JPH10312751A - セラミック製放電ランプの製造方法 - Google Patents
セラミック製放電ランプの製造方法Info
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- JPH10312751A JPH10312751A JP12212097A JP12212097A JPH10312751A JP H10312751 A JPH10312751 A JP H10312751A JP 12212097 A JP12212097 A JP 12212097A JP 12212097 A JP12212097 A JP 12212097A JP H10312751 A JPH10312751 A JP H10312751A
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Abstract
所期のランプ特性を有するセラミック製放電ランプを製
造することができる方法を提供すること。 【解決手段】 封着用管部12が両端に形成された透光性
のセラミックスよりなる発光管材10aと、電極マウント
20と、溶融性の封着用材料30aとを用意し、少なくとも
発光管材10aおよび封着用材料30aの各々を、ぞれぞれ
減圧下において800℃以上の温度に加熱することによ
り脱ガス処理し、酸素分圧が0.2Pa以下で、水蒸気
分圧が0.2Pa以下である雰囲気下において、脱ガス
処理された発光管材10a内に、電極マウント20を配置
し、脱ガス処理された封着用材料30aを溶融して発光管
材10aの封着用管部12と電極マウント20との間に充填
し、その後、溶融された封着用材料30aを冷却すること
により、発光管材10aの封着用管部12の内面に電極マウ
ント20を固着する工程を有する。
Description
有するセラミックスよりなるセラミック製放電ランプを
製造する方法に関する。
光源や、紫外線処理装置の光源として、高圧または低圧
水銀放電ランプやメタルハライドランプなどの放電ラン
プが使用されている。かかる放電ランプにおいては、従
来、発光管として、シリカガラスよりなるものが用いら
れていたが、最近においては、アルミナ多結晶体、イッ
トリウム−アルミニウム−ガーネット多結晶体(以下、
「YAG」と略称する。)、イットリア多結晶体などの
透光性を有するセラミックスよりなるものが使用され始
めている。このようなセラミックスよりなる発光管を有
する放電ランプすなわちセラミック製放電ランプは、従
来のシリカガラスよりなる発光管を有する放電ランプと
比較して、発光管の機械的強度および耐熱温度が高く、
発光管内に封入される特定の金属元素に対して優れた耐
蝕性を有する点で、有利である。
うなセラミック製放電ランプにおいては、以下のような
問題がある。シリカガラス製の発光管を有する放電ラン
プの製造においては、その発光管材に対して一旦真空脱
ガス処理を行えば、その後、この発光管材が大気中に晒
されることによってその表面に水分子や水素分子、酸素
分子、二酸化炭素分子などの不純ガス分子が吸着して
も、当該発光管材に対して改めて約400℃の真空加熱
を行うことによってその表面に吸着した水分子やその他
の不純ガスを除去することができ、その結果、完成後の
放電ランプの発光管内に取り込まれる水分子やその他の
不純ガス分子の量を少なくすることができる。然るに、
YAGなどの透光性を有するセラミックスは、シリカガ
ラスに比較して、表面に吸着した水分子やその他の不純
ガス分子を除去しにくいものである。そのため、セラミ
ックス製放電ランプの製造においては、その発光管材に
対して一旦真空脱ガス処理を行った場合でも、その後、
この発光管材が大気中に晒されることによって、その表
面に水分子やその他の不純ガス分子が吸着したときに
は、400℃程度の真空加熱では表面に吸着した水分子
やその他の不純ガス分子を除去することはできないの
で、結局、発光管材に対して800℃以上の高温で再度
真空脱ガス処理を行うことが必要となる。これに加え
て、透光性を有するセラミックスは、シリカガラスに比
較して、不純ガス分子特に水素分子の拡散係数が小さい
ものであるため、セラミックスよりなる発光管内に取り
込まれた水素分子は、当該発光管内に長時間留まること
となり、その結果、当該放電ランプには、種々の不具合
が生じる。具体的には、発光管の内面に吸着した水分子
やその他の不純ガス分子が放電空間に放出され、これら
の不純ガス分子によって、後述するように、発光管の黒
化現象、発光管の白濁現象および電極損耗等による使用
寿命の低下、始動開始電圧の上昇などが生じるため、所
期のランプ特性を有するセラミック製放電ランプを得る
ことが困難である。
取り込まれる不純物の種類およびその量と、得られる放
電ランプのランプ特性との関係については、次のことが
判明している。 (1)ランプの始動特性:水素分子や水分子などの多原
子分子が発光管内に取り込まれると、ランプの始動電圧
