JP2001338579A - 放電ランプの製造方法および放電ランプ並びにハロゲン導入用担体 - Google Patents
放電ランプの製造方法および放電ランプ並びにハロゲン導入用担体Info
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Abstract
とができ、放電容器内に炭素および水素を伴うことな
く、きわめて容易な作業で導入することができる放電ラ
ンプの製造方法および十分な動作圧が得られ、良好な点
灯状態を長時間保つことのできる放電ランプ並びに金属
ハロゲン化物を正確な量で取り扱うことのできるハロゲ
ン導入用担体の提供。 【解決手段】 本発明の放電ランプの製造方法は、金属
ハロゲン化物を吸着した、多孔質体よりなるハロゲン導
入用担体を加熱して放出されるハロゲンを放電容器内に
導入する工程を有する。また、本発明の放電ランプは、
放電空間の体積が80mm3 以下であって、特定の量の
ハロゲンが封入されている。本発明のハロゲン導入用担
体は、上記の放電ランプの製造に用いられる。
Description
方法および放電ランプ並びにハロゲン導入用担体に関す
る。
バックライトなどとして用いられる放電ランプとして
は、メタルハライドランプに代わり、点灯時に、例えば
200バール(約197気圧)以上ものきわめて高い水
銀蒸気圧を有する高圧水銀ランプが用いられている(特
開平2−148561号公報、特開平6−52830号
公報参照)。
は、タングステンよりなる放電電極を有する放電容器内
に、希ガスと、0.2mg/mm3 以上となる量の水銀
と、1×10-6〜1×10-4μmol/mm3 となる量
のハロゲンとを封入してなり、管壁負荷が1W/mm2
以上となる電力で動作される高圧水銀ランプが開示され
ている。この高圧水銀ランプにおいて、ハロゲンを封入
する理由は、放電容器の管壁の黒化を防止するためであ
る。そして、この高圧水銀ランプにおいてハロゲンを封
入する方法としては、ハロゲンである臭素を臭化メチレ
ン(CH2 Br2 )の形で導入する手段が記載されてい
る。
ンを放電容器内に封入する場合には、必然的に炭素およ
び水素が放電容器内に導入され、これにより、得られる
高圧水銀ランプの放電容器内に炭素および水素が存在す
ることになる。而して、この方法によれば、得られる高
圧水銀ランプにおいて必要とされる多量のハロゲンを封
入させるために導入する臭化メチレンの量を増加させる
と、それに伴い炭素および水素が導入される量も多くな
ってしまい、その結果、得られる高圧水銀ランプには、
炭素および水素に起因する放電容器の管壁には黒化や白
濁による失透などの現象が生じる。
ては、放電容器とされる石英ガラス管に一方の気密封止
部を形成した後、分岐するガス導入管を介して臭化メチ
レンを導入し、その後、他方の気密封止部を形成する工
程が含まれるが、この高圧水銀ランプの製造に際して、
封入されるハロゲンの量を正確に制御することは、臭化
メチレンが気体であって作業温度を制御することも必要
となるため、極めて困難である。
属ハロゲン化物をペレットの形で導入する手段が知られ
ている。この方法は、従来、メタルハライドランプの製
造に用いられている。
として使用されている超高圧水銀ランプでは、動作圧を
上げて点灯させるために、放電容器によって形成される
放電空間の体積が80mm3 以下と小さいものになって
おり、この放電容器の管壁の黒化を防止するために必要
なハロゲン量は3μg以下である。然るに、一般に入手
し得るペレットは、最小のものでもその質量が20μg
であるため、過剰な量のハロゲンが放電容器内に封入さ
れてしまい、その結果、ハロゲンが放電電極を損耗させ
ることになり、輝点移動などの好ましくない現象が発生
する。
は、特開平11−297268号公報に、ハロゲン化水
銀をランプの構成部材の一部に蒸着させて放電容器に導
入する技術が開示されている。具体的には、金属よりな
