JP3543789B2

JP3543789B2 - ランプ

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Publication number: JP3543789B2
Application number: JP2001179675A
Authority: JP
Inventors: 幸治田川; 清幸蕪木
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2001-06-14
Filing date: 2001-06-14
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2021-06-14
Also published as: JP2002373620A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス製バルブの封止部が金属箔による気密シール構造とされているランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばシリカガラスよりなるバルブを備えた放電ランプにおいては、バルブの端部に封止部が設けられ、この封止部において、モリブデンよりなる金属箔（以下、単に「モリブデン箔」ともいう。）が埋設され、このモリブデン箔に、バルブ内に伸びる電極棒が接続されると共に、モリブデンよりなる外部リード棒が、封止部の外端面から突出して伸びるよう接続されることにより、気密シール構造が形成されている。
【０００３】
しかしながら、このような気密シール構造を備えた封止部を有する放電ランプにおいては、外部リード棒の外周面と、シリカガラスよりなる封止部との間に、大気に直通する状態の微細な間隙が存在するため、放電ランプが動作されて高温状態とされた場合には、この間隙を介して侵入する空気により外部リード棒およびモリブデン箔が酸化するようになる結果、モリブデン箔が断裂したり、シリカガラスにクラックが生じて封止部における気密性が失われてしまう、という問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するために、封止部の外端面から突出する外部リード棒の基端部分を、いわゆるフリットガラスにより被覆することが行われており、このような構成によれば、その動作時における高温状態において流動化したフリットガラスによって、外部リード棒の周囲の間隙が気密に塞がれることにより、モリブデン箔などの酸化が抑制される効果が得られる。
しかしながら、このようなランプであっても、長時間にわたってランプを動作させた場合には、前記フリットガラスにより被覆されず大気に露出した外部リード棒の外表面において酸化が発生し、この酸化現象が外部リード棒に沿って進行して、遂には封止部内のモリブデン箔に到達するようになり、結局、封止部にクラックが発生するために十分に長い耐久性を得ることができない、という問題があることが判明した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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り、その目的は、封止部における気密シール性の耐久性が高く、長い使用寿命が得られるランプを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のランプは、封止部を有するガラス製のバルブと、このバルブの封止部に埋設されたモリブデンよりなる金属箔と、この金属箔に接続され、封止部から突出して伸びるモリブデンよりなる外部リード棒とを備えたランプにおいて、
外部リード棒の封止部から突出する個所の表面が、当該封止部の外面上に設けられた低融点ガラスよりなる外端シール部により被覆されると共に、
当該外部リード棒における、前記外端シール部によって被覆されていない外表面の全面が、低融点ガラス中に当該低融点ガラスより高い軟化点を有する粉末状の無機骨材が分散されてなる耐熱性被覆層により被覆されていることを特徴とし、前記耐熱性被覆層を形成する低融点ガラスは、外端シール部を形成するものと同一の低融点ガラスであることが好ましい。
【０００７】
ここで、耐熱性被覆層は、シリカよりなる無機骨材を２０〜８０体積％の割合で含有するものであることが好ましい。
また、耐熱性被覆層は、ホウケイ酸ガラスよりなる無機骨材を２０〜８０体積％の割合で含有するものであることが好ましい。
以上において、無機骨材は、平均粒径が５０μｍ以下のものであることが好ましい。
【０００８】
【作用】
