JP2004111373A - Metallic vapor discharge lamp and illumination device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属蒸気放電ランプならびにこれを装着した照明装置に関し、特に、アルミナセラミックをはじめとする透光性セラミック製の発光管を用いた金属蒸気放電ランプに関する。 The present invention relates to a metal vapor discharge lamp and a lighting device equipped with the metal vapor discharge lamp, and more particularly to a metal vapor discharge lamp using an arc tube made of a translucent ceramic such as alumina ceramic.
メタルハライドランプにおける発光管は、透明容器内に発光金属がハロゲン化金属として封入されると共に、容器内に一対の電極が対向して設けられており、その電極に外部から給電することによって放電させ、高温で発光させるようになっている。
発光管の容器としては、従来から石英ガラス製のものが多く用いられてきたが、近年、石英ガラスよりも耐熱性に優れるアルミナセラミックを用いたものが主流となりつつある。
The luminous tube in the metal halide lamp is such that a luminescent metal is sealed as a metal halide in a transparent container, and a pair of electrodes are provided in the container so as to face each other. It emits light at high temperatures.
As the container of the arc tube, a container made of quartz glass has been used in many cases, but in recent years, a container using alumina ceramic which is more excellent in heat resistance than quartz glass is becoming mainstream.
発光管における電極の封止方法として、石英ガラス製の場合は、発光管の側管部を加熱および圧潰して封着する方法が用いられるが、アルミナセラミック製の発光管においては、本管部の両端部から1対の細管部が伸長する形状に容器を成型しておき、電極及び電極支持体からなる給電体を各細管部に挿入し、細管部の内壁と給電体との隙間に、フリットガラス等のシール材を溶融して流し込むことによって封着する方法が多く用いられている(特許文献1)。 As a method for sealing the electrodes in the arc tube, in the case of quartz glass, a method of heating and crushing the side tube portion of the arc tube to seal it is used, but in the case of an alumina ceramic arc tube, the main tube portion is sealed. A container is formed in a shape in which a pair of thin tube portions extend from both ends of the container, and a feeder comprising an electrode and an electrode support is inserted into each of the thin tube portions, and a gap between an inner wall of the thin tube portion and the feeder is provided. A method of melting and pouring a sealing material such as frit glass for sealing is often used (Patent Document 1).
ところで、アルミナセラミック製の発光管には、いろいろな利点があり、高性能のランプを実現できるものとして期待されている。
例えば、アルミナセラミック製の発光管は、石英ガラス製の発光管よりも高温で点灯させることができるので、封入物の蒸気圧を高めることができ、高演色性と高効率を両立させるのに有利である。
By the way, the arc tube made of alumina ceramic has various advantages and is expected to realize a high-performance lamp.
For example, an alumina ceramic arc tube can be lit at a higher temperature than a quartz glass arc tube, so that the vapor pressure of the enclosure can be increased, which is advantageous for achieving both high color rendering and high efficiency. It is.
また、アルミナセラミックは、石英ガラスに比べて、発光管内に封入するハロゲン化金属との反応性も低い点で、メタルハライドランプの長寿命化にも有利である。
一方、このようなアルミナセラミック製発光管を用いたメタルハライドランプにおいては、ライフ中における色温度が変化するという問題がある。すなわち、新しいランプを使用開始した直後には十分な色温度特性が得られても、例えば点灯後100時間、1000時間と経過していく過程で、色温度特性が大きく変わってしまうことも多い。
この理由は、以下のように考えられる。
On the other hand, a metal halide lamp using such an alumina ceramic arc tube has a problem that the color temperature changes during life. That is, even if sufficient color temperature characteristics are obtained immediately after the start of use of a new lamp, the color temperature characteristics often change greatly in the course of, for example, 100 hours and 1000 hours after lighting.
The reason is considered as follows.
アルミナセラミック製発光管では、上記のように封着されるので、シール材によって封着されていない部分では、給電体と細管部との間に隙間が生じる。
点灯中においては、その隙間に液状の発光金属が徐々に沈み込む。特に、ランプの電極が鉛直方向に向くような姿勢で点灯させた場合、発光管内に封入してある発光金属が、下側に位置する隙間に沈み込み易い。
Since the alumina ceramic arc tube is sealed as described above, a gap is formed between the power supply and the thin tube portion in a portion not sealed by the sealing material.
During lighting, the liquid light emitting metal gradually sinks into the gap. In particular, when the lamp is turned on such that the electrodes of the lamp are oriented vertically, the luminescent metal sealed in the arc tube easily sinks into the gap located below.
この沈み込みによって、放電空間内で発光に寄与する金属量が少なくなるので、金属の蒸気圧が十分に得られなくなり、その結果、色温度が変化する。
このような色温度変化を防止するために、発光管内に封入する発光金属の量を多くすることも考えられる。しかし、発光金属をあまり多く封入すると、発光金属と電極やアルミナやシール材との反応が促進され、寿命特性が悪化してしまう。
Due to this sinking, the amount of metal contributing to light emission in the discharge space decreases, so that a sufficient vapor pressure of the metal cannot be obtained, and as a result, the color temperature changes.
In order to prevent such a color temperature change, it is conceivable to increase the amount of the luminescent metal sealed in the arc tube. However, if too much luminescent metal is encapsulated, the reaction between the luminescent metal and the electrode, alumina or sealing material is promoted, and the life characteristics are deteriorated.
また、封着時にシール材を細管部と給電体の隙間に奥深く流し込むことによって、隙間を埋めれば、発光金属の隙間への沈み込みは抑えられる。
しかしながら、この場合、シール材の端面が放電空間に近くなるので、その温度がかなり高くなる。そして、シール材と発光金属との反応が促進され、寿命特性を悪化させる原因となる。また、封止部にクラックが発生し易くなるので、この点もランプ寿命が短くなる原因となる。
Further, when the gap is filled by pouring the sealing material deep into the gap between the thin tube portion and the power supply body at the time of sealing, the sinking of the luminescent metal into the gap is suppressed.
However, in this case, since the end face of the sealing material is close to the discharge space, the temperature is considerably increased. Then, the reaction between the sealing material and the light emitting metal is promoted, which causes deterioration of the life characteristics. In addition, since cracks are easily generated in the sealing portion, this also causes the lamp life to be shortened.
本発明は、発光金属の沈み込みを抑えることにより、長時間連続点灯させても色温度変化が少なく、安定した特性を持続できる金属蒸気放電ランプならびに照明装置を提供することを目的とする。
また、アルミナセラミック製発光管を用いたメタルハライドランプにおける別の課題として、発光金属にセリウムが含まれる場合、ランプ作製直後の初期エイジング点灯時に立消えが発生することがあるので、本発明は、この立消えを抑えることも目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a metal vapor discharge lamp and an illuminating device capable of maintaining a stable characteristic with a small change in color temperature even when operated continuously for a long time by suppressing sinking of a luminescent metal.
Further, as another problem in the metal halide lamp using the alumina ceramic arc tube, when cerium is contained in the luminous metal, the lamp may go out at the time of initial aging immediately after the lamp is manufactured. The purpose is also to suppress.
上記目的を達成するために、本発明は、透光性セラミック製の発光容器を有し、各細管部内に電極部及び電極支持体が挿入され、電極支持体が細管部内でシール材によって封着されてなる発光管を備える金属蒸気放電ランプにおいて、発光管に用いる電極部の電極長L1を、ランプ電力をP(W)とするときに、(0.041P+0.5)mm以上、(0.041P+8.0)mm以下に設定した。 In order to achieve the above object, the present invention has a light-emitting container made of a translucent ceramic, an electrode portion and an electrode support are inserted into each capillary portion, and the electrode support is sealed by a sealing material in the capillary portion. In a metal vapor discharge lamp provided with an arc tube formed as described above, the electrode length L1 of the electrode portion used for the arc tube is (0.041P + 0.5) mm or more and (0. 041P + 8.0) mm or less.
