JPH0594945U - 高圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高圧放電ランプの放電容器の導入導体の耐腐
蝕性を高めかつシールガラスの亀裂等を防止すること。 【構成】 導入導体領域の一方の端部が、異なる直径を
有する２つの部分からなる栓体孔部を有しており、前記
２つの部分のうちの第１の部分は放電部とは反対側にあ
り、前記導入導体管の少なくとも一部を取り囲んでお
り、この場合当該第１部分の直径は前記管の外径に適合
されており、前記第２部分は前記第１部分よりも狭幅に
構成されて放電部に向いており、さらに内部リード導体
の少なくとも一部を取り囲んでおり、この場合前記第２
部分の直径は、当該内部リード導体の直径には適合され
てなく、前記導入導体管は当該第１部分においてシール
ガラスを用いてガス密に封止されているように構成す
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、酸化アルミニウムからなるセラミック放電容器を有し、該放電容器 はイオン化可能な封入物を含みかつ２つの端部を有しており、該２つの端部はセ ラミック栓体によって閉鎖されており、少なくとも一つの端部において前記栓体 の貫通孔部に電気的な導入導体としてニオブ又はニオブに類似の金属からなる管 が深く挿入されており、当該電気導入導体管は内部リード導体を介して放電容器 内部の電極と接続され、別の側では電気外部リード導体と接続されている高圧放 電ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】

この種の高圧放電ランプはナトリウム高圧放電ランプとかメタルハライド放電 ランプである。これらのランプの演色性はセラミック放電容器を用いることによ って改善されている。このセラミック放電容器は石英ガラスからなる放電容器よ りも許容動作温度が高い。典型的な出力は１００〜２５０Ｗである。

【０００３】 セラミック放電容器と、この放電容器に対して開発された溶封技術はナトリウ ム高圧放電ランプから公知である。特にニオブ又はタンタルからなる管状の導入 導体が頻繁に用いられる。この導入導体はシールガラスを用いてセラミック端部 栓体に溶封される（英国特許第１４６５２１２号明細書参照）。

【０００４】 この溶封は良好に行うことができる。なぜなら２つの材料はほぼ同じ膨張係数 （８×１０~⁶Ｋ~¹）を有しているからである。

【０００５】 しかしながら比較的高寿命で演色性の良好なメタルハライドランプに対しては この公知の溶封技術はそのまま適するものではない。なぜなら金属ハロゲン化物 からなる封入物がニオブ導入導体のみならず密閉のために用いるシールガラスに 対しても強い腐蝕作用を及ぼすからである。またナトリウム高圧放電ランプにお いてもその寿命が、導入導体での凝縮されたナトリウムによる腐蝕によって限ら れている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案の課題は、酸化アルミニウムからなるセラミック放電容器を有し、該放 電容器はイオン化可能な封入物を含みかつ２つの端部を有しており、該２つの端 部はセラミック栓体によって閉鎖されており、少なくとも一つの端部において前 記栓体の貫通孔部に電気的な導入導体としてニオブ又はニオブに類似の金属から なる管が深く挿入されており、当該電気導入導体管は内部リード導体を介して放 電容器内部の電極と接続され、別の側では電気外部リード導体と接続されている 高圧放電ランプにおいて、より長い寿命を備えた高圧放電ランプを提供すること である。さらに本考案のもう１つの課題は演色性と発光効率のより高い高圧放電 ランプを提供することである。このようなランプは良好な出力と満足のゆく寿命 とを維持することができる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記課題は本考案により、導入導体領域の一方の端部が、 ａ）栓体孔部は異なる直径を有する２つの部分からなっており、 ｂ）前記２つの部分のうちの第１の部分は放電部とは対側にあり、前記導入導体 管の少なくとも一部を取り囲んでおり、当該第１部分の直径は前記導入導体管の 外径に適合されており、 ｃ）前記第２部分は前記第１部分よりも狭幅に構成され，さらに放電部側に向い ており、さらに内部リード導体の少なくとも一部を取り囲んでおり、前記第２部 分の直径は、当該内部リード導体の直径には適合されておらず、 ｄ）前記導入導体管は当該第１部分においてシールガラスを用いてガス密に溶封 されている，ように構成されて解決される。

