JPH11111240A

JPH11111240A - 封止用金属箔、管球および照明器具

Info

Publication number: JPH11111240A
Application number: JP26587197A
Authority: JP
Inventors: Makoto Bessho; 誠別所
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1999-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】金属箔に起因する封止部のリークや破壊を防
ぐことのできる気密封止用金属箔、およびこの封止用金
属箔を用いた管球ならびにこの管球を装着した照明器具
を提供することを目的とする。【解決手段】金属箔１の表面に酸化ケイ素からなる耐
酸化性被膜２が形成してある気密封止用金属箔および石
英ガラス製外囲容器３にこの封止用金属箔２を気密封止
した管球Ｌ１ならびにこの管球Ｌ１を装着した照明器具
９である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石英ガラスと気密
封止される金属箔および石英ガラス製外囲容器の端部に
この金属箔を気密封止した電球や高圧放電ランプ等の管
球ならびにこの管球を装着した照明器具に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハロゲン電球や管形赤外線電球等の電球
あるいは高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の高
圧放電ランプは、耐熱性、耐圧性や耐蝕性を考慮して外
囲容器に石英ガラスが用いられている。そして、これら
管球のマウント構体は石英ガラス製外囲容器との気密性
を保持するため封止部に位置する導入導体として、モリ
ブデンＭｏ箔等からなる金属箔が用いられている。通常
このモリブデンＭｏ箔の肉厚は２０〜３０μｍで、これ
以上に厚いと熱膨張率の関係から石英ガラス製外囲容器
にクラックを生じたり気密性が保持できなくなったり、
また、逆に薄いと強度的に弱く封止作業中や点灯中など
に箔切れが発生することがある。

【０００３】上記マウント構体は、例えばリボン状のモ
リブデンＭｏ箔の一端部にモリブデンＭｏやタングステ
ンＷ製の内導線を、また、他端部にモリブデンＭｏ製の
外導線を溶接やかしめ等の手段で接続してあり、内導線
の先端部にはフィラメントコイルや放電電極が設けら
れ、また、外導線は外囲容器内の排気後に口金や端子ピ
ンと接続される。

【０００４】たとえばハロゲン電球は、所定のハロゲン
サイクルを生起させるため、点灯時外囲容器が２５０℃
以上の温度となるよう設計されていて、コイル状フィラ
メントに接続しているモリブデン箔および外導線などの
マウント構体は３５０〜４００℃程度の温度となる。

【０００５】そして、ハロゲン電球の点灯時には、外囲
容器端部の封止部から導出している外導線は、口金や端
子ピン内において外気に晒されている高温雰囲気の状態
にある。このため、モリブデン製とはいえ徐々に酸化
し、この酸化が封止部内に埋設されている部分にまで進
行して、ついには外導線が接続しているモリブデン箔部
にまで及ぶ。なお、外導線は、たとえばモリブデン製と
はいえ封止部内に埋設されている部分は箔に比べて厚肉
であるので、石英ガラスとは厳密には密着していない。

【０００６】そして、電球はモリブデン箔が酸化する
と、抵抗値が増えさらにこの部分が温度上昇を来したり
応力が加わったりして、ついには封止部が破壊して容器
の気密が保てなくなり、所定の寿命に至らない短寿命と
なることがあった。

【０００７】そこで、封止部内における外導線の酸化を
防止するため、種々の手段が試みられ、また、実施され
てきている。たとえば封止部端面の外導線が導出される
部分をフリットガラスで覆うことが知られている。しか
し、この手段はフリットガラスの被覆に手間を要するば
かりか、低融点ガラスの場合にはソケット内に溶融した
ガラスが流れ込み導通不良を起こすなどのことがあっ
た。

