JPH1021881A - 放電灯 - Google Patents

放電灯

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JPH1021881A
JPH1021881A JP21038696A JP21038696A JPH1021881A JP H1021881 A JPH1021881 A JP H1021881A JP 21038696 A JP21038696 A JP 21038696A JP 21038696 A JP21038696 A JP 21038696A JP H1021881 A JPH1021881 A JP H1021881A
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JP
Japan
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arc tube
discharge lamp
glass frit
intermediate member
discharge
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JP21038696A
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English (en)
Inventor
Susumu Narita
進 成田
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Toto Ltd
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Toto Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電灯のフリットと金属ハロゲン化物との反
応を回避すること。 【構成】 発光管外部から発光管内部の放電部に対して
給電するための給電経路を発光管開口に挿通させるとと
もに、少なくとも給電経路を含む封止部材を発光管開口
に挿入し、発光管内壁と該封止部材外周とをガラスフリ
ットにて封着して、発光管内部の充填物質が発光管外部
に漏出することを防止した放電灯において、少なくとも
放電灯作動時に、充填物質がガラスフリットの内側先端
部側に移動することを阻止する中間部材を、放電部とガ
ラスフリットの内側先端との間に介在させたことによ
り、充填物質の相状態に関わりなく、ガラスフリットと
充填物質の反応が防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、放電灯に関し、特
に、メタルハライドランプに好適な構造を提供する。
【0002】
【従来技術】透光性セラミックからなる発光管の開口に
1対の電極を有する電極部材を気密に固着するととも
に、発光管内に水銀、不活性ガス、金属ハロゲン化物等
の充填物質を気密に封入する放電灯では、発光管開口を
気密に封止する方法として、未焼成の発光管を電極部材
と一緒に焼成し、セラミックの収縮を利用して気密に固
着する方法や、電極部材と発光管開口との間隙にガラス
フリットを溶融させ、充填し、気密に固着する方法があ
る。
【0003】前者の方法は、電極部材と発光管との固着
面に欠陥ができるものがあり、その欠陥から充填物質が
リークしてしまう問題があり、それを防止するために、
更に、ガラスフリットを利用することがあった。
【0004】後者の方法では、ガラスフリットが、充填
物質のハロゲンと反応し、ガラスフリットの構成要素が
ランプ特性に悪影響を及ぼしたり、充填物質が減少する
ことによりランプ寿命が短縮したりする問題があり、そ
の問題を回避するため特公平3−1777号に開示され
ているように、ガラスフリットの存在する電極部材と発
光管との間隙に、ガラスフリットが存在しない空間を設
け、その空間に充填物質の非蒸発状態のものを充填し、
ガラスフリットの存在する位置の温度を低くする構造を
とったものがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、ガラスフ
リットによる封止部を放電部から遠ざけ、より低温側に
位置させることでガラスフリットの劣化は一応回避され
るが、従来のものは未だ解決すべき次のような問題があ
った。
【0006】すなわち、ガラスフリットを放電部から遠
ざけた結果、必然的に発光管の容積が拡がってしまい、
それを見越して充填物質を多めに充填する必要があっ
た。しかしながら、このようにすると、単に発光管容積
