專利名稱：金屬蒸汽放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用透光性陶瓷制發(fā)光管的金屬蒸汽放電燈。
作為以往例的這種金屬蒸汽放電燈，例如披露于特開平6-196131號公報(以往例1)、特開平7-240184號公報(以往例2)、或特開昭61-245457號公報(以往例3)等中。
以往例1的燈配有由透光性陶瓷構(gòu)成的發(fā)光管，在設(shè)置于該發(fā)光管中央本管部分兩側(cè)的細(xì)管內(nèi)，插入與電極連接且由氫透過性物質(zhì)和耐鹵化物性物質(zhì)構(gòu)成的供電體，用玻璃料密封所述細(xì)管與所述供電體的間隙。
作為氫透過性物質(zhì)，可使用鈮和鉭等，由此，可以使熱膨脹系數(shù)接近作為細(xì)管材質(zhì)的氧化鋁，可以防止密封時出現(xiàn)裂紋。但是，由于鈮等會與作為封入物的鹵化物產(chǎn)生劇烈反應(yīng)，所以在點火中有封入物的部分中，使用鎢和鉬或?qū)щ娦越饘偬沾傻饶望u化物性物質(zhì)，由鈮構(gòu)成的氫透過性部分由玻璃料完全密封，可抑制供電體與封入物反應(yīng)。
以往例2的燈配備由中央部分的球形或橢圓形的擴(kuò)徑部分，和在該擴(kuò)徑部分的兩端部上延伸且一體形成的比擴(kuò)徑部分直徑細(xì)的細(xì)管部分構(gòu)成的透光性陶瓷制的發(fā)光管，插入細(xì)管部分內(nèi)且具有導(dǎo)通發(fā)光管內(nèi)外的導(dǎo)通裝置的閉塞體，和固定設(shè)置于閉塞體一端部上的一對電極。
在該結(jié)構(gòu)中，由貫通閉塞體內(nèi)部的外部引線使發(fā)光管內(nèi)外導(dǎo)通。利用流入細(xì)管部分的與電極相反一側(cè)端部的內(nèi)表面與閉塞體外表面之間的間隙的例如由玻璃料構(gòu)成的玻璃粘接劑，使閉塞體與細(xì)管部分接合。此外，在發(fā)光管內(nèi)，封入作為緩沖金屬的汞、作為發(fā)光金屬的金屬鹵化物和氫氣等稀有氣體。按比點火時蒸發(fā)量多地封入金屬鹵化物。
通常，如果點火中玻璃粘接劑達(dá)到高溫，那么會引起與金屬鹵化物的化學(xué)反應(yīng)而使其劣化。因該劣化，發(fā)生發(fā)光管封入物的泄漏。因此，在該以往例中，點火中，除玻璃粘接劑的接合部分外，在細(xì)管部分內(nèi)表面與閉塞體外表面之間的間隙中，剩余的金屬鹵化物被凝集，利用該凝集的金屬鹵化物對玻璃粘接劑與放電空間內(nèi)的高溫氣體進(jìn)行熱隔離。因此，可以防止因與金屬鹵化物的化學(xué)反應(yīng)造成的玻璃粘接劑的劣化，防止在發(fā)光管中發(fā)生泄漏。
此外，以往例3的燈具有在通過密封材料用導(dǎo)電性金屬陶瓷閉塞透光性氧化鋁管端部的發(fā)光管內(nèi)，封入鹵化鏑的結(jié)構(gòu)，作為密封材料的主要成分使用烯土類金屬氧化物。由于導(dǎo)電性金屬陶瓷是把鎢粉末等與用于發(fā)光管材料的氧化鋁粉末等混合燒結(jié)的物質(zhì)，所以與氧化鋁的熱膨脹系數(shù)的差非常小，可以降低密封部分的裂紋。此外，作為密封材料，由于以烯土類金屬氧化物為主要成分，所以可以抑制點火中封入物與密封材料的反應(yīng)。
在上述以往例的結(jié)構(gòu)中，在供電體的耐鹵化物部分中，在使用鎢和鉬等熱膨脹系數(shù)比氧化鋁大的不同金屬的情況下，在密封部分容易出現(xiàn)裂紋，在密封工藝時和點火中存在發(fā)光管容易泄漏的問題。為了防止這種情況，在耐鹵化物部分中最好使用與氧化鋁的膨脹系數(shù)接近的導(dǎo)電性金屬陶瓷，但導(dǎo)電性金屬陶瓷與作為氫透過性物質(zhì)的鈮的接合困難，因而在該部分的可靠性中，存在供電體的利用率低的問題。
