JP4111570B2

JP4111570B2 - High pressure discharge lamp and lighting device

Info

Publication number: JP4111570B2
Application number: JP25955297A
Authority: JP
Inventors: 彰伊藤; 久司本田; 淳斉田; 誠司芦田; 辰男小田部
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2017-09-25
Also published as: JPH1196968A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック放電容器を備えた高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
透光性アルミナなどの透光性セラミックからなる放電容器を備えた高圧放電ランプは、石英ガラスに比較して耐熱性および耐食性に優れることから、優れた寿命特性を有すること、およびジスプロシウムＤｙやナトリウムＮａなどの発光金属との反応による失透現象が少なくて、したがってこれに伴う光束低下を抑制できると期待されている。
【０００３】
一方、金属ハロゲン化物とともに放電空間部内に水分すなわち酸素および水素が侵入しやすく、これらの不純物が放電容器内に存在すると、放電を起こしにくくしたり、タングステンとの反応を促進するなどの悪影響がある。そこで、これらを排除するために、特開平６−１９６１３１号公報においては、図７に示す構成を提案している。
【０００４】
図７は、従来の高圧放電ランプを示す断面図である。
【０００５】
この従来の高圧放電ランプは、以下に示す構成である。
【０００６】
すなわち、アルミナセラミック製のセラミック放電容器１０を具え、この容器は放電空所１１を囲み、これには金属ハロゲン化物を含むイオン化可能な充填物を入れる。この場合の充填物は１ｍｇの水銀と、重量比で６９：１０：２１のヨウ化ナトリウム、ヨウ化タリウムおよびヨウ化ジスプロシウムからなる３ｍｇの金属ハロゲン化物で構成する。充填物はアルゴンすなわち始動ガスを含む。ランプは最初の２つの金属ハロゲン化物により５８９ｎｍおよび５３５ｎｍのところにてスペクトル線を呈し、さらに第３番目の金属ハロゲン化物成分によって発生される多数のスペクトル線も呈する。ヨウ化ジスプロシウムの代わりに、たとえばヨウ化スカンジウム、ヨウ化イットリウム、ヨウ化ホルミウムまたはヨウ化ツリウムのような別の希土類のハロゲン化物を用いることができる。充填物は、ヨウ化錫のような、作動中に連続スペクトルを放射するハロゲン化物で構成することもできる。放電容器１０内には第１および第２電極４０ａ、４０ｂを配置する。各電極４０ａ、４０ｂは、長さが３ｍｍで、直径が３００μｍのタングステン棒の遊端に８００μｍの距離にわたって直径が１７０μｍのタングステン製の単一ワイヤを巻回して形成する。放電容器１０は電極４０ａ、４０ｂとの間に延在する中央区分２０を有し、また、この中央区分の両側にはこれに接続した第１および第２の円筒状端部区分３０ａ、３０ｂを有している。これらの各円筒状の端部区分は給電導体５０ａ、５０ｂをわずかな隙間をもって囲み、給電導体は各電極４０ａ、４０ｂに接続する。各端部区分にはセラミック封止用コンパウンドのシール３２ａ、３２ｂを設け、これらのシールを経て関連する給電導体５０ａ、５０ｂを外部に出す。中央区分２０の内部の長さは１０ｍｍとし、外径は７．６ｍｍとし、壁厚は０．８ｍｍとした。この場合には、中央区分２０の方を向いており、しかも端部区分３０ａ、３０ｂを形成する管３０ａ’、３０ｂ’の端部３１ａ、３１ｂの各々をリング２２ａ、２２ｂ内に固定させる。厚さが２ｍｍの各リング２２ａ、２２ｂは中央区分２０を形成する管２０’の端部２３ａ、２３ｂに固着する。端部３１ａ、３１ｂ、リング２２ａ、２２ｂおよび中央区分の端部２３ａ、２３ｂは端部区分３０ａ、３０ｂと中央区分２０とを相互接続する転移部を形成する。端部区分３０ａ、３０ｂの外径は中央区分２０の外径に比べて小さくし、これらの端部区分をここでは２．６ｍｍとした。端部区分３０ａ、３０ｂの内径Ｄは約０．７６ｍｍとした。各給電導体５０ａ、５０ｂは、放電空所１１の方を向いており、しかも直径が０．７０ｍｍの耐ハロゲン化物のモリブデン棒により形成した部分５１ａ、５５１ｂと、放電空所とは反対側を向いており、しかも水素および酸素に対して透過性の０．７２ｍｍの太さのニオブ製の棒で形成した部分５２ａ、５２ｂとで構成する。端部部分３０ａ、３０ｂと、そこを通過した耐ハロゲン化物部分５１ａ、５１ｂとの間の隙間の平均値は約０．０３ｍｍとした。
【０００７】
耐ハロゲン化物部分５１ａ、５１ｂは端部区分３０ａ、３０ｂの内側に７ｍｍの距離Ｌ１にわたり延在させる。この距離Ｌ１は端部区分の内径Ｄを２ｍｍ増分させた２．７６ｍｍよりも大きくする。耐ハロゲン化物部分５１ａ、５１ｂは、その表面を粗くし、艶なし面とすることにより、この表面の放射吸収係数を０．２よりも大きくし、この場合の吸収係数は０．２２とした。
【０００８】
水素および酸素透過性部分５２ａ、５２ｂは端部区分３０ａ、３０ｂの内側に５ｍｍの距離Ｌ２にわたって延在させる。この距離は端部区分の内径Ｄの３倍（約２〜３ｍｍ）よりも大きくする。セラミック封止用コンパウンドのシール３２ａ、３２ｂは、透過性部分５２ａ、５２ｂの端部５４ａ、５４ｂが長さＬ３にわたり露出し、約２ｍｍの距離にわたり端部区分の内部の透過性部分のまわりに残存するように設ける。
【０００９】
上記高圧放電ランプの公称作動時におけるランプの消費電力は７０Ｗで、５０００時間の耐久試験をした結果、透過性部分５２ａ、５２ｂに殆ど腐食は見つからず、再点弧電圧対ランプ電圧の比が２以下であった、旨記述されている。
【００１０】
さらに、上記従来技術には、第１段階の仮封着状態において水素および酸素透過性部分の内端をセラミック封止用コンパウンドから端部部分内に露出させ、放電容器を加熱して残留水素および酸素を透過性部分の露出した部分に吸収させた後に、第２段階としてセラミック封止用コンパウンドを再加熱により溶融させて透過性部分の露出部をセラミック封止用コンパウンドで被覆することも記載されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
実際には、水素および酸素透過性部分５２ａ、５２ｂとセラミック封止用コンパウンドのシール３２ａ、３２ｂとの間には、微妙な熱膨張係数の相違を避けられない。上記透過性部分５２ａ、５２ｂに延性や展性がある状態においては、透過性部分５２ａ、５２ｂが緩衝の役目を果たすために、上記シール３２ａ、３２ｂにより所要の気密性が得られる。
【００１２】
しかしながら、上記従来技術における水素および酸素透過性部分５２ａ、５２ｂを構成するニオブは、放電空所内の多くの残存水素および酸素を吸着すると、延性や展性を失って脆化する性質がある。このため、セラミック封止用コンパウンドに対する緩衝作用がなくなり、気密性を維持できなくなるという問題がある。
【００１３】
また、後者の場合、水素および酸素透過性部分であるニオブの内部露出部をセラミック封止用コンパウンドによって被覆するということは、同時に耐ハロゲン化物部分の少なくとも上記透過性部分と接続している基部をセラミック封止用コンパウンドによって被覆することになる。耐ハロゲン化物部分を構成するタングステンやモリブデンは、熱膨張係数がニオブなどの耐ハロゲン化物部分に比較して小さいので、高圧放電ランプの点滅の繰り返しに伴い、耐ハロゲン化物部分とセラミック封止用コンパウンドとの間の第１の部分が剥離し、透過性部分と耐ハロゲン化物部分との境界部からセラミック封止用コンパウンドおよび放電容器の端部部分に向かう第２の部分にクラックが生じやすい。
【００１４】
第１の部分に剥離を生じると、水素および酸素透過性部分がハロゲン化物に接触するために、透過性部分が腐食により劣化する。
【００１５】
また、第２の部分にクラックを生じると、リークが生じて放電容器の気密性が損なわれる。
【００１６】
本発明は、放電容器中の水素および酸素の除去を給電導体の水素および酸素透過性部分に本質的に依存する必要がなく、しかもハロゲン化物の混入するなどにより放電容器に残留する水素および酸素を良好に除去することができる高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の高圧放電ランプは、放電空間を包囲する膨出部および膨出部の両端に連通して配置され膨出部より内径が小さい円筒状の端部部分を備えた透光性セラミック放電容器と；水素および酸素透過性材料からなる封着性の部分および封着性の部分の先端に基端部が接続している耐ハロゲン化物部分を備え、透光性セラミック放電容器の端部部分内を貫通するとともに、端部部分との間にランプの作動中余剰のハロゲン化物が液化状態で侵入して最冷部を形成するわずかな隙間を形成する給電導体と；膨出部内に配設されて給電導体に接続した電極と；透光性セラミック放電容器の端部部分および給電導体の封着性の部分を封着するセラミック封止用コンパウンドと；少なくとも一方の端部部分内において耐ハロゲン化物部分の基端部近傍に配設された水素および酸素ゲッタと；金属ハロゲン化物を含み放電空間部内に封入された放電媒体と；を具備していることを特徴としている。
