JPS58190882A - 化学的にみがかれる多結晶アルミナ材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の背景 本発明は光学的な伝達性を増すために、主表面が溶融状
の醪解物質でみがかれるような高密度の多結晶アＡ／ミ
ナの伝達性本体に関する。溶剤でみがいた管状形材料は
、改良型高強度の放電ランプに光伝達性包囲体として用
いられると、一般にみがいていないアルミナ材料で得ら
れる出力以上の高い光の出力を出す。その改良型包囲体
材料は特に外部の電源からの電流で加熱されるのでなく
て放電により加熱される電極であるような自然加熱式電
極を利用した型の高強度ナトリウム蒸気ランプ構造体に
於て有効である。

１“高庄ナトリウム蒸気ランプ」という名称のシュミッ
ト氏による米国％軒第３．２４８．５９０号に説明した
種類の高強度ナトリウムランプは前述の型の電極を必要
とする。これらのランプは更に、高温でナトリウムに対
して抵抗を有するような高密度の光伝達性多結晶アルミ
ナ材料で成る細い管状包囲体を使用する。特に適切なこ
の型の高純度アルミナはコブル氏の米国特許第３．０２
６．２１０号にその準備方法に沿って説明されており、
その特許に於て、前記材料は約０３ミフロン〜約６６ミ
クロンの波長範囲にある全波長の放射エネルギーに対す
るチューブの１ミリメータの厚みにつき多くても０５％
のインライン伝達性を表し、又、前記波長範囲内の成る
波長で多（ても１０％のインライン伝達性を表す。その
ような多結晶アルミナ材料は、一般に、光学的透過力を
備えるために少量ではあるか、有効量の最高０５重量・
ξ−セントのマグネシアを含有し、そのマグネシア含有
量は主にアルミナとマグネシアの尖晶石として存在する
。

そのような高強度ナトＩＪウム蒸気うンプ内には、スタ
ートし易（するためにキセノンのような希ガスや、効率
の改善のための水銀と共にナトリウムが充填される。ア
ルミナチューブの両端は耐大金属の閉鎖部材によりシー
ルされる。即ち、ガラス状シール材でアルミナに接合さ
れるニオビウム端部キャップによりシールされる。各端
部キャップはタングステン杆のようなチューブの軸に沿
って伸長する電極を支持し、そのタングステン杆はその
内端部のまわりに巻かれた二重コイルのタングステンワ
イヤを有し、更にその電極は適切な電子放射材で被覆さ
れている。

この構造体を有するランプは更に適切なランプ製造法と
共に、シミサー氏他による米国特許第３、７０８．７０
１号に説明されているので、この明細書に詳しい事項を
くり返す必要はないであろう。

転位やダレインの境界部が選択的に食刻されないように
、硼砂を溶かした浴槽内で不透明の多結晶アルミナ物°
体を化学的にみがくことはよ（知られている。この技術
を用いて観察した結果はアルミナ材料工に清らかで非常
に反射性のある表面が生じた。そして、材料の化学的研
究（１９６６年）という刊行物の第３巻にＡＧ、キング
氏による［アルミナの化学的みがきとその強度」という
題名で書かれた技術記事に説明されているように、その
ような処理により機械的な強度も改善された。

本発明の要約 前述の米国特許第３．０２６．２１０号に説明さく増し
、みがいた゛アーク室を利用した高強度放電ランプの光
の出力特性が改善されるほどの程度まで増大することが
判った。そのようなランプの場合の光の出力に於ける改
善は、現在売り出されている多結晶型アルミナ材料で作
ったアイソライン伝達性を増した清らかな外面を備える
のみならず、その材料から表面層を除去することによっ
て、総光学的伝達性をも増す。そこで、本発明の改善さ
れた多結晶アルミナ材料を利用したランプはワット値当
りのルーメンを増し、より有効な光源となることが判っ
た。

望ましい実施例の記載 本発明を実施した高強度のす）　ＩＪウム蒸気放電ラン
プが、第１図の符号１で示されており、長卵型のガラス
状の包体、即ちジャケット２を有する。そのジャケット
２の首部３は、堅いインリード線６．７を伸長させてい
るゾレス５をもって内的げのステム４により閉鎖され、
それらのインリート線６，７の外端部は、普通のねじペ
ースのねじ切りのシェル８と中心の接触子９とに接続す
る。