此外，作為供電體，如果使用鈮等金屬，那么與作為氧化物的玻璃料與氧化鋁的界面接合相比，該鈮與玻璃料的界面接合較弱，經(jīng)長期點火，封入物從鈮與玻璃料的界面徐徐泄漏，出現(xiàn)燈電壓下降的問題。
而且，由于鈮的熱膨脹系數(shù)為7.2×10-6，氧化鋁的熱膨脹系數(shù)為8.0×10-6，所以在鈮和氧化鋁之間，在密封時和點火時產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。因此，在電極棒徑巨大的高瓦數(shù)的燈中，這種熱應(yīng)力大到不能忽視的程度，有引起密封部分裂紋的問題。此外，由于鈮等在高溫下與氮反應(yīng)引起脆化，所以在端部溫度容易上升的高瓦數(shù)的燈中，不適合在氮氣氛中進(jìn)行點火。
此外，在利用具有與內(nèi)部貫通的外部引線的閉塞體密封發(fā)光管端部的結(jié)構(gòu)中，外部引線與閉塞體的接合不充分，封入物沿所述引線泄漏到發(fā)光管外，存在點火中燈電壓明顯下降的問題。
此外，在利用導(dǎo)電性金屬陶瓷密封發(fā)光管端部的結(jié)構(gòu)情況下，密封材料的前面由于靠近放電空間為高溫，所以密封材料軟化，同時與封入物發(fā)生反應(yīng)，存在短期間內(nèi)光學(xué)特性顯著降低的問題。
而且，如果調(diào)查上述各以往例的發(fā)光效率，例如在高現(xiàn)色性情況下下降約80(1m/W)左右。于是，盡管期望發(fā)光效率很高，但存在未考慮使發(fā)光效率提高的手段問題。
此外，如果還調(diào)查點火初期的光束上升時間(至獲得穩(wěn)定時90％光束的時間)，那么變長為13分鐘～15分鐘左右。于是，盡管期望光束上升時間很短，但在以往的金屬蒸汽放電燈中存在沒有考慮使光束上升時間提高的手段。
為了解決這樣的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種有在長期壽命中獲得穩(wěn)定的光學(xué)特性的可靠性高的密封部分，并可提高發(fā)光效率，同時可以提高點火初期的光束上升特性的金屬蒸汽放電燈。
為了解決上述問題，本發(fā)明的金屬蒸汽放電燈配備透光性陶瓷制的發(fā)光管，該發(fā)光管具有在其內(nèi)部封入發(fā)光金屬并有一對電極的發(fā)光部分，設(shè)置在發(fā)光部分兩端部的細(xì)管部分，和插入細(xì)管部分內(nèi)、同時利用密封材料將其與發(fā)光部分相反一側(cè)的端部部分密封在細(xì)管部分內(nèi)的由導(dǎo)電性金屬陶瓷構(gòu)成的供電體。利用包括發(fā)光部分內(nèi)表面和細(xì)管部分在發(fā)光部分側(cè)端面的面形成放電空間。在導(dǎo)電性金屬陶瓷的發(fā)光部分側(cè)端部上連接并固定所述電極，所述導(dǎo)電性金屬陶瓷的與所述電極連接一側(cè)相反側(cè)的端部至少延伸至所述細(xì)管端部。而且，使在點火時密封材料的放電空間側(cè)的端面溫度不超過800℃那樣構(gòu)成。
按照上述結(jié)構(gòu)，密封部分的密封材料與細(xì)管和導(dǎo)電性金屬陶瓷的界面結(jié)合力被強(qiáng)化，經(jīng)過長時間可保持氣密性，在150瓦以上的高瓦數(shù)燈中，也可以實現(xiàn)具有防止裂紋發(fā)生的可靠性高的密封部分的金屬蒸汽放電燈。
