JPH11213949A

JPH11213949A - セラミック製放電ランプ

Info

Publication number: JPH11213949A
Application number: JP1597898A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Ikeuchi; 満池内; Kazuyuki Mori; 和之森; Akishi Miyanaga; 晶司宮永; Takuya Tsukamoto; 卓也塚本
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1998-01-28
Filing date: 1998-01-28
Publication date: 1999-08-06
Anticipated expiration: 2018-01-28
Also published as: JP3411810B2

Abstract

(57)【要約】【課題】バルブ内に取り込まれる水分子の量が少なく
て所期のランプ特性を有し、しかも、製造コストの小さ
いセラミック製放電ランプを提供すること。【解決手段】透光性多結晶アルミナよりなるバルブ10
と、このバルブ10内に互いに対向するよう配置された一
対の電極21とを具えてなるセラミック製放電ランプにお
いて、バルブ10の表面におけるカルシウムの表面被覆率
が３％以下であることを特徴とする。また、バルブ10を
構成する透光性多結晶アルミナの平均結晶粒子径が２０
〜４０μｍであることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透光性多結晶アル
ミナよりなるバルブを有するセラミック製放電ランプに
関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、液晶表示装置のバックライト用光
源や紫外線処理装置の光源として、高圧または低圧の水
銀放電ランプやメタルハライドランプなどの放電ランプ
が使用されている。このような放電ランプでは、透光性
のバルブの発光管部内に一対の電極が互いに対向するよ
う配置されると共に、水銀、希ガス、および必要に応じ
て各種の金属ハロゲン化物よりなる発光物質が封入され
ている。放電ランプのバルブは、通常、石英ガラスによ
り形成され、球形または楕円球形の発光管部と、その両
端に一体に連設された封止管部とを有してなり、先端に
電極を有する電極構造体がこの封止管部において封着さ
れることによって、当該封止管部に気密封止構造が形成
されると共に、発光管部内に気密に伸びる電流供給部が
構成されている。

【０００３】一方、透光性材料としては、石英ガラスの
他に、例えばアルミナ、イットリア、イットリウム−ア
ルミニウム−ガーネット（いわゆる「ＹＡＧ」）、ジル
コニアなどの透光性セラミックスが知られており、この
透光性セラミックスは、石英ガラスに比較して、機械的
強度が大きいこと、耐熱温度が高いこと、特定の金属元
素に対して優れた耐蝕性を有することなどの利点を有し
ている。このため、最近においては、バルブを透光性セ
ラミックス、特に、透光性多結晶アルミナにより形成し
たセラミック製放電ランプが注目されている。

【０００４】しかしながら、このようなセラミック製放
電ランプにおいては、以下のような問題がある。石英ガ
ラス製のバルブを有する放電ランプの製造においては、
そのバルブ材に対して一旦真空脱ガス処理を行えば、そ
の後、このバルブ材が大気中に晒されることによってそ
の表面に例えば水分子が吸着しても、当該バルブ材に対
してあらためて約４００℃の真空加熱を行うことによっ
てその表面に吸着した水分子を除去することができ、そ
の結果、完成後の放電ランプの発光管内に取り込まれる
水分子の量を少なくすることができる。然るに、透光性
多結晶アルミナは、石英ガラスに比較して、表面に吸着
した水分子やＣＯ、ハイドロカーボン分子を除去しにく
いものである。そのため、セラミックス製放電ランプの
製造においては、そのバルブ材に対して一旦真空脱ガス
処理を行った場合でも、その後、このバルブ材が大気中
に晒されることによってその表面に水分子やＣＯ、ハイ
ドロカーボン分子が吸着したときには、４００℃程度の
真空加熱では表面に吸着した水分子を除去することはで
きない。そして、バルブの内面に吸着した水分子が放電
空間に放出されると、当該水分子によって、始動電圧の
上昇、発光管の黒化現象などが生じるため、所期のラン
プ特性を有するセラミック製放電ランプを得ることが困
難となる。また、ＣＯやハイドロカーボン分子が放電空
間に放出されると、発光物質の酸化や始動電圧の上昇を
起こす。

