(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス製発光管の放電容器の両端に、同放電容器の外径よりも小さな外径のセラミックス管状突き出し部分を有し、前記セラミックス製発光管内にはイオン化放電物質が封入され、対向する２つの電極システムを有する金属蒸気放電灯において、前記電極システムが、電極と耐ハロゲン性中間材とサーメット導体とで構成され、前記サーメット導体はアルミナとモリブデンとで構成され、アルミナＡｌ2Ｏ3の比率が３０ｖｏｌ％以上６０ｖｏｌ％以下で残部がモリブデンであり、前記セラミックス管状突き出し部分の内壁面と前記サーメット導体の外周面との間のみをシール材で封止していることを特徴とする金属蒸気放電灯。
【請求項２】
前記耐ハロゲン性中間材は、管状金属導体、細径状金属導体、細棒状金属導体、細棒状金属導体に細径状金属導体を巻回させた導体、細棒状導電性セラミックスの何れかで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の金属蒸気放電灯。
【請求項３】
前記シール材は前記耐ハロゲン性中間材に接していないことを特徴とする請求項１または２の何れかの項の何れかの項に記載の金属蒸気放電灯。
【請求項４】
前記シール材は少なくともＡｌ、Ｓｉ、Ｄｙの酸化物のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの項に記載の金属蒸気放電灯。
【請求項５】
前記シール材は主成分の酸化物の他に５ｗｔ％以下の前記サーメット導体中の耐ハロゲン性金属を含んでいることを特徴とする請求項１乃至４の何れかの項に記載の金属蒸気放電灯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックス製発光管を用いたメタルハライドランプ等の金属蒸気放電灯に関し、特に電極システムの構造の改善により、発光管端部封止部を改善したセラミックス発光管を用いた金属蒸気放電灯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術として特開平６−１９６１３１には、図７(発光管要部断面図)に示すように、セラミックス製発光管の放電容器３１の端部のセラミックス管状突き出し部分３２に、シール材３３を介して封止される電流導入体３４として、セラミックス管状突き出し部分の材料であるアルミナとほぼ同じ熱膨張係数をもつニオブ金属を用いることによって、封止部の応力に対する信頼性を確保している。
【０００３】
そして、ニオブ金属が発光管内部に露出していると、放電中に発光管内に封入されているハロゲン化物と接触して腐食してしまうため、ニオブ金属を発光管内部に延在させないようにし、更にタングステンやモリブデンなどの耐ハロゲン性中間材３５までシール材３３で被覆したりしている構成のものが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記のような構造とした場合、ニオブ金属を発光管内部に延在させないようにしても、シール長が短くなってしまうと、ニオブ金属が発光管内部に露出してしまい、ハロゲン化物とニオブ金属が反応して腐食してしまうという問題が生じる。
【０００５】
また、ニオブ金属を発光管内部に露出しないように、タングステンやモリブデンなどの耐ハロゲン性中間材までシール材で被覆しても、シール長が長くなり過ぎると、耐ハロゲン性中間材とシール材とセラミックス管状突き出し部の熱膨張率の差によって、セラミックス管状突き出し部にクラックが生じてしまうという問題が生じる。このように最適なシール長に制御するのが難しい。そして、シール長を制御できたとしても、放電灯を長時間点灯すると発光管内のハロゲン化物が徐々にシール材に浸食していき、ニオブ金属を腐食させてしまうこともある。
【０００６】
本発明は従来のセラミックス発光管における上記問題点を解消するためになされたもので、管状突き出し部分を両端に備えたセラミックス発光管を有する金属放電灯において、電極システムに少なくともサーメット導体を用い、管状突き出し部分の内壁面とサーメット導体の外周面との間をシール材で封止することにより、シール長の制御に関係なく、電極システムが発光管内のハロゲン化物と反応して腐食しなくなり、管状突き出し部分のクラックの発生がなく、強固なシール構造をもった金属蒸気放電灯を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１記載の発明は、セラミックス製発光管の放電部分の両端に、同放電部分の外径よりも小さな外径のセラミックス管状突き出し部分を有し、前記セラミックス製発光管内にはイオン化放電物質が封入され、対向する２つの電極システムを有する金属蒸気放電灯において、前記電極システムが、電極と耐ハロゲン性中間材とサーメット導体とで構成され、前記サーメット導体はアルミナとモリブデンとで構成され、アルミナＡｌ2Ｏ3の比率が３０ｖｏｌ％以上６０ｖｏｌ％以下で残部がモリブデンであり、前記セラミックス管状突き出し部分の内壁面と前記サーメット導体の外周面との間のみをシール材で封止していることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記耐ハロゲン性中間材が、管状金属導体、細径状金属導体、細棒状金属導体、細棒状金属導体に細径状金属導体を巻回させた導体、細棒状導電性セラミックスのいずれかで構成されていることを特徴とする。
【０００９】
そして請求項３記載の発明は、前記シール材は前記耐ハロゲン性中間材に接していないことを特徴とし、請求項４記載の発明は、前記シール材が少なくともＡｌ、Ｓｉ、Ｄｙの酸化物のいずれかで構成されていることを特徴とし、請求項５記載の発明は、前記シール材が主成分の酸化物の他に５ｗｔ％以下の前記サーメット導体中の耐ハロゲン性金属を含んでいることを特徴とするものである。
【００１０】
前記請求項記載のすべての発明によれば、シール長の制御に関係なく、電極システムが発光管内のハロゲン化物と反応して腐食しなくなり、セラミックス管状突き出し部分のクラックの発生もなく、強固なシール構造をもったセラミックス発光管を用いた金属蒸気放電灯とすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、実施の形態について説明する。図１(ａ)は、本発明に係わる一実施例のセラミックス発光管の断面図であり、図１(ｂ)はセラミックス発光管端部の要部断面図である。セラミック発光管１は、透光性アルミナからなる円筒状の放電容器２と、同放電容器２の両端部にセラミックキャップ２ａを介して配設したセラミック製の細管状突き出し部分３とで構成されている。セラミック製の細管状突き出し部分３の中空部には、先端に電極コイルを備えた電極４と耐ハロゲン性中間材５として細棒状金属導体であるモリブデンロッドとサーメット導体６からなる電極システムが挿入され、シール材７によって前記電極システムが封止されている。そして同電極システムには電流導入のための外部リード８が溶接されている。
【００１２】
図２は、本発明の他の実施例であるセラミックス発光管端部の要部断面図である。先端に電極コイルを備えた電極４とサーメット導体６からなる電極システムが挿入され、シール材７によって封止されている。同様に電極システムには電流導入のための外部リード８が溶接されている。
【００１３】
また、電極システムの構成例としては、図３のように先端に電極コイルを備えた電極４と耐ハロゲン性中間材５として管状金属導体であるモリブデンパイプとサーメット導体６、図４のように電極４に耐ハロゲン性中間材５として細径状金属導体であるモリブデンワイヤを巻回させた導体とサーメット導体６、図５のように電極４と耐ハロゲン性中間材５として細棒状金属導体であるモリブデンロッドに細径状金属導体であるモリブデンワイヤを巻回させた導体とサーメット導体６、あるいは図６のように電極４と耐ハロゲン性中間材５としてサーメット導体６とは異なる細棒状サーメット導体とサーメット導体６からなるものであってもよい。いずれの場合もセラミックス管状突き出し部分３の内壁面とサーメット導体６の外周面との間はシール材７で封止されている。
【００１４】
サーメット導体６は耐ハロゲン性なので発光管内に露出させても、発光管内のハロゲン化物と反応して腐食しない。このため、サーメット導体６を発光管内に延在させることができ、シール長を長くしてもシール材７は電極４、耐ハロゲン性中間材５に接することはなくなる。したがって、耐ハロゲン性中間材５がどのような材質で、どのような形状であっても、シール材７との熱膨張率の差異によるシール部のクラック発生のおそれはなくなり、シール長の制御も容易になる。
【００１５】
このとき、サーメット導体６はセラミックス管状突き出し部分３の内部に露出するが、サーメット導体６はセラミックスと耐ハロゲン性金属とで焼結して構成されていて、例えばアルミナとモリブデンとからなるので、発光管内のハロゲン化物と反応して腐食することはない。さらにサーメット導体６は気密に焼結されているので、サーメット導体６から発光管内の封入物がリークすることはない。また、サーメット導体６とシール材７との界面には相互に拡散層が形成されるので、非常に強固な封止となっている。
