JPH01255151A - 金属蒸気放電灯 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、メタルハライドランプなどのように、閉塞部
材により端部を封着材で閉止してなる金属蒸気放電灯に
おいて、その封着接着剤の改善に関する。

（従来の技術） 例えば、従来のメタルハライドランプは、石英ガラス製
の発光管内に金属ハロゲン化物、水銀および希ガスを封
入し、この発光管を例えば窒素ガスを充填した外管内に
収容して２重管構造をなしていた。

しかしながら近年、石英ガラスよりも耐熱性に優れた透
光性アルミナ管を発光管バルブとして使用する試みが進
められている。

発光管バルブに透光性アルミナ管を使用すると、封入し
た金属ハロゲン化物の蒸気圧を決めるのに寄与する発光
管の最冷部温度が、石英ガラスの場合７００℃前後であ
ったのに対し、耐熱性に優れた透光性アルミナの場合は
８００℃以上にも高くすることができ、金属ハロゲン化
物の蒸気圧を高めることができるので、発光効率などの
ランプ特性を向上させることができる。

例えば、金属ハロゲン化物としてハロゲン化ジスブロシ
ウムを主成分とし、ノ１０ゲン化ナトリウム、ハロゲン
化タリウムを組合わせて発光物質として使用した場合、
１５０Ｗでは発光効率９５Ωｍ／Ｗ以上、平均演色評価
数（Ｒａ）９０以上の特性が得られることが確認されて
いる。

ところで、発光管バルブとして透光性アルミナを使用し
た場合の従来の発光管構造を第１図に示す。

図において１は透光性アルミナよりなる発光管バルブで
あり、この発光管バルブ１の両端は、溶融した封着材２
，２を介してタングステンとアルミナとの混合体である
サーメットからなる端部閉塞部材３，３により気密に封
止されている。この端部閉塞部材３．３は内部に電極４
，４を支持しているとともに、外部に外部導線５，５を
突出して備えている。そして、発光管バルブ１内には、
発光物質として金属ハロゲン化物と、水銀と、希ガスが
封入されている。

ところで、一般に金属ハロゲン化物は光効率に優れてい
る反面、高温で化学反応性が極めて強い性質があり、こ
のことが発光管を構成する各部材の選択に大きな影響を
及ぼすものである。

すなわち、発光管バルブ１は金属ハロゲン化物に対して
反応耐性を有する材料である透光性アルミナを使用して
いるとともに、端部閉塞部材３゜３も金属ハロゲン化物
に対する反応耐性を持つサーメットが用いられている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、問題とされるのは、上記のような端部閉
塞部材３，３を発光管バルブ１の両端に気密に接合する
封着材２．２である。

すなわち、従来において、封着材２．２は次のような特
性を満足すればよいと考えられていた。

（１）透光性アルミナよりなる発光管バルブ１およびサ
ーメットよりなる端部閉塞部材３．３に対する濡れ性が
よいこと。

（２）ランプ点灯時の高温（封着部分は点灯特約１００
０℃の高温に達する）に耐えること。

（３）熱膨張係数がアルミナおよびサーメットと近似し
ていること（アルミナの熱膨張係数は７．２Ｘ１０＝／
’Ｃ程度である）。

（４）封着時、１６００℃以下の温度で溶融可能である
こと。

このような特性を満足するものとして、高圧ナトリウム
ランプなどにも使用されている封着材であるＡｌ３０３
−ＣａＯ−ＭｇＯ−ＢａＯを使用していた。

しかしながら、上記Ａｊ７２Ｏ３−ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｂ
ａＯは封入金属ハロゲン化物と反応する欠点がある。

特に金属ハロゲン化物としてジスプロシウムＤｙを用い
た場合、ジスプロシウムがＣａＯと強く反応し、ジスプ
ロシウムの発光が弱くなり、光特性が大幅に低下する。

また、同時にランプ電圧が下がり、電気特性が大きく変
化する。

そして、時間の経過とともに反応が進み、ついには封着
材がリークする欠点がある。

したがって、透光性アルミナからなる発光管バルブを用
いたものでは、上述のような封入金属ハロゲン化物と封
着材との反応を抑えなければ、ランプの寿命に著しく悪
影響を及ぼすことになる。