【０００５】具体的には、放電ランプを製造する際にそ
のバルブの発光管部内に取り込まれる水分子の量と、得
られる放電ランプのランプ特性との関係については、次
のことが判明している。（１）ランプの始動特性：水分子がバルブの発光管部内
に取り込まれると、ランプの始動電圧が上昇する。発光
管部内における水分子の濃度が数百ｐｐｍになると、当
該放電ランプには、点灯時の始動性に不具合が生じる。（２）発光管の黒化現象：水分子がバルブの発光管部内
に取り込まれると、当該放電ランプの点灯中において、
水分子がアーク中で解離して電極物質であるタングステ
ンと反応することにより、タングステン酸化物（ＷＯ₂
あるいはＷＯ₃）が生成され、このタングステン酸化物
は蒸発してバルブの内壁に付着する。そして、バルブの
内壁に付着したタングステン酸化物が水素分子によって
還元されることにより、当該バルブの内壁においてタン
グステンと水分子とが生成する。このような現象（いわ
ゆるウォーターサイクル）によって電極物質が当該電極
からバルブの内壁に輸送されることにより、バルブの黒
化現象が生ずる。特に、メタルハライドランプにおいて
は、水素分子によって気相中のタングステンの溶解度が
増大するため、バルブの黒化現象が早期に生じやすい。

【０００６】このような理由から、セラミック製放電ラ
ンプの製造においては、それぞれ脱ガス処理されたバル
ブ材および電極構造体を、大気中に晒すことなく、水分
濃度が極めて小さい環境下、例えばガス精製機によって
雰囲気の露点が−９０℃以下に制御されたグローブボッ
クス内に搬入し、このグローブボックス内において、バ
ルブ材および電極構造体の組立・封止作業が行われる。
然るに、グローブボックス内における雰囲気の露点を−
９０℃以下に制御するためには、高い能力を有する高価
なガス精製機を用いることが必要であるため、ランプの
製造コストが高くなる、という問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に基づいてなされたものであって、その目的は、
バルブ内に取り込まれる水分子の量が少なくて所期のラ
ンプ特性を有し、しかも、製造コストの小さいセラミッ
ク製放電ランプを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、透光性多結晶
アルミナ中には、不純物としてカルシウムが含有されて
おり、このカルシウムがバルブの表面に偏析して水やＣ
Ｏ、ハイドロカーボン分子などの吸着サイトとして作用
することを見い出し、この知見に基づいて本発明を完成
した。

【０００９】すなわち、本発明のセラミック製放電ラン
プは、透光性多結晶アルミナよりなるバルブと、このバ
ルブ内に互いに対向するよう配置された一対の電極とを
具えてなるセラミック製放電ランプにおいて、前記バル
ブの表面におけるカルシウムの表面被覆率が３％以下で
あることを特徴とする。

【００１０】本発明のセラミック製放電ランプにおいて
は、バルブを構成する透光性多結晶アルミナの平均結晶
粒子径が２０〜４０μｍであることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明のセラミック製放電
ランプについて詳細に説明する。図１は、本発明のセラ
ミック製放電ランプの一例における構成を示す説明用断
面図である。このセラミック製放電ランプにおいて、バ
ルブ１０は、放電空間Ｓを囲繞する大略球状の発光管部
１１と、この発光管部１１の両端から外方に伸びるよう
連設された直管状の封止管部１２とを有してなり、透光
性多結晶アルミナにより形成されている。このバルブ１
０は、通常、発光管部１１の最大外径が８．７〜１０．
０ｍｍ、内容積は０．４〜０．７ｍｍ³、封止管部１２
の外径は１．８〜２．６ｍｍ、内径は０．６５〜１．０
ｍｍ、長さは８〜１５ｍｍ、全長は３２〜４０ｍｍとさ
れる。

