JP2017157351A - Discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放電ランプに関する。 The present invention relates to a discharge lamp.
広範囲の照明等に用いられるメタルハライドランプなどの放電ランプは、稀に、発光管が破損する場合がある。 In rare cases, a discharge lamp such as a metal halide lamp used for a wide range of illumination or the like may break the arc tube.
そのため、外管内に、内部に一対の電極を有し、かつ内部に金属ハロゲン化物が封入された発光管を備え、前記発光管の外表面に、電気的に不接続な金属線が螺旋状に巻き付けられているメタルハライドランプが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, the outer tube is provided with an arc tube having a pair of electrodes inside and containing a metal halide inside, and an electrically non-connected metal wire spirals on the outer surface of the arc tube. A wound metal halide lamp has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載の発明は、ランプ寿命末期に発光管が昇温により膨張した場合、金属線に沿って発光管が食い込み発光管にクラックや穴が生じ、その結果、発光管が破損にいたる前に発光管内の希ガス、金属ハロゲン化物等が発光管外部にリークするので、ランプを点灯不能とすることができるとともに、従来生じていた発光管材料の飛散を防止することができるものであるが、発光管にクラックや穴が生じる際、それに伴って、発光管の破片が発生する懸念がある。また、当該破片によって外管が破損する懸念がある。
However, in the invention described in
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ランプ寿命末期に発光管が昇温により膨張した場合でも発光管にクラックや穴が生じるのを抑制し、かつ、外管の破損を未然に防止できる放電ランプを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and suppresses the occurrence of cracks and holes in the arc tube even when the arc tube expands due to a temperature rise at the end of the lamp life, and breaks the outer tube. It is an object of the present invention to provide a discharge lamp capable of preventing the above-mentioned problem.
本発明に係る放電ランプは、発光管と、前記発光管を内方に収容する外管と、前記発光管の外表面に弾性可能に保持された線状部材と、を備える。 The discharge lamp according to the present invention includes an arc tube, an outer tube that accommodates the arc tube inside, and a linear member that is elastically held on an outer surface of the arc tube.
前記線状部材は、前記発光管の外表面の表面方向に弾性可能であることが好ましい。 It is preferable that the linear member be elastic in the surface direction of the outer surface of the arc tube.
前記線状部材は、メリヤス編み部材であることが好ましい。 The linear member is preferably a knitted member.
ランプ寿命末期に発光管が昇温により膨張した場合でも発光管にクラックや穴が生じるのを抑制し、かつ、外管の破損を未然に防止できる放電ランプが提供される。 There is provided a discharge lamp capable of suppressing the occurrence of cracks and holes in the arc tube even when the arc tube expands due to a temperature rise at the end of the lamp life and can prevent the outer tube from being damaged.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る放電ランプについて説明する。なお、以下で説明する実施形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、以下の各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。 Hereinafter, a discharge lamp according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of constituent elements, manufacturing steps, order of manufacturing steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as optional constituent elements. Also, the following figures are schematic diagrams and are not necessarily shown strictly.
本発明者は、ランプ寿命末期に発光管が昇温により膨張した場合、金属線に沿って発光管が食い込む原因として、発光管膨張時の前記発光管の管壁への前記金属線の応力集中にあると考え、本発明を完成するに至った。 When the arc tube expands due to an increase in temperature at the end of the lamp life, the present inventor, as a cause of the arc tube biting along the metal wire, stress concentration of the metal wire on the tube wall of the arc tube when the arc tube expands Therefore, the present invention has been completed.
すなわち、前記金属線などの線状部材が前記発光管の外表面に保持された状態で弾性することで、ランプ寿命末期に発光管が膨張した場合でも、発光管の膨張に伴って前記線状部材も膨張するため、前記線状部材の前記発光管の管壁への応力集中を抑制することができることを見出した。 That is, even when the arc tube expands at the end of the lamp life, the linear member such as the metal wire is elastic while being held on the outer surface of the arc tube. Since the member also expands, it has been found that the stress concentration of the linear member on the tube wall of the arc tube can be suppressed.
