JP4046022B2 - メタルハライドランプ、メタルハライドランプの製造方法、および導電性サーメット - Google Patents
メタルハライドランプ、メタルハライドランプの製造方法、および導電性サーメット Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透光性セラミック製の発光管を備えたメタルハライドランプとその製造方法、および導電性サーメットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のメタルハライドランプ、特にセラミックメタルハライドランプは、内部に一対の電極が配置され、かつ沃化ナトリウム（ＮａＩ）や沃化ディスプロシウム（ＤｙＩ3）等の金属ハロゲン化物が封入された本管部と、この本管部の両端部に形成され、かつ内部に電極と電気的に接続されたセラミックと金属との混合焼結体からなる導電性サーメットがガラスフリットによって封着された細管部とを有する透光性セラミック製の発光管を備えている。
【０００３】
ガラスフリットの成分としては、例えば酸化ディスプロシウム（Ｄｙ2Ｏ3）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、および酸化ケイ素（ＳｉＯ2）からなるＤｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系がある。
【０００４】
導電性サーメットに用いられているセラミック材料としては、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、イットリア（Ｙ2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）、およびジルコニア（ＺｒＯ2）等の酸化物系や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の窒化物系がある。
【０００５】
そして、このような従来のメタルハライドランプにおいて、ガラスフリットによって封着された部分を除いては、導電性サーメットと細管部との間には隙間が存在している。そのため、金属ハロゲン化物がその隙間に侵入して、点灯中に高温となったガラスフリットの放電空間側の端面に接触し、その金属ハロゲン化物とガラスフリットとが化学的反応を起こす、つまりガラスフリットが金属ハロゲン化物によって浸食されることがある。このような浸食が点灯経過時間とともに進行し、その結果、発光管にリークが発生したり、放電に寄与する金属ハロゲン化物が減少してランプ電圧の低下や色温度の変化が生じたりするといった問題が起こる。
【０００６】
そこで、ガラスフリットの放電空間側の端面の温度を規定し、金属ハロゲン化物とガラスフリットとの化学的反応を抑制することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１１３８５９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来、この種のメタルハライドランプの定格寿命時間は長いもので１２０００時間であるが、それを越える例えば１５０００時間という長寿命のものが検討されている。
【０００９】
定格寿命時間が１２０００時間程度であれば、特許文献１に記載された構成により、ガラスフリットが金属ハロゲン化物によって浸食されるといった上記問題を解決することができたが、定格寿命時間が１５０００時間と長寿命になった場合、依然としてガラスフリットが金属ハロゲン化物によって徐々に浸食されて発光管にリークが発生したり、放電に寄与する金属ハロゲン化物が減少してランプ電圧の低下や色温度の変化が生じたりするといった問題が起こることがわかった。
【００１０】
なお、ランプ電圧は初期の値よりも僅かに大きくなる程度であれば、ランプ特性やこのランプを点灯させるための安定器に何ら影響を及ぼさないが、初期の値よりも低下すると、ランプ電流が増加し、安定器の故障の要因となる。
【００１１】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、長期の点灯時間に亘ってガラスフリットが金属ハロゲン化物によって浸食されるのを抑制することができ、前記浸食による発光管のリークの発生を防止することができるとともに、寿命中のランプ電圧の低下や色温度の変化を抑制することができる長寿命なメタルハライドランプを提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、前記長寿命なメタルハライドランプを簡単に、かつ大量に得ることができるメタルハライドランプの製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
さらに、本発明は、特に前記長寿命なメタルハライドランプに適した導電性サーメットを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
まず、本発明者は、上記問題を解決するべく、金属ハロゲン化物によるガラスフリットの浸食の様子について観察したところ、その浸食が導電性サーメットとガラスフリットとの界面に沿って著しく起こっていることを見出した。
【００１５】
その原因について、さらなる検討を行ったところ、導電性サーメット側のガラスフリットの表面に微細なクラックが発生しており、このクラックが起点となって金属ハロゲン化物が侵入し、金属ハロゲン化物によるガラスフリットの浸食が促進されていることがわかった。
【００１６】
前記微細なクラックが発生する原因としては、導電性サーメットの表面に存在する金属粒子とガラスフリット成分との結合力が弱いことに加えて、導電性サーメットとガラスフリットとの熱膨張係数の差に起因して、ランプの点灯、消灯が繰り返されて起こる熱衝撃によってそのような微細なクラックが発生したものと考えられる。
【００１７】
本発明は、このような新たな知見に基づいてなされたものであり、次のような構成を有している。
【００１８】
すなわち、本発明の請求項１記載のメタルハライドランプは、内部に、一対の電極が配置され、かつ金属ハロゲン化物が封入されているとともに、前記電極と電気的に接続された導電性サーメットがガラスフリットによって封着された透光性セラミック製の発光管を備え、前記導電性サーメット中の金属成分の割合が２５ｖｏｌ．％以上であり、かつ前記導電性サーメットにおける前記ガラスフリットによって封着された封着部分の全表面積のうち、セラミック体が占める割合が８０％以上である構成を有している。
【００１９】
この構成により、セラミック体とガラスフリットとの化学的結合の面積を増加させることができ、導電性サーメットとガラスフリットとの結合力を増大させることができるので、導電性サーメットとガラスフリットとの界面近傍のガラスフリットに微細なクラックが発生するのを減少させることができ、その結果、ガラスフリットが金属ハロゲン化物によって浸食されるのを長期の点灯時間に亘って抑制することができ、よって発光管にリークが発生するのを防止することができるとともに、寿命中のランプ電圧の低下や色温度の変化を抑制することができる。
【００２０】
ここで、「透光性セラミック」としては、光透過性のある半透明または透明な耐熱性を備えたセラミック材料であり、具体例としてはアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、イットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）、イットリア（Ｙ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）のうち少なくとも一種類を含む酸化物系からなるセラミックや、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の窒化物系からなるセラミックが挙げられる。
