JP3301887B2 - Arc tube for metal vapor discharge lamp - Google Patents
Arc tube for metal vapor discharge lampInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、金属蒸気放電灯用発光
管に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arc tube for a metal vapor discharge lamp.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、道路、トンネル、講堂などの屋内
外の照明から店舗などの一般照明、ＯＨＰ用や液晶プロ
ジェクター用のバックランプ、さらには殺菌用ランプや
自動車用ヘッドランプなどに使用される金属蒸気放電灯
の構造は、例えば、図２に示すような有底円筒体１１の
内部に、金属ハロゲン化物を封入した発光管１を配置し
たものであった。また、上記発光管１の詳細な構造とし
ては、図１に示すように中央部に曲面をもった略円筒状
をした透光管２の内部に、ＤｙＩ3 −ＩｎＩ−ＴｌＩ−
ＬｉＩなどの金属ハロゲン化物を封入し、該透光管２の
両端部にサーメット材からなる閉塞体３をガラス４付け
することにより封止するようにしたものであった。ま
た、閉塞体３の一方端には電極心棒５が、他方端にはリ
ード棒６がそれぞれ埋設してあり、該リード棒６に電圧
を印加して電極心棒５間で放電させることにより、発光
管２内に封入した金属ハロゲン化物を発光させるように
なっていた。2. Description of the Related Art Conventionally, it is used for indoor and outdoor lighting such as roads, tunnels, auditoriums, etc., general lighting for shops, back lamps for OHP and liquid crystal projectors, as well as sterilizing lamps and automobile head lamps. In the structure of the metal vapor discharge lamp, for example, an arc tube 1 in which a metal halide is sealed is disposed inside a bottomed cylindrical body 11 as shown in FIG. The detailed structure of the arc tube 1 is as follows. As shown in FIG. 1, a DyI 3 -InI-TlI-
A metal halide such as LiI was sealed therein, and a sealing member 3 made of a cermet material was attached to glass 4 at both ends of the light-transmitting tube 2 so as to be sealed. An electrode mandrel 5 is buried at one end of the closing body 3 and a lead bar 6 is buried at the other end, and a voltage is applied to the lead bar 6 to cause discharge between the electrode mandrels 5 to emit light. The metal halide sealed in the tube 2 emits light.
【０００３】また、このような金属蒸気放電灯用発光管
１を構成する透光管２に要求される特性としては、 １．可視光線から紫外光線までの直線透過率が高いこと ２．金属ハロゲン化物により浸食を受け難いこと ３．抗折強度が３０ｋｇ／ｍｍ2 以上であること であり、これらの特性を有する材質として透光性アルミ
ナやサファイアにより形成されたものがあった（特開昭
５３−６４９７６号公報参照）。The characteristics required of the light-transmitting tube 2 constituting such an arc tube 1 for a metal vapor discharge lamp include: 1. High linear transmittance from visible light to ultraviolet light. 2. Hardly eroded by metal halides. The transverse rupture strength is 30 kg / mm 2 or more. As a material having these characteristics, there is a material formed of translucent alumina or sapphire (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-64976).
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、透光管２を
透光性アルミナにより形成したものでは、透光性アルミ
ナの結晶構造が六方晶構造をしているために粒界層で光
が複屈折を生じるといった課題があった。その為、肉厚
１ｍｍでの可視光線の直線透過率は最大３０数％程度と
悪く、これ以上直線透過率を向上させることができなか
った。However, in the case where the light-transmitting tube 2 is formed of light-transmitting alumina, the light-transmitting alumina has a hexagonal crystal structure. There was a problem of causing refraction. Therefore, the linear transmittance of visible light at a thickness of 1 mm is as low as about 30% at the maximum, and the linear transmittance cannot be further improved.
【０００５】また、このような透光管２は３０００時間
使用できることが要求されているものの、発光管１は使
用中に１０００℃近くまで発熱することから、透光性ア
ルミナからなる透光管２では、この熱により内部に封入
した金属ハロゲン化物と反応して短時間のうちに大きく
浸食を受けて寿命となっていた。Although the light-transmitting tube 2 is required to be usable for 3000 hours, the light-emitting tube 1 generates heat up to about 1000 ° C. during use. In this method, the heat reacts with the metal halide encapsulated therein to cause significant erosion within a short period of time, resulting in a long life.
【０００６】一方、透光管２をサファイアにより形成し
たものでは、優れた可視光線の直線透過率と金属ハロゲ
ン化物による高い耐蝕性を有しているものの、製造上の
問題により透光管２の形状に制約があり、図１に示す透
光管２のように複雑な形状をしたものを製作することが
できなかった。On the other hand, when the light-transmitting tube 2 is formed of sapphire, it has excellent linear transmittance of visible light and high corrosion resistance due to a metal halide. Due to restrictions on the shape, it was not possible to manufacture a light-transmitting tube 2 having a complicated shape as shown in FIG.
【０００７】これに対し、近年、イットリウム−アルミ
ニウム−ガーネット焼結体がサファイアと同等程度の可
視光線の直線透過率を有することから、この焼結体によ
り透光管２を形成することが提案されている（特開昭６
３−２６０８５６号公報、特開平４−２３３１５４号公
報参照）。On the other hand, in recent years, since a sintered body of yttrium-aluminum-garnet has a linear transmittance of visible light comparable to that of sapphire, it has been proposed to form a light-transmitting tube 2 from the sintered body. (Japanese Unexamined Patent Publication No.