ここで電極長L1は、電極部の先端から電極部の接続端(電極支持体と接続されてる端)までの距離を指す。また、ランプ電力は、安定点灯時におけるランプ電力を指す。
上記金属蒸気放電ランプにおいて、電極部が、細管部から放電空間内方に突き出している長さllは、3.0mm以上、6.5mm以下とすることが好ましい。
また、電極部には、熱伝導率が130(W/m・K)以上のものを用い、電極支持体には、熱伝導率が100(W/m・K)以下のものを用いるのが好ましい。
Here, the electrode length L1 indicates the distance from the tip of the electrode portion to the connection end of the electrode portion (the end connected to the electrode support). The lamp power indicates the lamp power at the time of stable lighting.
In the metal vapor discharge lamp described above, it is preferable that the length l1 of the electrode portion protruding from the thin tube portion into the discharge space is not less than 3.0 mm and not more than 6.5 mm.
Further, it is preferable that the electrode portion has a thermal conductivity of 130 (W / m · K) or more, and the electrode support has a thermal conductivity of 100 (W / m · K) or less. preferable.
電極部に用いる好ましい材質としてはタングステンやモリブデンが挙げられ、電極支持体に用いる好ましい材質としてはサーメットが挙げられる。
また、発光金属の沈み込み量を低く抑える効果をより確実に得るために、発光管の細管部長L2を(0.032P+3.5)mm以上、(0.032P+8.0)mm以下の範囲内に設定することが好ましい。
Preferred materials used for the electrode portion include tungsten and molybdenum, and preferred materials used for the electrode support include cermet.
Also, in order to more reliably obtain the effect of suppressing the sinking amount of the luminescent metal, the length L2 of the thin tube portion of the arc tube is set to a value within a range of (0.032P + 3.5) mm or more and (0.032P + 8.0) mm or less. It is preferable to set.
また、細管部内へのシール材の流し込み長l2は、3.7mm以上、5.5mm以下に設定することが、ライフ中における封止部の信頼性をより高め、安定した特性を持続する上で好ましい。
なお、ランプ電力が70W〜400Wの範囲内にある金属蒸気放電ランプにおいて、電極長L1を、(0.041P+0.5)mm以上、(0.041P+8.0)mm以下に設定することによって十分な効果が得られることが確認されている。
In addition, setting the pouring length l2 of the sealing material into the narrow tube portion to be 3.7 mm or more and 5.5 mm or less, in order to further enhance the reliability of the sealed portion during life and maintain stable characteristics. preferable.
In a metal vapor discharge lamp having a lamp power in the range of 70 W to 400 W, it is sufficient to set the electrode length L1 to (0.041P + 0.5) mm or more and (0.041P + 8.0) mm or less. It has been confirmed that the effect can be obtained.
また、上記目的は、透光性セラミック製の発光容器を有し、各細管部内に電極部及び電極支持体が挿入され、電極支持体が細管部内でシール材によって封着されてなる発光管を備える金属蒸気放電ランプにおいて、ランプ電力をP(W)とするときに、発光管の細管部の長さL2を、(0.032P+3.5)mm以上、(0.032P+8.0)mm以下の範囲内に設定しても達成できる。 In addition, the above object is to provide a light emitting vessel having a light emitting container made of a translucent ceramic, an electrode portion and an electrode support being inserted into each of the thin tube portions, and the electrode support being sealed in the thin tube portion by a sealing material. In the metal vapor discharge lamp provided, when the lamp power is P (W), the length L2 of the thin tube portion of the arc tube is not less than (0.032P + 3.5) mm and not more than (0.032P + 8.0) mm. It can be achieved even if it is set within the range.
なお、ランプ電力が70W〜360Wの範囲内にある金属蒸気放電ランプにおいて、細管部の長さL2を、(0.032P+3.5)mm以上、(0.032P+8.0)mm以下の範囲内に設定することによって十分な効果が得られることが確認されている。
ここで、細管部長L2を(0.032P+3.5)mm以上、(0.032P+6.0)mm以下の範囲内に設定すれば、発光金属の沈み込み低減並びに立ち消え低減効果を一層向上させることができる。
In a metal vapor discharge lamp having a lamp power in the range of 70 W to 360 W, the length L2 of the thin tube portion is set to a range of (0.032P + 3.5) mm or more and (0.032P + 8.0) mm or less. It has been confirmed that a sufficient effect can be obtained by setting.
Here, if the length L2 of the thin tube portion is set in the range of (0.032P + 3.5) mm or more and (0.032P + 6.0) mm or less, the effect of reducing the sinking of the luminescent metal and the effect of reducing the disappearance of the luminescent metal can be further improved. it can.
上記金属蒸気放電ランプにおいて、細管部内へのシール材の流し込み長l2は、3.7mm以上、5.5mm以下に設定することが、ライフ中における封止部の信頼性をより高め、安定した特性を持続する上で好ましい。
なお、発光管を構成する発光容器における細管部の肉厚が本管部の肉厚に対して1.15倍以上であるものや、発光容器における本管部と細管部とが焼きばめ部を有さない一体成型となっているものや、発光管が窒素を充填した外管の中に設けられているものでは、発光管における細管部内への発光金属の沈み込みが生じやすい。従って、本発明は、特にこのタイプの金属蒸気放電ランプに対して有効である。
In the above metal vapor discharge lamp, it is preferable that the length l2 of the flow of the sealing material into the narrow tube portion is set to 3.7 mm or more and 5.5 mm or less, so that the reliability of the sealed portion during life is further improved and stable characteristics are obtained. Is preferable for maintaining the above.
In addition, the thickness of the thin tube portion of the light emitting container constituting the arc tube is 1.15 times or more the thickness of the main tube portion, or the main tube portion and the thin tube portion of the light emitting container are shrink-fitted. In the case where the luminous tube is formed integrally and does not have the luminous tube or the luminous tube is provided in the outer tube filled with nitrogen, the luminous metal easily sinks into the thin tube portion of the luminous tube. The invention is therefore particularly effective for this type of metal vapor discharge lamp.
上記のように電極長L1を(0.041P+8.0)mm以下に設定することにより、発光金属の沈み込み量を低く抑えることができる。その結果、点灯中、放電空間内の蒸気圧を十分に保つことができ、長時間連続点灯させても色温度変化が少なく、安定した特性を持続する金属蒸気放電ランプを実現することができる。
By setting the electrode length L1 to (0.041P + 8.0) mm or less as described above, the sinking amount of the luminescent metal can be suppressed low. As a result, a vapor pressure in the discharge space can be sufficiently maintained during lighting, and a metal vapor discharge lamp that has a small change in color temperature even when the lighting is continuously performed for a long time and maintains stable characteristics can be realized.
一方、電極長L1を(0.041P+0.5)mm以上に設定することによって、シール材と発光金属との反応が促進されたりシール部においてクラックが発生するのが抑えられる。
また、上記のように、細管部長L2を(0.032P+8.0)mm以下に設定することにより、発光金属の沈み込み量を低く抑えることができる。その結果、点灯中、放電空間内の蒸気圧を十分に保つことができ、長時間連続点灯させても色温度変化が少なく、安定した特性を持続する金属蒸気放電ランプを実現することができる。
On the other hand, by setting the electrode length L1 to (0.041P + 0.5) mm or more, the reaction between the sealing material and the luminescent metal is promoted, and the occurrence of cracks in the sealing portion is suppressed.
Further, as described above, by setting the thin tube portion length L2 to (0.032P + 8.0) mm or less, the sinking amount of the luminescent metal can be suppressed low. As a result, it is possible to realize a metal vapor discharge lamp that can maintain a sufficient vapor pressure in the discharge space during operation, has a small change in color temperature even when operated continuously for a long time, and maintains stable characteristics.
一方、細管部長L2を(0.032P+3.5)mm以上に設定することによって、シール材と発光金属との反応が促進されたりシール部においてクラックが発生するのが抑えられる。
また、細管部長L2を上記(0.032P+3.5)mm以上、(0.032P+8.0)mm以下の範囲に設定することによって、立ち消えの問題も低減でき、特に、封入される発光金属にセリウムが含まれている場合は有効である。
On the other hand, by setting the length L2 of the thin tube portion to (0.032P + 3.5) mm or more, the reaction between the sealing material and the luminescent metal is promoted, and the occurrence of cracks in the sealing portion is suppressed.
