JP3903767B2

JP3903767B2 - Double-ended metal mold high pressure metal vapor discharge lamp

Info

Publication number: JP3903767B2
Application number: JP2001334068A
Authority: JP
Inventors: 昭美前原
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: JP2003142034A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石英製の外管内に発光管を保持し、外管の両端に口金を有する両口金形高圧金属蒸気放電灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の両口金形高圧ナトリウムランプは図３に示すような構造をしており、図中３１は石英管からなる外管であり、この外管３１の両端部には圧潰封止部３２ａ、３２ｂが形成されている。この圧潰封止部にはモリブデン等からなるワイヤなどの内部リード３３ａ、３３ｂとモリブデン等からなる金属箔３４ａ、３４ｂおよびモリブデン等からなる外部リード線３５ａ、３５ｂとが溶接され、圧潰封止部に一体的に封着されている。また、外部リード線には給電端子３６ａ、３６ｂが固定され、口金を構成している。
【０００３】
前記外管３１内に保持される発光管３７は透光性アルミナセラミックスからなる筒状のパイプで、発光管３７内にはナトリウムおよび水銀等の放電媒体と希ガスが封入される。発光管３７の両端部は中央部に挿入孔を有する透光性アルミナセラミックス製の栓体(ディスク)３８ａ、３８ｂで塞がれる。前記挿入孔にはニオビウムからなる電気導入体３９ａ、３９ｂが挿入される。電気導入体３９ａ、３９ｂには電極４０ａ、４０ｂが溶接されている。発光管３７と栓体(ディスク)３８ａ、３８ｂおよび栓体(ディスク)３８ａ、３８ｂと電気導入体３９ａ、３９ｂはそれぞれフリット(図示せず)とよばれる封着材で封着されている。
【０００４】
そして発光管３７は、モリブデンよりなる内部リード３３ａ、３３ｂとニオビウムよりなる支持線４１ａ、４１ｂを介して外管３１内に保持されている。更に、外管内の少なくとも一方の内部リードにはゲッタ材４２が溶接されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電源の瞬時降下や遮断が起こって放電灯が消灯してしまった際、電源復帰と共に瞬時に放電灯が再点灯するように求められている。放電灯を瞬時再点灯させるためには、十数ＫＶ以上の高圧パルスが必要である。しかしながら、スクリューベースと呼ばれる口金を使用している一般的な片口金形高圧金属蒸気放電灯では、十数ＫＶ以上の高圧パルスを印加すると、口金部分で放電を起こしてしまうため、瞬時再点灯はできないという問題がある。
【０００６】
そこで十数ＫＶ以上の高圧パルスを印加できる両口金形高圧金属蒸気放電灯が要求されている。両口金形高圧金属蒸気放電灯は、スクリューベースと呼ばれる口金が取り付けられている片口形高圧金属蒸気放電灯よりも一般的にコンパクトな形状になっている。
【０００７】
