JPH10247478A - 金属蒸気放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高演色で高効率な金属蒸気放電灯のモリブデ
ン製電流導入体が、点灯時間の経過とともに、セラミッ
ク発光管内に封入された金属ハロゲン化物と反応して容
易に腐食することがなく、寿命特性の良好な金属蒸気放
電灯を提供する。 【解決手段】 透光性セラミック製の発光管の両端がセ
ラミックプラグで封止され、同軸上に接合された電極心
棒と金属線との接合体が前記セラミックプラグの中心部
を貫通し、前記金属線が前記セラミックプラグと焼結固
定され、内部に少なくとも希土類ハロゲン化物を封入し
た金属蒸気放電灯において、前記電極心棒と金属線との
接合部が前記セラミック製プラグの内部の所定位置にあ
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、両端部がセラミッ
クプラグで閉塞され、そのセラミックプラグを貫通して
金属電流導体が配置され、その内部に金属ハロゲン化物
が充填された透光性セラミック製発光管を有する金属蒸
気放電灯に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】透光性セラミックを使用したメタルハラ
イドランプの発光管で、プラグを貫通して金属電流導入
体が配置されるものとして、特開平５−１９８２８５号
公報が開示されており、その発光管の構造は図３に示す
通りである。

【０００３】コイル２１を備えた電極心棒２２にモリブ
デン製電流導入体２３ａを溶接し、これをプラグ２４ａ
の中心部に貫通させ、所定の位置に合わせた後、仮焼成
を行なう。仮焼成後、プラグ２４ａを透光性アルミナ管
２５の端部の所定の位置に組み付けた後、本焼成を行な
い、透光性アルミナ管２５とプラグ２４ａとモリブデン
製電流導入体２３ａとを焼結固定する。この時、それぞ
れの部材間は気密になるが、その気密性は完全なもので
はなく、ランプの点消灯により気密性が失われやすい状
態になっている。

【０００４】この気密性を増すため、特公昭５２−４０
１５７公報に開示されているように、フリットガラス２
６ａによりプラグとモリブデン製電流導入体とを封着
し、気密性を完全なものにしている。また、ランプ点灯
時にこのフリットガラス２６ａに応力がかからないよ
う、モリブデン製電流導入体２３ａは、直径０．５ｍｍ
以下の細線になっている。

【０００５】また、透光性アルミナ管２５の他端部は、
管内に金属ハロゲン化物等を封入した後、コイル２１を
備えた電極心棒２２とモリブデン製電流導入体２３ｂと
の溶接体を、プラグ２４ｂと仮焼成した後、透光性アル
ミナ管２５の所定の位置に組み付けた後、封着材２７に
より、透光性アルミナ管とプラグ２４ｂが封着され、プ
ラグ２４ｂとモリブデン製電流導入体２３ｂの界面の気
密性はフリットガラス２６ｂにより保たれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】高効率で演色性の高い
ランプを得るためには、可視域に連続スペクトルを有す
る希土類金属ヨウ化物、赤域にスペクトルを有するヨウ
化ナトリウムやヨウ化リチウム、視感度の高い緑域にス
ペクトルを有するヨウ化タリウム等の添加物を封入すれ
ば良い。

【０００７】セラミック製発光管は石英ガラス製発光管
と比較すると、ナトリウムやリチウム金属の発光管外部
へのエミッションがないので、上記添加物を封入すれ
ば、高効率で演色性が高く、色変化の少ないランプを提
供することが可能となる。

【０００８】しかし、前記従来の透光性セラミックを使
用したメタルハライドランプの発光管で、上記の添加物
を封入して高演色、高効率を達成するには、発光管最冷
部温度を８００℃以上にしなければならないが、希土類
ヨウ化物は蒸発しにくく、封入した量の一部は液体の状
態で発光管内に存在してしまい、発光管を管軸に対して
垂直点灯したとき、下側プラグ内面に滞留してしまい、
この液状希土類ヨウ化物が、電流導入体であるモリブデ
ン線と反応し、３０００時間以上の点灯で、モリブデン
線を腐食させてしまうという問題がある。

【０００９】また、製造時発光管内に取り残された微量
の水とハロゲン化物の反応によって生成されたヨウ素
が、ランプ点灯中の電極からの熱伝導により加熱された
モリブデン製電流導入体と反応していき、モリブデン線
全体が細くなって、電極心棒との溶接部がはずれてしま
うという問題も起こる。

