JPS6313252A - 高圧ナトリウム放電ランプのための光透過性セラミック材料よりなるア−ク管 - 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】 本発明は高圧ナトリウム放電ランプに関し、さらに詳細
には１つ以上のサーメット端部によって閉塞された放電
アーク管を有する高圧ナトリウム放電ランプに関する。

英国特許第０８２１２５６１５８号には、従来のチュー
ブ状ニオブ内部リード部材の代替物として導電性サーメ
ット部材がどのように用いられうるかについて記述され
ており、その場合には、水素に対する導電性サーメット
の透過率に依存して、放電アーク管内の残留水素を除去
するかあるいはそれを影響のないものとするための代替
手段が見出されなければならない、上記英国特許第０８
２１２５６１５８号では４００Ｗランプを用いており、
１つの解決策として、水素を吸収するためにチタン・ワ
イヤのコイルで形成されたゲッタを設け、かつある種の
場合にはそのチタン・ワイヤは水素透過性材料で被覆さ
れうる。それによって、ランプの全寿命にわたって不当
な電圧上昇を生じさせることになるナトリウムによる侵
食からプラチナを保護する。水素に対する透過率が高く
かつナトリウムによる侵食に対する耐性に優れているの
で、ニオブが好ましい材料である。このことを実現する
ために示唆された１つの方法は、チタン・コア・ワイヤ
をニオブの外被と同時に延伸させることである。このよ
うに同時に延伸された複合ワイヤが上述した４００ワッ
ト・ランプに関連して用いられている場合には、そのよ
うな複合ワイヤを同時に延伸させることおよび特にその
ワイヤをコイル状にすることは、通常３５〜７０ワット
の範囲の低電力ランプを作成するに当っては完全に満足
しつる解決策とはなりえず、また例えば１５０ワットま
でのランプの場合には問題となることが認められた。チ
タンとニオブは結晶構造が異なるから、同時に延伸され
るワイヤは加工硬化してもろくなる傾向があり、しかも
この複合ワイヤをコイル状にしようとするとそのコイル
に破断が生じ、そのコイルは電極シャンク上に保持でき
なくなる。放電アーク管内にチタン・ワイヤが自由な状
態で存在することは望ましいことではなく、ランプ動作
にとって有害となりうる。さらに、７０Ｗのランプは４
００Ｗのランプよりも寸法的にはるかに小さいが、製造
方法、特にシールの方法が異なるから、７０Ｗのアーク
放電管の方が除去されるべき水素の量がはるかに多いの
で、問題は一層悪化する。

本発明によれば、放電を発生させるための離間した電極
と、チタンおよびニオブ金属の合金よりなりアーク管内
に保持された所定量のゲッタ材料を具備した高圧ナトリ
ウム放電ランプのための光ｉ３過性セラミック材料より
なるアーク管が提供される。

本発明の好ましい実施例では、合金が０．３ｗの直径と
なるまで延伸され、直径０．５１■ｌまたは０．７１１
ｍの電極シャンクに適合するようにコイル状となされる
。驚くべきことは、直径が０．３ｗｍの延伸された合金
ワイヤが加工硬化を伴うことなしにコイル状となされう
ろことが認められ、またさらに驚くべきことには、ニオ
ブが合金化作用しているにもかかわらず、チタンはゲッ
タ効果を失わないのである。さらに、ニオブは、チタン
の希釈化作用にもかかわらず、ナトリウムの侵食作用に
対して優れた耐性を依然として呈する。

本発明の他の好ましい実施例では、チタン／ニオブ合金
がニオブ外被と一緒に延伸され、複合合金ワイヤが得ら
れる。このようにして得られた複合合金ワイヤを確実に
コイル状となされ完全に閉塞したコイルを形成すること
ができた。

以下図面を参照して本発明の実施例につき説明しよう。

本発明による７０ワット高圧ナトリウム蒸気放電ランプ
１０が第１図に示されている。この放電ランプ１０は、
それの基部を形成しているねじ込み端部分１２に嵌着さ
れたソーダ石灰ガラスよりなるエンベロープ１１を具備
している。このエンベロープ１１内には、ランプ１０の
主電気内部リードを構成している垂直支持ロッド１５に
装着されたクロス部材１４から懸下された光伝送用アル
ミナ・アーク管１３が収納されている。クロス部材１４
はアーク管１３の頂部から突出したアーク管電気内部リ
ード１６に溶接されており、そのアーク管１３はエンベ
ロープ１１の側部に圧着したばねブラケット１７によっ
てエンベロープ１１内の中心に適切に位置決めされてい
る。