此外，通過形成限定密封材料的放電空間側(cè)的端面溫度的結(jié)構(gòu)，可以抑制使用玻璃料等的密封材料與封入物的反應(yīng)，可以實現(xiàn)在壽命中具有穩(wěn)定光學(xué)特性的金屬蒸汽放電燈。而且，作為供電體，由于未使用高溫下與氮產(chǎn)生反應(yīng)的Nb等的導(dǎo)電性金屬陶瓷，所以作為使密封部分溫度下降的方法，可以在外管內(nèi)封入氮。由此，利用氮消除密封部分的熱，可以降低密封材料的溫度，可以抑制反應(yīng)。
如上所述，按照上述結(jié)構(gòu)，可以獲得長期點火的穩(wěn)定的光學(xué)特性，而且本發(fā)明還實現(xiàn)了高發(fā)光效率和上升特性優(yōu)良的金屬蒸汽放電燈。就是說，發(fā)明人根據(jù)調(diào)查以往金屬蒸汽放電燈中使發(fā)光效率下降原因的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)其原因在于來自放電空間的熱損失。而且，提高光束上升特性的主要因素在于與封入物的溫度關(guān)系。因此，以下的發(fā)明基于這樣的見解。
在上述結(jié)構(gòu)中，在燈功率為P(W)的情況下，密封材料的放電空間側(cè)的端面與放電空間的距離L(mm)最好在(3/115)P+355/115(mm)以上。由此，可以使密封材料的放電空間側(cè)端面的溫度達(dá)到800℃以下，可獲得長時間點火的光學(xué)特性變化很少的金屬蒸汽放電燈。
導(dǎo)電性金屬陶瓷的20℃時的熱傳導(dǎo)率最好在0.28(cal/cm·sec·deg)以下。由此，可以降低導(dǎo)電性金屬陶瓷從放電空間傳導(dǎo)損失的熱損失。
在燈功率為P(W)的情況下，導(dǎo)電性金屬陶瓷的外徑r(mm)最好在4.9×10-3P+0.53(mm)以下。由此，可以獲得比以往大的發(fā)光效率。
導(dǎo)電性金屬陶瓷的20℃時的電阻率值最好在10.0×10-8Ωm以上和25.0×10-8Ωm以下。由此，在金屬蒸汽放電燈的點火初期時，可以使封入物的溫度迅速上升。
而且，最好設(shè)有包住細(xì)管部分的保溫筒的結(jié)構(gòu)。由此，可以調(diào)整封入物的溫度，抑制封入物與密封材料的反應(yīng)，壽命穩(wěn)定，并且可以獲得期望的色光。
最好把發(fā)光管設(shè)置在外管內(nèi)，在其外管內(nèi)封入氮。由此，可以降低密封部分的溫度，可以獲得壽命中穩(wěn)定的光學(xué)特性。
圖1是本發(fā)明第一實施例的金屬蒸汽放電燈的正面圖。
圖2是圖1的金屬蒸汽放電燈的發(fā)光管的局部剖視正面圖。
圖3是放大發(fā)光管一部分的剖面圖。
圖4是表示放電空間側(cè)的玻璃料的端面溫度與光束維持率關(guān)系的圖。
圖5是表示本發(fā)明第二實施例的金屬蒸汽放電燈的發(fā)光管一部分的剖面圖。
以下，參照


本發(fā)明的實施例。
圖1表示本發(fā)明第一實施例的燈功率150W的金屬蒸汽放電燈。在圖1中，1是發(fā)光管，例如為多晶氧化鋁構(gòu)成的透光性陶瓷。該發(fā)光管1被外管2包圍。利用金屬線3a、3b將發(fā)光管1固定在外管2內(nèi)。在外管2內(nèi)，封入預(yù)定壓力的氮。再有，在外管2上安裝燈頭4，與金屬線3a、3b連接。
如圖2所示，發(fā)光管1有作為發(fā)光部分的例如最大外徑為10mm的主管部分5和設(shè)置在該主管部分5兩端的內(nèi)徑為1.0mm的細(xì)管部分6。此外，在發(fā)光管1內(nèi)，封入預(yù)定量的汞、作為起動用的稀有氣體的例如氬氣、和作為金屬鹵化物的溴化鏑、溴化鉈、溴化鈉等。
