WO2000024039A1

WO2000024039A1 - Lamp and lamp package made of functionally gradient material

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Publication number: WO2000024039A1
Application number: PCT/JP1999/005685
Authority: WO
Inventors: Yukiharu Tagawa; Katsumi Sugaya; Hiroto Sato
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 1998-10-19
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2000-04-27
Anticipated expiration: 2001-04-19
Also published as: KR100533660B1; US6597114B1; KR20010032379A; TW493201B; JP3118758B2; EP1049134A4; JP2000195468A; EP1049134A1

Description

ι 明細書ランプ用傾斜機能材料製封止体およびランプ ' 技術分野

この発明は、水銀ランプやメタルハライドランプ、ハロゲンランプなどのランプ用傾斜機能材料製封止体およびランプに関する。背景技術

傾斜機能材料は、例えば金属よりなる導電性無機物質成分と金属酸化物よりなる絶縁性無機物質成分との混合焼結体により構成される。特定の一方向に向かうに従って導電性無機物質成分濃度が傾斜的または段階的に変化することにより、導電性無機物質成分濃度が高い導電性部分と、導電性無機物質成分濃度が零または当該濃度が低い絶縁性部分とが、異なる個所に位置された一体の固体材料である。そして、例えばランプのシール部の構成において、電流供給路を形成する封止体として好適に用いられる。

このような傾斜機能材料を実際にランプ用封止体として用いる場合には、当該傾斜機能材料にリード棒を電気的に接続された状態で連結することが必要である。例えば傾斜機能材料からなる封止部材の端面から積層方向に伸びるリード棒揷入用孔を形成し、これにリード棒の一端部分を挿入して固着することにより、達成される。しかしながら、例えばタングステンなどの金属からなるリード棒を単に揷入して固着すると、当該リード棒が、例えばシリカよりなる封止部材の絶縁性無機物質成分と組織的に一体化されてしまう。その結果、両者の熱膨張率の差に起因して当該封止部材にクラックが発生する。

一方、リード棒と封止部材との間に間隙が存在すると、ランプの発光管部内に封入された、例えば水銀などの封入物がこの間隙内に進入する。そして凝縮することにより、ランプの動作特性が変動するようになる。このような現象を防止するためには、例えばモリブデン粉末などからなる金属粉末層、あるいは高融点金属からなる薄膜をリード棒の外周面に形成することが有効である。これにより、間隙内に封入物が進入して凝縮することが防止されると共に、封止部材にクラックが発生することを防止することもできる。

しかしな力ら、以上のような金属粉末層、あるいは高融点金属からなる薄膜を形成する場合には、当該工程が煩雑である。しかも必ずしも所期の性能を有するものを得ることができない、という問題がある。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、封止部材にクラックが発生することがなく、従って十分な熱的耐久性を有するランプ用傾斜機能材料製封止体を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、上記のランプ用傾斜機能材料製封止体により、熱的に安定な気密封止構造が構成され、安定な動作特性と長い使用寿命とを有するランプを提供することにある。発明の開示

本発明のランプ用傾斜機能材料製封止体は、傾斜機能材料よりなる封止部材と、この封止部材に固着されたリード棒とよりなリ、

前記封止部材は、絶縁性無機物質層と、各々導電性無機物質成分と絶縁性無機物質成分との混合物からなる複数の混合物層とが積層されてなリ、混合物層の各々は、前記絶縁性無機物質層に隣接するものから順に導電性無機物質成分の割合が段階的に増大し、積層方向に伸びる ¾が形成されている積層体よりなる傾斜機能材料により構成され、

前記リード棒は、前記封止部材の孔内に挿入され、このリード棒の外周面と封止部材の孔との間に、高融点金属からなるスリーブ状金属部材が介在する状態で一体に固着されてなることを特徴とする。

上記のランプ用傾斜機能材料製封止体においては、前記スリーブ状金属部材は、筒状に巻かれた高融点金属箔よりなることが好ましい。

また、前記スリーブ状金属部材は、リード棒の外周面に螺旋状に巻かれた帯状の高融点金属箔により構成することができる。

前記スリーブ状金属部材は、封止部材の導電性無機物質成分の含有割合が少なくとも 1 5体積％以下の全領域において介在していることが好ましい。また、前記スリーブ状金属部材を形成する高融点金属力モリブデンあるいはモリブデンを主成分とする合金からなることが好ましい。

