JP3257422B2 - 高圧放電ランプ - Google Patents
高圧放電ランプInfo
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- Japan
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- sealing
- pressure discharge
- discharge lamp
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック製発光
管を用いた高圧放電ランプに関する。
管を用いた高圧放電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミックからなる発光管を備えた高圧
放電ランプは、これまで一般的に用いられてきた石英か
らなる発光管を備えた高圧放電ランプに較べ発光管材料
と封入金属の反応が少ないため、安定した寿命特性が得
られるものと期待されている。また、発光管の負荷を大
きくし温度を上げることにより、ランプの効率（ｌｍ／
Ｗ）も高くすることができる。
放電ランプは、これまで一般的に用いられてきた石英か
らなる発光管を備えた高圧放電ランプに較べ発光管材料
と封入金属の反応が少ないため、安定した寿命特性が得
られるものと期待されている。また、発光管の負荷を大
きくし温度を上げることにより、ランプの効率（ｌｍ／
Ｗ）も高くすることができる。
【０００３】この種の高圧放電ランプとしては、透光性
アルミナ管の両端部を絶縁セラミックキャップもしくは
導電性キャップで閉塞した発光管を有するもの（特開昭
６２−２８３５４３号公報）が知られている。
アルミナ管の両端部を絶縁セラミックキャップもしくは
導電性キャップで閉塞した発光管を有するもの（特開昭
６２−２８３５４３号公報）が知られている。
【０００４】しかしながら、このような従来のランプで
は、発光管とキャップとを封着するシール材が放電空間
に接しているため、点灯中にこのシール材が、高温とな
った封入金属や金属蒸気に接して反応してしまい、ラン
プの寿命特性が悪化してしまったり、封着部の気密が失
われ、封入金属が発光管外にリークしたり、寿命中のラ
ンプ電圧低下を引き起こしたりするという問題点があっ
た。
は、発光管とキャップとを封着するシール材が放電空間
に接しているため、点灯中にこのシール材が、高温とな
った封入金属や金属蒸気に接して反応してしまい、ラン
プの寿命特性が悪化してしまったり、封着部の気密が失
われ、封入金属が発光管外にリークしたり、寿命中のラ
ンプ電圧低下を引き起こしたりするという問題点があっ
た。
【０００５】また、従来のランプとして、中央部の両端
に中央部よりも径小な端部を有するセラミック製の発光
管を有し、その端部内に、先端に電極を有する導電性リ
ード線を挿入し、発光管の端部と導電性リード線との隙
間をシール材で封止した構造のもの（特開平６−１９６
１３１号公報）も知られている。
に中央部よりも径小な端部を有するセラミック製の発光
管を有し、その端部内に、先端に電極を有する導電性リ
ード線を挿入し、発光管の端部と導電性リード線との隙
間をシール材で封止した構造のもの（特開平６−１９６
１３１号公報）も知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のラン
プでは、シールされた端部内の封着部は放電空間から離
れているため寿命中にシール材と封入金属との反応が起
こることは少ないが、発光管材料であるセラミックと、
導電性リード線として使用される金属との熱膨張率が異
なっている。すなわち、導電性リード線は、発光管封入
物との反応性が極めて小さく高温に耐えうる材料でなけ
ればならないが、モリブデンやタングステンのような、
通常、導電性リード線として用いられる金属線と発光管
材料であるセラミックとは熱膨張率が異なるため、シー
ル材にて両者を封着した場合、応力によって封着部にク
ラックが生じやすい。また、この応力は寿命中も残留す
るため、封着工程にてクラックが生じず何の不具合もな
いランプであっても、寿命中に封着部にクラックが生じ
る場合もある。
プでは、シールされた端部内の封着部は放電空間から離
れているため寿命中にシール材と封入金属との反応が起
こることは少ないが、発光管材料であるセラミックと、
導電性リード線として使用される金属との熱膨張率が異
なっている。すなわち、導電性リード線は、発光管封入
物との反応性が極めて小さく高温に耐えうる材料でなけ
ればならないが、モリブデンやタングステンのような、
通常、導電性リード線として用いられる金属線と発光管
材料であるセラミックとは熱膨張率が異なるため、シー
ル材にて両者を封着した場合、応力によって封着部にク
ラックが生じやすい。また、この応力は寿命中も残留す
るため、封着工程にてクラックが生じず何の不具合もな
いランプであっても、寿命中に封着部にクラックが生じ
る場合もある。
