JP2005515596A - 高圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

本発明は、一端がプラグで閉じられたセラミック壁(1)を有する放電容器(10)を具える高圧放電ランプに関する。プラグ(2)には放電容器内に配置される電極が設けられる。セラミック壁(1)とプラグ(2)は溶融接合部(4)により接合される。前記溶融接合部(4)は、実質的にモリブデンとアルミニウムからなる合金で形成される。好ましくは、溶融接合部(4)は、Ａｌ_８Ｍｏ_３，Ａｌ₆₃Ｍｏ₃₇，ＡｌＭｏ，ＡｌＭｏ_３及びこれらの材料の組合せからなる群から選ばれる材料からなる。プラグ(2)は、モリブデン、タングステン及びこれらの材料の組合せからなる群から選ばれる材料から成る。

Description

本発明は、一端がプラグで閉鎖されたセラミック壁を有する放電容器を具え、該プラグに放電容器内に配置される電極が設けられ、前記セラミック壁とプラグが溶融接合部により接合されている高圧放電ランプに関するものである。

このような放電ランプの例は高輝度放電ランプ、例えばメタルハライドランプである。このようなランプは実際に広く使われており、高い発光効率と良好な色特性を有する。

頭書に記載した種類のランプは従来既知である。溶融接合部は溶融ガラス融着接合によりセラミック壁に対するプラグの気密接続を提供する。

既知のランプは、溶融ガラス溶融接合部自体がランプ寿命中に放電容器からの封入物質により攻撃を受けやすい欠点があることが確かめられた。これによりやがてリークが生起し、その結果ランプ寿命の終わりをむかえることになる。

本明細書及び特許請求の範囲においてセラミック壁は以下の材料：単結晶金属酸化物(例えばサファイヤ)、稠密焼結多結晶金属酸化物(例えばＡｌ_２Ｏ_３，ＹＡＧ)及び稠密焼結多結晶金属窒化物(例えばＡｌＮ)：の一つからなるものと理解されたい。

本発明の目的は上述した欠点を抑える手段を提供することにある。この目的のために、本発明は上述した種類の放電ランプにおいて、溶融接合部が、実質的にモリブデンとアルミニウムからなる合金で形成されていることを特徴とする。

本発明ランプの利点は、溶融ガラスの使用を不要とすることができる点にある。プラグとセラミック壁との間の溶融接合部を実質的にモリブデンとアルミニウムからなる合金で形成することは確かに可能である。この溶融接合部はそれ自体既知の適切な焼結処理によって気密封止になる。

本発明ランプの有利な実施例では、溶融接合部は２５原子％以上のモリブデンを含むものとする。このような溶融接合部を使用する利点は、前記合金の溶融温度が１５００℃よりはるかに高い点にある。前記溶融温度はランプの点灯温度(約１２００℃)よりはるかに高く、ランプ製造時の典型的な封止温度(約１６００℃)に匹敵し、セラミック管の溶融温度よりはるかに低い。

本発明ランプの他の有利な実施例では、溶融接合部がＡｌ₈Ｍｏ₃，Ａｌ₆₃Ｍｏ₃₇，ＡｌＭｏ，ＡｌＭｏ₃及びこれらの材料の組合せからなる群から選ばれる材料からなるものとする。この群からのＡｌ₈Ｍｏ₃及びＡｌ₆₃Ｍｏ₃₇は最低の溶融温度を有し、即ち１５７０−１５８０℃の範囲内の温度を有する。他の合金の溶融温度は１７００℃以上である。これらの好適な合金は放電ランプの動作中の圧力及びランプ封入物による科学的攻撃に関し安定である。