【００１０】このように、高演色で高効率な金属蒸気放
電灯を達成するセラミック製発光管内においては、耐ハ
ロゲン性が高いモリブデンであっても容易に腐食してし
まうという問題があった。

【００１１】本発明は、上記の事情に基づいてなされた
ものであり、高演色で高効率な金属蒸気放電灯のモリブ
デン製電流導入体が、点灯時間の経過とともに、セラミ
ック発光管内に封入された金属ハロゲン化物と反応して
容易に腐食することがなく、寿命特性の良好な金属蒸気
放電灯を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１の発明は、透光性セラミック製の
発光管の両端がセラミックプラグで封止され、同軸上に
接合された電極心棒と金属線との接合体が前記セラミッ
クプラグの中心部を貫通し、前記金属線が前記セラミッ
クプラグと焼結固定され、内部に少なくとも希土類ハロ
ゲン化物を封入した金属蒸気放電灯において、前記電極
心棒と金属線との接合部が前記セラミック製プラグの内
部にあるものである。

【００１３】また請求項２記載の発明は、請求項１記載
の金属蒸気放電灯において、前記電極心棒と金属線との
接合部が、発光管内部のプラグ上部端面より１．５ｍｍ
から３ｍｍの範囲にあるものである。

【００１４】電極心棒の一部と電流導入体をプラグ内部
に位置させることにより、電極心棒と電流導入体の溶接
部（接合部）が、金属ハロゲン化物溶液と反応しづらく
なり、反応したとしてもプラグ上部端面側よりも低温で
あるため、金属ハロゲン化物溶液との反応速度が遅くな
るため、電流導入体の腐食の進行を防止することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に基づき説明す
る。図１は、本発明の一実施例にかかる金属蒸気放電灯
の概略構成断面図である。発光管には両端が開口した全
長３５ｍｍ、中央部径１０ｍｍ、端部径５ｍｍ、内容積
０.６ｍｌの透光性アルミナ管１が使用され、両電極間
のアーク長は５ｍｍで、下記のプラグ上部端面から電極
先端までの距離は８ｍｍとなっていて、透光性アルミナ
管１の一方の開口部を閉塞するため、全長５ｍｍ、外径
３.４ｍｍのアルミナタングステン製のプラグ２ａが透
光性アルミナ管１と一体焼結され、封着材を用いずに気
密に封着される。

【００１６】仮焼結体である前記プラグ２ａには、上段
の径が０．７７ｍｍ、下段の径が０．３５ｍｍの段付き
孔３が形成されている。この段付き孔３の形成方法とし
て、リング状の成形体をプレス成形時に２段のピン型で
段付き孔のある成形体としてから、仮焼成して段付き孔
３を形成する方法や、円筒状の仮焼結体にドリル等で段
付き孔３を形成する方法がある。

【００１７】図２は、一体焼結された透光性アルミナ管
１とプラグ２ａと電流導入体４ａの要部断面図を示すも
のである。直径０．３ｍｍのモリブデン製電流導入体４
ａを直径０．５ｍｍのタングステン電極心棒５に圧接し
ながらモリブデン側をレーザービーム等で溶融して、電
極心棒と同軸上に溶接し、この接合体を前記段付き孔３
を形成したプラグ２ａを仮焼成した後、挿入し、透光性
アルミナ管１の一方の開口部の所定位置に差込み、本焼
成して一体焼結する。このようにして、透光性アルミナ
管１とプラグ２ａの接触面は気密に封着され、かつプラ
グ２ａと電流導入体４ａとの気密は、ガラスフリット６
ａにて確保されている。

【００１８】また、仮焼成体のプラグ２ａの段付き孔３
の径は、本焼成した時、モリブデン製の電流導入体４ａ
のみを気密に固着できるように、下段の径が設定されて
いて、本焼成後の上段の孔の側壁と電極心棒とは、各々
０．０８ｍｍ程の隙間があいている。

【００１９】また、前記透光性アルミナ管１の他方の開
口部はアルミナタングステン製プラグ２ｂが封着材７を
介して固定されている。プラグ２ｂにおいても溶接体の
構成やプラグ内での溶接位置は一体焼結側プラグ２ａと
同一である。