【０００８】また、その他の手段として、たとえば特公
平２−２６７８５０号公報に記載されているようにモリ
ブデン箔自体に酸化防止用の処理を行うことが開示され
ている。すなわち、モリブデン箔自体や外導線自体にイ
オン注入によってクロム、アルミニウム、シリコン、チ
タン、タンタルやパラジウム等からなる物質を埋め込む
ことによってなされている。そして、この場合、酸化は
箔表面の溶解を防止することによってなされるものであ
るが、酸化防止層をＰＥＣＶＤ法等の手間を要する方法
により形成するものである。また、上記公報中には、モ
リブデン箔に薄膜をコーティングすることが示されてい
るが、コーティング材やその膜厚等の具体的な記載はな
い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上記後者
のモリブデン箔などの金属箔自体の表面に酸化防止用の
処理を行うことが作業性や歩留りなどの経済性もよいこ
とから、これに着目して種々検討した結果、本発明を完
成するに至った。

【００１０】すなわち、本発明は金属箔の表面に酸化防
止用の被膜を形成することにより、上記とは異なるメカ
ニズムで酸化防止がはかれることを見出したもので、金
属箔に起因する封止部のリークや破壊を防ぐことのでき
る気密封止用金属箔およびこの封止用金属箔を用いた管
球ならびにこの管球を装着した照明器具を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の封止用金属箔は、金属箔の表面に酸化ケイ素からなる
耐酸化性被膜が形成してあることを特徴とする。

【００１２】金属箔は表面に酸化ケイ素からなる耐酸化
性被膜が被覆してあるので、石英ガラスとの封止時に内
部のモリブデン等の金属部分に直接に酸素が触れること
が少なく、金属部分の酸化防止や酸化発生およびその進
行を遅延できる。なお、金属箔の表面にクロムからなる
被膜を形成した上面に酸化ケイ素からなる耐酸化性被膜
を被覆してもよい。

【００１３】上記金属部分の酸化は、封止時に表面が溶
解することよりも表層部分に生じた微細なクラックを伝
わり酸素が金属部分に達するため起ると考えられ、上記
公報記載のように酸化防止物質を金属箔の表面に埋め込
むより、金属箔の表面に酸化防止被膜を設けた方が好ま
しい。

【００１４】なお、金属箔はモリブデンＭｏ箔に限ら
ず、タングステンＷ等の金属箔で形成したものであって
もよい。

【００１５】本発明の請求項２に記載の封止用金属箔
は、耐酸化性被膜の膜厚が３〜２０μｍであることを特
徴とする。

【００１６】耐酸化性被膜の膜厚を３〜２０μｍとする
ことにより上記請求項１に記載したと同様な作用があり
実用上は差支えなく、膜厚が３μｍ未満であると被膜が
破壊し易く、被膜形成の効果がないばかりか封止部にも
クラックを生じる虞があり、また、膜厚が２０μｍを超
えると気密封止が行えない不具合がある。被膜厚さのば
らつき等を考慮すると８〜１５μｍ程度が好ましい。

【００１７】本発明の請求項３に記載の管球は、石英ガ
ラス製の外囲容器と、外囲容器の端部に気密封止された
請求項１または２に記載の封止用金属箔と、封止用金属
箔の一端部に接続されるとともに外囲容器内に延出した
電極構体と、封止用金属箔の他端部に接続されるととも
に外囲容器外に導出した外導線とを具備していることを
特徴とする。

【００１８】石英ガラス製の外囲容器が用いられる管球
において、金属箔は表面に外囲容器と同質の酸化ケイ素
からなる耐酸化性被膜が被覆してあるので両者の融合性
がよく気密性が高いとともに上記請求項１および２に記
載したと同様な作用を奏する。

【００１９】また、本発明が適用される管球は、外囲容
器の一端部に封止部を形成したものに限らず、外囲容器
の両端に封止部が設けられているものであってもよく、
外囲容器は二重管等の多重管であってもよい。さらに、
封止部は圧潰封止部に限らず、外囲容器のガラスを収縮
して形成した封止部であってもよい。

