JP3543789B2 - ランプ - Google Patents
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Description
【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−B2 O3 −ZnO系ガラス、Bi2 O3 −B2 O3 −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−B2 O3 −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−B2 O3 −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−B2 O3 −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 (5)
- 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。
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