JP2000077030A

JP2000077030A - 高圧放電灯

Info

Publication number: JP2000077030A
Application number: JP11215835A
Authority: JP
Inventors: Kouichiro Maekawa; 耕一朗前川; Axel Bunk; アクセル・ブンク; Stefan Juengst; シュテファン・ユングスト; Joachim Werner; ヨアヒム・ヴェルナー
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH; NGK Insulators Ltd
Current assignee: Osram GmbH; NGK Insulators Ltd
Priority date: 1991-08-20
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2000-03-14
Also published as: DE69207842D1; CN1057866C; CN1139091C; JP3019968B2; CN1071029A; JPH05198285A; CN1223453A; EP0528428B1; DE69207842T2; EP0528428A1; US5404078A

Abstract

(57)【要約】【課題】浸食と温度変化に耐えることが出来、特にメ
タルハライドが封入されたランプに使用可能なリード部
材若しくは電流導体を有する高圧放電灯を提供する。【解決手段】両端部がセラミックプラグで閉塞され、
そのプラグを貫通して金属電流導体が配置され、その内
部にイオン化放電物質が充填されたセラミック放電管を
有する高圧放電灯において、電流導体の少なくとも放電
管内側部分が前記セラミック材料より小さい熱膨張係数
を有するようにし、且つその電流導体を前記プラグに気
密性をもって直接焼結固定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、両端部がセラミックプラグで閉
塞され、そのセラミックプラグを貫通して金属電流導体
が配置され、その内部にイオン化放電物質が充填された
セラミック放電管を有する高圧放電灯に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】このような高圧放電灯として、高圧ナト
リウム発光ランプ、特に、演色性が向上されたメタルハ
ライドランプが有る。この高圧放電灯にセラミックス材
料の放電管を使用することによって、放電管に要求され
る、より高温での使用が可能となる。通常の高圧放電ラ
ンプは１００Ｗ〜２５０Ｗの範囲の定格を有するもので
ある。管状の放電管の両端部は、ディスク状のセラミッ
クス端部閉塞体（セラミックプラグ）により閉塞され、
その軸方向に延びるように形成された中心穴に金属製の
給電用リード部材（電流導体）が挿通される。

【０００３】従来から、これらのリード部材はニオブ製
のものが使用されている（独国特許明細書:14 71 379参
照）。しかしながら、それらのニオブ製リード部材は、
長期寿命ランプのほんの一部の場合のみに適するもので
ある。これは、ランプがメタルハライド封入物を有する
場合、管状のリード部材としてのニオブチューブと、そ
のニオブチューブを閉塞体に対してシールしているセラ
ミックス材料とが、閉塞体に対して強い浸食性を有する
ものであるためである。このニオブ製管状リード部材を
使用した改良ランプが、欧州特許明細書：EP-PS 136 50
5 に記載されている。この改良ランプでは、ニオブチュ
ーブは、セラミックシール材料を用いることなく、セラ
ミック端部閉塞体用のセラミックグリーンボディ（未焼
成体）の最終焼結工程において、そのセラミック材料の
焼結時の収縮によって、焼結閉塞体にしっかりとシール
される。このことは、リード部材のニオブと端部閉塞体
のセラミックの両材料の熱膨張率が略等しいため（８×
１０^-6Ｋ^-1）、容易に可能となるが、その詳細は、上記
欧州特許明細書に記載されている。

【０００４】他の材料から成るリード部材も、また、試
用されている。独国特許明細書：DE-PS 25 48 732 及び
26 41 880 に、チューブ状または管状のリード部材がタ
ングステン、モリブデンまたはレニウムから構成されて
いる放電ランプが記述されている。このチューブは、そ
の内部に直線的に挿通されるセラミックス製の円筒支持
部材によって支持され、またその円筒支持部材は、軸方
向に配置された複数の支持壁が形成された中実または中
空の部材である。中空の部材の場合、中空穴が封入物の
導入管として機能した後に閉じられる。リード部材の内
側と外側に係合するセラミック部材とのシールは、それ
らのセラミック部材が１８５０℃で焼結された後に、セ
ラミック材料を用いて行なわれる。このシールにより、
ランプの耐浸食性が改善されるものの、メタルハライド
が封入されたランプに求められる要求を満たすものでは
なかった。この要求を満たすための多大な努力にもかか
わらず、充分な耐浸食性を有するセラミックスシール材
の開発は、今日まで、不可能であったのである。

【０００５】

【解決課題】本発明は、浸食と温度変化に耐えることが
出来、特にメタルハライドが封入されたランプに使用可
能なリード部材若しくは電流導体を有する高圧放電灯を
提供することを、その目的とするものである。

【０００６】

【解決手段】上記の目的は、請求項１または請求項２に
記載の特徴によって達成され、また本発明は、複数の従
属請求項に記載されている態様により、有利に実施され
ることとなる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００８】先ず、低い熱膨張率を有する金属（モリブ
デン、タングステン及びレニウム）は、浸食性の封入物
に対して高い耐浸食性を有するために、かかる金属から
成る電流導体は、非常に望ましいものである。しかしな
がら、このような電流導体を使用した場合に、気密シー
ル性が低いと言う問題が、これまで未解決のままであっ
た。

【０００９】ニオブ及びタンタル等の金属の熱膨張率は
セラミックスのそれと釣り合うが、一方、それらは浸食
性の封入物に対して低い耐浸食性を有することが知られ
ており、メタルハライドランプ用の電流導体としての使
用には、未だ有用ではなかった。

【００１０】この発明は、上記二つの技術の有利性を利
用すると共に、それらの不都合を排除するものである。

【００１１】すなわち、電流導体の少なくとも放電管の
内部の耐浸食性封入物に晒される部位は、低い熱膨張
率、つまり、セラミックス放電管よりも少なくとも２０
％は低い熱膨張率を有する耐浸食性の材料で構成され
る。

【００１２】本発明の非常に単純で基本的な一つの具体
例においては、電流導体として、全くセラミックスシー
ル材料を使うことなく、セラミックスプラグ（放電管の
端部を閉塞するセラミック製閉塞体）中に気密に直接焼
結される一体のモリブデン製の管状導体を使用する。こ
の導体は、ただ単に、閉塞体と同時焼成することによっ
て閉塞体中に直接に結合される。このことは、例えばニ
オブ製導体の場合のように、セラミックスと略同じ熱膨
張率を有する電流導体材料を使う場合にのみ、セラミッ
クプラグに対して直接焼結を行なうことにより耐久性の
高い電流導体を得ることが可能であるとこれまで信じら
れてきたことからすると、全く驚くべきことである。

【００１３】この方法は、モリブデンに限定されず、タ
ングステンまたはレニウム（熱膨張率≦６×１０
^-6Ｋ^-1）製の電流導体についても応用可能で、亀裂や割
れ（クラック）等の問題を発生させずに材料結合が出来
るので、浸食性の低い封入物を使用する場合や、点灯時
の熱応力が比較的低く抑え得ることが出来る放電灯に、
適用出来る。

【００１４】管状の電流導体を使用する場合、その厚さ
及び直径が小さく、また、その表面が粗いものが望まし
い。更に、プラグの電流導体と結合する中心穴の直径
と、電流導体の外径との間の関係が、ある適当な寸法範
囲内に収まっていることが望ましい。また、電流導体と
セラミックプラグとの封止は、セラミック封止材料を使
用しないで行なわれるが、これはプラグ形状の未焼成体
（以下、未焼成体のことをグリーンボディという）の中
心穴に電流導体を挿入して同時に最終焼結することによ
って、プラグ状グリーンボディが収縮して電流導体を押
圧し、プラグと電流導体との封止が所定の信頼性を以て
達成されることによる。

