JP4719105B2 - Metal halide lamp - Google Patents

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Description

本発明は、自動車の前照灯等に使用される本質的に水銀を含まないメタルハライドランプに関するものである。   The present invention relates to a metal halide lamp which is essentially free of mercury and is used for automobile headlamps and the like.

水銀を含まないメタルハライドランプ(以下、水銀フリーランプ)は、例えば、特開2005−339999号公報(以下、特許文献1)などにより公知である。この水銀フリーランプでは、金属ハロゲン化物と希ガスとを組み合わせることにより、水銀を用いないでも水銀入りのメタルハライドランプ(以下、水銀入りランプ)と同等、又はそれ以上の特性を得ることができるようになっている。   A metal halide lamp not containing mercury (hereinafter referred to as mercury-free lamp) is known, for example, from JP-A-2005-339999 (hereinafter referred to as Patent Document 1). In this mercury-free lamp, by combining a metal halide and a rare gas, characteristics equal to or higher than those of a metal halide lamp containing mercury (hereinafter referred to as a mercury-containing lamp) can be obtained without using mercury. It has become.

この特許文献1に記載のように、水銀フリーランプでは封止された電極部分でクラックが発生することによるリーク(以下、クラックリーク)および放電媒体が侵入することによる色度変化が生じやすいことが知られている。この課題に対し、この発明では所定の電極軸領域に100%のコイルピッチでコイルを巻装している。なお、特許文献1に記載しているクラックリークは、コイルが巻装されていない電極軸に接触する封止ガラス部分で発生する軸リークを意味している。   As described in Patent Document 1, in a mercury-free lamp, a leak (hereinafter referred to as a crack leak) due to generation of a crack in a sealed electrode portion and a change in chromaticity due to penetration of a discharge medium may easily occur. Are known. In response to this problem, in the present invention, a coil is wound around a predetermined electrode axis region at a coil pitch of 100%. In addition, the crack leak described in patent document 1 means the axial leak generate | occur | produced in the sealing glass part which contacts the electrode shaft in which the coil is not wound.

特開2005−339999号公報JP 2005-339999 A 特開平10−223175号公報JP-A-10-223175 特開2001−6617号公報JP 2001-6617 A

しかしながら、特許文献1のようにコイルピッチが100%に近い場合、実際には封止部と接触する電極軸の長さに関係なく放電媒体が電極軸に沿って封止部に侵入してしまい、金属箔が封止ガラスから剥離したことによって生じるクラックによるリーク(以下、箔リーク)や色度変化が発生しやすくなることがわかった。   However, when the coil pitch is close to 100% as in Patent Document 1, the discharge medium actually enters the sealing portion along the electrode axis regardless of the length of the electrode shaft in contact with the sealing portion. It was found that leaks (hereinafter referred to as foil leaks) and chromaticity changes due to cracks caused by peeling of the metal foil from the sealing glass are likely to occur.

そこで、本発明者はコイルピッチ等に着目し、検証を行なった。その結果、隣り合うコイル間において封止部と電極軸とが接触するようにコイルを巻装することにより、放電媒体の侵入を抑制できることを見出した。ただし、このようなコイル仕様では、封止されたコイル間の電極においてクラックリーク(以下、コイル間リーク)が発生しやすくなることがわかった。そこで、さらなる検証の結果、コイル間において封止部と接触する電極の算術平均粗さRaを好適な値にすればコイル間リークも同時に抑制できることを見出したため、本発明を提案するに至った。   Therefore, the present inventor conducted verification by paying attention to the coil pitch and the like. As a result, it was found that the invasion of the discharge medium can be suppressed by winding the coil so that the sealing portion and the electrode shaft are in contact with each other between adjacent coils. However, it has been found that crack specifications (hereinafter referred to as inter-coil leakage) tend to occur in the electrodes between the sealed coils in such a coil specification. Therefore, as a result of further verification, it has been found that if the arithmetic average roughness Ra of the electrodes in contact with the sealing portion between the coils is set to a suitable value, leakage between the coils can be suppressed at the same time, and the present invention has been proposed.

なお、特開平10−223175号公報(以下、特許文献2)には、電極軸にコイルを巻装したメタルハライドランプの発明があるが、この発明は水銀入りランプにおけるコイル設計等に関する発明であり、また封止部と接触する電極軸の算術平均粗さについての記載はない。また、特開2001−6617号公報(以下、特許文献3)には、タングステン電極の表面の平均粗さが3μm以下とするアークチューブの発明があるが、この発明は水銀入りランプかつコイルを巻装しない場合において電極軸の表面の平均粗さを規定したものである。   In addition, in JP-A-10-223175 (hereinafter referred to as Patent Document 2), there is an invention of a metal halide lamp in which a coil is wound around an electrode shaft. This invention is an invention related to a coil design or the like in a mercury-containing lamp, Moreover, there is no description about the arithmetic mean roughness of the electrode shaft which contacts a sealing part. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-6617 (hereinafter referred to as Patent Document 3) discloses an arc tube invention in which the average roughness of the surface of the tungsten electrode is 3 μm or less. The average roughness of the surface of the electrode shaft is defined when not mounted.

