JP2002367564A - 金属蒸気放電ランプの発光管とその電極システム - Google Patents
金属蒸気放電ランプの発光管とその電極システムInfo
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Abstract
細管に挿通した導電性サーメットロッドの外面との間に
生ずる隙間をシールするガラスフリットに、リークパス
を形成するおそれのあるCOやCO2の気泡を発生させ
ないようにする。 【解決手段】加熱溶融させたガラスフリットを流し込む
細管2a、2bの管端側に、そのガラスフリットと接触
する導電性サーメットロッド4のストッパ5が配され、
該ストッパ5がニオブ金属又はタンタル金属で形成され
ている。
Description
プの発光管と、その発光管に用いる電極システムに関す
る。
たセラミックメタルハライドランプと称する金属蒸気放
電ランプが、石英製の発光管を用いた従来品に取って代
わりつつある。
ロゲン化物、始動用の希ガス等を封入する発光管本体と
その両側に設ける細管がセラミックスで成形されたもの
で、石英製の発光管に比べて、金属ハロゲン化物等によ
る侵蝕が少なく、寿命特性や色特性に優れているという
特長を有するが、発光管内の気密性を保つためのシール
構造が非常に難しいものとなっていた。
51とその両側に設ける細管52a、52bが、アルミ
ナ・セラミックスで成形され、それら各細管52a、5
2bに夫々電極システム53を挿通して、細管52a、
52bの管端から流し込んだガラスフリット54により
その管端側をシールするようになっている(特開平6−
196131号公報)。
によるシール部に熱膨張による応力が作用してそのシー
ルが損なわれないようにするため、細管52a、52b
を成すアルミナと熱膨張係数が略同じニオブ又はタンタ
ルで給電導体55が形成されると共に、耐ハロゲン性を
有しないニオブやタンタルで成る給電導体55が発光管
動作中に金属ハロゲン化物の液相と接触して腐蝕するこ
とを防止するため、電極56を配置する放電空間57に
面する部分にモリブデンやタングステンなどの耐ハロゲ
ン性導体58が設けられている。
やタンタル等の金属を用いると、その給電導体55とガ
ラスフリット54との界面における結合力が、アルミナ
で成る細管52a、52bとガラスフリット54との界
面における結合力に比べて脆弱であるため、経時に伴っ
て給電導体55とガラスフリット54との界面から発光
管内の封入物が徐々にリークする所謂発光管リークを生
じ、それによりランプ電圧が低下して不点灯となるおそ
れがあった。
bを成すアルミナとは熱膨張係数が大きく異なるモリブ
デンやタングステンなどの耐ハロゲン性導体58を設け
ると、給電導体55とガラスフリット54との界面にク
ラックが発生して発光管リークに至るおそれもあった。
は、発光管本体61とその両側に設ける細管62a、6
2bが、アルミナ・セラミックスで成形されると共に、
各細管62a、62bに挿通する電極システム63の給
電導体64が、アルミナとモリブデンとを混合燒結した
導電性サーメットロッドで形成されている(特開200
0−113859号公報)。
体64は、比較的大きな電流を流すことができ、電極6
5を設けた電極芯棒66と突き合わせて溶接することが
できる。その上、発光管の動作温度で溶融する金属ハロ
ゲン化物によって侵されにくく、また、アルミナを含む
ので、細管62a、62bの管端から加熱溶融して流し
込むガラスフリット67とその溶融温度で反応して良く
結着し、給電導体64とガラスフリット67との界面に
おける結合が強固であるため、その界面から発光管リー
クを生ずるおそれは少ないとされている。
者の実験研究によれば、細管に挿通した電極システムの
導電性サーメットロッドが一部突出する細管の管端から
加熱溶融させたガラスフリットを流し込んで、細管の内
面とその細管に挿通した導電性サーメットロッドの外面
との間に生ずる隙間をシールする発光管は、そのシール
部となるガラスフリットに気泡が発生して発光管リーク
を生ずるリークパスが形成されたり、発光管リークを生
じないまでも気泡で成るリークパス内に発光管内に封入
した金属ハロゲン化物が凝集して発光に寄与しなくな
り、ランプ光色の変化や効率の変化を引き起こすおそれ