【０００７】このようなクラックを防止するためには、
適切な熱膨張率を有するシール材が必要であるほか、導
電性リード線とセラミック製の発光管との間にシール材
が介在する適切な距離が必要となる。シール材にて封着
する距離が短すぎると寿命中の封着が保てず、シール材
にて封着する距離が長すぎると前述した応力の影響で封
着部にクラックが生じる結果となる。このシール材が介
在する適切な距離は、数１００μｍ単位で制御する必要
があり、封着工程の加熱条件が極めて厳密なものとな
る。
適切な熱膨張率を有するシール材が必要であるほか、導
電性リード線とセラミック製の発光管との間にシール材
が介在する適切な距離が必要となる。シール材にて封着
する距離が短すぎると寿命中の封着が保てず、シール材
にて封着する距離が長すぎると前述した応力の影響で封
着部にクラックが生じる結果となる。このシール材が介
在する適切な距離は、数１００μｍ単位で制御する必要
があり、封着工程の加熱条件が極めて厳密なものとな
る。
【０００８】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、封着部の信頼性を向上させるとと
もに、安定した寿命特性を有する高圧放電ランプを提供
するものである。
めになされたもので、封着部の信頼性を向上させるとと
もに、安定した寿命特性を有する高圧放電ランプを提供
するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の高圧放電ランプ
は、内部に一対の電極が設けられ、かつ内部に発光金属
が封入された本管部と、この本管部の両端部に設けられ
た細管部とを有する透光性セラミックからなる発光管を
備え、少なくとも一方の前記細管部内において前記電極
を有する導入構造体がシール材にて封着されて封着部を
形成しており、前記導入構造体は、第１の導入体と、第
２の導入体と、前記第１導入体および前記第２導入体の
端部同士を連結した接続導入体とからなり、前記接続導
入体内の前記第１導入体と前記第２導入体との間に中空
部を有しており、前記封着部内において前記中空部内に
は前記シール材が存在している構成を有している。
は、内部に一対の電極が設けられ、かつ内部に発光金属
が封入された本管部と、この本管部の両端部に設けられ
た細管部とを有する透光性セラミックからなる発光管を
備え、少なくとも一方の前記細管部内において前記電極
を有する導入構造体がシール材にて封着されて封着部を
形成しており、前記導入構造体は、第１の導入体と、第
２の導入体と、前記第１導入体および前記第２導入体の
端部同士を連結した接続導入体とからなり、前記接続導
入体内の前記第１導入体と前記第２導入体との間に中空
部を有しており、前記封着部内において前記中空部内に
は前記シール材が存在している構成を有している。
【００１０】これにより、封着部の信頼性を向上させる
とともに、安定した寿命特性を有する高圧放電ランプが
得られる。
とともに、安定した寿命特性を有する高圧放電ランプが
得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図４を用いて説明する。
て、図１から図４を用いて説明する。
【００１２】図１に示す本発明の実施形態である１５０
Ｗ高圧放電ランプは、セラミック製の発光管１を外管２
内に金属線３ａ，３ｂで固定した構造を有している。発
光管１内には、所定量の水銀、始動用希ガスとしてアル
ゴンが封入され、ハロゲン化金属としてディスプロシウ
ム、タリウム、セシウムの沃化物が封入されている。ま
た、外管２内は真空に排気してある。なお、４は口金を
示す。
Ｗ高圧放電ランプは、セラミック製の発光管１を外管２
内に金属線３ａ，３ｂで固定した構造を有している。発
光管１内には、所定量の水銀、始動用希ガスとしてアル
ゴンが封入され、ハロゲン化金属としてディスプロシウ
ム、タリウム、セシウムの沃化物が封入されている。ま
た、外管２内は真空に排気してある。なお、４は口金を
示す。
【００１３】図２に示すセラミック製の発光管１は、外
径１０ｍｍの本管部６の両端に、外径２．８ｍｍ、内径
（Ｄ）１．０ｍｍの細管部７が設けられ、さらにこの細
管部７には、先端にタングステンからなる電極コイル５
を有する外径０．９ｍｍの導入構造体９が挿入されてい
る。導入構造体９は、その先端の電極コイル５が本管部
６内に位置するよう酸化物からなるシール材１０によっ
て封着され封着部８を形成している。なお、１１は緩衝
ガスとしての水銀、１２は封入物としての沃化物ペレッ
トを示す。
径１０ｍｍの本管部６の両端に、外径２．８ｍｍ、内径
（Ｄ）１．０ｍｍの細管部７が設けられ、さらにこの細
管部７には、先端にタングステンからなる電極コイル５
を有する外径０．９ｍｍの導入構造体９が挿入されてい
る。導入構造体９は、その先端の電極コイル５が本管部
６内に位置するよう酸化物からなるシール材１０によっ
て封着され封着部８を形成している。なお、１１は緩衝
ガスとしての水銀、１２は封入物としての沃化物ペレッ
トを示す。