【００２０】本発明の請求項４に記載の管球は、電極構
体が、発光するコイル状フィラメントを備えた電球また
は放電電極を備えた放電ランプであることを特徴とす
る。

【００２１】ハロゲン電球や管形赤外線電球等の電球、
高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の放電ランプ
に適用して上記請求項３に記載と同様な作用を奏する。

【００２２】そして、本発明で表す電極構体とは電球の
場合はコイル状のフィラメントを、放電ランプの場合は
放電電極部を指す。

【００２３】本発明の請求項５に記載の管球は、電球ま
たは放電ランプが、反射鏡を備えていることを特徴とす
る。

【００２４】反射鏡を一体的または別体として設けた管
球において、上記請求項３および４に記載したと同様な
作用を奏する。

【００２５】本発明の請求項６に記載の照明器具は、器
具本体と、器具本体に配設された請求項３ないし５のい
ずれか一に記載の管球とを具備していることを特徴とす
る。照明器具は上記請求項３ないし５に記載の管球を配
設しているので、上記請求項３ないし５に記載したと同
様な作用を奏する。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の封止用金属箔の実
施の形態を図面を参照して説明する。図１（ａ）は封止
用金属箔の平面図、図１（ｂ）は横断面を拡大した説明
図、図２は金属箔を使用した管球、例えばハロゲン電球
Ｌ１の一部断面正面図である。

【００２７】１はリボン状をなす例えばモリブデンＭｏ
製の厚さが約２５μｍの薄板からなる石英ガラスとの気
密封止用の金属箔、２はこの金属箔１の表面に緻密に形
成された酸化ケイ素ＳｉＯ₂からなる膜厚が約１１μｍ
の耐酸化性被膜である。そして、この封止用金属箔１
は、ハロゲン電球Ｌ１の封止部に封止される。

【００２８】図２において、３は石英ガラス製の外囲容
器（バルブ）、４は外囲容器１の一端部を溶融圧潰して
形成した封止部で、この封止部４内には上記封止用金属
箔１，１が埋め込まれ石英ガラスと気密に封止されてい
る。また、この封止用金属箔１の一端部に溶接されると
ともに外囲容器３内に延出して電極構体を構成する内導
線５Ａが、また、封止用金属箔１の他端部に溶接される
とともに外囲容器３外に導出して外導線５Ｂが設けられ
ている。なお、３１は排気管である。

【００２９】また、６Ａはタングステン線をコイル状に
巻回したフィラメントで、フィラメント６Ａは両端部近
傍が内導線５Ａ，５Ａの先端部に溶接やかしめ等の手段
で継線されているとともに両方の内導線５Ａ，５Ａを所
定間隔を隔てて支持するビード５１に植設されたアンカ
５２で中間部が支持されている。

【００３０】また、外囲容器３内には少量のＣＨ₂Ｂｒ
₂やＣＨ₃Ｂｒ等のハロゲン化物およびアルゴン（Ａ
ｒ）と窒素（Ｎ₂）とを混合したガスが封入してある。
また、７は封止部４に耐熱性の接着剤を介し接合された
口金で、この口金７のシェルおよび頂部のアイレット部
に、上記外導線５Ｂ，５Ｂが溶接やろう付け等の手段で
電気的に接続してある。

【００３１】また、外囲容器３の外表面の周囲部分に
は、可視光透過赤外線反射膜（以下、赤反膜と称す
る。）３５が形成してある。この赤反膜３５は、容器３
のガラス面に高屈折率層膜を作る例えば酸化チタン（Ｔ
ｉＯ₂）と低屈折率層膜を作る例えば酸化ケイ素（Ｓｉ
Ｏ₂）とを交互に繰り返えし積層した多層光干渉膜から
なる。

