專(zhuān)利名稱(chēng)：高壓放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓放電燈，特別是涉及一種具備透光性陶瓷(ceramics)氣密 容器的高壓放電燈(lamp)。
背景技術(shù)：
在具備透光性陶瓷放電容器的高壓放電燈中，已廣為人知曉的是通過(guò)陶瓷的熔接 來(lái)將該放電容器的開(kāi)口部予以密封的所謂無(wú)燒結(jié)(fritless)密封，例如在日本專(zhuān)利公開(kāi) 申請(qǐng)案第P2007-115651 號(hào)(Japanese Laid OpenPatent Application No. P 2007-115651) 中有所揭示。而且，在無(wú)燒結(jié)密封中，使透光性陶瓷放電容器的小徑筒部的、接近密封預(yù)定部的 位置處的內(nèi)表面的平均結(jié)晶粒徑由50 μ m以下的多晶氧化鋁(alumina)陶瓷形成，以降低 密封部的陶瓷中發(fā)生的裂縫(crack)產(chǎn)生。關(guān)于此技術(shù)，例如在日本專(zhuān)利公開(kāi)申請(qǐng)案第 P2009-00992KJapanese LaidOpen Patent Application No. P 2009-009921)中有所揭示。無(wú)燒結(jié)密封能夠解決伴隨燒結(jié)玻璃(frit glass)的使用而產(chǎn)生的各種問(wèn)題，因此 是極為有效的技術(shù)。但是，所述無(wú)燒結(jié)密封尚未能充分解決密封部的陶瓷中易發(fā)生的裂縫 產(chǎn)生的問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明者們的分析已知密封部的陶瓷中產(chǎn)生的裂縫，主要是因?yàn)殡娏鲗?dǎo) 入導(dǎo)體的密封部分和與該密封部分熔接的陶瓷之間的熱膨脹的差所引起。尤其在無(wú)燒 結(jié)密封的過(guò)程中，密封部的陶瓷的晶粒容易生長(zhǎng)而變大，由此可觀(guān)察到電流導(dǎo)入導(dǎo)體和 與該導(dǎo)體熔接的陶瓷之間的熱膨脹之差會(huì)擴(kuò)大的傾向。因此，在日本專(zhuān)利公開(kāi)申請(qǐng)案第 P2009-009921所揭示的技術(shù)中，通過(guò)在透光性陶瓷放電容器的小徑筒部中使用平均粒徑較 小的多晶氧化鋁陶瓷，來(lái)使小徑筒部與電流導(dǎo)入導(dǎo)體各自的熱膨脹系數(shù)盡可能接近。但是， 本發(fā)明者們查明在使陶瓷熔接而緩冷時(shí)，陶瓷的晶粒會(huì)生長(zhǎng)，而晶粒容易變得比原材料時(shí) 更大。由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的高壓放電燈在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而 亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問(wèn)題，相關(guān)廠(chǎng)商莫不費(fèi)盡心思來(lái)謀求解決之道， 但長(zhǎng)久以來(lái)一直未見(jiàn)適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒(méi)有適切結(jié)構(gòu)能夠解決上述問(wèn) 題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問(wèn)題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新型的高壓放電燈，實(shí)屬當(dāng)前 重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的高壓放電燈存在的缺陷，而提供一種新型的高壓 放電燈，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其在使多晶氧化鋁陶瓷熔接于電流導(dǎo)入導(dǎo)體而形成的密 封部中，減小陶瓷晶粒的生長(zhǎng)而抑制裂縫產(chǎn)生，非常適于實(shí)用。為了解決上述課題，本發(fā)明的高壓放電燈的特征在于包括透光性陶瓷氣密容器 (1)，具備包圍部(Ia)以及小徑筒部(Ib)，其中所述包圍部(Ia)由透光性陶瓷構(gòu)成，且在
3內(nèi)部形成有放電空間，所述小徑筒部(Ib)連通于包圍部(Ia)的端部而形成，且至少密封部 (SP)由多晶氧化鋁陶瓷構(gòu)成；電流導(dǎo)入導(dǎo)體(2)，由分別以一端連接于長(zhǎng)度方向的密封部 分(2a)以及耐鹵化物部分(2b)構(gòu)成，且以所述耐鹵化物部分(2b)的另一端沿著所述包圍 部(Ia)延伸，而且所述密封部分(2a)的另一端露出至外部的方式，而插入所述透光性陶瓷 氣密容器⑴的小徑筒部(Ib)的內(nèi)部；電極(3)，配設(shè)在所述電流導(dǎo)入導(dǎo)體⑵的所述耐鹵 化物部分(2b)的另一端；以及放電介質(zhì)，封入在所述透光性陶瓷氣密容器(1)的內(nèi)部，且， 所述小徑筒部(Ib)的密封部(SP)的所述多晶氧化鋁陶瓷熔融并固化后的熔融部(4)熔接 于所述電流導(dǎo)入導(dǎo)體(2)的密封部分，并且在內(nèi)部包含氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明 高壓放電燈至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果1、本發(fā)明高壓放電燈，通過(guò)使用擴(kuò)散至熔融部?jī)?nèi)部的高熔點(diǎn)金屬以及存在于熔融 部的氧化鋁結(jié)晶粒界上的燒結(jié)助劑成分的至少任一種，來(lái)作為氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑，從 而能夠容易地抑制密封部的裂縫產(chǎn)生。2、本發(fā)明高壓放電燈的小徑筒部通過(guò)使用由網(wǎng)體以及箔的至少任一種所形成的 高熔點(diǎn)金屬被覆，從而可以在小徑筒部的加熱熔融時(shí)將高熔點(diǎn)金屬作為氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑 制劑而向熔融部?jī)?nèi)部容易地?cái)U(kuò)散。綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種高壓放電燈，其包括透光性陶瓷氣密容器，該透光 性陶瓷氣密容器具備透光性陶瓷的包圍部以及至少密封部由多晶氧化鋁陶瓷構(gòu)成的小徑 筒部。具備密封部分以及耐鹵化物部分且插入小徑筒部的內(nèi)部的電流導(dǎo)入導(dǎo)體通過(guò)熔融的 密封部的多晶氧化鋁陶瓷而熔接。在該熔融的多晶氧化鋁陶瓷中，在內(nèi)部包含氧化鋁晶粒 生長(zhǎng)抑制劑，以抑制晶粒的生長(zhǎng)。高壓放電燈更具備連接于耐鹵化物部分的前端的電極以 及被封入透光性陶瓷氣密容器內(nèi)的放電介質(zhì)。上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1是本發(fā)明的高壓放電燈的第1實(shí)施例的縱剖面示意圖。圖2是圖1所示的高壓放電燈的密封部在密封前的裝配狀態(tài)的主要部分放大縱剖 面示意圖。圖3是圖1所示的高壓放電燈的密封部的主要部分放大縱端面示意圖。圖4是本發(fā)明的高壓放電燈的第2實(shí)施例的密封部的主要部分放大縱剖面示意 圖。圖5以及圖6是本發(fā)明的高壓放電燈的第3實(shí)施例的密封部的主要部分放大縱剖 面示意圖。圖7(a)、(b)、(c)是本發(fā)明的高壓放電燈的第6實(shí)施例的密封部縱剖面的電子顯 微鏡照片。1 透光性陶瓷氣密容器la:包圍部
