JPH08264159A

JPH08264159A - セラミック放電灯およびこの点灯装置ならびにこれを用いた照明装置

Info

Publication number: JPH08264159A
Application number: JP6395895A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Aoki; 貴之青木; Kazuyoshi Okamura; 和好岡村; Kazuo Uchida; 一生内田
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1995-03-23
Filing date: 1995-03-23
Publication date: 1996-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】ガラス接着剤の剥離やクラックの発生を防止
し、封着部から封入薬品がリークするのを防止すること
ができるセラミック放電灯およびこの点灯装置ならびに
これを用いた照明装置を提供する。【構成】発光管１の端部壁１ａに貫通孔２を形成し、こ
の貫通孔に先端に電極９が取り付けられた導電体３を挿
通し、この導電体をガラス接着剤４を介して上記貫通孔
の内面に気密に接合したセラミック放電灯において、上
記ガラス接着剤のによる接合部の距離Ｌmmと、接合端面
の温度Ｔ℃と、接着剤の平均肉厚Ｘ（μｍ）、ガラス接
着剤に発生する結晶層の平均層厚をＹ（μｍ）とし、
１．０≦Ｌ≦５．０、−３０Ｌ＋６３０≦Ｔ≦−３０Ｌ
＋１０３０、７０≦Ｘ≦１１０および０．５Ｘ−２５≦
Ｙ≦０．５Ｘ＋３０に規制した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧ナトリウムランプ
等のように、透光性セラミックからなる発光管の端部に
ガラス接着剤を介して電極を取り付けた導電体が気密に
封着されてなるセラミック放電灯、およびこのセラミッ
ク放電灯の点灯装置ならびに上記セラミック放電灯を用
いた照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧ナトリウムランプは、透光性アルミ
ナ等のようなセラミックからなる発光管の両端部に電極
を封装するとともに、この発光管内にナトリウムと水銀
および始動用希ガスを封入して構成されている。

【０００３】この種のランプは、封入した薬品に対する
耐蝕性を保つために発光管材料として透光性アルミナな
どのような単結晶または多結晶のアルミナからなるセラ
ミックチューブが使用されているとともに、このような
セラミック製発光管の端部壁に導電体を気密に貫通さ
せ、この導電体に電極が取り付けられる構造をなしてい
る。上記導電体は、セラミック製発光管の熱膨脹率に近
似するとともに耐熱性および耐蝕性に優れた金属チュー
ブ、例えばニオブチューブからなり、発光管の端部壁に
形成された貫通孔に挿通され、この貫通孔に充填された
ガラス接着剤、例えば酸化アルミニウムおよび酸化カル
シウムを主成分とするガラスソルダーにより上記貫通孔
の内面に気密に接合されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に高圧
ナトリウムランプは、点灯時のナトリウムの蒸気圧を高
めることにより発光スペクトルを可視光まで広げること
ができ、例えば色温度を２３００Ｋ以上、平均演色評価
数Ｒａを８０以上まで高めることができる。しかし、発
光管内のナトリウムの蒸気圧を高めるためには発光管の
最冷部温度を高くする必要があり、発光管の最冷部は通
常、発光管の端部に形成されるから、発光管の端部温度
を高くする必要がある。しかし、このようにすると、ア
ルミナチューブからなる端部壁とニオブ製導電体との封
着部の温度が上昇する。

【０００５】このため、点灯時と消灯時との温度差が大
きくなり、封着部にかかる熱衝撃も大きくなり、ニオブ
製導電体とガラス接着剤との熱膨脹差が大きくなり、こ
れらニオブ製導電体とガラス接着剤との接合が剥離する
心配がある。このような剥離が生じると、ナトリウム蒸
気圧が高いので剥離部分にナトリウムが侵入し、徐々に
封着部を侵蝕し、ついにはリークが生じるようになり、
したがって不点灯や外管の黒化を生じるなどの不具合が
発生する。

【０００６】封着部におけるリークの発生を防止する手
段として、例えば特開平５−１５１９３７号公報に示さ
れるような技術が提案されている。この公報によれば、
リークの発生原因は酸化アルミニウムおよび酸化カルシ
ウムを主成分とするガラスソルダーに発生するアルミナ
結晶層と非結晶層との境界部分でナトリウムが物理的に
拡散することが原因であると指摘されている。これを防
止するためにはアルミナ結晶層の占める領域を大きく
（面積比で７０〜９０％）すれば良いと開示されてい
る。