【０００８】 本考案の有利な実施例は従属請求項に記載される。

【０００９】 ナトリウムランプにおいて公知の導入導体技術を金属ハロゲン化物封入物を有 するセラミックランプに導入する場合には、同時に２つの問題を１度で解決しな ければならない。この２つの問題とはハロゲン化物がシールガラスのみならず導 入導体にも腐蝕作用を及ぼすことである。特に導入導体への影響は問題である。 なぜなら非常に僅かな金属しかセラミックにほぼ適合する熱膨張係数を有してい ないからである（例えばニオブとタンタル）。しかしながらこれらの金属はハロ ゲン化物によって（ないしナトリウム−凝縮物によって）腐蝕される。そのため これらの金属は、ハロゲン化物（ないしナトリウム凝縮物）による腐蝕から効果 的に保護されている場合にしか用いることができない。

【００１０】 本考案によればこのような腐蝕からの保護が、導入導体管部を本考案特有の手 法で栓体に深く挿入することによって達成される。これに対して従来の技術では 、孔部の直径が栓体全長に亘って一定である。この構成でも、栓体中に管が深く 挿入された場合には侵蝕的な封入物による腐蝕作用が（少なくとも管の端部にお いて）比較的軽くなり得る。しかしながら本考案ではこのような腐蝕作用が、異 なる直径を有する２つの部分からなる孔部を構成することにより最小化される。 この孔部は段状に相互接続されている。この場合この孔部は放電側に狭幅部分を 有する。この狭幅部分の直径は広幅部分に配置された引込管の直径よりも小さい 。このような構成によればとりわけ放電部側に向いた管端部が封入材料による腐 蝕からより良好に保護される。その他にも導入導体管に対する段状の構成部分が 、電極の間隔を自動的に決めるストッパとなる。有利には寸法が次のように選定 される。すなわち孔部の広幅部分の直径が管の直径に適合して、毛管作用間隙し か生じないように選定される。この毛管作用間隙にはシールガラスが充填される 。反対に狭幅部分の直径は次のように選定される。すなわち内部リード導体（こ のリード導体は通常は電極棒として構成される）と、場合によってこのリード導 体先端に配置される螺旋状部又は球状の肉太部がちょうど貫通し得る程度に選定 される。狭幅部分の特に小さな直径は次のようにして達成される。すなわち電極 系の挿入の際には電極棒の放電側端部にはいっさい肉圧部分を持たせず、ランプ が完成された後で初めてこの端部を球状に形成することによって達成され得る。 この球状の形成は例えば過電流を流すことによって行うことができる。しかしな がらこの場合には次のことに注意しなければならない。すなわち狭幅部分の領域 における毛管作用が回避されるように、狭幅部分の直径を内部リード導体ないし 電極棒の直径よりも格段に大きく維持しなければならない。このような注意は、 通常電極棒が特に耐溶融性金属（多くはタングステン）から製造されているため に重要ある。そのような金属の熱膨張係数はセラミック栓体材料の熱膨張係数か ら大きく離れている。シールガラスは、狭幅部分の領域において毛管作用が生じ た場合には電極棒も濡れる。しかしながら膨張係数が適合していないので接続及 び遮断によるランプの熱的負荷が高い場合はシールガラスに亀裂及びひびがはい り、最終的には栓体内にも亀裂及びひびがはいるおそれがある。このき裂及びひ びは漏れにつながる。

【００１１】 導入導体管の直径は、そこにおいて毛管作用が生ずるようにするために５０μ ｍ以下の間隙で孔部の広幅部分の直径に適合させるべきである。狭幅部分の領域 における毛管作用を避けるためには、間隙を５００μｍ以上にすべきである。一 方で導入導体管のすわりを良くし、シール部分の長さを充分にとり、かつ他方で 導入導体管が十分に深く栓体に挿入され得るようにするために、有利には広幅部 分の孔部の長さは栓体の高さのほぼ２／３である。