在各細(xì)管部分6內(nèi)，分別插入外徑為0.9mm的作為供電體的導(dǎo)電性金屬陶瓷7，利用玻璃料8進(jìn)行密封。此外，在導(dǎo)電性金屬陶瓷7的面對主管部分5的端部上連接電極9，在主管5內(nèi)相互對置地配置。各電極9之間的距離為10mm。
導(dǎo)電性金屬陶瓷7是把鉬粉末或鎢粉末與氧化鋁粉末混合并燒結(jié)的導(dǎo)電性金屬陶瓷。此外，導(dǎo)電性金屬陶瓷7的熱膨脹系數(shù)與發(fā)光管1大致相等。這里使用的導(dǎo)電性金屬陶瓷7是按鉬與氧化鋁的重量比為50∶50的比率混合燒結(jié)的導(dǎo)電性金屬陶瓷，其熱膨脹系數(shù)約為7.0×10-6，但在發(fā)光管1為高瓦數(shù)，例如達(dá)到250瓦和400瓦的情況下，最好進(jìn)一步提高氧化鋁的混合比率，以更接近氧化鋁的熱膨脹系數(shù)。
導(dǎo)電性金屬陶瓷7從細(xì)管部分6的端部僅突出發(fā)光管外10mm的長度，分別直接焊接在金屬線3a、3b上。
其中，使導(dǎo)電性金屬陶瓷7從細(xì)管部分6的端部僅突出10mm的長度，但也可以與細(xì)管部分6的端面成一面。在這種情況下，在與導(dǎo)電性金屬陶瓷7的電極9的接合側(cè)相反側(cè)的端部上必須接合外部引線等，但如果該外部引線在細(xì)管內(nèi)部，那么由于外部引線與作為密封材料的玻璃料8的界面結(jié)合力低，所以有發(fā)生發(fā)光管泄漏的危險。因此，最好使導(dǎo)電性金屬陶瓷7從細(xì)管部分6的端部突出。
玻璃料8由氧化鏑、氧化鋁、二氧化硅等構(gòu)成，如圖3所示，在細(xì)管部分6的內(nèi)表面與導(dǎo)電性金屬陶瓷7外表面之間的間隙中流入玻璃料，直至玻璃料8的放電空間側(cè)端面與放電空間端面之間的距離L達(dá)到7mm。再有，放電空間指由包括主管部分5內(nèi)表面和細(xì)管部分6在主管部分5側(cè)的端面的面形成的空間。
在本實施例的金屬蒸汽放電燈中，使玻璃料8的放電空間側(cè)端面溫度變化為750℃、800℃、850℃、900℃和950℃，調(diào)查各100個燈的壽命中的光束維持率，得到圖4所示的結(jié)果。在玻璃料8的放電空間側(cè)端部的細(xì)管部分6的外表面上，根據(jù)粘接白金-白金銠熱電偶進(jìn)行溫度測定的結(jié)果，根據(jù)細(xì)管部分6的壁厚和氧化鋁的熱傳導(dǎo)率，通過計算求出上述溫度。圖4中，記號*表示玻璃料8的溫度為750℃的情況，記號○表示800℃的情況，記號△表示850℃的情況，記號×表示900℃的情況，而記號□表示950℃的情況。
由圖4可知，在玻璃料8的溫度在850℃以上的情況下，作為燈點火后額定壽命的6000小時的光束維持率下降60％。如果觀察此時的密封部分?jǐn)嗝?，可確認(rèn)玻璃料的端面被封入物劇烈侵蝕。因此，發(fā)光金屬損失，導(dǎo)致光束維持率降低。
此外，在調(diào)查各溫度下點火時間與發(fā)光管泄漏比例時，得到表1所示的結(jié)果。在溫度為950℃情況下，6000小時時50％以上的燈發(fā)生泄漏。850℃情況下，7000小時后，燈電壓緩慢下降，在9000小時時，30％以上的燈會泄漏，變得不能點火。800℃以下的燈在經(jīng)過6000小時后仍確保70％以上的光束維持率，70％可點火9000小時，50％可點火12000小時以上，確認(rèn)可沒有泄漏地點火。
表1
在上述實施例中，說明了150W的金屬蒸汽放電燈，但對于35W、70W、100W、250W、400W等金屬蒸汽放電燈，也可以獲得同樣的結(jié)果。