【００２１】
また、「ガラスフリット」としては、その熱膨張係数が発光管の外囲器を構成する透光性セラミックの熱膨張係数と導電性サーメットの熱膨張係数との中間に位置するのが好ましく、具体的にはＤｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系のものが多用されている。もちろん、この他にも、Ａｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2に、スカンジウム酸化物（Ｓｃ2Ｏ3）やイットリア（Ｙ2Ｏ3）等の希土類系の酸化物を混合させたものが挙げられる。
【００２２】
「導電性サーメット」とは、金属材料とセラミック材料との混合物を焼結した焼結体である。金属材料としては、耐ハロゲン性のある材料が好ましく、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、レニウム（Ｒｅ）、ロジウム（Ｒｈ）等が挙げられる。また、セラミック材料としては、比較的熱膨張係数の大きい例えばＡｌ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2等の酸化物系や、ＡｌＮ等の窒化物系の単体、またはそれらのうち少なくとも一種を含む混合焼結体が挙げられる。
【００２３】
また、「前記導電性サーメットにおける前記ガラスフリットによって封着された封着部分の全表面積」とは、導電性サーメットの表面のうちガラスフリットが付着している部分の全表面の面積を示す。また、「前記導電性サーメットにおける前記ガラスフリットによって封着された封着部分の全表面積のうち、セラミック体が占める割合」とは、当該全表面積のうち、セラミック体が露出している部分の表面積の比率（％）を示す。もちろん、導電性サーメットのうち、ガラスフリットによって封着された部分の表面において、セラミック体はある特定部分に局所的に存在しているよりも、その封着部分の表面全体に分散して存在している方が好ましい。
【００２４】
また、特に、前記封着部分の全表面積のうち、前記セラミック体が占める割合が９０％以上であることが好ましい。
【００２５】
この構成により、導電性サーメットとガラスフリットとの結合力を一層増大させることができるので、導電性サーメットとガラスフリットとの界面近傍のガラスフリットに微細なクラックが発生するのを著しく減少させることができ、その結果、ガラスフリットが金属ハロゲン化物によって浸食されるのを長期の点灯時間に亘って一層抑制することができ、よって発光管にリークが発生するのを一層防止することができるとともに、寿命中のランプ電圧の低下や色温度の変化を一層抑制することができる。
【００３０】
本発明の請求項３記載のメタルハライドランプの製造方法は、請求項１または請求項２に記載のメタルハライドランプの製造方法であって、前記導電性サーメットは、金属材料とセラミック材料とを混合し焼結した後、その表面から金属体を除去して製造する方法を用いている。
【００３１】
この方法により、簡単に、かつ大量に金属成分の割合が２５ｖｏｌ．％以上であり、かつガラスフリットによって封着された封着部分の全表面積のうち、セラミック体が占める割合が８０％以上となるような導電性サーメットを得ることができる。
【００３２】
本発明の請求項４記載の導電性サーメットは、内部に金属ハロゲン化物が封入された透光性セラミック製の発光管内にガラスフリットによって封着される導電性サーメットであって、前記導電性サーメット中の金属成分の割合が２５ｖｏｌ．％以上であり、かつ前記ガラスフリットによって封着される予定の封着部分の全表面積のうち、セラミック体が占める割合が８０％以上であることを特徴とする導電性サーメット。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３６】
本発明の第１の実施の形態である入力電力（定格電力）１５０Ｗのセラミックメタルハライドランプは、図１に示すように、一端部が閉塞され、かつ他端部にＥ形の口金１が取り付けられた硬質ガラス製の外管２内に、外囲器が例えばアルミナ等の透光性セラミック製である発光管３と、この発光管３のほぼ全体を覆い、かつ両端の開口部に金属プレート４が取り付けられた石英ガラス製のスリーブ５と、発光管３の外部に導出している後述の外部リード線６に機械的に接続されて、発光管３およびスリーブ５を保持するとともに、外管２の他端部側に封止されたステム７に封着されている二本のステム線８，９とが収納されている。
【００３７】
外管２内には、窒素ガスが封入されている。
【００３８】
発光管３は、図２に示すように、外径Ｒ1が１２ｍｍの第一筒部１０ａとこの第一筒部１０ａにテーパ部１０ｂを介して形成された第二筒部１０ｃとを有する本管部１０と、第二筒部１０ｃ内に挿入され焼きばめられて、この本管部１０の両端部に設けられている外径Ｒ2が３．２ｍｍ、内径ｒが１．０ｍｍ、長さＬ1が１５ｍｍの細管部１１とを備えている。
【００３９】
本管部１０内には、直径０．５ｍｍのタングステン製の電極棒１２とこの電極棒１２の先端部に巻回された線径０．２ｍｍのタングステン製の電極コイル１３からなる一対の電極１４が互いに略対向するように配置されている。この電極１４間の距離は１１ｍｍである。また、本管部１０内には、沃化ディスプロシウム（ＤｙＩ3）、沃化ホルミウム（ＨｏＩ3）、沃化ツリウム（ＴｍＩ3）、沃化ナトリウム（ＮａＩ）、沃化タリウム（ＴｌＩ）等の発光物質としての金属ハロゲン化物、緩衝ガスとしての水銀、および始動補助用希ガスとしてのアルゴンガスがそれぞれ所定量封入されている。
【００４０】
細管部１１内には、図３に示すように、先端部に電極１４が電気的に接続されている直径０．９ｍｍ、長さ１８ｍｍの導電性サーメット１５がＤｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系のフリット１６によって気密に封着されている。細管部１１内に流し込まれたフリットの長さＬ2は５．０ｍｍである。細管部１１と導電性サーメット１５との間には、フリット１６が流し込まれた部分を除いて隙間が形成されている。導電性サーメット１５の電極１４とは反対側の端部は、細管部１１の外部に導出しており、ニオブ製の外部リード線６（図３には図示せず）に電気的に接続されている。
【００４１】
導電性サーメット１５は、例えばモリブデン（Ｍｏ）からなる金属材料と例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）からなるセラミック材料とを混合し、焼結したものであり、金属成分の割合が２５ｖｏｌ．％以上、かつ少なくともガラスフリット１６によって封着された封着部分の全表面積のうち、セラミック体が占める割合が８０％以上である。よって、導電性サーメット１５の前記封着部分以外においてもその表面積のうち、セラミック体が占める割合が８０％以上あってもよいが、８０％未満であってもよい。
【００４２】
なお、従来の導電性サーメットにおいて、金属成分の割合が２５ｖｏｌ．％の場合、その導電性サーメットの全表面積のうち、セラミック体が占める割合は７５％程度である。しかし、前記導電性サーメット１５では、金属成分の割合が２５ｖｏｌ．％の場合であっても、その表面から金属体を除去することにより、少なくともガラスフリット１６によって封着された封着部分の全表面積のうち、セラミック体が占める割合が８０％以上となっている。
