JPH02123659A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、金属蒸気の放電によって発光を行う発光管を
、外囲器の内部に配設して成る金属蒸気放電灯に関する
ものである。

（従来の技術） 金属蒸気放電灯は、ＨＩＤランプ（ＨｌｇｈＩｎｔｅｎ
ｓｉｔｙ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　Ｌａｍｐ）とも呼ばれ
、金属の種類によって、さらに水銀ランプ、メタルハラ
イドランプ、高圧ナトリウムランプ等に分類される。

そして、これらのうち、赤外線光を放射し得るものは、
近時、自動車生産ライン等の乾燥工程、半導体生産ライ
ンの乾燥工程あるいは印刷用インクの乾燥工程、さらに
は食品加工の分野等の種々の分野に広く用いられつつあ
る。

第２図は、このような従来の金属蒸気放電灯のうち、例
えば高圧ナトリウムランプの構成を示す断面図である。

第２図における金属蒸気放電灯は、まず、発光管１と、
この発光管１を内部に配設した外囲器２とから構成され
る。

発光管１は、透光性セラミックス（例えば透光性アルミ
ナセラミックス）で形成され、且つ両側に開口端部を有
する内管３と、この内管３の開口端部を閉塞する第１の
閉塞体４とを有している。

第１の閉塞体４は、内管３の透光性セラミックスと熱膨
脹率が近似する金属であるニオブ（Ｎｂ）、タンタル（
Ｔａ）等で形成されている。

そして、第１の閉塞体４と、内管３の開口端部とは、内
管３の内部空間５にナトリウム（Ｎａ）等の金属蒸気を
封入した状態で、半田ガラス６により気密接合されてい
る。この半田ガラス６は、酸化アルミニウム（Ａ１２０
３）、酸化カルシウム（Ｃａｂ）、酸化マグネシウム（
ＭｇＯ）などを主成分とするもので、予めリング状に圧
縮成形されたものである。

第１の閉塞体４の内側には、第１の排気管７が電子ビー
ム溶接により固着されて保持されており、第１の排気管
７には、さらに、電極８が取付けられている。この第１
の排気管７は、第１の閉塞体４と同材質のニオブ（Ｎｂ
）又はタンタル（Ｔａ）等の金属で形成されている。

そして、上記のような発光管１は、外囲器２を構成する
外管９の内部に配設されている。外管９は、内管３と同
材質の透光性セラミックス（透光性アルミナセラミック
ス）で形成されており、その両側の開口端部は第２の閉
塞体１０により閉塞されている。

第２の閉塞体１０は、第１の閉塞体４と同様に、外管９
の透光性セラミックスと熱膨脹率が近似するニオブ（Ｎ
ｂ）、タンタル（Ｔａ）等の金属で形成されている。こ
の第２の閉塞体１０と、外管９の開口端部とは、外管９
の内部空間１１を真空にした状態で、半田ガラス１２に
より気密接合されている。この半田ガラス１２も、半田
ガラス６と同様に、酸化アルミニウム（Ａ　Ｉ　２０３
　）　、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム
（ＭｇＯ）などを主成分とし、予めリング状に圧縮成形
されたものである。

第２の閉塞体１０の内側には、第２の排気管１３の一端
側が電子ビーム溶接により固着され、さらに、第１の排
気管７の先端部７ａには、第２の排気管１３の他端側が
電子ビーム溶接により固着されている。この第２の排気
管１３も、第２の閉塞体１０と同材質のニオブ（Ｎｂ）
又はタンタル（Ｔａ）等の金属で形成されている。

なお、第２の排気管１３は、内部空間１１内の空気を排
気して真空状態にするために用いられるものであるが、
排気管としての機能を終えた後は、図示を省略した外部
電源回路と電極８とを電気的に接触させるための接触部
材として機能する。