再有，作為供電體，不使用導(dǎo)電性金屬陶瓷7而使用鈮(Nb)等，與導(dǎo)電性金屬陶瓷7與玻璃料8的界面相比，玻璃料8和Nb的界面結(jié)合性不堅固，在長期壽命中，氣密性方面的可靠性不足。此外，在150W以上的燈、例如250W的燈中，供電體的棒直徑變大，在熱膨脹系數(shù)為7.2×10-6的Nb與熱膨脹系數(shù)為8.0×10-6的氧化鋁之間產(chǎn)生微小裂紋，在點火中該裂紋生長，會導(dǎo)致發(fā)光管泄漏。在進(jìn)行燈功率250W、玻璃料溫度為800℃、使用Nb為供電體的燈壽命實驗時，在點火2000小時時100個燈中有3個燈出現(xiàn)裂紋，至6000小時有30個燈泄漏。如果觀察發(fā)生泄漏的燈的密封部分?jǐn)嗝?，那么可確認(rèn)埋入Nb和氧化鋁之間間隙的玻璃料中有非常多的微小裂紋，多個裂紋生長至密封部分端部，從裂紋之間可檢出溴。
對此，本發(fā)明的燈在9000小時中70％以上沒有泄漏地點火。可以認(rèn)為這是由于所用的金屬陶瓷的熱膨脹系數(shù)為7.5×10-6，比Nb更接近透光性氧化鋁的熱膨脹系數(shù)，密封部分的密封性由比Nb更堅固的金屬陶瓷實現(xiàn)。此外，在該燈的外管2內(nèi)，為了降低密封部分的溫度封入氮，但在供電體中使用Nb的情況下，3000小時以后的Nb劣化劇烈，該劣化也被認(rèn)為是發(fā)光管泄漏的原因之一。
此外，在本實施例的金屬蒸汽放電燈中，如表2所示，在調(diào)查使用實施例1～實施例3的有各自不同熱傳導(dǎo)率的導(dǎo)電性金屬陶瓷7情況的發(fā)光效率時，可得到表2所示的結(jié)果。但是，有實施例1～實施例3和比較例1的熱傳導(dǎo)率的導(dǎo)電性金屬陶瓷7是把鉬粉末和氧化鋁粉末的混合比進(jìn)行各種改變的混合粉末進(jìn)行燒結(jié)的導(dǎo)電性金屬陶瓷。特別是在有比較例1的熱傳導(dǎo)率的導(dǎo)電性金屬陶瓷7使用這些材料的情況下，具有實用上可制作的最大熱傳導(dǎo)率。此外，有比較例2的熱傳導(dǎo)率的導(dǎo)電性金屬陶瓷7是把鎢粉末和氧化鋁粉末的混合粉末進(jìn)行燒結(jié)的導(dǎo)電性金屬陶瓷，在使用這些材料的情況下，具有實用上可制作的最大熱傳導(dǎo)率。
再有，下述的熱傳導(dǎo)率是表示未完全事先說明的20℃情況下的值。
表2
以往的例如高現(xiàn)色金屬蒸汽放電燈的發(fā)光效率通常為約80(1m/W)左右。與此不同，如表2所示，在使用有0.28(cal/cm·sec·deg)以下熱傳導(dǎo)率的導(dǎo)電性金屬陶瓷7的情況下，發(fā)光效率在95(1m/W)以上。如果發(fā)光效率在90(1m/W)以上，那么在實用上就足夠了。另一方面，在使用超過0.28(cal/cm·sec·deg)，并有0.33(cal/cm·sec·deg)以下熱傳導(dǎo)率的導(dǎo)電性金屬陶瓷7的情況下，發(fā)光效率達(dá)到在實用上沒有障礙的程度，但在玻璃料8中容易產(chǎn)生裂紋。此外，在使用其熱傳導(dǎo)率超過0.33(cal/cm·sec·deg)的導(dǎo)電性金屬陶瓷的情況下，不言而喻，發(fā)光效率在實用上足夠了，但在玻璃料8中卻容易出現(xiàn)裂紋。
這樣，在玻璃料8中容易出現(xiàn)裂紋的原因在于，隨著熱傳導(dǎo)率變大，在導(dǎo)電性金屬陶瓷7中含有的氧化鋁的比率變低，導(dǎo)電性金屬陶瓷7的熱膨脹系數(shù)與發(fā)光管1的熱膨脹系數(shù)之差變大。此外，玻璃料8產(chǎn)生的裂紋成為在細(xì)管部分6與導(dǎo)電性金屬陶瓷7的密封部分中產(chǎn)生泄漏的原因。