本発明は、上記のような課題に鑑みたもので、その目的は電極軸にコイルを巻装したランプ仕様において、クラックリークを抑制することができるタルハライドランプを提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a thalhalide lamp capable of suppressing crack leak in a lamp specification in which a coil is wound around an electrode shaft.

上記目的を達成するために、本発明のメタルハライドランプは、内部に放電空間が形成された放電部、該放電部の両端に形成された封止部とを有する気密容器と、前記放電空間に封入された本質的に水銀不含の放電媒体と、基端側は前記封止部内に封着され、先端側は前記放電空間内において対向配置された一対の電極と、前記封止部に封着された前記電極部分に巻装されたコイルとを具備し、前記コイルは、そのコイル間において前記封止部と前記電極とが接触するように巻装されており、前記電極は、算術平均粗さRaが0.20μm以下であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a metal halide lamp according to the present invention includes an airtight container having a discharge portion in which a discharge space is formed, sealing portions formed at both ends of the discharge portion, and enclosed in the discharge space. An essentially mercury-free discharge medium, a proximal end side sealed in the sealing portion, a distal end side sealed in the discharge space, and a pair of electrodes opposed to each other in the discharge space A coil wound around the electrode portion, and the coil is wound so that the sealing portion and the electrode are in contact with each other between the coils. The thickness Ra is 0.20 μm or less.

本発明によれば、電極軸にコイルを巻装したランプ仕様において、クラックリークを抑制することができる。   According to the present invention, crack leakage can be suppressed in a lamp specification in which a coil is wound around an electrode shaft.

(第1の実施の形態)
以下に、本発明の実施の形態のメタルハライドランプについて図面を参照して説明する。図1は、本発明のメタルハライドランプの第1の実施の形態について説明するための全体図である。
(First embodiment)
Hereinafter, a metal halide lamp according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall view for explaining a first embodiment of a metal halide lamp of the present invention.

メタルハライドランプは、主要部として気密容器1を有する。気密容器1は、耐熱性と透光性を具備した石英ガラスからなる。気密容器1はランプ軸方向に細長い形状であって、その略中央部には略楕円形の放電部11が形成されている。放電部11の両端部には、板状の封止部12a、12bが形成されており、さらにその両端には、筒状の非封止部13a、13bが形成されている。   The metal halide lamp has an airtight container 1 as a main part. The airtight container 1 is made of quartz glass having heat resistance and translucency. The hermetic container 1 has an elongated shape in the lamp axis direction, and a substantially elliptical discharge portion 11 is formed at a substantially central portion thereof. Plate-shaped sealing portions 12a and 12b are formed at both ends of the discharge portion 11, and cylindrical non-sealing portions 13a and 13b are formed at both ends thereof.

放電部11の内部には、軸方向において、中央部が略円柱状、その両端部がテーパ状の放電空間14が形成されている。この放電空間14の容積は、ショートアーク型の放電ランプでは0.1cc以下、自動車前照灯用として用途を指定する場合には、放電空間の容積は0.01cc〜0.04ccであるのが望ましい。   Inside the discharge part 11, a discharge space 14 having a substantially cylindrical shape at the center and tapered at both ends is formed in the axial direction. The volume of the discharge space 14 is 0.1 cc or less for a short arc type discharge lamp, and the volume of the discharge space is 0.01 cc to 0.04 cc when an application is specified for an automobile headlamp. desirable.

放電空間14には、金属ハロゲン化物2および希ガスとからなる放電媒体が封入される。金属ハロゲン化物2は、ナトリウム、スカンジウム、亜鉛ハロゲン化物で構成されている。なお、インジウムやスズのハロゲン化物等を付加、代替させてもよい。また、これらの金属に結合されるハロゲン化物には、ヨウ素が最も好適であるが、臭素、塩素、又は複数のハロゲン化物を組み合わせて使用してもよい。   The discharge space 14 is filled with a discharge medium composed of the metal halide 2 and a rare gas. The metal halide 2 is composed of sodium, scandium, and zinc halide. Indium and tin halides may be added or substituted. In addition, iodine is most suitable as the halide bonded to these metals, but bromine, chlorine, or a combination of a plurality of halides may be used.

