JPS5928942B2 - 熱的異方性部材よりなる容器 - Google Patents
熱的異方性部材よりなる容器Info
- Publication number
- JPS5928942B2 JPS5928942B2 JP49039959A JP3995974A JPS5928942B2 JP S5928942 B2 JPS5928942 B2 JP S5928942B2 JP 49039959 A JP49039959 A JP 49039959A JP 3995974 A JP3995974 A JP 3995974A JP S5928942 B2 JPS5928942 B2 JP S5928942B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- arc tube
- thermal expansion
- sapphire
- axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は方向により異なる熱膨張特性を有する材料から
なる発光管を管端部密封用部品で密封してなる放電灯に
関する。
なる発光管を管端部密封用部品で密封してなる放電灯に
関する。
高圧ナトリウムランプなどのアルカリ金属蒸気放電灯の
発光管材料には耐熱性、耐アルカリ腐蝕性が要求される
。
発光管材料には耐熱性、耐アルカリ腐蝕性が要求される
。
このため、この種の放電灯の発光管材料ｉして、半透明
な透光性多結晶酸化アルミニウム磁器が従来から広く用
いられている。
な透光性多結晶酸化アルミニウム磁器が従来から広く用
いられている。
しかしながら、この材料は発光光の透過性および耐アル
カリ腐蝕性に関して必ずしも満足すべきものではない。
カリ腐蝕性に関して必ずしも満足すべきものではない。
このため近年、より透光性がすぐれ、かつ耐アルカリ腐
蝕性にも優れていて高入力時でも黒化などが発生し難い
などの利点を有すると考えられている酸化アルミニウム
の単結晶体である透明なサファイヤを発光管材料として
用いることが試みられている。
蝕性にも優れていて高入力時でも黒化などが発生し難い
などの利点を有すると考えられている酸化アルミニウム
の単結晶体である透明なサファイヤを発光管材料として
用いることが試みられている。
放電灯の発光管として用いる場合、発光管の両端部を電
極の電流導通部と共に密封する必要がある。
極の電流導通部と共に密封する必要がある。
しかもこの場合、発光管は中央部において１０００〜１
２００℃、両端部において５００〜７００℃という高温
になるから従来サファイヤ発光管の密封には熱膨張係数
αがサファイヤのそれに近いニオブ（α二８．６Ｘ１０
／’Ｃａｔ１０００℃）、チタン（α二１１．６Ｘ１
０ ／℃ａｔ１０００°Ｃ）、タンタル（α＝７．３Ｘ
１０ ／’Ｃａｔ１０００℃）などの金属あるいはア
ルミナ磁器（α＝８．５Ｘ１０’″／’ＣａｔｌＯ００
°Ｃ）などの材質からできた円板またはキャップ状のも
のが用いられている。
２００℃、両端部において５００〜７００℃という高温
になるから従来サファイヤ発光管の密封には熱膨張係数
αがサファイヤのそれに近いニオブ（α二８．６Ｘ１０
／’Ｃａｔ１０００℃）、チタン（α二１１．６Ｘ１
０ ／℃ａｔ１０００°Ｃ）、タンタル（α＝７．３Ｘ
１０ ／’Ｃａｔ１０００℃）などの金属あるいはア
ルミナ磁器（α＝８．５Ｘ１０’″／’ＣａｔｌＯ００
°Ｃ）などの材質からできた円板またはキャップ状のも
のが用いられている。
一方サファイヤは異方性の物質であり熱膨張係数が方向
によって異なる熱膨張特性を示し、結晶のＣ軸方向の熱
膨張量がＣ軸と直角方向のそれより大きい。
によって異なる熱膨張特性を示し、結晶のＣ軸方向の熱
膨張量がＣ軸と直角方向のそれより大きい。
すなわち、これを数字で示せば１０００°ＣではＣ軸方
向の熱膨張係数αＣは９．７Ｘ１０ ／℃、Ａ、Ｂ軸
方向の熱膨張係数αＡ、αＢ１はともに８．８Ｘ１０
／’Ｃである。
向の熱膨張係数αＣは９．７Ｘ１０ ／℃、Ａ、Ｂ軸
方向の熱膨張係数αＡ、αＢ１はともに８．８Ｘ１０
／’Ｃである。
したがって、上記のような熱膨張特性に異方性がない材
質からできた管端密封用部品でサファイヤ発光管管端を
封止した場合、密封部に応力歪が発生し、第５図１１に
示すように管端密封部に割れを生ずることがしばしば見
られる。
質からできた管端密封用部品でサファイヤ発光管管端を
封止した場合、密封部に応力歪が発生し、第５図１１に
示すように管端密封部に割れを生ずることがしばしば見
られる。
本発明の目的は、したがって、高温においても密着個所
に応力歪を発生することのない、冒頭に述べた種類の放
電灯を提供することである。
に応力歪を発生することのない、冒頭に述べた種類の放
電灯を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明による放電灯は、管