前記スリーブ状金属部材の外周面には、レニウム、ロジウム、白金またはそれらの合金よりなるコート層が形成されていることが更に好ましい。

本発明のランプは、上記のランプ用傾斜機能材料製封止体により、気密封止構造が形成されてなることを特徴とする。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明のランプ用傾斜機能材料製封止体の構成の一例を示す説明用断面図である。

第 2図は、本発明のランプ用傾斜機能材料製封止体を形成する封止部材の構成の一例を示す説明用断面図である。

第 3図は、本発明のランプ用傾斜機能材料製封止体の構成を他の例を示す説明図である。

第 4図は、第 3図におけるランプ用傾斜機能材料製封止体のスリーブ状金属部材の拡大図である。

第 5図は、第 3図におけるランプ用傾斜機能材料製封止体のスリーブ状金属部材の形成方法を示す説明図である。

第 6図は、本発明のランプ用傾斜機能材料製封止体を用いた放電ランプの構成の一例を示す概略図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して、本発明について詳細に説明する。

本発明において、リード棒とは、電極棒または内部リード棒の事である。

第 1図は、本発明のランプ用傾斜機能材料製封止体の構成の一例を示す説明用断面図である。このランプ用傾斜機能材料製封止体 1 0は、傾斜機能材料よりなる封止部材 1 1を具えてなる。この封止部材 1 1は、第 2図に示すように、電極棒挿入用？ L 22と外部リード棒揷入用孔 23を有する傾斜機能材料よりなる。電極棒挿入用孔 22は、一端に位置する、絶縁性無機物質層の端面から導電性無機物質成分が含有する割合が増加する方向に伸びるよう形成される。外部リード棒揷入用孔 23 は、導電性無機物質成分が含有する割合が最も高い混合粉末層の端面から絶縁性無機物質層に向かって伸びるように形成される。'この封止部材 1 1の電極棒挿入用孔 22内には、先端部に金属コイルが巻かれることにより放電電極 1 2が形成される。そして電極棒 1 3の基端側部分 21が挿入され、電極棒 1 3の基端側部分 21 の外周面と封止部材 1 1の電極棒挿入用？ L 22の内面との間に、高融点金属からなるスリーブ状金属部材 1 4が介在する状態で一体に固着されている。

一方、外部リード棒揷入用孔 23内に外部リード棒 1 5の一端側部分が挿入されて固着されており、電極棒 1 3、封止部材 1 1および外部リード棒 1 5が一体に連結されたものとされている。

なお、本明細書において、電極棒 1 3の「基端側部分」とは、電極棒 1 3が封止部材 1 1に揷入されている領域をいう。

傾斜機能材料は、絶縁性無機物質層と、この絶縁性無機物質層上に積層された、絶縁性無機物質成分と導電性無機物質成分との均一な混合物からなる複数の混合物層とから構成される。そして特定の一方向に向かうに従って導電性無機物質成分濃度が傾斜的または段階的に増大する状態に積層されている。

ここに、絶縁性無機物質成分として好適に用いられる材質の具体例としては、例えばシリカガラス、石英（Si〇₂ )、アルミナ（Al ₂ 0₃ )、ジルコニァ（Zr0₂ )、マグネシァ（MgO )、炭化けい素（SiC )、炭化チタン（TiC)、窒化けい素（Si₃ N₄ )、酸窒化アルミニウム（AI ON )などが挙げられる。

また、導電性無機物質成分として好適に用いられる材質の具体例としては、例えばモリブデン、ニッケル、タングステン、タンタル、クロム、白金、亜鉛などが挙げられる。

電極棒揷入用孔 22の形状は、例えば外径が 0. 3〜3. Omm、長さが 1 0~ 20m mとされ、外部リード棒用孔 23の形状は、例えば外径が 0. 3〜3. Om m、長さが 5 ~ 1 Ommとされる。

絶縁性無機物質層から伸びる電極棒揷入用孔 22の先端部は、導電性無機物質成分の含有割合が 20体積％以上である構成層にまで達していることが好ましく、 4 0体積％以上である構成層にまで達していることが更に好ましい。これにより、十分な導電性を確得することができる。

