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JP4158976B2 - Assembly for luminous vessel and high-pressure discharge lamp - Google Patents
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JP4158976B2 JP2004076464A JP2004076464A JP4158976B2 JP 4158976 B2 JP4158976 B2 JP 4158976B2 JP 2004076464 A JP2004076464 A JP 2004076464A JP 2004076464 A JP2004076464 A JP 2004076464A JP 4158976 B2 JP4158976 B2 JP 4158976B2
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Description

本発明は、発光容器および高圧放電灯用組み立て体に関するものである。
The present invention relates to a luminous container and an assembly for a high pressure discharge lamp.

自動車用ヘッドライトとして、石英製の放電管を使用した高圧放電灯が、その明るさや発光効率の高さのために、広く使用されてきている。このような石英管を用いた放電灯は、放電管が透明であるため、放電管内の発光ガスによる発光部をそのまま放電灯の点光源として扱うことができる。   High pressure discharge lamps using quartz discharge tubes have been widely used as automotive headlights due to their brightness and high luminous efficiency. In such a discharge lamp using a quartz tube, since the discharge tube is transparent, the light emitting part by the luminescent gas in the discharge tube can be directly used as a point light source of the discharge lamp.

本出願人は、特許文献1において、半透明の透光性アルミナからなる放電管の両端の開校にモリブデン製のパイプを挿入し、パイプと放電管とを接合することを開示した。
特開2001−76677号公報
The present applicant disclosed in Patent Document 1 that a molybdenum pipe is inserted into the opening of both ends of a discharge tube made of translucent translucent alumina, and the pipe and the discharge tube are joined.
JP 2001-76677 A

特許文献1の放電灯は、例えば自動車ヘッドランプ用の疑似点光源として利用されるものである。しかし、自動車ヘッドランプやプロジェクター用ランプの分野では、透明な放電管を使用した放電灯の需要もある。
特許文献2、3には、サファイア製発光管と多結晶アルミナ質のエンドキャップとをモノリシックシールする方法が開示されている。
特表2001−519969号公報 特開2003−157798号公報
The discharge lamp of Patent Document 1 is used as a pseudo point light source for automobile headlamps, for example. However, in the field of automobile headlamps and projector lamps, there is also a demand for discharge lamps using transparent discharge tubes.
Patent Documents 2 and 3 disclose a method of monolithically sealing a sapphire arc tube and a polycrystalline alumina end cap.
JP-T-2001-519969 JP 2003-157798 A

特許文献2記載の方法では、サファイア製発光管と多結晶アルミナ質のエンドキャップとを固相反応によって接合している。しかし、本発明者がこの接合体を検討したところ、以下の問題点があることが分かった。即ち、本方法では、サファイアと多結晶アルミナとの接触面において多結晶アルミナが粒成長しやすい。この多結晶アルミナが、完全な単結晶(サファイア)になるまで成長することなく、その前に粒成長が停止すると、粗大なアルミナ粒子が接合界面に沿って残留する。この結果、本来ならば耐え得る領域での熱応力によって接合界面が破壊されてしまうことが分かった。   In the method described in Patent Document 2, a sapphire arc tube and a polycrystalline alumina end cap are joined by a solid-phase reaction. However, when this inventor examined this conjugate | zygote, it turned out that there exist the following problems. That is, in this method, polycrystalline alumina tends to grow on the contact surface between sapphire and polycrystalline alumina. If this polycrystalline alumina does not grow until it becomes a complete single crystal (sapphire) and grain growth stops before that, coarse alumina particles remain along the bonding interface. As a result, it has been found that the bonding interface is destroyed by the thermal stress in the region that can be endured.

本発明の課題は、少なくとも接合面がサファイアからなる第一の部材と、少なくとも接合面が多結晶アルミナ焼結体からなる第二の部材との接合体において、熱応力に対する耐久性、信頼性を向上させることである。   An object of the present invention is to provide durability and reliability against thermal stress in a joined body of a first member having at least a joining surface made of sapphire and a second member having at least a joining surface made of a polycrystalline alumina sintered body. It is to improve.

