JP4561351B2 - Metal halide lamp and lighting device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、メタルハライドランプ、およびそれを用いた照明装置に関するものである。 The present invention relates to a metal halide lamp and an illumination device using the metal halide lamp.
メタルハライドランプ、特に発光管の外囲器の構成材料がセラミックからなるメタルハライドランプ(以下、単に「セラミックメタルハライドランプ」という)は、店舗等の屋内照明用として、また競技場等の屋外照明用としてともに使用されている。 Metal halide lamps, especially metal halide lamps (hereinafter simply referred to as “ceramic metal halide lamps”), which are composed of ceramics, are used for indoor lighting in stores and outdoor lighting in stadiums. in use.
この種のセラミックメタルハライドランプの中でも、極めて高い発光効率を得るために、発光管内にヨウ化セリウム(CeI3)とヨウ化ナトリウム(NaI)とを封入し、発光管の形状を細長く(発光管の内径をDi、電極間の距離をLdとしたとき、Ld/Di>5)したセラミック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)。 Among these types of ceramic metal halide lamps, in order to obtain extremely high luminous efficiency, cerium iodide (CeI 3 ) and sodium iodide (NaI) are enclosed in the arc tube, and the shape of the arc tube is elongated (the arc tube There has been proposed a ceramic metal halide lamp in which L d / D i > 5) where D i is the inner diameter and L d is the distance between the electrodes (see, for example, Patent Document 1).
しかも、このセラミックメタルハライドランプは、発光管の形状が細長いために封入する液体の金属水銀量が通常より少量、例えば定格ランプ電力150[W]の場合で0.7[mg](<1.6[mg/cm3])であっても80V〜100Vのランプ電圧を得ることができ、環境にやさしいという利点を有している。 Moreover, this ceramic metal halide lamp has an elongated arc tube shape, so that the amount of metal mercury contained in the liquid is smaller than usual, for example, 0.7 [mg] (<1.6) when the rated lamp power is 150 [W]. [Mg / cm 3 ]), a lamp voltage of 80V to 100V can be obtained, which has the advantage of being environmentally friendly.
ところで、この種のセラミックメタルハライドランプに用いられている発光管は、前記外囲器に加えてこの外囲器内に配置された電極導入体を有し、かつ内部に金属ハロゲン化物、水銀および希ガスがそれぞれ封入されている。外囲器は、本管部とこの本管部の両端部に形成された細管部とからなる。電極導入体は、電極棒と、この電極棒の一端部に取り付けられた電極コイルと、一端部が電極棒の他端部に接続され、かつ他端部が細管部の外部に導出している内部リード部とを有している。電極コイルと電極棒の一部とが電極部を形成している。このような電極導入体は、その電極部が本管部内に位置するように細管部内に挿入され、かつ細管部の端部のうち、本管部とは反対側の端部でシール材等によって封着されている。つまり、シール材は、細管部と内部リード部との間の隙間のみに、その隙間全体を埋めるように入り込んでいる。したがって、主に、電極棒と細管部との間には、隙間が形成されてしまう。このような隙間が形成されていると、発光管内に封入されているハロゲン化物がその隙間に液体の状態で徐々に沈み込んで沈積し、発光に寄与できなくなって点灯経過時間とともに色温度が変化してしまうという問題が起こる。 By the way, the arc tube used in this kind of ceramic metal halide lamp has an electrode introduction body arranged in the envelope in addition to the envelope, and has a metal halide, mercury and rare earth inside. Each gas is sealed. The envelope is composed of a main pipe part and narrow pipe parts formed at both ends of the main pipe part. The electrode introduction body includes an electrode rod, an electrode coil attached to one end of the electrode rod, one end connected to the other end of the electrode rod, and the other end led out to the outside of the thin tube portion. And an internal lead portion. The electrode coil and a part of the electrode rod form an electrode part. Such an electrode introduction body is inserted into the narrow tube portion so that the electrode portion is located in the main tube portion, and the end portion of the thin tube portion opposite to the main tube portion is sealed with a sealing material or the like. Sealed. That is, the sealing material enters only the gap between the narrow tube portion and the internal lead portion so as to fill the entire gap. Therefore, a gap is mainly formed between the electrode rod and the thin tube portion. When such a gap is formed, the halide sealed in the arc tube gradually sinks and deposits in the liquid state in the gap and cannot contribute to light emission, and the color temperature changes with the elapsed lighting time. The problem of end up occurs.
そこで、従来、このような隙間を可能な限り埋め、ハロゲン化物が沈み込むのを抑制するために、細管部内に位置する電極棒の周りにモリブデン製のコイル(筒状体)を密に巻いておくことが提案されている(例えば特許文献2参照)。 Therefore, conventionally, in order to fill such a gap as much as possible and suppress the sinking of the halide, a molybdenum coil (tubular body) is tightly wound around the electrode rod located in the narrow tube portion. It has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
特に、上記した色温度の変化を低減しつつ、始動時、このコイルと、当該コイルと極性が異なる電極部との間でアーク(以下、単に「バックアーク」という)が発生するのを抑制するために、細管部の端面のうちの放電空間側の端面から電極コイルの端面のうちの細管部側の端面までの距離X[mm]と、筒状体の一部を前記細管部の放電空間側の端面から延在させ、その延在している部分の長さL[mm]とをそれぞれ規定することが提案されている(例えば特許文献3参照)。
まず本発明者らは、セラミックメタルハライドランプの高効率化を目指すべく、特許文献1等に記載された細長形状の発光管、例えば内径Diが4.0[mm]、電極部間の距離Ldが8.0[mm]の発光管を作製した。発光管内には、ヨウ化プラセオジウムと沃化ナトリウムとからなるハロゲン化物を総量で12[mg]、水銀を0.8[mg](1.84[mg/cm3])およびキセノンガスを数十kPaそれぞれ封入した。また、色温度の変化を低減し、かつバックアークの発生を抑制するために、電極棒にモリブデン製の密巻きコイルからなる筒状体を取り付け、この筒状体と細管部との位置関係を表す前記距離X、および電極コイルと細管部との位置関係を表す前記長さLはそれぞれ特許文献3に記載された所定の関係式を満たすように設定した。 First, in order to increase the efficiency of a ceramic metal halide lamp, the inventors of the present invention have a long and narrow arc tube described in Patent Document 1 such as an inner diameter D i of 4.0 [mm] and a distance L between electrode portions L. An arc tube having d of 8.0 [mm] was produced. In the arc tube, a total amount of halide composed of praseodymium iodide and sodium iodide is 12 [mg], mercury is 0.8 [mg] (1.84 [mg / cm < 3 >]), and xenon gas is several dozen. Each kPa was enclosed. In addition, in order to reduce the change in color temperature and suppress the occurrence of back arc, a cylindrical body made of a closely wound coil made of molybdenum is attached to the electrode rod, and the positional relationship between the cylindrical body and the narrow tube portion is determined. The distance X to be represented and the length L representing the positional relationship between the electrode coil and the thin tube portion were set so as to satisfy predetermined relational expressions described in Patent Document 3, respectively.
そして、作製した発光管を評価したところ、特に、ランプの消灯直後における再始動時において、前記バックアークが発生し、筒状体が位置している本管部と細管部との境界部分の内面が黒化したり、クラックが発生したりするという予期せぬ問題が起こった。 Then, when the produced arc tube was evaluated, the inner surface of the boundary portion between the main tube portion and the thin tube portion where the back arc was generated and the cylindrical body was located particularly at the time of restart immediately after the lamp was turned off. Unexpected problems such as blackening or cracking.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、特に再始動時において、筒状体と、この筒状体と異極となる電極部との間でバックアークが発生するのを抑制することができるメタルハライドランプおよびそれを用いた照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such a problem, and particularly at the time of restart, a back arc is generated between the cylindrical body and the electrode portion having a different polarity from the cylindrical body. It aims at providing the metal halide lamp which can suppress this, and an illuminating device using the same.
