JP4862240B2 - Method for manufacturing metal vapor discharge lamp and metal vapor discharge lamp - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は導電性サーメットに金属材を抵抗加熱溶接した電極システムを有する金属蒸気放電ランプ及びその製造方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
近時は、セラミックス製の発光管を用いたセラミックメタルハライドランプと称する金属蒸気放電ランプが、石英製の発光管を用いた従来品に取って代わりつつある。
【0003】
セラミックス製の発光管および細管は主にアルミナからなり、発光管内には水銀や金属ハロゲン化物、始動用希ガス等が封入されている。細管の両側には電極システムが挿入され、細管端部はガラスフリットによりシールされる。
【0004】
前記電極システムは、タングステン電極と耐ハロゲン性中間材と電流供給導体または、タングステン電極と電流供給導体とを溶接することで構成される。電流供給導体にはニオブが用いられることが多い。ニオブは高融点金属の中でも熱膨張係数がアルミナに近く、シール部に用いる電極材料としては最適である。
【0005】
しかし、ニオブは発光管内のハロゲン化物と反応して腐食しやすいという欠点があるため、最近ではニオブに代わる電流供給導体の材料として、導電性サーメットが使用されている(特開2000−113859号公報)。
【0006】
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、代表例としては、アルミナとモリブデンからなるものがある。導電性サーメット中のアルミナの含有比率を増やすと、アルミナからなる発光管との熱膨張係数の差を小さくすることができ、細管からのクラックの発生を抑えることができる。また、アルミナとモリブデンはともに耐ハロゲン性の材料であるため、発光管内のハロゲン化物に腐食されるおそれはない。さらに、導電性サーメットはガラスフリットとシール時によく反応して強固な結合を成すため、導電性サーメットとガラスフリットの界面から発光管リークするおそれもない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
導電性サーメットをアルミナからなる発光管の電極システムの電流供給導体として用いた場合、図5のように電極システムの挿入長を決定するためのストッパーとして金属材51を導電性サーメット52に抵抗加熱溶接する。また、発光管を支柱に溶接する際にも、金属材を外部リードとして利用するため導電性サーメットの端部に抵抗加熱溶接する。
【0008】
前記導電性サーメットに含有する金属成分はモリブデンやタングステンなどである。導電性サーメットに含有するセラミックス成分のアルミナは、前記導電性サーメットに含有する金属成分および前記金属材よりも融点が低いので、金属材51を導電性サーメット52に抵抗加熱溶接する際、アルミナが溶け出して、抵抗加熱溶接機の電極棒53bに付着してしまう。
【0009】
そのため、抵抗加熱溶接機の電極棒53b表面の導電性が損なわれ、十分な溶接強度が得られなくなるという問題が生じる。そのままの状態で溶接作業を続けていくと、最後には抵抗加熱溶接機の電極棒53aと53bの間に電流が流れなくなり、金属材51と導電性サーメット52を溶接することができなくなってしまう。そうならないように、溶接作業中に抵抗加熱溶接機の電極棒53b表面に付着したアルミナを削ぎ取る作業が必要となり、金属材と前記導電性サーメットとを抵抗加熱溶接する際の作業効率が悪くなる。
【0010】
また、図6(a),図6(b)に示す細管端部の断面図及び横断面図のように、ストッパーである金属材61を導電性サーメット62の片側にのみ溶接した場合には、導電性サーメット62は金属材61を支点にして傾くため、電極システムの中心軸が傾き、細管63の端部をシールする際にガラスフリット64の厚さが不均一になり、シール時または点灯時にクラックが発生してしまうという問題もある。
【0011】
更に発光管を支柱に溶接する際にも、外部リードとしての高融点金属材を前記導電性サーメットの端部に抵抗加熱溶接する必要がある。前記外部リードは点灯中や外部からの衝撃による溶接はずれを考慮して熱膨張係数がアルミナに近く、展延性を有するニオブを使用することが多い。この場合も前記と同様に導電性サーメットからアルミナが溶け出して、抵抗加熱溶接機の電極棒に付着してしまう問題が発生する。
【0012】
そこで本発明は、電極システムとしての金属材と導電性サーメットを抵抗加熱溶接する際、導電性サーメット中のセラミックス成分と金属材とがよく溶接され、溶接はずれのない信頼性の高い溶接を行うことができ、溶接の作業効率も格段に向上し、導電性サーメット中のセラミックス成分が抵抗加熱溶接機の電極棒に付着することがない電極システムを有する金属蒸気放電ランプ及びその製造方法並びに電極システムの溶接方法を提供することを目的とする。