本発明は、端部に開口が設けられている放電管と、前記放電管の端部に固定されている封止部材とを備える発光容器であって、
前記放電管の少なくとも接合面がサファイアからなり、前記封止部材の少なくとも接合面が多結晶アルミナ焼結体からなり、前記放電管の接合面と前記封止部材の接合面とが直接接しており、前記封止部材の前記接合面近傍の平均粒径が1μm以上、8μm以下であり、前記多結晶アルミナ焼結体の全光線透過率が80%以上であることを特徴とする。
The present invention is a luminous container comprising a discharge tube having an opening at an end thereof, and a sealing member fixed to the end of the discharge tube,
Wherein at least the bonding surface of the discharge tube is Ri Do sapphire, the Ri least bonding surfaces of the sealing member Do polycrystalline alumina sintered body, contact the bonding surface of the discharge tube and the joint surface of the sealing member is directly The sealing member has an average particle size in the vicinity of the joint surface of 1 to 8 μm, and the polycrystalline alumina sintered body has a total light transmittance of 80% or more.

特許文献2、3記載のような従来技術においては、放電管がサファイア製であり、エンドキャップが多結晶アルミナ焼結体製である場合には、多結晶アルミナを焼結させかつサファイアに接合させる際に、多結晶アルミナがサファイアとの界面付近において界面反応によって粒成長することが、接合強度の向上に不可欠であり、多結晶アルミナの平均粒径は大きい方が好ましいと考えられていた。しかし、本発明者が検討したところ、多結晶アルミナ焼結体が完全な単結晶(サファイア)になるまで成長することなく、その前に粒成長が停止すると、粗大なアルミナ粒子が接合界面に沿って残留し、接合部分が熱衝撃によって破壊しやすくなることを発見した。   In the prior arts described in Patent Documents 2 and 3, when the discharge tube is made of sapphire and the end cap is made of a sintered polycrystalline alumina, the polycrystalline alumina is sintered and bonded to sapphire. At this time, it is indispensable to improve the bonding strength that the polycrystalline alumina grows in the vicinity of the interface with sapphire, and it has been considered that the average grain size of the polycrystalline alumina is preferably larger. However, as a result of investigation by the present inventors, when the polycrystalline alumina sintered body does not grow until it becomes a complete single crystal (sapphire) and grain growth stops before that, coarse alumina particles follow the bonding interface. It was discovered that the joints were easily destroyed by thermal shock.

このような発見に基づき、多結晶アルミナ焼結体の透光性を保持しつつ、そのサファイアとの接合面近傍における粒成長を抑制することによって、かえって接合部分の熱衝撃に対する耐久性、信頼性が向上することを発見し、本発明に到達した。   Based on these discoveries, while maintaining the translucency of the polycrystalline alumina sintered body, it suppresses the grain growth in the vicinity of the joint surface with sapphire, thereby improving the durability and reliability of the joint portion against thermal shock. And the present invention has been reached.

多結晶アルミナ焼結体のサファイアとの接合面の近傍における平均粒径が小さく、すなわち本発明におけるように8μm以下であるということは、特許文献2、3の知見に従えば、界面反応が不十分であって、接合部分における接合強度や熱衝撃に対する耐久性は低いはずであるが、事実は逆であった。   According to the knowledge of Patent Documents 2 and 3, the interfacial reaction is inferior in that the average particle size in the vicinity of the joint surface of the polycrystalline alumina sintered body with sapphire is small, that is, 8 μm or less as in the present invention. It should be sufficient and the joint strength and durability against thermal shock at the joint should be low, but the fact was reversed.

放電管の全体がサファイアからなっていることが好ましいが、少なくとも接合面にサファイアが露出していればよい。また、封止部材の全体が多結晶アルミナ焼結体からなっていることが好ましいが、少なくとも接合面に多結晶アルミナ焼結体が露出していればよい。
The entire discharge tube is preferably made of sapphire, but it is sufficient that sapphire is exposed at least on the joint surface. Moreover, it is preferable that the whole sealing member is made of a polycrystalline alumina sintered body, but it is sufficient that the polycrystalline alumina sintered body is exposed at least on the joining surface.

封止部材の接合面近傍の平均粒径は1μm以上、8μm以下である。この平均粒径はインターセプト法によって測定する。また接合面近傍とは、接合面から50μmの範囲内を指す。本発明の観点からは、封止部材の接合面近傍の平均粒径は、6μm以下とすることが更に好ましい。一方、この平均粒径が1μm未満であると、透光性が低下し、また接合部分信頼性が低下する傾向があるので、平均粒径を1μm以上とする。また、本発明においては、多結晶アルミナ焼結体の全光線透過率は80%以上とする。
The average particle size in the vicinity of the joint surface of the sealing member is 1 μm or more and 8 μm or less. This average particle size is measured by the intercept method. Further, the vicinity of the bonding surface refers to the range of 50 μm from the bonding surface. From the viewpoint of the present invention, the average particle size in the vicinity of the joint surface of the sealing member is more preferably 6 μm or less. On the other hand, if the average particle size is less than 1 μm, the translucency is lowered and the reliability of the bonded portion tends to be lowered. Therefore, the average particle size is set to 1 μm or more. In the present invention, the total light transmittance of the polycrystalline alumina sintered body is 80% or more.