端部密封用部品もまた発光管と実質上同一の、方向によ
り異なる熱膨張特性を有する材料からなり、前記管端部
密封用部品がすべての方向において前記発光管と実質上
同一の熱膨張率を有するような方向に配置されているこ
とを要旨とする。
端部密封用部品もまた発光管と実質上同一の、方向によ
り異なる熱膨張特性を有する材料からなり、前記管端部
密封用部品がすべての方向において前記発光管と実質上
同一の熱膨張率を有するような方向に配置されているこ
とを要旨とする。
本発明の有利な実施の態様においては、前記発光管と前
記管端部密封用部品が、Ａ軸とＢ軸方向の熱膨張率が等
しく、Ｃ軸方向の熱膨張率が前記両軸方向の熱膨張率と
異なっている同一の材料からなり、前記発光管を形成し
ている材料のＣ軸および前記管端部密封用部品を形成し
ている材料のＣ軸の方向が前記発光管の管軸の方向と一
致している。
記管端部密封用部品が、Ａ軸とＢ軸方向の熱膨張率が等
しく、Ｃ軸方向の熱膨張率が前記両軸方向の熱膨張率と
異なっている同一の材料からなり、前記発光管を形成し
ている材料のＣ軸および前記管端部密封用部品を形成し
ている材料のＣ軸の方向が前記発光管の管軸の方向と一
致している。
本発明の有利な他の態様においては、前記発光管と前記
管端部密封用部品が嵌合されている。
管端部密封用部品が嵌合されている。
以下本発明を発光管および管端密封用部品の材質として
サファイヤを用いたときの実施例によって詳しく説明す
る。
サファイヤを用いたときの実施例によって詳しく説明す
る。
第１図はサファイヤの発光管１０両端をそれぞれ電極３
を具えた一対のサファイヤ円板２をセラミック封止剤４
で密封した放電灯の内管を示す。
を具えた一対のサファイヤ円板２をセラミック封止剤４
で密封した放電灯の内管を示す。
第１図において、サファイヤ発光管１のＣ軸方向とサフ
ァイヤ板２のＣ軸方向はそれぞれ管軸の方向と一致して
いる。
ァイヤ板２のＣ軸方向はそれぞれ管軸の方向と一致して
いる。
サファイヤの示す熱膨張特性の方向性はサファイヤ結晶
のＣ軸方向で決定されるから、上記のように配置すると
サファイヤ発光管１とサファイヤ円板２のそれぞれの示
す熱膨張特性の方向が一致し、かつ同一材質であるので
熱膨張量も等しいので封止により応力歪が残留すること
がない。
のＣ軸方向で決定されるから、上記のように配置すると
サファイヤ発光管１とサファイヤ円板２のそれぞれの示
す熱膨張特性の方向が一致し、かつ同一材質であるので
熱膨張量も等しいので封止により応力歪が残留すること
がない。
このように管軸方向とＣ軸方向を合せる方法はとくに、
サファイヤのごとく、Ａ、 Ｂ軸方向の熱膨張率が等し
い、いわゆる一軸性物質を用いた場合には、Ｃ軸方向が
発光管と管端密封用部品で合致しさえすれば、Ａ、 Ｂ
軸方向を合せる必要がないため、放電管組立時に、いわ
ゆる軸合せを必要としないという大きな利点を有する。
サファイヤのごとく、Ａ、 Ｂ軸方向の熱膨張率が等し
い、いわゆる一軸性物質を用いた場合には、Ｃ軸方向が
発光管と管端密封用部品で合致しさえすれば、Ａ、 Ｂ
軸方向を合せる必要がないため、放電管組立時に、いわ
ゆる軸合せを必要としないという大きな利点を有する。
サファイヤの結晶成長方向は必ずしもＣ軸方向と一致せ
ず、Ｃ軸と約６０度の角度方向に最も良好な結晶成長性
を示すことから、一般にサファイヤ発光管の管軸方向と
Ｃ軸とは一致しない。
ず、Ｃ軸と約６０度の角度方向に最も良好な結晶成長性
を示すことから、一般にサファイヤ発光管の管軸方向と
Ｃ軸とは一致しない。
この場合の本発明の実施例を第２図に示す。
第２図において矢印７はサファイヤ発光管１のＣ軸方向
を示し、矢印８はサファイヤ円板２のＣ軸方向を示して
おり、矢印７と矢印８のそれぞれの方向が一致している
。
を示し、矢印８はサファイヤ円板２のＣ軸方向を示して
おり、矢印７と矢印８のそれぞれの方向が一致している
。
この場合もサファイヤ発光管１とサファイヤ円板２との
密封部に応力歪が発生しない。
密封部に応力歪が発生しない。
発光管と管端密封用部品とが嵌合部をもつ場合の実施例
の管端密封部を第３図、第４図に示す。
の管端密封部を第３図、第４図に示す。
第３図はサファイヤ発光管１とつばのあるサファイヤ円
板５とをセラミック封止剤４で密封した場合を示す。
板５とをセラミック封止剤４で密封した場合を示す。
第３図においてサファイヤ発光管１のＣ軸方向を示す矢
印７とつばのあるサファイヤ円板５のＣ軸方向を示す矢
印９のそれぞれの方向は一致している。
印７とつばのあるサファイヤ円板５のＣ軸方向を示す矢
印９のそれぞれの方向は一致している。
第４図はサファイヤ発光管１とサファイヤキャップ６と
をセラミック封止剤４で密封した場合で、サファイヤ発
光管１のＣ軸方向を示す矢印７とサファイヤキャップ６
のＣ軸方向を示す矢印１０のそれぞれの方向が一致して
いることを示している。
