專利名稱：高壓鈉燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓鈉燈。
背景技術(shù)：
高壓鈉燈因其效率高、壽命長(zhǎng)故廣泛地用于道路照明和隧道照明等方面。
作為構(gòu)成高壓鈉燈的發(fā)光管的外圍器具的材料，一般使用具有透光性的半透明的多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷。在該多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷中，為了適當(dāng)控制晶粒的生長(zhǎng)，添加微量的氧化鎂(MgO)。
已經(jīng)知道，這種高壓鈉燈的效率(1m/W)隨著發(fā)光管的管壁負(fù)荷(這里，定義為當(dāng)設(shè)燈的輸入為W(W)、發(fā)光管的內(nèi)徑為r(cm)、電極間的距離為L(zhǎng)(cm)時(shí)，由公式W/πrL來(lái)表示的值)的增加而上升。這是因?yàn)榘殡S管壁負(fù)荷的增大，發(fā)光管的管壁溫度上升，發(fā)光管的熱損耗降低。另一方面，燈的壽命時(shí)間隨著該管壁負(fù)荷的增大而變短。這是因?yàn)?，同樣是伴隨管壁負(fù)荷的增大而使發(fā)光管的管壁溫度上升，所以，在亮燈時(shí)，封入的鈉因與多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的反應(yīng)或向發(fā)光管外部擴(kuò)散而消失的比例增加，光束維持率大幅度下降。
因此，現(xiàn)有的高壓鈉燈為了兼顧高效率和長(zhǎng)壽命，設(shè)定在管壁負(fù)荷為15W/cm2～19W/cm2(穩(wěn)定亮燈時(shí)的管壁溫度為1000℃～1200℃)的范圍內(nèi)工作。
但是，現(xiàn)在，希望實(shí)現(xiàn)效率更高、壽命更長(zhǎng)的高壓鈉燈。
因此，作為構(gòu)成這種高壓鈉燈的發(fā)光管的外圍器具的材料，提出使用添加了100ppm～800ppm的氧化鎂、200ppm～1200ppm的氧化鋯(ZrO2)、10ppm～300ppm的氧化釔(Y2O3)的多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。這是考慮到氧化鋯和氧化釔即使在管壁溫度高時(shí)，也能夠提高其對(duì)鈉的耐腐蝕性(降低鈉和多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的反應(yīng)性)。
為了延長(zhǎng)這種高壓鈉燈的壽命，要求由陶瓷密封材料密封的部分具有很高的氣密性，且陶瓷密封材料對(duì)鈉具有很高的耐腐蝕性。
因此，作為這種高壓鈉燈使用的陶瓷密封材料的組成，已知的有包含45.0重量％的Al2O3、36.4重量％的CaO、13.9重量％的BaO和4.7重量％的MgO的材料(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。除此之外，還有包含35～45重量％的Al2O3、25～40重量％的CaO、5～20重量％的BaO、8～30重量％的SrO和不超過(guò)4重量％的從B2O3、MgO、SiO2、TiO2和ZrO2的組中選出的至少一種材料(例如，參照專利文獻(xiàn)3)，或者是包含35～50重量％的Al2O3、35～50重量％的CaO、1～10重量％的Y2O3和1～15重量％的SrO的材料(參照專利文獻(xiàn)4)。
專利文獻(xiàn)1特開平8-17396號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2美國(guó)專利第3588577號(hào)說(shuō)明書專利文獻(xiàn)3特公昭58-6715號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4特公昭56-19318號(hào)公報(bào)為了實(shí)現(xiàn)高效率、長(zhǎng)壽命的高壓鈉燈，發(fā)明人試制了使用由分別添加例如500ppm的MgO、400ppm的ZrO2和50ppm的Y2O3的多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷形成的外圍器具的高壓鈉燈，并對(duì)其特性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
