JPH03114135A

JPH03114135A - 金属蒸気放電灯

Info

Publication number: JPH03114135A
Application number: JP25356189A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Saida; 斉田　淳; Toshihiko Ishigami; 敏彦石神; Masahiko Yotsuyanagi; 四ツ柳　真彦; Akio Watanabe; 昭男渡辺
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1989-09-28
Filing date: 1989-09-28
Publication date: 1991-05-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、金属閉塞体で開口が閉塞された外管内に発
光管を収納して構成される金属蒸気放電灯に関する。

（従来の技術）金属蒸気放電灯は、封入発光物質によって、水銀ランプ
、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ等に分
類される。

こうしたランプのうち、赤外線光を放射し得るものは、
自動車の生産ラインや半導体の生産ライン、あるいは印
刷用インクや食品加工等の乾燥工程などに用いられてい
る。

このように使用される金属蒸気放電灯、例えば高圧ナト
リウムランプには、従来、第３図に示されるような構造
が用いられている。

が用いられている。

詳しくは発光管２は、透光性セラミックス、例えば透光
性アルミナで構成された内管３と、この内管３の両端開
口を閉塞するキャップ状の閉塞体４とから外郭が構成さ
れる。なお、閉塞体４は、内管３と近似した熱膨張率を
有する金属、例えばニオブ又はタンタルから構成される
。そして、この内管３と閉塞体４とを、半田ガラス５に
て気密に接合している。具体的には、Ａｇ２Ｏ３゜Ｃａ
ｂ、ＭｇＯを主成分とした粉末をリング状に圧縮成形し
た半田ガラス５を内管３と閉塞体４との間に介在させ、
これを真空中において所定の条件下（１５００℃、１０
分）で加熱溶融させて、間隙を気密化している。

そして、各閉塞体４．４に、先端に電極６を装着してな
る排気管７が貫通固定される。また内管３内に、所定量
の発光金属、例えばナトリウム等。

始動用ガス、例えばアルゴンが封入された構造となって
いる。詳しくは、予め閉塞体４にはニオブ又はタンタル
等の金属の排気管７が電子ビームなどで気密に固定され
ていて、この排気管７から内管３内に発光金属、始動用
ガスを封入し、その後、外部に突出する排気管部分を油
圧カッター等で押し潰しながら圧着切断した構成となっ
ている。

また、外管１は、透光性セラミックス、例えば透光性ア
ルミナセラミックスチューブで構成されたバルブ８と、
このバルブ８の両端開口を閉塞する、軸心部分に排気管
９が貫通したキャップ状の閉塞体１０とから構成される
。なお、閉塞体１０および排気管９は、バルブ８と近似
した熱膨張率を有する金属、例えばニオブ又はタンタル
から構成される。また排気管９は上記発光管２のときと
同様、電子ビームによって気密的に閉塞体１０に固定さ
れているものである。そして、このバルブ８と閉塞体１
０とが、先の発光管２と同様、半田ガラス１１にて気密
に接合されている。具体的には、発光器２をバルブ８内
に入れて排気管同志を板ばね１２で連結した後、バルブ
８と閉塞体１０とを、その両者間にＡｇ３０３　、Ｃａ
ｂ、ＭｇＯを主成分とした粉末をリング状に圧縮成形し
た半田ガラス１１を介在して嵌挿し、これを真空中又は
不活生ガスにおいて所定の条件下（１５５０℃、１０分
）で、高周波炉等を用いて加熱溶融させ、間隙を気密化
している。

なお、排気管９の外部に突出する部分は、バルブ８内を
真空にした後、上記発光管２のときと同様、油圧カッタ
ー等で圧着切断されている。

ところで、この種の金属蒸気放電灯は、上述の如く、一
般に大気にさらされるバルブ１の排気管９、閉塞体１０
に、ニオブやタンタルが用いられている。

ところが、ニオブやタンタルは酸素や窒素と非常に活性
な性質をもち、半田ガラス１１の加熱溶融時、半田ガラ
ス１１やバルブ８から放出された酸素や窒素により、排
気管９、閉塞体１０が酸化したり窒化を起こしやすい。

このため、排気管９の圧縮切断時、排気管９に亀裂や剥
がれが生じたり、閉塞体１０の強度劣化により輸送時の
衝撃を受けて亀裂を起こすことがある。

またランプ点灯によって、排気管９や閉塞体１０は発光
管２からの熱伝導と熱輻射により加熱されるが、これに
よって排気管９や閉塞体１０の温度が高温になると、大
気中の酸素や窒素と反応して、排気管９．閉塞体１０の
強度が酸化や窒化による熱応力にて劣化し、上記同様、
亀裂や剥がれから気密漏れを起こしてしまう問題がある
。