この傾斜機能材料を製造する方法は、例えば乾式法を好ましく利用することができる。具体的には、孔形成用成型部材が底部材に設けられた成形用金型内に絶縁性無機物質粉末を充填し、絶縁性無機物質粉末層を形成する。その上に導電性無機物質粉末と、シリカよりなる絶縁性無機物質粉末とが異なる割合で混合された、導電性無機物質粉末の含有割合が異なる複数の混合粉末を、導電性無機物質粉末濃度が最も低い混合粉末から順に金型内に層状に充填し、粉末積層体を形成する。その後、孔形成用成型部材を有する加圧用部材により加圧され、これにより、加圧成型体である積層成型体が形成される。そして、積層成型体に対して、非酸化性ガス雰囲気中において例えば 1 000〜1 200°Cを最高加熱温度とする焼結処理が行われることにより、電極棒揷入用孔 22および外部リード棒揷入用孔 23を有する傾斜機能材料が得られる。

電極棒 1 3は、例えば外径が 0. 4 - 4. O m mのタングステン線とされ、外部リード棒 1 5は、例えば外径が 0. 3 - 3. Om mのタングステン線またはモリブデン線などの金属線からなるものとされる。また、放電電極 1 2は電極棒 1 3の先端部に電極コィルが巻き付けられることにより形成され、その電極コイルは、例えば直径 0. 06- 0.

3 mmのタングステン線からなる。

スリーブ状金属部材 1 4の材質としては、封止部材 1 1の絶縁性部分と複合酸化物を形成しないような高融点金属材料が用いられる。このような高融点金属材料の具体例としては、例えばモリブデン、あるいはモリブデン一パラジウム系合金、モリブデン一白金系合金などのモリブデン合金、およびタングステンやその合金、レニウムおよびその合金などが挙げられる。

スリーブ状金属部材 1 4をこのような材質のものとすることにより、電極棒 1 3が温度変化によって膨張、収縮した場合にも、当該スリーブ状金属部材がクッション材として作用するために微小変位が吸収される。しかもリード棒が封止部材と複合酸化物の形成による一体的な組織を形成することがないので、封止部材に生ずる応力がきわめて小さいものとなり、従って、封止部材にクラックが発生することが防止される。

スリーブ状金属部材 1 4は、電極棒 1 3が挿入または圧入されて装着された予め筒 g 状に巻かれた高融点金属箔により構成することができる。この場合には、高融点金属箔が一重に巻かれたものとすることができるが、両端縁部が重なり合つていてもよあるいは僅かに離間していてもよい。更に、二重または三重以上巻き付けられたものとすることもできる。また、スリーブ状金属部材 1 4は、高融点金属箔を電極棒 1 3の外周に巻き付られることにより形成されてもよい。

スリーブ状金属部材 1 4が高融点金属箔により構成される場合には、例えば傾斜機能材料製封止部材 1 1の本焼結時などに高融点金属箔に過大な力が作用されて割れたり、または裂けることにより隙間が生じたり、傾斜機能材料製封止部材 1 1 が本焼結時に十分に収縮しないために高融点金属箔が重ならず隙間が生じたりすることがある。しかし、スリーブ状金属部材に部分的に若干の隙間あるいはギャップがあっても、クラックの発生を防止する効果が失われるものではない。

また、電極棒 1 3に装着された高融点金属箔は、例えば YAG (イットリウム—アルミ二ゥムーガーネット）レーザを利用して、スポット溶接する方法などにより固定することが好ましい。この場合には、スリーブ状金属部材の一端の 1個所のみにおいて行えばよい。

また、スリーブ状金属部材 1 4は、電極棒 1 3が挿入または圧入されて装着されたパイプ状の高融点金属材料により構成されたものであってもよい。この場合には、その内径は、電極棒 1 3の外径と適合した大きさ、例えば圧入される場合には、その差が 0. 05 mm以下であることが好ましい。

そして、高融点金属箔により構成されたものと同様にスポット溶接する方法などにより固定することが好ましい。

以上において、スリーブ状金属部材 1 4の肉厚は、 0. 01 ~ 0. 3 m m、特に 0. 02 〜0. 1 mmであることが好ましい。 0. 01 m mよりも小さい場合には、変形が生じやすく、封止部材 1 1に作用する応力を小さく緩和するという効果が十分に得られず、所期のランプ用傾斜機能材料製封止体 1 0が得られない。一方、 0. 3 mmよりも大きい場合には、電極棒 1 3の膨張、収縮に起因する微小変位を十分に吸収することができないので、封止部材 1 1に生ずる応力が緩和されず、従って、封止部材 1 1にクラックが発生するおそれがある。