また、電極システム特に導電性サーメットの中心軸の傾きによる細管のクラックが発生することのない金属蒸気放電ランプ及びその製造方法並びに電極システムの溶接方法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】
かかる目的を達成するために、請求項1の発明は、電極と耐ハロゲン性中間材と導電性サーメットとで構成される電極システムを、セラミックスで成形された発光管本体とその両端に細管を備えた発光管の細管内に挿入し、該細管の端部をシールしてなる金属蒸気放電ランプの製造方法において、前記導電性サーメットに同導電性サーメットに含有しているセラミックス成分の融点より高い融点を有する金属材を抵抗加熱する際、抵抗加熱溶接機の電極と前記導電性サーメットとを直接接触させずに、前記金属材は導電性サーメットを挟み込むように抵抗溶接する工程を含む。
【0014】
請求項2の発明に係る金属蒸気放電ランプは、セラミックスで成形された発光管本体とその両端に細管を備えた発光管と、電極と耐ハロゲン性中間材と導電性サーメットとで構成される電極システムとよりなり、前記細管に電極システムが挿入され、該細管の端部シールされてなる金属蒸気放電ランプにおいて、前記電極システムの導電性サーメットの端部に、該導電性サーメットの軸方向に対して略垂直に同導電性サーメットに含有しているセラミックス成分の融点より高い融点を有する金属材が互いに対向して抵抗加熱により溶接されていることを特徴とする。
【0017】
すなわち、各請求項に記載の発明によれば導電性サーメット中のセラミックス成分と金属材とがよく溶接され、溶接はずれのない信頼性の高い溶接を行うことができ、溶接の作業効率も格段に向上し、導電性サーメット中のセラミックス成分が抵抗加熱溶接機の電極棒に付着することがない電極システム有する金属蒸気放電ランプ及びその製造方法並びに電極システムの溶接方法が得られる。
また、電極システムとしての導電性サーメットの中心軸の傾きによるシール部のクラックが発生することのない信頼性の高い金属蒸気放電ランプおよびその製造方法ならびに電極システムの溶接方法が得られる。
【0018】
【実施例】
以下に図面に示す実施例に基いて本発明を具体的に説明する。
図1は導電性サーメット1と金属材2を抵抗加熱溶接する説明図である。
導電性サーメット1の軸方向に略垂直に金属材2としてのニオブリードを対向させて配置し、抵抗加熱溶接機の電極棒3a,3bによって導電性サーメット1と金属材2とが溶接される。これは導電性サーメット1中のセラミックス成分が抵抗加熱溶接機の電極棒3に付着するのを防ぐため、導電性サーメット1と抵抗加熱溶接機の電極棒3a,3bが接触しないように、高融点金属材の一種のニオブで導電性サーメット1を挟み込んで溶接しているものである。
【0019】
このとき、導電性サーメット1に含有しているセラミックス成分(アルミナ)の融点は、導電性サーメット1に含有している金属成分(モリブデン)の融点と前記金属材2の融点(ニオブ)よりも低く、導電性サーメット1の軸方向に対して略垂直に金属材2を導電性サーメット1に挟み込んで溶接しているので、導電性サーメット1中のセラミックス成分と金属材2とがよく溶接され、溶接はずれのない信頼性の高い溶接を行うことができ、溶接の作業効率も格段に向上する。
しかも導電性サーメット1中のセラミックス成分が溶け出して抵抗加熱溶接機の電極棒3に付着することもなくなる。
【0020】
そして、発光管はセラミックスで成形された発光管本体とその両端に備えた細管に電極システムを挿入し、該細管の端部をシールして構成される。
前記のようにして溶接された挿入長を規定するストッパーの役割を担う金属材(ニオブリード)2によって、図2(a),(b)に示す細管端部の断面図および横断面図のように、導電性サーメット1の中心軸と細管4の中心軸とが同一軸上となり、電極システムが傾くことがなくなる。
したがって、細管4の端部をシールする際にガラスフリット5の厚さも均一になり、シール時または点灯時のクラックの発生はなくなる。
【0021】
また、ガラスフリット5を溶融して細管4をシールするときの温度は1400℃以上なので、前記金属材2はシールする温度において溶融することのない高融点金属である必要があり、他の金属材2の実施例として、モリブデン、タンタルやタングステン等があり、形状はロッド状、板状、箔状、ワイヤ状、パイプ状、チューブ状のどれであってもよい。
【0022】
外球と組み合わせて金属蒸気放電ランプにする際は、図3に示すように導電性サーメット1の端部に金属材を抵抗加熱溶接によって溶接し、外部リード6a,6bを構成する。この場合も導電性サーメット1の軸方向に金属材が導電性サーメット1を挟み込んで溶接されるので、導電性サーメット1中のセラミックス成分が溶け出して、抵抗加熱溶接機の電極棒に付着することがなくなる。前記金属材はロッド状、板状、箔状、ワイヤ状、パイプ状、チューブ状のどの形状のものであってもよい。