【００４３】
ここで、このような導電性サーメット１５の製造方法の一例を説明する。
【００４４】
まず、平均粒径１〜５μｍのモリブデン金属微粉末と、平均粒径１μｍのアルミナ顆粒または擬集粒子とを１：１の比率（５０ｖｏｌ．％：５０ｖｏｌ．％）で混合し、モリブデン金属粒子にアルミナ顆粒がほぼ均等に被覆された粉末を作製する。
【００４５】
次に、この粉末を押出し成形後に真空中１６００℃で加熱し、焼結処理を行う。これで、モリブデン金属粒子が部分的に網状構造をなし、サーメットとしての導電性が得られる。こうして得られた導電性サーメットは従来のものと同じなので、ここまでの工程を得て作製されたものを「従来の導電性サーメット」と言う。
【００４６】
さらに、この従来の導電性サーメットを例えば王水（硝酸：塩酸＝１：３）の溶解液に５〜３０分間浸す処理を行う。この処理により、従来の導電性サーメットの表面層（最表面〜１０μｍ程度）に存在したモリブデン金属粒子が溶解され、前記導電性サーメット１５が得られる。
【００４７】
なお、モリブデン金属粒子の溶解量、つまり導電性サーメット１５の全表面積のうちセラミック体が占める割合は、溶解液の濃度や溶解液に浸す時間等によって適宜調整することができる。
【００４８】
また、モリブデン金属粒子を溶解するための溶解液として、王水の溶解液を用いたが、これに限らずセラミックを溶解せず、金属のみを溶解することができる薬品、例えば熱濃硫酸や熱硝酸等を用いてもよい。さらに、使用する金属材料に応じて、それを溶解することができる薬品を適宜選択すればよい。
【００４９】
さらに、モリブデン金属粒子を溶解液によって溶解するという化学的処理以外に、従来の導電性サーメットの表面層に存在するモリブデン金属粒子をサンドブラスト等の機械的処理によって取り除いてもよい。
【００５０】
なお、本実施の形態にかかるセラミックメタルハライドランプは、導電性サーメット１５の製造方法を除いては公知の方法によって製造される。
【００５１】
次に、このような本発明の第１の実施の形態にかかる入力電力１５０Ｗのセラミックメタルハライドランプ（以下、「本発明品」という）の作用効果について確認した。
【００５２】
まず、本発明品において、導電性サーメット１５における少なくともガラスフリット１６によって封着された封着部分の全表面積のうち、セラミック体が占める割合が８０％のもの（以下、「実施例１」という）、同じくセラミック体が占める割合が８５％のもの（以下、「実施例２」という）、同じくセラミック体が占める割合が９０％のもの（以下、「実施例３」という）、同じくセラミック体が占める割合が９５％のもの（以下、「実施例４」という）、同じくセラミック体が占める割合が７５％のもの（以下、「比較例１」という）、同じくセラミック体が占める割合が５０％のもの（以下、「比較例２」という）をそれぞれ３本づつ作製した。
【００５３】
なお、作製した各ランプにおける導電性サーメットの金属成分の割合は５０ｖｏｌ．％である。
【００５４】
そして、作製した各ランプに対して通常の使用条件で点灯させ、１００時間点灯経過後、１２０００時間点灯経過後、１５０００時間点灯経過後におけるリークの発生有無、ランプ電圧（Ｖ）、および１００時間点灯経過時の色温度を基準とした場合の色温度差（Ｋ）について調べたところ、表１に示すとおりの結果が得られた。
【００５５】
なお、表中の評価欄において、「○」は良好を、「◎」は極めて良好を、「×」は不良をそれぞれ示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
表１から明らかなように、実施例１〜実施例４では、いずれも１５０００時間点灯経過後においても発光管３にリークが発生したものは無く、またランプ電圧も１００時間点灯経過後におけるランプ電圧（９３Ｖ）に対して低下しているものは無く、さらに色温度差も目視では識別しにくい程度に小さいことがわかった。特に、実施例３および実施例４では、色温度差を目視では全く識別できない程度に小さく抑えることができることがわかった。
【００５８】
一方、比較例１では、１５０００時間点灯経過後において、不点灯に至らないまでも発光管に微少なリークが発生し、ランプ電圧も１００時間点灯経過後におけるランプ電圧（９３Ｖ）よりも低下し、色温度差も６００Ｋとなり、目視ではかなり違いがわかるほど大きくなることがわかった。また、比較例２では、３本中２本において、発光管に微少なリークが発生しており、ランプ電圧も１００時間点灯経過後におけるランプ電圧（９３Ｖ）よりもかなり低下しており、色温度差も７００Ｋと非常に大きくなることがわかった。特に、比較例２において残りの１本については、１４０００時間点灯経過後において発光管がリークし不点灯になった。
【００５９】
このような結果が得られた要因について検討すると、実施例１〜実施例４の場合では、導電性サーメット１５におけるガラスフリット１６によって封着された封着部分の全表面積のうち、セラミック体が圧倒的に占めているので、モリブデンとガラスフリット成分との物理的結合の面積が減少する一方、その結合力がより強いアルミナとガラスフリット成分との化学的結合の面積が増加して、導電性サーメット１５とガラスフリット１６との結合力が増大し、長期の点灯時間に亘って、導電性サーメット１５とガラスフリット１６との界面近傍のガラスフリット１６に微細なクラックが発生するのを減少させることができ、金属ハロゲン化物が導電性サーメット１５とガラスフリット１６との界面近傍のガラスフリット１６内へ侵入するのを抑制することができたためであると考えられる。
【００６０】
一方、比較例１および比較例２では、導電性サーメットとガラスフリット１６との界面近傍のガラスフリット１６の表面に微細なクラックが発生し、そのクラックに金属ハロゲン化物が侵入して、侵入した金属ハロゲン化物とガラスフリット１６とが化学反応しているためであると考えられる。実際、例えば４０００時間点灯経過後のランプの金属ハロゲン化物、特に沃化ツリウムの残存量を測定すると、当初の封入量よりも５０％〜６０％位にまで減少していることがわかった。
【００６１】
ここで、導電性サーメット１５において、金属成分の比率を減少させると、その導電性サーメット１５の熱膨張係数と発光管３の外囲器を構成するセラミック材料の熱膨張係数との差が小さくなり、その熱膨張係数の差に起因する発光管３のクラックの発生を防止することができるが、金属成分の比率を減少させすぎると導電性サーメット１５の抵抗が増し、電極１４へ電力を供給するという給電体としての役割を果たさなくなる。そこで、給電体としての役割を十分に果たすために、導電性サーメット１５における金属成分の割合は２５ｖｏｌ．％以上と規定した。
【００６２】
以上のように本発明の第１の実施の形態にかかる入力電力１５０Ｗのセラミックメタルハライドランプの構成によれば、導電性サーメット１５とガラスフリット１６との結合力を増大させることができるので、導電性サーメット１５とガラスフリット１６との界面近傍のガラスフリット１６に微細なクラックが発生するのを減少させることができ、その結果、ガラスフリット１６が金属ハロゲン化物によって浸食されるのを長期の点灯時間に亘って抑制することができ、よって発光管３にリークが発生するのを防止することができるとともに、寿命中のランプ電圧の低下や色温度の変化を抑制することができる。
【００６３】
