JPH053703B2 - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高圧ナトリウムランプに関する。[Detailed description of the invention] Industrial applications The present invention relates to high pressure sodium lamps.
従来例の構成とその問題点
両端部に電極を備え、内部にナトリウム、緩衝
ガス用金属および始動用希ガスを封入した高圧ナ
トリウムランプは、高圧放電ランプ中最も効率が
高いところから、省エネルギー時代に適したラン
プとして注目されている。しかし、この高圧ナト
リウムランプは演色性が平均演色評価数Raにし
て20〜30と低く、屋内照明には必ずしも適当でな
い。そこで最近では、点灯中のナトリウム蒸気圧
を高めてRa＝55〜85と演色性を高めた高圧ナト
リウムランプが屋内照明用として普及するように
なつてきた。しかし、特に、かかる演色性を高め
たランプにおいては、ナトリウムの蒸気圧が高い
ために、先端に電極を備えかつ透光性アルミナ発
光管の両端部を貫通する導電体と前記アルミナ発
光管とのフリツトによる気密封着性が問題とな
る。すなわち、導電体はアルミナ発光管との熱膨
張係数に近くかつナトリウムに侵されない金属と
してニオビウム（高温による再結晶を防止するた
め、通常約１％のジルコニウムを混合している）
からなる管または棒からなつており、アルミナ発
光管との気密封着には、アルミナ（Al2O3）、酸
化カルシウム（CaO）、酸化イツトリウム
（Y2O3）、酸化ストロンチウム（SrO）などから
なるフリツトを約1530℃に加熱して行つている
が、フリツトと導電体との接着の確実性は必ずし
も高くはなく、時にナトリウムのリークをおこす
ことがあつた。Conventional structure and its problems High-pressure sodium lamps, which have electrodes at both ends and are filled with sodium, buffer gas metal, and starting rare gas, have the highest efficiency among high-pressure discharge lamps, making them ideal for the energy-saving era. It is attracting attention as a suitable lamp. However, this high-pressure sodium lamp has a low color rendering property of 20 to 30 in terms of average color rendering index Ra, and is not necessarily suitable for indoor lighting. Therefore, recently, high-pressure sodium lamps have become popular for indoor lighting, as they have increased sodium vapor pressure during lighting to improve color rendering to Ra = 55 to 85. However, especially in lamps with enhanced color rendering properties, because the vapor pressure of sodium is high, the alumina arc tube is connected to a conductor that has an electrode at its tip and passes through both ends of the translucent alumina arc tube. Airtight sealing due to frits becomes a problem. In other words, the conductor is made of niobium, a metal that has a coefficient of thermal expansion close to that of the alumina arc tube and is not corroded by sodium (usually mixed with about 1% zirconium to prevent recrystallization due to high temperatures).
It consists of a tube or rod consisting of alumina arc tube, and for airtight sealing with the alumina arc tube, alumina (Al 2 O 3 ), calcium oxide (CaO), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), strontium oxide (SrO), etc. However, the adhesion between the frit and the conductor was not always reliable, and sometimes sodium leaked.
発明の目的
本発明の目的は、導電体とフリツトとの接着強
度を高め、発光管外へのナトリウムのリークを防
止した高圧ナトリウムランプを提供するものであ
る。OBJECTS OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a high-pressure sodium lamp in which the adhesive strength between the conductor and the frit is increased and leakage of sodium to the outside of the arc tube is prevented.
発明の構成
本発明は内部にナトリウム、緩衝ガス用金属お
よび始動用希ガスを封入した発光管の端部に、先
端に電極を有する導電体が貫通され、前記導電体
の外表面がサンドブラスト加工されてこの外表面
に凹凸が形成されており、前記導電体がフリツト
を介して前記発光管端部に封着されている高圧ナ
トリウムランプを特徴とするものである。Structure of the Invention The present invention is characterized in that an electric conductor having an electrode at the tip is penetrated through the end of an arc tube in which sodium, a buffer gas metal, and a starting rare gas are sealed, and the outer surface of the electric conductor is sandblasted. The high-pressure sodium lamp is characterized in that the outer surface of the lever is uneven, and the conductor is sealed to the end of the arc tube via a frit.
