(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスで成形された細管を両端に備え内部に発光金属が封入されたセラミックス製の発光管本体と、該発光管本体の細管内に一部外部へ突出するように挿通され、該細管内面との隙間に流入されたガラスフリットでシール固着された電流供給導体となる導電性サーメットロッドを有する電極システムとからなる発光管を備えた金属蒸気放電灯において、前記細管の管端から突出している前記導電性サーメットロッドの端面に外部リードが突き合わせ接合されており、また、前記導電性サーメットロッドの端部に前記電極システムを細管内に挿入するときの挿入長を規定するためのストッパーを溶接固着し、かつ、前記導電性サーメットロッドと外部リードとの突き合わせ接合部分に筒状又はチューブ状又はコイル状の中心穴部を有する補強部材を嵌め込み、該補強部材の中心穴部内面と突き合わせ接合部分との隙間部分への接着剤の流し込みにより該補強部材を固着していることを特徴とする金属蒸気放電灯。
【請求項２】
前記導電性サーメットロッドと外部リードとの突き合わせ接合部分に嵌合固着している補強部材は、セラミックス，金属，サーメット材のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項１に係る金属蒸気放電灯。
【請求項３】
セラミックスで成形された細管を両端に設けたセラミックス製の発光管本体の前記細管内に、一端に外部リードを突き合わせ接合した電流供給導体たる導電性サーメットロッドと、該導電性サーメットロッドの端部に溶接固着した、該導電性サーメットロッドを細管内に挿入するときの挿入長を規定するためのストッパーを有する電極システムの前記導電性サーメットロッドを、その一部が外部に突出するように挿通し、かつ細管の端面にストッパーが当接するように配置し、環状固体フリットを前記導電性サーメットロッドのストッパー上に載置して嵌合配置すると共に、更に前記環状固体フリットに接し且つ前記導電性サーメットロッドと外部リードとの接合部分を囲むように補強部材を嵌合配置した後、前記環状固体フリットを加熱溶融して前記細管内面と導電性サーメットロッドとの間の隙間に溶融フリットを流入して該隙間をシールすると共に、溶融フリットを前記補強部材内面と前記導電性サーメットロッドと外部リードとの接合部分との間の隙間に毛管現象により吸い上げ、前記補強部材を前記接合部分に固着することを特徴とする金属蒸気放電灯の製造方法。
【請求項４】
前記補強部材は、セラミックス，金属，サーメット材のいずれかで、筒状又はチューブ状又はコイル状に形成されていることを特徴とする請求項３に係る金属蒸気放電灯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、発光管本体の両端に細管を備えたセラミックス発光管を用いた金属蒸気放電灯に関し、特に前記セラミックス発光管の細管の管端から突出させた電極システムを構成する導電性サーメットロッドの端面に外部リードを突き合わせ接合した突き合わせ接合部分を補強するようにした金属蒸気放電灯及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、メタルハライドランプ等の金属蒸気放電灯において、セラミックス製の発光管を用いたセラミックスメタルハライドランプなどでは、胴管状の発光管本体の両側に細管を備えたセラミックス製の発光管を有している。このセラミックス製の発光管は主にアルミナで形成され、その両側に電極システムを有しており、発光管内には水銀や金属ハロゲン化物、始動用希ガス等を封入し、管端部をガラスフリットによりシールしている。
【０００３】
上記のように構成されているセラミックス製発光管を用いた金属蒸気放電灯における電極システムは、電流供給導体とタングステン電極、又は電流供給導体と耐ハロゲン性中間材とタングステン電極を溶接することで構成されており、電流供給導体にはＮｂが用いられることが多い。Ｎｂは高融点金属の中でも熱膨張係数がアルミナに近く、セラミックス（アルミナ）製発光管のシール部に用いる電極システム材料としては最適である。
【０００４】
しかし、Ｎｂは発光管内に封入しているハロゲン化物と反応し腐食されやすいという欠点もある。これにより、最近ではＮｂに代わる材料として、例えば特開２０００−１１３８５９号公報などに開示されている導電性サーメットが用いられるようになってきている。導電性サーメットは、セラミックスと金属の焼結体であり、例えばアルミナとＭｏからなり, アルミナの比率を増やすことでアルミナからなる発光管の熱膨張係数の値に近づけることができる。また、アルミナとＭｏは共に耐ハロゲン性の材料であり、発光管内に封入されているハロゲン化物に腐食されるおそれもない。更に、発光管をシールするために発光管端部から溶融し流し込むガラスフリットとも、シール時によく反応して強固な結合を形成するため、導電性サーメットとガラスフリットの界面から発光管がリークするおそれはない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発光管を外球マウントに取り付ける際、電極システムの導電性サーメットを直接外球マウントに溶接するのは難しい。