JP2006228584A - 高圧放電灯 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 一対の相対する電極を内包し中央に発光部を有するセラミック製の発光管と、その発光管を取り囲む円筒状の透光性スリーブと、これらを含むランプ部材を気密性の透光性外管内の所定位置に保持するためのフレーム部材とを有する高圧放電灯において、前記発光管の発光部中央付近の外径寸法は発光部端部の外径寸法より大きく、かつ発光部の肉厚寸法は発光端部の肉厚寸法以下のものを使用する。かつ発光部の最大外径寸法をD、発光部の全長をLとしたときにD/Lが0.4から0.75の範囲の発光管とする。前記透光性スリーブの外表面近傍にあって発光管中心を通り発光管軸に垂直な平面近傍にのみ金属線または金属板を設ける。
【選択図】 図1
Description
すなわち前記発光管における発光部中央付近の外径寸法は発光部端部の外径寸法より大きく、かつ発光部中央付近の肉厚寸法は発光部端部の肉厚寸法以下であり、かつ発光部の最大外径寸法をD、発光部の全長をLとしたときにD/Lが0.4から0.75の範囲とする。
さらに、前記透光性スリーブの外表面近傍にあって発光管中心を通り発光管軸に垂直な平面近傍にのみ金属板または金属線を設ける。
すなわち前記発光管における発光部中央付近の外径寸法は発光部端部の外径寸法より大きく、かつ発光部の肉厚寸法は発光端部の肉厚寸法以下であり、かつ発光部の最大外径寸法をD、発光部の全長をLとしたときにD/Lが0.4から0.75の範囲でLが45mm以下とする。
さらに、前記透光性スリーブの外表面近傍にあって発光管中心を通り発光管軸に垂直な平面近傍にのみ金属板または金属線を設ける。
前記金属線または金属板は、発光管軸方向から見るとC形であり、その内径寸法は、透光性スリーブに取り付ける前の自由状態において透光性スリーブ外径より小さいことを特徴とする。
すなわち前記発光管における発光部中央付近の外径寸法は発光部端部の外径寸法より大きく、かつ発光部の肉厚寸法は発光端部の肉厚寸法以下であり、かつ発光部の最大外径寸法をD、発光部の全長をLとしたときにD/Lが0.4から0.75の範囲でLが45mm以下とする。
さらに、前記透光性スリーブの外表面近傍にあって発光管中心を通り発光管軸に垂直な平面近傍にのみ金属線を設ける。
前記金属線は、前記透光性スリーブの外表面近傍に、前記フレーム部材および前記透光性スリーブに対して押圧力が加わるように接触させながら巻き付けられ、金属線の両端部がフレーム部材に接合されることによって位置固定されている。
この結果透光性スリーブの肉厚をいたずらに厚くする必要が無く、金属線の使用量が従来量より激減するため、発光管放出光の遮光率を大幅に減少させることが可能となる。
これは簡易な方法であるため材料コストおよび製造コストの上昇も抑えられる。
この結果透光性スリーブの肉厚をいたずらに厚くする必要が無く、金属線の使用量が従来量より激減するため、発光管放出光の遮光率を大幅に減少させることが可能となる。
実験によれば、従来技術に従った試作ランプの光束低下率が平均5%であったのに対し、同じ仕様のランプ部材を用いて本発明に従い金属線を巻き付けた試作ランプは2%以下の光束低下に留まっていた。
また非常に簡易な方法であるため、従来品の製造工程をほとんど変更することなくC形金属線または金属板の取り付け作業を追加できるため、材料コストおよび製造コストの上昇も抑えられる。
この結果透光性スリーブの肉厚をいたずらに厚くする必要が無く、金属線の使用量が従来量より激減するため、発光管放出光の遮光率を大幅に減少させることが可能となる。
実験によれば、従来技術に従った試作ランプの光束低下率が平均5%であったのに対し、同じ仕様のランプ部材を用いて本発明に従い金属線をまきつけた試作ランプは2%以下の光束低下に留まっていた。