Ib 小徑筒部
Ic 放電空間
2 電流導(dǎo)入導(dǎo)體
2a 密封部分
2b 耐鹵化物部分
3 電極
4 熔融部
4a 熔接部
4b 緊貼部
4c 粘結(jié)部
L:長(zhǎng)徑
MC 高熔點(diǎn)金屬被覆
SP 密封部
V:空隙
W 短徑
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的高壓放電燈其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功 效，詳細(xì)說(shuō)明如后。有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí) 施例的詳細(xì)說(shuō)明中將可清楚的呈現(xiàn)。為了方便說(shuō)明，在以下的實(shí)施例中，相同的元件以相同 的編號(hào)表示。以下，參照對(duì)相同或相應(yīng)的部分標(biāo)注有相同或相似的符號(hào)的附圖，來(lái)對(duì)本發(fā)明的 典型的具體例的高壓放電燈進(jìn)行說(shuō)明。在本發(fā)明中，氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑是在使無(wú)燒結(jié)密封的小徑筒部的密封預(yù)定部 加熱熔融的過(guò)程中，能夠抑制氧化鋁晶粒容易生長(zhǎng)而變大的成分，且該氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑 制劑被包含在所形成的熔融部的內(nèi)部。而且，作為氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑，使用高熔點(diǎn)金屬 以及金屬氧化物的至少一種。其次，對(duì)氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑中的高熔點(diǎn)金屬進(jìn)行說(shuō)明。高熔點(diǎn)金屬擴(kuò)散至熔 融部的內(nèi)部。并且，作為高熔點(diǎn)金屬，使用從鉭Ta、鈮Nb、鉬Mo及鎢W以及包含這些金屬的 至少1種的合金的群組中選擇的至少一種。為了使作為氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑的高熔點(diǎn)金屬擴(kuò)散至熔融部的內(nèi)部，優(yōu)選在小 徑筒部的密封預(yù)定部的外表面上，在加熱之前預(yù)先形成高熔點(diǎn)金屬被覆。這樣，能夠在密封 部的加熱熔融過(guò)程中，使高熔點(diǎn)金屬被覆擴(kuò)散至熔融部的內(nèi)部。通過(guò)在氧化鋁陶瓷的密封預(yù)定部的外表面配置高熔點(diǎn)金屬被覆，當(dāng)對(duì)密封預(yù)定部 進(jìn)行加熱時(shí)，高熔點(diǎn)金屬被覆也將受到加熱。其結(jié)果，高熔點(diǎn)金屬通過(guò)加熱而熔融或軟化， 該高熔點(diǎn)金屬的一部分?jǐn)U散至密封預(yù)定部的已熔融的氧化鋁陶瓷中。繼而，通過(guò)對(duì)氧化鋁 陶瓷的熔融部進(jìn)行冷卻固化，形成透光性陶瓷氣密容器的密封部。在密封部?jī)?nèi)，擴(kuò)散的高熔點(diǎn)金屬主要進(jìn)入氧化鋁晶粒的界面，以起到抑制氧化鋁粒子的生長(zhǎng)的作用。高熔點(diǎn)金屬被覆由網(wǎng)(mesh)體以及箔的至少任一種形成。另外，網(wǎng)體以及箔的配 設(shè)方法并無(wú)特別限定。例如，第一，作為使用網(wǎng)體的方法，可列舉將高熔點(diǎn)金屬的網(wǎng)體呈筒 狀而卷繞或預(yù)先呈蓋(cap)狀而成形于小徑筒部的密封預(yù)定部，再將其安裝于小徑筒部的 端部的方法。而且，第二，作為使用箔的方法，可列舉將高熔點(diǎn)金屬箔呈筒狀而卷繞在小徑 筒部的密封預(yù)定部的外周面上的方法。其次，說(shuō)明對(duì)高熔點(diǎn)金屬被覆進(jìn)行加熱的方法。上述第1方法是從網(wǎng)體的外側(cè)照 射激光(laser)，以對(duì)密封預(yù)定部的氧化鋁陶瓷以及網(wǎng)體進(jìn)行加熱的方法。通過(guò)該方法的加 熱，所照射的激光能量(laser energy)幾乎全部透過(guò)網(wǎng)體的孔隙以及小徑筒部的多晶氧化 鋁陶瓷，而被貫通小徑筒部的內(nèi)部的電流導(dǎo)入導(dǎo)體所吸收，電流導(dǎo)入導(dǎo)體最先溫度上升。然 后，電流導(dǎo)入導(dǎo)體的熱繼而傳導(dǎo)至氧化鋁陶瓷。與此同時(shí)，網(wǎng)體表面也吸收激光能量而溫度 上升，網(wǎng)體軟化或熔融。由此，氧化鋁陶瓷受到加熱而熔融。接著，如上所述，高熔點(diǎn)金屬成 分?jǐn)U散至熔融的氧化鋁陶瓷中。在第2方法中，從斜方向來(lái)對(duì)小徑筒部的端面直接照射激光。在該加熱方法中， 激光主要被直接照射至小徑筒部的端面的多晶氧化鋁陶瓷，于是激光透過(guò)該多晶氧化鋁陶 瓷，而激光能量被電流導(dǎo)入導(dǎo)體所吸收。通過(guò)該激光照射，電流導(dǎo)入導(dǎo)體的溫度與第一方法 同樣地上升。然后，電流導(dǎo)入導(dǎo)體的熱傳導(dǎo)至氧化鋁陶瓷以及高熔點(diǎn)金屬箔。其結(jié)果，密封 預(yù)定部的氧化鋁陶瓷受到加熱而熔融。此時(shí)，高熔點(diǎn)金屬箔軟化或熔融。接著，高熔點(diǎn)金屬 成分從高熔點(diǎn)金屬箔擴(kuò)散至氧化鋁陶瓷中。另外，當(dāng)經(jīng)由高熔點(diǎn)金屬箔來(lái)照射激光時(shí)，直至 氧化鋁陶瓷的熔融為止的時(shí)間將變長(zhǎng)。其次，對(duì)使用燒結(jié)助劑成分來(lái)作為氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑的情況進(jìn)行說(shuō)明。作為 氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑來(lái)發(fā)揮作用的燒結(jié)助劑成分存在于密封部的氧化鋁結(jié)晶粒界上。在 本發(fā)明中，使燒結(jié)助劑成分存在于密封部的熔融部的氧化鋁Al2O3的結(jié)晶粒界上的方法并 無(wú)特別限定。例如，如果在密封之前先在小徑筒部的表面粘附燒結(jié)助劑成分，隨后對(duì)小徑 筒部進(jìn)行加熱而使之熔融，則燒結(jié)助劑成分將與氧化鋁陶瓷相混合而進(jìn)入氧化鋁晶粒的界 面，從而抑制氧化鋁晶粒的生長(zhǎng)。作為燒結(jié)助劑成分，例如使用氧化鎂MgO、氧化釔Y2O3、氧化鑭La2O3、氧化鈧ScO3以 及氧化硅SiO2等。