したがって、発光管を外球マウントに取り付ける場合には、まず導電性サーメットに外部リードを溶接し、その外部リードを介して外球マウントに溶接するようにしている。導電性サーメットに外部リードを溶接する手法の一つとして、外部リードを発光管軸方向に対して垂直になるように導電性サーメットに溶接する手法がある。この場合、外部リードと導電性サーメットを溶接するために、導電性サーメットを発光管細管端面から長く突出させなければならない。この際、もしも導電性サーメットの突出部分を短くすると、発光管をシールする時、導電性サーメットの外部リードを溶接する部分にガラスフリットが覆い被さってしまい、シール後に外部リードを溶接できなくなる。一方、導電性サーメットが発光管細管端部から突出する長さを長くすると、外部リードを導電性サーメットに溶接する時や発光管を外球マウントに溶接するとき、更には発光管を外球に組み込んだ後の外部からの衝撃などにより、導電性サーメットが折れやすくなるという問題点がある。
【０００６】
導電性サーメットの発光管細管端部から突出する長さを短くしたままで、外部リードを導電性サーメットに溶接する手法としては、図７に示すように、発光管細管101 をガラスフリット102 でシールする前の電極システムを製作するときに、シール後に発光管細管101 端部から突出する側の導電性サーメット103 の端面に、外部リード104 をあらかじめ突き合わせ溶接しておく手法がある。なお、図７において、105 は電極システムを発光管に挿入するときの挿入長を規定するためのストッパである。これにより、導電性サーメット自体の折れ、外部リード104 と導電性サーメット103 の溶接不良という問題はなくなる。しかし、発光管の外側に電極システムの突き合わせ溶接部分106 があると、突き合わせ溶接部分106 は横からの力に対して非常に弱いので、横方向の力が加わった時に折れてしまうという問題点がある。
【０００７】
本発明は、電極システムの電流供給導体として導電性サーメットを用いた場合における上記問題点を解消するためになされたもので、発光管の外側に突出している電極システムの導電性サーメットの突き合わせ溶接部分が折れることのない、セラミックス発光管を用いた金属蒸気放電灯及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１に係る発明は、セラミックスで成形された細管を両端に備え内部に発光金属が封入されたセラミックス製の発光管本体と、該発光管本体の細管内に一部外部へ突出するように挿通され、該細管内面との隙間に流入されたガラスフリットでシール固着された電流供給導体となる導電性サーメットロッドを有する電極システムとからなる発光管を備えた金属蒸気放電灯において、前記細管の管端から突出している前記導電性サーメットロッドの端面に外部リードが突き合わせ接合されており、また、前記導電性サーメットロッドの端部に前記電極システムを細管内に挿入するときの挿入長を規定するためのストッパーを溶接固着し、かつ、前記導電性サーメットロッドと外部リードとの突き合わせ接合部分に筒状又はチューブ状又はコイル状の中心穴部を有する補強部材を嵌め込み、該補強部材の中心穴部内面と突き合わせ接合部分との隙間部分への接着剤の流し込みにより該補強部材を固着していることを特徴とするものである。
【０００９】
このように構成した金属蒸気放電灯においては、発光管細管の外側に位置する電極システムの導電性サーメットロッドと外部リードの突き合わせ接合部分に筒状、チューブ状又はコイル状の補強部材を嵌合固着し補強するようにしているので、外部からの横方向衝撃などによる接合部分の折れを防止することができる。前記補強部材はセラミックス，金属又はサーメット材で構成できるが、発光管細管の外側に位置し、発光管のシールには関与していないので気密な部材である必要はない。また導電性サーメットロッドと外部リードとの突き合わせ接合部分と補強部材との隙間に流し込む接着剤も、特に発光管をシールするガラスフリットと同じである必要はない。
【００１０】
また請求項３に係る発明は、セラミックスで成形された細管を両端に設けたセラミックス製の発光管本体の前記細管内に、一端に外部リードを突き合わせ接合した電流供給導体たる導電性サーメットロッドと、該導電性サーメットロッドの端部に溶接固着した、該導電性サーメットロッドを細管内に挿入するときの挿入長を規定するためのストッパーを有する電極システムの前記導電性サーメットロッドを、その一部が外部に突出するように挿通し、かつ細管の端面にストッパーが当接するように配置し、環状固体フリットを前記導電性サーメットロッドのストッパー上に載置して嵌合配置すると共に、更に前記環状固体フリットに接し且つ前記導電性サーメットロッドと外部リードとの接合部分を囲むように補強部材を嵌合配置した後、前記環状固体フリットを加熱溶融して前記細管内面と導電性サーメットロッドとの間の隙間に溶融フリットを流入して該隙間をシールすると共に、溶融フリットを前記補強部材内面と前記導電性サーメットロッドと外部リードとの接合部分との間の隙間に毛管現象により吸い上げ、前記補強部材を前記接合部分に固着して金属蒸気放電灯を製造するものである。