【０００７】しかしながら、本発明者らが確認したとこ
ろによれば、ガラスソルダーに発生するアルミナ結晶層
の占める面積を大きくすれば結晶層はナトリウムの侵蝕
に対して強いのでガラスソルダーがナトリウムの侵蝕を
受け難くなるが、反面、結晶層には熱膨脹差による歪が
発生し易くなる性質があり、ガラス接着剤そのものにク
ラックが入り、リークを生じ易くなることが判った。

【０００８】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、点灯と消灯との温
度差にもとづくガラス接着剤の剥離やクラックの発生を
防止し、封着部から封入薬品がリークするのを防止する
ことができるセラミック放電灯およびこの点灯装置なら
びにこれを用いた照明装置を提供しようとするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、端部
壁に貫通孔が形成された透光性セラミックからなる発光
管と；上記貫通孔に挿通された耐熱性および耐蝕性に優
れた金属からなる導電体と；この導電体を上記貫通孔の
内面に気密に接合したガラス接着剤と；上記導電体に取
り付けられた電極と；を具備し、上記導電体とガラス接
着剤との接合部の軸方向に沿う接合距離をＬ（mm）、点
灯中の接合部の外端面の温度をＴ（℃）、上記ガラス接
着剤の平均肉厚をＸ（μｍ）、ガラス接着剤に発生する
結晶層の平均結晶層厚をＹ（μｍ）とした場合、１．０≦Ｌ≦５．０ …（１） −３０Ｌ＋６３０≦Ｔ≦−３０Ｌ＋１０３０ …（２）７０≦Ｘ≦１１０ …（３）０．５Ｘ−２５≦Ｙ≦０．５Ｘ＋３０ …（４）の条件を満足するようにしたことを特徴とするセラミッ
ク放電灯である。

【００１０】請求項２の発明は、色温度が２３００Ｋ以
上、平均演色評価数Ｒａが８０以上であることを特徴と
する請求項１に記載のセラミック放電灯である。請求項
３の発明は、ガラス接着剤が酸化アルミニウムおよび酸
化カルシウムを主成分とするガラスソルダーであること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミッ
ク放電灯である。

【００１１】請求項４の発明は、上記発光管は外管に収
容されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３
のいずれか一に記載のセラミック放電灯である。請求項
５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか一に記
載のセラミック放電灯と；この放電灯を点灯させる点灯
回路と；を備えたことを特徴とするセラミック放電灯の
点灯装置である。

【００１２】請求項６の発明は、請求項１ないし請求項
４のいずれか一に記載のセラミック放電灯と；この放電
灯が取り付けられた照明器具と；を備えたことを特徴と
するセラミック放電灯の照明装置である。

【００１３】

【作用】請求項１の発明によると、導電体とガラス接着
剤との接合部の距離Ｌ（mm）、点灯中の接合部の外端面
の温度Ｔ（℃）、ガラス接着剤の平均肉厚Ｘ（μｍ）お
よびガラス接着剤に発生する結晶層の平均層厚Ｙ（μ
ｍ）をそれぞれ数値的に規制したから、本発明の初期の
目的を達成できる。すなわち、導電体とガラス接着剤の
接合部の距離Ｌが１．２mm未満であると、接着部の距離
Ｌが短すぎ、接合強度が不足して、良好な機械的支持お
よび封着ができなくなり、逆に接合部の距離Ｌが５．２
mmを越えると、熱膨脹差による歪が発生し易くなり、ガ
ラス接着剤４そのものにクラックが入り、リークを生じ
易くなる。

【００１４】そして、接合部の外端面の温度Ｔは、接合
部の距離Ｌが短いと発光管内の熱が伝わり易いから上昇
し易いが、この接合部外端面温度Ｔが−３０Ｌ＋６３０
よりも低い場合は、最冷部の温度が低くなるためナトリ
ウムの蒸気圧が上昇せず、色温度、演色性が低下する。
また、接合部の外端面の温度Ｔが−３０Ｌ＋１０３０よ
りも高い場合は、ガラス接着剤の温度が高くなり過ぎ、
熱膨脹差による歪が発生し易くなり、ガラス接着剤その
ものにクラックが入り、リークを生じる。

