JPS6031065B2 - 金属ハロゲンテンプ及びア−ク管の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高圧金属蒸気形の放電ランプに関し特に金属ハ
ロゲン充填物を有するランプに関する。

高圧金属放電ランプは石英で作られ両端にピンチシール
を有する細長のアーク管を具備する。アーク管は水銀、
アルゴンのような始動ガスを含みその両端のピンチシー
ルに支持された電極を具備する。金属ハロゲンランプは
水銀、始動ガスの他にナトリウム、タリウム及び沃化イ
ンジウム又は沃化ナトリウム及びスカンジウムのような
金属ハロゲンを含有する。商品では、アーク管は透明の
外部ジャケット内に包囲される。アーク管は一般に石英
管の端部全体を封着するいわゆるフルピンチシールを利
用して製造される。

これは加熱して軟化した状態で１対の対向するジョウを
用いて石英管の両端にリードをピンシールして製造され
る。ジョウは石英管の端部だけを圧縮（ピンチ）してリ
ードをピンチシールする。ピンチ時には粘性を有する石
英はアーク管の円筒状主体と端室といわれるピンチシー
ルとの間の過渡帯域では円形になる。その形状すなわち
端室のふくらましは、それは電極の後の周りの空間のこ
とだが、石英のタィプ、肇厚、加熱状態扱びピンチ時の
窒素の圧力と共に変化する。従来の高圧水銀ランプは、
その端室の形状が特に重要でなくランプごとの偏差につ
いて無関Ｄだった。

なぜなら、そのようなランプは水銀が全て気化して作動
し、金属の蒸気圧は管球の温度に無関係であり端室の偏
差は作動特性に影響を与えなかったからである。全て気
化する水銀と気化する量以上の金属ハロゲンとを含有す
る新しい金属ハロゲンランプにおいては端室の形状がコ
ールドスポットの位置を決定するのでランプ特性及びそ
の色に極めて影響を与えることを発見した。

水銀と沃化ナトリウムを含むランプは、これは販売され
ている大部分の金属ハロゲンランプだが、特に端室の偏
差に敏感である。ランプの色は水銀の蒸気圧と金属ハロ
ゲンの蒸気圧とのバランスにより決定される。１つ以上
のランプを含む設備においては、端室の形状の偏差から
くる色の変動は一見して明らかである。

本発明にしたがえば、いろいろの直径及び壁厚の石英又
は石英状物質のアーク管を用いたランプの色の均一性を
所定の寸法及び形状の端室をモールドすることにより著
しく改善した。石英状物質とは、石英の割合の高い高温
ガラスをいう。実施するときはピンチ工程に先だって全
てのアーク管を予定の範囲の直径及び壁厚の各グループ
に分類する。その後、ピンチ工程の一部として、各グル
ープの管端は各グループの最大値より少し大きな所定の
端室の寸法・形状まで膨張させられる。全てのランプは
その両端をある程度、グループの範囲内で最４・値に近
いランプは多く及び最大値に近い直径のランプは少なく
膨張させられる。端室は両端をビンチし電極をモールド
部を有するピンチジョウを用いてシールし、アーク管を
一瞬高圧にし加熱されてまだ可塑的な端部をモールドと
一致するまで膨調させる。

ジョウはモールド部がシールされるアーク管の寸法に適
合するようにして使用される。ピンチシール工程の一部
として端室をモールドすることにより、著しく改善され
た作動特性を有する金属ハロゲンランプの製造は普通の
機械速度で行うことができ特別な労力も必要でない。第
１図を参照すると、レィリング（Ｒｅｍｎｇ）の米国特
許第３，２３も ４２１号に開示されたものと同様の金
属ハロゲンアークランプの外部ジャケットに装着される
石英アーク管１が図示される。

ガラス管の両端にはリード４，５の末端に支持された１
対の主放電保持電極２，３が封入される。リードはアー
ク管の両端のピンチシール７，８で気密に封入された薄
いモリブデンフオイル６を包含する。主電極２，３はタ
ングステンコアワィャの周りに巻かれたタングステンワ
イヤを備え活性剤を包含できる。ガラス管の一端には補
助始動電極９が備えられそれは内部に突出したりード端
を有する。ピンチシールのコーナ１０はプレスされてい
ないので外部管球中にアーク管を装着する支持手段を提
供する。例として、アーク管はランプの作動中は気化す
る水銀を包含できそのときの圧力は１〜１５気圧である
。

沃化ナトリウムはアーク管の作動温度で気化する量以上
に与えられる。周知のランプにはさらに少量の沃化タリ
ウム及び沃化インジウム又は沃化スカンジウムが与えら
れる。図示のアーク管は１０００Ｗ用の寸法であって、
たとえば１′２気圧の窒素のような不活性ガスで充填さ
れた外部ジャケット内に装着される。本発明のなされる
前は、アーク管の両端はゴツトシャーク（仇ｔＧｃｈａ
ｌｋ）の米国特許第２９６５，６９８号に開示された技
術を用いて封入された。