る電極部にハロゲン化水銀を蒸着させることにより、放
電容器内にハロゲンが導入される。この方法は、前述の
上記の2つに方法に比して、結果的に水素および炭素を
導入することなしに少量のハロゲンを封入することがで
きる点で優れた方法ではあるが、蒸着による付着量の制
御が困難なため、ハロゲンの封入量のばらつきが大きく
なってしまう。
方法では、僅少量のハロゲンを正確な量で、しかも弊害
を伴わずに導入することは困難である。本発明はこのよ
うな事情に基づいてなされたものであって、その第1の
目的は、目的とする量のハロゲンが僅少量であっても、
その量を正確に規制することができ、しかも放電容器内
に炭素および水素を伴うことなく、きわめて容易な作業
で導入することができる放電ランプの製造方法を提供す
ることにある。また、本発明の第2の目的は、十分な動
作圧が得られると共に、良好な点灯状態を長時間保つこ
とのできる放電ランプを提供することにある。更に、本
発明の第3の目的は、僅少量であっても金属ハロゲン化
物を正確な量で取り扱うことのできるハロゲン導入用担
体を提供することにある。
造方法は、放電空間を形成する放電容器内にハロゲンが
封入された放電ランプの製造方法であって、金属ハロゲ
ン化物を吸着した多孔質体よりなるハロゲン導入用担体
を加熱して放出されるハロゲンを放電容器内に導入する
工程を有することを特徴とする。
る主体管部と、当該主体管部に連設された付属管部とを
有する封管体の当該付属管部内に、金属ハロゲン化物を
吸着したハロゲン導入用担体を配置し、このハロゲン導
入用担体を外部から加熱してもよい。
担体が回収されて、金属ハロゲン化物が吸着され、再び
用いられることが好ましい。
の化合物であることが好ましく、ハロゲン導入用担体
は、タングステンの多孔質体よりなることが好ましい。
製造方法によって得られる放電ランプであって、放電空
間の体積が80mm3 以下であると共に、ハロゲンの封
入量が1.7×10-4〜6.7×10-4μmol/mm
3 であることを特徴とする。
形成する放電容器内にハロゲンが封入された放電ランプ
であり、多孔質体よりなるハロゲン導入用担体が、放電
容器内に配置されている構成とすることができる。
テン金属の密度の40〜70%の密度を有するタングス
テンの多孔質体よりなり、金属ハロゲン化物が吸着され
ることにより上記の放電ランプの製造方法に用いられる
ことを特徴とする。
金属ハロゲン化物がおよそ単分子層で吸着する多孔質体
よりなるハロゲン導入用担体によってハロゲンが導入さ
れるため、この導入に用いられるハロゲン導入用担体の
量を制御することにより、目的とするハロゲンの導入量
が僅少量であっても、その量を正確に規制することがで
き、しかもその量のハロゲン導入作業はきわめて容易で
ある。また、金属ハロゲン化物によってハロゲンが導入
されることから、ハロゲンと共に炭素および水素が放電
容器内に導入されることがない。
の放電空間を有する放電容器内に、所期の量のハロゲン
が封入されているため、確実に目的とする光束維持率を
得ることができ、しかも過剰な量のハロゲンに起因する
放電電極の損耗による輝点移動などの好ましくない現象
の発生を防止することができる。また、放電容器内に炭
素および水素を導入しないため、これらに起因する放電
容器の管壁の黒化や失透などが生じることがない。
テンの多孔質体であって、比較的大きな比表面積を有
し、しかも金属ハロゲン化物がおよそ単分子層で吸着さ
れるものであるため、用いるハロゲン導入用担体の量を
制御することにより、実際に必要とされる金属ハロゲン
化物が僅少量であっても、正確な量で取り扱うことがで
きる。
発明の放電ランプの一例である高圧水銀ランプの構成を
示す説明用断面図である。この高圧水銀ランプは、楕円
球状の発光管部11と、その両端に続いて管軸方向外方
に伸びる直管状の封止管部12とよりなる放電容器10
を有してなり、封止管部12内には、例えばモリブデン