【００１５】この発明の一つの重要なポイントは、電流
導体が中実のシリンダまたは円筒状のものでは無く、壁
厚が充分に小さくされた管状のものである事である。管
壁厚を小さく抑えるのは、最終焼結時にプラグ状グリー
ンボディの収縮によって引き起こされる力によって導体
が僅かに歪むことを許容するためである。一方、管状電
流導体の壁厚は、機械的安定性、より具体的には、電極
軸を強固に支えることが出来るように充分厚くしなけれ
ばならない。電流導体の壁厚は０．１〜０．２５ｍｍが
特に好ましいことが確認されている。

【００１６】二番目に重要なポイントは、熱膨張率の絶
対値を決定する電流導体の直径である。実際、径が小さ
くなればなるほど、放電灯の作動中に起こる膨張力は小
さく抑えられる。この意味において、外径は２．０ｍｍ
より小さいことが望ましい。一方、実用上殆どの場合に
おいて、充分な電流供給容量を得るために、電流導体の
内径は０．５ｍｍ以上であることが望ましいが、定格が
小さい（ワット数の小さな）放電灯の場合には、０．５
ｍｍ以下でも良い。

【００１７】三番目に重要なポイントは、電流導体の表
面粗さである。電流導体とプラグの間の直接的な封止
は、主に機械的な結合により、また二次的に拡散結合に
よると思われる。電流導体とプラグの界面での接触面積
が大きくなればなるほど、直接封止部分の気密性は効果
的に達成されることとなる。電流導体の表面の粗さはお
よそＲａ１０〜５０μｍ（中心線平均表面粗さ）が望ま
しい。

【００１８】Ｒａ１０μｍ未満の表面粗さは、気密性の
改善に対して効果的ではない。Ｒａが５０μｍを越える
粗さは、良好な気密性を有する放電管本体を製造するに
は適しているが、電流導体の信頼性及び機械的な安定性
を低下させるので、望ましくない。このように表面を粗
くするには、例えばサンドブラスト加工、化学エッチン
グ及び機械加工等の種々の方法によって、簡単に行ない
得る。

【００１９】四番目に重要なポイントは、プラグの中心
穴の内径と電流導体の外径の間の最適な関係を選択する
ことである。焼結の前、プラグは、未焼結状態、所謂グ
リーンボディの状態である。焼結が行なわれると、プラ
グ状グリーンボディは収縮し、それとともに、内径及び
外径の両方が減少する。収縮時のプラグの内径の減少量
が大き過ぎると、プラグの軸方向に延びる中心穴に挿入
された電流導体からの反発応力により、プラグにクラッ
クが引き起こされる。また、プラグの内径の減少量が少
な過ぎると、プラグと電流導体との界面における結合力
は弱くなり、その結果、放電管の気密性の不足を招く。
プラグ焼結後のプラグ内径（電流導体を挿入せずに焼結
させた場合）は、焼結前の電流導体の外径より５乃至１
０％小さくすることが望ましい。

【００２０】上記の製造技術を実施するに際して、先ず
最初に、電流導体を、端部閉塞体としてのセラミックプ
ラグのグリーンボディに形成された軸方向穴に挿入、位
置決めする。次いで、電流導体が挿入されたプラグ状グ
リーンボディを、放電管状グリーンボディの各端部に挿
入、組み付けし、そしてこのようにして得られた組付品
を、水素または真空下において、約１８５０℃の温度に
て、３時間焼結する。セラミックプラグ状グリーンボデ
ィが焼結工程中に収縮することにより、焼結プラグが電
流導体上に強固に押圧され、プラグと電流導体の接触界
面に信頼性の高い封止が得られる。

【００２１】電流導体として、モリブデンのみから成る
管状部材が使われる場合、または放電管が非常に大きい
歪みを受ける場合、例えば、高圧放電灯管が優れた演色
性を示しその最冷点の温度が７００℃以上である場合、
約５００冷熱サイクル（放電灯のオン−オフを繰り返し
て、その温度を周期的に変えるサイクル）後に、電流導
体とセラミックプラグとの間に間隙（ギャップ）が形成
される可能性がある。そのような間隙の幅はおよそ３μ
ｍである。この間隙は、モリブデンの低い熱膨張率（６
×１０^-6Ｋ^-1）と、セラミックス材料の高い熱膨張率
（８×１０^-6Ｋ^-1）との間の大きな差に因るものであ
る。即ち、この熱膨張率差によって、温度変化に伴う材
料の歪みが発生し、これが放電灯の故障の原因となるこ
とがある。

【００２２】この基本技術を改良発展させることによ
り、演色性が高く、従来技術のものより優れた高圧ナト
リウム放電灯及びメタルハライドランプを得ることが出
来るのである。

【００２３】基本枝術を改良するための第一の技術的な
手法は、セラミックプラグを改良するため、セラミック
放電管材料の熱膨張率と管状金属電流導体材料の熱膨張
率の中間の熱膨張率を持つ複合材料を使用してセラミッ
クプラグを形成する。例えばモリブデンから成る管状電
流導体をかかる複合材料から成るセラミックプラグに挿
入し、これを同時焼結することにより、直接気密接合す
る。その複合材料は、全くセラミックス封止材料を含ま
ず、例えばアルミナとタングステンとを含む組成のもの
である。この管状電流導体とセラミックプラグの同時焼
成体は、２０℃と９００℃との間で温度変化させる５０
０回以上の冷熱サイクル後でも気密性を維持する。金属
製電流導体、複合材料のセラミックプラグ及びセラミッ
ク放電管を同時焼成するに際しては、水素雰囲気を使用
することが可能である。

【００２４】上記の技術手法の一番目に重要な点は、モ
リブデン、タングステン、レニウム若しくはそれらの合
金から成る管状電流導体を使用することである。もし、
例えばロッド状またはワイア状等の中実電流導体である
場合には、クラック（割れ）が直接結合部位に起こるで
あろう。管の外径は小さいものが好ましく、特に２．０
ｍｍより小さいことが望ましい。管の壁厚は特に限定し
ないが、焼成工程中に引き起こされる収縮力によりクラ
ックが発生することを防止するため、管の内径を少なく
とも０．３ｍｍより大きくする必要がある。

【００２５】二番目に重要な点は、端部閉塞体としての
セラミックプラグの材質である。詰まり、セラミックプ
ラグは、金属製電流導体の熱膨張率とセラミックス放電
管の熱膨張率の間の熱膨張率と、例えばメタルハライド
やナトリウム等の浸食性の封入物に対する高い耐浸食性
を有していなければならない。それに加えて、水素雰囲
気下での組立品の同時焼成が可能となるようなセラミッ
クプラグ材料を選択することが望ましい。組立品は、金
属製の電流導体、セラミックス放電管及び上記のような
複合材料から成るセラミックプラグから構成されるもの
である。

