JP2012158488A - Glass frit for ceramic metal halide lamp - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a sealing material used for a ceramic metal halide lamp.
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。 Metal halide lamps have better color rendering than mercury lamps and high-pressure sodium lamps, and are widely used as general lighting for indoor and outdoor use. In particular, a ceramic metal halide lamp using a ceramic discharge vessel is less susceptible to corrosion by a metal halide than a quartz arc tube, and has features such as a long life and high efficiency.
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。
Although the sealing structure of the ceramic metal halide lamp is described in Patent Document 1, as shown in FIG. 3, the conductive cermet rod 7 is sealed by the glass frit 3 in the narrow tube portions 1 provided at both ends of the arc tube body. It is worn. The conductive cermet rod 7 is welded with an external lead 8 for supplying power from the ballast and a stopper 9 for fixing the electrode mount including the conductive cermet rod 7 to the end of the thin tube portion 1. Further, since the strength of the joint portion between the conductive cermet rod 7 and the external lead 8 is weak, the reinforcing member 4 is reinforced by integrally fixing with a glass frit.
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。 Although the joint between the conductive cermet rod and the external lead is strengthened by the reinforcing member, a phenomenon that the external lead breaks from the end of the thin tube portion may occur. This is because bubbles may occur in the glass frit after sealing, and the strength of the glass frit is reduced by the bubbles. In addition, when bubbles are generated in the glass frit flowing between the narrow tube portion and the conductive cermet rod, the possibility of arc tube leakage increases from a decrease in hermeticity.
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。 As a cause of the generation of bubbles, PVA (polyvinyl alcohol) is used as a binder in the glass frit manufacturing process. For this reason, PVA remaining in the glass frit reacts with oxygen from the oxide contained in the glass frit during heating, and the generated carbon monoxide and carbon dioxide become bubbles and remain in the glass frit. .
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。
Therefore, the present invention suppresses the generation of bubbles in the seal portion of the ceramic metal halide lamp, thereby increasing the bonding strength between the thin tube portion of the arc tube and the lead wire, reducing the risk of leakage and extending the life. Providing frit is a technical issue.
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。
In order to solve this problem, the present invention is a glass frit for a ceramic metal halide lamp, which includes a carbon removal step of holding at a temperature of 1100 ° C. or more for 10 hours or more in the production process, and a residual carbon concentration is 5 ppm or less. It is characterized by that. Here, the residual carbon concentration is a weight ratio in a state before being melted by heating and flowing through the narrow tube portion. According to the glass frit according to the present invention, by having the carbon removal step, the reaction with oxygen from the oxide in the glass frit is suppressed by setting the residual carbon concentration to 5 ppm or less. The generation of bubbles at the time is suppressed.
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。
According to the present invention, by providing a carbon removal step in the glass frit manufacturing process, by suppressing the residual carbon concentration in the glass frit to 5 ppm or less, the generation of bubbles during heating and melting in the sealing step is suppressed, It is possible to suppress a decrease in the adhesion strength of the external lead wire due to air bubbles and the probability of leakage.
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。 FIG. 1 is a view showing a sealing process of a ceramic metal halide lamp using a glass frit according to the present invention. As shown in FIG. 1A, the electrode mount 2 is inserted into the narrow tube portion 1, and the glass frit 3 and the reinforcing member 4 that are hardened in a ring shape are inserted into the external leads 8 of the electrode mount 2. As shown in FIG. 1B, the electrode mount 2 is held together with the glass frit 3 and the reinforcing member 4 at the end of the thin tube portion by a stopper 9 welded to the conductive cermet rod 7. In this state, the glass frit 3 is heated, and the glass frit is poured into the gap between the conductive cermet rod 7 and the thin tube portion 1. Since the glass frit also enters the reinforcing member side, the electrode mount 2 and the reinforcing member 4 can be integrally fixed to the thin tube portion 1.
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。 FIG. 2 shows a flowchart of a manufacturing process for obtaining a glass frit consolidated into a ring shape. Dy 2 O 3 , Al 2 O 3 and SiO 2 which are raw materials of glass frit are weighed to a predetermined ratio and mixed. Next, PVA (polyvinyl alcohol) is added as a binder and further mixed. The mixed material is dried and then crushed, sieved and granulated. The granulated material is pressed into a ring shape and molded. The material after molding is heated to 1100 ° C. in the atmosphere and held for 10 hours as a carbon removal step, and then fired in the firing step. If carbon removal in this carbon removal process is insufficient, carbon remains in the glass frit, and when used for sealing ceramic ceramic halide lamps, bubbles such as carbon monoxide and carbon dioxide are generated, and the strength of the seal Cause a decline.
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。 For comparison, Table 1 shows the results of measuring the residual carbon concentration of the glass frit with different carbon removal process conditions and the strength of the seal portion of the ceramic metal halide lamp using the glass frit.
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。 In Table 1 above, the carbon removal process treatment conditions are the temperature when heated in the atmosphere and the holding time at that temperature. As a comparative example, a glass frit processed at a lower temperature and for a shorter time than the example of the present invention is shown. The residual carbon concentration of the glass frit is a numerical value after the firing process.
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。 The strength of the seal part was measured by the following method. The ceramic metal halide lamp was sealed with each glass frit of the example and the comparative example, the thin tube portion of the produced ceramic metal halide lamp was fixed, the force was applied to the external lead wire, and the stress at which the seal portion was damaged was measured. .
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。 From the results shown in Table 1, the glass frit subjected to the carbon removal step at 1100 ° C. for 10 hours in this example has an extremely low residual carbon concentration of 0 to 5 ppm, and a ceramic metal halide lamp produced using this glass frit. It was found that the strength of the seal part was 45 N, and it was able to sufficiently withstand vibrations and impacts during lamp use and transportation.
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。
Among the comparative examples, the glass frit having a high residual carbon concentration has more bubbles in the seal portion, and the strength of the seal portion is reduced due to the bubbles. In order to obtain a seal portion with sufficient strength, the residual carbon concentration of the glass frit needs to be 5 ppm or less, and for this purpose, a carbon removal step is required that is held at a temperature of 1100 ° C. or more for 10 hours or more. Furthermore, since the generation of bubbles in the glass frit is suppressed, a ceramic metal halide lamp that does not cause leakage of the seal portion caused by the bubbles can be obtained.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thin tube part 2 Electrode mount 3 Glass frit 4 Reinforcement member 5 Electrode 6 Intermediate material 7 Conductive cermet rod 8 External lead 9 Stopper
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| JP5729676B2 (en) | 2015-06-03 |
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