JP2003059451A - High pressure discharge lamp - Google Patents

High pressure discharge lamp

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JP2003059451A
JP2003059451A JP2001242469A JP2001242469A JP2003059451A JP 2003059451 A JP2003059451 A JP 2003059451A JP 2001242469 A JP2001242469 A JP 2001242469A JP 2001242469 A JP2001242469 A JP 2001242469A JP 2003059451 A JP2003059451 A JP 2003059451A
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JP
Japan
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lamp
arc tube
tube
average crystal
thin tube
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Pending
Application number
JP2001242469A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiharu Nishiura
義晴 西浦
Shigefumi Oda
重史 織田
Masanori Azuma
昌範 東
Takashi Maniwa
隆司 馬庭
Kazuo Takeda
一男 武田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a general indoor and outdoor high watt type highly efficient-long service life light transmissive ceramic tube discharge lamp capable of surely preventing the occurrence of a crack and damage in a frit sealing part of an alumina ceramic capillary part by lamp aging while maintaining a superior lamp characteristic. SOLUTION: This high pressure discharge lamp has an arc tube vessel having a discharge arc tube part composed of a light transmissive ceramic polycrystalline substance and the capillary part composed of a light transmissive ceramic polycrystalline substance continuously arranged in this discharge arc tube part, and has a power supply body having the sealing part sealed by frit in the capillary part of the arc tube vessel. The average crystal particle size of the light transmissive ceramic polycrystalline substance for forming the capillary part abutting to the sealing part is set smaller than the average crystal particle size of the light transmissive ceramic polycrystalline substance for forming the capillary part unabutting to the sealing part.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧放電ランプ、
特に透光性アルミナ多結晶体(以下、「多結晶アルミナ
セラミック」と称することがある)などのセラミック発
光管からなるメタルハライドランプに関するものであ
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high pressure discharge lamp,
In particular, the present invention relates to a metal halide lamp including a ceramic arc tube such as a translucent alumina polycrystal (hereinafter, also referred to as “polycrystal alumina ceramic”).

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、発光管材料として従来の石英製に
代わり、多結晶アルミナセラミックを用いた新しいメタ
ルハライドランプが開発・展開されている。アルミナセ
ラミック発光管は、基本的に石英製の発光管に比べて耐
熱性が高いので、より高い管壁負荷設計が可能となり、
高効率・高演色性のランプ特性が得られる。
2. Description of the Related Art Recently, a new metal halide lamp using a polycrystalline alumina ceramic has been developed and developed as an arc tube material instead of the conventional quartz product. Alumina ceramic arc tubes are basically more heat resistant than quartz arc tubes, so a higher tube wall load design is possible.
Lamp characteristics with high efficiency and high color rendering can be obtained.

【0003】従来開発・展開されてきたアルミナセラミ
ック管メタルハライドランプは、ランプワット35W〜
150Wの低ワットタイプが主力品種であり、通常その
定格寿命時間は6000時間以上に設定され、主に店舗
などの商業空間における屋内照明分野で用いられてい
る。
Alumina ceramic tube metal halide lamps, which have been developed and developed in the past, have a lamp wattage of 35 W or more.
The low wattage type of 150 W is the main type, and its rated life time is usually set to 6000 hours or more, and it is mainly used in the field of indoor lighting in commercial spaces such as stores.

【0004】従来の典型的なアルミナセラミック管メタ
ルハライドランプにおける発光管構成及びランプ全体構
成を、それぞれ図3及び図4に示す。発光管28を構成
する発光管容器29は、多結晶アルミナセラミック材料
からなる放電発光管部30と、その両端部に焼結された
一対の細管部31、32とから構成されている。放電発
光管部30と細管部31、32は、ランプエイジング中
の放電発光管部30と細管部31、32の焼結部付近に
おけるクラックや破損の発生を防止するために、結晶粒
径がほぼ等しい同質の多結晶アルミナセラミック材料か
ら構成されている。これは、アルミナセラミック管メタ
ルハライドランプに用いられる発光管容器29の構成面
における必要条件である。
The structure of the arc tube and the entire structure of the conventional typical alumina ceramic tube metal halide lamp are shown in FIGS. 3 and 4, respectively. An arc tube container 29 that constitutes the arc tube 28 is composed of a discharge arc tube portion 30 made of a polycrystalline alumina ceramic material, and a pair of thin tube portions 31 and 32 sintered at both ends thereof. The discharge arc tube portion 30 and the thin tube portions 31 and 32 have almost no crystal grain size in order to prevent cracks and damage near the sintered portion of the discharge arc tube portion 30 and the thin tube portions 31 and 32 during lamp aging. It is composed of equally homogeneous polycrystalline alumina ceramic material. This is a necessary condition for the construction of the arc tube container 29 used for the alumina ceramic tube metal halide lamp.