希ガスとしては、始動直後の発光効率が高く、主に始動用ガスとして作用するキセノンが封入されている。なお、キセノンの圧力は常温(25℃)において5atm以上、さらに好適には10〜15atmであるのが望ましい。なお、キセノンの他に、ネオン、アルゴン、クリプトンなどを使用したり、それらを組み合わせて使用したりしてもよい。   As the rare gas, xenon which has high luminous efficiency immediately after starting and mainly acts as a starting gas is enclosed. The pressure of xenon is preferably 5 atm or more, more preferably 10 to 15 atm at normal temperature (25 ° C.). In addition to xenon, neon, argon, krypton, or the like may be used, or a combination thereof may be used.

ここで、放電空間14には、本質的に水銀は含まれていない。この「本質的に水銀不含」とは、水銀を全く含まないか、又は従来の水銀入りの放電ランプと比較してもほとんど封入されていないに等しい程度の量、例えば1mlあたり2mg未満、好ましくは1mg以下の水銀量が存在していても許容するものとする。   Here, the discharge space 14 essentially does not contain mercury. This “essentially mercury-free” means that it contains no mercury at all, or an amount equivalent to that which is hardly enclosed even when compared with a conventional mercury-containing discharge lamp, for example, less than 2 mg per ml, preferably Shall be allowed even in the presence of mercury of 1 mg or less.

封止部12a、12bの内部には、マウント3a、3bが封止されている。
マウント3a、3bは、金属箔3a1、3b1、電極3a2、3b2、コイル3a3、3b3、外部リード線3a4、3b4からなる。
Mounts 3a and 3b are sealed inside the sealing portions 12a and 12b.
The mounts 3a and 3b include metal foils 3a1 and 3b1, electrodes 3a2 and 3b2, coils 3a3 and 3b3, and external lead wires 3a4 and 3b4.

金属箔3a1、3b1、例えば、モリブデンからなる薄い金属板である。   Metal foil 3a1, 3b1, for example, a thin metal plate made of molybdenum.

電極3a2、3b2は、タングステンを主体とする材料、例えばタングステンに酸化トリウムをドープした材料からなる。その基端側は金属箔3a1、3b1の放電部11側の端部に溶接によって接続され、他端側は放電空間14内で所定の電極間距離を保って、互いの先端同士が対向するように配置されている。ここで、上記「所定の電極間距離」は、ショートアーク形ランプでは5mm以下、自動車の前照灯に使用する場合はさらに4.2mm程度であるのが望ましい。   The electrodes 3a2 and 3b2 are made of a material mainly containing tungsten, for example, a material obtained by doping tungsten with thorium oxide. The base end side is connected to the end of the metal foils 3a1, 3b1 on the discharge part 11 side by welding, and the other end is kept at a predetermined distance between the electrodes in the discharge space 14 so that the tips of each other face each other. Is arranged. Here, the “predetermined interelectrode distance” is preferably 5 mm or less for a short arc lamp, and further about 4.2 mm when used for an automobile headlamp.

なお、電極3a2、3b2は、先端部3a21、3b21と軸部3a22、3b22とからなり、先端部3a21、3b21が軸部3a22、3b22よりも大径である段付きの電極である。電極先端の直径R1(mm)は、0.35mm≦R1≦0.40mmであって、放電空間14内に位置している。電極軸の直径R2は、0.30mm≦R2≦0.35mmであって、主に封止部12a、12b内に位置している。   The electrodes 3a2, 3b2 are stepped electrodes each having a tip portion 3a21, 3b21 and a shaft portion 3a22, 3b22. The tip portions 3a21, 3b21 are larger in diameter than the shaft portions 3a22, 3b22. The diameter R1 (mm) of the electrode tip is 0.35 mm ≦ R1 ≦ 0.40 mm and is located in the discharge space 14. The diameter R2 of the electrode shaft is 0.30 mm ≦ R2 ≦ 0.35 mm, and is mainly located in the sealing portions 12a and 12b.

ここで、軸部3a22、3b22は、その算術平均粗さRaが、Ra≦0.20μmに規制されている。算術平均粗さRaを小さくする方法としては、電極表面の結晶サイズを制御する方法がある。すなわち、比較的高温で電極を熱処理することにより、電極表面の結晶を長大化、表面を微視的に平坦にし、算術平均粗さRaを小さくする方法である。この方法によれば、表面に100μm以上の結晶を数個発生させることにより、算術平均粗さRaを0.20μm以下にすることができる。なお、算術平均粗さRaを小さく制御する方法は上記方法に限定されず、研磨等による方法であっても良い。   Here, as for axial part 3a22, 3b22, the arithmetic mean roughness Ra is controlled by Ra <= 0.20 micrometer. As a method of reducing the arithmetic average roughness Ra, there is a method of controlling the crystal size of the electrode surface. That is, by heat-treating the electrode at a relatively high temperature, the crystal on the electrode surface is lengthened, the surface is microscopically flattened, and the arithmetic average roughness Ra is reduced. According to this method, the arithmetic average roughness Ra can be reduced to 0.20 μm or less by generating several crystals of 100 μm or more on the surface. The method for controlling the arithmetic average roughness Ra to be small is not limited to the above method, and may be a method by polishing or the like.