次に、参考例としての第２の実施の形態である入力電力１５０Ｗのセラミックメタルハライドランプは、導電性サーメットが異なる点、つまり、図４に示すように、従来と同様の導電性サーメット１７においてガラスフリット１６によって封着された封着部分の全表面積のうちの８０％以上、例えば１００％がセラミック層１８によって覆われている点を除いて、本発明の第１の実施の形態である入力電力１５０Ｗのセラミックメタルハライドランプと同じ構成を有している。
【００６４】
導電性サーメット１７は、金属材料としてモリブデンと、セラミック材料としてアルミナをそれぞれ１：１の比率（５０ｖｏｌ．％：５０ｖｏｌ．％）で混合し、焼結したものである。
【００６５】
セラミック層１８を形成する材料として、例えばアルミナを用いている。
【００６６】
ここで、セラミック層１８の形成方法について説明する。
【００６７】
まず、平均粒径が約１μｍのアルミナ粉末と、バインダ剤として例えば高密度ポリエチレンとを混合した懸濁液を準備する。
【００６８】
次に、導電性サーメット１７の表面に例えばディップ法によって前記懸濁液を塗布、乾燥させる。その後、表面に前記懸濁液が付着した導電性サーメット１７を真空雰囲気中で約１５００℃で焼結し、セラミック層１８を形成する。
【００６９】
なお、導電性サーメット１７の表面に懸濁液を塗布させる方法としては、ディップ法以外に、吹付けや刷毛塗り等であってもよい。また、導電性サーメット１７の表面にセラミック材料を含む懸濁液を塗布させる方法以外に、導電性サーメット１７の表面にセラミックを蒸着させてもよい。
【００７０】
以上のように参考例の第２の実施の形態にかかる入力電力１５０Ｗのセラミックメタルハライドランプの構成によれば、ガラスフリット１６とセラミック層１８とが化学的結合することによって、ガラスフリット１６と導電性サーメット１７とをセラミック層１８を介して強く結合させることができ、これに加えて生産工程において、セラミック層１８と、細管部１１と導電性サーメット１７との間に流し込まれる高温の液状のガラスフリット１６とが化学的に反応して、それらの界面に金属ハロゲン化物との化学的反応性が低い複雑な複合酸化物を形成させることができるので、ガラスフリット１６に微細なクラックが発生するのを一層減少させることができ、その結果、ガラスフリット１６が金属ハロゲン化物によって浸食されるのを長期の点灯時間に亘って一層抑制することができ、よって発光管３にリークが発生するのを一層防止することができるとともに、寿命中のランプ電圧の低下や色温度の変化を一層抑制することができる。
【００７１】
また、このセラミック層１８の厚さは、セラミック層１８の形成工程において、膜厚を均一にし、かつ導電性サーメット１７の表面からセラミック層１８が剥がれるのを防止するため、３μｍ〜１００μｍとすることが好ましい。その厚さが３μｍ未満では、セラミック層１８の形成工程において、膜厚を均一に形成しにくく、一方その厚さが１００μｍを越えると、セラミック層１８の形成時に導電性サーメット１７の表面からセラミック層１８が剥がれるおそれがある。
【００７２】
なお、上記第２の実施の形態では、セラミック層１８としてアルミナを用いた場合について説明したが、これに限らず、Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2等の酸化物系や、ＡｌＮ等の窒化物等系のセラミックを用いても上記と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
なお、上記第１および第２の実施の形態では、細管部１１を有する発光管３において、細管部１１内で導電性サーメット１５，１７がガラスフリット１６によって封着された構造を例示して説明したが、本発明は、このような構造に限らず、細管部１１の外部に導出した導電性サーメット１５，１７が細管部１１外でガラスフリット１６によって封着されている構造や、細管部１１を有しない発光管において、発光管の開口部に閉塞体形やディスク形の導電性サーメットをガラスフリット１６によって封着されている構造等、発光管に導電性サーメット１５，１７がガラスフリット１６によって封着されている構造であればいずれのものにも適用することができる。
【００７４】
また、上記第１および第２の実施の形態では、ガラスフリット１６としてＤｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系のものを用いた場合について説明したが、これに限らず、Ａｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2に、スカンジウム酸化物（Ｓｃ2Ｏ3）やイットリア（Ｙ2Ｏ3）等の希土類系の酸化物を混合させたものを用いた場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
また、上記第１および第２の実施の形態では、導電性サーメット１５，１７の金属材料としてモリブデン、セラミック材料としてアルミナを用いた場合について説明したが、これに限らず、金属材料としてＷ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｅ、およびＲｈ等を、またセラミック材料としてＹ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2等の酸化物系や、ＡｌＮ等の窒化物系の単体、またはそれらのうち少なくとも一種をそれぞれ用いた場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
さらに、上記第１および第２の実施の形態では、入力電力１５０Ｗのセラミックメタルハライドランプを例示して説明したが、本発明は１５０Ｗに限らず、例えば入力電力２０Ｗ〜４００Ｗのランプにも適用することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、長期の点灯時間に亘ってガラスフリットが金属ハロゲン化物によって浸食されるのを抑制することができ、前記浸食による発光管のリークの発生を防止することができるとともに、寿命中のランプ電圧の低下や色温度の変化を抑制することができる長寿命なメタルハライドランプを提供することができるものである。
【００７８】
また、本発明は、前記長寿命なメタルハライドランプを簡単に、かつ大量に得ることができるメタルハライドランプの製造方法を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるセラミックメタルハライドランプの一部切欠正面図
【図２】同じくセラミックメタルハライドランプに用いている発光管の正面断面図
【図３】同じくセラミックメタルハライドランプに用いている発光管の要部拡大断面図
【図４】本発明の第２の実施の形態であるセラミックメタルハライドランプに用いている発光管の要部拡大断面図
【符号の説明】
１ 口金
２ 外管
３ 発光管
４ 金属プレート
５ スリーブ
６ 外部リード線
７ ステム
８，９ ステム線
１０ 本管部
１０ａ 第一筒部
１０ｂ テーパ部
１０ｃ 第二筒部
１１ 細管部
１２ 電極棒
１３ 電極コイル
１４ 電極
１５，１７ 導電性サーメット
１８ セラミック層
【発明の属する技術分野】
本発明は、透光性セラミック製の発光管を備えたメタルハライドランプとその製造方法、および導電性サーメットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のメタルハライドランプ、特にセラミックメタルハライドランプは、内部に一対の電極が配置され、かつ沃化ナトリウム（ＮａＩ）や沃化ディスプロシウム（ＤｙＩ3）等の金属ハロゲン化物が封入された本管部と、この本管部の両端部に形成され、かつ内部に電極と電気的に接続されたセラミックと金属との混合焼結体からなる導電性サーメットがガラスフリットによって封着された細管部とを有する透光性セラミック製の発光管を備えている。
