JP2003217505A - ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ランプの発光管に発生する黒色化現象を防止
して、ランプをより長寿命化する。 【解決手段】 透光性セラミックにて形成された外囲器
１内に発光物質を封入した発光管ＬＴが、ガラス製の外
球４内に備えられ、前記外球４内における前記発光管Ｌ
Ｔの周囲の空間に気体を封入したランプにおいて、前記
外球４内に封入した前記気体の圧力を、前記発光管ＬＴ
の点灯動作に伴い前記外囲器１が黒ずむ黒色化現象が発
生するのを抑制可能な圧力まで低下させた圧力に設定し
て構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透光性セラミック
にて形成された外囲器内に発光物質を封入した発光管
が、ガラス製の外球内に備えられ、前記外球内における
前記発光管の周囲の空間に気体を封入したランプに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】かかるランプは、発光物質として例えば
ナトリウム等の金属や金属ハロゲン化物等を透光性セラ
ミックの外囲器に封入して形成した発光管をガラス製の
外球内に収めて、高圧ナトリウムランプやセラミックメ
タルハライドランプ等として構成したランプである。こ
のようなランプでは、外球内に配置される高電圧が印加
される部材間で放電が発生する外球内放電を防止する等
のために、外球内における発光管の周囲の空間に窒素ガ
スその他の気体を封入することが一般的に行われてい
る。この外球内に封入される気体の圧力については、従
来、外球内放電を防止するための常識的な圧力に設定す
れば十分であり、その圧力の設定範囲について特に上限
側に何らかの制限が存在するとは考えられていなかっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成では、発光管を長時間点灯動作させると発光管の
外囲器が黒ずむ黒色化現象が発生し、光束維持率が低下
する場合があった。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、上記黒色化現象を防止
して、ランプをより長寿命化する点にある。

【０００４】

【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、透光性セラミックにて形成された
外囲器内に発光物質を封入した発光管が、ガラス製の外
球内に備えられ、前記外球内における前記発光管の周囲
の空間に気体を封入したランプにおいて、前記外球内に
封入した前記気体の圧力を、前記発光管の点灯動作に伴
い前記外囲器が黒ずむ黒色化現象が発生するのを抑制可
能な圧力まで低下させた圧力に設定して構成されてい
る。

【０００５】すなわち、本発明の発明者は、多種の実験
データの中から、発光管を長時間点灯動作させた場合に
生じる前記黒色化現象の発生が、ランプの外球内の気体
の圧力に依存していることを見出した。この発見に基づ
き、更に詳細に調べた結果、外球内の気体の圧力が、あ
る圧力より高くなると前記黒色化現象が発生することを
突き止めたのである。更に、発光管の外囲器を、従来か
ら使用されている石英製とした場合には、前記黒色化現
象が発生しないことも確認した。そこで、発光管の外囲
器として透光性セラミックを用いる場合には、前記黒色
化現象が発生するのを抑制可能な圧力を求めて、外球内
における前記発光管の周囲の空間に封入する気体の圧力
を、その求めた圧力以下に設定するものとしたのであ
る。もって、発光管を長時間点灯動作させたときに発光
管の外囲器が黒ずむ黒色化現象を抑制して、ランプを長
寿命化できるに至った。尚、上記のような黒色化現象が
生じる原因は、外球内の気体による熱伝導率がその気体
の圧力によって変化し、それによって発光管の温度が変
化することが関係しているものと考えられる。

【０００６】又、上記請求項２記載の構成を備えること
により、前記外球の内表面に紫外線透過量低減膜が塗布
されて構成されている。すなわち、ランプには、ランプ
から放射される紫外線の量を低減するために、いわゆる
紫外線カット膜と称される紫外線透過量低減膜を外球に
塗布する場合が多い。この場合、外球の外表面に紫外線
透過量低減膜を塗布すると、空気中の水分の影響等によ
って塗布膜が白濁するのを防止するために、紫外線透過
量低減膜に白濁を防止する材料を混入する等の対策が必
要となって紫外線透過量低減膜の塗布コストが高くな
る。

【０００７】一方、外球の内表面に紫外線透過量低減膜
を塗布すると、膜の塗布コストを低減できるものの、ラ
ンプの点灯による外球の温度上昇によって紫外線透過量
低減膜から膜中のカーボンが飛び出して発光管に付着
し、光束維持率を低下させる。このような場合、外球内
の気体の圧力を高くすることで紫外線透過量低減膜から
のカーボンを飛び出しを抑制することができるのである
が、前記黒色化現象の発生を抑制できる範囲で、できる
だけ外球内の気体の圧力を高くすることで、前記カーボ
ンの飛び出しを十分抑制できることが確かめられた。も
って、紫外線透過量低減膜の塗布コストの上昇を抑制し
ながら、可及的にランプの寿命を長寿命化できるに至っ
た。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のランプの実施の形
態を図面に基づいて説明する。 〔ランプＬＰの全体構成〕本実施の形態のランプＬＰ
は、図１に示すように、硬質ガラス製の外球４内に発光
管ＬＴが備えられ、図示を省略する保持具によって発光
管ＬＴの両端の電極が外球４に連接する口金５に接続さ
れている。外球４内における発光管ＬＴの周囲の空間に
は気体が封入されている。

