JP2003187748A - ランプ用発光管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ランプ効率を高く維持しながら、長期間に亘
ってより安定して強い光が得られる発光管を提供する。 【解決手段】 透光性を有する外囲器１と、その外囲器
１を貫通する状態で配置される一対の電極２とが設けら
れ、外囲器１が、放電空間を形成する太管部１ｂと、一
対の電極２を夫々挿通する一対の細管部１ａとを備えて
形成され、細管部１ａ内において電極２の周囲に巻回さ
れるコイル１１が備えられたランプ用発光管において、
コイル１１の太管部１ｂ側の端部が、外囲器１の内部空
間において細管部１ａから太管部１ｂに向かって拡幅す
る太管部１ｂと細管部１ａとの境界位置から１ｍｍ以上
で且つ５ｍｍ以下の距離だけ細管部１ａ側に入った位置
に位置するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透光性を有する外
囲器と、その外囲器を貫通する状態で配置される一対の
電極とが設けられ、前記外囲器が、放電空間を形成する
太管部と、前記一対の電極を夫々挿通する一対の細管部
とを備えて形成され、前記細管部内において前記電極の
周囲に巻回されるコイルが備えられたランプ用発光管に
関する。

【０００２】

【従来の技術】かかるランプ用発光管は、例えばセラミ
ックメタルハライドランプや高圧ナトリウムランプ等の
ランプにおいて、それの発光管として用いられる。この
ランプ用発光管の外囲器には、外囲器内の空間で放電を
起こさせるために、外囲器を貫通するように一対の電極
が配置されており、この電極の支持構造として電極が挿
通する細管部が備えられ、その細管部に連設される状態
で放電空間を形成する太管部が備えられている。前記一
対の電極の先端は、細管部から太管部内へ突出している
のであるが、この電極における細管部内に存在する部分
には、電極の周囲にコイルが巻回されている。このコイ
ルは、細管部の内壁と電極との間の空間を狭めて外囲器
内の蒸気化した発光物質が温度の低い細管部の奥へ進入
するのを防ぐと共に、電極の熱を放熱することで、高温
状態にある放電空間の熱が熱伝導の良い電極を伝わって
細管部における電極の封着部に伝わり封着部のろう材が
耐熱温度を超えてしまうのを防止する働きをしている。

【０００３】従来、このコイルの配置としては、コイル
の前記太管部側の端部が、外囲器の内部空間において細
管部から太管部に向かって拡幅する太管部と細管部との
境界位置に位置するように構成されるのが一般的であっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成のランプ
用発光管であっても、強い光を高効率で得られるのであ
るが、更に、長期間に亘ってより安定して強い光が得ら
れる発光管が要望されていた。本発明は、かかる実情に
鑑みてなされたものであって、その目的は、ランプ効率
を高く維持しながら、長期間に亘ってより安定して強い
光が得られる発光管を提供する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記請求項１記載の構成
を備えることにより、透光性を有する外囲器と、その外
囲器を貫通する状態で配置される一対の電極とが設けら
れ、前記外囲器が、放電空間を形成する太管部と、前記
一対の電極を夫々挿通する一対の細管部とを備えて形成
され、前記細管部内において前記電極の周囲に巻回され
るコイルが備えられたランプ用発光管において、前記コ
イルの前記太管部側の端部が、外囲器の内部空間におい
て前記細管部から前記太管部に向かって拡幅する前記太
管部と前記細管部との境界位置から１ｍｍ以上で且つ５
ｍｍ以下の距離だけ前記細管部側に入った位置に位置す
るように構成されている。

【０００６】すなわち、本発明の発明者は、前記コイル
の太管部側の端部が前記境界位置に位置している状態で
は、そのコイルの端部が放電空間に近いために高温とな
り、その近くの外囲器（細管部）も高温となって外囲器
の構成材料が発光物質と反応したり、あるいは、外囲器
に封入されている発光物質が高温のコイルと接触して突
沸が発生する場合があることを突き止めた。外囲器の構
成材料と発光物質とが反応してしまうと、外囲器内の適
正な発光反応が阻害されて光束が低下して行く原因とな
り、又、発光物質の突沸が発生すると、アークが一時的
に不安定となって、ちらつきや発光管破裂の原因となる
のである。そして、前記コイルの太管部側の端部が、前
記境界位置から１ｍｍ以上前記細管部側に入った位置に
位置するように構成すると、光束維持率の改善が顕著と
なることを確かめた。