放電管封止部材との接合温度は、1730℃以下とすることが好ましく、これによって、接合界面におけるクラックを抑制し、接合強度を高くできる。この観点からは、接合温度は、1700℃以下であることが更に好ましい。
The joining temperature between the discharge tube and the sealing member is preferably set to 1730 ° C. or lower, which can suppress cracks at the joining interface and increase the joining strength. From this viewpoint, the bonding temperature is more preferably 1700 ° C. or lower.

放電管封止部材との接合温度の下限は特にないが、通常は1300℃以上であることが好ましく、1400℃以上であることが更に好ましい。これによって、接合部界面の反応性を確保することができる。
Although there is no particular lower limit of the joining temperature between the discharge tube and the sealing member, it is usually preferably 1300 ° C. or higher, and more preferably 1400 ° C. or higher. Thereby, the reactivity of the interface of the joint portion can be ensured.

封止部材の接合面近傍における多結晶アルミナ焼結体の平均粒径を8μm以下に制御し、かつその全光線透過率を80%以上とするためには、通常の透光性アルミナよりも粒成長が抑制されるような原料を用いる必要がある。
In order to control the average particle size of the polycrystalline alumina sintered body in the vicinity of the joint surface of the sealing member to 8 μm or less and to make the total light transmittance 80% or more, the particle size is larger than that of ordinary translucent alumina. It is necessary to use a raw material that suppresses growth.

このような原料としては、例えば純度99.9%以上(好ましくは99.95%以上)の高純度アルミナ粉末に対して、150〜1000ppmの助剤を添加した原料が好ましい。また、高純度アルミナ粉末の一次粒子径は1.0μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることが更に好ましい。   As such a raw material, for example, a raw material in which an auxiliary of 150 to 1000 ppm is added to high-purity alumina powder having a purity of 99.9% or more (preferably 99.95% or more) is preferable. The primary particle diameter of the high purity alumina powder is preferably 1.0 μm or less, and more preferably 0.5 μm or less.

このような高純度アルミナ粉末としては、大明化学工業株式会社製の高純度アルミナ粉体「タイミクロン TM−D」「タイミクロン TM−DR」「タイミクロン TM−DA」「タイミクロン TM−DAR」「タイミクロン TM−5D」を例示できる。   As such high-purity alumina powder, high-purity alumina powder “Tymicron TM-D”, “Tymicron TM-DR”, “Tymicron TM-DA”, “Tymicron TM-DAR” manufactured by Daimei Chemical Co., Ltd. “Tymicron TM-5D” can be exemplified.

前述した助剤としては、酸化マグネシウムが好ましいが、ZrO2, Y2O3,La2O3,
Sc2O3 も例示できる。助剤の添加量は、500ppm以下とすることが更に好ましい。
As the above-mentioned auxiliary agent, magnesium oxide is preferable, but ZrO2, Y2O3, La2O3,
Sc2O3 can also be exemplified. The amount of auxiliary agent added is more preferably 500 ppm or less.

一例を挙げると、通常の透光性アルミナの場合には,1730℃×2時間の熱処理で平均粒径15μm、1880℃×2時間の熱処理で平均粒径30μm程度となる。これに対して、上述したような高純度アルミナ粉末に例えば250ppmの酸化マグネシウムを添加した原料を使用すると、1600℃での熱処理で平均粒径2μm、1700℃の熱処理で平均粒径4μm、1750℃の熱処理で平均粒径6μm程度となり、透光性を保持しつつ、粒成長が抑制される。   For example, in the case of ordinary translucent alumina, the average particle diameter becomes 15 μm by heat treatment at 1730 ° C. × 2 hours, and the average particle diameter becomes about 30 μm by heat treatment at 1880 ° C. × 2 hours. On the other hand, when a raw material in which 250 ppm of magnesium oxide is added to the high-purity alumina powder as described above is used, the average particle diameter is 2 μm by heat treatment at 1600 ° C., the average particle diameter is 4 μm by heat treatment at 1700 ° C., and 1750 ° C. With this heat treatment, the average particle diameter becomes about 6 μm, and the grain growth is suppressed while maintaining the translucency.