【0005】そして、この多結晶アルミナセラミック材
料としては、特にランプ発光効率を可能な限り上昇させ
るために、平均結晶粒径を30〜40μmと比較的大き
い範囲に規定し、その光透過率を95%以上に高めた材
料が用いられている。なお、かかる平均結晶粒径の制御
は、主にアルミナセラミック焼成以前のアルミナ原料A
23に、結晶成長抑制物質として添加される酸化マグ
ネシウム(MgO)の添加量の増減や、その水素還元気
圏中における焼成温度や焼成時間の調整などにより行わ
れる。
As the polycrystalline alumina ceramic material, in order to increase the luminous efficiency of the lamp as much as possible, the average crystal grain size is defined to be a relatively large range of 30 to 40 μm, and the light transmittance thereof is 95. % Or higher material is used. The average crystal grain size is controlled mainly by the alumina raw material A before firing the alumina ceramic.
It is performed by increasing or decreasing the amount of magnesium oxide (MgO) added to l 2 O 3 as a crystal growth suppressing substance, and adjusting the firing temperature and firing time in the hydrogen reducing atmosphere.

【0006】また、発光管28の両端には、一対のタン
グステンコイル電極33、34が設けられており、タン
グステンコイル電極33、34は、それぞれタングステ
ン電極棒35、36とタングステンコイル37、38の
2つの部品からなっている。前記発光管細管部31、3
2には、ニオブあるいは導電性サーメットからなる給電
体39、40が、フリット41により気密封着されてお
り、また給電体39、40のそれぞれ一方の端部には、
タングステン棒35、36が溶着・保持されている。な
お、導電性サーメットからなる給電体39、40では、
それぞれ他方の端部にニオブなどからなる外部リード線
が溶着・保持される場合もある。
A pair of tungsten coil electrodes 33 and 34 are provided at both ends of the arc tube 28. The tungsten coil electrodes 33 and 34 are respectively composed of tungsten electrode rods 35 and 36 and tungsten coils 37 and 38. It consists of three parts. The arc tube thin tube portions 31, 3
2, the power feeders 39 and 40 made of niobium or a conductive cermet are hermetically sealed by a frit 41, and one end of each of the power feeders 39 and 40 is
The tungsten rods 35 and 36 are welded and held. In addition, in the power feeding bodies 39 and 40 made of a conductive cermet,
In some cases, an external lead wire made of niobium or the like is welded and held at the other end.

【0007】ここで、フリット41は、タングステン棒
35、36の溶着端部付近まで溶融・充填されている。
これは、(a)ランプ点灯時の発光物質によるフリット
41の侵食を防止し、(b)発光管細管部31、32の
タングステン電極棒35、36との直接フリット封着に
よるクラック・破損を防止するために、必要不可欠の手
段であって、これにより基本的にアルミナセラミック管
メタルハライドランプが具現化されたともいえる。そし
て、これに伴い必然的に形成される発光管細管部31、
32と、タングステン棒35、36の隙間42、43に
は、通常モリブデンコイル44、45が、タングステン
電極棒35、36を巻く形で設けられている。
Here, the frit 41 is melted and filled up to the vicinity of the welding ends of the tungsten rods 35 and 36.
This prevents (a) erosion of the frit 41 due to the luminescent material when the lamp is lit, and (b) prevention of cracks and damage due to direct frit sealing of the arc tube thin tube portions 31, 32 with the tungsten electrode rods 35, 36. In order to achieve this, it is an indispensable means, and it can be said that this basically embodies the alumina ceramic tube metal halide lamp. The arc tube thin tube portion 31, which is inevitably formed with this,
In the gaps 42, 43 between the 32 and the tungsten rods 35, 36, molybdenum coils 44, 45 are usually provided so as to wind the tungsten electrode rods 35, 36.

【0008】さらに、発光管28内には、ヨウ化ジスプ
ロシウム(DyI3)、ヨウ化ツリウム(TmI3)、ヨ
ウ化ホルミウム(HoI3)、ヨウ化タリウム(Tl
I)、ヨウ化ナトリウム(NaI)などの金属ハライド
から選択された発光物質46と、緩衝ガスとしての水
銀、及びアルゴンなどの始動補助用希ガスが封入されて
いる。
Furthermore, in the light emitting tube 28, dysprosium iodide (DyI 3), iodide thulium (TmI 3), iodide holmium (HoI 3), thallium iodide (Tl
I), a luminescent material 46 selected from metal halides such as sodium iodide (NaI), mercury as a buffer gas, and a rare gas for starting assistance such as argon are enclosed.

【0009】発光管28を備えたランプ47の全体構成
は、図4に示すように、発光管28が、石英あるいは硬
質ガラスからなる外管バルブ48の内部に設置され、外
管バルブ48には口金49が装着されている。また、外
管バルブ48の内部には窒素主体のガスが約70kPa
封入され、発光管28の周りには、外管バルブ破損防止
用のシールド石英管50が設けられている。なお、ラン
プ47は、通常始動装置内蔵の電子形安定器あるいは銅
鉄形インダクタンス安定器で点灯される。
As shown in FIG. 4, the entire structure of the lamp 47 equipped with the arc tube 28 is such that the arc tube 28 is installed inside an outer bulb 48 made of quartz or hard glass. The base 49 is attached. Further, a gas mainly containing nitrogen is contained in the outer tube valve 48 at about 70 kPa.
A sealed quartz tube 50 is provided around the arc tube 28 to prevent damage to the outer bulb bulb. The lamp 47 is usually lit by an electronic ballast or a copper-iron type inductance ballast with a built-in starter.