本発明のランプによれば、低融点ガラスよりなる外端シール部によって外部リード棒の基端部分が被覆されていると共に、この外端シール部によって被覆されていない外部リード棒の外表面の全面が耐熱性被覆層により被覆されていることにより、外部リード棒の表面の全面が大気に露出していないため、外部リード棒の表面における酸化の発生が十分に抑制される。しかも、当該耐熱性被覆層は、低融点ガラス中に軟化点の高い粉末状の無機骨材が分散されてなるために、それ自体が、加熱時における外部リード棒の膨張、伸縮に対する耐久性を有し、耐熱性に優れたものとなる結果、封止部における気密シール構造の耐久性が高くなり、結局、ランプの使用寿命を長いものとすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のランプについて、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例に係る放電ランプの構成を、管軸に沿った断面で示す説明用断面図である。
この放電ランプは、シリカガラスよりなり、楕円球形の発光管部１１と、この発光管部１１の両端部からそれぞれ外方に伸びるよう連設されたロッド状の封止部１２とを有する放電容器１０を有する。
【００１０】
放電容器１０の発光管部１１内には、放電容器１０の管軸Ｌ上において、タングステンよりなる円柱状の電極棒１３の先端部に金属コイル１５Ａが巻回されることにより形成された電極１５の一対が、互いに近接した状態で対向するよう配置されている。
電極棒１３は、管軸Ｌに沿って伸びて封止部１２内に延在すると共に、この封止部１２内において気密に埋設された、モリブデンよりなる短冊状の金属箔（以下、単に「モリブデン箔」ともいう。）１４の一端部に接続され、このモリブデン箔１４の他端部にはモリブデンよりなる外部リード棒１７が接続されることにより、気密シール部１６が形成されている。
【００１１】
封止部１２の外端面１２１上には、フリットガラスなどの低融点ガラスよりなる外端シール部２１が設けられており、この外端シール部２１により、外部リード棒１７の、外端面１２１から突出する個所である基端部分Ｂの外周表面が、大気に露出しない状態に被覆されており、更に、この外端シール部２１の表面の一部と、外部リード棒１７の表面における外端シール部２１によって被覆されていない外表面の全面とが被覆されるよう耐熱性被覆層２２が設けられており、これにより、外部リード棒１７の表面の全面が大気に露出しない状態とされている。そして、外部リード棒１７の外端には、耐熱性被覆層２２を貫通して伸びる耐熱性の給電リード線２３が接続されている。
【００１２】
以上の構成のランプにおいて、外端シール部２１を形成する、低融点ガラスとしては、その軟化温度が例えば６００℃以下、好ましくは４５０〜５５０℃のものが用いられ、その材質の例としては、ケイ酸ナトリウムガラス、ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ系ガラス、Ｂｉ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ系ガラスなどを挙げることができる。
この外端シール部２１によって被覆される外部リード棒１７の基端部分Ｂにおける管軸Ｌ方向の長さは、例えば１〜３ｍｍとされる。
【００１３】
耐熱性被覆層２２は、低融点ガラス中に、この低融点ガラスより高い軟化点を有する粉末状の無機骨材が分散されることにより形成されている。この耐熱性被覆層２２の低融点ガラスの材質は、特に限定されるものではないが、実際上、外端シール部２１を形成するものと同一の低融点ガラスを用いることが好ましく、これにより、外端シール部２１と耐熱性被覆層２２との接合部において高い密着性を得ることができる。
【００１４】
当該耐熱性被覆層２２を形成する低融点ガラス中に分散される無機骨材としては、当該低融点ガラスの軟化点より高い軟化点を有する無機化合物が用いられる。この無機骨材の材質としては、シリカガラス、ホウケイ酸ガラス、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）などを挙げることができ、特にシリカガラス、ホウケイ酸ガラスを好ましく用いることができる。無機骨材の軟化点は、例えば７００〜１６００℃であることが好ましい。
【００１５】
耐熱性被覆層２２に含有される無機骨材の割合は、その材質に応じて決定され、例えば無機骨材がシリカよりなる場合には、４０〜８０体積％、好ましくは５０〜７０体積％の割合とされ、無機骨材がホウケイ酸ガラスよりなる場合には、２０〜８０体積％、好ましくは４０〜６０体積％の割合とされる。
耐熱性被覆層２２に含有される上記無機骨材の含有割合が過大である場合には、外部リード棒１７の外周面に対する密着性が低下し、また、当該含有割合が過小である場合には、耐熱性被覆層２２において十分な耐熱性を得ることができない。
【００１６】
この無機骨材は、粉末の状態で低融点ガラス中に分散されるが、その平均粒径は、例えば３〜５０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍとされる。