【００１２】バルブ１０内には、一対の電極２１が互い
に対向するよう配置されている。図示の例の電極２１
は、封止管部１２内から発光管部１１内に管軸に沿って
伸びる電極棒２２の先端部に、金属コイルが巻き付けら
れて形成されている。電極棒２２の基端には、電極棒２
２と同方向に伸びる棒状の中間リード２３を介して、こ
れと同方向に伸びる棒状の外部リード２４が例えば溶接
により一体に連結されて電気的に接続された状態とされ
ている。具体的には、電極２１が発光管部１１内に位置
すると共に外部リード２４の先端が外部に位置され、ま
た電極棒２２の基端側部分および中間リード２３が封止
管部１２内に位置された状態とされている。ここに、電
極棒２２および金属コイルの材質としては例えばタング
ステンなどが用いられ、中間リード２３の材質としては
例えばニオブなどが用いられ、また外部リード２４の材
質としては例えば白金などが用いられる。

【００１３】バルブ１０の封止管部１２内における発光
管部１１に接近する内方位置には、セラミックスよりな
るスリーブ２６が、電極棒２２が挿通された状態で配置
されている。このスリーブ２６を構成する材料として
は、アルミナ多結晶体、シリカガラスなどを用いること
ができるが、バルブ１０の材料と同一であることが好ま
しい。またスリーブ２６の長さは、封止管部１２の長さ
にもよるが、例えば４〜６ｍｍである。

【００１４】スリーブ２６は、その外径が封止管部１２
の内径と適合すると共にその内径が電極棒２２の外径と
適合する形状を有することが望ましい。特にスリーブ２
６の外径と封止管部１２の内径との差は小さいことが好
ましく、具体的には０．１２ｍｍ以下であることが望ま
しい。これにより、両者間の間隙が狭隘となってこれに
進入して凝縮する封入物の量を少なく抑えることが可能
となり、その結果、発光管部１１内において、発光物質
の蒸気圧を、常に所期の演色性が実現される上で必要な
高さに維持することができる。

【００１５】更に、封止管部１２におけるスリーブ２６
よりも外方に位置する外端側部分には気密封止構造が形
成されている。具体的には、封止用のフリットガラス３
０が封止管部１２の外端側部分内に注入されて、スリー
ブ２６の外端から突出する電極棒２２の基端部および中
間リード２３と封止管部１２の内壁面との間の間隙に充
填されると共に、封止管部１２の外端部上にフリットガ
ラスのビード部３１が外方に突出するよう形成され、こ
のビード部３１内に、中間リード２３と外部リード２４
との接続部を含む部分が埋没された状態で固定され、外
部リード２４の先端部はこのフリットガラスのビード部
３１から外部に突出した状態とされている。ここに、封
止用のフリットガラス３０としては、例えばアルミナ−
シリカ−希土類酸化物系のものを好ましく用いることが
できる。

【００１６】このセラミック製放電ランプにおいては、
バルブ１０の表面におけるカルシウムの表面被覆率が３
％以下とされている。ここに、「カルシウムの表面被覆
率」は、バルブ１０の表面に露出した全原子の数密度に
対するカルシウム原子の数密度を百分率で示したもので
ある。このカルシウムの表面被覆率は、オージェ電子分
光法（ＡＥＳ）により測定することができる。カルシウ
ムの表面被覆率が３％を超える場合には、当該放電ラン
プの製造において、例えば露点が−８０℃以上の雰囲気
下で組立・封止作業を行うと、バルブ１０の表面に対す
る水分子の吸着量が増大する結果、始動電圧が上昇する
などの不具合が生じる。