があることが判明した。
アルミナ粉末とモリブデン粉末とを体積比1:1で混合
燒結した導電性サーメットロッドの抵抗値を計測したと
ころ、比抵抗値のバラツキは、4.0×10−7〜15
×10−7Ωmの広範囲に及び、発光管の1製造ロット
中に10×10−7〜15×10−7Ωmという高抵抗
値域の割合が多いロットも存在し、導電性サーメットロ
ッドが総じて高抵抗値を示すロットは、ガラスフリット
の気泡発生頻度が高いことが分かった。
性サーメットロッドは、アルミナ粉末とモリブデン粉末
とを混合燒結する際に有機系バインダを用いるため、そ
の燒結後も数十〜数百ppmの炭素が残留することが分
かった。
ロッドは、炭素が重量比で200ppmほど存在するの
に対し、低抵抗値を示す導電性サーメットロッドは、5
0ppm以下しか存在しないことが分かった。すなわ
ち、導電性サーメットロッドの抵抗値と炭素含有量は略
比例的な関係にあることが確認された。
アルミナ、シリカ、酸化モリブデン粉末等より成るガラ
スフリットを加熱溶融して細管に流し込む際に、そのガ
ラスフリット中の酸素と、細管に挿通した導電性サーメ
ットロッド中の炭素とが化合して、シール部となるガラ
スフリットにCOやCO2の気泡が発生することが明ら
かになった。
ために、細管の内面とその細管に挿通した導電性サーメ
ットロッドの外面との間に生ずる隙間をシールするガラ
スフリットにCOやCO2の気泡が発生しないようにす
ることを技術的課題としている。
に、請求項1の発明は、発光管本体とその両側に設ける
細管がセラミックスで成形され、前記細管に挿通した電
極システムの導電性サーメットロッドが一部突出する前
記細管の管端から加熱溶融させたガラスフリットを流し
込んで、前記細管の内面とその細管に挿通した前記導電
性サーメットロッドの外面との間に生ずる隙間がシール
された金属蒸気放電ランプの発光管において、前記ガラ
スフリットを流し込む前記細管の管端側に、そのガラス
フリットと接触するニオブ金属又はタンタル金属が配さ
れていることを特徴とする。
ラスフリットを細管の管端から流し込む際に、そのガラ
スフリットが、ニオブ金属又はタンタル金属に接触し
て、ガラスフリット中の酸素とニオブ又はタンタルが化
合する酸化反応が生ずる。
リットは、そのフリット中から酸素が除去されているの
で、細管に挿通した導電性サーメットロッド中の炭素と
気泡の元となる酸素が化合してCOやCO2の気泡を生
ずるおそれがない。
の両側に設ける細管がセラミックスで成形された金属蒸
気放電ランプの発光管に用いる電極システムにおいて、
前記細管に挿通する導電性サーメットロッドに、該サー
メットロッドを前記細管の管端から一部突出させてその
管端に係止するためのストッパが付設され、該ストッパ
が、ニオブ金属又はタンタル金属で形成されていること
を特徴とするものである。
スで成形された発光管の細管に挿通する導電性サーメッ
トロッドが、該サーメットロッドに付設されたストッパ
により細管の管端から一部突出してその管端に係止され
る。そして、細管の管端から突出した導電性サーメット
ロッドにリング状のガラスフリットを差し通して該ガラ
スフリットを加熱溶融させると、その溶融したガラスフ
リットが、導電性サーメットロッドに付設されたニオブ
金属又はタンタル金属で成るストッパと接触しながら細
管に流し込まれ、このとき、ガラスフリット中の酸素が
ニオブ又はタンタルと化合する酸化反応が生じて、その
ガラスフリット中の気泡の元となる酸素が除去される。
よって具体的に説明する。図1は本発明に係る発光管の
一例を示す断面図、図2はその発光管に用いる電極シス
テムの部分拡大斜視図、図3は本発明の効果を確認する
ための実験例を示す図、図4は本発明に係る発光管の他
の例を示す断面図である。
は、発光管本体1とその両側に設ける細管2a、2bが
アルミナ・セラミックスで成形され、それら各細管2
a、2bに挿通する電極システム3の導電性サーメット
ロッド4に、該サーメットロッド4を細管2a、2bの
管端から一部突出させてその管端に係止するためのスト
ッパ5が付設されている。
ーメットロッド4と直交し、且つ該サーメットロッド4
を挟んで互いに対峙するように該サーメットロッド4に
溶接して付設された二本のニオブ金属棒(又はタンタル