アーク管１３の下端部はランプの他の電気内部リード１
８およびそれに溶接されたクロス部材１９によって支持
されている。

アーク管１３の下端部からアーク管の電気内部リード１
３が突出しており、クロス部材１９はアーク管の内部リ
ード２０のまわりに滑り嵌めされるようになされている
。ランプの電気内部リード１８とアーク管の電気内部リ
ード２０との間には可撓性の導電ワイヤ２１が装着され
ており、この構成は、熱膨張効果に基因する部品の移動
を許容する。ランプの電気内部リード１５．１日は両方
とも鉛アルカリ・ケイ酸塩ガラスよりなるステム２２を
貫通してこのステムによって支持されている。バリウム
を含有したリング状のゲッタ装置がランプの内部リード
１５に溶接され、ガラス・エンベロープ１１内に高真空
を維持するために設けられている。放電アーク管１３に
は、ナトリウムおよび水銀アマルガムと始動を容易にす
るためにそれに加えた不活性ガスよりなる高圧ナトリウ
ム・ランプのための通常の充填物が入っている。従来に
おいては、ゲッタ装置２３は、アーク管の内部リード部
材１６および２０がニオブで形成されている場合にそれ
らの内部リード部材を介して移送される少量の水素を吸
収していた０本発明では、放電アーク管１３内の水素は
、以下に述べるそれとは異なる手段によって影響のない
ものとなされる。

本発明は、それぞれ４００Ｗと７０Ｗの高圧ナトリウム
放電ランプの電極構造を同じスケールで示す第２図およ
び第３図を参照して、最も良く説明される。

第２図の４００Ｗ電極構造は導電性のサーメット部材２
４を具備しており、このサーメット部材２４にはタング
ステン電極シャンク２５、タングステン電極２６および
アーク管の導電性内部り−ド２７が取付けられている。

第３図は７０Ｗ高圧ナトリウム・ランプのそれに対応す
る電極構造を示しており、この電極構造は導電性のサー
メット部材２８を具備しており、このサーメット部材２
８にはタングステン電極シャンク２９、タングステン電
極３０および第１図に関して上述したアーク管電気内部
リード１６または２０が取付けられている。明らかに寸
法の差があり、これが種々の問題を生ずる。

上述した英国特許第０８２１２５６１５８号では、ラン
プの全寿命のあいだ電圧の上昇を許容限界内に維持する
ために、チタン・コイルをニオブのような水素透過性材
料で被覆することが望ましく、かつこれはチタン・コア
とニオブ外被を一緒に延伸して形成されたワイヤのコイ
ルを提供することによって実現されうろことが示されて
いる。

実際には、そのように−緒に延伸されたワイヤをコイル
状にすることは、そのワイヤをもろくしかつ破断しやす
くする加工硬化作用のために、困難であることが認めら
れた。シャンク２５に対するある程度の付着を与えるた
めに第２図に示されているようなゆっくりした螺旋状と
してもよいが、−緒に延伸されたワイヤのまっすぐな部
分を電極シャンク２５の周囲のまわりに溶接することが
好ましいことが認められた。４００Ｗの場合には、電極
２６の下端部とサーメット２４のボスの上端部との間に
は、このことを行うのに十分な空間が存在していた。さ
らに、電極シャンク２５の容積は、十分なゲッタ材料を
設けるために２本または３本のワイヤが付加されなけれ
ばならない場合でさえ、変形または加工硬化を伴うこと
なしに溶接時の熱エネルギを吸収するのに十分なだけ大
きかった。勿論、これによって４つ〜６つの切断端部が
チタンを露呈させることになり、かつランプの寿命時に
ナトリウムによる侵食によって電圧上昇を増大させるこ
とになる可能性を生ずる。この解決策は、−４１に延伸
されたワイヤの十分に長いまっすぐな部分を与える可能
性がないようにシャンク寸法が４０％〜５０％減少して
おり、かつさらにこの減少されたシャンク寸法２９のた
めにシャンクの周囲のまわりにワイヤを溶接することが
困難である第３図に示された７０Ｗランプの電極構造の
場合には可能ではない。さらに、その小さいシャンク直
径では変形を伴うことなしに溶接時の熱エネルギに耐え
ることはできない。本発明によれば、第３図に示されて
いるように、水素ゲッタが超電導体として開発された合
金であるチタン／ニオブ合金のコイル３１として設けら
れる。従って、このような低温用途のために開発された
この合金が、高圧放電ランプの高温環境においてゲッタ
作用を発揮することは幾分驚くべきことである。

第４図には、第１図の放電アーク管１３の１つの端部（
通常は封着されるべき２つの端部のうちの最後のもので
ある）が示されている。もし所望されるならば、両端部
にゲッタ・コイルを具備していでもよい、放電アーク管
１３は光伝送用多結晶アルミナ材料で形成されており、
図面では、アーク管１３の端部３２内に封入された電極
構造を示すために破断されている。端部３２の内部には
適当なシール材３３によって導電性サーメット部材２８
が封止されている。焼結によってサーメット部材２８に
埋設された電極シャンク２９はバリウム・カルシウム・
タングステン／タングステン発光体を適用された電極３
０を担持している。アーク管１３の体部分３５に形成さ
れた肩部材３４は始動時の整流を防止する。

シャンク２９はまた、超電導体として開発された合金で
あるチタン／ニオブ合金よりなる完全に閉じたコイルで
あるゲッタを担持している。従って、このような低温用
途のために開発されたこの合金が高圧放電ランプの高温
環境においてゲッタ作用を発揮することは幾分驚くべき
ことである。

