JPH0364851A - 電球 - Google Patents

電球

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JPH0364851A
JPH0364851A JP2193195A JP19319590A JPH0364851A JP H0364851 A JPH0364851 A JP H0364851A JP 2193195 A JP2193195 A JP 2193195A JP 19319590 A JP19319590 A JP 19319590A JP H0364851 A JPH0364851 A JP H0364851A
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glass
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supply conductor
light bulb
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Tjepke Hendrik Ekkelboom
ティープケ ヘンドリク エッケルブーム
Adrianus J A Vermeulen
アドリアヌス ヨハネス エレキウス ヘルミューレン
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/36Seals between parts of vessels; Seals for leading-in conductors; Leading-in conductors
    • H01J61/366Seals for leading-in conductors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J5/00Details relating to vessels or to leading-in conductors common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J5/32Seals for leading-in conductors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01KELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K1/00Details
    • H01K1/38Seals for leading-in conductors

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】 肢止立互 本発明は少くとも重量比95%の5ift威分のガラス
の真空密に封着したランプ容器と、 ランプ容器内に配置した電気素子と、 ランプ容器壁を貫通して電気素子に接続してある電流供
給導体と、 5iOzIfc分が少くとも重量比95%のガラスで連
続的に被服(コーティング)したモリブデン製の少くと
も1つの電流供給導体で、このコーティングが電流供給
導体と共にガラス/金属インタフェイスを形成し、かつ
ランプ容器に融着する如くなっている電流供給導体と、 被覆される電流供給導体とコーティングの表面の合体点
でコーティング表面が角度αを形成する電球に関するも
のてある。
災来技歪 この種電球は英国特許(GB) 602,215  (
194B。
5、21 )により既知てある。
重量で少くとも95%のSiO□戒分を有するガラスの
ランプ容器を有するほとんどすべての種類の電球では、
ランプ容器の管壁を真空密に貫通させて電流供給導体を
設けており、電流供給導体はランプ容器のピンチ挟着シ
ール部内に埋設されるモリブデンの箔状部分を有してい
る。この構造では、約15ないし約100 μm (ミ
クロン)の厚さしかなく、エッチされたナイフ縁状リム
を有する箔状部分はこれを、ランプ容器の内部に向って
延びてゆく導体に接続する必要があり、またピンチシー
ル部より外部に向って延びてゆく導体にも接続する必要
があり、この目的で溶接接続を行う。この箔状部のオー
ム抵抗は、電気的損失を生ずるのみでなく、ピンチシー
ル内に不都合な熱の発生を招来する。また電流供給導体