【００２６】セラミックプラグ材料は二つの成分から成
る。第一の成分はアルミナで、必須の主成分である。第
二の成分は、例えば、タングステン、モリブデン、レニ
ウム等の金属、グラファイト、及び窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、炭化チタン（Ｔ
ｉＣ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化ジルコニウム（Ｚｒ
Ｃ）、二ホウ化チタン（ＴｉＢ₂）、及び二ホウ化ジル
コニウム（ＺｒＢ₂）等の低い熱膨張率を有するセラミ
ックス、から選択された少なくとも一つの材料を含むも
のである。二つの成分の比は次のようである：主成分で
あるアルミナの比率は６０乃至９０重量％であり、第二
成分の比率は１０乃至４０重量％である。これらの複合
材料のそれぞれの熱膨張率はおよそ5.5 乃至6.5 ×１０
^-6Ｋ^-1である。アルミナを必須の成分とするのは、その
卓越した耐浸食性からだけではなく、約１８００℃の温
度における焼成時の固体拡散反応により、セラミックプ
ラグと放電管端部との接触領域に当初存在する継ぎ目が
消失し、それらが実質的に一体構造となるからである。
アルミナの比率の下限は６０重量％であり、その上限は
９０重量％である。この上限を越えた場合、複合材料は
望ましい熱膨張率を持たず、そしてその結果、セラミッ
クプラグと金属電流導体との直接結合部位が多数の冷熱
サイクル後には気密性の維持が出来なくなり、放電灯の
劣化の原因となる。もし第二成分の比率が高くなり過ぎ
た場合、特に金属材料の含有により高くなり過ぎた場
合、プラグ自体の気密性を保証するに充分な複合材料密
度を得るように複合材料を焼結することが困難である。
例えば、複合材料が単にアルミナとタングステン（また
は上記金属材料の少なくとも一つ）から成る場合には、
アルミナ：タングステンの重量比率が７０〜８３：３０
〜１７の範囲内において、電流導体との気密性が最良な
状態に維持される。第二成分として他の材料が使用され
る場合には、その比率は１０乃至２５重量％の範囲が最
も好ましい。特にセラミックス材料またはセラミックス
と金属材料との混合材料が上記第二成分の他の材料とし
て使用され得る。この場合の好ましい一例として、２０
重量％の炭化珪素が８０重量％のアルミナから成るセラ
ミックプラグが挙げられる。

【００２７】これらの複合材料は、特別な条件を殆ど用
いることなく、製造することが出来る。基本的な製造工
程は次のようである：所定の比率のアルミナ粉末と第二
成分を秤量する；水、アルコール、有機バインダー等の
プレス成形助剤を添加する；ボールミルまたは混練機に
よってそれらの材料を混合する；混合材料をスプレード
ライヤー及び／又は他の適宜な方法によって成形用顆粒
状粉末に調製し、電流導体が挿入される軸方向中心穴を
備えた、放電灯の端部を閉塞する閉塞体として機能する
セラミックプラグ用グリーンボディを成形する。この
際、次の点に注意する必要がある。即ち、アルミナと炭
化珪素は別として、第二成分としての材料は比較的簡単
に酸化及び分解される事である。それ故、適当な成形助
剤と、例えば予備焼成工程における雰囲気及び温度等の
最適な条件を注意深く選択する必要がある。この予備焼
成によって、グリーンボディをセラミックプラグ形状に
成形するため及び第二成分の酸化及び／又は分解を防ぐ
ために導入された成形助剤が除去される。この予備焼成
を行なわないと、得られるセラミックプラグに所定の熱
膨張率を与えることが出来ず、またクラックの発生の恐
れがある。

【００２８】三番目に重要な点は、金属電流導体の表面
の粗さである。粗い表面を有する金属電流導体を使用す
ることが好ましいが、セラミックプラグと電流導体とが
直接結合された部位では、たとえ電流導体が特別な粗面
処理されていなくても気密性の維持は可能であるから、
電流導体の表面粗さは他のパラメーターほど重要ではな
い。

【００２９】四番目に重要な点は、電流導体とセラミッ
クプラグ、及びセラミックプラグと放電管との寸法関係
の両方を最適にすることである。放電管形状セラミック
グリーンボディとプラグ形状セラミックグリーンボディ
との同時焼成による直接接合により放電管の一端または
両端部を閉塞するための手法は前記基本技術と略同じで
ある。一方、セラミックプラグ（端部閉塞体）の軸方向
中心穴に電流導体が挿通され、これが同時焼成により直
接的にセラミックプラグに接合されるのだが、プラグ形
状グリーンボディが、電流導体が挿入されることなく焼
成され収縮した時の中心穴の直径は、挿入前の電流導体
の外径より３乃至１０％小さくなるように調整されるべ
きである。同じような条件がセラミックス放電管の端部
の内径にも適用され、その放電管用セラミックグリーン
ボディの端部内にプラグ形状グリーンボディが挿入さ
れ、同時焼成による固体拡散反応によって一体化された
組立体が得られる。焼成により得られた放電管の端部の
内径は、そのグリーンボディが単独に焼かれた場合、そ
の収縮によりセラミックプラグの外径より２乃至５％の
範囲で小さくなるように調整されるべきである。このよ
うな条件の根拠は基本技術のものと同じである。

【００３０】基本枝術を改良するための第二の技術的な
手法は、電流導体を二つの部分または部材から構成する
ことである。第一の部分は、少なくとも、放電管の内部
空間側、即ち、放電管の内側に位置するセラミックプラ
グの部分に支持されて設けられるものである。

【００３１】この第一部分（放電管内側部分）は、セラ
ミックプラグの反対側、即ち、セラミックプラグの放電
管外側端まで延びていても良いし、セラミックプラグの
軸方向の略中央部まで延びていても良い。第一部分はモ
リブデン、タングステンまたはレニウム若しくはこれら
の金属の合金から成る。前述の一体的な電流導体とは違
って、第一部分は、中空の管または中実のシリンダー若
しくはロッドとして形成することが出来る。

【００３２】第二の部分は、電流導体の放電管外側の部
分に設けられるものである。この部分も、また、管状若
しくは中実シリンダーとすることが出来、第一部分のカ
ラーとして、または第一部分の延長部として設け得る。
第二部分の熱膨張率は、セラミックプラグのセラミック
ス材料の熱膨張率と略等しい材料から成る。ニオブが第
二部分の材料として望ましいが、タンタルも同様に望ま
しい材料である。第二部分を管状とした場合、その壁厚
は０．１〜０．２５ｍｍの範囲において選択される。

【００３３】電流導体の第一及び第二の部分、または部
材は、レーザー溶接または電子ビーム溶接によって接合
される。長期間のシール性を得るため、第二部分の第一
部分に対する接合位置は、放電管の内部空間からの距離
が充分大きくなるよう選択される。

【００３４】第二の部分は、その放電管の内部空間から
の距離が、セラミックプラグの厚さ（軸方向寸法）の少
なくとも４０％に等しい位置で第一部材に接合されるこ
とが望ましい。こうすることにより、例えばニオブから
成り、放電管の気密性の向上に寄与する第二部分が、放
電管内に封入される浸食性の封入物に対する耐浸食性が
低いものであっても、例えばモリブデンから成る第一部
分の気密性が相当に低下した後でなければ、即ち、放電
管の使用期間が相当に経過した後に、第二部分に到達す
ることとなる。