を満たすためだけで封入され、直接放電に用いられない
充填物質が多くなってしまうため、長期にわたって放電
灯特性を維持するためには不都合が多いものであった。
【0007】また、従来のものでは、ガラスフリットは
気相状態の充填物質とは接触しないものの、液相または
固相状態の充填物質とは接触する可能性があるため、そ
の場合、たとえ固相状態であっても酸素の拡散によって
反応は起き、発光物質が消耗されることになるので、放
電灯特性はいずれ低下していた。
【0008】さらに、ガラスフリットは、種類によって
は、充填物質が液状化する程度の低温下でも劣化するも
のもあり、ガラスフリットの位置をどの程度低温側へも
っていくかについては、検討の余地が残されていた。
【0009】本発明は、充填物質とガラスフリットの反
応を防止するにあたり、発光管形状やガラスフリット位
置が受ける制約を小さくすることを目的とする。また、
本発明は、充填物質の相状態に関わりなく、ガラスフリ
ットの劣化を防止することを第2の目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明は、発光管外部から発光管内部の放電部に対して給
電するための給電経路を発光管開口に挿通させるととも
に、少なくとも給電経路を含む封止部材を発光管開口に
挿入し、発光管内壁と封止部材外周とをガラスフリット
にて封着して、発光管内部の充填物質が発光管外部に漏
出することを防止した放電灯において、少なくとも放電
灯作動時に、充填物質がガラスフリットの内側先端部側
に移動することを阻止する中間部材を、放電部とガラス
フリットの内側先端との間に介在させたことにより、充
填物質の相状態に関わりなく、ガラスフリットと充填物
質の反応が防止できる。
【0011】この際、ガラスフリットを放電部から遠ざ
ける必要がないため発光管の形状に制約を受けないばか
りか、中間部材より発光管外側であれば、ガラスフリッ
ト位置は制約を受けない。
【0012】好適な実施形態としては、中間部材を、気
相状態の充填物質の移動を阻止するものに構成すること
により、気相状態のガラスフリットと充填物質の反応が
防止できる。
【0013】本発明は、また、少なくとも放電灯作動時
に、その存在によってガラスフリットの内側先端部の温
度を低下させる中間部材を、放電部とガラスフリットの
内側先端との間に介在させることにより、放電部とガラ
スフリットの内側先端との距離を大きくすることなく、
充填物質との反応によるガラスフリットの劣化を低減で
きる。
【0014】また、本発明では、中間部材を、少なくと
もその一部に、気相状態の充填物質を透過させる構成に
することによって、透過する充填物質と中間部材の接触
面積が増え、中間部材が充填物質からより多くの熱を奪
うため、ガラスフリットの内側先端部の温度を効率的に
低下させることができる。
【0015】好適な実施形態としては、中間部材を、少
なくともその一部を多孔質により構成することにより、
温度変化による材料間の膨張、収縮によるクラックの発
生を防止したり、中間部材の外端とガラスフリットとの
間に空間を形成したりできる。
【0016】他の好適な実施形態としては、中間部材
は、少なくともギブスの標準生成エネルギーの絶対値
(ΔG°f/KJmol−1)が発光管材料より大きな
耐ハロゲン物質から構成されたり、Sc、Dy
等の充填物質の単酸化物又は複合酸化物からなった
り、絶縁材料であったりしてもよい。
【0017】また、本発明では、少なくとも放電灯作動
時には、ガラスフリットの内側先端部の温度が、そのガ
ラス転移温度(Tg)よりも低い温度となるよう構成す
ることにより、充填物質の相状態に関わりなく、ガラス
フリットの劣化を防止することができる。
【0018】すなわち、放電灯に組み込んだガラスフリ
ットは、ガラス転移温度(Tg)より高い温度域では、
その構成元素が抜け出て、本来放電灯に期待するスペク
トルと別にその構成元素のスペクトルが出現したり、ス
ペクトルの強度が変わったりし、放電灯特性に悪影響を
及ぼすが、Tgより低い温度域では、このような現象は
起きないことを見いだしたのである。
【0019】
【発明の実施の形態】第1図は、本発明の実施例を示す
図であり、1は、アルミナ、アルミナーイットリアーガ
ーネット、石英ガラス等の透光性材料からなる発光管で
ある。発光管1には、ボール状の発光部1aと発光部1
aの径より小さな径を有する円筒状の小径部1bが形成
され、2つの小径部1bには2つの開口1cがある。開
口1cには、先端に、タングステンからなる先端部にコ
