封入ガスの電球バルブへの高圧封入法

ハロゲンランプの知識

封入ガスの圧力を上げることがハロゲンランプ長寿命化の最も強力な手段です。ハロゲンランプの高性能はほとんど高圧封入ガスによる効果だといって差し支えありません。加圧によりガス分子密度が上がるので蒸発したタングステンの移動が困難になり、フィラメント周辺の蒸気圧が上がり、飽和状態に近づくので蒸発が抑制されます。またガスの圧力自体もフィラメントの蒸発を抑制する効果があります。また高い圧力はフィラメント内部の不純物が作る気泡の成長を抑えて長寿命化に貢献するとも考えられています。(後で解説しますが、タングステン中には不純物というよりも意識的に添加したカリウムなどが存在します)

ハロゲンランプの中に高圧でガスを封入する方法として一般的なのは、排気管(細いガラス管)付きのガラスバルブを使用し、封入ガスを導入すると共に液体窒素で冷却します。すると封入ガスが液化して体積が激減し、内部圧力が下がります。内部圧力が大気圧よりも低い状態であれば、その状態で排気管の一部を強熱して軟化させれば縮まって塞がり、そのまま引き離して切り離せます。この方法で高圧封入の電球が完成します。この方法ならばたとえ数十気圧の封入でも簡単にできます。

またこの液体窒素を使う高圧ガス封入方法は、ランプ内を排気して封入ガスを入れて封じる工程において封入ガスのロスをほとんどださずに効率よくランプ内に封入できることです。液体窒素を使わない場合は装置内に多くのガスを残してしまいます。これがキセノンガスだと、大きなコストアップ要因になってしまいます。

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