セラミックメタルハライドランプ用ガラスフリット
【課題】セラミックメタルハライドランプにおいて、シール部材であるガラスフリットに発生する気泡が原因となる接合部の折れやリークを抑制するセラミックメタルハライドランプ用ガラスフリットを提供すること。
【解決手段】ガラスフリットの製造工程において、１１００℃以上の温度で１０時間以上保持する炭素除去工程を設けることにより、シール工程における一酸化炭素や二酸化炭素などのガスの発生を抑え、気泡を抑制する。またガラスフリットに発生した気泡が原因となるリークの発生も抑制する。
【解決手段】ガラスフリットの製造工程において、１１００℃以上の温度で１０時間以上保持する炭素除去工程を設けることにより、シール工程における一酸化炭素や二酸化炭素などのガスの発生を抑え、気泡を抑制する。またガラスフリットに発生した気泡が原因となるリークの発生も抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセラミックメタルハライドランプに用いる封着材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
メタルハライドランプは水銀ランプや高圧ナトリウムランプに比べ演色性に優れており、屋内及び屋外用の一般照明として、広く利用されている。特にセラミック製放電容器を使用したセラミックメタルハライドランプは、石英製の発光管に比べ、金属ハロゲン化物による侵食が少なく、長寿命、高効率という特長を有する。
【０００３】
セラミックメタルハライドランプのシール構造が特許文献１に記載されているが、図３に示すように、発光管本体の両端に設けられた細管部１に、ガラスフリット３により、導電性サーメットロッド７が封着されている。導電性サーメットロッド７にはバラストから電力を供給するための外部リード８と、導電性サーメットロッド７を含む電極マウントを細管部１の端部に固定するためのストッパー９がそれぞれ溶接されている。また、導電性サーメットロッド７と外部リード８の接合部の強度は弱いため、補強部材４をガラスフリットにより一体的に固着することで補強している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１００２５４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
補強部材により導電性サーメットロッドと外部リードの接合部は強くなったが、細管部端部から外部リードが折れるという現象が発生することがある。これは、シール後のガラスフリットに気泡が発生する場合があり、ガラスフリットの強度が気泡により低下するためである。また、細管部と導電性サーメットロッドとの間に流れ込んだガラスフリットに気泡が発生すると、気密性の低下から発光管リークに至る可能性が高まる。
【０００６】
気泡の発生する原因であるが、ガラスフリットの製造工程ではバインダーとしてＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を使用している。このためガラスフリット中に残留したＰＶＡがガラスフリット中に含まれる酸化物からの酸素と加熱中に反応し、発生した一酸化炭素や二酸化炭素が気泡となり、ガラスフリット中に残ってしまうからである。
【０００７】
そこで本発明は、セラミックメタルハライドランプのシール部における気泡の発生を抑制することにより、発光管の細管部とリード線の接合強度を高め、リークの危険性を低減し寿命を伸ばすことが可能なガラスフリットを提供することを技術的課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために、本発明は、セラミックメタルハライドランプ用のガラスフリットであり、製造工程において１１００℃以上の温度で１０時間以上保持する炭素除去工程を含み、残留炭素濃度が５ｐｐｍ以下であることを特徴とする。ここで残留炭素濃度とは、加熱溶融し細管部に流す前の状態での、重量比である。本発明に係るガラスフリットによれば、炭素除去工程を有することにより、残留炭素濃度を５ｐｐｍ以下にすることで、ガラスフリット中の酸化物からの酸素と反応することが抑制されるので、加熱溶融時の気泡の発生が抑えられる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ガラスフリットの製造工程に炭素除去工程を設けることにより、ガラスフリット中の残留炭素濃度を５ｐｐｍ以下にすることで、シール工程での加熱溶融時の気泡の発生を抑制し、気泡による外部リード線の固着強度の低下や、リークの発生する確率を抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るガラスフリットを用いるセラミックメタルハライドランプのシール工程を示す図。
【図２】本発明に係るセラミックメタルハライドランプ用ガラスフリットの製造方法を示す図。
【図３】従来のセラミックメタルハライドランプのシール構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は本発明に係るガラスフリットを用いるセラミックメタルハライドランプのシール工程を示す図である。図１（ａ）に示すように、細管部１に電極マウント２を挿入し、リング状に固めたガラスフリット３と補強部材４を電極マウント２の外部リード８に挿入する。図１（ｂ）に示すように、電極マウント２は、導電性サーメットロッド７に溶接されたストッパー９により、細管部の端部にガラスフリット３、補強部材４と共に保持される。この状態でガラスフリット３を加熱し、導電性サーメットロッド７と細管部１の隙間にガラスフリットを流し込む。ガラスフリットは補強部材側にも侵入するので、細管部１に電極マウント２と補強部材４を一体的に固着することができる。
【００１２】