【００１５】また、ガラス接着剤の平均肉厚Ｘが７０μ
ｍ未満であると、ガラス接着剤の量が不足し、良好な封
着ができなくなる。またガラス接着剤の平均肉厚Ｘが１
１０μｍを越えると熱歪みに対して弱くなる。

【００１６】そして、結晶層の平均層厚Ｙが０．５Ｘ−
２５μｍ未満であると、成長した結晶が少なく、樹状結
晶（デンドラント）が発生し、これがリークの原因にな
る。また、結晶層の平均層厚Ｙが０．５Ｘ＋３０μｍを
越えると、結晶層が大きく、熱膨脹差による歪が発生し
易くなり、ガラス接着剤そのものにクラックが入り、リ
ークを生じ易くなる。

【００１７】よって、（１）式ないし（４）式を満足す
れば、ガラス接着剤の剥離やクラックの発生が抑止さ
れ、封着部から発光物質がリークするのを抑えることが
できる。

【００１８】請求項２の発明によれば、色温度が２３０
０Ｋ以上、平均演色評価数Ｒａが８０以上であるセラミ
ック放電灯は、最冷部の温度を比較的高くする必要があ
り、このようにするとガラス接着剤の温度が上昇するか
ら熱影響が大きくなり、したがって、このような過酷な
条件のセラミック放電灯に、請求項１の発明を適用すれ
ば有効である。

【００１９】請求項３の発明によれば、ガラス接着剤が
酸化アルミニウムおよび酸化カルシウムを主成分とする
ガラスソルダーであるから、アルミナの結晶が生成され
る。この結晶の大きさがガラス接着剤の接着強度および
リークの発生に影響を及ぼし、請求項１または請求項２
の発明に用いて有効である。

【００２０】請求項４の発明によれば、発光管は外管に
収容されて２重管構造をなしているから最冷部の温度を
上昇させてナトリウムの蒸気圧を高めることができ、こ
のような放電灯に請求項１ないし請求項３のいずれか一
の発明を適用して有効である。

【００２１】請求項５および請求項６の発明はいずれ
も、請求項１ないし請求項４のいずれか一に記載のセラ
ミック放電灯の有効性を活用できる点灯装置および照明
装置となる。

【００２２】

【実施例】以下本発明について、図面に示す第１の実施
例にもとづき説明する。本実施例は定格入力３６０Ｗの
高圧ナトリウムランプに適用した例を示し、図１ないし
図４は発光管１の構成を示す。図示の発光管１は、多結
晶または単結晶のアルミナやサファイヤなどのような透
光性セラミックチュ−ブにより形成されており、この透
光性セラミックチュ−ブの両端部には端部壁１ａ，１ａ
が一体に形成されている、したがって本例の発光管１
は、いわゆるモノリシック形発光管が用いられている。
定格３６０Ｗのランプは、セラミックチュ−ブの全長が
例えば１０８mm、内径が８mm程度に形成されている。

【００２３】上記端部壁１ａ，１ａの中央部には貫通孔
２，２が形成されており、この貫通孔２，２には導電体
３，３が貫通されている。これら導電体３，３はガラス
接着剤４，４により発光管１に気密に接合されている。
上記貫通孔２，２は内径が例えば２．５〜４．５mm程度
に形成されている。そして、上記導電体３，３は、耐熱
性および耐蝕性に優れた金属、例えばニオビウムＮｂま
たはニオビウムＮｂとジルコニウムＺｒの合金からな
り、全体として中空なチューブ形状をなしている。この
金属チューブ製導電体３，３は、外径が０．５mm以上、
実際は２〜４mm程度に形成されている。

【００２４】上記導電体３，３には、貫通孔２の外に位
置して軸方向の位置を決めるための突起７，７が形成さ
れている。この軸方向位置決め用突起７，７は上記導電
体３，３の外周面に全周に亘り連続するリブ形状をなし
ており、外径が３〜６mm程度に形成されている。これら
位置決め用突起７，７は、貫通孔２，２の外端縁に当接
することにより、導電体３，３の発光管１内部への差し
込み深さを規制するようになっており、これにより導電
体３，３に接続された後述する電極９の挿入位置を高精
度に規制することができる。