が上昇する。発光管内における濃度が、水素分子では約
1000ppm、水分子では数百ppmになると、当該
放電ランプには、点灯時の始動性に不具合が生じる。 (2)発光管の黒化現象:水分子が発光管内に取り込ま
れると、当該放電ランプの点灯中において、水分子がア
ーク中で解離して電極物質であるタングステンと反応す
ることにより、タングステン酸化物(WO2 あるいはW
O3 )が生成され、このタングステン酸化物は蒸発して
発光管の内壁に付着する。そして、発光管の内壁に付着
したタングステン酸化物が水素分子によって還元される
ことにより、当該発光管の内壁においてタングステンと
水分子とが生成する。このような現象(いわゆるウォー
ターサイクル)によって電極物質が当該電極から発光管
の内壁に輸送されることにより、発光管の黒化現象が生
ずる。特に、メタルハライドランプにおいては、水素分
子によって気相中のタングステンの溶解度が増大するた
め、発光管の黒化現象が早期に生じやすい。
生ずる白濁は、発光管の不均一な浸食、発光管物質によ
る反応生成物、発光管の内面への堆積物、発光管物質の
結晶化(発光管がガラスの場合)などによって生じ、こ
れらの原因による白濁は、発光管内に取り込まれる不純
物の量に影響される。 (4)電極損傷現象:点灯時における電極の先端部の温
度は、当該電極のエミッション特性に大きく影響される
が、電極のエミッションは不純ガスの量によって影響を
受ける。そして、不純ガスの量が多い場合には、電極の
先端部の温度が高くなり、これにより、電極物質である
タングステンが蒸発するため、電極の先端部が損耗す
る。また、メタルハライドランプにおいては、発光管内
のハロゲンガス量および温度が同じであっても、発光管
内に取り込まれる水素分子および酸素分子の量が多い場
合には、これらの水素分子および酸素分子によってハロ
ゲンサイクルが影響を受け、その他の条件によっては電
極の先端部が損耗する。
されたものであって、その目的は、発光管内に存在する
不純ガスの量が少なくて所期のランプ特性を有するセラ
ミック製放電ランプを製造することができる方法を提供
することにある。
電ランプの製造方法は、端部に封着用管部が形成され
た、透光性のセラミックスよりなる発光管と、該発光管
内で一対の電極が互いに対向するように封着用管部に封
着された電極マウントとを具えてなるセラミック製放電
ランプを製造する方法であって、封着用管部が両端に形
成された透光性のセラミックスよりなる発光管材と、電
極マウントと、溶融性の封着用材料とを用意し、少なく
とも前記発光管材および前記封着用材料の各々を、ぞれ
ぞれ減圧下において800℃以上の温度に加熱すること
により脱ガス処理し、これらを外気に晒すことなく、酸
素分圧が0.2Pa以下で、水蒸気分圧が0.2Pa以
下である雰囲気下において、前記脱ガス処理された発光
管材内に、前記電極マウントを配置し、前記脱ガス処理
された封着用材料を溶融して前記発光管材の封着用管部
と前記電極マウントとの間に充填し、その後、溶融され
た封着用材料を冷却することにより、当該発光管材の封
着用管部の内面に当該電極マウントを固着する工程を有
することを特徴とする。
方法においては、電極マウントを減圧下において加熱す
ることにより脱ガス処理することが好ましい。また、電
極マウントが、セラミックスよりなるスリーブ部材を有
するものである場合には、当該電極マウントの脱ガス処
理が800℃以上の温度で行われることが好ましい。
法においては、加熱用放射線によって封着用材料を溶融
することが好ましい。また、本発明のセラミック製放電
ランプの製造方法においては、発光管材の封着用管部の
内面に電極マウントを固着する際に、封着用材料を加熱
溶融して発光管材の封着用管部と電極マウントとの間に
充填した後、封着用材料の加熱の開始から1分間以内
に、当該封着用材料をその軟化点以下の温度にまで冷却
することことが好ましい。また、本発明のセラミック製
放電ランプの製造方法においては、溶融された封着用材
料を発光管材の封着用管部と電極マウントとの間に充填
した後、当該封着用材料を作業点温度から歪点温度に1
分間以内に冷却することが好ましい。ここで、作業点温
度とは、封着用材料の溶融粘度が1×104 ポアズとな
る温度をいう。
ランプの製造方法について詳細に説明する。図1は、本
発明の製造方法によって得られるセラミック製放電ラン
プの一例における構成を示す説明用断面図である。この
セラミック製放電ランプにおいては、放電空間Sを囲繞
する大略球状の放電空間囲繞部11の両端に封着用管部
12が形成された、透光性を有するセラミックスよりな
る発光管10が設けられている。この発光管10内に
は、それぞれ電極21を有し、当該電極21が放電空間
囲繞部11内において管軸に沿って互いに対向するよう
配置された電極マウント20が配置されている。
いては、先端部にタングステンよりなるコイルが巻き回
された、発光管10の管軸方向に伸びるタングステンよ
