JPS58190883A - 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 度の多結晶アル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。

その改良型包囲体拐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。

［高圧ナトＩＪウム蒸気ランプ］という名称のシュミッ
ト氏による米国特許第３．２４８．５９０２− 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３．０２６．２１０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０．３ミク
ロン〜約６．６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０．５％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くても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が、有効
量の最高０．５Ｍ量パー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リウム蒸気ランプ内には、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す）　ＩＪウムが充填される。

アルミナチューブの両端は耐火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ジ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
治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
（り返丁必賛はないであろう。

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（ことはよく知られている。この技
術を用いて観察した結果はアルミナ材料上に清らかで非
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Ａ、Ｇ、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
たアーク室を使用した同一ランプに比較してすぐれてい
ることも判った。そのＭは明らかにインライン伝達性を
増した滑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　５− 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ナトリ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をもって内油げのステム４により閉鎖され、それ
らのインリード線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　
６− キャップ１２．１３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１４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ぜる□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１Ｂは符号２１０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Ａ／ガムが導入された後、排気チューブ１
８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
めの貯槽として働く。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（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９−Ｐ７からド
ーム端部にある窪み部２６まで伸長　７− するロッド２５で成りたつ装着体により、包体内に支持
され、前記単一のロツｒは弾性のクランプ２７によって
前記鵠み部に固定される。アーク管の各キャップ１３は
ノ々ンＰ２９によりフレームに接続し、端部キャップ１
２はバンド３０、支持杆３１を介してインリード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々リウムとア
ルミニウムの合金末は制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号に鮮明されて
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
　９− ８− 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
点には実質的に及ばないで、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「
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℃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６１［ナトリウムの浴剤成分で、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。ｌ！＃化物の三成分系も又、所望な均等で
おだやか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、稀酸液で処理部拐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
理部拐を取り出す時に、周囲の温度まで調節しながら冷
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ザンゾル
を種々の時間だけ約７６２℃〜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。硼酸ナトリウム塩の共融成
分は一般的化学式Ｎａ２０−Ｚ；２８　Ｂ２Ｏ３で表わ
されるものが使用された。但し、１モルのＮａ２Ｏ、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（である。

第　　１　　表 温　度（’Ｃ）　　　　時　間（分）　　　伝導度の増
加（％）９００　　　　　　　　　　　　１０　　　　
　　　　　　　　　　６０〃　　　　　　　　　　　　
　　　５　　　　　　　　　　　　　　５０〃　　　　
　　　　　　　　　　　２　　　　　　　　　　　　　
　５７８５０　　　　　　　　　　　１０　　　　　　
　　　　　　　　５８〃　　　　　　　　　　　　　　
　　５　　　　　　　　　　　　　　　５５〃　　　　
　　　　　　　　　　　２　　　　　　　　　　　　　
５２８００　　　　　　　　　　　１０　　　　　　　
　　　　　　　５７〃　　　　　　　　　　　　　　　
５　　　　　　　　　　　　　　５７〃　　　　　　　
　　　　　　　２　　　　　　　　　　　　　　５３７
５０　　　　　　　　　　　１０　　　　　　　　　　
　　　　１５〃　　　　　　　　　　　　　　５　　　
　　　　　　　　　　　３６／／　　　　　　　　　　
　　　　　２　　　　　　　　　　　　　　１０．５み
がいていないアルミナチューブに比較して実装的改善が
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（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
せた後この被膜を溶解するためＫ、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．　フルータンス／ワットの出力が
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／ワツ□トの出力が得られ、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ナトリウム蒸気ラ
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。 １・・・・・・高強度ナトリウム蒸気放電ランプ２・・
・・・・ガラス状外包体 ３・・・・・・外包体の首蔀 ４・・・・・・円曲ステム 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
ラス状シール部材 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 ２９．３０・・・バンド 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　コンパニー１８− 図面の浄書友内容に変更なし） Ｆｉｇ・’　　２６ ２３／″ ８１ Ｆｉａ、４ 特開昭５８−１９０８８３（６） Ｆｉｇ　２ ！　１１１冒１　１Ａさ止、 Ｆ少３ 手　　続　　補　　正　　書 昭和５８年６月７日 特許庁長官　殿 １、事件の表示　昭和５寥年特　許　願第１４６８３号
２、発明の名称 化学的にみがかれる多結晶アルミナ拐 ３、補正をする者 事件との関係　　　出願人　　　゛ ゼネラル　エレクトリック　コンパニー４、代理人 ５、補正命令の日イ」 なし ６補正の対象 図面 ７、　’ＰＭ正の内容 正式図面を別紙の通り提出する。 ２−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）アルミナ本体の主表面を高温で溶融状の無機溶剤に
   物理的に接触させることによって、多結晶アルミナで成
   る光伝達本体の光学的伝達性を増す方法。 ２）無機溶剤はアルカリ金属塩であることを−Ｆ記特許
   請求の範囲第１項に付加した方法。 ３）無機溶剤はアルカリ金属の硼酸塩であることを上記
   特許請求の範囲第２項に付加した方法。 ４）　　（ａｌ前記主表面をみが（ために、高温で充分
   な時間だけ前記アルミナ本体の主表面を溶融状無機溶剤
   に物理的に接触させ、 （ｂ）前記主表面から溶剤の残りを除去することで成り
   たち、多結晶アルミナでなる光伝達性本体の光学的伝達
   性を増す方法。 ５）溶剤の残りは周囲の温度で、溶液で分解す　１　− ることにより除去されることを上記特許請求の範囲第４
   項に伺加した方法。 ６）前記多結晶アルミナ本体は酸化大気中で溶融状溶剤
   の浴槽内に浸されることを上記特許請求の範囲第４項に
   付加した方法。