図1は、本発明の一実施形態に係る高圧放電灯11、発光容器20Bを模式的に示す縦断面図である。発光管2Aは、一対の開口部2aと、一対の開口部2aによって挟まれた発光部2fとを備えている。本例の端部封止部材14は、平板状部14a、平板状部14aのエッジから突出する円環形状のフランジ部14b、および平板状部14aの中心から突出する電極保持部14eを備えている。電極保持部14eの内側の貫通孔14aには電極部材16が挿入されており、その先端に電極16aが設けられている。封止部材14の平板状部14aの接合面14cが、放電管2Aの端面2dに対して接している。また、封止部材14のフランジ部14bの接合面14dが、放電管2Aの端部外側面(接合面)2eに対して直接接しており、接合されている。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a high-pressure discharge lamp 11 and a luminous vessel 20B according to an embodiment of the present invention. The arc tube 2A includes a pair of opening portions 2a and a light emitting portion 2f sandwiched between the pair of opening portions 2a. The end sealing member 14 of this example includes a flat plate portion 14a, an annular flange portion 14b protruding from the edge of the flat plate portion 14a, and an electrode holding portion 14e protruding from the center of the flat plate portion 14a. Yes. An electrode member 16 is inserted into a through hole 14a inside the electrode holding portion 14e, and an electrode 16a is provided at the tip thereof. The joint surface 14c of the flat plate portion 14a of the sealing member 14 is in contact with the end surface 2d of the discharge tube 2A. Further, the joint surface 14d of the flange portion 14b of the sealing member 14 is in direct contact with and joined to the outer end surface (joint surface) 2e of the discharge tube 2A.

発光管2の内部空間3にはイオン化発光物質、始動ガスが封入されている。メタルハライド高圧放電灯の場合には、放電管の内部空間に、アルゴン・キセノン等の不活性ガスとメタルハライドとを封入し、更に必要に応じて水銀もしくは金属亜鉛を封入する。   An ionized luminescent substance and a starting gas are sealed in the inner space 3 of the arc tube 2. In the case of a metal halide high pressure discharge lamp, an inert gas such as argon or xenon and a metal halide are sealed in the internal space of the discharge tube, and mercury or metal zinc is sealed as necessary.

図2の放電灯21および発光容器20Cにおいては、放電管2Aと端部封止部材24とが接合されている。本例の端部封止部材24の平板状部24aには、円環形状の溝24bが形成されており、反対側には電極保持部24cが突出している。電極保持部24cの内側の貫通孔24fには電極部材16が挿入されており、その先端に電極16aが設けられている。   In the discharge lamp 21 and the luminous container 20C of FIG. 2, the discharge tube 2A and the end sealing member 24 are joined. An annular groove 24b is formed in the flat plate portion 24a of the end sealing member 24 of this example, and an electrode holding portion 24c protrudes on the opposite side. The electrode member 16 is inserted into the through hole 24f inside the electrode holding portion 24c, and the electrode 16a is provided at the tip thereof.

溝24b内に、放電管2Aの端部2aが挿入されている。封止部材24の溝24bの内壁面(接合面)24cに対して、放電管2Aの外側面(接合面)2eが直接接しており、接合されている。   The end 2a of the discharge tube 2A is inserted into the groove 24b. The outer surface (joint surface) 2e of the discharge tube 2A is in direct contact with and joined to the inner wall surface (joint surface) 24c of the groove 24b of the sealing member 24.

放電管と端部封止部材とを接合する際には、いわゆる焼き嵌めを行うことが好ましい。すなわち、端部封止部材用成形体を放電管の外側に設置して焼結させ、これによって端部封止部材から放電管の外側面へと向かって圧着力を生じさせる。   When joining the discharge tube and the end sealing member, it is preferable to perform so-called shrink fitting. That is, the end sealing member molded body is placed on the outside of the discharge tube and sintered, thereby generating a crimping force from the end sealing member toward the outer surface of the discharge tube.

この実施形態においては、焼成工程において、端部封止部材用成形体を単独で焼成したときの焼結体の内径(放電管に対向する対向面の直径)よりも、放電管の外径が大きくなるようにする。これによって、焼成時に、端部封止部材から放電管外側面へと向かって径方向に圧着力が加わり、密着性および気密性が向上する。   In this embodiment, in the firing step, the outer diameter of the discharge tube is larger than the inner diameter of the sintered body (the diameter of the facing surface facing the discharge tube) when the end sealing member molded body is fired alone. Make it bigger. Thereby, a crimping force is applied in the radial direction from the end sealing member to the outer surface of the discharge tube at the time of firing, and adhesion and airtightness are improved.

