JP3627370B2

JP3627370B2 - セラミック放電灯

Info

Publication number: JP3627370B2
Application number: JP11533196A
Authority: JP
Inventors: 弥三郎竹治; 谷口　　晋史
Original assignee: 日本電池株式会社
Priority date: 1996-04-11
Filing date: 1996-04-11
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2016-04-11
Also published as: JPH09283083A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光管バルブとして透光性セラミックを使用したセラミック放電灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】
透光性アルミナ管はアルカリ金属に対して安定であるという特性を生かして高圧ナトリウムランプの発光管に使用されている。近年この透光性アルミナ管を金属ハロゲン化物を封入したメタルハライドランプの発光管に使用する試みが盛んになされている。
【０００３】
メタルハライドランプにアルミナ管を使用する目的としては、従来メタルハライドランプで一般に発光管に使われている石英ガラスより封入物である金属ハロゲン化物に対して、化学的、熱的に安定であるからである。従来の石英製メタルハライドランプでは、封入物と石英ガラスとの化学反応によって寿命が抑制されるという問題があったが、石英ガラスより封入物に対して化学的に安定なアルミナ管を用いることで寿命特性の向上が期待できる。
【０００４】
また石英ガラスより使用限界温度が高いという特徴を生かしたランプの高効率化設計の実現や、石英ガラス製発光管では反応性が大であるために事実上封入出来ないアルカリ金属の封入が可能であるといった利点がある。セラミック製メタルハライドランプの発光管封止方法としては、図１、図２あるいは特開平６−１９６１３１のような構造が知られている。
【０００５】
図１は発光管（１）と同材質のセラミックからなりその一端に電極固定用の穴を開けた円柱状体の表面を金属でコ−ティングしたエンドディスク（２）をガラスろう（６）によって封止した構造、図２のようにアルミナとタングステンまたはモリブデンとの混合物からなりその一端に電極固定用の穴を開けた円柱状体の導通性サ−メットエンドディスク（７）をガラスろう（６）によって封止した構造および特開平６−１９６１３１に示されたように発光管両端部を細径とし、その開口部を貫通して電極を固定したニオブワイヤーをガラスろうによって封止した構造などが知られている。ガラスろうとしてはアルミナ、酸化カルシウムを主成分としたものや、アルミナ、酸化ケイ素を主成分にしたものが使われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の図１或いは図２の構造では発光管と同じ材質のセラミックからなるエンドディスクかあるいはセラミックと金属の混合物であるサーメットからなるエンドディスクに電極が直接固定されている。このような構造ではエンドディスクとタングステンからなる電極との間で熱膨張率の差が避けられず、ランプの点灯と消灯の繰り返しによる熱サイクルで電極とエンドディスクとの間で電気的な接続が徐々に失われ、接触抵抗が大きくなるという欠点があった。電極とエンドディスクとの間で電気的な接続が失われ、接触抵抗が大きくなると、その部分で発熱し、ついにはエンドディスクは破損に至る。
【０００７】
またニオブワイヤーを用いた封止構造では封止部の信頼性を確保するために発光管両端の開口部径を小さくする必要があった。その理由はニオブワイヤーの径が約１．５ｍｍよりも大きいと、セラミックとニオブとの熱膨張率の違いから、ランプ点滅による熱サイクルでガラスろう付け部でリークを発生するためである。従って発光管両端部の開口部を貫通して電極を挿入するためには、電極径を発光管両端部開口部径よりも小さくする必要があり、この方法は低ワットのランプにしか適用できない。
【０００８】
さらにニオブワイヤーを用いた封止構造ではニオブワイヤーおよび電極の寸法が非常に小さいため接合が困難で、コストが高くつくという欠点があった。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、このような問題を解決するためになされたもので、ランプ点滅による熱サイクルに対して信頼性が高く、高ワットのランプにも適用でき、しかもコストダウンの可能なセラミック放電灯を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は透光性セラミックからなる発光管の両端開口部に、電極を備えた電極支持体をガラスろうで気密封着してなる発光管の内部に金属又はハロゲン化金属と水銀、不活性ガスを封入したセラミック放電灯において、前記電極支持体はセラミック管体と耐熱性金属管体とを備え、前記耐熱性金属管体と前記セラミック管体とは電極極芯と直接接するとともに、前記セラミック管体は前記耐熱性金属管体に対して電極コイル側に配置されていることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面に示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
