JP3314123B2 - 金属蒸気放電灯用発光管 - Google Patents
金属蒸気放電灯用発光管Info
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Description
光性YAGなどからなる透光性セラミック管の端部をA
l2 O3 −Mo系焼結体からなる閉塞体により封止した
金属蒸気放電灯用発光管に関するものである。
外の照明や店舗などの一般照明、さらにはOHP用や液
晶プロジェクター用バックランプとして高圧金属蒸気放
電灯が使用されている。
ような有底円筒体11の内部に発光材料として金属ハロ
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
ように透光性Al2 O3 からなる透光性セラミック管2
の内部に発光材料である金属ハロゲン化物として例えば
DyI3 −InI−TlI−LiIを封入するととも
に、上記透光性セラミック管2の両端部に導電性材料か
らなる閉塞体3をガラス4でフリットして封止したもの
があった。また、上記閉塞体3の一方端には電極ピン5
を埋設し、他方端にはリードピン6を内部で前記電極ピ
ン5と接触しないように埋設してあり、上記リードピン
6に電圧を印加することにより電極ピン5間で放電さ
せ、上記透光性セラミック管2の内部に封入したDyI
3 −InI−TlI−LiIをガス化して発光させるよ
うになっていた。
金属ハロゲン化物ガスが発光する時、発光管1内の温度
が900〜1000℃程度まで達することから、透光性
セラミック管2と閉塞体3との熱膨張差に伴いガス化し
た金属ハロゲン化物がリークすることを防止するため
に、閉塞体3を透光性セラミック管2の熱膨張係数と近
似したAl2 O3 −W系焼結体により形成したものがあ
った(特公昭63−64859号公報、特開昭61−2
20266号公報参照)。
3では、Al2 O3 −W系焼結体を構成するAl2 O3
とWとの熱膨張差が大きいために、900〜1000℃
程度の高温度に加熱されるとAl2 O3 粒子とWとの界
面に隙間が生じ、そこに金属ハロゲン化物が浸透、拡散
して電気抵抗値が高くなってしまうといった問題があっ
た。その為、閉塞体3の発熱量が増加し、金属蒸気放電
灯10の発光色が変化してしまうといった課題があっ
た。
くなると異常発熱となり閉塞体3を構成するAl2 O3
−W系焼結体にクラックを生じ、発光管1内に封入した
金属ハロゲン化物がリークし、金属蒸気放電灯10の寿
命が低下するといった課題もあった。
するAl2 O3 粒子には、MgO、CaO、SiO2 な
どが焼結助剤として添加されているのであるが、これら
の焼結助剤の添加量が多いと、金属ハロゲン化物と反応
して閉塞体3を浸食させる恐れもあった。特に、上記閉
塞体3では、Al2 O3 とWとの熱膨張差により金属ハ
ロゲン化物が閉塞体3の内部に進入し易く、内部で浸食
が起こるとリークを生じる恐れがあった。
問題に鑑み、透光性Al2 O3 や透光性YAGなどから
なる透光性セラミック管の端部を封止する閉塞体を、A
l2 O3 の含有量が70〜95重量%で、Moの含有率
が5〜30重量%の範囲にある焼結体よりなり、かつ該
焼結体中のAl2 O3 粒子の平均結晶粒子径が1〜20
μmであるAl2 O3 −Mo系焼結体により形成して金
属蒸気放電灯用発光管を構成したものである。
の熱膨張係数により近似したMoを添加したAl2 O3
−Mo系焼結体により形成してあるため、発光管内が9
00〜1000℃もの高温度に発熱したとしても、Al
2 O3 粒子とMoとの界面に大きな間隙を生じることが
ない。その為、閉塞体内への金属ハロゲン化物の進入を
防止することができ、閉塞体の電気抵抗値が変化するこ
とを防ぐことができる。しかも、Al2 O3 −Mo系焼
結体を構成するMoはWに比べ融点が低いために、焼結
時にAl2 O3 の周囲を覆い焼結体を緻密化することが