コイル3a3、3b3は、例えば、ドープタングステンからなり、軸部3a22、3b22周りに螺旋状に巻装されている。コイル3a3、3b3は、金属箔3a1、3b1の端部から放電空間14方向に向けて形成されている。なお、コイル3a3、3b3は、封止部12a、12bに封止される電極長に対し、0.55以上の範囲に巻装されているのが望ましい。   The coils 3a3 and 3b3 are made of, for example, doped tungsten, and are spirally wound around the shaft portions 3a22 and 3b22. The coils 3a3 and 3b3 are formed from the ends of the metal foils 3a1 and 3b1 toward the discharge space 14. The coils 3a3 and 3b3 are preferably wound in a range of 0.55 or more with respect to the electrode length sealed by the sealing portions 12a and 12b.

図2は、図1の一点鎖線X部分の断面について説明するための図である。図からわかるように、軸部3a22は、巻装されたコイル3a3の隣り合うコイル間においては封止部12aと接触している。すなわち、軸部3a22と封止部12aとは、コイル3a3との間に形成された隙間15部分では非接触状態であるが、その他の部分では接触状態となっている。なお、本実施の形態では、軸部3a22と封止部12aとの接触長L1とコイル間距離dとは同じ程度の長さか、L1の方が少し短い程度である。また、軸部3a22に対する隙間15の隙間長L2とコイル直径rとは同じ程度の長さか、L2の方が少し長い程度である。このような接触状態、特に接触長L1の長さはピンチシール条件により調節可能である。   FIG. 2 is a view for explaining a cross section of the portion indicated by the alternate long and short dash line X in FIG. 1. As can be seen from the figure, the shaft portion 3a22 is in contact with the sealing portion 12a between adjacent coils of the wound coil 3a3. That is, the shaft portion 3a22 and the sealing portion 12a are not in contact with each other in the gap 15 formed between the coil 3a3, but are in contact with each other. In the present embodiment, the contact length L1 between the shaft portion 3a22 and the sealing portion 12a and the inter-coil distance d are the same length, or L1 is slightly shorter. Further, the gap length L2 of the gap 15 with respect to the shaft portion 3a22 and the coil diameter r are the same length, or L2 is slightly longer. Such a contact state, particularly the length of the contact length L1, can be adjusted by the pinch seal condition.

外部リード線3a4、3b4は、例えば、モリブデンからなり、放電部11に対して反対側の金属箔3a1、3b1の端部に、溶接等により接続されている。そして、外部リード線3a4、3b4の他端側は、管軸に沿って封止部12a、12bの外部に延出している。なお、外部に延出した前端側のリード線3b4には、ニッケルからなるL字状のサポートワイヤ3cの一端が接続され、その他端は、後述するソケット6の方向に延出している。そして、管軸と平行するサポートワイヤ3cの部分には、セラミックからなる絶縁スリーブ4が被覆されている。   The external lead wires 3a4 and 3b4 are made of, for example, molybdenum, and are connected to end portions of the metal foils 3a1 and 3b1 on the opposite side to the discharge portion 11 by welding or the like. The other end sides of the external lead wires 3a4 and 3b4 extend to the outside of the sealing portions 12a and 12b along the tube axis. Note that one end of an L-shaped support wire 3c made of nickel is connected to the lead wire 3b4 on the front end side extending to the outside, and the other end extends in the direction of a socket 6 described later. The portion of the support wire 3c parallel to the tube axis is covered with an insulating sleeve 4 made of ceramic.

上記で構成された気密容器1の外側には、石英ガラスにチタン、セリウム、アルミニウム等の酸化物を添加することにより、紫外線を遮断する作用を有する筒状の外管5が、管軸に沿って気密容器1と略同心状に設けられている。それらの接続は、気密容器1両端の筒状の非封止部13a、13bと外管5の両端部を溶融することにより行なわれている。そして、気密容器1と外管5とにより形成された空間には、例えば、窒素やネオン、アルゴン、キセノン等の希ガスを一種又は混合して封入したりすることができる。   A cylindrical outer tube 5 having an action of blocking ultraviolet rays by adding oxides such as titanium, cerium, and aluminum to quartz glass is provided outside the hermetic container 1 configured as described above along the tube axis. The airtight container 1 is provided substantially concentrically. These connections are made by melting the cylindrical non-sealing portions 13a, 13b at both ends of the hermetic container 1 and both ends of the outer tube 5. The space formed by the hermetic container 1 and the outer tube 5 can be filled with a rare gas such as nitrogen, neon, argon, or xenon, for example, or a mixture thereof.