製品はョダア（Ｙｏｄｅｒ）の米国特許第２，８５７，
７１２号に開示された石英ランプ封入機により製造され
た。そのような方法では、石英管はピンチシール装置の
ヘッド中に支持されその排気管を窒素を与えるガス供野
合口に接続して封着中にリードが酸化されるのを防止す
る。酸水素バーナで石英管の下端を加熱して可塑状態に
する。適当なところでバーナを引込め１対のピンチジョ
ウを最初に石英管の下端まで上げてそれから石英管の両
側に付ける。これが石英管の最初の端部ならば、他端は
ストッパで止める。ピンチするとき窒素のバック圧力が
石英管を外に押すので端室が形成される。端室の形状は
温度に依存する石英の粘度、窒素のバック圧力及びジョ
ウの閉鎖速度によって決定される。ピンチするときの石
英の温度を決める主要因は管壁の厚さである。

溶解した石英管を引出す製造方法では精密で一定に壁厚
を制御できない。加熱速度が壁厚に依存するから、ピン
チ時の石英管の温度は正確に制御できなく完成した端室
の形状は第６図Ａ，Ｂ及びＣに示すようになる。管球Ａ
はふくらまし過ぎで、管壁が薄過ぎたためで、管球Ｂは
平均部で望ましい形状であり、管球Ｃはふくらまし不足
で、管壁が厚過ぎたためである。作動させると、ランプ
Ａは低いコールドスポット温度を有するので高い色温度
を有する。ランプＣは高いコールドスポット温度を有し
、多くのナトリウムが気化するので黄色の方向の低い色
温度が生ずる。本発明によれば、端部をピンチ（封着）
すると同時に所定の寸法と形状の端室をモールドするこ
とによって種々の直径と壁厚とを有する溶解石英管を用
いてもランプの色の均一性を著しく改善することができ
る。

ピンチする前に石英管をある範囲に入るグループに分離
しさらに予定の壁厚に入るサブグループに分離するとよ
いことが発見された。例えば、１０００Ｗ’用のアーク
管は外蓬２４．５〜２５．７肌のグループに分類され、
そのためには閉口の直径２５．８肌のピンチジョウが使
用される。外径２５．８〜２６．５肋の他のグループに
は２６．６側のピンチジョゥが使用される。壁厚に応じ
て各グループをさらにサブグループに分類し、火炎の強
さ、加熱時間又は窒素の圧力を調節して厚さを補償する
方がよい。ピンチ工程の一部として、各グループの全て
の石英管は第１のグループの場合は２５．８肋のジョウ
に対応する所定の端室の寸法と形状とに、又は第２グル
ープの場合は２６．６凧のジョウに対応する一定の端室
の寸法・形状まで膨張する。本発明によれば、ランプの
両端は管球の中心部の直径よりある程度、細い方のラン
プではなおさら又太い方のランプではより少なく膨張す
る。端室の形状と寸法との均−性はランプの色の均−性
にとって重要である。金属ハロゲンランプでの色の均一
性は管球の両端を０．１〜１０％拡大することにより実
現できる。拡大率は（ｄ２−ｄ，）／ｄ，として測定で
きる。ここでｄ，は製造誤差を含む管径であり、Ｑは端
部が拡大していくモールドの特定の直径である。実用的
には、上記の１０００Ｗのランプには０．４〜４％の範
囲が最適である。第１図、第２図に図示のアーク管１は
平均的な拡大率を示すが、第３図のアーク管１′は最小
限の直径ｄ，′と最大限の拡大率を示している。石英管
の両端はピンチされると同時に第４，５図に示される装
置を用いてモールドされる。

石英管１１は回動アーム１３の下端のジョウ１２中に垂
直に保持される。排気管１４は背後から管軸に直角に伸
びる。可操管１５は排気管に接続され不活性ガス、好ま
しくは窒素を供孫台する。第１のピンチシールがアーク
管に作られるときは、開いた上端はプラグ１６のような
耐温性のストッパで閉鎖する。第２のピンチシールを作
るときは、プラグは必要である。加熱・ピンチ時のりー
ド及び電極の酸化は窒素により防止される。電極２を支
持するりード線４はスピンドル１７中に収容され、アー
ク管は下端がスピンドルの表面に接近して支持される。
石英管の下端は２対の対応するバーナで加熱される。１
対のバーナー８，１９は図示されているが、他のバーナ
は石英管の背後のバーナ２０と図示されていないがそれ
に対応するものとがある。

バーナはチューブ２１，２２を通して供給される水素と
酸素との混合ジェットを給する。酸水素炎２３は石英管
の下端を完全に包囲し加熱し可塑性にする。加熱時間は
タイマ又は温度検出器により調整される。加熱サイクル
の終りに（石英管の下端は白熱しており可塑状態にある
）、ピンチジョウ２５，２６はロッド２７，２８の下方
の移動により駆動される。