内部の包体、即ち、アーク管１１は、前述の米国特許第
３．０２６．２０１号に説明するような、高密度の焼結
多結晶アルミナのセラミックで出来ていて、それは後文
で詳述する手段により光学的伝導度を増すために、本発
明に従って化学的に処理される主表面を有する。アーク
管の両端は、はめ輪状のニオビウム金属からなる端部キ
ャップ］　２　、１．３により閉鎖され、それらの端部
キャップ１２．１３は、第４図の符号］４で厚みを誇張
して示したガラス状のシール成分により、アルミナのア
ーク管に密封シールされる。

そのアーク管の端部には熱イオンの電極１５が装着され
ている。第４図に最もよく示すように、その電極は内部
のタングステンワイヤのコイル１６で成りたち、そのコ
イル１６は、端部キャップに溶接されたニオビウムのチ
ューブ１８の端部内に溶接されたタングステンの軸１７
に巻かれている。その内部のコイル１６の中心旋回体は
お互いに離れていて、外部のタングステンワイヤのコイ
ル１９が、内部のコイル１６のまわりに巻かれている。

適切な電子放射性の混合物を電極コイルに塗るか、又は
そのコイルを前混合物の懸濁液中に浸すことによって、
その混合物をコイルに塗着させることが出来る。その材
料は外部コイルならびに内部コイルの旋回体間と、内部
コイルの旋回体と軸との間との間隙に主として保持され
る。

下方のチューブ１８は符号２１の所に貫通孔を有し、こ
のチューブは、そのランプの製造中、排気管として使用
される。そのアーク管内に、ガス充填ならびに水銀ナト
リウムのアマルガムが導入された後、排気チューブ１８
は符号２２で示すような冷却溶接により密封状にはさみ
切られ、その後は濃縮水銀ナトリウムアマルガムのため
の貯槽として働（。上方のチューブ１８′はアーク管内
に開口を有せず、ゲッターとして働く少量のイツトリウ
ム金属（図示せず）を入れるために使用される。そのチ
ューブの端部はピンチ２３により閉鎖され、ハーメチッ
クシールを形成する。図示のランプはペースを下にした
動作に制限され、アマルガムをその中に凝縮させるため
のアーク管の最も冷却した部分でなければならない、よ
り長い排気チューブ管１８が一番下に位置づｉられる。

そのアーク管は、ステム端部にあるインリード７からド
ーム端部にある窪み部２６まで伸長するロツ）２５で成
りたつ装着体により、包体内に支持され、前記単一のロ
ッＰは弾性のクランプ２７によって前記窪み部に固定さ
れる。アーク管の各キャップ１３はノ々ンド２９により
フレームに接続し、端部キャップ１２は・ぐンド３０、
支持杆３１を介してインＩＪ−ｒ　６に接続する。

包体内のスペースは熱を保持するために排気され、これ
は外側ジャケットをシールする前に行われる。ゲッター
即ちチャンネル付リング内に押入されるノぐリウムとア
ルミニウムの合金末は高真空を保証するために、シール
後に閃光をとばす。この型のランプ構造を製造する方法
は前述の米国特許第３．７０８．７１０号に群間されて
いるので、ここでくり返す必要はないであろう。

基本的には、本発明の化学的みがき方法は、表面の表面
層が分解されて比較的滑らかな外観を呈するまで、ゆる
やかな割合でアルミナを分解させる溶融無機溶剤に、多
結晶アルミナの光伝導本体〔すなわち、ランプ１のアセ
ンブリイ前のアーク管１１〕の主表面を物理的に接触さ
せることで成りたつ。この種の化学的みがき処理を行う
際に、アルミナのグレインの境界部にある他の物質を溶
解させないで、そのグレイン、即ち分子の表面層を好ん
で分解させるように、溶剤の成分を選択することも重要
なことである。