気密容器1を内部に覆った状態の外管5の非封止部13a側には、ソケット6が接続される。それらの接続は、非封止部13a付近の外管5の外周面に装着された金属バンド71を、ソケット6の気密容器1保持側の開口端に形成された4本の金属製の舌片72(図1では、2本を図示)により挟持することによって行なわれている。そして、接続をさらに強化するために、金属バンド71及び舌片72の接触点を溶接している。なお、ソケット6の底部には底部端子8aが形成されており、リード線3a4と接続されている。また、ソケット6の側部には底部端子8bが形成されており、サポートワイヤ3cと接続されている。   A socket 6 is connected to the non-sealed portion 13a side of the outer tube 5 in a state where the hermetic container 1 is covered inside. The metal band 71 attached to the outer peripheral surface of the outer tube 5 in the vicinity of the non-sealing portion 13a is connected to the four metal tongue pieces formed on the opening end of the socket 6 on the airtight container 1 holding side. 72 (two are shown in FIG. 1). And in order to strengthen a connection further, the contact point of the metal band 71 and the tongue piece 72 is welded. A bottom terminal 8a is formed at the bottom of the socket 6 and is connected to the lead wire 3a4. A bottom terminal 8b is formed on the side of the socket 6 and is connected to the support wire 3c.

これらで構成されたメタルハライドランプは、管軸が略水平の状態で配置され、底部端子8a、側部端子8bに点灯回路を接続することにより、安定時は約35W、始動時は安定時電力に対して2倍以上である約75Wで点灯される。   These metal halide lamps are arranged with the tube axis in a substantially horizontal state, and by connecting a lighting circuit to the bottom terminal 8a and the side terminal 8b, the stable power is about 35W at the stable time and the stable power at the start time. On the other hand, it is lit at about 75 W, which is twice or more.

図3は、図1のメタルハライドランプの一仕様について説明するための図である。なお、以下の試験は特に言及しない限り寸法、材料等はこの仕様に基づいて行っている。   FIG. 3 is a view for explaining one specification of the metal halide lamp of FIG. The following tests are performed based on this specification unless otherwise specified.

放電容器1:石英ガラス製、放電空間14の容積=0.028cc、内径A=2.5mm、外径B=6.2mm、長手方向の球体長C=7.8mm、
金属ハロゲン化物:ScI‐NaI‐ZnI=0.6mg
希ガス:キセノン=11atm、
水銀:0mg、
金属箔3a1、3b1:モリブデン製、
電極3a2、3b2:トリエーテッドタングステン製、先端部3a21、3b21の直径R1=0.38mm、軸部3a22、3b22の直径R2=0.35mm、算術平均粗さRa=0.15μm、電極間距離D=4.4mm、
コイル3a3、3b3:ドープタングステン製、コイル間距離d=90μm、コイル直径r=60μm、コイルピッチP=250%、
外部リード線3a4、3b4:モリブデン製、直径=0.6mm、
接触長L1=85μm、隙間長L2=65μm、L1/L2=1.30
図4は、コイルピッチPを変化させたときの箔リークの発生率について説明するための図である。試験は、35Wの電力で点灯試験を行い、2000時間以内に箔リークが発生した割合を示している。なお、本試験では、コイルピッチPを変化させた場合、隙間長L2はほとんど変化せず、接触長L1のみが変化している。また、コイルピッチPは、P(%)=[(コイル間距離d+コイル直径r)/コイル直径r]×100の計算式により算出し、接触長L1は、コイル直径rや封止状況により、測定部位ごとで異なることがあるため、コイルが規則的に配列された部分からランダムに選択した複数地点の平均により求めている。
Discharge vessel 1: made of quartz glass, volume of discharge space 14 = 0.028 cc, inner diameter A = 2.5 mm, outer diameter B = 6.2 mm, longitudinal sphere length C = 7.8 mm,
Metal halide: ScI 3 -NaI-ZnI 2 = 0.6 mg
Noble gas: xenon = 11 atm,
Mercury: 0 mg,
Metal foils 3a1, 3b1: made of molybdenum,
Electrodes 3a2, 3b2: Triated tungsten, tip portions 3a21, 3b21 having diameter R1 = 0.38 mm, shaft portions 3a22, 3b22 having diameter R2 = 0.35 mm, arithmetic average roughness Ra = 0.15 μm, interelectrode distance D = 4.4 mm,
Coils 3a3, 3b3: made of doped tungsten, distance between coils d = 90 μm, coil diameter r = 60 μm, coil pitch P = 250%,
External lead wires 3a4, 3b4: made of molybdenum, diameter = 0.6 mm,
Contact length L1 = 85 μm, gap length L2 = 65 μm, L1 / L2 = 1.30
FIG. 4 is a diagram for explaining the occurrence rate of foil leak when the coil pitch P is changed. In the test, a lighting test was performed with a power of 35 W, and the rate of occurrence of foil leak within 2000 hours is shown. In this test, when the coil pitch P is changed, the gap length L2 hardly changes and only the contact length L1 changes. Further, the coil pitch P is calculated by a calculation formula of P (%) = [(distance between coils d + coil diameter r) / coil diameter r] × 100, and the contact length L1 depends on the coil diameter r and the sealing state. Since the measurement site may vary, the average is obtained by averaging a plurality of points randomly selected from a portion where the coils are regularly arranged.