【００３５】第二部分は、セラミックプラグの厚さの少
なくとも３０％の長さ（放電管の軸方向寸法）を持つこ
とが気密性の見地から望ましい。

【００３６】上記第一部分及び第二部分から成る電流導
体の一態様に従えば、第一部分に対応する第一部材の放
電管内部から離れている側の端部に、第二部分に対応す
る第二部材を突き合わせ溶接する。この場合、第一部材
の端部は第二部材と略同一の直径と壁厚を有するもので
ある。第二部材はその放電灯内部側端、即ち、その溶接
端において、開口していても良いが、閉塞している方が
好ましい。第二部材の溶接端が開口している場合には、
二つの管部材の間の気密性を確保するよう、突き合わせ
溶接の際に細心の注意を払う必要がある。気密性が充分
でない場合には、放電管内の封入物が漏れて、第一部分
の外周面に沿って、第一及び第二部材の溶接部位に封入
物が到達し、遂には第二部分の内部へと移行する恐れが
ある。この場合、第二部分の外壁の気密効果は期待出来
ないであろう。第二部材が閉塞している場合、溶接時に
上記のような注意を払う必要はなく、溶接部位が漏れ封
入物に晒されても、放電灯の気密性の問題を引き起こす
ことはない。

【００３７】上記態様に従う電流導体は、容易に且つ安
全に製造することが出来る。この態様は、特に、比較的
大きな内径（１．５〜１．８ｍｍ）を有する電流導体に
適している。

【００３８】上記第二部分を外部の電流供給リード線
（通常は、鋼、ニオブまたはニッケル製）に接続する際
には、特に注意を払う必要がある。というのも、第二部
分となる第二部材として好ましいニオブは、焼結時に脆
弱化し易く、特に水素雰囲気中では硬化・脆弱化が顕著
になるからである。後で記載するように、水素雰囲気に
晒すことが好ましい事もあるが、少なくとも最終焼成は
真空中で実施することが必要である。

【００３９】別の態様においては、第二部分が、望まし
くはセラミックプラグの厚さの略半分の長さを有する、
第一部分の放電管内部から離れた一部位の外周を囲むカ
ラーとして設けられる。このカラーは、その外側端面が
セラミックプラグの外側端面と同一平面となるようにし
ても良いし、カラー全体がプラグ内に位置するようにし
ても良い。放電灯の寿命の見地から、カラーの位置及び
長さ寸法は、上記の条件を満足するように決定する事が
要求される。カラーの第一部分に対する気密溶接は、そ
の放電管外側端にて行なわれ、セラミックプラグとの第
一及び第二部分の封止は、放電管とセラミックプラグと
の接合と同様に、同時焼結または同時焼成により達成さ
れる。

【００４０】上記態様は、電流導体を外部の電流供給リ
ード線に容易に接続出来る点において有利である。即
ち、電流導体の第二部分は、カラーに囲まれた部位より
放電管内部から遠ざかる方向に延びる外側端部におい
て、リード線との接続が可能である。このように、第二
部分であるカラーが、第一部分の一部に接合配置される
場合には、第一部分の内径を小さくし（１．０〜１．５
ｍｍ) 、カラーの内径を約１．２〜２．０ｍｍとするこ
とが好ましい。

【００４１】上記態様においては、セラミックプラグに
カラーを収容する環状溝が形成されているため、カラー
とプラグとのシール性の確保は比較的複雑な手法が要求
される。即ち、カラーの放電管外側端部において、カラ
ーを環状溶接することによって、第一部分とカラーとの
気密性が確保される。

【００４２】三番目の態様に従えば、中実または管状の
第一部材と組み合わせて、中実の第二部材を使用する。
第二部材により与えられる第二部分は第一部材により与
えられる第一部分の延長となるようにする。この構成に
おける特別な計らいは、第一部分の径を第二部分の径よ
り大きくなるように選択することである。このような方
法によって、電流導体の気密性が改善される。

【００４３】上記のように第一部分と第二部分から成る
電流導体が使用される場合にも、適宜の変更を加えるこ
とにより、モリブデンの代わりにタングステン、レニウ
ム若しくはそれらの合金を第一部分の材料として採用
し、ニオブの代わりにタンタルを第二部分の材料として
採用することが出来る。このような電流導体を備えた放
電管は、クラックやギャップが無く材料接合されている
ので、浸食性の低い封入物を使用する場合や、点灯時の
熱応力が比較的高い場合でも適用可能であり、特に長期
間のランプ寿命が保証される。

【００４４】上記のように、第一部分と第二部分とから
成る電流導体を使用する態様においては、第一部分が気
密性の確保に貢献する期間は比較的短期間である。即
ち、放電管の気密性は、基本的にはプラグ状グリーンボ
ディの最終焼結工程において収縮するグリーンボディが
その中心穴を延びる第二部分（ロッドまたは管）を押圧
することによって達成される。第一部分が管状のもので
ある場合には、セラミックプラグに接触する第一部分の
一部にも収縮力を作用させ、それらの接触面間に間隙が
存在しないようにして、メタルハライド成分のプラグ内
への進入を防止することが好ましい。

【００４５】しかしながら、放電灯（ランプ）のオン・
オフ動作が繰り返し行なわれることによって、セラミッ
クプラグと第一部分との間に或る程度の間隙が生じるこ
とがある。プラグ状グリーンボディの焼成収縮により第
一部分へ掛かる力を、第二部分（ニオブから成る部分）
へ掛かる力よりも意識的に小さくした場合にプラグと第
一部分との間に間隙が発生し得るが、この場合でも、第
一部分の直径を第二部分のそれより大きく選択すること
により、間隙が生じても放電灯の寿命を相当に長くする
ことが出来る。

【００４６】このように第一部分の直径を第二部分の直
径より大きくする態様は、第一部分がロッド形状のもの
でも管形状のものでも適用出来、電流導体の設計の自由
度を大きくすることが出来る。例えば、放電管の、封入
物の導入・排出を行なわない端部においては、電流導体
を管状のものとするのでなく、ロッド形状の第一及び第
二部材を溶接して一体化した中実の電流導体とすること
が可能である。

【００４７】前述のように電流導体が第一部材から与え
られる第一部分と第二部材から与えられる第二部分から
構成される場合には、以下の点を考慮する必要がある。

【００４８】第一の留意点は、特に管状の二部材を溶接
して電流導体を得る場合、カラーの放電管内部側端部に
おいて、環状溶接することにより気密接合しなければな
らない。気密性が充分でない場合には、放電管内の封入
物が漏れて、第一部分（モリブデン製）の外周面に沿っ
て、第一及び第二部材の溶接部位に封入物が到達し、遂
には第二部分（ニオブ製カラー）の内部へと移行する恐
れがある。この場合、第二部分としてのニオブ製カラー
の気密効果は期待出来ない。

【００４９】次に重要な点は、電流導体の直径、特に熱
膨張係数の絶対値を決定する第一部材の直径である。実
際、直径が小さくなればなるほど、ランプ作動中に発生
する膨張力は小さくなる。第一部分及び第二部分がロッ
ド状のものであっても管状のものであっても、それらの
外径が２．０ｍｍより小さいことが望ましい。

【００５０】第三の留意点は、セラミックスプラグの軸
方向中心穴の内面に接触する電流導体の表面の粗さであ
る。電流導体とセラミックプラグとの間の直接的なシー
ルは、主に機械的な結合により、次に拡散結合に依るも
のと思われる。両部材の界面における接触面積が大きく
なればなるほど、直接シール部位での気密性はより効果
的に達成出来るようになる。第一部分及び第二部分の表
面の粗さは、それらが管状部材から与えられる場合には
およそＲａ１０乃至５０μｍ、ロッド状または中実部材
から与えられる場合にはＲａ１０乃至１００μｍが望ま
しい。Ｒａ１０μｍより小さい粗さは、気密性の改善に
対して効果的ではない。