よりなる金属箔16が気密に埋設されて気密封止部18
が形成されており、当該金属箔16の内端面から管軸方
向内方に突出して伸びる電極棒13の先端に形成され
た、タングステンよりなる放電電極14が、発光管部1
1に囲繞された放電空間17内において互いに対向する
状態とされている。15は、金属箔16を介して電極棒
13に電気的に接続された外部リード棒である。
17の体積が80mm3 以下とされている。また、放電
容器10内には、内容積1mm3 当たり1.7×10-4
〜6.7×10-4μmolとなる量のハロゲンと、希ガ
スおよび水銀とが封入されている。ここで、ハロゲンの
封入量が1.7×10-4μmol/mm3 より少ない場
合には、十分にハロゲンサイクルを維持することができ
ず、良好な光束維持率を得ることができない。一方、ハ
ロゲンの封入量が6.7×10-4μmol/mm3より
多い場合には、放電電極14の損耗が大きく、例えば輝
点移動などが生じることにより、短時間のうちに光束維
持率が低下することになる。ハロゲンとしては、臭素、
塩素、沃素などが用いられ、水銀および希ガスとして
は、従来公知のものが適宜の封入量で用いられる。
ついて説明する。先ず、図2に示すように、楕円球状の
発光管部およびその両端に続いて管軸方向外方に伸びる
直管状の封止管部よりなる放電容器とされる主体管部2
1と、当該主体管部21の一端側(図2において右側)
に、封止管部が延長された状態に連設された付属管部2
3とを有する封管体20に、2体の電極組立体19、1
9を挿入して保持されたものを作製する。
極14が形成された電極棒13の後端に金属箔16の一
端を接合し、この金属箔16の他端に外部リード棒15
の先端が接合されてなるものである。また、各々の電極
組立体19、19は、封管体20内において放電電極1
4が、放電空間とされる空間27において互いに対向
し、各々の金属箔16、16が主体管部21の封止管部
とされる位置に配置されている。そして、封管体20の
他端側(図2において左側)においては、一方の電極組
立体19の金属箔16が位置する個所において気密封止
部18が形成されている。また、この封管体20におけ
る付属管部23内には、金属ハロゲン化物を吸着した、
制御された大きさの多孔質体よりなるハロゲン導入用担
体25が配置されている。なお、この封管体20内に
は、例えば希ガスなどの封入物が所期の量で封入されて
いる。
部23と、これに続く封止管部とされる部分とを電気炉
32中に挿入し、当該電気炉32により、例えば500
〜1000℃で5〜20分間加熱する。この際、主体管
部21における発光管部とされる部分は、熱遮蔽板35
によって電気炉32からの熱が遮断されると共に、当該
部分を覆うよう設置された冷却治具34によって冷却さ
れている。
20の付属管部23内に配置されたハロゲン導入用担体
25からハロゲンを放出させるのに十分な条件で行われ
るものであればよく、例えば付属管部23を、その外周
からバーナーにより加熱することもできる。
内に配置されたハロゲン導入用担体25を当該付属管部
23の外部から加熱すると、ハロゲン導入用担体25か
ら金属ハロゲン化物がガスとなって放出され、これが放
電空間とされる空間27に拡散移動し、温度が低い主体
管部21内に導入された状態となる。
治具34が外された封管体20において、付属管部23
が連設されている一端側の電極組立体19の金属箔16
が位置する個所でシールすることにより、気密封止部1
8を形成する。その後、封管体20の一端側における付
属管部23を除去することにより、図1に示すような高
圧水銀ランプが製造され、これと共にハロゲン導入用担
体25が回収される。
しては、高融点金属の多孔質体およびセラミックスの多
孔質体などを用いることができ、例えばタングステンの
多孔質体、酸化アルミニウム(Al2 O3 )の多孔質
体、二酸化珪素(SiO2 )をクリストバライト化した