3-260856 and JP-A-4-233154).
【０００８】しかし、これらのイットリウム−アルミニ
ウム−ガーネット焼結体には焼結助剤や不純物が１重量
％程度含まれており、粒界層に存在する上記焼結助剤や
不純物等が金属ハロゲン化物と反応して透光管２を浸食
させてしまう、といった課題があった。However, these yttrium-aluminum-garnet sintered bodies contain about 1% by weight of sintering aids and impurities. There is a problem that the light-transmitting tube 2 is eroded by reacting with the oxide.
【０００９】本発明の目的は、可視光線から紫外光線の
高い直線透過率を有するとともに、３０００時間以上の
使用においても金属ハロゲン化物により殆ど浸食を受け
ないイットリウム−アルミニウム−ガーネット焼結体か
らなる金属蒸気放電灯用発光管を提供することにある。An object of the present invention is to provide a metal comprising a yttrium-aluminum-garnet sintered body which has a high linear transmittance from visible light to ultraviolet light and is hardly eroded by a metal halide even when used for 3000 hours or more. An object of the present invention is to provide an arc tube for a vapor discharge lamp.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課
題に鑑み、金属蒸気放電灯用発光管を構成する透光管を
イットリウム−アルミニウム−ガーネット結晶の含有量
が９９．８重量％以上、周期律表２ａ族元素の酸化物の
含有量が６００ｐｐｍ以下、かつＳｉＯ2 の含有量が９
００ｐｐｍ以下である相対密度９９．０％以上のイット
リウム−アルミニウム−ガーネット焼結体により形成し
たことを特徴とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides a light-transmitting tube constituting an arc tube for a metal vapor discharge lamp, wherein the content of the yttrium-aluminum-garnet crystal is 99.8% by weight or more. The content of the oxide of the Group 2a element in the periodic table is 600 ppm or less, and the content of SiO 2 is 9
It is characterized by being formed of a yttrium-aluminum-garnet sintered body having a relative density of not more than 00 ppm and not less than 99.0%.
【００１１】また、本発明はイットリウム−アルミニウ
ム−ガーネット結晶の平均結晶粒子径が４６〜８０μｍ
の上記イットリウム−アルミニウム−ガーネット焼結体
により透光管を形成して金属蒸気放電灯用発光管を構成
したことを特徴とするものである。In the present invention, the average crystal particle diameter of the yttrium-aluminum-garnet crystal is 46 to 80 μm.
A light-transmitting tube is formed from the above-mentioned yttrium-aluminum-garnet sintered body to constitute a light emitting tube for a metal vapor discharge lamp.
【００１２】即ち、本発明では、透光管を焼結助剤を一
切添加せずにＹＡＧ結晶のみからなる高純度のイットリ
ウム−アルミニウム−ガーネット焼結体（以下、ＹＡＧ
焼結体という）により形成したことを特徴とするもので
あり、特に、イットリウム−アルミニウム−ガーネット
結晶（以下、ＹＡＧ結晶という）の含有率が９９．８重
量％以上、好ましくは９９．９重量％以上のＹＡＧ焼結
体により形成してある。その為、透光管内に封入した金
属ハロゲン化物により浸食を受け難く、また、不純物や
焼結助剤による光の吸収や拡散等を生じることが殆どな
い。しかも、ＹＡＧ焼結体は立方晶の結晶構造をしてい
ることから粒界層での複屈折がないため、可視光線から
紫外光線の直線透過率を４０％以上とすることができ
る。That is, in the present invention, a high-purity yttrium-aluminum-garnet sintered body (hereinafter, referred to as YAG crystal) made of only a YAG crystal without adding any sintering aid to a light-transmitting tube.
In particular, the content of yttrium-aluminum-garnet crystal (hereinafter, referred to as YAG crystal) is 99.8% by weight or more, preferably 99.9% by weight. It is formed by the above YAG sintered body. Therefore, it is hardly eroded by the metal halide sealed in the light-transmitting tube, and hardly absorbs or diffuses light due to impurities or sintering aids. Moreover, since the YAG sintered body has a cubic crystal structure, there is no birefringence in the grain boundary layer, so that the linear transmittance from visible light to ultraviolet light can be 40% or more.
【００１３】ただし、ＹＡＧ結晶間の欠陥（隙間）が多
くなると入射した光が上記欠陥で減衰して直線透過率が
低下することから、ＹＡＧ焼結体の相対密度は９９．０
％以上であることが必要である。However, when the number of defects (gap) between the YAG crystals increases, the incident light is attenuated by the defects and the linear transmittance decreases. Therefore, the relative density of the YAG sintered body is 99.0.
%.
【００１４】また、本発明はＹＡＧ結晶の平均結晶粒子
径を３〜８０μｍの範囲としてある。In the present invention, the average crystal particle diameter of the YAG crystal is in the range of 3 to 80 μm.