以下、本発明の一実施例について図面を用いて
説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図において、１は外管であり、２は多結晶
アルミナまたは単結晶アルミナからなる発光管で
あつて、その両端部外周には熱保護膜３，４が付
設されている。発光管２の内部にはナトリウム、
緩衝ガス用金属および始動用希ガスとしてのキセ
ノン、クリプトン、アルゴン、ネオンのうち少な
くとも１種が封入されている。発光管２はステム
線５，６により外管１内に保持されている。発光
管２の端部は、その拡大図を第２図に示すよう
に、多結晶アルミナまたは単結晶アルミナからな
る管７の端部に多結晶アルミナからなるエンドデ
イスク８がはめられた構造になつている。エンド
デイスク８の中心部を導電体９が貫通している。
導電体９の先端には電極１０が固定されている。
導電体９とエンドデイスク８とは、例えばアルミ
ナ（Al2O3）、酸化カルシウム（CaO）、酸化スト
ロンチウム（SrO）、酸化イツトリウム（Y2O5）
からなるフリツト１１で気密に封着されている。
導電体９はニオビウム（Nb）に約１％のジルコ
ニウム（Zr′）が混合された金属からなり、筒ま
たは棒（線）の形状をしている。導電体９はアル
ミナ粉末を主体とした粉末によりサンドブラスト
加工が施されており、表面に微小な凹凸ができて
表面積が増すとともに、表面付近に残留するアル
ミナがフリツトの高温溶解時にフリツト中にとけ
出し、フリツト１１と導電体９との封着をよくし
て、ナトリウムのリークを少なくしている。 In FIG. 1, 1 is an outer tube, 2 is an arc tube made of polycrystalline alumina or single crystal alumina, and thermal protection films 3 and 4 are attached to the outer periphery of both ends thereof. Inside the arc tube 2 there is sodium,
At least one of xenon, krypton, argon, and neon as a metal for a buffer gas and a rare gas for starting is sealed. The arc tube 2 is held within the outer tube 1 by stem wires 5 and 6. As shown in an enlarged view in FIG. 2, the end of the arc tube 2 has a structure in which an end disk 8 made of polycrystalline alumina is fitted into the end of a tube 7 made of polycrystalline alumina or single crystal alumina. ing. A conductor 9 passes through the center of the end disk 8.
An electrode 10 is fixed to the tip of the conductor 9.
The conductor 9 and the end disk 8 are made of, for example, alumina (Al 2 O 3 ), calcium oxide (CaO), strontium oxide (SrO), yttrium oxide (Y 2 O 5 ).
It is hermetically sealed with a frit 11 consisting of.
The conductor 9 is made of a metal containing niobium (Nb) mixed with about 1% zirconium (Zr'), and has the shape of a cylinder or a rod (wire). The conductor 9 is sandblasted with powder mainly composed of alumina powder, which creates minute irregularities on the surface and increases the surface area, and the alumina remaining near the surface dissolves into the frit when the frit is melted at a high temperature. This improves the sealing between the frit 11 and the conductor 9, thereby reducing leakage of sodium.
次に本発明の具体的な例について説明する。 Next, a specific example of the present invention will be explained.
発光管は多結晶アルミナからなり、外径9.6mm、
全長69mmである。発光管内には重量比にしてナト
リウム約28％のアマルガム20mgとキセノンが約
20Torr封入されている。導電体は重量比にして
１％のジルコニウム（Zr）を含むニオビウム
（Nb）からなり、外径4.0mm、肉厚0.25mmの円筒状
をしており、その半球状先端（発光管内側）には
電子放射性物質を有するタングステンからなる電
極が固定されている。導電体の外表面は粒径約
0.2mmの酸化アルミニウムを主体とする粉体を高
速の気体に混合して吹きつけるサンドブラスト法
によつて加工され、第３図の走査型電子顕微鏡に
よる二次電子像（Secondery Electron Image）
に示されるように、導電体外表面には微小な凹凸
が生じている。さらに、同じ部分の表面上を
EPMA（Electron Probe Micro Analyzer）によ
り解析してみると、第４図のAlKα特性Ｘ線像、
および第５図のOKα特性Ｘ線像にそれぞれ示さ
れるように、アルミニウムおよび酸素、すなわち
アルミナ（Al2O3）が存在していることが判明し
た。 The arc tube is made of polycrystalline alumina and has an outer diameter of 9.6 mm.