【００１１】
このような工程で金属蒸気放電灯を製造することにより、電極システムの導電性サーメットロッドと外部リードの接合部分の折損を保護できる金属蒸気放電灯を効率的に容易に製造することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、実施の形態について説明する。図１は、本発明に係わる金属蒸気放電灯の実施の形態における発光管の外側に位置する外部リードと電流供給導体の突き合わせ溶接部分に、セラミックス又は金属又はサーメット材からなる補強部材を固着させた発光管全体を示す平面図である。図２の（Ａ）は、図１に示した実施の形態の発光管の外側に位置する外部リードと電流供給導体の突き合わせ溶接部分に筒状のセラミックス又は金属又はサーメット材からなる補強部材を発光管シールと同時に固着させた発光管端部の拡大断面図で、図２の（Ｂ）は図２の（Ａ）のＸ−Ｘ′線に添った断面図である。
【００１３】
図１及び図２の（Ａ），（Ｂ）において、１は両端にセラミックス製細管２を備えた同じくセラミックス製の発光管本体で、その内部には水銀，金属ハロゲン化物，希ガス等が封入されるようになっている。そして、発光管本体１には細管２から、先端部に電極（図示せず）を設け、他端には外部リード４を突き合わせ溶接した、導電性サーメットロッドからなる電流供給導体３を有する電極システムを、突き合わせ溶接部分を外部に位置するように挿入配置し、電流供給導体３と細管２の内側との隙間にガラスフリット６を流入させて発光管本体１を封止している。なお、電極システムを構成する電流供給導体３の端部には、電極システムを両端に細管２を備えた発光管本体１に挿入するときの挿入長を規定するためのストッパー５が溶接して固着されている。また、電流供給導体３に固着したストッパー５は細管２の端面に当接するように位置合わせされる。そして、電極システムの電流供給導体３と外部リード４との溶接部分には、中心穴部を有する筒状の補強部材７が嵌合され、同じくガラスフリット６で固着して発光管11を構成している。
【００１４】
このように構成された発光管11は、外管内に配置され、外部リード４をステムに固定されている金属支持線に溶接して固着し、金属蒸気放電灯を構成している。この際、補強部材７に対して、電極システムの外部リード４と電流供給導体３との突き合わせ溶接部分を十分覆い被せる長さをもたせることにより、溶接部分を十分保護することができ、発光管を外管内に溶接接続するときや、外管内に組み込んだ後の横方向からの衝撃などによる溶接部分の折れ等を有効に防止することができる。
【００１５】
次に、上記実施の形態に係る発光管の製造方法について、図３に基づいて説明する。まず、外部リード４と導電性サーメットロッドからなる電流供給導体３を突き合わせ溶接すると共に、両端に細管２を備えたセラミックス発光管本体１に電流供給導体３を挿入するときの挿入長を規定するためのストッパー５を電流供給導体３に溶接して電極システムを作製し、この電極システムの電流供給導体３をセラミックス発光管本体の細管２の端部より挿入し、次いでリング状の固形ガラスフリット８を電極システムの電流供給導体３に差し込みストッパー５上に載置する。更にその上から筒状補強部材７を差し込む。その際、補強部材７の長さを、ストッパー５の端部から突き合わせ溶接部分までの長さより大とし、溶接部分を十分に覆うことできるようにする。
【００１６】
次に、前記ガラスフリット８を加熱溶融することにより、溶融ガラスフリットを細管２と電流供給導体３との隙間に流入させて、発光管本体１をシールする。この際、溶融ガラスフリットは毛管現象により補強部材７と、電極システムの電流供給導体３と外部リード４の溶接部分との隙間にも吸い上がる。これにより図２の（Ａ），（Ｂ）に示すように、補強部材７は電極システムに固着され、この補強部材７は電極システムの外部リード４と電流供給導体３との突き合わせ溶接部分を十分覆い被さる長さを有するので、溶接部分を十分保護できる発光管が得られる。
【００１７】
ここで、補強部材７の材質をセラミックス又はサーメットにした場合、発光管本体のシール並びに補強部材のフリットによる固着後に、補強部材自体がクラックするときがあるが、補強部材７と発光管細管２との間に、電流供給導体３に溶接固着した挿入長規定用のストッパー５が存在することにより、発光管本体（細管）のシール部分にクラックが伝播することはない。また、補強部材７は発光管本体のシールには一切関係ないので、補強部材自体にクラックが生じても問題はない。更に補強部材７は気密性のある部材である必要はなく、ポーラスなものでも良い。但し、発光管本体（細管）のシール時に溶融しないものでなくてはならないので、材質としては上記セラミックスやサーメットの他には、例えば、Ｍｏ，Ｎｂ，Ｗなどの金属が用いられる。
【００１８】