【０００３】
ガラスフリットの成分としては、例えば酸化ディスプロシウム（Ｄｙ2Ｏ3）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、および酸化ケイ素（ＳｉＯ2）からなるＤｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系がある。
【０００４】
導電性サーメットに用いられているセラミック材料としては、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、イットリア（Ｙ2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）、およびジルコニア（ＺｒＯ2）等の酸化物系や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の窒化物系がある。
【０００５】
そして、このような従来のメタルハライドランプにおいて、ガラスフリットによって封着された部分を除いては、導電性サーメットと細管部との間には隙間が存在している。そのため、金属ハロゲン化物がその隙間に侵入して、点灯中に高温となったガラスフリットの放電空間側の端面に接触し、その金属ハロゲン化物とガラスフリットとが化学的反応を起こす、つまりガラスフリットが金属ハロゲン化物によって浸食されることがある。このような浸食が点灯経過時間とともに進行し、その結果、発光管にリークが発生したり、放電に寄与する金属ハロゲン化物が減少してランプ電圧の低下や色温度の変化が生じたりするといった問題が起こる。
【０００６】
そこで、ガラスフリットの放電空間側の端面の温度を規定し、金属ハロゲン化物とガラスフリットとの化学的反応を抑制することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１１３８５９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来、この種のメタルハライドランプの定格寿命時間は長いもので１２０００時間であるが、それを越える例えば１５０００時間という長寿命のものが検討されている。
【０００９】
定格寿命時間が１２０００時間程度であれば、特許文献１に記載された構成により、ガラスフリットが金属ハロゲン化物によって浸食されるといった上記問題を解決することができたが、定格寿命時間が１５０００時間と長寿命になった場合、依然としてガラスフリットが金属ハロゲン化物によって徐々に浸食されて発光管にリークが発生したり、放電に寄与する金属ハロゲン化物が減少してランプ電圧の低下や色温度の変化が生じたりするといった問題が起こることがわかった。
【００１０】
なお、ランプ電圧は初期の値よりも僅かに大きくなる程度であれば、ランプ特性やこのランプを点灯させるための安定器に何ら影響を及ぼさないが、初期の値よりも低下すると、ランプ電流が増加し、安定器の故障の要因となる。
【００１１】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、長期の点灯時間に亘ってガラスフリットが金属ハロゲン化物によって浸食されるのを抑制することができ、前記浸食による発光管のリークの発生を防止することができるとともに、寿命中のランプ電圧の低下や色温度の変化を抑制することができる長寿命なメタルハライドランプを提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、前記長寿命なメタルハライドランプを簡単に、かつ大量に得ることができるメタルハライドランプの製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
さらに、本発明は、特に前記長寿命なメタルハライドランプに適した導電性サーメットを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
まず、本発明者は、上記問題を解決するべく、金属ハロゲン化物によるガラスフリットの浸食の様子について観察したところ、その浸食が導電性サーメットとガラスフリットとの界面に沿って著しく起こっていることを見出した。
【００１５】
その原因について、さらなる検討を行ったところ、導電性サーメット側のガラスフリットの表面に微細なクラックが発生しており、このクラックが起点となって金属ハロゲン化物が侵入し、金属ハロゲン化物によるガラスフリットの浸食が促進されていることがわかった。
【００１６】
前記微細なクラックが発生する原因としては、導電性サーメットの表面に存在する金属粒子とガラスフリット成分との結合力が弱いことに加えて、導電性サーメットとガラスフリットとの熱膨張係数の差に起因して、ランプの点灯、消灯が繰り返されて起こる熱衝撃によってそのような微細なクラックが発生したものと考えられる。
【００１７】
本発明は、このような新たな知見に基づいてなされたものであり、次のような構成を有している。
【００１８】
すなわち、本発明の請求項１記載のメタルハライドランプは、内部に、一対の電極が配置され、かつ金属ハロゲン化物が封入されているとともに、前記電極と電気的に接続された導電性サーメットがガラスフリットによって封着された透光性セラミック製の発光管を備え、前記導電性サーメット中の金属成分の割合が２５ｖｏｌ．％以上であり、かつ前記導電性サーメットにおける前記ガラスフリットによって封着された封着部分の全表面積のうち、セラミック体が占める割合が８０％以上である構成を有している。
【００１９】
この構成により、セラミック体とガラスフリットとの化学的結合の面積を増加させることができ、導電性サーメットとガラスフリットとの結合力を増大させることができるので、導電性サーメットとガラスフリットとの界面近傍のガラスフリットに微細なクラックが発生するのを減少させることができ、その結果、ガラスフリットが金属ハロゲン化物によって浸食されるのを長期の点灯時間に亘って抑制することができ、よって発光管にリークが発生するのを防止することができるとともに、寿命中のランプ電圧の低下や色温度の変化を抑制することができる。
【００２０】
ここで、「透光性セラミック」としては、光透過性のある半透明または透明な耐熱性を備えたセラミック材料であり、具体例としてはアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、イットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）、イットリア（Ｙ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）のうち少なくとも一種類を含む酸化物系からなるセラミックや、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の窒化物系からなるセラミックが挙げられる。
【００２１】
また、「ガラスフリット」としては、その熱膨張係数が発光管の外囲器を構成する透光性セラミックの熱膨張係数と導電性サーメットの熱膨張係数との中間に位置するのが好ましく、具体的にはＤｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系のものが多用されている。もちろん、この他にも、Ａｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2に、スカンジウム酸化物（Ｓｃ2Ｏ3）やイットリア（Ｙ2Ｏ3）等の希土類系の酸化物を混合させたものが挙げられる。