多孔質体などを挙げることができ、特にタングステンの
多孔質体を用いることが好ましい。
ハロゲン導入用担体においては、その密度がタングステ
ン金属の密度の40〜70%、特に40〜65%である
ものは、その比表面積が比較的大きく、しかも取り扱い
が容易である点で好ましい。因みに、タングステン金属
の密度が19.7g/cm3 であるから、多孔質体より
なるハロゲン導入用担体25の密度は8〜13g/cm
3 のものが好ましい。
ハロゲン化物としては、加熱によって放出されるもので
あれば、いずれのものも用いることができる。具体的に
は、臭素と水銀との化合物、塩素と水銀との化合物、沃
素と水銀との化合物などを挙げることができ、特に臭素
と水銀との化合物である臭化水銀(HgBr2 )が好ま
しい。
は、例えばタングステン粉末を、例えばステアリン酸な
どのバインダと混合し、これを、例えば円柱状の成形空
間を有する成形型内に充填し、加圧部材により加圧して
成形体を形成する。
熱することによりバインダが除去され、仮焼結体が得ら
れる。更に、得られた仮焼結体を、真空中において加熱
する焼結処理を行うことにより、多孔質体であるハロゲ
ン導入用担体25が製造される。
導入用担体25を、例えば図4に示すように、その内部
が減圧され、非酸化性ガスが充填された状態または真空
状態の封体40において複数のハロゲン導入用担体25
が配置された一端側部分40Aを熱電対46を有する電
気炉45中に挿入し、また、当該封体40においてペレ
ット42が配置された他端側部分40Bを熱電対48を
有する電気炉47中に挿入して、この2つの電気炉4
5、47によって、当該封体40を加熱する。その後、
例えば封体40中のペレット42を完全に蒸発させた
後、他端側部分40Bを加熱した状態のまま、一端側部
分40Aを除冷する。
40内において蒸気となった金属ハロゲン化物が他端側
部分40Bから一端側部分40Aに拡散移動され、当該
封体40における一端側部分40A内におけるハロゲン
導入用担体25の温度が低いことにより、当該ハロゲン
導入用担体25に金属ハロゲン化物が吸着される。
れた金属ハロゲン化物の量は、同時に得られた複数のハ
ロゲン導入用担体のうちの任意の1個のもののハロゲン
吸着量を測定することにより確認することができる。
なるハロゲン導入用担体25がおよそ単分子層で金属ハ
ロゲン化物を吸着するものであることから、当該ハロゲ
ン導入用担体25の量を制御することにより、目的とす
るハロゲンの導入量が僅少量であっても、その量を正確
に規制することができる。具体的に、外径1.1mm、
長さ2mm、重さ19mgのタングステンの多孔質体よ
りなるハロゲン導入用担体には、1μgの臭素を吸着さ
せることができる。
れた金属ハロゲン化物は、加熱することによって放出さ
れるものであるため、制御された大きさのハロゲン導入
用担体25を、付属管部23内に導入して加熱すること
によりハロゲンを放出させ、放電空間とされる空間27
に拡散移動させることにより、当該空間27に正確に規
制された量のハロゲンを容易に導入することができる。
また、放電空間とされる空間27に導入されるハロゲン
の量は、例えばハロゲン導入用担体25の加熱温度ある
いは加熱時間により調節することもできる。以上のこと
により、放電空間17の体積が80mm3 以下である高
圧水銀ランプにおいても、所期の量のハロゲンを、例え
ば目的値の±10〜±20%の正確な量で、しかも容易
な作業により導入することができる。
は、所期の量のハロゲンが封入されるため、確実に目的
とする光束維持率を得ることができると共に、過剰な量
のハロゲンが封入されることに起因する不都合が生じ
る、例えば放電電極14の損耗による輝点移動などが生
じることがないため、長時間にわたって高い光束維持率
が得られ、良好な点灯状態を保つことができる。また、
金属ハロゲン化物によってハロゲンが導入されるため、
得られる高圧水銀ランプにおいては、臭化メチレンによ