【０００７】但し、前記コイルの太管部側の端部の位置
を更に細管部の奥側に位置させると、その端部の温度が
低下し、その温度低下によって前記端部に発光物質が固
着する傾向が強くなり、それに伴って、発光物質の蒸気
圧が低下してランプ効率が低下する。本発明の発明者
は、このランプ効率が前記コイルの太管部側の端部の位
置に依存して一定の割合で低下するのではなく、前記コ
イルの太管部側の端部が前記境界位置から５ｍｍを超え
て細管部側に入ると、ランプ効率の低下の度合いが急に
大きくなることを見出した。以上の光束維持率とランプ
効率との２つの側面から、前記コイルの太管部側の端部
が、外囲器の内部空間において細管部から太管部に向か
って拡幅する太管部と細管部との境界位置から１ｍｍ以
上で且つ５ｍｍ以下の距離だけ細管部側に入った位置に
位置するように構成することで、ランプ効率を高く維持
しながら、長期間に亘ってより安定して強い光が得られ
る発光管を提供できるものとなった。

【０００８】又、上記請求項２記載の構成を備えること
により、前記外囲器が、透光性セラミックにて形成さ
れ、前記外囲器に金属ハロゲン化物が発光物質として封
入されている。すなわち、外囲器を透光性セラミックと
して、発光物質に金属ハロゲン化物を使用した場合、高
温のコイルによって外囲器（細管部）が高温となると、
例えばアルミナ等の外囲器の構成材料が発光物質と反応
し易いものとなり、それによって適正なハロゲンサイク
ルが阻害され易くなる。そこで、上述のようにして前記
コイルの太管部側の端部位置を設定することが極めて有
効となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明のランプ用発光管の
実施の形態を図面に基づいて説明する。〔発光管ＬＴの
概略構成〕本実施の形態のランプ用発光管ＬＴ（以下、
単に「発光管ＬＴ」と略記する）は、図１に示すよう
に、透光性セラミックにて形成されて透光性を有する外
囲器１にろう材３にて一対の電極２を気密封着して構成
され、外囲器１の内部にはヨウ化ナトリウム等の金属ハ
ロゲン化物等が発光物質として封入されている。発光管
ＬＴは、図５に例示するようにガラス球４の中に例えば
窒素ガスと共に封入されていわゆるＨＩＤランプを構成
する。尚、図５では、口金５を備えたランプ形状を例示
している。本実施の形態の外囲器１は、放電空間を形成
するための太管部１ｂと、太管部１ｂの両側に配置され
て電極２の夫々を挿通する一対の細管部１ａとを備えて
構成され、その材質は本実施の形態では透光性セラミッ
クのうちの透光性アルミナを用いている。電極２は、細
管部１ａの外側開口において、外囲器１と同材料にて形
成された円筒状のスペーサー７に挿入した状態で気密封
着されている。

【００１０】〔電極２の詳細構成〕電極２は、ニオブ線
にて形成される外部導入線２ａと、タングステンにて形
成される電極極芯２ｂと、両者をつなぐ小径のモリブデ
ン線にて形成される中継線２ｃとを一体形成して構成さ
れている。電極極芯２ｂには、太管部１ｂ内に突出した
先端に金属製（タングステン）のコイル１０（以下、こ
のコイル１０を「極頭コイル１０」と称する。）が巻回
され、細管部１ａ内に位置する部分に金属製（モリブデ
ン）のコイル１１（以下、このコイル１１を「セカンド
コイル１１」と称する。）が巻回されている。極頭コイ
ル１０は、電極極芯２ｂの熱を放熱する働きを有してお
り、この放熱効果によって放電状態を安定させる。一
方、セカンドコイル１１は、細管部１ａの内壁と電極極
芯２ｂとの間の空間を狭めて蒸発した発光物質が細管部
１ａの奥側（封着側）へ移動するのを抑制すると共に、
電極極芯２内を太管部１ｂ側から細管部１ａの奥側へ伝
導される熱を放熱して封着部分の温度上昇を抑制する働
きを有する。