しかし、コンパクトな形状にしすぎると外管内の熱的な負荷が上がってしまう。それに伴い発光管の壁面負荷も上がるため、点灯時間とともに発光管内に封入されているナトリウムが、アルミナパイプの粒界およびアルミナパイプとディスクを封着しているフリットおよびディスクと電気導入体を封着しているフリットから抜け出してくる。その結果、点灯初期に比べ発光管内に封入されているナトリウムと水銀の比率が変化し、水銀の比率が多くなるため、ランプ電圧上昇による立消えや光束値の低下およびランプの短寿命化を引き起こすという問題があった。
【０００８】
また、発光管内に封入されているナトリウムは、発光管とディスクを封着しているフリットおよびディスクと電気導入体を封着しているフリットと反応する。点灯時間に比例してナトリウムとフリットの反応が促進されてナトリウムが消失していくため、ランプ電圧上昇による立消え、短寿命を引き起こしてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、コンパクトな形状でありながらも、立消えや光束値の低下がなく、長寿命で安定なランプ特性を有する両口金形高圧金属蒸気放電灯を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、透光性アルミナセラミックス管の両端に電極を有する一対の電気導入体を封着し、前記透光性アルミナセラミックス管内にナトリウムを含む放電媒体と希ガスを封入して構成される発光管と、両端に封止部と口金を有する石英製の外管内に前記発光管を保持してなる両口金形高圧金属蒸気放電灯において、放電を発生させる電極間距離をＬ、透光性アルミナセラミックス管の内径をＤ１(ｃｍ)、石英製の外管の最大内径をＤ２(ｃｍ)、ランプ電力をＷ_Ｌ(Ｗ)としたとき、１．１７≦１０×Ｄ２／〔Ｗ_Ｌ／(π×Ｄ１×Ｌ)〕≦２.１０にしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、発光管の最冷部が、電気導入体の端部に存在することを特徴とするものであり、請求項３記載の発明は、ランプ電力が２５０Ｗ以上であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項１乃至請求項３記載の発明によれば、コンパクトな形状でナトリウム抜けが少なく、ランプ電圧上昇値が小さく、光束の低下が少ない等の特性を有し、立消えのない長寿命な両口金形高圧金属蒸気放電灯が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態である両口金形高圧金属放電灯の側面図である。前記従来の技術で説明した構成と同じ構成からなっている。電極１ａ、１ｂの電極間距離をＬ、透光性アルミナセラミックス管２の内径をＤ１(ｃｍ)、石英製の形状が直管形の外管３の最大内径をＤ２(ｃｍ)、ランプ電力をＷ_Ｌ(Ｗ)として次のような点灯実験を試みた。
【００１４】
両口金形高圧金属放電灯をコンパクトな形状にするには、２×Ｄ１＜Ｄ２が必要条件になる。そして石英製の外管の最大内径Ｄ２を一定にして、透光性アルミナセラミックス管２の内径Ｄ１と電極間距離Ｌを変化させ、ランプ電圧がほぼ同じ値になるように設計したランプ電力が４００Ｗのランプを多数試作し、実際に使用される照明器具の中でいちばんコンパクトな器具と組み合わせた点灯試験を行った。
式Ａ＝１０×Ｄ２／〔Ｗ_Ｌ／(π×Ｄ１×Ｌ)〕の値とランプの点灯時間(ｈ)におけるランプ電圧上昇値(Ｖ)を表１に示す。
【００１５】
【表１】