りなる棒状の電極21が設けられ、この電極21の基端
部には、発光管10における封着用管部12の内径に適
合する外径を有するスリーブ部材22が嵌合されてお
り、電極21の基端には、電極21と同方向に伸びる棒
状のリード部材23が一体的に設けられている。電極マ
ウント20のリード部材23は、発光管10における封
着用管部12内に位置される内側部分23aとそれ以外
の外側部分23bとが溶接等により一体的に接続されて
なり、リード部材23における内側部分23aはニオブ
により構成され、リード部材23における外側部分23
bは、二重管でない、一重管の放電ランプを構成する場
合には、耐酸化性金属もしくは合金(例えばPtやPt
−Ir合金)により構成されている。また、リード部材
23における内側部分には、後述する製造方法におい
て、電極マウント20の位置決めを行うための位置決め
用突起部24が形成され、リード部材23における外側
部分には、後述する封着用材料を保持するための保持用
鍔部25が形成されている。そして、この電極マウント
20におけるリード部材23は、封着部材30によって
発光管10の封着用管部12の内面に気密に封着されて
いる。
は、透光性アルミナ多結晶体、透光性イットリウム−ア
ルミニウム−ガーネット多結晶体、透光性イットリア多
結晶体を用いることができる。電極マウント20におけ
るスリーブ部材22を構成する材料としては、アルミナ
多結晶体、アルミナ−タングステンサーメット、シリカ
ガラス等を用いることができる。封着部材30を構成す
る材料としては、アルミナ−シリカ−希土類酸化物系の
封着用材料、あるいはアルミナ−カルシア系の封着用材
料などを用いることができる。
ク製放電ランプを製造するために、例えば図2に示す構
成のグローブボックス装置が用いられる。図2におい
て、40はグローブボックスであって、外部から作業を
行うための作業用グローブ41が設けられている。50
は脱ガス処理室であって、グローブボックス40に開閉
可能に設けられた第1の隔壁42を介して連設されてお
り、この脱ガス処理室50には、真空ポンプ51が接続
されている。55は封着処理室であって、グローブボッ
クス40に開閉可能に設けられた第2の隔壁43を介し
て連設されており、この封着処理室55には、封着処理
室55内の空気を排出する排気手段56と、封着処理室
55内に、発光管10内に封入される希ガスを供給する
ガス供給手段57とが接続されている。そして、このよ
うなグローブボックス装置を用い、図1に示す構成のセ
ラミック製放電ランプが、以下のようにして製造され
る。
11の両端に封着用管部12が形成された発光管材10
a(図3(イ)に示す)と、電極21、スリーブ部材2
2およびリード部材23よりなる電極マウント20(図
3(ロ)に示す)と、電極マウント20におけるリード
部材23の外径に適合する内径を有するリング状の封着
用材料30a(図3(ハ)に示す)とを用意し、真空ポ
ンプ51により減圧された脱ガス処理室50内におい
て、適宜の脱ガス処理用加熱手段によって、発光管材1
0a、電極マウント20および封着用材料30aの各々
を、800℃以上の温度で加熱することにより脱ガス処
理する。加熱温度が800℃未満である場合には、吸着
した不純ガスを除去することが困難となる。以下、発光
管材10a、電極マウント20および封着用材料30a
の各々の脱ガス処理の具体的な条件について説明する。
0aとしては、予備脱ガス処理を行うことにより、当該
発光管材10aを構成する材料の内部に存在するガスが
除去されたものを用いることが好ましい。発光管材10
aの予備脱ガス処理は、1×10-3Pa以下の圧力の環
境下において行うことが好ましい。1×10-3Paを超
える圧力の環境下において予備脱ガス処理を行う場合に
は、予備脱ガス処理に使用する加熱用ヒーターを構成す
る材料(例えばタングステン、タンタル、モリブテン
等)、その酸化物あるいは炭化物や、真空排気装置から
の油分が、発光管材10aに付着することにより、当該
発光管材10aが汚染することがある。
により構成されている場合には、予備脱ガス処理におけ
る加熱温度は、1100〜1500℃であることが好ま
しく、加熱時間は、30〜120分間であることが好ま
しい。加熱温度が1100℃未満である場合には、十分
な脱ガス処理を行うためには相当に長い時間を要し、予
備脱ガス処理における時間的効率が低くなるため、好ま
しくない。一方、加熱温度が1500℃を超える場合に
は、発光管材10aを構成するセラミックスが劣化し、
透光性が低下するおそれがある。加熱時間が30分間未
満である場合には、十分な予備脱ガス処理が行われない
ことがある。一方、加熱時間が120分間を超える場合
には、予備脱ガス処理における時間的効率が低くなるた
め、好ましくない。
10aが透光性イットリウム−アルミニウム−ガーネッ
ト多結晶体により構成されている場合には、予備脱ガス
処理における加熱温度は、1000〜1400℃である
