JP2003509813A - 金網を有するフィードスルーを具えるランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ランプは、ランプ容器（１）及び電気素子（４）を有する。電気素子（４）は、金属封止部（６）で金網を有する電流フィードスルー（８）を介して外部に電気接続される。金属封止部があまりにも強く酸化されるおそれと、封止個所における引張り応力が過大となるおそれとの双方は、金網（６）を用いることにより低減される。従って、ランプの安全性が高まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、電気素子が配置されている空間を囲む石英ガラス壁部を有し、気密
に封止されたランプ容器と、 フィードスルーと を具えているランプであって、前記フィードスルーは、 前記ランプ容器の石英ガラス壁部内に完全に埋込まれてこの石英ガラス壁部と
で気密封止を成している箔型の金属封止部と、 この金属封止部に連結され、且つ前記電気素子に連結されている内部電流導体
と、 前記金属封止部に連結領域で連結され、前記石英ガラス壁部を通って外部に延
在している外部電流導体と を具えている当該ランプに関するものである。

【０００２】 このようなランプは、英国特許第４９６６７９号明細書に記載されており、既
知である。この既知のランプでは、金属封止部が、例えばモリブデンより成る金
属細条である。モリブデンの線形熱膨張係数は約５０・１０^ー7Ｋ^-1であり、石英
ガラス、すなわち、少なくとも９５重量％のSiＯ₂ 含有量を有するガラスの線形
熱膨張係数は約６・１０^ー7Ｋ^-1であり、これらの線形熱膨張係数が異なる為に、
金属細条と石英ガラス壁部との間の封止個所において石英ガラスに引張り応力が
生じる。これらの応力が比較的低いと、封止個所はより強力になり、従って、ラ
ンプが早期にこわれるおそれが減少する。石英ガラスにおけるこれらの引張り応
力を低減させるために、金属細条は特別な形状を有し、すなわち、しわを付され
ているか、或いは穴があけられている。この形状の為に、ランプの製造中に石英
ガラス壁部と金属細条との間に大きな引張り応力が生じるのが回避される。しか
し、この既知のランプには、金属細条を空間中へと外部へとの双方において石英
ガラス壁部外へかなりの距離に亙って延在させる必要があるという欠点がある。
金属細条はランプ容器の空間中へ延在している為、金属細条はランプ容器内部の
腐食性雰囲気に過剰に曝される。その結果、金属細条が腐食されるおそれが大き
く、これにより石英ガラスの黒化を比較的早め、光束の維持を比較的悪くする。
金属細条は外部にも延在する為、活きている電気部品に人が無意識に接触するお
それが著しく増大する。

【０００３】 金属細条の他の欠点は、金属細条の製造中これが裂けるという重大なおそれが
あるとともに、金属細条の製造が面倒であるということである。しわ付金属細条
の良好な機能を得るために、金属箔を予め決定した角度で折曲げることにより、
しわを付している。しかし、これらの折曲げは、一方では、石英ガラス中の応力
をあまりにも高くするおそれを低減させるためにできるだけ先鋭にする必要があ
り、他方では、あまりにも先鋭な折曲げにより金属細条が裂けたり、弱くなった
りするおそれを低減させるために丸くする必要がある。更に、しわ付金属細条の
場合、気密封止個所の製造に高い要求が課せられる。その理由は、金属細条の形
状、特に先鋭な折曲げの形状を封止処理に耐えるようにする必要があることに注
意すべきである為である。穴があけられた金属細条を得るには、穴等が全くあい
ていない完全に密の面を有する細条に穴をあける必要がある。これは例えば、パ
ンチング又は化学的なエッチングにより達成しうる。既知のランプでは、パンチ
ングにより穴があけられている。しかし、パンチングには機械的な荷重を伴い、
従って、（脆性）金属細条を裂くか或いは少なくとも著しく弱めるおそれを伴な
う。従って、封止処理中、この弱められた金属細条が裂けるのを回避する特別な
注意を払う必要がある為に、ランプの製造が比較的面倒となる。