【００１６】
また、透光性アルミナセラミックス管２の内径Ｄ１を一定にして、電極間の距離Ｌと石英製の外管の最大内径Ｄ２を変化させ、ランプ電圧をほぼ同じ値に設計した４００Ｗのランプを多数試作し、上記と同様な点灯試験を行った。
式Ａ＝１０×Ｄ２／〔Ｗ_Ｌ／(π×Ｄ１×Ｌ)〕の値とランプの点灯時間(ｈ)におけるランプ電圧上昇値(Ｖ)を表２に示す。
【００１７】
【表２】

【００１８】
上記の点灯試験において、表１と表２に示すように、ランプ電圧上昇値が１０(Ｖ)を超えてくると、透光性アルミナセラミックス管２内に封入されているナトリウムが石英製の外管内に付着し始めることが確認された。ナトリウムの外管への付着は、ランプ電圧上昇値が大きければ大きいほど多くなることも確認された。また、ランプ電圧上昇値が３０(Ｖ)を超えてくると、定格入力電圧でも放電を維持することが困難になってくるランプが出てくることも確認できた。
【００１９】
高圧金属蒸気放電灯は、実際に使用される電源電圧の値や変動を考慮するため、高圧ナトリウムランプは、定格入力電圧で０．５秒以内に１００％から９０％に降下した時、立消えてはならないとＪＩＳ規格に明記されている。更に、定格入力電圧の９０％の電圧にて、少なくとも５秒間立消えてはならないとＪＩＳ規格に明記されている。
【００２０】
そのため、定格寿命である１２０００時間まで不点とならずに点灯していたランプであっても、前記のＪＩＳ規格をクリアしなければならない。そこで、定格寿命の１２０００時間まで不点とならずに点灯していたランプの立消電圧試験をＪＩＳ規格にもとづき測定した。１本でも上記の立消電圧をクリアできないランプがあるものは不合格と判断した。その結果は表１および表２の通りである。
【００２１】
表１と表２の点灯試験結果と立消電圧試験結果から、式Ａ：１０×Ｄ２／〔Ｗ_Ｌ／(π×Ｄ１×Ｌ)〕の値が１．１７以上だと定格寿命の１２０００時間まで不点とならずに点灯し、ナトリウム抜けやナトリウムの消失が少なく、ランプ電圧上昇も実用上問題がないことが確認できた。また、式Ａ：１０×Ｄ２／〔Ｗ_Ｌ／(π×Ｄ１×Ｌ)〕の値が２.１０よりも大きくなると、ＪＩＳのランプ電圧の規格値(１００±１５Ｖ)内に入らなくなる。そして、外管封止も困難になり、製造上の問題が出てくるため、両口金形高圧金属蒸気放電灯の特徴の一つでもあるコンパクトな形状でなくなってしまう。
【００２２】
また、１．１７≦１０×Ｄ２／〔Ｗ_Ｌ／(π×Ｄ１×Ｌ)〕≦２．１０に設計し、発光管の最冷部が電気導入体の端部に存在し、ランプ電力が２５０Ｗ以上のときに、最も立消えのない長寿命な両口金形高圧金属蒸気放電灯が得られることも確認できた。
【００２３】
図２は、本発明の他の一実施形態である両口金形高圧金属放電灯の側面図である。石英製の外管４のみが太くなっている構造としても、
１．１７≦１０×Ｄ２／〔Ｗ_Ｌ／(π×Ｄ１×Ｌ)〕≦２．１０
であれば、コンパクトな形状で、ランプ電圧上昇値や光束値等を安定な特性にすることができ、立消えのない長寿命な両口金形高圧金属蒸気放電灯が得られる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、コンパクトな形状で、ナトリウム抜けやナトリウムの消失が少なく、ランプ電圧上昇が小さく、かつ光束の低下が少ない等の安定した特性が得られ、立消えのない長寿命な両口金形高圧金属蒸気放電灯が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である両口金形高圧金属放電灯の側面図。
【図２】本発明の他の一実施形態である両口金形高圧金属放電灯の側面図。
【図３】従来例の両口金形高圧金属放電灯の側面図。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ電極
２発光管
３、４外管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a double-ended metal-type high-pressure metal vapor discharge lamp having an arc tube in an outer tube made of quartz and having caps at both ends of the outer tube.
[0002]
[Prior art]
A conventional double-ended high-pressure sodium lamp has a structure as shown in FIG. 3, in which 31 is an outer tube made of a quartz tube, and both ends of the outer tube 31 are crushed and sealed

portions

32a and 32b. Is formed.

Internal leads

33a and 33b such as wires made of molybdenum and the like,

metal foils

34a and 34b made of molybdenum, and external lead wires 35a and 35b made of molybdenum and the like are welded to the crush sealed portion, and the crush sealed portion is Sealed together. In addition,

power supply terminals

36a and 36b are fixed to the external lead wires to form a base.
[0003]
The arc tube 37 held in the outer tube 31 is a cylindrical pipe made of translucent alumina ceramic. The arc tube 37 is filled with a discharge medium such as sodium and mercury and a rare gas. Both ends of the arc tube 37 are closed with translucent alumina ceramic plugs (discs) 38a, 38b having insertion holes in the center.

Electric introduction bodies

39a and 39b made of niobium are inserted into the insertion holes.

Electrodes

40a and 40b are welded to the

electrical introduction bodies

39a and 39b. The arc tube 37, the plugs (discs) 38a and 38b, the plugs (discs) 38a and 38b, and the

electrical introduction members

39a and 39b are each sealed with a sealing material called a frit (not shown).
[0004]
The arc tube 37 is held in the outer tube 31 via