因此，通過把熱傳導(dǎo)率規(guī)定在0.28(cal/cm·sec·deg)以下，與以往的發(fā)光效率相比，可以使發(fā)光效率提高約10％以上，此外，可以防止在玻璃料8中發(fā)生裂紋。這是由于導(dǎo)電性金屬陶瓷7的熱傳導(dǎo)率小，可以降低導(dǎo)電性金屬陶瓷7從放電空間傳導(dǎo)所損失的熱損失。此外，由于在導(dǎo)電性金屬陶瓷7中含有的氧化鋁的比率變高，所以可以使其熱膨脹系數(shù)大致與發(fā)光管1相等。再有，熱傳導(dǎo)率越小越好。
但是，例如，即使熱傳導(dǎo)率小，但如果導(dǎo)電性金屬陶瓷7的外徑r(mm)大，那么熱損失也變大。因此，為了解決這樣的課題，在使用熱傳導(dǎo)率為0.28(cal/cm·sec·deg)的導(dǎo)電性金屬陶瓷7的燈功率為150W的金屬蒸汽放電燈中，如表3所示，在調(diào)查使用實施例3、實施例4和比較例3～比較例6的有各自不同外徑r的導(dǎo)電性金屬陶瓷7情況的發(fā)光效率時，可得到表3所示的結(jié)果。
表3
如表3所示，在使用外徑為1.265mm以下的導(dǎo)電性金屬陶瓷的情況下，發(fā)光效率在90(1m/W)以上。另一方面，在使用外徑r超過1.265mm的導(dǎo)電性金屬陶瓷7的情況下，不能獲得實用上充分的發(fā)光效率。
因此，如果把導(dǎo)電性金屬陶瓷7的外徑r限定在1.265mm以下，那么與以往的高現(xiàn)色金屬蒸汽放電燈的通常發(fā)光效率相比，顯然可以使發(fā)光效率提高10％以上。這是由于可以降低導(dǎo)電性金屬陶瓷7從放電空間傳導(dǎo)損失的熱損失。此外，由于期望有更高發(fā)光效率的金屬蒸汽放電燈，所以外徑r最好為發(fā)光效率可達(dá)到95(1m/W)以上的0.9mm以下。
再有，隨著外徑r的變更，細(xì)管部分6的內(nèi)徑也被變更。此外，如果外徑r過小，那么由于導(dǎo)電性金屬陶瓷7不能經(jīng)受在其內(nèi)流過的電流和產(chǎn)生的電壓，發(fā)生破損，所以必須有可經(jīng)受這些電流和電壓的外徑。
此外，如上所述，如果玻璃料8的溫度達(dá)到800℃以上的高溫，那么可確認(rèn)會促進(jìn)與封入的金屬鹵化物的反應(yīng)。其結(jié)果，玻璃料8劣化，在細(xì)管部分6與導(dǎo)電性金屬陶瓷7的密封部分上產(chǎn)生泄漏。因此，為了解決這樣的課題，如表4所示，使用把玻璃料8的放電空間側(cè)的端面與放電空間的距離L(mm)進(jìn)行各種改變的金屬蒸汽放電燈，調(diào)查玻璃料8的放電空間側(cè)端面溫度和經(jīng)過3000小時點火后有無泄漏。該實驗對使用外徑0.9mm、熱傳導(dǎo)率0.28(cal/cm·sec·deg)的導(dǎo)電性金屬陶瓷7的、燈功率150W的上述結(jié)構(gòu)的金屬蒸汽放電燈來進(jìn)行。其結(jié)果，可得到表4所示的評價。
表4
如表4所示，通過使距離L達(dá)到7mm以上，可以防止泄漏的發(fā)生。另一方面，距離L在6mm以下時會發(fā)生泄漏。這是由于通過確保如上所述的玻璃料8的放電空間側(cè)的端面與點火中變?yōu)楦邷氐姆烹娍臻g之間的預(yù)定距離，使玻璃料8保持800℃以下的溫度，可抑制玻璃料8與金屬鹵化物的化學(xué)反應(yīng)。