【００２２】
「導電性サーメット」とは、金属材料とセラミック材料との混合物を焼結した焼結体である。金属材料としては、耐ハロゲン性のある材料が好ましく、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、レニウム（Ｒｅ）、ロジウム（Ｒｈ）等が挙げられる。また、セラミック材料としては、比較的熱膨張係数の大きい例えばＡｌ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2等の酸化物系や、ＡｌＮ等の窒化物系の単体、またはそれらのうち少なくとも一種を含む混合焼結体が挙げられる。
【００２３】
また、「前記導電性サーメットにおける前記ガラスフリットによって封着された封着部分の全表面積」とは、導電性サーメットの表面のうちガラスフリットが付着している部分の全表面の面積を示す。また、「前記導電性サーメットにおける前記ガラスフリットによって封着された封着部分の全表面積のうち、セラミック体が占める割合」とは、当該全表面積のうち、セラミック体が露出している部分の表面積の比率（％）を示す。もちろん、導電性サーメットのうち、ガラスフリットによって封着された部分の表面において、セラミック体はある特定部分に局所的に存在しているよりも、その封着部分の表面全体に分散して存在している方が好ましい。
【００２４】
また、特に、前記封着部分の全表面積のうち、前記セラミック体が占める割合が９０％以上であることが好ましい。
【００２５】
この構成により、導電性サーメットとガラスフリットとの結合力を一層増大させることができるので、導電性サーメットとガラスフリットとの界面近傍のガラスフリットに微細なクラックが発生するのを著しく減少させることができ、その結果、ガラスフリットが金属ハロゲン化物によって浸食されるのを長期の点灯時間に亘って一層抑制することができ、よって発光管にリークが発生するのを一層防止することができるとともに、寿命中のランプ電圧の低下や色温度の変化を一層抑制することができる。
【００３０】
本発明の請求項３記載のメタルハライドランプの製造方法は、請求項１または請求項２に記載のメタルハライドランプの製造方法であって、前記導電性サーメットは、金属材料とセラミック材料とを混合し焼結した後、その表面から金属体を除去して製造する方法を用いている。
【００３１】
この方法により、簡単に、かつ大量に金属成分の割合が２５ｖｏｌ．％以上であり、かつガラスフリットによって封着された封着部分の全表面積のうち、セラミック体が占める割合が８０％以上となるような導電性サーメットを得ることができる。
【００３２】
本発明の請求項４記載の導電性サーメットは、内部に金属ハロゲン化物が封入された透光性セラミック製の発光管内にガラスフリットによって封着される導電性サーメットであって、前記導電性サーメット中の金属成分の割合が２５ｖｏｌ．％以上であり、かつ前記ガラスフリットによって封着される予定の封着部分の全表面積のうち、セラミック体が占める割合が８０％以上であることを特徴とする導電性サーメット。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３６】
本発明の第１の実施の形態である入力電力（定格電力）１５０Ｗのセラミックメタルハライドランプは、図１に示すように、一端部が閉塞され、かつ他端部にＥ形の口金１が取り付けられた硬質ガラス製の外管２内に、外囲器が例えばアルミナ等の透光性セラミック製である発光管３と、この発光管３のほぼ全体を覆い、かつ両端の開口部に金属プレート４が取り付けられた石英ガラス製のスリーブ５と、発光管３の外部に導出している後述の外部リード線６に機械的に接続されて、発光管３およびスリーブ５を保持するとともに、外管２の他端部側に封止されたステム７に封着されている二本のステム線８，９とが収納されている。
【００３７】
外管２内には、窒素ガスが封入されている。
【００３８】
発光管３は、図２に示すように、外径Ｒ1が１２ｍｍの第一筒部１０ａとこの第一筒部１０ａにテーパ部１０ｂを介して形成された第二筒部１０ｃとを有する本管部１０と、第二筒部１０ｃ内に挿入され焼きばめられて、この本管部１０の両端部に設けられている外径Ｒ2が３．２ｍｍ、内径ｒが１．０ｍｍ、長さＬ1が１５ｍｍの細管部１１とを備えている。
【００３９】
本管部１０内には、直径０．５ｍｍのタングステン製の電極棒１２とこの電極棒１２の先端部に巻回された線径０．２ｍｍのタングステン製の電極コイル１３からなる一対の電極１４が互いに略対向するように配置されている。この電極１４間の距離は１１ｍｍである。また、本管部１０内には、沃化ディスプロシウム（ＤｙＩ3）、沃化ホルミウム（ＨｏＩ3）、沃化ツリウム（ＴｍＩ3）、沃化ナトリウム（ＮａＩ）、沃化タリウム（ＴｌＩ）等の発光物質としての金属ハロゲン化物、緩衝ガスとしての水銀、および始動補助用希ガスとしてのアルゴンガスがそれぞれ所定量封入されている。
【００４０】
細管部１１内には、図３に示すように、先端部に電極１４が電気的に接続されている直径０．９ｍｍ、長さ１８ｍｍの導電性サーメット１５がＤｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系のフリット１６によって気密に封着されている。細管部１１内に流し込まれたフリットの長さＬ2は５．０ｍｍである。細管部１１と導電性サーメット１５との間には、フリット１６が流し込まれた部分を除いて隙間が形成されている。導電性サーメット１５の電極１４とは反対側の端部は、細管部１１の外部に導出しており、ニオブ製の外部リード線６（図３には図示せず）に電気的に接続されている。
【００４１】
導電性サーメット１５は、例えばモリブデン（Ｍｏ）からなる金属材料と例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）からなるセラミック材料とを混合し、焼結したものであり、金属成分の割合が２５ｖｏｌ．％以上、かつ少なくともガラスフリット１６によって封着された封着部分の全表面積のうち、セラミック体が占める割合が８０％以上である。よって、導電性サーメット１５の前記封着部分以外においてもその表面積のうち、セラミック体が占める割合が８０％以上あってもよいが、８０％未満であってもよい。
【００４２】
なお、従来の導電性サーメットにおいて、金属成分の割合が２５ｖｏｌ．％の場合、その導電性サーメットの全表面積のうち、セラミック体が占める割合は７５％程度である。しかし、前記導電性サーメット１５では、金属成分の割合が２５ｖｏｌ．％の場合であっても、その表面から金属体を除去することにより、少なくともガラスフリット１６によって封着された封着部分の全表面積のうち、セラミック体が占める割合が８０％以上となっている。
【００４３】
ここで、このような導電性サーメット１５の製造方法の一例を説明する。
【００４４】
まず、平均粒径１〜５μｍのモリブデン金属微粉末と、平均粒径１μｍのアルミナ顆粒または擬集粒子とを１：１の比率（５０ｖｏｌ．％：５０ｖｏｌ．％）で混合し、モリブデン金属粒子にアルミナ顆粒がほぼ均等に被覆された粉末を作製する。
【００４５】
次に、この粉末を押出し成形後に真空中１６００℃で加熱し、焼結処理を行う。これで、モリブデン金属粒子が部分的に網状構造をなし、サーメットとしての導電性が得られる。こうして得られた導電性サーメットは従来のものと同じなので、ここまでの工程を得て作製されたものを「従来の導電性サーメット」と言う。
【００４６】