本発明者らは、前記距離Xと前記長さLとが特許文献3に記載された所定の関係式を満たしているにもかかわらず、再始動時、バックアークが発生してしまう原因について種々検討したところ、発光管内に存在する水銀の量が関係していることを見出した。そして、更なる検討を加えた結果、再始動時におけるバックアークの発生は、発光管内に存在する水銀の量が4.0[mg/cm3]以下のメタルハライドランプに起こり得る特有の問題であることを新たに見出した。 The present inventors have various reasons for the occurrence of a back arc at the restart even though the distance X and the length L satisfy the predetermined relational expression described in Patent Document 3. Upon examination, it was found that the amount of mercury present in the arc tube is related. As a result of further studies, the occurrence of a back arc at the time of restart is a specific problem that can occur in metal halide lamps in which the amount of mercury present in the arc tube is 4.0 [mg / cm 3 ] or less. I found a new thing.
なお、ここでは、発光管内に存在する水銀の量が0[mg/cm3](ただし、例えば不純物のように不可避的に混入しているものは除く)の無水銀のメタルハライドランプも含んでいる。 Here, mercury-free metal halide lamps in which the amount of mercury present in the arc tube is 0 [mg / cm 3 ] (excluding those inevitably mixed such as impurities) are also included. .
本発明のメタルハライドランプは、このような新たな知見に基づいてなされたものであって、本管部とこの本管部の両端部に形成された細管部とからなるセラミック製の外囲器と、端部に電極部が形成されている電極導入体とを有しており、内部に存在する水銀の量が4.0[mg/cm3]以下である発光管を備え、前記電極導入体は、前記電極部が前記本管部内に位置するように前記細管部内に挿入され、かつ前記細管部の端部のうち、前記本管部とは反対側の端部で封着されており、前記細管部内において、前記電極導入体と前記細管部との間には金属製の筒状体が介在し、前記細管部の開口面のうちの前記本管部側の開口面から前記筒状体までの最短距離をLi[mm]としたとき、0[mm]<Li≦0.5[mm]なる関係式を満たすとともに、前記細管部の開口面のうちの前記本管部側の開口面からこの開口面に近い方の前記電極部の先端までの最短距離をLe[mm]、前記発光管の管壁負荷をWe[W/cm2]としたとき、1.3[mm]≦Le、かつLe≦We/11なる関係式を満たすという構成を有している。 The metal halide lamp of the present invention is made on the basis of such new knowledge, and is made of a ceramic envelope comprising a main pipe part and narrow pipe parts formed at both ends of the main pipe part. An electrode introduction body having an electrode portion formed at an end thereof, and an arc tube having an amount of mercury present in the interior of 4.0 [mg / cm 3 ] or less, the electrode introduction body Is inserted in the narrow tube portion so that the electrode portion is located in the main tube portion, and is sealed at an end portion of the narrow tube portion opposite to the main tube portion, In the narrow tube portion, a metal tubular body is interposed between the electrode introduction body and the narrow tube portion, and the tubular body from the opening surface on the main tube side of the opening surface of the narrow tube portion. when the shortest distance to was L i [mm], a 0 [mm] <L i ≦ 0.5 [mm] relational expression Together plus the shortest distance from the opening of the main pipe portion to the tip of the electrode portion closer to the opening plane L e [mm], tube of the light emitting tube of the opening surface of the narrow tube portion When the wall load is W e [W / cm 2 ], the configuration satisfies the relational expression of 1.3 [mm] ≦ L e and L e ≦ W e / 11.
また、本発明の照明装置は、前記メタルハライドランプが照明器具に組み込まれているという構成を有している。 Moreover, the illuminating device of this invention has the structure that the said metal halide lamp is integrated in the lighting fixture.
本発明は、特に再始動時において、筒状体と、この筒状体と極性が異なる電極部との間でバックアークが発生するのを抑制することができるメタルハライドランプおよびそれを用いた照明装置を実現することができるものである。 The present invention relates to a metal halide lamp capable of suppressing the occurrence of a back arc between a cylindrical body and an electrode portion having a polarity different from that of the cylindrical body, particularly at restart, and an illumination device using the same Can be realized.
以下、本発明の最良な実施の形態について、図面を用いて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に示すように、本発明の第1の実施の形態である定格電力(入力電力)150Wのメタルハライドランプ(セラミックメタルハライドランプ)1は、一端部が閉塞され、かつ他端部にステムガラス2が封着された直管状の外管3と、一部がこのステムガラス2に封止され、かつ一端部がこのステムガラス2から外管3内に引き込まれた2本の電力供給線4,5と、外管3内でこれらの電力供給線4,5によって支持された発光管6と、外管3の他端部に固着されたねじ込み式(E形)の口金7とを備えている。
As shown in FIG. 1, a metal halide lamp (ceramic metal halide lamp) 1 having a rated power (input power) of 150 W according to the first embodiment of the present invention is closed at one end and a stem glass 2 at the other end. Are sealed with a straight tubular outer tube 3, and two power supply lines 4 partially sealed with the stem glass 2 and with one end drawn from the stem glass 2 into the outer tube 3. 5, an arc tube 6 supported by these
外管3の長手方向の中心軸Xと発光管6の長手方向の中心軸Yとは、略同一軸上にある。 The central axis X in the longitudinal direction of the outer tube 3 and the central axis Y in the longitudinal direction of the arc tube 6 are substantially on the same axis.
外管3は、例えば硬質ガラス等からなり、その内部が300[K]で1×10-1[Pa]程度の真空状態になっている。もちろん、真空に代えて必要に応じて窒素ガス等が封入されていてもよい。また、外管3の形状としては、図1に示す直管タイプに限らず、例えばドロップタイプ等の公知の種々の形状のものを用いることができる。 The outer tube 3 is made of, for example, hard glass and the inside thereof is in a vacuum state of about 1 × 10 −1 [Pa] at 300 [K]. Of course, instead of vacuum, nitrogen gas or the like may be sealed as necessary. The shape of the outer tube 3 is not limited to the straight tube type shown in FIG. 1, and various known shapes such as a drop type can be used.
電力供給線4,5は、例えばニッケルまたは軟鋼からなる。一方の電力供給線4の他端部は口金7のアイレット部8に、他方の電力供給線5の他端部は口金7のシェル部9にそれぞれ電気的に接続されている。一方の電力供給線4には、始動時および再始動時、ランプの始動を補助するために発光管6に付設された近接導体10が抵抗体11を介して電気的に接続されている。また、一方の電力供給線4のうち、外管3内に引き込まれた部分には、外管3内のガス不純物を補足するためのゲッター12が取り付けられている。
The
なお、図1に示す電力供給線4,5は、複数の金属線を接続して一体化したものからなる。もっとも、電力供給線4,5として一本の金属線を適宜加工して用いてもよい。
The
発光管6は、図2に示すように、外径Doが6.4[mm]、内径Diが4.0[mm]の略円筒状の円筒部13とこの円筒部13の両端部に連なって形成されている略半球状の半球部14とからなる本管部15と、この本管部15の両端部に連なって形成され、その外径ro(3.2[mm])が本管部15の最大の外径Do(6.4[mm])よりも径小の略円筒状の細管部16とから構成された多結晶アルミナからなる外囲器17を有している。この外囲器17は、円筒部13、半球部14および細管部16がそれぞれ別個に成形され、後に焼きばめによって一体化されたものではなく、各部材を同時に成形する一体成形によって形成されたものである。このように本管部15と細管部16とを一体成形によって形成する場合、そのプロセス上、図3に示すように、本管部15の内面と細管部16の内面とが所定の曲率半径Rbを有する曲面を介して連なるように形成される場合が多い。一例として、発光管6をその長手方向の中心軸Yを含む任意の面で切った断面において、発光管6の内面のうち、曲率半径Rhが2.0[mm]の半球部14の内面から内径riが1.0[mm]の細管部16の直線状の内面(ストレート部分の内面)へと変わる境界部分の曲率半径Rbは0.1[mm]である。
As shown in FIG. 2, the arc tube 6 includes a substantially cylindrical
なお、図3では発光管6の一端部の構造のみを図示しているが、その他端部も同じ構造を有している。 In FIG. 3, only the structure of one end of the arc tube 6 is shown, but the other end also has the same structure.