【００２５】上記導電体５，５の内端部は閉塞されてお
り、この閉塞内端部にはむく（中実）状の溶接端部８，
８が形成されている。この溶接端部８，８は、例えば外
径０．７〜１．５mm、長さ１〜３mm程度の線状に形成さ
れている。上記溶接端部８，８の先端には電極９，９が
溶接されている。電極９は、タングステンからなる電極
軸９ａの先端部にタングステンからなる電極コイル９ｂ
を複数回巻回して構成してあり、この電極コイル９ｂは
２層巻きされており、この電極コイル９ｂには例えばＢ
ａＯ−ＣａＯ−ＷＯ₃ などのような電子放射物質（エミ
ッタ）が塗布されている。なお、電極コイル９ｂの外径
は、上記端部壁１ａ，１ａに形成した貫通孔２，２の内
径よりも小さく形成されている。そして、この電極９の
電極軸９ａは、上記導電体３，３の溶接端部８，８に、
例えばアルゴンプラズマなどの手段を用いて突合わせ溶
接されている。したがって、導電体３，３と、電極９，
９は一体的に接合されている。

【００２６】このような導電体３，３は、前記端部壁１
ａ，１ａに形成した貫通孔２，２に挿入され、この挿入
により電極９，９が発光管１の内部に配置される。そし
て、上記貫通孔２，２の内面と導電体３，３の外面との
間には溶融したガラス接着剤４，４が充填され、このガ
ラス接着剤４，４により導電体３，３は貫通孔２，２の
内面、つまり端部壁１ａ，１ａに気密に接合されてい
る。ガラス接着剤４，４は、酸化アルミニウムＡｌ₂ Ｏ
₃ および酸化カルシウムＣａＯを主成分とするガラスソ
ルダ−であり、例えばＡｌ₂ Ｏ₃ −ＣａＯ−Ｙ₂ Ｏ₃ −
ＳｒＯ系のガラスソルダ−が用いられており、フリット
ガラスとも称されている。

【００２７】上記導電体３は直径ｄが０．５mm以上であ
り、図３に示すように、導電体３とガラス接着剤４が接
合されている部分の軸方向に沿う接合距離をＬ（mm）、
この接合部分における外端面の点灯中の温度をＴ（℃）
とした場合、１．０≦Ｌ≦５．０ …（１） −３０Ｌ＋６３０≦Ｔ≦−３０Ｌ＋１０３０ …（２）としてある。

【００２８】また、上記ガラス接着剤４は、これを加熱
することにより一部が結晶化する。すなわち、溶融した
ガラス接着剤４，４を貫通孔２，２の内面と導電体３，
３の外面との隙間に充填し、これを例えば加熱炉内で所
定温度で加熱すると、ガラス接着剤４の一部が結晶化
し、この結晶は図２および図３に示すように、発光管１
の端部壁１ａ側から導電体３に向かって成長する。図２
および図３では、ガラス接着剤４の結晶層を符号５で示
し、非結晶層を符号６で示す。上記結晶層５の大きさ
は、ガラス接着剤４の加熱温度および加熱時間を変更す
ることにより変化する。

【００２９】本発明においては、結晶層５の大きさを制
限してある。すなわち、ガラス接着剤４の平均肉厚、す
なわち貫通孔２の内面と導電体３の外面との間に形成さ
れてガラス接着剤４が充填される隙間の径方向寸法の平
均値をＸ（μｍ）、ガラス接着剤４に発生する結晶層５
の径方向の平均層厚をＹ（μｍ）とした場合、７０≦Ｘ≦１１０ …（３）０．５Ｘ−２５≦Ｙ≦０．５Ｘ＋３０ …（４）となるように規制してある。

【００３０】このような構成の発光管１は、４００Ｗラ
ンプの場合、電極間距離が９０mmとなっており、内部に
水銀Ｈｇが２０mg、ナトリウムＮａが８mg、および始動
用希ガスとしてアルゴン−ネオンの混合ガスが２００To
rr封入されている。

【００３１】このような発光管１は図５にランプ全体を
示すように、外管１０に収容されている。外管１０は、
硬質ガラスにより形成されており、中央部に膨出部を備
え、図示上部に小径なトップ部１１を有するとともに、
図示下部には小径なネック部１２を有しており、いわゆ
るＢＴ形をなしている。このネック部１２の端部には口
金１３が被着されている。