【００５１】管状の電流導体の場合、Ｒａ５０μｍより
大きい表面粗さは、電流導体の信頼性と機械的安定性を
低下させるため、望ましくない。更に、中実の電流導体
の場合、Ｒａ１００μｍより大きい表面粗さは、機械的
安定性に関しては何の問題もないが、電流導体表面の凹
凸が大きいので、プラグ状グリーンボディが焼成中に収
縮しても凹部に侵入出来ず、焼結後のプラグと電流導体
表面の間に非接触部分が形成され、気密性が得られな
い。

【００５２】第四の留意点は、セラミックプラグ（アル
ミナ製）の中心穴径と電流導体の外径との最適な関係を
選択することである。焼結の前において、プラグは、未
焼結または所謂グリーン状態にあるが、焼結されるとグ
リーンボディは収縮し、その外径及び内径は共に減少す
る。焼結中のプラグの中心穴の直径の減少量が大きすぎ
る場合は、その穴に挿入された電流導体からの反発応力
によりプラグにクラックが引き起こされる。また、中心
穴の直径の減少量が小さすぎる場合は、プラグと電流導
体との間の界面における結合力が弱まり、結果として放
電管の気密性が不足する。電流導体の第一部分が管状で
ある場合には、電流導体を挿入しないでアルミナプラグ
を焼結した時の中心穴の直径は、第一部分の外径より約
５乃至１０％小さいことが望ましいが、これは必ずしも
必須ではない。

【００５３】しかしながら、第一部分が中実のロッドか
ら成る場合には、プラグの中心穴径を第一部分の外径よ
り略１乃至３％だけ小さく、即ち、管状の場合よりそれ
らの差を小さくすることが必要である。これは、中実モ
リブデンは焼結中にそれ自体は変形し得ず、プラグ形状
グリーンボディの収縮量が大き過ぎて強い反発応力が作
用し、プラグにクラックが発生することを防止するため
である。一方、第一部分が管状モリブデン部材から与え
られる場合は、焼結後の冷却期間中にプラグとモリブデ
ン導体との間の熱収縮（上述のような）量の大きな差か
ら引き起こされる押圧力を補正するために、管状のモリ
ブデンそれ自体が僅かに変形することが出来る。しかし
ながら、電流導体の第一部分にロッド状部材を適宜に採
用することも可能である。

【００５４】何れの場合においても、プラグの中心穴の
電流導体の第二部分に対応する部分の直径は、電流導体
を挿入することなしにプラグ状グリーンボディのみを焼
結した時、第二部分の外径より約５〜１０％小さくなる
ように選択しなければならない。これは、第二部材の熱
膨張率がセラミックプラグのそれに近いので、第二部材
が管状であっても、またロッド状であっても適用され
る。

【００５５】第五の留意点は、焼結雰囲気の選択であ
る。ニオブは二部材接合型電流導体の望ましい金属材料
だが、透光性アルミナセラミックスの製造に関連する従
来技術において知られているように、１７００℃より高
温の水素雰囲気下では、この金属は相当に硬化及び脆弱
化するため、この硬化ニオブの反発応力によりプラグに
クラックが引き起こされる。

【００５６】しかしながら、プラグ（アルミナ製）とニ
オブ導体との接触界面には、薄い第二の層が形成され、
アルミナプラグにクラックが発生しなければ、この第二
の層を有する部位は非常に高い気密性を有することが判
明している。

【００５７】ニオブの脆弱化を伴うことなくニオブとプ
ラグの材料であるセラミックとの良好な結合が得られる
ように、ニオブに接触する水素の量を決定し、そのよう
にコントロールすることは、大変に困難な事であった
が、この問題は、予備焼結工程を追加することによって
解決される。

【００５８】すなわち、最終焼結工程前に、所定の電流
導体を、プラグ状グリーンボディに形成された軸方向穴
に挿入し、それら電流導体とグリーンボディとが部分的
に接合するまで、約１２５０℃乃至１５００℃の温度に
おいて、５〜３０体積％の水素と残部がアルゴン及び／
又は窒素とから成る雰囲気下で、予備焼結する。焼結雰
囲気が３０体積％より多い水素量を含む場合、または焼
結温度が１５００℃より高い場合には、電流導体のニオ
ブ部分が硬くなり過ぎ、また５体積％より少ない水素量
または１２５０℃より低い焼結温度では、第二の層が効
果的に形成されない。最終焼結は、予備焼結されたプラ
グと電流導体を放電管用グリーンボディの両端部にそれ
ぞれ位置決めし、ニオブ材料の硬化を回避するよう、真
空下にて行なう。この焼結方法は、ニオブ材料の水素と
の反応性を考慮したもので、純粋なモリブデン製の電流
導体を使用した場合の焼結方法とは、多少異なるもので
ある。

【００５９】この発明は、メタルハライドを含む封入物
の使用によって気密性が損なわれることのない、長寿命
の高圧放電灯を提供するものである。放電管は、従来の
ものと同様に、管状、円筒状、太鼓状または樽状の何れ
でも良い。更に、かかる放電管と、ディスク状、ハット
状等の形状のセラミックプラグ（放電管の端部閉塞体）
とは、従来から知られるような方法で直接接合される。
放電管は、一端または両端が固定の外管内に配置される
ことが多い。

【００６０】

【実施例】さて、本発明を幾つかの実施例に基づいて詳
細に説明する。

【００６１】図１は、１５０Ｗ定格のメタルハライド放
電灯の略図である。この放電灯は、石英ガラス若しくは
硬質のガラスから成る外管１を含み、この外管１の中心
線が放電灯の軸となる。外管１は、その両端で口金３に
より気密閉塞される。外管１内には、アルミナセラミッ
ク放電管８が外管１と同軸に配設されている。放電管８
は樽状の中央部４と、円筒状の端部９を有している。放
電管は２つの電流供給リード線６によって外管１内に支
持され、リード線６はフォイル５を介して口金３に接続
されている。リード線６は、放電管８の両端部９を閉塞
しているアルミナセラミックプラグ１１を放電管８の軸
方向に貫通している管状の電流導体１０に溶接されてい
る。プラグ１１は、端部９に公知の方法で固定されてい
る。

【００６２】この２つの電流導体１０は、モリブデン
（若しくは、必要に応じて、タングステンまたはタング
ステン／レニウム合金）にて構成され、それらの放電管
内側端において電極システム１２を支持している。各電
極システム１２は、電極軸１３と、この電極軸１３の放
電管内側端部に巻かれたコイル１４とを含む。電極軸１
３は、電流導体１０の閉塞端部１５に、溶接により気密
に接続されてる。電極システム１２のコイル１４に代え
て、電極軸１３の放電管内側端部を球状に成形しても良
い。