【００３２】そして、このハロゲン電球Ｌ１は、口金７
をソケット（図示しない。）に装着して点灯すると、外
囲容器３内に配設したコイル状フィラメント６Ａが発熱
して可視光とともに大量の赤外線を放射し、フィラメン
ト６Ａから放射した光のうち可視光の殆どは外囲容器３
および赤反膜３５を透過して容器３の外方へと放射され
る。また、フィラメント６Ａから放射した赤外線は、赤
反膜３５で反射されてフィラメント６Ａに戻し、（この
赤外線のフィラメント６Ａからの放射と赤反膜３５での
反射は反復行われる。）フィラメント６Ａを再加熱して
発光をより高くし、この結果フィラメント６Ａからの可
視光放射が増して、発光効率を向上できる。

【００３３】そして、上述した封止部４内に埋め込まれ
たモリブデンＭｏ製の封止用金属箔１，１は、石英ガラ
スと気密に封止され外囲容器３内外の通気を完全に遮断
している。このハロゲン電球Ｌ１は、ハロゲンサイクル
を生起させる点灯、電流通流および外囲容器３に形成し
た赤反膜３５によって各部の温度がより上昇し、これに
起因して外導線５Ｂの酸化が進み徐々に金属箔１にまで
酸化が進んでくる。しかし、金属箔１は表面に外囲容器
３と同質の酸化ケイ素からなる耐酸化性被膜２が被覆し
てあるので両者の融合性がよく気密性が高いとともに、
内部のモリブデン部分１に直接に酸素が触れることは少
なく、モリブデン部分１の酸化防止や酸化発生およびそ
の進行を遅延できる。

【００３４】したがって、ハロゲン電球Ｌ１を構成する
外囲容器３の封止部４に、リークやクラックの発生を低
減した長寿命の電球Ｌ１を提供できる。

【００３５】本発明者の実験によれば、ハロゲン電球Ｌ
１の点灯時に、封止部４内に埋め込まれたモリブデンＭ
ｏ製の封止用金属箔１温度が約３８０℃に達するものに
おいて、酸化からリークに至るまでの時間が従来品（耐
酸化性被膜なし。）約２５００時間に対して、本発明品
は約１００００時間と約４倍の寿命時間を延長させるこ
とができた。

【００３６】また、封止部４の耐熱性が向上したことに
より、封止部４の条件を同じとすれば、より高出力（高
電流）の電球が、例えば１２Ｖ級の従来消費電力の上限
が７５Ｗ程度であったが、１５０Ｗ程度まで可能となっ
た。また、電球Ｌ１の小形化が可能となった。

【００３７】なお、上記金属箔１部分の酸化は、封止時
に表面が溶解することよりも表層部分に生じた微細なク
ラックを伝わり酸素が金属部分に達するため起ると考え
られ、前記公報記載のように酸化防止物質を金属箔１の
表面に埋め込むより、金属箔１の表面に酸化防止被膜２
を設けた方が好ましい。

【００３８】また、金属箔１はモリブデンＭｏ箔に限ら
ず、タングステンＷ等の金属箔で形成したものであって
もよい。また、耐酸化性被膜の膜厚は３〜２０μｍ程度
がよく、膜厚が３μｍ未満であると被膜が破壊し易く、
被膜形成の効果がないばかりか封止部にもクラックを生
じる虞があり、また、膜厚が２０μｍを超えると気密封
止が行えない不具合がある。被膜厚さのばらつき等を考
慮すると８〜１５μｍ程度が好ましい。さらに、金属箔
１への酸化ケイ素からなる耐酸化性被膜２の形成は、Ｃ
ＶＤ（化学蒸着）法、真空蒸着法、スパッタリング法や
溶液中への浸漬法等により行うことができる。

【００３９】また、モリブデンＭｏ箔等の金属箔に、輻
射率が０．８以上の酸化ケイ素を主成分とする被膜や
「グラスエミ」（株式会社ノリタケ商品名）からなる被
膜を形成しても上記実施の形態と同様な作用効果を奏す
る。