【0023】
そして、図4に示すように、発光管は一端に口金7を固定した外球8内に支柱9を介して保持される。これは、導電性サーメット1の端部に溶接した外部リード6a,6bをそれぞれ支柱9の支持体に溶接して接合される。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、導電性サーメットと金属材とが抵抗溶接により強固に溶接され、溶接はずれのない信頼性の高い溶接を行うことができ、また溶接の作業効率も格段に向上し、さらに導電性サーメット中のセラミックス成分が抵抗加熱溶接機の電極棒に付着することがない等の利点を有する金属蒸気放電ランプ及びその製造方法並びに電極システムの溶接方法が得られる。
また、電極システム特に導電性サーメットの中心軸の傾きに起因するシール部のクラックが発生することのない信頼性の高い金属蒸気放電ランプ及びその製造方法並びに電極システムの溶接方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る抵抗加熱溶接による電極製造方法の説明図である
【図2】同じく細管端部の断面図及び横断面図である。
【図3】同じくセラミックス発光管と外球とを組み合わせる際の導電性サーメットの端部に外部リードを溶接した側面図である。
【図4】本発明の一実施例の金属蒸気放電ランプである。
【図5】従来例の抵抗加熱溶接による電極製造方法の説明図である。
【図6】従来例の細管端部の断面図で及び横断面図である。
【符号の説明】
1 導電性サーメット
2a,2b 金属材
3a,3b 抵抗溶接機の電極棒
4 発光管の細管部
5 ガラスフリット
6a,6b 外部リード
7 口金
8 外球
9 支柱
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal vapor discharge lamp having an electrode system in which a metal material is resistance-heat-welded to a conductive cermet and an improvement of the manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Recently, a metal vapor discharge lamp called a ceramic metal halide lamp using a ceramic arc tube is replacing a conventional product using a quartz arc tube.
[0003]
The arc tube and the narrow tube made of ceramic are mainly made of alumina, and mercury, metal halide, starting rare gas and the like are enclosed in the arc tube. An electrode system is inserted on both sides of the capillary tube, and the capillary tube ends are sealed with glass frit.
[0004]
The electrode system is configured by welding a tungsten electrode and a halogen-resistant intermediate material and a current supply conductor or a tungsten electrode and a current supply conductor. Niobium is often used for the current supply conductor. Niobium has a coefficient of thermal expansion close to that of alumina among refractory metals, and is most suitable as an electrode material used for the seal portion.
[0005]
However, since niobium reacts with halides in the arc tube and is easily corroded, conductive cermets have recently been used as a material for current supply conductors instead of niobium (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-113859). ).
