JP2000100385A

JP2000100385A - 高圧放電灯

Info

Publication number: JP2000100385A
Application number: JP10265871A
Authority: JP
Inventors: Tokuichi Niimi; 徳一新見
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1998-09-21
Publication date: 2000-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】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および前記内部空間に
設けられている電極装置を備えている高圧放電灯におい
て、高圧放電灯を長期間使用した後にも、ヨウ化ジスプ
ロシウムの減少による発光スペクトルの変化を抑制す
る。【解決手段】セラミック放電管１の端部に開口部分１ａ
が設けられている。開口部分１ａが少なくともメタライ
ズ層６を利用して気密に封止されている。メタライズ層
６が、金属成分と、少なくとも酸化ジスプロシウムおよ
び／または酸化モリブデンを含むガラス成分とを含有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】セラミック放電管の内
部空間には、各種の発光物質が存在している。各発光物
質の発光スペクトルは互いに異なっているので、各発光
物質の存在比率を調整することによって、高圧放電灯の
発光のスペクトルが全体として自然光に似るようにして
いる。特に長期間使用すると、内部空間内のヨウ化ジス
プロシウムが、ガラス封止材中のセラミック成分と反応
し、減少する傾向がある。ジスプロシウムは、広い波長
範囲にブロードなスペクトルを持っているので、内部空
間内のヨウ化ジスプロシウムが減少すると、発光が全体
として暗くなる。

【０００５】また、セラミック放電管の中には、前述の
ように、高い腐食性を有するメタルハライドが充填され
ている。ガラス封止材によってシールすることが行われ
ているが、ガラスは腐食を受けやすいという問題があっ
た。このため、本発明者は、セラミック放電管の端部の
閉塞材と導電性部材との間をメタライズ層によってシー
ルすることによって、高い耐蝕性を得る技術を開発し、
特願平９−３２１２４０号明細書に開示した。更に、メ
タライズ層と導電性部材およびセラミック放電管との濡
れ性を向上させ、熱サイクルを加えた後の気密性を一層
改善することによって、発光スペクトルを安定化させる
ことが求められている。

【０００６】本発明の課題は、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
および前記内部空間に設けられている電極装置を備えて
いる高圧放電灯において、高圧放電灯を長期間使用した
後にも、ヨウ化ジスプロシウムの減少による発光スペク
トルの変化を抑制することである。

【０００７】また、本発明の課題は、高圧放電灯の点灯
−消灯サイクルを繰り返したときにも、気密性を良好に
維持できるようにし、これによって発光状態を安定化さ
せることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、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
ック放電管および内部空間に設けられている電極装置を
備えている高圧放電灯であって、セラミック放電管に開
口部分が設けられており、この開口部分が少なくともメ
タライズ層を利用して気密に封止されており、このメタ
ライズ層が、金属成分と、少なくとも酸化ジスプロシウ
ムを含むガラス成分とを含有することを特徴とする。

【０００９】また、本発明は、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
および内部空間に設けられている電極装置を備えている
高圧放電灯であって、セラミック放電管に開口部分が設
けられており、この開口部分が少なくともメタライズ層
によって気密に封止されており、このメタライズ層が、
金属成分と、少なくとも酸化モリブデンを含むガラス成
分とを含有することを特徴とする。

【００１０】本発明者は、セラミック放電管または閉塞
材と導電性部材とをメタライズ層によって封止し、かつ
そのメタライズ層中に、金属成分以外に、ガラス成分と
して少なくとも酸化ジスプロシウムを添加することを想
到し、実験を行って見た。この結果、メタライズ層中の
酸化ジスプロシウムが、長期間にわたって徐々にヨウ化
ジスプロシウムに形を変えて発光物質中へと浸出し、こ
れによって発光物質の発光スペクトルの劣化が抑制され
ることを見いだし、本発明に到達した。

【００１１】こうした作用効果が得られた理由は明確で
はない。メタライズ層の微構造を観察すると、発光物質
に対する耐蝕性を有する金属成分が一種のマトリックス
を生成し、マトリックス中にガラス成分が分散してお
り、このガラス成分中に酸化ジスプロシウムが他のガラ
ス成分と共融している。この結果、メタライズ層の腐食
は極めて遅い速度で進行し、この緩徐な腐食のプロセス
が進行する過程で、マトリックス中に分散されているガ
ラス成分の分散相から酸化ジスプロシウムが徐々に内部
空間へと放出され、更に複雑な反応を経てヨウ化ジスプ
ロシウムへと変換されるものと考えられる。