本発明ランプの有利な実施例では、プラグはモリブデン、タングステン及びこれらの材料の組合せからなる群から選ばれる材料からなるものとする。このプラグは導電性であり、従ってこのプラグに電極を直接溶接することができる利点がある。既知のランプでは、放電容器のセラミック壁は一端が突出プラグにより閉鎖され、リードスルー導体が該プラグを貫通して該突出プラグの端から放電容器内に位置する電極まで延在する。本発明の放電ランプは簡単な設計となる。これは、ランプの製造が簡単になり、工業規模での多量生産に著しい向上をもたらす。

本発明ランプの有利な実施例では、セラミック壁は窒化アルミニウムからなるものとする。ＡｌＮは、既知の放電ランプのセラミック壁と比較して高温度においてランプ封入物に対し高い化学抵抗を有するとともに高い熱伝導率を有する。高い熱伝導率は一層均一な温度分布を生じ、良好な色特性、特に向上した演色性を生ずる。

高圧放電ランプはメタルハライドランプとするのが好ましい。本発明は、特に比較的高い電力定格を有するランプ、例えば１００Ｗ以上のランプに好適である。

本発明の上述した特徴及び他の特徴は図面を参照して以下に更に詳細に説明する。
図１は本発明の放電ランプを概略的に示し、
図２は図１のランプの放電容器を示す。
これらの図は純粋に概略図であって、正しい寸法比で描かれていない。いくつかの寸法は明瞭のために特に大きく拡大されている。同等の構成要素にはできる限り同一の符号を付してある。

図１は両端がプラグ２により閉鎖されたセラミック壁を有する放電容器１０を具える高圧放電ランプを示す。このランプの実施例では、放電容器はＨｇ及び希ガスに加えて少なくとも１つの金属ハロゲン化物を封入している。

放電容器１０は一端にランプ口金１３が設けられた外管１２により包囲されている。ランプの動作(点灯)状態では、電極間に放電が生ずる。一方の電極３は電流導体８を経て口金１３の第１の電気接点形成部に接続される。同様に、他方の電極は電流導体１９を経て口金１３の第２の電気接点に接続される。

放電容器１０は図２に明瞭のために適宜拡大して示されている。この放電容器１０は少なくとも一端がプラグ２により閉鎖されたセラミック壁１を具える。プラグ２には放電容器内に位置する電極３が設けられる。図２の実施例では、プラグ２は７０／３０重量％のＭｏ／Ｗを含むＭｏ／Ｗ合金からなり(規格品)、この材料で多量のプラグが製造されている。図２の実施例では、セラミック壁は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる。壁材料とプラグ材料は実際上同一の膨張係数を有する。

放電容器のセラミック壁１は次のように製造する。ＡｌＮと水との反応を避けるために、混練前にＡｌＮをホルミウム酸化物と混合しステアリン酸で被覆した。被覆後に、真空ニーダー内でＡｌＮをバインダ及び水と混合し、混練して適切な混練塊を生成した。この混練塊からＡｌＮを押出した後に、ＡｌＮを乾燥させ、所望の長さに切断し、最後に酸素中で焼成した。

現在、殆どのセラミック放電ランプはＰＣＡ（多結晶アルミナ）から成る。この材料は最大負荷及び強度に関し制限がある。窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミック特性はＰＣＡと著しく相違する。ＰＣＡとＡｌＮとの主な相違は、ＡｌＮの方が高温度におけるＣＤＭランプ封入物に対する化学抵抗が高いとともにはるかに良好な熱伝導率（ＰＣＡの約６倍）を有し、一層良好な熱−機械特性を生ずる点にある。