【００１８】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１９】
「セラミック放電容器」とは、単結晶の金属酸化物たとえばサファイヤと、多結晶の金属酸化物たとえば半透明の気密性アルミニウム酸化物（ＤＧＡ）、イットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）およびイットリウム酸化物（ＹＯＸ）と、多結晶非酸化物たとえばアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）のような耐火材料製の放電容器を意味する。
【００２０】
なお、透光性とは、放電による発光を放電容器を透過して外部に導出できる程度に透過すればよく、透明および拡散透光性のいずれでもよい。
【００２１】
セラミック放電容器を製作するには、最初から膨出部および端部部分を一体に成形することができる。これと異なる方法としては、円筒体および円筒体の両端を閉塞する中心孔明きの一対の端板で膨出部を、また端板の中心孔に細長いチューブを挿入して端部部分を、それぞれ形成し、焼結して一体化してもよい。
【００２２】
「給電導体」とは、電源からバラスト手段を介して電極間に電圧を印加して、高圧放電ランプを始動し、電流を導入して点灯するために、機能するものであって、放電容器に気密にシールされ、電極に接続する部材をいう。そして、給電導体は、放電容器との良好な気密を得るために、封着性の部分とこれに続く耐ハロゲン化物部分とからなり、主として封着性の部分で放電容器の端部部分にセラミック封止用コンパウンドのシールを介して固着される。
【００２３】
「封着性の部分」とは、セラミック封止用コンパウンドのシールにより、放電容器を、その端部部分と封着性の部分との間で、またはセラミックスリーブがさらに介在してシールするのに適した材料の部分であり、たとえばチタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブおよびタンタルあるいはこれらの合金を用いることができる。また、封着性の部分は、水素および酸素透過性材料からなある。しかし、本発明においては、封着性の部分をゲッタとして作用させないようにした点が特徴的な構成である。放電容器にＤＧＡを用いる場合、ニオブおよびタンタルはそれらの平均熱膨張係数がＤＧＡとほぼ同一であるから、封着性の部分としてニオブおよびまたはタンタルを用いるのが好適である。酸化イットリウムおよびＹＡＧの場合も差が少ない。窒化アルミニウムをセラミック放電容器として用いる場合には、封着性の部分としてジルコニウムを用いるとよい。
【００２４】
「耐ハロゲン化物部分」とは、高圧放電ランプの作動中に放電空間容器内に存在するハロゲン化物および遊離ハロゲンによる腐食作用が殆どないしは全く起こらない物質からなる部分であることを意味し、たとえばタングステン、モリブデン、プラチナ、イリジウム、レニウムおよびロジウムからなるグループから選択された金属あるいはこれらの金属の少なくとも一種の珪化物、炭化物または窒化物の１種または複数種からなる部分であり、異なる材質の心材に対して上記材料で被覆したものであってもよい。
【００２５】
「わずかな隙間」とは、給電導体および放電容器の端部部分の内面との間に形成される空所が少なくとも５μｍで、最大でも端部部分の内径の１／４の大きさで、約２００μｍ以下の空所を意味する。したがって、端部部分を貫通する給電導体の耐ハロゲン化物部分の直径は、端部部分の内径の少なくとも１／２とする。
【００２６】
また、上記わずかな隙間は、端部部分と給電導体との間にセラミックスリーブを介在させて形成することもできる。この場合、わずかな隙間は給電導体とセラミックスリーブとの間およびセラミックスリーブと端部部分の内面との間に形成される。
【００２７】
さらに、わずかな隙間は、給電導体の耐ハロゲン化物部分を棒体と、棒体に巻回したコイルの外周面と端部部分の内面との間に形成することもできる。
【００２８】
さらにまた、わずかな隙間は、高圧放電ランプの作動中その中に余剰のハロゲン化物が液化状態で侵入して最冷部を形成するが、隙間の間隔を適当に設定することにより、所望の最冷部温度にすることができる。
【００２９】
「セラミックスリーブ」とは、放電容器を構成することができる前述の材料と同一材料またはサーメットからなるスリーブであることを許容する。
【００３０】
セラミックスリーブを用いることにより、わずかな隙間を形成しやすい。また、セラミックスリーブを給電導体の封着性の部分の先端部側の部分を包囲するように、すなわち耐ハロゲン化物部分との境界部近傍に、配設することにより、良好な封着を得ることができる。
【００３１】
「水素および酸素ゲッタ」は、給電導体の水素および酸素透過性材料からなる封着性の部分とは別に配設するもので、その配設位置は耐ハロゲン化物部分および封着性の部分の境界部側に位置する耐ハロゲン化物部分すなわち基端部近傍とする。
【００３２】
水素および酸素ゲッタを上記の位置に規定する理由は次のとおりである。すなわち、水素および酸素ゲッタを前記耐ハロゲン化物部分の基端部近傍に配設すると、同ゲッタを高圧放電ランプの点灯中にゲッタ作用に効果的な４００〜７５０℃の温度に維持しやすいからである。なお、４００℃を下回ると、不純物吸収作用が不十分であり、また７５０℃を超えると、ハロゲンとの反応が激しくなり、発光金属とゲッタ金属たとえばニオブとの交換が発生して、発光効率の低下や発光色の変化を生じやすくなる。
【００３３】
ところで、水素および酸素ゲッタを支持する手段および形状は問わない。しかし、水素および酸素ゲッタを細い線条に成形して耐ハロゲン化物部分に巻回するか、給電導体の回りにセラミックスリーブを配設する場合には、当該スリーブの外側に巻回することにより、支持が容易になる。
【００３４】
また、水素および酸素ゲッタは、放電容器中の水素および酸素を吸収した後にセラミック封止用コンパウンドによって被覆されてもよい。すなわち、給電導体の封着性の部分をセラミック封止用コンパウンドのシールにより放電容器の端部部分に封止してから、放電容器を水素および酸素が放出される温度まで加熱する。この加熱によって放出された水素および酸素がゲッタに吸収される。次に、セラミック封止用コンパウンドのシール部分を再度加熱すると、同コンパウンドが溶融して水素および酸素ゲッタの上まで延在して当該ゲッタを被覆する。
【００３５】
水素および酸素ゲッタとしては、給電導体の封着性の部分と同一の材料を用いることができる。
【００３６】
そうして、本発明においては、給電導体の水素および酸素透過性材料からなる封着性の部分とは別に耐ハロゲン化物部分の基端部近傍に水素および酸素ゲッタを配設したことにより、ゲッタとして最適な作動温度に維持しやすく、良好なゲッタ作用を発揮する。しかも、給電導体の封着性の部分が、ゲッタ作用を行う前に上記水素および酸素ゲッタが作用するから、封着性の部分が水素および酸素を吸収して延性および展性を失い、脆化するようなことがないために、セラミック封止用コンパウンドに対して緩衝作用を継続的に行う。このため、放電容器は常に高い気密性を維持することができる。
【００３７】
また、放電容器内の残存水素および酸素は、水素および酸素ゲッタによって吸収されるから、始動電圧が上昇したり、放電容器の黒化を招くことがなく、したがって良好な寿命特性を示す高圧放電ランプを提供する。
【００３８】
請求項２の発明の高圧放電ランプは、請求項１記載の高圧放電ランプにおいて、給電導体の封着性の部分の少なくとも先端部側の部分を包囲して放電容器の端部部分内に挿入されたセラミックスリーブを備え；セラミック封止用コンパウンドは、封着性の部分の先端部側の部分をセラミックスリーブとの間において被覆していること；を特徴としている。
【００３９】
封着性の部分の先端部側の部分の周囲を包囲するようにセラミックスリーブを配設して、上記先端部側の部分をセラミック封止用コンパウンドのシールで被覆すると、封着性の部分および耐ハロゲン化物部分の境界部を起点とするセラミック封止用コンパウンドのシールおよび放電容器の端部部分のクラックが発生しなくなることが分かった。
【００４０】
また、封着性の部分の先端側の部分をセラミック封止用コンパウンドのシールによって被覆するということは、封着性の部分の先端に接合している耐ハロゲン化物部分の基端部側の部分がセラミック封止用コンパウンドのシールによって被覆されるという必然的結果を伴う。このような場合、従来技術においては、耐ハロゲン化物部分の基端部側の部分とセラミック封止用コンパウンドのシールとが剥離する問題もあったが、本発明においては剥離が発生しにくくなることが分かった。
【００４１】
請求項３のい発明の高圧放電ランプは、請求項１または２記載の高圧放電ランプにおいて、端部部分内に挿入されたは、セラミックスリーブを備え；水素および酸素素ゲッタは、セラミックスリーブに支持されている；ことを特徴としている。
【００４２】
本発明は、セラミックスリーブに水素および酸素ゲッタを支持させる具体的な手段を問わないが、たとえばセラミックスリーブの外面のゲッタ支持予定部に溝を形成して、当該溝に水素および酸素ゲッタの線条を巻回することにより、支持する。しかし、ゲッタは、板状に成形してもよい。
【００４３】
セラミックスリーブに水素および酸素ゲッタを支持させても、当該ゲッタは、所期の作用を発揮する。また、上記構成により水素および酸素ゲッタの支持が容易となる。
【００４４】