【００１２】なお、特開平６−１９６１３１号公報にお
いては、セラミック放電管の端部の開口部分をガラス封
止材によって封止し、この際、封止材中に酸化ジスプロ
シウムを含有させることが開示されている。しかし、こ
のような構成では、ガラス封止材の浸食が早期に進行す
るために、放電管の内部へと、長期間にわたって緩徐に
酸化ジスプロシウムを供給することはできない。その
上、多量の酸化ジスプロシウムが放電管の内部空間へと
他の腐食物質と共に多量に供給されると、酸化ジスプロ
シウムのヨウ化ジスプロシウムへの変換反応が効果的に
進行しない。こうした反応の詳細は、当業者にとって明
らかになっておらず、従って本願発明の構成によって、
ヨウ化ジスプロシウムを長期間にわたって緩徐に放電管
の底部空間へと供給できることは、予測できなかった。

【００１３】更に、本発明者は、前述のメタライズ層中
に酸化モリブデンを添加することによって、熱サイクル
が加わった後のメタライズ層の気密性が一層向上するこ
と見いだした。これは、メタライズ層中に酸化モリブデ
ンを添加することによって、メタライズ相の導電性部材
に対する濡れ性が向上したためと考えられる。

【００１４】閉塞材と導電性部材とを本発明のメタライ
ズ層を介して接合する際には、閉塞材の前記内部空間と
は反対側の端部に対して、導電性部材をメタライズ層を
介して気密に接合することが特に好ましく、これによっ
て閉塞材に加わる残留応力が最小限となる。セラミック
放電管と導電性部材とを本発明のメタライズ層を介して
接合する際には、放電管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気密に接合
することが特に好ましく、これによって閉塞材に加わる
残留応力が最小限となる。この結果、特に、点灯─消灯
のサイクルを多数回繰り返しても、気密性に対する信頼
性が高くなる。更に、メタライズ層が端部に設けられて
おり、即ち放電管の内部空間の腐食性物質から離れた位
置に設けられていることから、酸化ジスプロシウムの内
部空間への供給速度が一層緩徐になり、放出可能期間が
一層長くなる。以下は、本発明のこの形態を中心に説明
する。

【００１５】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
に接合した場合には、特に、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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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Ｌａ₂Ｏ₃とＣ
ｅＯ₂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。

【００２０】メタライズ層を構成する金属成分として
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。

【００２１】このメタライズ層中には、酸化ジスプロシ
ウム、酸化モリブデン以外には、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ
Ｏ₂、Ｙ₂Ｏ₃、Ｂ₂Ｏ₃およびムライトからなる群よ
り選ばれた一種以上のガラス成分を含有させることが好
ましい。特に、Ａｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂とを含有している
ことが好ましい。また、濡れ性の観点から、セラミック
ス部材または閉塞材の主成分を含有していることが好ま
しい。ここで、主成分とは、セラミックス部材の７０重
量％以上を占めているセラミック成分のことを言う。こ
れは特に好ましくはアルミナである。

【００２２】メタライズ層中に含まれるガラス成分を全
体で１００重量％とすると、各成分の比率は以下のとお
りとすることが好ましい。即ち、Ｄｙ₂Ｏ₃を添加する
場合、添加量は、本発明の効果を奏する上で３０重量％
以上、更には５０重量％以上とすることが好ましい。ま
た、適当なガラス軟化点を確保するという観点から、７
０重量％以下、更には６５重量％以下とすることが好ま
しい。

【００２３】酸化モリブデンの添加量は、本発明の効果
を奏する上で、１重量％以上、更には３重量％以上とす
ることが好ましい。また、ガラス成分中の気泡を削減す
るという観点から、１０重量％以下、更には８重量％以
下とすることが好ましい。

【００２４】Ａｌ₂Ｏ₃は、１０重量％−３０重量％と
することが好ましく、これによって、ＳｉＯ₂、Ｙ₂Ｏ
₃と適切なネットワーク構造が得られる。ＳｉＯ ₂は１
５重量％−４０重量％とすることが好ましく、これによ
って適当な融解時粘度が得られる。Ｙ₂Ｏ₃は０重量％
−４０重量％とすることが好ましく、これによってＳｉ
Ｏ₂、Ａｌ₂Ｏ₃と適切なネットワーク構造が得られ
る。Ｂ₂Ｏ₃は０重量％−５重量％とすることが好まし
く、これによって適当な融解点降下作用が得られる。ム
ライトは、５０−１００重量％とすることが好ましく、
これによって、Ａｌ ₂Ｏ₃またはＳｉＯ₂を単体で添加
する場合よりも、一層低温でＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂の均
一相が得られる。