[0006]
The conductive cermet is a sintered body of ceramics and metal, and a typical example is one made of alumina and molybdenum. When the content ratio of alumina in the conductive cermet is increased, the difference in thermal expansion coefficient from the luminous tube made of alumina can be reduced, and the generation of cracks from the thin tube can be suppressed. In addition, since alumina and molybdenum are both halogen-resistant materials, there is no risk of being corroded by the halide in the arc tube. Further, since the conductive cermet reacts well with the glass frit at the time of sealing and forms a strong bond, there is no possibility of arc tube leakage from the interface between the conductive cermet and the glass frit.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
When the conductive cermet is used as a current supply conductor of the electrode system of the arc tube made of alumina, the metal material 51 is resistance-welded to the conductive cermet 52 as a stopper for determining the insertion length of the electrode system as shown in FIG. To do. Also, when the arc tube is welded to the column, resistance heating welding is performed on the end of the conductive cermet in order to use the metal material as the external lead.
[0008]
The metal component contained in the conductive cermet is molybdenum or tungsten. Since the ceramic component alumina contained in the conductive cermet has a lower melting point than the metal component contained in the conductive cermet and the metal material, the alumina melts when the metal material 51 is resistance-welded to the conductive cermet 52. And adheres to the electrode rod 53b of the resistance heating welder.
[0009]
For this reason, the conductivity of the surface of the electrode rod 53b of the resistance heating welder is impaired, and there arises a problem that sufficient welding strength cannot be obtained. If the welding operation is continued as it is, no current flows between the electrode rods 53a and 53b of the resistance heating welder, and the metal material 51 and the conductive cermet 52 cannot be welded. . In order to prevent this from happening, it is necessary to scrape off the alumina adhering to the surface of the electrode rod 53b of the resistance heating welder during the welding operation, resulting in poor working efficiency when the metal material and the conductive cermet are resistance heating welded. .
[0010]
In addition, when the metal material 61 as a stopper is welded only to one side of the conductive cermet 62 as shown in the cross-sectional view and the transverse cross-sectional view of the narrow tube end portion shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), Since the conductive cermet 62 is inclined with the metal material 61 as a fulcrum, the central axis of the electrode system is inclined, and the thickness of the glass frit 64 becomes uneven when sealing the end of the thin tube 63, and when sealing or lighting. There is also a problem that cracks occur.
[0011]
Further, when the arc tube is welded to the support column, it is necessary to resistance-weld a refractory metal material as an external lead to the end portion of the conductive cermet. The external lead is often made of niobium having a malleability and having a thermal expansion coefficient close to that of alumina in consideration of disconnection of welding due to lighting or external impact. In this case as well, there is a problem that alumina is melted from the conductive cermet and adheres to the electrode rod of the resistance heating welder.
[0012]
Therefore, in the present invention, when the metal material as an electrode system and the conductive cermet are resistance-heat-welded, the ceramic component in the conductive cermet and the metal material are well welded, and welding with high reliability without misalignment is performed. Metal vapor discharge lamp having an electrode system in which welding work efficiency is remarkably improved and the ceramic component in the conductive cermet does not adhere to the electrode rod of the resistance heating welder, its manufacturing method, and electrode system An object is to provide a welding method.
It is another object of the present invention to provide a metal vapor discharge lamp, a method for manufacturing the same, and a method for welding the electrode system, which do not cause cracks in the capillary tube due to the inclination of the center axis of the electrode system, particularly the conductive cermet.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the invention of claim 1 includes an electrode system composed of an electrode, a halogen-resistant intermediate material, and a conductive cermet, and an arc tube body formed of ceramics and thin tubes at both ends thereof. In a method for producing a metal vapor discharge lamp, which is inserted into a thin tube of a luminous tube and sealed at the end of the thin tube, the melting point higher than the melting point of the ceramic component contained in the conductive cermet. When the metal material having resistance is heated by resistance , the metal material includes a step of resistance welding so as to sandwich the conductive cermet without directly contacting the electrode of the resistance heating welder and the conductive cermet.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a metal vapor discharge lamp comprising an arc tube body formed of ceramics, an arc tube having thin tubes at both ends thereof, an electrode, a halogen-resistant intermediate material, and a conductive cermet. In a metal vapor discharge lamp in which an electrode system is inserted into the narrow tube and the end of the thin tube is sealed, the conductive cermet is axially disposed at the end of the conductive cermet of the electrode system. On the other hand, metal materials having a melting point higher than the melting point of the ceramic component contained in the conductive cermet substantially vertically are opposed to each other and welded by resistance heating.