internal leads

33a and 33b made of molybdenum and support wires 41a and 41b made of niobium. Further, a getter material 42 is welded to at least one internal lead in the outer tube.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, when the discharge lamp is extinguished due to an instantaneous drop or interruption of the power supply, there is a demand for the discharge lamp to be relighted instantly upon power recovery. In order to instantaneously relight the discharge lamp, a high-pressure pulse of more than a dozen KV is required. However, in a general single-piece high-pressure metal vapor discharge lamp using a base called a screw base, when a high-pressure pulse of more than a dozen KV is applied, a discharge occurs in the base part. There is a problem that you can not.
[0006]
Therefore, a double-ended metal type high pressure metal vapor discharge lamp capable of applying a high pressure pulse of more than ten KV is required. The double-ended high-pressure metal vapor discharge lamp is generally more compact than a single-ended high-pressure metal vapor discharge lamp to which a base called a screw base is attached.
[0007]
However, if the shape is too compact, the thermal load in the outer tube will increase. As a result, the wall load of the arc tube also increases, so that the sodium enclosed in the arc tube with the lighting time seals the alumina pipe grain boundary and the frit that seals the alumina pipe and disc, the disc, and the electrical introduction body. Come out of the frit you are doing. As a result, the ratio of sodium and mercury enclosed in the arc tube changes compared to the beginning of lighting, and the ratio of mercury increases, leading to extinction due to an increase in lamp voltage, a decrease in luminous flux value, and a shortened lamp life. There was a problem.
[0008]
Further, sodium sealed in the arc tube reacts with the frit sealing the arc tube and the disc and the frit sealing the disc and the electric introduction body. Since the reaction between sodium and frit is promoted in proportion to the lighting time and sodium disappears, there is a problem that the lamp voltage disappears and a short life is caused.
[0009]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. A double-ended high-pressure metal vapor discharge lamp having a long life and stable lamp characteristics, which has a compact shape but does not disappear or decrease in luminous flux value. The purpose is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a pair of electrical introduction bodies having electrodes at both ends of a translucent alumina ceramic tube is sealed, and a discharge medium containing sodium and a rare gas are sealed in the translucent alumina ceramic tube. The distance between the electrodes for generating a discharge is L in a double-ended metal high-pressure metal vapor discharge lamp in which the light-emitting tube is held in a quartz outer tube having a sealing part and a base at both ends. When the inner diameter of the translucent alumina ceramic tube is D1 (cm), the maximum inner diameter of the quartz outer tube is D2 (cm), and the lamp power is W _L (W), 1.17 ≦ 10 × D2 / [ W _L /(π×D1×L)]≦2.10
[0011]
The invention according to claim 2 is characterized in that the coldest part of the arc tube is present at the end of the electric introduction body, and the invention according to claim 3 is that the lamp power is 250 W or more. It is characterized by.
[0012]
According to the first to third aspects of the invention, a long-lasting double die having a compact shape, a small sodium dropout, a small lamp voltage increase value, a small decrease in luminous flux, and the like, which has no extinction. A high-pressure metal vapor discharge lamp is obtained.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a side view of a double-ended metal type high pressure metal discharge lamp according to an embodiment of the present invention. The configuration is the same as that described in the prior art. The distance between the electrodes 1a and 1b is L, the inner diameter of the translucent alumina ceramic tube 2 is D1 (cm), the maximum inner diameter of the outer tube 3 made of a straight tube made of quartz is D2 (cm), and the lamp power is The following lighting experiment was attempted as W _L (W).
[0014]
In order to make the double-ended metal high-pressure metal discharge lamp compact, 2 × D1 <D2 is a necessary condition. Then, the maximum inner diameter D2 of the outer tube made of quartz is made constant, the inner diameter D1 of the translucent alumina ceramic tube 2 and the distance L between the electrodes are changed, and the lamp power designed so that the lamp voltage becomes almost the same value is 400 W. A large number of lamps were prototyped, and a lighting test was performed in combination with the most compact lighting fixtures actually used.
Table 1 shows the value of the formula A = 10 × D2 / [W _L / (π × D1 × L)] and the lamp voltage increase value (V) in the lamp lighting time (h).
[0015]
[Table 1]

[0016]
Further, many 400 W lamps are designed in which the inner diameter D1 of the translucent alumina ceramic tube 2 is constant, the distance L between the electrodes and the maximum inner diameter D2 of the quartz outer tube are changed, and the lamp voltage is designed to be approximately the same value. A trial lighting test similar to the above was performed.
Table 2 shows the value of the formula A = 10 × D2 / [W _L / (π × D1 × L)] and the lamp voltage increase value (V) in the lamp lighting time (h).
[0017]
[Table 2]