【００２０】また、プラグ２ｂとモリブデン製の電流導
入体４ｂとは、ガラスフリット６ｂで封着され、気密が
確保されている。上記構造の発光管内に、ヨウ化ディス
プロシウム、ヨウ化タリウム、ヨウ化リチウム及び水銀
が所定量封入され、始動用希ガスとしてアルゴンが封入
されている。

【００２１】寿命初期において上記封入物は、ランプ点
灯時には溶融して、一部は蒸発し、残りのほとんどが垂
直点灯下側のプラグ２ａの上部端面側に滞留している
が、点灯時間が数十時間程度で、金属ハロゲン化物溶液
は孔３内へ浸入してくる。孔３の下方にはモリブデンの
半球状溶接部（接合部）があり、この半球の直径は電極
心棒直径と略同一径である。モリブデンの半球状溶接部
は孔３内に浸入した金属ハロゲン化物溶液と反応する。
しかし、この孔内は、プラグ上部端面と比較すると低温
であるため、発光管内の不純ガスとハライドが反応して
生成した気相で存在するハロゲン化物やヨウ素との反応
が受けにくいものとなっている。

【００２２】しかしながら、上記のモリブデンの半球状
溶接部が、プラグ内部の上側端面側にある場合は、高温
であるため腐食が発生しやすくなり、また、溶接部がプ
ラグ内部の下側端面側にある場合は、プラグ２ａの外側
につけられたフリットガラス６ａに近づくため、発光管
内の金属ハロゲン化溶液が、フリットガラス６ａ部に析
出してきて反応して、クラックが発生しやすくなる状況
となるため、ランプ点滅によって、発光管内のガスがリ
ークしやすくなってしまう。そこで、以下にプラグ２ａ
上部端面からの溶接部の位置を決めた実験について説明
する。

【００２３】電極心棒と電流導入体との溶接点位置を、
プラグ上部端面からの距離をｄとして、０ｍｍ、1．０
ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍ
ｍ、３．５ｍｍに設定し、発光管をそれぞれ５本ずつ製
作し、各々の発光管をステムに組み付け、直径４０ｍｍ
の真空のガラス管中で１５０Ｗ入力、入力電流２Ａで、
発光管本体に一体的に焼結したプラグ側を下側にして、
垂直点灯し、２時間３０分点灯、３０分消灯のサイクル
で点滅試験を行なった。これらの発光管の溶接部が腐食
断裂するまでの時間と断裂数を表１に示す。

【００２４】

【表１】 ｄ＝３．５ｍｍの位置では、孔３と電極心棒５との隙間
の容積が増加するため、金属ハロゲン化物溶液が進入す
る量も増加し、発光に寄与する金属ハロゲン化物量が減
少してくるため、早期に色変化が発生した。よって、こ
の実験より溶接点位置は、プラグ内面からの距離ｄが
１．５ｍｍから３ｍｍの位置にするのが好適であること
が判明した。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明に係わる金属蒸気
放電灯は、ランプ点灯時の滞留した金属ハロゲン化物溶
液と電流導入体との反応を防止し、発光管の寿命特性を
延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】図1の要部断面図である。

【図３】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１，２５ 透光性アルミナ管 ２ａ，２ｂ，２４ａ，２４ｂ プラグ ３ 段付き孔 ４ａ，４ｂ，２３ａ，２３ｂ 電流導入体 ５ 電極心棒 ６ａ，６ｂ，２６ａ，２６ｂ フリットガラス ７，２７ 封着材 ２１ コイル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透光性セラミック製の発光管の両端がセラ
   ミックプラグで閉塞され、同軸上に接合した電極心棒と
   金属線との接合体が前記セラミックプラグの中心部を貫
   通し、前記金属線が前記セラミックプラグと焼結固定さ
   れ、内部に少なくとも希土類ハロゲン化物を封入した金
   属蒸気放電灯において、前記電極心棒と金属線との接合
   部が前記セラミック製プラグの内部にあることを特徴と
   する金属蒸気放電灯。
2. 【請求項２】前記電極心棒と金属線との接合部が、発光
   管内部のプラグ上部端面より１．５ｍｍから３ｍｍの範
   囲にあることを特徴とする請求項１記載の金属蒸気放電
   灯。