CN1149625C - 高压蒸汽放电灯 - Google Patents

Abstract

在外管的内部有发光管1，在发光管1的内部设有至少一对电极8，并且在发光管1的内部至少封入汞。电极8由电极针12和包围它的金属管13构成。由于可充分稳定地确保电极针12和金属管13内表面的接触面积，所以可以使电极针前端温度无离散地充分降低。其结果，可获得具有良好寿命特性，并且可以显著减少灯之间寿命特性离散的高压蒸汽放电灯。

Description

高压蒸汽放电灯

技术领域

本发明涉及高压蒸汽放电灯，特别涉及在发光管内的电极上具有特征的高压蒸汽放电灯。

背景技术

以往，高压蒸汽放电灯的发光管内的电极一般由钨制的电极针和包围电极针的钨制电极线圈构成。

作为电极线圈，已知有使用线径比电极针直径小的金属丝，在电极针上单层卷绕和双层卷绕的电极线圈。此外，已知使电极针的前端位于电极线圈内的结构的电极线圈，和使电极针的前端与发光管中央侧的电极线圈端部一致或突出的结构的电极线圈等。

在电极针上设置电极线圈的目的在于，通过使放电中的电极针前端温度下降达到最佳温度，降低电极针前端钨的蒸发，从而抑制发光管的黑化。此外，用细金属丝形成电极线圈，提高电解强度，使灯的起动性能良好也是重要的目的。

自过去以来，就不断进行使电极针的前端温度最佳化，提高寿命特性的研究，不断进行电极针和电极线圈线径的研究和电极线圈的卷绕数及形状的研究。

在这种以往的高压蒸汽放电灯的电极中，通过焊接或强行插入(即电极线圈的内径比电极针的外径稍小，将电极针机械地压入电极线圈中获得嵌合强度的方法)来固定电极针和电极线圈，但由于电极线圈由金属丝形成，所以电极针与电极线圈的接触面积非常小，电极针前端的温度降低效果小。

此外，由于各个电极的接触面积的离散变大，所以电极针前端温度的离散变大，其结果，在电极前端的钨的蒸发程度上产生离散。如果钨的蒸发量多，电极前端的劣化大，那么由于在发光管的内表面上附着蒸发的钨，发光管黑化，所以不但灯的光束下降变大，发光管的温度上升，而且造成灯电压的上升，从而会加速灯的熄灭。而且，在电极线圈设计成紧密卷绕情况下，如果在线圈的间距上有间隙，那么由于热传导明显下降，所以存在上述现象变得更加明显的问题。

发明内容

本发明用于解决上述问题，目的在于提供具有良好寿命特性，并且可以显著减小灯之间的寿命特性离散的高压蒸汽放电灯。

为了实现上述目的，根据本发明的一种高压蒸汽放电灯，配有在其内部设有一对电极并且在其内部封入汞的发光管，所述电极由电极针和包围所述电极针外周的金属管构成，其特征在于，上述金属管的主成分是钨，在所述电极针的外径为φ(mm)、从所述金属管的发光管中央部分侧的端部向发光管中央部分侧的所述电极针的突出长度为L(mm)的情况下，满足L≤1.25×φ+3.0。

利用这样的结构，可以充分确保电极针与金属管内表面的接触面积，可以使电极针前端温度充分下降。此外，由于各个电极的接触面积变得均匀，所以可以使电极针前端温度的离散降低，可以降低各个灯的电极温度的离散。以上的结果，可以提供具有良好寿命特性，并且可以显著减少各个灯的寿命特性离散的高压蒸汽放电灯。

附图说明

图1表示本发明一实施例的金属卤化物灯的局部剖切正面图。

图2表示图1所示灯的发光管的剖面正面图。

图3(A)、图3(C)、图3(D)表示配有本发明一实施例的金属管的电极的剖面正面图，图3(B)表示配有以往电极线圈的电极的剖面正面图。

图4表示本发明一实施例的灯与以往形态的灯的光束维持率的图。

图5表示电极针的外径与突出长度关系的图。

图6表示本发明一实施例的灯的光束衰退率的图。

图7表示在本发明的灯中使用的电极的其它结构例的剖面正面图。

图8表示在本发明的灯中使用的金属管的其它结构例的斜视图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施例。

如图1所示，本发明第一实施例的70W金属卤化物灯具有在外管2内用金属线3a、3b固定支撑陶瓷制发光管1的结构。在外管2的一端设有芯柱3，外管2利用芯柱3气密地密封。

在发光管1内，封入预定量的汞和作为起动气体的氩，作为卤化金属，封入镝(Dy)、铥(Tm)、钬(Ho)、铊(Tl)、钠(Na)的碘化物。再有，4表示灯头。

图2是表示本实施例发光管的大致结构的剖面图。如图2所示，陶瓷制的发光管1在外径为7.8mm、壁厚度为0.6mm的本管圆筒部分5的两端部上设有外径为2.6mm、内径为0.8mm的细管圆筒部分6。利用壁厚度为1.7mm的圆环部分7，该本管圆筒部分5和细管圆筒部分6被烧结为一体。