[0018]
In the above lighting test, as shown in Tables 1 and 2, when the lamp voltage rise value exceeds 10 (V), the sodium sealed in the translucent alumina ceramic tube 2 is not made of quartz. It was confirmed that it started to adhere in the tube. It was also confirmed that the amount of sodium attached to the outer tube increases as the lamp voltage increase value increases. It was also confirmed that when the lamp voltage increase value exceeds 30 (V), there are lamps that are difficult to maintain discharge even at the rated input voltage.
[0019]
Since the high-pressure metal vapor discharge lamp takes into consideration the value and fluctuation of the power supply voltage actually used, the high-pressure sodium lamp goes out when it falls from 100% to 90% within 0.5 seconds at the rated input voltage. It is specified in the JIS standard that it should not. Furthermore, it is specified in the JIS standard that it should not disappear for at least 5 seconds at a voltage of 90% of the rated input voltage.
[0020]
For this reason, the above JIS standard must be cleared even for a lamp that has been lit without being inconsequential until the rated life of 12000 hours. Therefore, the extinction voltage test of the lamp that was lit without any trouble until the rated life of 12000 hours was measured based on the JIS standard. Any lamp that could not clear the above-described extinction voltage was judged to be unacceptable. The results are shown in Tables 1 and 2.
[0021]
From the lighting test results and the turn-off voltage test results in Tables 1 and 2, if the value of Formula A: 10 × D2 / [W _L / (π × D1 × L)] is 1.17 or more, the rated life is 12000 hours It was confirmed that the lamps were lit without any problem, sodium loss and sodium disappearance were small, and there was no problem in practical use of the lamp voltage rise. Further, when the value of the formula A: 10 × D2 / [W _L / (π × D1 × L)] is larger than 2.10, the value does not fall within the standard value (100 ± 15 V) of the JIS lamp voltage. Further, since the outer tube is difficult to seal and manufacturing problems arise, the compact shape, which is one of the features of the double-ended metal type high pressure metal vapor discharge lamp, is lost.
[0022]
Further, 1.17 ≦ 10 × D2 / [W _L /(π×D1×L)]≦2.10 is designed, the coldest part of the arc tube is present at the end of the electric introduction body, and the lamp power is It was also confirmed that a long-lasting double-ended metal-type high-pressure metal vapor discharge lamp can be obtained at 250 W or more.
[0023]
FIG. 2 is a side view of a double-ended metal type high pressure metal discharge lamp which is another embodiment of the present invention. Even if only the quartz outer tube 4 is thick,
1.17 ≦ 10 × D2 / [W _L /(π×D1×L)]≦2.10
If so, a double-shaped high-pressure metal vapor discharge lamp with a long life that does not go out can be obtained with a compact shape and stable lamp voltage rise value and luminous flux value.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, stable characteristics such as a compact shape, less sodium loss and disappearance of sodium, a small increase in lamp voltage, and a small decrease in luminous flux are obtained, and there is no extinction. A long-life double-ended high-pressure metal vapor discharge lamp can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a double-ended metal type high pressure metal discharge lamp according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of a double-ended metal type high pressure metal discharge lamp according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side view of a conventional double-ended metal type high pressure metal discharge lamp.
[Explanation of symbols]
1a, 1b electrode 2 arc tube 3, 4 outer tube

Claims

A light-emitting tube configured by sealing a pair of electrical introduction bodies having electrodes at both ends of a translucent alumina ceramic tube and enclosing a discharge medium containing sodium and a rare gas in the translucent alumina ceramic tube; In a double-necked high-pressure metal vapor discharge lamp in which the arc tube is held in a quartz outer tube having a sealing part and a base, the distance between electrodes for generating discharge is L, and the inner diameter of the translucent alumina ceramic tube Is D1 (cm), the maximum inner diameter of the quartz outer tube is D2 (cm), and the lamp power is WL (W), 1.17 ≦ 10 × D2 / [WL / (π × D1 × L)] A double-ended high-pressure metal vapor discharge lamp characterized by ≦ 2.10.

The double-ended high pressure metal vapor discharge lamp according to claim 1, wherein the lamp power is 250 W or more.