第３図は本発明にかかる電極支持体の拡大断面図である。図において（１２）はＮｂ−１％Ｚｒからなる耐熱性金属管体、（１１）は発光管と同材質のアルミナよりなるセラミック管体、（８）はタングステンよりなる電極外コイル、（９）は同じくタングステンよりなる電極内コイル、（１０）はタングステンよりなる電極極芯である。電極極芯（１０）は耐熱性金属管体（１２）とセラミック管体（１１）を貫通し、耐熱性金属管体（１２）の一端（１３）でアーク溶接により耐熱性金属管体と溶接されている。
【００１２】
セラミック管体（１１）は電極内コイル（９）と耐熱性金属管体（１２）とで挟まれて固定されている。２５０Ｗのメタルハライドランプ発光管に使用される各材料の寸法は下記の通りである。耐熱性金属管体（１２）は内径０．８ｍｍ、外径２．５ｍｍ、長さ６ｍｍ、セラミック管体（１１）は内径０．８ｍｍ、外径２．５ｍｍ、長さ６ｍｍ、電極極芯径は０．７ｍｍ、電極コイル部分の最大径は約２．１ｍｍである。第４図は本発明にかかる発光管断面図である。（１）は両端部の径が中央部の径より小さく一体成形された透光性アルミナよりなる発光管である。中央部内径は１６ｍｍ、電極間距離は２５ｍｍである。セラミック管体両端部の内径は２段になっており、発光管の外側部分が２．６ｍｍ、内側部分が２．２ｍｍである。電極支持体と発光管とはガラスろう（６）によって気密封着されている。
ガラスろうとしては例えば下記のものが使用できる。
【００１３】
Ａｌ_２Ｏ_３：２２重量％
ＳｉＯ_２：２６重量％
Ｄｙ_２Ｏ_３：５２重量％
ガラスろうは発光管、セラミック管体及び耐熱性金属管体の材料とは良くなじみ気密性のあるシールが得られるが、電極材料とはなじみが良くないのでロウ付け部での厳密な意味での完全なシール性は得られない。特にセラミック管体がない場合には、耐熱性金属管体が封入物であるハロゲン化物と接触して、化学的に腐食される危険性が増加する。しかしながら、本発明ではセラミック管体を使用しているので、この部分でハロゲン化物が耐熱性金属管体のところまで移動する時間を大幅に遅らせることができる。さらに電極と耐熱性金属管体とはアーク溶接で固定しているので、最終的にはこの部分で完全なシール性を得ることができる。
【００１４】
また本発明では電極支持対に中空の耐熱性金属管体を使用しているので、金属製ワイヤーにくらべて、熱サイクルによる熱歪みをよく吸収することができ、シール部の信頼性が優れているとともに、径の大きなものが使用できる。このように構成した発光管内には約３０トールのアルゴンガスと封入物質（１４）が封入されている。封入物質としては水銀２０ｍｇとハロゲン化物としての沃化スカンジウム１０ｍｇ及び沃化ナトリウム５０ｍｇが封入されている。
【００１５】
第５図は本発明にかかるランプ完成品の一実施例である。石英からなる外管（１５）内に発光管（１）が組み込まれ、外管内は高真空に保たれている。また外管内を長期にわたって高真空に保つため、Ａｌ−Ｚｒゲッター（１６）が取り付けられている。このような構成の２５０Ｗランプを試作し、点灯試験を実施したところ、約６，０００時間経過後も、ランプの不点等の異常は発生しなかった。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、発光管の気密封止にセラミック管体と耐熱性金属管体からなる電極支持体を使用するので、大きな径の電極が使用でき、高ワットのランプが製作可能である。さらにランプ点滅による熱サイクルに対してシール部の耐久性が優れ、ランプの寿命特性が優れている。また本発明によれば耐熱性金属管体と電極極芯との接続をアーク溶接で行うので、ランプ点滅による熱サイクルに対して、電気的に信頼性の高い接続が得られるとともに、加工が簡単で大幅なコストダウンが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の金属コ−ティングディスクを用いた、セラミック製高圧蒸気放電灯の封止構造図
【図２】従来のサ−メットディスクを用いた、セラミック製高圧蒸気放電灯の封止構造図
【図３】本発明にかかる電極支持体の全体断面図
【図４】発明にかかる発光管断面図
【図５】本発明にかかるセラミック放電灯の断面図
【符号の説明】
１．透光性アルミナ管
２．金属コーティングディスク
３．電極
４．絶縁板
５．金属膜
６．ガラスろう
７．サーメットディスク
８．電極外コイル
９．電極内コイル
１０．電極極芯
１１．セラミック管体
１２．耐熱性金属管体
１３．アーク溶接部
１４．封入物
１５．外管
１６．ゲッター

Claims

透光性セラミックからなる発光管の両端開口部に、電極を備えた電極支持体をガラスろうで気密封着してなる発光管の内部に金属又はハロゲン化金属と水銀、不活性ガスを封入したセラミック放電灯において、前記電極支持体はセラミック管体と耐熱性金属管体とを備え、前記耐熱性金属管体と前記セラミック管体とは電極極芯と直接接するとともに、前記セラミック管体は前記耐熱性金属管体に対して電極コイル側に配置されていることを特徴としたセラミック放電灯。