【００１５】これは、ＹＡＧ結晶の平均結晶粒子径が３
μｍ未満となると、ＹＡＧ焼結体の緻密化が難しくなる
ために、ＹＡＧ焼結体の相対密度を９９．０％以上とす
ることができなくなるからである。また、平均結晶粒子
径が８０μｍより大きくなると、異常な粒成長によりや
はりＹＡＧ焼結体を緻密化することができず、透光管に
必要な抗折強度が３０ｋｇ／ｍｍ2 未満となってしまう
からである。This is because the average crystal particle diameter of the YAG crystal is 3
If the thickness is less than μm, it becomes difficult to densify the YAG sintered body, so that the relative density of the YAG sintered body cannot be 99.0% or more. On the other hand, if the average crystal particle diameter is larger than 80 μm, the YAG sintered body cannot be densified due to abnormal grain growth, and the transverse rupture strength required for the light-transmitting tube is less than 30 kg / mm 2. Because.
【００１６】なお、より好ましいＹＡＧの平均結晶粒子
径としては４６〜８０％μｍの範囲のものが良い。The average crystal particle diameter of YAG is more preferably in the range of 46 to 80% μm.
【００１７】これは、一般的に粒子径の小さいＹＡＧ結
晶からなるＹＡＧ焼結体の方が表面を滑らかな面とする
ことができ、初期の光の透過率を高めることができるの
であるが、透光管は１０００℃近くの高温に曝されてい
ることから、この熱でもってＹＡＧ焼結体表面の粒界層
が徐々に浸食を受けて凹凸面となり、この面で光の散乱
が発生する。そして、ＹＡＧ結晶の粒子径が小さいと浸
食される粒界層の占める割合が多くなるために光の散乱
が激しくなり、直線透過率が大幅に低下してしまうから
である。This is because, in general, a YAG sintered body made of a YAG crystal having a small particle diameter can have a smoother surface and can increase the initial light transmittance. Since the light-transmitting tube is exposed to a high temperature of about 1000 ° C., the grain boundary layer on the surface of the YAG sintered body is gradually eroded by this heat to become an uneven surface, and light scattering occurs on this surface. . When the particle diameter of the YAG crystal is small, the occupation ratio of the eroded grain boundary layer increases, so that light scattering becomes severe and the linear transmittance greatly decreases.
【００１８】従って、ＹＡＧ結晶の平均結晶粒子径を４
６〜８０μｍの範囲で設ければ、３０００時間使用後の
直線透過率の低下を抑え、その維持率を７０％以上とす
ることができる。なお、ここで言う維持率とは、初期の
直線透過率に対する３０００時間使用後の直線透過率の
割合のことである。Therefore, the average crystal particle diameter of the YAG crystal is set to 4
If it is provided in the range of 6 to 80 μm, a decrease in the linear transmittance after 3000 hours of use can be suppressed, and the maintenance rate can be 70% or more. Here, the maintenance ratio is a ratio of the linear transmittance after 3000 hours of use to the initial linear transmittance.
【００１９】ところで、本発明は透光管をＹＡＧ結晶の
含有量が９９．８％以上のＹＡＧ焼結体により形成して
あるものの、金属ハロゲン化物による浸食は激しいもの
であった。In the present invention, although the light-transmitting tube is formed of a YAG sintered body having a YAG crystal content of 99.8% or more, erosion by a metal halide is severe.
【００２０】そこで、本件発明者らは、金属ハロゲン化
物による浸食を低減するために鋭意研究を重ねた結果、
ＹＡＧ焼結体中に不純物として含まれているＳｉＯ2 お
よび／またはＭｇやＣａなどの周期律表２ａ族元素が金
属ハロゲン化物と反応して浸食を促進させることを見出
した。The present inventors have conducted intensive studies to reduce erosion by metal halides.
It has been found that SiO 2 and / or Group 2a elements of the periodic table, such as Mg and Ca, contained as impurities in the YAG sintered body react with the metal halide to promote erosion.
【００２１】即ち、上記ＳｉＯ2 や周期律表２ａ族元素
は出発原料中に不純物として含まれていたり、製造工程
中に混入したりしたものであるが、周期律表２ａ族元素
が酸化物換算で６００ｐｐｍより多く含まれていたり、
あるいはＳｉＯ2 が９００ｐｐｍより多く含まれている
と、金属ハロゲン化物との反応が激しくＹＡＧ焼結体が
大きく浸食を受けるからである。That is, the above-mentioned SiO 2 and the Group 2a element of the periodic table are contained as impurities in the starting material or mixed in the manufacturing process. Contains more than 600 ppm,
Alternatively, if the content of SiO 2 is more than 900 ppm, the reaction with the metal halide is so severe that the YAG sintered body is greatly eroded.
【００２２】その為、本発明ではＹＡＧ焼結体中に含有
するＳｉＯ2 の含有量は９００ｐｐｍ以下とし、かつ周
期律表２ａ族元素酸化物の含有量は６００ｐｐｍ以下、
好ましくはＳｉＯ2 の含有量は３００ｐｐｍ以下とし、
かつ周期律表２ａ族元素酸化物の含有量は２００ｐｐｍ
以下とすることが重要である。Therefore, in the present invention, the content of SiO 2 contained in the YAG sintered body is 900 ppm or less, and the content of the Group 2a element oxide of the periodic table is 600 ppm or less.