带有电极8的导入线9分别插入两细管圆筒部分6内前端部分、使电极8的前端达到位于本管圆筒部分5内的位置上。导入线9利用密封材料10密封在细管圆筒部分6内，在细管圆筒部分6内形成密封部分11。

如图3(A)所示，电极8由钨制的外径为φ0.4(mm)的电极针12和包围电极针12的钨制的壁厚为0.2(mm)、全长为1.5(mm)的金属管13构成，金属管13被焊接并固定在电极针12上。从金属管13的发光管中央部分侧的端部向电极针12的发光管中央部分侧的突出长度L为1.0(mm)。

再有，在图2中，14表示汞，15表示碘化物颗粒。

作为比较例，同时评价采用图3(B)所示的以往结构的电极线圈的灯。图3(B)的电极在与上述灯A相同的电极针12的外周上双层卷绕地构成由线径为0.1(mm)的钨制成的电极线圈16(在图中，为了简化起见，仅表示了一层)，电极线圈16部分的全长与作为本发明产品的一实施例的灯A一样为1.5(mm)。将采用该电极线圈16的灯作为灯B。

分别制作20个灯A、灯B，进行寿命评价。

图4表示寿命评价结果。再有，纵轴的光束维持率(％)意味着((灯点火后的某个经过时间时的光束值)/(灯点火后经过100小时时的全光束值)×100)，在图4中，用20个评价灯的平均值来表示。

在图4中，灯A的光束维持率为LA，灯B的光束维持率为LB。

由图4可知，如果比较6000小时点火时的光束维持率，那么相对于作为以往结构品的灯B的光束维持率为70％的情况，作为本发明产品的一实施例的灯A的光束维持率为80％。此外，可以确认灯A的发光管的黑化程度也小。就是说，按照本发明，可以确认获得良好的寿命特性。

此外，表1表示各灯的6000小时点火时的光束维持率。

                         表1No.    灯A的光束维持率(％)    灯B的光束维持率(％)

1            80                      70

2            82                      62

3            81                      68

4            78                      68

5            79                      61

6            83                      72

7            81                      73

8            76                      75

9            83                      74

10           80                      78

11           75                      65

12           79                      73

13           83                      72

14           80                      60

15           81                      65

16           83                      75

17           77                      71

18           76                      77

19           83                      62

20           80                      70

平均         80.0                    69.6

标准         2.6                     5.5

偏差

在表1中，用标准偏差σ表示灯A、灯B的光束维持率的离散。

由表1可知，相对于作为以往结构品的灯B的光束维持率的标准偏差σ为5.5的情况，作为本发明产品的一实施例的灯A的光束维持率的标准偏差σ为2.6。就是说，通过采用本发明的金属管13，可以确认各灯的电极针12的前端温度变得均匀，可获得灯之间寿命特性离散小的灯。

再有，作为金属管，在使用图3(C)所示的壁厚度为0.1(mm)的双层组合金属管17的情况下，同样也可获得寿命改善的效果和寿命离散降低的效果。

下面，在图1所示的70W的金属卤化物灯中，采用图3(A)所示电极8的结构，电极针12的外径φ为0.4(mm)，以从金属管13的发光管中央部分侧的端部向电极针12的发光管中央部分侧的突出长度L作为参数，进行将突出长度L改变为0(mm)、1.0(mm)、2.0(mm)、3.0(mm)、3.5(mm)五种情况时的寿命评价。

图4表示其结果。在图4中，分别以La-0、La-1.0、La-2.0、La-3.0、La-3.5表示突出长度为0(mm)、1.0(mm)、2.0(mm)、3.0(mm)、3.5(mm)时的光束维持率。

由图4可知，随着突出长度L变大，6000小时点火时间的光束维持率下降，在突出长度L为3.5(mm)时，变为与以往电极结构的灯B相同的光束维持率。就是说，随着突出长度L变大，电极针12的前端温度下降效果变小，电极针前端的钨蒸发，发光管黑化程度变大。

而且，在与本发明第一实施例类似的100W、150W、250W金属卤化物灯中，用图3(A)所示结构的电极同样进行寿命评价的结果，可以确认，无论哪个瓦数的灯，与使用图3(B)所示的以往电极结构的灯相比，寿命特性提高，并且灯之间的寿命特性离散减小。

接着，按照瓦数改变电极针12的外径φ，以突出长度L作为参数，进行寿命评价。

其结果，图5所示的斜线部分区域，即在满足L≤1.25×φ+3.0设计的情况下，与使用以往电极结构的电极线圈16的灯相比，可以确认寿命特性提高。这是因为如果突出长度L变得过大，那么会导致电极针1 2的前端温度下降效果变小的结果。

下面，在图1所示的本发明第一实施例的70W金属卤化物灯中，采用图3(D)所示那样的研磨加工两端部的金属管18，进行寿命评价。

图6表示其结果。同时，评价使用图3(A)的金属管13的灯，比较两者的从灯点火初期至100小时点火时的光束衰退率。

光束衰退率(％)为((某个时间的光束值)/(灯点火初期的光束值)×100)。在图6中，使用图3(A)的金属管13的灯的光束衰退率为Ma，而使用研磨加工图3(D)的端部的金属管18的灯的光束衰退率为Md。

