(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管に封入する第１の金属粉体と前記第１の金属粉体より融点が高く、かつ前記第１の金属粉体の粒径より小なる粒径からなる第２の金属粉体とを混合し、真空中で加熱処理する工程と、前記第２の金属粉体を分級にて除去する工程と、前記除去工程後の金属粉体及び発光管に封入する他のハロゲン化金属を一体成形する工程とからなり、前記第１の金属粉体及び前記ハロゲン化金属の粒径を３０〜２００μｍ、前記第２の金属粉体の粒径を３μｍ以下としたことを特徴とする高圧金属蒸気放電灯用発光管の製造方法。
【請求項２】
発光管に封入する第１の金属粉体と前記第１の金属粉体より融点が高く、かつ前記第１の金属粉体の粒径より小なる粒径からなる第２の金属粉体とを混合する前に、前記第２の金属粉体を単体にて真空中で加熱処理し、その後前記第１の金属粉体と前記第２の金属粉体とを混合して真空中で加熱処理する工程と、その後前記第２の金属粉体を重量比２０％以下に除去する工程と、前記除去工程後の金属粉体及び発光管に封入する他のハロゲン化金属を一体成形する工程とからなり、前記第１の金属粉体及び前記ハロゲン化金属の粒径を３０〜２００μｍ、前記第２の金属粉体の粒径を３μｍ以下としたことを特徴とする高圧金属蒸気放電灯用発光管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧金属蒸気放電灯用発光管の製造方法に関し、特に、発光管に封入する添加物の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高圧金属蒸気放電灯、例えばスカンジウムＳｃ−ナトリウムＮａ系のメタルハライドランプにおいて、発光管封入金属であるＳｃは、その封入方法について種々の方法が知られている。
そのひとつに、Ｓｃとヨウ化水銀ＨｇＩ2 をヨウ化ナトリウムＮａＩと共に添加し、ＳｃとＨｇＩ2 を発光管点灯後、反応させて、ヨウ化スカンジウムＳｃＩ3 を生成する方法が用いられてきた。
この方法は、特定の量のＳｃを発光管に添加するため、Ｓｃを粉体で用いて他のＮａＩ粉体、ＨｇＩ2 粉体と共に圧粉成形することによりペレット化し、発光管製造工程の簡略化、時間短縮化が進められている。この場合、Ｓｃの金属を粉体にするには、Ｓｃが非常に硬い金属であるため難しく、一般的には、Ｓｃの塊に水素を吸着させ水素脆化し、粉状に砕くことができる。
【０００３】
しかし、このようにして得られたＳｃの粉体には、重量％にして数％の水素が吸蔵されている。従って、その様なＳｃの粉体をそのまま発光管に添加することはできない。なぜなら、水素が発光管内に存在すると、ランプ始動の妨げとなる不純ガスとなるからである。
Ｓｃの粉体を発光管に封入するためには、脱水素処理を行う必要がある。
脱水素処理としては、真空中での加熱が最適で、約１０００℃加熱でほぼ完全に水素を除去できる。しかし、このような処理を行うと、Ｓｃの粉同士が焼結してしまい粉体として取り扱えなくなる。
このため、Ｓｃの粉体の真空中約１０００℃の加熱処理を行う前に、Ｓｃ粉体に１０００℃では焼結しない金属粉体、例えばタングステンＷを重量比において、Ｓｃ：Ｗ＝１：１に混合させて真空処理を行うことにより、Ｓｃの粉同士が強固に着くこともなく、処理後、簡単に元の粉体状にすることが可能になり、また、その処理によってＳｃに吸着されていた水素の９９％以上を除去することが可能となるということが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法ではＳｃと共にＷを発光管内に封入することになる。
このＷは発光材料としては必要がなく、また、Ｗの比重が、他の材料より大きいために混合粉体のペレット成形工程において、各粉体の比重の違いにより、成形中、成分分離が起こり、ペレットの組成比や重量が変化してしまい、結果としてランプの発光特性がばらつくという問題がある。
これらの問題は、例えば、ディスプロシウムＤｙ−タリウムＴｌ系のメタルハライドランプにおいては、さらに顕著となる。これは、封入添加物中の主成分が、Ｓｃ−Ｎａ系ではＮａＩであるが、Ｄｙ−Ｔｌ系では、Ｓｃと同様に処理を必要とする封入金属のＤｙ粉体が、主成分であるためである。
【０００５】
又、前記した方法は、Ｓｃに吸着されていた水素の９９％以上を除去することが可能であるが、その他の不純物については注目されていない。一方、Ｗが含有する不純物についても考慮されていない。