【００４０】また、図３は本発明管球の他の実施の形態
を示す正面図で、図中、図１および図２と同一部分には
同一の符号を付してその説明は省略する。

【００４１】図３はメタルハライドランプ等の高圧放電
ランプ（ＨＩＤランプ）の内管である発光管Ｌ２を示
す。管状の外囲容器３は石英ガラス製で、容器３の両端
部にはそれぞれ圧潰封止部４，４が形成され内部に例え
ば上記実施の形態で示すと同様なモリブデン製の金属箔
１，１が気密に埋設されている。

【００４２】この金属箔１は、一端部側に外囲容器３の
内部側に延出するタングステン製の電極棒をなす内導線
５Ａが、また、他端部側に外囲容器３の外部側に導出さ
れたモリブデン製の外導線５Ｂがそれぞれ溶接等により
接続されている。そして、内導線５Ａの先端側にはタン
グステン線を巻回した放電電極６Ｂが設けられている。
この発光管Ｌ２の外囲容器３内には、ハロゲン化物およ
び水銀が封入されていて、この状態のままあるいは図示
しない硬質ガラス等からなる外管内に封装されてランプ
が完成される。

【００４３】この発光管Ｌ２も、金属箔１を外囲容器３
に封止する際およびランプとなって点灯したときに、放
電および通過電流により容器３をはじめ各部の温度が上
昇し、これに起因して外導線５Ｂの酸化が徐々に進み金
属箔１にまで酸化が進んでくる。しかし、金属箔１は表
面に酸化ケイ素からなる耐酸化性被膜２が被覆してある
ので、内部のモリブデン部分１に直接に酸素が触れるこ
とは少なく、モリブデン部分１の酸化防止や酸化発生お
よびその進行を遅延できる。

【００４４】したがって、発光管Ｌ２を構成する外囲容
器３の封止部４に、リークやクラックの発生を低減でき
る長寿命のランプを提供できる。

【００４５】また、図４は本発明管球の他の実施の形態
を示す正面図で、図中、図１ないし図３と同一部分には
同一の符号を付してその説明は省略する。

【００４６】図４は反射鏡付きの管球Ｌ３であって、図
中８は反射鏡で、この反射鏡８内には上記ハロゲン電球
Ｌ１（口金７の有無は問はない。）や発光管Ｌ２が設け
られているとともに反射鏡８の背面中央の基端部８１に
は口金７が接合されている。なお、この反射鏡８、管球
Ｌ１，Ｌ２および口金７は耐熱性接着剤を介し一体に固
定されていても、あるいは別体で一体的に組立てられる
ものであってもよい。

【００４７】また、図５は本発明の照明器具９の実施の
形態を示す斜視図である。この図５中、９１は天井面な
どに取着される基台、９２は支持ポール、９３はポール
９２の先端に回動自在に取付けられた自在継手、９４は
この自在継手が設けられた器具本体、９５は器具本体の
前方開口部内に設けられた反射体で、この反射体９５の
部分にはソケット（図示しない。）が配設され、このソ
ケット（図示しない。）に図１に示すハロゲン電球Ｌ１
の口金７を装着することにより照明器具９が構成されて
いる。

【００４８】この器具９のソケット（図示しない。）へ
の電球Ｌ１の取り付けは、口金７のシェル部を捩じ込み
型のソケットに捩じ込み取り付けると、アイレット側端
子部がく字型板状体やコイル状の弾性を有するソケット
の奥の端子と接触して電気的接続および電球Ｌ１の支持
がなされる。そして、ソケットを介しフィラメント６Ａ
に通電して発光させることにより電球Ｌ１は点灯する。

【００４９】上記ハロゲン電球Ｌ１は、ハロゲンサイク
ルを生起させる点灯や電流通流によって温度が相当に昇
温するが、金属箔１に酸化を生じないか酸化の進行を遅
延できるので、フィラメント６Ａの断線に至る電球Ｌ１
の寿命末期まで電気的接続を損なうことがない。したが
って、寿命が長く管球交換等の手間を多く要しない照明
器具９を提供することができる。