Preferably, the content of SiO 2 is 300 ppm or less,
And the content of Group 2a element oxide in the periodic table is 200 ppm
It is important to:
【００２３】一方、本発明に係る金属蒸気放電灯用発光
管を構成する透光管は次のようにして製造することがで
きる。On the other hand, the light transmitting tube constituting the arc tube for a metal vapor discharge lamp according to the present invention can be manufactured as follows.
【００２４】まず、出発原料としてそれぞれ純度が９
９．８％以上で、ＢＥＴ比表面積が５ｍ2 ／ｇ以上、か
つ平均粒子径が１．０μｍ程度のＡｌ2 Ｏ3 粉末とＹ2
Ｏ3 粉末とを所定量混合したあと仮焼成し、これを粉砕
して原料粉末とする。そして、この原料粉末を等圧加圧
成形法、鋳込成形法、押し出し成形法など通常のセラミ
ック成形方法により所定形状の成形体とし、真空雰囲気
中にて１７００〜１９００℃の焼成温度で焼成したあ
と、内外の表面を鏡面加工することにより透光管を得る
ことができる。First, each of the starting materials has a purity of 9%.
9.8% or more, BET specific surface area of 5 m 2 / g or more and an average particle diameter of about 1.0μm Al 2 O 3 powder and Y 2
A predetermined amount of O 3 powder and a predetermined amount are mixed and then calcined, and this is pulverized to obtain a raw material powder. Then, the raw material powder was formed into a molded body having a predetermined shape by a normal ceramic molding method such as an equal pressure molding method, a cast molding method, and an extrusion molding method, and was calcined in a vacuum atmosphere at a calcining temperature of 1700 to 1900 ° C. Then, the inner and outer surfaces are mirror-finished to obtain a light transmitting tube.
【００２５】また、他の製造方法としては出発原料とし
てそれぞれ純度が９９．８％以上で、ＢＥＴ比表面積が
５ｍ2 ／ｇ以上、かつ平均粒子径が１．０μｍ程度のＡ
ｌ2Ｏ3 粉末とＹ2 Ｏ3 粉末とを所定量混合して仮焼成
し、これに純度が９９．９％以上のＹＡＧ粉末を０．５
重量％以上添加して混合粉砕することにより原料粉末を
作製する。そして、この原料粉末を通常のセラミック成
形方法により所定形状の成形体とし、真空雰囲気中にて
１６００〜１９００℃程度の焼成温度で焼成する。しか
るのち、内外の表面を鏡面加工することにより透光管を
得ることもできる。As another production method, A starting material having a purity of 99.8% or more, a BET specific surface area of 5 m 2 / g or more, and an average particle diameter of about 1.0 μm is used.
A predetermined amount of l 2 O 3 powder and Y 2 O 3 powder are mixed and calcined, and 0.5 kg of YAG powder having a purity of 99.9% or more is added thereto.
A raw material powder is prepared by adding and mixing and pulverizing the raw material in an amount of at least% by weight. Then, this raw material powder is formed into a molded body having a predetermined shape by a normal ceramic molding method, and is fired in a vacuum atmosphere at a firing temperature of about 1600 to 1900 ° C. Thereafter, the inner and outer surfaces can be mirror-finished to obtain a light transmitting tube.
【００２６】なお、製造工程中に純度９９．９％以上の
ＹＡＧ粉末を０．５重量％以上添加したのは、添加した
ＹＡＧ粉末が核となってＹＡＧ化を促進するとともに、
粒成長を均一化することができるからである。このよう
に本発明に係る金属蒸気放電灯用発光管は、透光管を高
純度のＹＡＧ焼結体により形成してあるため、可視光線
から紫外光線の直線透過率を向上させることができ、肉
厚１ｍｍでの直線透過率を４０％以上、さらには７０％
以上とすることができる。また、ＹＡＧ焼結体中に混入
するＳｉＯ2 や周期律表２ａ族元素酸化物の含有量をあ
る一定以下とするとともに、ＹＡＧ結晶の平均結晶粒子
径をある範囲としてあるため、金属ハロゲン化物による
浸食を受け難く、３０００時間の使用においても直線透
過率の低下が殆どない信頼性の高い発光管とすることが
できる。しかも、ＹＡＧ焼結体は一般のセラミック成形
方法により形成することができるため、複雑な形状をし
た透光管でも容易に形成することができる。The reason why 0.5 wt% or more of YAG powder having a purity of 99.9% or more was added during the manufacturing process is that the added YAG powder serves as a nucleus to promote YAG formation,
This is because grain growth can be made uniform. As described above, the light-emitting tube for a metal vapor discharge lamp according to the present invention can improve the linear transmittance of visible light to ultraviolet light because the light-transmitting tube is formed of a high-purity YAG sintered body. The linear transmittance at a wall thickness of 1 mm is 40% or more, further 70%
The above can be considered. Further, the content of SiO 2 and the oxide of a group 2a element in the periodic table contained in the YAG sintered body is set to a certain level or less, and the average crystal particle diameter of the YAG crystal is within a certain range. A highly reliable arc tube which is hardly subject to erosion and hardly decreases in linear transmittance even after 3000 hours of use can be obtained. In addition, since the YAG sintered body can be formed by a general ceramic forming method, a light transmitting tube having a complicated shape can be easily formed.