イルを有する電極2を備えた電極部材3が、ガラスフリ
ット4によって、外部と気密に固着されている。
【0020】ガラスフリットは、SiO−Al
−MgO系、Al−CaO−Y系、Al
−SiO−Dy系など種々のものが発光管
材料との熱膨張係数等の物性にあわせて利用できる。ラ
ンプ特性の安定性を考慮するとAl−SiO
(Rは希土類金属、RのΔG°f>発光
管材料のΔG)が望ましい。
【0021】電極部材は、先端の電極2にアルミナから
なるスリーブ5、発光管1外方に突出するNb、Re等
の金属、Nb−Zr等の合金、金属−B系、金属−C
(N)系、金属−Si系等のサーメット等の発光管材料
と熱膨張係数の近似する材料からなるリード部材6が連
設され、且つ、スリーブ5と電極2先端のコイルとの間
には、発光管材料のギブスの標準生成エネルギーの絶対
値より大きな値を有する材料からなる保持部材7が、移
動防止のための金属ピン8によって固定され、介在され
ている。スリーブ5は、リード部材6の保護を目的と
し、熔接、ろう付け(Pt−Rhろうが好適に利用でき
る。)等により固定されている。
【0022】ガラスフリット4は、少なくともスリーブ
5にかかる位置まで、挿入されている。発光管を更に、
外管に封入する放電灯にあっては、この構成で構わない
が、外管に封入しない場合には、リード部材は、発光管
外方には突出させず(フリットガラスに覆われる)、リ
ード部材に更に連設するPt等の貴金属、耐酸化性の材
料からなる外部リード部材を設ければよい。外部リード
部材は、径を小さくすることで、多少ガラスフリットと
の熱膨張係数が違っていても、それを緩和できるが、径
を小さくすると電気抵抗が高くなる材料もあるので、そ
のバランスを考慮する必要がある。
【0023】保持部材7は、例えば、アルミナからなる
発光管では、酸化スカンシウム、酸化デスプロシウム、
ムライト等の酸化物の他、窒化物、ホウ化物等の耐ハロ
ゲン性のある材料が利用できる。これらの材料を少なく
とも放電部側に臨むよう、耐ハロゲン性の劣る部材に被
覆する構成を取ってもよい。
【0024】また、これらの材料を用いることで保持部
材の内封物質との反応を抑えることができ、更にコイル
側からリード部材側に向かって最もコイル側に位置して
絶縁性を有するので、それよりリード部材側の他部材か
らのバックアーク現象も防止でき、多孔質のため熱伝導
が悪いのでガラスフリットの温度上昇を防止できる。
【0025】このように保持部材は、多孔質で構成する
ことが望ましく、多孔質部材を利用することで、各部材
の熱膨張差があった場合でも、ランプの温度変化による
材料間の膨張、収縮によるクラックの発生を防止でき
る。
【0026】また、多孔質部材の発光部側とフリット側
とに大きな温度差が生じるので、多孔質部材内を移動す
るガス化した内封物質がここで液化、固化するための冷
却層として機能する。したがって、保持部材内にトラッ
プされた金属ハロゲン化物により金属ハロゲン化物とフ
リットの直接の接触は、回避できる。
【0027】尚、保持部材7は、図2のようにスリーブ
5との間に空間を設けなくてもよく更に、スリーブ1と
一体に設けることも可能である。この場合、内封物質の
液化、固化は、多孔質部材にあっては内方で、完結する
こととなりその部分よりフリット側は、液相、固相の状
態を維持することになる。
【0028】次に、ランプ特性に重要な最冷部温度(T
cs)とフリット先端温度(Tf)とフリットの転移点
温度(Tg)の関係を用いて、本発明の構成を図3によ
り説明する。
【0029】図3は、放電灯が作動時に温度が最も低く
なる温度(T)(発光物資の非蒸発物が溜り始める温
度)からフリット先端までの距離(L)と温度との関係
を示した図であり、保持部材が無い場合と保持部材が存
在する場合の温度変化を示している。また、TfでのT
gをプロットした。更に、発光物質の相状態を示してい
る。
【0030】図3から、保持部材があった場合には、無
い場合に比べ、TcsからTf’までの温度変化が大き
く、温度差(ΔT)が大きくなることが確認された。こ
のことは、保持部材を介入させることで、Lを小さくで
きることと、封止のし易いTg点の比較的低いガラスフ
リットも利用できることのメリットがあることを示して
いる。更に、ガラスフリット先端部での発光物質との接
触も回避できることを示している。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例を示す図。
【図2】 本発明の他の実施例を示す図。
【図3】 本発明の保持部材による温度変化を示す図。