ここで、このように本管部15の内面と細管部16の内面とが所定の曲率半径Rbを有する凸状の曲面を介して連なっている場合であって、細管部16のストレート部分の内径をri[mm]としたとき、本管部15と細管部16との境界部分の開口径d[mm]が(ri×1.05)[mm]となる箇所を「細管部16の開口面のうち、本管部15側の開口面」と定義する。仮に半球部14の内面と細管部16のストレート部分の内面とが細管部16側にいくほど径小となるテーパ状の曲面を介して連なっている場合や、半球部14の内面と細管部16のストレート部分の内面とが複合曲面を介して連なっている場合等であってもこれに準じて、「細管部16の開口面のうち、本管部15側の開口面」が定義される。もっとも、半球部14の内面と細管部16のストレート部分の内面とが上記した所定の曲率半径Rbを有する凸状の曲面やテーパ状の曲面等を介さず、直接連なっている場合は、まさに細管部16のストレート部分の終端(または始端)の箇所が「細管部16の開口面のうち、本管部15側の開口面」となる。そして、本管部15と細管部16とが一体成形によって形成されている場合、便宜上、この開口面を含む平面を境にして本管部15と細管部16とを分けることができる。
Here, in this way, the inner surface of the
外囲器17を構成する材料としては、多結晶アルミナ以外にイットリウム−アルミニウム−ガーネット(YAG)、窒化アルミニウム、イットリア、またはジルコニア等の透光性セラミックを用いることができる。
As a material constituting the
発光管6内には、発光物質としての例えばヨウ化ナトリウム(NaI)と、ヨウ化プラセオジウム(PrI3)およびヨウ化セリウム(CeI3)のうち少なくとも一方とからなる金属ハロゲン化物、緩衝ガスとしての水銀、始動補助ガスとしての例えばキセノンガス(Xe)がそれぞれ所定量封入されている。 The arc tube 6, for example, sodium iodide as a light-emitting substance (NaI), metal halide comprising at least one of iodide praseodymium (PrI 3) and cerium iodide (CeI 3), as a buffer gas Mercury and a predetermined amount of, for example, xenon gas (Xe) as a starting auxiliary gas are enclosed.
なお、封入される金属ハロゲン化物としては、ヨウ化ナトリウム(NaI)と、ヨウ化プラセオジウム(PrI3)およびヨウ化セリウム(CeI3)のうち少なくとも一方とからなる金属ハロゲン化物以外に、高演色タイプのセラミックメタルハライドランプで一般的に用いられているヨウ化ディスプロシウム(DyI3)、ヨウ化ツリウム(TmI3)、ヨウ化ホルミウム(HoI3)等の希土類金属のヨウ化物と、ヨウ化タリウム(TlI)およびヨウ化ナトリウムとを組み合わせたもの等、所望の色温度や演色性に応じて公知の種々の金属ハロゲン化物を用いることができる。もっとも、上記した例ではヨウ化物のみを列挙しているが、これらのヨウ化物の全部または一部を臭化物に代えて用いることもできる。 As the metal halides to be sealed, and sodium iodide (NaI), in addition to the metal halide comprising at least one of iodide praseodymium (PrI 3) and cerium iodide (CeI 3), high color rendering type ceramic metal halide lamp iodide dysprosium which are commonly used (DyI 3), iodide thulium (TmI 3), and an iodide of a rare earth metal such as iodide, holmium (HoI 3), thallium iodide ( Various known metal halides can be used depending on the desired color temperature and color rendering properties, such as a combination of TlI) and sodium iodide. However, in the above example, only iodides are listed, but all or part of these iodides can be used instead of bromide.
水銀は、純水銀として、または化合物としていずれの状態で封入されていてもよいが、発光管6内に存在する量としては4.0[mg/cm3]以下になっている。もちろん、水銀の封入量は4.0[mg/cm3]以下の範囲内において、点灯時、所望のランプ電圧が得られるように適宜調整されるが、場合によっては各種封入物を調整するなどして公知の手段を用いて無水銀(0[mg/cm3])としてもよい。無水銀としない場合、発光管6の形状が細長いタイプ、例えば後述するLd/Di>4.0なる関係式を満たす発光管6において、80[V]〜100[V]のランプ電圧を得るために、水銀の封入量は少なくとも0.8[mg/cm3]以上封入されることが好ましい。 Mercury may be sealed as pure mercury or as a compound in any state, but the amount present in the arc tube 6 is 4.0 [mg / cm 3 ] or less. Of course, the enclosed amount of mercury is appropriately adjusted so as to obtain a desired lamp voltage at the time of lighting within a range of 4.0 [mg / cm 3 ] or less, but various enclosures may be adjusted depending on circumstances. Then, it may be made anhydrous silver (0 [mg / cm 3 ]) using a known means. In the case of not using mercury-free, the lamp tube 6 has a long and narrow shape, for example, the lamp tube 6 satisfying the relational expression L d / D i > 4.0 described later, and a lamp voltage of 80 [V] to 100 [V] In order to obtain it, it is preferable that the amount of mercury enclosed be at least 0.8 [mg / cm 3 ].
希ガスとしては、アルゴンガス単体やキセノンガス単体、またはそれらの混合ガス等が封入されている。その封入量は、その成分や比率に関わらず10[kPa]〜50[kPa]の範囲で適宜設定されていることが好ましい。 As the rare gas, argon gas alone, xenon gas alone, or a mixed gas thereof is enclosed. The enclosed amount is preferably set as appropriate in the range of 10 [kPa] to 50 [kPa] regardless of the components and ratios.
この発光管6の管壁負荷We[W/cm2]は、入力電力[W]を発光管6(ただし、細管部16を除く)の内面積[cm2]を除した値で表される。本実施の形態では、入力電力150[W]を本管部15(ただし、開口部分は除く)の内面積[cm2]を除した値で表される。 The tube wall load W e [W / cm 2 ] of the arc tube 6 is expressed by a value obtained by dividing the input power [W] by the inner area [cm 2 ] of the arc tube 6 (excluding the narrow tube portion 16). The In the present embodiment, the input power 150 [W] is represented by a value obtained by dividing the inner area [cm 2 ] of the main pipe portion 15 (excluding the opening portion).