【００１７】また、バルブ１０を構成する透光性多結晶
アルミナは、その平均結晶粒子径が２０〜４０μｍのも
のであることが好ましい。本発明において、「平均結晶
粒子径」とは、「インターセプト長の１．５倍」を意味
する。ここに、「インターセプト長」とは、以下の方法
により測定されるものをいう。透光性多結晶アルミナの
焼結体の表面を、例えばダイヤモンドペーストにより研
磨し、この研磨された面を粒界が現れるようプラズマエ
ッチング処理した後、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によ
り、プラズマエッチング処理された面の写真を撮影す
る。得られた写真に、適宜の寸法の正方形を描き、この
正方形にその横辺および縦辺の各々に平行な直線を等間
隔で引くことにより、正方形内に同一の寸法の枡目を形
成し、正方形の４辺および枡目を形成する直線の各々を
横切る粒界の数を測定する。そして、正方形の４辺およ
び枡目を形成する直線の合計の長さ（写真上での長さ）
をＬとし、正方形の４辺および枡目を形成する直線の各
々を横切る粒界の数をｎとしたとき、インターセプト長
はＬ／ｎの値である。例えば、一辺が３００μｍの正方
形内に一辺が３０μｍの正方形の枡目を形成した場合に
は、正方形の４辺および枡目を形成する直線の合計の長
さＬは６６００μｍであり、正方形の４辺および枡目を
形成する直線の各々を横切る粒界の数ｎが３３０である
場合には、インターセプト長は２０μｍであり、平均結
晶粒子径は３０μｍである。

【００１８】透光性多結晶アルミナの平均結晶粒子径が
２０μｍ未満である場合には、得られるバルブ１０は透
光性が低いもの（例えば全光線透過率が９５％以下）と
なることがある。一方、透光性多結晶アルミナの平均結
晶粒子径が４０μｍを超える場合には、粒界に存在する
カルシウムの量が多いため、カルシウムの表面被覆率が
３％以下であるバルブ１０を得ることが実際上困難とな
る。

【００１９】上記のセラミック製放電ランプは、例えば
以下のようにして製造される。先ず、図２（イ）に示す
ような、発光管部１１の両端に封止管部１２が形成され
た、透光性多結晶アルミナよりなるバルブ材１０ａを製
造するとと共に、図２（ロ）に示すような、先端部に電
極２１が形成された電極棒２２、中間リード２３、外部
リード線２４およびスリーブ２６により構成される電極
構造体２０と、封止用のフリットガラスと、必要な固体
発光物質とを用意する。

【００２０】バルブ材１０ａは、透光性多結晶アルミナ
の原料粉末をバルブ材１０ａの形状に成形した後、この
成形体を焼結処理し、得られる焼結体を洗浄処理するこ
とにより製造される。以上において、透光性多結晶アル
ミナの原料粉末としては、カルシウムの濃度が１０ｐｐ
ｍ以下のものを用いることが好ましい。焼結処理工程に
おいては、用いられる焼結炉の炉体を構成する耐火性材
料として、カルウシムを含有するものを使用しないこと
が好ましい。また、焼結処理は、大気圧の水素ガス中に
おいて、処理温度が１６５０〜１９００℃、処理時間が
４〜１６時間の条件で行われることが好ましい。洗浄処
理工程においては、脱イオン化された水を用いることが
好ましい。

【００２１】そして、バルブ材１０ａに対して、その表
面に例えば酸化物として存在するカルシウムの除去処理
を行う。このカルシウムの除去処理は、サーマルエッチ
ングにより行われる。具体的には、水蒸気分圧が水素分
圧より高く、かつ、全圧が１×１０^-3Ｐａ以下の環境下
において、１４００℃以上の温度で１〜４時間加熱する
ことにより、カルシウムの除去処理を行うことが好まし
い。

【００２２】また、バルブ材１０ａの表面に対して、サ
ーマルエッチングを行う前に、必要に応じて、硫酸など
の酸により、化学的エッチングを行うことが好ましい。
このような方法を用いることにより、カルシウムの表面
被覆率が例えば２％以下のバルブ材が得られる。

【００２３】次いで、バルブ材１０ａ、電極構造体２
０、フリットガラスおよび固体封入物の脱ガス処理を行
う。これらの脱ガス処理は、減圧下において加熱するこ
とにより行われる。以下、バルブ材１０ａ、電極構造体
２０、フリットガラスおよび固体発光物質の各々の脱ガ
ス処理の具体的な条件について説明する。