The total length is 69mm. Inside the arc tube are 20mg of amalgam containing approximately 28% sodium by weight and approximately xenon.
20 Torr is enclosed. The conductor is made of niobium (Nb) containing 1% zirconium (Zr) by weight, and has a cylindrical shape with an outer diameter of 4.0 mm and a wall thickness of 0.25 mm. An electrode made of tungsten containing an electron-emitting substance is fixed. The outer surface of the conductor has a particle size of approx.
It was processed using the sandblasting method, in which 0.2 mm of aluminum oxide-based powder is mixed with high-speed gas and blown.
As shown in the figure, minute irregularities are formed on the outer surface of the conductor. Furthermore, on the surface of the same part
When analyzed using EPMA (Electron Probe Micro Analyzer), the AlKα characteristic X-ray image shown in Figure 4,
As shown in the OKα characteristic X-ray images of FIG. 5 and FIG. 5, it was found that aluminum and oxygen, that is, alumina (Al 2 O 3 ) were present.
かかる導電体と多結晶アルミナ管との気密封着
は、アルミナ（Al2O3）、酸化カルシウム
（CaO）、酸化ストロンチウム（SrO）、酸化イツ
トリウム（Y2O3）からなるフリツトを用いて最
高1530℃の高温処理を施すことによつてできあが
る。 The hermetic sealing between such a conductor and a polycrystalline alumina tube is best achieved by using a frit made of alumina (Al 2 O 3 ), calcium oxide (CaO), strontium oxide (SrO), and yttrium oxide (Y 2 O 3 ). It is made by performing high temperature treatment at 1530℃.
以上のように、サンドブラスト加工により導電
体の外表面に微小な凹凸が生じる結果、導電体の
表面積が増大する。すなわち、封着面積が増すた
めに、接着強度が大きくなる。 As described above, the surface area of the conductor increases as a result of the sandblasting creating minute irregularities on the outer surface of the conductor. That is, since the sealing area increases, the adhesive strength increases.
また、前記高温処理中に、導電体表面からはニ
オビウムとアルミナが、また多結晶アルミナから
はアルミナがそれぞれフリツト中に溶け出して、
耐ナトリウム性を高めるとともに、フリツトと導
電体のなじみをよくしている。 In addition, during the high temperature treatment, niobium and alumina melt from the conductor surface, and alumina from polycrystalline alumina melts into the frit.
In addition to increasing sodium resistance, it also improves the compatibility between the frit and the conductor.
発光管内にはナトリウム５mg、水銀12.5mgおよ
びネオン−アルゴン混合ガス（Ne＋0.5％Ar）約
20Torrが封入されている。発光管の両端部外周
には、厚さ0.05mm、幅15.5mmのタンタルからなる
熱保護膜が付設されて、点灯中のナトリウム蒸気
圧を高めている。 The arc tube contains approximately 5 mg of sodium, 12.5 mg of mercury, and a neon-argon mixed gas (Ne + 0.5% Ar).
20Torr is enclosed. A thermal protection film made of tantalum with a thickness of 0.05 mm and a width of 15.5 mm is attached to the outer periphery of both ends of the arc tube to increase the sodium vapor pressure during lighting.
このようなランプを100灯準備し、ランプ入力
150Wで点灯試験したところ、定格寿命である
9000時間まで発光管内の封入物のリークはなく、
またフリツト面の解析（導電体との）でも、ナト
リウムとの反応は極めて少なく良好であることが
認められた。 Prepare 100 such lamps and input the lamps
When tested at 150W, it has reached its rated life.
There was no leakage of the inclusions in the arc tube until 9000 hours.
Furthermore, analysis of the frit surface (with a conductor) revealed that the reaction with sodium was extremely small and favorable.