次に、上記のように構成される従来の水銀蒸気放電灯の
組付工程について説明する。

まず、電極８が取付けられている第１の排気管７を、第
１の閉塞体４の内側に挿通させ、電子ビーム溶接により
排気管７を第１の閉塞体４に固着しておく。そして、内
側に第１の排気管７及び電極８が取付けられた状態の第
１の閉塞体４を、リング状の半田ガラス６を介して、内
管３の開口端部に取付ける。この状態では、図示の状態
と異なり、第１の排気管７の先端部７ａのさらに先の部
分は、第１の閉塞体４の外方へ延在しており、内部空間
５と、真空ポンプ及び封入ガスタンクとを連通可能な状
態にしている。

次いで、このように、両側に第１の閉塞体４、第１の排
気管７等が組付けられた内管３を、高周波加熱炉内に送
り込み、１５５０℃の温度で約５分間加熱する。これに
よって、リング状の半田ガラス６が溶融し、内管３の開
口端部と第１の閉塞体４とが気密に接合される。

一方、上記の５分間の加熱が成されている間に、内部空
間５は、第１の排気管７を介して排気されることにより
高真空状態とされ、さらに、所定量のナトリウム、水銀
、及び始動用ガスとして機能するキセノンガス等が内部
に封入される。そして、内部空間５内が所定圧力に達し
た時点で、油圧カッタ等により、第１の排気管７が、図
示の如くに封じ切られる。

このようにして、発光管１が組立てられた後、第２の閉
塞体１０の内側に排気管１３を挿通して、その先端部１
３ａ付近に、第２の閉塞体１０を電子ビーム溶接により
固着しておく　（この時点では、第２の閉塞体１０は片
側のみ固着させておく）。

そして、第２の排気管１３の他端部を、屈曲させた状態
で第１の排気管７の先端部７ａに溶着する。

この状態では、第２の排気管１３の先端部１３ａのさら
に先の部分は、第１の排気管７の場合と同様に、第２の
閉塞体４の外方へ延在している。

次いで、このように、第１の排気管１３が両側に、第２
の閉塞体１０が片側に組付けられている発光管１を、外
管９の内部に挿入する。そして、２つの第２の閉塞体１
０のうち残りのものに第２の排気管１３を挿通させて電
子ビーム溶接により固着し、これら両側の第２の閉塞体
１０を、リング状の半田ガラス１２を介して、外管９の
開口端部に取付ける。

その後、このように発光管１が内部に挿入され、且つ両
側に第２の閉塞体１０が取付けられている外管９を高周
波加熱炉内に送り込み、１５５０℃の温度で約５分間加
熱する。これにより、半田ガラス６の場合と同様に、リ
ング状の半田ガラス１２が溶融し、外管９の開口端部と
第２の閉塞体１０とが気密に接合される。

一方、上記の５分間の加熱がなされている間に、内部空
間１１は、第２の排気管１３を介して、真空ポンプによ
り高真空状態にされる。そして、内部空間１１内の真空
度が所定値に達した時点で、油圧カッタ等により、第２
の排気管１３が、図示の如くに封じ切られる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記従来例における第１、第２の閉塞体４．
１０及びＴｓｌ、第２の排気管７．１３１１：ついては
、ニオブ（Ｎｂ）、又はタンタル（Ｔａ）の金属が用い
られ、共に同一の材質となっている。

これは、熱膨張率、耐食性、加工容易性等を考慮した結
果、共に同一材質とした方が品質にバラツキが生じるの
を防ぐことができると考えられていたからである。

しかしながら、ニオブ、タンタル等の金属は、高温雰囲
気下では酸素や窒素と活性な性質を有しており、酸化や
窒化により腐蝕が生じやすくなっている。したがって高
周波加熱炉内における半田ガラス６１２の溶融加熱は真
空状態で行う必要がある。ところが、半田ガラス１２を
溶融加熱すると、外管９内に挿入されている発光管１か
ら、酸素や窒素が微量ながら発生し、これによりニオブ
又はタンタル等が酸化又は窒化されることになる。

そのため、第２の閉塞体１０及び第２の排気管１３に腐
蝕あるいは強度劣化が生じ、発光管１自体の荷重により
、あるいは、自動車輸送の際の衝撃等により亀裂を生じ
ることがあった。特に、第２の排気管１３の先端部１３
ａ付近には、封じ切りの際の圧着切断による亀裂、ハガ
レ等がしばしば生じていた。