この観点からは、放電管の内径ROの、端部封止部材を単独で焼成したときの内径(放電管に対向する対向面の直径)RIに対する対する比率(RO/RI)は、1.01以上であることが好ましく、1.03以上であることが特に好ましい。   From this point of view, the ratio (RO / RI) of the inner diameter RO of the discharge tube to the inner diameter (diameter of the facing surface facing the discharge tube) RI when the end sealing member is fired alone is 1.01. It is preferable that it is above, and it is especially preferable that it is 1.03 or more.

(RO/RI)が大きくなりすぎると、接合部分にクラックが発生しやすくなる。この観点からは、(RO/RI)は、1.19以下であることが好ましい。   If (RO / RI) is too large, cracks are likely to occur at the joint. From this viewpoint, (RO / RI) is preferably 1.19 or less.

電極部材16は、支持部と、支持部の先端に設けられたコイル状の電極16aとを備えている。なお、本例では電極部材16の先端にコイル16aを設けたが、コイル16aは必ずしも必要ない。   The electrode member 16 includes a support portion and a coiled electrode 16a provided at the tip of the support portion. In addition, although the coil 16a was provided in the front-end | tip of the electrode member 16 in this example, the coil 16a is not necessarily required.

本例では、放電管2Aを構成するサファイアのc軸(矢印C)と、放電管2の管軸Lとのなす角が10°以下である。このように、サファイアからなる放電管のc軸を、放電管の管軸(中心軸)とほぼ同じ方向に整列させることによって、放電管と、放電管端部に固定される端部封止部材との界面付近において、サファイアのクラック発生率を著しく低減できる。この観点からは、放電管を構成するサファイアのc軸と、放電管の管軸とのなす角を5°以下とすることが更に好ましい。   In this example, the angle formed by the c-axis (arrow C) of sapphire constituting the discharge tube 2A and the tube axis L of the discharge tube 2 is 10 ° or less. Thus, by aligning the c-axis of the discharge tube made of sapphire in substantially the same direction as the tube axis (center axis) of the discharge tube, the discharge tube and the end sealing member fixed to the end of the discharge tube In the vicinity of the interface with sapphire, the crack generation rate of sapphire can be significantly reduced. From this viewpoint, it is more preferable that the angle formed by the c-axis of sapphire constituting the discharge tube and the tube axis of the discharge tube be 5 ° or less.

いずれの例においても、発光管の内部空間3にはイオン化発光物質、始動ガスが封入されている。メタルハライド高圧放電灯の場合には、放電管の内部空間に、アルゴン・キセノン等の不活性ガスとメタルハライドとを封入し、更に必要に応じて水銀もしくは金属亜鉛を封入する。   In any example, an ionized luminescent substance and a starting gas are sealed in the inner space 3 of the arc tube. In the case of a metal halide high pressure discharge lamp, an inert gas such as argon or xenon and a metal halide are sealed in the internal space of the discharge tube, and mercury or metal zinc is sealed as necessary.

放電用電極の材質は限定されないが、タングステン、モリブデン、ニオブ、レニウムおよびタンタルからなる群より選ばれた純金属が好ましく、あるいはタングステン、モリブデン、ニオブ、レニウムおよびタンタルからなる群より選ばれた二種以上の金属の合金が好ましい。また、これらの純金属または合金とセラミックスとの複合材料が好ましい。   The material of the discharge electrode is not limited, but a pure metal selected from the group consisting of tungsten, molybdenum, niobium, rhenium and tantalum is preferable, or two types selected from the group consisting of tungsten, molybdenum, niobium, rhenium and tantalum Alloys of the above metals are preferred. A composite material of these pure metals or alloys and ceramics is preferable.

本発明においては、更に封止剤を併用することができる。封止材は、例えば電極部材16の封止に利用できる。この際には、封止材の種類は特に限定されない。好適な実施形態においては、封止材が、希土類元素とアルミニウムと珪素とを含む酸化物または酸窒化物からなる。ここで、封止材が、実質的に希土類元素、アルミニウムおよび珪素からなる酸化物であってよい。あるいは、更に窒素原子を含んでいても良い。   In the present invention, a sealant can be used in combination. The sealing material can be used for sealing the electrode member 16, for example. In this case, the type of the sealing material is not particularly limited. In a preferred embodiment, the sealing material is made of an oxide or oxynitride containing a rare earth element, aluminum, and silicon. Here, the sealing material may be an oxide substantially made of a rare earth element, aluminum, and silicon. Alternatively, it may further contain a nitrogen atom.