そこで、こうした点を改善すべく、バルブ８、排気管９
および閉塞体１０の材質を酸素や窒素と比較的に不活性
なｒＮ　ｉ−Ｆ　ｅ合金」にすることが考えられている
。

（発明が解決しようとする課題）ところが、「Ｎ　ｉ−Ｆ　ｅ合金」等の大気に対して不
活性な金属を使用した金属蒸気放電灯は、ニオブ、タン
タルに比べ、半田がラス１１のぬれ性および流れ性が悪
い。

このため、バルブ８の外径が必要以上に太く（例えばφ
３０ｍｍ以上）なる。また半田ガラス１１にＰｂＯ，Ｂ
２０□、５ｉ０２、ＡＮ２０３、ＢａＯ等を主成分とし
た低融点半田ガラスを使用した場合、接合時に接合部分
に隙間や孔あきが生じて、気密漏れを起こすことがある
。しかも、バルブ８と閉塞体１０との接合強度が弱くな
ってしまい、ランプ点灯時、発光管２で生じる熱応力に
より、接合部分が剥がれを起こす等の新たな問題点があ
り、必ずしも十分に満足にできるものではなかった。

この発明はこのような事情に着目してなされたもので、
その目的とするところは、バルブと金属閉塞体との接合
時やランプ点灯中における気密漏れの発生を防止するこ
とができる金属蒸気放電灯を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、この発明の金属蒸気放電灯
は、金属閉塞体に大気に対して不活性な金属を主体とす
る金属材料を用いると共に、金属閉塞体の少なくとも半
田ガラスと接する部分に酸化膜を被着したことにある。

（作　用）この発明の金属蒸気放電灯によると、金属閉塞体が大気
に対して不活性な金属を主体とする金属材料で形成され
ているため、金属閉塞体が酸化あるいは窒化するのを抑
制していく。

これに加え、酸化膜を金属閉塞体の半田ガラスと接する
部分に被着しであるため、半田ガラスのぬれ性および流
れ性が良くなり、外管の密閉強度が向上する。

そのため、外管の外径が太くなることにより生じやすい
密閉強度の低下や、半田ガラスとして低融点半田ガラス
を使用した場合に生じゃすい接合時の接合部分での隙間
、孔あきゃ、ランプ点灯時、発光管で生じる熱応力に起
因する接合部での支障が著しく低減することになる。

（実施例）以下、この発明を第１図および第２図に示す一実施例に
もとづいて説明する。但し、図面において、先の「従来
の技術」の項で述べたものと同じ部分には同一符号を付
してその説明を省略し、この項では異なる部分について
説明する　ことにする。

第２図にはこの発明を適用した例えば出力３゜ｋｗの高
圧ナトリウムランプが示されている。

まず、この高圧ナトリウムランプの発光管２側について
説明すれば、発光管２には透光性アルミナからなる内管
３が用いられているとともに、ニオブで構成された閉塞
体４および排気管７が用いられている。また内管３内に
は、「ナトリウム２０ｗｔ％のナトリウムアマルガム　
２００ｍｇと始動用ガスのアルゴンが２０Ｔｏ　ｒ　ｒ
Ｊ　が封入されている。

一方、外管１側においては、透光性アルミナチューブか
らなるバルブ８が用いられている。また排気管９および
閉塞体１０には、大気に対し不活性な金属を主体する金
属材料、例えばＦ　ｅ　４７９６、Ｎｉ４７、Ｃｒ６％
の「Ｎ　ｉ−Ｆ　ｅ合金」で構成されたものが用いられ
ている。さらに半田ガラス■し夕には、Ｐｂ、Ｂａｄ、５ｉ０２．Ａｇ２Ｏ３をと接す
る面には酸化膜２０が被告されている。酸化膜２０は、
例えばｌ”Ｎｉ−Ｆｅ−Ｋｒ合金」の粉末をバルブ８の
端部外周、端面に塗布した後、水素の雰囲気中において
ｒ１０００℃〜１２００℃」の温度で「１〜２時間」加
熱し、その後、大気中に取り出すことで形成されている
。そして、ミクロンのｒＮｉ−Ｆｅ−Ｋｒ合金」で構成
される酸化膜層を設けている。

