JP3631599B2

JP3631599B2 - 高圧放電灯

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Publication number: JP3631599B2
Application number: JP32124097A
Authority: JP
Inventors: 徳一新見; 道生浅井
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2017-11-21
Also published as: JPH11154493A

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、セラミック放電管を使用した高圧放電灯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
こうした高圧放電灯においては、セラミック放電管の両方の端部の内側に閉塞材（通常、セラミックプラグと呼ばれている。）を挿通させ、各端部を閉塞し、各閉塞材に貫通孔を設け、この貫通孔には、所定の電極システムを固着した金属電流導体が挿通されている。セラミック放電管の内部空間にはイオン化発光物質を封入する。このような高圧放電灯としては、高圧ナトリウム発光ランプ、メタルハライドランプが知られており、特に、メタルハライドランプは、良好な演色性を備えている。放電管の材質としてセラミックを使用することによって、高温での使用が可能となった。
【０００３】
こうした放電灯においては、セラミック放電管の端部と電極装置保持材との間を気密にシールする必要がある。セラミック放電管の本体は、両端がすぼまった管状ないし樽状をなしていたり、あるいは真っ直ぐな管状をなしている。セラミック放電管は、例えばアルミナ焼結体からなる。セラミック放電管の端部の封止方法としては、例えば、特開平６−３１８４３５号公報において、次の構造が開示されている。セラミック放電管の端部の内側に、閉塞材を挿通し、保持する。閉塞材の軸方向に向かって延びるように、貫通孔が形成されており、貫通孔内に、細長い電極装置保持材が挿通され、固定されている。ここで、閉塞材は、アルミナと、電極装置保持材の構成金属との双方を一定割合で含有するサーメットによって形成し、閉塞材の熱膨張係数が、電極装置保持材の熱膨張係数とセラミック放電管の熱膨張係数との間に位置するようにする。
【０００４】
この封止構造を形成する際には、セラミック放電管の仮焼体の中に閉塞材の仮焼体を挿入しない状態で、セラミック放電管を焼成したときには、端部の内径が閉塞材の外径よりも小さくなるように設計されている。従って、閉塞材はセラミック放電管の端部の中に強固に締めつけられ、保持されている。閉塞材と電極装置保持材とについても同様である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、本発明者は、こうした封止構造について更に検討を進めた結果、次のような問題点があることを見いだした。即ち、この封止構造では、閉塞材と電極装置保持材との間の圧力によって両者の間を封止しているが、それでも点灯─消灯のサイクルを多数回繰り返すのであるから、両者の熱膨張係数の相違から見て、この封止部分の信頼性を一層高めておく必要がある。特に、メタルハライドは高い腐食性を有していることから、高い耐蝕性、信頼性を有するシール構造を開発することが必要である。
【０００６】
本発明の課題は、閉塞材とセラミック放電管との間に実質的に熱応力を加えることなく、メタルハライド等に対して高い耐蝕性、信頼性を有する新規なシール構造を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様に係る高圧放電灯は、内部空間にイオン化発光物質および始動ガスが充填されているセラミック放電管、セラミック放電管の開口部分の内側に少なくとも一部が固定されている閉塞材であって、貫通孔が設けられている閉塞材、内部空間に設けられている電極装置および閉塞材に取りつけられている導電性部材を備えている高圧放電灯であって、閉塞材の内部空間とは反対側の端部に対して導電性部材がメタライズ層を介して気密に接合されているとともに、該導電性部材が中空部材であることを特徴とする。
【０００８】