【００６３】放電管８には、アルゴン等の不活性なスタ
ートガスに加えて水銀及びメタルハライドが封入され
る。但し、水銀は必ずしも封入する必要はない。

【００６４】図２は、放電管８の一端部におけるシール
構造の詳細を示す略図である。放電管８の円筒状端部９
は１．２ｍｍの壁厚を有する。この端部９に上記アルミ
ナセラミックスプラグ１１が挿入固定されている。プラ
グ１１は３．３ｍｍの外径、及び５ｍｍの軸方向厚さ
（高さ）を有している。このプラグ１１には、軸方向に
貫通して中心穴が形成され、この中心穴に、上記電流導
体としてのモリブデン製の一体チューブ１０（以下、モ
リブデンチューブと呼ぶ）が直接焼結固定されている。
モリブデンチューブ１０は、放電管内側端部１５で閉じ
られており、長さ１２ｍｍ、壁厚０．２ｍｍ、内径１．
０ｍｍの寸法を有する。また、モリブデンチューブ１０
は、その両端部がプラグ１１から略同距離、その軸方向
に突出している。閉塞端部１５は、モリブデンチューブ
１０と一体成形した底壁とし、その閉塞端部１５の底壁
に電極軸１３を溶接されるか、若しくは公知の方法で電
極軸１３の端部をモリブデンチューブ１０の開口端部に
気密に固定して、閉塞端部１５とすることも出来る。

【００６５】以下、モリブデンチューブ１０とプラグ１
１とを焼結により直接接合する方法を説明する。

【００６６】上記の如く、放電管８の円筒状端部９に
は、それぞれプラグ１１が固定され、そのプラグ１１の
中心穴には一体の電流導体１０が気密に焼結固定され
る。本実施例に従う製造方法は、電極システム１２を備
えた電流導体１０を準備する過程を含む。電流導体１０
はモリブデン製であり、内径１．０ｍｍ、壁厚０．２ｍ
ｍである。本方法は、更に、スタート材料として、アル
ミナと例えば酸化イットリウム及び／又は酸化マグネシ
ウム等のドーピング材料から構成される、無機粉体の混
合物原料を２種類準備する過程を含む。これら２種類の
原料は、その一方は放電管８に使用され、他方はプラグ
１１に使用される。前記一方の原料に含まれるアルミナ
は約５ｍ²／ｇ乃至１０ｍ²／ｇの比表面積を有し、他
方の原料に含まれるアルミナは約３ｍ²／ｇ乃至５ｍ²
／ｇの比表面積を有する。これらの２種類の原料からそ
れぞれ２種類のグリーンボディ（放電管形状グリーンボ
ディとプラグ形状グリーンボディ）が成形される。この
２つのグリーンボディの直線収縮率〔ΔＬ／Ｌ
_O（％）〕の差は、約３〜５％が望ましい。直線収縮率
とは、グリーンボディの長さとその焼成体の長さの差
（ΔＬ）をグリーンボディの長さ（Ｌ_o）で割った値で
ある。例えば、放電管形状グリーンボディの直線収縮率
を２１〜２４％とするなら、プラグ形状グリーンボディ
の収縮率は１７〜２０％となる。放電管形状グリーンボ
ディの円筒端部９に対応する部分の内径４．００ｍｍで
あり、一方、プラグ形状グリーンボディは、外径３．９
６ｍｍ、高さ６．０ｍｍ、中心穴径１．５６ｍｍを有す
る。本製造方法は、更に、これらのグリーンボディの空
気雰囲気下での約１０００℃乃至１４００℃における、
成形助剤及び水分を含む不純物を除くために行なわれる
予備焼成または予備焼結工程、プラグ形状予備焼成体の
中心穴に電流導体１０を位置決めする工程と、プラグ形
状予備焼成体を放電管状予備焼成体のそれぞれの端部の
結合部に挿入する工程と、このようにして得られた組立
品を、水素雰囲気下若しくは真空下約１７５０℃乃至１
９００℃で３乃至５時間最終焼成する工程を含むもので
ある。この方法により得られた放電管８は、その放電部
４が可視波長域の放射光を充分に透過させる透光性を有
し、また、放電管閉塞端部９とプラグ１１との接合部３
１及びプラグ１１と電流導体１０との直接封止部３２
は、従来から知られている焼成収縮差を利用した接合技
術で、完全な気密性を有している。

【００６７】本発明のより望ましい態様が、図２の態様
を僅かに変更することにより得られる。すなわち、円筒
状プラグ１１には、アルミナ８０重量％に対してタング
ステン２０重量％が加えられた複合材料が使用される。
このプラグの寸法は、前述の図２のものと等しい。製造
方法は、次に述べる工程を除いて前述の方法と全く同じ
である。プラグに適用される原料はアルミナとタングス
テンより成る複合材料である。アルミナの比表面積を約
３ｍ²／ｇ乃至５ｍ²／ｇとし、タングステンの平均粉
径を１μ以下、更にアルミナ／タングステンの重量比を
８０／２０とする。本態様においても、２種類の原料が
それぞれ放電管形状グリーンボディとプラグ形状グリー
ンボディに成形される。これ等グリーンボディの直線収
縮率及び寸法の差異は前述の通りである。前述の基本例
とは異なり、放電管形状グリーンボディのみが空気雰囲
気下、約１０００乃至１４００℃において成形助剤及び
水分を含む不純物を除去するために予備焼成が行なわれ
る。一方、プラグ形状グリーンボディは、水素雰囲気下
１２００乃至１４００℃で予備焼成するが、その前にタ
ングステン成分の酸化を防ぐため及び成形助剤と水分を
除くために、空気雰囲気下、３００℃以下で第１次予備
焼成を行なう。この第１次予備焼成後の第２次予備焼成
において、予備焼成体の中心穴の直径が、およそ１．４
５ｍｍにまで縮む。

【００６８】前述の如く、本態様に従う方法も、プラグ
形状予備焼成体の中心穴に電流導体１０を位置決めする
工程と、プラグ形状予備焼成体を放電管状予備焼成体の
それぞれの端部の結合部に挿入する工程と、このように
して得られた組立品を水素雰囲気下若しくは真空下約１
７５０℃乃至１９００℃で３乃至５時間最終焼成する工
程を含むものである。このようにして得られた接合部３
１及び封止部３２の気密性は、極めて良好である。

【００６９】更に別の複合材料を用いた態様を、以下に
説明する。図３の（ａ）に示す最初の例において電流導
体１６の第一部分１６ａはモリブデン製のチューブから
成り、図２に示す基本例の電流導体１０の半分の長さし
かなく、プラグ１１の厚さの略半分にあたる位置にその
放電灯外側端部を有している。第一部分１６ａは、その
放電灯内側に位置する閉塞端において、電極軸１３を支
持している。

【００７０】ニオブ製のチューブである第二部分１６ｂ
が継ぎ目１７において第一部分１６ａと突き合わせ溶接
され、放電管の内部空間から離れる方向に延びている。
両部分は略同じ寸法、すなわち、内径１．５ｍｍ及び壁
厚０．１ｍｍを有する。第二部分１６ｂは放電管と反対
の方向に、プラグ１１から突出している。特に好ましい
変形例が、図３の（ｂ）に示されている。この変形例に
おいては、電流導体１６′の第二部分１６ｂが、第一部
分１６ａとの溶接継ぎ目１７において、キャップ２１に
よって閉塞されている。また、モリブデン製第一部分１
６ａも、破線２１′に示すように、第二部分１６ｂのキ
ャップ２１に対応する端部において、閉塞することも可
能である。