再有，在上述實施例中，說明了150W的金屬蒸汽放電燈的情況，但并不限于此，例如在35W的金屬蒸汽放電燈、70W的金屬蒸汽放電燈、100W的金屬蒸汽放電燈、250W的金屬蒸汽放電燈、400W的金屬蒸汽放電燈等情況下也可以獲得同樣的結(jié)果。此時，在燈功率P(W)為35W至400W的范圍內(nèi)，如果各金屬蒸汽放電燈的外徑r(mm)在按4.9×10-3P+0.53規(guī)定的值以下，那么可以提高發(fā)光效率。此外，如果相同的距離L(mm)在按(3/115)P+355/115規(guī)定的值以上，那么可以防止泄漏的發(fā)生。
接著，通過改變導(dǎo)電性金屬陶瓷7的鉬的比例，把電阻率值進(jìn)行各種改變，制備表5所示那樣的有實施例5～6和比較例7～8各自不同電阻率值的導(dǎo)電性金屬陶瓷。調(diào)查使用這些導(dǎo)電性金屬陶瓷的金屬蒸汽放電燈的點火初期的光束上升時間(至達(dá)到穩(wěn)定時90％光束的時間)和經(jīng)過6000小時點火后的光束維持率。
再有，下面說明的電阻率值表示未完全事先說明的20℃情況下的值。
表5
以往的金屬蒸汽放電燈的光束上升時間通常在13分鐘～15分鐘左右。與此不同，如表5所示，在使用具有10.0×10-8Ωm以上的電阻率值的導(dǎo)電性金屬陶瓷7的情況下，光束上升時間在10分鐘以下。如果光束上升時間在10分鐘以下，那么在實用上就足夠了。另一方面，如比較例7所示，在使用具有不足10.0×10-8Ωm的電阻率值的導(dǎo)電性金屬陶瓷7的情況下，就不能說光束上升時間在實用上是充分的。
這是由于如果電阻率值變大，那么由于導(dǎo)電性金屬陶瓷7的發(fā)熱量增加，所以使發(fā)光管1最冷部分附近(細(xì)管部分6的內(nèi)表面與導(dǎo)電性金屬陶瓷7的外表面之間的間隙)的封入物的溫度迅速上升。
但是，如表5所示，在使用電阻率值為30.0×10-8Ωm以上的導(dǎo)電性金屬陶瓷的比較例8中，經(jīng)過6000小時點火后的光束維持率下降至60％。這是由于如果電阻率值增加過大，那么因細(xì)管部分6與導(dǎo)電性金屬陶瓷7的密封部分溫度變成過高的溫度，所以在玻璃料8的放電空間側(cè)的端面上附著金屬鹵化物，使產(chǎn)生發(fā)光的金屬鹵化物量減少。通常，如果光束維持率在70％以上，那么實用上就沒有障礙，電阻率值最好在25.0×10-8Ωm以下。
再有，在上述實施例中，作為導(dǎo)電性金屬陶瓷7的組成材料，說明了使用鉬的情況，但也可以使用除鉬以外的材料，例如使用鎢。
圖5表示本發(fā)明第二實施例的150W的金屬蒸汽放電燈。本實施例的燈除與第一實施例的金屬蒸汽放電燈有相同的結(jié)構(gòu)外，還具有把內(nèi)徑3.1mm、長度5mm的金屬制的例如鉬構(gòu)成的保溫筒10安裝在細(xì)管部分6外周上的結(jié)構(gòu)。其中，玻璃料8的放電空間側(cè)端面與放電空間的距離L為8mm，其溫度達(dá)到700℃。由此，可以獲得在長時間點火下穩(wěn)定的光學(xué)特性。
此外，通過使該保溫筒10的安裝位置成為細(xì)管部分6中的從玻璃料8的放電空間側(cè)端面觀察的放電空間側(cè)部分，保溫封入物的溫度，在同一封入量下，可以獲得與玻璃料8的放電空間側(cè)端面溫度達(dá)到800℃的情況相同的顏色特性。
再有，如果使保溫筒10延伸至玻璃料8的放電空間側(cè)端面，那么玻璃料8的溫度上升，會造成發(fā)光管泄漏。
此外，如果獲得這樣的結(jié)構(gòu)，那么象以往的金屬蒸汽放電燈那樣，由于不必比點火中蒸發(fā)量過剩地密封入金屬鹵化物，所以可以降低金屬鹵化物的封入量，從而可以削減成本。
此外，在以上實施例中，說明了在外管2內(nèi)封入氮的情況，但也可以把外管2排氣成真空。在這種情況下，由于細(xì)管部分6的密封部分溫度上升，所以最好進(jìn)一步加大玻璃料8與直至放電空間的距離L。