而且，也可以使用預(yù)先含有燒結(jié)助劑成分的透光性多晶氧化鋁陶瓷，來(lái)形成小徑 筒部的密封預(yù)定部。在該方法中，在氧化鋁陶瓷的熔融時(shí)，也能夠使燒結(jié)助劑成分進(jìn)入氧化 鋁晶粒的界面。另外，在該方法中，在使氧化鋁陶瓷熔融時(shí)，一部分燒結(jié)助劑成分會(huì)蒸發(fā)而 消失。因此，熔融部的燒結(jié)助劑成分濃度將會(huì)低于與熔融部鄰接的其他部分的燒結(jié)助劑成 分的濃度，由此可知，在熔融部中，透光性多晶氧化鋁陶瓷中所含的燒結(jié)助劑成分起到了氧 化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑的功能。隨后，通過(guò)對(duì)氧化鋁陶瓷的熔融部進(jìn)行冷卻而固化，形成透光性陶瓷氣密容器的 密封部。結(jié)果，燒結(jié)助劑成分進(jìn)入氧化鋁晶粒的界面，由此起到氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑的作 用，而抑制熔融部的裂縫產(chǎn)生。在本發(fā)明中，可以使作為氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑的高熔點(diǎn)金屬以及燒結(jié)助劑成分 這兩者并存于密封部的熔融部中。本實(shí)施例的情況下，氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制的效果優(yōu)于高
6熔點(diǎn)金屬以及燒結(jié)助劑成分各自單獨(dú)存在的情況。這樣，氧化鋁晶粒的生長(zhǎng)受到抑制的結(jié) 果，密封部的裂縫產(chǎn)生得到抑制。其次，說(shuō)明對(duì)密封部的裂縫產(chǎn)生的抑制有效的熔融部的氧化鋁結(jié)晶構(gòu)造。 S卩，密封部的多晶氧化鋁陶瓷熔融且隨后固化而形成的熔融部中的氧化鋁晶粒， 是通過(guò)在密封部的形成過(guò)程中暫時(shí)熔融的氧化鋁進(jìn)行再結(jié)晶而形成。因此，氧化鋁晶粒的 大小、形狀根據(jù)場(chǎng)所的不同而并不均勻。為了對(duì)該氧化鋁晶粒的大小、形狀進(jìn)行測(cè)定，例如 使用掃描型電子顯微鏡(scanning electron microscope, SEM)來(lái)對(duì)密封部的剖面制作圖 像。根據(jù)所獲得的圖像來(lái)計(jì)測(cè)氧化鋁晶粒。當(dāng)將該測(cè)定出的圖像的氧化鋁晶粒的最大寬度 尺寸設(shè)為長(zhǎng)徑L，將與該長(zhǎng)徑正交的方向的寬度尺寸中最大的尺寸設(shè)為短徑W時(shí)，該短徑W 相當(dāng)于氧化鋁結(jié)晶粒徑。通過(guò)這樣來(lái)對(duì)氧化鋁晶粒的大小、形狀進(jìn)行管理，能夠抑制密封部 的裂縫產(chǎn)生。在本發(fā)明中，熔融部的氧化鋁晶粒的50%以上、優(yōu)選90%以上的粒徑處于3 200 μ m的范圍內(nèi)，并且形狀處于設(shè)氧化鋁晶粒的長(zhǎng)徑為L(zhǎng)且設(shè)短徑為W時(shí)的比L/W滿(mǎn)足 1. 0彡L/W彡20的范圍內(nèi)較為理想。只要處于該范圍內(nèi)，則所形成的熔融部將難以產(chǎn)生裂 縫，并且形成密封部相對(duì)較容易。當(dāng)使小徑筒部的密封預(yù)定部加熱熔融而形成密封部時(shí)，熔融部的氧化鋁晶粒因再 結(jié)晶而粒徑至少達(dá)到3 μ m以上。另一方面，如果氧化鋁晶粒的粒徑超過(guò)200 μ m,則氧化鋁 晶粒會(huì)過(guò)大而熔融部變得容易產(chǎn)生裂縫。而且，關(guān)于氧化鋁晶粒的形狀，只要比L/W為1. 0，則熔融部的狀態(tài)將變得良好，能 夠充分獲得裂縫產(chǎn)生的抑制效果。另一方面，如果比L/W超過(guò)20，裂縫將非常容易產(chǎn)生，從 而極難獲得實(shí)用的高壓放電燈。只要處于滿(mǎn)足上述條件的范圍內(nèi)，則將獲得對(duì)密封部的裂 縫產(chǎn)生的抑制效果。另外，熔融部的氧化鋁晶粒的粒徑為5 μ m以上且處于滿(mǎn)足1. 0彡L/W彡10的范 圍內(nèi)則更為理想。在該范圍內(nèi)，對(duì)于密封部的裂縫產(chǎn)生，將獲得更高的抑制效果。而且，與密封部的熔融部熔接的電流導(dǎo)入導(dǎo)體的部分的壓縮應(yīng)力的值S(MPa)優(yōu) 選設(shè)定在100800的范圍內(nèi)。另外，所謂壓縮應(yīng)力，是指負(fù)的密封應(yīng)力。該密封應(yīng)力 的范圍，表示容易形成密封部且能夠獲得對(duì)該熔融部中產(chǎn)生的裂縫的抑制效果的范圍。但 是，如果壓縮應(yīng)力的值小于100，則密封部的形成將變得非常困難。而且，如果壓縮應(yīng)力的值 超過(guò)800，則裂縫產(chǎn)生將變得顯著。而且，密封部必須在其熔融部的內(nèi)部，鄰接的氧化鋁晶粒的粒界相緊貼，最終不形 成通到熔融部外部的微小間隙即粒界間隙。通過(guò)上述構(gòu)成，已知能夠有效地抑制熔融部產(chǎn) 生裂縫。其中，熔融部的內(nèi)部所形成的空隙(void)并不包含在上述間隙中。熔融部?jī)?nèi)部所形成的空隙有時(shí)會(huì)形成不能稱(chēng)之為微小間隙的較大空間。但是，當(dāng) 如無(wú)燒結(jié)密封般，使小徑筒部的陶瓷熔融而形成密封部時(shí)，只要花費(fèi)充分的時(shí)間來(lái)進(jìn)行緩 冷，便能夠阻止空隙的形成，優(yōu)選空隙并不存在于密封部的熔融部的內(nèi)部。 其次，對(duì)本發(fā)明中的其他構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。1.關(guān)于密封部的熔融部的楊氏模量(Young' s modulus)熔融部外表面的楊氏模量Y (GPa)優(yōu)選處于滿(mǎn)足100彡Y彡700的范圍內(nèi)。由此， 能夠獲得對(duì)密封部的裂縫產(chǎn)生的抑制效果。
2.關(guān)于密封部的熔融部的硬度熔融部外表面的硬度H(GPa)優(yōu)選處于滿(mǎn)足5彡H彡60的范圍內(nèi)。由此，能夠獲得對(duì)密封部的裂縫產(chǎn)生的抑制效果。3.關(guān)于密封部的熔融部的形成形態(tài)熔融部?jī)?yōu)選由第1區(qū)域以及第2區(qū)域構(gòu)成，所述第1區(qū)域是小徑筒部的密封預(yù)定部遍及小徑筒部的內(nèi)面直至電流導(dǎo)入導(dǎo)體的表面為止的大致整體而熔融，隨后固化而成； 所述第2區(qū)域是在第1區(qū)域中熔融的氧化鋁的一部分進(jìn)入鄰接于第1區(qū)域的小徑筒部的非 熔融部的內(nèi)面和與其相向的電流導(dǎo)入導(dǎo)體之間的間隙后固化而成。由此，能夠獲得對(duì)密封 部的裂縫產(chǎn)生的抑制效果。以下，參照?qǐng)D1至圖3，對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施例的高壓放電燈進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施 例中，高壓放電燈具備透光性陶瓷氣密容器1、電流導(dǎo)入導(dǎo)體2、電極3、高熔點(diǎn)金屬被覆MC、 密封部SP以及放電介質(zhì)。