【００１１】上記のような機能を有するセカンドコイル
１１は、その配置位置によって光束維持率とランプ効率
に影響する。ここで、光束維持率とは、発光管ＬＴから
出射する光の光束の点灯初期の光束に対する割合（％）
であり、発光管ＬＴの光束が点灯時間の経過に従って点
灯初期の光束を基準としてどの程度の光束を維持してい
るかを示す量であり、ランプ効率とは、発光管ＬＴから
出射する光の光束を発光管ＬＴの消費電力で割った値で
ある。セカンドコイル１１の配置位置として着目するの
は、外囲器１における細管部１ａと太管部１ｂとの境界
付近を拡大して示す図２を参照して説明すると、細管部
１ａの全長に亘って等幅で長手方向に直線状に延びる細
管部１ａの内部空間が太管部１ｂの内壁に達するまでに
階段状に拡幅する太管部１ｂと細管部１ａとの境界位
置、換言すると、外囲器１の内部空間において細管部１
ａから太管部１ｂに向かって拡幅する太管部１ｂと細管
部１ａとの境界位置（図２において符号Ｂで示す位置）
と、セカンドコイル１１の太管部１ｂ側の端部の位置
（図２において符号Ａで示す位置）との位置関係であ
る。

【００１２】位置Ａと位置Ｂとの細管部１ａの長手方向
に沿った間隔を図２に示すように「Ｘ」として、この距
離Ｘを、Ｘ＝０ｍｍ（すなわち、従来の配置），Ｘ＝１
ｍｍ，Ｘ＝３ｍｍ，Ｘ＝５ｍｍ，Ｘ＝７ｍｍと変化させ
た発光管ＬＴにて、ランプ電力３６０Ｗ，ランプ電流
３．４Ａとしたランプを作製して、光束維持率を測定し
た結果を図３に示す。図３では、点灯時間５．５時間，
消灯時間０．５時間の点灯サイクルで測定した光束維持
率と点灯時間との関係を示している。図３の測定結果で
は、従来のＸ＝０ｍｍに対して、Ｘ＝１ｍｍで既に光束
維持率の向上が見られ、Ｘ＝３ｍｍで更に光束維持率が
向上し、それ以上の距離ではほとんど変化が無い。同じ
作製条件で更に試験サンプルを増やしても、光束維持率
が１０％程度ばらつくものの同じ傾向を示した。

【００１３】次に、上記と同様に距離Ｘを、Ｘ＝０ｍ
ｍ，Ｘ＝１ｍｍ，Ｘ＝３ｍｍ，Ｘ＝５ｍｍ，Ｘ＝７ｍｍ
と変化させた発光管ＬＴにて、ランプ電力３６０Ｗ，ラ
ンプ電流３．４Ａとしたランプを作製して、ランプ効率
を測定した結果を図４に示す。図４では、夫々の条件で
１０灯作製したランプの平均値を示している。図４の結
果から、Ｘ＝５ｍｍまでは徐々にランプ効率が低下し、
それを超える距離になると距離Ｘに対するランプ効率の
低下率が急激に増大している。図３及び図４の測定結果
から、距離Ｘは、１ｍｍ≦Ｘ≦５ｍｍと設定するのが光
束維持率及びランプ効率の面から好適であることがわか
る。すなわち、セカンドコイル１１の太管部側の端部
（位置Ａ）が、外囲器１の内部空間において細管部１ａ
から太管部１ｂに向かって拡幅する太管部１ｂと細管部
１ａとの境界位置（位置Ｂ）から１ｍｍ以上で且つ５ｍ
ｍ以下の距離だけ細管部１ａ側に入った位置に位置する
ように構成することで良好な特性の発光管ＬＴが得られ
るのである。