【０００４】 既知のランプの更に他の欠点は、外部電流導体と、石英ガラス壁部中の金属細
条との双方又はいずれか一方の腐食及びこれに続く膨張が石英ガラス中の引張り
応力を比較的早期に高めるということである。石英ガラス中にはこの膨張に対す
る空間が殆どなく、しかも、多量の酸素感応材料がある為、これらの引張り応力
が石英ガラスの臨界値に達し、引続き石英ガラスに亀裂を生ぜしめるおそれが大
きくなる。このような亀裂が、破裂による既知のランプの破損を生ぜしめるおそ
れを高め、従って、既知のランプは比較的危険となる。

【０００５】 本発明の目的は、光束の維持が比較的良好で、容易に製造でき、構造が比較的
安全な、頭書に記載した種類のランプを提供せんとするにある。

【０００６】 この目的を、本発明によれば、頭書に記載した種類のランプにおいて、前記金
属封止部が前記連結領域において金網を有していることを特徴とすることにより
達成する。本発明のランプにおいては、金属封止部が石英ガラス壁部からランプ
容器の空間内に延在していない。従って、金属封止部が腐食されるおそれが著し
く低減され、黒化が殆ど生じなくなり、これに伴い光束の維持が良好となる期待
が高まる。

【０００７】 更に、金網を有する金属封止部は比較的堅牢であり、従って、封止処理を容易
に行なうことができる。それ故、ランプの製造が比較的容易となる。ランプの製
造に当っては、金網を有する金属封止部を石英ガラス壁部内に封入した封止を行
なう。この製造中は、この封止を行なう領域で、金属封止部及び外部電流導体を
存在させた状態でガラスを軟化させる。この場合、石英ガラスは１９００℃より
も高い温度にする。石英ガラスが外部電流導体と接触すると直ちに、この外部電
流導体が熱くなって、石英ガラスが金属封止部上に流出し、金網の穴内に入り込
むようになる。溶融した石英ガラスは、金属封止部と、穴の反対側にある石英ガ
ラスとにほぼ瞬時に融着し、密着部を形成する。次に、このようにして形成した
密着部を冷却する。外部電流導体は、その線形熱膨張係数が比較的高い（約５０
・１０^ー7Ｋ^-1）為、この冷却中、この外部電流導体が埋込まれている石英ガラス
（その線形熱膨張係数は約６・１０^ー7Ｋ^-1である）よりも著しく収縮する。この
状況の下では、毛管スペースがこの外部電流導体の周りに形成される。金属封止
部は箔状をしている為、この金属封止部の周りにはこのような毛管スペースが形
成されないこと明らかである。内部又は外部電流導体と金属封止部とが重なり合
っている領域に隣接する領域が連結領域である。

【０００８】 外部電流導体の周りの毛管スペースはランプの外の雰囲気と連通しており、こ
れにより外部電流導体と金属封止部の金網とが酸素に容易に触れるようにしてし
まう。外部電流導体と金網との双方又はいずれか一方が腐食すると、膨張し、こ
の膨張は連結領域で特に重大である。本発明によるランプでは、引張り応力が臨
界値に達するのに要する時間が長くなる。その理由は、金網の場合、ランプの外
の雰囲気と連通する材料が、通常の金属箔又はしわ付金属箔を有する封止構造に
比べて少ない為に、金属の酸化が僅かしか生じない為である。連結領域外の過剰
な酸化を回避するのには、金属封止部がこの連結領域の外部で金網構造体を有す
るようにする必要はない。

【０００９】 引張り応力が臨界値に達するのに要する時間が長くなる為、本発明のランプが
破裂するおそれは無視しうる程度に少なくなったことを確かめた。その理由は、
ランプは殆どの場合金網の酸化により機能しなくなるものである為である。殆ど
の場合、引張り応力が臨界値に達する前に、この酸化により外部電流導体と金網
との電気接触を終了させる。従って、ランプは比較的安全である。

【００１０】 内部電流導体の周りの毛管スペースは、充填剤を入れているランプ内部の空間
と連通している。この毛管スペースは内部電流導体と金属封止部の金網とを充填
剤に容易に触れるようにする。内部電流導体に対する連結領域においては、この
場合も金属封止部が金網である為、引張り応力が臨界値に達するのに要する時間
が長くなることを確かめた。殆どの場合、内部電流導体に対する連結領域におけ
る引張り応力が臨界値に達する前に、外部電流導体に対する連結領域における金
網の酸化が外部電流導体と金網との間の電気接触を終了させる。従って、ランプ
は比較的安全である。