【００１６】
ランプ電力が１５０Ｗのメタルハライドランプの場合、放電容器２の寸法は、外径１１．３ｍｍ、内径９.１ｍｍ、全長１９ｍｍであり、細管状突き出し端部３は外径３.３ｍｍ、内径０.９８ｍｍ、長さ１４ｍｍである。電極システムは、タングステン電極４と同電極にモリブデンワイヤ径０．２ｍｍを長さ８ｍｍ巻きつけたものに、アルミナ５０ｖｏｌ％、モリブデン５０ｖｏｌ％で気密に焼結された長さ１０ｍｍ、径０．９ｍｍのサーメット導体６の一端が突合せ溶接されて構成され、他端部には０．７ｍｍのモリブデン外部リード８を突合せ溶接してある。
【００１７】
前記電極システムを細管状突き出し部３の端から１９．５ｍｍ挿入し、主成分がＡｌ、Ｓｉ、Ｄｙの酸化物からなり、３ｗｔ％の酸化モリブデンを含んでいるシール材を溶かしてセラミックス管状突き出し部分３の内壁面とサーメット導体６の外周面との間を封止している。シール長は４〜６ｍｍであり細管状突き出し部３内にサーメット導体６が露出するが、モリブデンは耐ハロゲン性金属なのでハロゲン化物と反応して腐食することはない。
【００１８】
また、サーメット導体６のアルミナとモリブデンの成分比については、体積比でＡｌ2Ｏ3：Ｍｏ＝６０：４０の場合、主成分がＡｌ、Ｓｉ、Ｄｙの酸化物からなるシール材を用いて細管状突き出し部３とサーメット導体６を６ｍｍの長さで封止した。この封止工程においてシール部のクラックは起こらず、さらにランプ点灯中にもクラックによる発光管リークはなかった。
【００１９】
Ａｌ2Ｏ3：Ｍｏが体積比で３０：７０の場合では、主成分がＡｌ、Ｓｉ、Ｄｙの酸化物からなり３ｗｔ％の酸化モリブデンを含んだシール材を用いセラミックス管状突き出し部とサーメットを６ｍｍの長さで封止した。この場合でも封止時およびランプ点灯中におけるシール部クラックは起こらなかった。
そして、サーメット導体６中のＡｌ2Ｏ3が２５ｖｏｌ％のとき、封止工程において約３０％の割合でシール部クラックが発生した。また、Ａｌ2Ｏ3が６０ｖｏｌ％より多いサーメット導体は導電性が低くなるため、電流導入体としての電極システムの材料には不適である。
【００２０】
また、５ｗｔ％よりも多い酸化モリブデンを含んだシール材にすると、シール材の溶解部が凹凸形状となってしまい、強固な封止構造を持たせることができなかった。なお、サーメット導体６とシール材７との界面の分析の結果では、界面にはサーメット導体６とシール材７との拡散層が形成されていて、非常に強固な封止になっていることが確認された。このためサーメット導体６とシール材７との界面から発光管内の封入物がリークすることはない。また、耐ハロゲン性金属としてはタングステンやレニウム等を含有するものであっても良い。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、セラミックスと耐ハロゲン性金属よりなる気密に焼結されたサーメット導体を用いて、同サーメット導体とセラミックス管状突き出し部分をシール材で封止することにより、シール長に関係なく、電極システムの材料が発光管内のハロゲン化物と反応して腐食することがなくなり、セラミックス管状突き出し部分にクラックが生じず、非常に強固な封止構造を持った金属蒸気放電灯が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明に係わる一実施例のセラミックス発光管の断面図である。
（ｂ）本発明に係わる一実施例のセラミックス発光管端部の要部断面図で
ある。
【図２】本発明の他の実施例であるセラミックス発光管端部の要部断面図である。
【図３】本発明の他の実施例であるセラミックス発光管端部の要部断面図である。
【図４】本発明の他の実施例であるセラミックス発光管端部の要部断面図である。
【図５】本発明の他の実施例であるセラミックス発光管端部の要部断面図である。
【図６】本発明の他の実施例であるセラミックス発光管端部の要部断面図である。
【図７】従来例のセラミックス発光管端部の要部断面図である。
【符号の説明】
１     セラミックス発光管
２     放電容器
２ａ   セラミックキャップ
３     細管状突き出し部分
４     電極
５     耐ハロゲン性中間材
６     サーメット導体
７     シール材
８     外部リード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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