【0010】ところで、本発明者は、アルミナセラミッ
ク管メタルハライドランプの応用分野を拡大して、照明
分野における省エネルギー化を一層進めるために、従来
の店舗などの屋内照明用に加えて、今後一般屋内及び屋
外照明用として成長が期待できる高ワットタイプ200
〜400Wのアルミナセラミック管メタルハライドラン
プの開発に取り組んできた。ランプの具体的開発目標と
しては、一層の省エネルギー化を図るためのより高いラ
ンプ効率と、一般屋内及び屋外用としての従来石英発光
管メタルハライドランプと同等以上の定格寿命時間90
00時間以上、更に好ましくは、より長い12000時
間以上の長寿命の2つを設定した。
By the way, in order to expand the application field of the alumina ceramic tube metal halide lamp and to further promote energy saving in the lighting field, the present inventor, in addition to the conventional indoor lighting for stores, etc. High wattage type 200 that can be expected to grow for outdoor lighting
We have been working on the development of ~ 400W alumina ceramic tube metal halide lamps. The specific development goals of the lamp are higher lamp efficiency for further energy saving, and a rated life time of 90 or more equivalent to the conventional quartz arc tube metal halide lamp for general indoor and outdoor use.
Two of a long life of 00 hours or more, more preferably 12000 hours or more, is set.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記高
ワットタイプランプの開発を進めるなかで、特に図3に
示したアルミナセラミック発光管容器29の放電発光管
部30の両端に焼結されている細管部31、32が、1
000時間以下という比較的短時間のランプエイジング
においてもクラックが発生し、破損するという問題が発
生した。そして、かかるアルミナセラミック細管部3
1、32のクラックの発生や破損は、特に図3に示した
給電体39、40とのフリット封着部で集中して発生し
た。これは、基本的には高ワットタイプゆえに前記給電
体の直径が増大し、またランプ電流もより高くなるな
ど、それだけフリット封着部でのアルミナセラミック細
管部にかかる応力が増大することに起因するものと考え
られる。
However, in developing the above-mentioned high watt type lamp, a thin tube sintered at both ends of the discharge arc tube portion 30 of the alumina ceramic arc tube container 29 shown in FIG. Parts 31, 32 are 1
Even during lamp aging which is a relatively short time of 000 hours or less, cracks occur and breakage occurs. And such an alumina ceramic thin tube portion 3
The cracks and damages 1 and 32 were concentrated at the frit sealing portion with the power feeding bodies 39 and 40 shown in FIG. This is because the diameter of the power supply body is basically increased due to the high wattage type, the lamp current is also higher, and the stress applied to the alumina ceramic thin tube portion at the frit sealing portion is increased accordingly. It is considered to be a thing.

【0012】そこで、上記問題を解決する手段として、
例えばアルミナセラミック細管部の肉厚の増大や、ラン
プ点灯時における封着部分の細管部温度の低減などを検
討した。しかし、これらの手段によれば、ランプ点灯時
における発光管端部の温度低下によって発光物質の蒸気
圧が低くなり、ランプ効率を低下させるなどの新たな問
題が誘発された。
Therefore, as a means for solving the above problems,
For example, studies were made on increasing the wall thickness of the alumina ceramic thin tube portion and reducing the temperature of the thin tube portion at the sealed portion when the lamp was lit. However, according to these means, the vapor pressure of the luminescent material is lowered due to the temperature drop at the end portion of the arc tube when the lamp is lit, which causes new problems such as a decrease in lamp efficiency.

【0013】したがって、一般屋内及び屋外用の高ワッ
トタイプの高効率及び長寿命アルミナセラミック管メタ
ルハライドランプを実現するうえで、優れたランプ効率
等のランプ特性を維持しながら、発光管容器両端のフリ
ット封着部分におけるアルミナセラミック細管部のクラ
ック・破損の発生を確実に防止することが重要な技術課
題である。
Therefore, in order to realize a high efficiency and long life alumina ceramic tube metal halide lamp for indoors and outdoors, while maintaining excellent lamp efficiency and other lamp characteristics, the frit at both ends of the arc tube container is maintained. It is an important technical issue to reliably prevent cracking and damage of the alumina ceramic thin tube portion in the sealed portion.

【0014】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、優れたランプ特性を維持しながら、ランプ
エイジングによるアルミナセラミック細管部のフリット
封着部におけるクラック・破損の発生を確実に防止でき
る、一般屋内及び屋外用の高ワットタイプの高効率・長
寿命の透光性セラミック発光管を用いた高圧放電ランプ
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and surely prevents the occurrence of cracks and damages in the frit sealing portion of the alumina ceramic thin tube portion due to lamp aging while maintaining excellent lamp characteristics. It is an object of the present invention to provide a high-pressure discharge lamp using a translucent ceramic arc tube of high efficiency and long life, which can be used for general indoors and outdoors.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の高圧放電ランプは、透光性セラミック多結
晶体よりなる放電発光管部及びこの放電発光管部に連設
された透光性セラミック多結晶体よりなる細管部を有す
る発光管容器を備え、前記発光管容器の細管部内に給電
体がフリットによって封着されてなる封着部を有する高
圧放電ランプであって、前記封着部に当接する前記細管
部部分を形成する透光性セラミック多結晶体の平均結晶
粒径が、前記封着部に当接していない前記細管部部分を
形成する透光性セラミック多結晶体の平均結晶粒径より
も小さいことを特徴とする。
To achieve the above object, a high-pressure discharge lamp of the present invention comprises a discharge arc tube made of a translucent ceramic polycrystal and a translucent tube connected to the discharge arc tube. High-pressure discharge lamp having an arc tube container having a thin tube portion made of a porous ceramic polycrystal, and having a sealing portion formed by sealing a power supply member with a frit in the thin tube portion of the arc tube container. The average crystal grain size of the translucent ceramic polycrystalline body forming the thin tube portion that abuts the sealing portion is the average of the translucent ceramic polycrystalline bodies forming the thin tube portion that do not abut the sealing portion. It is characterized by being smaller than the crystal grain size.