は、比較的に弛い組立体であり、電球の製造中の取扱い
が極めて難かしく、ランプ容器内の正確な所定位置に配
置することが困難てある。このためランプ容器の第1の
ピンチシールが行われる製造工程中、前記の箔状部をも
った電流供給導体を保持して連続的に配置することがで
きれば、その配置精度は向上する。このときは第2番目
のシールの製造には、剛性の大なる電流供給導体を使用
できる。ピンチシールを有する電球の他の欠点は、約8
0バールの如くの比較的に低いガス圧でシール部が破損
することてある。
このような欠点があるにもかかわらず、一般の市販電球
には依然としてピンチシールが使用されている。短アー
クの放電灯はこの点では例外てある。
短アークの放電灯では、タングステンの電流供給導体を
比較的に大きな膨張係数を有するガラス内に封入し、こ
のガラスを階段的に小さくなる膨張係数のガラスを順次
に介して電球のガラスに連結する。電球のランプ容器の
ガラスは、その膨張係数が極めて小てある。このような
いわゆる「トランジション ガラス」を用いて行う通称
「グレーデツト シール」は高価であり、また多くの場
合、手作業でなければ実現できない。さらにこの構造は
大きなスペースを必要とする。
例えば、重量で96%のSiO□を有するガラスてある
水晶ガラス及び「バイコール(Vycor ) j等の
少くとも95%重量の5t(h成分を有するガラスはモ
リブデンの膨張係数(約55X10−’に一’)よりも
かなり小さな直線膨張係数(約4 Xl0−’に一’〜
約12XIO−’に一’の範囲)を有するためこの箔状
部分を有する構造を使用する。このような膨張係数の大
なる相違と、電球の動作温度と室温におけるガラスの軟
化温度に大きな差があることにより、モリブデンは特殊
の手段を講じないと、これらのガラスに対し真空密に封
入することはできない。箔状形状とすることにより、モ
リブデンは熱膨張の差が大であってもその柔軟性により
真空密封着が可能となる。
今迄何十年にもわたって、例えば水晶ガラスのようなガ
ラス内に、線または管状としたモリブデンの電流供給導
体を封入する特殊方法が研究されてきている。これらの
努力の結果は、従来のガラスを用いる電球で市販されて
いるものは、依然として埋入金属箔に対してのピンチシ
ールか、タングステンの電流供給導体に対するグレード
付きの封着てある。
上述の英国特許第602.215号の構造も使用されて
いない。この特許では、モリブデン導体に電流を通過さ
せるか、導体が中空のときは導体内に熱源をおいてその
外側表面を加熱し、かつこの加熱は不活性雰囲気または
還元雰囲気内で行い、その後水晶ガラスのコーティング
を設ける。しかしこの構造は同じように量産するのが困
難てあることが発見された。量産性あるいは再現性は、
電流供給導体上に水晶ガラスのようなガラスを量産可能
に被覆できるか否かに関連して定まることが判っており
、かかるコーティングは導体に被着し、コーティングが
破損しないためには最大で90°の角αを形成する。
米国特許第4.086.075号は、金属線上にガラス
のコーティングを設ける方法を開示している。この方法
は、金属線を緊密に包囲する如く配置したガラス管と共
に、窒素の如き保護ガス内で高周波フィールド(電界)
で加熱する。この高周波フィールドは電流源に接続した
コイルによって発生する。高周波フィールド内に非短絡
コイルを配置し、これを金属線と同じに加熱する。この
両者によりガラス管は融点に迄加熱される。このように
被覆した線は酸素を含まず、線とコーティングの間に不
純物は堆積し得ない。タングステン導線の上にガラス質
のコーティングを設けるためには、タングステン線が吸
着ガス、酸化物その他の不純物を有さないものとする必
要がある。
見里坐皿天 本発明の目的は、上述の如き電球において、極めて簡単
な構造で、しかも量産が可能であり、かつ極めて強度の
大なるものを得んとするにある。
本発明では、かかる目的を達するため、ガラス/金属イ
ンタフェイスに接するコーティングのガラスが、トリウ
ム、ハフニウム、クロム、アルミニウム、チタン、タン
タル、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バ
リウム、ジルコニウム、ランタン、スカンジウム、ラン
タニド、ニオブ、硼素及びイツトリウムよりなる群より