【００２４】〔バルブ材の脱ガス処理〕バルブ材１０ａ
の脱ガス処理は、１×１０^-3Ｐａ以下の圧力の環境下に
おいて、８００℃以上の温度で１５〜１２０分間加熱す
ることにより行うことが好ましい。１×１０^-3Ｐａを超
える圧力の環境下において脱ガス処理を行う場合には、
脱ガス処理に使用する加熱用ヒーターを構成する材料、
その酸化物あるいは炭化物や、真空排気装置からの油分
が、バルブ材１０ａに付着することにより、当該バルブ
材１０ａが汚染することがある。加熱温度が８００℃未
満である場合には、バルブ材１０ａの表面に吸着した
水、ＣＯ、ハイドロカーボンのような不純ガスを十分に
除去することができない。加熱時間が１５分間未満であ
る場合には、十分な脱ガス処理が行われないことがあ
る。一方、加熱時間が１２０分間を超える場合には、脱
ガス処理における時間的効率が低くなるため、好ましく
ない。

【００２５】〔電極構造体の脱ガス処理〕電極構造体２
０の脱ガス処理は、１×１０^-3Ｐａ以下の圧力の環境下
において、８００〜１１００℃の温度で１５〜１２０分
間加熱することにより行うことが好ましい。１×１０^-3
Ｐａを超える圧力の環境下において脱ガス処理を行う場
合には、例えば中間リード２３を構成するニオブが、無
視することができない程度に酸化される恐れがある。ま
た、脱ガス処理に使用する加熱用ヒーターを構成する材
料、その酸化物あるいは炭化物が、電極構造体２０に付
着することがある。加熱温度が８００℃未満である場合
には、電極構造体２０の表面に吸着した不純ガスを十分
に除去することができない。一方、加熱温度が１１００
℃を超える場合には、中間リード２３に劣化が生じる恐
れがある。また、加熱時間が１５分間未満である場合に
は、十分な脱ガス処理が行われないことがある。一方、
加熱時間が１２０分間を超える場合には、脱ガス処理に
おける時間的効率が低くなるため、好ましくない。

【００２６】〔フリットガラスの脱ガス処理〕フリット
ガラスの脱ガス処理は、１×１０^-3Ｐａ以下の圧力の環
境下において１０００〜１２００℃以上の温度で１５〜
１２０分間加熱することにより行うことが好ましい。１
×１０^-3Ｐａを超える圧力の環境下において脱ガス処理
を行う場合には、脱ガス処理に使用する加熱用ヒーター
を構成する材料、その酸化物あるいは炭化物や、真空排
気装置からの油分が、フリットガラスに付着することに
より、当該フリットガラスが汚染することがある。加熱
温度が１０００℃未満である場合には、十分な脱ガス処
理を行うためには相当に長い時間を要し、脱ガス処理に
おける時間的効率が低くなるため、好ましくない。一
方、加熱温度が１２００℃を超える場合には、当該フリ
ットガラスの焼結が進行するため、好ましくない。ま
た、加熱時間が１５分間未満である場合には、十分な脱
ガス処理が行われないことがある。一方、加熱時間が１
２０分間を超える場合には、脱ガス処理における時間的
効率が低くなるため、好ましくない。

【００２７】〔固体発光物質の脱ガス処理〕固体発光物
質の脱ガス処理は、当該固体発光物質がハロゲン化金属
である場合には、１×１０^-3Ｐａ以下の圧力の環境下に
おいて、当該ハロゲン化金属の飽和蒸気圧が１×１０^-3
〜１×１０^-5Ｐａとなる温度または３５０℃以下の温度
で、１５〜１２０分間加熱することにより行われること
が好ましい。１×１０^-3を超える圧力の環境下において
脱ガス処理を行う場合には、真空排気装置からの油分が
固体発光物質に付着することにより、当該固体発光物質
が汚染することがある。加熱温度が、ハロゲン化金属の
飽和蒸気圧が１×１０^-5Ｐａとなる温度未満である場合
には、十分な脱ガス処理が行われないことがある。一
方、加熱温度が、ハロゲン化金属の飽和蒸気圧が１×１
０^-3Ｐａとなる温度または３５０℃を超える場合には、
当該ハロゲン化金属の蒸発が著しくなるため、好ましく
ない。また、加熱時間が１５分間未満である場合には、
十分な脱ガス処理が行われないことがある。一方、加熱
時間が１２０分間を超える場合には、脱ガス処理におけ
る時間的効率が低くなるため、好ましくない。