ジョウはＴ形レバ２９，３２の面端に固着される。リン
ク３１，３２はロッド２７，２８をＴ形レバに結合する
。初めの移動でピンジョウは上に回転してアーク管の下
端と同じレベルの位置にくる。同時にバーナ１８，１９
も上に回動して外れた位置にくる。ロッド２７，２８が
更に下方に移動すると、Ｔ形レバが共に水平に移動しジ
ョゥがアーク管の下端と係合し第５図のようにピンチす
る。この時、アーク管内の窒素の圧力を増してピンチジ
ョウの上部の表面３３，３４により画成されるモールド
の形状と一致するように可塑状の下端を膨張させる。そ
れから窒素の圧力をといてジョウを引込めアーク管を冷
却する。アーク管を逆にして同様に池端のピンチシール
を作る。

本発明による同時ピンチ・モールド法は他の装置、たと
えばＹのｅｒの米国特許２，８５７，７１２の石英ラン
プ封着装畳にも使用できる。アーク管の製造者はそれか
ら従来技術に従ってア−ク管の排気、水銀金属ハロゲン
、アルゴンのような始動ガスを導入し、最後に排気管１
４′を切断して完成する。ランプの完成品は通常アーク
管を封入する保護外部ジャケットを備える。本発明によ
る膨張モールド端室を有する金属ハロゲンランプは作動
特性及び色の均一性において著しく改善された。

なぜなら様室の形状は溶解石英管の製造時に誤差以上に
モールドによって制御されあらゆる端室の形状が石英管
の直径又は厚みと関係なく同一であるからである。ラン
プの色は第一に水銀蒸気の圧力と金属ハロゲン、特に沃
化ナトリウムの蒸気圧とのバランスによって決定される
。金属ハロゲンが多過ぎると、その蒸気圧は気化しない
過剰物が集まるランプのコールドスポットの温度によっ
て決定される。本発明によるランプでは、コールドスポ
ットはアーク管の下端にありその所定の同一寸法への膨
張により同一グループのアーク管は全て色が均一である
。アーク管の両端を膨張させる方がよいが、作動におい
て一定の寸法と形状とを有することが重要なのは下端だ
けである。

上端は余り作動に影響を与えないので偏差を有していて
もよい。水平にして作動させるランプに関しては両端を
膨張させることが望ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるモールド端室を有する金銭ハロゲ
ンランプ用の石英アーク管の正面図、第２図は第１図の
アーク管の側面図、第３図は同一グループのアーク管の
側面図、第４図は第１図のアーク管を製造するピンチシ
ール装置の立面図、第５図はピンチシール装贋の一部拡
大図、第６Ａ，Ｂ及びＣ図は管端の部分図であって、モ
ールドをしない場合の端室の偏差を表わす。 １・・・・・・アーク管、２，３・・・・・・電極、４
，５・・・・・・リード、７，８…・・・ピンチシール
１１…・・・石英管、１８，１９……バーナ、２５，２
６……ピンチジヨウ。 （杉／ 拘り２ （＆３ 抗２４ 〆＆５ 〃ｏ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラス質の石英状物質で形成されかつ所定の径を持
   つほぼ円筒形のアーク管１を備え、該アーク管は、ラン
   プの作動中にほぼ全て気化する水銀の充填物、作動中に
   気化される量を超える金属ハロゲン化物および不活性ガ
   スを含み、前記アーク管はさらにピンチされた端部７，
   ８を有し、これら端部は、そこを通つてシールされ、そ
   れらの内端部に電極２，３を保持するリード線４，５を
   有する高輝度金属ハロゲンランプであつて、 前記アー
   ク管の本体と前記のピンチされた端部との間の領域にお
   いて、管径の変動にかかわらず、ランプの均一性を達成
   するように、前記アーク管の径より大きい寸法径を持つ
   たピンチジヨウにより所定のサイズとなるように、前記
   アーク管の径よりも大きくない長さを有し、かつ前記管
   径を越え、該管径の１０％以内に鍾状に膨出された少な
   くとも一つの端室を有することを特徴とする金属ハロゲ
   ンランプ。 ２ 石英のような物質からなる管１１の端部を、リード
   線４まわりに配置することと、 不活性ガスを前記管１
   １に流しながら、前記端部を可そ状態に加熱することと
   、 前記管１１の石英のような物質をリード線４まわり
   にシールするため、前記端部を押圧することと、 前記
   管１１よりも大きい直径を有するピンチジヨウ２５，２
   ６を閉じることにより、前記の押圧された端部７近くの
   前記管１１のまわりにモールドを形成することと、そし
   て、 前記の押圧された端部７近くの前記管１１の領域
   を、該管１１内を前記不活性ガスで加圧することにより
   、前記モールド内に膨出されることと、 からなること
   を特徴とするアーク管の製造方法。