結果から、コイルピッチPが大きいと箔リークの発生率が低くなり、特に150%以上(接触長L1が30μm以上)になると、箔リークの発生率が顕著に低下していることがわかる。また、コイルピッチPが200%以上(接触長L1が60μm以上)であれば箔リークが発生しなくなっていることがわかる。   From the results, it can be seen that when the coil pitch P is large, the occurrence rate of foil leak is low, and particularly when the coil pitch P is 150% or more (contact length L1 is 30 μm or more), the occurrence rate of foil leak is significantly reduced. Further, it can be seen that when the coil pitch P is 200% or more (contact length L1 is 60 μm or more), foil leakage does not occur.

このような結果になった理由は、以下のように推測される。   The reason for such a result is presumed as follows.

コイル3a3、3b3を軸部3a22、3b22に巻装した場合、図2のようにコイル周辺に隙間15が生じる。この隙間15は、電極軸と封止ガラスとの密着を部分的に解除するため、軸リークおよびコイル間リークの抑制効果を発生させる。その反面、コイル3a3、3b3を巻装したときに生じる隙間15は、金属箔3a1、3b1方向への放電媒体の通り道となる。そのため、コイル3a3、3b3を密(例えば、100%)に巻装すると、隙間15がほぼ繋がってしまい、電極軸と封止ガラスの間を放電媒体が移動しやすくなるため、箔リークに至りやすくなる。これに対し、コイル3a3、3b3を疎(例えば、250%)に巻装すると、隙間15が遮断され、電極軸と封止ガラスの間を放電媒体が移動しにくくなり、2000時間まで箔リークを抑制することができる。なお、コイルピッチPが150%以上において顕著に箔リークの発生率が減少したのは、150%以上になればコイル3a3、3b3間において電極軸と封止ガラスの一部とが接触状態になったためと考えられる。   When the coils 3a3 and 3b3 are wound around the shaft portions 3a22 and 3b22, a gap 15 is generated around the coil as shown in FIG. The gap 15 partially releases the close contact between the electrode shaft and the sealing glass, and thus generates an effect of suppressing shaft leakage and inter-coil leakage. On the other hand, the gap 15 generated when the coils 3a3 and 3b3 are wound serves as a path for the discharge medium in the direction of the metal foils 3a1 and 3b1. Therefore, when the coils 3a3 and 3b3 are tightly wound (for example, 100%), the gap 15 is almost connected, and the discharge medium easily moves between the electrode shaft and the sealing glass. Become. On the other hand, when the coils 3a3 and 3b3 are sparsely wound (for example, 250%), the gap 15 is cut off, and the discharge medium is difficult to move between the electrode shaft and the sealing glass, and foil leakage is caused up to 2000 hours. Can be suppressed. In addition, when the coil pitch P is 150% or more, the rate of occurrence of the foil leakage is remarkably reduced. It is thought that it was because of.

つまり、放電媒体の侵入を防止するには、コイル間において電極軸と封止ガラスとが接触するようにコイル3a3、3b3が巻装されていることが重要である。具体的には、接触長L1が最も重要であり、接触長L1が30μm以上、好適には接触長L1が60μm以上であるのが望ましい。なお、接触長L1を大きくしすぎると、接触面積が大きくなりすぎ、コイル間リークが発生しやすくなってしまうため、接触長L1は360μm以下の範囲内であるのが望ましい。また、放電媒体の侵入をさらに効果的に防止するには、接触長L1と隙間長L2との関係が重要であり、L1/L2が0.5以上、好適にはL1/L2が1.0以上であるのが望ましい。なお、L1/L2は6.0以下の範囲内であるのが望ましい。   That is, in order to prevent the intrusion of the discharge medium, it is important that the coils 3a3 and 3b3 are wound so that the electrode shaft and the sealing glass are in contact with each other between the coils. Specifically, the contact length L1 is the most important, and the contact length L1 is preferably 30 μm or more, and preferably the contact length L1 is 60 μm or more. If the contact length L1 is too large, the contact area becomes too large and leakage between coils tends to occur. Therefore, the contact length L1 is preferably within a range of 360 μm or less. Further, in order to more effectively prevent the discharge medium from entering, the relationship between the contact length L1 and the gap length L2 is important, and L1 / L2 is 0.5 or more, preferably L1 / L2 is 1.0. The above is desirable. Note that L1 / L2 is preferably in the range of 6.0 or less.