また、スリーブ状金属部材 1 4の長さは、封止部材 1 1の絶縁性無機物質層の端面から導電性無機物質成分の含有割合が 1 0 ~ 20体積《½である領域にまで達する長さとすることが好まし例えば 8〜 1 2m mとされる。

また、スリーブ状金属部材 1 4の外周面には、例えばレニウム、ロジウム、白金またはそれらの合金からなるコート層が形成されていることが好ましい。これにより、スリーブ状金属部材 1 4は封止部材 1 1のシリカ成分と複合酸化物を形成しにくいものとなるので、組織が一体的なものとなることがなく、従って、封止部材 1 1にクラックが発生することがない。

このような構成によれば、封止部材 1 1の電極棒揷入孔の内面と電極棒 1 3の外周面との間に、それ自体が独立の部材である高融点金属からなるスリーブ状金属部材 1 4が介在していることにより、電極棒 1 3が温度変化によって膨張、収縮した場合にも、当該スリーブ状金属部材 1 4がクッション材として作用するために微小変位が吸収され、しかも電極棒 1 3が封止部材 1 "Iと一体的な組織を形成することがないので、封止部材 1 1に生ずる応力がきわめて小さいものとなる。従って、封止部材 1 1にクラックが発生することが防止される。

また、スリーブ状金属部材 1 4を適宜の厚さのものとすることにより、封止部材 1 1と電極棒 1 3との間の間隙を十分に埋めることができ、従って、ランプ内の封入物が間隙内に進入することが防止される。

更に、封止部材 1 1と電極棒 1 3との間の間隙にスリーブ状金属部材として、パイプ状の高融点金属材料を用いた場合には、その厚さが均一であることにより、封止体 1 0の品質の安定化を図ることができる。また、スリーブ状金属部材 1 4は、それ自体が容易に製造することができるものである上、電極棒への装着が容易であるので、極めて簡単な作業により所期のランプ用傾斜機能材料製封止体 1 0を製造することができる。

第 3図は、本発明のランプ用傾斜機能材料製封止体の構成の他の例を示す説明図、第 4図は、第 3図のランプ用傾斜機能材料製^ ί止体におけるスリーブ状金属部材の拡大図である。

このランプ用傾斜機能材料製封止体 30は、傾斜機能材料よりなる封止部材 3 1 を具えてなり、この封止部材 3 1は、第 1図に示すランプ用傾斜機能材料製封止体 1 0の封止部材 1 1と同様の構成の傾斜機能材料よりなり、当該封止部材 3 1の絶縁 g 性無機物質層の端面から導電性無機物質成分が含有する割合が増加する方向 (積層方向）に伸びるよう形成された、当該封止部材 3 1を貫通する電極棒揷入孔 3 5を有する。

この電極棒揷入孔 35には、先端部に放電電極 33が形成された電極棒 32が揷通されて、電極棒 32の外周面と封止部材 3 1の電極棒揷入孔 35の内面との間に、スリーブ状金属部材 34が介在する状態で一体に固着されている。

スリーブ状金属部材 34は、導電性無機物質成分の含有割合が少なくとも 1 5体積％の全領域に介在していることが好ましこれにより、封止部材 1 1にクラックが発生することを有効に防止することができる。

このスリーブ状金属部材 34は、電極棒 32の外周面に螺旋状に密に巻かれた帯状の高融点金属箔よりなる。例えば第 5図に示すように、電極棒 32を中心軸 Gの周りに回転させることによって、帯状金属箔 36を電極棒 32の外周面に螺旋状に巻き付けた後、適宜の長さに切断することにより形成される。

ここに、帯状金属箔 36としては、例えばモリブデン、タンタル、レニウム、タングステン、白金、あるいはこれらの合金や複合材などを用いることができる。

このスリーブ状金属部材 34の厚さは、例えば 1 00 m以下であることが好ましぐ l OO mを超える場合には、帯状金属箔の剛性が過大となって、電極棒 32の外周面に巻き付ける際にスプリングバックが生じて巻き付けが困難となる場合がある。また、スリーブ状金属部材 34を構成する帯状部分 34Aの幅は、例えば 1 m m以下であることが好ましい。これにより、ランプ用傾斜機能材料製封止体 30内にかかる内部圧力に対する十分な耐圧を確保することができる。