結(jié)果，當(dāng)點(diǎn)亮?xí)r間大于等于14000小時(shí)時(shí)，有些燈的電極保持部的被陶瓷密封材料密封的部分(以下稱作‘外圍器具的端部’)發(fā)生裂縫，不亮了。例如，點(diǎn)亮?xí)r間經(jīng)過(guò)18000小時(shí)的裂縫發(fā)生率在將管壁溫度設(shè)定為1000℃時(shí)是1％，在將管壁溫度設(shè)定為1100℃時(shí)是3％，在將管壁溫度設(shè)定為1150℃時(shí)是5％，在將管壁溫度設(shè)定為1200℃時(shí)是13％。如果按照過(guò)去的高壓鈉燈的額定壽命12000小時(shí)，就不能說(shuō)實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)亮?xí)r間達(dá)到14000小時(shí)才不能點(diǎn)亮的‘長(zhǎng)壽命’(本發(fā)明人的目標(biāo)是點(diǎn)亮?xí)r間達(dá)到額定壽命的兩倍的24000小時(shí)才不能點(diǎn)亮的‘長(zhǎng)壽命’)。況且，當(dāng)為了實(shí)現(xiàn)‘高效率’而增大管壁負(fù)荷使管壁溫度升高時(shí)，則裂縫發(fā)生率高，要實(shí)現(xiàn)‘高效率長(zhǎng)壽命’是一個(gè)難度相當(dāng)大的課題。
再有，發(fā)生這樣的裂縫認(rèn)為是具有包括由只添加了MgO的多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷構(gòu)成的外圍器具的發(fā)光管的高壓鈉燈出現(xiàn)的現(xiàn)象，是使用包括由添加了MgO、ZrO2和Y2O3的多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷形成的外圍器具的發(fā)光管引起的特有的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而提出的，其目的在于提供一種高效率長(zhǎng)壽命的高壓鈉燈，特別是對(duì)于具有包括由添加了MgO、ZrO2和Y2O3的多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷構(gòu)成的外圍器具的發(fā)光管的高壓鈉燈，能夠防止外圍器具的端部發(fā)生裂縫。
本發(fā)明的第1方面的高壓鈉燈具有發(fā)光管，該發(fā)光管在由分別至少添加了氧化鎂MgO和氧化釔Y2O3的多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷構(gòu)成的外圍器具的兩端部，利用陶瓷密封材料對(duì)前端部設(shè)有電極的電極保持部進(jìn)行密封，而且，在其內(nèi)部至少封入作為發(fā)光物質(zhì)的鈉，上述陶瓷密封材料包含釔。
本發(fā)明的第2方面的高壓鈉燈，上述陶瓷密封材料包含氧化釔。
本發(fā)明的第3方面的高壓鈉燈，上述陶瓷密封材料的上述氧化釔的含量大于等于1重量％、小于等于20重量％。
本發(fā)明的第4方面的高壓鈉燈，上述多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的平均結(jié)晶粒徑是10μm～150μm。
本發(fā)明的第5方面的高壓鈉燈，上述多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的上述氧化釔的添加量是10ppm～150ppm。
再有，在本發(fā)明中，將‘管壁負(fù)荷’定義為當(dāng)設(shè)燈的輸入為W(W)、外圍器具的內(nèi)徑為r1(cm)、電極間的距離為L(zhǎng)(cm)時(shí)，由公式W/πr1L表示的值。
此外，本發(fā)明中所說(shuō)‘管壁溫度’表示外圍器具內(nèi)部溫度的最高溫度值，但都知道在試驗(yàn)上是外圍器具外面的溫度加10℃后的值就是外圍器具內(nèi)部的溫度，所以，在本發(fā)明中，將‘管壁溫度’定義為外圍器具外面的溫度加10℃后的值。通常，認(rèn)為外圍器具的內(nèi)部溫度最高的部分是外圍器具的中央部。
進(jìn)而，在本發(fā)明中，在外圍器具的任何一處，在和發(fā)光管的長(zhǎng)度方向的中心軸(相當(dāng)于后述的‘中心軸Y’)垂直的平面上進(jìn)行切割，利用光學(xué)顯微鏡將該截面上任何一處放大100倍后進(jìn)行觀察，計(jì)算位于0.7mm線段上的結(jié)晶個(gè)數(shù)，用該個(gè)數(shù)去除0.7mm，由此測(cè)定‘平均結(jié)晶粒徑’。