【００３２】このような外管１０内に収容された発光管
１はサポ−トワイヤ１４にて支持されている。サポート
ワイヤ１４は線径２mm程度のステンレスのような導電性
ワイヤを四角の枠状に形成したものであり、上部が弾性
片１５を介して外管１０のトップ部１１に係止されてい
るとともに、下部はステム１６に封着した一方の封着線
１７ａに溶接されている。

【００３３】発光管１の上端から導出された一方の導電
体５は、導電線を兼用する導電性ホルダー１８を介して
上記サポートワイヤ１４に電気的および機械的に接続さ
れている。発光管１の下端から導出された他方の導電体
５は絶縁体１９ａを介して他のホルダー１９に機械的に
支持されており、このホルダー１９はサポートワイヤ１
４に機械的に取付けられている。よって、発光管１は上
下端部でホルダ−１８および１９に支持され、これらホ
ルダ−１８および１９を介してサポートワイヤ１４に支
持されている。

【００３４】発光管１の下端から導出された導電体５
は、リード線２５を介して、ステム１６に封着した他の
封着線１７ｂに電気的に接続されている。封着線１７
ａ，１７ｂは、図示しないが口金１３のシェル１３ａお
よび外部端子１３ｂに接続されている。

【００３５】発光管１の外面には始動補助のための近接
導体２０が接近して配置されている。この近接導体２０
は、例えばモリブデン、タングステン、タンタル、ニオ
ビウム、鉄、ニッケル等の少なくとも１種からなる高融
点金属からなり、一端がバイメタル片２１に支持されて
いるとともに、他端は上記ホルダー１８に形成した係止
部２２に回動自在に支持されている。上記バイメタル片
２１の基端はサポートワイヤ１４に固定されている。

【００３６】ランプを始動する前には、発光管１および
周囲の温度が低いのでバイメタル片２１の変形により近
接導体２０が発光管１に近接している。ランプを電源に
接続すると、近接導体２０と一方の電極６との間に電位
差が生じ、これら近接導体２０と一方の電極６との間
で、発光管１内に始動放電が発生し、この始動放電は電
極６，６間の主放電に移行する。これにより始動が容易
になる。そして、ランプが点灯すると発光管１からの熱
を受けてバイメタル片２１が熱変形し、よって近接導体
２０が発光管１から遠ざけられるように移動される。こ
のため近接導体２０が発光管１から放出される光を遮る
のを防止する。なお、２６はゲッタである。

【００３７】上記外管１は、図５に示すように、点灯回
路３０を介して電源３１に接続される。点灯回路３０は
安定器を含み、ランプを安定点灯させるものである。し
たがって、この点灯回路３０と上記高圧ナトリウムラン
プは、本発明の点灯装置を構成している。

【００３８】さらに、上記２重管構造の高圧ナトリウム
ランプは、例えば図６に示すような照明器具４０に取り
付けて使用される。この照明器具４０は放熱孔４１…を
形成したハウジング４２内にソケット４３を設け、この
ハウジング４２に反射笠４４を連続して形成してある。
高圧ナトリウムランプの口金１３を上記ソケット４３に
螺挿入することによりこのランプは照明器具４０に収容
された状態で取り付けられ、これにより照明装置を構成
する。

【００３９】このような構成の高圧ナトリウムランプに
ついて作用を説明する。図１ないし図４に示す発光管１
は、電極９を接合した導電体３がセラミックの端部壁１
ａに形成された貫通孔２に貫通され、ガラス接着剤４に
より気密に接合されている。

【００４０】この場合、ガラス接着剤４の接合距離Ｌは
接着強度および温度差に影響を及ぼす１つの要因であ
る。すなわちガラス接着剤４の接合距離Ｌが短い場合は
接着強度が不足して、良好な機械的支持および封着がで
きなくなり、接合距離Ｌが長くなると、ガラス接着剤４
の内外位置における温度差が大きくなり、熱膨脹差によ
る歪が発生し易くなり、ガラス接着剤４そのものにクラ
ックが入り、リークを生じ易くなる。