【００２７】なお、本発明に係る金属蒸気放電灯用発光
管は、メタルハライドランプ以外にナトリウムランプ、
水銀ランプ、キセノンランプとしても使用できることは
言うまでもない。The arc tube for a metal vapor discharge lamp according to the present invention is a sodium lamp,
Needless to say, it can be used as a mercury lamp or a xenon lamp.
【００２８】[0028]
【実施例】以下、本発明に係る金属蒸気放電灯用発光管
の一実施例を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the arc tube for a metal vapor discharge lamp according to the present invention will be described below.
【００２９】図１は、本発明に係る金属蒸気放電灯用発
光管１を示す縦断面図で、中央部に曲面をもった略円筒
状をしたＹＡＧ焼結体からなる透光管２の内部に、Ｄｙ
Ｉ3−ＩｎＩ−ＴｌＩ−ＬｉＩを封入し、該透光管２の
両端部にＡｌ2 Ｏ3 −Ｍｏ系サーメット材からなる閉塞
体３をガラス４付けすることにより封止してある。ま
た、上記閉塞体３の一方端には電極心棒５を埋設すると
ともに、他方端には上記電極心棒５と内部で接触しない
ようにリード棒６が埋設してあり、該リード棒６に電圧
を印加して電極心棒５間で放電させることにより、発光
管２内に封入したＤｙＩ3 −ＩｎＩ−ＴｌＩ−ＬｉＩを
発光させるようにしてある。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an arc tube 1 for a metal vapor discharge lamp according to the present invention. The inside of a light-transmitting tube 2 made of a substantially cylindrical YAG sintered body having a curved surface at the center is shown. And Dy
I 3 -InI-TlI-LiI is sealed, and a sealing member 3 made of an Al 2 O 3 -Mo cermet material is sealed on both ends of the light transmitting tube 2 by attaching glass 4. An electrode mandrel 5 is buried at one end of the closing body 3, and a lead bar 6 is buried at the other end thereof so as not to come into contact with the electrode mandrel 5, and a voltage is applied to the lead bar 6. DyI 3 -InI-TlI-LiI enclosed in the arc tube 2 emits light by applying a voltage and discharging between the electrode mandrels 5.
【００３０】また、上記透光管２を製造するには純度９
９．８％で、ＢＥＴ比表面積が５ｍ2 ／ｇ以上、かつ平
均粒子径１．０μｍのＡｌ2 Ｏ3 粉末とＹ2 Ｏ3 粉末と
を重量比で０．４３：０．５７の割合でボールミルに投
入し、溶媒とともに純度９９．９９％以上のアルミナボ
ールにて混合粉砕して均一な粉末を得た。そして、この
粉末を１３００℃程度の温度で仮焼成し、再度高純度ア
ルミナボールにてバインダーとともに混合粉砕して泥漿
を作製し、鋳込成形法により図１に示すような中央部に
曲面をもった略円筒状をした成形体を形成した。しかる
のち、成形体を真空雰囲気中で１８００〜１８５０℃の
焼成温度で２〜５時間程焼成したあと、最後に内外の表
面を鏡面加工することにより本発明に係る透光管２を得
た。In order to manufacture the light transmitting tube 2, a purity of 9% is required.
An Al 2 O 3 powder and a Y 2 O 3 powder having a BET specific surface area of 9.8%, a BET specific surface area of 5 m 2 / g or more, and an average particle diameter of 1.0 μm in a weight ratio of 0.43: 0.57. The mixture was charged into a ball mill and mixed and pulverized with an alumina ball having a purity of 99.99% or more together with a solvent to obtain a uniform powder. Then, this powder is preliminarily calcined at a temperature of about 1300 ° C., mixed and pulverized again with a high-purity alumina ball together with a binder to produce a slurry, and has a curved surface at the center as shown in FIG. 1 by a casting method. A molded article having a substantially cylindrical shape was formed. Thereafter, the formed body was fired in a vacuum atmosphere at a firing temperature of 1800 to 1850 ° C. for about 2 to 5 hours, and finally the inner and outer surfaces were mirror-finished to obtain a light-transmitting tube 2 according to the present invention.
【００３１】また、この透光管２を構成するＹＡＧ焼結
体の組成を分析すると、ＹＡＧ結晶の含有量は９９．９
％であり、ＳｉＯ2 の含有率が１００ｐｐｍ以下で、か
つ周期律表２ａ族元素酸化物の含有量が１００ｐｐｍ以
下であった。また、ＹＡＧ焼結体の相対密度と抗折強
度、およびＹＡＧ結晶の平均結晶粒子径をそれぞれ測定
すると、相対密度９９．９％、抗折強度３５ｋｇ／ｍｍ
2 以上を有し、かつＹＡＧ結晶の平均結晶粒子径は１２
μｍであった。さらに、この透光管２を構成するＹＡＧ
焼結体の肉厚１ｍｍにおける６００ｎｍの可視光線の直
線透過率は８１％で、金属ハロゲン化物に３０００時間
曝したあとの直線透過率は６０％であった。When the composition of the YAG sintered body constituting the light transmitting tube 2 is analyzed, the content of the YAG crystal is 99.9.
