JP2010238368A - Ceramic metal halide lamp - Google Patents

Ceramic metal halide lamp Download PDF

Info

Publication number
JP2010238368A
JP2010238368A JP2009081738A JP2009081738A JP2010238368A JP 2010238368 A JP2010238368 A JP 2010238368A JP 2009081738 A JP2009081738 A JP 2009081738A JP 2009081738 A JP2009081738 A JP 2009081738A JP 2010238368 A JP2010238368 A JP 2010238368A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tube
metal halide
halide lamp
arc tube
ceramic metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009081738A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akiyoshi Maehara
昭美 前原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Iwasaki Denki KK
Original Assignee
Iwasaki Denki KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Iwasaki Denki KK filed Critical Iwasaki Denki KK
Priority to JP2009081738A priority Critical patent/JP2010238368A/en
Publication of JP2010238368A publication Critical patent/JP2010238368A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic metal halide lamp restraining a crack of a sealed part generated at a sealing process of a light-emitting tube. <P>SOLUTION: The ceramic metal halide lamp is provided with the light-emitting tube forming a pair of narrow tube portions at both ends of its luminous portion into each of which an electrode assembly composed of at least a sealable conductive member, a rod-like molybdenum member and an electrode is inserted, and being sealed with heat-molten frit inpoured into a gap between the narrow-tube portion and the sealable conductive member. A wall thickness of the narrow tube portion in contact with the frit is specified to be ten times or more as thick as the maximum sealing width at a position where the molybdenum rod-like member and the frit are in contact with each other. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、セラミックメタルハライドランプに関し、特に、両端に細管部を有し、前記細管部の開口端から電極アセンブリを挿入し、その隙間をフリットで封止したセラミック発光管を有するセラミックメタルハライドランプに関するものである。以下の文中で単に「ランプ」と記載した場合には上記仕様のセラミックメタルハライドランプを意味する。また単に「発光管」と記載した場合には、上記仕様のセラミックス発光管を意味する。   The present invention relates to a ceramic metal halide lamp, and more particularly to a ceramic metal halide lamp having a ceramic arc tube having a narrow tube portion at both ends, an electrode assembly inserted from an open end of the narrow tube portion, and a gap sealed with a frit. It is. When simply described as “lamp” in the following text, it means a ceramic metal halide lamp with the above specifications. Further, when simply described as “arc tube”, it means a ceramic arc tube having the above specifications.

この種のランプにおいてセラミックメタルハライドランプの発光管を製造する際、発光管シール工程では、前記細管部の開口端から、少なくともタングステン電極とモリブデン棒状部材と封着性導電部材からなる電極アセンブリを挿入し、前記封着性導電部材と前記細管の隙間部に加熱溶融したフリットを流し込んで冷却固化させることにより気密封止している。   When manufacturing an arc tube of a ceramic metal halide lamp in this type of lamp, in the arc tube sealing process, an electrode assembly comprising at least a tungsten electrode, a molybdenum rod-shaped member, and a sealing conductive member is inserted from the opening end of the narrow tube portion. The airtight sealing is achieved by pouring heated and melted frit into the gap between the sealing conductive member and the narrow tube to cool and solidify.

前記発光管にはおもにアルミナが用いられ、電極アセンブリの封着性導電部材はアルミナと比較的熱膨張係数の近い高融点金属であるニオブ、またはモリブデンとアルミナからなる導電性サーメットロッドなどが用いられている。フリットはディスプロシウム、アルミニウム、珪素の酸化物を主成分としたものが用いられ、熱膨張係数は比較的封着性導電部材に近い。また、シール層は長時間ランプを点灯した時に生じるシール層の劣化に伴うシール層のクラックを抑えるために、できるだけ薄くしている。   The arc tube is mainly made of alumina, and the sealing conductive member of the electrode assembly is made of niobium, which is a refractory metal having a coefficient of thermal expansion relatively close to that of alumina, or a conductive cermet rod made of molybdenum and alumina. ing. The frit is mainly composed of oxides of dysprosium, aluminum, and silicon, and the thermal expansion coefficient is relatively close to that of a sealing conductive member. Further, the seal layer is made as thin as possible in order to suppress cracks in the seal layer due to deterioration of the seal layer that occurs when the lamp is lit for a long time.

しかし最近では、シール層の劣化に伴うシール層のクラックについては、シール層の放電空間側端面の温度を下げることでも防止できるという事が知られている(特許文献1)。また放電容器の小径筒部(細管部)の内径と給電導体の封着性の部分の径に着目し、それらの関係を関係式にて定義し、放電容器のクラックを防止している例(特許文献2)もある。   However, recently, it is known that cracks in the seal layer due to deterioration of the seal layer can be prevented by lowering the temperature of the end surface on the discharge space side of the seal layer (Patent Document 1). Moreover, paying attention to the inner diameter of the small-diameter cylindrical portion (narrow tube portion) of the discharge vessel and the diameter of the sealing portion of the power supply conductor, the relationship between them is defined by a relational expression to prevent cracks in the discharge vessel ( There is also Patent Document 2).

しかしながら、シール工程時に発生するシール部クラックはフリットを加熱溶融し冷却する際の熱衝撃によるものであり、フリットが充填されたシール層にクラックが発生するのではなく、結晶体である発光管細管部からクラックが発生する。封着性導電部材は細管部と比較的近い熱膨張係数の材料を使用しているが、まったく同じ熱膨張係数ではない。シール層を薄くした場合、細管部と電流導入体の距離が非常に近くなり熱衝撃によるシール部クラックも発生しやすくなる。また、細管部の内径はおもに電極の最大外径により決められ、ランプ電力が大きくなると電極の最大外径は大きくなり、発光管細管部の内径を大きくしなければならない。ここでシール層を薄くするためには、封着性導電部材の外径を大きくする必要があり、シール部分の応力は大きくなってしまう。これによりさらにシール工程時にシール部クラックが発生しやすくなる。   However, the crack in the seal portion that occurs during the sealing process is due to the thermal shock when the frit is heated and melted and cooled, and the arc is not a crack in the seal layer filled with the frit, but is a crystal arc tube Cracks occur from the part. The sealing conductive member uses a material having a coefficient of thermal expansion relatively close to that of the thin tube portion, but is not exactly the same coefficient of thermal expansion. When the seal layer is thinned, the distance between the narrow tube portion and the current introduction body becomes very close, and cracks in the seal portion due to thermal shock are likely to occur. The inner diameter of the narrow tube portion is mainly determined by the maximum outer diameter of the electrode. When the lamp power is increased, the maximum outer diameter of the electrode is increased, and the inner diameter of the arc tube narrow tube portion must be increased. Here, in order to make the seal layer thin, it is necessary to increase the outer diameter of the sealing conductive member, and the stress of the seal portion is increased. As a result, a crack in the seal portion is more likely to occur during the sealing process.

このような課題を解決するために、前記封着性導電部材はモリブデンとアルミナからなる導電性サーメットとし、細管部の肉厚、シール層の厚さ、封着性導電部材の最大外径の3者を数値限定して最適化することにより、発光管シール工程時のシール部クラックを抑制した技術も公開されている(特許文献3)。   In order to solve such problems, the sealing conductive member is a conductive cermet made of molybdenum and alumina, and the thickness of the thin tube portion, the thickness of the seal layer, and the maximum outer diameter of the sealing conductive member are 3 A technique that suppresses cracks in the seal portion during the arc tube sealing process by optimizing the number of persons is also disclosed (Patent Document 3).

特許3246463号公報Japanese Patent No. 3246463 特開2000−353597号公報JP 2000-353597 A 特開2004−179006号公報JP 2004-179006 A

しかしながら、本願発明者らがタングステン電極とモリブデンコイル棒と導電性サーメット棒とを同一軸線上に接合した電極アセンブリを有する発光管について、さまざまな設計仕様の発光管を用いて、特許文献3に記載された数値規定に従って発光管を製造した場合にも、シール工程時にシール部クラックを生じた発光管がある程度の割合で存在することがわかった。   However, the inventors of the present invention describe an arc tube having an electrode assembly in which a tungsten electrode, a molybdenum coil rod, and a conductive cermet rod are joined on the same axis, as described in Patent Document 3, using arc tubes of various design specifications. It was found that even when arc tubes were manufactured according to the numerical values specified, arc tubes that had cracks in the seal portion during the sealing process were present to some extent.

シール部クラックを生じた発光管の不良解析を行なったところ、特許文献3において想定されていたものとは別の原因によるシール部クラックであることがわかった。すなわち特許文献3では、封着性導電部材たとえば導電性サーメット棒と発光管細管部内表面との間のシール層について考察しており、シール層の、発光管細管部と封着性導電部材との間に生じる熱応力の緩衝剤としての役割と、シール層自体の機械強度とを勘案してシール幅の最適範囲を導き出している。それに対して今回のシール部クラックはモリブデン棒状部材が配置された位置がクラックの起点となっていることがわかった。   As a result of failure analysis of the arc tube in which the seal portion crack occurred, it was found that the seal portion crack was caused by a cause different from that assumed in Patent Document 3. That is, Patent Document 3 discusses a sealing layer between a sealing conductive member, for example, a conductive cermet rod and the inner surface of the arc tube capillary, and the seal layer is formed between the arc tube and the sealing conductive member. The optimum range of the seal width is derived in consideration of the role as a buffer for the thermal stress generated between them and the mechanical strength of the seal layer itself. On the other hand, it was found that the position where the molybdenum rod-shaped member is arranged is the starting point of the crack in the seal part crack this time.

本発明と同種の発光管では、発光管シール工程において、発光管細管部の開口端から、タングステン電極とモリブデン棒状部材と封着性導電部材とを同軸上に直列接合した電極アセンブリを挿入し、前記封着性導電部材と前記細管の隙間部に加熱溶融したフリットを流し込んで気密封止している。前記封着性導電部材は、発光管細管部の材料であるアルミナの熱膨張率と近似した熱膨張率を有する材料を用いる必要があるため、通常ニオブ金属の線かアルミナとモリブデンを混合焼結した導電性サーメット棒が使用される。ニオブはセラミックメタルハライドランプ発光管に封入されるハロゲン化金属と高温状態で接触すると侵食されやすいため、シール時にはフリットがニオブを完全に覆い隠す必要がある。通常のシール部は、モリブデン棒状部材との接合部を越え、モリブデン棒状部材とフリットが直接接触する状態になっている。封着性導電部材として導電性サーメットを使用した場合にも、発光管仕様によっては導電性サーメット棒のアルミナ部分が侵食される懸念があるため、フリットがモリブデン棒状部材と直接接触する位置まで流し込まれることもある。もちろんモリブデン棒状部材とフリットは熱膨張率の差が大きいためにシール部クラックを生じやすいことは周知の事実なので、モリブデン棒状部材とフリットの接触長さは1mm程度とし、熱膨張率差によるランプ点灯中の熱応力発生を極力小さくすることが一般的に行なわれている。   In the arc tube of the same kind as the present invention, in the arc tube sealing step, an electrode assembly in which a tungsten electrode, a molybdenum rod-shaped member, and a sealing conductive member are coaxially joined in series is inserted from the open end of the arc tube thin tube portion. A frit heated and melted is poured into the gap between the sealing conductive member and the narrow tube to hermetically seal it. As the sealing conductive member, it is necessary to use a material having a thermal expansion coefficient close to that of alumina, which is the material of the arc tube narrow tube part, so niobium metal wire or alumina and molybdenum are usually mixed and sintered. Conductive cermet rods are used. Since niobium is susceptible to erosion when it comes into contact with a metal halide sealed in a ceramic metal halide lamp arc tube at high temperature, the frit needs to completely cover niobium during sealing. The normal seal portion is in a state where the molybdenum rod-shaped member and the frit are in direct contact with each other beyond the joint portion with the molybdenum rod-shaped member. Even when a conductive cermet is used as the sealing conductive member, the alumina part of the conductive cermet rod may be eroded depending on the arc tube specifications, so the frit is poured to a position where it directly contacts the molybdenum rod-shaped member. Sometimes. Of course, it is a well-known fact that the seal between the molybdenum rod-shaped member and the frit is prone to generate cracks due to the large difference in the coefficient of thermal expansion. In general, the generation of thermal stress in the inside is reduced as much as possible.

しかしシール工程においてフリットの流し込み量を高精度に制御することは困難である。同じ設計仕様の発光管であっても実際に出来上がった発光管ではモリブデン棒状部材とフリットの接触長さが0.5mmの製品もあれば、1.5mmの製品もできる。この接触長さが長くなるほどシール部クラックの発生確率が高くなる。モリブデン棒状部材とフリットの接触長さが1.5mm程度の製品ではランプ寿命中の熱応力発生によるクラックは発生しないが、シール工程ではランプ点灯時の温度の3倍程度の温度から常温まで冷却される工程を含むため、アルミナ製の細管部が冷却時に発生した応力に耐えられず、シール部クラックによる不良が無視できない比率で発生していた。   However, it is difficult to accurately control the amount of frit poured in the sealing process. Even if the arc tube has the same design specifications, the actually produced arc tube can be either a product with a contact length between the molybdenum rod-like member and the frit of 0.5 mm or a product with a length of 1.5 mm. The longer the contact length, the higher the probability of occurrence of a seal crack. Cracks due to thermal stress during the lamp life do not occur in products where the contact length between the molybdenum rod-like member and the frit is about 1.5 mm, but in the sealing process it is cooled from about three times the temperature when the lamp is lit to room temperature. Therefore, the narrow tube portion made of alumina cannot withstand the stress generated during cooling, and defects due to cracks in the seal portion are generated at a ratio that cannot be ignored.

さらにシール工程の不良品について数多くの解析を重ねた結果、それぞれ一つの発光管仕様ごとに上記原因による不良率はほぼ同じであることがわかった。更なる検討により本発明と同種類の発光管を使用した場合にシール部クラックがゼロとなることを保証するためには、シール幅の大きさと発光管細管部肉厚との比率を一定の値以上に設定することが必要であるとわかった。しかし細管部の肉厚を厚くすると発光部からの熱伝導が多くなり、発光部の保温性が落ちる。特に近年市場から求められているような高演色高効率のセラミックメタルハライドランプを実現しようとするとき、細管部の肉厚はできるだけ小さくしたい。一方、特許文献3に開示されているとおり、発光管細管部の開口端から、タングステン電極とモリブデン棒状部材と封着性導電部材とを同軸上に直列接合した電極アセンブリを挿入し、前記封着性導電部材と前記細管の隙間部に加熱溶融したフリットを流し込んで気密封止するタイプの発光管において、細管部外径を大きくせずにシール幅を小さくすると、封着性導電部材が配置された位置でのシール部クラック発生確率が高くなる。   Furthermore, as a result of many analyzes of defective products in the sealing process, it has been found that the defective rate due to the above cause is almost the same for each arc tube specification. In order to ensure that the crack of the seal portion is zero when the arc tube of the same kind as that of the present invention is used by further study, the ratio between the seal width and the arc tube capillary thickness is a constant value. It turned out that it was necessary to set above. However, when the thickness of the thin tube portion is increased, the heat conduction from the light emitting portion increases, and the heat retention of the light emitting portion decreases. In particular, when trying to realize a high color rendering and high efficiency ceramic metal halide lamp as required by the market in recent years, it is desired to make the wall thickness of the narrow tube portion as small as possible. On the other hand, as disclosed in Patent Document 3, an electrode assembly in which a tungsten electrode, a molybdenum rod-shaped member, and a sealing conductive member are coaxially joined in series is inserted from the open end of the arc tube capillary tube, and the sealing is performed. In a light emitting tube that is hermetically sealed by pouring heated and melted frit into the gap between the conductive member and the narrow tube, if the seal width is reduced without increasing the outer diameter of the narrow tube portion, the sealing conductive member is disposed. The probability of occurrence of a crack at the seal portion at a certain position increases.

上記課題を解決するためには、発光部とその両端に具備している発光部外径より小さい外径の細管部がセラミックスで形成され、前記細管部に少なくとも封着性導電部材とモリブデン棒状部材と電極からなる電極アセンブリが挿通されており、前記細管部と前記封着性導電部材との隙間に加熱溶融させたフリットを流し込んでシールした発光管を有するセラミックメタルハライドランプにおいて、前記細管部のうちフリットと接触している部分の肉厚は、モリブデン棒状部材とフリットが接触している位置におけるシール幅最大値の10倍以上となるように規定した発光管を有するセラミックメタルハライドランプであれば良い。シール幅最大値とは、細管部内径とモリブデン棒状部材外径との差である。なおモリブデンコイル棒のように外径が場所によって変化している部材では、モリブデンコイル棒の最大外径をモリブデン棒状部材としての外径と定義している。   In order to solve the above problems, a light emitting portion and a thin tube portion having an outer diameter smaller than the light emitting portion outer diameter provided at both ends thereof are formed of ceramics, and at least the sealing conductive member and the molybdenum rod-like member are formed in the thin tube portion. In a ceramic metal halide lamp having an arc tube sealed by pouring a heated and melted frit into a gap between the narrow tube portion and the sealing conductive member, The thickness of the portion in contact with the frit may be a ceramic metal halide lamp having an arc tube that is defined to be 10 times or more the maximum seal width at the position where the molybdenum rod-shaped member and the frit are in contact. The maximum seal width is the difference between the inner diameter of the narrow tube portion and the outer diameter of the molybdenum rod-shaped member. In the case of a member whose outer diameter varies depending on the location, such as a molybdenum coil rod, the maximum outer diameter of the molybdenum coil rod is defined as the outer diameter as a molybdenum rod-shaped member.

さらに本発明の好ましい条件として、前記細管厚肉部の発光部側端部は、前記電極アセンブリのモリブデン棒状部材中央位置から、モリブデン棒状部材と封着性導電部材との接合点より1mm発光管側の位置までの範囲に位置するように設定する。   Further, as a preferable condition of the present invention, the light emitting portion side end of the thin tube thick portion is 1 mm from the central position of the molybdenum rod member of the electrode assembly to the arc tube side from the junction point of the molybdenum rod member and the sealing conductive member. Set to be in the range up to the position of.

また前記細管厚肉部の最大外径は、前記発光管の外径以下とし、さらに前記細管部の発光部側外径の2倍以下とすればより好ましい効果を得られる。   Further, the maximum outer diameter of the thin tube thick portion is set to be equal to or smaller than the outer diameter of the arc tube, and more preferably less than twice the outer diameter of the thin tube portion on the light emitting portion side.

上記の仕様で製造されたセラミックメタルハライドランプは、ランプ製造時にシール部クラックを生じることが無く、当然ランプ寿命中にもシール部クラックを生じないため長寿命ランプとなり、また発光部側の細管部肉厚および外径は従来と同等であるため、発光部を保温して高効率高演色の光を発生させる効果を発揮できる。
Ceramic metal halide lamps manufactured with the above specifications do not cause seal cracks during lamp manufacture, and naturally do not generate seal cracks during the life of the lamp, resulting in a long-life lamp. Since the thickness and the outer diameter are the same as the conventional one, it is possible to exhibit the effect of keeping the light-emitting part warm and generating highly efficient color rendering light.

本発明を適用したセラミックメタルハライドランプの一例を示す概略図。Schematic which shows an example of the ceramic metal halide lamp to which this invention is applied. 本発明を適用したセラミック発光管の一例を示す概略図。Schematic which shows an example of the ceramic arc tube to which this invention is applied. 本発明を適用したセラミック発光管の一例を示す拡大図。The enlarged view which shows an example of the ceramic arc tube to which this invention is applied. モリブデン棒状部材位置におけるシール幅最大値と細管部肉厚との関係を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the relationship between the seal width maximum value in a molybdenum rod-shaped member position, and a thin tube part thickness. シール部クラック発生率と[細管部肉厚/シール幅最大値]との関係を示す図。The figure which shows the relationship between a seal part crack incidence and [thin tube part thickness / seal width maximum value]. 細管厚肉部端部位置と平均演色評価数との関係を示す図。The figure which shows the relationship between a thin tube thick part edge part position and an average color rendering index.

本発明を実施するためには、発光管本体とその両端に具備している発光管本体外径より小さい外径の細管部がセラミックスで形成され、前記細管部に少なくとも封着性導電部材とモリブデン棒状部材と電極からなる電極アセンブリが挿通されており、前記細管部と前記封着性導電部材との隙間に加熱溶融させたフリットを流し込んでシールした発光管を有するセラミックメタルハライドランプにおいて、前記細管部のうちフリットと接触している部分の肉厚は、モリブデン棒状部材とフリットが接触している位置におけるシール幅最大値の10倍以上とする。フリットを細管部のどの位置まで流し込むかは発光管設計によって決まっているため、あらかじめセラミック封体の形状を設計する際に、フリット流しこみ位置を考慮して細管厚肉部の肉厚および長さを決めておくことができる。当然モリブデン棒状部材の外径寸法ばらつきや、フリット流しこみ量のバラツキを考慮に入れ、想定される最大値に対して余裕を持たせた寸法を設定する必要がある。   In order to carry out the present invention, an arc tube main body and thin tube portions having an outer diameter smaller than the outer diameter of the arc tube main body provided at both ends thereof are formed of ceramics, and at least the sealing conductive member and molybdenum are formed in the thin tube portion. An electrode assembly comprising a rod-shaped member and an electrode is inserted, and in the ceramic metal halide lamp having an arc tube sealed by pouring heated and melted frit into a gap between the thin tube portion and the sealing conductive member, the thin tube portion The thickness of the portion in contact with the frit is at least 10 times the maximum seal width at the position where the molybdenum rod-shaped member and the frit are in contact. Since the arc tube design determines where the frit flows into the narrow tube part, when designing the shape of the ceramic envelope in advance, the thickness and length of the thin tube thick part should be taken into account. Can be decided. Naturally, it is necessary to set a dimension having a margin with respect to the assumed maximum value in consideration of the variation in the outer diameter of the molybdenum rod-shaped member and the variation in the frit flow amount.

別の観点から前記細管厚肉部の長さを規定する場合、前記細管厚肉部の発光部側端部は、発光管完成時に前記電極アセンブリが配置された状態で、モリブデン棒状部材中央位置から、前記モリブデン棒状部材と封着性導電部材との接合点より1mm発光管側の位置までの範囲に位置すればよい。前記細管厚肉部が前記モリブデン棒状部材中央位置より発光部側まで続いていると、発光部から細管部端部への熱伝達速度が大きくなって発光部に封入されている発光物質の蒸発量が減り、発光特性に悪影響を及ぼす。   When the length of the thin tube thick portion is defined from another point of view, the light emitting portion side end of the thin tube thick portion is located from the central position of the molybdenum rod-shaped member in a state where the electrode assembly is disposed when the arc tube is completed. It suffices if it is located in a range from the junction point of the molybdenum rod-shaped member and the sealing conductive member to a position on the 1 mm arc tube side. When the thin tube thick portion continues from the central position of the molybdenum rod-shaped member to the light emitting portion side, the heat transfer rate from the light emitting portion to the end of the thin tube portion increases, and the amount of evaporation of the light emitting substance enclosed in the light emitting portion Reduces the luminescent properties.

本発明を適用したセラミックメタルハライドランプの一例を図1に示す。図1と同じランプにおける発光管部分の拡大図を図2に示す。さらに発光管細管部とその細管部に封止固定された電極アセンブリとの位置関係を図3に示す。また図4は、図3においてモリブデンコイル棒104とフリット106とが接触している位置での発光管長軸に垂直な断面図である。   An example of a ceramic metal halide lamp to which the present invention is applied is shown in FIG. FIG. 2 shows an enlarged view of the arc tube portion in the same lamp as FIG. Further, FIG. 3 shows a positional relationship between the arc tube thin tube portion and the electrode assembly sealed and fixed to the thin tube portion. 4 is a cross-sectional view perpendicular to the major axis of the arc tube at the position where the molybdenum coil rod 104 and the frit 106 are in contact with each other in FIG.

ランプのほぼ中央には発光管101があり、その周囲に透光性スリーブ108が透光性スリーブ固定板を介して金属製のフレーム109に固定されている。フレーム109はマウント支持板114およびステム115の導入線と接続することにより透光性外管111内に位置固定されている。フレーム109は位置固定用の部材であると同時に電気的接続用の部材を兼ねており、図示しない外部給電システムからの電力を口金112およびステム115の導入線を介して発光管の外部リード107まで伝えている。   An arc tube 101 is provided at the approximate center of the lamp, and a translucent sleeve 108 is fixed to a metal frame 109 via a translucent sleeve fixing plate around the arc tube 101. The frame 109 is fixed in position in the translucent outer tube 111 by connecting to the mounting support plate 114 and the introduction line of the stem 115. The frame 109 is a member for fixing the position, and also serves as a member for electrical connection. Power from an external power supply system (not shown) is supplied to the external lead 107 of the arc tube via the lead 112 and the introduction line of the stem 115. I tell you.

発光管内部に給電する部材として一対の電極アセンブリ120が発光管両端の細管部101bに挿入されている。それぞれの電極アセンブリ120はタングステン電極103、モリブデン棒状部材としてのモリブデンコイル棒104、封着性導電部材としての導電性サーメット棒105からなり、導電性サーメット棒105と発光管細管部101bとの間にフリット106が流し込まれて気密封止されている。フリット106は導電性サーメット105とモリブデンコイル棒104との接続部より1mm程度発光部側の位置まで流し込まれている。   A pair of electrode assemblies 120 are inserted into the narrow tube portions 101b at both ends of the arc tube as members for supplying power to the inside of the arc tube. Each electrode assembly 120 includes a tungsten electrode 103, a molybdenum coil rod 104 as a molybdenum rod-shaped member, and a conductive cermet rod 105 as a sealing conductive member. Between the conductive cermet rod 105 and the arc tube capillary 101b, A frit 106 is poured and hermetically sealed. The frit 106 is poured into the light emitting portion side by about 1 mm from the connection portion between the conductive cermet 105 and the molybdenum coil rod 104.

本発明に使用されうる電極アセンブリの構成部材としては、周知技術の範囲で、モリブデン棒状部材としては前記モリブデンコイル棒の他にモリブデンパイプやモリブデン線や導電性サーメット棒材が、封着性導電部材としては前記導電性サーメット棒のほかにニオブ線やタンタル線などが知られている。   As a constituent member of the electrode assembly that can be used in the present invention, a molybdenum rod-like member includes a molybdenum pipe, a molybdenum wire, and a conductive cermet rod in addition to the molybdenum coil rod, and a sealing conductive member. In addition to the conductive cermet rod, niobium wire and tantalum wire are known.

前記細管部101bは、その内壁面がフリット106と接触している領域では、細管厚肉部101cとなっている。この細管厚肉部101cは、内径寸法は細管部のほかの部分と同じだが外径寸法は他の部分より大きくなっており、図4に示すシール幅最大値(tf)の11倍の肉厚(tc)を確保している。   The thin tube portion 101b is a thin tube thick portion 101c in a region where the inner wall surface is in contact with the frit 106. The thin tube thick portion 101c has the same inner diameter as the other portions of the thin tube portion, but the outer diameter is larger than the other portions, and is 11 times as thick as the maximum seal width (tf) shown in FIG. (Tc) is secured.

内部始動器付セラミックメタルハライドランプの場合には、始動器110を含む内部始動回路をフレーム109に組み込むこともできる。また発光管101の温度を比較的高く保つ必要のあるランプ仕様の場合、透光性外管111の内部を真空排気後、ゲッター113を活性化させて発光管を真空断熱により保温することができる。   In the case of a ceramic metal halide lamp with an internal starter, an internal starter circuit including the starter 110 can be incorporated into the frame 109. Further, in the case of a lamp specification in which the temperature of the arc tube 101 needs to be kept relatively high, the inside of the translucent outer tube 111 is evacuated and then the getter 113 is activated to keep the arc tube warm by vacuum insulation. .

発光管101の内部には、発光物質102として沃化ホルミウム、沃化ツリウム、沃化ディスプロシウム、沃化ナトリウム、沃化タリウム、沃化セシウムが所定量封入され、他に発光管内放電を開始し、維持するために水銀およびArガスが封入されている。この発光管101自体の構成は、周知のセラミックメタルハライドランプと特に変わるものではなく、点灯時には発光管から可視光を中心として紫外線や赤外線を含む連続した波長を有する光が放出される。 Inside the arc tube 101, a predetermined amount of holmium iodide, thulium iodide, dysprosium iodide, sodium iodide, thallium iodide, and cesium iodide is sealed as the luminescent material 102, and discharge in the arc tube is started. However, mercury and Ar gas are enclosed for maintenance. The structure of the arc tube 101 itself is not particularly different from that of a known ceramic metal halide lamp, and light having a continuous wavelength including ultraviolet rays and infrared rays centering on visible light is emitted from the arc tube at the time of lighting.

このような発光管を有するランプを、口金112を上にして垂直に点灯させると、発光管内放電により、発光物質102は加熱され、一部が蒸発して放電により励起され、発光する。発光物質102の残りの部分は液相状態で発光管内の最冷部にプールされ、一部が蒸発しては、発光管内対流により最冷部に戻ってくるというサイクルを繰返す。   When a lamp having such an arc tube is turned on vertically with the base 112 facing upward, the luminescent substance 102 is heated by the discharge in the arc tube, and part of the light is evaporated and excited by the discharge to emit light. The remaining part of the luminescent material 102 is pooled in the coldest part in the arc tube in a liquid phase state, and after a part of it is evaporated, the cycle of returning to the coldest part by convection in the arc tube is repeated.

ランプを垂直点灯した場合には、発光管発光部端部が最冷部となる。この付近にはタングステン電極103とモリブデンコイル棒104との接続部があり、液相状態の発光封入物質は90%以上がここで滞留する。発光物質の数%はモリブデンコイル棒と発光管細管部との隙間に入りこむが、導電性サーメット棒105の位置まで侵入する発光物質102はほとんどない。   When the lamp is lit vertically, the end of the arc tube light emitting part is the coldest part. In the vicinity of this, there is a connecting portion between the tungsten electrode 103 and the molybdenum coil rod 104, and 90% or more of the luminescent encapsulating material in the liquid phase stays here. A few percent of the luminescent material enters the gap between the molybdenum coil rod and the arc tube narrow tube portion, but almost no luminescent material 102 penetrates to the position of the conductive cermet rod 105.

一方、発光部101aで発生した熱は、発光部における放電により発生した熱は赤外線などの形で発光部から放射されるか、細管部101bへ熱伝導するとともに細管部表面から放射熱として発散していく。したがって細管部101bの肉厚は発光管の発光状態に影響を与える。一般的に細管部の外径が大きく肉厚が厚いほど機械的強度は大きくなり、クラックや折れなどの不良は出にくくなるが、細管部の断面積が大きくなるために発光管端部へ逃げる熱流速も大きくなり、発光部の温度が下がって所望の発光特性が達成されなくなる。   On the other hand, the heat generated by the light emitting unit 101a is radiated from the light emitting unit in the form of infrared rays or the like, or is conducted to the narrow tube unit 101b and is radiated from the surface of the narrow tube unit as radiant heat. To go. Therefore, the thickness of the thin tube portion 101b affects the light emission state of the arc tube. In general, the larger the outer diameter of the narrow tube portion and the thicker the wall, the greater the mechanical strength and the less likely it will be to crack or break, but it will escape to the end of the arc tube because the cross-sectional area of the narrow tube portion will increase. The heat flow rate is also increased, and the temperature of the light emitting portion is lowered, so that desired light emission characteristics are not achieved.

図5に40Wから400Wまでのさまざまな品種の発光管について、シール工程におけるシール部クラックの発生率を調べた結果を示す。マーカーの形状が異なるものはそれぞれ別のランプ電力であり、一つのランプ電力ごとに2〜3種類の発光管仕様がある。各品種あたり数千本分のデータをまとめている。「細管部/シール幅最大値」(図4に示したtc/tf)で整理すると、ランプ電力が異なる発光管であってもランプ電力に依存する差異は見られず、tc/tfの値が小さいほどシール部クラックの発生率は大きくなり、tc/tfの値が10以上の発光管についてはシール部クラックは発生していなかった。   FIG. 5 shows the results of examining the rate of occurrence of seal cracks in the sealing process for various types of arc tubes from 40W to 400W. Different marker shapes have different lamp power, and there are two or three types of arc tube specifications for each lamp power. Data for thousands of each type are compiled. When organized by “thin tube portion / maximum seal width value” (tc / tf shown in FIG. 4), even if the arc tube has a different lamp power, there is no difference depending on the lamp power, and the value of tc / tf is The smaller the smaller, the greater the occurrence rate of the seal portion crack, and no seal portion crack occurred in the arc tube having a value of tc / tf of 10 or more.

図5に示した結果から、例えば細管部内径とモリブデンコイル棒最大外径との寸法差が0.2mmの発光管の場合、細管部肉厚が2mm以上であれば、シール部クラックは防げることがわかる。しかし上述のように発光部に接続している細管部の断面積に比例して発光管端部へ逃げる熱流束が増えるため、発光部近くの細管部断面積を大きくすることはできない。   From the results shown in FIG. 5, for example, in the case of an arc tube having a dimensional difference of 0.2 mm between the inner diameter of the thin tube portion and the maximum outer diameter of the molybdenum coil rod, cracks in the seal portion can be prevented if the thickness of the thin tube portion is 2 mm or more. I understand. However, since the heat flux that escapes to the end of the light-emitting tube increases in proportion to the cross-sectional area of the thin-tube portion connected to the light-emitting portion as described above, the cross-sectional area of the thin-tube portion near the light-emitting portion cannot be increased.

図6に図3に示したような構成の発光管101について、細管厚肉部101cの発光部側端部位置を図3中の1〜6の位置に設定した発光管を試作し、図1に示したようなランプに組み立てて発光特性を測定したときの結果を示す。細管厚肉部101cにおける細管肉厚は2mmであり、他の細管部101bでは肉厚1mmとした。図3において、番号1に相当する試作品は細管部肉厚が発光部101aまで連続して2mmとなっているもの、番号3に相当する試作品は本発明の範囲で細管厚肉部が最も長いもの、番号4に相当する試作品は本発明の範囲で細管厚肉部が最も短いもの、番号6に相当する試作品は細管厚肉部が無く細管部全長にわたって肉厚1mmのもの、すなわち従来技術と同じものである。なお一つの仕様について5本ずつのデータを測定した。   For the arc tube 101 having the configuration shown in FIG. 3 as shown in FIG. 6, an arc tube in which the light emitting portion side end position of the thin tube thick portion 101c is set to the positions 1 to 6 in FIG. The results are shown when the light emission characteristics are measured by assembling the lamp as shown in FIG. The thin tube thickness of the thin tube thick portion 101c was 2 mm, and the thickness of the other thin tube portion 101b was 1 mm. In FIG. 3, the prototype corresponding to number 1 has a thin tube portion thickness of 2 mm continuously to the light emitting portion 101a, and the prototype corresponding to number 3 is the thin tube thick portion within the scope of the present invention. The long one, the prototype corresponding to the number 4 has the shortest thin tube portion within the scope of the present invention, and the prototype corresponding to the number 6 has no thin tube thick portion and has a thickness of 1 mm over the entire length of the thin tube portion. It is the same as the prior art. In addition, 5 data was measured for each specification.

図6に示した結果から明らかなように、ランプの平均演色評価数Raに代表される発光特性は、番号3の試作品すなわち細管厚肉部101cの発光部側端部がモリブデンコイル棒104の中央位置にあれば従来品と同等の特性を得られる。このように、発光部101aと接続している細管部101bの断面積が小さければ、発光部から細管端部へ逃げる熱流束は小さくなり、その後発光部側より低い温度の部分で細管部断面積が大きくなっていてもランプ発光特性への影響は小さい。   As is apparent from the results shown in FIG. 6, the light emission characteristics represented by the average color rendering index Ra of the lamp are the prototype No. 3, that is, the light emitting part side end of the thin tube thick part 101c is the molybdenum coil rod 104. If it is in the center position, the same characteristics as conventional products can be obtained. In this way, if the cross-sectional area of the narrow tube portion 101b connected to the light emitting portion 101a is small, the heat flux escaping from the light emitting portion to the end of the thin tube becomes small, and then the cross-sectional area of the thin tube portion at a lower temperature than the light emitting portion side. Even if is increased, the influence on the light emission characteristics of the lamp is small.

以上説明したとおり、細管厚肉部101cでの細管部肉厚を、モリブデンコイル棒104とフリット106とが接触している位置におけるシール幅最大値tfの10倍以上とすることで発光管製造時のシール工程におけるシール部クラックを生じない発光管を得ることができるが、シール部クラック抑制以外の要求事項によれば、細管厚肉部の外径はあまり大きくすべきではない。例えばランプとして組み立てた時の配光を考えれば、細管厚肉部の外径寸法は発光部最大径より小さくする必要がある。さらに実用的な条件としては、良い発光特性が得られたときの細管部101b外径寸法に対して、細管厚肉部101cの外径寸法は2倍以下とするのが好ましい。
As described above, the thickness of the thin tube portion in the thin tube thick portion 101c is set to 10 times or more of the maximum seal width tf at the position where the molybdenum coil rod 104 and the frit 106 are in contact with each other at the time of manufacturing the arc tube. In this sealing step, an arc tube that does not cause cracks in the seal portion can be obtained, but according to requirements other than suppression of cracks in the seal portion, the outer diameter of the thin tube thick portion should not be so large. For example, considering the light distribution when assembled as a lamp, it is necessary to make the outer diameter of the thin tube thick portion smaller than the maximum diameter of the light emitting portion. Furthermore, as a practical condition, it is preferable that the outer diameter of the thin tube portion 101c is not more than twice the outer diameter of the thin tube portion 101b when good light emission characteristics are obtained.

本発明は、従来品と同等の高効率かつ高演色性を確保しながら発光管シール工程時のシール部クラックを生じないセラミックメタルハライドランプを提供するものである。
The present invention provides a ceramic metal halide lamp that does not cause cracks in the seal portion during the arc tube sealing process while ensuring high efficiency and high color rendering properties equivalent to those of conventional products.

101 発光管
101a 発光部
101b 細管部
101c 細管厚肉部
102 発光物質
103 タングステン電極
104 モリブデンコイル棒
105 導電性サーメット棒
106 フリット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Light emission tube 101a Light emission part 101b Thin tube part 101c Thin tube thick part 102 Luminescent substance 103 Tungsten electrode 104 Molybdenum coil rod 105 Conductive cermet rod 106 Frit

Claims (4)

発光管本体とその両端に具備している発光管本体外径より小さい外径の細管部がセラミックスで形成され、前記細管部に少なくとも封着性導電部材とモリブデン棒状部材と電極からなる電極アセンブリが挿通されており、前記細管部と前記封着性導電部材との隙間に加熱溶融させたフリットを流し込んでシールした発光管を有するセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記細管部のうちフリットと接触している部分の肉厚は、モリブデン棒状部材とフリットが接触している位置におけるシール幅最大値の10倍以上であることを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
An arc tube main body and a thin tube portion having an outer diameter smaller than the outer diameter of the arc tube main body provided at both ends thereof are formed of ceramics, and an electrode assembly including at least a sealing conductive member, a molybdenum rod-shaped member, and an electrode is formed on the thin tube portion. In a ceramic metal halide lamp having an arc tube that is inserted and sealed by pouring a frit heated and melted into a gap between the narrow tube portion and the sealing conductive member,
A ceramic metal halide lamp characterized in that a thickness of a portion of the thin tube portion in contact with the frit is 10 times or more a maximum seal width at a position where the molybdenum rod-shaped member and the frit are in contact.
請求項1に記載されたセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記細管厚肉部の発光部側端部は、前記電極アセンブリのモリブデン棒状部材中央位置から、モリブデン棒状部材と封着性導電部材との接合点より1mm発光管側の位置までの範囲に位置することを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
In the ceramic metal halide lamp according to claim 1,
The light emitting portion side end portion of the thin tube thick portion is located in a range from the central position of the molybdenum rod-shaped member of the electrode assembly to the position on the 1 mm arc tube side from the junction point of the molybdenum rod-shaped member and the sealing conductive member. This is a ceramic metal halide lamp.
請求項1または請求項2のいずれかに記載されたセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記細管厚肉部の最大外径は、前記発光管の外径以下とすることを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
In the ceramic metal halide lamp according to claim 1 or 2,
The ceramic metal halide lamp according to claim 1, wherein a maximum outer diameter of the thin tube thick portion is equal to or less than an outer diameter of the arc tube.
請求項1または請求項2のいずれかに記載されたセラミックメタルハライドランプにおいて、
前記細管厚肉部の最大外径は、前記細管部の発光部側外径の2倍以下とすることを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
In the ceramic metal halide lamp according to claim 1 or 2,
The ceramic metal halide lamp according to claim 1, wherein a maximum outer diameter of the thin tube thick portion is not more than twice a light emitting portion side outer diameter of the thin tube portion.
JP2009081738A 2009-03-30 2009-03-30 Ceramic metal halide lamp Pending JP2010238368A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009081738A JP2010238368A (en) 2009-03-30 2009-03-30 Ceramic metal halide lamp

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009081738A JP2010238368A (en) 2009-03-30 2009-03-30 Ceramic metal halide lamp

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010238368A true JP2010238368A (en) 2010-10-21

Family

ID=43092536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009081738A Pending JP2010238368A (en) 2009-03-30 2009-03-30 Ceramic metal halide lamp

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010238368A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100685719B1 (en) Discharge lamp
JP4993115B2 (en) High pressure discharge lamp
JP4431174B2 (en) High pressure gas discharge lamp
JP4048135B2 (en) Metal halide lamp
JP4301892B2 (en) Metal vapor discharge lamp and lighting device
JP3925249B2 (en) Metal halide lamp
JP5190582B2 (en) Metal halide lamps and lighting fixtures
JP2009032446A (en) High-voltage discharge lamp
JP2010238368A (en) Ceramic metal halide lamp
JP4379552B2 (en) High pressure discharge lamp and lighting device
US9552976B2 (en) Optimized HID arc tube geometry
JP2010225306A (en) High-pressure discharge lamp and lighting system
JP5856380B2 (en) Short arc type discharge lamp
JP2000021350A (en) Ceramic discharge lamp
JPH11213952A (en) Metal halide discharge lamp and lighting system
JP4879383B2 (en) Discharge lamp
JP2004055140A (en) High pressure discharge lamp and lighting device
JPH11204083A (en) Electric discharge lamp made of ceramic
JP5380714B1 (en) High watt type ceramic metal halide lamp
JP2005340136A (en) Short arc discharge lamp
JP2010225527A (en) Ceramic metal halide lamp
JP5909994B2 (en) Ceramic metal halide lamp
JP2014099300A (en) High-watt type ceramic metal halide lamp
JP2010177104A (en) High-pressure discharge lamp, and lighting system
JP2006269211A (en) Electrodeless discharge lamp and luminaire comprising the same