これら水素以外の不純物についても、例えば１５０Ｗといった低ワットで、かつ発光管の内容積が数ｃｍ3 である様なコンパクトタイプのメタルハライドランプにおいては、ランプ始動の妨げとなる不純ガスとして無視できないという問題がある。これらの問題は、例えばＤｙ−Ｔｌ系のメタルハライドランプにおいて、さらに顕著となる。これは、封入添加物中の主成分がＳｃ−Ｎａ系ではＮａＩであるが、Ｄｙ−Ｔｌ系ではＳｃと同様に処理を必要とする封入金属のＤｙ粉体が主成分であるためである。
【０００６】
本発明は前記に鑑みてなされたもので、一部の粉体状金属の真空加熱による脱水素処理において、処理時のみに必要とするタングステンの処理後の除去方法を開示することにより、発光管封入添加物の量及び成分比率のバラツキを極力少なくすることにより、ランプ特性のバラツキがない高圧金属蒸気放電灯用発光管の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
又、一部の粉体状金属の真空加熱による脱水素処理を格段に向上させることができ、発光管封入添加物の量及び成分比率のバラツキを極力少なくすることにより、ランプ特性のバラツキがない高圧金属蒸気放電灯用発光管の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発光管に封入する第１の金属粉体と前記第１の金属粉体より融点が高く、かつ前記第１の金属粉体の粒径より小なる粒径からなる第２の金属粉体とを混合し、真空中で加熱処理する工程と、前記第２の金属粉体を分級にて除去する工程と、前記除去工程後の金属粉体及び発光管に封入する他のハロゲン化金属を一体成形する工程とからなり、前記第１の金属粉体及びハロゲン化金属の粒径を３０〜２００μｍ、前記第２の金属粉体の粒径を３μｍ以下としたことを特徴とする。
【０００９】
又、発光管の封入金属添加物の含有不純物を除去する方法において、発光管に封入する第１の金属粉体にこれより融点が高く、かつ前記第１の金属粉体の粒径より小なる粒径からなる第２の金属粉体を、単体で真空中で加熱処理した後、前記第１の金属粉体と混合して真空中で加熱処理を行ない、その後前記第２の金属粉体を重量比２０％以下に除去したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について説明する。本発明に係わる発光管の製造方法は、発光管に封入する第１の金属粉体を真空中で約１０００℃〜１２００℃で加熱処理するに際し、事前にその加熱温度範囲では焼結することのない第２の金属粉体、例えばタングステンＷの粉体を混合する。この場合、前記第１の金属粉体の粒径より小なる粒径のＷを用いる。前記第１と前記第２の金属粉体の重量比は、（第１の金属粉体）：（第２の金属粉体）＝２：１から（第１の金属粉体）：（第２の金属粉体）＝１：３となる程度の範囲にする。加熱処理後、これら異種の金属の混合物を、特定の網の目のふるいで、粒径による分級を行なうことにより、両者の金属を分けることができ、必要とする金属が少なくとも８０ｗｔ％以上である混合粉体を得ることができる。
【００１１】
以下に、Ｄｙ−Ｔｌ系のメタルハライドランプにおいて、Ｄｙの粉体と、Ｗの粉体とを混合し、真空中で加熱処理を行った場合の実験例について説明する。
（１）混合した材料
Ｄｙの粉体：粒径７５〜１５０μｍ
Ｗの粉体  ：粒径  １μｍ以下
上記の粉体を重量比がＤｙ：Ｗ＝１：１にて混合する。
（２）処理の条件
ＤｙとＷの粉体の混合物の処理条件は温度１２００℃で、４時間保持する。
ここで、発光材料として使用する金属粉体の粒径は３０〜２００μｍの範囲が望ましい。これは、３０μｍ以下の粒径では粉体同士の付着や帯電が生じ易く、また、２００μｍ以上の粒径では、混合物の組成比にばらつきが生じ易いためである。
【００１２】
上記の条件にて、Ｄｙの粉同士が強固に不着することもなく処理が行える。
次に、この処理を行った後の、ＤｙとＷとの混合物を網の目の一辺の長さが３８μｍである、ふるいで分級を行なう。これらを、ふるい振とう機で、約十数分、振とうさせる。このふるい上に残った粉体が、Ｄｙが主成分の金属粉体である。ふるい上に残った粉体は、重量％にして少なくともＤｙが８０％以上である。この金属粉体を発光管封入物としてランプに用いることにより、発光管内へのＷの封入量を、これまでの約１／４程度に減らすことができる。そして、比重の違いによる成分分離の影響も少なくでき、結果としてランプの発光特性のばらつきを少なくすることができる。