本発明者は、セラミック放電管の端部に固定されている閉塞材と、セラミック放電管との材質を同質とし、この閉塞材と導電性部材とをメタライズ層によって気密に接合することに想到し、実験を行った結果、閉塞材と導電性部材とが極めて高い気密性を保持していることを発見した。
【０００９】
しかも、閉塞材の内部空間とは反対側の端部に対して、導電性部材をメタライズ層を介して取りつけ、この閉塞材の端部で気密に封止することによって、特に、点灯─消灯のサイクルを多数回繰り返しても高い信頼性を有していることを発見した。
【００１０】
また、本発明の第二の態様は、内部空間にイオン化発光物質および始動ガスが充填されているセラミック放電管、内部空間に設けられている電極装置およびセラミック放電管に取りつけられている導電性部材を備えている高圧放電灯であって、セラミック放電管の開口部分の末端部に対して導電性部材がメタライズ層を介して気密に接合されているとともに、該導電性部材が中空部材であることを特徴とする。
【００１１】
即ち、本発明者は、閉塞材をなくし、セラミック放電管の末端部に対してメタライズ層を介して導電性部材を直接気密に接合することを想到した。これによって、上記の作用効果に加え、閉塞材をなくすことができるので、部品点数が少なくなり、特に製造工程が極めて簡略化されるので、産業上の利点が極めて大きい。
【００１２】
しかも、第二の態様に係る発明は、高圧放電灯の小型化に対して極めて有効であった。即ち、高圧放電灯の幅方向の寸法は、端部の寸法によって制限される。しかし、セラミック放電管の端部の内側に閉塞材を挿入するため、セラミック放電管の幅方向の寸法をある程度以上小さくすることは困難であり、このためセラミック放電管の内部空間の容積をある程度以上小さくすることは困難であった。この結果、具体的には、出力を２５Ｗ以下のレベルに押さえると、セラミック放電管内の空間の発光効率が非常に低くなった。本発明によれば、こうした小型化が可能になるので、出力２５Ｗ以下といったレベルの小出力の高圧放電灯を商品として提供できる点で、画期的である。
【００１３】
本発明の作用効果について更に説明する。発光管または閉塞材の材料として使用されるセラミックスと、導電性部材とは、通常相当量の熱膨張差が存在しており、ランプの点灯−消灯の繰り返しサイクルによって、この熱膨張差がリークの原因になりうる。この点、本発明の構造によれば、従来のように圧着によるのみでなく、メタライズ層によって化学的にも接合が行われており、しかも、このメタライズ層が完全にリジッドな材質ではないので、界面に発生する熱歪みを緩和する作用がある。しかも、メタライズ層はハロゲン系ガス等に対する耐蝕性も優れていることから、封止効果、耐久性が著しく高い。しかも、閉塞材またはセラミック放電管の末端部分でメタライズ層を介在させて気密性を保持しつつ接合すると、熱サイクルに対する耐性が顕著に向上することを発見した。
【００１４】
【発明の実施形態】
導電性部材としては、電極装置が直接に取り付けられた電極装置保持材であって良く、また電極装置が直接取り付けられた電極装置保持材を挿入するための管状部材であっても良く、特に制限はない。後者の例としては、特開平６−３１８４３５号公報に記載の技術を例示できる。
【００１５】
導電性部材の材質としては、各種の高融点金属や、導電性セラミックスを使用できるが、導電率の観点から、高融点金属の方が一層好ましい。こうした高融点金属としては、更にモリブデン、タングステン、レニウム、ニオブ、タンタルおよびこれらの合金からなる群より選ばれた一種以上の金属が好ましい。
【００１６】
このうち、ニオブおよびタンタルの熱膨張係数は、セラミック放電管を構成するセラミックス、特にアルミナセラミックスの熱膨張係数とほぼ釣り合うが、これらの金属は、メタルハライドによって腐食され易いことが知られている。従って、導電性部材の寿命を長くするためには、導電性部材を、モリブデン、タングステン、レニウムおよびこれらの合金からなる群より選ばれた金属によって形成することが好ましい。ただし、これらのメタルハライドに対する耐蝕性が高い金属は、一般に熱膨張係数が小さい。例えば、アルミナセラミックスの熱膨張係数は８×１０^−６Ｋ^−１であり、モリブデンの熱膨張係数は６×１０^−６Ｋ^−１であり、タングステン、レニウムの熱膨張係数は６×１０^−６Ｋ^−１以下である。
【００１７】
