JP2004055149A

JP2004055149A - High pressure discharge lamp, multiple tube type high pressure discharge lamp, and lighting device

Info

Publication number: JP2004055149A
Application number: JP2002206853A
Authority: JP
Inventors: Masazumi Ishida; 石田　正純; Takahito Kashiwagi; 柏木　孝仁; Sadao Sakaguchi; 坂口　貞雄
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2004-02-19

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a long-life and high-reliability high pressure discharge lamp capable of suppressing crack or leakage generated at a sealing part by suppressing the degeneracy of a metal pipe caused by sealed halogen, and a lighting device mounting the discharge lamp. <P>SOLUTION: The high pressure discharge lamp L1 comprises a translucent ceramic discharge container 1 having a pair of cylindrical parts 12, 12 with small diameter formed at both ends of a round part 11 forming a discharging space; metal pipes 2 of which, at least the surface contacting with the inner surface of the container 1 is composed of halogen resistant metal or ceramics, airtightly adhered to the cylindrical parts 12, 12 with small diameter through an adhesion layer 3; metal brazing material 5 airtightly sealing the outer end part of the metal pipes 2, holding an end part of an electrode structure 4 having an electrode 41 which is inserted into the metal brazing material; and discharging media containing halogen compound sealed in the discharge container 1. The lighting device S is equipped with this discharge lamp L1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、透光性セラミックスからなる放電容器内にハロゲン化物を含む放電媒体を封入した高圧放電ランプおよびこの放電ランプを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高圧放電ランプは、高効率、長寿命の特性を有することから種々用途のランプの開発がすすめられている。この中で、近年、電球形高圧放電ランプや車両前照灯用ハロゲン電球などの代替用光源として、ハロゲン化物を含む放電媒体を封入したランプ電力が１０〜３０Ｗ程度の小形のメタルハライドランプがある。
【０００３】
たとえば従来の電球形高圧放電ランプを構成する小形メタルハライドランプは、ランプ効率がハロゲン電球に比較して約３〜４倍であるとともに、電球形蛍光ランプに比べて著しく小さいので、点光源として用いることができ、ランプとともに新しい照明システムとしても発展が期待されている。
【０００４】
この小形メタルハライドランプは、たとえば特開平１０−２８４００４号公報、特開平１０−８３７９６号公報や特開２００１−７６６７７号公報などに記載されているように、膨出部の両端に連通して設けられた膨出部より内径が小さい一対の小径筒状部を有する透光性セラミックス放電容器と、この各小径筒状部内にアルミナなどを主成分とするセラミック接着剤などを介し気密封着されたモリブデン製の金属パイプと、この金属パイプの開口端を気密閉塞するとともに膨出部内に臨む電極構体の基端部を支持する金属ろう材と、上記放電容器内に封入したハロゲン化物、水銀、希ガスなどの放電媒体とで構成されている。
【０００５】
このような構成のランプは、金属パイプを構成するモリブデンが、発光部材（放電媒体）として封入したヨウ化ナトリウムやヨウ化スカンジウムなどのヨウ素と結合してヨウ化モリブデンとなり、このヨウ化モリブデンが体積膨脹を起こして、小径筒状部と金属パイプとを接合する接着層に応力が生じ、封着部にクラックを生じたり界面からの剥がれによるリーク発生があり、ランプ寿命の信頼性を損なう不具合があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者等は、この問題を回避するべく種々究明した結果、金属パイプの耐ハロゲン性を高めることにより不具合の発生を抑制できることを見出だした。
【０００７】
なお、高圧放電ランプにおいて、石英ガラス製容器端部の封止部内に気密埋設されるモリブデン箔の表面を、タングステンまたはタンタルからなる材料で被覆し、耐ハロゲン性を高めることは知られている。しかし、透光性セラミックス製の放電容器を用い従来より小形・高効率化した放電ランプにおいて、容器の端部を閉塞するとともに電極の支持および電気的な接続をなすパイプ状の導入導体を、より耐ハロゲン性の高い部材で構成することについては現在まで何等必要はないものと考えられていた。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、封入したハロゲンにより金属パイプが変質することを抑制して封着部に生じるクラックやリークを抑制できる、長寿命で高い信頼性が得られる高圧放電ランプおよびこの放電ランプを装着した照明装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の高圧放電ランプは、放電空間を形成する膨出部の両端に連通して設けられた膨出部より内径が小さい一対の小径筒状部を有する透光性セラミックス放電容器と、この放電容器の各小径筒状部に接着層を介し気密封着され、少なくとも容器内周面の表面側を耐ハロゲン性の金属またはセラミックスの少なくとも一種からなる材料で構成した金属パイプと、この両金属パイプの外側端部においてパイプを気密閉塞するとともに容器内に臨ませた電極を有する電極構体の端部を埋設支持した金属ろう材と、上記放電容器内に封入されたハロゲン化物を含む放電媒体とを具備していることを特徴とする。
【００１０】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１１】
放電容器の形状は、放電空間を形成する真球状ないしは楕円状や長円状あるいは円筒状などをなす膨出部の両端に、この膨出部より内径が小さい連通した一対の小径筒状部を有する。この放電容器は、膨出部と一対の小径筒状部とが一体に成形されていても、両者が接合などで一体化して成形されたものであってもよい。
【００１２】
放電容器を形成する透光性セラミックス材料としては、サファイア、アルミニウム酸化物（Ａｌ_２　Ｏ_３　）、イットリウム−アルミニウム−ガーネットの酸化物（ＹＡＧ）、イットリウム酸化物（ＹＯＸ）やアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）のような光透過性および耐熱性を備えた材料を用いることができる。
【００１３】
また、透光性とは放電によって発生した光を透過して外部に放出できる程度の光透過性を有し、透明に限らず、光拡散性であってもよい。また、膨出部は透光性を要するが、小径筒状部など放電による放射を主としていない部分は、遮光性であってもよい。
【００１４】
さらに、本発明において、放電容器の内容積は制限されるものではないが、小形の高圧放電ランプを得るためには、放電容器を０．０６ｃｃ以下、好ましくは０．０４ｃｃ以下がよい。さらにまた、放電容器の全長は３５ｍｍ以下、好ましくは１０〜３０ｍｍ程度がよい。
【００１５】
金属パイプは、透光性セラミックス放電容器の端部を閉塞するとともに電極構体を支持している。この金属パイプは、放電媒体、特にハロゲンからの耐腐食性を有するとともに透光性セラミックス放電容器と高い気密封着性を有する、放電容器と熱膨脹率が近似したタングステンＷ、タンタルＴａやモリブデンＭｏなどの材料から形成されている。