また、セラミックスリーブの既述の作用は変わらない。
【００４５】
請求項４の発明の高圧放電ランプは、請求項１または２記載の高圧放電ランプにおいて、水素および酸素ゲッタは、給電導体の耐ハロゲン化物部分に支持されていることを特徴としている。
【００４６】
水素および酸素ゲッタを耐ハロゲン化物部分に支持させるには、たとえば当該ゲッタを線条にして耐ハロゲン化物部分に巻回することにより、実現することができる。さらに、ゲッタを耐ハロゲン化物部分に溶接してもよいが、巻回だけで移動しなければ、溶接しなくてもよい。
【００４７】
ゲッタは、板状などにしてもよい。
【００４８】
請求項５の発明の高圧放電ランプは、請求項４記載の高圧放電ランプにおいて、端部部分は、水素および酸素ゲッタの位置より放電空間部側であって、かつ耐ハロゲン化物部分を包囲して放電容器の端部部分内に挿入されたセラミックスリーブを備えていることを特徴としている。
【００４９】
本発明において、セラミックスリーブは、給電導体および放電容器の端部部分とセラミックスリーブとの間に、液状のハロゲン化物が侵入して最冷部となるわずかな隙間を形成する。
【００５０】
もし要すれば、上記に加えて封着性の部分の先端部および耐ハロゲン化物部分の基端部の周囲に第２のセラミックスリーブを配設することができる。この第２のセラミックスリーブは、耐ハロゲン化物部分の基端部と封着性の部分との境界部を起点とするセラミック封止用コンパウンドのシールおよびセラミック放電容器の端部部分に生じるクラックを防止するとともに、耐ハロゲン化物とセラミック封止コンパウンドのシールとの間の剥離を防止する。
【００５１】
請求項６の発明の高圧放電ランプは、請求項１ないし５のいずれか一記載の高圧放電ランプにおいて、透光性セラミック放電容器は、スピネル構造を備えたセラミックからなることを特徴としている。
【００５２】
本発明は、スピネル構造を有するセラミックたとえばスピネルＭｇＡｌ2Ｏ4により放電容器を構成すると、セラミックが水素および酸素に対してゲッタとして作用することを本発明者は発見した。このため、放電空間中のハロゲン化物が反応する際の核となるＯＨ基が放電容器に吸収されてなくなる。このため、従来不可能であった反応性の高い発光金属を封入することも可能になる。なお、スピネル構造のセラミックを放電容器に用いると、耐ハロゲン化物部分との封着性も向上することが分かった。
【００５３】
スピネルを形成するには、アルミナに酸化マグネシウムＭｇＯを２００〜８００ｐｐｍ好ましくは約６００ｐｐｍ混合することにより、実現できる。
【００５４】
請求項７の発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に装着される請求項１ないし６のいずれか一記載の高圧放電ランプと；を具備していることを特徴としている。
【００５５】
本発明は、上述した本発明の高圧放電ランプを光源として何らかの目的のために利用する全ての装置に適応するもので、これらの装置を包括的に照明装置という。たとえば、各種照明器具、表示用装置および投光装置などである。照明器具としては、屋外用および屋内用の照明器具を含む。投光装置としては、液晶プロジクタ、オーバヘッドプロジェクタ、サーチライト、移動体用ヘッドランプなどに適用することができる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００５７】
図１は、本発明の高圧放電ランプの第１の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【００５８】
図において、１０１は放電容器、１０２はセラミックスリーブ、１０３は給電導体、１０４は電極、１０５は水素および酸素ゲッタ、１０６はセラミック封止用コンパウンドのシール、１０７はわずかな隙間である。
【００５９】
放電容器１０１は、透光性アルミナセラミックからなり、膨出部１０１ａおよび端部部分１０１ｂ、１０１ｂを備えている。
【００６０】
膨出部１０１ａは、内径１３ｍｍ、全長３５ｍｍ、肉厚約１ｍｍであり、円筒部およびその両端に位置する一対の円錐状部分からなる。
【００６１】
端部部分１０１ｂは、内径２．２ｍｍ、長さ１５ｍｍ、肉厚約１ｍｍの円筒状をなしている。
【００６２】
セラミックスリーブ１０２は、アルミナからなり、外径２ｍｍ、内径１ｍｍ、長さ１５ｍｍの円筒状をなしている。そして、セラミックスリーブ１０２の外端部から５ｍｍの位置において、周囲に幅約１ｍｍ、深さ０．３ｍｍの溝１０２ａが形成されている。
【００６３】
給電導体１０３は、封着性の部分１０３ａおよび耐ハロゲン化物部分１０３ｂからなる。
【００６４】
封着性の部分１０３ａは、外径０．９ｍｍ、長さ４ｍｍのニオブの棒からなる。
【００６５】
耐ハロゲン化物部分１０３ｂは、外径０．７ｍｍのタングステンの棒からなり、封着性の部分１０３ａの先端にレーザにより溶接されている。
【００６６】
電極１０４は、外径０．５ｍｍのタングステン線を耐ハロゲン化物部分１０３ｂの先端部に２重巻回して構成されている。
【００６７】
水素および酸素ゲッタ１０５は、外径０．５ｍｍのニオブ線からなり、セラミックスリーブ１０２の周囲に形成された溝１０２ａに３〜４ターン巻回されて支持されている。
【００６８】
セラミック封止用コンパウンドのシール１０６は、Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｄｙ₂Ｏ₃系のガラスフリットを溶融固化してなり、放電容器１０１の端部部分１０１ｂ、セラミックスリーブ１０２および給電導体１０３の封着性の部分１０３ａを気密にシールしている。
【００６９】
そうして、耐ハロゲン化物部分１０３ｂおよびセラミックスリーブ１０２の内面の間と、セラミックスリーブ１０２の外面および放電容器１０１の端部部分１０１ｂの内面の間とにわずかな隙間１０７が形成されている。
【００７０】
また、放電容器１０１の内部に放電媒体として、始動用ガス、発光金属のハロゲン化物および緩衝用の水銀が封入されている。
【００７１】
始動用ガスは、アルゴン５０ｔｏｒｒである。
【００７２】
発光金属のハロゲン化物は、ヨウ化ジスプロシウム、ヨウ化タリウムおよびヨウ化ナトリウムの混合物が３０ｍｇである。
【００７３】
得られた高圧放電ランプは、交流１００Ｖ電源においてランプ電力２５０Ｗで作動する。
【００７４】
本実施形態の高圧放電ランプと、ゲッタを備えない以外は上記と同一仕様である比較例の高圧放電ランプとを点灯試験した結果、１００時間の発光効率はともに９０ｌｍ／Ｗ、相関色温度４０００Ｋであったが、６０００時間経過後本実施形態は１００時間値の８５％であった。これに対して、比較例は同じく７５％であった。
【００７５】
また、ランプ電圧は、本実施形態が＋１５Ｖ以下であったが、比較例が＋２５Ｖであった。
【００７６】
次に、上記高圧放電ランプの製造方法について説明する。
【００７７】
封着性の部分１０３ａと先端部に電極１０４を装着した耐ハロゲン化物部分１０３ｂとを溶接して給電導体１０３を製作し、これをセラミックスリーブ１０２に挿入して、封着構体Ｍを構成する。
【００７８】
次に、封着構体Ｍを透光性セラミック放電容器１０１の一方の端部部分１０１ｂに挿入し、予めリング状に成形したセラミック封止用コンパウンドを放電容器１０１の端部部分１０１ｂの端面に載置して、真空または希ガス雰囲気中で加熱することにより、セラミック封止用コンパウンドを溶融させ、所定の位置まで延在させてシール１０６を形成する。
【００７９】
その後、ドライボックス内でハロゲン化物のペレットおよび水銀を他方の端部部分から放電容器１０１内へ導入してから、他方の端部部分に封着構体Ｍを挿入し、リング状に成形したセラミック封止用コンパウンドを端部部分の端面に載置して、アルゴン雰囲気中で加熱して放電容器１０１を気密に封止して、高圧放電ランプの形態を得る。
【００８０】
以上の工程で給電導体１０２の封着性の部分は完全にセラミック封止用コンパウンドのシール１０６によって包囲されている。
【００８１】
次に、６５０℃の真空雰囲気中において、高圧放電ランプを約２時間加熱する。この工程において、放電容器中のハロゲン化物のペレットは溶融して、内部に含有されていた水分が放電容器内に放出される。そして、放出された水分は水素および酸素ゲッタ１０５に吸収されるために、放電容器１０１内はクリーンナップされる。
【００８２】
なお、加熱温度が高いほど不純ガスは早く吸収されるが、加熱温度が７５０℃を超えると、セラミック封止用コンパウンドのシールが損傷を受ける恐れがあるので、実用的には６００〜７００℃が望ましい。
【００８３】
さらに、放電容器内のクリーンナップは、その後の放電による熱によっても行われる。
【００８４】
図２は、本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【００８５】
図において、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００８６】
本実施形態は、給電導体１０３およびセラミックスリーブ１０２の定置が容易になるようにした点で異なる。
【００８７】
すなわち、封着性の部分１０３ａをセラミックスリーブ１０２に対して位置決めするために、セラミックスリーブ１０２に接する位置に加締め部ｋを形成している。
【００８８】
一方、放電容器１０１の端部部分１０１ｂの外端部の内面に周段部ｓを形成するとともに、セラミックスリーブ１０２の外端部の外面に周凸部ｐを形成する。