具体的には、封止材の原料が、希土類酸化物、アルミナおよび珪素化合物を含有しており、更に窒化物を含有していてよい。   Specifically, the raw material of the sealing material contains a rare earth oxide, alumina and a silicon compound, and may further contain a nitride.

希土類酸化物は、サマリウム、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウムおよびルテチウムからなる群より選ばれた一種以上の元素の酸化物である。特に好ましくは、Sc、Y、La、Gd、Dy、HoまたはTmである。 The rare earth oxide is one or more elements selected from the group consisting of samarium, scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium. It is an oxide. Particularly preferred is Sc 2 O 3 , Y 2 O 3 , La 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Ho 2 O 3 or Tm 2 O 3 .

珪素化合物としては、酸化珪素、窒化珪素、サイアロン(SiAlON)を例示できる。窒化物としては、窒化珪素、サイアロン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素を例示できる。   Examples of the silicon compound include silicon oxide, silicon nitride, and sialon (SiAlON). Examples of the nitride include silicon nitride, sialon, aluminum nitride, and boron nitride.

好適な実施形態においては、封止材が、以下の原料組成を有する混合物である。
組成(A)
希土類酸化物: 15mol%以上、70mol%以下
(特に好ましくは20mol%以上、あるいは、60mol%以下)
酸化珪素: 3mol%以上、10mol%以下
(特に好ましくは4mol%以上、あるいは、8mol%以下)
アルミナ: 10mol%以上、65mol%以下
(特に好ましくは15mol%以上、あるいは、60mol%以下)
原料組成(B)
希土類酸化物: 10mol%以上、35mol%以下
(特に好ましくは15mol%以上、あるいは、30mol%以下)
酸化珪素: 3mol%以上、10mol%以下
(特に好ましくは4mol%以上、あるいは、9mol%以下)
アルミナ: 7mol%以上、40mol%以下
窒化物(窒化珪素含む): 8mol%以上、65mol%以下
In a preferred embodiment, the sealing material is a mixture having the following raw material composition.
Composition (A)
Rare earth oxide: 15 mol% or more and 70 mol% or less (particularly preferably 20 mol% or more or 60 mol% or less)
Silicon oxide: 3 mol% or more and 10 mol% or less (particularly preferably 4 mol% or more or 8 mol% or less)
Alumina: 10 mol% or more and 65 mol% or less (particularly preferably 15 mol% or more or 60 mol% or less)
Raw material composition (B)
Rare earth oxide: 10 mol% or more and 35 mol% or less (particularly preferably 15 mol% or more or 30 mol% or less)
Silicon oxide: 3 mol% or more and 10 mol% or less (particularly preferably 4 mol% or more or 9 mol% or less)
Alumina: 7 mol% or more and 40 mol% or less Nitride (including silicon nitride): 8 mol% or more and 65 mol% or less

以下の組成系の原料が特に好ましい。
Dy−Si−Al、Sc−SiO−Al、Y−SiO−Al、Dy2O3−Al2O3,Dy2O3-Al2O3-Sc2O3
Dy−Si−Al−Si、Sc−SiO−Al−Si、Y−SiO−Al−Si
Dy−Si−Al−AlN、Sc−SiO−Al−AlN、Y−SiO−Al−AlN、
Y2O3-Al2O3-AlN-Si3N4
Dy2O3-Al2O3-AlN-Si3N4
The raw materials of the following composition system are particularly preferable.
Dy 2 O 3 -Si 2 O 3 -Al 2 O 3, Sc 2 O 3 -SiO 2 -Al 2 O 3, Y 2 O 3 -SiO 2 -Al 2 O 3, Dy2O3-Al2O3, Dy2O3-Al2O3-Sc2O3
Dy 2 O 3 -Si 2 O 3 -Al 2 O 3 -Si 3 N 4, Sc 2 O 3 -SiO 2 -Al 2 O 3 -Si 3 N 4, Y 2 O 3 -SiO 2 -Al 2 O 3 -Si 3 N 4,
Dy 2 O 3 -Si 2 O 3 -Al 2 O 3 -AlN, Sc 2 O 3 -SiO 2 -Al 2 O 3 -AlN, Y 2 O 3 -SiO 2 -Al 2 O 3 -AlN,
Y2O3-Al2O3-AlN-Si3N4
Dy2O3-Al2O3-AlN-Si3N4

本発明の高圧放電灯は、各種の照明装置に適用可能である。
The high-pressure discharge lamp of the present invention can be applied to various lighting devices.

例えば自動車用ヘッドランプ、OHP(オーバーヘッドプロジェクター)、液晶プロジェクターがある。For example, there are automobile headlamps, OHP (overhead projector), and liquid crystal projectors.