さらに、この従来の導電性サーメットを例えば王水（硝酸：塩酸＝１：３）の溶解液に５〜３０分間浸す処理を行う。この処理により、従来の導電性サーメットの表面層（最表面〜１０μｍ程度）に存在したモリブデン金属粒子が溶解され、前記導電性サーメット１５が得られる。
【００４７】
なお、モリブデン金属粒子の溶解量、つまり導電性サーメット１５の全表面積のうちセラミック体が占める割合は、溶解液の濃度や溶解液に浸す時間等によって適宜調整することができる。
【００４８】
また、モリブデン金属粒子を溶解するための溶解液として、王水の溶解液を用いたが、これに限らずセラミックを溶解せず、金属のみを溶解することができる薬品、例えば熱濃硫酸や熱硝酸等を用いてもよい。さらに、使用する金属材料に応じて、それを溶解することができる薬品を適宜選択すればよい。
【００４９】
さらに、モリブデン金属粒子を溶解液によって溶解するという化学的処理以外に、従来の導電性サーメットの表面層に存在するモリブデン金属粒子をサンドブラスト等の機械的処理によって取り除いてもよい。
【００５０】
なお、本実施の形態にかかるセラミックメタルハライドランプは、導電性サーメット１５の製造方法を除いては公知の方法によって製造される。
【００５１】
次に、このような本発明の第１の実施の形態にかかる入力電力１５０Ｗのセラミックメタルハライドランプ（以下、「本発明品」という）の作用効果について確認した。
【００５２】
まず、本発明品において、導電性サーメット１５における少なくともガラスフリット１６によって封着された封着部分の全表面積のうち、セラミック体が占める割合が８０％のもの（以下、「実施例１」という）、同じくセラミック体が占める割合が８５％のもの（以下、「実施例２」という）、同じくセラミック体が占める割合が９０％のもの（以下、「実施例３」という）、同じくセラミック体が占める割合が９５％のもの（以下、「実施例４」という）、同じくセラミック体が占める割合が７５％のもの（以下、「比較例１」という）、同じくセラミック体が占める割合が５０％のもの（以下、「比較例２」という）をそれぞれ３本づつ作製した。
【００５３】
なお、作製した各ランプにおける導電性サーメットの金属成分の割合は５０ｖｏｌ．％である。
【００５４】
そして、作製した各ランプに対して通常の使用条件で点灯させ、１００時間点灯経過後、１２０００時間点灯経過後、１５０００時間点灯経過後におけるリークの発生有無、ランプ電圧（Ｖ）、および１００時間点灯経過時の色温度を基準とした場合の色温度差（Ｋ）について調べたところ、表１に示すとおりの結果が得られた。
【００５５】
なお、表中の評価欄において、「○」は良好を、「◎」は極めて良好を、「×」は不良をそれぞれ示す。
【００５６】
【表１】
表１から明らかなように、実施例１〜実施例４では、いずれも１５０００時間点灯経過後においても発光管３にリークが発生したものは無く、またランプ電圧も１００時間点灯経過後におけるランプ電圧（９３Ｖ）に対して低下しているものは無く、さらに色温度差も目視では識別しにくい程度に小さいことがわかった。特に、実施例３および実施例４では、色温度差を目視では全く識別できない程度に小さく抑えることができることがわかった。
【００５８】
一方、比較例１では、１５０００時間点灯経過後において、不点灯に至らないまでも発光管に微少なリークが発生し、ランプ電圧も１００時間点灯経過後におけるランプ電圧（９３Ｖ）よりも低下し、色温度差も６００Ｋとなり、目視ではかなり違いがわかるほど大きくなることがわかった。また、比較例２では、３本中２本において、発光管に微少なリークが発生しており、ランプ電圧も１００時間点灯経過後におけるランプ電圧（９３Ｖ）よりもかなり低下しており、色温度差も７００Ｋと非常に大きくなることがわかった。特に、比較例２において残りの１本については、１４０００時間点灯経過後において発光管がリークし不点灯になった。
【００５９】
このような結果が得られた要因について検討すると、実施例１〜実施例４の場合では、導電性サーメット１５におけるガラスフリット１６によって封着された封着部分の全表面積のうち、セラミック体が圧倒的に占めているので、モリブデンとガラスフリット成分との物理的結合の面積が減少する一方、その結合力がより強いアルミナとガラスフリット成分との化学的結合の面積が増加して、導電性サーメット１５とガラスフリット１６との結合力が増大し、長期の点灯時間に亘って、導電性サーメット１５とガラスフリット１６との界面近傍のガラスフリット１６に微細なクラックが発生するのを減少させることができ、金属ハロゲン化物が導電性サーメット１５とガラスフリット１６との界面近傍のガラスフリット１６内へ侵入するのを抑制することができたためであると考えられる。
【００６０】
一方、比較例１および比較例２では、導電性サーメットとガラスフリット１６との界面近傍のガラスフリット１６の表面に微細なクラックが発生し、そのクラックに金属ハロゲン化物が侵入して、侵入した金属ハロゲン化物とガラスフリット１６とが化学反応しているためであると考えられる。実際、例えば４０００時間点灯経過後のランプの金属ハロゲン化物、特に沃化ツリウムの残存量を測定すると、当初の封入量よりも５０％〜６０％位にまで減少していることがわかった。
【００６１】
ここで、導電性サーメット１５において、金属成分の比率を減少させると、その導電性サーメット１５の熱膨張係数と発光管３の外囲器を構成するセラミック材料の熱膨張係数との差が小さくなり、その熱膨張係数の差に起因する発光管３のクラックの発生を防止することができるが、金属成分の比率を減少させすぎると導電性サーメット１５の抵抗が増し、電極１４へ電力を供給するという給電体としての役割を果たさなくなる。そこで、給電体としての役割を十分に果たすために、導電性サーメット１５における金属成分の割合は２５ｖｏｌ．％以上と規定した。
【００６２】
以上のように本発明の第１の実施の形態にかかる入力電力１５０Ｗのセラミックメタルハライドランプの構成によれば、導電性サーメット１５とガラスフリット１６との結合力を増大させることができるので、導電性サーメット１５とガラスフリット１６との界面近傍のガラスフリット１６に微細なクラックが発生するのを減少させることができ、その結果、ガラスフリット１６が金属ハロゲン化物によって浸食されるのを長期の点灯時間に亘って抑制することができ、よって発光管３にリークが発生するのを防止することができるとともに、寿命中のランプ電圧の低下や色温度の変化を抑制することができる。
【００６３】
次に、参考例としての第２の実施の形態である入力電力１５０Ｗのセラミックメタルハライドランプは、導電性サーメットが異なる点、つまり、図４に示すように、従来と同様の導電性サーメット１７においてガラスフリット１６によって封着された封着部分の全表面積のうちの８０％以上、例えば１００％がセラミック層１８によって覆われている点を除いて、本発明の第１の実施の形態である入力電力１５０Ｗのセラミックメタルハライドランプと同じ構成を有している。
【００６４】
導電性サーメット１７は、金属材料としてモリブデンと、セラミック材料としてアルミナをそれぞれ１：１の比率（５０ｖｏｌ．％：５０ｖｏｌ．％）で混合し、焼結したものである。
【００６５】
セラミック層１８を形成する材料として、例えばアルミナを用いている。
【００６６】
ここで、セラミック層１８の形成方法について説明する。
【００６７】
まず、平均粒径が約１μｍのアルミナ粉末と、バインダ剤として例えば高密度ポリエチレンとを混合した懸濁液を準備する。
【００６８】
