JPH1145682A - ランプ、導電性材料及びその製造方法 - Google Patents

ランプ、導電性材料及びその製造方法

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JPH1145682A
JPH1145682A JP9215890A JP21589097A JPH1145682A JP H1145682 A JPH1145682 A JP H1145682A JP 9215890 A JP9215890 A JP 9215890A JP 21589097 A JP21589097 A JP 21589097A JP H1145682 A JPH1145682 A JP H1145682A
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lamp
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halogen
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JP9215890A
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Koichi Hayashi
浩一 林
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Toto Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Nb等の腐食を可及的に防止できるランプを
提供することを目的とする。 【解決手段】 封止容器端部に位置する導電部材は、N
bとWの比率が異なる少なくとも3つの領域を形成し、
表面部分から他の部分にかけて、Wの比率が順次少なく
なるよう構成することによって、Nbの比率が大きい領
域とWの比率が大きい領域との間に緩和領域を介在して
いるため、Wの成分の比率が大きい領域が導電部材表面
から剥離することを可及的に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス封止
容器等よりなるランプに関し、特に、封止容器端部に位
置する導電部材の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】セラミックス封止容器を用いたランプの
うち、例えばメタルハライドランプは、光束維持率(寿
命)向上、色温度の変化が少ないといった特徴を持つこ
とから、石英のメタルハライドランプの代替として近年
注目されている。また、セラミックス封止容器は、従来
石英では利用できない希土類メタルハライドが利用でき
ることから、光学機器等のランプとして注目もされてい
る。
【0003】これらのセラミックスを用いたランプは、
セラミックスと熱膨張率の近似するNbを導電性部材と
して用い、そのNb部分をガラスフリットで封止容器と
気密に封止する構造を取っているが、Nbは耐ハロゲン
性に劣ることから、表面に耐ハロゲン性の物質をコーテ
ィングしたりアルミナからなるリングでNbの放電空間
側露出面を保護したりすることが従来より行われてい
る。
【0004】例えば、耐ハロゲン性物質をコーティング
するものとしては、特公平2-43301号が挙げられ
る。このものは、放電空間に面しているNbリードの表
面にモリブデン又はタングステンの薄膜又はキャップを
設けたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のも
のは、熱的挙動の違いから長期に渡るランプの熱サイク
ルによって薄膜部分とリード部分に剥離が生じ、Nbが
腐食するおそれを有しており、特に、ランプ特性の更な
る向上を望み封止容器内が高温高圧化の傾向に於て、そ
の劣化は顕著である。また、キャップを設けるものにお
いてもキャップを接続する封止ガラスが劣化することは
否めない。
【0006】本発明は、上記の問題点に鑑みなされたも
のであって、Nb等の腐食を可及的に防止できるランプ
を提供することを目的とする。
【0007】
【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、端部で気密に封止された封止容器内に少なくと
もハロゲン化物を充填するとともに、封止容器端部に位
置する導電部材を介して、封止容器内外を電気的に導通
してなるランプにおいて、前記導電部材は、耐ハロゲン
性に劣る第1の成分と、耐ハロゲン性に優れた第2の成
分とを含有し、封止容器内部空間に面する表面部分から
封止容器内部空間に面しない他の部分にかけて(好適に
は径方向にかけて)、前記第1、第2の成分の存在比率
が異なる少なくとも3つの領域を形成するとともに、こ
の3つの領域を、前記表面部分から他の部分にかけて、
前記第2の成分の存在比率が順次少なくなるよう構成す
ることによって、第1の成分の比率が大きい領域と第2