(実験1)
図3(b)に示すような接合体17を製造した。ただし、円筒6をサファイアによって形成した。円筒11の外径ROは5mmとする。一方、純度99.99%以上、一次粒子径0.10μm、BET表面積13.5m/g、タップ密度0.9g/cm、焼結密度3.95g/cmの高純度アルミナ粉末に対して、200ppmの酸化マグネシウム粉末を添加した。
(Experiment 1)
A joined body 17 as shown in FIG. However, the cylinder 6 was formed of sapphire. The outer diameter RO of the cylinder 11 is 5 mm. On the other hand, for a high-purity alumina powder having a purity of 99.99% or more, a primary particle diameter of 0.10 μm, a BET surface area of 13.5 m 2 / g, a tap density of 0.9 g / cm 3 , and a sintered density of 3.95 g / cm 3 200 ppm of magnesium oxide powder was added.

この原料粉末にバインダーを添加し、図3(a)に示す成形体12を得た。成形体12の凹部12b内に円筒11の端部を挿入し、凹部12bの内壁面12aを円筒11の外壁面11aに対して接触させた。成形体12を単独で焼成したときの内径をRIとしたとき、RO/RIが1.04となるようにした。   A binder was added to this raw material powder to obtain a molded body 12 shown in FIG. The end of the cylinder 11 was inserted into the recess 12 b of the molded body 12, and the inner wall surface 12 a of the recess 12 b was brought into contact with the outer wall surface 11 a of the cylinder 11. RO / RI was 1.04, where RI was the inner diameter when the compact 12 was fired alone.

図3(a)の組み立て体を、1700℃で、100%の乾燥水素ガス雰囲気中で1時間焼成し、図3(b)に示すような透光性アルミナからなる端部封止部材13を得た。端部封止部材13の凹部13b内に円筒6の端部が挿入され、凹部13bの内壁面13aから円筒6の外壁面6aに対して圧着力が加わっている。   The assembly shown in FIG. 3A is fired at 1700 ° C. in a 100% dry hydrogen gas atmosphere for 1 hour, and an end sealing member 13 made of translucent alumina as shown in FIG. Obtained. The end of the cylinder 6 is inserted into the recess 13 b of the end sealing member 13, and a crimping force is applied from the inner wall surface 13 a of the recess 13 b to the outer wall surface 6 a of the cylinder 6.

こうして得られた接合体17において、端部封止部材の接合面13a近傍の平均粒径を測定し、結果を表1に示す。   In the bonded body 17 thus obtained, the average particle diameter in the vicinity of the bonding surface 13a of the end sealing member was measured, and the results are shown in Table 1.

(実験2〜5)
実験1と同様にして接合体17を作製した。ただし、アルミナ原料粉末の純度および一次粒子径、酸化マグネシウムの量、焼成温度、焼成時間を変更することによって、端部封止部材の接合面13a近傍の平均粒径を変更した。
(Experiments 2-5)
A joined body 17 was produced in the same manner as in Experiment 1. However, the average particle diameter in the vicinity of the joint surface 13a of the end sealing member was changed by changing the purity and primary particle diameter of the alumina raw material powder, the amount of magnesium oxide, the baking temperature, and the baking time.

(測定)
各例の接合体について、ヘリウムリーク試験によって接合体のリークの有無を測定し、その結果を表1に示した。リーク量が10−10atm・cc・sec未満である試料を合格とした。各例について5個の試料を作製し、その合格率(%)を表1に示した。
また、スポーリング試験を実施し、その結果を表1に示した。すなわち、各試料を大気中で所定温度に加熱し、次いで試料を水中に投下する。この際、(大気下での加熱温度)−水温をΔT(℃)とする。そして、水中投下後に接合部分にクラックが発生した最小のΔTを表1に示した。
(Measurement)
About the joined body of each example, the presence or absence of leakage of the joined body was measured by a helium leak test, and the results are shown in Table 1. A sample having a leak amount of less than 10 −10 atm · cc · sec was regarded as acceptable. Five samples were prepared for each example, and the acceptance rate (%) is shown in Table 1.
In addition, a spalling test was performed and the results are shown in Table 1. That is, each sample is heated to a predetermined temperature in the atmosphere, and then the sample is dropped into water. Under the present circumstances, (heating temperature under air | atmosphere)-water temperature is set to (DELTA) T (degreeC). Table 1 shows the minimum ΔT at which a crack occurred in the joint after dropping in water.