分にも、酸化膜２１が被着されている。この酸化Ｈ２１
は、例えば閉塞体１０を水素の雰囲気中においてｒ１０
００℃〜１２００’ＣＪの温度で「１〜２時間」加熱し
た後、大気中に取り出すことで基体１０とを接合してい
る。すなわち、嵌挿するバルブ８の酸化膜２０と閉塞体
１０の酸化膜２１との間に介在させ、これを真空中にお
いて所定の条件下（８００℃、６分）で加熱溶融させる
ことで、バルブ８と閉塞体１０とを気密に接合している
。

なお、この３０ｋｗ出力の高圧ナトリウムランプにおい
ては、内径φ２６■、管長２００　ｍｍの内管１３、厚
さ０．３１の閉塞体４、内径φ４　ｍＩｍの排気管７、
管径φ５０龍、管長４００龍のバルブ８、管径φ８　ｍ
ｍの排気管９の各サイズを用いてぃる。

しかして、こうして構成される高圧ナトリウムランプは
、閉塞体１０が大気に対して不活性な金属を主体とする
金属材料で形成されているため、閉塞体１０が酸化ある
いは窒化するのを抑制できる。

しかも、酸化膜２１を閉塞体１０の半田ガラス１１と接
する部分に被若しであるため、半田ガラス１１のぬれ性
および流れ性が良くなり、外管１の密閉強度が向上する
。

そのため、外管１の外径が太くなることにより生じやす
い密閉強度の低下や、半田がラス１１として低融点半田
ガラスを使用した場合に生じやすい接合時の接合部分で
の隙間、孔あきや、ランプ点灯時、発光管２で生じる熱
応力に起因する接合部での支障が著しく低減することで
きる効果をもたらす。

したがって、気密漏れの発生のない金属蒸気放電灯を得
ることができる。

実験によれば、上記のように組立てた出力３０ｋｗの高
圧ナトリウムランプを１０本用いて、ランプ組立て時お
よび「２時間オン−３０分オフ」の条件で点灯（出力３
０ｋｗ）したとき、バルブ８と閉塞体１０との接合部分
における気密漏れの有無を調べた結果、組立て時の隙間
や孔あけによる気密漏れはもちろん、ランプ点灯時の接
合部分の剥がれや破れによる気密漏れもなかった。なお
、これは各高圧ナトリウムランプが点灯５０００時間を
経過しても、皆無であった。

また、この結果は発光管２の形状およびランプ出力を変
えたとき、バルブ１の形状および材質をバルブ８および
閉塞体１０と近似する熱膨張率を有する他の組成とした
とき、さらには酸化被膜２１の厚さおよび形成面積を変
えたときも、同様な結果が得られた。

但し、上記実施例においてはバルブ８の端部外周および
閉塞体１０の内面に酸化膜２０．２１を被着したものに
ついて説明しているが、少なくとも閉塞体１０の半田ガ
ラス１１と接する部分に酸化膜２１を被着すれば同様の
効果が得られる事を確認しているを記しておく。これは
、半田ガラス１１のぬれ性が、例えば透光性セラミック
ス等のバルブ材料よりも、閉塞体１０に対して著しく悪
いことに起因しているものと考えられるためである。

なお、この発明を高圧ナトリウムランプに適用したが、
その他の金属蒸気放電灯にこの発明を適用しても、同様
の効果をもたらす。

［発明の効果］以上説明したようにこの発明によれば、金属閉塞体が大
気に対して不活性な金属を主体とする金属材料で形成さ
れているため、金属閉塞体が酸化あるいは窒化するのを
抑制することができる。しかも、酸化膜を金属閉塞体の
半田ガラスと接する部分に被着しであるため、半田ガラ
スのぬれ性および流れ性が良く、外管の密閉強度が向上
する。

それ故、外管の外径が太くなることにより生じやすい密
閉強度の低下や、半田ガラスとして低融点半田ガラスを
使用した場合に生じやすい接合時の接合部分での隙間、
孔あきや、ランプ点灯時、

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例を示し、第１
図はこの発明を適用した高圧ナトリウムランプのバルブ
と閉塞体との接続部分を拡大して示す断面図、第２図は
高圧ナトリウムランプの全体を示す正面図、第３図は従
来の金属蒸気放電灯を示す断面図である。２・・・発光管、８・・・バルブ、１０・・・閉塞体、
１１・・・半田ガラス、２０．２１・・・酸化膜。

Claims

【特許請求の範囲】

開口を有する透光性バルブの開口を半田ガラスで固着さ
れた金属閉塞体により密閉した外管内に発光管を収納し
てなる金属蒸気放電灯であって、前記閉塞体は大気に対
して不活性な金属を主体とする金属材料で形成すると共
に、少なくとも前記閉塞体の半田ガラスと接する部分に
酸化膜が被着されていることを特徴とする金属蒸気放電
灯。