でき、金属ハロゲン化物の進入を大幅に防止することが
できる。
入する金属ハロゲン化物がリークすることを防止するた
めに、透光性Al2 O3 や透光性YAGなどからなる透
光性セラミック管の熱膨張係数と同等、あるいは近似さ
せる必要があるとともに、発光管内で放電を起こすため
に、所定の電気抵抗値を有することが必要であり、Al
2 O3 −Mo系焼結体を構成するAl2 O3 の含有量を
焼結体全体に対し70〜95重量%とし、かつMoの含
有量を焼結体全体に対し5〜30重量%としてある。
対し70重量%未満で、かつMoの含有量が焼結体全体
に対し30重量%以上であると、閉塞体の電気抵抗値が
小さくなり所望の電気抵抗値が得られなくなる恐れがあ
るとともに、透光性Al2 O 3 や透光性YAGからなる
透光性セラミック管の熱膨張係数に近似させることがで
きず、接合部にクラックを生じて金属ハロゲン化物がリ
ークする恐れがあるためであり、逆に、Al2 O3 の含
有量が焼結体全体に対し95重量%より多く、かつMo
の含有量が焼結体全体に対し5重量%未満であると、閉
塞体の体積固有抵抗値が大きくなりすぎるためにやはり
所望の電気抵抗値が得られなくなるためである。
なる閉塞体により所定の電気抵抗値が得られるように設
定するとともに、金属ハロゲン化物のリークを防止する
ためには、焼結体中のAl2 O3 粒子の平均結晶粒子径
も重要な要件となる。
1μmより小さいと、焼結性が悪くなり焼結体を緻密化
することができず、その結果、金属ハロゲン化物のリー
クを生じてしまうからであり、逆に、Al2 O3 粒子の
平均結晶粒子径が20μmより大きくなるとAl2 O3
粒子とMoとの界面に隙間を生じるために、やはり緻密
化することができず、金属ハロゲン化物のリークを生じ
てしまうとともに、所望の電気抵抗値が得られなくなる
からである。
Al2 O3 粒子の周囲がMoで被覆されていることが重
要となるのであるが、その為には、2次原料のAl2 O
3 顆粒の顆粒粒度を30〜450μm、好ましくは15
0〜450μmの範囲とすることが重要である。
μmより小さいと、Al2 O3 顆粒を被覆するMoの膜
厚が薄肉となりすぎたり、Al2 O3 顆粒の周囲をMo
で被覆できなくなり、所定の電気抵抗値が得られなくな
るとともに、焼成時に大きな収縮を伴ってリークの原因
となる恐れがある。逆に、Al2 O3 顆粒の顆粒粒度が
450μmより大きくなると、Al2 O3 顆粒を被覆す
るMoの膜厚が厚くなりすぎたり、Al2 O3 顆粒自体
が大きすぎるためにAl2 O3 顆粒の周囲をMoにより
被覆することが難しくなり、やはり所定の電気抵抗値が
得られなくなるとともに、焼結時にはAl2 O3 顆粒間
に大きな隙間を生じてしまうためにリークの原因となる
恐れがあるためである。
るMo粉末の粉末粒径も重要な要件となる。つまり、M
o粉末の粉末粒径が10μmより大きくなると、Mo同
士の緻密化が難しくなるために金属ハロゲン化物のリー
クの原因となる恐れがあるためである。その為、Mo粉
末の粉末粒径としては10μm以下のものを使用するこ
とが良く、特に最適な範囲としては0.3〜1.2μm
のものが良い。
物による閉塞体の腐蝕を防止するために、Al2 O3 顆
粒に添加するのに必要かつ最適な焼結助剤の含有量につ
いて鋭意研究を繰り返した結果、0.5重量%以下、好
ましくは0.2重量%以下の範囲で添加すれば、金属ハ
ロゲン化物ガスによる浸食を大幅に防止できることを突
き止めた。
gO、CaOなど周期律表2a族元素の酸化物が焼結助
剤として添加されているのであるが、これらの焼結助剤
は金属ハロゲン化物と反応し易いため、0.5重量%よ
り多く含まれていると閉塞体の浸食の度合いが激しく、
短期間で金属ハロゲン化物のリークを生じるためであ
る。なお、SiO2 および周期律表2a族元素の酸化物
の含有量が合計で0.005重量%より少なくなるとA