〔透光性陶瓷氣密容器1〕透光性陶瓷氣密容器1具備包圍部Ia以及小徑筒部lb。在包圍部Ia的內(nèi)部形成 放電空間lc。另外，透光性陶瓷氣密容器1的透光性，是指具備能夠使由放電所產(chǎn)生的光予 以透過(guò)并導(dǎo)出至外部的程度的透過(guò)性，不僅可以是透明，也可以是光擴(kuò)散性。并且，至少包 圍放電空間的部分的主要部分為透光性即可，總而言之，上述主要部分以外的部分未必為 透光性亦可。包圍部Ia的內(nèi)部為中空，其構(gòu)成材料由透光性的多晶氧化鋁陶瓷所形成。作 為該多晶氧化鋁陶瓷材料，使用單晶的金屬氧化物，例如藍(lán)寶石(sapphire)、釔鋁石榴石 (yttrium aluminum garnet, YAG)、氧化釔(yttriumoxide，Y0X)，或者使用多晶非氧化物， 例如氮化鋁(AlN)等的材料。這些透光性多晶氧化鋁陶瓷在工業(yè)上可實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，而且相對(duì) 較容易購(gòu)入，因此作為透光性陶瓷氣密容器1整體的構(gòu)成材料較為適合。小徑筒部Ib形成為小徑的筒狀體，連接于包圍部Ia的端部且其內(nèi)部氣密地連通 于包圍部Ia的內(nèi)部，且從包圍部Ia的端部向外方延伸。小徑筒部Ib較佳為由與包圍部Ia 連續(xù)的曲面而一體地成形。而且，小徑筒部Ib中，形成于其中的密封預(yù)定部至少由透光性多晶氧化鋁陶瓷構(gòu) 成。一般使用的上述氧化鋁陶瓷的結(jié)晶平均粒徑為70 μ m左右，但在本發(fā)明的實(shí)施時(shí)，一般 將至少接近小徑筒部Ib的密封預(yù)定部的位置，換言之，將在密封步驟中熔融的場(chǎng)所的平均 結(jié)晶粒徑設(shè)定為50 μ m以下。另外，平均結(jié)晶粒徑越小越好，例如優(yōu)選30 μ m以下，更優(yōu)選 20μπι以下。因此，較理想的是0.1 30μπι的范圍，更理想的是0.5 20μπι的范圍。進(jìn) 而，通過(guò)將小徑筒部Ib的密封預(yù)定部的平均結(jié)晶粒徑設(shè)為4 μ m以下、優(yōu)選3 μ m以下、更優(yōu) 選1 μ m以下，從而更容易通過(guò)氧化鋁陶瓷的熔接來(lái)形成密封部。而且，在透光性陶瓷氣密容器1的整體由透光性多晶氧化鋁陶瓷所形成的情況 下，使包圍部Ia的結(jié)晶平均粒徑相對(duì)較大，而使小徑筒部Ib的結(jié)晶平均粒徑如上所述般相 對(duì)較小。小徑筒部Ib的數(shù)量在配設(shè)一對(duì)電極3的一般情況下為2個(gè)，但當(dāng)一對(duì)小徑筒部Ib 分別配置于隔開(kāi)的位置時(shí)，一對(duì)電極3沿著管軸而隔開(kāi)并相向。另外，構(gòu)成小徑筒部Ib的 陶瓷亦可實(shí)質(zhì)上為遮光性。
在本實(shí)施例中，小徑筒部Ib在其內(nèi)部形成有毛細(xì)管(capillary)構(gòu)造，但亦可未 必形成該毛細(xì)管構(gòu)造。進(jìn)而，小徑筒部Ib的長(zhǎng)度在本實(shí)施例中并無(wú)特別限定。總而言之， 只要是至少該小徑筒部Ib與電流導(dǎo)入導(dǎo)體2容易通過(guò)直接或間接的陶瓷熔接來(lái)形成密封 部SP的長(zhǎng)度即可。由于密封部SP能夠耐受相對(duì)較高溫，因此上述小徑筒部Ib的長(zhǎng)度可以 顯著短于使用先前的燒結(jié)玻璃來(lái)進(jìn)行密封時(shí)的小徑筒部Ib的長(zhǎng)度。其次，在制作透光性陶瓷氣密容器1時(shí)，可以使包圍部Ia以及小徑筒部Ib —體地 成形而形成。但是，也可以視情況來(lái)通過(guò)使多個(gè)構(gòu)成構(gòu)件予以接合或嵌合而形成。例如，也 可以對(duì)包圍部Ia與小徑筒部Ib各自進(jìn)行預(yù)燒結(jié)后分別予以接合，進(jìn)而對(duì)整體進(jìn)行燒結(jié)，由 此形成一體的透光性陶瓷氣密容器1?！碴P(guān)于電流導(dǎo)入導(dǎo)體2〕電流導(dǎo)入導(dǎo)體2是密封部分2a以及耐鹵化物部分2b的串聯(lián)連接體。并且，電流 導(dǎo)入導(dǎo)體2是起到如下作用的導(dǎo)體，即支撐后述的電極3，對(duì)電極3供給電流，且與小徑筒 部Ib協(xié)同作用來(lái)密封透光性陶瓷氣密容器1。因此，電流導(dǎo)入導(dǎo)體2插入透光性陶瓷氣密 容器1的小徑筒部Ib的內(nèi)部。一端側(cè)為耐鹵化物部分2b，在其前端連接著電極3。而且，在 另一端側(cè)的密封部分2a上，形成著透光性陶瓷氣密容器1的后述的密封部SP，另一端從透 光性陶瓷氣密容器1露出至外部。另外，在上述中，從透光性陶瓷氣密容器1露出至外部， 既可以是從透光性陶瓷氣密容器1突出至外部，而且也可以不突出但以能夠從外部進(jìn)行供 電的程度而在外部相向即可。而且，電流導(dǎo)入導(dǎo)體2可以使用密封性金屬或金屬陶瓷(ceramet)來(lái)構(gòu)成其密封 部分2a。作為密封性金屬，從熱膨脹系數(shù)與構(gòu)成透光性陶瓷氣密容器1的小徑筒部Ib的 多晶氧化鋁陶瓷的熱膨脹系數(shù)相近的導(dǎo)電性金屬即鈮(Nb)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鋯(&)、鉿 (Hf)、釩(V)以及鉬(Pt)的群組中選擇。而且，作為金屬陶瓷，除了上述金屬以外，也可以 使用從鉬(Mo)以及鎢(W)的群組中選擇的金屬與氧化鋁陶瓷的金屬陶瓷。進(jìn)而，也可以將多個(gè)材料部分予以接合而形成電流導(dǎo)入導(dǎo)體2的密封部分2a。例 如，可以由使電流導(dǎo)入導(dǎo)體2的一部分由從上述群組中選擇的密封性金屬所形成并將上述 金屬陶瓷沿管軸方向串列接合于該金屬部分的構(gòu)成、或者以金屬陶瓷包圍金屬部分的方式 而由同心圓狀的多層的構(gòu)成所形成。并且，當(dāng)對(duì)于電流導(dǎo)入導(dǎo)體2的密封部分2a的至少一 部分使用金屬陶瓷時(shí)，如果在該金屬陶瓷部分、或者在跨及該金屬陶瓷部分及密封性金屬 部分這兩者的部分來(lái)進(jìn)行透光性陶瓷氣密容器1的小徑筒部Ib與電流導(dǎo)入導(dǎo)體2之間的 密封，則由于后述的理由，在小徑筒部Ib通過(guò)陶瓷的熔融來(lái)進(jìn)行密封時(shí)，陶瓷的溫度將更 容易上升，因此容易形成良好的密封部?！碴P(guān)于電極3〕一對(duì)電極3是使透光性陶瓷氣密容器1的內(nèi)部產(chǎn)生后述的放電介質(zhì)的放電的機(jī) 構(gòu)。一對(duì)電極3以在該電極間產(chǎn)生電弧(arc)放電的方式而隔開(kāi)并相向地配置。而且，電極3連接于電流導(dǎo)入導(dǎo)體2的耐鹵化物部分2b并被支撐在透光性陶瓷氣 密容器1內(nèi)的規(guī)定位置上。例如，電極3的一端連接于電流導(dǎo)入導(dǎo)體2的突出至透光性陶 瓷氣密容器1的內(nèi)部側(cè)的部分。進(jìn)而，可以使電極3由電極主部或/及電極軸部所構(gòu)成。電極主部是成為放電的 起點(diǎn)的部分，因此是主要作為陰極及/或陽(yáng)極來(lái)發(fā)揮作用的部分，可以視情況來(lái)不經(jīng)由電