図1は、本実施形態に係る放電ランプ1の構成を示す概念図である。図2は、図1の発光管10の断面を示す概念図である。図3は、図1の線状部材30の構成の一形態を示す概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a
本実施形態に係る放電ランプ1は、図1に示すように、発光管10と、前記発光管10を内方に収容する外管20と、前記発光管10の外表面10aに弾性可能に保持された線状部材30と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
ここでいう「発光管10の外表面10aに弾性可能に保持された」とは、線状部材30が前記発光管10の外表面10aそのものに弾性可能に接触して保持されている場合と、発光管10の外表面10aの一部に弾性可能に接触し他の部分(例えば、支持部材40)で保持されている場合を含む。なお、本実施形態では、便宜上、前者で説明する。
Here, “held elastically on the
また、前記「接触」とは、線状部材30が放電ランプ1の点灯前に前記発光管10の外表面10aに接触している場合と、発光管10が昇温により膨張する途中で発光管10の外表面10aに接触する場合を含む。なお、本実施形態では、便宜上、前者で説明する。
The term “contact” refers to the case where the
更に、ここでいう「弾性可能」とは、物体(本発明では線状部材30)に力(具体的には、押す力や引っ張る力、広げる力等)を加えている時に前記物体に生じる変形が、前記力を除くと元に戻る性質のことをいう。 Further, the term “elasticity” as used herein refers to deformation that occurs in an object when a force (specifically, a pushing force, a pulling force, a spreading force, etc.) is applied to the object (in the present invention, the linear member 30). However, it means the property of returning to the original state when the force is removed.
このように、本実施形態に係る放電ランプ1は、線状部材30が発光管10の外表面10aに弾性可能に保持されているため、ランプ寿命末期に発光管10が昇温により膨張した場合でも、それに伴って線状部材30も膨張するため、線状部材30の前記発光管10の管壁への応力集中を抑制することができる。従って、発光管にクラックや穴が生じるのを抑制することができ、かつ、外管の破損を未然に防止できる。また、線状部材30は、前記発光管10の外表面10aに保持されているため、発光管10そのものの補強効果も有している。
As described above, in the
発光管10は、例えば、図2に示すような構成を有している。
The
発光管10は、図2に示すように、本管部10Aと、本管部10Aの両端に設けられた細管部10Bと、本管部10Aと細管部10Bとの間に設けられ、本管部10Aから細管部10Bに向かって、内径が縮径する縮径部10Cとを備える。すなわち、本管部10A、細管部10B、10B及び縮径部10C、10Cで、発光管10の管壁を構成している。
As shown in FIG. 2, the
発光管10の管壁は、例えば、透光性アルミナセラミックスで構成されている。
The tube wall of the
細管部10B、10Bの内方には、互いに対向して一対の電極12、14を備える。一対の電極12、14は、電極芯12a、14aと、先端コイル12b、14bと、細管内コイル12c、14cと、電極支持体12d、14dと、封着材12e、14eとを備える。
A pair of
電極芯12a、14aは、タングステン等の耐熱性金属で構成された棒状体である。先端コイル12b、14bは、電極芯12a、14aの先端部に巻回されたコイル体であり、タングステン等の耐熱性金属で構成されている。細管内コイル12c、14cは、電極芯12a、14aの基端部に巻回されたコイル体であり、タングステン等の耐熱性金属で構成されている。電極支持体12d、14dは、電極芯12a、14aの基端部に接続された棒状体であり、金属ハロゲン化物に対して耐食性を有する例えばサーメット等で構成されている。電極支持体12d、14dは、後述する支持部材40に接続されることで、発光管10を外管20の内方に収容して支持する。封着材12e、14eは、金属ハロゲン化物に対して耐食性を有する酸化物系ろう材で構成されており、電極支持体12d、14dを細管部10B、10Bに固定するとともに、発光管10の管壁内を気密に密封する。
The
発光管10の管壁内には、始動補助ガスとしての希ガスと、放電により光を発生させるためのハロゲン化金属と、バッファーガスとしての金属が封入されている。希ガスはアルゴンガスやキセノンガス等が用いられる。ハロゲン化金属は、ナトリウム、タリウム、カルシウム等のハロゲン化物や希土類金属のハロゲン化物が用いられる。希土類金属は、ツリウム、ホルニウム、ジスプロシウム等が好適に用いられる。バッファーガスとしての金属は水銀が用いられる。
The tube wall of the
外管20は、例えば、透明の硬質ガラス等で構成された一端が閉塞されたBT型の外球体が用いられる。外管20の内方は真空状態に保たれている又は不活性ガス(例えばアルゴンガス)が封入されている。なお、外管20はBT型の外球体に限定されず、一端が閉塞された直管型であってもよい。また、外管20の材質は透明の硬質ガラスに限定されず、放電ランプとしての機能を維持できる材質であればどのような材質であってもよい。
As the
外管20の閉塞されていない他端には、口金50が取り付けられている。口金50は、外管20の前記他端を閉塞するとともに発光管10を発光させるための電力を放電ランプの外部から受電する受電部である。口金50は、照明装置のソケットに着脱可能に取り付けられる形状を有しており、当該ソケットに取り付けることで放電ランプ1内の発光管10に給電することができる。