つまり、封着材２．２は、５番目の条件として、（５）
封入金属ハロゲン化物に対して耐化学反応性を有してい
ること。

が要求される。

したがって、本発明の目的は、ハロゲン化ジスプロシウ
ムを封入したランプにおいて、封着材が化学反応せず、
リークの発生を防止してランプの寿命が向上する金属蒸
気放電灯を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明者等は前記５つの条件を加味して種々の研究およ
び実験を重ねた結果、ハロゲン化ジスプロシウムを封入
したランプは封着材として、Ａｌ３０３−３１０２−希
土類金属酸化物が良いことが分った。

そこで、さらに検討および実験の結果、端部閉塞部材を
接合するための封着材としては、ＳｉＯ２　　を１１〜
３５重量％、 Ａｌ２Ｏ３を１０〜４０重−％、 Ｇ　　ｄ２　０３　　、　Ｔｂ２　０３　　、　Ｈｏ２
　０３　　、Ｅ　ｒ２Ｏ３　、Ｔｍ２Ｏ３　、Ｙｂ２Ｏ
３の１種以上を２５〜７０重量％、 の組成を有するものを使用すればよいとの結論に至った
。

（作用） 本発明によると、以下の作用を奏する。

酸化アルミニウムＡΩ２Ｏ３は、発光管の部品材料であ
るアルミナおよびサーメットに対して濡れ性がよく結合
性を向上させるとともに、化学安定性を高める効果を有
し、かつ熱膨脹率をアルミナおよびサーメットに近似さ
せる作用がある。

なお、酸化アルミニウムの添加量が４０重量９６を越え
ると融点が１６００℃以上となり、封着作業が困難にな
る。逆に酸化アルミニウムの添加量が１０重量％未満で
あると、上記酸化アルミニウムの効果が期待できなくな
る。

二酸化ケイ素ＳｉＯ２は融点の低下をもたらし、川石作
業を容易ならしめる効果がある。

なお、二酸化ケイ素の添加量が３５重重量６を越えると
熱膨脹率が著しく下がり、アルミナおよびサーメットの
熱膨脹率と大きく差が生じてリークし易くなる。逆に二
酸化ケイ素の添加量が１１重−％未満であると融点が１
６００℃以上となり、封着作業が困難になる。

希土類金属酸化物は熱膨脹率を高める作用をｋＶすると
ともに、組成物の熱膨脹率をアルミナと同程度（７，２
Ｘ　１０−６／℃）にし、さらにアルミナとの化合物を
形成して化学的安定性を高める作用がある。また、封管
時の溶解後、比較的早い降温を行っても封着生成物に結
晶相を持たせるこたができ、これは封着強度の向上につ
ながる。

なお、希土類金属酸化物の添加量が７０重ｍ９６を越え
ると熱膨脹率がアルミナより著しく大きくなりリークの
原因になる。また、希土類金属酸化物の添加量が２５重
量％未満であると上記希土類金属酸化物の効果を期待す
ることができない。

ところで、希土類金属酸化物の選択は、封入する金属ハ
ロゲン化物と関連しており、主封入金属ハロゲン化物が
ハロゲン化ジスプロシウムの場合は、Ｇ　ｄ２Ｏ３　、
Ｔ　ｂ２Ｏ３　、Ｈ０２Ｏ３、Ｅ　ｒ２　ｏ３、Ｔｍ２
Ｏ３　、Ｙｂ２Ｏ３　Ｌか使用することができないこと
が分った。

他の希土類金属酸化物であると、ハロゲン化ジスプロシ
ウムと反応し、長期点灯中に光特性、電気特性の低下を
招き、リークを発生する。

したがって、本発明によれば、ハロゲン化ジスプロシウ
ムを用いたものでありながら、化学的、物理的に安定し
た封着材が得られ、リークの発生が防止されるとともに
、ランプ寿命が向上することになる。また、ハロゲン化
ジスプロシウムを８０％モル比以上の高比率で封入した
ランプでも良好な結果が得られる。

（実施例） 以下本発明について、実施例を説明する。

発光管の構造は第１図の通りであり、これについての説
明は省略する。

発光管バルブ１の両端に端部閉塞部材３．３を気密に接
合するための封着材２，２について、種々のサンプルを
作って１５０Ｗのメタルハライドランプを試作した。

封着材は、Ａ　ｆｌ　２Ｏ３　、Ｓ　ｔ　Ｏ２、Ｔ　ｍ
　２Ｏ３の各配合比を変えたものである。

封着材の作り方を説明すると、ＡＮ　２Ｏ３、Ｓ　ｉ　
０２　、Ｔｍ２Ｏ３の特級試薬を秤量し、これにアセト
ンを加えてボールミルで１２２時間混混合を行い、さら
に酢酸ビニルポリマーを５重量％となるように加え、１
時間混合を行った後、乾燥、造粒、成形を行い、リング
状の成形物を作った。