%, The content of SiO 2 was 100 ppm or less, and the content of Group 2a group element oxide in the periodic table was 100 ppm or less. When the relative density and bending strength of the YAG sintered body and the average crystal particle diameter of the YAG crystal were measured, the relative density was 99.9% and the bending strength was 35 kg / mm.
2 or more, and the average crystal particle diameter of the YAG crystal is 12
μm. Further, the YAG constituting the light-transmitting tube 2
The linear transmittance of visible light of 600 nm at a thickness of 1 mm of the sintered body was 81%, and the linear transmittance after exposure to the metal halide for 3000 hours was 60%.
【００３２】（実験例）ここで、周期律表２ａ族元素の
酸化物であるＭｇＯとＣａＯおよびＳｉＯ2 の含有量を
それぞれ変化させたＹＡＧ焼結体からなる板状体を試作
し、抗折強度、可視光線の直線透過率、および３０００
時間金属ハロゲン化物に曝した時の浸食具合について測
定した。(Experimental Example) Here, a plate-like body made of a YAG sintered body in which the contents of MgO, CaO and SiO 2 , which are oxides of the Group 2a element of the periodic table, were respectively changed, was trial-produced. Intensity, linear transmittance of visible light, and 3000
The degree of erosion when exposed to the metal halide for hours was measured.
【００３３】まず、試料となるＹＡＧ焼結体は、実施例
と同様に純度９９．８％で、ＢＥＴ比表面積が５ｍ2 ／
ｇ以上、かつ平均結晶粒子径１．０μｍのＡｌ2 Ｏ3 粉
末とＹ2 Ｏ3 粉末とを重量比で０．４３：０．５７の割
合でボールミルに投入し、溶媒とともに純度９９．９９
％以上のアルミナボールにて混合粉砕したあと、１３０
０℃程度で仮焼成して顆粒を形成した。次に、この顆粒
にＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 のうち少なくとも一種を適
宜添加して再度高純度アルミナボールにて粉砕すること
により平均粒子径が０．４〜２．０μｍの粉体とし、さ
らにバインダーを添加して湿式粉砕したあとスプレード
ライヤーで乾燥させ、８０番メッシュの網を通った造粒
体を２次原料とした。そして、この２次原料を金型に充
填して２ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力により成形し、しかるの
ち真空雰囲気中にて１８００〜１９００℃の焼成温度で
２〜３０時間焼成してΦ２０×１．８ｍｍの板状体を得
た。そして、この板状体の両面を研摩し、さらに鏡面加
工を施して最終的に肉厚１ｍｍの板状体とした。なお、
他の比較例として純度９９．９％の透光性アルミナから
なる試料も用意した。First, a YAG sintered body as a sample has a purity of 99.8% and a BET specific surface area of 5 m 2 /
g of Al 2 O 3 powder and Y 2 O 3 powder having an average crystal grain size of 1.0 μm or more in a weight ratio of 0.43: 0.57 into a ball mill, and a purity of 99.99 together with the solvent.
% After mixing and grinding with alumina balls of
The powder was calcined at about 0 ° C. to form granules. Next, at least one of MgO, CaO, and SiO 2 is appropriately added to the granules, and the granules are again pulverized with high-purity alumina balls to obtain a powder having an average particle diameter of 0.4 to 2.0 μm. Was added and wet-pulverized, followed by drying with a spray drier, and a granulated product passed through a No. 80 mesh net was used as a secondary raw material. Then, the secondary raw material is filled in a mold and molded under a pressure of 2 ton / cm 2 , and then fired in a vacuum atmosphere at a firing temperature of 1800 to 1900 ° C. for 2 to 30 hours, and Φ20 × 1.8 mm Was obtained. Then, both surfaces of the plate were polished and mirror-finished to finally obtain a plate having a thickness of 1 mm. In addition,
As another comparative example, a sample made of translucent alumina having a purity of 99.9% was also prepared.
【００３４】そして、これらの試料に６００ｎｍの可視
光線を照射して直線透過率を赤外分光計により測定し、
次に、試料を１０００℃に加熱して金属ハロゲン化物と
してＤｙＩ3 −ＩｎＩ−ＴｌＩ−ＬｉＩガスに３０００
時間曝した時の浸食深さを測定した。Then, these samples were irradiated with visible light of 600 nm, and the linear transmittance was measured by an infrared spectrometer.
Next, the sample was heated to 1000 ° C. and added to a DyI 3 —InI—TlI—LiI gas as a metal halide at a temperature of 3000 ° C.
The erosion depth upon time exposure was measured.
【００３５】なお、本実験での評価基準は、６００ｎｍ
の可視光線の直線透過率が４０％以上で、かつ３０００
時間ＤｙＩ3 −ＩｎＩ−ＴｌＩ−ＬｉＩガスに曝した時
の浸食深さが１０μｍ未満のものを優れたものとした。The evaluation criteria in this experiment were 600 nm
Has a linear transmittance of visible light of 40% or more and 3000
Those having an erosion depth of less than 10 μm when exposed to the DyI 3 -InI-TlI-LiI gas for a long time were regarded as excellent.