【００１６】
そして、放電容器の一部を形成する金属パイプの内周面の表面部分には、タングステンやタンタル材料の場合は耐ハロゲン性が高くそのままでよいが、モリブデン材料の場合にはハロゲンと結合して予想以上の体積膨脹を招くので、その内表面に次の材料および形態で被覆が行われている。
【００１７】
この材料としてはタングステンＷ、タンタルＴａ、白金Ｐｔ、金Ａｕや銀Ａｇなど、これら金属の合金やこれら金属が主体の他の材料との合金またはモリブデン材料以上に耐ハロゲン性の高いアルミニウム、ケイ素、イットリウムやディスプロシウムなどの酸化物（Ａｌ_２　Ｏ_３　、ＳｉＯ_２　、Ｙ_２　Ｏ_３　、Ｄｙ_２　Ｏ_３　など）からなるセラミックスあるいはタングステンＷやタンタルＴａの酸化物などあるいはこれら酸化物の混合物を一種ないしは複数種を用いることができ、被覆形態としてはパイプ状に成形して挿入したり、粉末を塗布することにより形成できる。
【００１８】
また、この金属パイプは、基端側が放電容器内と連通した状態で各小径筒状部の内周面または外周面にサーメットやセラミックスなどからなるコンパウンドを封着用接着剤として介し気密封着されている。また、各金属パイプの先端側は小径筒状部から突出し放電容器内の排気、放電媒体の封入が行われた後、開口端に金属ろう材が充填されて気密閉塞している。
【００１９】
この金属ろう材としては、放電ランプの正常動作時の温度上昇に耐えるとともに金属パイプの材料と融点が同等か低く、かつ、パイプと熱膨脹率が近似した白金、バナジウムまたはモリブデンあるいはこれらと他の金属との合金などのろう材を用いることができる。また、たとえば金属パイプをモリブデンからなる材料で形成した場合、パイプの先端をレーザや電子線照射などの加熱により溶融してパイプ自体をろう材としても差支えない。
【００２０】
各電極構体は、電極軸の基端側が金属パイプの先端側を気密閉塞している金属ろう材中に埋設固定され、先端部が放電容器の膨出部内に臨んでいるとともにこの先端部にコイル状の電極が巻装されている。この電極や電極軸などの電極構体は、タングステン、レニウム入りタングステンやモリブデンなどの高融点金属材料から形成され、放電基体となる電極部は電極軸自体が電極となるものであっても差支えない。また、一対の電極構体は、形状や大きさなどが対称構造であっても、非対称構造であってもよい。
【００２１】
放電媒体は、発光金属、ランプ電圧形成媒体および希ガスを選択組合せることにより得られ、発光金属やランプ電圧形成媒体としてはナトリウム、リチウム、スカンジウムや希土類金属などの中から選ばれた一種ないしは複数種とヨウ素、臭素や塩素などの中から選ばれた一種ないしは複数種のハロゲンとのハロゲン化物あるいは水銀やアマルガムが、また、希ガスとしてはキセノン、アルゴン、クリプトン、ネオンなどが単体あるいは混合して始動用あるいは緩衝用として、点灯中約１００ｋＰａ以上の圧力を呈するように放電容器内に封入される。
【００２２】
本発明において、必須構成要件ではないが、必要に応じ始動補助導体を配設することにより、始動電圧を低減することができる。
【００２３】
また、本発明の高圧放電ランプは、透光性セラミックス放電容器が大気中に露出した状態で点灯できるが、このセラミックス放電容器を石英ガラスやホウケイ酸ガラスなどの硬質ガラスからなる透光性および耐熱性を有する材料で形成された外管内に封装した二重管や、さらに、多重管化した多重管形の高圧放電ランプとすることができる。
【００２４】
さらに、外管内の給電線などに、外管内を清浄にするＺｒ−Ａｌ合金などのゲッタを設けておくことは構わない。
【００２５】
請求項１に記載の発明の高圧放電ランプは、放電容器が膨出部と一対の小径筒状部とで形成され、各小径筒状部に接合した金属パイプの開口端部に充填した金属ろう材で容器の気密閉塞をはかっているとともに電極構体の支持が行なわれている。
【００２６】
そして、容器の一部を形成し容器内面に連通している上記金属パイプの内周面は、耐ハロゲン性の高い物質からなる。すなわち、金属パイプの最内周面がタングステンやタンタル材料が用いられている場合はそのままでもよいが、モリブデン材料からなるパイプの場合には、パイプ内にさらにタングステン、タンタル、白金、金や銀など、これら金属の合金やこれら金属が主体の他の材料との合金などの金属材料で形成したパイプあるいは同様にモリブデン材料以上に耐ハロゲン性の高いアルミニウム、ケイ素、イットリウムやディスプロシウムなどの酸化物からなるセラミックス材料あるいはタングステンやタンタルの酸化物などあるいはこれら酸化物の混合物をパイプ状に成形したものを、金属パイプ内に同軸状に挿入し接着層を介し接合している。
【００２７】
また、上記金属材料あるいは上記セラミックス材料の粉末を単独あるいは混合して塗布した被覆層として形成することもできる。
【００２８】
また、上記の同軸状に挿入したパイプ間を接合する接着剤としては、放電容器の小径筒状部と金属パイプとを封着する上記接着剤のほか、タングステン、タンタル、モリブデンなどのうちの少なくとも一種の粉末と、アルミニウム、ケイ素、イットリウム、モリブデンなどの酸化物のうちの少なくとも一種の粉末とのサーメットやセラミックスなどからなるコンパウンドを有機バインダで混練したペースト状のものを用いることができ、両者間に塗布したのち乾燥、焼結することによって接合される。
【００２９】
また、タングステンやタンタルの粉末の被覆層またはアルミニウム酸化物（Ａｌ_２　Ｏ_３　）などによるセラミックス粉末の被覆層の形成は、所定の金属材料粉末やセラミックス材料粉末を用意し、これら粉末と有機バインダとを混練してペーストを作り、このペーストをパイプの内表面に塗布したのち乾燥、焼結することによって形成される。
【００３０】
このように、金属パイプの最内周面がタングステンやタンタルあるいはセラミックスで被覆されることにより、金属パイプをはじめ容器の内周面の表面側にはモリブデンが露出した部分がなくなる。したがって、モリブデン材料とハロゲンと結合して体積が膨脹することがなく、接合部に応力が生じることを抑制できる。
【００３１】
なお、接着剤中やろう材中にモリブデンが含まれる場合は、極めて少量であるので問題ないが、これら接着剤やろう材の表面を上記タングステンやタンタルあるいはセラミックスで被覆しておくことは差支えない。
【００３２】
請求項２に記載の発明の高圧放電ランプは、金属パイプが、タングステン、タンタルまたはモリブデンのうちから選ばれた材料で形成されていることを特徴とする。
【００３３】
金属パイプは、透光性セラミックス放電容器の端部を気密に閉塞するとともに電極構体を支持する。この金属パイプは、放電媒体に対し耐腐食性を有するとともに透光性セラミックス放電容器と高い気密封着性を有する熱膨脹率が近似したタングステン、タンタルまたはモリブデンを主体とする金属材料とすることによって、上記請求項１に記載したと同様な作用を奏する。
【００３４】
すなわち、金属パイプは、基端側が放電容器内と連通した状態で各小径筒状部の内周面または外周面にサーメットやセラミックス封着用コンパウンドなどを介し気密封着されている。また、この各金属パイプの先端側は小径筒状部から突出し放電容器内の排気、放電媒体の封入が行われた後、開口端に金属ろう材を充填して気密閉塞されているとともに小径筒状部の内部側に電極を有する電極構体を埋設支持している。
【００３５】
また、この金属パイプの外径を０．６〜１．６ｍｍ程度とすることによって、パイプの開口端を閉塞する金属ろう材と相乗して強固な気密性を得ることができる。また、金属ろう材の厚さは０．２〜１．５ｍｍ程度とすることによって、パイプの外径と相乗して強固な気密閉塞を得ることができる。
【００３６】
請求項３に記載の発明の多重管形高圧放電ランプは、耐熱・透光性気密容器からなる外管と、この外管内に封装された請求項１または２に記載の高圧放電ランプとを具備していることを特徴とする。
【００３７】
上記請求項１または２に記載の高圧放電ランプを、発光管として外管内に収容し多重管とすることにより、点灯時に昇温する発光管（放電ランプ）部品の酸化や汚損などを防止するとともにその取扱いや安全性を高めることができる。
【００３８】
また、外管容器に反射面や着色膜、蛍光体膜などを形成すれば効率向上や用途の拡大をはかることができる。
【００３９】
請求項４に記載の発明の照明装置は、照明装置本体と、この照明装置本体に設けられた請求項１ないし３のいずれか一に記載の高圧放電ランプまたは多重管形高圧放電ランプと、この高圧放電ランプを付勢する点灯回路手段とを具備していることを特徴とする。
【００４０】
本発明において、照明装置は、高圧放電ランプの発光を何らかの目的で用いるあらゆる装置を含む広い概念である。たとえば、電球形高圧放電ランプ、照明器具、前照灯装置、投光装置、光ファイバー用光源装置、画像投射装置、光化学装置、指紋判別装置などに適用することができる。
【００４１】