をセラミック封止剤４で密封した場合で、サファイヤ発
光管１のＣ軸方向を示す矢印７とサファイヤキャップ６
のＣ軸方向を示す矢印１０のそれぞれの方向が一致して
いることを示している。
いずれの場合も管端密封部に熱膨張特性の異方性により
応力歪を発生させることはない。
応力歪を発生させることはない。
このように嵌合部を有する管端密封部を用いれば嵌合部
において、接着する部分の面積が大となり、強度的に丈
夫になる。
において、接着する部分の面積が大となり、強度的に丈
夫になる。
さらに、第１図のごとく、発光管の端部でディスク形状
の管端密封部と接着する構造の場合には、発光管の端部
は一般に、研磨精度がよ（なく、微小クラック等が存在
し、このため接着力が弱まる。
の管端密封部と接着する構造の場合には、発光管の端部
は一般に、研磨精度がよ（なく、微小クラック等が存在
し、このため接着力が弱まる。
それに反し、第３図。第４図の例では発光管の側面で、
かつ大面積の部分で接着させるため、接着強度が増大す
る。
かつ大面積の部分で接着させるため、接着強度が増大す
る。
このことは、発光管と管端密封部の熱的異方量が相違す
る場合、あるいは、等しくても、軸方向がずれる場合な
どに生じる応力歪に対しても管の強度を十分に保ちうる
という効果がある。
る場合、あるいは、等しくても、軸方向がずれる場合な
どに生じる応力歪に対しても管の強度を十分に保ちうる
という効果がある。
さらに嵌合部を有することにより、管端密封部の中心位
置合せが不要とな、るため、製造能率が向上する。
置合せが不要とな、るため、製造能率が向上する。
したがって、本発明によれば発光管の熱膨張特性に方向
性がある場合、管端密封によって応力歪を発生させるこ
とがないため、これを原因とする内管の管端密封部の割
れを避けることが可能となり、放電灯製作の歩留りある
いは放電灯の動作寿命を高めることができる。
性がある場合、管端密封によって応力歪を発生させるこ
とがないため、これを原因とする内管の管端密封部の割
れを避けることが可能となり、放電灯製作の歩留りある
いは放電灯の動作寿命を高めることができる。
さらにこれを具体的に述べれば、本発明を外径６．５
ｍ、電極間隔５０ｒｒｒｊｎの発光管内にカリウムおよ
び水銀を封入した固体レーザ励起用光源ランプに実施し
、これを人力４００Ｗ（交流電圧９０Ｖ１電流５Ａ）で
試験した結果、従来１００乃至２００ｈであった寿命を
３０００ｈ以上に延ばすことができた。
ｍ、電極間隔５０ｒｒｒｊｎの発光管内にカリウムおよ
び水銀を封入した固体レーザ励起用光源ランプに実施し
、これを人力４００Ｗ（交流電圧９０Ｖ１電流５Ａ）で
試験した結果、従来１００乃至２００ｈであった寿命を
３０００ｈ以上に延ばすことができた。
また、従来は製作工程途上、管壁に割れを生ずることが
多く、製造歩留りも低く、たかだか入力２００乃至３０
０Ｗ程度のランプしか製作しえなかったが、本発明を実
施することにより、製作歩留りは向上し、６００Ｗ乃至
１ｋＷのものまで製作しうるようになった。
多く、製造歩留りも低く、たかだか入力２００乃至３０
０Ｗ程度のランプしか製作しえなかったが、本発明を実
施することにより、製作歩留りは向上し、６００Ｗ乃至
１ｋＷのものまで製作しうるようになった。
なお、本発明はサファイヤ同志を密着する場合のほか、
例えばルビーなどの熱膨張特性に異方性をもつ物質から
なる発光管の管端を密封する際にも適用できる。
例えばルビーなどの熱膨張特性に異方性をもつ物質から
なる発光管の管端を密封する際にも適用できる。
また管端密封用部品の材質として、発光管と同じ熱膨張
特性を示し、密封個所でいずれの方向に対しても発光管
とほぼ同じ熱膨張量を示すことが可能な材質であれば、
例えば発光管にサファイヤ、管端密封用部品にルビーあ
るいはその他の異方性材質というように発光管と異なる
材質でも良い。
特性を示し、密封個所でいずれの方向に対しても発光管
とほぼ同じ熱膨張量を示すことが可能な材質であれば、
例えば発光管にサファイヤ、管端密封用部品にルビーあ
るいはその他の異方性材質というように発光管と異なる
材質でも良い。
さらに本発明は放電灯用発光管の管端密封についてのみ
記述したが、他の目的として熱的異方性を示す材質を接
続する場合にも広範囲にわたって応用できることは明ら
かである。
記述したが、他の目的として熱的異方性を示す材質を接
続する場合にも広範囲にわたって応用できることは明ら
かである。
第１図、第２図は本発明の実施例の放電灯の内管の断面
図、第３図、第４図は本発明の実施例の発光管管端密封
部の断面図、第５図は発光管管端密封部に生じた割れの
状態を示す図である。 １・・・・・・サファイヤ発光管、２・・・・・・サフ
ァイヤ円板、３・・・・・・電極、４・・・・・・セラ
ミック封止剤、５・・・・・・つばのあるサファイヤ円
板、６・・・・・・サファイヤキャップ、？、８，９，