【0016】これにより、優れたランプ特性を維持しな
がら、ランプエイジングによる透光性セラミック細管部
のフリット封着部におけるクラック・破損の発生を、確
実に防止することができ、一般屋内及び屋外用の高ワッ
トタイプの高効率・長寿命のアルミナセラミック管高圧
放電ランプが得られる。
As a result, it is possible to reliably prevent cracks and damages in the frit sealing portion of the translucent ceramic thin tube portion due to lamp aging while maintaining excellent lamp characteristics. It is possible to obtain high watt type alumina ceramic tube high pressure discharge lamp with high efficiency and long life.

【0017】また、前記高圧放電ランプにおいては、前
記封着部に当接していない前記細管部部分を形成する透
光性セラミック多結晶体の平均結晶粒径が25μm以上
であり、前記封着部に当接する前記細管部部分を形成す
る透光性セラミック多結晶体の平均結晶粒径が20μm
以下であることが好ましく、特に15μm以下であるこ
とが好ましい。
In the high pressure discharge lamp, the translucent ceramic polycrystalline body forming the thin tube portion not in contact with the sealing portion has an average crystal grain size of 25 μm or more, and the sealing portion is The average crystal grain size of the translucent ceramic polycrystalline body forming the thin tube portion abutting on the
It is preferably not more than, and particularly preferably not more than 15 μm.

【0018】これにより、優れたランプ特性を維持しな
がら、ランプエイジングによるアルミナセラミック細管
部のフリット封着部におけるクラック・破損の発生を、
少なくともエイジング時間9000時間にわたり確実に
防止することができ、目的とする一般屋内及び屋外用の
高ワットタイプの高効率・長寿命アルミナセラミック管
高圧放電ランプが得られる。
As a result, while maintaining excellent lamp characteristics, the occurrence of cracks and damages in the frit sealing portion of the alumina ceramic thin tube portion due to lamp aging,
The aging time can be reliably prevented for at least 9000 hours, and the desired high efficiency and long life alumina ceramic tube high pressure discharge lamp for general indoor and outdoor purposes can be obtained.

【0019】また、前記高圧放電ランプにおいては、前
記透光性セラミック多結晶体は、透光性アルミナ多結晶
体であることが好ましい。
In the high pressure discharge lamp, the translucent ceramic polycrystal is preferably translucent alumina polycrystal.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】図1及び図2は、本発明の実施の形態であ
るランプワット300Wの始動装置内蔵型の透光性セラ
ミック管メタルハライドランプの発光管構成、及びラン
プ全体構成を示す図である。
FIG. 1 and FIG. 2 are views showing an arc tube structure of a translucent ceramic tube metal halide lamp with a built-in starting device for a lamp watt 300 W, which is an embodiment of the present invention, and an overall lamp structure.

【0022】前記発光管を構成する透光性セラミック多
結晶体としては、透光性アルミナ多結晶体、透光性イッ
トリウム−アルミニウム−ガーネット多結晶体、透光性
イットリア多結晶体などを用いることができる。中で
も、発光物質との反応性が低いという点で、透光性アル
ミナ多結晶体が好ましい。
As the translucent ceramic polycrystal forming the arc tube, a translucent alumina polycrystal, a translucent yttrium-aluminum-garnet polycrystal, a translucent yttria polycrystal, or the like is used. You can Among them, the translucent alumina polycrystal is preferable because it has low reactivity with the light emitting substance.

【0023】発光管1の基本的構成は、図4に示す従来
のアルミナセラミック管メタルハライドランプと同様で
ある。発光管1は、発光管容器2が、多結晶アルミナセ
ラミック材料からなる放電発光管部3と、その両端部に
焼結された一対の細管部4、5から構成されている。こ
こで、放電発光管部3に用いる多結晶アルミナセラミッ
ク材料としては、ランプ効率を高めるために、95%以
上の光透過率が得られる平均結晶粒径約28μmの材料
を用い、多結晶アルミナセラミック材料の原材料には、
結晶成長抑制物質として酸化マグネシウム(MgO)を
0.15%(質量比)を添加した。また、発光管1の寸
法は、放電発光管部3の内径φiを17.0mm及び肉
厚を1.3mm、細管部4、5の外径Rを3.8mm、
孔径rを1.3mm及び長さLを15mm、電極間距離
Ldを24.0mmにそれぞれ設定した。
The basic structure of the arc tube 1 is the same as that of the conventional alumina ceramic tube metal halide lamp shown in FIG. In the arc tube 1, the arc tube container 2 is composed of a discharge arc tube portion 3 made of a polycrystalline alumina ceramic material and a pair of thin tube portions 4 and 5 sintered at both ends thereof. Here, as the polycrystalline alumina ceramic material used for the discharge arc tube portion 3, a material having an average crystal grain size of about 28 μm that can obtain a light transmittance of 95% or more is used in order to improve the lamp efficiency. The raw material of the material is
Magnesium oxide (MgO) 0.15% (mass ratio) was added as a crystal growth inhibitor. Further, the arc tube 1 has dimensions such that the discharge arc tube portion 3 has an inner diameter φi of 17.0 mm and a wall thickness of 1.3 mm, and the thin tube portions 4 and 5 have an outer diameter R of 3.8 mm.
The hole diameter r was set to 1.3 mm, the length L was set to 15 mm, and the interelectrode distance Ld was set to 24.0 mm.