A
外管20の内方には口金50に取り付けられたステム60を備える。ステム60内には、例えば、複数のリード線(不図示)が配置されている。このリード線は、放電ランプ1を点灯させるための電力を口金50から発光管10に給電するための金属電線である。
A
支持部材40は、前記ステム60内のリード線から延出した金属棒製のフレームで骨組みされた構成を有しており、その一端がステム60に接続され、他端が外管20の内壁に接触され、かつ、発光管10の電極支持体12d、14dに接続されている。これによって、放電ランプ1を点灯させるための電力を発光管10内の一対の電極12、14に給電するとともに、発光管10を固定している。これにより発光管10を外管20の内方に支持して収容する。
The
線状部材30は、図1に示すように、網目状に構成されている。
As shown in FIG. 1, the
なお、ここでいう網目状とは、例えば、図3に示すように、線状部材30を構成する耐熱線30Aが互い違いに交差して構成していることをいう。
Note that the net shape here means that, for example, as shown in FIG. 3, the heat
このような線状部材30を用いることで、少なくとも発光管10の外表面10aから遠ざかる方向(ランプ寿命末期に発光管が昇温により膨張する方向)に弾性可能とすることができる。また、万が一、発光管10の破片が発生した場合でも、上述した特許文献1に記載されたような螺旋状に巻き付けられた金属線よりも、当該破片を当該線状部材30で食い止める率を高めることができる。
By using such a
前記線状部材30は、前記発光管10の外表面10aの表面方向に弾性可能であることが好ましい。
The
ランプ寿命末期において放電ランプの点灯・消灯を繰り返す場合、発光管10が膨張・収縮を繰り返すことになる。そのため、前記線状部材30を、前記発光管10の外表面10aの表面方向に弾性可能とすることで、前記発光管10の膨張・収縮の繰り返しによって発生する線状部材30の一方向への片寄りを防止することができる。従って、当該片寄りによる前記線状部材30の前記発光管10の管壁への応力集中を抑制することができる。
When the discharge lamp is repeatedly turned on and off at the end of the lamp life, the
図4は、線状部材30が発光管10の外表面10aの表面方向に弾性可能とすることができる好ましい構成の一形態を示す概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of a preferred configuration in which the
線状部材30が発光管10の外表面10aの表面方向に弾性可能とすることができる好ましい構成の一形態は、図4に示すように、線状部材30を構成する耐熱線30Aが互い違いに交差し、かつ、メリヤス状に編まれたメリヤス編み状部材である。
As shown in FIG. 4, one form of a preferable configuration in which the
詳しくは、ここでいう「メリヤス編み状部材」とは、図4に示すように、耐熱線30Aを、ループ部R1を複数有して網目状に編み上げた部材である。このようなメリヤス編み状部材は、メリヤス編み機を用いて、あるいはかぎ針や竹針を用いて手編みで製造することができる。
Specifically, the “knitted knitted member” referred to here is a member obtained by knitting a heat-
図5は、本発明の他の実施形態に係る放電ランプ1Aの構成を示す概念図である。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a configuration of a
図5に示す放電ランプ1Aは、図1に示す放電ランプ1と比べて、線状部材30を配置する位置が異なる。その他は、図1と同様であるため、説明を省略する。
The
本実施形態に係る放電ランプ1Aは、線状部材30が発光管10の本管部10Aと縮径部10C、10Cの両方の外表面に弾性可能に保持された構成を有している。
The
放電ランプにおける前記発光管10の膨張は、放電ガスが多く封入されている本管部10Aが発生しやすいものの、前記膨張は電極12、14に近い位置である縮径部10C、10Cにおいても発生しやすい。従って、前記線状部材30を前記本管部10A及び縮径部10C、10Cの両方の外表面に弾性可能に保持することが好ましい。
Expansion of the
更に、前記放電ランプ1Aの線状部材30は、前記発光管10の本管部10Aの外表面に弾性可能に保持された線状部材と前記発光管10の縮径部10C、10Cの外表面に弾性可能に保持された線状部材とが連動した弾性を有していることが好ましい。
Further, the
このように、図1の放電ランプ1と比べて、縮径部10C、10Cにおいても線状部材30を配置するため、外管20の破損を未然に防止できる率を更に高めることができる。加えて、前記線状部材30は、前述した連動した弾性を有しているため、発光管10の本管部10A又は縮径部10C、10Cのどちらか一方(例えば、本管部10A)が大きく膨張した場合でも、大きく膨張していない他方(例えば、縮径部10C、10C)に配置された線状部材30が弾性して前記大きく膨張した一方に配置された線状部材30の弾性を補うことができる。
Thus, compared with the
従って、ランプ寿命末期に発光管が昇温により膨張した場合でも発光管にクラックや穴が生じるのを更に抑制することができる。 Therefore, even when the arc tube expands due to an increase in temperature at the end of the lamp life, it is possible to further suppress the occurrence of cracks or holes in the arc tube.
