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JPH09274890A - セラミック放電灯 - Google Patents

セラミック放電灯

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Publication number
JPH09274890A
JPH09274890A JP11047896A JP11047896A JPH09274890A JP H09274890 A JPH09274890 A JP H09274890A JP 11047896 A JP11047896 A JP 11047896A JP 11047896 A JP11047896 A JP 11047896A JP H09274890 A JPH09274890 A JP H09274890A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resistant metal
electrode
tube body
ceramic
heat
Prior art date
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Granted
Application number
JP11047896A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3627367B2 (ja
Inventor
Yasaburo Takeji
弥三郎 竹治
Shinji Taniguchi
谷口  晋史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
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Publication date
Application filed by Japan Storage Battery Co Ltd filed Critical Japan Storage Battery Co Ltd
Priority to JP11047896A priority Critical patent/JP3627367B2/ja
Publication of JPH09274890A publication Critical patent/JPH09274890A/ja
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  • Discharge Lamp (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のセラミックエンドディスクあるいはサ
ーメットエンドディスクを用いるものでは、熱サイクル
で電極とエンドディスクとの間で電気的な接続が失われ
るという欠点があった。また、ニオブワイヤーを用いた
封止構造では発光管両端の開口部径を小さくする必要が
あり、低ワットのランプにしか適用できず、電極の接合
が困難で、コストが高いという欠点があった。 【解決手段】 透光性セラミックからなる発光管の両端
開口部に、電極を備えた電極支持体をガラスろうで気密
封着してなる発光管の内部に金属又はハロゲン化金属と
水銀、不活性ガスを封入したセラミック放電灯におい
て、電極支持体を耐熱性金属管体で構成し、ろう材とし
て珪素を主成分とするものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は発光管バルブとして
透光性セラミックを使用したセラミック放電灯に関す
る。
【0002】
【従来の技術】透光性アルミナ管はアルカリ金属に対し
て安定であるという特性を生かして高圧ナトリウムラン
プの発光管に使用されている。近年この透光性アルミナ
管を金属ハロゲン化物を封入したメタルハライドランプ
の発光管に使用する試みが盛んになされている。メタル
ハライドランプにアルミナ管を使用する目的としては、
従来メタルハライドランプで一般に発光管に使われてい
る石英ガラスより封入物である金属ハロゲン化物に対し
て、化学的、熱的に安定であるからである。
【0003】従来の石英製メタルハライドランプでは、
封入物と石英ガラスとの化学反応によって寿命が抑制さ
れるという問題があったが、石英ガラスより封入物に対
して化学的に安定なアルミナ管を用いることで寿命特性
の向上が期待できる。また石英ガラスより使用限界温度
が高いという特徴を生かしたランプの高効率化設計の実
現や、石英ガラス製発光管では反応性が大であるために
事実上封入出来ないアルカリ金属の封入が可能であると
いった利点がある。
【0004】セラミック製メタルハライドランプの発光
管封止方法としては、図1、図2あるいは特開平6−1
96131のような構造が知られている。図1は発光管
1と同材質のセラミックからなりその一端に電極固定用
の穴を開けた円柱状体の表面を金属でコ−ティングした
エンドディスク2をガラスろう6によって封止した構
造、図2のようにアルミナとタングステンまたはモリブ