なお、Ｄｙの量が８０ｗｔ％以下すなわちＷの量が２０ｗｔ％以上になると、Ｗ粉体の粒径が１μｍ以下であるため、Ｗ自身の凝集やＷ粒子の付着、帯電性による混合粉体の流動性が悪くなり、ペレット成形工程において取扱い上、問題が生じる。
【００１３】
ここで、Ｄｙ−Ｔｌ系の１５０Ｗのメタルハライドランプの発光管の製造方法において、封入金属添加物であるＤｙの粉体について脱水素処理を施した場合の初期ランプの色温度の値を図１に示す。
図１に示すように、Ｗの除去の有無により色温度にばらつきが生じることがわかる。これは、Ｗの除去によりペレットの材料組成のばらつきが減り、これによりランプ色温度のばらつきが減少したと考えられる。
【００１４】
次に、他の実施例について説明する。
前記実施例と同様に、金属粉体を真空中約１０００℃〜１２００℃で加熱処理するに際し、事前にその加熱温度範囲では焼結することのないＷの粉体を混合する。この場合、金属粉体の粒径より小なる粒径のＷを用い、予め混合の事前に、このＷを単体にて加熱温度範囲より高温で真空中で加熱処理する。前者と後者の金属粉体の重量比は、２：１から１：３となる程度の範囲にする。これらの混合物を真空中で加熱処理する。
【００１５】
以下は、Ｄｙ−Ｔｌ系のメタルハライドランプにおいて、Ｄｙの粉体とＷの粉体を混合し真空中で加熱処理を行った場合の実験例である。
（１）混合した材料
Ｄｙの粉体：粒径７５〜１５０μｍ
Ｗの粉体  ：粒径  １μｍ以下（事前の処理を行う）
上記の粉体を、重量比がＤｙ：Ｗ＝１：１にて混合する。
（２）各処理の条件
Ｗの粉体単体の処理条件は温度１２００℃で、真空中で２時間保持する。
ＤｙとＷの粉体の混合物の処理条件は温度１２００℃で、真空中で４時間保持する。
表１にＷ粉体の単体処理の有無による、各揮発性の不純物量（Ｗ１ｍｇ中のガス量）を示す。表１中のガス量の単位は（ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｍｇ）
【００１６】
【表１】
0003736651.tif 000002
【００１７】
表１に示すように、予め、Ｗの粉体の単体処理を行うことにより、Ｗの粉体に吸着された揮発性の不純物、主として水素Ｈ2 、水Ｈ2 Ｏ、窒素Ｎ2 が除去される。特に、Ｗの粉体に吸着された水、窒素の量が大きく減少する。
水は大気中の放置によるＷ表面の吸着分であり、窒素はＷの製造工程で、吸着したものである。これらの除去により、ＤｙとＷの粉体の混合物処理中にそれらの不純物が再吸着するのを阻止することができたものと考えられる。
【００１８】
又、Ｄｙの粉体と事前に単体処理を行ったＷの粉体とを、重量比がＤｙ：Ｗ＝１：１にて混合して、処理条件を温度１２００℃で４時間保持とすると、Ｄｙの粉同士が強固に付着することもなく処理が行なえ、この後、例えば乳鉢を用いて簡単にＤｙの粉体（但し、Ｗとの混合物）を得ることができた。これらにより、Ｄｙの粉体に吸着された水素の約９９％を除去することができた。
【００１９】
ここで、Ｄｙ−Ｔｌ系の１５０Ｗのメタルハライドランプの発光管の製造方法において、封入金属添加物であるＤｙの粉体について脱水素処理を施した場合のランプ光束維持率を図２に示す。
図２に示すように、ＤｙとＷの粉体の混合物処理における、Ｗ粉体の単体処理の有無によるランプ特性を比較すると、処理を行なうことによりランプ光束の変化が少なくなることがわかる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係わる高圧金属蒸気放電灯用発光管の製造方法は発光管封入添加物の量及び成分比率のバラツキを極力少なくすることにより、ランプ特性のバラツキがない等の利点がある。
又、一部の粉体状金属の真空加熱による脱水素処理を格段に向上させることができ、発光管封入添加物の量及び成分比率のバラツキを極力少なくすることにより、ランプ特性のバラツキがない等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる実施例であるランプの色温度とランプ電圧との関係を示す特性図である。
【図２】同じく、本発明に係わる他の実施例であるランプの点灯時間経過に伴う光束維持率の変化を示す特性図である。
【図１】
0003736651.tif 000003
【図２】
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