る従来法では確実に放電容器10内に導入されていた炭
素および水素が導入されることがないため、これに起因
する放電容器10の管壁の黒化や失透などの弊害を伴う
ことなしに、良好な点灯状態を長時間保つことができ
る。
テンの多孔質体よりなる場合には、高圧水銀ランプの製
造工程中において、放電空間17内で使用されている材
料として、放電電極14と同じであるため不純物を導入
するおそれもない。更に、金属ハロゲン化物が臭素と水
銀の化合物であることにより、ハロゲン導入用担体25
において、加熱および冷却によって可逆的に吸着および
放出が行われ、しかもこれが他の化合物を用いた場合に
比して低い温度設定で行うことができるため、金属ハロ
ゲン化物の吸着および放出の作業を容易に行うことがで
きる。
電ランプの他の例である高圧水銀ランプの構成を示す説
明用断面図である。この高圧水銀ランプは、図1に示し
たものと基本的に同一の構成を有するが、電極棒13に
おいては、放電電極14と金属箔16との間に、円筒状
の多孔質体よりなるハロゲン導入用担体25が装着さ
れ、配置されている。ここで、ハロゲン導入用担体25
は、第1の実施の形態において示したものと同様の多孔
質体よりなるものを用いることができる。
14が形成され、その中央部にハロゲン導入用担体25
が装着された電極棒13の後端に金属箔16の一端を接
合し、この金属箔16の他端に外部リード棒15の先端
が接合された2体の電極組立体を用い、第1の実施の形
態と同様の方法によって製造することができる。
体25は、金属ハロゲン化物を吸着させたものであるた
め、放電容器内にハロゲンを導入することができる。こ
の場合にも第1の実施の形態と同様の作用効果が得られ
る。
においては、種々の変更を加えることができる。例え
ば、本発明において、放電ランプは高圧水銀ランプに限
定されず、例えばメタルハライドランプなどの放電ラン
プとすることもできる。
ンプを製造することによって回収されたハロゲン導入用
担体25は、加熱および冷却によって金属ハロゲン化物
が可逆的に吸着および放出されるものである場合には、
金属ハロゲン化物を再び吸着し、その後、新たな放電ラ
ンプの製造工程において再び用いることができる。すな
わち、この場合には、ハロゲン導入用担体25を有効に
利用することができる。
用担体25は、放電ランプにおける放電電極を構成する
ものであってもよい。
グステン粉末と、バインダとして5質量%のステアリン
酸とを混合し加熱したものを用意し、これを円柱状の成
形空間を有する成形型内に充填し、加圧部材により加圧
することにより、外径1.1mm、全長2mm、質量2
0mgの成形体を形成した。そして、得られた成形体を
水素雰囲気中において加熱することにより仮焼結体を
得、この仮焼結体を真空中において焼結処理することに
より、円柱状の多孔質体よりなるハロゲン導入用担体を
製造した。
方法により、作製した複数のハロゲン導入用担体に、金
属ハロゲン化物として臭化水銀(HgBr2 )を吸着し
た。このハロゲン導入用担体(25)のうちの1個を、
イオンクロマトグラフィーによって定量測定したとこ
ろ、1μgの臭素を吸着していることが確認できた。
の実施の形態における製造方法により、図1に示した構
成を有する高圧水銀ランプを製造した。具体的には、図
2に示した構成を有する、付属管部(23)内にハロゲ
ン導入用担体(25)を配置した封管体(20)を作製
する。そして、図3に示したように、ハロゲン導入用担
体25を封管体(20)における付属管部(23)の外
部から600℃で15分間加熱した後、付属管部(2
3)を除去すると共に、ハロゲン導入用担体(25)を
回収することにより、目的とする臭素の封入量が2.5
×10-4μmol/mm3 の高圧水銀ランプを製造し
た。この高圧水銀ランプを継続して点灯させたところ、
3000時間点灯後にも放電容器の管壁の黒化および失
透が発生することがなく、また輝点移動も生じなかっ
た。