【００７１】また、更に別の態様を図４に示す。この態
様においては、電流導体１８は、図２の基本例の電流導
体１０と同様にプラグ１１内を連続的に延び閉塞端部１
５を有するモリブデン製の管状第一部分１８ａと、プラ
グ１１の外側半分に対応する第一部分１８ａの一部の外
側に配置された、第二部分としてのニオブ製の管状カラ
ー１８ｂとから成る。カラー１８ｂは、プラグ１１の外
側端面１９と同一平面上に、その外側端面を有してい
る。即ち、プラグ１１には、カラー１８ｂと対応する環
状溝２０が形成されており、この環状溝２０に第二部分
たるカラー１８ｂが挿入されている。第一部分１８ａは
内径１．０ｍｍ及び壁厚０．２ｍｍを有し、一方カラー
１８ｂは内径１．４ｍｍ及び壁厚０．２５ｍｍを有して
いる。カラー１８ｂの軸方向長さは２．４ｍｍであり、
プラグ１１は、外径４ｍｍ及び軸方向厚さ（長さ）５ｍ
ｍを有している。

【００７２】上記態様において、図４に示すような構造
が、放電管の両端部に設けられ、その一方の端部に設け
られるに電流導体１８の第一部分１８ａは、上記の如
く、閉塞端部１５において気密に閉塞されている。一
方、放電管の他方の端部に設けられる電流導体の第一部
分には、小径の封入物導入口が閉塞端１５の近傍に形成
され、この導入口から、メタルハライド成分が放電管の
内部に封入される。メタルハライドの封入の後、導入口
は公知の方法により閉止される。この導入口の閉止は、
例えば、セラミックまたは金属シール材料をレーザ加熱
することにより行なわれる。

【００７３】このように、中心穴に電流導体１０、１
６、１８が気密に焼結接合固定されるプラグ１１は放電
管の両端部９にそれぞれ挿入固定される。即ち、プラグ
形状グリーンボディが放電管形状グリーンボディの端部
に挿入され、その後に両者が同時焼成または同時焼結さ
れて直接接合され、放電管の両端部９が気密シールされ
るのである。

【００７４】焼成工程の後、封入物が導入口から導入さ
れ、導入口が閉じられる。

【００７５】図４の態様の変形例を、図５に示す。この
変形例においては、ニオブ製カラー１８ｂ′が完全にプ
ラグ１１内部に位置しており、高温（１８５０℃）での
焼結によるカラー１８ｂ′の脆弱化及び放電管端部の気
密性の低下が有利に防止される。即ち、プラグ１１に形
成される環状溝２０の軸方向長さ（深さ）をカラー１８
ｂ′の長さより大きくし、その溝２０の放電管外側端部
をセラミック材料から成る適当なリング２２により充填
する。このリング２２は、電流導体１８′の第一部分１
８ａ上にグリーンな状態で成形し、プラグ形状グリーン
ボディと共に焼結して、第一部分１８ａに気密に接合す
る．この際、リング２２のセラミック材料の熱膨張係数
をプラグ１１のそれより多少小さく、且つ第一部分１８
ａのそれより相当に大きく設定する。これは、例えば、
プラグ１１の材料に二酸化ケイ素等の適当なドーピング
材料を添加することによって実現することが出来る。

【００７６】メタルハライド成分の封入操作に関与しな
い側の放電管の端部については、電流導体をより簡単な
構造とすることが可能である。図６と図７はこの例を示
すもので、第二部分の直径が第一部分の直径より少なく
とも０．４ｍｍ小さくした放電管の端部構造をそれぞれ
示すものである。

【００７７】図６に示される電流導体２４は、外径２ｍ
ｍのモリブデンロッド２４ａと外径１ｍｍのニオブロッ
ド２４ｂより構成される。このモリブデンロッドはプラ
グ１１の厚さの略４０乃至５０％の位置に放電管外側端
を有しており、その端面１７においてニオブロッド２４
ｂに溶接されている。それらのロッド２４ａ、２４ｂ
は、プラグ１１の軸方向中央に形成された肩部２８を有
する段付穴に挿入固定される。段付穴の肩部２８の両側
の直径はロッド２４ａ、２４ｂに対応するものである。
図６の態様を図７のように変更することが可能である。
即ち、モリブデンロッド２４ａを内径１ｍｍ、壁厚０．
２ｍｍのモリブデンチューブ２５ａに変更し、このチュ
ーブ２５ａの開口端部２７（プラグ１１内部に位置する
端部）に図６のニオブロッド２４ｂと略同一の寸法を有
する中実のニオブロッド２５ｂを挿入溶接する。

【００７８】これらの端部構造は、メタルハライドラン
プの寿命を延ばすのに特に好適である。即ち、ランプの
繰り返しオン・オフ操作により、モリブデンロッド２４
ａ、２５ａの外表面とプラグ１１の中心穴内面との界面
に沿って小さな間隙が形成され、その結果、浸食性の封
入物（液体状態では特に高い浸食性を有する）が、長い
間にその間隙に浸入してニオブロッド２４ｂ、２５ｂと
反応する恐れが有る。しかしながら、上述の例によれ
ば、モリブデンロッド２４ａ、２５ａはセラミックプラ
グ１１に極めて緊密に接合されており、特に段付環状溝
の肩部２８に接するモリブデンロッド２４ａ、２５ａの
端面２９において良好なシール性が得られる。本構成に
おいて、このように良好なシール性が得られる根拠は未
だ完全には明らかではないが、プラグ１１の中心穴の肩
部２８の存在と、ニオブロッド２４ｂ、２５ｂより大き
な直径を有するモリブデンロッド２４ａ、２５ａが、中
心穴の僅か１〜３％の収縮により発生する比較的小さな
押圧力にてプラグ１１に押圧接合されていることに依る
ものと推定される。このように、浸食性の封入物のニオ
ブロッド側への浸入が確実に防止され、このことから、
長寿命のランプの製造が可能となる。このような電流導
体は簡単に、安全に、そして特に安価に製造可能であ
る。

【００７９】良好なシール性を備えるために、電流導体
の、特にプラグに接する部位の外表面を粗くすることが
薦められる。このことは、一体的な電流導体１０タイプ
にも、また複合構造タイプにも適用することが出来る。
粗くされた外表面は、図８の（ａ）に示されるように、
例えばサンドブラスト加工、化学エッチング、若しくは
ダイヤモンドやすり等の道具によって、不規則な形状の
粗面とすることが出来る。また、別の方法として、機械
加工によって規則的な粗面形状とすることも出来る。図
８の（ｂ）及び図８の（ｃ）には、それぞれ転造による
粗面、及びネジ状の粗面が示されている。

【００８０】複合構造型電流導体のプラグへの直接焼結
による気密接合は、上記図３の（ａ）乃至図７の全ての
例において、次のように行なわれる。

【００８１】プラグと、その中心穴に直接的にシールさ
れる電流導体とが両端に設けられる透光性のアルミナ放
電管を製造する方法は、図３乃至図７に示されるような
電流導体を準備する過程を含み、その電流導体は、電極
システムを支持するものであり、モリブデン部材をニオ
ブ部材に溶接することにより得られる。本方法は、更
に、アルミナと、酸化マグネシウム及び／又は酸化イッ
トリウムのような公知のドーピング材料から成る混合原
料を二種類準備する工程を含む。そのような混合原料の
一つは、放電管本体に適用され、この原料に使用される
アルミナは比表面積がおよそ５乃至１０ｍ²／ｇであ
る。もう一方の原料はプラグに適用され、この原料に使
用されるアルミナは、比表面積がおよそ３ｍ²／ｇ乃至
５ｍ²／ｇである。