如以上說明，本發(fā)明可以提供具有可獲得長期壽命中穩(wěn)定的光學(xué)特性的可靠性高的密封部分，使發(fā)光效率提高，同時使點火初期的光束上升特性提高的金屬蒸汽放電燈。
權(quán)利要求
1.一種備有發(fā)光管的金屬蒸汽放電燈，所說的發(fā)光管包括透光性陶瓷制的發(fā)光部分，該發(fā)光部分在其內(nèi)部封入發(fā)光金屬并且有一對電極；設(shè)置在所述發(fā)光部分兩端部的陶瓷制的細(xì)管部分；和插入所述細(xì)管部分內(nèi)、同時利用密封材料將與所述發(fā)光部分相反一側(cè)的端部部分密封在所述細(xì)管部分內(nèi)的由導(dǎo)電性金屬陶瓷構(gòu)成的上述電極連接支承在該上述發(fā)光部分側(cè)的端部上的供電體，并利用包括所述發(fā)光部分內(nèi)表面和細(xì)管部分在發(fā)光部分側(cè)端面的面形成放電空間，其特征在于，所述導(dǎo)電性金屬陶瓷的與所述電極連接側(cè)相反一側(cè)的端部至少延伸至所述細(xì)管端部，以便在點火時所述密封材料的放電空間側(cè)的端面的溫度不超過800℃。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬蒸汽放電燈，其特征在于，在燈功率為P(W)的情況下，所述密封材料的放電空間側(cè)的端面與所述放電空間的距離L(mm)在(3/115)P+355/115(mm)以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的金屬蒸汽放電燈，其特征在于，所述導(dǎo)電性金屬陶瓷的20℃時的熱傳導(dǎo)率在0.28(cal/cm·sec·deg)以下。
4.如權(quán)利要求3所述的金屬蒸汽放電燈，其特征在于，在燈功率為P(W)的情況下，所述導(dǎo)電性金屬陶瓷的外徑r(mm)在4.9×10-3P+0.53(mm)以下。
5.如權(quán)利要求1或2所述的金屬蒸汽放電燈，其特征在于，所述導(dǎo)電性金屬陶瓷的20℃時的電阻率值在10.0×10-8Ωm以上，25.0×10-8Ωm以下。
6.如權(quán)利要求1～5中任一項所述的金屬蒸汽放電燈，其特征在于，設(shè)有包住所述細(xì)管部分的保溫筒。
7.如權(quán)利要求1～6中任一項所述的金屬蒸汽放電燈，其特征在于，所述發(fā)光管設(shè)置在外管內(nèi)，在所述外管內(nèi)封入氮。
全文摘要
一種金屬蒸汽放電燈具有可靠性高的密封部分,并可提高發(fā)光效率和點火初期的光束上升特性。配有透光性陶瓷制的發(fā)光管,該發(fā)光管具有發(fā)光部分,細(xì)管部分,和供電體。利用包括發(fā)光部分內(nèi)表面和細(xì)管部分在發(fā)光部分側(cè)的端面的面,形成放電空間。在導(dǎo)電性金屬陶瓷的發(fā)光部分側(cè)端部上連接并固定電極,導(dǎo)電性金屬陶瓷的與電極連接側(cè)相反一側(cè)的端部至少延伸至細(xì)管端部。而且,在點火時密封材料的放電空間側(cè)的端面溫度不超過800℃。
文檔編號H01J61/36GK1264155SQ9912706
公開日2000年8月23日 申請日期1999年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月25日
發(fā)明者野原浩司, 西浦善晴, 柿坂俊介, 武田一男, 秋吉健次, 杉本耕一, 中山史紀(jì), 山本高詩 申請人:松下電子工業(yè)株式會社