【００１７】
上記の構造を実現するためには、例えば封止部１２の外端面１２１から突出する外部リード棒１７の外表面において、粉末状のフリットガラスに、適宜のバインダーを分散剤と共に加えることにより調製したスラリーを、外端面１２１と外部リード棒１７の基端部分Ｂの表面とに塗布することによって外端シール部材料層を形成すると共に、粉末状の前記無機骨材と低融点ガラスとよりなる混合物に適宜のバインダーを分散剤と共に加えることによって別途調製しておいたスラリーを、上記によって形成された外端シール部材料層における表面から、外端シール部材料層によって被覆されていない外部リード棒１７の露出表面の全面にわたって塗布して耐熱性被覆材料層を形成し、これを大気圧下または減圧下（例えば１０^-3Ｐａ）において５００〜６００℃で加熱して焼結することにより、外端シール部２１および耐熱性被覆層２２を形成することができる。
【００１８】
上記のモリブデンよりなる金属箔１４は、例えばその厚みが１０〜３０μｍ、好ましくは２０μｍであり、長さが７〜１５ｍｍ、好ましくは１１ｍｍであり、幅が１．０〜３．０ｍｍ、好ましくは２．０ｍｍである。
また、このようなランプにおけるバルブの寸法例を挙げると、図１に示す発光管部１１の最大外径が４〜１０ｍｍ、放電容器１０の内部空間の容積が１５０〜３００ｍｍ³であり、封止部１２の外径が５〜８ｍｍ、長さが１０〜６０ｍｍである。
【００１９】
以上の構成の放電ランプによれば、外端シール部により被覆されていない外部リード棒の外表面の全面が、耐熱性被覆層により被覆されていることにより、外部リード棒の表面の全面が大気に露出することがなく、しかも、耐熱性被覆層は、低融点ガラス中に、当該低融点ガラスより高い軟化点を有する粉末状の無機骨材が分散されてなるため耐熱性に優れたものとなり、当該耐熱性被覆層と外部リード棒とにおける加熱時の膨張係数の差に起因したクラックの発生が抑制され、その結果、外部リード棒の表面における酸化の発生が防止され、封止部における気密性を長期間維持することができ、結局、ランプにおける使用寿命を長いものとすることができる。
【００２０】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明においては、種々の変形を加えることができる。
例えば、ランプは、放電ランプに限定されず、モリブデン箔を用いた気密シール構造を有する封止部を備えたものであればよく、例えば白熱ランプなどであってもよい。
また、耐熱性被覆層２２を形成する低融点ガラス中に分散されて用いられる無機骨材としては、単独ではなく、２種以上の無機化合物が混合されてなるものであってもよい。
【００２１】
更に、外端シール部２１および耐熱性被覆層２２は、その両方によって外部リード棒１７の外表面の全面を大気に露出していない状態とすることができればよく、特にそれらの形成の順序が限定されるものではない。
【００２２】
【実施例】
次に、本発明のランプの実施例について説明する。
＜高圧水銀ランプ本体の作製＞
長さが１１ｍｍ、幅が２．０ｍｍ、厚みが２０μｍのモリブデン箔（１４）の一端部および他端部に、外径０．８ｍｍのモリブデンよりなる外部リード棒（１７）および、外径０．８ｍｍのタングステンよりなる電極棒（１３）をそれぞれ溶接して作製したリード棒組み立て体をシュリンクシールすることにより、図１に示す構成を有し、シリカガラスよりなる放電容器（１０）であって、その容積が８０ｍｍ³、発光管部（１１）の外径が６．０ｍｍ、発光管部（１１）の内径が２．０ｍｍ、封止部（１２）の長さが１５ｍｍ、封止部（１２）の外径が６ｍｍのものを具え、内部に水銀２５０ｇ／ｍｍ³、希ガス１０ｋＰａが充填されてなり、定格電力が１５０Ｗ、管壁負荷が１．５Ｗ／ｍｍ²である、高圧水銀ランプを作製した。
【００２３】
＜実施例１＞
＜外端シール部および耐熱性被覆層の形成＞
粉末状のＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ系低融点ガラスにニトロセルロースを含有した酢酸ブチルを添加してスラリーを形成し、このスラリーを、得られた高圧水銀ランプ本体における封止部の外端面と、この封止部の外端面から突出する外部リード棒の基端部分（Ｂ）（管軸（Ｌ）方向における１．０ｍｍの部分）の外周面に塗布した。
【００２４】
一方、粉末状のＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ系低融点ガラスにシリカ粉末を２０体積％の割合で混合し、得られた混合物にニトロセルロースを含有した酢酸ブチルを添加して得られたスラリーを、一部が外端シール部材料層の表面に積層し、かつ、外部リード棒における外端シール部材料層が形成されていない露出表面をの全面を被覆するように塗布して、耐熱性被覆材料層を形成した。