導電性部材の材質としてモリブデンを使用した場合には、更に、モリブデンの中にＬａ_２Ｏ_３とＣｅＯ_２との少なくとも一種類が合計で０．１重量％〜２．０重量％含有されていることが特に好ましい。
【００１８】
メタライズ層を構成する金属としては、モリブデン、タングステン、レニウム、ニオブ、タンタルおよびこれらの合金からなる群より選ばれた金属が好ましい。特にメタライズ層のハロゲンに対する耐蝕性を一層向上させるためには、モリブデン、タングステン、レニウムおよびこれらの合金からなる群より選ばれた金属が特に好ましい。
【００１９】
このメタライズ層中には、セラミックス成分も含有させることができる。このセラミックス成分としては、イオン化発光物質に対して耐蝕性のセラミックスが好ましく、具体的には、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、Ｄｙ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３およびＭｏＯ_３からなる群より選ばれた一種以上のセラミックスが好ましい。特にセラミック放電管の材質と同種のセラミックスが好ましく、アルミナセラミックスが特に好ましい。
【００２０】
メタライズ層中における金属成分とセラミックス成分との含有割合は、３０／７０体積％〜７０／３０体積％とすることが好ましい。また、メタライズ層の厚さは、１０〜２００μｍとすることが好ましい。
【００２１】
特に好ましくは、メタライズ層を構成する金属成分の主成分が、モリブデン、タングステン、レニウムおよびこれらの合金からなる群より選ばれており、セラミック成分の主成分が、アルミナ、イットリア、ムライトおよびシリカからなる群より選ばれた一種以上のセラミックからなり、両者の割合が３０／７０〜７０／３０体積％である。更には、メタライズ用材料中に、焼成前の時点で２０体積％以下の金属シリコンを添加することによって、焼成雰囲気中の水蒸気の酸素と反応し、メタライズ中金属成分とこの酸素を仲立ちにして接合し、メタライズ組織の気密性の向上をもたらす。
【００２２】
本発明においてメタライズ層を形成するためには、閉塞材の被焼成体の端部またはセラミック放電管の被焼成体の末端部と、導電性部材との間に、層状のメタライズ用材料を介在させる。メタライズ用材料とは、焼成後にメタライズ層を形成するような材料を言い、具体的には前記したような金属成分やセラミック成分を含んでいる。
【００２３】
層状のメタライズ用材料は、好ましくは次の方法によって作製できる。
（１）閉塞材の被焼成体の端部またはセラミック放電管の被焼成体の端部に、メタライズペーストを塗布、印刷し、および／または、導電性部材の外側面にメタライズペーストを塗布、印刷する。
【００２４】
メタライズ層を構成するためのメタライズペーストの中には、熱分解性に優れたバインダーを添加することが好ましく、こうしたバインダーとしては、エチルセルロース、アクリル系バインダーを例示できる。
【００２５】
（２）前記の各被焼成体と導電性部材との間に、メタライズ用材料からなる筒状成形体を挿入し、介在させる。この筒状成形体は、取り扱いに耐える構造強度を必要とするために、プレス成形法によって成形することが好ましい。
【００２６】
この筒状成形体を製造する際には、前記したメタライズ層用の金属成分および必要に応じてセラミック成分に対して、バインダーを添加する。このバインダーとしては、熱によって解離し易く、かつプレスし易いバインダーが好ましく、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）やアクリル系バインダーが好ましい。メタライズ層用の前記成分にバインダーと若干の溶剤とを添加し、スプレードライヤー等によって造粒して顆粒を作製する。または、メタライズ層用の前記成分にバインダーと若干の溶剤とを添加し、混練、乾燥、粉砕することによって、顆粒を形成できる。この顆粒を２〜３トン／ｃｍ^２の圧力でプレス成形し、筒状成形体を得る。組み立ての際には、筒状成形体を導電性部材に嵌め合わせ、筒状成形体の外側に前記の各被焼成体を嵌め合わせる。なお、筒状成形体の焼成条件は、メタライズペーストの焼成条件と同様である。
【００２７】
（３）前記の各被焼成体と導電性部材との間に、メタライズ用材料からなるシート状成形体を介在させる。
【００２８】