【０００９】〔発光管ＬＴの構成〕発光管ＬＴは、図３
に示すように、透光性セラミックにて形成された外囲器
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の内部にはナトリウム等の金属のハロゲン
化物あるいはナトリウム等が発光物質として封入されて
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を挿入するための細管部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。細管部１ａには、細管部
１ａの内壁と電極２との間の空間を埋めるためのスペー
サ７が配置されている。スペーサ７の材質は外囲器１の
材質と同一である。

【００１０】〔ランプＬＰの製造工程〕次に、上記構成
のランプＬＰの製造方法について概説する。先ず発光管
ＬＴの製造工程について概説する。発光管ＬＴは、前記
発光物質を投入した外囲器１の細管部１ａに電極２をス
ペーサ７と共に挿入した後、電極２の封着箇所に適当な
剤型に形成したろう材３を保持させる。このろう材３
は、例えばＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｄｙ_２Ｏ_３系封着用
ガラスである。この状態で加熱用の炉の中に配置し、加
熱用の光を封着箇所に照射することによってろう材３が
溶融し、細管部１ａに流れ込んで行く。この加熱用の光
としてはレーザ光やミラーにて集光された加熱用のラン
プの光で良い。外囲器１は、半透明に形成されて封着箇
所の内方側を透視可能であるので、ろう材３が流れる様
子を視認することができ、ろう材３の流れの先端が所定
の位置に達した時点で加熱を中止して、電極２を気密封
着する。以上のようにして一方の電極２の封着を終了す
ると、他方の電極２をアルゴンガス雰囲気中で挿入し、
ろう材３をセットした後、上記と同様にして加熱して電
極２を封着する。

【００１１】次に、上記のように作製した発光管ＬＴ
を、電極等を備えた保持具にセットし、外球４に挿入す
る。外球４は、上記のように硬質ガラスにて形成され、
更に、図１に概略的に示すように、外球４の内表面に紫
外線透過量低減膜６が形成されている。この紫外線透過
量低減膜６はいわゆる紫外線カット膜と称されるもので
あり、酸化亜鉛の微粒子を有機系の溶媒に混ぜて、外球
４の内表面に塗布し、乾燥させた後に４００度以下の温
度で加熱することによって形成する。尚、ここで、加熱
温度を４００度以下に設定しているのは、外球４の材料
である硬質ガラスが４２０〜４３０℃で軟化するからで
ある。

【００１２】このように形成された外球４に発光管ＬＴ
を挿入した状態で、外球４内に封入する気体の雰囲気中
に配置し、口金５を取り付けて気密封止する。このよう
に気密封止することで、外球４内における発光管ＬＴの
周囲の空間は前記気体が封入されるのであるが、このと
きの外球４内の気体の圧力が３３．３３ｋＰａ以下にな
るように設定されている。又、前記気体は、具体的には
窒素にて構成されている。次に、このように外球４内の
窒素の圧力が３３．３３ｋＰａ以下になるように設定し
ている理由について説明する。図２に、外球４内に封入
した窒素の圧力を複数段階に変化させたサンプルについ
て、所定の点灯サイクルで各ランプＬＰを１２０００時
間点灯させた時点の光束維持率を、外球４内の窒素の圧
力に対してプロットしている。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る。

【００１３】図２から明らかなように、外球４内に封入
した窒素の圧力が、３３．３３ｋＰａ程度までは、わず
かずつ光束維持率が低下する程度でそれほど変化なく、
３３．３３ｋＰａを超えると急激に光束維持率が低下す
る。そこで、前記気体の圧力を３３．３３ｋＰａ以下に
設定することで、ランプＬＰの長寿命化を図れるものと
なった。外球４内に封入した気体の圧力が３３．３３ｋ
Ｐａを超えたときの急激な光束維持率の低下は、発光管
ＬＴの外囲器１が黒ずむ黒色化現象が発生することによ
るものであり、この黒色化現象が発生しているか否か
は、点灯サイクル初期のものとの目視による比較で判断
することが可能である。このような特性を有する理由
は、外球４内の気体（すなわち、窒素）による熱伝導率
がその気体の圧力によって変化し、それによって発光管
ＬＴの温度が変化することが関係しているものと考えら
れる。