Further, by setting the length L2 of the thin tube portion to be in the range of (0.032P + 3.5) mm or more and (0.032P + 8.0) mm or less, the problem of extinction can be reduced. It is effective when is included.
本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
(金属蒸気放電ランプの全体構成及び発光管の構成)
図1は、本実施形態にかかる金属蒸気放電ランプの構成を示す正面図(一部断面)である。
図1に示すように、この金属蒸気放電ランプは、窒素が所定圧で封入された外管3内に、透光性セラミック製の発光管1が、電力供給線2a・2bによって所定の位置に保持されて構成されており、外管3の封止部付近には口金4が装着されている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Overall configuration of metal vapor discharge lamp and configuration of arc tube)
FIG. 1 is a front view (partial cross section) showing the configuration of the metal vapor discharge lamp according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, in this metal vapor discharge lamp, an
図2は、発光管1の構成を示す断面図である。
図2に示すように、発光管1は、放電空間を形成する本管部(発光部)11の両端に細管部12a・12bを有する容器10に、給電体20a・20bが挿入されて構成されている。容器10を形成する透光性セラミックとしてはアルミナセラミックが代表的である。
FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of the
As shown in FIG. 2, the
この給電体20a・20bは、タングステンからなる電極ピン21a・21bの先端部に、タングステンからなるコイル22a・22bが巻き付けられて電極部が形成され、電極ピン21a・21bの他端部に導電性サーメットからなる電極支持体23a・23bが接合されて構成されている。なお、導電性サーメットとは、金属粉末とセラミックの粉末とを混合し、焼結させたものであり、その熱膨張係数はセラミックとほぼ等しい。
The
また、電極ピン21a・21と電極支持体23a・23bとの接合は、レーザ溶接によってなされている。
この接合を突き合わせによる抵抗溶接(バット溶接)で行うと、サーメットの比抵抗値が大きいために接合強度が得られにくいが、レーザ溶接によって接合されることによって十分な接合強度が得られ、ライフ中における溶接はずれも起こりにくい。
The electrode pins 21a and 21 and the electrode supports 23a and 23b are joined by laser welding.
If this joining is carried out by resistance welding by butt (butt welding), it is difficult to obtain the joining strength due to the large specific resistance value of the cermet, but sufficient joining strength is obtained by joining by laser welding, and during the life, In welding at, slippage is unlikely to occur.
電極ピン21a・21と電極支持体23a・23bとは、細管部12a・12b内で接続されている。
そして、電極ピン21a・21bの先端部は、細管部12a・12bから放電空間内方に突き出し、当該先端部に付けられたコイル22a・22bは、容器10の放電空間内で対向配置されている。
The electrode pins 21a and 21 and the electrode supports 23a and 23b are connected in the
The tips of the electrode pins 21a and 21b protrude into the discharge space from the
また、電極支持体23a・23bの他端部は、細管部12a・12bから外方に突出しており、電極支持体23a・23bと細管部12a、12bとの間は、シール部24a・24bによって封着されている。
シール部24a・24bは、細管部12a・12bの終端から内方に、酸化金属,アルミナ及びシリカ等からなるガラスフリットが流し込まれて形成されている。
The other ends of the electrode supports 23a and 23b protrude outward from the
The
本管部11内の放電空間には、水銀と、希ガスと、発光金属とが封入されている。
上記構成の金属蒸気放電ランプは、外部の駆動回路から、例えば周波数60Hz、ピーク電圧283Vの正弦波電圧を、口金4,電力供給線2a・2bを経由して給電体20a・20bに印加することによって点灯を維持する。
(照明装置の構成)
図3は上記金属蒸気放電ランプを装着した照明装置の一例を示す概略断面図である。
Mercury, a rare gas, and a luminescent metal are sealed in a discharge space in the
In the metal vapor discharge lamp having the above configuration, a sine wave voltage having a frequency of, for example, 60 Hz and a peak voltage of 283 V is applied to the
(Configuration of lighting device)
FIG. 3 is a schematic sectional view showing an example of a lighting device equipped with the metal vapor discharge lamp.
照明装置30は、天井面等へ取付けるための基台31と、この基台31に取付けられたソケット32および反射笠33とからなる照明装置本体に上記放電ランプ34が装着されて構成される。放電ランプ34はその口金を上方に向けた状態で、ソケット32に装着されている。反射笠33は、円錐状であって内面側に反射面が形成され、反射笠34はその開口部を下方に向けた状態で、放電ランプ34を囲むように取り付けられている。なお、点灯回路装置(不図示)は照明装置本体とは別の場所に設けられている。
The
この照明装置30において、点灯回路装置からソケット32を介して放電ランプ34に通電されてランプ34が点灯され、ランプ34からの可視光は、反射笠33の反射面で反射され、あるいは反射笠33の開口部を透過して下方に放射される。
(電極長L1とランプ特性との関係)
本実施形態では、電極ピン21a・21bの電極長L1(mm)を、下記数1の範囲内に設定した。
In the
(Relationship between electrode length L1 and lamp characteristics)
In the present embodiment, the electrode lengths L1 (mm) of the electrode pins 21a and 21b are set within the range of the following equation (1).
0.041P+0.5≦L1≦0.041P+8.0…(数1)
ここで、Pはランプ電力(W)である。
このように電極長L1を数1式の範囲に設定することによって、下記実験1の結果からもわかるように、発光金属の沈み込みを抑えるとともに、シール部におけるクラック発生やシール部と発光金属との反応を抑えることができる。よって、長期にわたって色温度変化を抑制すると共に長寿命化を確保することができる。
0.041P + 0.5 ≦ L1 ≦ 0.041P + 8.0 (Equation 1)
Here, P is lamp power (W).
By setting the electrode length L1 in the range of
この内容について、以下に詳しく説明する。
先ず、発光金属の沈み込みが生じやすいか否かは、上記隙間G付近の温度によって大きく左右される。ここで、隙間Gは、電極ピン21a・21bと細管部12a・12b内に生じる隙間全域を示すが、特に重要なのはシール部24a・24bの端面付近の隙間の温度である。
This will be described in detail below.
First, whether or not the sinking of the luminescent metal easily occurs depends largely on the temperature in the vicinity of the gap G. Here, the gap G indicates the entire area of the gap formed between the electrode pins 21a and 21b and the
すなわち、電極ピン21a・21bの細管部12a・12b内における温度、並びに細管部12a・12bにおいて電極ピン21a・21bに直面する内壁の温度が低ければ、封入されている発光金属がこの隙間Gにおいて液状となるため、沈み込みが生じる。
これ対して、上記のように電極長L1を(0.041P+8.0)mm以下に設定すれば、ランプ点灯中において、この隙間G付近の温度が、液状の発光金属が気化し得る程度の高さに保たれる。
That is, if the temperature of the electrode pins 21a and 21b in the
On the other hand, if the electrode length L1 is set to (0.041P + 8.0) mm or less as described above, the temperature in the vicinity of the gap G is high enough to vaporize the liquid luminescent metal during lamp operation. Will be kept.
そのメカニズムは、以下のように考察される。
電極ピン21a・21bは熱伝導性が高いので陽光柱からの熱が伝わり易い。これに対して電極支持体23a・23bは熱伝導性が低いので、電極ピン21a・21bからの熱が伝わり難い。従って、隙間G付近、特にシール部24a・24bの端面付近の温度は、電極ピン21a・21bの長さ(熱容量)が大きな影響を与えることになる。電極ピン21a・21bの長さが長いと、陽光柱から距離が長くなると共に、熱容量も大きいので、隙間G付近、特にシール部24a・24bの端面付近の温度は低くなる(逆に電極ピン21a・21bの長さが短いと隙間G付近の温度は高くなる)。
The mechanism is considered as follows.