さらに、隣接する帯状部分の間隙 dは Om mであることが好ましいが、当該スリーブ状金属部材 34の厚さを超えなければ、間隙があってもよい。これにより、電極棒 32 と封止部材 3 1とが直接接触することを避けることができ、電極棒 32が封止部材 3 1 と複合酸化物の形成による一体的な組織を形成することが防止される。

上記のような構成のランプ用傾斜機能材料製封止体 30によれば、当該スリーブ状金属部材 34の各帯状部分は微小ながら移動可能である。従って、電極棒 32が温度変化によって膨張、収縮した場合に、当該スリーブ状金属部材 34がクッション材として作用することに加えて、当該スリーブ状金属部材 34の微小移動によっても微小変位が吸収される。しかも電極棒 32が封止部材 3 1と一体的な組織を形成することがないので、封止部材 3 1に生ずる応力がきわめて小さいものとなる。従って、封止部材 3 1にクラックが発生することが防止される。

また、スリーブ状金属部材を適宜の厚さのものとすると共に、帯状金属箔を電極棒 32の外周面に密に巻くことにより、封止部材 3 1と電極棒 32との間の間隙を十分に埋めることができ、従って、ランプ内の封入物が間隙内に進入することが防止される。

さらに、所要のスリーブ状とするために必要な作業が簡単であるので、コストが低いものとなると共に、極めて簡単な作業により所期のランプ用傾斜機能材料製封止体 30を製造することができる。

第 6図は、本発明のランプ用傾斜機能材料製封止体を用いた放電ランプの構成の一例を示す概略図である。この放電ランプにおいて、 40はシリカガラスよりなる発光管、 1 0は既述の封止体である。

この封止体 1 0は、その一端側に絶縁性部分 42を有すると共に他端側に導電性部分 43を有しており、従って、当該封止体 1 0の一端側部分が発光管 40の封止管部 41内に挿入された上で、当該封止管部 41が当該絶縁性部分 42の外周面に溶着されて気密シールが形成されている。

この構造においては、外部リード棒 1 5から、封止体 1 0を構成する封止部材 1 1の導電性部分 43を介して、電極棒 1 3および放電電極 1 2に到る電気導入用経路が形成されている。

このような構成によれば、上記の熱的に安定なランプ用傾斜機能材料製封止体により、点灯時において電極棒 1 3が温度変化によって膨張、収縮した場合にも、封止部材 1 1にクラックが発生することを防止され、熱的に安定な気密封止構造が形成される。従って、安定な動作特性が得られると共に、使用寿命を長くすることができる。

以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の例に限定されるものではな各部の具体的構成については種々の変更を加えることが可能である。

例えば、封止部材 1 1の電極棒揷入用？ L 22内に挿入されている電極棒 1 3の基端側部分 2 1の先端部を、例えば円錐状などの尖頭状にすることができる。この場合には、電極棒揷入用孔 22内にスリーブ状金属部材 1 4が装着された電極棒 1 3 の基端側部分 21を挿入する作業が容易となる。そして、電極棒 1 3が温度変化によリ膨張、収縮しても、電極棒 1 3の基端側部分 21の先端部を包囲する部分における温度分布の変化が緩やかであるため、傾斜機能材料に局所的に大きな熱応力が生ずることがない。

更に、電極棒 1 3は外径の大きさが異なる 2つの部分、すなわち大径電極棒部分と小径電極棒部分とを有するものを用いることができる。この場合には、スリーブ状金属部材 1 4は、小径電極棒部分に装着され、封止部材 1 1の電極棒揷入用孔に挿入されて固着される。このような構成とすれば、電極棒 1 3自体の温度変化による熱膨張の程度が小さく抑制されるので、当該基端側部分 21を包囲する封止部材 1 1に生ずる応力を小さくすることができる。

また、第 1図に示すランプ用傾斜機能材料製封止体においては、電極棒 1 3が封止部材 1 1の全体を貫通する構成とすることも可能であり、その場合には、電極棒の外端部がそのまま外部リード部として作用するものとされる。

また、第 1図に示すランプ用傾斜機能材料製封止体において、スリーブ状金属部材 1 4は、電極棒 1 3の基端側部分の外周面に帯状金属箔が巻き付けられることにより形成されていてもよい。