かかる導電体へのアルミナによるサンドブラス
ト加工は、一般形はもちろんのこと、ナトリウム
の蒸気を高めた演色性改善形や、演色性本位形の
高圧ナトリウムランプだけでなく、効率本位形の
ランプにも適用できるのはいうまでもない。 Sandblasting of such conductors with alumina is applicable not only to general types, but also to improved color rendering, which improves sodium vapor, and high-pressure sodium lamps that are oriented toward color rendering, as well as to efficiency-oriented lamps. It goes without saying that it can be done.
なお、サンドブラストに使用する粉体は純粋の
アルミナ粉末が望ましいが、多少のシリカ
（SiO2）や金属粉末が混ざつていても同様の効果
が得られることはいうまでもない。 Although it is preferable that the powder used for sandblasting be pure alumina powder, it goes without saying that the same effect can be obtained even if some silica (SiO 2 ) or metal powder is mixed in.
なお、上記実施例では発光管として管をエンド
デイスクとが別体のものを用いた例について説明
したが、本発明はその両者が一体となつたものを
用いた場合についても実施することができること
はもちろんである。 In the above embodiment, an example was explained in which the arc tube and the end disk were separate, but the present invention can also be practiced in a case where both are integrated. Of course.
発明の効果
以上説明したように、本発明は内部にナトリウ
ム、緩衝ガス用金属および始動用希ガスを封入し
た発光管の端部を貫通する導電体の表面がサンド
ブラスト加工により処理されているので、導電体
とフリツトの接着性が良好となり、ナトリウムな
どの封入物のリークを防止した高圧ナトリウムラ
ンプを提供することができるものである。Effects of the Invention As explained above, in the present invention, the surface of the conductor passing through the end of the arc tube, which is filled with sodium, metal for buffer gas, and rare gas for starting, is treated by sandblasting. It is possible to provide a high-pressure sodium lamp that has good adhesion between the conductor and the frit and prevents leakage of fillers such as sodium.
第１図は本発明の一実施例である高圧ナトリウ
ムランプの正面図、第２図は発光管の要部断面
図、第３図はサンドブラスト加工後の導電体外表
面状態を示す電子顕微鏡写真、第４図および第５
図はそれぞれ導電体表面上のアルニウムおよび酸
素の分布を示すＸ線写真である。
１……外管、２……発光管、３，４……熱保護
膜、５，６……ステム線、７……管、８……エン
ドデイスク、９……導電体、１０……電極、１１
……フリツト。
Fig. 1 is a front view of a high-pressure sodium lamp which is an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view of the main part of the arc tube, Fig. 3 is an electron micrograph showing the condition of the outer surface of the conductor after sandblasting, and Fig. Figures 4 and 5
The figures are X-ray photographs showing the distribution of aluminum and oxygen on the surface of the conductor, respectively. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Outer tube, 2... Arc tube, 3, 4... Thermal protection film, 5, 6... Stem wire, 7... Tube, 8... End disk, 9... Conductor, 10... Electrode , 11
... Fritz.
Claims (1)
動用希ガスを封入した発光管の端部に、先端に電
極を有する導電体が貫通され、前記導電体の外表
面がサンドブラスト加工されてこの外表面に凹凸
が形成されており、前記導電体がフリツトを介し
て前記発光管端部に封着されていることを特徴と
する高圧ナトリウムランプ。 ２ サンドブラスト加工が主として酸化アルミニ
ウム（Al2O3）粉末を用いて行われていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載された高
圧ナトリウムランプ。[Scope of Claims] 1. A conductor having an electrode at the tip is penetrated through the end of an arc tube whose inside is filled with sodium, a metal for buffer gas, and a rare gas for starting, and the outer surface of the conductor is sandblasted. A high-pressure sodium lamp characterized in that the outer surface of the high-pressure sodium lamp is formed with irregularities, and the conductor is sealed to the end of the arc tube via a frit. 2. The high-pressure sodium lamp according to claim 1, wherein the sandblasting process is performed mainly using aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder.
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-
1984
- 1984-10-15 JP JP21552684A patent/JPS6193547A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6193547A (en) | 1986-05-12 |
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