【００１４】図３に示す導入構造体９は、第１の導入
体、すなわち外部リード線となる外径０．９ｍｍのニオ
ビウム棒１３の一端を研磨加工し、この研磨加工した部
分を、接続導入体である外径０．２ｍｍのモリブデン線
からなる導電性のコイル１４の一方に挿入して接続し、
コイル１４の他方に電極５、すなわち先端に電極コイル
５を有する第２の導入体である外径０．５ｍｍのタング
ステン棒１５を挿入し接続している。コイル１４内のニ
オビウム棒１３とタングステン棒１５との間には、外径
（ｄ）が０．５ｍｍ、長さ（ｌ）が３ｍｍの中空部１６
が設けられている。
体、すなわち外部リード線となる外径０．９ｍｍのニオ
ビウム棒１３の一端を研磨加工し、この研磨加工した部
分を、接続導入体である外径０．２ｍｍのモリブデン線
からなる導電性のコイル１４の一方に挿入して接続し、
コイル１４の他方に電極５、すなわち先端に電極コイル
５を有する第２の導入体である外径０．５ｍｍのタング
ステン棒１５を挿入し接続している。コイル１４内のニ
オビウム棒１３とタングステン棒１５との間には、外径
（ｄ）が０．５ｍｍ、長さ（ｌ）が３ｍｍの中空部１６
が設けられている。
【００１５】図４に示すように、導入構造体９は細管部
７に挿入されシール材１０で固着されている。シール材
１０は、中空部１６に約２ｍｍの長さにわたって流入さ
れているとともに、細管部７内でニオビウム棒１３を覆
っている。
７に挿入されシール材１０で固着されている。シール材
１０は、中空部１６に約２ｍｍの長さにわたって流入さ
れているとともに、細管部７内でニオビウム棒１３を覆
っている。
【００１６】かかる構成において、導入構造体９の中空
部１６の直径（ｄ）を０．５ｍｍの一定とし、長さ
（ｌ）を変化させた発光管を製作し、封着部において生
じるクラックの発生確率およびランプにしたときの１０
０時間までの特性変化を調べた。なお、細管部の内径
（Ｄ）は１．０ｍｍである。
部１６の直径（ｄ）を０．５ｍｍの一定とし、長さ
（ｌ）を変化させた発光管を製作し、封着部において生
じるクラックの発生確率およびランプにしたときの１０
０時間までの特性変化を調べた。なお、細管部の内径
（Ｄ）は１．０ｍｍである。
【００１７】その結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１から明らかなように、中空部１６の長
さ（ｌ）を１．５ｍｍ（１．５Ｄ）以上にすると細管部
７（封着部）のクラック防止に極めて効果的であること
がわかる。一方、長さ（ｌ）を５ｍｍ（５Ｄ）よりも伸
ばすと寿命初期に大きなランプ電圧の低下が生じてしま
うことがわかる。これは、中空部１６のうち、シール材
１０が流入していない空間に発光管内の封入物が侵入
し、発光管内の封入物量が減少し、封入物蒸気圧が低下
するためである。
さ（ｌ）を１．５ｍｍ（１．５Ｄ）以上にすると細管部
７（封着部）のクラック防止に極めて効果的であること
がわかる。一方、長さ（ｌ）を５ｍｍ（５Ｄ）よりも伸
ばすと寿命初期に大きなランプ電圧の低下が生じてしま
うことがわかる。これは、中空部１６のうち、シール材
１０が流入していない空間に発光管内の封入物が侵入
し、発光管内の封入物量が減少し、封入物蒸気圧が低下
するためである。
【００２０】次に、中空部１６の長さ（ｌ）を２ｍｍの
一定とし、中空部１６の直径（ｄ）を変化させたときの
封着部におけるクラック発生確率を表２に示す。
一定とし、中空部１６の直径（ｄ）を変化させたときの
封着部におけるクラック発生確率を表２に示す。
【００２１】
【表２】
【００２２】表２から、中空部１６の直径（ｄ）を０．
４ｍｍ（０．４Ｄ）以上としたときに充分なクラック防
止の効果が得られることがわかる。また、直径（ｄ）の
最大径が０．８Ｄよりも大きい場合には、コイル１４が
極めて細くなり、構造体の強度が低下するという不都合
が生じ、封着作業が極めて行いにくいものとなってしま
う。中空部１６の直径（ｄ）を０．４ｍｍ未満にすると
クラックが生じた。これは熱応力の吸収効果が薄れてし
まうためと考えられる。
４ｍｍ（０．４Ｄ）以上としたときに充分なクラック防
止の効果が得られることがわかる。また、直径（ｄ）の
最大径が０．８Ｄよりも大きい場合には、コイル１４が
極めて細くなり、構造体の強度が低下するという不都合
が生じ、封着作業が極めて行いにくいものとなってしま
う。中空部１６の直径（ｄ）を０．４ｍｍ未満にすると
クラックが生じた。これは熱応力の吸収効果が薄れてし
まうためと考えられる。
【００２３】このように、導入構造体９に中空部１６を
設けることにより、この中空部１６の寸法を適正化する
ことによって、細管部７のクラック発生を防止し、製造
能率が良く、良好で安定した特性と良好な寿命特性を持
つランプを提供できる。
設けることにより、この中空部１６の寸法を適正化する
ことによって、細管部７のクラック発生を防止し、製造
能率が良く、良好で安定した特性と良好な寿命特性を持
つランプを提供できる。
【００２４】なお、上記の実施形態では、発光管１の両