【００２８】このようにして脱ガス処理されたバルブ材
１０ａ、電極構造体２０、フリットガラスおよび固体発
光物質の各々を、大気中に晒すことなく、例えば低湿度
雰囲気のグローブボックス内に搬入する。ここに、グロ
ーブボックス内の露点は−７０〜−８０℃程度である。
次いで、グローブボックス内において、図３に示すよう
に、電極構造体２０を、バルブ材１０ａの一端から挿入
し、当該バルブ材１０ａ内の所定の位置に配置する。そ
して、加熱溶融されたフリットガラスを、スリーブ２６
の外端から突出する電極棒２２の基端部および中間リー
ド２３と封止管部１２の内壁面との間の間隙Ｋに充填す
ると共に、封止管部１２の一端にフリットガラスのビー
ド部を外方に突出するよう形成し、その後、フリットガ
ラスを冷却することにより、バルブ材１０ａの封止管部
１２に電極構造体２０が気密に固着され、以て、気密封
止構造が形成される。

【００２９】そして、バルブ材１０ａの発光管部１１内
に固体発光物質を配置した後、上記と同様にして、バル
ブ材１０ａの他端側の封止管部１２に電極構造体２０を
気密に固着して気密封止構造を形成することにより、図
１に示すセラミック製放電ランプが製造される。

【００３０】本発明のセラミック製ランプによれば、バ
ルブ１０の表面におけるカルシウムの表面被覆率が３％
以下であるため、当該セラミック製ランプの製造におい
て、例えば露点が−７０℃の雰囲気下でバルブ材１０ａ
および電極構造体２０の組立・封止作業を行っても、バ
ルブ１０ａの表面に吸着する水分子などの量が極めて少
ない。従って、バルブ１０内に取り込まれる水分子など
の量が少なくて所期のランプ特性を有し、しかも、製造
のコストの小さいセラミック製放電ランプが得られる。

【００３１】以上、本発明の実施の一形態について説明
したが、本発明は上記のセラミック製放電ランプに限定
されず、その具体的構成については種々の変更を加える
ことが可能である。例えば、中間リード２３が除去され
て電極棒２２と外部リード２４とが直接接続されていて
もよい。この場合には、外部リード２４の材質として例
えばニオブが用いられる。また、バルブは、両端封止型
のものに限られず、一端封止型のものであってもよい。

【００３２】本発明のセラミック製放電ランプを例えば
メタルハライドランプとして実施する場合には、図４に
示すように、ハルブ１０を内管とし、このバルブ１０を
取り囲むよう、外管４０が設けられていてもよい。具体
的に説明すると、図示の例の外管４０は、一端に排気管
残部４１を有し、他端にピンチシール部４２を有してな
り、石英ガラスまたは硬質ガラスにより形成されてお
り、外管４０の内部空間Ｎは、排気されることによって
例えば１×１０^-3Ｔｏｒｒ以下の真空状態とされてい
る。外管４０のピンチシール部４２には、モリブデンよ
りなる一対の金属箔４３が互いに離間して埋設されてお
り、金属箔４３の各々の内端部（図で左端部）には、接
続用リード４４を介して外部リード２４が電気的に接続
され、金属箔４３の各々の外端部には、外管４０の管軸
方向に伸びる給電用リード４５が接続されている。ま
た、外管４０内には、例えば亜鉛−アルミニウム合金よ
りなるゲッター４６が配置されており、このゲッター４
６は、適宜の位置に設けられた支柱（図示省略）に、ス
ポット溶接により固定されている。