【００３６】各試料の特性およびその結果は表１にそれ
ぞれ示す通りである。The characteristics of each sample and the results are as shown in Table 1.
【００３７】[0037]
【表１】 [Table 1]
【００３８】まず、表１より判るように、試料Ｎｏ．１
６〜１９の透光性アルミナでは、アルミナ結晶の含有率
が９９．９％と高いものの、結晶構造が六方晶構造をし
ているために全ての直線透過率が４０％以下であった。
しかも、ＤｙＩ3 −ＩｎＩ−ＴｌＩ−ＬｉＩガスと反応
し易いＭｇＯが６００ｐｐｍ以上含まれており、３００
０時間後の浸食深さも１０μｍ以上と大きく浸食した。First, as can be seen from Table 1, sample no. 1
In the light-transmitting aluminas of Nos. 6 to 19, although the content of alumina crystals was as high as 99.9%, all the linear transmittances were 40% or less due to the hexagonal crystal structure.
In addition, 600 ppm or more of MgO, which easily reacts with the DyI 3 —InI—TlI—LiI gas, is contained.
The erosion depth after 0 hour was as large as 10 μm or more.
【００３９】また、試料Ｎｏ．１２ではＹＡＧ焼結体の
相対密度が９９．０％未満であるために直線透過率が３
５％と４０％以上を満足することができなかった。The sample No. In No. 12, the linear transmittance was 3 because the relative density of the YAG sintered body was less than 99.0%.
5% and 40% or more could not be satisfied.
【００４０】さらに、試料Ｎｏ．１３〜１５では、ＹＡ
Ｇ焼結体の相対密度が９９．０％以上であるために直線
透過率を４０％以上とすることができたものの、ＹＡＧ
焼結体中に含まれているＳｉＯ2 の含有量が９００ｐｐ
ｍ以上および／または周期律表２ａ族元素の酸化物の含
有量が６００ｐｐｍ以上であるために３０００時間後の
浸食深さが全て１０μｍ以上と大きく浸食した。特に、
ＳｉＯ2 と周期律表２ａ族元素の酸化物の含有量が最も
多い試料Ｎｏ．１４のＹＡＧ焼結体が最も大きく浸食し
た。Further, the sample No. In 13-15, YA
Although the linear transmittance could be increased to 40% or more because the relative density of the G sintered body was 99.0% or more, the YAG
The content of SiO 2 contained in the sintered body is 900 pp
m and / or the oxide content of Group 2a element of the periodic table is 600 ppm or more, so that the erosion depth after 3000 hours is all 10 μm or more. In particular,
Sample No. 1 having the largest content of SiO 2 and oxides of Group 2a element of the periodic table. Fourteen YAG sintered bodies eroded the most.
【００４１】これに対し、試料Ｎｏ．１〜１１の本発明
に係るＹＡＧ焼結体は、ＹＡＧ結晶の含有率が９９．８
％以上で、かつＹＡＧ焼結体の相対密度が９９．０％以
上であるため、直線透過率を４０％以上とすることがで
きた。しかも、ＹＡＧ焼結体中に含有するＳｉＯ2 の含
有量が９００ｐｐｍ以下で、かつ周期律表２ａ族元素の
酸化物の含有量が６００ｐｐｍ以下であるため、３００
０時間後の浸食深さは最大でも５μｍと基準の１０μｍ
未満を充分満足することもできた。On the other hand, the sample No. The YAG sintered bodies according to 1 to 11 of the present invention have a YAG crystal content of 99.8.
% Or more and the relative density of the YAG sintered body is 99.0% or more, so that the linear transmittance could be made 40% or more. Moreover, since the content of SiO 2 contained in the YAG sintered body is 900 ppm or less and the content of the oxide of the Group 2a element of the periodic table is 600 ppm or less,
Erosion depth after 0 hours is 5μm at maximum and 10μm as standard
Was also sufficiently satisfied.
【００４２】次に、本発明に係るＹＡＧ焼結体のうち、
ＹＡＧ結晶の平均結晶粒子径を変化させたＹＡＧ焼結体
からなる肉厚１ｍｍの板状体を用意し、これらの板状体
の抗折強度を測定するとともに、６００ｎｍの可視光線
を照射して直線透過率を測定した。さらに、各板状体を
１０００℃に加熱してＤｙＩ3 −ＩｎＩ−ＴｌＩ−Ｌｉ
Ｉガスの雰囲気中で３０００時間曝したあと再度直線透
過率を測定し、その維持率を算出した。Next, among the YAG sintered bodies according to the present invention,
A 1 mm-thick plate-shaped body made of a YAG sintered body having a changed average crystal particle diameter of the YAG crystal was prepared, and the bending strength of these plate-shaped bodies was measured and irradiated with 600 nm visible light. The linear transmittance was measured. Further, each plate was heated to 1000 ° C. to obtain DyI 3 -InI-TlI-Li.
After exposure for 3000 hours in an atmosphere of I gas, the linear transmittance was measured again, and the maintenance rate was calculated.
【００４３】各試料の特性およびその結果は表２にそれ
ぞれ示す通りである。The characteristics of each sample and the results are as shown in Table 2.