本管部15内には、図2および図3に示すように、後述する一対の電極部18が略同一軸(Y軸)上で略対向するように配置されており、放電空間19が形成されている。電極部18間の距離Ldは32.2[mm]である。ここで、発光管6の形状を表すパラメーターであるLd/Diは8.05となる。ただし、「内径Di」は、発光管6のうち、一対の電極部18の間に存在する部分の内径の平均値と定義する。本実施の形態のように該当部分全体が円筒状と単純な形状であるような場合には、簡略的に該当部分の範囲の任意の箇所を、例えば本管部15の中央部の内径の値をそのまま用いることができる。
As shown in FIGS. 2 and 3, a pair of
各細管部16内には、上述したとおり先端部に形成されている電極部18が本管部15内に位置し、かつその反対側の端部(後述する内部リード部20の一部と外部リード部21)が細管部16の外部に導出するように電極導入体22がそれぞれ挿入されている。挿入された電極導入体22は、細管部16の端部のうち、本管部15とは反対側の端部のみにおいて内部リード部20全体を覆うように細管部16と電極導入体22とで形成される隙間に流し込まれたガラスフリットからなるシール材23によって封着されている。シール材23は、細管部16と電極導入体22とで形成される隙間だけではなく、細管部16の外部にも内部リード部20と外部リード部21との接合部を覆うように存在している。
In each
電極導入体22は、先端部に形成された電極部18と、一端部がこの電極部18に接続された例えば酸化アルミニウム(Al2O3)とモリブデン(Mo)との混合物を焼結した導電性サーメットからなる直径が例えば0.9[mm]、長さが例えば3.1[mm]の内部リード部20と、一端部がこの内部リード部20に接続された例えばニオビウムからなる外部リード部21とを有している。外部リード部21の他端部は、細管部16の外部に導出しており、電力供給線4,5に電気的にそれぞれ接続されている。
The
電極部18は、直径が例えば0.5[mm]、長さが例えば16.5[mm]のタングステン製の電極棒24aとこの電極棒24aの先端部に設けられた外径が例えば0.9[mm]のタングステン製の電極コイル24bとを有している。
The
なお、内部リード部20として、酸化アルミニウム(Al2O3)とモリブデン(Mo)との混合物を焼結した導電性サーメット以外に、酸化アルミニウム(Al2O3)とタングステン(W)との混合物を焼結した導電性サーメットや、これらの導電性サーメットに代えて単なる金属のモリブデン棒等、公知の種々の耐ハロゲン性材料を用いることができる。
In addition to the conductive cermet obtained by sintering a mixture of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and molybdenum (Mo) as the
また、電極導入体22の構造として、電極部18、内部リード部20および外部リード部21からなるものを示したが、これに限らず例えば内部リード部と外部リード部とが一つのものからなり、一端部が電極棒24aに接続され、かつ他端部が細管部16の外部に導出してそのまま電力供給線4,5に接続されているもの等、公知の種々の電極導入体を用いることができる。そして、種々の電極導入体を用いることができる結果、電極導入体の細管部16内での封着方法として上記したシール材23による封着方法以外に、公知のメタライズ封着を用いることができる。
Further, the structure of the
ここで、図3に示すように、細管部16の開口面のうちの本管部15側の開口面からこの開口面に近い方の電極部18の先端までの最短距離をLe[mm]、発光管6の管壁負荷をWe[W/cm2]としたとき、後述する理由により、1.3[mm]≦Le、かつLe≦We/11なる関係式を満たすように設定されている。
Here, as shown in FIG. 3, the shortest distance from the opening surface on the
また、細管部16内において、細管部16と電極導入体22、具体的には電極棒24aとの間には金属製の筒状体25が介在している。この筒状体25は、細管部16と電極棒24aとの間に形成される隙間26を可能な限り埋め、細管部16内に沈み込んでくる金属ハロゲン化物の量を低減するためのものである。ここでは、その筒状体25として、製造しやすく、かつ電極棒24aに取り付けやすいという観点から、線径0.2[mm]のモリブデン線を密巻きにしたコイルを用いている。モリブデン線の線径は、細管部16と電極棒24aとの間に形成される隙間26の大きさに応じて適宜決定すればよい。また、このコイル状の筒状体25を用いる場合において、細管部16と電極棒24aとの間に形成される隙間26を可能な限り埋めるという観点から、各ターンが密接している密巻きコイルを用いることが好ましい。
Further, in the
なお、電極棒24aとこれに取り付けられている筒状体25とは、電気的につながっており、同電位となる。したがって、電力供給時、一対の電極部18は互いに極性が異なっているので、ある一方の筒状体25と他方の筒状体25も互いに極性が異なる。
The
このように細管部16と電極棒24aとの間の隙間をなくすためには、筒状体25が細管部16と電極導入体22との双方に密接し、その隙間26を完全に埋めることが好ましい。しかしながら、実際には、細管部16の内径や筒状体25の大きさは各々の製造ばらつき等によってばらつきが発生し、また上記したとおり筒状体25が取り付けられている電極導入体22を細管部16内に挿入する際の裕度を考慮すると、前記隙間26を筒状体25によって完全に埋めることは難しい。そのために、通常、細管部16と電極導入体22との間に筒状体25が介在していても、その細管部16と筒状体25との間には例えば最大で0.05[mm]〜0.10[mm]の隙間26が存在する。本実施の形態では、細管部16の内径riが1.0[mm]、電極棒24aの直径が0.5[mm]であり、筒状体25が取り付けられた状態で電極導入体22を細管部16内に挿入する際の裕度を考慮して、線径0.2[mm]のモリブデン線を用いている。したがって、細管部16と筒状体25との間には0.05[mm]の隙間26が存在することになる。もっとも、電極導入体22を細管部16内に挿入して封着する際、電極導入体22が細管部16内で偏心して封着される場合がある。その場合、細管部16と筒状体25との間には最大で0.1[mm]の隙間26が存在することになる。
Thus, in order to eliminate the gap between the
なお、筒状体25の構成材料としてモリブデン以外に、例えばタングステンや白金等の公知の種々の耐ハロゲン性の材料を用いることができる。
In addition to molybdenum, as the constituent material of the
ここで、細管部16の開口面のうちの本管部15側の開口面から筒状体25までの最短距離をLi[mm]としたとき、後述する理由により、0[mm]<Li≦0.5[mm]なる関係式を満たすように設定されている。
Here, when the shortest distance from the opening surface on the
そして、このようなメタルハライドランプ1は次のような電子安定器(図示せず)を用いて点灯される。すなわち、一例として、始動時および再始動時にはLC共振によって周波数240[kHz]〜390[kHz]で最大値4.0[kV]の高周波パルス電圧を印加してランプを始動または再始動させる一方、周波数400[Hz]の矩形波電圧によってランプを定常点灯させる。 And such a metal halide lamp 1 is lighted using the following electronic ballasts (not shown). That is, as an example, when starting and restarting, the lamp is started or restarted by applying a high-frequency pulse voltage with a frequency of 240 [kHz] to 390 [kHz] and a maximum value of 4.0 [kV] by LC resonance, The lamp is steadily lit by a rectangular wave voltage having a frequency of 400 [Hz].