l2 O3 顆粒を製作することが難しくなるため、下限は
0.005重量%としてある。
製造することができる。
上、平均粒径0.8μm程度、BET比表面積5m2 /
g程度のAl2 O3 粉末と、純度99%以上、平均粒径
1.2μm程度、BET比表面積6m2 /g程度のMg
CO3 粉末とを溶媒とともに回転ミルに投入し、高純度
アルミナボールにて混合したあと、バインダーを添加し
てさらに混合し、スプレードライヤーにより乾燥造粒し
て顆粒粒度が30〜450μm程度で、かつ比表面積が
3〜15m2 /gの範囲にあるAl2 O3 顆粒を得る。
ここで、Al2 O3 顆粒の比表面積を3〜15m2 /g
としたのは、比表面積が3m2 /gより小さくなると、
Al2 O3 顆粒同士の焼結性が悪くなるとともに、Mo
との結合性も悪くなるために焼結体を緻密化できなくな
るためで、逆に、Al2 O3 顆粒の比表面積が15m2
/gより大きくなると焼成前のバインダーの脱脂が充分
に行えず、その結果焼成時に焼結体にクラックを生じて
しまうからである。
径が10μm以下のMo粉末を添加混合し、金型内に充
填して一軸加圧成形法により上下に一つの孔を有する円
柱体をした成形体を形成したあと、上記成形体の各孔に
電極ピンとリードピンをそれぞれ挿入する。しかるの
ち、真空または不活性ガス雰囲気中で脱脂し、さらに上
記雰囲気中にて1700〜1900℃の焼成温度にて焼
成することにより本発明に係る閉塞体を得ることができ
る。
2 O3 −Mo系焼結体により閉塞体を形成してあるた
め、高温度に加熱されたとしても閉塞体内にクラック等
の大きな隙間を生じることがない。しかも、閉塞体の熱
膨張係数を7.9×10-6〜8.6×10-6/℃と、透
光性Al2 O3 (8.2×10-6/℃程度)や透光性Y
AG(8.5×10-6/℃程度)などからなる透光性セ
ラミック管の熱膨張係数と近似させることができる。そ
の為、発光管内の温度が900〜1000℃もの高温度
に達したとしても閉塞体の内部および透光性セラミック
管と閉塞体との接合部にクラックを生じ、金属ハロゲン
化物をリークさせることがなく、また、金属ハロゲン化
物により閉塞体が浸食を受けることもない。
管1を示す縦断面図であり、透光性Al2 O3 からなる
円筒状をした透光性セラミック管2の内部に発光材料と
してDyI3 −InI−TlI−LiIの金属ハロゲン
化物を封入してあり、上記透光性セラミック管2の両端
部には、径が若干小さい円柱体をしたAl2 O3 −Mo
系焼結体からなる閉塞体3をガラス4でフリットして封
止してある。また、上記閉塞体3の一方端には電極ピン
5を、他方端にはリードピン6を内部で双方のピン5,
6が接触しないように同一直線上に埋設してあり、上記
リードピン6に電圧を印加することにより電極ピン5間
で放電を起こし、上記透光性セラミック管2の内部に封
入したDyI3 −InI−TlI−LiIをガス化して
発光させるようにしてある。
は、図2に示すように電極ピン5に対して垂直方向に配
置したものであっても良く、どのような向きに埋設して
あっても構わない。また、上記実施例では透光性Al2
O3 からなる透光性セラミック管2を使用したが、透光
性YAGからなる透光性セラミック管2であっても良
く、さらには熱膨張係数が7.9×10-6〜8.6×1
0-6/℃の範囲にある透光性セラミック管2であれば良
い。
ず、純度99.9%、平均粒子径0.8μm、BET比
表面積5m2 /gのAl2 O3 粉末500gと、純度9
9.0%、平均粒子径1.2μm、BET比表面積6m
2 /gのMgCO3 粉末10.5gとを溶媒とともに回
転ミルに投入し、高純度アルミナボールにて24時間混
合する。そのあとバインダーを添加してさらに1時間程
度混合し、325メッシュを通ったものをスプレードラ
イヤーで乾燥してAl2 O3 顆粒を得た。そして、この
Al2 O3 顆粒にMo粉末を重量比で97:3の割合で