このシート状成形体を作製するには、前記したメタライズ層用の金属成分および必要に応じてセラミック成分に対して、アクリル系バインダーやエチルセルロース等のバインダーを添加し、ブチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ）等の溶剤を使用し、例えばドクターブレード法によってシート状の成形体を得る。
【００２９】
閉塞材の材質としては、セラミック放電管と同種の材質を使用する。これによって、セラミック放電管と閉塞材との間で、セラミック放電管の中心軸方向への残留応力が、ほとんど発生しなくなる。ここで同種の材質とは、ベースとなるセラミックスが共通しているものを言い、添加成分には異同があっても差し支えない。
【００３０】
導電性部材が金属からなる場合、メタライズ層中の金属成分と、導電性部材とは、共通の材質が含まれていることが好ましく、これによって両者の接合力が一層向上する。
【００３１】
セラミック放電管の両端において、前述したような封止方法を採用することができるが、このうち一方の端部においては、導電性部材の内部を通してイオン化発光物質を注入する必要があることから、導電性部材を管状とする必要がある。他方の端部においては、ロッド状、管状等、種々の形状の導電性部材を採用することができる。
【００３２】
セラミック放電管の形状は、一般的には、管状、円筒状、樽状等とすることができる。電極装置保持材が管状であり、この電極装置保持材を通して放電管の内部にイオン化発光物質を封入した場合には、この封入の後に、電極装置保持材をレーザー溶接またはＴＩＧ溶接によって閉塞させる。
【００３３】
メタルハライド高圧放電灯の場合には、セラミック放電管の内部空間に、アルゴン等の不活性ガスとメタルハライドとを封入し、更に必要に応じて水銀を封入する。
【００３４】
本発明においては、閉塞材の端部またはセラミック放電管の末端部に導電性部材を接合するが、これには以下の形態がある。
（１）閉塞材の端面またはセラミック放電管の端面に、導電性部材の端部を接合する。この場合には、特に熱サイクルによってメタライズ層に加わる応力が著しく低減され、この意味で高圧放電灯の寿命が更に延びる。
【００３５】
（２）閉塞材の貫通孔の中、またはセラミック放電管の貫通孔の中に導電性部材の端部を挿入し、閉塞材の端部の内周面またはセラミック放電管の端部の内周面に対して、導電性部材の端部の外周面を接合する。この場合には、特にセラミック放電管の内部圧力が高い場合に、この圧力に対する耐久性を付与することかできる。
【００３６】
（３）（２）において、更に閉塞材の端部の内周面に凹部を設け、この凹部内に導電性部材の端部を収容し、この凹部内で導電性部材の端部と閉塞材とをメタライズ層を介して気密に接合する。これと同様に、セラミック放電管の開口部分の末端部の内周面に凹部を設け、凹部内に導電性部材の端部を収容し、凹部内で導電性部材の端部とセラミック放電管とをメタライズ層を介して気密に接合する。
【００３７】
この構造を採用することによって、セラミック放電管の内部空間の圧力が例えば１０気圧以上となっても、メタライズ層がセラミック放電管の長手方向に向かって垂直に延びる部分と水平に延びる部分とを含んでいるために、気体の圧力に対する耐久性が著しく高いために信頼性が高く、かつ熱サイクルによる応力の緩和作用も高い。
【００３８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の更に具体的な実施形態について述べる。
【００３９】
図１（ａ）は、セラミック放電管１の開口部分１ａの周辺を拡大して示す断面図であり、図１（ｂ）は更に接合部分の好適例の詳細を示す図１（ａ）の部分拡大図である。
【００４０】
セラミック放電管１の開口部分１ａの内面１ｂは、セラミック放電管の中心軸方向に見ると、真っ直ぐに延びている。開口部分１ａの内側には、閉塞材４が挿通されている。放電管１と閉塞材４とは、互いに同種のセラミックス、好ましくはアルミナセラミックスによって形成されており、両者の界面は、焼成段階でほぼ消失している。４ｃは閉塞材４の外側面である。
【００４１】
閉塞材４の内周面４ａの端面４ｂ側には、凹部ないし段差部９が設けられている。この凹部９内に導電性部材７の端部７ａが収容されている。本例では、導電性部材７は管状をなしており、始動ガスおよびイオン化発光物質を封入した後に封止するための開口が設けられている。
【００４２】