ことが好ましく、加熱時間は、30〜120分間である
ことが好ましい。また、発光管材10aが透光性イット
リア多結晶体により構成されている場合には、脱ガス処
理における加熱温度は、1300〜1500℃であるこ
とが好ましく、加熱時間は、30〜120分間であるこ
とが好ましい。
脱ガス処理は、1×10-3Pa以下の圧力の環境下にお
いて、800℃以上の温度で15〜120分間加熱する
ことにより行うことが好ましい。1×10-3Paを超え
る圧力の環境下において脱ガス処理を行う場合には、脱
ガス処理に使用する加熱用ヒーターを構成する材料、そ
の酸化物あるいは炭化物や、真空排気装置からの油分
が、発光管材10aに付着することにより、当該発光管
材10aが汚染することがある。加熱温度が800℃未
満である場合には、発光管材10aの表面に吸着した不
純ガスを十分に除去することができない。加熱時間が1
5分間未満である場合には、十分な脱ガス処理が行われ
ないことがある。一方、加熱時間が120分間を超える
場合には、予備脱ガス処理における時間的効率が低くな
るため、好ましくない。また、発光管材10aの脱ガス
処理においては、当該発光管材10aに紫外線を照射す
ることによって、吸着した水分子その他の不純ガス分子
を離脱することができる。このような方法は、発光管材
10aが透光性を有するため、発光管材10a内に電極
マウント20を配置した状態で、その両方の脱ガス処理
を同時に行う場合に有効である。
ト20の脱ガス処理は、1×10-3Pa以下の圧力の環
境下において、800〜1100℃の温度で15〜12
0分間加熱することにより行うことが好ましい。1×1
0-3Paを超える圧力の環境下において脱ガス処理を行
う場合には、リード部材23の内側部分23aを構成す
るニオブが、無視することができない程度に酸化される
恐れがある。また、脱ガス処理に使用する加熱用ヒータ
ーを構成する材料、その酸化物あるいは炭化物が、電極
マウント20に付着することがある。加熱温度が800
℃未満である場合には、電極マウント20の表面に吸着
した不純ガスを十分に除去することができない。一方、
加熱温度が1100℃を超える場合には、リード部材2
3の内側部分23aに劣化が生じる恐れがある。また、
加熱時間が15分間未満である場合には、十分な脱ガス
処理が行われないことがある。一方、加熱時間が120
分間を超える場合には、脱ガス処理における時間的効率
が低くなるため、好ましくない。
0aの脱ガス処理は、1×10-3Pa以下の圧力の環境
下において1000〜1200℃以上の温度で15〜1
20分間加熱することにより行うことが好ましい。1×
10-3Paを超える圧力の環境下において脱ガス処理を
行う場合には、脱ガス処理に使用する加熱用ヒーターを
構成する材料、その酸化物あるいは炭化物や、真空排気
装置からの油分が、封着用材料30aに付着することに
より、当該封着用材料30aが汚染することがある。加
熱温度が1000℃未満である場合には、十分な脱ガス
処理を行うためには相当に長い時間を要し、脱ガス処理
における時間的効率が低くなるため、好ましくない。一
方、加熱温度が1200℃を超える場合には、当該封着
用材料の焼結が進行するため、後述する封着工程におけ
る脱ガス処理を十分に行うことが困難となることがあ
る。また、加熱時間が15分間未満である場合には、十
分な脱ガス処理が行われないことがある。一方、加熱時
間が120分間を超える場合には、脱ガス処理における
時間的効率が低くなるため、好ましくない。
に固体封入物が封入される場合には、当該固体封入物の
脱ガス処理を行うことが好ましい。この脱ガス処理は、
当該固体封入物がハロゲン化金属である場合には、1×
10-3Pa以下の圧力の環境下において、当該ハロゲン
化金属の飽和蒸気圧が1×10-3〜1×10-5Paとな
る温度または350℃以下の温度で、15〜120分間
加熱することにより行われることが好ましい。1×10
-3を超える圧力の環境下において脱ガス処理を行う場合
には、真空排気装置からの油分が固体封入物に付着する
ことにより、当該固体封入物が汚染することがある。加
熱温度が、ハロゲン化金属の飽和蒸気圧が1×10-5P
aとなる温度未満である場合には、十分な脱ガス処理が
行われないことがある。一方、加熱温度が、ハロゲン化
金属の飽和蒸気圧が1×10-3Paとなる温度または3
50℃を超える場合には、当該ハロゲン化金属の蒸発が
著しくなったり、含有水が酸化したりするため、好まし
くない。また、加熱時間が15分間未満である場合に
は、十分な脱ガス処理が行われないことがある。一方、
加熱時間が120分間を超える場合には、脱ガス処理に
おける時間的効率が低くなるため、好ましくない。
10a、電極マウント20および封着用材料30aの各
々は、脱ガス処理室50内からグローブボックス40内
に搬入される。このグローブボックス40内の雰囲気
は、例えば不活性ガスにより置換されることにより、酸