本発明では、セラミック壁１とプラグ２を溶融接合部４により接合する。溶融接合部４は、実質的にモリブデンとアルミニウムからなる合金で形成する。溶融接合部４は２５−８０原子％のモリブデンを含み、残りは殆どアルミニウムであるものとするのが好ましい。好ましくは、溶融接合部４はＡｌ₈Ｍｏ₃，Ａｌ₆₃Ｍｏ₃₇，ＡｌＭｏ，ＡｌＭｏ₃及びこれらの材料の組合せからなる群から選ばれる材料からなるものとする。この群からのＡｌ₈Ｍｏ₃及びＡｌ₆₃Ｍｏ₃₇は最低の溶融温度を有する。Ａｌ₈Ｍｏ₃の溶融温度は約１５７７℃である。Ａｌ₆₃Ｍｏ₃₇の溶融温度は約１５７０℃である。他の合金の溶融温度はＡｌＭｏが約１７５７℃、ＡｌＭｏ₃が約２１５０℃（±１００℃）である。溶融接合部の調製においては、選択した組成の２つのアルミニウム及びモリブデン金属パウダーのリングを作成し、これらのリングをプラグの周囲に装着した。これらのリングをプラグの周囲に装着後、プラグを高周波コイル内に挿入し、リングが溶融するまで加熱した。放電容器の製造中、こうして得られたリングが設けられたプラグを生のセラミック管内に挿入した。約１８３０℃で焼結中にセラミック壁がプラグの周囲で収縮し、溶融接合部により漏れ止め接続が生成される。焼結はＮ_２／Ｈ_２雰囲気内で実施した。

本発明ランプの実施例では、放電容器１は、０．６ｍｇのＨｇと、ＮａおよびＴａの沃化物、例えば２．２ｍｇのＮａＩ（８８％）及びＴａＩ（１２％）と、５０mbarの封入圧力のＡｒとからなる封入物を封入する。上述した放電ランプの実現例では、ランプは１５０Ｗの電力定格を有する。

放電空間に面する電極先端部が設けられた電極３はＷからなり、プラグ２に固着される。ランプが動作状態のとき、放電は電極先端で生起する。プラグは導電性であるため、電極３をＭｏ／Ｗプラグに、例えばレーザ溶接又は抵抗溶接により溶接すれば十分である。これは、２つの導電性部分を一緒に加圧し強い電流を流して溶接する技術である。この溶接は２つの部分がそれらの全接触表面で溶接される利点がある。モリブデンピン５をプラグ２の電極３とは反対側の面に溶接する。

高圧放電ランプの他の実施例では、Ｍｏロッドを、プラグを貫通してモリブデンピンを電極に接続する電流リードスルーとして使用する。

本発明の範囲は上述した実施例に限定されない。本発明は新規な特徴の各々により及びそれらの組合せにより特定される。動詞「comprise」の訳としての「含む」及び「からなる」は請求項に記載されている構成要素以外の構成要素の存在を除外するものではない。また、請求項に記載された構成要素はこのような構成要素が複数である可能性を除外するものではない。

本発明の放電ランプを概略的に示す図である。 図１のランプの放電容器を示す図である。

Claims (7)

1. セラミック壁を有する放電容器を具え、該放電容器は一端が放電容器内に配置される電極が設けられたプラグで閉じられ、セラミック壁とプラグが溶融接合部により接合されている高圧放電ランプにおいて、
   前記溶融接合部が、実質的にモリブデンとアルミニウムからなる合金で形成されていることを特徴とする高圧放電ランプ。
2. 前記溶融接合部は２５原子％以上のＭｏを含むことを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
3. 前記溶融接合部は、Ａｌ_８Ｍｏ_３，Ａｌ₆₃Ｍｏ₃₇，ＡｌＭｏ，ＡｌＭｏ_３及びこれらの材料の組合せからなる群から選ばれる材料からなることを特徴とする請求項２記載の高圧放電ランプ。
4. 前記プラグは、モリブデン、タングステン及びこれらの材料の組合せからなる群から選ばれる材料から成ることを特徴とする請求項１又は２記載の高圧放電ランプ。
5. 前記セラミック壁が窒化アルミニウムからなることを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ。
6. 前記ランプはメタルハライドランプであることを特徴とする請求項１又は２記載の高圧放電ランプ。
7. 前記ランプは１００Ｗ以上の電力定格を有することを特徴とする請求項１又は２記載の高圧放電ランプ。

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