を放電容器に封入することによって、実施例1と同様の
仕様を有する高圧水銀ランプを作製し、継続して点灯さ
せたところ、300時間点灯後に放電容器の管壁の黒化
および失透の発生が確認された。
ば、金属ハロゲン化物がおよそ単分子層で吸着する多孔
質体よりなるハロゲン導入用担体によってハロゲンが導
入されるため、この導入に用いられるハロゲン導入用担
体の量を制御することにより、目的とするハロゲンの導
入量が僅少量であっても、その量を正確に規制すること
ができ、しかもその量のハロゲン導入作業はきわめて容
易である。また、金属ハロゲン化物によってハロゲンが
導入されることから、ハロゲンと共に炭素および水素が
放電容器内に導入されることがない。
の放電空間を有する放電容器内に、所期の量のハロゲン
が封入されているため、確実に目的とする光束維持率を
得ることができ、しかも過剰な量のハロゲンに起因する
放電電極の損耗による輝点移動などの好ましくない現象
の発生を防止することができる。また、放電容器内にも
ともと炭素および水素を導入しないため、これらに起因
する放電容器の管壁の黒化や失透などが生じることがな
い。
テンの多孔質体であって、比較的大きな比表面積を有
し、しかも金属ハロゲン化物がおよそ単分子層で吸着さ
れるものであるため、用いるハロゲン導入用担体の量を
制御することにより、実際に必要とされる金属ハロゲン
化物が僅少量であっても、正確な量で取り扱うことがで
きる。
ンプの構成を示す説明用断面図である。
示す説明図である。
る。
した状態の封体を加熱している状態を示す説明図であ
る。
ランプの構成を示す説明用断面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 放電空間を形成する放電容器内にハロゲ
ンが封入された放電ランプの製造方法であって、 金属ハロゲン化物を吸着した多孔質体よりなるハロゲン
導入用担体を加熱して放出されるハロゲンを放電容器内
に導入する工程を有することを特徴とする放電ランプの
製造方法。 - 【請求項2】 放電容器とされる主体管部と、当該主体
管部に連設された付属管部とを有する封管体の当該付属
管部内に、金属ハロゲン化物を吸着したハロゲン導入用
担体を配置し、このハロゲン導入用担体を外部から加熱
することを特徴とする請求項1に記載の放電ランプの製
造方法。 - 【請求項3】 ハロゲンを放出したハロゲン導入用担体
が回収されて、金属ハロゲン化物が吸着され、再び用い
られることを特徴とする請求項2に記載の放電ランプの
製造方法。 - 【請求項4】 金属ハロゲン化物が、水銀と臭素との化
合物であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいず
れかに記載の放電ランプの製造方法。 - 【請求項5】 ハロゲン導入用担体がタングステンの多
孔質体よりなることを特徴とする請求項1〜請求項4の
いずれかに記載の放電ランプの製造方法。 - 【請求項6】 請求項1〜請求項5のいずれかに記載の
放電ランプの製造方法によって得られる放電ランプであ
って、 放電空間の体積が80mm3 以下であると共に、ハロゲ
ンの封入量が1.7×10-4〜6.7×10-4μmol
/mm3 であることを特徴とする放電ランプ。 - 【請求項7】 放電空間を形成する放電容器内にハロゲ
ンが封入された放電ランプであって、 多孔質体よりなるハロゲン導入用担体が、放電容器内に
配置されていることを特徴とする放電ランプ。 - 【請求項8】 タングステン金属の密度の40〜70%
の密度を有するタングステンの多孔質体よりなり、金属
ハロゲン化物が吸着されることにより請求項1〜請求項
5のいずれかに記載の放電ランプの製造方法に用いられ
ることを特徴とするハロゲン導入用担体。
Priority Applications (3)
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