素分圧および水蒸気分圧がそれぞれ常温で0.2Pa以
下となるよう設定される。酸素分圧が0.2Paを超え
る場合には、静電気か生じやすくなるため、固体封入物
などの微小なものの取扱いが困難となって作業時間が長
くなり、その結果、得られるセラミック製放電ランプの
発光管10内に取り込まれる水分子やその他の不純ガス
分子の量が増加する。それに加えて、固体封入物が酸化
されやすくなるため、得られるセラミック製放電ランプ
の発光管10内には、不純物である固体封入物の酸化物
が取り込まれることとなる。水蒸気分圧が0.2Paを
超える場合には、発光管材10aの内面に水分子が再吸
着し、得られるセラミック製放電ランプには、始動開始
電圧が上昇するなどの不具合が生じる。
0および封着用材料30aの各々は、グローブボックス
40内において組み立てられる。具体的には、図4
(イ)に示すように、発光管材10aの一端が上方を向
いた状態で、当該発光管材10aの一端から電極マウン
ト20を挿入し、当該給電マウント20をそのリード部
材23における位置決め用突起部24が発光管材10a
の封着用管部12の一端面に当接するよう配置すると共
に、当該リード部材23における保持用鍔部25に封着
用材料30aを保持させることにより、発光管材10
a、電極マウント20および封着用材料30aの組立体
を作製する。
らグローブボックス40内と同様の雰囲気の封着処理室
55内に搬入され、この封着処理室55内において、発
光管材10aの封着用管部12と電極マウント20のリ
ード部材23との封着処理が行われる。具体的に説明す
ると、排気手段56によって封着処理室55内を減圧し
た状態で、封着処理用加熱手段によって封着用材料30
aを加熱することにより、封着用材料30aの脱ガス処
理を行うと共に、図4(ロ)に示すように、当該封着用
材料30aをその表面張力によって略球状に変形させ
る。その後、ガス供給手段57によって、封着処理室5
5内に希ガスを供給すると共に、封着処理用加熱手段に
よって封着用材料30aを作業点温度またはそれ以上の
温度に加熱することにより、当該封着用材料30aが、
重力によって降下し、更に、発光管材10aの封着用管
部12と電極マウント20のリード部材23との間の間
隙K内に進入する。このとき、発光管材10aの端部を
加熱し、当該発光管材10aの端部から希ガスが流れ出
すようにすることが好ましく、これにより、封着用材料
30aの溶融時に発生する不純ガスが発光管材10a内
に導入されることを防止することができる。そして、封
着処理室55内のガス圧力を上昇させることにより、封
着用材料30aが間隙K内に充填される。そして、この
状態で、封着用材料30aを冷却することにより、図4
(ハ)に示すように、当該封着用材料30aによって発
光管材10aの封着用管部12に電極マウント20のリ
ード部材23が気密に固着される。
は、可視光線および/または赤外線を放射する加熱用放
射線源、例えば光イメージ炉やレーザ照射装置を用いる
ことが好ましい。このような封着処理用加熱手段を用い
る場合には、封着処理室を区画する壁材は、加熱用放射
線に対して透過性を有するものが用いられる。図5は、
封着処理用加熱手段の一例における構成の概略を示す説
明図である。この封着処理用加熱手段60は、封着処理
室55を介して互いに対向するよう配置された2つのハ
ロゲンランプ61と、これらのハロゲンランプ61の各
々を取り囲むよう配置された2つの部分楕円反射鏡62
とにより構成されている。このような封着処理用加熱手
段によれば、ハロゲンランプ61からの可視光線および
赤外線が封着用材料30aに集光されるので、当該封着
用材料30aを局所的に加熱することができる。しか
も、封着処理室55の外部から加熱用放射線を封着用材
料30aに照射することができるので、封着処理室55
内の雰囲気を常に一定の状態に維持することができる。
は、発光管材10aにおける封着用管部12を封着用材
料30aの作業点以上の温度に加熱することが好まし
く、これにより、溶融された封着用材料30aを、発光
管材10aの封着用管部12と電極マウント20のリー
ド部材23との間の間隙K内に確実に充填することがで
きる。
内面に電極マウント20を固着する際には、封着用材料
30aを加熱溶融して発光管材10aの封着用管部12
と電極マウント20との間に充填した後、封着用材料3
0aの加熱の開始から1分間以内に、当該封着用材料3
0aをその軟化点以下の温度にまで冷却することことが
好ましい。このような方法によれば、発光管材30aを
特別に冷却しなくても、水銀などの固体封入物が蒸発し
て発光管材30a内から吹き出すことを防止することが
できる。
管材10aの封着用管部12と電極マウント20のリー
ド部材23との間の間隙K内に充填した後、封着用材料
30aを作業点温度から歪点温度に1分間以内に冷却す
ることが好ましい。このような方法によれば、封着用材
料30aが略ガラス質となるため、得られる封着部材3