【００１４】又、上記のように距離Ｘを設定すること
が、点灯時のランプ電流を２Ａ以上としたときに特に有
効であることを確認できた。すなわち、ランプ電力１５
０Ｗ，ランプ電流１．８Ａのランプで上記と同様の実験
を行った結果、Ｘ＝０ｍｍに対して光束維持率の値で２
〜３％程度の改善であったのに対し、ランプ電力１５０
Ｗ，ランプ電流２．０Ａのランプでの実験では、Ｘ＝０
ｍｍに対して光束維持率の値で４〜８％改善された。こ
のような結果が得られる理由は今のところ明確ではない
が、ランプ電流の増大による電極の温度上昇が関係して
いるものと推測される。

【００１５】〔別実施形態〕以下、本発明の別実施形態
を列記する。 （１）上記実施の形態では、セカンドコイル１１の材料
としてモリブデンを例示しているが、熱伝導性と耐熱性
を確保できれば他の金属でも良いし、金属以外の材料で
も良い。 （２）上記実施の形態では、発光管ＬＴの外囲器１とし
て透光性アルミナを例示しているが、他の透光性セラミ
ック材料でも良いし、更には石英管であっても良い。 （３）上記実施の形態では、発光物質としてヨウ化ナト
リウム等の金属ハロゲン化物を封入する場合を例示して
いるが、ナトリウム等の金属であっても良い。 （４）上記実施の形態では、外囲器１を、太管部１ｂの
両側に電極２を保持する細管部１ａを備えて構成する場
合を例示しているが、例えば一対の細管部１ａを横並び
状態で太管部１ｂに接続する等、太管部１ｂと細管部１
ａとの位置関係は種々変更可能である。

【００１６】

【発明の効果】上記請求項１記載の構成によれば、光束
維持率とランプ効率との２つの側面から、前記コイルの
太管部側の端部が、外囲器の内部空間において細管部か
ら太管部に向かって拡幅する太管部と細管部との境界位
置から１ｍｍ以上で且つ５ｍｍ以下の距離だけ細管部側
に入った位置に位置するように構成することで、ランプ
効率を高く維持しながら、長期間に亘ってより安定して
強い光が得られる発光管を提供できるものとなった。
又、上記請求項２記載の構成によれば、外囲器を透光性
セラミックとして、発光物質に金属ハロゲン化物を使用
した場合、高温のコイルによって外囲器（細管部）が高
温となると、例えばアルミナ等の外囲器の構成材料が発
光物質と反応し易いものとなり、それによって適正なハ
ロゲンサイクルが阻害され易くなるので、上述のように
して前記コイルの太管部側の端部位置を設定することが
極めて有効となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる発光管の部分断面
図

【図２】本発明の実施の形態にかかる要部拡大図

【図３】本発明の実施の形態にかかる光束維持率の測定
結果を示す図

【図４】本発明の実施の形態にかかるランプ効率の測定
結果を示す図

【図５】本発明の実施の形態にかかるランプの概略構成
図

【符号の説明】

１ 外囲器 １ａ 細管部 １ｂ 太管部 ２ 一対の電極 １１ コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C043 AA03 AA07 CC03 CD01 CD05 DD19 EC20

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性を有する外囲器と、その外囲器を
   貫通する状態で配置される一対の電極とが設けられ、 前記外囲器が、放電空間を形成する太管部と、前記一対
   の電極を夫々挿通する一対の細管部とを備えて形成さ
   れ、 前記細管部内において前記電極の周囲に巻回されるコイ
   ルが備えられたランプ用発光管であって、 前記コイルの前記太管部側の端部が、外囲器の内部空間
   において前記細管部から前記太管部に向かって拡幅する
   前記太管部と前記細管部との境界位置から１ｍｍ以上で
   且つ５ｍｍ以下の距離だけ前記細管部側に入った位置に
   位置するように構成されているランプ用発光管。
2. 【請求項２】 前記外囲器が、透光性セラミックにて形
   成され、前記外囲器に金属ハロゲン化物が発光物質とし
   て封入されている請求項１記載のランプ用発光管。