由图6可知，可以确认使用研磨加工端部的金属管18的灯的一方在寿命特性上良好。再有，两个灯的100小时以后的光束劣化程度相同。

这是因为端部未进行研磨加工的金属管13在金属管端部的切割面上有毛刺，在灯点火时，毛刺的部分局部地达到高温，在发光管内钨会蒸发。由于毛刺部分的钨的蒸发从灯点火初期开始至100小时左右结束，所以金属管13和金属管18的100小时以后的光束劣化程度变得相同。就是说，由于通过研磨加工金属管的端部，除去毛刺，可以降低初期的光束劣化，所以可以确认作为金属管是更好的结构。再有，研磨加工不必一定在金属管的两端实施，但如果在两端实施，那么就可以更容易发现上述效果。

图7表示本发明电极的金属管的其它结构例。图7(A)的金属管19通过在内周表面上形成圆周方向的槽19a，在内周表面上带有凹凸形状。此外，图7(B)的金属管20通过在内周表面上形成纵向方向的槽20a，在内周表面上带有凹凸形状。如图7(A)、图7(B)所示，在钨制金属管的内表面上设有凹凸的金属管19、20具有可以容易地与电极针12焊接的优点。

此外，图7(C)的金属管21通过在外周表面上形成圆周方向的槽21a，在外周表面上给出凹凸形状。此外，图7(D)的金属管22通过在外周表面上形成纵向方向的槽22a，在外周表面上给出凹凸形状。如图7(C)、图7(D)所示，在钨制金属管的外表面上设有凹凸的金属管21、22中，也具有可以容易地与电极针12焊接的优点。这是因为焊接时电极针与金属管的接触部分变得容易熔化。

再有，可以仅在如图所示的金属管的纵向方向的一部分上形成图7(A)、图7(C)那样的圆周方向的凹凸部分也可以在全长上形成。此外，可以仅在如图所示的金属管的圆周方向的一部分上形成图7(B)、图7(D)那样的纵向方向的凹凸部分，也可以在整个圆周上形成凹凸部分。此外，在内周表面和外周表面的两表面上也可以给出凹凸。而且，除了通过形成如图所示的槽(或肋条)而给出凹凸以外，也可以通过给出点状凸部或凹部来形成。

在上述实施例中，作为金属管13，论述了环状金属管，但如图8所示，使用形成纵向方向缝隙23a的局部欠缺的金属管23，同样也可以提高改善寿命效果和改善灯之间的寿命特性离散。再有，如图8所示，欠缺形状不限于遍及纵向方向整个长度的缝隙。例如，仅在纵向方向的一部分上形成的缝隙、以螺旋状按预定长度形成的缝隙、切开端部一部分的形状、使外周的一部分贯通的开口形状等，可以进行适当变更。再有，在本发明中，金属管‘包围’电极针不仅有象金属管13那样电极针的四周包围情况，而且包括用带有图8所示的欠缺部分的金属管实质性地包围电极针的情况。

而且，在本实施例中，作为金属管13的材质，使用钨，但在钨中含有约2(wt％)的钍(Th)的金属管中，同样也可获得寿命改善的效果和灯之间的寿命特性离散改善的效果，而且，可以确认灯的启动性能变好。

而且，在本发明的实施例中，作为发光管1，论述了使用透明陶瓷的金属卤化物灯，但代替透明陶瓷，也可以使用石英，只要是耐热性和透过率良好的发光管材料，就没有特别限定。

此外，在本发明的实施例中，作为发光管内的封入物，除了汞和氩(Ar)以外，还论述了使用镝(Dy)、铥(Tm)、钬(Ho)、钠(Na)、铊(Tl)的碘化物的灯，但代替氩(Ar)，也可以使用氙(Xe)和氖(Ne)，此外，卤化物的种类和有无并未限定。

如以上说明，按照本发明，可以提供具有良好寿命特性，并且可以显著减少灯之间的寿命特性离散的高压蒸汽放电灯。

Claims (6)

1.一种高压蒸汽放电灯，配有在其内部设有一对电极并且在其内部封入汞的发光管，所述电极由电极针和包围所述电极针外周的金属管构成，

其特征在于，上述金属管的主成分是钨，在所述电极针的外径为φmm、从所述金属管的发光管中央部分侧的端部向发光管中央部分侧的所述电极针的突出长度为Lmm的情况下，满足L≤1.25×φ+3.0。

2.如权利要求1所述的高压蒸汽放电灯，其特征在于，所述金属管的至少一部分上有缝隙。

3.如权利要求1所述的高压蒸汽放电灯，其特征在于，所述金属管的至少一个端部被研磨加工。

4.如权利要求1所述高压蒸汽放电灯，其特征在于，在所述金属管内表面的至少一部分上有凹凸。

5.如权利要求1所述的高压蒸汽放电灯，其特征在于，在所述金属管外表面的至少一部分上有凹凸。

6.如权利要求1所述的高压蒸汽放电灯，其特征在于，在所述金属管的材料中包含钍。

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