【0024】また、発光管1両端には、一対のタングス
テンコイル電極6、7が設けられており、このタングス
テンコイル電極6、7は、それぞれタングステン電極棒
8、9(線径0.7mm)とタングステンコイル10、
11(単線径0.2mmでコイル巻数10回)の2つの
部品からなっている。発光管細管部4、5には、酸化ア
ルミニウム(Al23)/モリブデン(Mo)=50%
/50%(質量比)組成の導電性サーメットからなる給
電体12、13(直径1.2mm)が、酸化ジスプロシ
ウム(Dy23)/酸化アルミニウム(Al23)/二
酸化珪素(SiO 2)系フリット14により気密封着さ
れている。また、前記給電体12、13のそれぞれ一方
の端部には、前記タングステン棒8、9が溶着・保持さ
れており、それぞれ他方の端部にニオブからなる外部リ
ード線15、16(線径1.2mm)が溶着・保持され
ている。
A pair of tongues is provided at both ends of the arc tube 1.
Ten coil electrodes 6 and 7 are provided.
Ten coil electrodes 6 and 7 are tungsten electrode rods, respectively.
8, 9 (wire diameter 0.7 mm) and tungsten coil 10,
2 of 11 (single wire diameter 0.2mm and 10 coil turns)
It consists of parts. The thin tubes 4 and 5 were
Luminium (Al2O3) / Molybdenum (Mo) = 50%
/ 50% (mass ratio) composition made of conductive cermet
The electric bodies 12 and 13 (diameter 1.2 mm) are oxidized dyspros
Umm (Dy2O3) / Aluminum oxide (Al2O3)/two
Silicon oxide (SiO 2) Airtightly sealed by the system frit 14
Has been. Also, one of the power feeding bodies 12 and 13
The tungsten rods 8 and 9 are welded and held at the ends of the
Each of the outer ends is made of niobium at the other end.
Wires 15 and 16 (wire diameter 1.2 mm) are welded and held
ing.

【0025】フリット14は、タングステン棒8、9の
溶着端部付近まで溶融・充填されている。そして、これ
に伴い必然的に形成される発光管細管部4、5とタング
ステン棒8、9の隙間17、18には、モリブデンコイ
ル19、20(線径0.25mm)がタングステン電極
棒8、9に巻かれる形で設けられている。発光管1内に
は、ヨウ化セシウム(CeI3 )40質量%−ヨウ化ナ
トリウム(NaI)60質量%組成からなる金属ハライ
ド発光物質21が13.5mgと、緩衝ガスとしての水
銀(Hg)45mg、及びネオン・アルゴンペニングガ
ス(Ne+0.5%Ar)からなる始動補助用希ガスが
封入されている。
The frit 14 is melted and filled up to the vicinity of the welding ends of the tungsten rods 8 and 9. Then, in the gaps 17 and 18 between the arc tube thin tube portions 4 and 5 and the tungsten rods 8 and 9 that are inevitably formed with this, molybdenum coils 19 and 20 (wire diameter 0.25 mm) are provided in the tungsten electrode rods 8 and 8. It is provided in the form of being wound around 9. In the arc tube 1, 13.5 mg of a metal halide luminescent material 21 having a composition of 40% by mass of cesium iodide (CeI 3 ) and 60% by mass of sodium iodide (NaI), and 45 mg of mercury (Hg) as a buffer gas. , And a rare gas for assisting starting, which is composed of neon / argon Penning gas (Ne + 0.5% Ar).

【0026】発光管1を備えたランプ22の全体構成
は、図2に示すように、発光管1と始動装置23が組み
合わされて、硬質ガラスからなる外管バルブ24の内部
に設置されている。また、ランプ始動開始電圧を一層低
下させるために、発光管容器2の放電発光管部3に沿っ
て、モリブデン線からなる始動補助導体25が付設され
ている。また、外管バルブ24の内部には窒素ガス70
kPaが封入され、発光管1の周りには外管バルブ破損
防止用のシールド石英管26が設けられている。最終的
に。外管バルブ24に口金27が装着されて、ランプ2
2は完成される。なお、ランプ22は簡易な従来高圧水
銀ランプ300W用の銅鉄形インダクタンス安定器で点
灯される。
As shown in FIG. 2, the entire structure of the lamp 22 provided with the arc tube 1 is installed inside an outer bulb 24 made of hard glass, in which the arc tube 1 and a starting device 23 are combined. . Further, in order to further reduce the lamp starting voltage, a starting auxiliary conductor 25 made of molybdenum wire is attached along the discharge arc tube portion 3 of the arc tube container 2. Further, nitrogen gas 70 is provided inside the outer pipe valve 24.
A shield quartz tube 26 is provided around the arc tube 1 in which kPa is enclosed and which prevents damage to the outer bulb. Finally. The base 27 is attached to the outer bulb 24, and the lamp 2
2 is completed. The lamp 22 is lit by a simple conventional copper-iron type inductance stabilizer for a high pressure mercury lamp 300W.

