JPH079792B2 - Metal vapor discharge lamp - Google Patents

Metal vapor discharge lamp

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JPH079792B2
JPH079792B2 JP28382986A JP28382986A JPH079792B2 JP H079792 B2 JPH079792 B2 JP H079792B2 JP 28382986 A JP28382986 A JP 28382986A JP 28382986 A JP28382986 A JP 28382986A JP H079792 B2 JPH079792 B2 JP H079792B2
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arc tube
sealing material
metal
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vapor discharge
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晴夫 古久保
弥三郎 竹治
利義 野村
富樹 稲垣
茂行 森
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日本電池株式会社
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  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、透光性セラミック管の両端を閉塞体で気密封
止し、かつ内部に金属又は金属化合物を封入した発光管
を用いた金属蒸気放電灯に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a metal vapor discharge using an arc tube in which both ends of a translucent ceramic tube are hermetically sealed with a closing body and a metal or a metal compound is sealed inside. It is about electric lights.

従来の技術 透光性セラミック管を発光管外囲器として用い、ナトリ
ウム蒸気放電を利用した高圧ナトリウムランプは、発光
効率及び寿命特性の優れたランプとして良く知られてい
る。また発光管外囲器として透明石英ガラス管を用い、
金属ハロゲン化物を封入したメタルハライドランプは、
高圧ナトリウムランプと比べ、発光効率は劣るものの、
高演色性ランプとして室内照明用を中心として広く使用
されている。しかし、これらの高圧ナトリウムランプ及
びメタルハライドランプは、各々特長及び欠点を有して
おり、満足できる性能を有していない。そこで最近、発
光管として高圧ナトリウムランプに使用されている透光
性セラミック管を外囲器として用い、内部に金属ハロゲ
ン化物を封入したメタルハライドランプが試みられてい
る。透光性セラミックは、石英ガラスと比べて、耐熱性
及び耐ハロゲン性が優れており、よって発光管内の金属
ハロゲン化物の蒸気圧を高めることができ、発光効率及
び寿命特性等を改善できる。しかしながら、透光性セラ
ミック管は石英ガラス管のように加熱軟化させて圧潰封
止加工が出来ず、よって発光管端部閉塞体を用い、そし
て該閉塞体と透光性セラミック管とを封着材を用いてロ
ウ付けすることによって気密に封止した形状となってい
る。また閉塞体としては従来、耐ハロゲン性に優れ、か
つ透光性セラミック管に膨脹率が略一致した導電性セラ
ミックあるいはセラミック内部に導電性金属膜を挾み込
んだ成形品が用いられている。
2. Description of the Related Art A high-pressure sodium lamp utilizing a sodium vapor discharge using a translucent ceramic tube as an envelope of an arc tube is well known as a lamp having excellent luminous efficiency and life characteristics. Also, using a transparent quartz glass tube as the envelope of the arc tube,
Metal halide lamps containing metal halides
Although the luminous efficiency is inferior to the high pressure sodium lamp,
Widely used as a high color rendering lamp mainly for interior lighting. However, these high-pressure sodium lamps and metal halide lamps have their own advantages and disadvantages, and do not have satisfactory performance. Therefore, recently, a metal halide lamp has been attempted in which a translucent ceramic tube used in a high-pressure sodium lamp as an arc tube is used as an envelope and a metal halide is enclosed inside. The translucent ceramic has excellent heat resistance and halogen resistance as compared with quartz glass, and therefore can increase the vapor pressure of the metal halide in the arc tube and improve the luminous efficiency and life characteristics. However, the translucent ceramic tube cannot be crushed and sealed by heating and softening like a quartz glass tube. Therefore, the arc tube end blocker is used, and the blocker and the translucent ceramic tube are sealed. The material is airtightly sealed by brazing with a material. Further, as the blocker, a conductive ceramic having excellent halogen resistance and a coefficient of expansion substantially matching that of a translucent ceramic tube, or a molded product having a conductive metal film sandwiched inside the ceramic is conventionally used.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このような透光性セラミック管を用い、
内部に金属ハロゲン化物を封入した金属蒸気放電灯にお
いて、単に従来より一般的に高圧ナトリウムランプに用
いらているAl2O3・CaOあるいはAl2O3・MgOを主成分とす
る封着材を適用すると、気密性は優れているものの、耐
ハロゲン性が劣り、金属ハロゲン化物がランプ点灯中に
消耗し、ランプ特性が大きく変化し、使用に耐えない。
そこで耐ハロゲン性の優れた封着材としてAl2O3,SiO2
びY2O3,La2O3等の希土類酸化物を主成分とし、各々組成
比を変えたものについて検討を行なっているが、融点が
1300〜1500℃と適正な値にあって、耐ハロゲン性の優れ
たもの程、透光性セラミック管及び閉塞体と熱膨脹係数
が離れてしまう傾向を示し、ランプ点灯時の点滅の繰り
返しにより、透光性セラミック管と閉塞体間のロウ付け
部が早期にリークしてしまうという問題があった。
Problems to be Solved by the Invention However, using such a translucent ceramic tube,
In metal vapor discharge lamps with metal halides sealed inside, simply use a sealing material containing Al 2 O 3・ CaO or Al 2 O 3・ MgO as the main component, which has been used in conventional high pressure sodium lamps. When applied, it is excellent in airtightness, but inferior in halogen resistance, metal halides are consumed during lamp lighting, the lamp characteristics are greatly changed, and it cannot be used.
Therefore, as a sealing material with excellent halogen resistance, a study was conducted on materials containing rare earth oxides such as Al 2 O 3 , SiO 2 and Y 2 O 3 , La 2 O 3 as the main components, with different composition ratios. But has a melting point
It has a proper value of 1300 to 1500 ℃, and the more excellent the halogen resistance is, the more the coefficient of thermal expansion tends to be far from that of the translucent ceramic tube and the closing body. There is a problem that the brazed portion between the photoceramic tube and the closing body may leak early.