第３図の処理ずみのアルミナ表面と第２図の未ち平面化
作用が行われ、その作用は、グレイン境界面にある低い
点には実質的に及ぼないで、個々のアルミナ分子の高い
点を減らすようにする。反射光で撮ったこれらの写真か
ら、第２図の未処理表面は多量の光が分散するために１
暗い］視野に見える。この好ましい分解作用を行う特定
の溶剤成分の選択は約１０００°Ｃまでの高い処理温度
で溶融状態のままで安定している選択された溶剤物質に
より処理したアルミナ表面に生じる効果を目で検査する
ことによって機械的に行われる。それ以上の高温になる
と、好ましい硼酸ナトリウムの溶剤成分で、好ましくな
いグレイン境界部の食刻が生じ、これは又、その接触時
間にもよる。

するか又は、インライン伝導度が悪いような光学的分散
表面を形成するような不溶反応生成物をその溶融液の界
面に生じさせることはない。

成分を有する。この等級は、アルカリ金属の酸化物の成
分を有する他の型の酸化物の二成分系と共に、硼酸ナト
リウムや硼酸カルシウムのようなアルカリ金属の硼酸塩
を含有する。酸化物の三成分系も又、所望な均等でおだ
やがな分解作用を行うが、溶融状態にするために、前記
好ましいアルカリ金属の硼酸塩の場合に必要とする温度
より一層高い温度を必要とする。従って。

この溶剤物質の余分な揮発を生じさせないように約１０
００℃をこえないような徐々に上昇する温度で溶融アル
カリ金属の硼酸塩の浴槽中に多結晶本体を浸すことによ
って空中で分解作用を行うことは好ましいことであるけ
れども、多結晶アルミナの耐熱性のために、それより高
温だアルミナ本体上にガラス状の被膜が生じ、これは直
線状伝達性を改善するために取り除く必要がある。その
被膜は部材を溶融した溶剤の浴槽から取り出して冷やし
た後、稀酸液で処理部材を洗うことにより分解される。

普通の方法で準備された溶融溶剤の浴槽からはじめに処
理部側を取り出す時に、周囲の温度まで調節し７ながら
冷やすことによって熱ショックを最小にすることは望ま
しい。

アルカリ金属の硼酸塩化合物が溶剤物質として使用され
るような本発明に従った好ましい処理工程の例をここで
説明する。多数本の多結晶アルミナチューブのサンプル
を種々の時間だけ。

約７６２°Ｃ〜８５７℃の高温で硼酸塩の溶液中に浸し
て、化学的みがき処理の全光学的伝導度に対する影響を
測、定した。硼酸す）　ＩＪウム塩の共融成分は一般的
化学式Ｎａ　２０・Ｚ、２８Ｂ２ｏ３で表わされるもの
が使用された。但し、１モルのＮａ　２０゜に対し、４
モルのＢ２Ｏ３までの範囲のモル比を有するような他の
成分も所望の結果に重大な影響を与えることなしに使用
される。この方法で処理する間、時間と温度条件は色々
変化した。

インライン伝導度の改善もそれによって得られ、それは
下の表に示されている。前述の米国特許第３．０２６．
２１０号に説明されている方法を使用して、ペックマン
モデルＤＢスペクトル光度計で可視光のスペクトルに亘
って光学的伝導度の測定が行われた。相異る温度条件で
得られる平均値は第１表に示す如くである。

　１３− 第　　１　　表 温　度（°Ｃ）　　　　時　間（分）　　　伝導度の増
加（％）９００　　　　　　　　　　１０　　　　　　
　　　　　　　６０〃　　　　　　　　　　　　　　　
５　　　　　　　　　　　　　５０〃　　　　　　　　
　　　　　　　２　　　　　　　　　　　　　５７８５
０　　　　　　　　　　　１０　　　　　　　　　　　
　　　５８〃　　　　　　　　　　　　　　　５　　　
　　　　　　　　　　　５５〃　　　　　　　　　　　
　　　　２　　　　　　　　　　　　　５２８００　　
　　　　　　　　　１０　　　　　　　　　　　　　５
７〃　　　　　　　　　　　　　　　５　　　　　　　
　　　　　　　５７〃　　　　　　　　　　　　　　２
　　　　　　　　　　　　　５３７５０　　　　　　　
　　　　１０　　　　　　　　　　　　　１、　５〃　
　　　　　　　　　　　　　　５　　　　　　　　　　
　　　　３６／７　　　　　　　　　　　　　　　２　
　　　　　　　　　　　　　１０．５みがいていないア
ルミナチューブに比較して実質的改善が得られ、より長
い時間、しかもより高い温度でより大きい改善が行われ
ることが前記光学的伝導度の結果から明らかである。他
方、処理温度が約１０００℃をこえる時、この溶剤物質
でグレインの境号部に於いて選択的な食刻が生じたこと
を記憶せねばならない。前述の報告される光学的測定を
行う前に、溶融状溶解作用により生じた処理面のガラス
状被膜を取り除く必要があった。溶融状溶解浴槽から取
り出した後、周囲の温度条件まで冷却させた後との被膜
を溶解するために、処理ずみのアーク室を稀無機酸溶液
中で洗った。