本発明のランプ用傾斜機能材料製封止体 1 0は、放電ランプに限られず、白熱ランプにおける封止構造の形成に適用することも可能である。この場合には、電極棒の代わりにいわゆる内部リード棒が用いられ、その基端側部分が傾斜機能材料に形成されたリード棒揷入用 ¾内に挿入されて固着され、先端側部分の先端にはフィラメントコイルを連結すればよい。

以下に実施例 1として、本発明の具体的な実施例について説明する。

純度 99. 99 %、平均粒径 1 . 0 mのモリブデン粉末と、純度 99. 99 %、平均粒径 5. 6 ;u mのシリカ粉末とを材料粉末として用い、種々の導電性無機物質成分濃度を有する混合粉末を調製した。また、各構成層形成用粉末には、滑剤兼バインダ一としてステアリン酸を 5. 0重量％の割合で添加した。

内径 3. O m mの内部空間を有する金型の底部材の中央に、ポリプロピレンよりなる外径 0. 6m m、長さ 1 1 . Ommの下部孔形成用成形部材を上方に突出する状態で固定して設けた。

この金型内に、シリカ粉末または混合粉末を、導電'性無機物質成分濃度（モリブデン濃度）が低いものから順に充填して積層させ、合計 1 1層の粉末積層体を形成した。

—方、加圧用部材の下面の中央には、超硬合金よりなる外径 0. 9 m m、長さ 3. Ommの上部孔形成用成形部材を下方に突出する状態で固定して設けておき、この加圧用部材を粉末積層体の上面に押し当てて更に上部孔形成用成形部材を最上層から内方に押入し、加圧用部材の下面を粉末積層体の上面に当接させた。この状態から、最終圧力が 1 . 5 X 1 0⁸ Pa ( 1 . 5ton/cm² ；)となる状態で粉末積層体を加圧し、これにより、積層成型体に下部孔形成用成形部材および上部孔形成用成形部材が結合されてなる複合成型体を形成した。この複合成型体の外径は 3. Omm、長さは 1 5. Ommであった。

この複合成型体を焼成炉内に入れ、水素ガス雰囲気中において約 1 000 ~ 1 20 0°Cまで加熱することにより、積層成型体を仮焼結し、同時に両孔形成要請形部材を蒸発させて消失させると共に混合粉末に添加したバインダーをも消失さる。これにより、第 2図に示す形状を有する、積層成型体の仮焼結体である外部リード棒挿入用孔および電極棒挿入用孔が両端部に形成された円柱状の封止体材料を得た。次に、先端部が直径 0. 2m mのタングステン線を巻き付けることによって形成された放電電極を有し、外径 0. 6mm、長さ 1 5. Ommの電極棒の基端側部分を、厚さ 0. 08mmのモリブデン箔を内径が 0. 6mm、長さが 1 0. Ommの筒状にしたものに挿入した後、金属箔の一端の 1個所をスポット溶接して一体のものとする。これを、上記の封止体材料の電極棒揷入用^内に挿入する一方、外部リード棒揷入用 ¾ 内に外径 0. 5 m m、長さ 8. Om mの外部リード棒の一端部を挿入深さ 3. Ommで挿入した。この状態で、 1 0一³ Pa以下の真空雰囲気中にて加熱し、約 1 700°Cの温度に約 1 0分間保持した後炉中にて冷却し、もって仮焼結体であった封止体材料を本焼結処理することにより、第 1図に示された形態の、円柱状の傾斜機能材料からなる封止部材の両端から電極棒および外部リード棒が伸び出した状態のランプ用封止体を製造した。以上のようにして得られたランプ用封止体を用い、第 6図の構成に従い、発光管部における発光空間の直径が 1 1 . Om m、管軸方向距離が 1 1 . Omm、封止管部の内径が 3. 1 mm、電極間距離が 1 . 5mmであり、発光物質として水銀 40mg、バッファガスとしてアルゴン 300To rrが封入されてなる、定格ランプ電力が 1 OOWの超高圧水銀ランプを製造した。

このようにして作製された放電ランプ 30本について、定格点灯条件で連続点灯亍ストを行ったところ、いずれのものも、点灯時間が 2000時間を超えてもなお安定な放電特性が得られ、長い使用寿命が得られることが確認された。

以下に実施例 2として、本発明の具体的な実施例について説明する。

内径が 0. 6mm、肉厚が 0. 08 m m、長さ力《1 1 . Ommのモリブデンからなるパイプ状の金属材料を用いたことのほかは、実施例 1と同様にしてランプ用封止体を得、このランプ用封止体を用いて、超高圧水銀ランプを製造した。