【００１２】 別の有利な実施例では、導入導体管の放電側端部が半球状の丸み部によって閉 じられている。電極棒はその上に突合溶接される。半球状に形成された管端部は 管の開放端部の溶融によって形成される。同時に広幅部分と狭幅部分との間の移 行部は次のように丸みを付けられる。すなわち当該移行部が管の半球状の丸み部 に適合するように丸みを付けられる。このような構成は次のような顕著な利点を 有する。すなわち導入導体管を取り巻く毛管作用部分があたかも管の放電側端部 まで延在しているかのような利点を有する。このことは組立ての際にシールガラ スが加熱によってより確実に電極棒の放電開始部まで流れることにつながる。す なわち導入導体管はシールガラスによって完全に被覆され、それにより侵蝕的な 封入物による腐蝕作用からより確実に保護される。この場合実質的には、おう面 状の丸み部が孔部の広幅側部分から狭幅側部分への移行部において良好に半球状 に形成された導入導体管端部に良好に整合している。

【００１３】 上述の構成により毛管作用のための間隙と電極間隔の保持のために特別なスペ ーサ又は固定補助部材を必要としないことが判明した。その上導体導入管と電極 棒と先端部からなる電極系は自動的に位置決めされるようになる。この場合ラン プ機能に対して必要な正確な電極間隔は自動的に保持される。毛管作用のための 間隙の維持は自然な粗表面によって保証さる。

【００１４】 有利にはニオブ管が溶着前に０．１〜０．２ｍｍの厚さのＡＬ₂Ｏ₃−膜によっ て被覆される。この場合栓体内の孔部は相応に拡大されなけらばならない。この コーティング層は２つの利点を有している。すなわちこのコーティング層が管を 付加的に封入物から保護する。なぜならこの封入物が管の壁を腐蝕するためには まずこの層を貫通して拡散しなければならないからである。これによりランプの 寿命は延びる。その他にもこのＡＬ₂Ｏ₃−膜は多孔性の構造を有している。この 構造はシールガラスによる濡れを向上させる。それによりＡＬ₂Ｏ₃−膜は毛管作 用部分の間隙へのシールガラスの濡れを間接的に支援する。そのことによってシ ールガラスによる導入導体管の完全で均一な濡れ信頼性が向上し、製造不良は低 減され歩留まりが向上する。当該コーティング層はフレーム溶射によって被着さ れる。

【００１５】 コーティング層はＹ₂Ｏ₃の添加によりさらに改善される。この場合例えばまず ＡＬ₂Ｏ₃−膜のみが形成され、次にＹ₂Ｏ₃のみの付加的な膜が被着されるか又は １：１〜１：３の割合でＡＬ₂Ｏ₃／Ｙ₂Ｏ₃−膜が被着される。これも同じように フレーム溶射によって達成されるか又は予めコーティングされた導入導体管をＹ ₂ Ｏ₃懸渇液中へ浸漬させることによって達成される。この場合コーティングされ た導入導体管は引き続き２０００℃において焼き付けないしフレーム溶封される 。それによりガラスのような成分を有する単結晶膜が生じる。別の酸化金属もコ ーティング層として適している。

【００１６】 その後２層の膜を有する管は少なくとも１８００℃において保護ガスの下か又 は真空状態の下に数分間焼結される。その際均質の耐ハロゲン化物被覆がＡＬ₂ Ｏ₃／Ｙ₂Ｏ₃複合膜から形成される。冷却条件に応じて該複合被覆は、よりガラ ス状となり高温−エナメルのようになるか（急速な冷却の場合）又は非常に緻密 な粒子の結晶体となる（緩慢な冷却の場合）。そのようにして前処理された導入 導体管は栓体開口部に挿入され、シールガラスリングが導入導体管の上に載置さ れ、引き続き挿入された電極系を有する栓体が加熱される。この加熱によりシー ルガラスが溶融して孔部の広幅部分の領域における毛管間隙に流れ込み、それに よってガス密な封止が達成される。

【００１７】 シールガラスとして周知の混合金属酸化物を用いることができる。但しメタル ハライドランプでは、ナトリウム高圧放電ランプとは反対に耐ハロゲン化物性の シールガラスでなければならない。