【0027】次に、本発明の高圧放電ランプの細管部を
形成する透光性セラミック多結晶体について説明する。
なお、本実施の形態では、透光性アルミナ多結晶体を例
に説明するが、本実施の形態はこれに限定されるもので
はない。
Next, the translucent ceramic polycrystal forming the thin tube portion of the high pressure discharge lamp of the present invention will be described.
In this embodiment, a translucent alumina polycrystal is described as an example, but the present embodiment is not limited to this.

【0028】最初に、発光管容器2の放電発光管部3の
両端に焼結される細管部4、5の多結晶アルミナセラミ
ック材料として、放電発光管部3と同様の、平均結晶粒
径28μmの材料を用いた試作ランプ22を準備し、そ
のランプエイジング試験を行った。その結果、試験ラン
プ20灯のうち2灯は、600〜950時間という比較
的短時間のランプエイジングにより、細管部4、5が導
電性サーメットからなる給電体12、13とのフリット
封着部分においてクラック・破損し、これにより寿命終
了に至るという問題が発生した。この原因を解析したと
ころ、基本的に高ワットタイプゆえに給電体の直径が増
大し、またランプ電流もより高くなり、それだけフリッ
ト封着部での多結晶アルミナセラミック細管部4、5に
かかる応力が増大することに起因するものであることが
わかった。
First, as the polycrystalline alumina ceramic material of the thin tube portions 4 and 5 which are sintered on both ends of the discharge arc tube portion 3 of the arc tube container 2, the average crystal grain size of 28 μm, which is the same as that of the discharge arc tube portion 3, is used. A trial lamp 22 using the above material was prepared and its lamp aging test was conducted. As a result, two of the 20 test lamps were subjected to a relatively short lamp aging of 600 to 950 hours, so that the thin tube portions 4 and 5 were frit-sealed with the power feeding bodies 12 and 13 made of a conductive cermet. There was a problem of cracking and damage, which led to the end of life. Analysis of this cause revealed that the diameter of the power supply was basically increased due to the high wattage type, and the lamp current was also higher. Therefore, the stress applied to the polycrystalline alumina ceramic thin tube portions 4 and 5 at the frit sealing portion was increased. It was found to be due to the increase.

【0029】次に、上記多結晶アルミナセラミック細管
部4、5のフリット封着部におけるクラック・破損の発
生を防止する手段について、種々検討した。その結果、
多結晶アルミナセラミック材料からなる細管部4、5の
材料構成として、放電発光管部3との焼結部では、その
平均結晶粒径が放電発光管部3と同等の材料からなり、
一方給電体12、13とのフリット封着部では平均結晶
粒子がより小さく機械的強度のより大きい材料からな
る、いわゆる細管部4、5の平均結晶粒径が、フリット
封着部において部分的により小さく設定された多結晶ア
ルミナセラミック材料を用いる、という手段が有効であ
ることがわかった。
Next, various investigations were made on means for preventing the occurrence of cracks and damages in the frit sealing portions of the polycrystalline alumina ceramic thin tube portions 4 and 5. as a result,
As a material configuration of the thin tube portions 4 and 5 made of a polycrystalline alumina ceramic material, in the sintered portion with the discharge light emitting tube portion 3, the average crystal grain size thereof is made of the same material as that of the discharge light emitting tube portion 3,
On the other hand, the average crystal grain size of so-called thin tube portions 4 and 5, which is made of a material having smaller average crystal grains and higher mechanical strength in the frit seal portion with the power feeding bodies 12 and 13, is partially different in the frit seal portion. It has been found that a means of using a polycrystalline alumina ceramic material set to be small is effective.

【0030】そこで、前記知見にもとづき、平均結晶粒
径が焼結部に比べて封着部ではより小さく設定された多
結晶アルミナセラミック材料からなる細管部4、5を備
えた発光管1を準備し、これを用いたランプ22につい
て同様のエイジング試験を行い、エイジング時間による
クラック・破損の発生割合を調べた。
Therefore, based on the above knowledge, the arc tube 1 provided with the thin tube portions 4 and 5 made of a polycrystalline alumina ceramic material whose average crystal grain size is set smaller in the sealed portion than in the sintered portion is prepared. Then, a similar aging test was performed on the lamp 22 using this, and the rate of occurrence of cracks / damages depending on the aging time was examined.