【００５０】なお、この種照明器具９において、図３に
示す放電ランプＬ２を点灯させる場合には、安定器など
の点灯回路装置が必要であることはいうまでもない。ま
た、制光のために器具本体９４や図４に示す反射鏡８の
前方開口部を覆うようにカバーやレンズ等の制光体を設
けることは差支えない。

【００５１】また、上記ハロゲン電球Ｌ１は、外囲容器
の外表面に可視光透過赤外線反射膜（赤反膜）が形成し
てない電球であっても差支えない。

【００５２】さらに、金属箔１は図１（ｃ）に他の実施
の形態として示すように、石英ガラスとの気密封止性を
よくするために端部に向かうにしたがい薄肉となるよう
にエッチング等の手段で加工形成したものであってもよ
い。

【００５３】

【発明の効果】請求項１および２の発明によれば、石英
ガラスと気密性の高い封止を行なうことができるととも
にその被膜の形成が容易である。

【００５４】請求項３の発明によれば、石英ガラス製の
気密容器に封止された金属箔の酸化発生が抑制されるか
酸化の進行を遅延できる、長寿命や気密容器の小形化あ
るいは高出力化した管球を提供することができる。

【００５５】請求項４の発明によれば、ハロゲン電球等
の白熱電球および水銀ランプやメタルハライドランプ等
の高圧放電ランプに適用して、上記請求項３に記載した
と同様な効果を奏する。

【００５６】請求項５の発明によれば、反射鏡を備えた
電球または放電ランプに適用して上記請求項３に記載し
たと同様な効果を奏する。

【００５７】請求項６の発明によれば、上記請求項３な
いし５に記載の効果を奏する管球を器具本体に配設した
ので、寿命が長く管球交換等の手間を多く要しない照明
器具を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）図は本発明に係わる封止用金属箔の実施
の形態を示す平面図、（ｂ）図は横断面を拡大して模型
的に示す説明図、（ｃ）図は他の実施の形態を示す横断
面を拡大して模型的に示す説明図である。

【図２】本発明に係わる管球（ハロゲン電球）の実施の
形態を示す一部断面正面図である。

【図３】本発明に係わる管球（高圧放電ランプ）の他の
実施の形態を示す正面図である。

【図４】本発明に係わる管球（反射鏡付きランプ）の他
の実施の形態を示す正面図である。

【図５】本発明に係わる照明器具の実施の形態を示す斜
視図である。

【符号の説明】

Ｌ１：管球（ハロゲン電球）Ｌ２：管球（高圧放電ランプ）Ｌ３：管球（反射鏡付き管球）１：金属箔２：耐酸化性（酸化ケイ素）被膜３：石英ガラス製外囲容器４：封止部５Ａ：電極構体（内導線）５Ｂ：外導線６Ａ：コイル状フィラメント６Ｂ：放電電極８：反射鏡９：照明器具９４：器具本体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属箔の表面に酸化ケイ素からなる耐酸
化性被膜が形成してあることを特徴とする封止用金属
箔。
【請求項２】耐酸化性被膜の膜厚が３〜２０μｍであ
ることを特徴とする請求項１に記載の封止用金属箔。
【請求項３】石英ガラス製の外囲容器と；外囲容器の
端部に気密封止された請求項１または２に記載の封止用
金属箔と；封止用金属箔の一端部に接続されるとともに
外囲容器内に延出した電極構体と；封止用金属箔の他
端部に接続されるとともに外囲容器外に導出した外導線
と；を具備していることを特徴とする管球。
【請求項４】電極構体が、発光するコイル状フィラメ
ントを備えた電球または放電電極を備えた放電ランプで
あることを特徴とする請求項３に記載の管球。
【請求項５】電球または放電ランプが、反射鏡を備え
ていることを特徴とする請求項４に記載の管球。
【請求項６】器具本体と；器具本体に配設された請求
項３ないし５のいずれか一に記載の管球と；を具備して
いることを特徴とする照明器具。