次に、細管部16の開口面のうちの本管部15側の開口面から筒状体25までの最短距離をLi[mm]としたとき、0[mm]<Li≦0.5[mm]なる関係式を満たすとともに、その開口面から当該開口面に近い方の電極部18の先端までの最短距離をLe[mm]、発光管6の管壁負荷をWe[W/cm2]としたとき、1.3[mm]≦Le、かつLe≦We/11なる関係式を満たすように規定した理由について説明する。
Next, when the shortest distance from the opening surface on the
まず、上記した本発明の第1の実施の形態である定格電力(入力電力)150Wのメタルハライドランプ1において、管壁負荷Weを33[W/cm2]と一定にし、最短距離Liを−0.3[mm]〜0.9[mm]の範囲内で、最短距離Leを1.2[mm]〜3.3[mm]の範囲内でそれぞれ表1に示すとおり種々変化させたものを各20本ずつ作製した。そして、各々作製したランプのうちの10本を上記した電子安定器を用いて定格電力で水平点灯させ、1000時間点灯経過時において発光管6の内面に黒化が発生したものの本数、および色温度の変化ΔTC[K]について調べたところ、同じく表1に示すとおりの結果が得られた。また、残る10本を上記した電子安定器を用いて定格電力で垂直点灯させ、同じように1000時間点灯経過時において発光管6の内面に黒化が発生したものの本数、および色温度の変化ΔTC[K]について調べたところ、表1に示すとおりの結果が得られた。 First, in the rated power (input power) halide lamp 1 of 150W which is a first embodiment of the present invention described above, the wall loading W e is kept constant at 33 [W / cm 2], the shortest distance L i within the scope of -0.3 [mm] ~0.9 [mm] , while varying as indicating the shortest distance L e in table 1, respectively in the range of 1.2 [mm] ~3.3 [mm] 20 pieces of each were prepared. Then, 10 of each of the produced lamps are horizontally lit at the rated power using the electronic ballast described above, and the number and the color temperature at which blackening occurs on the inner surface of the arc tube 6 after 1000 hours of lighting. When the change ΔT C [K] was examined, the results as shown in Table 1 were obtained. Further, the remaining 10 are vertically lit at the rated power using the electronic ballast described above, and similarly, the number of blackenings that have occurred on the inner surface of the arc tube 6 and the change in color temperature ΔT after 1000 hours of lighting. When C [K] was examined, the results shown in Table 1 were obtained.
なお、点灯方法としては、5時間連続点灯させた後、一旦消灯(電源オフ)させて2分後に再始動(電源オン)させ、再び5時間連続点灯を行いこれを繰り返した。「点灯経過時間」とは累計の点灯時間を示す。 As a lighting method, after continuously lighting for 5 hours, it was once turned off (power off), restarted after 2 minutes (power on), and again continuously lighting for 5 hours. “Lighting elapsed time” indicates the cumulative lighting time.
また、最短距離Liにおいて「−(マイナス)」で示された値は、筒状体25が細管部16の開口面のうち、本管部15側の開口面から本管部15側へ突出し、その突出した長さを示している。したがって、最短距離Liが0.0[mm]とは、筒状体25の端面と細管部16の本管部15側の開口面とが面一にあることを示している。最短距離Leは、筒状体25の長さを適宜変更することによって調整した。一方、最短距離Liは、電極棒24aの長さ自体を適宜変更することによって調整した。その結果、各サンプルにおいて電極部18間の距離Ldは、最短距離Liの調整に伴って表1に示すとおりの値になっている。
Further, the value indicated by “− (minus)” at the shortest distance L i indicates that the
また、表1中の「黒化の発生状況」欄は、分母が全サンプル数を、分子がそのうちの発光管6の内面に黒化が見られたものの本数をそれぞれ示す。ここでは、目視によって黒化の有無を確認している。また、表1中の「色温度の変化ΔTC」欄の値は、100時間点灯経過時の色温度[K]と1000時間点灯経過時の色温度[K]との差の絶対値であって、全サンプルの平均値を示す。「色温度の変化ΔTC」の評価基準としては、人が目視によって色温度の変化をほぼ感じなくなる300[K]を基準とし、これ以下であれば「良好」、これを越えれば「不良」とした。さらに、表1中の「ランプ効率」、「色温度」、「平均演色評価指数」は点灯初期(点灯経過時間100時間)の値の各サンプルの平均値をそれぞれ示す。その中で記号「−」は未評価を示す。 Also, in the “blackening occurrence state” column in Table 1, the denominator indicates the total number of samples, and the numerator indicates the number of blackenings observed on the inner surface of the arc tube 6. Here, the presence or absence of blackening is confirmed visually. In Table 1, the value in the “color temperature change ΔT C ” column is the absolute value of the difference between the color temperature [K] after 100 hours of lighting and the color temperature [K] after 1000 hours of lighting. The average value of all samples is shown. As an evaluation standard of “color temperature change ΔT C ”, 300 [K], in which a person hardly feels a change in color temperature by visual observation, is set as a standard. It was. Further, “Lamp Efficiency”, “Color Temperature”, and “Average Color Rendering Evaluation Index” in Table 1 indicate the average values of the samples at the initial stage of lighting (lighting elapsed time 100 hours). Among them, the symbol “-” indicates unevaluated.
さらに、各サンプルにおいて、本管部15は、その外径Doが6.4[mm]、内径Diが4.0[mm]、内面積が4.54[cm2]である。細管部16は、その外径roが3.2[mm]、内径riが1.0[mm]である。電極棒24aは、その直径が0.5[mm]である。電極コイル24bの外径φ(図2参照)は0.9[mm]である。筒状体25を構成しているコイルの線径は0.2[mm]である。発光管6内に封入されている封入物の封入量は次のとおりである。発光物質としてのヨウ化ナトリウム(NaI)およびヨウ化プラセオジウム(PrI3)はモル組成比(NaI/PrI3)が6.2で、総量が12[mg]である。緩衝ガスとしての水銀は0.8[mg](1.84[mg/cm3])である。始動補助ガスとしてのキセノンガス(Xe)はその封入圧が300[K]で10[kPa]〜30[kPa]になるように封入されている。
Further, in each sample, the
表1から明らかなように、0[mm]<Li≦0.5[mm]なる関係式を満たすとともに、1.3[mm]≦Le、かつLe≦We/11なる関係式を満たす場合、例えばサンプル12、サンプル13、サンプル14、サンプル17、サンプル18、サンプル19、サンプル22、サンプル23、およびサンプル24の場合、全サンプルについて水平点灯および垂直点灯いずれの点灯方向であっても、1000時間点灯経過時において発光管6の内面に黒化が発生したものはなく、色温度の変化ΔTCも上記した評価基準を満足していた。
As is clear from Table 1, while satisfying the relational expression of 0 [mm] <L i ≦ 0.5 [mm], the relational expression of 1.3 [mm] ≦ L e and L e ≦ W e / 11 For example, in the case of
一方、0[mm]<Li≦0.5[mm]なる関係式を満たすものの、Le<1.3[mm]なる関係式を満たす場合、例えばサンプル11、サンプル16、およびサンプル21の場合、全サンプルについて水平点灯および垂直点灯いずれの点灯方向であっても、色温度の変化ΔTCが上記した評価基準を満足していたものの、点灯方向が水平点灯にあっては10本中少なくとも1本以上が、垂直点灯にあっては10本中少なくとも1本以上が1000時間点灯経過時において発光管6の内面のうち、本管部15と細管部16との両方の境界部分の内面に黒化が発生していた。
On the other hand, 0 [mm] <but satisfy L i ≦ 0.5 [mm] relational expression, when satisfying L e <1.3 [mm] relational expression, for example, a
また、0[mm]<Li≦0.5[mm]なる関係式を満たすものの、Le>We/11なる関係式を満たす場合、例えばサンプル15、サンプル20、およびサンプル25の場合、全サンプルについて水平点灯および垂直点灯いずれの点灯方向であっても、1000時間点灯経過時において発光管6の内面に黒化が発生したものはなく、点灯方向が水平点灯に限っては全サンプルについて色温度の変化ΔTCが上記した評価基準を満足していたものの、垂直点灯にあっては全サンプルについて色温度の変化ΔTCが上記した評価基準を満足していなかった。
Further, 0 [mm] <but satisfy L i ≦ 0.5 [mm] relational expression, L e> if it meets W e / 11 relational expression, for example, a
また、Li≦0[mm]なる関係式を満たす場合、例えばサンプル1、サンプル2、サンプル3、サンプル4、サンプル5、サンプル6、サンプル7、サンプル8、サンプル9、およびサンプル10の場合、全サンプルについて水平点灯および垂直点灯いずれの点灯方向であっても、色温度の変化ΔTCが上記した評価基準を満足していたものの、点灯方向が水平点灯にあっては10本中少なくとも2本以上が、垂直点灯にあっては10本中少なくとも3本以上が1000時間点灯経過時において発光管6の内面のうち、本管部と細管部との両方の境界部分の内面に黒化が発生していた。特に、Li[mm]=(−0.3)の場合での垂直点灯にあっては、10本中1本のものが前記境界部分の一方にクラックが発生していた。
Further, when satisfying the relational expression L i ≦ 0 [mm], for example, in the case of Sample 1, Sample 2, Sample 3, Sample 4,
さらに、Li>0.5[mm]なる関係式を満たす場合、例えばサンプル26、サンプル27、サンプル28、サンプル29、サンプル30、サンプル31、サンプル32、サンプル33、サンプル34、およびサンプル35の場合、一部のサンプル(サンプル26、サンプル31)を除いて水平点灯および垂直点灯いずれの点灯方向であっても、1000時間点灯経過時において発光管6の内面に黒化が発生したものはなく、点灯方向が水平点灯に限っては全サンプルについて色温度の変化ΔTCが上記した評価基準を満足していたものの、垂直点灯にあっては全サンプルについて色温度の変化ΔTCが上記した評価基準を満足していなかった。
Further, when the relational expression L i > 0.5 [mm] is satisfied, for example,
次に、このような結果に基づき、前記関係式が導き出された理由について説明する。 Next, the reason why the relational expression is derived based on such results will be described.