問題点を解決するための手段 本発明は、透光性セラミック管の両端を閉塞体で気密封
止し、かつ内部に金属又は金属化合物を封入した発光管
を用いた金属蒸気放電灯において、前記透光性セラミッ
ク管と閉塞体間を、発光管内表面側に発光管封入物に対
して耐食性の優れた封着材を用い、発光管外表面側に気
密性に優れた封着材を用いてロウ付けすることにより、
信頼性及びランプ特性の優れた金属蒸気放電灯、特に発
光管内に金属ハロゲン化物を封入したメタルハライドラ
ンプを提供するものである。
Means for Solving the Problems The present invention relates to a metal vapor discharge lamp using an arc tube in which both ends of a translucent ceramic tube are hermetically sealed with a closing body, and a metal or a metal compound is sealed inside, Between the translucent ceramic tube and the closing body, a sealing material with excellent corrosion resistance against the inside of the arc tube is used on the inner surface side of the arc tube, and a sealing material with excellent airtightness is used on the outer surface side of the arc tube. By brazing,
It is intended to provide a metal vapor discharge lamp having excellent reliability and lamp characteristics, particularly a metal halide lamp in which a metal halide is enclosed in an arc tube.

実施例 以下、本発明の詳細を図示の実施例を参照して説明す
る。
Examples Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to the illustrated examples.