若按照本發(fā)明的第1方面的高壓鈉燈，因陶瓷密封材料包含的釔在亮燈時(shí)向多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷擴(kuò)散，故對(duì)于在多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的結(jié)晶粒邊界上部分地出現(xiàn)釔的偏析使另一部分缺乏釔，從而可以抑制減弱該結(jié)晶邊界的結(jié)合力的情況。結(jié)果，可以防止在外圍器具的端部(電極保持部由陶瓷密封材料密封的部分)產(chǎn)生裂縫，可以實(shí)現(xiàn)高效率長(zhǎng)壽命的高壓鈉燈。
特別是，即使管壁負(fù)荷設(shè)定在大于19W/cm2小于等于23W/cm2的范圍內(nèi)也可以防止外圍器具的端部發(fā)生裂縫燈不亮或使光束維持率下降。
此外，特別是，當(dāng)上述陶瓷密封材料中含有氧化釔時(shí)，陶瓷密封材料難以和釔進(jìn)行反應(yīng)，可以提高光束維持率。進(jìn)而，可以防止因釔的消失而使燈電壓上升從而導(dǎo)致不亮燈的現(xiàn)象發(fā)生。
此外，在上述陶瓷密封材料中含有氧化釔的情況下，通過(guò)使上述陶瓷密封材料中的氧化釔的含量大于等于1重量％、小于等于20重量％，可以可靠地抑制多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的結(jié)晶粒邊界結(jié)合力的減弱，可以可靠地防止上述裂縫的發(fā)生，此外，在電極保持部的密封工序中可以提高作業(yè)效率。
此外，特別是，因上述多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的平均結(jié)晶粒徑是10μm～150μm。故可以進(jìn)一步抑制釔的偏析，除此之外，結(jié)晶之間的接觸表面積變大，可以增加外圍器具的機(jī)械強(qiáng)度。因此，可以進(jìn)一步防止外圍器具的端部發(fā)生裂縫，進(jìn)一步延長(zhǎng)使用壽命。
進(jìn)而，優(yōu)選上述多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的上述氧化釔的添加量是10ppm～150ppm。由此，可以進(jìn)一步減小釔的偏析量，同時(shí)，可以減小封入的鈉因和多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的反應(yīng)或向發(fā)光管外部擴(kuò)散而消失比例，可以防止光束維持率的下降。
圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的高壓鈉燈的局部切口正視圖。
圖2是該高壓鈉燈使用的發(fā)光管的正剖面圖。
圖3是該高壓鈉燈使用的發(fā)光管的主要部分放大剖面圖。
圖4是表示實(shí)驗(yàn)中使用的陶瓷密封材料的組成的圖。
圖5是表示本發(fā)明實(shí)施方式的高壓鈉燈的光束維持率(％)的圖。
符號(hào)說(shuō)明
1 高壓鈉燈2 套筒3 外管4 燈頭4a 外殼4b 孔部5 發(fā)光管6 起動(dòng)裝置7，8引線9 電極保持部10 起動(dòng)輔助導(dǎo)體11 外圍器具12 貫通孔13 陶瓷密封材料14 電極14a 電極棒14b 電極線圈15 放電空間具體實(shí)施方式
下面，使用
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。
如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施方式的燈輸入(額定功率)為360W的高壓鈉燈1總長(zhǎng)T1為245mm，外徑R1為50mm。該高壓鈉燈1包括一端封閉、另一端由套筒2封住的、例如由硬質(zhì)玻璃構(gòu)成的圓筒狀的外管3、安裝在該外管3的套筒2一側(cè)的螺紋式燈頭4、容納在外管3內(nèi)的發(fā)光管5和同樣容納在外管3內(nèi)的套筒2和發(fā)光管5之間的位置上且用來(lái)起動(dòng)發(fā)光管5的眾所周知的起動(dòng)裝置6。
外管3的長(zhǎng)度方向的中心軸X和發(fā)光管5的長(zhǎng)度方向的中心軸Y差不多一致。