Figure 0004158976
Figure 0004158976

この結果から分かるように、本発明に従うことによって、接合部分からのリークが抑制されるだけでなく、スポーリング試験における耐熱衝撃性が著しく向上することを発見した。   As can be seen from the results, it has been found that, according to the present invention, not only the leakage from the joint portion is suppressed, but also the thermal shock resistance in the spalling test is remarkably improved.

図4は、実施例3(接合面近傍における多結晶アルミナの平均粒径3μm)の試料の断面を示す走査型顕微鏡写真である。接合界面近傍において、多結晶アルミナ粒子の粒成長が抑制され、微細化していることが分かる。   FIG. 4 is a scanning photomicrograph showing the cross section of the sample of Example 3 (average grain size of polycrystalline alumina in the vicinity of the joining surface is 3 μm). It can be seen that in the vicinity of the bonding interface, the grain growth of the polycrystalline alumina particles is suppressed and refined.

本発明の一実施形態に係る発光容器20Bおよび高圧放電灯用組み立て体11の端部を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly the edge part of the luminous container 20B and the assembly 11 for high pressure discharge lamps concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る発光容器20Cおよび高圧放電灯用組み立て体21の端部を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly the edge part of 20 C of light emission containers and the assembly 21 for high pressure discharge lamps concerning one Embodiment of this invention. (a)は、サファイア製の円筒6に、端部封止部材用成形体12を固定した状態を概略的に示す断面図であり、(b)は、焼き嵌めによって形成された接合体17を概略的に示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the state which fixed the molded part 12 for edge part sealing members to the cylinder 6 made from sapphire, (b) is the joined body 17 formed by shrink fitting. It is sectional drawing shown roughly. 実施例3(接合面近傍における多結晶アルミナの平均粒径3μm)の試料の断面を示す走査型顕微鏡写真である。It is a scanning microscope picture which shows the cross section of the sample of Example 3 (average particle diameter of the polycrystalline alumina in the joint surface vicinity 3 micrometers).

符号の説明Explanation of symbols

2A 放電管 2e、6a、13a、14d 接合面 43 放電空間 6 円筒 11、21 高圧放電灯用組み立て体 13、14、24 封止部材 17 接合体 20B、20C 発光容器

2A discharge tube 2e, 6a, 13a, 14d joint surface 43 discharge space 6 cylinder 11, 21 high pressure discharge lamp assembly 13, 14, 24 sealing member 17 joint 20B, 20C luminous vessel

Claims (4)

端部に開口が設けられている放電管と、前記放電管の端部に固定されている封止部材とを備える発光容器であって、
前記放電管の少なくとも接合面がサファイアからなり、前記封止部材の少なくとも接合面が多結晶アルミナ焼結体からなり、前記放電管の接合面と前記封止部材の接合面とが直接接しており、前記封止部材の前記接合面近傍の平均粒径が1μm以上、8μm以下であり、前記多結晶アルミナ焼結体の全光線透過率が80%以上であることを特徴とする、発光容器
A light emitting container comprising a discharge tube having an opening at an end, and a sealing member fixed to an end of the discharge tube,
Wherein at least the bonding surface of the discharge tube is Ri Do sapphire, the Ri least bonding surfaces of the sealing member Do polycrystalline alumina sintered body, contact the bonding surface of the discharge tube and the joint surface of the sealing member is directly and has an average particle diameter of the joint surface near the sealing member is 1μm or more and 8μm or less, wherein the total light transmittance of the polycrystalline alumina sintered body is 80% or more, the light emitting Container .
前記多結晶アルミナ焼結体が、150〜1000ppmの酸化マグネシウムを含有する高純度アルミナ原料から生成していることを特徴とする、請求項1記載の発光容器The luminous container according to claim 1, wherein the polycrystalline alumina sintered body is produced from a high-purity alumina raw material containing 150 to 1000 ppm of magnesium oxide. 前記放電管を構成するサファイアのc軸と、前記放電管の管軸とがなす角が10°以下であることを特徴とする、請求項1または2記載の発光容器。 The luminous vessel according to claim 1 or 2 , wherein an angle formed by a c-axis of sapphire constituting the discharge tube and a tube axis of the discharge tube is 10 ° or less. 請求項1〜3のいずれか一つの請求項に記載の発光容器、前記放電管の内部空間に設けられている電極、および前記封止部材内に設けられている導電体を備えていることを特徴とする、高圧放電灯用組み立て体。
A light emitting container according to any one of claims 1 to 3, an electrode provided in an internal space of the discharge tube, and a conductor provided in the sealing member. An assembly for a high-pressure discharge lamp.
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