[0017]
That is, according to the invention described in each claim, the ceramic component and the metal material in the conductive cermet are well welded, and it is possible to perform highly reliable welding without deviation of welding, and the work efficiency of the welding is remarkably improved. An improved metal vapor discharge lamp having an electrode system in which the ceramic component in the conductive cermet does not adhere to the electrode rod of the resistance heating welder, a manufacturing method thereof, and a welding method of the electrode system are obtained.
In addition, a highly reliable metal vapor discharge lamp that does not cause cracks in the seal portion due to the inclination of the central axis of the conductive cermet as the electrode system, a method for manufacturing the same, and a method for welding the electrode system can be obtained.
[0018]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view of resistance heating welding of a conductive cermet 1 and a metal material 2.
The niobium lead as the metal material 2 is disposed so as to be opposed substantially perpendicular to the axial direction of the conductive cermet 1, and the conductive cermet 1 and the metal material 2 are welded by the electrode rods 3a and 3b of the resistance heating welder. This prevents the ceramic component in the conductive cermet 1 from adhering to the electrode rod 3 of the resistance heating welder, so that the conductive cermet 1 and the electrode rods 3a, 3b of the resistance heating welder do not come into contact with each other. The conductive cermet 1 is sandwiched and welded with a kind of niobium metal.
[0019]
At this time, the melting point of the ceramic component (alumina) contained in the conductive cermet 1 is lower than the melting point of the metal component (molybdenum) contained in the conductive cermet 1 and the melting point (niobium) of the metal material 2. Since the metal material 2 is sandwiched between the conductive cermet 1 and welded substantially perpendicularly to the axial direction of the conductive cermet 1, the ceramic component in the conductive cermet 1 and the metal material 2 are well welded and welded. It is possible to perform reliable welding without detachment, and the work efficiency of welding is also greatly improved.
Moreover, the ceramic component in the conductive cermet 1 does not melt and adhere to the electrode rod 3 of the resistance heating welder.
[0020]
The arc tube is configured by inserting an electrode system into an arc tube body formed of ceramics and narrow tubes provided at both ends thereof, and sealing the ends of the narrow tubes.
By the metal material (niobium lead) 2 that plays the role of a stopper that regulates the insertion length welded as described above, as shown in the sectional view and the transverse sectional view of the end of the thin tube shown in FIGS. The central axis of the conductive cermet 1 and the central axis of the thin tube 4 are on the same axis, so that the electrode system does not tilt.
Therefore, when the end of the thin tube 4 is sealed, the thickness of the glass frit 5 is also uniform, and cracks are not generated during sealing or lighting.
[0021]
Further, since the temperature when the glass frit 5 is melted and the thin tube 4 is sealed is 1400 ° C. or higher, the metal material 2 needs to be a refractory metal that does not melt at the sealing temperature. Examples of 2 include molybdenum, tantalum, tungsten, and the like, and the shape may be any of rod, plate, foil, wire, pipe, and tube.
[0022]
When the metal vapor discharge lamp is combined with the outer sphere, a metal material is welded to the end of the conductive cermet 1 by resistance heating welding as shown in FIG. 3 to form the external leads 6a and 6b. Also in this case, since the metal material is welded with the conductive cermet 1 sandwiched in the axial direction of the conductive cermet 1, the ceramic component in the conductive cermet 1 melts and adheres to the electrode rod of the resistance heating welder. Disappears. The metal material may have any shape of rod shape, plate shape, foil shape, wire shape, pipe shape, and tube shape.