將2根引線7、8封入套筒2中。各引線7、8的一端引入外管3內(nèi)，與發(fā)光管5的后述的電極保持部9進(jìn)行機(jī)械的和電的連接。引線7、8的另一端向外管3的外部引出，一根引線7的另一端與燈頭4的外殼4a連接，另一根引線8的另一端與燈頭4的孔部4b連接。
再有，引線7、8通常是將多根金屬線作成一體來(lái)構(gòu)成。
對(duì)外管3內(nèi)部進(jìn)行真空排氣。
在發(fā)光管5的外表面，沿著其長(zhǎng)度方向附設(shè)起動(dòng)輔助導(dǎo)體10。
如圖2所示，發(fā)光管5包括長(zhǎng)度T2為120mm、外徑R2為7.9mm、內(nèi)徑r1為6.4mm的圓筒狀外圍器具11、插入設(shè)在該外圍器具11的兩端的直徑為4.1mm的貫通孔12中且由陶瓷密封材料13進(jìn)行氣密封的電極保持部9和設(shè)在該電極保持部9的前端的電極14。此外，在該發(fā)光管5內(nèi)，分別封入預(yù)定量的以鈉汞齊(20重量％的鈉和80重量％的水銀)形態(tài)存在的作為發(fā)光物質(zhì)的鈉、作為緩沖氣體的水銀、作為輔助起動(dòng)的、例如是氙氣的惰性氣體。進(jìn)而，該發(fā)光管5的管壁負(fù)荷是21.1W/cm2，這時(shí)的管壁溫度變成1240℃。
外圍器具11由以氧化鋁(Al2O3)作為其母體并分別添加了500ppm的氧化鎂(MgO)、400ppm的氧化鋯(ZrO2)和50ppm的氧化釔(Y2O3)的多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷構(gòu)成。這里，作為外圍器具11的材料的多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的平均結(jié)晶粒徑因后述的理由而設(shè)在10μm～150μm的范圍內(nèi)，例如是30μm。
電極14由鎢制的電極棒14a和纏繞在該電極棒14a的前端且充填了電子放射性物質(zhì)(未圖示)的同樣是鎢制的電極線圈14b構(gòu)成。電極14間的距離L是85mm。
如圖3所示，電極保持部9由長(zhǎng)度T3為20mm、外徑R3為4.0mm的有底桶狀的鈮管構(gòu)成。利用熔接等連接電極保持部9的前端(底部)和電極棒14a。
再有，作為電極保持部9，除了有底的筒狀鈮管之外，還可以使用例如中空狀或棒狀等眾所周知的各種電極保持部。
陶瓷密封材料13厚度為30μm～70μm，其成分至少含有釔(Y)。陶瓷密封材料13中的釔也可以以復(fù)合氧化物或磷酸化合物的形態(tài)出現(xiàn)，但是，最好以氧化釔(Y2O3)的形態(tài)出現(xiàn)。通過(guò)以氧化釔的形態(tài)出現(xiàn)，可以抑制陶瓷密封材料13和發(fā)光管5內(nèi)的鈉起反應(yīng)。結(jié)果，可以抑制鈉的消失，提高光束的維持率，同時(shí)，可以防止因鈉的消失而使燈電壓上升從而不亮燈的情況的發(fā)生。
然后，進(jìn)行確認(rèn)作為如上所述的本發(fā)明的實(shí)施方式的燈輸入功率360W的高壓鈉燈1的作用效果用的試驗(yàn)。
首先，使用具有圖4所示那樣的的組成的各種不同的陶瓷密封材料，分別制作出各100根將電極保持部9氣密封在外圍器具11中的燈輸入為360W的高壓鈉燈(實(shí)施例1～實(shí)施例8、比較例1～比較例3和現(xiàn)有例1)。使用燈輸入400W的高壓水銀燈用的眾所周知的銅鐵穩(wěn)定器，像通常那樣點(diǎn)亮各個(gè)制作出來(lái)的燈，考查了點(diǎn)燈初期時(shí)的燈效率(lm/W)、點(diǎn)燈初期時(shí)的光束(lm)、顯色評(píng)價(jià)指數(shù)Ra和有無(wú)裂縫的發(fā)生。對(duì)外圍器具11的端部、特別是由陶瓷密封材料密封電極保持部9的部分進(jìn)行了有無(wú)裂縫發(fā)生的考查。
并且，實(shí)施例1～實(shí)施例8以及比較例1～比較例3除了陶瓷蜜蜂材料的組成分別不同這點(diǎn)以外，具有與如上所述的燈輸入360W的高壓鈉燈1相同的結(jié)構(gòu)。
再有，現(xiàn)有例1除了使用由在作為母體的氧化鋁中只添加了為0.1重量％～0.2重量％的氧化鎂的多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷構(gòu)成的內(nèi)徑為7.5mm的外圍器具、管壁負(fù)荷設(shè)定為18.0W/cm2、管壁溫度設(shè)定為1120℃的點(diǎn)之外，是具有和比較例3的燈同樣的結(jié)構(gòu)的燈輸入為360W的高壓鈉燈。