【００１８】

【実施例】

次に本考案の有利な実施例を図面に基づき詳細に説明する。

【００１９】 図１には出力が１５０Ｗのメタルハライド放電ランプが概略的に示されている 。この放電ランプのランプ軸線を決める円筒状の外部バルブ１は石英ガラスから なっている。この石英ガラスはダブルエンドシール部２及びベース部３を有して いる。軸方向に配置されＡＬ₂Ｏ₃−セラミックからなる放電容器４は外部バルブ １の中に配置されている。この放電容器４は中央部５と円筒状の端部６を有して いる。この端部６は２つのリード導体７を用いて外部バルブ１の中に支持される 。この２つのリード導体７は金属薄片８を介してベース３に接続されている。リ ード導体７は管状の導入導体９と溶接されている。この導入導体９はそれぞれ放 電容器４の端部においてセラミック栓体１０（これもＡＬ₂Ｏ₃−セラミックから なる）にはめ込まれている。

【００２０】 ニオブ（又はタンタル）からなる２つの導入導体９は、放電側でそれぞれ電極 １１を支持している。この電極１１はタングステンからなる電極棒１２と、放電 側端部に嵌着された螺旋状部１３とからなっている。放電容器の封入物は例えば アルゴンなどの不活性の点弧ガスの他に水銀及び金属ハロゲン化添加物からなる 。管状の導入導体９は端部栓体１０の孔部１４に深くはめ込まれている。この管 状の導入導体９は絞り加工か又は押出プレスされている。この管状の導入導体９ は放電側端部に平面状の底部１５を有している。この底部１５には電極棒１２が 突合溶接されている。孔部１４は２つの部分からなっている。この２つの部分の うちの第１部分１６はニオブ管９の直径に適合しているのに対して、第２部分１ ７はそれよりも狭くなっている。この２つの部分は相互に段形状でつながってい る。この場合管の底部１５は段に当接している。第２部分１７の孔部直径は、組 立ての際に電極棒１２が螺旋状部１３を含めて栓体孔部１４を通して挿入可能と なるような寸法である。導入導体管９は第１部分１６において耐ハロゲン化物か らなるシールガラス１８を用いてガス密に封止される。シールガラス１８として それ自体周知の材料、例えばアルミニウムとアルカリ土類酸化物との混合材料等 が適している。特別に適した耐ハロゲン化物材料は、例えばヨーロッパ特許出願 公開第６０５８２号公報及びヨーロッパ特許出願公開第２３００８０号公報に記 載されている。

【００２１】 図２には特に有利な実施例が示されている。この図では導入導体領域が放電容 器端部において部分的に示されている。放電容器は端部６において約１．２ｍｍ の壁厚を有している。円筒状の栓体１０は端部６に挿入されている。この栓体１ ０の外径は３．３ｍｍで全長５ｍｍである。軸方向の孔部１４は、直径が２ｍｍ の第１部分１６と、直径が０．８ｍｍの狭幅な第２部分１７からなっている。第 １部分１６の長さは、栓体１０の高さのほぼ２／３に相当している。残り１／３ は第２部分１７が占めている。栓体１０の外側に突き出ているニオブ管９は１． ９５ｍｍの外径を有しており、それによりシールガラス１８に対して残る間隙は ２５μｍの幅を有する。ニオブ管９の壁厚は０．２ｍｍである。タングステンか らなる電極棒１２の直径は０．５ｍｍである。

【００２２】 第１及び第２部分１６，１７の間の移行部はおう面状に丸み部１９を有してい る。ニオブ管の放電側端部も同様に半球状の丸み部２０によって閉鎖している。 この２つの丸み部１９及び２０は相互で次のように適合している。すなわちニオ ブ管と孔部の第１部分１６との間で毛管作用する間隙の幅が丸み部１９，２０の 領域においてもほぼ保持するように適合している。それによりシールガラス１８ が第１部分１６の領域における間隙のみに濡れるのではなく、電極棒１２の開始 位置のところの管端部２０までも濡れる。