また非常に簡易な方法であるため、従来品の製造工程をほとんど変更することなく金属線の巻き付け作業を追加できるため、材料コストおよび製造コストの上昇も抑えられる。
予備実験に使用したランプもこの中に含まれる。
そして破裂の起点に注目して実験を重ねた結果、発光管の発光部中央付近の外径寸法は発光部端部の外径寸法より大きく、かつ発光部の肉厚寸法は発光端部の肉厚寸法以下で、発光部の最大外径寸法をD、発光部の全長をLとしたときにD/Lが0.4から0.75の範囲になるように設計されている場合、この条件を満たす発光管は破裂するときに必ず発光部の中央部を起点とし、発光部の端部は破壊されずに残る事を見出した。
透光性スリーブに金属線を巻き付ける際にもこれを利用するほうが有利である。
この場合、フレーム部材は多くの場合金属製であるため、前記金属線をフレーム部材に溶接して固定することができる。
硬質金属線をフレーム部材に接合した状態では、図3および図5において、金属線がフレーム部材および透光性スリーブに接触している部分に、フレーム部材のバネ性や金属線が直線に戻ろうとする力により金属線をフレーム部材または透光性スリーブに押し付ける力すなわち押圧力がかかっている。両者間では金属線はほぼ直線をなしており金属線に張力が生じている。
従来技術では、金属線に拘束力が働いていないため、透光性スリーブが破壊された瞬間から透光性スリーブ破片は自由に動く事ができた。すなわち透光性スリーブ破片が金属線に接触すると金属線を押し退けて通過してしまうという現象が見られた。
前述のように従来技術では透光性スリーブ破片が接触した時の金属線変形量が大きいため、透光性スリーブ破片が金属線を押し退けて通過してしまう事があるが、本発明の構成によれば金属線がフレーム部材に接触している箇所と透光性スリーブに接触している箇所で固定されているのと同等の状態になっており、金属線に張力が生じているため、外力を受けた時の金属線変形量が小さくなる。
透光性スリーブが破壊された後は透光性スリーブが金属線を押し戻す効果が無くなり、金属線は宙に浮いているのと同様の状態になるはずだが、実験では、金属線をフレーム部材および透光性スリーブに対して押圧力が加わるように接触させながら巻き付けたほうが、従来の巻き付け法と比較して明らかに金属線の変形量が小さくなる。
フレーム部材側だけでも固定されている効果が現れていると考えられるが、透光性スリーブが破壊された直後には、発光管から吹き出るガスによって透光性スリーブが金属線を透光性外管内面方向へ押すことになり、一時的に金属線にかかる張力が増大するという現象が起こっているとも考えられる。
タンタル線またはニオブ線を用いた場合、透光性外管内に発生する不純ガスを吸収するという派生効果も得られる。
(2)金属線・板の種類と取り付け方法:(次の3種)
1)直径0.25mmのモネル(登録商標)線を、フレーム部材および透光性スリーブに対して押圧力が加わるように接触しながら1回巻き付けた後フレーム部材にスポット溶接(図2及び3参照)
2)直径0.25mmのモネル(登録商標)線を透光性スリーブ外周面に1回巻き付け、線の両端部をねじって透光性スリーブを締め付け(図12参照)
3)板厚1.5mmのステンレス製C形止め輪を透光性スリーブ外周面に取り付け(図10参照)
(3)金属線取り付け位置: 発光管中心を通り発光管軸に垂直な平面近傍(1種)
(4)透光性スリーブ肉厚: 1.2mm(1種)
(5)封入水銀密度: 150Wは16.0mg/cm3(1種)、
250W、400Wは6.0mg/cm3(1種)
(6)実験使用本数: 各10本(合計90本)
具体的には機械要素部品である市販のステンレス製C形軸止め輪(JIS B2804-2001)から透光性スリーブの外径に合う大きさの止め輪を選択した。
これについては、C形止め輪の材質として板厚0.3のニッケルークロムー鉄合金(インコネル:登録商標)を使用し、図11のような形状に打ち抜いた部品を製作して上記実験と同じ条件の400Wセラミックメタルハライドランプを試作し、破裂実験を行なったところ、透光性外管の破損は全く無く、初期光束の低下は3%以下にすることができた。
すなわち発光部全長が39.8mmであるような発光管を使用した場合には、中心付近の約4mmの範囲となり、左右に各2mmまでずれても透光製外管の破損防止効果に影響はない。
また直径0.25mm以上のモリブデン線を使用した試作では透光性外管の破損は完全に防止された。線径が大きくなるほど安全性は高くなるが、発光管からの光束低下率も大きくなる。本発明の目的を考えると、金属線径は0.5mm以下を選択することが好ましい。
フレーム部材の材料として鉄ニッケル線を使用すると、モネル(登録商標)線を直接フレーム部材に溶接する事ができるので、溶接部にニッケル片を介する必要があるモリブデン線よりも発光管からの光放射を邪魔する要因が減るため有利となる。
図3は初期の実験で試作した金属線12が透光性スリーブ6の外表面近傍に、フレーム部材3および透光性スリーブ6に対して押圧力が加わるように接触させながら巻き付けられ、金属線の両端部がフレーム部材に接合されることによって位置固定されているものである。
他にも図12に示すように透光性スリーブ6の外表面に金属線28を巻き付けて金属線28の両端部をねじることにより透光性スリーブに巻き付けたものでも効果があり、図13のように透光性スリーブ6の外表面に金属線30を巻き付けて金属線30の両端部をねじることにより透光性スリーブに巻き付けたうえ、金属線30の一方の端を延長してフレーム部材33に接合することによって位置固定しても良い。
また図14に示すように金属線32を透光性スリーブ外表面に周回させたうえ金属線32の両端部をフレーム部材33の方向へ延長し、フレーム部材33と接合することによって位置固定することもできる。
図1は第1の実施例として定格電力が400Wのセラミック製発光管を用いたメタルハライドランプであり、図2はランプ中心部の拡大図である。図3は発光管軸方向から見た金属線巻き付け形状を示す。
図8は本発明に係る発光管形状の1例である。
他方の電極11aは、同様に図示しない他方の発光管封入線を介し、ニッケル線を経てフレーム部材3へ電気的に接続し、さらにステム2の別の封入線に接続している。
発光管1はフレーム部材3に透光性スリーブ固定板5a、5bの支持穴により固定されている。
発光管1の周囲には透光性スリーブ6があり、フレーム部材3および透光性スリーブ6の外側であって発光管中心を通り発光管軸に垂直な平面近傍のみに金属線12を1回巻き付けてある。この金属線12は線径0.3mmの硬質モネル(登録商標)線を使用し、溶接点13aにおいて両端部がフレーム部材3に溶接され固定されている。
ランプへの電力供給は、ランプが図示しないソケットに装着された状態において、口金8からステム2に封止された導入線を通してなされる。
th1に相当する寸法は1.3mm、th2に相当する寸法は約4.5mmあって請求項1および請求項2に記載された発光管寸法の条件内に入っている。
具体的には金属線12にばねばかりを取り付けると張力を制御する事が容易になる。
この場合、図3に示す構成よりも巻き付け作業性は悪くなる。しかし図15において金属線112をフレーム部材3に接続する際に、フレーム部材3および透光性スリーブ6を図15に示す方向に固定した状態で、図15における上下方向から溶接チップ114aおよび114bにて加圧しながら容易にスポット溶接を行なう事ができ、その後、他の接触位置の溶接も同じ方向から直ちに行なう事ができるため、自動装置にて溶接を行なう際に有利となる。
他方の電極は、同様に図示しない他方の発光管封入線を介し、ニッケル線を経てフレーム部材53へ電気的に接続し、さらにステム52の別の封入線に接続している。
発光管51はフレーム部材53に透光性スリーブ固定板55a、55bの支持穴により固定されている。
発光管51の周囲には透光性スリーブ56があり、フレーム部材53および透光性スリーブ56の外側であって発光管中心を通り発光管軸に垂直な平面近傍のみに金属線62を1回巻き付けてある。この金属線62は溶接点63aにおいて両端部がフレーム部材53に溶接され固定されている。
ランプへの電力供給は、ランプが図示しないソケットに装着された状態において、口金58からステム52に封止された導入線を通してなされる。
th1に相当する寸法は0.8mm、th2に相当する寸法は約1.1mmであって請求項1および請求項2に記載された発光管寸法の条件内に入っている。
具体的には金属線62にばねばかりを取り付けると張力を制御する事が容易になる。
2 ステム
3、53 フレーム部材
6、56 透光性スリーブ
7、57 透光性外管
8、58 口金
10、60 口金側リード線
11a、11b 電極
12、62 金属線
13、63 溶接点
22,24,26 金属板
101 発光部
102 キャピラリー部
Claims (3)
- 一対の相対する電極を内包し中央に発光部を有するセラミック製の発光管と、その発光管を取り囲む円筒状の透光性スリーブと、これらを含むランプ部材を気密性の透光性外管内の所定位置に保持するためのフレーム部材とを有する高圧放電灯において、前記発光管の発光部中央付近の外径寸法は発光部端部の外径寸法より大きく、かつ発光部の肉厚寸法は発光端部の肉厚寸法以下であり、かつ発光部の最大外径寸法をD、発光部の全長をLとしたときにD/Lが0.4から0.75の範囲であって、前記透光性スリーブの外表面近傍にあって発光管中心を通り発光管軸に垂直な平面近傍にのみ金属線または金属板が設けられていることを特徴とする高圧放電灯。
- 一対の相対する電極を内包し中央に発光部を有するセラミック製の発光管と、その発光管を取り囲む円筒状の透光性スリーブと、これらを含むランプ部材を気密性の透光性外管内の所定位置に保持するためのフレーム部材とを有する高圧放電灯において、前記発光管の発光部中央付近の外径寸法は発光部端部の外径寸法より大きく、かつ発光部の肉厚寸法は発光端部の肉厚寸法以下であり、かつ発光部の最大外径寸法をD、発光部の全長をLとしたときにD/Lが0.4から0.75の範囲でLが45mm以下であって、前記透光性スリーブの外表面近傍にあって発光管中心を通り発光管軸に垂直な平面近傍にのみ金属線または金属板が設けられており、前記金属線または金属板は発光管軸方向から見てC形であり、その内径寸法は自由状態において透光性スリーブ外径より小さいことを特徴とする高圧放電灯。
- 一対の相対する電極を内包し中央に発光部を有するセラミック製の発光管と、その発光管を取り囲む円筒状の透光性スリーブと、これらを含むランプ部材を気密性の透光性外管内の所定位置に保持するためのフレーム部材とを有する高圧放電灯において、前記発光管の発光部中央付近の外径寸法は発光部端部の外径寸法より大きく、かつ発光部の肉厚寸法は発光端部の肉厚寸法以下であり、かつ発光部の最大外径寸法をD、発光部の全長をLとしたときにD/Lが0.4から0.75の範囲でLが45mm以下であって、前記透光性スリーブの外表面近傍にあって発光管中心を通り発光管軸に垂直な平面近傍にのみ金属線が設けられており、前記金属線が前記透光性スリーブの外周面近傍にあって前記フレーム部材および前記透光性スリーブに対して押圧力が加わるように接触しながら巻き付けられており、前記金属線の少なくとも両端部がフレーム部材に接合されて位置固定されていることを特徴とする高圧放電灯。
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