此外，這里所說(shuō)的‘點(diǎn)燈初期’表示點(diǎn)燈經(jīng)過(guò)100小時(shí)的期間。此外，后述的點(diǎn)燈初期的燈效率(lm/W)、點(diǎn)燈初期時(shí)的光束(lm)、光束維持率(％)和顯色評(píng)價(jià)指數(shù)Ra的各值分別是各樣品的平均值。
進(jìn)而，作為點(diǎn)燈條件，將點(diǎn)燈5.5小時(shí)再熄燈0.5小時(shí)作為1個(gè)循環(huán)，反復(fù)進(jìn)行該循環(huán)。
實(shí)施例1～實(shí)施例8和比較例1～比較例3的點(diǎn)燈初期的燈效率都是136(lm/W)，與現(xiàn)有例1的點(diǎn)燈初期的燈效率132(lm/W)相比，提高了3％。此外，點(diǎn)燈初期的光束是48800(lm)，與現(xiàn)有例1的點(diǎn)燈初期的光束47500(lm)相比，提高了3％。實(shí)施例1～實(shí)施例8、比較例1～比較例3和現(xiàn)有例1的平均顯色評(píng)價(jià)指數(shù)Ra都是25。
此外，在實(shí)施例1～實(shí)施例8中，對(duì)于任何一個(gè)樣品，點(diǎn)燈經(jīng)過(guò)24000小時(shí)之后外圍器具11的端部沒(méi)有出現(xiàn)裂縫。另一方面，在比較例1～比較例3中，點(diǎn)燈經(jīng)過(guò)14000小時(shí)之后外圍器具11的端部開始出現(xiàn)裂縫且燈點(diǎn)不亮，點(diǎn)燈經(jīng)過(guò)18000小時(shí)之后18％的燈的外圍器具的端部出現(xiàn)裂縫，燈點(diǎn)不亮。再有，雖然在現(xiàn)有例中點(diǎn)燈經(jīng)過(guò)24000小時(shí)之后也不發(fā)生裂縫，但是，這是因?yàn)橄裆鲜瞿菢?，現(xiàn)有例的管壁負(fù)荷(18.0W/cm2)比實(shí)施例1～實(shí)施例8和比較例1～比較例3的管壁負(fù)荷(21.1W/cm2)小。
對(duì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果的原因進(jìn)行討論，可以像下面那樣來(lái)考察。
首先，在比較例1～比較例3中，通過(guò)分析裂縫發(fā)生的主要原因，可知該裂縫沿著多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的結(jié)晶粒邊界發(fā)生，且特別在該結(jié)晶粒邊界偏析出作為多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的一種成分的釔。若據(jù)此進(jìn)行推測(cè)，釔越偏析，越產(chǎn)生缺乏釔的部分，因該釔的缺乏而使多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的結(jié)晶粒邊界的結(jié)合力變?nèi)?，從而產(chǎn)生微小的裂縫。進(jìn)而，在外圍器具11的端部，燈開關(guān)時(shí)的溫度差顯著增大，對(duì)該部分施加很大的熱沖擊，因此，所述微小裂縫逐漸增長(zhǎng)，成為真正的裂縫。
另一方面，在實(shí)施例1～實(shí)施例8中，陶瓷密封材料13包含的釔在點(diǎn)燈中向多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷擴(kuò)散，難以產(chǎn)生像上述那樣的釔缺乏的部分，所以，可以認(rèn)為多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的結(jié)晶粒邊界的結(jié)合力不會(huì)變?nèi)?，能夠維持很強(qiáng)的結(jié)合力。
再有，具有由對(duì)作為像現(xiàn)有例1那樣的母體的氧化鋁中只添加0.1重量％～0.2重量％的氧化鎂的多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷構(gòu)成的外圍器具的高壓鈉燈，即使陶瓷密封材料不包含釔，其外圍器具的端部也不會(huì)發(fā)生裂縫。
在實(shí)施例1～實(shí)施例6中，當(dāng)對(duì)在和上述同樣的點(diǎn)燈條件下進(jìn)行點(diǎn)燈且點(diǎn)燈經(jīng)過(guò)24000小時(shí)為止的光束維持率(％)進(jìn)行考察時(shí)，得到了圖5所示的結(jié)果。