【符号の説明】
1…発光管、1a…大径部、1b…小径部、3…電極部
材、4…ガラスフリット、7…保持部材

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発光管外部から発光管内部の放電部に対し
    て給電するための給電経路を発光管開口に挿通させると
    ともに、 少なくとも給電経路を含む封止部材を発光管開口に挿入
    し、発光管内壁と該封止部材外周とをガラスフリットに
    て封着して、発光管内部の充填物質が発光管外部に漏出
    することを防止した放電灯において、 少なくとも放電灯作動時に、前記充填物質がガラスフリ
    ットの内側先端部側に移動することを阻止する中間部材
    を、前記放電部と前記ガラスフリットの内側先端との間
    に介在させたことを特徴とする放電灯
  2. 【請求項2】前記中間部材は、気相状態の前記充填物質
    の移動を阻止するものである請求項1記載の放電灯
  3. 【請求項3】発光管外部から発光管内部の放電部に対し
    て給電するための給電経路を発光管開口に挿通させると
    ともに、 少なくとも給電経路を含む封止部材を発光管開口に挿入
    し、発光管内壁と該封止部材外周とをガラスフリットに
    て封着して、発光管内部の充填物質が発光管外部に漏出
    することを防止した放電灯において、 少なくとも放電灯作動時に、その存在によってガラスフ
    リットの内側先端部の温度を低下させる中間部材を、前
    記放電部と前記ガラスフリットの内側先端との間に介在
    させたことを特徴とする放電灯
  4. 【請求項4】前記中間部材は、少なくともその一部に、
    気相状態の前記充填物質を透過させる構成を有すること
    を特徴とする請求項2、3記載の放電灯
  5. 【請求項5】前記中間部材は、少なくともその一部を多
    孔質により構成した請求項4記載の放電灯
  6. 【請求項6】請求項1〜5に記載の放電灯であって、前
    記中間部材の外端とガラスフリットとの間に空間を形成
    したことを特徴とする放電灯。
  7. 【請求項7】請求項1〜6に記載の放電灯であって、前
    記中間部材は、耐ハロゲン物質からなり、少なくともギ
    ブスの標準生成エネルギーの絶対値(ΔG°f/KJm
    ol−1)が発光管の材料より大きなものを用いたこと
    を特徴とする放電灯。
  8. 【請求項8】請求項1〜7に記載の放電灯であって、前
    記中間部材はSc、Dy等の充填物質の単
    酸化物又は複合酸化物からなることを特徴とする放電
    灯。
  9. 【請求項9】請求項1〜8に記載の放電灯であって、前
    記中間部材は、絶縁材料であることを特徴とする放電
    灯。
  10. 【請求項10】発光管外部から発光管内部の放電部に対
    して給電するための給電経路を発光管開口に挿通させる
    とともに、 少なくとも給電経路を含む封止部材を発光管開口に挿入
    し、発光管内壁と該封止部材外周とをガラスフリットに
    て封着して、発光管内部の充填物質が発光管外部に漏出
    することを防止した放電灯において、 少なくとも放電灯作動時には、ガラスフリットの内側先
    端部の温度が、そのガラス転移温度(Tg)よりも低い
    温度となるよう構成したことを特徴とする放電灯。
JP21038696A 1996-07-04 1996-07-04 放電灯 Pending JPH1021881A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6849993B2 (en) 2000-05-31 2005-02-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Discharge lamp and lamp unit with caulking member

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6849993B2 (en) 2000-05-31 2005-02-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Discharge lamp and lamp unit with caulking member

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