【００８２】上記混合原料は、それぞれ、プラグ形状グ
リーンボディ及び放電管形状グリーンボディに成形さ
れ、管形状及び閉塞体形状の二種類のグリーン体に形成
される。この２つのグリーンボディ間の直線収縮率〔Δ
Ｌ／Ｌ_O（％）〕の差は、約３〜５％が望ましい。直線
収縮率とは、グリーンボディの長さとその焼成体の長さ
の差（ΔＬ）をグリーンボディの長さ（Ｌ_o）で割った
値である。例えば、放電管形状グリーンボディの直線収
縮率を２１〜２４％とするなら、プラグ形状グリーンボ
ディの収縮率は１７〜２０％となる。本製造方法は、更
に、これらのグリーンボディの空気雰囲気下での約１０
００℃乃至１４００℃における、成形助剤及び水分を含
む不純物を除くために行なわれる予備焼成工程、プラグ
形状予備焼成体の中心穴に電流導体を位置決めする工程
と、電流導体とプラグ形状予備焼成体とが部分的に接触
するまで、これらを７％の水素を含むアルゴン雰囲気下
にて、約１２５０〜１５００℃の温度で予備焼結する工
程と、これらの予備焼成体を放電管形状予備焼成体のそ
れぞれの端部の結合部に挿入する工程と、このようにし
て得られた組立品を、真空下（１０^-4ｔｏｒｒ）、約１
７５０℃乃至１９００℃で３乃至５時間最終焼成する工
程を含むものである。この方法により、透光性の放電部
位を有し、電流導体が端部閉塞プラグに直接接合シール
された放電管焼成体が得られる。

【００８３】このようにして、プラグと放電管端部との
間、及びプラグと電流導体との間の高い気密性を有する
放電管焼成体が出来上がる。

【００８４】さらに、別の二つの変形態様を図９の左側
及び右側に示す。これらの態様において、図２と同様な
部分には同一の符号を用い、それらの説明は省略する。
図９の左側に示す態様においては、プラグ１１は、二つ
の同心円筒部３３ａ、３３ｂから構成されて成り、そし
てその外側円筒部３３ａは２０重量％のタングステンと
８０重量％のアルミナから成り、内側円筒部３３ｂは２
８重量％のタングステンと７８重量％のアルミナから成
る。本態様に従えば、純アルミナ製の放電管の端部と純
金属製（モリブデン製）の電流導体の間に位置するプラ
グ１１が、異なるタングステン／アルミナ比率を有する
外側円筒部３３ａと内側円筒部３３ｂから成るため、放
電管側から電流導体側に向かって緩やかに熱膨張係数が
変化することとなる。

【００８５】図９の右側に示すより望ましい態様におい
ては、外側円筒部３３ａ及び内側円筒部３３ｂには、半
径方向内側及び外側に向かう突出部分３４、３５がそれ
ぞれ形成されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての、セラミック製放電
管を有するメタルハライド高圧放電灯を示す部分断面正
面図である。

【図２】放電管の端部における基本封止構造を示す部分
断面図である。

【図３】（ａ）は、放電管の端部における、第一部分お
よび第二部分から成る電流導体を含む、変形封止構造を
示す部分断面図であり、（ｂ）は放電管の端部における
別の電流導体を示す部分断面図である。

【図４】放電管の端部における更に別の電流導体の例を
示す部分断面図である。

【図５】図４の電流導体の変形例を示す部分断面図であ
る。

【図６】大径ロッド及び小径ロッドから成る電流導体を
使用した放電管端部を示す部分断面図である。

【図７】図６の電流導体の変形例を示す部分断面図であ
る。

【図８】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、電流導体の表面
を粗面にした各種の例を示す部分説明図である。

【図９】放電管の端部を閉塞するプラグが外側円筒部と
内側円筒部から構成される態様を示す部分断面図であ
る。

【符号の説明】

１外管３口金５フォイル６リード線８放電管９端部１０電流導体１１アルミ
ナセラミックプラグ１２電極システム１３電極軸１４コイル１５閉塞端
部１６電流導体１６ａ第一部分１６ｂ第二部
分１７継ぎ目１８電流導
体１８ａ第一部分１８ｂカラー
（第二部分）２１キャップ２４電流導
体２４ａモリブデンロッド２４ｂニオブ
ロッド２５ａモリブデンチューブ２５ｂニオブ
ロッド３１接合面３２封止面３３ａ外側円筒部３３ｂ内側円
筒部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前川耕一朗愛知県一宮市昭和２丁目５番１の303 (72)発明者アクセル・ブンクドイツ国ディー−1000 ベルリン 13 イム・アイヒェングルント 18エー（番地なし) (72)発明者シュテファン・ユングストドイツ国ディー−8011 ツォルネディングヘルツォーク−ルートヴィヒ−シュトラーセ 44 (72)発明者ヨアヒム・ヴェルナードイツ国ディー−8067 ペータースハウゼンアイヒェンヴェーク７

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端部がセラミックプラグで閉塞され、
そのセラミックプラグを貫通して金属電流導体が配置さ
れる一方、内部にイオン化放電物質が封入、充填される
セラミック放電管を有する高圧放電灯において、前記電
流導体の少なくとも放電管内側部分が前記セラミック材
料より小さい熱膨張係数を有し、且つ該電流導体が前記
セラミックプラグに気密性をもって直接焼結固定されて
いると共に、かかる電流導体が管状とされ、更に該電流
導体の放電管内側部分の閉塞された閉塞端の近傍に小径
の封入物導入口が形成されてなることを特徴とする高圧
放電灯。
【請求項２】両端部がセラミックプラグで閉塞され、
そのセラミックプラグを貫通して金属電流導体が配置さ
れる一方、内部にイオン化放電物質が封入、充填される
セラミック放電管を有する高圧放電灯において、前記電
流導体の少なくとも放電管内側部分が前記セラミック材
料より小さい熱膨張係数を有し、且つ該電流導体が１０
〜５０μｍの中心線平均表面粗さ（Ｒａ）の表面とされ
て、前記セラミックプラグに気密性をもって直接焼結固
定されていると共に、かかる電流導体が管状とされ、更
に該電流導体の放電管内側部分の閉塞された閉塞端の近
傍に小径の封入物導入口が形成されてなることを特徴と
する請求項１に記載の高圧放電灯。
【請求項３】前記金属電流導体の前記内側部分が、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｒｅ、またはそれらの合金から成ることを特徴
とする請求項１または請求項２記載の高圧放電灯。
【請求項４】前記電流導体の外側部分が、Ｎｂまたは
Ｔａ金属から成ること特徴とする請求項１乃至請求項３
の何れか１項に記載の高圧放電灯。
【請求項５】前記イオン化放電物質が、ハロゲンを含
む成分であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の
何れか１項に記載の高圧放電灯。
【請求項６】前記放電管の両端部に配設された前記セ
ラミックプラグの少なくとも１つが、前記放電管のセラ
ミック材料の熱膨張係数と前記電流導体の熱膨張係数の
中間の係数を有する複合材料から成ることを特徴とする
請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の高圧放電
灯。
【請求項７】前記複合材料が、主成分のアルミナとア
ルミナより小さな熱膨張係数を有する１種以上の第二成
分から成ることを特徴とする請求項６に記載の高圧放電
灯。