照明装置本体とは、上記照明装置から高圧放電ランプを除いた残余の部分をいう。また、電球形高圧放電ランプとは、高圧放電ランプと、その点灯回路手段とを一体化し、さらに受電用の口金を付設してなり、口金に適応するランプソケットに装着することにより、白熱電球を点灯するような感覚で使用することができるように構成した照明装置を意味する。
【００４２】
また、照明装置は放電ランプの発光や配光を制御し保護するためのレンズ、フィルター、光拡散カバーなどの制光体や反射鏡、筐体を備えることができる。
【００４３】
照明装置が照明器具の場合、照明器具は点灯回路を一体または一体的に備えていても、器具と離れ配設されていてもよい。
【００４４】
点灯回路は、高周波または低周波の交流あるいは直流のいずれかで放電ランプを点灯できればよい。
【００４５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００４６】
図１は、本発明の高圧放電ランプの実施形態を示す一部断面正面図である。図２（ａ）は、この高圧放電ランプに用いられる金属パイプおよび電極構体を備えた金属ろう材の実施の形態を示す断面正面図、図３は図１の高圧放電ランプを外管内に封装した二重管形の高圧放電ランプの実施形態を示す概略正面図である。
【００４７】
図１において、高圧放電ランプＬ１は、通常、発光管とも呼ばれ、透光性セラミックス放電容器１、金属パイプ２，２、接着層３，３、一対の電極構体４，４、金属ろう材５，５および容器１内に封入された図示しない放電媒体から構成されている。
【００４８】
放電容器１は、透光性アルミナセラミックスからなる肉厚が約０．５ｍｍ、最大外径が約６ｍｍのほぼ球状をなしている膨出部１１の両端に連続的な曲面によって繋った外径が約２．７ｍｍ、長さが約１．５ｍｍの小径筒状部１２，１２を連設した、小径筒状部１２，１２を含む全長が約２０ｍｍの一体成形されたものからなる。
【００４９】
また、放電容器１の両小径筒状部１２，１２内には、肉厚が約０．１５ｍｍ、外径Ｄが約１ｍｍ、全長が約５ｍｍのモリブデンからなる金属パイプ２が突出長さ約２ｍｍを残し挿入され、小径筒状部１２内面と金属パイプ２の外面とがモリブデン粉末とアルミナセラミックス粉末とのコンパウンドを焼結した多孔質状のサーメットを主体とし、この多孔質状部内フリットガラスを含浸させてなる接着層３を介し気密に接合している。また、放電容器１の内部と連通する金属パイプ２の内周面の表面部分にはタングステン粉末の被覆層２Ｃが形成してある。
【００５０】
また、各小径筒状部１２の端部から突出した金属パイプ２の外側端部において、開口部は白金からなる金属ろう材５により気密に閉塞されている。
【００５１】
また、各電極構体４，４は、基端部が上記金属ろう材５中に埋設支持されて各小径筒状部１２，１２内に延在する電極軸４１と、この電極軸４１の先端部で膨出部１１内に臨む位置において巻回したコイル状の電極４２とからなる。
【００５２】
この電極構体４は、外径約０．２ｍｍ、全長が約４ｍｍのタングステン線などからなる電極軸４１の一端側が金属ろう材５中に埋設支持され、先端部に外径が約０．１５ｍｍのタングステン線を４ターン巻回したコイル状の電極４２，４２が約３ｍｍの放電間隙を隔て対峙して設けられている。
【００５３】
また、上記放電容器１内には、放電媒体としてＮａＩ_３　７０質量％：ＴｌＩ１０質量％：ＤｙＩ_３　２０質量％のハロゲン化物を約０．４ｍｇ、Ｈｇを約０．２１ｍｇ、希ガスとしてＮｅ約９７容量％：Ａｒ約３容量％の混合ガスを約２６．７Ｐａ封入してある。
【００５４】
つぎに、この高圧放電ランプＬ１の製造工程について説明する。まず、膨出部１１の両端に小径筒状部１２，１２を連設した透光性アルミナセラミックスからなる放電容器１、モリブデンからなる金属パイプ２，２および図２（ａ）に示す電極構体４を埋設支持した白金からなる金属ろう材５，５を用意する。
【００５５】
なお、このとき金属パイプ２，２は図２（ａ）に示すように、内周面の表面に予めタングステン粉末と有機バインダとを混練したペーストを塗布し、乾燥・焼結することによって形成したタングステンの被覆層２Ｃを有している。また、金属パイプ２の開口部を閉塞する金属ろう材５および電極構体４（電極軸４１）は図２（ａ）に示すように、小径筒状部１２の内径より小径の円柱状とした金属ろう材５中に電極構体４（電極軸４１）の一端側を埋没固定していて、円柱状の外周面に突起５１を有している。
【００５６】
また、小径筒状部１２の内周面または金属パイプ２の外周面にサーミツトやセラミックスなどからなるコンパウンドを施与しておく。
【００５７】
そして、縦位置にセットした放電容器１の上方の一方の小径筒状部１２の内部に金属パイプ２を挿入し、小径筒状部１２の周囲をタングステンからなる電熱ヒータなどで加熱し接着剤を溶融させて小径筒状部１２内周面と金属パイプ２Ａの外周面との隙間に侵入させ、このコンパウンドを冷却固化することにより接着層３が形成されて両者は気密に封着される。つぎに、他方の小径筒状部１２を上方にして同様に封着が行われ、両方の小径筒状部１２，１２に金属パイプ２，２が封着される。
【００５８】
つぎに、上述したと同様に放電容器１を縦位置にセットして、上方の一方の小径筒状部１２内周面の金属パイプ２内に図２（ａ）に示す電極構体４を入れるとともにその開口端に円柱状の金属ろう材５の外周面に形成してある突起５１を引っ掛け係止させる。この状態で金属ろう材５の露出部および金属パイプ２の開口部付近をＹＡＧレーザービームで短時間照射する。これによって、円柱状の金属ろう材５の周囲が溶融し金属パイプ２の開口端および開口部近傍の内周面に融着して、金属パイプ２の先端開口部が閉塞されるとともに同時に電極構体４が所定の位置に固定支持される。
【００５９】
つぎに、上記と同様に他方の金属パイプ２の開口端に金属ろう材５による閉塞が行われるが、このときは気密状態にあるベルジャー内などにおいて容器１内へ放電媒体を封入した後、閉塞作業が行われランプＬ１が完成する。
【００６０】
そして、上記構成の高圧放電ランプＬ１は発光管として、両端の金属パイプ２，２の露出している側面にタンタル線やタンタル箔などがサポート部材６として溶接により接続され、たとえば図３に示す外径が約１２ｍｍ、全長が約３６ｍｍのアルミナシリケートガラスからなる円筒状（Ｔ形）の外管７内に封装されて二重管形の高圧放電ランプＬ２を形成している。
【００６１】
なお、図３中、８，８はモリブデン線などからなるリード線で外管７端部の圧潰封止部７１を気密に貫通して、外管７内において放電ランプＬ１上下のサポート部材６，６と電気的に接続するとともにランプＬ１の機械的な支持をなしている。また、外管７内部は排気管７２を介し真空に排気された後、封切されている。また、リード線８，８の圧潰封止部７１から延出した部分は外部リード線８１，８１として図示しない口金の端子や給電部材に接続される。
【００６２】
この二重管形の高圧放電ランプＬ２のランプは、図示しないインバータを有する高周波点灯回路装置から、給電線−ソケット−給電部材を介し各外部リード線８１−リード線８−サポート部材６−発光管Ｌ１の各金属パイプ２−金属ろう材５−電極軸４１−電極４２に通電され、両電極４２間の放電により発光する。
【００６３】
この二重管形の高圧放電ランプＬ２のランプ特性は、ランプ電圧約７５Ｖ、ランプ電流約０．２５Ａ、ランプ電力約２０Ｗ、管壁負荷約２８Ｗ／ｃｍ^２　であった。
【００６４】
また、このランプＬ２は、気密容器１に設けたモリブデンからなる金属パイプ２の内周面にはタングステンの被覆層２Ｃが形成してあるのでパイプ２は保護され、金属パイプ２と容器１内に封入したヨウ素との結合によるパイプ２の体積膨脹を抑制し、パイプ２の外表面と放電容器１の小径筒状部１２内周面とを封着接合する接着層３にかかる応力を低減して、接着層３に生じるクラックや界面の剥がれによるリークなどを防ぐことができる。
【００６５】
したがって、早期にランプ寿命に至らせるなどの不具合のない、長寿命の高圧放電ランプを提供できる。
【００６６】
また、図２（ｂ）は本発明高圧放電ランプの端部に設けられた金属パイプ部分の他の実施の形態を示す一部断面正面図で、図中、図２（ａ）と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００６７】
図２（ｂ）に示す金属パイプ２はモリブデン材料からなり、このパイプ２内にはタングステンまたはタンタルを主体とする材料で形成したパイプ２Ｐが挿入され、両者の隙間に介在させた接着層３１で接合しているとともに両パイプ２，２Ｐおよび電極構体４の電極軸４２が金属パイプ２の外側端部を閉塞する金属ろう材５によって一体的に固定してある。
【００６８】
このようにモリブデン製の金属パイプ２の内周面をたとえばタングステン製のパイプ２Ｐで覆うようにしても、放電容器１内に封入したヨウ素などのハロゲンとモリブデンとの結合を阻止して、金属パイプ２を上記実施の形態と同様に保護することができる。
【００６９】
また、上記の両金属パイプ２，２Ｐ間を接合する接着剤としては、タングステン、タンタル、モリブデンなどのうちの少なくとも一種の粉末と、アルミニウム、ケイ素、イットリウム、モリブデンなどの酸化物のうちの少なくとも一種の粉末とのコンパウンドを有機バインダで混練したペーストを用いることができ、このペーストを両者間に塗布したのち乾燥、焼結することによって接合される。