金属棒)6、6で形成されている。なお、ニオブ金属棒
6の直径は、サーメットロッド4の直径の二分の一程度
に選定されている。
ッド4を各細管2a、2bの管端からその管内に5mm
挿通可能な位置に付設されている。そして、各細管2
a、2bの管端から流し込んだガラスフリット7によ
り、各細管2a、2bの内面とそれら細管に挿通した導
電性サーメットロッド4の外面との間が、各細管2a、
2bの管端から5mmの距離にわたってシールされてい
る。
間8に配置するタングステン電極9と、モリブデンワイ
ヤ11をモリブデン導体12に全巻した耐ハロゲン性中
間部材10が突合わせ溶接され、更に、この中間部材1
0が導電性サーメットロッド4の先端に突合わせ溶接さ
れた構造になっている。そして、これら各部材中あるい
は表面の不純ガスを放出させるために、1600℃の真
空雰囲気中で1時間加熱処理する。なお、この加熱処理
によってアルミナとモリブデンの混合燒結体で成る導電
性サーメットロッド4中のモリブデンと化合した炭素を
除去することは困難である。
の管端に、その管端の肉厚面を覆うニオブ金属製又はタ
ンタル金属製の環状キャップ13が冠着されている点
が、図1の発光管Aと相違する。
一方の細管2aに、電極9と、モリブデンワイヤ11を
モリブデン導体12に巻回させた耐ハロゲン性中間材1
0と、導電性サーメットロッド4とを夫々突合せ溶接に
て接合させた電極システム3を挿通し、その電極システ
ム3の導電性サーメットロッド4に付設されたストッパ
5で該サーメットロッド4を細管2aの管端から一部突
出した状態に係止する。
サーメットロッド4に、図3(1)図示の如くリング状
のガラスフリット7Rを差し通して、該ガラスフリット
7Rをストッパ5に当接させ、不活性ガス雰囲気中で1
500℃以上の高温に加熱して、そのリング状のガラス
フリット7Rを溶融させる。
ットロッド4に付設されたストッパ5に接触し、細管2
aの管端からその管内に毛管現象によって流し込まれ
る。なお、発光管Bの場合は、溶融したガラスフリット
が、導電性サーメットロッド4に付設されたストッパ5
と、細管2aの管端に冠着された環状キャップ13の双
方に接触して細管2aに流し込まれる。
するニオブ(又はタンタル)が、溶融したガラスフリッ
ト中の酸素と化合して酸化物となり、また、発光管B
は、ストッパ5と環状キャップ13を形成するニオブ
(又はタンタル)が、溶融したガラスフリット中の酸素
と化合して酸化物となる。
aに流し込まれるガラスフリット中から、導電性サーメ
ットロッド4中の炭素と化合してCOやCO2を発生す
るおそれのある酸素が除去される。したがって、その溶
融したガラスフリットが固化してシール部となるガラス
フリット7に気泡が発生することがなくなり、発光管内
の気密性を保つシール構造になるため、発光管の信頼性
が著しく高まる。
た後、他方の細管2bから発光管本体1に水銀やヨウ化
ディスプロシウム、ヨウ化タリウム、ヨウ化ナトリウム
等の金属ハロゲン化物を封入し、電極システムを挿入
し、次いで、アルゴンガス等の始動用希ガスを所定圧力
で封入するガス雰囲気中で、細管2bを細管2aと同様
の手順でシールする。
トを流し込む細管2a、2bの管端側に、その溶融した
ガラスフリットと接触するニオブ金属又はタンタル金属
が配された発光管A及びBは、シール部となるガラスフ
リット7に気泡が発生してリークパスが形成されるおそ
れがない。
導電性サーメッドロッドを使用した実験によっても、図
3(1)図示の如く、リング状のガラスフリット7Rを
加熱溶融させたときにその溶融したガラスフリットと接
触する位置にストッパ5を形成するニオブ金属棒6、6
を配したものは、10例すべて気泡の発生が認められな
かった。また、溶融したガラスフリットと接触したニオ
ブ金属棒6の断層写真を撮影したところ、その表面のみ
ならず、内部にも、酸化したことを示す黒変が生じてい
た。
2aの管端側にニオブ金属やタンタル金属を配さずに、
導電性サーメットロッド4に差し通したリング状のガラ
スフリット7Rを加熱溶融させて細管2aに流し込む
と、シール部のガラスフリットに気泡が発生するものが
10例中9例も存在した。
ガラスフリット7Rを加熱溶融させて細管2aに流し込
む際にその溶融したガラスフリットと接触しない位置に