次に、このように構成される金属蒸気放電灯の具体的な構成例について説明する。例えば、 150Ｗのセラミックス発光管を用いたランプの場合、電流供給導体としてアルミナとＭｏ（アルミナ50：Ｍｏ50）からなるφ0.9mm の導電性サーメットロッドを用い、外部リードとしてφ0.6mm のＭｏロッドを用いて、両者を突き合わせ溶接により接合して電極システムを構成し、この電極システムを、外径φ3.3mm ，内径φ1.0mm の細管を両端に具備しているセラミックス発光管本体の細管の端面より挿入する。挿入長は前記導電性サーメットロッドに溶接されたφ0.5mm のＮｂからなるストッパーにより規定されるようになっている。そして、リング状の固形ガラスフリットを電極システムの外部リードより差し込んだ後、外径φ2.5mm ，内径φ1.1mm ，長さ3mm のアルミナリングからなる補強部材を同様に差し込み、前記固形ガラスフリットを加熱溶融し、電極システムと細管との隙間をシールする。このときガラスフリットは毛管現象により前記アルミナリングからなる補強部材内に吸い上がり、電極システムの外部リードと導電性サーメットロッドの突き合わせ溶接部分に補強部材が固着され、該溶接部分が補強される。これにより、発光管を外管のマウントに溶接してランプを作成するときにかかる力や、ランプ輸送時の振動、衝撃などによる、発光管の外側に位置する電極システムの突き合わせ溶接部分の折れを防止することができる。
【００１９】
次に、上記図１及び図２の（Ａ），（Ｂ）に示した実施の形態の変形例を、図４の（Ａ），（Ｂ）に基づいて説明する。図４に示した変形例は、図１及び図２の（Ａ），（Ｂ）に示した実施の形態における筒状の補強部材７の代わりに、金属板を筒状に丸めチューブ状とした補強部材７ａを用い、このチューブ状の補強部材７ａを同様に電極システムの外部リード４と電流供給導体３との溶接部分に差し込み、加熱溶融したガラスフリット６を隙間に流し込んで固着するようにしたもので、同様に電極システムの外部リード４と導電性サーメットロッドからなる電流供給導体３との溶接部分を補強することができる。
【００２０】
次に、図５の（Ａ），（Ｂ）に基づいて他の変形例について説明する。図５の（Ａ），（Ｂ）に示す変形例は、同様に補強部材として、タングステンワイヤをコイル状に巻回して形成した補強部材７ｂを用い、このコイル状補強部材７ｂを同様に電極システムの溶接部分に差し込み、加熱溶融したガラスフリット６を隙間に流し込んで固着するようにしたもので、同様に電極システムの溶接部分を補強することができる。
【００２１】
上記実施の形態及び各変形例においては、電極システムと補強部材の隙間に、発光管細管のシールと同時に溶融したガラスフリットを流し込み、固着するようにしたものを示した。次に、本発明に係る金属蒸気放電灯の製造方法に関連する参照例について説明する。この参照例は、図６に示すように、ガラスフリット６による発光管細管２のシールを行った後に、補強部材７を電極システムの溶接部分に差し込んで、それらの隙間にガラスフリットとは別個の接着剤９を流し込み固着するものである。この際用いる接着剤９及び補強部材７の材質としては、ランプ点灯時の熱に耐えられるものであればよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上実施の形態に基づいて説明したように、本発明に係る金属蒸気放電灯によれば、セラミックス製発光管細管の外側に位置する電極システムの導電性サーメットロッドと外部リードの突き合わせ接合部分に、筒状等の補強部材を嵌合固着し補強するように構成しているので、外部からの横方向衝撃などによる接合部分の折れを防止することができる。また本発明に係る金属蒸気放電灯の製造方法によれば、電極システムの導電性サーメットロッドと外部リードの接合部分の折損を保護できる金属蒸気放電灯を効率的に容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る金属蒸気放電灯の実施の形態における発光管の全体構成を示す平面図である。
【図２】図１に示した実施の形態における発光管の端部を拡大して示す断面図である。
【図３】図１及び図２に示した実施の形態に係る発光管の製造方法を説明するための製造工程を示す図である。
【図４】図２に示した実施の形態に係る発光管の変形例を示す要部断面図である。
【図５】図２に示した実施の形態に係る発光管の他の変形例を示す要部断面図である。
【図６】本発明に係る金属蒸気放電灯の製造方法に関連する参照例を説明するための発光管の端部拡大断面図である。
【図７】従来の金属蒸気放電灯の発光管の端部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１  発光管本体
２  細管
３  電流供給導体（導電性サーメットロッド）
４  外部リード
５  ストッパー
６  ガラスフリット
７，７ａ，７ｂ  補強部材
８  リング状固形フリット
11  発光管
【図１】
0004892807.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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