１０・・・・・・Ｃ軸方向を示す矢印。
図、第３図、第４図は本発明の実施例の発光管管端密封
部の断面図、第５図は発光管管端密封部に生じた割れの
状態を示す図である。 １・・・・・・サファイヤ発光管、２・・・・・・サフ
ァイヤ円板、３・・・・・・電極、４・・・・・・セラ
ミック封止剤、５・・・・・・つばのあるサファイヤ円
板、６・・・・・・サファイヤキャップ、？、８，９，
１０・・・・・・Ｃ軸方向を示す矢印。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 方向により異なる熱膨張特性を有する材料からなる
発光管を管端部密封用部品で密封してなる放電灯におい
て、前記管端部密封用部品もまた前記発光管と実質上同
一の、方向により異なる熱膨張特性を有する材料からな
り、前記管端部密封用部品がすべての方向において前記
発光管と実質上同一の熱膨張率を有するような方向に配
置されていることを特徴とする放電灯。 ２ 前記発光管と前記管端部密封用部品が、Ａ軸とＢ軸
方向の熱膨張率が等しく、Ｃ軸方向の熱膨張率が前記両
軸方向の熱膨張率と異なっている、同一の材料からなり
、前記発光管を形成している材料のＣ軸および前記管端
部密封用部品を形成している材料のＣ軸の方向が前記発
光管の管軸の方向と一致していることを特徴とする特許
請求の範囲第１項による放電灯。 ３ 前記発光管と前記管端部密封用部品が嵌合されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項による放電灯
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49039959A JPS5928942B2 (ja) | 1974-04-10 | 1974-04-10 | 熱的異方性部材よりなる容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49039959A JPS5928942B2 (ja) | 1974-04-10 | 1974-04-10 | 熱的異方性部材よりなる容器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS50133671A JPS50133671A (ja) | 1975-10-23 |
| JPS5928942B2 true JPS5928942B2 (ja) | 1984-07-17 |
Family
ID=12567481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP49039959A Expired JPS5928942B2 (ja) | 1974-04-10 | 1974-04-10 | 熱的異方性部材よりなる容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5928942B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6035789B2 (ja) * | 1975-02-05 | 1985-08-16 | 株式会社日立製作所 | 放電灯用管体 |
| US4545799A (en) * | 1983-09-06 | 1985-10-08 | Gte Laboratories Incorporated | Method of making direct seal between niobium and ceramics |
| JP2020149052A (ja) * | 2019-03-11 | 2020-09-17 | 京セラ株式会社 | 光コネクタ用スリーブおよび光コネクタ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3591348A (en) * | 1968-01-24 | 1971-07-06 | Tyco Laboratories Inc | Method of growing crystalline materials |
-
1974
- 1974-04-10 JP JP49039959A patent/JPS5928942B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3591348A (en) * | 1968-01-24 | 1971-07-06 | Tyco Laboratories Inc | Method of growing crystalline materials |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS50133671A (ja) | 1975-10-23 |
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