【００２５】特に好適な組み合わせを以下に示す。（ａ）アルミナ１５−２５重量％シリカ１５−２５重量％酸化ジスプロシウム４５−６５重量％酸化モリブデン０重量％−５重量％（ｂ）ムライト２０−４０重量％酸化ジスプロシウム０ −５０重量％酸化モリブデン０重量％−１０重量％

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】本発明の好適形態においては、メタライズ
層を形成する際には、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ガラ
ス成分（ないしセラミック成分）を含んでいる。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】（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。

【００３２】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（ＰＶ
Ａ）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／ｃｍ²
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。

【００３３】（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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】（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。

【００４２】（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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】図３では、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１
ｂ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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】（１）セラミックペーストを塗布、印刷す
る。

【００６４】（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。

【００６５】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（ＰＶ
Ａ）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／ｃｍ²の圧力でプレス成形し、
筒状成形体を得る。

【００６６】（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。

【００６７】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。

【００６８】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。閉
塞材と導電性部材とをメタライズ層で接合する場合に
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、２
０００〜３０００Kgf/cm²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。

【００６９】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。

【００７０】次いで、閉塞材の所定部位に、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。
この仮焼体を、好ましくは９０〜１２０℃で乾燥させ
る。

【００７１】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）。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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を接合するメタライズ層は、以下
のようにして作製した。即ち、モリブデン粉末を解砕
し、タップ密度３．９ｇ／ｃｃの粉末を得た。モリブデ
ン粉末に対して、バインダーとしてエチルセルロースを
添加し、かつ、ガラス粉末を添加してメタライズ用ペー
ストを作製した。添加したガラス成分の組成は、酸化ジ
スプロシウム６０重量％、アルミナ１５重量％、シリカ
２５重量％とした。

【００７５】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^{- 1 0}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。

【００７６】また、この高圧放電灯に対して、１５０Ｗ
の電力を供給し、３０００時間にわたって連続的に点灯
した。この長期点灯試験前の効率は９０Ｌｍ／Ｗであ
り、長期点灯試験後の効率は８５Ｌｍ／Ｗであって、ほ
とんど低下が見られなかった。

【００７７】また、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を接合するメタライズ
層は、以下のようにして作製した。即ち、モリブデン粉
末を解砕し、タップ密度３．９ｇ／ｃｃの粉末を得た。
モリブデン粉末に対して、バインダーとしてエチルセル
ロースを添加し、かつ、ガラス粉末を添加してメタライ
ズ用ペーストを作製した。添加したガラス成分の組成
は、酸化モリブデン５重量％、ムライト９５重量％とし
た。

【００７８】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、１０００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^{- 1 0}ａｔｍ・ｃｃ・ｓｅ
ｃ未満であった。なお、８５０℃が通常の使用温度であ
り、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。

【００７９】次に、セラミック放電管と導電性部材とを
直接に接合する際には、まず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、１７０
０〜１９００℃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。

【００８０】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、１７０
０〜１９００℃の温度で本焼成する。

【００８１】また、前述のプロセスにおいて、セラミッ
ク放電管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。

【００８２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、高
圧放電灯を長期間使用した後にも、ヨウ化ジスプロシウ
ムの減少による発光スペクトルの変化を抑制でき、また
高圧放電灯の点灯−消灯サイクルを繰り返したときに
も、気密性を良好に維持できる。これによって、長期間
にわたって、発光状態を安定化させることができる。

【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、１６
ａ、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

【特許請求の範囲】

【請求項１】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および前記内部空
間に設けられている電極装置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に開口部分が設けられて
おり、この開口部分が少なくともメタライズ層を利用し
て気密に封止されており、このメタライズ層が、金属成
分と、少なくとも酸化ジスプロシウムを含むガラス成分
とを含有することを特徴とする、高圧放電灯。
【請求項２】前記メタライズ層が、前記ガラス成分とし
て、少なくとも酸化ジスプロシウムに加えて酸化モリブ
デンを含むことを特徴とする、請求項１記載の高圧放電
灯。
【請求項３】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および前記内部空
間に設けられている電極装置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に開口部分が設けられて
おり、この開口部分が少なくともメタライズ層によって
気密に封止されており、このメタライズ層が、金属成分
と、少なくとも酸化モリブデンを含むガラス成分とを含
有することを特徴とする、高圧放電灯。
【請求項４】前記セラミック放電管の前記開口部分に少
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、およびこの閉塞材に取りつけ
られている導電性部材を備えており、前記閉塞材と前記
導電性部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１−３のいずれか一
つの請求項に記載の高圧放電灯。
【請求項５】導電性部材を備えており、この導電性部材
が、前記セラミック放電管の前記開口部分に対してメタ
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１−３のいずれか一つの請求項に記載の高圧
放電灯。