[0023]
As shown in FIG. 4, the arc tube is held via a support column 9 in an outer sphere 8 having a base 7 fixed to one end. The external leads 6 a and 6 b welded to the end portion of the conductive cermet 1 are welded to the support of the support column 9 and joined.
[0024]
【Effect of the invention】
As described above, according to the present invention, the conductive cermet and the metal material are firmly welded by resistance welding, and it is possible to perform highly reliable welding without deviation of welding, and the work efficiency of the welding is remarkably improved. The metal vapor discharge lamp, the manufacturing method thereof, and the welding method of the electrode system can be obtained which have the advantage that the ceramic component in the conductive cermet is not attached to the electrode rod of the resistance heating welder.
In addition, a highly reliable metal vapor discharge lamp that does not cause cracks in the seal portion due to the inclination of the central axis of the electrode system, particularly the conductive cermet, a manufacturing method thereof, and a welding method of the electrode system can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view of an electrode manufacturing method by resistance heating welding according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view and a cross-sectional view of an end of a thin tube.
FIG. 3 is a side view in which an external lead is welded to an end portion of a conductive cermet when a ceramic arc tube and an outer sphere are combined.
FIG. 4 is a metal vapor discharge lamp according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional electrode manufacturing method using resistance heating welding.
FIG. 6 is a cross-sectional view and a cross-sectional view of an end of a thin tube of a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conductive cermet 2a, 2b Metal material 3a, 3b Electrode rod of resistance welding machine 4 Thin tube part of arc tube 5 Glass frit 6a, 6b External lead 7 Base 8 Outer ball 9 Post

Claims (2)

電極と耐ハロゲン性中間材と導電性サーメットとで構成される電極システムを、セラミックスで成形された発光管本体とその両端に細管を備えた発光管の細管内に挿入し、該細管の端部をシールしてなる金属蒸気放電ランプの製造方法において、
前記導電性サーメットに同導電性サーメットに含有しているセラミックス成分の融点より高い融点を有する金属材を抵抗加熱する際、抵抗加熱溶接機の電極と前記導電性サーメットとを直接接触させずに、前記金属材は導電性サーメットを挟み込むように抵抗溶接する工程を含むことを特徴とする金属蒸気放電ランプの製造方法。
An electrode system composed of an electrode, a halogen-resistant intermediate material, and a conductive cermet is inserted into an arc tube main body made of ceramics and an arc tube having capillaries at both ends, and an end portion of the capillaries In the manufacturing method of the metal vapor discharge lamp formed by sealing
When the metal material having a melting point higher than the melting point of the ceramic component contained in the conductive cermet is resistance-heated to the conductive cermet, without directly contacting the electrode of the resistance heating welder and the conductive cermet , The method of manufacturing a metal vapor discharge lamp, wherein the metal material includes a step of resistance welding so as to sandwich a conductive cermet .
セラミックスで成形された発光管本体とその両端に細管を備えた発光管と、電極と耐ハロゲン性中間材と導電性サーメットとで構成される電極システムとよりなり、前記細管に電極システムが挿入され、該細管の端部シールされてなる金属蒸気放電ランプにおいて、前記電極システムの導電性サーメットの端部に、該導電性サーメットの軸方向に対して略垂直に同導電性サーメットに含有しているセラミックス成分の融点より高い融点を有する金属材が互いに対向して抵抗加熱により溶接されていることを特徴とする金属蒸気放電ランプ。An arc tube body formed of ceramics, an arc tube having a thin tube at both ends thereof, and an electrode system composed of an electrode, a halogen-resistant intermediate material, and a conductive cermet, and the electrode system is inserted into the narrow tube In the metal vapor discharge lamp in which the end of the thin tube is sealed, the end of the conductive cermet of the electrode system is contained in the same conductive cermet substantially perpendicular to the axial direction of the conductive cermet. A metal vapor discharge lamp, characterized in that metal materials having a melting point higher than that of the ceramic component are welded to each other by resistance heating.
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