【００３３】

【実施例】以下、本発明のセラミック製放電ランプの具
体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限
定されるものではない。

【００３４】〈実施例１〉下記の条件により、図５
（イ）および（ロ）に示す構成に従ってバルブ材および
電極構造体を作製すると共に、フリットガラスおよび固
体封入物質を用意した。バルブ材（１０ａ）は、平均粒
子径が約３０μｍの透光製多結晶アルミナよりなり、発
光管部（１１）の最大外径が８．７ｍｍ，内容積が０．
４ｍｍ³であり、封止管部（１２）の外径が２．２ｍ
ｍ、内径が０．７５ｍｍ、全長が３６ｍｍであって、透
光性多結晶アルミナの原料粉末として、カルシウムの濃
度が６ｐｐｍ以下のものを用い、大気圧の水素ガス中に
おいて、１９００℃で１２時間の条件で焼結することに
よって製造されたものである。電極構造体（２０）の電
極棒（２２）は外径が０．３ｍｍのタングステン線、外
部リード（２４）は外径が０．５ｍｍのニオブ線であ
る。電極構造体（２０）のスリーブ（２６）は、多結晶
アルミナよりなり、外径が０．７２ｍｍ、長さが５ｍｍ
である。フリットガラスとしては、Ｄｙ₂Ｏ₃−Ａｌ₂
Ｏ₃−ＳｉＯ₂〔組成比が６０：１７：２３（重量％）
のもの〕を用いた。固体発光物質としては、ＤｙＩ₃−
ＴｌＩ−ＮａＩ（組成比が３３：１０：５７（重量％）
のもの〕を３．６ｇ用いた。

【００３５】そして、上記のバルブ材（１０ａ）に対し
て、雰囲気圧力が１．３×１０^-4Ｐａ、加熱温度が１４
５０℃、加熱時間が２時間のサーマルエッチングを行う
ことにより、当該バルブ材（１０ａ）の表面におけるカ
ルシウムの除去処理を行った。

【００３６】上記のバルブ材（１０ａ）、電極構造体
（２０）、フリットガラスおよび固体発光物質に対して
下記の条件により脱ガス処理を行った。〔バルブ材（１０ａ）〕雰囲気圧力：２×１０^-4Ｐａ，加熱温度：１１００℃，
加熱時間：１時間，〔電極構造体（２０）〕雰囲気圧力：２×１０^-4Ｐａ，加熱温度：１１００℃，
加熱時間：１時間，〔フリットガラス〕雰囲気圧力：２×１０^-4Ｐａ，加熱温度：１１００℃，
加熱時間：１時間，〔固体発光物質〕雰囲気圧力：２×１０^-4Ｐａ，加熱温度：１１００℃，
加熱時間：１時間，

【００３７】このようにして脱ガス処理されたバルブ材
（１０ａ）、電極構造体（２０）、フリットガラスおよ
び固体発光物質の各々を、外気に晒すことなく、露点が
−７０℃に設定されたアルゴンガス雰囲気のグローブボ
ックス内に搬入した。そして、電極構造体（２０）を、
バルブ材（１０ａ）の一端から挿入し、当該バルブ材
（１０ａ）内の所定の位置に配置し、加熱溶融されたフ
リットガラスを、スリーブ（２６）の外端から突出する
電極棒（２２）の基端部および外部リード（２４）の内
端側部分と封止管部（１２）の内壁面との間の間隙
（Ｋ）に充填すると共に、封止管部（１２）の一端にフ
リットガラスのビード部を外方に突出するよう形成し、
その後、フリットガラスを冷却することにより、バルブ
材（１０ａ）の一端側の封止管部（１２）に電極構造体
（２０）を固着した。次いで、バルブ材（１０ａ）の発
光管部（１１）内に固体発光物質を配置した後、上記と
同様にして、バルブ材（１０ａ）の他端側の封止管部
（１２）に電極構造体（２０）を固着することにより、
電極間距離が７ｍｍで、バルブ（１０）の発光管部（１
１）内にアルゴンガス（封入圧１３ｋＰａ）および固体
封入物質が封入された、定格電力が７５Ｗのセラミック
製放電ランプを製造した（図６参照）。このセラミック
製放電ランプのバルブ（１０）の表面におけるカルシウ
ムの表面被覆率を、オージェ電子分光法により測定した
ところ、３％であった。

