。その後、傾斜機能体１の第一の構成体ｎ１の部分に対向する封止部の部分を、酸素―水素バーナーもしくはアルゴンプラズマバーナーで封止部分の石英硝子を溶融させ傾斜機能体と密着接合させ、放電空間内の気密を保つように構成される。
【００２７】
その後、放電空間内にアルゴンガス、水銀、Ｓｃ−Ｎａの沃化物を排気チップ部から封入し排気管を封じた。
【００２８】
電極への電力供給は、本実施例の場合、傾斜機能体１の端部に金属バンド４を巻回して金属バンド４から電力を電極間に供給する。本実施例のランプ電力は１００Ｗ、ランプ電圧は８３Ｖであった。また、放電容器の内径は６ｍｍ、電極間距離は１．４ｍｍである。
【００２９】
ここで、上記比較例１を用いたメタルハライドランプ、下記の比較例および実施例２のメタルハライドランプを用いての点滅試験を行った。各比較例とも放電容器の大きさ、ランプの入力電力などは、実施例２と同等となるようにしている。
＜比較例２＞比較例１の傾斜機能体を用いてメタルハライドランプを作成した。放電容器の封止部分は、第一の層としている。
＜比較例３＞傾斜機能体は実施例１のものを用いているが、放電容器との封止部分を傾斜機能体の全体を封止している。
＜比較例４＞従来のようにＭｏ箔を用いて封止を行った。
【００３０】
これらのランプを２．７５ｈ点灯、０．２５ｈ消灯をくりかえして点滅試験を行った。点滅回数が１５００回となった時点での各ランプを観察した結果は下記の通りであった。
＜実施例２＞クラックの発生、封止部の変色とも観察されなかった。
＜比較例２＞傾斜機能体の各層間でクラックの発生が見られた。特に第１の層と第２の層の間でのクラックの発生が顕著に見られる。
＜比較例３＞傾斜機能体のＭｏが９５％以上となる構成体と接合している放電容器の封止部にクラックが見られる。これは、傾斜機能体の構成体の熱膨張係数が放電容器である石英硝子と異なることによるものと考えられる。
＜比較例４＞Ｍｏ箔の変色が見られ一部腐食していた。これはメタルハライドランプに封入されているハロゲン化金属が侵食したものと考えられる。
【００３１】
以上のことから、実施例２のランプは、クラックの発生も抑えることができ、封止も耐薬品性の良いランプを提供することができるものである。
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、それぞれ非導電性物質と導電性物質とが所定比率で略均一となるように混合された混同体を成形焼結した構成体を積み重ねて焼結して構成体をそれぞれ接合させて傾斜機能体としているため傾斜機能体を製造する際に生じるクラックの発生を抑制することができるものである。
【００３２】
請求項２の発明によれば、構成体のクラックを生じることのない傾斜機能体を用いた管球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の実施形態の傾斜機能体の正面断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態のメタルハライドランプの正面図。
【符号の説明】
１…傾斜機能体
ｎ１〜ｎ５…構成体
２…電極
３…放電容器
４…金属バンド
【図１】
0003991109.tif 000003
【図２】
0003991109.tif 000004