図5は、電極軸部の算術平均粗さRaを変化させたときのクラックの発生率について説明するための図である。試験は、35Wの電力での点灯試験である。なお、本試験でのクラックとは、リークにつながるクラックを指し、具体的には図6に示しているような電極軸径に対して2倍以上の長さのクラックZ1(軸部3a22、3b22の直径R2が0.30mmの場合、0.6mmを超える長さのクラック)や電極表面に対する角度が45°以上であるクラックZ2を意味する。   FIG. 5 is a diagram for explaining the occurrence rate of cracks when the arithmetic average roughness Ra of the electrode shaft portion is changed. The test is a lighting test with a power of 35 W. Note that the crack in this test refers to a crack that leads to leakage, and specifically, a crack Z1 (shaft portions 3a22, 3b22 having a length twice or more the electrode shaft diameter as shown in FIG. When the diameter R2 is 0.30 mm, it means a crack having a length exceeding 0.6 mm) or a crack Z2 having an angle of 45 ° or more with respect to the electrode surface.

ここで、算術平均粗さRaの測定部位は、コイル3a3、3b3が巻装された軸部3a22、3b22付近、例えば、図3のY地点である。また、測定装置としては、(株)キーエンス製「超深度形状測定顕微鏡VK−8500」を用いており、算術平均粗さRaの値は、この装置により1000倍の倍率で撮影した電極表面の中から、一様な50μm×50μmの矩形領域を選択解析したときの値である。   Here, the measurement site of the arithmetic average roughness Ra is the vicinity of the shaft portions 3a22, 3b22 around which the coils 3a3, 3b3 are wound, for example, the Y point in FIG. In addition, as a measuring device, “Ultra Deep Shape Measuring Microscope VK-8500” manufactured by Keyence Corporation is used, and the value of the arithmetic average roughness Ra is within the surface of the electrode photographed at a magnification of 1000 times with this device. From this, it is a value when a uniform rectangular region of 50 μm × 50 μm is selectively analyzed.

結果から、軸部3a22、3b22の算術平均粗さRaが小さいほどクラックリークの発生率が低くなり、特に算術平均粗さRaが0.20μm以下であればクラックの発生率が顕著に低下していることがわかる。また、算術平均粗さRaが0.15μm以下であればクラックが発生しなくなっている。   From the results, the smaller the arithmetic average roughness Ra of the shaft portions 3a22, 3b22, the lower the crack leak rate. In particular, if the arithmetic average roughness Ra is 0.20 μm or less, the crack generation rate is significantly reduced. I understand that. Further, if the arithmetic average roughness Ra is 0.15 μm or less, cracks are not generated.

この試験により、図4の試験のコイル設計のみでは抑制できないコイル間リークを、算術平均粗さRaによって抑制できることがわかる。すなわち、図4の試験によるコイル設計に加え、算術平均粗さRaが0.20μm以下、さらに好適には算術平均粗さRaが0.15μm以下にすることにより、軸リーク、箔リーク、およびコイル間リークを抑制できることを見出した。ただし、算術平均粗さRaが小さすぎると接触部分の結合が弱くすぎて放電媒体の侵入を抑制できなくなるため、算術平均粗さRaは0.05μm以上の範囲内であるのが望ましい。   From this test, it can be seen that leakage between coils that cannot be suppressed only by the coil design of the test of FIG. 4 can be suppressed by the arithmetic average roughness Ra. That is, in addition to the coil design by the test of FIG. 4, the arithmetic average roughness Ra is 0.20 μm or less, more preferably, the arithmetic average roughness Ra is 0.15 μm or less, so that axial leak, foil leak, and coil It was found that leaks can be suppressed. However, if the arithmetic average roughness Ra is too small, the contact portion is too weak to suppress the intrusion of the discharge medium. Therefore, the arithmetic average roughness Ra is preferably in the range of 0.05 μm or more.

したがって、本実施の形態では、コイル間において封止部12a、12bと軸部3a22、3b22とが接触するようにコイル3a3、3b3が巻装されており、軸部3a22、3b22は、算術平均粗さをRaが0.20μm以下であることにより、軸リーク、箔リーク、およびコイル間リークを抑制できる。   Therefore, in this embodiment, the coils 3a3 and 3b3 are wound so that the sealing portions 12a and 12b and the shaft portions 3a22 and 3b22 are in contact with each other between the coils. When Ra is 0.20 μm or less, axial leakage, foil leakage, and inter-coil leakage can be suppressed.

なお、コイル間における封止部12a、12bと軸部3a22、3b22との接触長をL1としたとき、L1≧60μmにしたり、算術平均粗さRaを0.15μm以下にすることにより、さらに高い効果を得ることができる。   In addition, when the contact length between the sealing portions 12a and 12b and the shaft portions 3a22 and 3b22 between the coils is set to L1, it can be further increased by setting L1 ≧ 60 μm or setting the arithmetic average roughness Ra to 0.15 μm or less. An effect can be obtained.