まず、Li≦0[mm]なる関係式を満たす場合において、発光管6の内面が黒化していたもののサンプルを分析したところ、発光管6の内面には筒状体25の成分と同じモリブデンを成分とする黒い付着物が付着していた。この黒化の原因は、ランプの再始動時に一対の電極部18間で放電が始まるのではなく、筒状体25とこの筒状体25とは極性が異なる電極部18との間で放電(バックアーク)が始まった後に、その放電が一対の電極部18間へ移行しているためであると考えられる。実際に、高速ビデオカメラを用いてランプの再始動時の様子を観察すると、筒状体25の端部のうち、電極部18側の端部が位置している本管部15と細管部16との境界部分において、アークの輝点と思われる発光が確認された。したがって、筒状体25とこの筒状体25とは極性が異なる電極部18との間でバックアークが発生した際、そのときの熱衝撃によって筒状体25の成分であるモリブデンが飛散し、その近傍の発光管6の内面に付着したと考えられる。しかしながら、従来のメタルハライドランプ(特許文献3記載のもの)では、Li≦0[mm]なる関係式を満たす場合、このようなバックアークという現象がほとんど発生しないとされていた。それにもかかわらずこのような現象が起きることについては、発光管6内に存在する水銀量が起因していると考えた。つまり、従来のものは水銀の封入量が多く、例えば6.0[mg/cm3]以上封入されている。したがって、特に再始動時、発光管6内における水銀蒸気圧が高く、もとより放電が起こりにくい状態にあるために、バックアークが発生しにくかったと考えられる。しかしながら、Ld/Diが4.0を越える細長い形状の発光管6のように水銀の封入量が少なくてすみ、発光管6内に存在する水銀の量が4.0[mg/cm3]以下になると、再始動時、発光管6内における水銀蒸気圧は著しく低くなって、水銀の量が多い場合(例えば6.0[mg/cm3])に比して放電が起こりやすい状態になり、バックアークが発生してしまったと考えられる。
First, in the case where the relational expression L i ≦ 0 [mm] is satisfied, a sample of the inner surface of the arc tube 6 that was blackened was analyzed. There was a black deposit adhering to the ingredients. The reason for this blackening is that the discharge does not start between the pair of
したがって、発光管6内に存在する水銀の量が4.0[mg/cm3]以下の場合には、バックアークの発生を抑制するために、Li>0[mm]なる関係式を満たすことが必要であるとわかった。 Therefore, when the amount of mercury present in the arc tube 6 is 4.0 [mg / cm 3 ] or less, the relational expression L i > 0 [mm] is satisfied in order to suppress the occurrence of back arc. I found it necessary.
ところが、Li>0[mm]なる関係式を満たす場合であっても、サンプル11、サンプル16およびサンプル21のようにLe<1.3[mm]なる関係式を満たす場合、本管部15と細管部16との両方の境界部分の内面に黒化が発生している。しかしながら、これらのサンプルについて、高速ビデオカメラを用いてランプの再始動時の様子を観察すると、筒状体25の端部のうち、電極部18側の端部が位置している本管部15と細管部16との境界部分にアークの輝点と思われる発光は確認できなかった。つまり、これらのサンプルの場合では、再始動時に上記したようなバックアークは発生していないと考えられる。しかし、その黒化の要因となっている黒い付着物を分析すると、その成分がモリブデンであったことを踏まえると、これらのサンプルの場合、Le<1.3[mm]なる関係式を満たす結果、筒状体25が電極部18に近づきすぎてその温度が過度に上昇し、その成分であるモリブデンが飛散して発光管6の内面に付着したと考えられる。
However, even if satisfying L i> 0 [mm] relational expression,
したがって、これらの結果、バックアークが発生するのを抑制するとともに、筒状体25が電極部18の熱によって過度に高温となり、その成分が蒸発するのを低減し、発光管6の内面が黒化するのを防止するために、0[mm]<Li、かつ1.3[mm]≦Leなる関係式を満たすべきことがわかった(以下、「第一の条件」という)。
Therefore, as a result, the occurrence of back arc is suppressed, and the
次に、Li≦0[mm]なる関係式を満たす場合、細管部16と電極棒24aとの間全体に筒状体25を介在させることになるので、細管部16と電極棒24aとの間に形成される隙間には金属ハロゲン化物が極めて沈み込みにくく、そのために1000時間点灯経過時における色温度の変化ΔTcが小さくなったと考えられる。しかしながら、上記したように0[mm]<Li≦0.5[mm]なる関係式を満たすとともに、Le≦We/11なる関係式を満たす場合には、細管部16内において、細管部16と電極棒24aとの間に筒状体25が介在していない部分が存在し、その部分に金属ハロゲン化物が沈み込む余地があるにもかかわらず、1000時間点灯経過時における色温度の変化ΔTcが上記した評価基準を満たしている。これは次のような要因が考えられる。第一に、細管部16と電極棒24aとの間に筒状体25が介在していない部分がわずかであるために、その部分に浸入してくる金属ハロゲン化物の量自体が少ない。第二に、Le≦We/11なる関係式を満たす結果、電極部18が筒状体25に近づき、筒状体25の温度を高くなっているので、筒状体25が介在していない部分に金属ハロゲン化物が浸入してきたとしても、そのほとんどが細管部16内の奥深くに沈み込んでしまう前に高温の筒状体25に触れることによって直ぐに蒸発してしまう。つまり、金属ハロゲン化物は細管部16内への浸入、蒸発を定常的に繰り返していると考えられる。これらの結果、金属ハロゲン化物が細管部16内の奥深くに沈み込んで沈積することはなく、色温度の変化ΔTcが小さくなったと考えられる。しかしながら、例えばサンプル26、サンプル27、サンプル28、サンプル29、サンプル31、サンプル32、サンプル33およびサンプル34のようにLi>0.5[mm]なる関係式を満たす場合、たとえLe≦We/11なる関係式を満たしたとしても、1000時間点灯経過時における色温度の変化ΔTcが上記した評価基準を満たしていない。これは、Li>0.5[mm]なる関係式を満たす場合、細管部16と電極棒24aとの間において筒状体25が介在していない部分が大きすぎ、その分、浸入してくる金属ハロゲン化物の量が多くなってしまうので、浸入してくる金属ハロゲン化物を筒状体25によって十分に蒸発しきれなくなり、蒸発しなかった金属ハロゲン化物がそのまま細管部16内の奥深くに沈み込んで沈積し、発光に寄与しなくなったためであると考えられる。
Next, when the relational expression L i ≦ 0 [mm] is satisfied, the
したがって、金属ハロゲン化物が細管部16内に沈み込むのを抑制し、点灯時間の経過とともに色温度が変化するのを防止するために、0[mm]<Li≦0.5[mm]なる関係式を満たす場合であって、Le≦We/11なる関係式を満たすべきことがわかった(以下、「第二の条件」という)。
Therefore, 0 [mm] <L i ≦ 0.5 [mm] in order to suppress the metal halide from sinking into the