混合し、一軸加圧成形法により両端にそれぞれ一つの孔
を有する円柱状の成形体を形成し、該成形体に電極ピン
5とリードピン6をそれぞれ挿入したのち、上記成形体
を窒素雰囲気中で脱脂し、しかるのち窒素雰囲気中にて
1850℃程度の焼成温度で焼成することにより閉塞体
3を得た。
合比および焼結体中のAl2 O3 粒子の平均結晶粒子径
をそれぞれ変えたAl2 O3 −Mo系焼結体からなる閉
塞体3を上記実施例と同様の方法により試作し、その特
性(リードピン6と電極ピン5との間の電気抵抗値およ
び40〜1000℃の熱膨張係数)を測定するととも
に、各閉塞体3によりHeガスを封入した透光性Al2
O3 からなる透光性セラミック管2(40〜1000℃
の熱膨張係数:8.2×10-6/℃)の両端部をガラス
4により閉塞した金属蒸気放電灯用発光管1を試作し、
該発光管1を1000℃に加熱して封止後のガラス4の
クラック発生状況およびHeのリーク量を測定した。ま
た、比較例としてAl2 O3 −W系焼結体からなる閉塞
体も試作し同様に実験を行った。なお、リードピン6お
よび電極ピン5はタングステン(W)により形成してあ
り、リードピン6と電極ピン5との距離は5mmとし
た。
間の電気抵抗値の測定については4端子法により測定
し、Heのリーク量についてはヘリウムディテクターに
より測定を行った。
な放電を起こすためにリードピン6と電極ピン5との間
の電気抵抗値が1〜45mΩの範囲にあり、封止後のガ
ラスのクラックの発生がなく、かつHeのリーク量が1
×10-10 (Torrl/s)以下のものを優れたもの
とした。
である。
5〜28のAl2 O3 −W系焼結体からなる閉塞体3で
は、封止後のガラス4にクラックの発生がないもので
も、Heのリーク量が10-9(Torrl/s)台と1
×10-10 (Torrl/s)以下とすることができな
かった。
2 O3 の含有量が95重量%以上で、Moの含有量が5
重量%未満であるために、電気抵抗値が非常に大きくな
り、リードピン6と電極ピン5との間の電気抵抗値を1
〜45mΩの範囲に設定することができず、その結果、
電極ピン5間で放電させることができなかった。一方、
試料No.6,12,18では、Al2 O3 の含有量が
70重量%未満で、Moの含有量が30重量%より多い
ため、封止後のガラス4にクラックの発生が見られた。
しかも、Heのリーク量も7×10-9(Torrl/
s)以上であった。
のAl2 O3 粒子の平均結晶粒子径が1μm未満または
20μmより大きいため、Heリーク量が10-9(To
rrl/s)台と1×10-10 (Torrl/s)以下
とすることができなかった。これに対し、本発明に係る
試料No.2〜5,8〜11、14〜17のものでは、
Al2 O3 の含有量が70〜95重量%で、かつMoの
含有量が5〜30重量%であり、また、焼結体中のAl
2 O3 粒子の平均結晶粒子径が1〜20μmの範囲にあ
るため、リードピン6と電極ピン5との間の電気抵抗値
を1〜45mΩの範囲に設定することができ、また、封
止後のガラス4にクラックを生じることもなかった。し
かも、Heのリーク量は1×10-10 (Torrl/
s)以下とすることができ、全ての条件を満足すること
ができた。
Mo系焼結体のうち、Al2 O3 顆粒に焼結助剤として
含有するMgO、CaO、SiO2 の含有量をそれぞれ
変化させた試料を用意し、これらの試料を3000時間
DyI3 −InI−TlI−LiIガスに曝した時の浸
食深さについて測定した。なお、ここで、基準を300
0時間としたのは、金属蒸気放電灯用発光管1に要求さ
れる寿命が3000時間以上とされているからである。
深さが10μm未満のものを優れたものとした。
は、焼結助剤であるMgO、CaO、SiO2 の含有量
の合計が0.5重量%より多いため、3000時間後の
浸食深さが10μm以上となった。
のではMgO、CaO、SiO2 の含有量の合計が0.