この特定の場合には、この合金はチタン４６重量％、ニ
オブ５４重量％よりなるものである。２５〜７５重量％
のチタンを含む合金も同様に効果的であると考えられる
。コイル３１は最初に溶接金属のスポットによってシャ
ンク２９に付着されてそのシャンク２９にコイル状に巻
きつけられる。

この場合には、ゲッタ・コイル３６は、チタン／ニオブ
合金コアをニオブ外被と一緒に延伸したものを４回巻回
して形成した完全に閉じたコイルである。スプリングバ
ックの問題が克服されてコイルが体部分３５内に適切に
嵌着するようにそのコイルを形成することが可能である
ことが認められた。チタン／ニオブ合金をニオブ外被と
一緒に延伸して複合ゲッタを形成し、その場合チタン・
ワイヤをニオブ・ワイヤと一緒に延伸して作成されたゲ
ッタの欠陥を有していないようにすることができること
が認められた。その合金複合ゲッタは直径０．３ｍｍま
で延伸され、直径０．７１ｍｍまたは０．５１ｍｍのタ
ングステン・シャンクに装着するために、加工硬化を伴
うことなしに、完全に閉じたコイルとなされえた。

本発明による７０Ｗランプでは、アーク管の穴は公称値
で直径４１ｍ、内部長４０〜４５ｍｍである。

導電性サーメット部材２８は英国特許第１５７１０８４
号にさらに詳細に記載されており、これはモリブデン３
０重量部およびアルミナ１００重量部で構成されている
。アーク管１３は水！！１５ｍｇとナトリウム２２％お
よび水ｉ艮７８％のナトリウム・アマルガムよりなる充
填材を有しており、かつ始動を容易にするために２５　
ｔｏｒｒ　（室温で）のキセノンが入れられている。

本発明はアーク管の各端が導電性サーメット部材によっ
て閉塞されているかあるいは一端だけがそのようなサー
メットによって閉塞されている場合に特に効果的である
が、アーク管がらの水素拡散の効率が従来の管状ニオブ
内部リードによって与えられるものよりも低い任意のア
ーク管端部構造に適用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による７０ワット高圧ナトリウム放電ラ
ンプの全体図、第２図は従来の４００ワット高圧ナトリ
ウム放電ランプ用の電極構造を示す図、第３図は本発明
による７０ワット高圧ナトリウム放電ランプの電極構造
を示す図、第４図は本発明による放電アーク管の一端部
を示す図である。 図面において、１０は高圧ナトリウム放電ランプ、１１
はエンベロープ、１３はアーク管、１４はクロス部材、
１５．１８は放電ランプの内部リード、１３．１６．２
０はアーク管の内部リード、２４．２８はサーメット部
材、２５．２９は電極シャンク、２６．３０は電極、２
７はアーク管の内部リード、３１はコイル、３６はゲッ
タ・コイルをそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放電を発生させるための離間した電極と、チタンお
   よびニオブ金属の合金よりなりアーク管内に保持された
   所定量のゲッタ材料を具備した高圧ナトリウム放電ラン
   プのための光透過性セラミック材料よりなるアーク管。 ２、特許請求の範囲第１項記載のアーク管において、前
   記合金がコイル状のワイヤとなされている前記アーク管
   。 ３、特許請求の範囲第２項記載のアーク管において、前
   記コイル状ワイヤが水素透過性材料で被覆されている前
   記アーク管。 ４、特許請求の範囲第１項記載のアーク管において、前
   記合金のチタン含有量が２５〜７５重量％の範囲である
   前記アーク管。 ５、特許請求の範囲第４項記載のアーク管において、前
   記合金がチタン４６重量％およびニオブ５４重量％より
   なる前記アーク管。 ６、特許請求の範囲第１〜５項のうちの１つに記載され
   たアーク管において、このアーク管の少なくとも１つの
   端部が導電性サーメット部材で被覆されている前記アー
   ク管。 ７、特許請求の範囲第６項記載のアーク管において、こ
   のアーク管の各端部が導電性サーメット部材によって閉
   塞されている前記アーク管。 ８、１５０ワットまでの高圧放電ランプのための特許請
   求の範囲第１〜７項のうちの１つに記載されたアーク管
   。 ９、３５ワットと７０ワットの間の高圧放電ランプのた
   めの特許請求の範囲第１〜８項のうちの１つに記載され
   たアーク管。 １０、特許請求の範囲第３項記載のアーク管において、
   前記水素透過性材料がチタン／ニオブ合金のコア・ワイ
   ヤと一緒に延伸された前記アーク管。 １１、特許請求の範囲第３項記載のアーク管において、
   前記水素透過性材料がニオブである前記アーク管。 １２、特許請求の範囲第１〜１１項のうちの１つに記載
   された高圧ナトリウム放電ランプのためのアーク管にお
   いて、前記ゲッタ材料が完全に閉じたコイル状となされ
   て電極シャンクのまわりに配置されている前記アーク管
   。