0に粗大な結晶が生ずることがなく、その結果、発光管
10と電極マウント20との封着部において高い信頼性
が得られる。
配置した後、上記と同様にして、発光管材10aの他端
側の封着用管部12の内面に電極マウント20のリード
部材23を固着することにより、図1に示す構成のセラ
ミックス製放電ランプが製造される。
0a、電極マウント20および封着用材料30aの各々
を脱ガス処理した後、酸素分圧および水蒸気分圧がそれ
ぞれ0.2Pa以下の雰囲気下において、封着用材料3
0aにより、発光管材10aの封着用管部12の内面に
電極マウント20のリード部材23を固着するため、発
光管10および電極マウント20のスリーブ部材22に
対する不純ガスの吸着量を極めて小さい値に抑制するこ
とができ、その結果、発光管10内に存在する不純ガス
の量が少なくて所期のランプ特性を有するセラミック製
放電ランプを確実に製造することができる。
たが、本発明は、上記の製造方法に限定されず、例えば
次のような種々の変更を加えることが可能である。 (1)発光管材、電極マウントおよび封着用材料として
は、図3に示すものに限られず、種々の構成のものを用
いることができる。 (2)電極マウントのスリーブ部材は必須のものではな
く、また、スリーブ部材を有しない電極マウントを用い
る場合には、電極マウントの脱ガス処理は、必ずしも行
う必要はない。 (3)グローブボックス装置としては、図2に示すもの
に限定されず、種々の構成の用いることができる。例え
ば、脱ガス処理室がグローブボックスに連接されている
必要はなく、独立して配置された脱ガス処理室内におい
て、発光管材等の脱ガス処理を行った後、これらを適宜
の密閉容器内に収納してグローブボックス内に搬入して
もよい。 (4)封着用加熱手段としては、図5に示すものに限定
されず、例えばハロゲンランプ61の代わりにキセノン
ランプを用いるもの、図6に示すように、封着処理室5
5を介して互いに対向するよう配置された2つのレーザ
装置よりなるものであってもよい。
ラミック製放電ランプに限られず、一端封止型のセラミ
ック製放電ランプを製造することも可能である。 本発明の製造方法によって得られる一端封止型のセラミ
ック製放電ランプの一例を図7に示す。このセラミック
製放電ランプにおいては、大略球状の放電空間囲繞部1
1の一端に封着用管部12が形成された発光管10が設
けられ、この発光管10内には、放電空間囲繞部11内
において管軸と垂直な方向に沿って互いに対向するよう
配置された一対の電極21を有する電極マウント20が
配置されている。この電極マウント20の電極21の各
々には、発光管10の封着用管部12から放電空間囲繞
部11に向かって互いに管軸方向に沿って並ぶよう、棒
状の内部リード部材26が接続され、これらの内部リー
ド棒26の基端部には、それぞれ内部リード棒26の外
径に適合する内径の2つの貫通孔を有するスリーブ部材
22が嵌合されており、内部リード部材26の各々の基
端には、内部リード部材26と同方向に伸びる棒状の外
部リード部材27が一体的に設けられている。この外部
リード部材27は、発光管10における封着用管部12
内に位置される内側部分27aとそれ以外の外側部分2
7bとが溶接等により一体的に接続されてなり、外部リ
ード部材27における内側部分27aはニオブにより構
成され、外部リード部材27における外側部分27b
は、例えば白金等の耐酸化性金属若しくは合金により構
成されている。そして、この電極マウント20の外部リ
ード部材27における内側部分27aと外側部分27b
との接続部を含む個所が、封着部材30によって発光管
10の封着用管部12の内面に気密に封着されている。
本発明によれば、このような一端封止型のセラミック製
放電ランプを、前述の両端封止型のセラミック製放電ラ
ンプの製造方法に準じて、製造することができる。
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
示す構成の発光管材、電極マウントおよび封着用材料を
作製すると共に、固体封入物を用意した。 〔発光管材(10a)〕 材質:透光性アルミナ多結晶体,放電空間囲繞部の外
径:4.4mm,放電空間囲繞部の内容積:0.025
cm3 〔電極マウント(20)〕 電極(21):タングステン製,コイルの材質;タング
ステン, スリーブ部材(22):多結晶アルミナ製, リード部材(23):内側部分(23a)の材質;ニオ
ブ,外側部分(23b)の材質;20%イリジウム−8
0%白金合金 〔封着用材料(30a)〕 材質:Dy2 O3 −Al2 O3 −SiO2 (Dy
2 O3 :Al2 O3 :SiO 2 が重量比で61:17:
22のもの) 〔固体封入物〕 水銀−セシウム合金:1mg,ヨウ化水銀0.3mg,
ヨウ化セシウム10モルおよびヨウ化ガドリニウム1モ
ルの混合物3.6mg
脱ガス処理室内において、上記の発光管材、電極マウン
ト、封着用材料および固体封入物(ヨウ化セシウムおよ