の成分の比率が大きい領域とからなる従来技術に比べ
て、これら2つの領域間に緩和領域を介在しているた
め、第2の成分の比率が大きい領域が導電部材表面から
剥離することを可及的に防止できる。
【0008】ここで、最も表面部分側の領域では、第1
の成分を含有しないようにすれば、ハロゲン又は/及び
ハロゲン化物による第2の成分の腐食が起こりにくくな
るのである。
【0009】本発明の好適な実施形態として、最も前記
表面部分側に位置する領域と最も前記他の部分側に位置
する領域との間の中間領域では、1つの層内で前記第
1、第2の成分の存在比率が連続的に変化するように構
成すれば、3つの領域相互の剥離も可及的に防止でき
る。
【0010】本発明は、また、端部で気密に封止された
封止容器内に少なくともハロゲン化物を充填するととも
に、封止容器端部に位置する導電部材を介して、封止容
器内外を電気的に導通してなるランプにおいて、前記導
電部材は、耐ハロゲン性に劣る第1の成分と、耐ハロゲ
ン性に優れた第2の成分とを含有するとともに、1つの
層内で前記第1、第2の成分の存在比率が連続的に変化
する層を有することにより、第1、第2の成分の存在比
率が異なる複数の層を積層する従来技術に比べて、第2
の成分が導電部材表面から剥離することを可及的に防止
できる。
【0011】第1の成分の好適な実施形態としては、導
電部材を、その外周において前記封止容器端部内周と気
密に封着するよう構成した場合は、熱膨張係数が、前記
第2の成分に比べて前記封止容器端部に近いものを選ぶ
ことが望ましい。
【0012】また、導電部材の好適な実施形態として
は、前記封止容器内部空間に面する側にて、放電用電極
に接続することによって、導電部材を封止容器中央部の
放電空間から隔離することができるため、導電部材がハ
ロゲン化物に接触する度合いを可及的に小さくすること
ができる。
【0013】本発明における、封止容器内部空間に面し
第2の成分を含有する耐ハロゲン領域の厚みは、5μm
以下であることが望ましい。なぜならば、5μmを越え
ると、耐ハロゲン領域と他の領域との界面に熱応力差が
働き、界面が剥離しやすくなるからである。
【0014】以上の本発明の好適な実施形態としては、
第1、第2の成分を共に金属で構成することができ、さ
らに第1の成分が、Nb又はその合金であり、第2の成
分が、W、Mo、Zr、Re等の金属又はその合金であ
ることが望ましい。
【0015】本発明の実施形態として、導電部材を、そ
の外周において溶融材料を介して前記封止容器端部内周
と気密に封着するもので、前記外周においても前記第2
の成分を含有する耐ハロゲン領域を形成する場合には、
溶融材料としては、少なくともLa2O3を含有するこ
とが望ましい。
【0016】なぜならば、La2O3は、封着時に耐ハ
ロゲン領域と反応して、封着を促す働きを有しているの
で、熱膨張係数の若干異なる耐ハロゲン領域と封止容器
端部内周との間を気密に封着できるからである。
【0017】本発明は、また、Nb又はその合金からな
る第1の成分と、この第1の成分に比べて耐ハロゲン性
に優れた第2の成分とを含有するとともに、第1、第2
の成分の存在比率が異なる少なくとも3つの領域、又は
1つの層内で前記第1、第2の成分の存在比率が連続的
に変化する層を有することによって、Nb又はその合金
の有する特性と、耐ハロゲン性とを併せ持つ導電材料を
提供できるとともに、第1、第2の成分が熱応力差等に
よって剥離することが可及的に防止される。
【0018】このような導電性材料の製造方法として
は、第1の成分を含有する基材と、前記第2の成分とを
準備するとともに、前記基材表面に位置する前記第2の
成分に対して熱処理を施すものがあり、好適には、熱処
理を施すことにより生じた前記基材の表面厚みが、5μ
m以下であることが望ましい。これにより、表面厚み部
分が剥離しにくくなるのである。
【0019】この場合、第2の成分のみの層を2μm以
下、第2の成分と第1の成分の混合層を3μm以下の割
合とする。
【0020】そして、熱処理の好適な実施形態として
は、第2の成分の蒸気雰囲気中に前記基材を晒すことが
でき、より詳細には、第2の成分がWであって、Wミラ
ー炉で、真空度10ー6Torr以上、1500度を2
時間キープする工程と、その後、1400度まで6時間
かけて徐冷する行程と、を備えることにより、最初の工
程でNb又はその合金とWとの混合領域を形成し、次の
工程でWのみの領域を形成できるのである。
【0021】尚、その場合、第1の成分は、Nb単体よ
りもNbーZr合金であることが望ましい。なぜなら
ば、Nb単体であると1400度以上に加熱した場合、
再結晶を起こして導電性材料の強度が低下してしまうか
らである。
【0022】また、熱処理の別の実施形態としては、第
2の成分がWであって、WとNbの混合蒸気雰囲気中に
前記基材を晒す工程と、その後、Wの蒸気雰囲気中に前