9極軸部而直接連接于電流導(dǎo)入導(dǎo)體2。而且，為了增大電極主部的表面積而良好地散熱，可以視需要在電極主部上卷繞鎢的線(xiàn)圈(coil)，或者使直徑大于電極軸部。當(dāng)電極3具備電 極軸部時(shí)，電極軸部是與電極主部一體地形成或焊接，并連接于電流導(dǎo)入導(dǎo)體2的耐鹵化 物部分2b。另外，可以視情況來(lái)通過(guò)單一的鎢材料而使電極軸部與電流導(dǎo)入導(dǎo)體2的耐鹵 化物部分2b共用化。進(jìn)而，電極3的材料可以使用鎢、摻雜質(zhì)(doped)鎢、摻釷鎢、硒或鎢-硒合金等。 另外，當(dāng)使用一對(duì)電極時(shí)，在交流點(diǎn)燈式的情況下，可將這一對(duì)電極設(shè)為對(duì)稱(chēng)構(gòu)造，而在直 流點(diǎn)燈式的情況下，可將這一對(duì)電極設(shè)為非對(duì)稱(chēng)構(gòu)造?！碴P(guān)于高熔點(diǎn)金屬被覆MC〕在本發(fā)明中，當(dāng)氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑由高熔點(diǎn)金屬構(gòu)成時(shí)，如圖2所示，在透光 性陶瓷氣密容器1的小徑筒部Ib的密封預(yù)定部(例如小徑筒部Ib的端部)的外表面，在 其密封步驟之前預(yù)先配置高熔點(diǎn)金屬被覆MC。而且，作為高熔點(diǎn)金屬被覆MC，使用高熔點(diǎn)金屬的網(wǎng)狀被覆或箔。在圖2所示 的本實(shí)施例中，采用了網(wǎng)狀的金屬被覆MC。這些高熔點(diǎn)金屬被覆MC的壁厚t (μ m)處于 0. 03 ^ t ^ 0. 30的范圍。如果金屬被覆的壁厚t小于0. 03 μ m，將會(huì)過(guò)薄而制作以及操作 的困難性將會(huì)增加。而且，在激光照射時(shí)，網(wǎng)狀被覆的金屬成分容易蒸發(fā)，從而金屬向熔融 部4的擴(kuò)散將變得不充分。另一方面，如果金屬被覆MC的壁厚t超過(guò)0. 30 μ m,則加熱時(shí)間 將會(huì)變長(zhǎng)。而且，網(wǎng)狀金屬被覆MC的剛性會(huì)變高而在小徑筒部Ib的密封預(yù)定部上卷繞網(wǎng) 狀被覆時(shí)的加工將變得困難，伴隨于此，對(duì)小徑筒部Ib的緊貼性將變得容易下降，因此在 實(shí)用上不佳。高熔點(diǎn)金屬被覆MC由網(wǎng)狀被覆構(gòu)成的實(shí)施例的優(yōu)選構(gòu)成如下。網(wǎng)的孔隙的口徑 Φ (mm)處于0. 05 < Φ < 0. 50的范圍。如果口徑Φ為0. 05mm以下，則制作將變得困難， 并且透過(guò)孔隙的激光能量將變少。另一方面，如果口徑Φ為0.50mm以上，則操作將變得困 難。而且，金屬向熔融部4的擴(kuò)散將變得不充分。而且，網(wǎng)的孔隙間隔d(mm)處于0. 05 < d < 0. 50的范圍。如果網(wǎng)的孔隙間隔d 為0. 05mm以下，則制作將變得困難。另一方面，如果孔隙間隔d為0. 50mm以上，則透過(guò)孔 隙的激光能量將變少。另外，作為孔隙間隔d，是指鄰接的一對(duì)孔間隙上形成的箔部分的長(zhǎng)度?！碴P(guān)于密封部SP〕密封部SP如圖3中放大所示，小徑筒部Ib的密封預(yù)定部的氧化鋁陶瓷包含氧化 鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑。在本實(shí)施例中，從高熔點(diǎn)金屬被覆MC所供給的高熔點(diǎn)金屬作為氧化鋁 晶粒生長(zhǎng)抑制劑而在擴(kuò)散至氧化鋁陶瓷的狀態(tài)下熔融，并在密封部分2a處固化而形成熔 融部4。如圖3所示，熔融部4包括熔接部4a、緊貼部4b以及粘結(jié)部4c。熔接部4a是熔融部4的前述的第1區(qū)域，是氧化鋁陶瓷從電流導(dǎo)入導(dǎo)體2的密封 部分2a熔融至小徑筒部Ib的內(nèi)面為止，進(jìn)而固化而形成，構(gòu)成密封部SP內(nèi)的熔融部4的 必需的主要部分。緊貼部4b是熔融部4的前述的第2區(qū)域，是熔融的氧化鋁陶瓷進(jìn)入鄰接的小徑筒 部Ib的未熔融的部分的內(nèi)面與電流導(dǎo)入導(dǎo)體的密封部分2a及耐鹵化物部分2b之間所形 成的間隙內(nèi)，并固化而形成的部分。另外，密封部SP亦可不具備緊貼部4b。但是，通過(guò)密封部SP除了熔接部4a以外還具備緊貼部4b，從而能夠進(jìn)行可靠性較高的密封。粘結(jié)部4c是在小徑筒部Ib的大部分未熔融的部分中，僅外周側(cè)表面軟化或熔融 并粘結(jié)于高熔點(diǎn)金屬被覆MC而形成的部分。密封部SP亦可未必具備粘結(jié)部4c。
這樣，在本實(shí)施例中，高熔點(diǎn)金屬被覆MC的金屬作為單體而擴(kuò)散至密封部SP的熔 融部4。含量m(重量％)的優(yōu)選范圍為滿(mǎn)足0.5 <m< 30的范圍。另外，如果含量m小于 0.5重量％，將難以獲得熱膨脹系數(shù)的改善效果。而且，如果為30重量％以上，將變得容易 產(chǎn)生粒界斷裂。而且，從高熔點(diǎn)金屬被覆MC所供給的高熔點(diǎn)金屬的一部分亦可作為氧化物 而分散至熔融部4的內(nèi)部。而且，高熔點(diǎn)金屬被覆MC是在透光性陶瓷氣密容器1的密封之前預(yù)先配置，但多 數(shù)情況下，在將高熔點(diǎn)金屬供給至熔融部4內(nèi)而形成密封部SP之后其大部分仍會(huì)殘留。但 是，根據(jù)密封條件，即使高熔點(diǎn)金屬被覆MC的一部分分離而原狀被破壞，也不會(huì)對(duì)特性造 成影響。在本發(fā)明中，為了對(duì)透光性陶瓷氣密容器1進(jìn)行密封，而在小徑筒部Ib通過(guò)陶瓷 的熔接來(lái)形成密封部SP時(shí)，用于使陶瓷熔融的方法并無(wú)特別限定。例如，當(dāng)對(duì)小徑筒部Ib 的氧化鋁陶瓷以及高熔點(diǎn)金屬被覆MC進(jìn)行加熱，而使氧化鋁陶瓷的溫度上升至其熔融溫 度以上時(shí)，氧化鋁陶瓷熔融。進(jìn)而，熔融的氧化鋁陶瓷融合于與插入小徑筒部Ib的電流導(dǎo) 入導(dǎo)體2的密封預(yù)定部對(duì)應(yīng)的密封部分2a以及耐鹵化物部分2b的各個(gè)連接端部的表面， 并且高熔點(diǎn)金屬?gòu)母呷埸c(diǎn)金屬被覆MC擴(kuò)散至氧化鋁陶瓷中。隨后，當(dāng)停止加熱而對(duì)融合部 位進(jìn)行冷卻時(shí)，氧化鋁陶瓷固化，熔融部4熔接于電流導(dǎo)入導(dǎo)體2的密封部分2a以及耐鹵 化物部分2b的各個(gè)連接端部而形成密封部SP，從而透光性陶瓷氣密容器1得到密封。對(duì)小徑筒部Ib的氧化鋁陶瓷進(jìn)行加熱的機(jī)構(gòu)，例如可使用激光或帶反射鏡的鹵 素?zé)襞莸鹊臒嵘渚€(xiàn)投射式的局部加熱機(jī)構(gòu)、感應(yīng)加熱機(jī)構(gòu)以及電加熱器(heater)等。另 夕卜，作為激光，例如可使用YAG激光、CO2激光等。當(dāng)使用熱射線(xiàn)投射式的局部加熱機(jī)構(gòu)來(lái)對(duì)小徑筒部Ib的密封預(yù)定部的整周進(jìn)行 加熱時(shí)，將局部加熱機(jī)構(gòu)相對(duì)于上述密封預(yù)定部而配置于規(guī)定的隔開(kāi)位置，例如當(dāng)高熔點(diǎn) 金屬被覆MC為網(wǎng)體時(shí)，將局部加熱機(jī)構(gòu)配置于密封預(yù)定部的側(cè)方。