【００７０】
なお、この実施の形態において、電極構体４は図２（ａ）に示すものと同様な構造でもよいが、図２（ｂ）中に示すように電極４２と電極軸４１とが同一のもので形成されていても、また、電極軸４１が金属ろう材５中を気密貫通するものであってもよい。
【００７１】
また、図４および図５は本発明の多重管形の高圧放電ランプの他の実施の形態を示す。図４は概略正面図、図５は一部切欠断面正面図で、図中、図１ないし図３と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００７２】
図４は外管７軸に対し直交した方向に放電ランプＬ１軸を配設した二重管形の高圧放電ランプＬ３で、外径が約３０ｍｍ、全長が約４０ｍｍの円筒状（Ｔ形）をなす外管７内に、最大外径が約６ｍｍ、全長が約２２ｍｍの放電ランプ（発光管）Ｌ１を封装している。
【００７３】
この放電ランプＬ３は、外管７内にランプＬ１を直交して収容することにより、外管７の全長を短縮することができるため、照明装置などへ配設する際の自由度が広がり、反射鏡など器具のコンパクト化がはかれる利点を有する。
【００７４】
また、この二重管形の高圧放電ランプＬ３は、円筒形（Ｔ形）の外管７の全長ＧＬ（封着部７１および排気管７２部は除く）と外径ＧＤとの比率ＧＤ／ＧＬが０．６以上あるのが好ましく、図３に示すランプＬ２と比較して全長を短くしたコンパクトなランプＬ３を実現できる。
【００７５】
また、上記図３に示す二重管形の高圧放電ランプＬ２のように、外管７内のランプＬ１の支持を放電容器１の両小径筒状部１２，１２の外周にタンタルなどの金属箔からなるサポート部材６，６を巻回しその端部をリード線８．８に溶接やかしめにより固定することにより行うようにしている。この場合は、端部寄りで細径の金属パイプ２，２部を支持するのに比べ、耐振性などが向上して強固な支持が実現できる。なお、図中８２，８２は、リード線８．８と金属パイプ２，２との間を電気的に接続する導線、８５はゲツタである。
【００７６】
また、図５に示すランプは、三重管構造をなす反射形の放電ランプＬ４で、ホウケイ酸ガラスなどの硬質ガラスからなる回転放物面や回転楕円面などが形成された椀形の反射体９１の内面にダイクロイックミラーなどの多重光干渉膜やアルミニウムなどの全光反射膜９２が形成してあるとともに、この反射体９１の前面側にレンズや前面カバーなどの制光体９３が融着や接着剤により一体的に接合されていたりあるいは合致して配置されている。
【００７７】
この反射体９１の内部には上記高圧放電ランプＬ１あるいは上記二重管形の高圧放電ランプＬ２またはＬ３が、その放電容器１の膨出部（放電）１１のほぼ中心を反射体９１の焦点位置に位置して配設され、三重管形の高圧放電ランプＬ４を構成している。
【００７８】
なお、反射体９１と制光体９３とで気密容器が形成されている場合は高圧放電ランプＬ１が、また、非気密容器の場合は二重管形の高圧放電ランプＬ２かＬ３が用いられこの場合は三重管構造をなしていることが多い。
【００７９】
また、必要に応じて反射体９１背面の基体部側には口金９４のスカート部９５が加締めや接着剤を介し取着されていて、口金９４の端子にはランプから導出したリード線が接続されている。また、この口金９４の内部に点灯回路を組み込むことも可能である。
【００８０】
このような反射形の放電ランプＬ４は、点灯回路を介し通電されると、高圧放電ランプＬ１が発光するとともにその放射光は、ランプＬ１から直接あるいは反射体９１の反射膜９２により反射されて前方へと放射される。そして、このランプＬ４の場合も、内部に収容した放電ランプＬ１が上述したと同様な作用効果を呈し、何等支障のない点灯を行うことができる。
【００８１】
この反射形の放電ランプＬ４は、小形であるとともに電源投入後、迅速な光束の立上がりを示し、たとえば自動車用前照灯や展示商品投光用などとして好適する。
【００８２】
また、図６は本発明の照明装置の一実施の形態として、スポットライトを示す正面図で、このスポットライトは、スポットライト本体Ｓと上記反射鏡付きの高圧放電ランプＬ４とからなる。
【００８３】
このスポットライト本体Ｓは、主としてライティングダクト取付部Ｓ１、アームＳ２および灯体Ｓ３を備えて構成されている。ライティングダクト取付部Ｓ１は、図示しないライティングダクトに着脱自在に取付けられてスポットライトを吊持するとともに、内部に点灯回路（図示しない。）を収納していて、ライティングダクトからから受電する。アームＳ２は、基端がライティングダクトＳ１に固定されている。灯体Ｓ３は、前面が開口した容器状をなし、アームＳ２の先端に垂直面内において、俯仰自在および水平面内で回動可能に枢着されているとともに、内部に設けられた捩じ込み形のランプソケット（図示しない。）に上記高圧放電ランプＬ４の口金９４が取着されている。
【００８４】
このスポットライトの場合も、反射鏡付きの高圧放電ランプＬ４内部に収容した放電ランプＬ１が上述したと同様な作用効果を呈し、何等支障のない点灯を行うことができる。
【００８５】
なお、本発明の上記実施の形態では、金属パイプの最内周表面を覆う耐ハロゲン性の高い材料としてタングステンを用い説明したが、この金属パイプまたは被覆材料としてはタングステンに限らずタンタル、白金、金や銀など、これら金属の合金やこれら金属が主体の他の材料との合金またはモリブデン材料以上に耐ハロゲン性の高いアルミニウム、ケイ素、イットリウムやディスプロシウムなどの酸化物（Ａｌ_２　Ｏ_３　、ＳｉＯ_２　、Ｙ_２　Ｏ_３　、Ｄｙ_２　Ｏ_３　など）からなるセラミックスあるいはタングステンやタンタルの酸化物などあるいはこれら酸化物の混合物を用いることができ、また、被覆形態としてはパイプ状として挿入したり、粉末を塗布して形成することができる。
【００８６】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、透光性セラミックス放電容器の端部を閉塞するとともに電極構体を支持している金属パイプは、内周面の表面側が耐ハロゲン性の高いタングステンやタンタルなどの金属またはセラミックスなどの材料で形成あるいは被覆して保護され、容器内に封入されるヨウ素などのハロゲンとの結合による変質を抑制したので、容器と金属パイプとを封着接合する接着層にクラックや界面の剥がれによるリークなどを防ぐことができる。
【００８７】
したがって、早期にランプ寿命に至らせるなどの不具合のない、長寿命の高圧放電ランプを提供できる。
【００８８】
請求項２の発明によれば、金属パイプがハロゲンとの結合による変質を抑制できるとともに透光性セラミックス放電容器と気密に閉塞することのできる材料を選ぶことにより、上記請求項１に記載したと同様な効果を奏する。
【００８９】
請求項３の発明によれば、ランプは外管を備えないものでもよいが、上記請求項１または２に記載の効果を有するランプを発光管として外管内に収容した多重管とすることにより、長寿命であるとともにその取扱いや安全性を高めた多重管形の高圧放電ランプを提供することができる。
【００９０】
請求項４の発明によれば、上記請求項１または２に記載の効果を有する高圧放電ランプを備えているので、この放電ランプを組み込んだ照明装置本体においてもランプの気密性は損なわれず短寿命の発生がないので、放電ランプ交換の手間などがかからないメンテナンスが容易な照明器具など各種の照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高圧放電ランプの実施の形態を示す一部断面正面図である。
【図２】（ａ）図および（ｂ）図は，高圧放電ランプに用いられる金属パイプおよび電極構体を備えた金属ろう材の実施の形態を示す断面正面図である。
【図３】図１の高圧放電ランプを外管内に封装した二重管形の高圧放電ランプの実施形態を示す概略正面図である。
【図４】本発明の二重管形の高圧放電ランプの他の実施の形態を示す概略正面図である。
【図５】本発明の多重管形の高圧放電ランプの他の実施の形態を示す一部切欠断面正面図である。
【図６】本発明の照明装置の一実施の形態を示すスポットライトの正面図である。
【符号の説明】
Ｌ１：高圧放電ランプ、　　Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４：多重管形高圧放電ランプ、　　Ｓ：照明装置（スポットライト）、　　１：透光性セラミックス放電容器、　　１１：膨出部、　　１２：小径筒状部、　　２：金属パイプ、２Ｃ：耐ハロゲン性材料（セラミックス層）、　　２Ｐ：耐ハロゲン性材料（パイプ）、　　３：接着層、　　４：電極構体、　　４１：電極、　　５：金属ろう材、　　７：外管、[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-pressure discharge lamp in which a discharge medium containing a halide is sealed in a discharge vessel made of translucent ceramics, and an illumination device using the discharge lamp.