前記線状部材30は、発光管10の外表面10aに弾性可能に保持された状態で前記本管部10Aと縮径部10C、10Cとの間で連動した弾性を有しており、かつ、前記縮径部10C、10Cの外表面に保持された線状部材30の弾性力は、前記本管部10Aの外表面10aに保持された前記線状部材30の弾性力より大きいことが好ましい。
The
前記発光管10の膨張は放電ガスが内面に多く封入されている本管部10Aが発生しやすいため、本管部10Aに配置する線状部材30は弾性力が高い(すなわち、耐熱線30A間の開口面積が小さい)方が好ましいが、本管部10Aは内部で発光した光が射出する射出部であるため、前記のような構成にすると、発光効率の低下を招くことになる。従って、本管部10Aの弾性力を高めるには限界がある。
The expansion of the
そこで、内部で発光した光の射出量が少ない縮径部10C、10Cの外表面10aに保持する線状部材30の弾性力を、本管部10Aの外表面10aの方に保持する線状部材30の弾性力より大きくすることで、本管部10Aの発光効率の低下を抑制しつつ、仮に、本管部10Aが大きく膨張した場合でも、縮径部10C、10Cに保持された弾性力が高い線状部材30が大きく弾性して前記本管部10Aに配置された線状部材30の弾性を補うため、耐熱線30Aが本管部10Aの管壁に食い込むのを更に抑制することができる。
Therefore, the linear member that holds the elastic force of the
なお、ここでいう発光効率の低下とは、線状部材30を発光管10の外表面10aに保持した場合に、放電ランプとしての全光透過率(%)が90%未満となることをいう。
Here, the reduction in luminous efficiency means that when the
前記耐熱線30Aの線径は、例えば、1.0mm以下であり、耐熱線30A間の幅は、例えば、1.0mm以上15.0mm以下である。
The wire diameter of the heat
なお、本発明でいう耐熱線30Aの材質は、耐熱性を有していれば特に限定されない。前記耐熱線は、例えば、モリブデンやタングステンなどの金属線を用いることができる。
The material of the heat
なお、前記耐熱線30Aは、製造のしやすさの観点から、モリブデンの金属線を用いることが好ましい。
The heat
なお、線状部材30は、例えば、耐熱線30Aを、編み機等を用いて、あるいはかぎ針や竹針を用いて手編みで、網目状又はメリヤス状に編んだ筒状体を作製し、それを広げて発光管10の外表面10aに接触して保持させる。但し、筒状体を広げて発光管10の外表面10aに接触して保持させた状態で弾性を有するように、耐熱線30Aの金属線の線径や耐熱線30A間の幅を調整することが好ましい。
For example, the
なお、図5に示す線状部材30は、例えば、筒状体を広げて発光管10の外表面10aに接触して保持させた状態で本管部10A及び縮径部10C、10Cにおいても弾性を有するように、耐熱線30Aの金属線の線径や耐熱線30A間の幅を調整したメリヤス編み筒状体を作製し、該筒状体を広げて発光管10の外表面10aに接触して保持させる。
Note that the
前記放電ランプは、定格ランプ電力が500W以上1500W以下であることが好ましい。 The discharge lamp preferably has a rated lamp power of 500 W or more and 1500 W or less.