【００１４】又、外球４の内表面に紫外線透過量低減膜
６を塗布していることから、外球４内の気体の圧力をあ
る程度高く設定して、紫外線透過量低減膜６から外球４
内にカーボンが飛散するのを抑制することが望ましい
が、外球４内に封入した窒素の圧力を３３．３３ｋＰａ
に設定した状態では、１０００ｈ程度点灯動作させた時
点の光束維持率が９０％程度と良好な値が得られ、カー
ボンの飛散が十分に抑制されていることを確認できた。
更に、外球内放電を防止する観点から、外球４内に封入
した窒素の圧力を２０．０ｋＰａ以上に設定することが
好ましい。

【００１５】〔別実施形態〕以下、本発明の実施の形態
を列記する。 （１）上記実施の形態では、外球４の内表面に紫外線透
過量低減膜６を塗布する場合を例示しているが、必ずし
も紫外線透過量低減膜６を内表面に塗布する必要はな
く、外球４の外表面に塗布しても良く、又、紫外線の出
射を抑制するフィルタを別途備えることにより紫外線透
過量低減膜６を塗布しないようにしても良い。このよう
な場合、紫外線透過量低減膜６からのカーボンの飛散を
考慮する必要がなくなり、紫外線透過量低減膜６の存在
によって外球４内に封入された窒素の圧力が制限を受け
ることはない。

【００１６】（２）上記実施の形態では、外球４内に窒
素を封入する場合を例示しているが、例えばキセノンガ
ス等の他の気体を封入する場合にも本発明を適用でき
る。 （３）上記実施の形態では、紫外線透過量低減膜６を酸
化亜鉛の微粒子を主成分として構成する場合を例示して
いるが、例えば、酸化セリウム等を主成分として紫外線
透過量低減膜６を形成しても良い。 （４）上記実施の形態では、ランプＬＰを、外球４に口
金５を気密封止して構成する場合を例示しているが、発
光管ＬＴに印加する電圧を導入するための構成として
は、口金５の代わりに各種形状の電流導入端子を備える
など、その具体形状は種々変更可能である。

【００１７】

【発明の効果】上記請求項１記載の構成によれば、外球
内の気体の圧力が、ある圧力より高くなると前記黒色化
現象が発生し、更に、発光管の外囲器を、従来から使用
されている石英製とした場合には、前記黒色化現象が発
生しないという知見に基づいて、発光管の外囲器として
透光性セラミックを用いる場合には、前記黒色化現象が
発生するのを抑制可能な圧力を求めて、外球内における
前記発光管の周囲の空間に封入する気体の圧力を、その
求めた圧力以下に設定した。もって、発光管を長時間点
灯動作させたときに発光管の外囲器が黒ずむ黒色化現象
を抑制して、ランプを長寿命化できるに至った。

【００１８】又、上記請求項２記載の構成によれば、外
球の内表面に紫外線透過量低減膜を塗布すると、ランプ
の点灯による外球の温度上昇によって紫外線透過量低減
膜から膜中のカーボンが飛び出して発光管に付着し、光
束維持率を低下させる性質があるが、外球内の気体の圧
力を高くすることで紫外線透過量低減膜からのカーボン
を飛び出しを抑制することができる。この観点から、前
記黒色化現象の発生を抑制できる範囲で、できるだけ外
球内の気体の圧力を高くすることで、前記カーボンの飛
び出しを十分抑制できることが確かめられた。もって、
紫外線透過量低減膜の塗布コストの上昇を抑制しなが
ら、可及的にランプの寿命を長寿命化できるに至った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかるランプの概略構成
図

【図２】本発明の実施の形態にかかる外球内に封入した
気体の圧力と光束維持率との関係を示す図

【図３】本発明の実施の形態にかかる発光管の部分断面
図

【符号の説明】

１ 外囲器 ４ 外球 ６ 紫外線透過量低減膜 ＬＴ 発光管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹治 弥三郎 京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町１番地 日本電池株式会社内 (72)発明者 本多 二郎 京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町１番地 日本電池株式会社内 Ｆターム(参考） 5C043 AA03 AA06 AA07 CC03 CC04 CD01 CD05 DD33 DD39 EA15 EC20

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性セラミックにて形成された外囲器
   内に発光物質を封入した発光管が、ガラス製の外球内に
   備えられ、 前記外球内における前記発光管の周囲の空間に気体を封
   入したランプであって、 前記外球内に封入した前記気体の圧力を、前記発光管の
   点灯動作に伴い前記外囲器が黒ずむ黒色化現象が発生す
   るのを抑制可能な圧力まで低下させた圧力に設定して構
   成されているランプ。
2. 【請求項２】 前記外球の内表面に紫外線透過量低減膜
   が塗布されて構成されている請求項１記載のランプ。