【００１１】 他の例においては、本発明によるランプは、金属封止部を金網としていること
を特徴とする。本例は、金属封止部の一部分として金網を有するランプよりも製
造するのが容易である。

【００１２】 好適例では、本発明によるランプは、前記金網が、モリブデン、レニウム、タ
ングステンより成る群から選択した元素又はこれらの任意の混合物を以て構成さ
れていることを特徴とする。これらの元素又はこれらの混合物は、石英ガラスの
ランプ容器中の電気的なフィードスルーとして用いるための既知の材料である。
これらの元素又は混合物は１０重量％までの割合を占めるドーパントを含んでい
るようにするのが有利である。金網の種々の特性がこれらのドーパントにより改
善される。これらのドーパントは、イットリウム、ハフニウム、トリウム又はラ
ンタンの何れか又はこれらの任意の組合せを有するようにするのが好ましい。例
えば、タングステンの場合には、石英ガラスに対するタングステンの化学的な被
着がこれらのドーパントにより改善される為、封止個所の気密性が改善される。
更に、イットリウム及びランタンは、例えば、再結晶化されたモリブデンの柔軟
性を改善し、その結果ランプ中の引張り応力を更に減少させ、これによりランプ
の安全性を更に改善する。

【００１３】 他の好適例では、本発明によるランプは、金網が、３０μｍ≦φ≦６０μｍと
するのが好ましい２０μｍ≦φ≦１００μｍの直径φを有するワイヤから成って
いることを特徴とする。気密封止を得るには、金網の一本一本の全てのワイヤが
石英ガラス壁部内に気密に埋込まれているようにする必要がある。各ワイヤの最
大直径を１００μｍまでに制限することにより、石英ガラスの熱膨張と金網の金
属の熱膨張とが異なることにより生じる石英ガラス中の引張り応力は比較的低く
なる。この場合、各ワイヤの周りに毛管が形成されるのも回避される。従って、
石英ガラスと金網の一本一本のワイヤとの間の気密接着が保たれる。金網の構造
を維持するとともに、この金網に充分な強度を与えるには、金網の各ワイヤの最
小直径を２０μｍにする必要がある。直径を３０〜６０μｍの範囲とした単一ワ
イヤより成る金網を有するランプにより、特に良好な結果が得られた。金網は、
これに損傷を及ぼす大きなおそれ無く容易に取扱うことができ、埋込まれた金網
により石英ガラス壁部内に生ぜしめられる引張り応力は比較的小さかった。

【００１４】 金網は、平行ワイヤの網織り構造である。順次の平行ワイヤは、あるワイヤ距
離だけ互いに離間されている。封止処理中の石英ガラスの粘性は比較的高いにも
かかわらず、石英ガラスが金網の穴を通って容易に流れうるようにするには、こ
のワイヤ距離をワイヤの直径の少なくとも３倍にする必要がある。

【００１５】 金属封止部としてモリブデン箔を有するランプは英国特許公開第 2,045,741号
明細書から既知である。この既知のランプは、その製造前にモリブデン箔に、例
えばクロムを用いて被膜を設けることにより、腐食に対して保護されている。し
かし、被膜が設けられたモリブデン箔を製造するのは面倒であり、しかも高価で
ある。更に、被膜が設けられたモリブデン箔はランプの製造に追加の要求を課す
る。その理由は、ランプのじ充填剤が被膜により汚染されるおそれが増大する為
である。

【００１６】 本発明の高圧放電ランプの実施例を図面に線図的に示す。 図１に示す本発明のランプは、ランプ容器１を有する高圧気体放電ランプであ
り、このランプ容器１は、気密に封止されているとともに空間３を囲む石英ガラ
ス壁部２を有している。電気素子４は、内部電流導体５を介して金網（金属ガー
ゼ）６にそれぞれ連結されており、金網は図１では０．５重量％のLa₂ Ｏ₃ を有
するＷから成っている。電気素子４は、図１では一対の電極であるが、これらは
白熱体とすることもできる。内部電流導体５はランプ容器１の壁部２から空間３
内に突出している。金網はランプ容器１の壁部２内に埋込まれ、それぞれの外部
電流導体７に連結、例えば、溶接されており、外部電流導体は図１ではMoから成
っている。