Since the electrode pins 21a and 21b have high thermal conductivity, heat from the positive column is easily transmitted. On the other hand, since the electrode supports 23a and 23b have low thermal conductivity, heat from the electrode pins 21a and 21b is hardly transmitted. Therefore, the temperature near the gap G, particularly near the end faces of the
このように、隙間G付近、特にシール部24a・24bの端面付近の温度が高く保たれることによって、発光金属の沈み込み量が低く抑えられる。
一方、電極長L1が短かすぎると、シール部24a・24bが隙間Gに臨む端面が高温になるので、シール材と発光金属との反応が促進される。
また、電極ピン21a・21bと電極支持体23a・23bとがレーザ溶接されていると、溶接部表面ではアルミナ層がリッチとなるので、溶接部が隙間Gに露出している場合には、この溶接部と発光金属との反応が促進される。そして、発光金属が反応すると管電圧が上昇し、早期に立ち消えを起こして短寿命になる等の不具合が生じる。
As described above, the temperature near the gap G, particularly near the end surfaces of the
On the other hand, if the electrode length L1 is too short, the end faces of the
When the electrode pins 21a and 21b and the electrode supports 23a and 23b are laser-welded, the alumina layer becomes rich on the surface of the welded portion. The reaction between the weld and the luminescent metal is promoted. Then, when the luminescent metal reacts, the tube voltage rises, causing the lamp to go out early and cause a short life.
また、シール部24a・24bの端面があまり高温になると、シール部24a・24bにおいてクラックが発生し易い。
これに対して、電極長L1を(0.041P+0.5)mm以上に設定すると、シール部24a・24bの端面温度が高くなりすぎることはないので、シール部24a・24bにおけるクラック発生やシール部と発光金属との反応が抑えられる。
If the end faces of the
On the other hand, if the electrode length L1 is set to (0.041P + 0.5) mm or more, the temperature of the end faces of the
(電極突出長llについて)
電極ピン21a・21bが、細管部12a・12bから放電空間の内方に突き出している長さ、すなわち電極突出長l1については、3.0mm以上、6.5mm以下とすることが好ましい。その理由は、次の通りである。
3.0mmより小さいと、本管部11と細管部12a・12bとの境界部分における管壁が、陽光柱に近づきすぎて当該管壁の温度が高くなりすぎ、熱衝撃によるクラックの発生や管壁と封入金属(発光金属)との反応が促進される。また、6.5mmを超えると、陽光柱と細管部12a・12bとの距離が大きすぎて、細管部12a・12bの温度、延いては隙間Gの温度が低くなりすぎて、封入金属(発光金属)が細管部12a・12b内へ沈み込み易くなる。ここで、細管部12a・12bと放電空間の境界は、細管部12a・12bの内径が実質的に広がり始める箇所とする。
(About electrode protrusion length 11)
It is preferable that the length of the electrode pins 21a and 21b protruding inward into the discharge space from the
If it is smaller than 3.0 mm, the wall of the tube at the boundary between the
(コイル25a・25bが巻つけられている例)
上記図2の例では、細管部12a・12bの内周面と、電極ピン21a・21bの外周面との間に、両者の径差に相当する隙間Gが存在する。
図4は、電極ピン21a・21bにおける細管部12a・12b内の外周部分にモリブデンからなるコイル25a・25bが巻つけられている例である。
(Example in which coils 25a and 25b are wound)
In the example of FIG. 2 described above, a gap G corresponding to the diameter difference between the inner peripheral surfaces of the
FIG. 4 is an example in which coils 25a and 25b made of molybdenum are wound around outer peripheral portions in the
上で説明した内容は、このようなタイプのものにも同様に適用でき、同様の効果を奏する。
すなわち、上記のように、電極ピン21a・21bにコイル25a・25bが巻つけられることによって、隙間Gがかなり埋められるので、沈み込みは低減され、シール材と発光金属との反応も生じにくくなるものの、コイル25a・25bだけでは隙間Gが完全に埋められないので、同様の沈み込みやシール材と発光金属との反応は生じ得る。
The contents described above can be similarly applied to such a type, and achieve the same effects.
That is, as described above, since the gaps G are considerably filled by the
ここで、電極長L1(mm)を上記数1式の範囲に調整すると、同様に沈み込みやシール材と発光金属との反応を抑制する効果が得られる。
(電極部の形態と電極長L1について)
図5は、電極長L1について説明する断面図である。通常、電極部の長さ(電極長L1)は、電極ピン21a・21bの長さ、もしくはコイル22a・22bの先端から電極ピン21a・21bの電極支持体との接続端までの長さである。例えば、図5(A)のように、電極ピン21a・21bの接続端部が電極支持体23a・23bに埋め込まれているように場合でも同様であって、当図の場合も、電極ピン21a・21bの長さが電極長L1に相当する。
Here, when the electrode length L1 (mm) is adjusted within the range of the
(About form of electrode part and electrode length L1)
FIG. 5 is a sectional view illustrating the electrode length L1. Usually, the length of the electrode portion (electrode length L1) is the length of the electrode pins 21a and 21b, or the length from the tips of the
一方、例外的に、図5(B)に示されるように、細管部12a・12b内において、電極ピン21a・21bの外周面と電極支持体23a・23bの外周面にまたがってコイル25a・25bが巻き付けられているタイプのものでは、電極ピン21a・21bの先端あるいはコイル22a・22bの先端から、コイル25a・25bの端(放電空間と反対側の端)までの距離が電極長L1に相当する。
On the other hand, exceptionally, as shown in FIG. 5B, the
(電極部及び電極支持体の熱伝導率)
電極ピン21a・21b及びコイル22a・22bの材質としては、上記のように高融点金属であるタングステンが用いられるが、その熱伝導率は130(W/m・K)以上である。また、図4のように電極ピン21a・21bにモリブデンからなるコイル25a・25bが巻き付けられている場合もあるが、モリブデンの熱伝導率も130(W/m・K)以上である。
(Thermal conductivity of electrode part and electrode support)
As a material for the electrode pins 21a and 21b and the
従って、電極ピン21a・21b,コイル22a・22bから構成される電極部、あるいは電極ピン21a・21b,コイル22a・22b,コイル25a・25bから構成される電極部は、熱伝導率が130(W/m・K)以上である。
一方、電極支持体23a・23bの材質としては、導電性サーメットが用いられるが、その熱伝導率が、電極部より低めの100(W/m・K)以下のものを用いるのが好ましい。
Therefore, the electrode portion including the electrode pins 21a and 21b and the
On the other hand, as a material of the electrode supports 23a and 23b, a conductive cermet is used, and it is preferable to use a material having a thermal conductivity of 100 (W / m · K) or less which is lower than that of the electrode portion.
これは、下記実験2の結果からもわかるように、電極支持体23a・23bの熱伝導率が電極部と同程度に高いと、電極ピンから電極支持体に熱が逃げやすいので、間隙G付近の温度が下がって沈み込みが生じやすくなるためである。
(細管部長L2とランプ特性との関係)
本実施形態では、発光管の細管部長L2(mm)を、下記数2の範囲内に設定した。以下でPはランプ電力(W)である。
This is because, as can be seen from the results of Experiment 2 below, when the thermal conductivity of the electrode supports 23a and 23b is as high as that of the electrode portion, heat is easily released from the electrode pins to the electrode support. This is because the temperature is lowered and sinking easily occurs.
(Relationship between capillary length L2 and lamp characteristics)
In the present embodiment, the length L2 (mm) of the thin tube portion of the arc tube is set within the range of the following mathematical expression 2. In the following, P is lamp power (W).
0.032P+3.5≦L2≦0.032P+8.0…(数2)
また、細管部長L2は、細管部12a・12bにおける終端から、管径が広がり始める箇所までの部分の長さを指す。通常、この部分の管径はほぼ一定である。
このように細管部長L2を数2式の範囲に設定することによって、下記実験3の結果からもわかるように、発光金属の沈み込みを抑えるとともに、シール部におけるクラック発生やシール部と発光金属発光金属のシール部との反応を抑えることができる。よって、長期にわたって色温度を維持すると共に長寿命化を確保することができる。
0.032P + 3.5 ≦ L2 ≦ 0.032P + 8.0 (Equation 2)
Further, the thin tube portion length L2 indicates the length of a portion from the end of the
By setting the length L2 of the thin tube portion in the range of the expression 2 as described above, as can be seen from the results of the
なお、発光金属の沈み込み量を低く抑える効果をより確実に得るために、電極長L1を数1の範囲内に設定し、且つ細管部長L2を数2の範囲内に設定することが好ましい。
この内容について、以下に詳しく説明する。
先ず、発光金属の沈み込みが生じやすいか否かは、上記隙間G付近の温度によって大きく左右される。
In order to more reliably obtain the effect of suppressing the sinking amount of the luminescent metal, it is preferable that the electrode length L1 is set within the range of
This will be described in detail below.
First, whether or not the sinking of the luminescent metal easily occurs depends largely on the temperature in the vicinity of the gap G.
すなわち、電極ピン21a・21bの細管部12a・12b内における温度、並びに細管部12a・12bにおいて電極ピン21a・21bに直面する内壁の温度が低ければ、封入されている発光金属がこの隙間Gにおいて蒸発せず液状となるため、沈み込みが生じる。
これ対して、上記のように細管部長L2を(0.032P+8.0)mm以下に設定すれば、ランプ点灯中において、この隙間G付近の温度が、液状の発光金属が気化し得る程度の高さに保たれる。
That is, if the temperature of the electrode pins 21a and 21b in the
On the other hand, if the length L2 of the thin tube portion is set to (0.032P + 8.0) mm or less as described above, the temperature in the vicinity of the gap G is high enough to vaporize the liquid luminescent metal during lamp operation. Will be kept.
そのメカニズムは、以下のように考察される。
隙間G付近、特にシール部24a・24bの端面付近の温度は、細管部長L2が大きな影響を与えることになる。細管部長L2が長いと、陽光柱からの距離が長くなると共に、熱容量も大きいので、隙間G付近、特にシール部24a・24bの端面付近の温度は低くなる(逆に細管部長L2が短いと隙間G付近の温度は高くなる)。
The mechanism is considered as follows.
The temperature near the gap G, especially near the end faces of the
一方、細管部長L2が短かすぎると、シール部24a・24bが隙間Gに臨む端面が高温になので、シール材と発光金属との反応が促進される。
また、電極ピン21a・21bと電極支持体23a・23bとがレーザ溶接されていると、溶接部表面ではアルミナ層がリッチとなるので、溶接部が隙間Gに露出している場合には、この溶接部と発光金属との反応が促進される。そして、発光金属が反応すると管電圧が上昇する等の不具合が生じる。
On the other hand, if the length L2 of the thin tube portion is too short, the end surfaces of the
When the electrode pins 21a and 21b and the electrode supports 23a and 23b are laser-welded, the alumina layer becomes rich on the surface of the welded portion. The reaction between the weld and the luminescent metal is promoted. When the luminescent metal reacts, problems such as an increase in the tube voltage occur.
また、シール部24a・24bの端面があまり高温になると、シール部24a・24bにおいてクラックが発生し易い。
これに対して、細管部長L2を(0.032P+3.5)mm以上に設定すると、シール部24a・24bの端面温度が高くなりすぎることはないので、シール部24a・24bにおけるクラック発生やシール材と発光金属との反応が抑えられる。
If the end faces of the
On the other hand, if the thin tube portion length L2 is set to (0.032P + 3.5) mm or more, the temperature of the end faces of the
(細管部長L2とランプの立ち消えとの関係)
金属蒸気放電ランプにおいて、発光金属にセリウムが含まれる場合には、点灯直後に立消えが発生することがある。特に、ランプ作製直後の初期エイジング点灯時には点灯直後に立消えが発生しやすい。これに対して、細管部長L2を上記数2の範囲内に設定すれば、上述した効果に加えて、点灯開始直後の立ち消えの問題も低減できる。
(Relationship between capillary length L2 and lamp extinguishing)
In a metal vapor discharge lamp, when luminous metal contains cerium, a extinction may occur immediately after lighting. In particular, at the time of the initial aging lighting immediately after the lamp is manufactured, the extinction easily occurs immediately after the lighting. On the other hand, if the length L2 of the thin tube portion is set within the range of the above expression 2, in addition to the above-described effects, the problem of the disappearance immediately after the start of lighting can be reduced.
また、細管部長L2(mm)を下記数3の範囲内に設定すればさらに効果的である。
0.032P+3.5≦L2≦0.032P+6.0 …(数3)
ここで、Pはランプ電力(W)である。
以下に、立消え発生のメカニズムと、細管部長L2を短く設定することによる立消え抑制効果について説明する。
Further, it is more effective to set the thin tube portion length L2 (mm) in the range of the following equation (3).
0.032P + 3.5 ≦ L2 ≦ 0.032P + 6.0 (Equation 3)
Here, P is lamp power (W).
In the following, the mechanism of the occurrence of the extinction and the effect of suppressing the extinction by setting the length of the thin tube portion L2 short will be described.
図6は、点灯時における立消え発生を説明するための図である。
本図において、Vmは駆動回路に入力される電源電圧、Vlaはランプにかかっているランプ電圧である。
また、図6において、ランプ電圧Vla波形の頂点における電圧は再点弧電圧に相当する。
FIG. 6 is a diagram for explaining the occurrence of the disappearance at the time of lighting.
In this figure, Vm is the power supply voltage input to the drive circuit, and Vla is the lamp voltage applied to the lamp.
In FIG. 6, the voltage at the top of the ramp voltage Vla waveform corresponds to the restriking voltage.
点灯開始すると、ランプ電圧Vlaは次第に上昇するが、発光金属にセリウムCeが含まれている場合、点灯開始からしばらく(数十秒)して、再点弧電圧が急激に上昇する傾向がある。図6でも5番目の山で、再点弧電圧が急減に上昇している。これは、点灯開始後に発光管の管壁温度がある程度上昇すると、セリウムCeが急激に蒸発し、このときにアーク放電のゆれ(アークゆれ)が発生するためである。 (4) When lighting starts, the lamp voltage Vla gradually increases. However, when cerium Ce is contained in the luminescent metal, the re-ignition voltage tends to sharply increase for a while (several tens of seconds) from the start of lighting. In FIG. 6 as well, at the fifth peak, the re-ignition voltage sharply increases. This is because if the tube wall temperature of the arc tube rises to some extent after the start of lighting, cerium Ce evaporates rapidly, and at this time, arc discharge fluctuation (arc fluctuation) occurs.
ここで、点灯開始後に発光管の管壁温度が上昇する速度が小さいと、セリウムが蒸発するまでの時間が長くかかるので、ランプ電圧Vlaがかなり上昇した時点で、再点弧電圧が急激に上昇する。そして、この時点での再点弧電圧の値がかなり高くなるので、電源電圧Vmと再点弧電圧との差VAが0になることがある。
図6に示した波形でも、5番目の山において再点弧電圧が急減に上昇して電源電圧Vmと再点弧電圧との差電圧VAが0になっている。
Here, if the speed at which the tube wall temperature of the arc tube rises after the start of lighting is low, it takes a long time until cerium evaporates, so that the re-ignition voltage sharply rises when the lamp voltage Vla rises considerably. I do. Then, since the value of the re-ignition voltage at this point becomes considerably high, the difference VA between the power supply voltage Vm and the re-ignition voltage may become zero.
Also in the waveform shown in FIG. 6, the re-ignition voltage sharply increases at the fifth peak, and the difference voltage VA between the power supply voltage Vm and the re-ignition voltage becomes zero.
このように、電源電圧Vmと再点弧電圧との差電圧VAが0になると、その時点で立消えが発生する。
これに対して、細管部長L2を短くすれば、発光管の管壁温度が上昇する速度が大きいので、セリウムが蒸発するまでの時間は短くなる。従って、セリウムが蒸発する時点ではランプ電圧Vla自体があまり高くなっていないので、再点弧電圧が上昇したとしても、電源電圧Vmと再点弧電圧との差電圧VAが0にはなりにくい。
As described above, when the difference voltage VA between the power supply voltage Vm and the re-ignition voltage becomes 0, the extinction occurs at that time.
On the other hand, if the length L2 of the thin tube portion is shortened, the speed at which the tube wall temperature of the arc tube increases increases, and the time until cerium evaporates becomes shorter. Therefore, when the cerium evaporates, the lamp voltage Vla itself is not so high, so that even if the restrike voltage increases, the difference voltage VA between the power supply voltage Vm and the restrike voltage is unlikely to become zero.
なお、放電空間に封入する発光金属量を13.5mgとし,その組成を、CeI3(セリウム5.4mg),NaI(ナトリウム7.1mg),TlI(タリウム0.6mg),InI(インジウム0.4mg)とした金属蒸気放電ランプについて、細管部長L2を(0.032P+8.0)mm以下に設定することによって立ち消えが抑制されることを実験的に確認している。 The amount of the luminescent metal sealed in the discharge space was 13.5 mg, and its composition was CeI 3 (cerium 5.4 mg), NaI (sodium 7.1 mg), TlI (thallium 0.6 mg), and InI (indium 0.1 mg). It has been experimentally confirmed that, for a metal vapor discharge lamp of 4 mg), the extinction is suppressed by setting the thin tube portion length L2 to (0.032P + 8.0) mm or less.
(シール材の流し込み長l2及び発光容器の肉厚について)
金属蒸気放電ランプにおいて、細管部内へのシール材の流し込み長l2(mm)は、数4の範囲内に設定することが好ましい。
3.7≦l2≦5.5…(数4)
これによって、下記実験4の結果からもわかるように、ライフ中における封止部の信頼性をより高め、安定した特性を持続することができる。
(About the casting length l2 of the sealing material and the thickness of the light emitting container)
In the metal vapor discharge lamp, the length l2 (mm) of pouring the sealing material into the narrow tube portion is preferably set within the range of
3.7 ≦ l2 ≦ 5.5 (Equation 4)
As a result, as can be seen from the results of
また、セラミック製の発光容器においては、細管部の肉厚t2は、本管部11の肉厚t1に対して通常1.15倍以上である。
このように細管部の肉厚t2が本管部11の肉厚t1より大き目の場合には、隙間G付近、特にシール部24a・24bの端面付近の温度が低くなりやすいので、特に、上記のように細管部長L2を上記数2式あるいは数3式のように設定することによって沈み込みを抑えることが有効である。
In the ceramic light emitting container, the thickness t2 of the thin tube portion is usually 1.15 times or more the thickness t1 of the
As described above, when the thickness t2 of the thin tube portion is larger than the thickness t1 of the
(変形例など)
ところで、沈み込みの問題は、鉛直下方側に位置する細管部内で主として生じるため、上記発光管1の細管部12a及び細管部12bのいずれかが鉛直下方に位置することが決まっている場合は、その下側に位置するものについて、細管部長L2等を上で説明したように規定すれば、同様の効果が期待できる。
(Modifications, etc.)
By the way, since the problem of sinking mainly occurs in the thin tube portion located vertically below, when it is determined that one of the
しかし、ランプの取り付け姿勢が決まっていない場合は、発光管1の細管部12a及び細管部12bのいずれも、鉛直下方に位置する可能性があるので、細管部12a・12b等について上で説明した内容は、1対の細管部12a・12bの両方に対して適用することが好ましい。
However, when the mounting posture of the lamp is not determined, since both the
本実施例にかかる金属蒸気放電ランプは、ランプ電力P=300Wであって、各部材の種類やサイズは以下の通りである。
細管部長L2は15.8mmとした。
電極ピン21a・21bは、外径0.71mm、長さ17.8mmとした。
電極支持体23a・23bの導電性サーメットとしては、モリブデンとアルミナを混合焼結させたものを用いており、その熱膨張係数は7.0×10-6 、熱伝導率は70(W/m・K)である。電極支持体23a・23bのサイズは、外径1.3mm、長さ30mmである。
The metal vapor discharge lamp according to the present embodiment has a lamp power P = 300 W, and the types and sizes of the respective members are as follows.
The thin tube portion length L2 was 15.8 mm.
The electrode pins 21a and 21b had an outer diameter of 0.71 mm and a length of 17.8 mm.
As the conductive cermets of the electrode supports 23a and 23b, those obtained by mixing and sintering molybdenum and alumina are used. The thermal expansion coefficient is 7.0 × 10 −6 , and the thermal conductivity is 70 (W / m). K). The sizes of the electrode supports 23a and 23b are 1.3 mm in outer diameter and 30 mm in length.
放電空間内に封入する発光金属量は、13.5mgとし、その組成は、DyI3を2.6mg、HoI3を2.6mg、TmI3を2.6mg、NaIを3.3mg、TlIを2.4mgとした。また、放電空間内に、希ガスとして、20kPaのアルゴンを封入した。
細管部12a・12bの内径は1.3mm、本管部11の肉厚t1は1.1mm、細管部12a・12bの肉厚t2は1.35mmとした。
The amount of the luminescent metal sealed in the discharge space was 13.5 mg, and the composition was 2.6 mg of DyI3, 2.6 mg of HoI3, 2.6 mg of TmI3, 3.3 mg of NaI, and 2.4 mg of TlI. did. In addition, 20 kPa of argon was sealed as a rare gas in the discharge space.
The inner diameter of the
実施例の金属蒸気放電ランプについて、以下の各種実験を行った。これら実験では、電極ピン21a・21bにモリブデンからなるコイル25a・25bを巻き付けたものを使用いた。
(実験1)
実施例の金属蒸気放電ランプにおいて、電極長L1を11.8mm、12.8mm、16.3mm、19.8mm、20.8mmに変えた場合について、3000時間ライフ試験を行い、その間における管電圧上昇(V)および色温度変化(K)を測定した。
Various experiments described below were performed on the metal vapor discharge lamps of the examples. In these experiments, coils obtained by winding
(Experiment 1)
In the metal vapor discharge lamp of the example, when the electrode length L1 was changed to 11.8 mm, 12.8 mm, 16.3 mm, 19.8 mm, and 20.8 mm, a life test was performed for 3000 hours, and the tube voltage rise during that time (V) and color temperature change (K) were measured.
間隙Gの長さ(細管部12a・12bにおける放電空間側の端部から、シール部24a・24bの端面までの距離)は4.5mmと一定にした。
表1はその結果を示すものである。
なお、表1の評価の欄において、「○」は「良好」を、「×」は「不良」をそれぞれ示す(表2〜表6についてもこれに準ずるものである。)。
The length of the gap G (the distance from the discharge space side ends of the
Table 1 shows the results.
In the column of evaluation in Table 1, “」 ”indicates“ good ”and“ x ”indicates“ poor ”(Tables 2 to 6 also apply).
表1より、電極長L1が11.8mmの場合と比べて、12.8mm以上の範囲では、管電圧上昇が非常に少ないことが分かる。
これは、電極長L1が12.8mm未満ではシール部24a・24bの端面が高温となって発光金属との反応が生じるが、12.8mm以上ではそれが抑制されたためと考えられる。
From Table 1, it can be seen that the tube voltage rise is very small in the range of 12.8 mm or more as compared with the case where the electrode length L1 is 11.8 mm.
This is presumably because when the electrode length L1 is less than 12.8 mm, the end faces of the
一方、表1より、電極長L1が19.8mm以下であれば、ライフ中の色温度変化が非常に少なくなることが分かる。
これは、電極長L1を19.8mm以下にすることにより、細管部内壁の温度が適度に高く保たれ、沈み込みが抑制されたためと考えられる。
以上のように、P=300Wでは、電極長L1が12.8mm〜19.8mmの範囲(すなわち上記数1式の範囲)において、点灯中の管電圧上昇および色温度変化を抑制できることがわかる。
On the other hand, Table 1 shows that when the electrode length L1 is 19.8 mm or less, the color temperature change during life is extremely small.
This is considered to be because the temperature of the inner wall of the thin tube portion was kept moderately high and the sinking was suppressed by setting the electrode length L1 to 19.8 mm or less.
As described above, when P = 300 W, it can be seen that when the electrode length L1 is in the range of 12.8 mm to 19.8 mm (that is, in the range of the above equation (1)), it is possible to suppress a rise in tube voltage and a change in color temperature during lighting.