このようにして作製された放電ランプ 30本について、定格点灯条件で連続点灯テストを行ったところ、いずれのものも、点灯時間が 2000時間を超えてもなお安定な放電特性が得られ、長い使用寿命が得られることが確認された。

以下に実施例 3として、本発明の具体的な実施例について説明する。

超硬合金よりなる外径 0. 52mm、長さ 1 1 . Omm、頂部の開き角度が約 60度の円錐形の先端部を有する下部孔形成用成形部材を用いたほかは、実施例 1と同様にして封止体材料を得た。次に、外径が 0. 6 mm、長さが 4. Om mの大径電極棒部分と、外径が 0. 3 mm、長さが 1 1 . Om mの小径電極棒部分とからなる電極棒を用い、この電極棒の小径電極棒部分に、内径が 0. 3 mm、肉厚が 0. 08 mm,長さが 1 0. Ommのモリブデンからなるパイプ状金属材料が装着され、これを用いたことのほかは、実施例 1と同様にしてランプ用封止体を得、このランプ用封止体を用いて、超高圧水銀ランプを製造した。

以下に実施例 4として、本発明の具体的な実施例について説明する。

純度 99. 99%、平均粒径 1 . 0 ;u mのモリブデン粉末と、純度 99. 99<½、平均粒径 5. S mのシリカ粉末とを材料粉末として用い、種々の導電性無機物質成分濃度を有する混合粉末を調製した。ここで、調製した混合粉末のうち、導電性無機物質成分であるモリブデンの濃度が最大の混合粉末のモリブデン濃度は 85重量％で αδる。

また、各構成層形成用粉末には、滑剤兼バインダーとしてステアリン酸を 5. 0重量《½の割合で添加した。

内径 3. 5mmの内部空間を有する金型の底部材の中央に、下端部分の外径が 0. 8 mm,上端部分の外径が 0. 65mmの超硬合金よりなるピン部材を上方に突出する状態で固定して設けた。

この金型内に、シリカ粉末または混合粉末を、導電性無機物質成分濃度（モリブデン濃度）が低いものから順に充填して積層させ、合計 1 1層の粉末積層体を形成した。

一方、加圧用部材は、超硬合金よりなり、外径が金型の内径より 0. 02mm小さその下面中央に上記のピン部材を挿入することができる孔が形成されている。

この加圧用部材をピン部材を揷入する状態で粉末積層体の上面に当接させ、この状態から、最終圧力が 1 . 5 1 0⁸ Paとなる状態で粉末積層体を加圧し、これにより、積層成型体を形成した。この積層成型体の外径は 3. Omm,長さは 1 5. Om mであった。

次に、外径 0. 6m m,長さ 30m mのタングステン線よりなる電極棒の外周面に厚さ 25 m、幅 0. 7 mmの帯状のモリブデン箔を、モリブデン箔の間隔を Om mとして螺旋状に巻き付けて、全長 1 1 m mとなるよう切断した。

電極棒の先端には、直径 0. 2m mのタングステン線を巻き付けることにより放電電極を形成した。

この電極棒を上記の積層成型体の電極棒揷入用 ¾内に揷通させて、積層成型体の絶縁性無機物質層の端面から突出する電極棒の長さが 4 m mとなるよう、電極棒を配置した。

そして、電極棒が揷通された積層成型体を焼成炉内に入れ、水素ガス雰囲気中において約 1 000~ 1 200°Cまで加熱することにより、積層成型体を仮焼結させると共に混合粉末に添加したバインダーをも消失させる。次に、この仮焼結体をモリブデン濃度の高い混合物層を下にして、モリブデンよりなる冶具に固定し、この状態で、 1 0一³ P a以下の真空雰囲気中にて加熱し、約 1 7 0 0°Cの温度に約 1 0分間保持した後炉中にて冷却し、焼結体であった封止体材料を本焼結処理することにより、第 3図に示した形態のランプ用封止体を製造した。このようにして得られたランプ用封止体を用いて、実施例 1と同様の超高圧水銀ランプを製造した。

このようにして作製された放電ランプ 30本について、定格点灯条件で連続点灯テストを行ったところ、いずれのものも、点灯時間が 2000時間を超えてもなお安定な放電特性が得られ、長い使用寿命が得られることが確認された。産業上の利用可能性