【００４１】また、点灯中の接合部の外端面の温度Ｔ
は、最冷部温度に影響を与え、かつ温度差に影響を及ぼ
す。つまり、接合部の外端面の温度Ｔが低い場合は、最
冷部の温度が低くなるため、ナトリウムの蒸気圧が上昇
せず、色温度、演色性が低下する。また、接合部端面の
温度Ｔが高くなると、ガラス接着剤４の温度も高くな
り、熱膨脹差による歪が発生し易くなり、ガラス接着剤
４そのものにクラックが入り、リークを生じ、外管黒化
等の不具合を招く。

【００４２】下記表１は、導電体３とガラス接着剤４と
の接合部分の軸方向に沿う接合距離をＬ（mm）、端部壁
１ａの接合部の外端面における点灯中の温度をＴ（℃）
とし、上記接合距離Ｌ（mm）を変えた場合に５本中の発
光管が９０００時間の点灯試験中に不良を発生した割合
を示したものである。

【００４３】

【表１】

【００４４】上記表１から、接合距離Ｌを１〜５mmの範
囲とした場合、接合部の端面における点灯中の温度Ｔ
は、１０００℃〜８８０℃の範囲であれば不良品の発生
が抑止されることが判った。

【００４５】これに対し、接合距離Ｌが０．５mmや５．
５mmのときは、接合部の端面における点灯中の温度Ｔに
関係なく不良品が発生する。このような実験結果をグラ
フにしたのが図７に示されている。図７は、１．０≦Ｌ≦５．０ ……（１） −３０Ｌ＋６３０≦Ｔ≦−３０Ｌ＋１０３０……（２）の範囲が良好であることを示している。なお、Ｔの上限
はナトリウムの蒸気圧が所定に達するか否かにより決め
たものである。

【００４６】ガラス接着剤４の接合距離Ｌが１．０mm未
満であると、接着距離が短すぎ、接合強度が不足して、
良好な機械的支持および封着ができなくなり、接合距離
Ｌが５．０mmを越えると、熱膨脹差による歪が発生し易
くなり、ガラス接着剤４そのものにクラックが入り、リ
ークを生じ易くなる。よって（１）式を満足する必要が
ある。

【００４７】そして、接合部端面における温度Ｔは、接
合距離Ｌが短いと発光管内の熱が伝わり易いから上昇し
易いが、この接合部端面の温度Ｔが−３０Ｌ＋６３０よ
りも低い場合は、最冷部の温度が低くなるため、ナトリ
ウムの蒸気圧が上昇せず、色温度、演色性が低下する。
また、接合部端面の温度Ｔが−３０Ｌ＋１０３０よりも
高い場合は、ガラス接着剤４の温度が高くなり過ぎ、熱
膨脹差による歪が発生し易くなり、ガラス接着剤４その
ものにクラックが入り、リークを生じ、９０００時間の
点灯ができなかったり、外管の黒化をまねく。このた
め、（２）式を満足することが必要である。

【００４８】一方、ガラス接着剤４は、これを加熱して
一部を結晶化してある。この結晶層５の大きさによりナ
トリウムの侵蝕を防止できるが、反面、結晶層は熱膨脹
差による歪が発生し易くなる。

【００４９】結晶層５の平均層厚をＹ（μｍ）、ガラス
接着剤４の平均肉厚をＸ（μｍ）した場合、上記（３）
式および（４）式を満足するようにしたから、ガラス接
着剤４の剥離やクラックの発生を抑止することができ、
ナトリウムのリークを抑えることができる。すなわち、
下記表２は、ガラス接着剤４の平均肉厚Ｘと、結晶層５
の平均層厚Ｙをそれぞれ変更した場合、５本中の発光管
に不良が発生した割合を表にしたものである。

【００５０】

【表２】

【００５１】上記表２から、ガラス接着剤４の平均肉厚
Ｘが７０μｍ〜１１０μｍの範囲では、結晶層５の平均
層厚Ｙは最大で６０μｍ〜８５μｍ、最小では１０μｍ
〜３５μｍの範囲であれば、試験した発光管の５本中に
不良品の発生は見られなかった。

【００５２】これに対し、平均肉厚Ｘが６０μｍや１２
０μｍのときは結晶層５の平均層厚Ｙの大きさに関係な
く不良の発生が認められた。上記表２と同様な実験を重
ねた結果にもとづき、ＸとＹの関係をプロットしたのッ
グラフが図８に示されている。図８は、７０≦Ｘ≦１１０ ……（３）０．５Ｘ−２５≦Ｙ≦０．５Ｘ＋３０ ……（４）の範囲が良好であることを示す。