【００４４】[0044]
【表２】 [Table 2]
【００４５】この結果、まず、ＹＡＧ結晶の平均結晶粒
子径が４６μｍ以上であれば、初期の直線透過率を７０
％以上とすることができるとともに、３０００時間後の
維持率を７０％以上とできることが判る。ただし、ＹＡ
Ｇ結晶の平均結晶粒子径が８０μｍより大きくなると、
抗折強度が３０ｋｇ／ｍｍ2未満となるために透光管２
としては使用し難くなる。As a result, first, if the average crystal particle diameter of the YAG crystal is 46 μm or more, the initial linear transmittance is 70 μm.
%, And the maintenance rate after 3000 hours can be 70% or more. However, YA
When the average crystal particle diameter of the G crystal is larger than 80 μm,
Since the bending strength is less than 30 kg / mm 2 , the light transmitting tube 2
It becomes difficult to use.
【００４６】従って、ＹＡＧ結晶の最適な平均結晶粒子
径としては４６〜８０μｍの範囲とすれば長期間にわた
って特性劣化のない信頼性の高い透光管を得ることがで
き、この透光管を用いれば長寿命の金属蒸気放電用発光
管を得ることができることが判る。Therefore, if the optimum average crystal particle diameter of the YAG crystal is in the range of 46 to 80 μm, a highly reliable light-transmitting tube with no characteristic deterioration for a long period of time can be obtained. It can be seen that a long-life metal vapor discharge arc tube can be obtained.
【００４７】[0047]
【発明の効果】以上のように、本発明に係る放電灯用発
光管は透光管をイットリウム−アルミニウム−ガーネッ
ト結晶の含有量が９９．８重量％以上であって、周期律
表２ａ族元素の酸化物の含有量が６００ｐｐｍ以下で、
かつＳｉＯ2 の含有量が９００ｐｐｍ以下である相対密
度９９．０％以上のイットリウム−アルミニウム−ガー
ネット焼結体により形成したことにより、可視光線から
紫外光線の初期の直線透過率を４０％以上とできるとと
もに、発光管内に封入する金属ハロゲン化物に対し殆ど
浸食を受けないため長寿命の発光管とすることができ
る。As described above, in the arc tube for a discharge lamp according to the present invention, the light-transmitting tube has a yttrium-aluminum-garnet crystal content of 99.8% by weight or more, and the element of Group 2a of the periodic table. The oxide content of not more than 600 ppm,
The initial linear transmittance from visible light to ultraviolet light can be 40% or more by being formed from a yttrium-aluminum-garnet sintered body having a relative density of 99.0% or more and a content of SiO 2 of 900 ppm or less. At the same time, since the metal halide sealed in the arc tube is hardly corroded, a long-life arc tube can be obtained.
【００４８】また、本発明は、上記イットリウム−アル
ミニウム−ガーネット結晶の平均結晶粒子径を４６〜８
０μｍの範囲で設けたことにより、可視光線から紫外光
線の直線透過率を７０％以上と大幅に向上させることが
でき、さらには３０００時間後の直線透過率の維持率を
７０％以上と、さらに長寿命の発光管とすることができ
る。Further, according to the present invention, the average crystal particle diameter of the yttrium-aluminum-garnet crystal is 46 to 8
By providing it in the range of 0 μm, the linear transmittance from visible light to ultraviolet light can be significantly improved to 70% or more, and the linear transmittance maintenance rate after 3000 hours is 70% or more. A long-life arc tube can be obtained.
【図１】本発明に係る金属蒸気放電灯用発光管を示す縦
断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an arc tube for a metal vapor discharge lamp according to the present invention.
【図２】一般的な金属蒸気放電灯を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing a general metal vapor discharge lamp.
１ 金属蒸気放電灯用発光管 ２ 透光管 ３ 閉塞体 ４ ガラス ５ 電極心棒 ６ リード棒 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Arc tube for metal vapor discharge lamps 2 Translucent tube 3 Closure 4 Glass 5 Electrode core 6 Lead bar
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 61/30 C04B 35/44 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 61/30 C04B 35/44
Claims (1)
てなる金属蒸気放電灯用発光管において、上記透光管を
イットリウム−アルミニウム−ガーネット結晶の含有量
が９９．８重量％以上、周期律表第２ａ族元素の酸化物
の含有量が６００ｐｐｍ以下でかつＳｉＯ2の含有量が
９００ｐｐｍ以下であり、イットリウム−アルミニウム
−ガーネット結晶の平均結晶粒子径が４６〜８０μｍで
ある相対密度９９．０％以上のイットリウム−アルミニ
ウム−ガーネット焼結体により形成したことを特徴とす
る金属蒸気放電灯用発光管。1. An arc tube for a metal vapor discharge lamp in which a metal halide is sealed in a light-transmitting tube, wherein the light-transmitting tube has a yttrium-aluminum-garnet crystal content of 99.8% by weight or more. period the content of content and SiO 2 or less 600ppm of oxides of table No. 2a group element Ri der less 900 ppm, yttrium - aluminum
The garnet crystal has an average crystal particle diameter of 46 to 80 μm;
An arc tube for a metal vapor discharge lamp, which is formed of a yttrium-aluminum-garnet sintered body having a relative density of 99.0% or more.
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