このような固形封着材を使用して前記１５０Ｗのメタル
ハライドランプを試作した。この場合の封入物は、Ｄｙ
　１３　、Ｎａ　Ｉ、　Ｔｊ）Ｉである。

試作したランプについて、気密性、寿命を調べ、かつそ
の接着剤の耐熱温度および熱膨脹率を調べた。

その結果を下記の第１表に示す。

第　　　　１　　　　表 上記第１表から、サンプルＮＯ３，４および５の封着材
が良好であり、Ａｌ２Ｏ３は１４〜２５重量％、ＳｉＯ
２は２Ｏ〜４０重量％、Ｔｍ２Ｏ３は４７〜６６重量％
の範囲であるから、ＳｉＯ２　　は１１〜３５重量％、 Ａｌ２Ｏ３は１０〜４０重量％、 Ｔｍ２Ｏ３は２Ｏ〜７０重量％、 の各範囲に含まれていることが確認される。

なお、Ｔｍ２Ｏ３に代わって、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３
　、Ｈｏ２　ｏ３、Ｅ　ｒ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３を用いた
場合でも同じような傾向の結果が得られた。

次に上記好適な配合比を用いて使用が可能な希土類金属
酸化物の種類を調べてみた。

へｇ２Ｏ３対ＳｉＯ２対希土類金属酸化物の重量比関係
を、１４　：　２Ｏ　：　６６の場合と、２５：２８　
：　４７の場合について、種々の希土類金属酸化物につ
いて封入される金属ハロゲン化物との反応を調べ、その
結果を下記第２表に示す。

なお、封入される金属ハロゲン化物はＤｙＩ３、Ｎａｌ
ＳＴｇＩであり、評価は２Ｏ００時間点灯後の光特性お
よび電気特性で行った。

第　　　　２　　　　表 上記第２表の結果より、使用可能な希土類金属酸化物と
しては、サンプルＮ０１３〜２４に示すように、Ｇｄ２
Ｏ３　、Ｔｂ２Ｏ３　、Ｈｏ２　ｏ３、Ｅ　ｒ２Ｏ３　
、Ｔｍ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３のいづれか１種以上であ
ることが確認された。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によると、発光管バルブ内に
封入される発光物質としてハロゲン化ジスプロシウムを
用いる場合、封着材として、ＳｉＯ２　　を１１〜３５
重量％、 Ａｌ２Ｏ３を１０〜４０重量％、 Ｇｄ２Ｏ３・Ｔｂ２Ｏ３・Ｈｏ２Ｏ３・Ｅ　ｒ２Ｏ３　
、Ｔｍ２Ｏ３　、Ｙｂ２Ｏ３の１種以上を２５〜７０重
量％、 の組成を有するものを使用したので、先に説明した（１
）〜（５）の条件を満足することになり、したがってハ
ロゲン化ジスプロシウムと封着材の化学反応が発生しな
く、リークの発生が防止されてランプ寿命が向上する利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来および本発明の一実施例を示し、メタルハ
ライドランプの発光管を示す断面図である。 １・・・発光管バルブ、２・・・封着材、３・・・端部
閉塞部材、４・・・電極、５・・・外部導線。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 閉塞部材により端部が封着材を介して封止されるととも
   に、ハロゲン化ジスプロシウムが封入された発光管を備
   えた金属蒸気放電灯において、上記封着材は １１〜３５重量％のＳｉＯ＿２と、 １０〜４０重量％のＡｌ＿２Ｏ＿３と、 ２５〜７０重量％の少なくともＧｄ＿２Ｏ＿３、Ｔｂ＿
   ２Ｏ＿３、Ｈｏ＿２Ｏ＿３、Ｅｒ＿２Ｏ＿３、Ｔｍ＿２
   Ｏ＿３、Ｙｂ＿２Ｏ＿３から選択された１種以上の材料
   、 を含有していることを特徴とする金属蒸気放電灯。