端に同様の導入構造体９をシール材１０にて封着したラ
ンプについて記載したが、封着部の一方を例えば導電性
サーメットを用いた一体焼結としたものでもよい。この
場合、封着工程の簡略化を行うことができる。
端に同様の導入構造体９をシール材１０にて封着したラ
ンプについて記載したが、封着部の一方を例えば導電性
サーメットを用いた一体焼結としたものでもよい。この
場合、封着工程の簡略化を行うことができる。
【００２５】また、導入構造体９の中空部１６を形成す
る材料、すなわち接続導入体としてとして、モリブデン
製のコイル１４を用いたが、その他の封入物との反応性
が少ない導電性材料を用いてもよい。接続導入体として
コイル形状のものを用いることによって、伸縮性があ
り、かつそのコイルの隙間からシール材が流入しやす
く、したがって接続導入体としてはコイル形状のものを
用いるのが好ましい。また、第１導入体と第２導入体と
は接続導入体を介して導通する。
る材料、すなわち接続導入体としてとして、モリブデン
製のコイル１４を用いたが、その他の封入物との反応性
が少ない導電性材料を用いてもよい。接続導入体として
コイル形状のものを用いることによって、伸縮性があ
り、かつそのコイルの隙間からシール材が流入しやす
く、したがって接続導入体としてはコイル形状のものを
用いるのが好ましい。また、第１導入体と第２導入体と
は接続導入体を介して導通する。
【００２６】さらには、上記実施形態では、ハロゲン化
金属としてディスプロシウム、タリウム、セシウムの沃
化物を用いているが、その他の金属のハロゲン化物を用
いてもよい。
金属としてディスプロシウム、タリウム、セシウムの沃
化物を用いているが、その他の金属のハロゲン化物を用
いてもよい。
【００２７】このように本発明にかかる高圧放電ランプ
によれば、導入構造体の中空部１６による弾力性によっ
て、セラミック製の細管部７と導入構造体とシール材１
０とに残存する熱応力を緩和することができ、シール材
１０が封着部８に数ミリにわたって存在してもクラック
が発生する心配が無く、当然、封着時の加熱・冷却の条
件を細かくコントロールする必要が無くなり、生産性が
上がるとともに品質も安定する。また、導入構造体の中
空部１６は余分なシール材１０を吸収する場所ともな
り、封着時の温度やシール材１０の量のばらつきによる
封着部８の長さのばらつきを抑え、安定した品質を提供
することができる。さらに、中空部１６へ封入物が流入
することによって、発光部の封入物蒸気圧が変化するこ
とによるランプの特性の変動を防ぐことができる。ま
た、封着部８を、細管部７の本管部６から遠い方の端部
に設け、放電空間から遠ざけることにより、シール材１
０の温度を低下させ封入金属との反応を抑制することが
でき、寿命中のシール材１０と封入物との反応による特
性悪化や、封入物のリークによるランプ電圧の低下を防
止し、寿命特性の極めて安定したランプを実現すること
ができる。また、中空部１６に導電性のコイル１４を用
いることで、中空部分について、生産が容易でかつ弾力
性を維持した構造とすることができ、安価でかつ安定し
た封着部を可能とし、優れた品質を提供することができ
る。
によれば、導入構造体の中空部１６による弾力性によっ
て、セラミック製の細管部７と導入構造体とシール材１
０とに残存する熱応力を緩和することができ、シール材
１０が封着部８に数ミリにわたって存在してもクラック
が発生する心配が無く、当然、封着時の加熱・冷却の条
件を細かくコントロールする必要が無くなり、生産性が
上がるとともに品質も安定する。また、導入構造体の中
空部１６は余分なシール材１０を吸収する場所ともな
り、封着時の温度やシール材１０の量のばらつきによる
封着部８の長さのばらつきを抑え、安定した品質を提供
することができる。さらに、中空部１６へ封入物が流入
することによって、発光部の封入物蒸気圧が変化するこ
とによるランプの特性の変動を防ぐことができる。ま
た、封着部８を、細管部７の本管部６から遠い方の端部
に設け、放電空間から遠ざけることにより、シール材１
０の温度を低下させ封入金属との反応を抑制することが
でき、寿命中のシール材１０と封入物との反応による特
性悪化や、封入物のリークによるランプ電圧の低下を防
止し、寿命特性の極めて安定したランプを実現すること
ができる。また、中空部１６に導電性のコイル１４を用
いることで、中空部分について、生産が容易でかつ弾力
性を維持した構造とすることができ、安価でかつ安定し
た封着部を可能とし、優れた品質を提供することができ
る。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、接続導
入体内の第１導入体と第２導入体との間に中空部を有し
ており、封着部内において中空部内にシール材が存在し
た構成を有することによって、封着部と放電空間との距
離を伸ばし寿命特性を向上でき、寿命中の封着部の信頼
性を向上することができ、安定した寿命特性を有する高
圧放電ランプを提供することができる。