再有，光束維持率(％)是將點(diǎn)燈經(jīng)過(guò)100小時(shí)后的光束設(shè)為100時(shí)的比例。
由圖5可知，在實(shí)施例1～實(shí)施例6中，點(diǎn)燈經(jīng)過(guò)24000小時(shí)后的光束維持率大于等于86.5％。在現(xiàn)有例1中，點(diǎn)燈經(jīng)過(guò)12000小時(shí)后的光束維持率是87.5％，此外，通常，若光束維持率大于等于85％，認(rèn)為實(shí)用上沒(méi)有問(wèn)題，所以，該值在實(shí)際使用時(shí)是足夠的。
如上所述，若按照本發(fā)明實(shí)施方式的高壓鈉燈的結(jié)構(gòu)，可以提高燈的初期特性(燈效率和光束)，而且，即使點(diǎn)燈經(jīng)過(guò)24000小時(shí)，也可防止外圍器具11的端部發(fā)生裂縫，可以實(shí)現(xiàn)高效率和長(zhǎng)壽命。而且，管壁負(fù)荷設(shè)定在21.1W/cm2(穩(wěn)定點(diǎn)燈時(shí)的管壁溫度是1240℃)，與現(xiàn)有的高壓鈉燈的管壁負(fù)荷(15W/cm2～19W/cm2)相比，設(shè)定值提高了10％以上，盡管如此，即使在點(diǎn)燈經(jīng)過(guò)24000小時(shí)之后也可以得到足夠的光束維持率。
此外，制作了一種燈輸入為360W的高壓鈉燈，除了通過(guò)改變外圍器具11的內(nèi)徑使管壁負(fù)荷改變這一點(diǎn)之外，具有和實(shí)施例1同樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)和上述同樣對(duì)制作的各個(gè)燈考查燈的各種特性時(shí)，可以確認(rèn)若管壁負(fù)荷在大于19W/cm2、小于等于23W/cm2(穩(wěn)定點(diǎn)燈時(shí)的管壁溫度大于1200℃、小于等于1300℃)的范圍內(nèi)，能夠得到和上述同樣的效果。
這里，為了通過(guò)可靠地抑制多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的結(jié)晶粒邊界的結(jié)合力變?nèi)鮼?lái)可靠地防止裂縫的發(fā)生、并且提高電極保持部9的密封工序中的作業(yè)效率，氧化釔的含量最好是大于等于1重量％、小于等于20重量％。當(dāng)氧化釔的含量不滿1重量％時(shí)，陶瓷密封材料13包含的釔向多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的擴(kuò)散量不足，恐怕不能很好地維持多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的結(jié)晶粒邊界的結(jié)合力。另一方面，當(dāng)氧化釔的含量超過(guò)20重量％時(shí)，陶瓷密封材料13的熔點(diǎn)過(guò)高，在電極保持部9的密封工序中，必須將陶瓷密封材料13的加熱溫度設(shè)定得很高，有使作業(yè)效率降低之虞。
此外，作為外圍器具11的材料的多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的平均結(jié)晶粒徑最好設(shè)定在10μm～150μm的范圍內(nèi)。由此，可以防止外圍器具11的透光率的下降，同時(shí)，可以利用多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的結(jié)晶粒阻止多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷中的釔在多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷中移動(dòng)。因此，可以進(jìn)一步抑制釔的偏析，此外，結(jié)晶之間的接觸表面積變大，可以增加外圍器具11的機(jī)械強(qiáng)度。因此，可以進(jìn)一步防止外圍器具11的端部發(fā)生裂縫，進(jìn)一步延長(zhǎng)使用壽命。