閉塞材４と導電性部材７との間は、凹部９内においてメタライズ層６が介在しており、メタライズ層６によって両者が接合され、かつ気密性が保持されている。７ｂは導電性部材７の外側面であり、７ｃはその内側面である。導電性部材７の内側空間は、閉塞材４の貫通孔を介して放電管１の内部空間３に連通している。
【００４３】
メタライズ層６は、図１（ｂ）のように、２層のメタライズ層１０、１１の積層物によって構成されていることが特に好ましい。ただし、ここで導電性部材７側のメタライズ層１１は、相対的に金属の比率を高くし、閉塞材４側のメタライズ層１０は、メタライズ層１１に比べて金属の比率を低くすることによって、より一層閉塞材４と導電性部材７との間の熱膨張差に起因する応力を緩和することができる。メタライズ層６を更に３層以上に分割し、閉塞材４またはセラミック放電管側から導電性部材側へと向かって３層以上のメタライズ層を順に配置し、各メタライズ層内における金属の割合を、放電管側から導電性部材側へと向かって段階的に増大させることができる。
【００４４】
なお、本例では閉塞材４の内周面４ａに沿って更にメタライズ層５を形成し、このメタライズ層５の内部空間３側の末端に電極装置２を取りつけている。
【００４５】
電極装置の取りつけ方法は、図１に示す形態には限られない。例えば、図２（ａ）〜（ｃ）に示すようにして電極装置を取りつけることができる。ただし、図１に示した各構成部分には同じ符号を付け、その説明は省略する。
【００４６】
まず図２（ａ）に示すように閉塞材４に対して導電性部材７を接合する。ここで電極装置は内部空間に取りつけていない。次いで、電極装置２を封止部材（好ましくは金属製）１２に取りつけ、封止部材１２および電極装置２を図２（ｂ）に示すように内部空間３および閉塞材４の貫通孔内に挿入し、封止部材１２を導電性部材７の内周面７ｃに対して溶接等によって接合し、図２（ｃ）に示すような封止部１３を形成する。これによって、内部空間３内のイオン化発光物質および始動ガスが外気に触れないように封止するのと共に、電極装置２に対して封止部材１２を介して電力を供給することができる。
【００４７】
図３は、本発明の第二の態様に係るものである。セラミック放電管１の開口部分１ａの内面１ｂは、セラミック放電管の中心軸方向に見ると、真っ直ぐに延びている。開口部分１ａの内周面１ｂの端部１ｄ側には、凹部ないし段差部１９が設けられている。この凹部１９内に導電性部材７の端部７ａが収容されている。放電管１と導電性部材７との間は、凹部１９内においてメタライズ層１５が介在しており、メタライズ層１５によって両者が接合され、かつ気密性が保持されている。なお、１４は、電極装置２に接続するメタライズ層である。
【００４８】
図４、図５は、本発明の更に他の実施形態を例示するものである。図４においては、閉塞材４の端面４ｂに対して導電性部材７の端部が若干の間隔を置いて対向している。端面４ｂと導電性部材７の端部７ａとの間には、メタライズ層１６が介在しており、メタライズ層１６によって両者が接合され、かつ気密性が保持されている。
【００４９】
図５においては、放電管１の端面１ｃに対して導電性部材７の端部が若干の間隔を置いて対向している。端面１ｃと導電性部材７の端部７ａとの間には、メタライズ層１６が介在しており、メタライズ層１６によって両者が接合され、かつ気密性が保持されている。
【００５０】
メタライズ層１６は、例えば、２層のメタライズ層１６ａ、１６ｂの積層物によって構成されている。ただし、導電性部材７側のメタライズ層１６ｂは、相対的に金属の比率を高くし、閉塞材４または放電管１側のメタライズ層１６ａは、メタライズ層１６ｂに比べて金属の比率を低くすることによって、より一層、閉塞材４または放電管１と導電性部材７との間の熱膨張差に起因する応力を緩和することができる。
【００５１】
以上述べてきた各実施態様において、メタライズ層６、１５、１６と、セラミック放電管または閉塞材との間に、セラミック焼成層を更に設けることが一層好ましい。この態様について、更に説明する。図６（ａ）は、放電管１または閉塞材４と、導電性部材７との接合部分の構造を拡大して模式的に示す断面図である。
【００５２】