第1図は本考案にかかる250ワットのメタルハライドラ
ンプの発光管の一実施例を示す断面図、第2図は第1図
の発光管の一端拡大断面図を示すものである。第1図,
第2図において、透光性アルミナセラミック管からな
り、かつ両端部に同部材からなるリング状のアルミナセ
ラミック部材を一体成形したセミクローズタイプの内径
16mm、長さ50mmの発光管バルブ1の両端には、電極2,
2′及び外部リード線3,3′が取り付けられた閉塞体4,
4′が封着材5,5′及び6,6′によって気密にロウ付け封
止されている。閉塞体4,4′はアルミナセラミックシー
ト間に導電性金属膜7を一体に焼結し、気密性と導電性
の機能を持たせたものである。また発光管内表面側の封
着材5,5′はAl2O3・SiO2及びLa2O3,Y2O3等の希土類酸化
物を主成分としたもので、耐ハロゲン性に優れている
が、SiO2の含有率が高いため、アルミナセラミックと比
べ、熱膨脹係数が小さい。また発光管外表面側の封着材
6,6′はAl2O3・CaO・Y2O3を主成分としたもので、アル
ミナセラミックに熱膨脹係数が良く合致したものからな
っている。なお、発光管バイブ1内には、水銀及び例え
ば沃化ナトリウム、沃化スカンジウム等の金属ハロゲン
化物、さらには始動用希ガスとしてアルゴンガスが封入
(図示せず)されている。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an arc tube of a 250 watt metal halide lamp according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of one end of the arc tube of FIG. Figure 1,
In FIG. 2, a semi-closed type inner diameter made of a translucent alumina ceramic tube, and ring-shaped alumina ceramic members made of the same material are integrally molded at both ends.
16mm, 50mm long arc tube bulb 1 with electrodes 2,
2'and external lead wires 3,3 'are attached to the closing body 4,
4'is hermetically brazed and sealed by sealing materials 5, 5'and 6, 6 '. The closures 4 and 4'are formed by integrally sintering a conductive metal film 7 between alumina ceramic sheets to provide airtight and conductive functions. The sealing material 5, 5'on the inner surface side of the arc tube is mainly composed of rare earth oxides such as Al 2 O 3・ SiO 2 and La 2 O 3 , Y 2 O 3 and has excellent halogen resistance. However, since the content of SiO 2 is high, the coefficient of thermal expansion is smaller than that of alumina ceramics. Also, the sealing material on the outer surface of the arc tube
6,6 ′ is mainly composed of Al 2 O 3 · CaO · Y 2 O 3 and has a coefficient of thermal expansion well matched to that of alumina ceramic. The arc tube vibe 1 is filled with mercury and metal halides such as sodium iodide and scandium iodide, and argon gas (not shown) as a starting rare gas.

また上記したような発光管端部のロウ付けは、リング状
に成形された封着材5,5′を内側に、封着材6,6′を外側
にして発光管バルブ1と閉塞体4,4′間にセットし、真
空中あるいはアルゴン等の不活性ガス雰囲気中で同時に
約1300〜1500℃の温度で加熱溶融させることにより行な
う。この場合、耐ハロゲン性及び気密性をより改善する
ためには、発光管バルブ1と閉塞体4,4′間の封着材の
溶融層はできるだけ薄くし、かつ発光管内に溶出する封
着材5,5′の表面積は極力少なくした方が好ましく、こ
れらは封着材の量、加熱方法及び発光管の端部構造によ
って調整すればよい。またこの方法では、封着材5,5′
及び6,6′の融点は封着材成分の相互拡散を抑えるた
め、なるべく近い方が好ましい。
The brazing of the end portion of the arc tube as described above is performed by using the ring-shaped sealing materials 5 and 5 ′ on the inside and the sealing materials 6 and 6 ′ on the outside, and the arc tube bulb 1 and the closing body 4. , 4 ', and by heating and melting at a temperature of about 1300 to 1500 ° C at the same time in vacuum or in an atmosphere of an inert gas such as argon. In this case, in order to further improve the halogen resistance and the airtightness, the melting layer of the sealing material between the arc tube bulb 1 and the closing bodies 4 and 4'is made as thin as possible and the sealing material is eluted into the arc tube. The surface area of 5,5 'is preferably as small as possible, and these may be adjusted depending on the amount of the sealing material, the heating method and the end structure of the arc tube. In this method, the sealing material 5,5 '
The melting points of 6 and 6'are preferably as close as possible in order to suppress mutual diffusion of the sealing material components.

次に発光管内表面側の封着材5,5′を第1の封着材と
し、発光管外表面側の封着材6,6′を第2の封着材と
し、第1及び第2の封着材の種類及び重量比を種々変え
てランプを製作して試験した結果の一例を表1に示す。
Next, the sealing materials 5 and 5'on the inner surface side of the arc tube are used as the first sealing material, and the sealing materials 6 and 6'on the outer surface side of the arc tube are used as the second sealing material. Table 1 shows an example of the test results of lamps manufactured by changing the type and weight ratio of the sealing material.