【００３８】〈実施例２〉バルブ材（１０ａ）のカルシ
ウムの除去処理において、サーマルエッチングを行う前
に以下のようにして化学的エッチングを行ったこと以外
は、実施例１と同様にしてセラミック製放電ランプを製
造した。内壁がフッ素樹脂よりなるオートクレーブ内に
１０％硫酸水溶液を仕込み、このオートクレーブ内にお
いて、バルブ材（１０ａ）を２００℃で１時間加熱する
ことにより、バルブ材（１０ａ）の表面の化学的エッチ
ングを行った。このセラミック製放電ランプのバルブの
表面におけるカルシウムの表面被覆率を、オージェ電子
分光法により測定したところ、１．５％であった。

【００３９】〈比較例１〉バルブ材（１０ａ）のカルシ
ウムの除去処理を行わなかったこと以外は、実施例１と
同様にしてセラミック製放電ランプを製造した。このセ
ラミック製放電ランプのバルブの表面におけるカルシウ
ムの表面被覆率を、オージェ電子分光法により測定した
ところ、５％であった。

【００４０】〈実験例〉実施例１、実施例２および比較
例１に係るセラミック製放電ランプをそれぞれ５本ずつ
用意し、これらの放電ランプの始動電圧を２０回ずつ測
定した。始動電圧の測定結果の平均値を表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１の結果から明らかなように、実施例１
および実施例２に係るセラミック製放電ランプは、始動
電圧の平均値がいずれも６００〜７００Ｖで十分に低い
ものであることが確認された。これに対し、比較例１に
係るセラミック製放電ランプは、始動電圧の平均値が８
００Ｖ以上と高いものであった。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
透光性多結晶アルミナよりなるバルブと、このバルブ内
に互いに対向するよう配置された一対の電極とを具えて
なるセラミック製放電ランプにおいて、バルブ内に取り
込まれる水分子の量が少なくて所期のランプ特性を有
し、しかも、製造コストの小さいセラミック製放電ラン
プを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミック製放電ランプの一例におけ
る構成を示す説明用断面図である。

【図２】図１に示すセラミック製放電ランプに用いられ
るバルブ材および電極構造体を示す説明用断面図であ
る。

【図３】バルブ材内に電極構造体が挿入された状態を示
す説明用断面図である。

【図４】本発明のセラミック製放電ランプの他の例にお
ける構成を示す説明用断面図である。

【図５】実施例で使用したバルブ材および電極構造体を
示す説明用断面図である。

【図６】実施例に係るセラミック製放電ランプの構成を
示す説明用断面図である。

【符号の説明】

１０バルブ１０ａバルブ材１１発光管部１２封止管部２０電極構造体２１電極２２電極棒２３中間リード２４外部リード２６スリーブ３０フリットガラス３１ビート部４０外管４１排気管残部４２ピンチシール部４３金属箔４４接続用リード４５給電用リードＫ間隙Ｎ内部空間Ｓ放電空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮永晶司兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内 (72)発明者塚本卓也兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性多結晶アルミナよりなるバルブ
と、このバルブ内に互いに対向するよう配置された一対
の電極とを具えてなるセラミック製放電ランプにおい
て、前記バルブの表面におけるカルシウムの表面被覆率が３
％以下であることを特徴とするセラミック製放電ラン
プ。
【請求項２】バルブを構成する透光性多結晶アルミナ
の平均結晶粒子径が２０〜４０μｍであることを特徴と
する請求項１に記載のセラミック製放電ランプ。