[0002]
2. Description of the Related Art Since high-pressure discharge lamps have characteristics of high efficiency and long life, lamps for various uses have been developed. In recent years, as a substitute light source such as a bulb-type high-pressure discharge lamp or a halogen lamp for a vehicle headlight, there is a small metal halide lamp in which a discharge medium containing a halide is sealed and has a lamp power of about 10 to 30 W.
[0003]
For example, a small metal halide lamp that constitutes a conventional bulb-type high-pressure discharge lamp has a lamp efficiency of about 3 to 4 times that of a halogen bulb and is significantly smaller than that of a bulb-type fluorescent lamp. It is expected to develop as a new lighting system together with lamps.
[0004]
This small metal halide lamp is provided in communication with both ends of a bulging portion as described in, for example, JP-A-10-284004, JP-A-10-83796, JP-A-2001-76677, and the like. Translucent ceramic discharge vessel having a pair of small-diameter cylindrical portions having an inner diameter smaller than the bulging portion, and molybdenum hermetically sealed in each of the small-diameter cylindrical portions via a ceramic adhesive mainly composed of alumina or the like. Metal pipe, a metal brazing material for hermetically closing the open end of the metal pipe and supporting a base end of the electrode assembly facing the bulging portion, and a halide, mercury, rare gas sealed in the discharge vessel. And other discharge media.
[0005]
In a lamp having such a configuration, molybdenum constituting a metal pipe is combined with iodine such as sodium iodide or scandium iodide sealed as a light emitting member (discharge medium) to form molybdenum iodide, and the molybdenum iodide has a volume Expansion causes stress in the adhesive layer that joins the small-diameter tubular part and the metal pipe, causing cracks in the sealed part and leakage due to peeling off from the interface, which may impair the reliability of lamp life. there were.
[0006]
The inventors of the present invention have made various investigations to avoid this problem, and as a result, have found that the occurrence of problems can be suppressed by increasing the halogen resistance of the metal pipe.
[0007]
In a high-pressure discharge lamp, it is known that the surface of a molybdenum foil hermetically embedded in a sealing portion at the end of a quartz glass container is coated with a material made of tungsten or tantalum to improve halogen resistance. However, in discharge lamps made of translucent ceramics, which are smaller and more efficient than conventional discharge lamps, pipe-shaped introduction conductors that close the end of the container and support and electrically connect the electrodes are more often used. It has been considered that there is no need to configure a member having a high halogen resistance.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to suppress a metal pipe from being deteriorated by encapsulated halogen and suppress cracks and leaks generated in a sealed portion, and obtain a long life and high reliability high pressure discharge. An object of the present invention is to provide a lamp and a lighting device equipped with the discharge lamp.
[0009]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a high-pressure discharge lamp comprising a pair of small-diameter cylindrical portions each having an inner diameter smaller than that of a bulge provided at both ends of a bulge forming a discharge space. And a light-transmissive ceramic discharge vessel having: and a hermetic seal attached to each small-diameter cylindrical portion of the discharge vessel via an adhesive layer, and at least a surface side of an inner peripheral surface of the vessel is made of at least one of halogen-resistant metal or ceramic. A metal pipe made of a material; a metal brazing filler metal which buries and supports an end of an electrode assembly having electrodes facing the inside of the vessel while hermetically closing the pipe at the outer ends of the two metal pipes; And a discharge medium containing a halide enclosed in the discharge medium.
[0010]
In the present invention and each of the following inventions, definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified.
[0011]
The shape of the discharge vessel is such that a pair of small-diameter cylindrical portions having an inner diameter smaller than that of the bulged portion are provided at both ends of a bulged portion having a true spherical shape or an elliptical shape, an elliptical shape, a cylindrical shape, or the like forming a discharge space. Have. In this discharge vessel, the bulging portion and the pair of small-diameter cylindrical portions may be formed integrally, or may be formed by joining and integrating them.
[0012]
Translucent ceramic materials forming the discharge vessel include sapphire, aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ), Yttrium-aluminum-garnet oxide (YAG), yttrium oxide (YOX), aluminum nitride (AlN), and other materials having light transmittance and heat resistance.
[0013]
In addition, the light-transmitting property has a light-transmitting property such that light generated by the discharge can be transmitted and emitted to the outside. Further, the bulging portion needs to have a light-transmitting property, but a portion that does not mainly emit radiation due to discharge, such as a small-diameter cylindrical portion, may have a light-blocking property.
[0014]
Furthermore, in the present invention, the inner volume of the discharge vessel is not limited, but in order to obtain a small high-pressure discharge lamp, the discharge vessel should be 0.06 cc or less, preferably 0.04 cc or less. Furthermore, the total length of the discharge vessel is 35 mm or less, preferably about 10 to 30 mm.
[0015]
The metal pipe closes the end of the translucent ceramics discharge vessel and supports the electrode assembly. This metal pipe is resistant to corrosion from a discharge medium, particularly halogen, and has a high hermetic adhesion to a light-transmitting ceramic discharge vessel. Tungsten W, tantalum Ta, molybdenum Mo, etc., having a thermal expansion coefficient similar to that of the discharge vessel. It is formed from a material.
[0016]
And, in the surface portion of the inner peripheral surface of the metal pipe which forms a part of the discharge vessel, in the case of tungsten or tantalum material, the halogen resistance is high and may be used as it is, but in the case of molybdenum material, it is combined with halogen. Because of the unexpected volume expansion, the inner surface is coated with the following materials and forms.
[0017]
Examples of the material include tungsten W, tantalum Ta, platinum Pt, gold Au, silver Ag, and the like, alloys of these metals, alloys of these metals with other materials, or aluminum, silicon, which have higher halogen resistance than molybdenum materials. Oxides such as yttrium and dysprosium (Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , Y ₂ O ₃ , Dy ₂ O ₃ Or a mixture of these oxides, or a mixture of these oxides, and may be formed into a pipe shape, inserted, or coated with powder. Can be formed.
[0018]
In addition, the metal pipe is hermetically sealed to the inner or outer peripheral surface of each small-diameter cylindrical portion through a compound made of cermet, ceramics, or the like as a sealing adhesive with the base end side communicating with the inside of the discharge vessel. I have. The distal end side of each metal pipe protrudes from the small-diameter cylindrical portion, and after exhausting the discharge vessel and filling the discharge medium, the opening end is filled with a metal brazing material and hermetically closed.
[0019]
Platinum, vanadium or molybdenum or other metals that withstand the temperature rise during normal operation of the discharge lamp, have the same or lower melting point as the material of the metal pipe, and have a similar coefficient of thermal expansion to the pipe, as this metal brazing material And a brazing material such as an alloy of Further, for example, when the metal pipe is formed of a material made of molybdenum, the tip of the pipe may be melted by heating such as laser or electron beam irradiation, and the pipe itself may be used as a brazing material.
[0020]
Each electrode assembly is embedded and fixed in a metal brazing material in which the base end of the electrode shaft hermetically closes the front end of the metal pipe, and the front end faces the bulge of the discharge vessel, and the front end has a coil. Electrodes are wound. The electrode structure such as the electrode and the electrode shaft is made of a high melting point metal material such as tungsten, rhenium-containing tungsten or molybdenum, and the electrode portion serving as the discharge base may be such that the electrode shaft itself serves as the electrode. Further, the pair of electrode structures may have a symmetric structure or an asymmetric structure in shape, size, and the like.
[0021]
The discharge medium is obtained by selectively combining a luminescent metal, a lamp voltage forming medium and a rare gas, and one or more selected from sodium, lithium, scandium, rare earth metals and the like as the luminescent metal and the lamp voltage forming medium. A species and a halide of one or more kinds of halogens selected from iodine, bromine and chlorine, or mercury or amalgam, and a rare gas such as xenon, argon, krypton, neon or the like alone or mixed. It is sealed in a discharge vessel so as to exhibit a pressure of about 100 kPa or more during lighting for starting or buffering.
[0022]
In the present invention, although not an essential component, the starting voltage can be reduced by providing the starting auxiliary conductor as necessary.
[0023]
In addition, the high-pressure discharge lamp of the present invention can be operated in a state where the translucent ceramic discharge vessel is exposed to the atmosphere, but the ceramic discharge vessel is made of a hard glass such as quartz glass or borosilicate glass. And a multi-tube high-pressure discharge lamp sealed in an outer tube formed of a material having properties and a multi-tube.