表1より明らかなように、試験No.1のように第1及び第
2の封着材の両方にアルミナセラミックと熱膨脹係数が
良く合った気密性の優れたものを用いた場合は、耐ハロ
ゲン性が劣るため、金属ハロゲン化物がランプ点灯中に
消耗し、早期にランプ特性が大きく変化することがわか
る。また試験No.2のように第1及び第2の封着材の両方
に耐ハロゲン性に優れたものを用いた場合は、アルミナ
セラミックと封着材の熱膨脹係数が合わないために、ラ
ンプ点滅による熱サイクルで早期にロウ付け部のリー
ク、あるいは剥離が生じ、気密不良となることがわか
る。しかし、試験No.3〜9のように第1の封着材として
耐ハロゲン性の優れたものを用い、第2の封着材として
アルミナセラミックと熱膨脹係数の良く合った気密性の
優れたものを用い、かつその比率を調整した場合、第1
の封着材によるロウ付け部に加わる熱応力を抑制し、こ
の部分での気密不良及び耐ハロゲン性を改善できること
がわかる。また仮に、第1の封着材によるロウ付け部の
みにリークを生じたとしても、第2に対する第1の封着
材の重量比を2:8以上とすることにより、耐ハロゲン性
に劣る第2の封着材との接触は僅かで実用上ランプ特性
に与える影響は無視することができるのでないかとも考
えられる。これは第1の封着材としてAl2O3・SiO2・La2
O3等を用いた場合においても同様の結果であった。よっ
て第1の封着材をあえて熱膨脹係数をアルミナに近付け
るためにその成分比を変えたり、耐ハロゲン性の劣るMg
O,TiO2等の添加剤を必要以上に加える必要がなく、耐ハ
ロゲン性及び融点を重視した成分(比)とすることがで
きる。
As is clear from Table 1, in the case of using No. 1 test material, both the first and second sealing materials, which are excellent in airtightness and have a good coefficient of thermal expansion and alumina ceramic, are used. It can be seen that the metal halide is consumed during the lighting of the lamp due to the poor property, and the lamp characteristics largely change at an early stage. When both the first and second sealing materials with excellent halogen resistance were used, as in Test No. 2, the thermal expansion coefficient of the alumina ceramic and sealing material did not match, so the lamp blinked. It can be seen that due to the heat cycle caused by, leakage or peeling of the brazed portion occurs early, resulting in poor airtightness. However, as in Test Nos. 3 to 9, a material having excellent halogen resistance was used as the first sealing material, and a material having excellent airtightness in which the coefficient of thermal expansion was well matched with that of the alumina ceramic as the second sealing material. If you use and adjust the ratio,
It can be seen that the thermal stress applied to the brazed portion by the sealing material can be suppressed, and the airtightness and halogen resistance in this portion can be improved. Even if a leak occurs only in the brazing part of the first sealing material, if the weight ratio of the first sealing material to the second is set to 2: 8 or more, the halogen resistance is inferior. It is conceivable that the contact with the sealing material of 2 is slight and the effect on the lamp characteristics can be neglected in practical use. This is Al 2 O 3 · SiO 2 · La 2 as the first sealing material.
Similar results were obtained when O 3 or the like was used. Therefore, in order to make the thermal expansion coefficient of the first sealing material closer to that of alumina, the composition ratio of the sealing material may be changed, and Mg having poor halogen resistance may be used.
It is not necessary to add an additive such as O or TiO 2 more than necessary, and it is possible to make the component (ratio) with emphasis on halogen resistance and melting point.

第3図は本発明にかかる金属蒸気放電灯の他の実施例を
示す発光管の一端断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of one end of an arc tube showing another embodiment of the metal vapor discharge lamp according to the present invention.