【0031】本試験において、細管部4、5として、焼
結部では多結晶アルミナセラミックの平均結晶粒径を、
放電発光管部3と同等の約28μmとし、封着部では結
晶成長抑制物質である酸化マグネシウム(MgO)添加
量の漸減により、平均結晶粒径を7〜24μmの範囲で
段階的に変えた5種類のサンプルを調製し、これを備え
た各ランプ20灯分の発光管1を準備した(実施例1〜
5)。また、比較のために、封着部における平均結晶粒
径が28μmの細管部4、5を備えたランプについても
同時に試験した。以上の結果を表1にまとめて示す。
In this test, the average crystal grain size of the polycrystalline alumina ceramics in the sintered parts as the thin tube parts 4 and 5 is
The thickness was set to about 28 μm, which is equivalent to that of the discharge arc tube unit 3, and the average crystal grain size was changed stepwise in the range of 7 to 24 μm by gradually reducing the amount of magnesium oxide (MgO) that is a crystal growth inhibitor in the sealed portion. Samples of various types were prepared, and arc tubes 1 for 20 lamps each equipped with the sample were prepared (Examples 1 to 1).
5). For comparison, a lamp provided with thin tube portions 4 and 5 having an average crystal grain size of 28 μm in the sealed portion was simultaneously tested. The above results are summarized in Table 1.

【0032】なお、多結晶アルミナセラミックの平均結
晶粒径は、破断面の電子顕微鏡写真を拡大し、一定距離
に存在する粒子数から平均粒径を算出した値である。
The average crystal grain size of the polycrystalline alumina ceramic is a value obtained by enlarging an electron micrograph of a fracture surface and calculating the average grain size from the number of grains present at a certain distance.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】その結果、表1に示すように、(a)特に
問題とするクラック・破損の発生は、細管部4、5のフ
リット封着部の多結晶アルミナセラミックの平均結晶粒
径が小さくなるにつれて、全般的に効果的に抑制される
ことが確認された。また、(b)クラック・破損が発生
し始めるエイジング時間が平均結晶粒径が小さくなるに
つれて伸びることが確認された。そして、(i)本発明
が目標とする少なくとも9000時間以上の定格寿命時
間を実現するには、フリット封着部の平均結晶粒径を2
0μm以下の範囲に規定し、(ii)更により長い1200
0時間以上の定格寿命時間を得るには、平均結晶粒径を
15μm以下にすればよいことがわかった。
As a result, as shown in Table 1, (a) the occurrence of cracks and breakages which are particularly problematic is that the average crystal grain size of the polycrystalline alumina ceramics in the frit sealing portions of the thin tube portions 4 and 5 becomes small. Accordingly, it was confirmed that it was effectively suppressed as a whole. Further, it was confirmed that (b) the aging time at which cracking / damage begins to occur increases as the average crystal grain size decreases. Then, (i) in order to achieve the target rated life time of at least 9000 hours or more in the present invention, the average crystal grain size of the frit-sealed portion should be 2
Specified within the range of 0 μm or less, and (ii) longer 1200
It was found that the average crystal grain size should be 15 μm or less in order to obtain the rated life time of 0 hours or more.

【0035】次に、上記のフリット封着部の平均結晶粒
径が10μm、と小さく設定されたアルミナセラミック
細管部4、5からなる発光管1を備えたランプ22を準
備し、その初期ランプ特性(ランプエイジング時間:1
00時間)及び寿命特性を測定した。
Next, a lamp 22 provided with an arc tube 1 composed of alumina ceramic thin tube portions 4 and 5 in which the average crystal grain size of the frit sealing portion was set to a small value of 10 μm was prepared, and its initial lamp characteristics were prepared. (Lamp aging time: 1
00 hours) and life characteristics were measured.

【0036】その結果、ランプ入力300Wにおいてラ
ンプ光束36500lm、ランプ効率121.7lm/
Wで、一般演色評価数Ra72という優れたランプ特性
が得られた。また、エイジング時間12000時間を通
じても、問題のフリット封着部での細管部4、5のクラ
ック・破損が発生しないことも確認された。
As a result, at a lamp input of 300 W, the lamp luminous flux is 36500 lm and the lamp efficiency is 121.7 lm /
With W, excellent lamp characteristics of general color rendering index Ra72 were obtained. It was also confirmed that even after the aging time of 12000 hours, the thin tube portions 4 and 5 at the frit sealing portion in question did not crack or break.

【0037】上記のように、本発明による手段の最大の
特徴は、ランプ効率などのランプ特性を高いレベルに維
持しつつ、クラック・破損の発生を確実に防止できるこ
とにある。
As described above, the greatest feature of the means according to the present invention is that cracks and damages can be reliably prevented while maintaining lamp characteristics such as lamp efficiency at a high level.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明は、高圧放
電ランプ、特にメタルハライドランプにおいて、封着部
に当接する細管部部分を形成する透光性セラミック多結
晶体の平均結晶粒径を、封着部に当接していない細管部
部分を形成する透光性セラミック多結晶体の平均結晶粒
径よりも小さくして、その機械的強度を増大せしめるこ
とにより、ランプエイジングによる透光性セラミック細
管部のフリット封着部におけるクラック・破損の発生
を、一方で優れたランプ特性を維持しながらも確実に防
止することができる。そのため、一般屋内及び屋外用
の、高ワットタイプの高効率・長寿命のセラミック管高
圧放電ランプを提供することができる。
As described above, according to the present invention, in a high pressure discharge lamp, particularly a metal halide lamp, the average crystal grain size of the translucent ceramic polycrystalline body forming the thin tube portion abutting the sealing portion is controlled by The translucent ceramic thin tube portion by lamp aging is made smaller by making it smaller than the average crystal grain size of the translucent ceramic polycrystalline body forming the thin tube portion which is not in contact with the attachment part, and increasing its mechanical strength. It is possible to reliably prevent the occurrence of cracks and damages in the frit-sealed portion while maintaining excellent lamp characteristics. Therefore, it is possible to provide a high-wattage, high-efficiency, long-life ceramic tube high-pressure discharge lamp for general indoors and outdoors.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態であるアルミナセラミック
管メタルハライドランプに用いる発光管の断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an arc tube used in an alumina ceramic tube metal halide lamp according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態であるアルミナセラミック
管メタルハライドランプの正面図である。
FIG. 2 is a front view of an alumina ceramic tube metal halide lamp according to an embodiment of the present invention.