【００８９】
そうして、給電導体１０３をセラミックスリーブ１０２に挿入して、加締め部ｋがセラミックスリーブ１０２の端面に当接させる。また、セラミックスリーブ１０２を端部部分１０１ｂ内に挿入して、周凸部ｐを端部部分１０１ｂの周段部ｓに当接させる。この状態でセラミック封止用コンパウンドのシール１０６を形成して放電容器１０１を気密にする。このように構成すれば、重力により所定の位置に給電導体１０３およびセラミックスリーブ１０２を固定することができる。
なお、周段部ｓおよび周凸部ｐの係止により、セラミック封止用コンパウンドのシールの流下位置を規制することができる。
【００９０】
図３は、本発明の高圧放電ランプの第３の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【００９１】
図において、図１と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【００９２】
本実施形態は、セラミックスリーブが２分割されている点で異なる。
【００９３】
すなわち、第１のセラミックスリーブ１０２_Aはセラミック封止用コンパウンドのシール１０６に寄与し、第２のセラミックスリーブ１０２_Bは耐ハロゲン化物部分１０３ｂの回りにわずかな隙間１０７を形成するのに寄与する。
【００９４】
両セラミックスリーブ１０２_Aおよび１０２_Bの間を利用して水素および酸素ゲッタ１０５を耐ハロゲン化物部分１０１ｂに巻回して配設している。
【００９５】
第２のセラミックスリーブ１０２_Bを位置決めするためにストッパ１０８を用いている。
【００９６】
図４は、本発明の高圧放電ランプの第４の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【００９７】
図において、図３と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【００９８】
本実施形態は、封着性の部分がニオブキャップ１０３ａ’から構成されている点で異なる。
【００９９】
すなわち、端部部分１０１ｂとニオブキャップ１０３ａ’との間にセラミック封止用コンパウンドのシール１０６が形成されて放電容器１０１は気密になっている。
【０１００】
また、水素および酸素ゲッタ１０５は、耐ハロゲン化物部分１０３ｂの基端部に巻回されている。耐ハロゲン化物部分１０３ｂの中間部がセラミックスリーブ１０２_Cに挿入され、水素および酸素ゲッタ１０５とストッパ１０８との間に固定されている。このセラミックスリーブ１０２_Cはわずかな隙間１０７を形成している。
【０１０１】
図５は、本発明の高圧放電ランプの第５の実施形態を示す正面図である。
【０１０２】
図において、１０９は発光管、１１０は支持導体、１１１は支持バンド、１１２は絶縁チューブ、１１３は導体枠、１１４はフレアステム、１１５は外管、１１６は口金、１１７は導線である。
【０１０３】
発光管１０９は、図１に示す実施形態と同一構造の高圧放電ランプである。
【０１０４】
支持導体１１０は、発光管１０９の図において上方の封着性の部分１０３ａに溶接されて発光管１０９を支持するとともに、電流を導入する。
【０１０５】
支持バンド１１１は、絶縁チューブ１１２を介して発光管１０９の図において下方の封着性の部分１０３ａを絶縁的に支持している。
【０１０６】
導体枠１１３は、発光管１０９の外側に間隔をおいて配置され支持導体１１０および支持バンド１１１の両端部を溶接して支持し、上端部には弾性接触片１１３ａ、１１３ａを備えている。
【０１０７】
フレアステム１１４は、一対の内部リード線１１４ａ、１１４ｂを備え、その一方の内部リード線１１４ａに導体枠１１３の図において下端を溶接して発光管１０９を所定の位置に支持している。他方の内部リード線１１４ｂは、導線１１６を介して発光管１０９の図において下方の封着性の部分に接続している。
【０１０８】
外管１１５は、円筒状のＴ形バルブからなり、図において下部のネック部にフレアステム１１４を封着して以上説明した各部材を内部に気密に収納している。なお、導体枠１１３の接触片１１３ａは、外管１１５の先端部近傍の内面に弾性的に接触し、外部から印加される衝撃に対して、導体枠１１３を保護し、かつ外管１１５に対して所定の位置に保持する。また、外管１１５内は、排気されて真空状態にされるか、排気後不活性ガスを封入される。
【０１０９】
口金１１６は、外管１１５のネック部に固着されるとともに、フレアステム１１４の一対の内部リード線に電気的に接続されている。
【０１１０】
なお、図示しないが、外管１１５内には、イニシャルゲッタおよびパーフォーマンスゲッタを配設必要に応じて配設する。
【０１１１】
そうして、以上説明した本発明の第５の実施形態の高圧放電ランプは、一般照明用として使用することができる。
【０１１２】
図６は、本発明の照明装置の一実施形態における天井埋込形ダウンライトを示す断面図である。
【０１１３】
図において、１１８は高圧放電ランプ、１１９はダウンライト本体である。
【０１１４】
高圧放電ランプ１１８は、図５に示す構造のものと同一構造である。
【０１１５】
ダウンライト本体１１９は、基体１１９ａ、ソケット１１９ｂおよび反射板１１９ｃなどを備えている。
【０１１６】
基体１１９ａは、天井に埋め込まれるために、下端に天井当接縁ｅを備えている。
【０１１７】
ソケット１１９ｂは、基体１１９ａに装着されている。
【０１１８】
反射板１１９ｃは、基体１１９ａに支持されているとともに、高圧放電ランプ１１８の発光中心がそのほぼ中心に位置するように包囲している。
【０１１９】
【発明の効果】
請求項１ないし６の各発明によれば、給電導体の水素および酸素透過性材料からなる封着性の部分をセラミック封止用コンパウンドのシールで透光性セラミック放電容器の端部部分に封着し、かつ封着性の部分の先端に基端部が接続している耐ハロゲン化物部分の当該基端部近傍に水素および酸素ゲッタを配設したことにより、水素および酸素ゲッタを最適な作動温度に維持しやすく、したがって良好なゲッタ作用を発揮するから、透光性セラミック放電容器に封着される給電導体の封着性の部分に水素および酸素ゲッタと同一材質のものを使用していても、当該部分がゲッタとして作用しないので、封着性の部分が水素およびまたは酸素を吸収して延性および展性を失い、脆化することがなく、セラミック封止用コンパウンドに対して緩衝作用を継続的に行う高圧放電ランプを提供することができる。
【０１２０】
請求項２の発明によれば、加えて封着性の部分の先端部側の部分をセラミックスリーブによって包囲したことにより、封着性の部分の先端部と耐ハロゲン化物部分の基端部との境界部を起点とするセラミック封止用コンパウンドおよび放電容器の端部部分のクラックが発生しにくく、また耐ハロゲン化物部分の基端側の部分とセラミック封止用コンパウンドとの剥離が生じにくい高圧放電ランプを提供することができる。
【０１２１】
請求項３の発明によれば、加えて水素および酸素ゲッタを端部部分のセラミックスリーブに支持させたことにより、水素および酸素ゲッタの支持が容易な高圧放電ランプを提供することができる。
【０１２２】
請求項４の発明によれば、加えて水素および酸素ゲッタを耐ハロゲン化物部分に支持させたことにより、セラミックスリーブを用いない場合に好適な高圧放電ランプを提供することができる。
【０１２３】
請求項５の発明によれば、加えて水素および酸素ゲッタの位置より放電空間側の耐ハロゲン化物部分の周囲にセラミックスリーブを配設したことにより、わずかな隙間を耐ハロゲン化物部分の周囲に形成しやすい高圧放電ランプを提供することができる。
【０１２４】
請求項６の発明によれば、加えてセラミック放電容器をスピネル構造を備えたセラミックによって形成したことにより、セラミックが水素および酸素を吸収するため、ゲッタとして作用する高圧放電ランプを提供することができる。
【０１２５】
請求項７の発明によれば、請求項１ないし６の効果を有する照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高圧放電ランプの第１の実施形態を示す要部拡大断面図
【図２】本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態を示す要部拡大断面図
【図３】本発明の高圧放電ランプの第３の実施形態を示す要部拡大断面図
【図４】本発明の高圧放電ランプの第４の実施形態を示す要部拡大断面図
【図５】本発明の高圧放電ランプの第４の実施形態を示す正面図
【図６】本発明の照明装置の一実施形態における天井埋込形ダウンライトを示す断面図
【図７】従来の高圧放電ランプを示す拡大断面図
【符号の説明】
１０１…放電容器
１０１ａ…膨出部
１０１ｂ…端部部分
１０２…セラミックスリーブ
１０２ａ…溝
１０３…給電導体
１０３ａ…封着性の部分
１０３ｂ…耐ハロゲン化物部分
１０４…電極
１０５…水素および酸素ゲッタ
１０６…セラミック封止用コンパウンドのシール
１０７…わずかな隙間[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-pressure discharge lamp provided with a ceramic discharge vessel and an illumination device using the same.