5重量%以下であるため、3000時間後の浸食深さを
10μm未満とすることができ、最も含有量の多い試料
Dでも3000時間後の浸食深さは5μmと浸食を大幅
に低減することができた。
O3 や透光性YAGなどからなる透光性セラミック管の
端部を閉塞体により封止してなる金属蒸気放電灯用発光
管であって、上記閉塞体はAl2 O3 の含有量が70〜
95重量%で、Moの含有率が5〜30重量%の範囲に
ある焼結体よりなり、かつ該焼結体中のAl2 O3 粒子
の平均結晶粒子径が1〜20μmであるAl2 O3 −M
o系焼結体により形成したことにより、閉塞体を所定の
電気抵抗値に設定することができ、また、発光管が90
0〜1000℃の高温度に達することに伴う透光性セラ
ミック管と閉塞体との熱膨張差を無くし、接合部でのク
ラックを防止することができるため、発光管内に封入す
る金属ハロゲン化物のリークを防止することができると
ともに、上記閉塞体はAl2 O3 −Mo系焼結体により
形成してあるため、高温度に加熱されることに伴う閉塞
体自体のクラック等の隙間から金属ハロゲン化物がリー
クすることも防止することができる。その上、上記Al
2 O3 顆粒に含有する周期律表2a族元素の酸化物およ
びSiO2 などの焼結助剤の含有量の合計をある一定値
以下の範囲で含有させるようにしてあるため、これらが
金属ハロゲン化物と反応して浸食を受けることもない。
その為、長寿命の金属蒸気放電灯用発光管を形成するこ
とができる。
断面図である。
す縦断面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】透光性Al2O3 又は透光性YAGからなる
透光性セラミック管の端部を閉塞体により封止した金属
蒸気放電灯用発光管であって、上記閉塞体は、Al2O 3
を70〜95重量%、Moを5〜30重量%の範囲で含
有するとともに、Al 2 O 3 粒子の周囲がMoで被覆され
た焼結体からなり、上記Al2O3粒子の平均結晶粒子径
が1〜20μmであることを特徴とする金属蒸気放電灯
用発光管。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06381095A JP3314123B2 (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 金属蒸気放電灯用発光管 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06381095A JP3314123B2 (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 金属蒸気放電灯用発光管 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08264155A JPH08264155A (ja) | 1996-10-11 |
JP3314123B2 true JP3314123B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=13240112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP06381095A Expired - Fee Related JP3314123B2 (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 金属蒸気放電灯用発光管 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3314123B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
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JP3397145B2 (ja) * | 1998-09-18 | 2003-04-14 | ウシオ電機株式会社 | セラミック製ランプ |
JP2006282447A (ja) | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | 透光性材料およびその製造方法 |
-
1995
- 1995-03-23 JP JP06381095A patent/JP3314123B2/ja not_active Expired - Fee Related
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