このような定格ランプ電力を有する放電ランプは、発光管10が大きくなり、それに伴って、発光管10内に封入される始動補助ガス、ハロゲン化金属やバッファーガス等の封入量が多くなるため、発光中の前記発光管10の内圧が大きくなる。従って、発光管10が破損する確率が500W未満のランプに比べて高くなるため、このような放電ランプに対して、本発明を適用することで、より高い効果を得ることができる。
The discharge lamp having such a rated lamp power has a
なお、定格ランプ電力とは、カタログなどでランプ機種ごとに定められた点灯時のランプ電力(W)を表したものである。 The rated lamp power represents the lamp power (W) at the time of lighting determined for each lamp model in a catalog or the like.
(実施例1)
図1から図3を基本構造とし、定格ランプ電力680Wの放電ランプを作製した。
Example 1
A discharge lamp having a rated lamp power of 680 W was manufactured with the basic structure shown in FIGS.
(1)発光管10
軸方向の全長80mm、本管部10Aの最大内径20mm、細管部10B、10Bの内径1.5mm、本管部10A及び細管部10B、10Bの管壁幅2mm。材質は透光性アルミナセラミックス。
(1)
The total length in the axial direction is 80 mm, the maximum inner diameter of the
(2)一対の電極12、14
電極芯12a、14aの直径1mm、細管内コイル12c、14cが直径0.3mmのタングステン(W)の金属線を約3ターン巻き付けたもの。電極支持体12d、14dは直径約1mmで材質はサーメット。
(2) A pair of
The
(3)始動補助ガス
アルゴンガス。
(3) Auxiliary auxiliary gas Argon gas.
(4)封着材12e、14e
酸化物系ろう材。
(4)
Oxide brazing material.
(5)線状部材30
一本の線径0.3mmのモリブデン(Mo)金属線を、図3に示すような網目構造とした筒状体(Mo金属線間の平均幅:4mm)。
(5)
A cylindrical body having a network structure as shown in FIG. 3 made of a molybdenum (Mo) metal wire having a wire diameter of 0.3 mm (average width between Mo metal wires: 4 mm).
(6)外管20
硬質ガラス製のBT型。最大部の外径約150mm、全長約300mm。
(6)
BT type made of hard glass. The outer diameter of the largest part is about 150mm and the total length is about 300mm.
(実施例2)
図1、図2、図4を基本構造とし、線状部材30として一本の線径0.3mmのMo金属線を図4に示すようなメリヤス編み構造にした筒状体(Mo金属線間の平均幅:4mm)を用いた以外は実施例1と同様である定格ランプ電力680Wの放電ランプ1を作製した。
(Example 2)
A cylindrical body (between Mo metal wires) having a basic structure shown in FIGS. 1, 2 and 4 and a Mo metal wire having a wire diameter of 0.3 mm as a
(実施例3)
図2、図3、図5を基本構造とし、線状部材30として一本の線径0.3mmのMo金属線を図3に示すような網目構造にした筒状体(Mo金属線間の平均幅:4mm)を用いた以外は実施例1と同様である定格ランプ電力680Wの放電ランプ1を作製した。
(Example 3)
2, 3, and 5, and a cylindrical body (between Mo metal wires) in which a Mo metal wire having a wire diameter of 0.3 mm as a
(実施例4)
図2、図4、図5を基本構造とし、線状部材30として一本の線径0.3mmのMo金属線を図4に示すようなメリヤス編み構造にした筒状体(Mo金属線間の平均幅:4mm)を用いた以外は実施例1と同様である定格ランプ電力680Wの放電ランプ1を作製した。
Example 4
2, 4, and 5 have a basic structure, and a
(比較例1)
図1、図2を基本構造とし、線状部材30を用いない以外は実施例1と同様である定格ランプ電力680Wの放電ランプ1を作製した。
(Comparative Example 1)
A
以上の実施例1から4、比較例1の放電ランプ1に対して、全光透過率(%)を評価したところ、比較例1では98%であったのに対し、実施例1では95%、実施例2では93%、実施例3では93%、実施例4では91%であり、いずれも問題ないレベルであった。
When the total light transmittance (%) of the
1 放電ランプ
10 発光管
20 外管
30 線状部材
1
Claims (3)
前記発光管を内方に収容する外管と、
前記発光管の外表面に弾性可能に保持された線状部材と、
を備える放電ランプ。 Arc tube,
An outer tube that houses the arc tube inside;
A linear member elastically held on the outer surface of the arc tube;
A discharge lamp comprising:
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