【００１７】 内部電流導体５及び電気素子４はタングステンから成り、これらには、合計で
０．０１重量％のＫ、Al及びSiと、１．５重量％の添加剤ThＯ₂ とのような少量
の結晶生長のタングステン調節手段を設けることができる。空間３内にはイオン
化可能充填剤が存在する。図１では、ランプ容器１に、水銀と、希ガスと、ジス
プロシウム、ホルミウム、ガドリニウム及びセシウムのハロゲン化物とが充填さ
れている。図１に示すランプは、安定点灯中、４００Ｗの電力を消費する。この
ランプは、大気環境の下では外側エンベロープを用いずに点灯でき、金網６及び
外部電流導体７は殆ど腐食されず、ランプは破裂によりこわれることがない。

【００１８】 図２Ａは、図１のランプの封止個所の詳細を線図的に示す。金網６と外部電流
導体７とは連結領域９で重なり合っており、金網６と内部電流導体５とは連結領
域９′で重なり合っている。金網６のワイヤ１０は一方向でワイヤ距離Ｄ１だけ
互いに離間し、これと交差する方向でワイヤ距離Ｄ２だけ互いに離間しており、
その結果穴１１が得られる。Ｄ１及びＤ２は双方共１２０μｍである。図２Ａで
はワイヤ距離Ｄ１及びＤ２は同じであるが、これらの距離は互いに異ならせるこ
ともできる。図２Ｂに線図的に示すように、金網は直径φが３５μｍの平行ワイ
ヤの網織り構造である。従って、平行ワイヤ間のワイヤ距離Ｄ２は直径φの３倍
よりも大きくし、穴１１の両側の石英ガラスがこれらの穴１１を通って流れ、こ
れらの両側の石英ガラスが互いに融着するようにする。石英ガラスは金網６のワ
イヤ１０自体にも、毛管を形成することなく融着され、従って、気密封止が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ランプの正面図を示す。

【図２Ａ】 図１のランプの封止個所を詳細に示す。

【図２Ｂ】 図１のランプの封止個所を図２のＩ‐Ｉ線上を断面として示す断面
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C043 AA07 AA13 AA14 CC01 CD01 DD11 DD12 DD17 DD18 EA09 EB14 EC01 EC06

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気素子が配置されている空間を囲む石英ガラス壁部を有し、気
   密に封止されたランプ容器と、 フィードスルーと を具えているランプであって、前記フィードスルーは、 前記ランプ容器の石英ガラス壁部内に完全に埋込まれてこの石英ガラス壁部と
   で気密封止を成している箔型の金属封止部と、 この金属封止部に連結され、且つ前記電気素子に連結されている内部電流導体
   と、 前記金属封止部に連結領域で連結され、前記石英ガラス壁部を通って外部に延
   在している外部電流導体と を具えている当該ランプにおいて、 前記金属封止部が前記連結領域において金網を有していることを特徴とするラ
   ンプ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のランプにおいて、前記金属封止部が金網である
   ことを特徴とするランプ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のランプにおいて、前記金網が、モリブデ
   ン、レニウム、タングステンより成る群から選択した元素又はこれらの任意の混
   合物を以て構成されていることを特徴とするランプ。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のランプにおいて、前記元素又は混合物が１０重
   量％までの割合を占めるドーパントを含んでいることを特徴とするランプ。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のランプにおいて、前記ドーパントが、イットリ
   ウム、ランタン、ハフニウム及びトリウムより成る群から選択されていることを
   特徴とするランプ。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一項に記載のランプにおいて、前記金網
   が、３０μｍ≦φ≦６０μｍとするのが好ましい２０μｍ≦φ≦１００μｍの直
   径φを有するワイヤから成っていることを特徴とするランプ。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のランプにおいて、前記金網の平行な順次のワイ
   ヤが３・φ以上のワイヤ距離で互いに離間されていることを特徴とするランプ。