なお、本発明の実施の形態は上記に限られるわけではなく、例えば次のように変更してもよい。   The embodiment of the present invention is not limited to the above, and may be modified as follows, for example.

クラックリークは、コイル3a3、3b3に接触する封止部12a、12bにおいても確率は低いが発生することがあるため、コイル3a3、3b3の表面粗さもできる限り小さいものを使用するのが望ましい。   Since crack probability may occur in the sealing portions 12a and 12b contacting the coils 3a3 and 3b3, although the probability is low, it is desirable to use the one having the smallest possible surface roughness of the coils 3a3 and 3b3.

本発明のメタルハライドランプの第1の実施の形態について説明するための全体図。The whole figure for demonstrating 1st Embodiment of the metal halide lamp of this invention. 図1の一点鎖線X部分の断面について説明するための図。The figure for demonstrating the cross section of the dashed-dotted line X part of FIG. 図1のメタルハライドランプの一仕様について説明するための図。The figure for demonstrating one specification of the metal halide lamp of FIG. コイルピッチPを変化させたときの箔リークの発生率について説明するための図。The figure for demonstrating the incidence rate of foil leak when the coil pitch P is changed. 電極軸部の算術平均粗さRaを変化させたときのクラックの発生率について説明するための図。The figure for demonstrating the incidence rate of a crack when changing arithmetic mean roughness Ra of an electrode shaft part. リークに至るクラックについて説明するための図。The figure for demonstrating the crack which leads to a leak.

符号の説明Explanation of symbols

1 気密容器
11 放電部
12a、12b 封止部
13a、13b 非封止部
14 放電空間
15 隙間
2 金属ハロゲン化物
2a、2b マウント
3a1、3b1 金属箔
3a2、3b2 電極
3a21、3a22 先端部
3a22、3a22 軸部
3a3、3b3 コイル
3a4、3b4 外部リード線
3c サポートワイヤ
4 絶縁チューブ
5 外管
6 ソケット
71 金属バンド
72 舌片
8a 底部端子
8b 側部端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Airtight container 11 Discharge part 12a, 12b Sealing part 13a, 13b Non-sealing part 14 Discharge space 15 Crevice 2 Metal halide 2a, 2b Mount 3a1, 3b1 Metal foil 3a2, 3b2 Electrode 3a21, 3a22 Tip part 3a22, 3a22 Axis 3a3, 3b3 Coil 3a4, 3b4 External lead wire 3c Support wire 4 Insulating tube 5 Outer tube 6 Socket 71 Metal band 72 Tongue piece 8a Bottom terminal 8b Side terminal

Claims (4)

内部に放電空間が形成された放電部、該放電部の両端に形成された封止部とを有する気密容器と、前記放電空間に封入された本質的に水銀不含の放電媒体と、基端側は前記封止部内に封着され、先端側は前記放電空間内において対向配置された一対の電極と、前記封止部に封着された前記電極部分に巻装されたコイルとを具備し、
前記コイルは、そのコイル間において前記封止部と前記電極とが接触するように巻装されており、前記電極は、算術平均粗さRaが0.20μm以下であることを特徴とするメタルハライドランプ。
An airtight container having a discharge part in which a discharge space is formed, a sealing part formed at both ends of the discharge part, an essentially mercury-free discharge medium enclosed in the discharge space, and a base end The side is sealed in the sealing part, and the tip side is provided with a pair of electrodes arranged opposite to each other in the discharge space, and a coil wound around the electrode part sealed in the sealing part. ,
The coil is wound so that the sealing portion and the electrode are in contact with each other between the coils, and the electrode has an arithmetic average roughness Ra of 0.20 μm or less. .
前記コイル間における前記封止部と前記電極との接触長をL1としたとき、L1が30μm以上であることを特徴とする請求項1に記載のメタルハライドランプ。   2. The metal halide lamp according to claim 1, wherein L <b> 1 is 30 μm or more, where L <b> 1 is a contact length between the sealing portion and the electrode between the coils. 前記コイルと前記電極との間に生じる隙間による隙間長をL2としたとき、接触長L1と隙間長L2との関係L1/L2が0.5以上であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のメタルハライドランプ。   The relation L1 / L2 between the contact length L1 and the gap length L2 is 0.5 or more, where L2 is a gap length due to a gap generated between the coil and the electrode. Item 3. A metal halide lamp according to Item 2. 前記電極は、算術平均粗さRaが0.15μm以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載のメタルハライドランプ。

4. The metal halide lamp according to claim 1, wherein the electrode has an arithmetic average roughness Ra of 0.15 μm or less. 5.

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