【００５３】ガラス接着剤４の平均肉厚Ｘが７０μｍ未
満であると、ガラス接着剤４の量が不足し、良好な封着
ができなくなる。またガラス接着剤４の平均肉厚Ｘが１
１０μｍを越えると熱歪みに対して弱くなる。このた
め、（３）式を満足する必要がある。

【００５４】そして、結晶層５の平均層厚Ｙが０．５Ｘ
−２５μｍ未満であると、成長した結晶が少なく、樹状
結晶（デンドラント）が発生し、これがリークの原因に
なる。また、結晶層５の平均層厚Ｙが０．５Ｘ＋３０μ
ｍを越えると、結晶層５が大きく、熱膨脹差による歪が
発生し易くなり、ガラス接着剤４そのものにクラックが
入り、リークを生じ易くなる。このため、（４）式を満
足する必要がある。

【００５５】したがって、（１）式、（２）式、（３）
式および（４）式の条件を同時に満足すれば、ガラス接
着剤４の耐ナトリウム性が維持され、ガラス接着剤４が
ナトリウムの浸蝕を受けたり、ガラス接着剤４がリーク
やクラックを発生するのが抑止され、接着性能が高くな
り、長期に亘り導電体３を確実かつ強固に封着すること
が可能になる。

【００５６】特に、色温度が２３００Ｋ以上、平均演色
評価数Ｒａが８０以上である高圧ナトリウムランプに適
用した場合は、この種のランプはナトリウムの蒸気圧を
高くするため最冷部の温度を比較的高くする必要があ
り、このようにすると発光管端部の温度が上昇する。よ
ってガラス接着剤４の温度が上昇し、過酷な熱影響を受
けることになる。したがって、このような過酷な条件の
セラミック放電灯に、上記の構成を採用すれば、ガラス
接着剤４のクラックやリークが抑止され、寿命特性が向
上し、外管黒化も抑えることができる。

【００５７】また、ガラス接着剤４として、酸化アルミ
ニウムおよび酸化カルシウムを主成分とするガラスソル
ダーを用いた場合、酸化アルミニウムからアルミナ結晶
が生成され、この結晶の大きさが前述したように、ガラ
ス接着剤の接着強度およびリークの発生に影響を及ぼ
す。しかし、本実施例の構造であれば、結晶の過度な成
長による不具合を防止することができる。

【００５８】上記実施例の高圧ナトリウムランプによれ
ば、発光管１は外管２０に収容されて２重管構造をなし
ているから、最冷部の温度を上昇させ易く、ナトリウム
の蒸気圧を容易に高めることができる。よって、このよ
うな２重管構造の高圧ナトリウムランプに上記構成を採
用すれば、前述した効果の全てを有効に生かすことがで
きる。

【００５９】なお、上記実施例では、端部壁１ａ，１ａ
がセラミックチュ−ブに一体に形成されたモノリシック
タイプの発光管の場合を説明したが、本発明はこれに限
らず、セラミックチュ−ブの開口端部に、これとは別体
の多結晶または単結晶のアルミナやサファイヤなどのよ
うなセラミックからなるエンドプレートを他のガラス接
着剤により接着した構造の発光管であっても適用可能で
あり、この場合はエンドプレートの中央部に貫通孔が形
成され、この貫通孔に導電体が貫通されてガラス接着剤
により気密に接合されるものである。

【００６０】また、上記実施例では、導電体３，３の内
端部を閉塞し、この閉塞端部にはむく（中実）状の溶接
端部８，８を形成したが、この溶接端部８を省略して単
なる閉塞端部のみにしてもよい。そして、導電体３，３
は中空チューブ構造に限らず、むく（中実）状であって
もよい。