また、リング状に固めたガラスフリットを得るための製造工程のフローチャートを図２に示す。ガラスフリットの原材料である、Ｄｙ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2を所定の比率に秤量し、混合する。次にバインダーとしてＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を加えた状態で、更に混合する。混合した材料を乾燥させた後、粉砕し、ふるいにかけ、顆粒状にする。顆粒状にした材料をリング状にプレスし成型する。成型後の材料は、炭素除去工程として、大気中にて１１００℃に加熱され１０時間保持された後、焼成工程により焼成される。この炭素除去工程での炭素除去が不十分な場合、ガラスフリット中に炭素が残留し、セラミックメタルハライドランプのシール用に使用した場合、一酸化炭素や二酸化炭素などの気泡が発生し、シール部強度の低下を招く。
【００１３】
比較のために、炭素除去工程の条件を変えたガラスフリットの残留炭素濃度と、そのガラスフリットを使用したセラミックメタルハライドランプのシール部強度を測定した結果を表１に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】
上記の表１において、炭素除去工程処理条件とは、大気中で加熱した際の温度と、その温度での保持時間である。比較例としては本発明の実施例よりも低い温度及び短い時間で処理を行ったガラスフリットを示す。尚、ガラスフリットの残留炭素濃度は、焼成工程後の数値である。
【００１６】
シール部強度は以下の方法にて測定を行った。実施例と比較例の各ガラスフリットにて、セラミックメタルハライドランプのシールを行い、作製されたセラミックメタルハライドランプの細管部を固定し、外部リード線に力を加え、シール部が破損した応力を測定した。
【００１７】
表１の結果から、本実施例の１１００℃−１０時間の炭素除去工程を施したガラスフリットは、残留炭素濃度が０〜５ｐｐｍと極端に少なく、このガラスフリットを用いて作製されたセラミックメタルハライドランプのシール部強度は４５Nであり、ランプ使用中や輸送中の振動や衝撃に十分耐えられるものであることが分かった。
【００１８】
比較例のうち残留炭素濃度の高いガラスフリットのほうが、シール部に多くの気泡が存在し、この気泡によりシール部の強度低下を招いている。十分な強度のシール部を得るためには、ガラスフリットの残留炭素濃度を５ｐｐｍ以下にする必要があり、このためには１１００℃以上の温度で１０時間以上保持する炭素除去工程が必要である。さらに、ガラスフリット中の気泡の発生が抑制されるので、気泡が原因となるシール部のリークが発生しないセラミックメタルハライドランプを得ることができた。
【符号の説明】
【００１９】
１ 細管部
２ 電極マウント
３ ガラスフリット
４ 補強部材
５ 電極
６ 中間材
７ 導電性サーメットロッド
８ 外部リード
９ ストッパー
【技術分野】
【０００１】
本発明はセラミックメタルハライドランプに用いる封着材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
メタルハライドランプは水銀ランプや高圧ナトリウムランプに比べ演色性に優れており、屋内及び屋外用の一般照明として、広く利用されている。特にセラミック製放電容器を使用したセラミックメタルハライドランプは、石英製の発光管に比べ、金属ハロゲン化物による侵食が少なく、長寿命、高効率という特長を有する。
【０００３】
セラミックメタルハライドランプのシール構造が特許文献１に記載されているが、図３に示すように、発光管本体の両端に設けられた細管部１に、ガラスフリット３により、導電性サーメットロッド７が封着されている。導電性サーメットロッド７にはバラストから電力を供給するための外部リード８と、導電性サーメットロッド７を含む電極マウントを細管部１の端部に固定するためのストッパー９がそれぞれ溶接されている。また、導電性サーメットロッド７と外部リード８の接合部の強度は弱いため、補強部材４をガラスフリットにより一体的に固着することで補強している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１００２５４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
補強部材により導電性サーメットロッドと外部リードの接合部は強くなったが、細管部端部から外部リードが折れるという現象が発生することがある。これは、シール後のガラスフリットに気泡が発生する場合があり、ガラスフリットの強度が気泡により低下するためである。また、細管部と導電性サーメットロッドとの間に流れ込んだガラスフリットに気泡が発生すると、気密性の低下から発光管リークに至る可能性が高まる。
【０００６】
気泡の発生する原因であるが、ガラスフリットの製造工程ではバインダーとしてＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を使用している。このためガラスフリット中に残留したＰＶＡがガラスフリット中に含まれる酸化物からの酸素と加熱中に反応し、発生した一酸化炭素や二酸化炭素が気泡となり、ガラスフリット中に残ってしまうからである。
【０００７】
そこで本発明は、セラミックメタルハライドランプのシール部における気泡の発生を抑制することにより、発光管の細管部とリード線の接合強度を高め、リークの危険性を低減し寿命を伸ばすことが可能なガラスフリットを提供することを技術的課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために、本発明は、セラミックメタルハライドランプ用のガラスフリットであり、製造工程において１１００℃以上の温度で１０時間以上保持する炭素除去工程を含み、残留炭素濃度が５ｐｐｍ以下であることを特徴とする。ここで残留炭素濃度とは、加熱溶融し細管部に流す前の状態での、重量比である。本発明に係るガラスフリットによれば、炭素除去工程を有することにより、残留炭素濃度を５ｐｐｍ以下にすることで、ガラスフリット中の酸化物からの酸素と反応することが抑制されるので、加熱溶融時の気泡の発生が抑えられる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ガラスフリットの製造工程に炭素除去工程を設けることにより、ガラスフリット中の残留炭素濃度を５ｐｐｍ以下にすることで、シール工程での加熱溶融時の気泡の発生を抑制し、気泡による外部リード線の固着強度の低下や、リークの発生する確率を抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るガラスフリットを用いるセラミックメタルハライドランプのシール工程を示す図。