この断面図の微構造を更に拡大して、図６（ｂ）に模式的に示す。Ｃは導電性部材であり、ほぼ緻密な微構造を有している。Ｂはメタライズ層である。Ａは、放電管または閉塞材である。この接合構造が生成する過程においては、メタライズ用材料からの金属の導電性部材への拡散によって両者が強固に接合するが、放電管または閉塞材の方は既に強固にプレス成形されていて、粒子が成長して気孔が少なく、セラミック成分の移動、拡散が生じにくい。また、金属成分がメタライズ用材料から放電管または閉塞材へと拡散すると悪影響がある。
【００５３】
このため、図７（ａ）に示すように、放電管１または閉塞材４とメタライズ層６、１５、１６との間に、更にセラミック焼成層２０を生成させることが特に好ましい。この微構造を拡大して模式的に図７（ｂ）に示す。
【００５４】
ほぼ緻密な微構造を有する導電性部材Ｃの隣にメタライズ層Ｂが生成している。Ｄはセラミック焼成層であるが、この焼成層とメタライズ層との間はセラミック成分が拡散し易く、またこの焼成層とセラミック放電管または閉塞材との間は、同種の材質であるためにセラミック成分の拡散によって強固な接合が生成し易い。
【００５５】
このように、層状のセラミック焼成用材料中のセラミック成分がセラミック放電管または閉塞材の中へと拡散し易く、両者の接合力が一層向上し、安定すると共に、メタライズ層６、１５、１６から放電管または閉塞材のセラミック組織への金属成分の拡散を防止することができる。
【００５６】
ここで、セラミック焼成層を、閉塞材またはセラミック放電管とメタライズ層との間に生成させるためには、ここに層状のセラミック焼成用材料を介在させる。セラミック焼成用材料とは、焼成後にセラミックを生成するような材料を言い、具体的には前記したセラミック成分を含む。層状のセラミック焼成用材料は、好ましくは次の方法によって形成できる。
【００５７】
（１）セラミックペーストを塗布、印刷する。
【００５８】
（２）閉塞材の被焼成体またはセラミック放電管の被焼成体と、層状のメタライズ用材料との間に、セラミック焼成用材料からなる筒状成形体を挿入し、介在させる。この筒状成形体は、取り扱いに耐える構造強度を必要とするために、プレス成形法によって成形することが好ましい。
【００５９】
この筒状成形体を製造する際には、セラミック成分に対して、バインダーを添加する。このバインダーとしては、熱によって解離し易く、かつプレスし易いバインダーが好ましく、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）やアクリル系バインダーが好ましい。セラミック成分にバインダーと若干の溶剤とを添加し、スプレードライヤー等によって造粒して顆粒を作製する。または、セラミック成分にバインダーと若干の溶剤とを添加し、混練、乾燥、粉砕することによって、顆粒を形成できる。この顆粒を２〜３トン／ｃｍ^２の圧力でプレス成形し、筒状成形体を得る。
【００６０】
（３）閉塞材の被焼成体またはセラミック放電管の被焼成体と、層状のメタライズ用材料との間に、セラミック焼成用材料からなるシート状成形体を介在させる。
【００６１】
このシート状成形体を作製するには、セラミック成分に対して、アクリル系バインダーやエチルセルロース等のバインダーを添加し、ブチルカルビトールアセテート等の溶剤を使用し、例えばドクターブレード法によってシート状の成形体を得る。
【００６２】
次に、本発明の各態様に係る高圧放電灯を製造するための最も好適なプロセスについて述べる。本発明の第一の態様においては、まず、閉塞材の材料粉末（好ましくはアルミナ粉末）を成形してリング状の閉塞材の成形体を得る。この段階では、スプレードライヤー等で造粒した粉末を、２０００〜３０００Ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力でプレス成形することが好ましい。得られた成形体を、好ましくは脱脂および仮焼して仮焼体を得る。
【００６３】
この際、脱脂処理は、６００〜８００℃の温度での加熱によって行うことが好ましく、仮焼処理は、１２００〜１４００℃の温度、水素還元雰囲気下での加熱によって行うことが好ましい。この仮焼処理によって、閉塞材の成形体に対して、ある程度の強度を与え、メタライズ用材料を閉塞材に接触させる時の溶剤の吸い込みによるペーストレベリング不全を防ぎ、また閉塞材のハンドリング性を高めることができる。凹部は例えば機械加工によって形成できる。
【００６４】