デンとの混合物からなりその一端に電極固定用の穴を開
けた円柱状体の導通性サ−メットエンドディスク7をガ
ラスろう6によって封止した構造および特開平6−19
6131に示されたように発光管両端部を細径とし、そ
の開口部を貫通して電極を固定したニオブワイヤーをガ
ラスろうによって封止した構造などが知られている。
【0005】ガラスろうとしてはアルミナ、酸化カルシ
ウムを主成分としたものや、アルミナ、酸化ケイ素を主
成分にしたものが使われている。図において3は電極、
4はバックアーク防止用セラミック絶縁体、5は金属コ
ーティング層である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の図1或いは図2
の構造では発光管と同じ材質のセラミックからなるエン
ドディスクかあるいはセラミックと金属の混合物である
サーメットからなるエンドディスクに電極が直接固定さ
れている。このような構造ではエンドディスクとタング
ステンからなる電極との間で熱膨張率の差が避けられ
ず、ランプの点灯と消灯の繰り返しによる熱サイクルで
電極とエンドディスクとの間で電気的な接続が徐々に失
われ、接触抵抗が大きくなるという欠点があった。電極
とエンドディスクとの間で電気的な接続が失われ、接触
抵抗が大きくなると、その部分で発熱し、ついにはエン
ドディスクは破損に至る。るとランプは点灯しなくな
る。
【0007】また、ニオブワイヤーを用いた封止構造で
は封止部の信頼性を確保するために発光管両端の開口部
径を小さくする必要があった。その理由はニオブワイヤ
ーの径が約1.5mmよりも大きいと、セラミックとニ
オブとの熱膨張率の違いから、ランプ点滅による熱サイ
クルでガラスろう付け部でリークを発生するためであ
る。従って発光管両端部の開口部を貫通して電極を挿入
するためには、電極径を発光管両端部開口部径よりも小
さくする必要があり、この方法は低ワットのランプにし
か適用できない。
【0008】さらに、ニオブワイヤーを用いた封止構造
ではニオブワイヤーおよび電極の寸法が非常に小さいた
め接合が困難で、コストが高くつくという欠点があっ
た。
【0009】本発明の目的は、このような問題を解決す
るためになされたもので、ランプ点滅による熱サイクル
に対して信頼性が高く、高ワットのランプにも適用で
き、しかもコストダウンの可能なセラミック放電灯を提
供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミック放電
灯は、透光性セラミックからなる発光管の両端開口部
に、電極を備えた電極支持体をガラスろうで気密封着し
てなる発光管の内部に金属又はハロゲン化金属と水銀、
不活性ガスを封入したセラミック放電灯において、電極
支持体を耐熱性金属管体で構成し、ろう材として珪素を
主成分とするものを用いることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明によるセラミック放電灯
は、透光性セラミックからなる発光管の両端開口部に、
電極を備えた電極支持体をガラスろうで気密封着してな
る発光管の内部に金属又はハロゲン化金属と水銀、不活
性ガスを封入したセラミック放電灯において、電極支持
体を耐熱性金属管体で構成し、発光管の両端開口部に電
極支持体を気密封着するためのろう材として珪素を主成
分とするものを用いる。このようにすることにより、熱
サイクルに対して信頼性が高く、高ワットのランプにも
適用でき、しかもコスト的にも有利なセラミック放電灯
が可能となる。
【0012】
【実施例】以下図面に示した実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。
【0013】図3は本発明にかかる電極支持体の拡大断
面図である。図において12はNb−1%Zrからなる
耐熱性金属管体、11は発光管と同材質のアルミナより
なるセラミック管体、8はタングステンよりなる電極外
コイル、9は同じくタングステンよりなる電極内コイ
ル、10はタングステンよりなる電極極芯である。電極
極芯10は耐熱性金属管体12とセラミック管体11を
貫通し、耐熱性金属管体12の一端13で機械的なカシ
メにより耐熱性金属管体に固定されている。セラミック
管体11は電極内コイル9と耐熱性金属管体12とで挟
まれて固定されている。なお、セラミック管体11は電
極の発光管内への突き出し長さを調節するためのもの
で、必ずしも用いる必要はない。
【0014】250Wのメタルハライドランプ発光管に
使用される各材料の寸法は下記の通りである。耐熱性金
属管体12は内径0.8mm、外径2.5mm、長さ約
6mm、セラミック管体11は内径0.8mm、外径
2.5mm、長さ約6mm、電極極芯径は0.7mm、
電極コイル部分の最大径は約2.1mmである。
【0015】図4は本発明にかかる発光管断面図であ
る。1は両端部の径が中央部の径より小さく一体成形さ
れた透光性アルミナよりなる発光管である。中央部内径
は16mm、電極間距離は25mmである。発光管両端
部の内径は2段になっており、発光管の外側部分が2.