選択した元素を含有し、かつ角αを最大で90″とする
ことを特徴とする。
ガラスと金属との界面に接するガラス層内に上述の元素
の少くとも1つが存していることが、電流供給導体の金
属表面に対しコーティングを強力に接着させ、かつ最大
で90°の角αを得るための条件てあることを発見した
。コーティング内に上述の元素が存在することは、X線
によるエネルギー分散(デイスパーシブ)分析(EDA
X)を用い、スキヤング エレクトロン マイクロスコ
ープ(SEM−一走査電子顕微鏡)で表示できる。
電流供給導体に対するコーティングの接着強度は、とく
に次の実験で確められる。試験中コーティングは保持さ
れたままとする。ガラス・金属インタフェイスに接する
水晶ガラスのコーティングのガラス内にはトリウムが存
している。
モリブデンの電流供給導体上に0.275 nunの厚
さで、10mmの長さの水晶ガラスのコーティングの中
間に、重量で2%のThO2を有し、径1mの水晶ガラ
ス リングを融着し、球状の肉厚水晶ガラス部を形成す
る。この肉厚部は径3InT!+てある。この全体を常
温より、急速に液体窒素内に浸漬させる。
重量1%のY2O3を有し、径1.34mmのモリブデ
ンの電流供給導体に0.290 tan厚の水晶ガラス
 コーティングを設ける。導体に窒素中で直流を流し8
00°Cに加熱し、次で線を冷却した。2000回のス
イッチ動作の後コーティングは完全に維持された。コー
ティングの長さを10mmとし、空気中でコーティング
の中央をプラズマ バーナで強力に加熱し、この部分の
水晶ガラスが完全に蒸発する如く熱した。このときも加
熱領域の両側ではコーティングは完全に侵されず残って
いた。このときガラスと金属のインタフェイスに接する
コーティングのガラス内にイツトリウムが存していた。
本発明の電球は簡単に製造できる。この場合、例えば水
晶ガラスのランプ容器内に少くとも1つの電流供給導体
を封入する。電流供給導体上のコーティングは、トリウ
ム、ハフニウム、クロム、アルミニウム、チタン、タン
タル、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バ
リウム、ジルコニウム、ランタン、スカンジウム、ラン
タニド、ニオブ、硼素及びイツトリウムよりなる群より
選んだ少くとも1つの元素、またはこれらの元素の化合
物、例えば酸化物、あるいは塩、例えばナイトレート、
クロライド、アセチルアセトネート等をモリブデン線上
に分散させて被着し、次でガラスの溶融点以上の温度、
例えば2200″Cに加熱し、線を囲むように、例えば
管状にして配置した水晶ガラス等のガラスを保護ガス、
例えば窒素または稀ガス、るいは真空内で加熱し、ガラ
スを融着させる。この溶融中に上述の元素はコーティン
グ内に拡散する。
前記元素をそのままで、あるいは酸化物として添加した
導体より出発することもできる。例えば、重量で1〜2
%のThatまたはY2O,を含有するモリブデン導体
より出発することもできる。この場合導体を高温で酸化
する。例えば600°Cまたはそれ以上の高温、例えば
1200°Cで高温の空気に露出して酸化し、上述の元
素またはその酸化物をかかる導体の表面に持来し、次で
稀ガスまたは窒素の如き保護ガス、または真空中で例え
ば2000°Cの如く、1800°C以上の温度に加熱
する。かくすると酸化モリブデンは蒸発し、上述の元素
またはその酸化形態(oxidic)のものが表面に形
成される。次で導体に例えば水晶ガラスのコーティング
を施す。これは導体に水晶ガラスを被せたものを高周波
電界で加熱して行う。
この被着方法は米国特許第4,086,075号に開示
されている。しかし非短絡コイルの代りにリングを高周
波電界内に用いうる。コーティングの被着中、モリブデ
ンの酸化物が存しないようにすることが極めて重要てあ
る。
この製造方法において、コーティングは、比較的に細い
導体、例えば0.2 mm径のものに設ける必要があり
、肉厚の薄いガラス管、例えば0.1肺厚のガラス管を
用いると好都合てある。比較的に肉厚の管を使用すると
、管の内側は比較的に細い導体よりの熱放射によっては
充分な高温に加熱されない。このような場合には、導線
に直接電流を流すか、あるいはレーザによって加熱する
と好都合てある。
代案として、稀ガスまたは窒素雰囲気内で高周波電界で