[0002]
[Prior art]
A high-pressure discharge lamp having a discharge vessel made of a translucent ceramic such as translucent alumina has excellent heat resistance and corrosion resistance compared to quartz glass, and thus has excellent life characteristics, and dysprosium Dy and sodium. It is expected that the devitrification phenomenon due to the reaction with a light emitting metal such as Na is small, and therefore the decrease in luminous flux associated therewith can be suppressed.
[0003]
On the other hand, moisture, that is, oxygen and hydrogen easily enter into the discharge space together with the metal halide, and if these impurities are present in the discharge vessel, there are adverse effects such as making it difficult to cause discharge and promoting reaction with tungsten. . In order to eliminate these problems, Japanese Patent Laid-Open No. 6-196131 proposes a configuration shown in FIG.
[0004]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional high-pressure discharge lamp.
[0005]
This conventional high-pressure discharge lamp has the following configuration.
[0006]
That is, it comprises a ceramic discharge vessel 10 made of alumina ceramic, which surrounds the discharge cavity 11 and contains an ionizable filling containing a metal halide. The filling in this case is composed of 1 mg of mercury and 3 mg of metal halide consisting of 69:10:21 sodium iodide, thallium iodide and dysprosium iodide in a weight ratio. The fill contains argon or a starting gas. The lamp exhibits spectral lines at 589 nm and 535 nm with the first two metal halides, as well as a number of spectral lines generated by the third metal halide component. Instead of dysprosium iodide, other rare earth halides such as scandium iodide, yttrium iodide, holmium iodide or thulium iodide can be used. The filling can also be composed of a halide that emits a continuous spectrum during operation, such as tin iodide. First and second electrodes 40 a and 40 b are disposed in the discharge vessel 10. Each electrode 40a, 40b is formed by winding a single wire made of tungsten having a diameter of 170 μm over a free end of a tungsten rod having a length of 3 mm and a diameter of 300 μm over a distance of 800 μm. The discharge vessel 10 has a central section 20 extending between the electrodes 40a, 40b, and first and second cylindrical end sections 30a, 30b connected thereto on both sides of the central section. Have. Each of these cylindrical end sections surrounds the power supply conductors 50a and 50b with a slight gap, and the power supply conductors are connected to the electrodes 40a and 40b. Each end section is provided with ceramic sealing compound seals 32a and 32b, and the associated feed conductors 50a and 50b are exposed to the outside through these seals. The inner length of the central section 20 was 10 mm, the outer diameter was 7.6 mm, and the wall thickness was 0.8 mm. In this case, each of the ends 31a, 31b of the tubes 30a ', 30b' forming the end sections 30a, 30b is fixed in the rings 22a, 22b, facing the central section 20. Each ring 22a, 22b having a thickness of 2 mm is secured to the ends 23a, 23b of the tube 20 'forming the central section 20. Ends 31a, 31b, rings 22a, 22b and central section ends 23a, 23b form a transition that interconnects end sections 30a, 30b and central section 20. The outer diameters of the end sections 30a and 30b are smaller than the outer diameter of the central section 20, and these end sections are 2.6 mm here. The inner diameter D of the end sections 30a and 30b was about 0.76 mm. Each of the power supply conductors 50a and 50b faces the discharge space 11, and faces the opposite side of the discharge space from the portions 51a and 551b formed by a halogen-resistant molybdenum rod having a diameter of 0.70 mm. And portions 52a and 52b formed of a niobium rod having a thickness of 0.72 mm that is permeable to hydrogen and oxygen. The average value of the gaps between the end portions 30a and 30b and the halide-resistant portions 51a and 51b that passed therethrough was about 0.03 mm.
[0007]
Halogen resistant parts 51a, 51b extend over a distance L1 of 7 mm inside the end sections 30a, 30b. This distance L1 is made larger than 2.76 mm obtained by incrementing the inner diameter D of the end section by 2 mm. By making the surfaces of the halide resistant portions 51a and 51b rough and matt, the surface has a radiation absorption coefficient larger than 0.2, and the absorption coefficient in this case is 0.22.
[0008]
The hydrogen and oxygen permeable portions 52a, 52b extend over a distance L2 of 5 mm inside the end sections 30a, 30b. This distance is greater than three times the inner diameter D of the end section (approximately 2-3 mm). The ceramic sealing compound seals 32a, 32b are exposed around the permeable portion inside the end section over a distance of about 2 mm with the ends 54a, 54b of the permeable portions 52a, 52b exposed over a length L3. To be provided.
[0009]
The lamp power consumption during nominal operation of the high-pressure discharge lamp is 70 W. As a result of a durability test for 5000 hours, almost no corrosion was found in the transmissive portions 52a and 52b, and the ratio of the re-ignition voltage to the lamp voltage was 2. It is described as follows.
[0010]
Further, in the above prior art, in the first stage of temporary sealing, the inner ends of the hydrogen and oxygen permeable portions are exposed from the ceramic sealing compound into the end portions, and the discharge vessel is heated to form residual hydrogen and It is also described that after the oxygen is absorbed by the exposed portion of the permeable portion, the ceramic sealing compound is melted by reheating as a second step and the exposed portion of the permeable portion is coated with the ceramic sealing compound. ing.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Actually, a slight difference in thermal expansion coefficient is inevitable between the hydrogen and oxygen permeable portions 52a and 52b and the ceramic sealing compound seals 32a and 32b. In a state where the permeable portions 52a and 52b have ductility and malleability, the permeable portions 52a and 52b serve as a buffer, so that the required airtightness is obtained by the seals 32a and 32b.
[0012]
However, the niobium constituting the hydrogen and oxygen permeable portions 52a and 52b in the above prior art has the property of losing ductility and malleability when adsorbing a large amount of residual hydrogen and oxygen in the discharge space and becoming brittle. For this reason, there is a problem that the buffering action for the ceramic sealing compound is lost and the airtightness cannot be maintained.
[0013]
In the latter case, the internal exposed portion of niobium, which is a hydrogen and oxygen permeable portion, is covered with a ceramic sealing compound, and at the same time, the base portion connected to at least the permeable portion of the halide resistant portion is formed. It is covered with a ceramic sealing compound. Tungsten and molybdenum that make up the halide resistant part have a smaller coefficient of thermal expansion than that of the halogen resistant part such as niobium, so as the high-pressure discharge lamp repeatedly flashes, the halide resistant part and the ceramic sealing compound The first part between the two parts peels off, and cracks tend to occur in the second part from the boundary part between the permeable part and the halide-resistant part toward the ceramic sealing compound and the end part of the discharge vessel.
[0014]
When delamination occurs in the first part, the hydrogen and oxygen permeable parts come into contact with the halide, so that the permeable parts deteriorate due to corrosion.
[0015]
Further, if a crack occurs in the second portion, a leak occurs and the airtightness of the discharge vessel is impaired.
[0016]
The present invention eliminates the need to rely essentially on the hydrogen and oxygen permeable portion of the power supply conductor for the removal of hydrogen and oxygen in the discharge vessel, and also removes the hydrogen and oxygen remaining in the discharge vessel due to the inclusion of halides and the like. An object of the present invention is to provide a high-pressure discharge lamp that can be removed satisfactorily and a lighting device using the same.
[0017]
[Means for achieving the object]
The high-pressure discharge lamp according to the first aspect of the present invention is arranged in communication with both ends of the bulging portion surrounding the discharge space and the bulging portion, and has an inner diameter smaller than that of the bulging portion. Cylindrical A translucent ceramic discharge vessel with an end portion; Made of hydrogen and oxygen permeable materials A sealable portion and a halide-resistant portion having a proximal end connected to the distal end of the sealable portion, penetrating through the end portion of the translucent ceramic discharge vessel, and with the end portion Between During operation of the lamp, excess halide enters in the liquefied state and forms the coldest part. A feed conductor forming a slight gap; an electrode disposed in the bulge and connected to the feed conductor; Translucent ceramic End portion of discharge vessel and feeding conductor The sealing part of A compound for sealing ceramic that seals the hydrogen; an oxygen getter disposed in the vicinity of the base end portion of the halide-resistant portion in at least one end portion; and a metal halide containing the compound and enclosed in the discharge space portion And a discharge medium.
[0018]
In the present invention and each of the following inventions, the definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified.
[0019]
“Ceramic discharge vessel” refers to single crystal metal oxides such as sapphire, polycrystalline metal oxides such as translucent gas-tight aluminum oxide (DGA), yttrium-aluminum garnet (YAG) and yttrium oxide ( YOX) and a discharge vessel made of a refractory material such as a polycrystalline non-oxide such as aluminum nitride (AlN).