[0024]
Further, a getter such as a Zr-Al alloy for cleaning the inside of the outer tube may be provided on a power supply line or the like in the outer tube.
[0025]
In the high-pressure discharge lamp according to the first aspect of the present invention, the discharge vessel is formed by a bulging portion and a pair of small-diameter cylindrical portions, and a metal brazing filler metal is filled into an open end of a metal pipe joined to each small-diameter cylindrical portion. The material is used to seal the container airtightly and to support the electrode assembly.
[0026]
The inner peripheral surface of the metal pipe, which forms a part of the container and communicates with the inner surface of the container, is made of a substance having high halogen resistance. That is, if the innermost peripheral surface of the metal pipe is made of tungsten or tantalum material, it may be kept as it is, but if the pipe is made of molybdenum material, tungsten, tantalum, platinum, gold, silver, etc. , Pipes made of metal materials such as alloys of these metals and alloys with other materials mainly composed of these metals, or oxides such as aluminum, silicon, yttrium and dysprosium, which are also more halogen-resistant than molybdenum materials A ceramic material made of, or an oxide of tungsten or tantalum, or a mixture of these oxides formed into a pipe shape is coaxially inserted into a metal pipe and joined via an adhesive layer.
[0027]
Further, it may be formed as a coating layer formed by applying powder of the above-mentioned metal material or the above-mentioned ceramic material alone or in combination.
[0028]
Further, as the adhesive for joining the pipes coaxially inserted, in addition to the adhesive for sealing the small-diameter cylindrical portion of the discharge vessel and the metal pipe, at least one of tungsten, tantalum, molybdenum, and the like A paste made by kneading a compound made of cermet or ceramic with one kind of powder and at least one kind of powder of oxides such as aluminum, silicon, yttrium, and molybdenum with an organic binder can be used. And then dried and sintered.
[0029]
A coating layer of tungsten or tantalum powder or aluminum oxide (Al ₂ O ₃ The coating layer of the ceramic powder is formed by, for example, preparing a predetermined metal material powder or ceramic material powder, kneading the powder and an organic binder to form a paste, and applying the paste to the inner surface of the pipe. It is formed by drying and sintering.
[0030]
As described above, since the innermost peripheral surface of the metal pipe is coated with tungsten, tantalum, or ceramics, there is no portion where molybdenum is exposed on the surface side of the inner peripheral surface of the container including the metal pipe. Therefore, the volume does not expand due to the combination of the molybdenum material and the halogen, and the occurrence of stress at the joint can be suppressed.
[0031]
In addition, when molybdenum is contained in the adhesive or the brazing material, there is no problem because the amount is extremely small. However, it is acceptable to coat the surface of the adhesive or the brazing material with the tungsten, tantalum, or ceramic. .
[0032]
A high pressure discharge lamp according to a second aspect of the invention is characterized in that the metal pipe is formed of a material selected from tungsten, tantalum, and molybdenum.
[0033]
The metal pipe hermetically closes the end of the translucent ceramic discharge vessel and supports the electrode assembly. This metal pipe is made of a metal material mainly composed of tungsten, tantalum or molybdenum, which has a corrosion resistance to the discharge medium and a thermal expansion coefficient close to the light-transmitting ceramic discharge vessel and has a high hermetic sealability, The same operation as described in the first aspect is achieved.
[0034]
That is, the metal pipe is hermetically sealed to the inner peripheral surface or the outer peripheral surface of each small-diameter tubular portion via a cermet or a ceramic sealing compound in a state where the base end communicates with the inside of the discharge vessel. The distal end of each metal pipe protrudes from the small-diameter cylindrical portion, and after the discharge vessel is evacuated and the discharge medium is filled, the opening end is filled with a metal brazing material to be hermetically sealed and closed. An electrode structure having an electrode inside the shape is embedded and supported.
[0035]
Further, by setting the outer diameter of the metal pipe to about 0.6 to 1.6 mm, strong airtightness can be obtained in synergy with the metal brazing material that closes the open end of the pipe. Further, by setting the thickness of the brazing metal to about 0.2 to 1.5 mm, a strong airtight blockage can be obtained in synergy with the outer diameter of the pipe.
[0036]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a multi-tube high-pressure discharge lamp comprising an outer tube comprising a heat-resistant and light-transmitting airtight container, and the high-pressure discharge lamp according to the first or second aspect sealed inside the outer tube. It is characterized by doing.
[0037]
The high-pressure discharge lamp according to claim 1 or 2 is housed in an outer tube as an arc tube to form a multi-tube, thereby preventing oxidation or contamination of an arc tube (discharge lamp) component which rises in temperature during lighting. Its handling and safety can be improved.
[0038]
Further, if a reflective surface, a colored film, a phosphor film, and the like are formed on the outer tube container, efficiency can be improved and applications can be expanded.
[0039]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a lighting device, and a high-pressure discharge lamp or a multi-tube high-pressure discharge lamp according to any one of the first to third aspects provided in the lighting device main body. Lighting circuit means for energizing the high-pressure discharge lamp.
[0040]
In the present invention, the lighting device is a broad concept including any device that uses light emitted from a high-pressure discharge lamp for some purpose. For example, the present invention can be applied to a bulb-type high-pressure discharge lamp, a lighting device, a headlight device, a light projecting device, a light source device for optical fiber, an image projecting device, a photochemical device, a fingerprint discriminating device, and the like.
[0041]
The lighting device main body refers to the remaining portion of the lighting device except for the high-pressure discharge lamp. In addition, the bulb-type high-pressure discharge lamp is obtained by integrating a high-pressure discharge lamp and its lighting circuit means, further attaching a base for power reception, and mounting the lamp on a lamp socket adapted to the base, so that an incandescent lamp is provided. It means a lighting device configured to be used as if it were turned on.
[0042]
Further, the lighting device can include a light control body such as a lens, a filter, and a light diffusion cover for controlling and protecting light emission and light distribution of the discharge lamp, a reflecting mirror, and a housing.
[0043]
When the lighting device is a lighting device, the lighting device may have a lighting circuit integrally or integrally, or may be disposed separately from the lighting device.
[0044]
The lighting circuit only needs to be able to light the discharge lamp with either high-frequency or low-frequency AC or DC.
[0045]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0046]
FIG. 1 is a partially sectional front view showing an embodiment of the high-pressure discharge lamp of the present invention. FIG. 2A is a cross-sectional front view showing an embodiment of a metal brazing material provided with a metal pipe and an electrode assembly used in the high-pressure discharge lamp. FIG. 3 shows the high-pressure discharge lamp of FIG. 1 sealed in an outer tube. It is a schematic front view showing an embodiment of a double tube type high pressure discharge lamp.
[0047]
In FIG. 1, a high-pressure discharge lamp L1 is usually called an arc tube, and has a translucent ceramic discharge vessel 1, metal pipes 2, 2, adhesive layers 3, 3, a pair of electrode assemblies 4, 4, and a metal brazing material 5. , 5 and a discharge medium (not shown) sealed in the container 1.
[0048]
The discharge vessel 1 is formed of a translucent alumina ceramic, has a thickness of about 0.5 mm, and has a maximum outer diameter of about 6 mm. Is approximately 2.7 mm, and is formed integrally with the small-diameter cylindrical portions 12 and 12 having a length of approximately 1.5 mm. The total length including the small-diameter cylindrical portions 12 and 12 is approximately 20 mm.
[0049]
A metal pipe 2 made of molybdenum having a wall thickness of about 0.15 mm, an outer diameter D of about 1 mm, and a total length of about 5 mm is protruded into both small-diameter cylindrical portions 12 and 12 of the discharge vessel 1. The inner surface of the small-diameter cylindrical portion 12 and the outer surface of the metal pipe 2 are mainly made of a porous cermet obtained by sintering a compound of molybdenum powder and alumina ceramic powder, and impregnated with the frit glass in the porous portion. Airtight bonding is performed via the adhesive layer 3 formed. In addition, a coating layer 2C of tungsten powder is formed on a surface portion of the inner peripheral surface of the metal pipe 2 communicating with the inside of the discharge vessel 1.
[0050]
At the outer end of the metal pipe 2 protruding from the end of each small-diameter tubular portion 12, the opening is hermetically closed by a metal brazing material 5 made of platinum.
[0051]
Further, each of the electrode assemblies 4, 4 has an electrode shaft 41 whose base end is buried and supported in the metal brazing material 5 and extends into each of the small-diameter cylindrical portions 12, 12. And a coil-shaped electrode 42 wound at a position facing the bulging portion 11.