薄いコーティングを設けると、このコーティングはこの
熱源で容易に加熱される。とくに僅かに還元性ある雰囲
気中で、例えば体積で数%ないし数十%の水素を加える
か、あるいは真空中でこの’M肉ココ−ティング行い、
然る後このコーティング上にバーナを用いて局部的に厚
肉部を設けることができる。この目的では、ガラス管を
コーティングの周に摺動させて嵌着し、次で例えば焔で
加熱して融着させる。
比較的に肉厚のコーティングとするか、あるいは局部的
に肉厚のコーティングとすることは、このようにコーテ
ィングを設けた導線の電球内への導入を容易とする点で
重要てある。
電球の安定な動作と品質の向上の点では、導体のコーテ
ィングを薄くするか否かはとくに重要でないことが発見
されたのは驚くべきことてある。
比較的に可成りの肉厚のコーティングも良好に導線に被
着し、かつ極めて僅かな機械的ストレスしか生じないこ
とが判った。さらに比較的に太い導線上のコーティング
も高品質であり、かつ脆性が少いことが判った。
ガラス コーティングの表面と被覆されたガラス表面の
接合点のなす角αは最大で90°とするが、一般に本発
明の電球では、ガラスと金属との親和性(ウェット)が
良いので、これより小さな角度αを有する。これは表面
の引張力を減する条件となる。電球の製造中に電流供給
導体上に存する物質は導体とガラスとの親和性に影響す
るが、上述の如く、ガラスと導体との接着に悪影響を及
ぼすのではなく、これを良好にするように影響する。
本発明による電球の電気素子は、1対の電極であり、場
合により内側エンベロープによって包囲される。これら
の1対の電極は電流供給導体の内側遊端で形成できる。
これらの内側遊端には、例えば大径部を設けたり、巻回
部を設けたり、あるいは電極ヘッドを装着したりしうる
。またこの代りに電気素子は、白熱体、例えばハロゲン
含有ガス混合物内のフィラメントとすることもありうる
電流供給導体は一般に0.2〜0.7 mmの太さてあ
る。しかし例えば、小電力の例えば35Wの放電灯では
、0.17+mnの如く小径の場合もあり、また短ア−
ク放電灯等の如く、2削の如く大径とする場合もある。
ごく一般にはその径は0.4〜0.7晒てある。
径0.55mmの電流供給導体に、重量95%以上のS
iO□を有するガラスのコーティングを次の各方法で設
け、この種のガラスより成るランプ容器内に導入しうる
如くした。これによって良好な接着性を持ったコーティ
ングが得られ、しかも厳格な要求を満足した。
重量で2%のThO□を分散含有するモリブデン線を1
300’cに加熱して空気に露出した。次で例えば窒素
の如き不活性ガス中で約1800’Cに加熱し、形成さ
れていた酸化モリブデンを蒸発させた。このようにして
モリブデンの表皮を除去するとThO□が表面に残留す
る。肉厚0.275 nunで長さ15mmの水晶ガラ
スをこの線に融着せしめた。ガラス/金属界面に接する
ガラス内にトリウムが存することがEDAX法で確認さ
れた。
トリウム、ハフニウム、クロム、アルミニウム、チタン
、タンタル、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウ
ム、バリウム、ジルコニウム、ランタン、スカンジウム
、ランタニド、ニオブ、硼素またはイツトリウムの酸化
物のlO■を、例えば、0.5 dのブチル アセテー
トによる懸濁液として用い、上述のモリブデン線上に同
様にして使用したときも、ガラス/金属界面に関連の金
属が存することが確かめられた。
実施員 以下図面により本発明を説明する。
第1図示の白熱電球は、少くとも重量95%のSiO□
を有するガラスの真空密に封着したランプ容器1を有す
る。タングステンの白熱体フィラメント2を電気素子と
してランプ容器1内に配置する。
主としてモリブデンよりなる電流供給導体3をこのフィ
ラメント2の両側にランプ容器1の管壁を貫通して配置
する。重量で95%以上のSiO2成分を有するガラス
の周縁上コーティング4を電流供給導体3上に配設する
。このコーティング4はランプ容器1の外側よりその内
側に延在し、容器1に融着する。コーティング4は電流
供給導体3に対し、ガラスと金属との界面(インタフェ
イス)5を形成する。コーティング4と、電流供給導体
3の被覆面、すなわちインタフェイス5とは、これらの
接合点で最大で90°の角αをなす。ガラス/金属イン