【００２３】 できるだけ完全な濡れを保証するために、第２部分１７の直径は、組立ての際 に電極棒１２だけが孔部１４を通って挿入され得る程度に小さく選択される。電 極棒の端部において形成された球状端部２１は、後から放電容器内部に過電流を 流すことによってはじめて形成される。

【００２４】 この実施例の別の改善例は図３に示されている。この実施例の構成は実質的に 図２の実施例に相応しており、同じ部分には同じ参照番号が付されている。但し ニオブ管９は０．２ｍｍの厚さのＡＬ₂Ｏ₃膜（場合によってＹ₂Ｏ₃添加物も含む ）で覆われる。それに応じて栓体孔部も第１部分１６の領域において２．４ｍｍ の直径に拡張される。

【００２５】 この変化例ではシールガラス１８が特に均一かつ完全にニオブ管９を濡らす。

【００２６】

【考案の効果】

本考案によれば、高圧放電ランプの放電容器の導入導体の耐腐蝕性が高められ かつシールガラスの亀裂等が防止されるためランプの寿命が格段に延びさらにラ ンプの演色性と発光効率が高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるメタルハライド放電ランプを部分
的に切欠して示した概略図である。

【図２】放電容器封止部領域の別の実施例の一部断面図
である。

【図３】放電容器封止部領域の別の実施例の一部断面図
である。

【符号の説明】

１ 外部バルブ ２ ピンチ部 ３ ベース ４ 放電容器 ５ 中央部 ６ 端部 ７ リード導体 ８ 金属薄片 ９ 導入導体（ニオブ管） １０ セラミック栓体 １１ 電極 １２ 電極棒 １３ 螺旋状部 １４ 孔部 １５ 底部 １６ 第１部分 １７ 第２部分 １８ シールガラス １９ 丸み部 ２０ 半球状丸み部 ２１ 球状端部 ２２ ＡＬ₂Ｏ₃膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 ハルトムート バスチアン ドイツ連邦共和国 フォイヒトヴァンゲン ヴァルクミュールヴェーク 35

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化アルミニウムからなるセラミック放
   電容器（４）を有し、該放電容器（４）はイオン化可能
   な封入物を含みかつ２つの端部（６）を有しており、該
   ２つの端部（６）はセラミック栓体（１０）によって閉
   鎖されており、少なくとも一つの端部（６）において前
   記栓体（１０）の貫通孔部（１４）に電気導入導体
   （９）としてニオブ又はニオブに類似の金属からなる管
   が深く挿入されており、当該電気導入導体管は内部リー
   ド導体を介して放電容器内部の電極（１１）と接続さ
   れ、別の側では電気外部リード導体（７）と接続されて
   いる、高圧放電ランプにおいて、 導入導体領域の一方の端部が、 ａ）栓体（１０）孔部は、異なる直径を有する２つの部
   分（１６，１７）からなっており、 ｂ）前記２つの部分（１６，１７）のうちの第１の部分
   （１６）は放電部とは反対側にあり、前記導入導体管
   （９）の少なくとも一部を取り囲んでおり、当該第１部
   分（１６）の直径は前記導入導体管（９）の外径に適合
   されており、 ｃ）前記第２部分（１７）は前記第１部分（１６）より
   も狭幅に構成され，さらに放電部側に向いており、さら
   に内部リード導体（１２）の少なくとも一部を取り囲ん
   でおり、前記第２部分（１７）の直径は、当該内部リー
   ド導体（１２）の直径には適合されておらず、 ｄ）前記導入導体管（９）は当該第１部分（１６）にお
   いてシールガラス（１８）を用いてガス密に溶封されて
   いる， ことを特徴とする、高圧放電ランプ。
2. 【請求項２】 前記導入導体管（９）の放電側端部は半
   球状の丸み部（２０）によって閉じており、さらに前記
   孔部の第１部分（１６）と第２部分（１７）の間の移行
   部は、該移行部が前記導入導体管（９）の半球状の丸み
   部（２０）に適合するような丸み部（１９）として構成
   されている、請求項１記載の高圧放電ランプ。
3. 【請求項３】 前記導入導体管（９）にＡＬ₂Ｏ₃膜が被
   覆されている、請求項１記載の高圧放電ランプ。