前述の構造体を利用した多数の４００ワツ、トサイズの
高圧ナトリウム蒸気ランプが、みがかれていない多結晶
アルミナのアーク室を有するランプと比較するために溶
剤でみがいたアーク部材を使って作られた。みがいてい
ないアーク室を使って作られた２８個のランプで従来の
測定により平均１１７フルーメンス／ワツトの出力が得
られた。

これに比較して、溶剤でみがいたアーク室を使って組立
られた１４個のランプに於て平均１２０、５ルーメンス
／ワットＬや出力が得られ、これは本発明により著しい
改善を表す。

本発明の効果を得るために種々の変形が使用されること
は前述の説明から明らかである。例えば空中ではなくて
中立的大気中でみがきを行うことによってそれにたとえ
られる結果をもって化学的みがき処理を行うようにする
ことも出来る。同様に、前述の溶融状溶剤と接触した後
、多結晶アルミナ本体の主表面に接着した残りの被膜を
除去するために別の処理手段をとることも出来る。従っ
て、本発明はクレームの範囲に制限されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を利用した被膜型高圧す）　ＩＪウム蒸
気ランプの概略図であり、 第２図はみがいていない多結晶アルミナを示す２００倍
率の写真を示す。 第３図は本発明に従ってみがいた多結晶アルミナ材の同
倍率で撮った写真である。 第４図は第１図に示したランプ用の電極の形態を示す断
面図である。 ｌ・・・・・・高強度ナトリウム蒸気放電ランプ２・・
・・・・ガラス状外包体 ３・・・・外包体の・首部 ４・・・・・・内助ステム ５・・・・・プレス ６．７・・・インリードワイヤ ８　・・・　・・・　シ　ェ　ル ９・・・・・・中心接触子 １１・・・アークチューブ １２．１３・・・チューブの端部キャップ１４・・・ガ
ラス状シール１ １５・・・熱イオン電極 １６・・・内部タングステンワイヤコイル１７・・・タ
ングステン軸部 １８・・・ニオビウムチューブ １９・・・外部タングステンワイヤコイル２２・・・冷
間溶接部 ２３・・・ピンチ ２５・・・単−杆 ２６・・・窪部 ２７・・・弾性クランプ ２９．３Ｑ・・・ノ々ンド １７− ３１・・・支持杆 ３２・・・チャンネル付リング 特許出願人 セネラル　エレクトリック　コンノぐニー１８−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）溶剤でみがかれる主表面を有する高密度の多結晶ア
   ルミナ本体である製品。 ２）多結晶アルミナは約０３ミクロンから約６６ミクロ
   ンの波長範囲の全波長の放射エネルギーに対して前記チ
   ューブの１ミリメータの厚みにつき多くても０，５チの
   インライン伝達性を有し、又、前記波長範囲内の成る波
   長で多くても１０％のインライン伝達性を有するような
   高純度のアルミナで成りたつことを上記特許請求の範囲
   第１項に付加した製品。 ３）多結晶アルミナは少量ではあるが、有効量の最高０
   ５重量ノノー−ントのマグネシアを含有する高純度のア
   ルミナで成りたつことを上記特許請求の範囲第１項に　
   １− 付加した製品。 ４）マグネシア含有量は主にアルミナとマグネシアの尖
   晶石として存在することを上記特許請求の範囲第３項に
   付加した製品。