そして、これに加えて上記したような金属ハロゲン化物が細管部16内へ浸入、蒸発を定常的に繰り返すという現象はランプ効率の向上をもたらしていることが新たに見出された。例えば、表1に示すとおり最短距離Liが0.2[mm]、最短距離Leが2.0[mm]のサンプル18ではランプ効率が水平点灯時で136.3[lm/W]、垂直点灯時で134.7[lm/W]であったのに対して、最短距離Liが−0.3[mm]、最短距離Leが3.3[mm]のサンプル5ではランプ効率が水平点灯時で129.0[lm/W]、垂直点灯時で127.3[lm/W]であり、また最短距離Liが0.9[mm]、最短距離Leが3.3[mm]のサンプル35ではランプ効率が水平点灯時で125.0[lm/W]、垂直点灯時で117.2[lm/W]であった。通常、封入される金属ハロゲン化物の量は、安定点灯中であっても全てが蒸発しているのでなく、一部が液体状で存在する程度に余剰に封入されている。その余剰の金属ハロゲン化物の大半が、発光管6の内面で最も温度が低い箇所、すなわち最冷点箇所に存在し、蒸発と液化とを繰り返している。したがって、細管部16内に浸入してくるのはこの余剰の金属ハロゲン化物となる。しかしながら、細管部16内に浸入してくる余剰の金属ハロゲン化物は、上記したとおり筒状体25によって直ぐに蒸発してしまう。そこで、液体状の余剰の金属ハロゲン化物の大半は、細管部16内の最冷点箇所の温度の次に低い温度を有する箇所、水平点灯の場合、各半球部14の内面のうちの細管部16の近傍部分に、また垂直点灯の場合、下側に位置する半球部14の内面のうちの細管部16の近傍部分がそれに該当すると考えられる。一般的に、ランプの発光効率を決定する一つの要因である発光金属の蒸気圧は、余剰の金属ハロゲン化物が存在している部分の温度によって決まる。
In addition to this, it has been newly found that the phenomenon that the metal halide as described above permeates into the
したがって、Le≦We/11なる関係式を満たすことにより、液体状の余剰の金属ハロゲン化物を細管部16の内面よりも温度の高い半球部14の内面に存在させることができるので、その部分の温度で決定される発光金属の蒸気圧を上昇させることができ、ランプ効率を向上させることができるとわかった(以下、「第三の条件」という)。
Therefore, by satisfying the relational expression L e ≦ W e / 11, liquid excess metal halide can be present on the inner surface of the
以上の結果をまとめると、上記した第一の条件、第二の条件および第三の条件から、細管部16の開口面のうちの本管部15側の開口面から筒状体25までの最短距離をLi[mm]としたとき、0[mm]<Li≦0.5[mm]なる関係式を満たすとともに、細管部16の開口面のうちの本管部15側の開口面からこの開口面に近い方の電極部18の先端までの最短距離をLe[mm]、発光管6の管壁負荷をWe[W/cm2]としたとき、1.3[mm]≦Le、かつLe≦We/11なる関係式を満たすことにより、バックアークが発生するのを抑制することができるとともに、筒状体25が電極部18の熱によって過度に高温となり、その成分が蒸発するのを低減することができ、これらの結果、発光管6の内面が黒化するのを防止することができ、また金属ハロゲン化物が細管部16内に沈み込むのを抑制することができるので、点灯時間の経過とともに色温度が変化するのを防止することができ、しかも発光金属の蒸気圧を上昇させることができ、ランプ効率を向上させることができることがわかった。
To summarize the above results, from the first condition, the second condition, and the third condition described above, the shortest distance from the opening surface on the
よって、上記した本発明の第1の実施の形態であるメタルハライドランプ1の構成によれば、筒状体25の端部のうち、電極部18側の端部の位置を、内部に存在する水銀の量が4.0[mg/cm3]以下である発光管6を備えたメタルハライドランプ1における特有の位置に適正化することができるので、筒状体25とこの筒状体25と極性が異なる電極部18との間で発生するバックアークを抑制することができるとともに、筒状体25が電極部18に近づきすぎてその熱によって過度に高温となり、その成分が蒸発するのを低減することができ、その結果、発光管6の内面が黒化するのを防止することができる。また、細管部16内に入り込む金属ハロゲン化物の量自体を低減することができるとともに、細管部16内に入り込んだ金属ハロゲン化物を筒状体25によって再び本管部15内へ蒸発させることができるので、余剰の金属ハロゲン化物が細管部16内に沈み込むのを抑制することができ、これに起因して点灯時間の経過とともに色温度が変化するのを防止することができる。しかも、余剰の金属ハロゲン化物が細管部16内に沈み込むのを抑制することができる結果、余剰の金属ハロゲン化物を半球部14の内面のうち、細管部16の近傍部分に存在させることができるので、発光金属の蒸気圧を上昇させることができ、ランプ効率を向上させることができる。
Therefore, according to the configuration of the metal halide lamp 1 according to the first embodiment of the present invention described above, the position of the end portion on the
次に、本発明の第2の実施の形態である照明装置は、図4に示すように、例えば天井用照明等に使用されるものであり、天井27に組み込まれた傘状の反射灯具28とこの反射灯具28の底部に取り付けられた板状のベース部29と反射灯具28内の底部に設けられたソケット部30とを有する照明器具31と、この照明器具31内のソケット部30に取り付けられた本発明の第1の実施の形態である定格電力150Wのメタルハライドランプ1と、ベース部29の反射灯具28から離間した位置に取り付けられた電子安定器32とを備えている。
Next, as shown in FIG. 4, the lighting device according to the second embodiment of the present invention is used for, for example, ceiling lighting, and an umbrella-shaped
以上のとおり本発明の第2の実施の形態である照明装置にかかる構成によれば、上記した本発明の第1の実施の形態であるメタルハライドランプ1を用いているために、バックアークが発生しにくいので、発光管6の内面が黒化しにくく、しかも点灯時間の経過に伴う色温度の変化が小さく、効率も高い照明装置を実現することができる。 As mentioned above, according to the structure concerning the illuminating device which is 2nd Embodiment of this invention, since the metal halide lamp 1 which is 1st Embodiment of this invention mentioned above is used, a back arc generate | occur | produces. Therefore, it is difficult to blacken the inner surface of the arc tube 6, and it is possible to realize a lighting device that is small in change in color temperature with the passage of lighting time and high in efficiency.
なお、上記第2の実施の形態では、その照明装置の用途として天井用照明を一例に挙げたが、その他の屋内照明や、店舗照明、街路灯照明等にも用いることができ、その用途は限定されるものでない。また、その用途に応じて公知の種々の照明器具や電子安定器を用いることができる。 In the second embodiment, ceiling lighting is given as an example of the use of the lighting device, but it can also be used for other indoor lighting, store lighting, street lamp lighting, etc. It is not limited. Moreover, various well-known lighting fixtures and electronic ballasts can be used according to the use.
なお、上記各実施の形態では、外囲器17の構成として円筒部13と半球部14とからなる本管部15と、細管部16とから構成されたものを用いた場合について説明したが、これに限らず本管部15の半球部14が細管部16側にいくほど径小となる略テーパ状のテーパ部(図示せず)に代わった外囲器を用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。もちろん、円筒部13、テーパ部および細管部16とは一体成形によって形成されている。このようにいずれの公知の種々の一体成形によって形成された外囲器を用いた場合でも、上記と同様の作用効果を得ることができる。これらの場合でも、上記と同じように細管部16のストレート部分の内径をri[mm]としたとき、本管部15と細管部16との境界部分の開口径d[mm]が(ri×1.05)[mm]となる箇所を「細管部16の開口面のうち、本管部15側の開口面」と定義することができる。
In each of the above-described embodiments, the case where the
また、図5に示すように、外囲器33の構成として、略円筒状の円筒部34とこの円筒部34の両端部の内側に設けられた略リング状のリング部35とからなる本管部36と、この本管部36の両端部に形成された、すなわちリング部35の中央部に一端部がはめ込まれた略円筒状の細管部37とから構成されているものを用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。この外囲器33は、円筒部34、リング部35および細管部37がそれぞれ焼きばめによって一体化されている。この場合、まさに細管部37のストレート部分の本管部36側の端(図5中、Aで示す部分)の箇所が「細管部37の開口面のうち、本管部36側の開口面」となる。ただし、図5では、発光管の一端部のみ図示しているが、その他端部も同じ構成を有している。
Further, as shown in FIG. 5, the
また、図6に示すように、外囲器38の構成として、略円筒状の第一の円筒部39とこの第一の円筒部39にテーパ部40を介して形成され、かつ外径が第一の円筒部39の外径よりも径小の略円筒状の第二の円筒部41からなる本管部42と、この第二の円筒部41の端部に形成された細管部43とから構成されているものを用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。例えば、第一の円筒部39、テーパ部40および第二の円筒部41は一体成形によって形成されており、細管部43はその一端部が第二の円筒部41内にはめ込まれた後、焼きばめによって一体化されている。この場合、まさに細管部43のストレート部分の本管部42側の端(図6中、Bで示す部分)の箇所が「細管部43の開口面のうち、本管部42側の開口面」となる。ただし、図6では、発光管の一端部のみ図示しているが、その他端部も同じ構成を有している。
Further, as shown in FIG. 6, the
さらに、上記したいずれの場合も本管部15,36,42の円筒部13,34,39の形状が略円筒状である場合について説明したが、その形状として中央部が最も膨らんで最大径を有し、両端へいくほど徐々に径小となる紡錘形状のものを用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
Furthermore, in any of the cases described above, the case where the
上記各実施の形態では、モリブデン製のコイル状の筒状体25を用いた場合について説明したが、筒状体として、金属ロッドの芯をくり貫いた筒状のものや、金属シートを筒状に丸めたもの等を用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
In each of the above embodiments, the case where the coiled
上記各実施の形態では、Ld/Diが4.0よりも大きい発光管6であって、内部に存在する水銀の量が4.0[mg/cm3]以下である発光管6を用いた場合について説明したが、内部に存在する水銀の量が4.0[mg/cm3]以下である発光管であれば、その形状等については特に限定されるものではなく、例えばLd/Diが4.0以下の公知の種々の発光管を用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。 In each of the above embodiments, the arc tube 6 having L d / D i larger than 4.0, and the amount of mercury present inside is 4.0 [mg / cm 3 ] or less. Although the case where it is used has been described, the shape or the like is not particularly limited as long as the amount of mercury present inside is 4.0 [mg / cm 3 ] or less. For example, L d Even when various known arc tubes having / D i of 4.0 or less are used, the same effect as described above can be obtained.
上記各実施の形態では、定格電力(入力電力)150Wのメタルハライドランプ1を用いた場合について説明したが、本発明は定格電力(入力電力)が例えば100W〜250Wのメタルハライドランプにも適用することができる。 In each of the above embodiments, the case where the metal halide lamp 1 having a rated power (input power) of 150 W is used has been described. However, the present invention may be applied to a metal halide lamp having a rated power (input power) of, for example, 100 W to 250 W. it can.
本発明は、特に再始動時において、筒状体と、これと極性が異なる電極部との間でバックアークが発生するのを抑制することが必要な用途にも適用することができるものである。 The present invention can also be applied to applications that need to suppress the occurrence of a back arc between a cylindrical body and an electrode portion having a polarity different from that of the cylindrical body, particularly at the time of restart. .
1 メタルハライドランプ
2 ステムガラス
3 外管
4,5 電力供給線
6 発光管
7 口金
8 アイレット部
9 シェル部
10 近接導体
11 抵抗体
12 ゲッター
13,34 円筒部
14 半球部
15,36,42 本管部
16,37,43 細管部
17,33,38 外囲器
18 電極部
19 放電空間
20 内部リード部
21 外部リード部
22 電極導入体
23 シール材
24a 電極棒
24b 電極コイル
25 筒状体
26 隙間
27 天井
28 反射灯具
29 ベース部
30 ソケット部
31 照明器具
32 電子安定器
35 リング部
39 第一の円筒部
40 テーパ部
41 第二の円筒部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal halide lamp 2 Stem glass 3
Claims (2)
前記電極導入体は、前記電極部が前記本管部内に位置するように前記細管部内に挿入され、かつ前記細管部の端部のうち、前記本管部とは反対側の端部で封着されており、前記細管部内において、前記電極導入体と前記細管部との間には金属製の筒状体が介在し、前記細管部の開口面のうちの前記本管部側の開口面から前記筒状体までの最短距離をLi[mm]としたとき、0[mm]<Li≦0.5[mm]なる関係式を満たすとともに、前記細管部の開口面のうちの前記本管部側の開口面からこの開口面に近い方の前記電極部の先端までの最短距離をLe[mm]、前記発光管の管壁負荷をWe[W/cm2]としたとき、1.3[mm]≦Le、かつLe≦We/11なる関係式を満たすことを特徴とするメタルハライドランプ。 It has a ceramic envelope consisting of a main pipe part and narrow pipe parts formed at both ends of the main pipe part, and an electrode introduction body in which an electrode part is formed at the end part. An arc tube in which the amount of mercury present is 4.0 [mg / cm 3 ] or less,
The electrode introduction body is inserted into the narrow tube portion so that the electrode portion is located in the main tube portion, and is sealed at an end portion of the thin tube portion opposite to the main tube portion. In the narrow tube portion, a metal cylindrical body is interposed between the electrode introduction body and the narrow tube portion, and from the opening surface on the main tube side of the opening surface of the narrow tube portion. When the shortest distance to the cylindrical body is L i [mm], the relational expression 0 [mm] <L i ≦ 0.5 [mm] is satisfied, and the book in the opening surface of the narrow tube portion the shortest distance from the opening surface of the tube portion to the tip of the electrode portion closer to the opening plane L e [mm], when the tube wall loading of the arc tube was W e [W / cm 2] , A metal halide lamp characterized by satisfying a relational expression of 1.3 [mm] ≦ L e and Le ≦ W e / 11.
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