びヨウ化ガドリニウムの混合物)に対して下記の条件に
より脱ガス処理を行った。 〔発光管材(10a)〕 雰囲気圧力:2×10-4Pa,加熱温度1000℃,加
熱時間120分間 〔電極マウント(20)〕 雰囲気圧力:2×10-4Pa,加熱温度1000℃,加
熱時間120分間 〔封着用材料(30a)〕 雰囲気圧力:2×10-4Pa,加熱温度1000℃,加
熱時間120分間 〔固体封入物〕 雰囲気圧力:1×10-4Pa,加熱温度350℃,加熱
時間15分間
材、電極マウントおよび封着用材料の各々を、酸素分圧
が0.1Paおよび水蒸気分圧が0.07Paとなるよ
う設定されたアルゴンガス雰囲気のグローブボックス内
に搬入し、図4(イ)に示す構成に従って組み立てた。
この組立体をグローブボックス内と同様の雰囲気の封着
処理室内に搬入した後、排気手段によって封着処理室内
を減圧することにより、組立体の脱ガス処理を行いなが
ら、図5に示す構成の封着処理用加熱手段によって、封
着用材料をその表面張力によって略球状に変形した状態
になるまで加熱し、その後、ガス供給手段によって、封
着処理室内にアルゴンガスを供給すると共に、封着処理
用加熱手段によって封着用材料を作業点温度(1400
℃)に加熱することにより、当該封着用材料を発光管材
の封着用管部と電極マウントのリード部材との間の間隙
内に進入させ、更に、封着処理室内のガス圧力を上昇さ
せることにより、封着用材料を間隙内に充填した。そし
て、この状態で、封着用材料を作業点温度から歪点温度
(840℃)以下の温度に40秒間で冷却することによ
り、当該封着用材料によって発光管材の封着用管部に電
極マウントのリード部材を固着した。
た後、上記と同様にして、発光管材の他端側の封着用管
部の内面に電極マウントのリード部材23を固着するこ
とにより、アルゴンガス(封入圧20kPa)および固
体封入物が封入されたセラミック製放電ランプを製造し
た。このセラミック製放電ランプを20kHzの高周波
電力により点灯させたところ、ランプ電流が0.5A、
ランプ電圧が38V、ランプ入力が約18Wであった。
着用材料および固体封入物の脱ガス処理を行わなかった
こと以外は、実施例1と同様にしてセラミックス製放電
ランプを製造した。
製放電ランプをぞれぞれ数本用意し、これらの各々の始
動開始電圧を測定したところ、図8に示すように、実施
例1に係るランプは約450V、比較例1に係るランプ
は650〜1050Vであった。
とも発光管材および封着用材料の各々を脱ガス処理した
後、酸素分圧および水蒸気分圧がそれぞれ0.2Pa以
下の雰囲気下において、封着用材料により、発光管材の
封着用管部に電極マウントを固着するため、発光管に対
する不純ガスの吸着量を極めて小さい値に抑制すること
ができ、その結果、発光管内に存在する不純ガスの量が
少なくて所期のランプ特性を有するセラミック製放電ラ
ンプを確実に製造することができる。
ントを脱ガス処理するため、発光管内に存在する不純ガ
スの量が少なくて所期のランプ特性を有するセラミック
製放電ランプをより確実に製造することができる。請求
項3に記載の発明によれば、電極マウントがセラミック
製のスリーブ部材を有するものであっても、発光管内に
存在する不純ガスの量が少なくて所期のランプ特性を有
するセラミック製放電ランプを確実に製造することがで
きる。
料を局所的に加熱することができると共に、封着処理室
内の雰囲気を常に一定の状態に維持することができる。
請求項5に記載の発明によれば、発光管材の封着用管部
の内面に電極マウントを固着する際に、当該発光管材を
特別に冷却しなくても、水銀などの固体封入物が蒸発し
て発光管材内から吹き出すことを防止することができ
る。請求項6に記載の発明によれば、封着用材料が略カ
ラス質となるため、得られる封着部材に粗大な結晶が生
ずることがなく、その結果、発光管と電極マウントとの
封着において高い信頼性が得られる。
製放電ランプの一例における構成を示す説明用断面図で
ある。
ス装置の一例における構成の概略を示す説明図である。
マウントおよび封着用材料の構成を示す説明図である。
ある。
の一例における構成を示す説明図である。
の他の例における構成を示す説明図である。
製放電ランプの他の例における構成を示す説明用断面図
である。
電ランプの始動開始電圧を測定した結果を示す図であ
る。
に示す構成の発光管材、電極マウントおよび封着用材料
を作製すると共に、固体封入物を用意した。 〔発光管材(10a)〕 材質:透光性アルミナ多結晶体,放電空間囲繞部の外
径:4.4mm,放電空間囲繞部の内容積:0.025
cm3 〔電極マウント(20)〕 電極(21):タングステン製,コイルの材質;タング
ステン, スリーブ部材(22):多結晶アルミナ製, リード部材(23):内側部分(23a)の材質;ニオ
ブ,外側部分(23b)の材質;白金合金 〔封着用材料(30a)〕 材質:Dy2 O3 −Al2 O3 −SiO2 〔固体封入物〕 水銀−セシウム合金:1mg,ヨウ化水銀0.3mg,