次いで、閉塞材の所定部位に、例えばメタライズペーストを塗布し、メタライズペースト層を形成する。このメタライズペーストとしては、最も好適な態様においては、Ｍｏ：６０ｖｏｌ．％と、Ａｌ_２Ｏ_３、ムライトおよび金属シリコンのうちの少なくとも一種を４０ｖｏｌ．％と、バインダ若干量および溶剤とで構成されたメタライズペーストを使用する。この仮焼体を、好ましくは９０〜１２０℃で乾燥させる。
【００６５】
次いで、導電性部材を仮焼体の所定部位に対向させる。この仮焼体を、露点２０〜５０℃の還元雰囲気下で、１２００〜１６００℃の温度で予備焼成する（焼成工程）。
【００６６】
一方、セラミック放電管の本体を成形し、成形体を脱脂し、仮焼してセラミック放電管の仮焼体を得る。得られた仮焼体の端面に、閉塞材の予備焼成体を挿入し、所定の位置にセットし、露点−１５〜１５℃の還元雰囲気下で、１６００〜１９００℃の温度で本焼成して、本発明の高圧放電灯を得ている。
【００６７】
なお、閉塞材にメタライズペーストの印刷を行わず、導電性部材の方にメタライズペーストを印刷することができる。また、閉塞材の表面に、この閉塞材と同種の材質からなるセラミックペーストを塗布してセラミックペースト層を形成し、この上にメタライズペーストを塗布することができる。
【００６８】
上述した製造プロセスに従って、図４に示すセラミック放電管を作製した。ただし、セラミック放電管および閉塞材をアルミナ磁器によって形成し、導電性部材としてモリブデン製のパイプを使用した。また、閉塞材と導電性部材との接合は、モリブデン−アルミナの５０体積％：５０体積％のメタライズ層によって実施した。
【００６９】
このセラミック放電管について熱サイクル試験を行った。具体的には、室温で１５分間保持し、次いで８５０℃まで温度を上昇させ、８５０℃で５分間保持し、次いで室温まで温度を降下させるまでを一サイクルとし、５００サイクルの熱サイクルを実施した。この後、ヘリウムリーク試験によってリークの有無を測定したところ、リーク量は１０^{− １０}ａｔｍ・ｃｃ・ｓｅｃ未満であった。なお、８５０℃は、通常使用時の封止部分の温度である。
【００７０】
また、上述した製造プロセスに従って、図１に示すセラミック放電管を作製した。ただし、セラミック放電管および閉塞材をアルミナ磁器によって形成し、導電性部材としてモリブデン製のパイプを使用した。また、閉塞材と導電性部材との接合は、モリブデン−アルミナの５０体積％：５０体積％のメタライズ層によって実施した。
【００７１】
このセラミック放電管について熱サイクル試験を行った。具体的には、室温で１５分間保持し、次いで９５０℃まで温度を上昇させ、９５０℃で５分間保持し、次いで室温まで温度を降下させるまでを一サイクルとし、５００サイクルの熱サイクルを実施した。この後、ヘリウムリーク試験によってリークの有無を測定したところ、リーク量は１０^{− １０}ａｔｍ・ｃｃ・ｓｅｃ未満であった。なお、９５０℃は、過負荷温度である。これに対する耐久性は、通常よりも高圧で始動ガスおよびイオン化発光物質を放電管内に圧入した場合にも、長期間安全に保持できることを意味している。
【００７２】
本発明の第二の態様のセラミック放電管を作製するには、セラミック放電管の本体を成形し、成形体を脱脂し、仮焼してセラミック放電管の仮焼体を得る。得られた仮焼体の所定部位に、前記したようにメタライズペーストを塗布する。この際、必要に応じてメタライズペーストの前に、仮焼体と同種の材質からなるセラミックペーストを塗布する。この仮焼体を９０〜１２０℃で、空気中で乾燥させる。所定部位に導電性部材を配置し、固定し、露点２０〜５０℃の還元雰囲気下で、１２００〜１６００℃の温度で予備焼成し、次いで、露点−１５〜１５℃の還元雰囲気下で、１７００〜１９００℃の温度で本焼成する。この予備焼成と本焼成とは、独立して実施しても良いが、この両方の還元雰囲気を併せ持つ雰囲気炉を使用できる場合には、連続的に実施することができる。
【００７３】
または、前記の仮焼体を、空気中または窒素雰囲気下で３００〜４００℃に加熱して脱脂し、組立を行い、露点−１５〜１５℃の還元雰囲気下で、１７００〜１９００℃の温度で本焼成する。
【００７４】
また、前述のプロセスにおいて、セラミックペースト層の本体の方にメタライズペースト（および必要に応じてセラミックペースト）を塗布せず、導電性部材の表面の所定部位に、メタライズペースト（および必要に応じてセラミックペースト）を塗布することもできる。