【００６１】さらに、上記実施例では、セラミック放電
灯として高圧ナトリウムランプの場合を説明したが、最
近メタルハライドランプにセラミック製の発光管を用い
ることが研究されており、したがって本発明は要旨を変
更しない範囲で高圧ナトリウムランプ以外の高圧金属蒸
気放電灯にも適用可能である。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
ると、導電体とガラス接着剤との接合距離Ｌ（mm）、こ
の導電体と端部壁との接合部端面の温度Ｔ（℃）、ガラ
ス接着剤の平均肉厚Ｘ（μｍ）およびガラス接着剤に発
生する結晶層の平均層厚Ｙ（μｍ）を数値的に規制した
から、ガラス接着剤の剥離やクラックの発生を抑止し、
封着部から発光物質がリークするのを抑えることができ
る。よって、接着性能が高くなり、長期に亘り、導電体
を確実かつ強固に封着することができる。

【００６３】請求項２の発明によれば、色温度が２３０
０Ｋ以上、平均演色評価数Ｒａが８０以上であるセラミ
ック放電灯は、最冷部の温度を高くする必要があり、こ
のような過酷な条件のセラミック放電灯に、請求項１の
発明を適用すれば有効である。

【００６４】請求項３の発明によれば、ガラス接着剤が
酸化アルミニウムおよび酸化カルシウムを主成分とする
からアルミナの結晶が生成されるようになり、この結晶
の大きさがガラス接着剤の接着強度およびリークの発生
に影響を及ぼすが、請求項１または請求項２に記載の発
明を用いれば有効である。

【００６５】請求項４の発明によれば、発光管は外管に
収容されて２重管構造をなしているから最冷部の温度を
上昇させてナトリウムの蒸気圧を高めることができ、こ
のような放電灯に請求項１ないし請求項３のいずれか一
の発明を適用すれば有効である。

【００６６】請求項５および請求項６の発明はいずれ
も、請求項１ないし請求項４のいずれか一に記載のセラ
ミック放電灯の有効性を活用できる点灯装置および照明
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す高圧ナトリムランプの
発光管端部を拡大した断面図。

【図２】図１のII−II線に沿う断面図。

【図３】図２の III−III 線に沿う断面図。

【図４】同実施例の発光管の全体を示す断面図。

【図５】同実施例の発光管を外管に収容した状態のラン
プ全体の構成図。

【図６】同実施例のランプを照明器具に取り付け状態の
断面図。

【図７】封着部の接合距離と接合端面の温度との関係を
示す特性図。

【図８】ガラス接着剤の平均肉厚と平均結晶層厚との関
係を示す特性図。

【符号の説明】

１…発光管１ａ…端部壁２…貫通孔３…導電体４…ガラス接着剤５…結晶層７…非結晶層７…軸方向位置決め用突起９…電極９ａ…電極軸９ｂ…電極コイル１０…外管１３…口金３０…点灯回路４０…照明器具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】端部壁に貫通孔が形成された透光性セラ
ミックからなる発光管と；上記貫通孔に挿通された耐熱
性および耐蝕性に優れた金属からなる導電体と；この導
電体を上記貫通孔の内面に気密に接合したガラス接着剤
と；上記導電体に取り付けられた電極と；を具備し、上記導電体とガラス接着剤との接合部の軸方向に沿う接
合距離をＬ（mm）、点灯中の接合部外端面の温度をＴ
（℃）、上記ガラス接着剤の平均肉厚をＸ（μｍ）、ガ
ラス接着剤に発生する結晶層の平均結晶層厚をＹ（μ
ｍ）とした場合、１．０≦Ｌ≦５．０ −３０Ｌ＋６３０≦Ｔ≦−３０Ｌ＋１０３０７０≦Ｘ≦１１００．５Ｘ−２５≦Ｙ≦０．５Ｘ＋３０の条件を満足するようにしたことを特徴とするセラミッ
ク放電灯。
【請求項２】色温度が２３００Ｋ以上、平均演色評価
数Ｒａが８０以上であることを特徴とする請求項１に記
載のセラミック放電灯。
【請求項３】ガラス接着剤は、酸化アルミニウムおよ
び酸化カルシウムを主成分とするガラスソルダーである
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラ
ミック放電灯。
【請求項４】上記発光管は外管に収容されていること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一に記
載のセラミック放電灯。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれか一に
記載のセラミック放電灯と；この放電灯を点灯させる点
灯回路と；を備えたことを特徴とするセラミック放電灯
の点灯装置。
【請求項６】請求項１ないし請求項４のいずれか一に
記載のセラミック放電灯と；この放電灯が取り付けられ
た照明器具と；を備えたことを特徴とするセラミック放
電灯の照明装置。