[0020]
Note that the light-transmitting property is sufficient if light emitted by the discharge is transmitted through the discharge vessel to the outside and can be transmitted to the outside.
[0021]
In order to manufacture a ceramic discharge vessel, the bulging portion and the end portion can be integrally formed from the beginning. As a different method, the cylindrical body and a pair of end plates with a central hole that closes both ends of the cylindrical body are inserted into the bulging part, and an elongated tube is inserted into the central hole of the end plate, so that the end part is It may be formed and sintered to be integrated.
[0022]
The “feeding conductor” is a device that functions to apply a voltage between electrodes via a ballast means from a power source, start a high-pressure discharge lamp, and illuminate by introducing a current. A member that is hermetically sealed and connected to an electrode. In order to obtain good airtightness with the discharge vessel, the power supply conductor is composed of a sealing portion and a halide-resistant portion following the sealing portion, and the ceramic is mainly formed on the end portion of the discharge vessel at the sealing portion. It is fixed through a seal of the sealing compound.
[0023]
“Sealing part” means that the discharge vessel is sealed between its end part and the sealing part or with a ceramic sleeve interposed by sealing with a ceramic sealing compound. A piece of suitable material R For example, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium and tantalum or alloys thereof can be used. Also, the sealing part Is , water Elemental and oxygen permeable materials Kara is there. However, in the present invention, the sealing part The As a getter Act Absent I did A point is a characteristic structure. When DGA is used in the discharge vessel, niobium and tantalum have an average coefficient of thermal expansion that is almost the same as that of DGA. Therefore, it is preferable to use niobium and / or tantalum as the sealing part. The difference is also small in the case of yttrium oxide and YAG. When aluminum nitride is used as the ceramic discharge vessel, zirconium may be used as the sealing part.
[0024]
The term “halide-resistant part” means a part made of a substance present in the discharge space vessel during the operation of the high-pressure discharge lamp and a substance that hardly or not corrodes by free halogen. A metal selected from the group consisting of molybdenum, platinum, iridium, rhenium and rhodium, or at least one kind of silicide, carbide or nitride of these metals, and a core material of a different material. On the other hand, what was coat | covered with the said material may be used.
[0025]
“Slight gap” means that a space formed between the power supply conductor and the inner surface of the end portion of the discharge vessel is at least 5 μm, and at most ¼ of the inner diameter of the end portion, It means a void of 200 μm or less. Therefore, the diameter of the halide-resistant portion of the feed conductor that penetrates the end portion is at least 1/2 of the inner diameter of the end portion.
[0026]
The slight gap may be formed by interposing a ceramic sleeve between the end portion and the power supply conductor. In this case, a slight gap is formed between the feeding conductor and the ceramic sleeve and between the ceramic sleeve and the inner surface of the end portion.
[0027]
Furthermore, the slight gap can also be formed between the rod-resistant halide portion of the power supply conductor and the outer peripheral surface of the coil wound around the rod and the inner surface of the end portion.
[0028]
Furthermore, a slight gap may form the coldest part when excess halide enters the liquefied state during operation of the high-pressure discharge lamp to form the coldest part. The cold part temperature can be set.
[0029]
The “ceramic sleeve” allows a sleeve made of the same material or cermet as that described above that can constitute the discharge vessel.
[0030]
By using a ceramic sleeve, it is easy to form a slight gap. Moreover, by providing the ceramic sleeve so as to surround the portion on the tip end side of the sealing portion of the power supply conductor, that is, in the vicinity of the boundary with the halide-resistant portion, good sealing can be obtained. Can do.
[0031]
“Hydrogen and oxygen getter” Sealing part made of hydrogen and oxygen permeable material The arrangement position is set to be a halide-resistant portion located near the boundary between the halide-resistant portion and the sealing portion, that is, near the base end portion.
[0032]
The reason why the hydrogen and oxygen getters are defined in the above positions is as follows. That is, if hydrogen and oxygen getters are disposed in the vicinity of the base end portion of the halide-resistant portion, the getters can be easily maintained at a temperature of 400 to 750 ° C. effective for getter action during lighting of the high-pressure discharge lamp. is there. When the temperature is lower than 400 ° C., the effect of absorbing impurities is insufficient, and when the temperature is higher than 750 ° C., the reaction with halogen becomes intense, and an exchange between a luminescent metal and a getter metal such as niobium occurs. It tends to cause a decrease and a change in emission color.
[0033]
By the way, the means and shape for supporting the hydrogen and oxygen getters are not limited. However, when hydrogen and oxygen getters are formed into thin filaments and wound around the halide-resistant portion, or when a ceramic sleeve is disposed around the power supply conductor, by winding around the outside of the sleeve, Support becomes easy.
[0034]
Further, the hydrogen and oxygen getter may be covered with a ceramic sealing compound after absorbing the hydrogen and oxygen in the discharge vessel. That is, after the sealing portion of the power supply conductor is sealed to the end portion of the discharge vessel with a ceramic sealing compound seal, the discharge vessel is heated to a temperature at which hydrogen and oxygen are released. Hydrogen and oxygen released by this heating are absorbed by the getter. Next, when the sealing portion of the ceramic sealing compound is heated again, the compound melts and extends over the hydrogen and oxygen getters to cover the getters.
[0035]
As the hydrogen and oxygen getter, the same material as the sealing portion of the power supply conductor can be used.
[0036]
Thus, in the present invention, the feed conductor Made of hydrogen and oxygen permeable materials By providing a hydrogen and oxygen getter in the vicinity of the base end portion of the halide-resistant portion separately from the sealing portion, it is easy to maintain the optimum operating temperature as a getter, and exhibits a good getter action. Moreover, the sealing part of the power supply conductor But Before the getter action Hydrogen and oxygen Since the getter works, the sealing part absorbs hydrogen and oxygen, loses ductility and malleability, and does not become brittle, so it continues to buffer against the ceramic sealing compound. To do. For this reason, the discharge vessel can always maintain high airtightness.
[0037]
Further, since the residual hydrogen and oxygen in the discharge vessel are absorbed by the hydrogen and oxygen getter, the starting voltage does not increase and the discharge vessel is not blackened. I will provide a.
[0038]
A high pressure discharge lamp according to a second aspect of the present invention is the high pressure discharge lamp according to the first aspect, wherein the high pressure discharge lamp is inserted into the end portion of the discharge vessel so as to surround at least the front end portion of the sealing portion of the power supply conductor. The ceramic sealing compound is characterized in that a portion of the sealing portion on the tip side is coated between the ceramic sleeve and the ceramic sleeve.
[0039]
When a ceramic sleeve is disposed so as to surround the periphery of the sealable portion on the tip side, and the tip side portion is covered with a seal of a ceramic sealing compound, the sealability portion and It was found that the sealing of the ceramic sealing compound starting from the boundary portion of the halide-resistant portion and the cracks at the end portion of the discharge vessel do not occur.
[0040]
Further, covering the tip side portion of the sealing portion with a seal of the ceramic sealing compound means that the portion on the base end side of the halide resistant portion joined to the tip of the sealing portion With the inevitable result that is covered by a ceramic sealing compound seal. In such a case, in the prior art, there was a problem that the base end side portion of the halide-resistant portion and the seal of the ceramic sealing compound peeled off, but in the present invention, peeling is less likely to occur. I understood.
[0041]
A high pressure discharge lamp according to a third aspect of the present invention is the high pressure discharge lamp according to the first or second aspect, wherein the high pressure discharge lamp includes a ceramic sleeve inserted into the end portion; and the hydrogen and oxygen element getter is supported by the ceramic sleeve. It is characterized by that.
[0042]
The present invention is not limited to specific means for supporting the hydrogen and oxygen getters on the ceramic sleeve. For example, a groove is formed in the getter-supported portion on the outer surface of the ceramic sleeve, and the hydrogen and oxygen getter filaments are formed in the groove. It is supported by winding. However, the getter may be formed into a plate shape.
[0043]
Even when the hydrogen and oxygen getters are supported on the ceramic sleeve, the getters exhibit their intended effects. Further, the above structure facilitates the support of hydrogen and oxygen getters.
[0044]
Further, the above-described operation of the ceramic sleeve is not changed.
[0045]
A high-pressure discharge lamp according to a fourth aspect of the present invention is the high-pressure discharge lamp according to the first or second aspect, wherein the hydrogen and the oxygen getter are supported by the halide-resistant portion of the power supply conductor.
[0046]
Supporting the hydrogen and oxygen getters on the halide-resistant portion can be realized, for example, by winding the getter into a line and winding it around the halide-resistant portion. Further, the getter may be welded to the halide-resistant portion, but if it does not move only by winding, it does not need to be welded.
[0047]
The getter may be plate-shaped.
[0048]
The high-pressure discharge lamp of the invention of claim 5 is the high-pressure discharge lamp of claim 4, wherein the end portion is on the discharge space side from the position of hydrogen and oxygen getter and surrounds the halide-resistant portion. It is characterized by comprising a ceramic sleeve inserted into the end portion of the discharge vessel.