【００７５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、メタルハライド等に対して高い耐蝕性、信頼性を有する新規なシール構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る放電管端部の接合構造を示す断面図であり、（ｂ）は、メタライズ層６の好適な形態を示すための模式的断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１に示したような接合構造を利用して、導電性部材に対して電極装置の封止部材１２を接合する形態について説明する断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る放電管端部の接合構造を示す断面図であり、放電管１の末端部の凹部に導電性部材を接合している。
【図４】本発明の更に他の実施形態に係る放電管端部の接合構造を示す断面図であり、閉塞材４の端面４ｂに導電性部材を接合している。
【図５】本発明の更に他の実施形態に係る放電管端部の接合構造を示す断面図であり、放電管１の端面１ｃに導電性部材を接合している。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、放電管または閉塞材、メタライズ層および導電性部材の接合部分の微構造を模式的に示す断面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、放電管または閉塞材、セラミック焼成層、メタライズ層および導電性部材の接合部分の微構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１セラミック放電管１ａ開口部分２電極装置３内部空間４閉塞材４ａ閉塞材の内周面４ｂ閉塞材４の端面４ｃ閉塞材４の外周面５閉塞材の貫通孔内のメタライズ層６、１５、１６メタライズ層７導電性部材７ａ導電性部材の端部７ｂ導電性部材７の外側面７ｃ導電性部材７の内側面９閉塞材４の凹部１０、１１、１６ａ、１６ｂ互いに金属成分の含有量が異なるメタライズ層１９セラミック放電管の凹部

Claims

内部空間にイオン化発光物質および始動ガスが充填されているセラミック放電管、このセラミック放電管の開口部分の内側に少なくとも一部が固定されている閉塞材であって、貫通孔が設けられている閉塞材、前記内部空間に設けられている電極装置および前記閉塞材に取りつけられている導電性部材を備えている高圧放電灯であって、前記閉塞材の前記内部空間とは反対側の端部に対して導電性部材がメタライズ層を介して気密に接合されているとともに、該導電性部材が中空部材であることを特徴とする、高圧放電灯。
前記導電性部材と前記閉塞材との間に前記メタライズ層およびセラミック焼成層がこの順で形成されていることを特徴とする、請求項１記載の高圧放電灯。
前記閉塞材の前記端部の内周面に凹部が設けられており、この凹部内に前記導電性部材の端部が収容されており、この凹部内で前記導電性部材の端部と前記閉塞材とが前記メタライズ層を介して気密に接合されていることを特徴とする、請求項１または２記載の高圧放電灯。
内部空間にイオン化発光物質および始動ガスが充填されているセラミック放電管、前記内部空間に設けられている電極装置および前記セラミック放電管に取りつけられている導電性部材を備えている高圧放電灯であって、前記セラミック放電管の開口部分の末端部に対して前記導電性部材がメタライズ層を介して気密に接合されているとともに、該導電性部材が中空部材であることを特徴とする、高圧放電灯。
前記導電性部材と前記セラミック放電管との間に前記メタライズ層およびセラミック焼成層がこの順で形成されていることを特徴とする、請求項４記載の高圧放電灯。
前記セラミック放電管の前記開口部分の前記末端部の内周面に凹部が設けられており、この凹部内に前記導電性部材の端部が収容されており、この凹部内で前記導電性部材の端部と前記セラミック放電管とが前記メタライズ層を介して気密に接合されていることを特徴とする、請求項４または５記載の高圧放電灯。
前記メタライズ層が、前記閉塞材の内周面に沿って形成されていることを特徴とする、請求項３記載の高圧放電灯。
前記メタライズ層が、前記セラミック放電管の開口部分の末端部の内周面に沿って形成されてることを特徴とする、請求項６記載の高圧放電灯。