入体内の第１導入体と第２導入体との間に中空部を有し
ており、封着部内において中空部内にシール材が存在し
た構成を有することによって、封着部と放電空間との距
離を伸ばし寿命特性を向上でき、寿命中の封着部の信頼
性を向上することができ、安定した寿命特性を有する高
圧放電ランプを提供することができる。
【図１】本発明の実施の形態である高圧放電ランプの正
面図
面図
【図２】同じく発光管の正面断面図
【図３】同じく電極の一部切欠正面図
【図４】同じく導入構造体の一部切欠正面図
１ 発光管 ５ 電極コイル ６ 本管部 ７ 細管部 ８ 封着部 ９ 導入構造体 １０ シール材 １４ コイル １６ 中空部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−318435（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 61/36
Claims (3)
- 【請求項１】 内部に一対の電極が設けられ、かつ内部
に発光金属が封入された本管部と、この本管部の両端部
に設けられた細管部とを有する透光性セラミックからな
る発光管を備え、少なくとも一方の前記細管部内におい
て前記電極を有する導入構造体がシール材にて封着され
て封着部を形成しており、前記導入構造体は、第１の導
入体と、第２の導入体と、前記第１導入体および前記第
２導入体の端部同士を連結した接続導入体とからなり、
前記接続導入体内の前記第１導入体と前記第２導入体と
の間に中空部を有しており、前記封着部内において前記
中空部内には前記シール材が存在していることを特徴と
する高圧放電ランプ。 - 【請求項２】 前記接続導入体が導電性コイルであるこ
とを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ。 - 【請求項３】 前記細管部の内径をＤ（ｍｍ）としたと
き、前記中空部の最大外径ｄ（ｍｍ）は、０．４Ｄ≦ｄ
≦０．８Ｄを、前記中空部の長さｌ（ｍｍ）は、１．５
Ｄ≦ｌ≦５Ｄをそれぞれ満足することを特徴とする請求
項１または請求項２記載の高圧放電ランプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32811396A JP3257422B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 高圧放電ランプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32811396A JP3257422B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 高圧放電ランプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10172513A JPH10172513A (ja) | 1998-06-26 |
| JP3257422B2 true JP3257422B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=18206643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32811396A Expired - Fee Related JP3257422B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 高圧放電ランプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3257422B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000228170A (ja) * | 1998-12-04 | 2000-08-15 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 高圧放電ランプ、高圧放電ランプ装置、高圧放電ランプ点灯装置および照明装置 |
| DE10081618T1 (de) * | 1999-05-28 | 2001-08-09 | Matsushita Electronics Corp | Metalldampfhochdruck-Entladungslampe |
| JP4561351B2 (ja) * | 2004-12-22 | 2010-10-13 | パナソニック株式会社 | メタルハライドランプ、およびそれを用いた照明装置 |
-
1996
- 1996-12-09 JP JP32811396A patent/JP3257422B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10172513A (ja) | 1998-06-26 |
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