只要一邊使局部加熱機(jī) 構(gòu)工作，一邊使透光性陶瓷氣密容器1的小徑筒部Ib以及局部加熱機(jī)構(gòu)的任一者或兩者旋 轉(zhuǎn)，便可均勻地對(duì)小徑筒部Ib的整周進(jìn)行加熱。但是，例如當(dāng)高熔點(diǎn)金屬被覆MC為箔時(shí)， 也可以從小徑筒部Ib延伸的方向，例如從管軸方向來(lái)照射激光。而且，也可以在固定地配 置的小徑筒部Ib的周?chē)渲枚鄠€(gè)局部加熱機(jī)構(gòu)，或者使局部加熱機(jī)構(gòu)在小徑筒部Ib的周 圍旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而配置包圍小徑筒部Ib的整周的加熱機(jī)構(gòu)，由此在靜止的狀態(tài)下來(lái)對(duì)透光性陶 瓷氣密容器1進(jìn)行加熱。〔關(guān)于放電介質(zhì)〕放電介質(zhì)是用于通過(guò)其放電來(lái)獲得所需的發(fā)光的結(jié)構(gòu)，但在本發(fā)明中，其構(gòu)成并 無(wú)特別限定。例如，放電介質(zhì)由發(fā)光金屬的鹵化物、燈電壓形成介質(zhì)以及稀有氣體(gas)所 構(gòu)成。另外，在本發(fā)明中，“高壓放電”的概念包括離子(ion)化介質(zhì)的點(diǎn)燈中的壓力為大氣 壓以上的放電的、所謂超高壓放電。發(fā)光金屬的鹵化物主要是發(fā)出可見(jiàn)光的發(fā)光金屬的鹵化物，可采用已知的各種金 屬鹵化物。即，關(guān)于發(fā)光色、平均顯色評(píng)價(jià)數(shù)Ra以及發(fā)光效率等，為了獲得具備所需發(fā)光特性的可見(jiàn)光的放射，發(fā)光金屬的金屬鹵化物可進(jìn)一步根據(jù)透光性陶瓷氣密容器1的尺寸 (size)以及輸入電力，而從如下已知的金屬鹵化物中任意地選擇。例如，可使用從由鈉(Na)、鈧(Sc)、稀土類(lèi)金屬(鏑(Dy)、銩(Tm)、鈥(Ho)、鐠 (Pr)、鑭(La)以及鈰(Ce)等)、鉈(Tl)、銦(In)以及鋰(Li)構(gòu)成的群組中選擇的一種或 多種的鹵化物。另外，作為發(fā)光金屬的鹵化物的鹵素(halogen)，可使用碘、溴、氯或氟的任 一種或多種。燈電壓形成介質(zhì)是對(duì)于形成燈電壓而言有效的介質(zhì)，例如可使用汞或下述金屬的 鹵化物。即，作為燈電壓形成介質(zhì)的鹵化物，點(diǎn)燈中的蒸氣壓相對(duì)較大且可見(jiàn)光區(qū)域的發(fā) 光量少于上述發(fā)光金屬的可見(jiàn)光區(qū)域的發(fā)光量的金屬，例如鋁(Al)、鐵(Fe)、鋅(Zn)、銻 (Sb)、錳(Mn)等的鹵化物較為適合。稀有氣體作為起動(dòng)氣體以及緩沖氣體來(lái)發(fā)揮作用。例如，可將氙(Xe)、氬(Ar)、氪 (Kr)、氖(Ne)等以單體或混合而使用。用于獲得所需發(fā)光的放電介質(zhì)的構(gòu)成例如下。1.發(fā)光金屬的鹵化物+汞+稀有氣體所謂加入有汞的金屬鹵素?zé)?metal halide lamp)的構(gòu)成。
2.發(fā)光金屬的鹵化物+作為燈電壓形成介質(zhì)的鹵化物+稀有氣體未使用環(huán)境負(fù) 荷大的汞的所謂無(wú)汞金屬鹵素?zé)舻臉?gòu)成。3.汞+稀有氣體所謂高壓汞燈的構(gòu)成。4.稀有氣體使用Xe來(lái)作為稀有氣體的所謂氙氣燈的構(gòu)成?！脖景l(fā)明的其他構(gòu)成〕雖并非本發(fā)明的必需構(gòu)成要件，但通過(guò)采用以下的構(gòu)成的一部分或全部，可以附 加高壓放電燈的功能，而且提高性能。(1)(關(guān)于外管)本發(fā)明的高壓放電燈可以這樣構(gòu)成透光性陶瓷氣密容器1在露 出于大氣中的狀態(tài)下進(jìn)行點(diǎn)燈。但是，也可以將透光性陶瓷氣密容器1收納至外管(未圖 示)內(nèi)。另外，外管內(nèi)可選擇真空、加入有氣體的環(huán)境或大氣壓狀態(tài)的任一種。(2)(關(guān)于反射鏡)本發(fā)明的高壓放電燈可以將反射鏡一體化而裝配。[例1]以下表示圖1所示的第1形態(tài)的高壓放電燈的具體構(gòu)成。[]透光性陶瓷氣密容器由透光性多晶氧化鋁陶瓷構(gòu)成的一體成形，包圍部；最大外徑15mm、最大內(nèi)徑13mm小徑筒部；外徑1. 2mm、內(nèi)徑1. 0mm、長(zhǎng)度15mmQ電流導(dǎo)入導(dǎo)體密封部分；Nb、直徑0. 6mm、長(zhǎng)度10mm，耐鹵化物部分；Mo、直徑0. 6mm、長(zhǎng)度5mmQ 電極W、直徑 0. 6_[]高熔點(diǎn)金屬被覆Ta制網(wǎng)被覆、長(zhǎng)度2mm、壁厚0.08 μ m、卷1次，試料1 ；孔隙口徑0. 5mm、孔隙間隔0. 2mm試料2 ；孔隙口徑0. 2mm、孔隙間隔0. 2mmO放電介質(zhì)Xe[]密封步驟的激光照射方向從相對(duì)于管軸而正交的方向來(lái)照射網(wǎng)被覆的外側(cè)。
D密封部作為氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑的Ta在熔融部、緊貼部以及粘結(jié)部中擴(kuò)散
1. 0重量％。
D點(diǎn)燈測(cè)試結(jié)果(1萬(wàn)小時(shí))試料1以及2均未產(chǎn)生裂縫。另外，上述點(diǎn)燈測(cè)試是在20分鐘點(diǎn)燈、10分鐘熄滅的過(guò)點(diǎn)滅模式(mode)下進(jìn)行。[例2]D高熔點(diǎn)金屬被覆Ta制箔、長(zhǎng)度2mm、壁厚0. 08 μ m、卷1次D密封步驟的激光照射方向從相對(duì)于管軸而傾斜的方向來(lái)照射小徑筒部的端面。D密封部Ta在熔融部中擴(kuò)散1.0重量％。D點(diǎn)燈測(cè)試結(jié)果(1萬(wàn)小時(shí)):未產(chǎn)生裂縫。[比較例1]D高熔點(diǎn)金屬被覆Ta箔、長(zhǎng)度2mm、卷1次[!密封步驟的激光照射方向從相對(duì)于管軸而正交的方向來(lái)照射箔的外側(cè)。[!其他規(guī)格與實(shí)施例1相同。[]點(diǎn)燈測(cè)試結(jié)果(1萬(wàn)小時(shí))8千小時(shí)時(shí)產(chǎn)生裂縫。其次，參照?qǐng)D4，對(duì)本發(fā)明的高壓放電燈的第2實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例中，在透光性陶瓷氣密容器1的小徑筒部Ib所形成的密封部SP的熔融 部4中，燒結(jié)助劑作為氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑而集中存在于氧化鋁陶瓷的晶粒的粒界上。 密封部SP中的燒結(jié)助劑的含量?jī)?yōu)選50 500ppm。燒結(jié)助劑是在密封步驟之前粘附于小徑 筒部Ib的密封預(yù)定部的外表面上。但是，燒結(jié)助劑也可以最初便含于氧化鋁陶瓷中。如上所述，通過(guò)作為氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑的燒結(jié)助劑存在于氧化鋁晶粒中，氧 化鋁陶瓷的密封步驟中的晶粒的生長(zhǎng)得到抑制。其結(jié)果，密封部SP與電流導(dǎo)入導(dǎo)體2的密 封部分2a或耐鹵化物部分2b之間的熱膨脹之差降低而裂縫產(chǎn)生得到防止。而且，如果除了燒結(jié)助劑以外，在密封部SP的內(nèi)部還含有高熔點(diǎn)金屬來(lái)作為氧化 鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑，則能夠獲得更優(yōu)異的裂縫防止效果。本實(shí)施例中的高熔點(diǎn)金屬的含有 比率優(yōu)選0. 5 30重量％的范圍。[例3]以下表示圖4所示的第2形態(tài)的高壓放電燈的構(gòu)成例。[]密封部熔融部的氧化鋁陶瓷中的MgO為200ppm。