【図２】本発明に係るセラミックメタルハライドランプ用ガラスフリットの製造方法を示す図。
【図３】従来のセラミックメタルハライドランプのシール構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は本発明に係るガラスフリットを用いるセラミックメタルハライドランプのシール工程を示す図である。図１（ａ）に示すように、細管部１に電極マウント２を挿入し、リング状に固めたガラスフリット３と補強部材４を電極マウント２の外部リード８に挿入する。図１（ｂ）に示すように、電極マウント２は、導電性サーメットロッド７に溶接されたストッパー９により、細管部の端部にガラスフリット３、補強部材４と共に保持される。この状態でガラスフリット３を加熱し、導電性サーメットロッド７と細管部１の隙間にガラスフリットを流し込む。ガラスフリットは補強部材側にも侵入するので、細管部１に電極マウント２と補強部材４を一体的に固着することができる。
【００１２】
また、リング状に固めたガラスフリットを得るための製造工程のフローチャートを図２に示す。ガラスフリットの原材料である、Ｄｙ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2を所定の比率に秤量し、混合する。次にバインダーとしてＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を加えた状態で、更に混合する。混合した材料を乾燥させた後、粉砕し、ふるいにかけ、顆粒状にする。顆粒状にした材料をリング状にプレスし成型する。成型後の材料は、炭素除去工程として、大気中にて１１００℃に加熱され１０時間保持された後、焼成工程により焼成される。この炭素除去工程での炭素除去が不十分な場合、ガラスフリット中に炭素が残留し、セラミックメタルハライドランプのシール用に使用した場合、一酸化炭素や二酸化炭素などの気泡が発生し、シール部強度の低下を招く。
【００１３】
比較のために、炭素除去工程の条件を変えたガラスフリットの残留炭素濃度と、そのガラスフリットを使用したセラミックメタルハライドランプのシール部強度を測定した結果を表１に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】
上記の表１において、炭素除去工程処理条件とは、大気中で加熱した際の温度と、その温度での保持時間である。比較例としては本発明の実施例よりも低い温度及び短い時間で処理を行ったガラスフリットを示す。尚、ガラスフリットの残留炭素濃度は、焼成工程後の数値である。
【００１６】
シール部強度は以下の方法にて測定を行った。実施例と比較例の各ガラスフリットにて、セラミックメタルハライドランプのシールを行い、作製されたセラミックメタルハライドランプの細管部を固定し、外部リード線に力を加え、シール部が破損した応力を測定した。
【００１７】
表１の結果から、本実施例の１１００℃−１０時間の炭素除去工程を施したガラスフリットは、残留炭素濃度が０〜５ｐｐｍと極端に少なく、このガラスフリットを用いて作製されたセラミックメタルハライドランプのシール部強度は４５Nであり、ランプ使用中や輸送中の振動や衝撃に十分耐えられるものであることが分かった。
【００１８】
比較例のうち残留炭素濃度の高いガラスフリットのほうが、シール部に多くの気泡が存在し、この気泡によりシール部の強度低下を招いている。十分な強度のシール部を得るためには、ガラスフリットの残留炭素濃度を５ｐｐｍ以下にする必要があり、このためには１１００℃以上の温度で１０時間以上保持する炭素除去工程が必要である。さらに、ガラスフリット中の気泡の発生が抑制されるので、気泡が原因となるシール部のリークが発生しないセラミックメタルハライドランプを得ることができた。
【符号の説明】
【００１９】
１ 細管部
２ 電極マウント
３ ガラスフリット
４ 補強部材
５ 電極
６ 中間材
７ 導電性サーメットロッド
８ 外部リード
９ ストッパー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造工程において１１００℃以上の温度で１０時間以上保持する炭素除去工程を含み、残留炭素濃度が５ｐｐｍ以下であることを特徴とする、セラミックメタルハライドランプ用ガラスフリット。
【請求項２】
少なくともＤｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２を含むことを特徴とする、請求項１記載のセラミックメタルハライドランプ用ガラスフリット。
【請求項１】
製造工程において１１００℃以上の温度で１０時間以上保持する炭素除去工程を含み、残留炭素濃度が５ｐｐｍ以下であることを特徴とする、セラミックメタルハライドランプ用ガラスフリット。
【請求項２】
少なくともＤｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２を含むことを特徴とする、請求項１記載のセラミックメタルハライドランプ用ガラスフリット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１５８４８８（Ｐ２０１２−１５８４８８Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８６２６（Ｐ２０１１−１８６２６）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（００００００１９２）岩崎電気株式会社 (533)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（００００００１９２）岩崎電気株式会社 (533)
【Ｆターム（参考）】
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