[0049]
In the present invention, the ceramic sleeve forms a slight gap between the power supply conductor and the end portion of the discharge vessel and the ceramic sleeve so that the liquid halide enters and becomes the coldest part.
[0050]
If necessary, in addition to the above, a second ceramic sleeve can be disposed around the distal end portion of the sealing portion and the proximal end portion of the halide resistant portion. This second ceramic sleeve prevents the sealing of the ceramic sealing compound starting from the boundary between the base end portion of the halide-resistant portion and the sealing portion and cracks occurring at the end portion of the ceramic discharge vessel. In addition, peeling between the halide-resistant material and the ceramic sealing compound seal is prevented.
[0051]
A high-pressure discharge lamp according to a sixth aspect of the present invention is the high-pressure discharge lamp according to any one of the first to fifth aspects, wherein the translucent ceramic discharge vessel is made of a ceramic having a spinel structure.
[0052]
In the present invention, when the discharge vessel is constituted by a ceramic having a spinel structure, for example, spinel MgAl 2 O 4, the present inventor has discovered that the ceramic acts as a getter for hydrogen and oxygen. For this reason, the OH group which becomes a nucleus when the halide in the discharge space reacts is not absorbed by the discharge vessel. For this reason, it becomes possible to encapsulate a light-emitting metal with high reactivity, which has been impossible in the past. It has been found that when spinel ceramic is used in the discharge vessel, the sealing property with the halide-resistant portion is also improved.
[0053]
The spinel can be formed by mixing 200 to 800 ppm, preferably about 600 ppm, of magnesium oxide MgO with alumina.
[0054]
A lighting device according to a seventh aspect of the present invention includes a lighting device main body; and the high-pressure discharge lamp according to any one of claims 1 to 6 attached to the lighting device main body.
[0055]
The present invention is applicable to all devices that use the above-described high-pressure discharge lamp of the present invention as a light source for some purpose, and these devices are collectively referred to as illumination devices. For example, various lighting fixtures, display devices, and light projecting devices. The lighting fixtures include outdoor and indoor lighting fixtures. The light projecting device can be applied to a liquid crystal projector, an overhead projector, a search light, a moving body head lamp, and the like.
[0056]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0057]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a first embodiment of a high-pressure discharge lamp according to the present invention.
[0058]
In the figure, 101 is a discharge vessel, 102 is a ceramic sleeve, 103 is a power supply conductor, 104 is an electrode, 105 is a hydrogen and oxygen getter, 106 is a ceramic sealing compound seal, and 107 is a slight gap.
[0059]
The discharge vessel 101 is made of a translucent alumina ceramic and includes a bulging portion 101a and end portions 101b and 101b.
[0060]
The bulging portion 101a has an inner diameter of 13 mm, a total length of 35 mm, and a thickness of about 1 mm, and is composed of a cylindrical portion and a pair of conical portions located at both ends thereof.
[0061]
The end portion 101b has a cylindrical shape with an inner diameter of 2.2 mm, a length of 15 mm, and a thickness of about 1 mm.
[0062]
The ceramic sleeve 102 is made of alumina and has a cylindrical shape with an outer diameter of 2 mm, an inner diameter of 1 mm, and a length of 15 mm. A groove 102a having a width of about 1 mm and a depth of 0.3 mm is formed at a position 5 mm from the outer end of the ceramic sleeve 102.
[0063]
The power supply conductor 103 includes a sealing portion 103a and a halide resistant portion 103b.
[0064]
The sealing portion 103a is a niobium rod having an outer diameter of 0.9 mm and a length of 4 mm.
[0065]
The halide resistant portion 103b is made of a tungsten rod having an outer diameter of 0.7 mm, and is welded to the tip of the sealing portion 103a by a laser.
[0066]
The electrode 104 is formed by winding a tungsten wire having an outer diameter of 0.5 mm around the tip of the halide resistant portion 103b.
[0067]
The hydrogen and oxygen getter 105 is made of niobium wire having an outer diameter of 0.5 mm, and is supported by being wound around a groove 102 a formed around the ceramic sleeve 102 for 3 to 4 turns.
[0068]
The ceramic sealing compound seal 106 is made of Al. ₂ O _Three -SiO ₂ -Dy ₂ O _Three The glass frit of the system is melted and solidified, and the end portion 101b of the discharge vessel 101, the ceramic sleeve 102 and the sealing portion 103a of the power supply conductor 103 are hermetically sealed.
[0069]
Thus, a slight gap 107 is formed between the halide-resistant portion 103 b and the inner surface of the ceramic sleeve 102 and between the outer surface of the ceramic sleeve 102 and the inner surface of the end portion 101 b of the discharge vessel 101.
[0070]
The discharge vessel 101 is filled with a starter gas, a luminescent metal halide and a buffering mercury as a discharge medium.
[0071]
The starting gas is argon 50 torr.
[0072]
The luminescent metal halide is 30 mg of a mixture of dysprosium iodide, thallium iodide and sodium iodide.
[0073]
The obtained high-pressure discharge lamp operates with a lamp power of 250 W in an AC 100 V power source.
[0074]
As a result of a lighting test of the high-pressure discharge lamp of this embodiment and a high-pressure discharge lamp of a comparative example having the same specifications as described above except that no getter is provided, the luminous efficiency for 100 hours is 90 lm / W and the correlated color temperature is 4000 K. However, after 6000 hours, this embodiment was 85% of the 100-hour value. On the other hand, the comparative example was also 75%.
[0075]
The lamp voltage was +15 V or less in the present embodiment, but +25 V in the comparative example.
[0076]
Next, a method for manufacturing the high-pressure discharge lamp will be described.
[0077]
The power supply conductor 103 is manufactured by welding the sealable portion 103a and the halide-resistant portion 103b with the electrode 104 attached to the tip, and this is inserted into the ceramic sleeve 102 to form the sealing structure M.
[0078]
Next, the sealing structure M is inserted into one end portion 101b of the translucent ceramic discharge vessel 101, and a ceramic sealing compound molded in advance in a ring shape is placed on the end surface of the end portion 101b of the discharge vessel 101. The ceramic sealing compound is melted and heated to a predetermined position by heating in a vacuum or a rare gas atmosphere to form the seal 106.
[0079]
After that, the halide pellets and mercury are introduced into the discharge vessel 101 from the other end portion in the dry box, and then the sealing structure M is inserted into the other end portion to form a ring-shaped ceramic seal. A stopping compound is placed on the end face of the end portion and heated in an argon atmosphere to hermetically seal the discharge vessel 101 to obtain a form of a high-pressure discharge lamp.
[0080]
Through the above steps, the sealing portion of the power supply conductor 102 is completely surrounded by the seal 106 of the ceramic sealing compound.
[0081]
Next, the high-pressure discharge lamp is heated in a vacuum atmosphere at 650 ° C. for about 2 hours. In this step, the halide pellets in the discharge vessel are melted and the water contained therein is released into the discharge vessel. Then, since the released moisture is absorbed by the hydrogen and oxygen getter 105, the inside of the discharge vessel 101 is cleaned up.
[0082]
The higher the heating temperature, the faster the impure gas is absorbed. However, if the heating temperature exceeds 750 ° C, the ceramic sealing compound seal may be damaged. desirable.
[0083]
Further, the cleanup in the discharge vessel is also performed by heat generated by subsequent discharge.
[0084]
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a second embodiment of the high-pressure discharge lamp of the present invention.
[0085]
Figure In FIG. 1, the same parts as those in FIG.
[0086]
This embodiment is different in that the power supply conductor 103 and the ceramic sleeve 102 can be easily placed.
[0087]
That is, in order to position the sealing portion 103 a with respect to the ceramic sleeve 102, the crimped portion k is formed at a position in contact with the ceramic sleeve 102.
[0088]
On the other hand, a circumferential step s is formed on the inner surface of the outer end portion of the end portion 101 b of the discharge vessel 101, and a circumferential protrusion p is formed on the outer surface of the outer end portion of the ceramic sleeve 102.
[0089]
Then, the feeding conductor 103 is inserted into the ceramic sleeve 102, and the crimped portion k is brought into contact with the end surface of the ceramic sleeve 102. Further, the ceramic sleeve 102 is inserted into the end portion 101b, and the circumferential projection p is brought into contact with the circumferential step s of the end portion 101b. In this state, a ceramic sealing compound seal 106 is formed to make the discharge vessel 101 airtight. If comprised in this way, the electric power feeding conductor 103 and the ceramic sleeve 102 can be fixed to a predetermined position with gravity.
In addition, the flow-down position of the seal | sticker of the compound for ceramic sealing can be controlled by latching of the circumferential step part s and the circumferential convex part p.
[0090]
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a third embodiment of the high-pressure discharge lamp of the present invention.
[0091]
In the figure, the same parts as those in FIG.
[0092]
This embodiment is different in that the ceramic sleeve is divided into two parts.
[0093]
That is, the first ceramic sleeve 102 _A Contributes to the seal 106 of the ceramic sealing compound and the second ceramic sleeve 102 _B Contributes to the formation of a slight gap 107 around the halide resistant portion 103b.
[0094]
Both ceramic sleeves 102 _A And 102 _B A hydrogen and oxygen getter 105 is wound around the halide resistant portion 101b using the gap between the two.