O其他規(guī)格與實(shí)施例1相同。B點(diǎn)燈測(cè)試結(jié)果(1萬(wàn)小時(shí)):未產(chǎn)生裂縫。其次，參照?qǐng)D5以及圖6，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的高壓放電燈的第3實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。 在透光性陶瓷氣密容器1的小徑筒部Ib的無(wú)燒結(jié)密封步驟中，易因從氧化鋁陶瓷放出的有 機(jī)性氣體而在密封部SP的內(nèi)部形成空隙V。如果空隙V超過(guò)規(guī)定尺寸，則將容易產(chǎn)生裂縫。如圖5所示，可知的是只要空隙V的長(zhǎng)度相對(duì)于密封部SP的熔融部4的管軸方 向的長(zhǎng)度L的比率為60%以下，則裂縫產(chǎn)生將被控制在實(shí)用上允許的范圍內(nèi)。而且，可知的 是只要空隙V的高度相對(duì)于熔融部4的最大厚度的比率為80%以下，則裂縫產(chǎn)生將被控 制在實(shí)用上允許的范圍內(nèi)。進(jìn)而，如圖6所示，已知的是只要在與熔融部4的管軸方向正交的面內(nèi)，從電流導(dǎo) 入導(dǎo)體2的中心向空隙V的兩端所劃的放射狀的2條直線(xiàn)所成的角度處于30°以?xún)?nèi)，則裂縫產(chǎn)生將被控制在實(shí)用上允許的范圍內(nèi)。[例4]以下表示圖5所示的第3實(shí)施例的高壓放電燈的構(gòu)成。Q密封部熔融部的空隙為長(zhǎng)度比率50%、高度比率50%、與管軸方向正交的面內(nèi) 的角度30°。D其他規(guī)格與實(shí)施例ι相同。[]點(diǎn)燈測(cè)試結(jié)果(1萬(wàn)小時(shí)):未產(chǎn)生裂縫。其次，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的高壓放電燈的第4實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例中，密封 部SP的熔融部4的氧化鋁晶粒的粒徑為3 200 μ m、優(yōu)選為10 150 μ m,且設(shè)氧化鋁晶 粒的長(zhǎng)徑為L(zhǎng)、短徑為W時(shí)的比L/W滿(mǎn)足1. 0彡L/W ( 20、優(yōu)選滿(mǎn)足1. 5彡L/W彡10。[例5]高壓放電燈規(guī)格與例1相同。對(duì)于密封部的熔融部的氧化鋁晶粒的粒徑以及形狀 不同的試制品，進(jìn)行1萬(wàn)小時(shí)的點(diǎn)燈測(cè)試，調(diào)查裂縫產(chǎn)生的有無(wú)。將調(diào)查結(jié)果示于表1。另 外，評(píng)價(jià)結(jié)果的定義如下。A 無(wú)裂縫產(chǎn)生，B 點(diǎn)燈為8000小時(shí)以上時(shí)有裂縫產(chǎn)生，C 點(diǎn)燈 為5000小時(shí)以上時(shí)有裂縫產(chǎn)生，D 數(shù)小時(shí)內(nèi)有裂縫產(chǎn)生，E 未點(diǎn)燈。[表1]
樣品(No.)粒徑(μ m)L/W測(cè)試結(jié)果
131. 0C
2101. 5A
31010B
41020C
51501. 5B
615010B
715015D
83001. 5E其次，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的高壓放電燈的第5實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例中，電 流導(dǎo)入導(dǎo)體2構(gòu)成為，與密封部SP的熔融部4熔接的部分的壓縮應(yīng)力的值S(MPa)滿(mǎn)足 100 ^ S ^ 800。[例6]高壓放電燈規(guī)格與例1相同。對(duì)于電流導(dǎo)入導(dǎo)體2的密封應(yīng)力S(MPa)不同的試制 品，進(jìn)行1萬(wàn)小時(shí)的點(diǎn)燈測(cè)試，調(diào)查裂縫產(chǎn)生的有無(wú)。將調(diào)查結(jié)果示于表2。另外，評(píng)價(jià)結(jié)果 的定義如下。A 無(wú)裂縫產(chǎn)生，B 點(diǎn)燈為8000小時(shí)以上時(shí)有裂縫產(chǎn)生，C 點(diǎn)燈為5000小時(shí) 以上時(shí)有裂縫產(chǎn)生，D 數(shù)小時(shí)內(nèi)有裂縫產(chǎn)生。而且，熔融部4的表面的楊氏模量為500GPa，
硬度為40GPa。
[表 2]
樣品(No.)密封應(yīng)力(MPa) 測(cè)試結(jié)果
1-150 A
2-500 B
3-800 C
4-1000D其次，參照?qǐng)D7(a)、(b)、(c)，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的高壓放電燈的第6實(shí)施例進(jìn)行 說(shuō)明。本實(shí)施例構(gòu)成為在密封部的熔融部的內(nèi)部，鄰接的氧化鋁晶粒的粒界相緊貼，裂縫 未形成原本微小的間隙即粒界間隙。圖7(a)、(b)、(C)是密封部縱剖面的電子顯微鏡照片，(a)表示一部分形成有粒界 間隙的熔融部，(b)將(a)中未形成有粒界間隙的部位進(jìn)一步放大表示，(c)將(a)中未形 成粒界間隙的部分進(jìn)一步放大表示。另外，在圖7的(b)中，呈異形的氧化鋁陶瓷的粒界為 黑線(xiàn)狀部分的部位是粒界間隙。粒界間隙并未連通到熔融部的外部，因此與裂縫有所區(qū)別，即使形成有該粒界間 隙也不會(huì)直接成為泄漏(leak)的原因。但是，如果形成有粒界間隙，則在壽命中會(huì)存在達(dá) 到裂縫產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)(risk)，因此優(yōu)選未形成粒界間隙。[例7] 高壓放電燈規(guī)格與例1相同。通過(guò)本實(shí)施例，對(duì)無(wú)粒界間隙的試制品(樣品No. 1) 與有粒界間隙的比較例的試制品(樣品No. 2)進(jìn)行1萬(wàn)小時(shí)的點(diǎn)燈測(cè)試，調(diào)查裂縫產(chǎn)生的 有無(wú)。將調(diào)查結(jié)果示于表3。另外，評(píng)價(jià)結(jié)果的定義如下。B:點(diǎn)燈為8000小時(shí)以上時(shí)有裂 縫產(chǎn)生，C 點(diǎn)燈為5000小時(shí)以上時(shí)有裂縫產(chǎn)生。