また、外径0.35mmの電極ピン21a・21bを用いたランプ出力P=70Wの金属蒸気放電ランプにおいても、電極長L1を3.0mm、3.5mm、7.0mm、10.8mm、11.3mmに変えた場合について、同様に3000時間ライフ試験を行い、その間における管電圧上昇(V)および色温度変化(K)を測定した。
その結果は表2に示す通りであって、この結果より、電極長L1が3.5mm〜10.8mmの範囲(上記数1式の範囲)において、点灯中の管電圧上昇および色温度変化を抑制できることがわかる。
Also, in a metal vapor discharge lamp having a lamp output P = 70 W using the electrode pins 21a and 21b having an outer diameter of 0.35 mm, the electrode length L1 is set to 3.0 mm, 3.5 mm, 7.0 mm, 10.8 mm, 11 In the case where the diameter was changed to 0.3 mm, a 3000-hour life test was performed in the same manner, and during that time, the tube voltage rise (V) and the color temperature change (K) were measured.
The results are as shown in Table 2. From the results, it can be seen that when the electrode length L1 is in the range of 3.5 mm to 10.8 mm (the range of the above formula 1), the tube voltage rise and the color temperature change during lighting are reduced. It can be seen that it can be suppressed.
なお、ここでは300W及び70Wの金属蒸気放電ランプについてのみ具体的な測定結果を示したが、P=70W〜400Wの範囲内で同様の実験を行ったところ、上記の数1を満たす場合に点灯中の管電圧上昇および色温度変化を小さくすることができることを確認した。
また、発光金属の組成比率を変えて調べたところ、組成比率について関係なく、上記の数1を満たす場合に点灯中の管電圧上昇および色温度変化を小さくすることができることがわかった。
Although specific measurement results are shown here only for the 300 W and 70 W metal vapor discharge lamps, a similar experiment was performed within the range of P = 70 W to 400 W. It was confirmed that the increase in the tube voltage and the change in the color temperature can be reduced.
In addition, when the composition ratio of the luminescent metal was changed, it was found that the increase in the tube voltage and the change in the color temperature during lighting could be reduced when the
(実験2)
実施例の金属蒸気放電ランプにおいて、電極長は17.8mmで一定とし、電極支持体の材質を、熱伝導率70W/m・Kのサーメットの他に、熱伝導率100W/m・K及び110W/m・Kのサーメットに置き換えたもの、並びにモリブデン(熱伝導率138W/m・K)に置き換えたものについて、ライフ中の色温度変化を測定した。その結果を表3に示す。
(Experiment 2)
In the metal vapor discharge lamp of the example, the electrode length was fixed at 17.8 mm, and the material of the electrode support was 100 W / m · K and 110 W in addition to the cermet having a heat conductivity of 70 W / m · K. / M · K, and those replaced with molybdenum (thermal conductivity 138 W / m · K), the color temperature change during life was measured. Table 3 shows the results.
表3より、電極支持体23a・23bの材質として、熱伝導率が100W/m・Kを超えるものを用いると、色温度変化が大きいことが分かる。これは、電極支持体の熱伝導率が高いと、電極ピンから電極支持体に熱が逃げやすいので、間隙G付近、特にシール部24a・24bの端面付近の温度が下がり、沈み込みが生じるためと考えられる。
(実験3)
実施例の金属蒸気放電ランプにおいて、細管部長L2を10.0mm、11.6mm、13.1mm、15.0mm、17.6mm、19.1mmとした場合について、3000時間ライフ試験を行い、クラックの発生確率および色温度変化を測定した。
From Table 3, it can be seen that when a material having a thermal conductivity of more than 100 W / m · K is used as the material of the electrode supports 23a and 23b, the color temperature change is large. This is because when the thermal conductivity of the electrode support is high, heat can easily escape from the electrode pins to the electrode support, so that the temperature near the gap G, particularly near the end faces of the
(Experiment 3)
In the metal vapor discharge lamp of the example, when the length L2 of the thin tube portion was set to 10.0 mm, 11.6 mm, 13.1 mm, 15.0 mm, 17.6 mm, and 19.1 mm, a life test was performed for 3000 hours, and cracks were removed. The occurrence probability and color temperature change were measured.
電極長L1は、17.6mmで一定とし、細管部内へのシール材の流し込み長l2も4.5mmで一定にした。
表4はその結果を示すものである。なお、表4の評価の欄において「◎」は「特に良好」を示す(表5についてもこれに準ずるものである。)。
The electrode length L1 was constant at 17.6 mm, and the length l2 of the flow of the sealing material into the narrow tube was also constant at 4.5 mm.
Table 4 shows the results. In the column of evaluation in Table 4, “◎” indicates “especially good” (Table 5 is based on this).
表4より、細管部長L2が11.6mm以下ではクラックが発生するが、細管部長L2を13.1mm以上にすれば、クラック発生確率が非常に小さくなることが分かる。これは、細管部長L2を13.1mm以上にすることにより、細管部内の電極支持体およびシール部が点灯中に過度に高温にならないので、発光金属との反応や熱膨張によるストレスが抑制されるためと考えられる。 よ り From Table 4, it can be seen that cracks occur when the thin tube portion length L2 is 11.6 mm or less, but the crack occurrence probability becomes very small when the thin tube portion length L2 is 13.1 mm or more. This is because by setting the length L2 of the thin tube portion to 13.1 mm or more, the temperature of the electrode support and the seal portion in the thin tube portion does not become excessively high during lighting, so that the stress due to the reaction with the luminescent metal and the thermal expansion is suppressed. It is thought that it is.
一方、表4より、細管部長L2が19.1mmでは色温度変化が大きいが、細管部長L2を17.6mm以下にすれば、色温度変化が非常に少なくなることが分かる。これは、細管部長L2を17.6mm以下にすることにより、細管部内壁の温度が適度に高く保たれ、沈み込みが抑制されるためと考えられる。
以上のように、P=300Wでは、細管部長L2が13.1mm〜17.6mmの範囲(上記数2式の範囲)において、クラック発生および色温度変化を抑制できることがわかる。
On the other hand, from Table 4, it can be seen that the color temperature change is large when the capillary portion length L2 is 19.1 mm, but the color temperature change is very small when the capillary portion length L2 is 17.6 mm or less. This is presumably because the temperature of the inner wall of the thin tube portion is kept appropriately high by setting the length L2 of the thin tube portion to 17.6 mm or less, and the sinking is suppressed.
As described above, at P = 300 W, it can be seen that crack generation and color temperature change can be suppressed when the capillary portion length L2 is in the range of 13.1 mm to 17.6 mm (the range of the above formula 2).
また、P=70Wの金属蒸気放電ランプにおいても、細管部長L2を4.0mm、5.0mm、5.8mm、8.0mm、10.0mm、11.0mmに変えた場合について、同様に3000時間ライフ試験を行い、クラック発生確率および色温度変化(K)を測定した。
その結果は表5に示す通りであって、この結果より、P=70Wの場合も、細管部長L2が5.8mm〜10.0mmの範囲(上記数2式の範囲)において、クラック発生および色温度変化を抑制できることがわかる。
Also, in the case of the metal vapor discharge lamp of P = 70 W, when the length L2 of the thin tube portion was changed to 4.0 mm, 5.0 mm, 5.8 mm, 8.0 mm, 10.0 mm, and 11.0 mm, similarly, 3000 hours. A life test was performed to measure the crack occurrence probability and color temperature change (K).
The results are as shown in Table 5. From the results, it can be seen that even when P = 70 W, cracking and color development were observed in the case where the capillary length L2 was in the range of 5.8 mm to 10.0 mm (the range of the above formula 2). It can be seen that the temperature change can be suppressed.
(実験4)
実施例の金属蒸気放電ランプにおいて、電極長L1は、17.6mm、細管部長L2を15.8mmで一定とし、ガラスフリットの流し込み長l2を3.2mm、3.7mm、5.5mm、6.0mmとした場合について、3000時間ライフ試験を行い、シール部でのクラック発生確率および色温度変化を測定した。その結果を表6に示す。
(Experiment 4)
In the metal vapor discharge lamp of the embodiment, the electrode length L1 is 17.6 mm, the thin tube portion length L2 is constant at 15.8 mm, and the glass frit pouring length l2 is 3.2 mm, 3.7 mm, 5.5 mm, and 6.5. A life test of 3000 hours was performed for the case of 0 mm, and the crack occurrence probability and color temperature change in the seal portion were measured. Table 6 shows the results.