[0095]
Second ceramic sleeve 102 _B A stopper 108 is used to position the.
[0096]
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a fourth embodiment of the high-pressure discharge lamp of the present invention.
[0097]
In the figure, the same parts as those in FIG.
[0098]
This embodiment is different in that the sealing portion is composed of a niobium cap 103a ′.
[0099]
That is, a ceramic sealing compound seal 106 is formed between the end portion 101b and the niobium cap 103a ′, and the discharge vessel 101 is airtight.
[0100]
In addition, the hydrogen and oxygen getter 105 is wound around the base end portion of the halide resistant portion 103b. The intermediate portion of the halide resistant portion 103b is the ceramic sleeve 102. _C And fixed between the hydrogen and oxygen getter 105 and the stopper 108. This ceramic sleeve 102 _C Forms a slight gap 107.
[0101]
FIG. 5 is a front view showing a fifth embodiment of the high-pressure discharge lamp of the present invention.
[0102]
In the figure, 109 is an arc tube, 110 is a support conductor, 111 is a support band, 112 is an insulating tube, 113 is a conductor frame, 114 is a flare stem, 115 is an outer tube, 116 is a base, and 117 is a conductor.
[0103]
The arc tube 109 is a high-pressure discharge lamp having the same structure as that of the embodiment shown in FIG.
[0104]
The support conductor 110 is welded to an upper sealing portion 103a in the figure of the arc tube 109 to support the arc tube 109 and introduce current.
[0105]
The support band 111 insulatively supports the lower sealing portion 103 a in the figure of the arc tube 109 through the insulating tube 112.
[0106]
The conductor frame 113 is arranged on the outer side of the arc tube 109 with a space therebetween, and the support conductor 110 and the support band Both ends of 111 are supported by welding, and elastic contact pieces 113a and 113a are provided at the upper end.
[0107]
The flare stem 114 includes a pair of internal lead wires 114a and 114b. The lower end of the conductor frame 113 is welded to one of the internal lead wires 114a to support the arc tube 109 at a predetermined position. The other internal lead wire 114 b is connected to the lower sealing portion of the arc tube 109 through the conductive wire 116.
[0108]
The outer tube 115 is formed of a cylindrical T-shaped valve. The flare stem 114 is sealed to the lower neck portion in the drawing, and the above-described members are housed in an airtight manner. The contact piece 113a of the conductor frame 113 elastically contacts the inner surface near the tip of the outer tube 115, protects the conductor frame 113 against an externally applied impact, and protects the outer tube 115 from the outer tube 115. Hold it in place. Further, the outer tube 115 is evacuated to be in a vacuum state or filled with an inert gas after evacuation.
[0109]
The base 116 is fixed to the neck portion of the outer tube 115 and is electrically connected to a pair of internal lead wires of the flare stem 114.
[0110]
Although not shown, an initial getter and a performance getter are provided in the outer tube 115 as necessary.
[0111]
Thus, the high-pressure discharge lamp according to the fifth embodiment of the present invention described above can be used for general illumination.
[0112]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a ceiling-embedded downlight according to an embodiment of the lighting device of the present invention.
[0113]
In the figure, 118 is a high-pressure discharge lamp, and 119 is a downlight body.
[0114]
The high-pressure discharge lamp 118 has the same structure as that shown in FIG.
[0115]
The downlight main body 119 includes a base 119a, a socket 119b, a reflector 119c, and the like.
[0116]
Since the base 119a is embedded in the ceiling, the base 119a has a ceiling contact edge e at the lower end.
[0117]
The socket 119b is attached to the base 119a.
[0118]
The reflection plate 119c is supported by the base body 119a and surrounds the light emission center of the high-pressure discharge lamp 118 so that the light emission center is located substantially at the center.
[0119]
【The invention's effect】
According to the inventions of claims 1 to 6, the feeding conductor The sealing portion made of hydrogen and oxygen permeable material is sealed to the end portion of the translucent ceramic discharge vessel with a ceramic sealing compound seal, and the base end portion is at the tip of the sealing portion. Connected Halogen resistant part Concerned By arranging hydrogen and oxygen getters in the vicinity of the base end, it is easy to maintain the hydrogen and oxygen getters at the optimum operating temperature, and thus exhibits a good getter action. Transparency Of the same material as hydrogen and oxygen getter in the sealing part of the power supply conductor sealed in the photoceramic discharge vessel The Using The Also the part But Acts as a getter Shi Absent Because Provided is a high-pressure discharge lamp in which a sealing part absorbs hydrogen and / or oxygen and loses ductility and malleability and does not become brittle and continuously buffers the ceramic sealing compound. be able to.
[0120]
According to the second aspect of the present invention, the portion on the distal end side of the sealing portion is surrounded by the ceramic sleeve, so that the distal end portion of the sealing portion and the proximal end portion of the halide resistant portion are formed. High-pressure discharge that is unlikely to cause cracks in the ceramic sealing compound starting from the boundary and the end portion of the discharge vessel, and to prevent separation between the base end side of the halide-resistant portion and the ceramic sealing compound A lamp can be provided.
[0121]
According to the invention of claim 3, in addition, by supporting the hydrogen and oxygen getters on the ceramic sleeve at the end portion, it is possible to provide a high-pressure discharge lamp that can easily support the hydrogen and oxygen getters.
[0122]
According to the fourth aspect of the present invention, in addition, hydrogen and oxygen getters are supported on the halide resistant portion, so that a high-pressure discharge lamp suitable for a case where a ceramic sleeve is not used can be provided.
[0123]
According to the invention of claim 5, in addition, a slight gap is formed around the halide resistant portion by arranging the ceramic sleeve around the halide resistant portion on the discharge space side from the position of hydrogen and oxygen getter. It is possible to provide a high-pressure discharge lamp that is easy to perform.
[0124]
According to the invention of claim 6, since the ceramic discharge vessel is made of ceramic having a spinel structure, the ceramic absorbs hydrogen and oxygen, so that a high pressure discharge lamp acting as a getter can be provided. .
[0125]
According to the invention of claim 7, it is possible to provide an illumination device having the effects of claims 1 to 6.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a first embodiment of a high-pressure discharge lamp of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a second embodiment of the high-pressure discharge lamp of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a third embodiment of a high-pressure discharge lamp according to the present invention.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a fourth embodiment of a high-pressure discharge lamp according to the present invention.
FIG. 5 is a front view showing a fourth embodiment of the high-pressure discharge lamp of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a ceiling-embedded downlight according to an embodiment of the lighting device of the present invention.
FIG. 7 is an enlarged sectional view showing a conventional high-pressure discharge lamp.
[Explanation of symbols]
101: Discharge vessel
101a ... bulge part
101b ... end portion
102 ... Ceramic sleeve
102a ... groove
103 ... Feeding conductor
103a ... Sealing part
103b ... Halide resistant part
104 ... Electrode
105. Hydrogen and oxygen getter
106: Compound sealing compound for ceramic sealing
107 ... Slight gap

Claims

A translucent ceramic discharge vessel provided with a bulging portion surrounding the discharge space and a cylindrical end portion disposed in communication with both ends of the bulging portion and having an inner diameter smaller than that of the bulging portion;
Equipped with a sealing part made of hydrogen and oxygen permeable material and a halide-resistant part with the base end connected to the tip of the sealing part, penetrating through the end part of the translucent ceramic discharge vessel And a feeding conductor that forms a slight gap between the end portion and excessive halide that enters during the operation of the lamp in a liquefied state to form a coldest part ;
An electrode disposed in the bulge and connected to the feed conductor;
A ceramic sealing compound seal that seals the end portion of the translucent ceramic discharge vessel and the sealing portion of the feed conductor;
Hydrogen and oxygen getters disposed in the vicinity of the proximal end of the halide resistant portion in at least one end portion;
A discharge medium containing a metal halide and enclosed in a discharge space;
A high-pressure discharge lamp comprising:

A ceramic sleeve that surrounds at least a portion of the sealing portion of the power supply conductor and is inserted into an end portion of the discharge vessel;
The seal of the ceramic sealing compound is such that the portion of the sealing portion on the tip side is covered with the ceramic sleeve;
The high-pressure discharge lamp according to claim 1.

Comprising a ceramic sleeve inserted into the end portion of the discharge vessel;
Hydrogen and oxygen getters are supported on a ceramic sleeve;
The high-pressure discharge lamp according to claim 1 or 2.

3. The high-pressure discharge lamp according to claim 1, wherein the hydrogen and oxygen getters are supported by a halide-resistant portion of the power supply conductor.

5. A ceramic sleeve which is on the discharge space side from the position of hydrogen and oxygen getter and which surrounds the halide resistant portion and is inserted into the end portion of the discharge vessel. High pressure discharge lamp.

6. The high-pressure discharge lamp according to claim 1, wherein the translucent ceramic discharge vessel is made of ceramic having a spinel structure.

A lighting device body;
A high-pressure discharge lamp according to any one of claims 1 to 6, which is mounted on a lighting device body;
An illumination device comprising: