【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透光性セラミック製の発光管を有するメタルハライドランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のメタルハライドランプ１は、図１２に示すように、一端が開口した外球２内に、金属棒製の支持フレーム３と、支持フレーム３に支持された発光管４と、ゲッタ５とが配され、外球２の開口部には口金６が嵌着されている。発光管４は、透光性セラミックからなり、その両端をテーパ状に細くした小径部４ａ、４ｂに一対の細管７ａ、７ｂが取り付けられ、その内部に一対の電極８ａ、８ｂが配されると共に希ガス等の始動用ガス及び金属ハロゲン化物が封入されている。電極８ａ、８ｂは、細管７ａ、７ｂ内にそれぞれ挿通された電極リード線９ａ、９ｂを介して口金６に電気的に接続されている。この口金６は、図示しない照明器具のソケットなどに接続され、始動器（図示せず）を備えた照明器具から電力が供給される。そして、これらの電極８ａ、８ｂ間に始動器（図示せず）からのパルス電圧が印加されることで、希ガスが絶縁破壊を起こして放電が開始され、この放電によって発光管４内の温度が上昇する。これにより金属ハロゲン化物が蒸気化して、その金属ハロゲン化物により定まる発光スペクトルを有する光が発光管４の外部へ放射され、メタルハライドランプ１が点灯動作を開始することになる。
【０００３】
このように点灯動作を開始させるためには、一対の電極８ａ、８ｂ間に対して、これらの間で放電が生じる程度の高電圧を印加する必要がある。このことは、始動器（図示せず）から一対の電極８ａ、８ｂ間に与えられる電圧がある程度高くなるまでメタルハライドランプ１の点灯動作が開始されないことを意味する。そこで、始動時の始動電圧を下げ、低電圧でも点灯動作を容易に行えるようにするために発光管４に近接導体１０を付設したものがあり、その一例が特許文献１に開示されている。これによると、近接導体１０は例えば金属線によって形成され、その一端が一方の細管７ａに挿通されたリード線９ａに接続されると共に、その他端が他方の細管７ｂに巻回されている。このような構成であれば、近接導体１０の他端部分と前記他方の細管７ｂ側との短い距離で、比較的低いパルス電圧により放電を開始させることができ、始動時の点灯動作を容易なものとすることが可能になるのである。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３２０８０８７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の構成によっても、電極８ａ、８ｂ間に電圧を印加してからメタルハライドランプ１が点灯するまでに要する始動時間を十分に短縮することはできなかった。これは、発光管４が点灯するためには、細管７ｂ内で発生した絶縁破壊が発光管４内にまで伝播するための時間がさらに必要とされるからであると考えられる。
【０００６】
また、上記の構成によるメタルハライドランプ１では、細管７ｂ内で放電を開始させるため、細管７ｂが加熱されて膨張する。一方、消灯時には室温にまで冷やされるから、細管７ｂは収縮する。このため、長期にわたってメタルハライドランプ１を使用して、その点灯及び消灯を繰り返すと、細管７ｂに熱的ストレスが繰り返し加えられる結果、細管７ｂが破損することがあった。
【０００７】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、始動時間を短縮することが可能であり、かつ長期使用時における細管の破損を抑制することが可能なメタルハライドランプを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１のメタルハライドランプは、両端に中央部よりも径小な小径部を備えた透光性セラミックからなる発光管と、前記各小径部を気密に貫通するセラミック製の細管と、各細管を気密に貫通する電極リード線と、これらの電極リード線の先端に設けられて前記発光管内で対向状態となる一対の電極と、前記発光管の外側に設けられ一端側が前記発光管の少なくとも一方の小径部の外周に沿うように位置する放電始動用の近接導体とを備えてなる構成としたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のメタルハライドランプにおいて、前記小径部の外周には、前記近接導体を取付けるための環状溝が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
請求項１の構成によれば、近接導体は、発光管の両端に設けられた小径部のうち、少なくとも一方の外周に沿って取り付けられている。このため、始動時に電極間に電圧を印加すると、主として近接導体が取り付けられた小径部の内側において、近接導体と電極又は電極リード線との間で絶縁破壊が発生して放電がなされ、この絶縁破壊が小径部内側から発光管内部全体へと伝播する。これにより、従来のように細管で絶縁破壊、放電させていた場合と比べて、発光管内部全体に絶縁破壊が伝播する時間を短縮できる結果、メタルハライドランプの始動時間を短縮することができる。
【００１１】
また、以下の理由から、長期使用時における細管の破損を抑制することができる。すなわち、第１に、従来のように細管に近接導体を直接巻回していた場合には、主として細管内で絶縁破壊、放電が発生していたのに対し、請求項１では近接導体を小径部に取付けた構成としているため、絶縁破壊、放電は主として小径部の内側において発生する。このため、細管に加わる熱的ストレスが和らげられるのである。第２に、上述のように始動時間を短縮することができるので、細管で放電が生じて発熱したとしても、細管が高温にさらされる時間を短縮することができるのである。
【００１２】
＜請求項２の発明＞
メタルハライドランプを点灯させると、発光管は発熱して高温になる。すると、この発光管に取り付けられている近接導体も高温になり、近接導体は膨張する。一方消灯時には、近接導体は室温にまで冷やされる結果、収縮する。このようにメタルハライドランプを長期使用して点灯・消灯を繰り返すと、近接導体が膨張・収縮を繰り返すうちに変形し、発光管から外れることがあった。すると、近接導体と電極又は電極リード線との間における絶縁破壊、放電が発生しにくくなる結果、メタルハライドランプの始動性が低下することがあった。
【００１３】
請求項２の構成によれば、小径部の外周には、近接導体を取付けるための環状溝が設けられている。この環状溝に沿って近接導体を発光管に取り付けることができるので、長期使用時に近接導体が変形したとしても、近接導体は環状溝内に止まるため発光管から外れにくくなる。この結果、長期使用時におけるメタルハライドランプの始動性の低下を抑制できるのである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る近接導体の材料としては、モリブデン若しくはモリブデン合金、又はタングステン若しくはタングステン合金が好ましい。近接導体は、点灯中に高温となる発光管に近接して配されるので、高い耐熱性が求められる。上記の材料は耐熱性に優れるので、近接導体の材料として好適に用いることができる。
【００１５】
上記の材料のうち特に、モリブデン合金又はタングステン合金が好ましい。上述したように近接導体は高温にさらされるため、再結晶を起こす。この再結晶は、冷間加工を受けた結晶性材料を適当な高温で焼きなますと、もとの結晶粒から新しい結晶粒が生まれ、材料全体が新しい結晶粒で構成されるようになる現象をいう。この再結晶が起こると結晶粒が大きくなるため、金属材料がもろくなってしまう。近接導体に再結晶が起こってもろくなると、近接導体が断線することがあり、メタルハライドランプの始動性が低下することがある。再結晶の起こる下限温度である再結晶温度は一般に不純物が少ないほど低くなるので、不純物として金属を添加することにより、純金属よりも再結晶温度を上げることができる。これにより、高温の発光管に接触して高温になった場合でも近接導体の再結晶化を抑制することができる結果、近接導体がもろくなって断線するのを抑制することができる。不純物として添加する金属としては、Ｆｅ、Ｃａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｋなどを好適に用いることができる。上記金属は単独で使用しても良く、また２種以上を混合して用いてもよい。
【００１６】
本発明に係る近接導体は、その両端部が発光管の両小径部の外周に沿って配置され、両端部間をつなぐ連結部が発光管の外周部に軸方向に沿って配置される構成としてもよい。このような構成とすることにより、連結部を介して近接導体中を電流が流れることができる。これにより、始動時に電極に電圧を印加すると、発光管本体の両端に設けられた小径部において、近接導体と電極又は電極リード線との間で放電がなされ、近接導体を介して両方の電極間に電流が流れる。すると、絶縁破壊が発光管の両方の小径部で発生することになる。この結果、一方の小径部のみで放電がなされる場合と比べて、絶縁破壊が発光管内に伝播しやすくなるので、始動時間をより短縮することができる。
【００１７】
本発明に係る近接導体の端部には、小径部の外周の半周以上であって一周未満の長さで取り囲む有端環状の装着リングが形成される構成としてもよい。このような構成とすると、小径部に装着リングを嵌め込むことにより、発光管に近接導体を容易に取り付けることができる。このため、従来のように細管に近接導体を巻き付ける場合と比べて、生産性を向上させることができる。
【００１８】
発光管に封入される金属ハロゲン化物としては、ディスプロシウム、ホルミウム、ツリウム、ナトリウム、又はタリウムのヨウ化物を用いることができる。上記金属ハロゲン化物は、単独で使用してもよく、また２種以上を混合して用いてもよい。
【００１９】
また、始動時に絶縁破壊を発生させやすくするために、水銀蒸気、又は希ガスを発光管に封入することができる。ここで用いられる希ガスとしては、アルゴン、キセノン、クリプトン、ネオンなどを用いることができる。上記化合物は、単独で使用してもよく、また２種以上を混合して用いてもよい。
【００２０】
＜実施例１＞
実施例１を図１ないし図３を用いて説明する。
図２は実施例１のメタルハライドランプ１１の概略的断面図である。メタルハライドランプ１１には、一端が開口した外球１２内に、金属棒製の支持フレーム１３と、この支持フレーム１３に支持されたセラミック製発光管１４と、ゲッタ１５とが配されている。また、この外球１２の端部には口金１６が嵌着されている。この口金１６は、図示しない照明器具のソケットなどに接続され、始動器（図示せず）を備えた照明器具から電力が供給される。
【００２１】
発光管１４は、図１に示すように、透光性セラミックからなり、両端がテーパ状に細くなった小径部１４ａ、１４ｂを有し、略直円筒状の形状をなす発光管１４と、この両端部に円板状の端板２１ａ、２１ｂを介して取り付けられた一対の細管１７ａ、１７ｂとから構成されている。発光管１４の内部には、小径部１４ａ、１４ｂの内側に一対の電極１８ａ、１８ｂが配されると共にヨウ化ディスプロシウム、ヨウ化タリウム、ヨウ化ナトリウム、水銀及びアルゴンガスが封入されている。発光管１４の内径は１５ｍｍ、外径は１７ｍｍ、長手方向の寸法は３３ｍｍである。一方、細管１７ａ、１７ｂの内径は１．５ｍｍ、外径は３．５ｍｍ、長手方向の寸法は１５ｍｍである。
【００２２】
なお、端板２１ａ、２１ｂの中心には貫通孔が形成され、ここにセラミック製の細管１７ａ、１７ｂが貫通状態に固着されている。細管１７ａ、１７ｂの内部には電極１８ａ、１８ｂにそれぞれ接続された電極リード線１９ａ、１９ｂが気密的に固定されている。また、各電極１８ａ、１８ｂは、その先端にコイルを巻回して構成してある。このコイルの目的はランプ点灯時に電極先端部に形成されるアークスポットの高温から電極を守ることである。
【００２３】
そして、始動器（図示せず）から口金１６、電極リード線１９ａ、１９ｂを介して電極１８ａ、１８ｂ間にパルス電圧が印加されることで、アルゴンガス又は水銀蒸気が絶縁破壊を起こして放電を開始し、この放電によって発光管１４内の温度が上昇する。これにより金属ハロゲン化物が蒸気化して、この金属ハロゲン化物により定まる発光スペクトルを有する光が発光管１４の外部へ放射され、メタルハライドランプ１１が点灯動作を開始することになる。
【００２４】
さて、本実施形態のメタルハライドランプ１１にも始動時に低電圧で点灯動作を開始できるようにするために近接導体２０が発光管１４に取り付けられている。より詳しくは、図３に示すように、近接導体２０は、モリブデン線によって形成され、その両端は、その端部において開口している有端環状に形成されて装着リング２０ａ、２０ｂをなし、その中央部は発光管１４の外周部に軸方向に沿って接するような形状に形成されて連結部２０ｃをなしている。この近接導体２０は、装着リング２０ａ、２０ｂがそれぞれ、小径部１４ａ、１４ｂの外周に沿うように嵌着されることにより、発光管１４に取り付けられている。
【００２５】
このように、小径部１４ａ、１４ｂの外周に沿うように近接導体２０を取り付けることにより、始動時における放電を小径部１４ａ、１４ｂ内側で発生させることができる。さらに、連結部２０ｃが発光管１４の外周部に軸方向に沿って接するように配されるので、絶縁破壊が連結部２０ｃを伝って発光管１４内に伝播する。これらにより、絶縁破壊が発光管１４内部全体に伝播する時間を短縮することができるので、始動時間を短縮できる。
【００２６】
また、従来のように近接導体１０を細管７ｂに直接巻回していた場合には（図１２参照）、主として細管７ｂ内で放電が発生していたのに対して、本実施例のように小径部１４ａ、１４ｂに近接導体を取付ける場合には（図１参照）、主として小径部１４ａ、１４ｂ内で放電が発生する。このため、放電に伴って細管１７ａ、１７ｂに加わる熱的ストレスを和らげることができる。そして、細管１７ａ、１７ｂ内で放電が発生した場合でも、上述したように始動時間が短縮されるので、細管１７ａ、１７ｂが高温にさらされる時間も短縮される。このように細管１７ａ、１７ｂの熱的ストレスを和らげることができるから、長期使用時における細管１７ａ、１７ｂの破損を防止することができる。
【００２７】
＜実施例２、３＞
近接導体２０として、その材質、及び直径を、表１に示したものを用いた以外は、実施例１と同様にして実施例２、３のメタルハライドランプ１１を作製した。
【００２８】
＜実施例４＞
実施例４を、図４、図５を用いて説明する。
図４は、実施例４の発光管１４の正面図である。実施例４においては、小径部１４ａ、１４ｂのうち、最も径小な部分の外周部に、装着リング２０ａ、２０ｂを嵌着するための環状溝１４ｃ、１４ｄが設けられている。図５に示すように、装着リング２０ａ、２０ｂが環状溝１４ｃ、１４ｄに嵌着することにより、発光管１４に近接導体２０が取り付けられる。その他の構成は実施例１と同様にして、実施例４のメタルハライドランプ１１を作製した。
【００２９】
＜実施例５、６＞
近接導体２０として、その材質、及び直径を、表１に示したものを用いた以外は、実施例４と同様にして実施例５、６のメタルハライドランプ１１を作製した。
【００３０】
＜比較例１、２＞
従来説明の項で説明した構成のものにおいて、近接導体１０の材質、直径を表１に示したものを用いて、比較例１、２のメタルハライドランプ１を作製した。
【００３１】
（始動時間試験）
実施例１ないし６、及び比較例１、２のメタルハライドランプ各３灯（サンプル１、サンプル２、サンプル３とした）について、−１０℃で、電極に電圧を印加してからメタルハライドランプが点灯するまでに要する時間（始動時間）を測定した。安定器としては、始動時のパルス電圧が約１６００Ｖの始動器が取り付けられた、出力４００Ｗの安定器を用いた。定格電力は４００Ｗとした。
【００３２】
（結果）
上記試験の結果を、表１にまとめた。
【００３３】
【表１】
【００３４】
発光管の小径部に近接導体を取り付けた実施例１ないし６では、始動時間の平均が１６秒以下であったのに対し、細管に近接導体を巻き付けた比較例１、２では、始動時間の平均は３２秒以上であった。
【００３５】
また、始動時間の最長値は、発光管の小径部に近接導体を取り付けた実施例１ないし６の中では、実施例１のサンプル３における２１秒であったのに対し、細管に近接導体を巻き付けた比較例１、２では、比較例１のサンプル１における３８秒であった。
【００３６】
発光管に環状溝を設けていない実施例１ないし３では、始動時間の平均は１６秒以下であったのに対し、発光管に環状溝を設けた実施例４ないし６では、始動時間の平均は１５秒以下であった。これは、環状溝が設けられた分だけ近接導体が電極又は電極リード線に近づいているため、絶縁破壊、放電が発生しやすくなったためと考えられる。
【００３７】
（点滅試験１）
実施例２のメタルハライドランプ１０灯と、比較例２のメタルハライドランプ１０灯とについて、室温下で、２０分間点灯した後に消灯し、その後３０分間放置するのを１サイクルとし、これを５０００サイクル繰り返した。安定器としては、始動時のパルス電圧が約２０００Ｖの始動器が取り付けられた、出力４００Ｗの安定器を用いた。定格電力は４００Ｗとした。この結果を図６に示す。
【００３８】
図６は、本試験による点灯サイクルと残存ランプ数の関係を示したグラフである。同図が示すように、点灯サイクルが２５００回まではいずれのランプも１０灯全てについて異常は見られなかったが、２５００回を超えたころから比較例２（図６における従来仕様）のなかに細管にクラックが発生したものが現れてきた。一方、実施例２（図６における発明仕様）は点灯サイクル５０００回を通じていずれのランプも細管にクラックが発生することなく正常に点滅動作を繰り返した。
【００３９】
（点滅試験２）
実施例１ないし６、及び比較例１、２のメタルハライドランプ各３灯（サンプル１、サンプル２、サンプル３とした）について、室温下で、２０分間点灯した後に消灯し、その後３０分間放置するのを１サイクルとし、これを３０００サイクル繰り返した。その後、近接導体の状態を観察した。安定器としては、始動時のパルス電圧が約２０００Ｖの始動器が取り付けられた、出力４００Ｗの安定器を用いた。定格電力は４００Ｗとした。
【００４０】
（結果）
上記試験の結果を表２にまとめた。
【００４１】
【表２】
【００４２】
細管に近接導体を巻き付けて取り付けた比較例１、２においては、全てのサンプルで、３０００サイクル後、近接導体は細管に巻き付けていた部分が断線していた。この理由は、以下のように考えられる。始動時に細管で絶縁破壊、放電が生じると熱が発生し、この熱により細管が膨張する。すると、細管に巻き付けられた近接導体に細管の膨張に起因する応力が加わる。その後、消灯されて室温にまで冷やされると、細管は収縮し、近接導体に加えられていた応力は消滅する。このように、点灯、消灯のサイクルを繰り返すと、近接導体に対して応力が繰り返し加えられることになる。この結果、近接導体が断線したと考えられる。また、比較例１、２においては、細管にクラックが生じているものが認められた。
【００４３】
これに対して、発光管の小径部に近接導体を取り付けた実施例１ないし６では、近接導体が断線することはなかった。また、実施例１ないし６では、細管にクラックが生じているものは無かった。
【００４４】
一方、発光管に環状溝を設けていない実施例１ないし３では、装着リングの片側、又は両方が発光管から外れたサンプルが観察された。これに対し、発光管に環状溝を設けた実施例４ないし６では、全てのサンプルで、装着リングは環状溝の内部に止まっており、発光管から外れたものは観察されなかった。
【００４５】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００４６】
（１）図７に示すように、金属製の近接導体２０の一端が一方の電極リード線１９ａに電気的に接続されており、この近接導体２０が発光管１４の外周部に軸方向に沿って配され、その他端が一方の小径部１４ｂの外周に沿って巻回されていてもよい。前記実施例１との相違は、近接導体２０の設置方法にあり、その他の点は前記実施例１と同様である。従って、実施例１と同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００４７】
（２）図８に示すように、環状溝１４ｃ、１４ｄが、小径部１４ａ、１４ｂのうちで、最も径小な部分よりもわずかに径大となっているテーパ状の部分に形成されていてもよい。前記実施例４との相違は、環状溝１４ｃ、１４ｄが形成された部位にあり、その他の点は前記実施例３ないし４と同様である。従って、実施例３ないし４と同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００４８】
（３）図９に示すように、環状溝１４ｃ、１４ｄがテーパ状の小径部１４ａ、１４ｂの中央付近に形成されていてもよい。前記実施例４との相違は、環状溝１４ｃ、１４ｄが形成された部位にあり、その他の点は前記実施例３ないし６と同様である。従って、実施例４と同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００４９】
（４）図１０に示すように、小径部１４ａ、１４ｂが半球状となっており、この小径部１４ａ、１４ｂの中央付近に環状溝１４ｃ、１４ｄが形成されていてもよい。前記実施例４との相違は、小径部１４ａ、１４ｂの形状、及び環状溝１４ｃ、１４ｄが形成された部位にあり、その他の点は前記実施例４と同様である。従って、実施例４と同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００５０】
（５）図１１に示すように、両方の細管１７ａ、１７ｂに、セラミック製のリング２２ａ、２２ｂが嵌着されていてもよい。このセラミック製のリング２２ａ、２２ｂの絶縁作用により、始動時において、細管１７ａ、１７ｂ付近での放電が抑制され、細管１７ａ、１７ｂが破損するのを抑制することができる。前記実施例４との相違は、環状溝１４ｃ、１４ｄが形成された部位、及びセラミック製のリング２２ａ、２２ｂの有無にあり、その他の点は前記実施例４と同様である。従って、実施例４と同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００５１】
（６）上記各実施形態では、始動器は外球１２内に設けないで、安定器に配する構成としたが、これに限らず、外球１２内に始動器を設ける構成であってもよい。
【００５２】
（７）上記各実施形態では、発光管１４と細管１７とを別々の部材とし、発光管１４に細管１７を取付ける構成としたが、これに限らず、発光管１４と細管１７とを最初から一体のものとして構成するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るメタルハライドランプの発光管の正面図
【図２】本発明の実施例１に係るメタルハライドランプの概略的断面図
【図３】本発明の実施例１に係るメタルハライドランプの発光管と近接導体との取付方法を示す斜視図
【図４】本発明の実施例４に係るメタルハライドランプの発光管の正面図
【図５】本発明の実施例４に係るメタルハライドランプの発光管の正面図
【図６】点灯サイクルと残存ランプ数の関係を示したグラフ
【図７】他の実施形態（１）に係るメタルハライドランプの発光管の正面図
【図８】他の実施形態（２）に係るメタルハライドランプの発光管の正面図
【図９】他の実施形態（３）に係るメタルハライドランプの発光管の正面図
【図１０】他の実施形態（４）に係るメタルハライドランプの発光管の正面図
【図１１】他の実施形態（５）に係るメタルハライドランプの発光管の正面図
【図１２】従来のメタルハライドランプの概略的断面図
【符号の説明】
１１…メタルハライドランプ
１４…発光管
１４ａ、１４ｂ…小径部
１４ｃ、１４ｄ…環状溝
１７ａ、１７ｂ…細管
１８ａ、１８ｂ…電極
１９ａ、１９ｂ…電極リード線
２０…近接導体
２０ａ、２０ｂ…装着リング
２０ｃ…連結部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal halide lamp having an arc tube made of a translucent ceramic.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 12, a metal halide lamp 1 of this type includes a support frame 3 made of a metal rod, an arc tube 4 supported by the support frame 3, and a getter 5 in an outer sphere 2 having one end opened. The base 6 is fitted in the opening of the outer sphere 2. The arc tube 4 is made of a translucent ceramic, and a pair of small tubes 7a, 7b are attached to small diameter portions 4a, 4b having both ends tapered, and a pair of electrodes 8a, 8b are arranged therein. A starting gas such as a rare gas and a metal halide are sealed. The electrodes 8a and 8b are electrically connected to the base 6 via electrode lead wires 9a and 9b inserted into the small tubes 7a and 7b, respectively. The base 6 is connected to a socket of a lighting fixture (not shown) or the like, and is supplied with electric power from a lighting fixture having a starter (not shown). When a pulse voltage from a starter (not shown) is applied between these electrodes 8a and 8b, the rare gas causes dielectric breakdown and discharge is started. Rises. As a result, the metal halide is vaporized, light having an emission spectrum determined by the metal halide is radiated to the outside of the arc tube 4, and the metal halide lamp 1 starts a lighting operation.
[0003]
In order to start the lighting operation in this manner, it is necessary to apply a high voltage between the pair of electrodes 8a and 8b to such an extent that a discharge occurs between the pair of electrodes 8a and 8b. This means that the lighting operation of the metal halide lamp 1 is not started until the voltage applied from the starter (not shown) between the pair of electrodes 8a and 8b is increased to some extent. In order to reduce the starting voltage at the time of starting and to easily perform the lighting operation even at a low voltage, there is a light emitting tube 4 provided with a proximity conductor 10, and an example thereof is disclosed in Patent Document 1. According to this, the proximity conductor 10 is formed of, for example, a metal wire, one end of which is connected to the lead wire 9a inserted into one of the thin tubes 7a, and the other end of which is wound around the other thin tube 7b. With such a configuration, discharge can be started with a relatively low pulse voltage at a short distance between the other end portion of the proximity conductor 10 and the other thin tube 7b side, and the lighting operation at the start can be easily performed. It becomes possible.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3,208,087
[Problems to be solved by the invention]
However, even with the above configuration, the starting time required from application of a voltage between the electrodes 8a and 8b to lighting of the metal halide lamp 1 could not be sufficiently reduced. It is considered that this is because in order for the arc tube 4 to be turned on, more time is required for the dielectric breakdown generated in the thin tube 7b to propagate into the arc tube 4.
[0006]
In the metal halide lamp 1 having the above-described configuration, the discharge starts in the thin tube 7b, so that the thin tube 7b is heated and expanded. On the other hand, when the lamp is turned off, the tube is cooled down to room temperature, so that the capillary 7b contracts. For this reason, when the metal halide lamp 1 is repeatedly turned on and off using the metal halide lamp 1 for a long period of time, thermal stress is repeatedly applied to the thin tube 7b, so that the thin tube 7b may be damaged.
[0007]
The present invention has been completed based on the above-described circumstances, and provides a metal halide lamp capable of shortening a start-up time and suppressing breakage of a thin tube during long-term use. The purpose is to:
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a means for achieving the above object, the metal halide lamp according to claim 1 is characterized in that an arc tube made of a translucent ceramic having small diameter portions smaller in diameter than a central portion at both ends, and each of the small diameter portions is hermetically sealed. A ceramic thin tube that penetrates, an electrode lead wire that penetrates each thin tube in an airtight manner, a pair of electrodes provided at the tips of these electrode lead wires, and facing each other in the arc tube, and outside the arc tube. It is characterized in that it is provided with a discharge starting proximity conductor that is provided so that one end side is located along the outer periphery of at least one small diameter portion of the arc tube.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the metal halide lamp according to the first aspect, an annular groove for mounting the proximity conductor is provided on an outer periphery of the small diameter portion.
[0010]
Function and effect of the present invention
<Invention of claim 1>
According to the configuration of the first aspect, the proximity conductor is attached along at least one outer periphery of the small diameter portions provided at both ends of the arc tube. For this reason, when a voltage is applied between the electrodes at the time of starting, dielectric breakdown occurs between the proximity conductor and the electrode or the electrode lead wire mainly inside the small-diameter portion to which the proximity conductor is attached, and discharge is caused. The fracture propagates from inside the small diameter portion to the entire inside of the arc tube. As a result, the time required for the dielectric breakdown to propagate throughout the arc tube can be reduced as compared with the case where the dielectric breakdown and discharge are caused by the thin tube as in the related art, so that the starting time of the metal halide lamp can be reduced.
[0011]
Further, for the following reasons, breakage of the thin tube during long-term use can be suppressed. That is, first, when the proximity conductor is directly wound around the thin tube as in the related art, dielectric breakdown and electric discharge mainly occur in the small tube. , The dielectric breakdown and electric discharge mainly occur inside the small diameter portion. Therefore, the thermal stress applied to the thin tube is relieved. Second, since the starting time can be shortened as described above, even if a discharge occurs in the thin tube and heat is generated, the time during which the thin tube is exposed to a high temperature can be shortened.
[0012]
<Invention of Claim 2>
When the metal halide lamp is turned on, the arc tube generates heat and becomes high in temperature. Then, the temperature of the proximity conductor attached to the arc tube also becomes high, and the proximity conductor expands. On the other hand, when the light is turned off, the adjacent conductor contracts as a result of being cooled to room temperature. When the metal halide lamp is repeatedly turned on and off using the metal halide lamp for a long time as described above, the adjacent conductor may be deformed while repeating expansion and contraction and come off the arc tube. Then, the dielectric breakdown and the discharge between the adjacent conductor and the electrode or the electrode lead wire become difficult to occur, and as a result, the startability of the metal halide lamp may be reduced.
[0013]
According to the configuration of the second aspect, an annular groove for attaching the proximity conductor is provided on the outer periphery of the small diameter portion. Since the proximity conductor can be attached to the arc tube along the annular groove, even if the proximity conductor is deformed during long-term use, the proximity conductor stays in the annular groove and is less likely to come off the arc tube. As a result, it is possible to suppress a decrease in the startability of the metal halide lamp during long-term use.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
As a material of the proximity conductor according to the present invention, molybdenum or a molybdenum alloy, or tungsten or a tungsten alloy is preferable. The proximity conductor is required to have high heat resistance because it is arranged close to the arc tube that becomes hot during lighting. Since the above-mentioned materials have excellent heat resistance, they can be suitably used as the material of the proximity conductor.
[0015]
Among the above materials, a molybdenum alloy or a tungsten alloy is particularly preferable. As described above, the nearby conductor is exposed to a high temperature, and recrystallizes. This recrystallization is a phenomenon in which when a crystalline material that has been cold worked is annealed at an appropriate high temperature, new grains are born from the original grains and the whole material is composed of new grains. Say. When this recrystallization occurs, the crystal grains become large, and the metal material becomes brittle. If the nearby conductor is recrystallized and becomes brittle, the nearby conductor may be disconnected and the startability of the metal halide lamp may be reduced. The recrystallization temperature, which is the lower limit temperature at which recrystallization occurs, generally becomes lower as the amount of impurities decreases, so that by adding a metal as an impurity, the recrystallization temperature can be higher than that of a pure metal. As a result, even when the temperature becomes high due to contact with the high-temperature arc tube, recrystallization of the nearby conductor can be suppressed, and as a result, it is possible to prevent the nearby conductor from becoming brittle and breaking. As a metal to be added as an impurity, Fe, Ca, La, Ce, K, or the like can be preferably used. The above metals may be used alone or as a mixture of two or more.
[0016]
The proximity conductor according to the present invention has a configuration in which both ends are disposed along the outer circumference of both small-diameter portions of the arc tube, and a connecting portion connecting the both ends is disposed along the axial direction on the outer periphery of the arc tube. Is also good. With such a configuration, a current can flow through the adjacent conductor through the connecting portion. Thus, when a voltage is applied to the electrodes at the time of starting, a discharge occurs between the adjacent conductor and the electrode or the electrode lead wire in the small-diameter portions provided at both ends of the arc tube main body, and between both electrodes via the adjacent conductor. Current flows through Then, dielectric breakdown occurs at both small diameter portions of the arc tube. As a result, as compared with the case where discharge occurs only in one of the small diameter portions, the dielectric breakdown easily propagates in the arc tube, so that the starting time can be further reduced.
[0017]
The end of the proximity conductor according to the present invention may have a configuration in which an end-shaped annular mounting ring is formed to surround at least half the circumference of the small diameter portion and less than one circumference. With such a configuration, the proximity conductor can be easily attached to the arc tube by fitting the attachment ring into the small diameter portion. For this reason, productivity can be improved as compared with a conventional case where a proximity conductor is wound around a thin tube.
[0018]
As the metal halide sealed in the arc tube, dysprosium, holmium, thulium, sodium, or thallium iodide can be used. The above-mentioned metal halides may be used alone or in combination of two or more.
[0019]
Also, mercury vapor or a rare gas can be sealed in the arc tube in order to easily cause dielectric breakdown at startup. As the rare gas used here, argon, xenon, krypton, neon, or the like can be used. The above compounds may be used alone or in combination of two or more.
[0020]
<Example 1>
First Embodiment A first embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a schematic sectional view of the metal halide lamp 11 according to the first embodiment. In the metal halide lamp 11, a support frame 13 made of a metal rod, a ceramic arc tube 14 supported by the support frame 13, and a getter 15 are arranged in an outer sphere 12 having one end opened. A base 16 is fitted to an end of the outer sphere 12. The base 16 is connected to a socket of a lighting fixture (not shown) or the like, and is supplied with power from a lighting fixture having a starter (not shown).
[0021]
As shown in FIG. 1, the arc tube 14 is made of a translucent ceramic, has small diameter portions 14a and 14b whose both ends are tapered, and has a substantially right cylindrical shape. It is composed of a pair of thin tubes 17a, 17b attached to both ends via disc-shaped end plates 21a, 21b. Inside the arc tube 14, a pair of electrodes 18a and 18b are arranged inside the small diameter portions 14a and 14b, and dysprosium iodide, thallium iodide, sodium iodide, mercury, and argon gas are sealed. . The inner diameter of the arc tube 14 is 15 mm, the outer diameter is 17 mm, and the longitudinal dimension is 33 mm. On the other hand, the inside diameters of the thin tubes 17a and 17b are 1.5 mm, the outside diameter is 3.5 mm, and the dimension in the longitudinal direction is 15 mm.
[0022]
A through hole is formed at the center of each of the end plates 21a and 21b, and ceramic thin tubes 17a and 17b are fixed to the through holes in the through holes. Electrode leads 19a, 19b connected to the electrodes 18a, 18b, respectively, are hermetically fixed inside the thin tubes 17a, 17b. Each of the electrodes 18a and 18b is configured by winding a coil around its tip. The purpose of this coil is to protect the electrode from the high temperature of the arc spot formed at the electrode tip when the lamp is turned on.
[0023]
When a pulse voltage is applied from a starter (not shown) to the electrodes 18a and 18b via the base 16 and the electrode leads 19a and 19b, argon gas or mercury vapor causes dielectric breakdown and discharge occurs. When the discharge starts, the temperature inside the arc tube 14 rises. As a result, the metal halide is vaporized, light having an emission spectrum determined by the metal halide is emitted to the outside of the arc tube 14, and the metal halide lamp 11 starts a lighting operation.
[0024]
Now, the proximity conductor 20 is also attached to the arc tube 14 so that the metal halide lamp 11 of the present embodiment can start a lighting operation at a low voltage at the time of starting. More specifically, as shown in FIG. 3, the proximity conductor 20 is formed of a molybdenum wire, and both ends thereof are formed in a ring shape with ends open at the ends to form mounting rings 20 a and 20 b, The central portion is formed in a shape that is in contact with the outer peripheral portion of the arc tube 14 along the axial direction, and forms a connecting portion 20c. The proximity conductor 20 is attached to the arc tube 14 by fitting the attachment rings 20a and 20b along the outer circumferences of the small diameter portions 14a and 14b, respectively.
[0025]
In this manner, by mounting the proximity conductor 20 along the outer circumference of the small diameter portions 14a and 14b, discharge at the time of starting can be generated inside the small diameter portions 14a and 14b. Further, since the connecting portion 20c is disposed so as to be in contact with the outer peripheral portion of the arc tube 14 along the axial direction, the dielectric breakdown propagates through the connecting portion 20c into the arc tube 14. As a result, the time required for the dielectric breakdown to propagate throughout the inside of the arc tube 14 can be reduced, so that the starting time can be reduced.
[0026]
Further, when the proximity conductor 10 is directly wound around the thin tube 7b as in the related art (see FIG. 12), the discharge mainly occurs in the thin tube 7b, whereas the small diameter as in the present embodiment. When the proximity conductor is attached to the portions 14a and 14b (see FIG. 1), discharge mainly occurs in the small diameter portions 14a and 14b. For this reason, the thermal stress applied to the thin tubes 17a and 17b due to the discharge can be reduced. Even when a discharge occurs in the small tubes 17a and 17b, the start-up time is reduced as described above, so that the time during which the small tubes 17a and 17b are exposed to a high temperature is also reduced. Since the thermal stress of the thin tubes 17a and 17b can be reduced in this way, breakage of the thin tubes 17a and 17b during long-term use can be prevented.
[0027]
<Examples 2 and 3>
The metal halide lamps 11 of Examples 2 and 3 were produced in the same manner as in Example 1 except that the materials and diameters of the proximity conductor 20 shown in Table 1 were used.
[0028]
<Example 4>
Fourth Embodiment A fourth embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a front view of the arc tube 14 according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, annular grooves 14c and 14d for fitting the mounting rings 20a and 20b are provided on the outer peripheral portion of the smallest diameter portion of the small diameter portions 14a and 14b. As shown in FIG. 5, the proximity conductor 20 is attached to the arc tube 14 by fitting the mounting rings 20a, 20b into the annular grooves 14c, 14d. The other configuration was the same as that of the first embodiment, and the metal halide lamp 11 of the fourth embodiment was manufactured.
[0029]
<Examples 5 and 6>
Metal halide lamps 11 of Examples 5 and 6 were produced in the same manner as in Example 4, except that the materials and diameters of the proximity conductor 20 shown in Table 1 were used.
[0030]
<Comparative Examples 1 and 2>
The metal halide lamps 1 of Comparative Examples 1 and 2 were manufactured using the configuration and the diameter of the proximity conductor 10 shown in Table 1 in the configuration described in the section of the related art.
[0031]
(Start time test)
For each of the three metal halide lamps of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 (sample 1, sample 2, and sample 3), the voltage was applied to the electrodes at −10 ° C., and then the metal halide lamp was turned on. The time (starting time) required for the measurement was measured. As the ballast, a ballast having an output of 400 W and having a starter having a pulse voltage of about 1600 V at the time of starting was used. The rated power was 400 W.
[0032]
(result)
The results of the above tests are summarized in Table 1.
[0033]
[Table 1]
[0034]
In Examples 1 to 6 in which the proximity conductor was attached to the small diameter portion of the arc tube, the average of the starting time was 16 seconds or less, whereas in Comparative Examples 1 and 2 in which the proximity conductor was wound around the thin tube, the starting time was shorter. The average was over 32 seconds.
[0035]
The longest value of the starting time was 21 seconds in Sample 3 of Example 1 in Examples 1 to 6 in which the proximity conductor was attached to the small-diameter portion of the arc tube. In the wound comparative examples 1 and 2, it was 38 seconds in the sample 1 of the comparative example 1.
[0036]
In Examples 1 to 3 in which the annular groove was not provided in the arc tube, the average of the starting time was 16 seconds or less. In Examples 4 to 6 in which the annular groove was provided in the arc tube, the average of the starting time was not larger. Was less than 15 seconds. It is considered that this is because the proximity conductor is closer to the electrode or the electrode lead wire by an amount corresponding to the provision of the annular groove, so that dielectric breakdown and electric discharge easily occur.
[0037]
(Flashing test 1)
Regarding the ten metal halide lamps of Example 2 and the ten metal halide lamps of Comparative Example 2, one cycle of turning on the light at room temperature for 20 minutes, turning off the light, and then allowing the light to stand for 30 minutes was repeated 5000 cycles. . As the ballast, a ballast having an output of 400 W and having a starter with a pulse voltage of about 2000 V at the time of starting was used. The rated power was 400 W. The result is shown in FIG.
[0038]
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the lighting cycle and the number of remaining lamps in this test. As shown in the figure, no abnormality was observed for all 10 lamps for any of the lamps until the lighting cycle was 2500 times. However, when the number of lighting cycles exceeded 2500 times, the results were included in Comparative Example 2 (the conventional specification in FIG. 6). Cracks appeared in the thin tubes. On the other hand, in Example 2 (invention specification in FIG. 6), all the lamps repeated the blinking operation normally without cracks in the thin tube through 5000 lighting cycles.
[0039]
(Flashing test 2)
The three metal halide lamps of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 (sample 1, sample 2 and sample 3) were turned on at room temperature for 20 minutes, turned off, and then left for 30 minutes. Was set as one cycle, and this was repeated 3000 cycles. Thereafter, the state of the proximity conductor was observed. As the ballast, a ballast having an output of 400 W and having a starter with a pulse voltage of about 2000 V at the time of starting was used. The rated power was 400 W.
[0040]
(result)
Table 2 summarizes the results of the above test.
[0041]
[Table 2]
[0042]
In Comparative Examples 1 and 2, in which the proximity conductor was wound around the thin tube and attached, the portion of the proximity conductor wound around the capillary was broken after 3000 cycles in all samples. The reason is considered as follows. When insulation breakdown and discharge occur in the thin tube at the time of starting, heat is generated, and the heat expands the thin tube. Then, a stress caused by the expansion of the thin tube is applied to the adjacent conductor wound around the thin tube. Thereafter, when the light is turned off and cooled down to room temperature, the thin tube contracts, and the stress applied to the adjacent conductor disappears. Thus, when the cycle of lighting and extinguishing is repeated, stress is repeatedly applied to the adjacent conductor. As a result, it is considered that the adjacent conductor was disconnected. In Comparative Examples 1 and 2, cracks were observed in the thin tubes.
[0043]
In contrast, in Examples 1 to 6 in which the proximity conductor was attached to the small-diameter portion of the arc tube, the proximity conductor did not break. In Examples 1 to 6, none of the thin tubes had cracks.
[0044]
On the other hand, in Examples 1 to 3 in which the annular groove was not provided in the arc tube, a sample in which one or both of the mounting rings were separated from the arc tube was observed. On the other hand, in Examples 4 to 6 in which the arc tube was provided with the annular groove, in all the samples, the mounting ring was stopped inside the annular groove, and no detachment from the arc tube was observed.
[0045]
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention, and furthermore, besides the following, within the scope not departing from the gist. Can be implemented with various modifications.
[0046]
(1) As shown in FIG. 7, one end of a metal proximity conductor 20 is electrically connected to one electrode lead wire 19a, and this proximity conductor 20 is formed on the outer peripheral portion of the arc tube 14 along the axial direction. And the other end may be wound along the outer periphery of one small diameter portion 14b. The difference from the first embodiment lies in the method of installing the proximity conductor 20, and the other points are the same as the first embodiment. Therefore, the same reference numerals as in the first embodiment denote the same parts, and a duplicate description will be omitted.
[0047]
(2) As shown in FIG. 8, the annular grooves 14c and 14d are formed in the tapered portions of the small diameter portions 14a and 14b that are slightly larger in diameter than the smallest diameter portion. Is also good. The difference from the fourth embodiment lies in the portions where the annular grooves 14c and 14d are formed, and the other points are the same as those in the third and fourth embodiments. Therefore, the same reference numerals as in the third and fourth embodiments are given the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
[0048]
(3) As shown in FIG. 9, the annular grooves 14c and 14d may be formed near the center of the tapered small diameter portions 14a and 14b. The difference from the fourth embodiment lies in the portions where the annular grooves 14c and 14d are formed, and the other points are the same as those in the third to sixth embodiments. Therefore, the same reference numerals as in the fourth embodiment are used and the duplicate description will be omitted.
[0049]
(4) As shown in FIG. 10, the small diameter portions 14a and 14b may be hemispherical, and annular grooves 14c and 14d may be formed near the centers of the small diameter portions 14a and 14b. The fourth embodiment is different from the fourth embodiment in the shapes of the small-diameter portions 14a and 14b and the portions where the annular grooves 14c and 14d are formed. The other points are the same as the fourth embodiment. Therefore, the same reference numerals as in the fourth embodiment are used and the duplicate description will be omitted.
[0050]
(5) As shown in FIG. 11, ceramic rings 22a and 22b may be fitted to both the thin tubes 17a and 17b. Due to the insulating action of the ceramic rings 22a and 22b, at the time of starting, discharge near the small tubes 17a and 17b is suppressed, and damage to the small tubes 17a and 17b can be suppressed. The difference from the fourth embodiment lies in the portions where the annular grooves 14c and 14d are formed and the presence or absence of the ceramic rings 22a and 22b, and the other points are the same as the fourth embodiment. Therefore, the same reference numerals as in the fourth embodiment are used and the duplicate description will be omitted.
[0051]
(6) In each of the above embodiments, the starter is not provided in the outer sphere 12, but is provided in the ballast. However, the present invention is not limited to this, and the starter may be provided in the outer sphere 12. Good.
[0052]
(7) In each of the above embodiments, the arc tube 14 and the thin tube 17 are formed as separate members, and the thin tube 17 is attached to the arc tube 14. However, the present invention is not limited thereto. It is good also as what is constituted as one.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of an arc tube of a metal halide lamp according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a metal halide lamp according to a first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a perspective view showing a method of mounting the arc tube of the metal halide lamp and the adjacent conductor. FIG. 4 is a front view of the arc tube of the metal halide lamp according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 6 is a front view of the arc tube of the lamp. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the lighting cycle and the number of remaining lamps. FIG. 7 is a front view of the arc tube of the metal halide lamp according to another embodiment (1). FIG. 9 is a front view of an arc tube of a metal halide lamp according to an embodiment (2). FIG. 9 is a front view of an arc tube of a metal halide lamp according to another embodiment (3). FIG. 10 is a metal halide according to another embodiment (4). lamp Front view Figure 11 is a front view and FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a conventional metal halide lamp of the arc tube of the metal halide lamp according to another embodiment (5) of the arc tube EXPLANATION OF REFERENCE NUMERALS
11 Metal halide lamp 14 Arc tubes 14a, 14b Small diameter portions 14c, 14d Annular grooves 17a, 17b Thin tubes 18a, 18b Electrodes 19a, 19b Electrode lead wire 20 Proximity conductors 20a, 20b Mounting ring 20c Connection Department