また、製品完成後に点灯使用する場合、第２の閉塞体１
０及び第２の排気管１３は、主として、８００℃程度の
高温となっている発光管１からの輻射、伝導により温度
が上昇する。したがって、外部からの熱も加わって、第
２の閉塞体１０及び第２の排気管１３付近の温度が２５
０℃以上に上昇すると、これらは大気に直接晒されてい
るために、酸化あるいは窒化され、やはり腐蝕や強度劣
化を生じることになる。そのため、使用環境、使用条件
等が著しく制限されるという不都合があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、腐蝕や強度劣化を防止することに
より品質の向上を図ると共に、使用環境等の制限を避け
ることが可能な金属蒸気放電灯を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記課題を解決するための手段として、第２
の閉塞体及び第２の排気管を、第１の閉塞体及び第１の
排気管を形成する材料よりも、酸素又は窒素に対して不
活性な性質を有する金属材料で形成しである。

（作　用） ｔ？ｉ２の閉塞体及び第２の排気管は、高温になってい
る第１の閉塞体及び第１の排気管の影響を受けて昇温さ
れるため、酸素又は窒素と反応しやすくなる。したがっ
て、第２の閉塞体及び第２の排気管に、酸素又は窒素に
対して、より不活性な性質を有する金属材料を用いるこ
ととすれば、これらの部材は酸化又は窒化しなくなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図に基づいて説明する。但
し、第２図のものと同様の構成要素には同一符号を付す
ると共に、重複した説明を省略することにより、できる
だけ説明を簡略化することとする。

第１図において、１４．１５はそれぞれＮｉ−Ｆｅ合金
で形成された第２の閉塞体、第２の排気管であり、その
Ｎｉ−Ｆｅ合金の組成は、ニッケル（Ｎｉ）が４２％、
鉄（Ｆ　ｅ）が５８％の割合いになっている。

本実施例は、このように、第２の閉塞体１４及び第２の
排気管１５を、酸素又は窒素に対してニオブやタンタル
よりも不活性な性質を有しているＮｉ−Ｆｅ合金で形成
した他は、第２図の従来例と同一の構成を有するもので
ある。

ここで、本実施例におけるサイズ、封入金属蒸気等につ
いての具体的な数値を示しておく。

まず、内管３の管内径、管長はそれぞれ２５關、２５０
ｍ＋＋＋であり、外管９の管内径、管長はそれぞれ３６
１１１％　３００ｍ＋ｅである。第１．第２の閉塞体４
．１４の厚さは共に０．２ｍｍとなっており、第１、第
２の排気管７，１３の内径は共に６ｍｍとなっている。

そして、発光管１の内部空間５内には、ナトリウムを２
０ωｔ％含有したＮａＨｇアマルガムが２００ａ＋ｇ封
入され、さらに、始動用ガスのキセノン（Ｘｅ）が２０
Ｔｏｒｒ封入され、その後、４００）ｃｇ／ｃ−程度の
圧力を維持した状態で第１の排気管７が封じ切られてい
る。

次に、以上のように構成される本実施例の組付工程につ
き簡単に説明する。

まず、従来例と同様の過程を経て発光管１の組付けを行
い、半田ガラス６を加熱溶融するため、組付けられた発
光管１を高周波加熱炉内に送り込む。そして、１５５０
℃の温度で約５分間加熱して内管３の開口端部と第１の
閉塞体４とを接合させると共に、第１の排気管７及び第
１の閉塞体４の封じ切りを行なう。

次いで、このようにして組立てられた発光管１を外囲器
２の内管９内に挿入し、従来例（第２図）と同様の手順
で半田ガラス１２を外管９の開口端部と第２の閉塞体１
４との間に取付ける。そして、このように半田ガラス１
２が取付けられた外管９を高周波加熱炉内に送り込み、
半田ガラス６の場合と同様、１５５０℃の温度で５分間
加熱し、さらに、第２の排気管１５の封じ切りを行なう
。

上述した如く、第２の閉塞体１４及び第２の排気管１５
を、Ｎｉ−Ｆｅ合金で形成しであるので、半田ガラス１
２を溶融加熱した際に、外管９内に挿入されている発光
管１から酸素や窒素が発生したとしても、これら第２の
閉塞体及び第２の排気管１５は酸化又は窒化されること
はなく、シたがって腐蝕や強度劣化を生じることがない
。

また、製品完成後、周囲温度が２５０℃以上に上昇する
ような環境で点灯使用された場合にも、やはり、腐蝕や
強度劣化を生じることがなく、使用環境、使用条件等が
制限されることはない。

そして、本実施例では、金属材料としてＮｉ−Ｆｅ合金
を用いているが、ニッケル、鉄等は資源が豊富なもので
あるため安価に入手でき、したがって、ＮＬ−Ｆｅ合金
もニオブ、タンタル等に比べてはるかに安価に製造でき
る。そのため、金属蒸気放電灯全体のコストダウンにも
寄与する結果となっている。

これらの効果は、本発明の発明者が行なった以下の試験
により裏付けがなされている。

すなわち、上述した組付工程により、定格出力３ＫＷの
高圧ナトリウムランプを１０本製作し、これらを振幅２
ｍｍ、振動周波数２００ＯＲＰＭの条件（自動車輸送時
の衝撃に相当する）で６０分間振動させる試験を行なっ
た。その後、３時間オシー３０分オフの条件で点灯動作
をさせ、５００Ｈ（時間：）、１００ＯＨ，３０００Ｈ
。

５０００Ｈ経過毎に第２の閉塞体１４．第２の排気管１
５及びこれらの周辺の部分について目視検査を行なって
みた。その結果、これらの部材のいずれの部分について
も亀裂、破れ等は認められなかった。

また、本発明の発明者が、本実施例による金属蒸気放電
灯１本当りの価格を試算してみたところ、従来のものよ
りも３０％以上コストをダウンできることが判明した。

本発明の発明者は、上記の試験につき、さらに、条件を
種々変化させて行なっている。

例えば、 （イ）上記実施例では、Ｎｉ−Ｆｅ合金の組成がＮｔ（
４２％）−Ｆｅ　（５８％）の割合いとなっていたが、
その他、Ｎ１（４５％）　−Ｆｅ　（５５％）、Ｎｉ　
　（５０〜５２％）　−Ｆｅ　（５０〜４８％）の割合
いの合金についても試験を行なった。

（ロ）一般の金属蒸気放電灯に用いられる範囲内で、発
光管内に封入される金属蒸気の種類及び封入圧力を変化
させてみた。

（ハ）一般の金属蒸気放電灯の範囲内で、発光管及び外
囲器の形状を変え、また、内管及び外管の材質について
も変化させてみた。

そして、以上の（イ）〜（ハ）についても、概ね同様の
良好な試験結果を得ることができた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、第２の閉塞体及
び第２の排気管を、第１の閉塞体及び第１の排気管を形
成する材料よりも、酸素又は窒素に対して不活性な性質
を有する金属材料で形成したので、これらの部材につい
ての腐蝕や強度劣化を防止することができ、その結果、
金属蒸気放電灯の品質向上を図ることができると共に１
、使用環境等が制限されないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は従来
例を示す断面図である。 １・・・発光管、２・・・外囲器、３・・・内管、４・
・・第１の閉塞体、７・・・第１の排気管、９・・・外
管、１４・・・第２の閉塞体、１５・・・第２の排気管
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 金属蒸気が封入される内管の内部を排気する第１の排気
   管、及び該第１の排気管を保持すると共に、前記金属蒸
   気が封入される内管の開口端部に気密接合され該開口端
   部を閉塞する第１の閉塞体を有する発光管と、 前記発光管を内部に配設した外管の開口端部に気密接合
   され該開口端部を閉塞する第２の閉塞体、及び該第２の
   閉塞体に固着され前記外管の内部を排気する第２の排気
   管を有する外囲器と、 を備えた金属蒸気放電灯において、 前記第２の閉塞体及び第２の排気管を、前記第１の閉塞
   体及び第１の排気管を形成する材料よりも、酸素又は窒
   素に対して不活性な性質を有する金属材料で形成したこ
   とを特徴とする金属蒸気放電灯。