JPH0364851A - 電球 - Google Patents

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。