[表 3]樣品(No.) 粒界間隙 測(cè)試結(jié)果1無(wú)B2有C根據(jù)本發(fā)明，高壓放電燈在小徑筒部的多晶氧化鋁陶瓷熔融并固化后的熔融部?jī)?nèi) 包含氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑，從而密封部的形成過(guò)程中的氧化鋁晶粒的生長(zhǎng)得到抑制，因 此能夠提供一種密封部的氧化鋁陶瓷與電流導(dǎo)入導(dǎo)體的熱膨脹之差變小而密封部的裂縫 產(chǎn)生得到抑制的高壓放電燈。而且，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使用擴(kuò)散至熔融部?jī)?nèi)部的高熔點(diǎn)金屬以及存在于熔融部 的氧化鋁結(jié)晶粒界上的燒結(jié)助劑成分的至少任一種，來(lái)作為氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑，從而 能夠容易地抑制密封部的裂縫產(chǎn)生。進(jìn)而，小徑筒部通過(guò)使用由網(wǎng)體以及箔的至少任一種所形成的高熔點(diǎn)金屬被覆， 從而可以在小徑筒部的加熱熔融時(shí)將高熔點(diǎn)金屬作為氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑而向熔融部 內(nèi)部容易地?cái)U(kuò)散。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾 為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì) 對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種高壓放電燈，其特征在于包括透光性陶瓷氣密容器(1)，具備包圍部(1a)以及小徑筒部(1b)，其中所述包圍部(1a)由透光性陶瓷構(gòu)成，且在內(nèi)部形成有放電空間，所述小徑筒部(1b)連通于包圍部(1a)的端部而形成，且至少密封部(SP)由多晶氧化鋁陶瓷構(gòu)成；電流導(dǎo)入導(dǎo)體(2)，由分別以一端連接于長(zhǎng)度方向的密封部分(2a)以及耐鹵化物部分(2b)構(gòu)成，且以所述耐鹵化物部分(2b)的另一端沿著所述包圍部(1a)延伸，而且所述密封部分(2a)的另一端露出至外部的方式，而插入所述透光性陶瓷氣密容器(1)的小徑筒部(1b)的內(nèi)部；電極(3)，配設(shè)在所述電流導(dǎo)入導(dǎo)體(2)的所述耐鹵化物部分(2b)的另一端；以及放電介質(zhì)，封入在所述透光性陶瓷氣密容器(1)的內(nèi)部，且所述小徑筒部(1b)的密封部(SP)的所述多晶氧化鋁陶瓷熔融并固化后的熔融部(4)熔接于所述電流導(dǎo)入導(dǎo)體(2)的密封部分，并且在內(nèi)部包含氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于其中所述的氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑 為高熔點(diǎn)金屬，所述高熔點(diǎn)金屬擴(kuò)散至所述熔融部(4)的內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓放電燈，其特征在于其中所述的氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑 的所述高熔點(diǎn)金屬是從鉭、鈮、鉬及鎢以及包含這些金屬的至少1種的合金的群組中選擇 的1種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓放電燈，其特征在于其中包括高熔點(diǎn)金屬被覆，該高熔 點(diǎn)金屬被覆由網(wǎng)體以及箔的至少任一種形成，且配置于所述小徑筒部(lb)的密封部上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于其中所述的氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑 為燒結(jié)助劑成分，所述燒結(jié)助劑成分存在于氧化鋁結(jié)晶粒界上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高壓放電燈，其特征在于其中所述的燒結(jié)助劑成分是從氧化 鎂、氧化釔、氧化鑭、氧化鈧以及氧化硅的群組中選擇的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于其中包括高熔點(diǎn)金屬以及燒結(jié)助 劑成分這兩者，以作為所述氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑，所述高熔點(diǎn)金屬擴(kuò)散至所述熔融部(4) 的內(nèi)部，燒結(jié)助劑成分存在于氧化鋁結(jié)晶粒界上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓放電燈，其特征在于其中所述的氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑 的所述高熔點(diǎn)金屬是從鉭、鈮、鉬及鎢以及包含這些金屬的至少1種的合金的群組中選擇 的1種或多種，所述燒結(jié)助劑成分是從氧化鎂、氧化釔、氧化鑭、氧化鈧以及氧化硅的群組中選擇的1 種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于其中所述的密封部(SP)中，熔融部 ⑷的氧化鋁晶粒的粒徑為3 200 y m,且在設(shè)氧化鋁晶粒的長(zhǎng)徑為L(zhǎng)、短徑為W時(shí)的比L/ W滿(mǎn)足1. 0彡L/W彡20。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于其中所述的電流導(dǎo)入導(dǎo)體⑵中， 熔接于密封部(SP)的熔融部(4)的部分的壓縮應(yīng)力的值S滿(mǎn)足lOOMPa彡S彡SOOMPa。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種高壓放電燈，其包括透光性陶瓷氣密容器(1)，該透光性陶瓷氣密容器(1)具備透光性陶瓷的包圍部(1a)以及至少密封部(SP)由多晶氧化鋁陶瓷構(gòu)成的小徑筒部(1b)。具備密封部分(2a)以及耐鹵化物部分(2b)且插入小徑筒部(1b)的內(nèi)部的電流導(dǎo)入導(dǎo)體(2)通過(guò)熔融的密封部(SP)的多晶氧化鋁陶瓷而熔接。在該熔融的多晶氧化鋁陶瓷中，在內(nèi)部包含氧化鋁晶粒生長(zhǎng)抑制劑，以抑制晶粒的生長(zhǎng)。高壓放電燈更具備連接于耐鹵化物部分(2b)的前端的電極(3)以及被封入透光性陶瓷氣密容器(1)內(nèi)的放電介質(zhì)。
文檔編號(hào)H01J61/02GK101887838SQ20101018062
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者本間卓也, 松田良太郎, 渡邊美保, 鎌田博士 申請(qǐng)人:東芝照明技術(shù)株式會(huì)社