以上のように、本発明のランプ用傾斜機能材料製封止体によれば、封止部材の孔の内面と、リード棒の外周面との間に、リード棒と别体の高融点金属からなるスリーブ状金属部材が介在している。これにより、リード棒が温度変化によって膨張、収縮した場合にも、当該スリーブ状金属部材がクッション材として作用するために微小変位が吸収され、しかもリード棒が封止部材と一体的な組織を形成することがないので、封止部材に生ずる応力がきわめて小さいものとなり、従って、封止部材にクラックが発生することが防止される。

また、スリーブ状金属部材を適宜の厚さのものとすることにより、封止部材とリード棒との間の間隙を十分に埋めることができ、従って、ランプ内の封入物が間隙内に進入することが防止される。

スリーブ状金属部材がリード棒の外周面に螺旋状に巻かれた帯状の高融点金属箔よりなる場合には、当該スリーブ状金属部材の各帯状部分は、微小ながら移動可能である。従って、リード棒が温度変化によって膨張、収縮した場合に、当該スリーブ状金属部材がクッション材として作用することに加えて、当該スリーブ状金属部材の微小移動によっても微小変位が吸収され、しかもリード棒が封止部材と一体的な組織を形成することがないので、封止部材に生ずる応力がきわめて小さいものとなり、従って、封止部材にクラックが発生することが防止される。

また、スリーブ状金属部材を形成する高融点金属がモリブデンあるいはモリブデンを主成分とする合金からなる場合には、当該スリーブ状金属部材は封止部材のシリ力成分と複合酸化物を形成しにくいために組織が一体的なものとならないので、封止部材にクラックが発生することを防止することができる。

更に、スリーブ状金属部材の外周面に、レニウム、ロジウム、白金またはそれらの合金からなるコート層が形成されることにより、一層、スリーブ状金属部材を形成する高融点金属が、封止部材のシリカ成分と複合酸化物を形成しにくいものとなる。本発明のランプによれば、上記の熱的に安定なランプ用傾斜機能材料製封止体により、熱的に安定な気密封止構造が形成され、従って安定な動作特性が得られると共に、使用寿命を長くすることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 傾斜機能材料よりなる封止部材（1 1 ,3 1 )と、この止部材に固着されたリード棒 ( 1 3,32 )とよりなり、前記封止部材は、絶縁性無機物質層と、各々導電性無機物質成分と絶縁性無機物質成分との混合物からなる複数の混合物層とが積層されてなリ、混合物層の各々は、前記絶縁性無機物質層に隣接するものから順に導電性無機物質成分の割合が段階的に増大し、積層方向に伸びる孔が形成されている積層体よりなる傾斜機能材料により構成され、前記リード棒は、前記封止部材の？ I内に挿入され、このリード棒の外周面と封止部材の孔との間に、高融点金属からなるスリーブ状金属部材（14,34 )が介在する状態で一体に固着されてなることを特徴とするランプ用傾斜機能材料製封止体（10,30)。

2. 前記スリーブ状金属部材（1 4 )は、筒状に巻かれた高融点金属箔ょリなることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のランプ用傾斜機能材料製封止体（10)。

3. 前記スリーブ状金属部材（34 )は、リード棒の外周面に螺旋状に巻かれた帯状の高融点金属箔（36 )よりなることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のランプ用傾斜機能材料製封止体（30)。

4. 前記スリーブ状金属部材を形成する高融点金属が、モリブデンあるいはモリブデンを主成分とする合金からなることを特徴とする請求の範囲第 1項から請求の範囲第 3項のいずれかに記載のランプ用傾斜機能材料製封止体。

5. 前記スリーブ状金属部材は、封止部材の導電性無機物質成分の含有割合が少なくとも 1 5体積％以下の全領域において介在していることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載のランプ用傾斜機能材料製封止体。

6. 前記スリーブ状金属部材の外周面には、レニウム、ロジウム、白金またはそれらの合金よりなるコート層が形成されていることを特徴とする請求の範囲第 1項から請求の範囲第 5項のいずれかに記載のランプ用傾斜機能材料製封止体。

7. 請求の範囲第 1項から請求の範囲第 6項のいずれかに記載のランプ用傾斜機能材料製封止体により、気密封止構造が形成されてなることを特徴とするランプ。