ヨウ化セシウム10モルおよびヨウ化ガドリニウム1モ
ルの混合物3.6mg
Claims (6)
- 【請求項1】 端部に封着用管部が形成された、透光性
のセラミックスよりなる発光管と、該発光管内で一対の
電極が互いに対向するように封着用管部に封着された電
極マウントとを具えてなるセラミック製放電ランプを製
造する方法であって、 封着用管部が両端に形成された透光性のセラミックスよ
りなる発光管材と、電極マウントと、溶融性の封着用材
料とを用意し、 少なくとも前記発光管材および前記封着用材料の各々
を、ぞれぞれ減圧下において800℃以上の温度に加熱
することにより脱ガス処理し、 酸素分圧が0.2Pa以下で、水蒸気分圧が0.2Pa
以下である雰囲気下において、前記脱ガス処理された発
光管材内に、前記電極マウントを配置し、前記脱ガス処
理された封着用材料を溶融して前記発光管材の封着用管
部と前記電極マウントとの間に充填し、その後、溶融さ
れた封着用材料を冷却することにより、当該発光管材の
封着用管部の内面に当該電極マウントを固着する工程を
有することを特徴とするセラミック製放電ランプの製造
方法。 - 【請求項2】 電極マウントを減圧下において加熱する
ことにより脱ガス処理する工程を有することを特徴とす
る請求項1に記載のセラミック製放電ランプの製造方
法。 - 【請求項3】 電極マウントは、セラミックスよりなる
スリーブ部材を有し、当該電極マウントの脱ガス処理が
800℃以上の温度で行われることを特徴とする請求項
2に記載のセラミック製放電ランプの製造方法。 - 【請求項4】 封着用材料を加熱用放射線によって溶融
することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか
一に記載のセラミック製放電ランプの製造方法。 - 【請求項5】 発光管材の封着用管部の内面に電極マウ
ントを固着する際に、封着用材料を加熱溶融して発光管
材の封着用管部と電極マウントとの間に充填した後、封
着用材料の加熱の開始から1分間以内に、当該封着用材
料をその軟化点以下の温度にまで冷却することを特徴と
する請求項1乃至請求項4のいずれか一に記載のセラミ
ック製放電ランプの製造方法。 - 【請求項6】 溶融された封着用材料を発光管材の封着
用管部と電極マウントとの間に充填した後、当該封着用
材料を作業点温度から歪点温度に1分間以内に冷却する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一に
記載のセラミック製放電ランプの製造方法。
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JP12212097A JP3626324B2 (ja) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | セラミック製放電ランプの製造方法 |
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JPH10312751A true JPH10312751A (ja) | 1998-11-24 |
JP3626324B2 JP3626324B2 (ja) | 2005-03-09 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6608440B2 (en) | 2000-07-04 | 2003-08-19 | Nec Microwave Tube, Ltd. | High pressure discharge lamp and method of production therefor |
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US8653732B2 (en) | 2007-12-06 | 2014-02-18 | General Electric Company | Ceramic metal halide lamp with oxygen content selected for high lumen maintenance |
-
1997
- 1997-05-13 JP JP12212097A patent/JP3626324B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN104465311A (zh) * | 2007-12-06 | 2015-03-25 | 通用电气公司 | 包含有效氧源的金属卤化物灯 |
JP2009193831A (ja) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Koito Mfg Co Ltd | セラミック製発光管の二次封止方法 |
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