二本のニオブ金属棒14、14を配した場合も、10例
中9例に気泡の発生が認められた。
代えて、その位置に同等サイズのモリブデン棒を付設し
た場合は、10例すべてに気泡の発生が認められた。
管端にニオブ金属又はタンタル金属で形成した環状キャ
ップ13が冠着されている場合は、導電性サーメットロ
ッド4に付設するストッパ5は、必ずしもニオブ金属棒
(又はタンタル金属棒)6、6で形成する必要はなく、
これをモリブデン棒等で形成しても良い。
その細管に挿通した導電性サーメットロッドの外面との
間に生ずる隙間をシールするガラスフリットにCOやC
O2の気泡が発生してそのシール部に発光管リークやラ
ンプ光色の変化等を引き起こすリークパスが形成される
おそれを解消して、発光管の信頼性を高めることができ
るという大変優れた効果がある。
Claims (7)
- 【請求項1】発光管本体とその両側に設ける細管がセラ
ミックスで成形され、前記細管に挿通した電極システム
の導電性サーメットロッドが一部突出する前記細管の管
端から加熱溶融させたガラスフリットを流し込んで、前
記細管の内面とその細管に挿通した前記導電性サーメッ
トロッドの外面との間に生ずる隙間がシールされた金属
蒸気放電ランプの発光管において、前記ガラスフリット
を流し込む前記細管(2a、2b)の管端側に、そのガ
ラスフリットと接触するニオブ金属又はタンタル金属が
配されていることを特徴とする発光管。 - 【請求項2】前記ニオブ金属又はタンタル金属が、前記
導電性サーメットロッド(4)を前記細管(2a、2
b)の管端に係止させるストッパ(5)を形成している
請求項1記載の発光管。 - 【請求項3】前記ストッパ(5)が、前記導電性サーメ
ットロッド(4)と直交し、且つ該サーメットロッド
(4)を挟んで互いに対峙して該サーメットロッド
(4)に付設された二本のニオブ金属棒(6、6)又は
タンタル金属棒で成る請求項2記載の発光管。 - 【請求項4】前記ニオブ金属又はタンタル金属が、前記
細管(2a、2b)の管端に冠着されてその管端の肉厚
面を覆う環状キャップ(13)を形成している請求項1
記載の発光管。 - 【請求項5】発光管本体とその両側に設ける細管がセラ
ミックスで成形された金属蒸気放電ランプの発光管に用
いる電極システムにおいて、前記細管(2a、2b)に
挿通する導電性サーメットロッド(4)に、該サーメッ
トロッド(4)を前記細管(2a、2b)の管端から一
部突出させてその管端に係止するためのストッパ(5)
が付設され、該ストッパ(5)が、ニオブ金属又はタン
タル金属で形成されていることを特徴とする電極システ
ム。 - 【請求項6】前記ストッパ(5)が、前記導電性サーメ
ットロッド(4)と直交し、且つ該サーメットロッド
(4)を挟んで互いに対峙して該サーメットロッド
(4)に付設された二本のニオブ金属棒(6、6)又は
タンタル金属棒で成る請求項5記載の電極システム。 - 【請求項7】電極(9)と、モリブデンワイヤ(11)
をモリブデン導体(12)に全巻した耐ハロゲン性中間
部材(10)とが突合わせ溶接され、更に、該中間部材
(10)が前記導電性サーメットロッド(4)の先端に
突合わせ溶接された請求項5又は6記載の電極システ
ム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001169945A JP2002367564A (ja) | 2001-06-05 | 2001-06-05 | 金属蒸気放電ランプの発光管とその電極システム |
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JP2001169945A JP2002367564A (ja) | 2001-06-05 | 2001-06-05 | 金属蒸気放電ランプの発光管とその電極システム |
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JP2001169945A Pending JP2002367564A (ja) | 2001-06-05 | 2001-06-05 | 金属蒸気放電ランプの発光管とその電極システム |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110208 |