另一方面，當(dāng)多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的平均結(jié)晶粒徑超過(guò)150μm時(shí)，結(jié)晶之間的接觸表面積變小，外圍器具11的機(jī)械強(qiáng)度變?nèi)?，可能容易在外圍器?1的端部發(fā)生裂縫。相反，當(dāng)多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的平均結(jié)晶粒徑不到10μm時(shí)，結(jié)晶粒邊界過(guò)多，因放電發(fā)出的光在通過(guò)外圍器具11時(shí)被該結(jié)晶粒邊界吸收，結(jié)果，有使外圍器具11的透光率降低之虞。
再有，在上述實(shí)施方式中，以燈輸入為360W的高壓鈉燈為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是，對(duì)于例如燈輸入為70W～1000W的高壓鈉燈，也可以得到和上述同樣的效果。
此外，在上述實(shí)施方式中，作為外圍器具11的材料，說(shuō)明了使用對(duì)氧化鋁母體分別添加了氧化鎂、氧化鋯和氧化釔的多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的情況，但是，即使使用添加了除上述添加物之外還添加氧化鈧、氧化鏑、氧化鋱和氧化鉿等的外圍器具，也可以得到和上述同樣的效果。當(dāng)然，氧化鋯不是必需的，也可以只添加氧化鎂和氧化釔，此外，使用取代氧化鋯而將氧化鈧、氧化鏑、氧化鋱和氧化鉿等和氧化鎂、氧化釔一起添加的外圍器具，也可以得到和上述同樣的效果。
對(duì)于各添加物的添加量，可以根據(jù)添加物的種類或數(shù)量等適當(dāng)決定，但是，例如，當(dāng)作為添加物分別添加氧化鎂、氧化鋯和氧化釔時(shí)，最好分別添加100ppm～800ppm的氧化鎂、200ppm～1200ppm的氧化鋯和10ppm～300ppm的氧化釔。特別是氧化釔的添加量最好設(shè)定在10ppm～150ppm的范圍內(nèi)。這樣，可以進(jìn)一步抑制上述釔的偏析量，同時(shí)，可以減小封入的鈉因與多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的反應(yīng)或向發(fā)光管5的外部擴(kuò)散而消失的比例。因此，可以防止光束維持率的下降。進(jìn)而，為了進(jìn)一步抑制釔的偏析量，最好將氧化釔的添加量設(shè)定在100ppm以下。
工業(yè)上利用的可能性本發(fā)明對(duì)于具有包括由特別添加了MgO、ZrO2和Y2O3的多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷形成的外圍器具的發(fā)光管的高壓鈉燈，可以防止在外圍器具的端部發(fā)生裂縫，可以應(yīng)用于必需要高效率且長(zhǎng)壽命的用途。
權(quán)利要求
1.一種高壓鈉燈，其特征在于，具有發(fā)光管，該發(fā)光管在由分別至少添加了氧化鎂MgO和氧化釔Y2O3的多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷構(gòu)成的外圍器具的兩端部，利用陶瓷密封材料對(duì)前端部設(shè)有電極的電極保持部進(jìn)行密封，而且，在其內(nèi)部至少封入作為發(fā)光物質(zhì)的鈉，上述陶瓷密封材料包含釔。
2.如權(quán)利要求1記載的高壓鈉燈，其特征在于，上述陶瓷密封材料包含氧化釔。
3.如權(quán)利要求2記載的高壓鈉燈，其特征在于，上述陶瓷密封材料的上述氧化釔的含量大于等于1重量％、小于等于20重量％。
4.如權(quán)利要求1～3的任何一項(xiàng)記載的高壓鈉燈，其特征在于，上述多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的平均結(jié)晶粒徑是10μm～150μm。
5.如權(quán)利要求1～4的任何一項(xiàng)記載的高壓鈉燈，其特征在于，上述多結(jié)晶體氧化鋁陶瓷的上述氧化釔的添加量是10ppm～150ppm。
全文摘要
高壓鈉燈具有發(fā)光管(5)，發(fā)光管(5)在由分別至少添加了氧化鎂(MgO)和氧化釔(Y
文檔編號(hào)H01J61/36GK1922714SQ20058000589
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月25日
發(fā)明者桐生英明, 池田隆, 和田雅人 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社