[0052]
This electrode assembly 4 has one end of an electrode shaft 41 made of a tungsten wire or the like having an outer diameter of about 0.2 mm and a total length of about 4 mm embedded and supported in a metal brazing material 5 and a tip having an outer diameter of about 0.15 mm. Coiled electrodes 42, 42 each formed by winding a tungsten wire for four turns are provided to face each other with a discharge gap of about 3 mm.
[0053]
The discharge vessel 1 contains NaI as a discharge medium. ₃ 70% by mass: TlI 10% by mass: DyI ₃ About 0.4 mg of a 20% by mass halide, about 0.21 mg of Hg, and about 26.7 Pa of a mixed gas of about 97% by volume of Ne and about 3% by volume of Ar as a rare gas are sealed.
[0054]
Next, a manufacturing process of the high-pressure discharge lamp L1 will be described. First, a discharge vessel 1 made of a translucent alumina ceramic having small-diameter cylindrical portions 12 and 12 connected to both ends of a bulged portion 11, metal pipes 2 and 2 made of molybdenum, and an electrode assembly 4 shown in FIG. Are prepared by brazing metal brazing materials 5 and 5 made of platinum and embedded therein.
[0055]
At this time, as shown in FIG. 2A, the metal pipes 2 and 2 were formed by applying a paste in which a tungsten powder and an organic binder were previously kneaded on the inner peripheral surface, followed by drying and sintering. It has a tungsten coating layer 2C. Further, as shown in FIG. 2A, the metal brazing material 5 and the electrode assembly 4 (electrode shaft 41) for closing the opening of the metal pipe 2 have a cylindrical shape smaller in diameter than the inner diameter of the small-diameter cylindrical portion 12. One end side of the electrode structure 4 (electrode shaft 41) is embedded and fixed in the brazing material 5, and has a projection 51 on a cylindrical outer peripheral surface.
[0056]
Further, a compound made of cermet or ceramic is applied to the inner peripheral surface of the small-diameter cylindrical portion 12 or the outer peripheral surface of the metal pipe 2.
[0057]
Then, the metal pipe 2 is inserted into one of the small-diameter cylindrical portions 12 above the discharge vessel 1 set in the vertical position, and the periphery of the small-diameter cylindrical portion 12 is heated by an electric heater made of tungsten or the like to remove the adhesive. The adhesive is melted and allowed to enter the gap between the inner peripheral surface of the small-diameter cylindrical portion 12 and the outer peripheral surface of the metal pipe 2A, and the compound is cooled and solidified to form the adhesive layer 3 and both are hermetically sealed. Next, sealing is performed in the same manner with the other small-diameter tubular portion 12 facing upward, and the metal pipes 2 and 2 are sealed to both small-diameter tubular portions 12 and 12.
[0058]
Next, the discharge vessel 1 is set in the vertical position in the same manner as described above, and the electrode assembly 4 shown in FIG. 2A is inserted into the metal pipe 2 on the inner peripheral surface of the one small-diameter cylindrical portion 12 above. A projection 51 formed on the outer peripheral surface of the cylindrical metal brazing material 5 is hooked and locked at the opening end. In this state, the exposed portion of the metal brazing material 5 and the vicinity of the opening of the metal pipe 2 are irradiated with a YAG laser beam for a short time. As a result, the periphery of the cylindrical metal brazing material 5 is melted and fused to the opening end of the metal pipe 2 and the inner peripheral surface near the opening, so that the opening at the front end of the metal pipe 2 is closed and at the same time the electrode assembly is closed. 4 is fixedly supported at a predetermined position.
[0059]
Next, the opening end of the other metal pipe 2 is closed by the metal brazing material 5 in the same manner as described above. In this case, after the discharge medium is sealed in the container 1 in an airtight bell jar or the like, the closing is performed. Work is performed and the lamp L1 is completed.
[0060]
The high-pressure discharge lamp L1 having the above-described structure is connected as an arc tube to the exposed side surfaces of the metal pipes 2 and 2 at both ends by welding a tantalum wire or a tantalum foil as a support member 6, for example, as shown in FIG. A double-tube high-pressure discharge lamp L2 is formed by being sealed in a cylindrical (T-shaped) outer tube 7 made of alumina silicate glass having a diameter of about 12 mm and a total length of about 36 mm.
[0061]
In FIG. 3, reference numerals 8 and 8 denote lead wires made of a molybdenum wire or the like, which hermetically penetrate the crushed sealing portion 71 at the end of the outer tube 7, and support members 6 above and below the discharge lamp L1 in the outer tube 7. 6 and mechanically supports the lamp L1. Further, the inside of the outer pipe 7 is evacuated to a vacuum via the exhaust pipe 72 and then sealed. In addition, portions of the lead wires 8, 8 extending from the crush-sealing portion 71 are connected as external lead wires 81, 81 to terminals of a base (not shown) or power supply members.
[0062]
The lamp of the double tube type high-pressure discharge lamp L2 is supplied from a high-frequency lighting circuit device having an inverter (not shown) to each external lead 81-lead 8-support member 6-light emitting tube via a feed line-socket-feed member. Electric current is applied to each metal pipe 2-metal brazing material 5-electrode shaft 41-electrode 42 of L1, and light is emitted by discharge between both electrodes 42.
[0063]
The lamp characteristics of this double-tube high-pressure discharge lamp L2 are as follows: lamp voltage about 75 V, lamp current about 0.25 A, lamp power about 20 W, tube wall load about 28 W / cm. ² Met.
[0064]
Further, in this lamp L2, since a tungsten coating layer 2C is formed on the inner peripheral surface of the metal pipe 2 made of molybdenum provided in the hermetic container 1, the pipe 2 is protected, so that the metal pipe 2 and the container 1 The volume expansion of the pipe 2 due to the bonding with the enclosed iodine is suppressed, and the stress applied to the adhesive layer 3 for sealing and joining the outer surface of the pipe 2 and the inner peripheral surface of the small-diameter cylindrical portion 12 of the discharge vessel 1 is reduced. In addition, it is possible to prevent cracks occurring in the adhesive layer 3 and leakage due to peeling of the interface.
[0065]
Therefore, it is possible to provide a long-life high-pressure discharge lamp free from troubles such as short lamp life.
[0066]
FIG. 2B is a partial cross-sectional front view showing another embodiment of the metal pipe portion provided at the end of the high pressure discharge lamp of the present invention, in which the same portion as FIG. 2A is shown. Are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0067]
The metal pipe 2 shown in FIG. 2 (b) is made of a molybdenum material, and a pipe 2P made of a material mainly composed of tungsten or tantalum is inserted into the pipe 2 with an adhesive layer 31 interposed between the two. The two pipes 2 and 2P and the electrode shaft 42 of the electrode assembly 4 are integrally fixed by the metal brazing material 5 that closes the outer end of the metal pipe 2.
[0068]
Even if the inner peripheral surface of the molybdenum metal pipe 2 is covered with, for example, a tungsten pipe 2P, the bonding between molybdenum and halogen such as iodine sealed in the discharge vessel 1 is prevented. 2 can be protected in the same manner as in the above embodiment.
[0069]
Further, as the adhesive for joining the two metal pipes 2 and 2P, at least one kind of powder such as tungsten, tantalum, molybdenum and at least one kind of oxide such as aluminum, silicon, yttrium, and molybdenum are used. A paste obtained by kneading a compound with the above powder with an organic binder can be used. The paste is applied between the two and then dried and sintered to be joined.
[0070]
In this embodiment, the electrode structure 4 may have the same structure as that shown in FIG. 2A, but the electrode 42 and the electrode shaft 41 are the same as shown in FIG. 2B. It may be formed, or the electrode shaft 41 may pass through the metal brazing material 5 in an airtight manner.
[0071]
4 and 5 show another embodiment of the multi-tube high-pressure discharge lamp of the present invention. FIG. 4 is a schematic front view, and FIG. 5 is a partially cut-away cross-sectional front view. In the drawings, the same parts as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0072]
FIG. 4 shows a double-tube high-pressure discharge lamp L3 in which a discharge lamp L1 axis is arranged in a direction orthogonal to the outer tube 7 axis, and has a cylindrical shape (T type) having an outer diameter of about 30 mm and a total length of about 40 mm. A discharge lamp (light emitting tube) L1 having a maximum outer diameter of about 6 mm and a total length of about 22 mm is sealed in an outer tube 7 to be formed.
[0073]
Since the discharge lamp L3 accommodates the lamp L1 orthogonally in the outer tube 7, the overall length of the outer tube 7 can be shortened. This has the advantage that instruments such as mirrors can be made more compact.