記基材を晒す工程と、を備えることもできる。
【0023】
【発明の実施の形態】第1図は、本発明の実施例を示す
ものであり、1は、セラミックスからなる発光管で有
り、Al2O3、YAG、Y2O3などが好適に利用で
きる。発光管1は、大径の発光部1aと小径の2つの細
管部1bが有り、細管部1b端部は、開口2としてい
る。尚、従来長い細管部を持たないNaランプにも適用
してもよい。
【0024】また、開口2には、先端にタングステンコ
イルを持つ電極3を固定したリード4(導電材料)が、
ガラスフリット5にて発光管1内部と気密に封着されて
いる。リード4は、セラミックスと熱膨張が近似するN
b合金、例えば、NbにZrを1%添加したものからな
り、その表面には、第2図に示すように、緩和層6を介
して耐ハロゲン性の金属薄膜7が形成されている。
【0025】ガラスフリット5は、リード4が封着部分
のみ金属薄膜7を形成させない構造を取れば、通常に用
いられる種々のフリットを用いればよいが、リード4外
周全面に金属薄膜7を形成させたものであれば、La2
O3を添加したものを用いることが望ましい。La2O
3は、金属薄膜7と反応し、溶着を促す働きを持つから
である。
【0026】また、リード4は、緩和層6、薄膜7を均
一に且つ強固に固定するために、Nb単独でなくNb合
金を用いている。
【0027】すなわち、本実施形態では、表面の薄膜7
を均一に且つ密に(欠陥無くたくさん)形成するため
に、1400℃以上の高温で熱処理するのであるが、N
b単独では、その温度領域で再結晶を起こしリード自体
の強度が低下してしまうからである。
【0028】緩和層6は、リード4に近い部分では、そ
の組成はNb合金が主体であり薄膜7に近い部分では、
耐金属ハロゲン性を有する金属が主体である。その中間
では、図3に示すように連続的に組成が変化した状態と
なっている。
【0029】この緩和層6を、3μm以下にすること
で、室温からランプ点灯時温度以上の1000℃までの
熱的挙動、特に、熱膨張がリード4とセラミックス発光
管1に酷似することにより剥離が生じにくくなるのであ
るが、同じ理由で、薄膜7は、2μm以下が望ましい。
即ち、緩和層6及び薄膜7の全体の厚みは5μm以下と
する。
【0030】次に、緩和層6及び薄膜7の形成方法を、
薄膜7を形成する金属としてWを一例として説明する。
(図3参照)
【0031】すなわち、温度1400℃以上で、Wの蒸
気雰囲気でリード4を載置するとリード4のNb-Zr
はW蒸気と反応しながら表面にWを積層させていくので
あるが、具体的には、Wミラー炉8で、真空度を10−
6Torr以上とし、1500℃を2時間以上キープし
た後(Nb合金にWが含侵する工程)、6時間掛けて1
400℃まで徐冷すること(Wが厚膜化する工程)によ
り処理する。
【0032】その際、炉内に挿入するW容器9は、容器
内にWからなる治具10にリード4を立てて載置(リー
ドにタングステン電極を嵌合するために穿設した孔にピ
ン11を差し込んで)し、容器9の底には、Wパウダー
12を容器9底面が見えなくなる程度で敷き詰め、そし
てWからなる蓋13をする。この処理工程で、リード4
全面(孔内も含め)に緩和層、緻密なW薄膜6が5μm
以下に容易に形成できる。
【0033】尚、緩和層を形成するためにW蒸気雰囲気
にリード4をさらす前に、WとNb(Nb-Zr)の混
合蒸気雰囲気にリード4を一度載置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す図
【図2】本発明の実施形態を示す部分拡大図
【図3】本発明の製造工程に関する実施形態を示す図
【符号の説明】
1 発光管 1a 細管部 1b 発光部 2 開口 3 電極 4 リード 5 ガラスフリット 6 緩和層 7 薄膜 8 Wミラー炉 9 W容器 10 W治具 11 Wピン 12 Wパウダー 13 W蓋

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 端部で気密に封止された封止容器内に少
    なくともハロゲン化物を充填するとともに、封止容器端
    部に位置する導電部材を介して、封止容器内外を電気的
    に導通してなるランプにおいて、前記導電部材は、耐ハ
    ロゲン性に劣る第1の成分と、耐ハロゲン性に優れた第
    2の成分とを含有し、封止容器内部空間に面する表面部
    分から他の部分に向かって、前記第1、第2の成分の存
    在比率が異なる少なくとも3つの領域を形成するととも
    に、この3つの領域は、前記表面部分から他の部分に向
    かって、前記第2の成分の存在比率が順次少なくなるよ
    う構成されることを特徴とするランプ。
  2. 【請求項2】 最も前記表面部分側に位置する領域と最
    も前記他の部分側に位置する領域との間の中間領域で
    は、1つの層内で前記第1、第2の成分の存在比率が連
    続的に変化していることを特徴とする請求項1記載のラ
    ンプ。
  3. 【請求項3】 端部で気密に封止された封止容器内に少
    なくともハロゲン化物を充填するとともに、封止容器端
    部に位置する導電部材を介して、封止容器内外を電気的
    に導通してなるランプにおいて、前記導電部材は、耐ハ
    ロゲン性に劣る第1の成分と、耐ハロゲン性に優れた第
    2の成分とを含有するとともに、1つの層内で前記第
    1、第2の成分の存在比率が連続的に変化する層を有す
    ることを特徴とするランプ。
  4. 【請求項4】 前記導電部材は、その外周において前記
    封止容器端部内周と気密に封着せしめられ、前記第1の
    成分は、その熱膨張係数が、前記第2の成分に比べて前
    記封止容器端部に近いことを特徴とする請求項1〜3記
    載のランプ。
  5. 【請求項5】 前記導電部材は、前記封止容器内部空間
    に面する側にて、放電用電極に接続されてなることを特
    徴とする請求項1〜4記載のランプ。
  6. 【請求項6】 前記導電部材は、前記封止容器内部空間
    に面し前記第2の成分を含有する耐ハロゲン領域と、前
    記封止容器内部空間に面することなく前記第2の成分を
    含有しない他の領域と、に区分されるとともに、前記耐
    ハロゲン領域の厚みは5μm以下であることを特徴とす
    る請求項1〜5記載のランプ。
  7. 【請求項7】 前記第1、第2の成分が、共に金属であ
    ることを特徴とする請求項1〜6記載のランプ。
  8. 【請求項8】 前記第1の成分が、Nb又はその合金で
    あり、前記第2の成分が、W、Mo、Zr、Re等の金
    属又はその合金であることを特徴とする請求項7記載の
    ランプ。
  9. 【請求項9】 前記導電部材は、その外周において溶融
    材料を介して前記封止容器端部内周と気密に封着せしめ
    られ、前記外周においても前記第2の成分を含有する耐
    ハロゲン領域を形成するとともに、前記溶融材料は、少
    なくともLa2O3を含有することを特徴とする請求項
    8記載のランプ。
  10. 【請求項10】 Nb又はその合金からなる第1の成分
    と、この第1の成分に比べて耐ハロゲン性に優れた第2
    の成分とを含有するとともに、第1、第2の成分の存在
    比率が異なる少なくとも3つの領域、又は1つの層内で
    前記第1、第2の成分の存在比率が連続的に変化する層
    を有することを特徴とする導電性材料。
  11. 【請求項11】 前記第1の成分を含有する基材と、前
    記第2の成分とを準備するとともに、前記基材表面に位
    置する前記第2の成分に対して熱処理を施してなる請求
    項10記載の導電性材料の製造方法。
  12. 【請求項12】 前記熱処理を施すことにより生じた前
    記基材の表面厚みが、5μm以下である請求項11記載
    の導電性材料の製造方法。
  13. 【請求項13】 前記第2の成分の蒸気雰囲気中に前記
    基材を晒してなる請求項10、11記載の導電性材料の
    製造方法。
  14. 【請求項14】 前記第2の成分がWであって、Wミラ
    ー炉で、真空度106Torr以上、1500度を2
    時間キープする工程と、その後、1400度まで6時間
    かけて徐冷する行程と、を備えてなる請求項10〜13
    記載の導電性材料の製造方法。
  15. 【請求項15】 前記第1の成分が、NbーZr合金で
    ある請求項14記載の導電性材料の製造方法。
  16. 【請求項16】 前記第2の成分がWであって、WとN
    bの混合蒸気雰囲気中に前記基材を晒す工程と、その
    後、Wの蒸気雰囲気中に前記基材を晒す工程と、を備え
    てなる請求項10〜13記載の導電性材料の製造方法。
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PCT/JP1998/000158 WO1998032147A1 (fr) 1997-01-18 1998-01-16 Lampe a decharge, procede de fermeture etanche d'une lampe a decharge et dispositif de fermeture etanche pour lampe a decharge
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005183356A (ja) * 2003-12-17 2005-07-07 General Electric Co <Ge> 独自にシールされた構成要素を有する密封ランプのシール技術及びランプ
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