次に、導電性サーメット１７の表面に例えばディップ法によって前記懸濁液を塗布、乾燥させる。その後、表面に前記懸濁液が付着した導電性サーメット１７を真空雰囲気中で約１５００℃で焼結し、セラミック層１８を形成する。
【００６９】
なお、導電性サーメット１７の表面に懸濁液を塗布させる方法としては、ディップ法以外に、吹付けや刷毛塗り等であってもよい。また、導電性サーメット１７の表面にセラミック材料を含む懸濁液を塗布させる方法以外に、導電性サーメット１７の表面にセラミックを蒸着させてもよい。
【００７０】
以上のように参考例の第２の実施の形態にかかる入力電力１５０Ｗのセラミックメタルハライドランプの構成によれば、ガラスフリット１６とセラミック層１８とが化学的結合することによって、ガラスフリット１６と導電性サーメット１７とをセラミック層１８を介して強く結合させることができ、これに加えて生産工程において、セラミック層１８と、細管部１１と導電性サーメット１７との間に流し込まれる高温の液状のガラスフリット１６とが化学的に反応して、それらの界面に金属ハロゲン化物との化学的反応性が低い複雑な複合酸化物を形成させることができるので、ガラスフリット１６に微細なクラックが発生するのを一層減少させることができ、その結果、ガラスフリット１６が金属ハロゲン化物によって浸食されるのを長期の点灯時間に亘って一層抑制することができ、よって発光管３にリークが発生するのを一層防止することができるとともに、寿命中のランプ電圧の低下や色温度の変化を一層抑制することができる。
【００７１】
また、このセラミック層１８の厚さは、セラミック層１８の形成工程において、膜厚を均一にし、かつ導電性サーメット１７の表面からセラミック層１８が剥がれるのを防止するため、３μｍ〜１００μｍとすることが好ましい。その厚さが３μｍ未満では、セラミック層１８の形成工程において、膜厚を均一に形成しにくく、一方その厚さが１００μｍを越えると、セラミック層１８の形成時に導電性サーメット１７の表面からセラミック層１８が剥がれるおそれがある。
【００７２】
なお、上記第２の実施の形態では、セラミック層１８としてアルミナを用いた場合について説明したが、これに限らず、Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2等の酸化物系や、ＡｌＮ等の窒化物等系のセラミックを用いても上記と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
なお、上記第１および第２の実施の形態では、細管部１１を有する発光管３において、細管部１１内で導電性サーメット１５，１７がガラスフリット１６によって封着された構造を例示して説明したが、本発明は、このような構造に限らず、細管部１１の外部に導出した導電性サーメット１５，１７が細管部１１外でガラスフリット１６によって封着されている構造や、細管部１１を有しない発光管において、発光管の開口部に閉塞体形やディスク形の導電性サーメットをガラスフリット１６によって封着されている構造等、発光管に導電性サーメット１５，１７がガラスフリット１６によって封着されている構造であればいずれのものにも適用することができる。
【００７４】
また、上記第１および第２の実施の形態では、ガラスフリット１６としてＤｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系のものを用いた場合について説明したが、これに限らず、Ａｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2に、スカンジウム酸化物（Ｓｃ2Ｏ3）やイットリア（Ｙ2Ｏ3）等の希土類系の酸化物を混合させたものを用いた場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
また、上記第１および第２の実施の形態では、導電性サーメット１５，１７の金属材料としてモリブデン、セラミック材料としてアルミナを用いた場合について説明したが、これに限らず、金属材料としてＷ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｅ、およびＲｈ等を、またセラミック材料としてＹ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2等の酸化物系や、ＡｌＮ等の窒化物系の単体、またはそれらのうち少なくとも一種をそれぞれ用いた場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
さらに、上記第１および第２の実施の形態では、入力電力１５０Ｗのセラミックメタルハライドランプを例示して説明したが、本発明は１５０Ｗに限らず、例えば入力電力２０Ｗ〜４００Ｗのランプにも適用することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、長期の点灯時間に亘ってガラスフリットが金属ハロゲン化物によって浸食されるのを抑制することができ、前記浸食による発光管のリークの発生を防止することができるとともに、寿命中のランプ電圧の低下や色温度の変化を抑制することができる長寿命なメタルハライドランプを提供することができるものである。
【００７８】
また、本発明は、前記長寿命なメタルハライドランプを簡単に、かつ大量に得ることができるメタルハライドランプの製造方法を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるセラミックメタルハライドランプの一部切欠正面図
【図２】同じくセラミックメタルハライドランプに用いている発光管の正面断面図
【図３】同じくセラミックメタルハライドランプに用いている発光管の要部拡大断面図
【図４】本発明の第２の実施の形態であるセラミックメタルハライドランプに用いている発光管の要部拡大断面図
【符号の説明】
１ 口金
２ 外管
３ 発光管
４ 金属プレート
５ スリーブ
６ 外部リード線
７ ステム
８，９ ステム線
１０ 本管部
１０ａ 第一筒部
１０ｂ テーパ部
１０ｃ 第二筒部
１１ 細管部
１２ 電極棒
１３ 電極コイル
１４ 電極
１５，１７ 導電性サーメット
１８ セラミック層
Claims (4)
- 内部に、一対の電極が配置され、かつ金属ハロゲン化物が封入されているとともに、前記電極と電気的に接続された導電性サーメットがガラスフリットによって封着された透光性セラミック製の発光管を備え、前記導電性サーメット中の金属成分の割合が２５ｖｏｌ．％以上であり、かつ前記導電性サーメットにおける前記ガラスフリットによって封着された封着部分の全表面積のうち、セラミック体が占める割合が８０％以上であることを特徴とするメタルハライドランプ。
- 前記封着部分の全表面積のうち、前記セラミック体が占める割合が９０％以上であることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
- 請求項１または請求項２に記載のメタルハライドランプの製造方法であって、前記導電性サーメットは、金属材料とセラミック材料とを混合し焼結した後、その表面から金属体を除去して製造することを特徴とするメタルハライドランプの製造方法。
- 内部に金属ハロゲン化物が封入された透光性セラミック製の発光管内にガラスフリットによって封着される導電性サーメットであって、前記導電性サーメット中の金属成分の割合が２５ｖｏｌ．％以上であり、かつ前記ガラスフリットによって封着される予定の封着部分の全表面積のうち、セラミック体が占める割合が８０％以上であることを特徴とする導電性サーメット。
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