[0074]
The double-tube high-pressure discharge lamp L3 has a ratio GD / GL between the total length GL of the cylindrical (T-shaped) outer tube 7 (excluding the sealing portion 71 and the exhaust tube 72) and the outer diameter GD. Is preferably 0.6 or more, and a compact lamp L3 having a shorter overall length than the lamp L2 shown in FIG. 3 can be realized.
[0075]
Further, like the double tube type high pressure discharge lamp L2 shown in FIG. 3, the lamp L1 in the outer tube 7 is supported on the outer periphery of both small-diameter cylindrical portions 12, 12 of the discharge vessel 1 by metal foil such as tantalum. The support members 6 and 6 are wound, and the ends thereof are fixed to the lead wires 8.8 by welding or caulking. In this case, compared with the case where the small-diameter metal pipes 2 and 2 are supported near the end, the vibration resistance and the like are improved and the strong support can be realized. In the drawings, reference numerals 82 and 82 denote conductors for electrically connecting the lead wires 8.8 and the metal pipes 2 and 2, and reference numeral 85 denotes a getter.
[0076]
The lamp shown in FIG. 5 is a reflection-type discharge lamp L4 having a triple tube structure, and a bowl-shaped reflector 91 having a paraboloid of revolution or a spheroid made of hard glass such as borosilicate glass. A multiple light interference film such as a dichroic mirror and an all-light reflection film 92 such as aluminum are formed on the inner surface of the lens, and a light control body 93 such as a lens and a front cover is fused or adhered to the front side of the reflector 91. They are integrally joined by the agent or arranged in conformity.
[0077]
Inside the reflector 91, the high-pressure discharge lamp L1 or the double tube-shaped high-pressure discharge lamp L2 or L3 is positioned substantially at the center of the bulging portion (discharge) 11 of the discharge vessel 1 at the focal position of the reflector 91. And constitutes a triple tube type high pressure discharge lamp L4.
[0078]
When an airtight container is formed by the reflector 91 and the light control member 93, a high-pressure discharge lamp L1 is used. In a non-airtight container, a double tube-type high-pressure discharge lamp L2 or L3 is used. In many cases, it has a triple tube structure.
[0079]
A skirt portion 95 of a base 94 is attached to the base portion side of the back surface of the reflector 91 as necessary, by caulking or an adhesive, and a lead wire derived from a lamp is connected to a terminal of the base 94. Have been. It is also possible to incorporate a lighting circuit inside the base 94.
[0080]
When such a reflective discharge lamp L4 is energized through a lighting circuit, the high-pressure discharge lamp L1 emits light, and the radiated light is directly reflected from the lamp L1 or reflected by the reflective film 92 of the reflector 91 and forward. Radiated to Also in the case of the lamp L4, the discharge lamp L1 housed therein exhibits the same function and effect as described above, and can be lit without any trouble.
[0081]
This reflection type discharge lamp L4 is small in size and shows a rapid rise of the luminous flux after the power is turned on, and is suitable for use as, for example, a headlight for an automobile or a projector for projecting light.
[0082]
FIG. 6 is a front view showing a spotlight as an embodiment of the lighting device of the present invention. The spotlight comprises a spotlight main body S and the high-pressure discharge lamp L4 with a reflecting mirror.
[0083]
The spotlight main body S mainly includes a lighting duct mounting portion S1, an arm S2, and a lamp body S3. The lighting duct attachment part S1 is detachably attached to a lighting duct (not shown), suspends a spotlight, houses a lighting circuit (not shown) therein, and receives power from the lighting duct. The base end of the arm S2 is fixed to the lighting duct S1. The lamp body S3 has a container shape with an open front surface, is pivotally attached to the tip of the arm S2 in a vertical plane so as to be capable of raising and lowering in a horizontal plane, and has a screw-in type provided inside. The base 94 of the high-pressure discharge lamp L4 is attached to a lamp socket (not shown).
[0084]
Also in the case of this spotlight, the discharge lamp L1 housed inside the high-pressure discharge lamp L4 with the reflecting mirror exhibits the same operation and effect as described above, and can be lit without any trouble.
[0085]
In the above-described embodiment of the present invention, tungsten is used as the material having high halogen resistance covering the innermost peripheral surface of the metal pipe. However, the metal pipe or the coating material is not limited to tungsten, but may be tantalum, platinum, Alloys of these metals such as gold and silver, alloys with other materials mainly composed of these metals, or oxides such as aluminum, silicon, yttrium and dysprosium, which have higher halogen resistance than molybdenum materials ₂ O ₃ , SiO ₂ , Y ₂ O ₃ , Dy ₂ O ₃ And the like, or a mixture of these oxides or tungsten or tantalum oxide. The coating may be formed by inserting a pipe or applying powder.
[0086]
According to the first aspect of the present invention, the metal pipe which closes the end of the translucent ceramics discharge vessel and supports the electrode assembly has an inner peripheral surface whose tungsten side has high halogen resistance. Formed or covered with a metal such as metal or tantalum, or ceramics, etc., and protected from alteration due to bonding with halogen such as iodine enclosed in the container. Cracks in the layer and leakage due to peeling of the interface can be prevented.
[0087]
Therefore, it is possible to provide a long-life high-pressure discharge lamp free from troubles such as short lamp life.
[0088]
According to the second aspect of the present invention, by selecting a material capable of suppressing the deterioration of the metal pipe due to the bonding with the halogen and sealingly closing the transparent ceramic discharge vessel. A similar effect is achieved.
[0089]
According to the third aspect of the present invention, the lamp may not include the outer tube. However, by forming the lamp having the effect described in the first or second aspect as a light emitting tube in a multi-tube, A multi-tube high-pressure discharge lamp having a long life and improved handling and safety can be provided.
[0090]
According to the fourth aspect of the present invention, since the high pressure discharge lamp having the effect of the first or second aspect is provided, the airtightness of the lamp is not impaired even in a lighting device body incorporating the discharge lamp, and the life is short. Since there is no occurrence of the discharge lamp, it is possible to provide various lighting devices such as a lighting fixture which does not require replacement of the discharge lamp and is easy to maintain.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial sectional front view showing an embodiment of a high-pressure discharge lamp of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional front views showing an embodiment of a metal brazing material provided with a metal pipe and an electrode assembly used in a high-pressure discharge lamp.
FIG. 3 is a schematic front view showing an embodiment of a double tube type high pressure discharge lamp in which the high pressure discharge lamp of FIG. 1 is sealed in an outer tube.
FIG. 4 is a schematic front view showing another embodiment of the double tube type high pressure discharge lamp of the present invention.
FIG. 5 is a partially cutaway front view showing another embodiment of the multi-tube high-pressure discharge lamp of the present invention.
FIG. 6 is a front view of a spotlight showing one embodiment of the lighting device of the present invention.
[Explanation of symbols]
L1: high-pressure discharge lamp, L2, L3, L4: multi-tube high-pressure discharge lamp, S: lighting device (spotlight), 1: translucent ceramic discharge vessel, 11: bulging part, 12: small-diameter cylindrical part, 2: metal pipe, 2C: halogen-resistant material (ceramic layer), 2P: halogen-resistant material (pipe), 3: adhesive layer, 4: electrode assembly, 41: electrode, 5: metal brazing material, 7: outer tube ,

Claims

A translucent ceramics discharge vessel having a pair of small-diameter cylindrical portions having an inner diameter smaller than the bulging portion provided in communication with both ends of the bulging portion forming the discharge space;
A metal pipe hermetically sealed to each small-diameter cylindrical portion of the discharge vessel via an adhesive layer, and at least a surface side of an inner peripheral surface of the vessel is made of a material made of at least one of halogen-resistant metal or ceramic;
A metal brazing material which embeds and supports the end of an electrode assembly having an electrode facing the inside of the container while hermetically closing the pipe at the outer ends of the two metal pipes;
A discharge medium containing a halide enclosed in the discharge vessel;
A high pressure discharge lamp comprising:

The high-pressure discharge lamp according to claim 1, wherein the metal pipe is formed of a material selected from tungsten, tantalum, and molybdenum.

An outer tube made of a heat-resistant and light-transmitting airtight container;
The high-pressure discharge lamp according to claim 1 or 2, which is sealed in the outer tube;
A multi-tube high-pressure discharge lamp comprising:

A lighting device body;
A high-pressure discharge lamp or a multi-tube high-pressure discharge lamp according to any one of claims 1 to 3, provided in the lighting device body;
Lighting circuit means for energizing the high pressure discharge lamp;
A lighting device, comprising: