JP2016207482A - ショートアーク型放電ランプ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光部1Aの内部で対向して配置された陰極3及び陽極2、陰極3及び陽極2を夫々支持する電極支持棒5、電極支持棒5に夫々接続されシール管部1Cから外方に突出するリード線、及びシール管部1Cに装填され電極支持棒5及びリード線を支持すると共に放電管の内部を気密封止する電極マウント9とを備え、陰極3側で発光部1Aとシール管部1Cの境界の位置Aからシール管部1Cの陰極封止部Bまでの間に電極側端面9aを底面とするポケット部1cが形成されており、ポケット部1cのシール管部1Cの内周面の面積をS2とし、ショートアーク型放電ランプの入力電力をPとしたとき、(S2/P)が140〜260mm2/kWの範囲内にある。
【選択図】図2
Description
(全般)
図1Aは、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプの概略構成を示す断面図である。ショートアーク型放電ランプ10は、球状の発光部1Aとその両側の管状のシール管部1B,1Cからなる放電管1を有する。発光部1Aの内部の空間1aには、陽極2及び陰極3が対向して配置されている。陽極2及び陰極3は電極支持棒5の内端に夫々支持されている。シール管部1B,1Cの外端からリード線6が夫々突出している。本実施形態のショートアーク型放電ランプ10は、電極が陰極上側で垂直点灯するように設置され使用される。
シール管部1B、1Cには、電極マウント9が夫々装着されている。電極マウント9は、電極支持棒5及びリード線6を支持すると同時に放電管1の内部を気密封止する機能を有する。電極支持棒5には、放電管1の封入後もその中に残った不純物や点灯時に発生する不純物を除去するためにゲッター材11が装着されている。
(ランプ破裂の状況)
図2は、図1Aに示すショートアーク型放電ランプの陰極3の周囲の部分拡大図である。ここで、図1Aに示す発光部1Aとシール管部1Cの境界位置pを「位置A」とし、シール管部1Cの電極マウント9の内端面9aとの接続点を「陰極封止部B」とする。シール管部1Cのサイズは、内径をD1 [mm]とし、ポケット部1cの長さ(即ち、位置Aから陰極封止部Bの距離)をL1 [mm]とする。シール管部1Cのポケット部1cの内周面の面積をS2 [mm]とする。S2は、(D1π×L1)で求まる。
点灯中のランプでは、発光部1Aの内部のアークが形成され、このアークから発生したフレアと呼ばれる領域が形成される。点灯中のランプを観察したところ、電極間のアーク23から発生し立ち昇ったフレア24は、発光部1Aのガラス管内周面の領域S1に届き、ここを局所的に加熱している。加熱によりこの領域S1に生じた歪みε1は、領域S1を起点に周囲に拡張し、ガラス管の陰極封止部Bに歪みε2として到達する。陰極封止部Bにおいて、この歪みε2を主要因とする歪み応力Fとランプ点灯時の圧力との合計が、ガラス管の陰極封止部Bの耐圧強度超えると、ランプは破壊するものと思われる。
即ち、歪み応力F+ランプ点灯時の圧力>ガラス管の陰極封止部Bの耐圧強度が成立すれば、ランプは破壊される。なお、矢印22は、封入物の対流の向きを示している。
そこで、ランプの入力電力P [kW]、シール管部1Cの内径D1 [mm]、ポケット部長さL1 [mm]を変えた複数のランプを試作し、長時間点灯の寿命試験を実施して、陰極封止部Bに発生する歪み応力F [kg/cm2]及びランプ破壊の関係を確認した。ランプ破壊前は弾性域にあるので、歪みε2と歪み応力Fは比例関係にある。陰極封止部Bにおける歪み応力Fは、オリンパス株式会社(Olympus Corporation)製ガラス歪検査器(顕微鏡型)SVP−MS1を用いて測定した。この測定方法に関しては、明細書の最後に説明する。表1は、この試験結果である。更に、図4は、これを図示したものである。
ランプが破壊されると、ガラス管の破片が飛び散り、発光管の封入物は周囲に飛散して、外部に悪影響を及ぼす。特に、環境を破壊したり、人体を傷つけたりすることは絶対に避けなければならない。そこで、安全性を十分考慮して、陰極封止部Bの歪み応力Fを、実際にランプ破壊が起こった数値の半分以下の10 [kg/cm2]以下を安全領域の応力と規定した。このタイプのランプ寿命は、1,500時間程度である。図3に示すように、1,500時間経過時に陰極封止部Bの歪み応力Fが10 [kg/cm2]を超えるランプは、サンプルNo.7,2,4,3の4種類であり、残りのサンプルはいずれも10 [kg/cm2]以下であった。
このときのシール管部1Cの内径D1 [mm]及びポケット部長さL1 [mm]の範囲は、次の通りであった。13≦D1≦23 [mm]。8.5≦L1≦25 [mm]
(長さL1の上限)
ここで、長さL1の上限について検討する。領域S1に生じた歪みε1が陰極封止部Bに歪みε2として到達するのを遅らせるためには、長さL1は物理的に長ければ長いほどよい。しかし、長さL1が長すぎると、シール管部1Cのシール性(機密性)が悪化するという問題が生じた。即ち、長さL1が長くなると、マウント9及び電極支持棒5も長くなる。これらが長すぎると、シール工程で、マウント9を軸線の周りに旋盤で回転させながら部分的にバーナーで炙ってマウント9を溶着させたとき、マウント9の欠け、封止部の傷が発生することがある。また、回転する電極支持棒5の頭部が重くなり中心からブレが生じ、シール管部内で偏芯し、陰極封止部Bに偏肉が発生する。
そこで、長さL1を変えたサンプルを作成し、陰極封止部Bの偏肉の有無を検査した。表3は、ポケット部の長さL1とマウント9の偏肉の有無との関係を示す表である。
ガラス管の陰極封止部Bに歪み応力Fは、ガラス歪検査器を用いて測定した。図5を参照しながら、この測定の原理を簡単に説明する。図5(A)は歪みが無い場合、図5(B)は歪みが有る場合である。光源から発する光を偏光板(偏光子)によって直線偏光波Uに変え、ガラス体内を通過させる。
比例定数Cは、ガラスによって決まるので、ガラスの光弾性定数と呼ばれ、その単位は[nm・cm-1)/(kg・cm-2)]となる。ちなみに、石英ガラスはC=3.5。
次に、応力Fは、式(1)から、F=R/CLとして求められる。
以上、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプについて説明したが、本実施形態は、本発明の範囲を何ら限定するものではない。本実施形態に対して当業者が容易になしえる追加、削除、改変等は、本発明に含まれるものである。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定められる。
A:位置: B:陰極封止部、 C:比例定数、 F:応力、 P:ランプ入力電力、 D1:内径、 L1:距離、 R:光路差、 U:直線偏光波、 p:境界位置、 u1,u2:成分波、 S1:領域、 S2:ガラス管内周面積
Claims (3)
- 発光部と該発光部の両側にシール管部を夫々設けた放電管と、
前記発光部の内部で相互に対向して配置された陰極及び陽極、該陰極及び陽極を夫々支持する電極支持棒、該電極支持棒に夫々接続され前記シール管部から外方に突出するリード線、及び該シール管部に装填され該電極支持棒及び該リード線を支持すると共に前記放電管の内部を気密封止する電極マウントとを備え、
前記陰極が上側で前記陽極が下側になるように、前記放電管の中心軸線が略垂直に設置されるショートアーク型放電ランプであって、
前記陰極側では、前記発光部と前記シール管部の境界の位置Aから該シール管の陰極封止部Bまでの間に電極側端面を底面とするポケット部が形成されており、
位置Aから陰極封止部Bまでの距離をL1とし、ポケット部の前記シール管部の内周面の面積をS2とし、前記ショートアーク型放電ランプの入力電力をPとしたとき、(S2/P)が140〜260 mm2/kWの範囲内にある、ショートアーク型放電ランプ。 - 請求項1に記載のショートアーク型放電ランプにおいて、
前記シール管部の内径D1は、13〜23 mmの範囲内にある、ショートアーク型放電ランプ。 - 請求項1に記載のショートアーク型放電ランプにおいて、
前記ポケット部の長さL1は、8.5〜25 mmの範囲内にある、ショートアーク型放電ランプ。
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JPH02140756U (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-26 | ||
JPH0917387A (ja) * | 1995-06-26 | 1997-01-17 | Ushio Inc | ショートアーク型水銀ランプ及びその点灯方法 |
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WO2014170734A1 (ja) * | 2013-04-15 | 2014-10-23 | 株式会社オーク製作所 | 放電ランプ |
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2015
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