タフェイスに接するガラスのコーティング4は、トリウ
ム、ハフニウム、クロム、アルミニウム、チタン、タン
タル、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バ
リウム、ジルコニウム、ランタン、スカンジウム、ラン
タニド、ニオブ、硼素及びイツトリウムの群中の1つの
元素を含む。
図示の電球でランプ容器1と、コーティング4は水晶ガ
ラスで形成される。
電流供給導体3は、直径1.34mmで、イツトリウム
酸化物の重量1%を含むモリブデンより主としてなって
いる。これには厚さ0.275 mmのコーティング4
を設けてある。ガラス/金属インタフェイスに接するガ
ラスはイツトリウムを含有する。電流供給導体3は白熱
体フィラメント2に接続してある。
他の実施例では、径0.65mmのモリブデン電流供給
導体を有し、これを10dの水中に10■のCr2O。
の懸濁液に浸漬し、乾燥させた後、0.1 mmの肉厚
の水晶ガラスのコーティングを設ける。ガラス/金属イ
ンタフェイスに接するコーティングのガラスはクロムを
含む。さらに他の各側では、酸化硼素、酸化アルミニウ
ムをそれぞれ使用した。
第2図において、第1図と対応する各部には第1図の番
号に10を加えて示してある。
第2図の電流供給導体13は、酸化トリウムを重量で1
%含有するモリブデンで直径0.25mmを有し、ラン
プ容器11内にタングステンの電極12を有する。
電極12は1対で電気素子を構成する。水晶ガラスコー
ティング14内にはトリウムが存している。このコーテ
ィング14は厚さ0.125 mmであり、これに水晶
ガラスのリング17を設け、融着してある。ランプ容器
11の内側の長さは7.8 mmであり、内径は2.7
 mてある。このランプ容器11には、300°にで6
バールのキセノンと0.6 mgの水銀と、0.4mg
のNaI/5cIz/T、I/Th1.混合物が充填し
てある。この電灯は、85Vで35Wの電力を消費し、
例えば自動車のヘッド ライト用光源として使用される
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の白熱電球の断面図、 第2図は本発明の放電灯の断面図てある。 1.11・・・ランプ容器 2・・・フィラメント 12・・・電極 3.13・・・電流供給導体 4.14・・・コーティング 5.15・・・インタフェイス 6.16・・・表面 17・・・リング

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、少くとも重量比95%のSiO_2成分のガラスの
    真空密に封着したランプ容器と、ランプ容器内に配置し
    た電気素子と、 ランプ容器壁を貫通して電気素子に接続し てある電流供給導体と、 SiO_2成分が少くとも重量比95%のガラスで連続
    的に被服(コーティング)したモリブデン製の少くとも
    1つの電流供給導体で、このコーティングが電流供給導
    体と共にガラス/金属インタフェイスを形成し、かつラ
    ンプ容器に融着する如くなっている電流供給導体と、被
    覆される電流供給導体とコーティングの表面の合体点で
    コーティング表面が角度αを形成する電球において、 ガラス/金属インタフェイスに接するコーティングのガ
    ラスが、トリウム、ハフニウム、クロム、アルミニウム
    、チタン、タンタル、マグネシウム、カルシウム、スト
    ロンチウム、バリウム、ジルコニウム、ランタン、スカ
    ンジウム、ランタニド、ニオブ、硼素及びイットリウム
    よりなる群より選択した元素を含有し、かつ角αを最大
    で90°とすることを特徴とする電球。 2、選択した元素が電流供給導体内にも分布している請
    求項1記載の電球。 3、選択した元素をイットリウムとする請求項2記載の
    電球。 4、電流供給導体が前記選択した元素をほとんど有さな
    いようにした請求項1記載の電球。 5、選択元素をイットリウムとする請求項4記載の電球
    。 6、選択元素を硼素とする請求項4記載の電球。 7、選択元素をクロムとする請求項4記載の電球。
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