そして、大気中または１０^-3Ｐａの減圧条件で６００℃で加熱することにより、外端シール部および耐熱性被覆層を形成した。
【００２５】
＜評価方法＞
このようにして得られた高圧水銀ランプを、６００℃に設定した大気炉中に５００時間放置し、その後、外部リード棒および封止部の外端面の表面における酸化の程度を目視で観察した。
そして、外部リード棒、または封止部におけるモリブデン箔の表面において、酸化物の生成がほとんど認められなかった場合を「Ａ」、少量の酸化物の生成が認められるが、実質的に問題がない場合を「Ｂ」、多量の酸化物の生成が認められた場合を「Ｃ」と評価した。評価の結果を表１に示す。
【００２６】
＜実施例２〜実施例１１＞
使用した低融点ガラスの材質、無機骨材の材質およびその割合を、表１に従って変更したこと以外は、実施例１と同様にして高圧水銀ランプを作製し、実施例１と同様にして、その評価を行った。各実施例における評価の結果を、表１に示す。
【００２７】
＜比較例１および比較例２＞
耐熱性被覆層を形成することなしに、封止部の外端面から突出する外部リード棒における外端シール部によって被覆されていない部分の外表面の全面を、無機骨材が分散されていないＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ系低融点ガラス、またはケイ酸ナトリウムガラスにより被覆した高圧水銀ランプについて、実施例１と同様にしてその評価を行った。評価の結果を表１に示す。
【００２８】
＜比較例３および比較例４＞
外端シール部を形成することなしに、封止部の外端面から突出する外部リード棒の外表面の全面を、シリカ、またはホウケイ酸ガラスのみよりなる耐熱性被覆層により被覆した高圧水銀ランプについて、実施例１と同様にしてその評価を行った。評価の結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】

【００３０】
表１の結果から、低融点ガラスよりなる外端シール部と、低融点ガラスと、この低融点ガラスより高い軟化点を有する無機骨材よりなる耐熱性被覆層とにより被覆された外部リード棒および封止部の外端面においては、優れた耐久性を得られることが明らかである。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のランプによれば、低融点ガラスよりなる外端シール部によって外部リード棒の基端部分が被覆されていると共に、この外端シール部によって被覆されていない外部リード棒の外表面の全面が耐熱性被覆層により被覆されていることにより、外部リード棒の表面の全面が大気に露出していないため、外部リード棒の表面における酸化の発生が十分に抑制される。しかも、当該耐熱性被覆層は、低融点ガラス中に軟化点の高い粉末状の無機骨材が分散されてなるために、それ自体が、加熱時における外部リード棒の膨張、伸縮に対する耐久性を有し、耐熱性に優れたものとなる結果、封止部における気密シール構造の耐久性が高くなり、結局、ランプの使用寿命を長いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における、ランプの構成の一例を管軸に沿った断面で示す説明用断面図である。
【符号の説明】
１０放電容器
１１発光管部
１２封止部
１２１外端面
１３電極棒
１４金属箔（モリブデン箔）
１５電極
１５Ａ金属コイル
１６気密シール部
１７外部リード棒
２１外端シール部
２２耐熱性被覆層
２３給電リード線
Ｂ基端部分
Ｌ管軸

Claims

封止部を有するガラス製のバルブと、このバルブの封止部に埋設されたモリブデンよりなる金属箔と、この金属箔に接続され、封止部から突出して伸びるモリブデンよりなる外部リード棒とを備えたランプにおいて、
外部リード棒の封止部から突出する個所の表面が、当該封止部の外面上に設けられた低融点ガラスよりなる外端シール部により被覆されると共に、
当該外部リード棒における、前記外端シール部によって被覆されていない外表面の全面が、低融点ガラス中に当該低融点ガラスより高い軟化点を有する粉末状の無機骨材が分散されてなる耐熱性被覆層により被覆されていることを特徴とするランプ。
耐熱性被覆層を形成する低融点ガラスは、外端シール部を形成するものと同一の低融点ガラスであることを特徴とする請求項１に記載のランプ。
耐熱性被覆層は、シリカよりなる無機骨材を２０〜８０体積％の割合で含有するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のランプ。
耐熱性被覆層は、ホウケイ酸ガラスよりなる無機骨材を２０〜８０体積％の割合で含有するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のランプ。
無機骨材は、平均粒径が５０μｍ以下のものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のランプ。