かかる本発明実施例においては、第2図と同様、発光管
バルブ1には電極2が取り付けられた導電性セラミック
からなる閉塞体8が封着材5及び6によって気密にロウ
付けされている。この閉塞体8はアルミナ粉と例えばタ
ングステン粉を一体に焼成固化されたもので、熱膨張係
数がアルミナと近似し、かつ導電性を有するものであ
る。
In the embodiment of the present invention, as in FIG. 2, the arc tube bulb 1 is hermetically brazed by the sealing materials 5 and 6 with the closing body 8 made of a conductive ceramic to which the electrode 2 is attached. The closing body 8 is made by integrally baking and solidifying alumina powder and tungsten powder, for example, and has a coefficient of thermal expansion close to that of alumina and conductivity.

なお、本発明は前記実施例のように発光管封入物として
金属ハロゲン化物を用いたものに限定されるものではな
く、ナトリウム、セシウム等の金属あるいはハロゲン以
外の金属化合物を発光管内封入物としたものであっても
同様の効果を得ることができ、また発光管バルブ、閉塞
体としてはアルミナ以外であっても適用可能である。
Incidentally, the present invention is not limited to the one using a metal halide as the arc tube enclosure as in the above-mentioned embodiment, but a metal such as sodium or cesium or a metal compound other than halogen is used as the arc tube enclosure. The same effect can be obtained even if it is one, and other than alumina as the arc tube bulb and the closing body can be applied.

発明の効果 以上詳述したように本発明にかかる金属蒸気放電灯は、
発光管内封入物に対し、封着材を耐食性を重視したもの
と気密性を重視したものの2種に分け、これらを同一の
封着部に適用することにより、各々の封着材の欠点を捕
ったもので、ランプ特性及び寿命特性の優れた信頼性の
高いものである。
Effects of the Invention As described in detail above, the metal vapor discharge lamp according to the present invention,
With respect to the filling material in the arc tube, the sealing material is divided into two types, one that emphasizes corrosion resistance and the other that emphasizes airtightness, and by applying these to the same sealing part, the defects of each sealing material can be captured. It has excellent lamp characteristics and life characteristics and high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明にかかるメタルハライドランプの発光管
の一実施例を示す断面図、第2図は第1図の発光管の一
端拡大断面図、第3図は本発明にかかるメタルハライド
ランプの他の実施例を示す発光管の一端断面図である。 1…発光管バルブ、2,2′……電極、4,4′……閉塞体、
5,5′,6,6′……封着材
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an arc tube of a metal halide lamp according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of one end of the arc tube of FIG. 1, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view at one end of an arc tube showing the embodiment of 1 ... Arc tube bulb, 2, 2 '... Electrode, 4, 4' ... Closure body,
5,5 ′, 6,6 ′ …… Sealant

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 茂行 京都府京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町 1番地 日本電池株式会社内 審査官 植松 伸二 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shigeyuki Mori No. 1 Nishinosho Inonobabacho, Kichijoin, Minami-ku, Kyoto Prefecture Kyoto Prefecture Shinji Uematsu Examiner, Nihon Battery Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】透光性セラミック管の両端を閉塞体で気密
封止し、かつ内部に金属又は金属化合物を封入した発光
管を用いた金属蒸気放電灯において、前記透光性セラミ
ック管と閉塞体間を、発光管内表面側に発光管封入物に
対して耐食性の優れた封着材を用い、発光管外表面側に
気密性に優れた封着材を用いてロウ付けしたことを特徴
とする金属蒸気放電灯。
1. A metal vapor discharge lamp using an arc tube in which both ends of a translucent ceramic tube are hermetically sealed with a sealing body and a metal or a metal compound is sealed inside, and the translucent ceramic tube is sealed. Between the bodies, the inner surface of the arc tube is brazed with a sealing material having excellent corrosion resistance against the enclosure of the arc tube, and the outer surface of the arc tube is brazed with a sealing material having excellent airtightness. A metal vapor discharge lamp.
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JP3399103B2 (en) * 1994-07-25 2003-04-21 日本電池株式会社 Unsaturated vapor pressure type high pressure sodium lamp
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