6mm、内側部分が2.2mmである。電極支持体と発
光管とを気密封着するろう材6としては珪素ろうを用い
る。珪素ろうは99.9%のSi粉末をリング状に成形
して使用する。珪素の融点は1412℃であり、ロウ付
けは1430℃で行う。
【0016】溶融した珪素ろうは耐熱性金属管体、セラ
ミック管、発光管及び電極の材料と良く融け合うのでロ
ウ付け部で完全な気密性が得られる。また珪素は熱膨張
率がこれらの材料と良く近似しているので熱サイクルに
対しても優れた耐久性を有する。なお、図中セラミック
管体11と耐熱性金属管体12との隙間およびこれらと
透光性アルミナ管1との隙間は故意に拡大して示してい
る。
【0017】また本発明では電極支持対に中空の耐熱性
金属管体を使用しているので、金属製ワイヤーにくらべ
て、熱サイクルによる熱歪みをよく吸収することがで
き、シール部の信頼性が優れているとともに、径の大き
なものが使用できる。
【0018】このように構成された発光管内には約30
トールのアルゴンガスと封入物質14が封入されてい
る。封入物質としては水銀20mgとハロゲン化物とし
ての沃化スカンジウム10mg及び沃化ナトリウム50
mgが封入されている。
【0019】図5は本発明にかかるランプ完成品の一実
施例である。石英からなる外管15内に発光管1が組み
込まれ、外管内は高真空に保たれている。また外管内を
長期にわたって高真空に保つため、Al−Zrゲッター
16が取り付けられている。このような構成の250W
ランプを試作し点灯試験を実施したところ、約6,00
0時間経過後もランプの不点等の異常は発生しなかっ
た。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発光管の気密封止に耐熱性金属管体からなる電極支持体
を使用するので、大きな径の電極が使用でき、高ワット
のランプが製作可能である。また発光管と電極支持体と
を珪素ろうでロウ付けしているので、ランプ点滅による
熱サイクルに対してシール部の耐久性が優れ、ランプの
寿命特性が優れている。さらに電極極芯と電極支持体と
は珪素ろうでロウ付けされているので、電気的に信頼性
の高い接続が得られるとともに、加工が簡単で大幅なコ
ストダウンが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の金属コ−ティングディスクを用いた、セ
ラミック製高圧蒸気放電灯の封止構造図
【図2】従来のサ−メットディスクを用いた、セラミッ
ク製高圧蒸気放電灯の封止構造図
【図3】本発明にかかる電極支持体の全体断面図
【図4】本発明にかかる発光管断面図
【図5】本発明にかかるセラミック放電灯の断面図
【符号の説明】
1 透光性アルミナ管 2 金属コーティングディスク 3 電極 4 絶縁板 5 金属膜 6 ろう材 7 サーメットディスク 8 電極外コイル 9 電極内コイル 10 電極極芯 11 セラミック管体 12 耐熱性金属管体 13 カシメ部 14 封入物質 15 外管 16 ゲッター
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年6月18日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の図1或いは図2
の構造では発光管と同じ材質のセラミックからなるエン
ドディスクかあるいはセラミックと金属の混合物である
サーメットからなるエンドディスクに電極が直接固定さ
れている。このような構造ではエンドディスクとタング
ステンからなる電極との間で熱膨張率の差が避けられ
ず、ランプの点灯と消灯の繰り返しによる熱サイクルで
電極とエンドディスクとの間で電気的な接触が徐々に失
われ、接触抵抗が大きくなるという欠点があった。電極
とエンドディスクとの間で電気的な接続が失われ、接触
抵抗が大きくなると、その部分で発熱し、ついにはエン
ドディスクは破損に至る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透光性セラミックからなる発光管の両端
    開口部に、電極を備えた電極支持体をろう材で気密封着
    してなる発光管の内部に金属又はハロゲン化金属と水
    銀、不活性ガスを封入したセラミック放電灯において、
    前記電極支持体は耐熱性金属管体で構成され、前記ろう
    材は珪素を主成分とすることを特徴とするセラミック放
    電灯。
  2. 【請求項2】 前記耐熱性金属管体がニオブ金属を主成
    分とした耐熱性金属で構成されていることを特徴とする
    請求項1記載のセラミック放電灯。
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