表6より、流し込み長l2が5.5mm以下の範囲では、封止部でのクラック発生確率が非常に小さいことが分かる。これは、この範囲では、細管部内の電極支持体および封止部が点灯中に過度に高温にならないので、発光金属との反応や熱膨張によるストレスが抑制されるためと考えられる。
一方、表6より、流し込み長L2が3.7mm以上の範囲では、色温度変化が非常に少なくなることが分かる。これは、この範囲では、封止部の端面温度が適度に高温に保たれるため、沈み込みが抑制されるためと考えられる。
From Table 6, it can be seen that when the pouring length l2 is 5.5 mm or less, the crack occurrence probability at the sealing portion is very small. This is presumably because in this range, the electrode support and the sealing portion in the narrow tube portion do not become excessively hot during lighting, so that stress due to reaction with the luminescent metal and thermal expansion is suppressed.
On the other hand, from Table 6, it can be seen that when the pouring length L2 is in the range of 3.7 mm or more, the change in color temperature is extremely small. This is presumably because in this range, the temperature of the end face of the sealing portion is kept at a moderately high temperature, so that sinking is suppressed.
本発明は、金属蒸気放電ランプならびに照明装置において、長時間連続点灯させても色温度変化が少なく、安定した特性を持続できるもの、あるいは立ち消えしにくいものを提供することができる。 The present invention can provide a metal vapor discharge lamp and an illuminating device that have a small change in color temperature even when lit continuously for a long time and that can maintain stable characteristics or that hardly extinguish.
1 発光管
3 外管
10 容器
11 本管部
12a・12b 細管部
20a・20b 給電体
21a・21b 電極ピン
22a・22b コイル
23a・23b 電極支持体
24a・24b シール部
25a・25b コイル
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記各細管部内に、一端部が前記放電空間に臨み当該一端部にコイルが設けられた電極部、及び当該電極部の他端部と接続された電極支持体が挿入され、
前記電極支持体が前記細管部内でシール材によって封着されてなる発光管を備える金属蒸気放電ランプであって、
前記電極部の長さは、
当該ランプの電力をP(W)とするときに、(0.041P+0.5)mm以上、(0.041P+8.0)mm以下であることを特徴とする金属蒸気放電ランプ。 A light-transmitting ceramic light-emitting container in which a thin tube portion extending from both ends of the main tube portion is formed in a main tube portion in which a discharge space is formed by enclosing a luminescent metal therein,
In each of the thin tube portions, an electrode portion having one end facing the discharge space and a coil provided at the one end, and an electrode support connected to the other end of the electrode portion are inserted,
A metal vapor discharge lamp including an arc tube in which the electrode support is sealed by a sealing material in the thin tube portion,
The length of the electrode part is
A metal vapor discharge lamp characterized in that when the power of the lamp is P (W), it is not less than (0.041P + 0.5) mm and not more than (0.041P + 8.0) mm.
且つ、前記電極支持体は、サーメットを含むことを特徴とする請求項1記載の金属蒸気放電ランプ。 The electrode unit includes at least one of tungsten and molybdenum,
The metal vapor discharge lamp according to claim 1, wherein the electrode support includes a cermet.
当該ランプの電力をP(W)とするときに、(0.032P+3.5)mm以上、(0.032P+8.0)mm以下であることを特徴とする請求項1記載の金属蒸気放電ランプ。 The length of the thin tube portion is
The metal vapor discharge lamp according to claim 1, wherein when the electric power of the lamp is P (W), it is not less than (0.032P + 3.5) mm and not more than (0.032P + 8.0) mm.
前記細管部の端部から細管部内に流し込まれており、
当該流し込み長が、3.7mm以上、5.5mm以下であることを特徴とする請求項1記載の金属蒸気放電ランプ。 The sealing material,
It is poured into the thin tube portion from the end of the thin tube portion,
2. The metal vapor discharge lamp according to claim 1, wherein said pouring length is not less than 3.7 mm and not more than 5.5 mm.
前記各細管部内に、一端部が前記放電空間に臨み当該一端部にコイルが設けられた電極部、及び当該電極部の他端部と接続された電極支持体が挿入され、
前記電極支持体が前記細管部内でシール材によって封着されてなる発光管を備える金属蒸気放電ランプであって、
前記電極部の長さは、
当該ランプの電力をP(W)とするときに、(0.041P+0.5)mm以上、(0.041P+8.0)mm以下であり、
且つランプ電力が、70W以上、400W以下であることを特徴とする金属蒸気放電ランプ。 A light-transmitting ceramic light-emitting container in which a thin tube portion extending from both ends of the main tube portion is formed in a main tube portion in which a discharge space is formed by enclosing a luminescent metal therein,
In each of the thin tube portions, an electrode portion having one end facing the discharge space and a coil provided at the one end, and an electrode support connected to the other end of the electrode portion are inserted,
A metal vapor discharge lamp including an arc tube in which the electrode support is sealed by a sealing material in the thin tube portion,
The length of the electrode part is
When the power of the lamp is P (W), it is not less than (0.041P + 0.5) mm and not more than (0.041P + 8.0) mm;
A metal vapor discharge lamp having a lamp power of 70 W or more and 400 W or less.
前記各細管部内に、一端部が前記放電空間に臨み当該一端部にコイルが設けられた電極部、及び当該電極部の他端部と接続された電極支持体が挿入され、
前記電極支持体が前記細管部内でシール材によって封着されてなる発光管を備える金属蒸気放電ランプであって、
前記細管部の長さは、
当該ランプの電力をP(W)とするときに、(0.032P+3.5)mm以上、(0.032P+8.0)mm以下であることを特徴とする金属蒸気放電ランプ。 A light-transmitting ceramic light-emitting container in which a thin tube portion extending from both ends of the main tube portion is formed in a main tube portion in which a discharge space is formed by enclosing a luminescent metal therein,
In each of the thin tube portions, an electrode portion having one end facing the discharge space and a coil provided at the one end, and an electrode support connected to the other end of the electrode portion are inserted,
A metal vapor discharge lamp including an arc tube in which the electrode support is sealed by a sealing material in the thin tube portion,
The length of the thin tube portion is
A metal vapor discharge lamp characterized in that when the power of the lamp is P (W), it is not less than (0.032P + 3.5) mm and not more than (0.032P + 8.0) mm.
前記各細管部内に、一端部が前記放電空間に臨み当該一端部にコイルが設けられた電極部、及び当該電極部の他端部と接続された電極支持体が挿入され、
前記電極支持体が前記細管部内でシール材によって封着されてなる発光管を備える金属蒸気放電ランプであって、
前記細管部の長さは、
当該ランプの電力をP(W)とするときに、(0.032P+3.5)mm以上、(0.032P+6.0)mm以下であることを特徴とする金属蒸気放電ランプ。 A light-transmitting ceramic light-emitting container in which a thin tube portion extending from both ends of the main tube portion is formed in a main tube portion in which a discharge space is formed by enclosing a luminescent metal therein,
In each of the thin tube portions, an electrode portion having one end facing the discharge space and a coil provided at the one end, and an electrode support connected to the other end of the electrode portion are inserted,
A metal vapor discharge lamp including an arc tube in which the electrode support is sealed by a sealing material in the thin tube portion,
The length of the thin tube portion is
A metal vapor discharge lamp having a power of (0.032P + 3.5) mm or more and (0.032P + 6.0) mm or less, where P (W) represents the power of the lamp.
セリウムが含まれることを特徴とする請求項10記載の金属蒸気放電ランプ。 The luminescent metal sealed in the main pipe part includes:
11. The metal vapor discharge lamp according to claim 10, comprising cerium.
前記細管部の端部から細管部内に流し込まれており、
当該流し込み長が、3.7mm以上、5.5mm以下であることを特徴とする請求項9記載の金属蒸気放電ランプ。 The sealing material,
It is poured into the thin tube portion from the end of the thin tube portion,
10. The metal vapor discharge lamp according to claim 9, wherein the pouring length is not less than 3.7 mm and not more than 5.5 mm.
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