【図3】従来のアルミナセラミック管メタルハライドラ
ンプに用いる発光管の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an arc tube used in a conventional alumina ceramic tube metal halide lamp.

【図4】従来のアルミナセラミック管メタルハライドラ
ンプの正面図である。
FIG. 4 is a front view of a conventional alumina ceramic tube metal halide lamp.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アルミナセラミック発光管 2 発光管容器 3 放電発光管部 4,5 細管部 6,7 タングステン電極 8,9 タングステン電極棒 10,11 タングステンコイル 12,13 給電体 14 フリット 15,16 外部リード線 17,18 隙間 19,20 モリブデンコイル 21 発光物質 22 ランプ 23 始動装置 24 外管バルブ 25 始動補助導体 26 シールド石英管 27 口金 28 アルミナセラミック発光管 29 発光管容器 30 放電発光管部 31,32 細管部 33,34 タングステン電極 35,36 タングステン電極棒 37,38 タングステンコイル 39,40 給電体 41 フリット 42,43 隙間 44,45 モリブデンコイル 46 発光物質 47 ランプ 48 外管バルブ 49 口金 50 シールド石英管 1 Alumina ceramic arc tube 2 arc tube container 3 discharge arc tube 4,5 thin tube section 6,7 Tungsten electrode 8,9 Tungsten electrode rod 10,11 Tungsten coil 12,13 Power supply 14 Frits 15, 16 External lead wire 17,18 gap 19,20 molybdenum coil 21 Luminescent substance 22 lamps 23 Starter 24 Outer pipe valve 25 Starting auxiliary conductor 26 Shielded quartz tube 27 base 28 Alumina ceramic arc tube 29 Arc tube container 30 discharge arc tube 31,32 thin tube 33,34 Tungsten electrode 35,36 Tungsten electrode rod 37,38 Tungsten coil 39,40 power supply 41 Frits 42,43 gap 44,45 molybdenum coil 46 Luminescent substances 47 lamps 48 outer tube valve 49 mouthpiece 50 shield quartz tube

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 昌範 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 馬庭 隆司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 武田 一男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5C043 AA14 CC03 CD01 DD03 EA19 EB16 EC03    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Masanori Higashi             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Takashi Maniwa             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Kazuo Takeda             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F term (reference) 5C043 AA14 CC03 CD01 DD03 EA19                       EB16 EC03

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透光性セラミック多結晶体よりなる放電
発光管部及びこの放電発光管部に連設された透光性セラ
ミック多結晶体よりなる細管部を有する発光管容器を備
え、前記発光管容器の細管部内に給電体がフリットによ
って封着されてなる封着部を有する高圧放電ランプであ
って、 前記封着部に当接する前記細管部部分を形成する透光性
セラミック多結晶体の平均結晶粒径が、前記封着部に当
接していない前記細管部部分を形成する透光性セラミッ
ク多結晶体の平均結晶粒径よりも小さいことを特徴とす
る高圧放電ランプ。
1. An arc tube container having a discharge arc tube part made of a translucent ceramic polycrystal and a thin tube part made of a translucent ceramic polycrystal connected to the discharge arc tube part. A high-pressure discharge lamp having a sealing portion formed by sealing a power supply member with a frit in a thin tube portion of a tube container, the transparent ceramic polycrystalline body forming the thin tube portion contacting the sealing portion. A high-pressure discharge lamp, wherein an average crystal grain size is smaller than an average crystal grain size of the translucent ceramic polycrystalline body forming the thin tube portion that is not in contact with the sealing portion.
【請求項2】 前記封着部に当接していない前記細管部
部分を形成する透光性セラミック多結晶体の平均結晶粒
径が25μm以上であり、前記封着部に当接する前記細
管部部分を形成する透光性セラミック多結晶体の平均結
晶粒径が20μm以下である請求項1に記載の高圧放電
ランプ。
2. The thin tube portion portion abutting the sealing portion, wherein the translucent ceramic polycrystalline body forming the thin tube portion portion not abutting the sealing portion has an average crystal grain size of 25 μm or more. The high-pressure discharge lamp according to claim 1, wherein the translucent ceramic polycrystalline body forming the particles has an average crystal grain size of 20 µm or less.
【請求項3】 前記透光性セラミック多結晶体は、透光
性アルミナ多結晶体である請求項1又は2に記載の高圧
放電ランプ。
3. The high pressure discharge lamp according to claim 1, wherein the translucent ceramic polycrystalline body is a translucent alumina polycrystalline body.
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