JP5243153B2 - Luminescent container for high-intensity discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高輝度放電灯用発光容器に関するものである。 The present invention relates to a luminous vessel for a high-intensity discharge lamp.
透光性を有するセラミックスは可視光を透過させることから、高輝度放電灯の発光容器として利用されてきた。特に透光性のアルミナセラミックスは、高輝度放電灯の発光容器として利用されている。 Since the light-transmitting ceramic transmits visible light, it has been used as a light-emitting container for high-intensity discharge lamps. In particular, translucent alumina ceramics are used as a light-emitting container for high-intensity discharge lamps.
セラミックメタルハライドランプの色温度の安定性を向上させるために、プラズマアーク中のメタルハライドの蒸気圧を上げることが必要である。セラミックチューブの一部を酸化ジルコニウムでコーティングし、プラズマアークから放射される赤外線を発光管内部に反射することにより、発光管内部の温度を上げることにより、メタルハライド蒸気圧を向上させることを開示している(特許文献1、2)。特許文献1:2では、発光管の両方の端面(エンドプラグ)と、発光管に取り付けられた細長い管状部(脚部)の表面とを、酸化ジルコニウム皮膜によって被覆することによって、ハロゲン化金属充填物の液化と低温化を防止し、良好な演色性を確保している。
また、発光管の内容積が1cc未満で150W以下のメタルハライドランプの色温度や発光効率が、点灯方向によって変化しないように、熱反射コーティングを発光管の両端に施すことが開示されている(特許文献3)。
また、可視光の平均直線透過率が15%以上の発光部と15%未満のプラグエンド部を焼き嵌め法によって作製した自動車用ヘッドランプ用の高圧放電灯において、更に発光管の表面に遮光膜を形成することによって、不所望の方向への光放射を遮蔽することが、特許文献4の(0054)に記載されている。
また、特許文献5には、自動車用ヘッドランプの高圧放電灯において、発光管の中央部を肉薄とすることで中央部に輝度中心を配置し、投射ビームの焦点への集光効率を向上させることが記載されている。
高輝度放電ランプでは、まず水銀蒸気やアルゴンガス等の始動ガス中で電極間の放電を起こし、その放電エネルギーによる熱エネルギーを利用して、発光物質であるナトリウムや金属沃化物を蒸発させてガス化し、更に電極間で放電している電子のエネルギーで発光物質を励起し、発光物質の電子が励起状態から基底状態に戻る際に生じる光を光源として利用している。 In a high-intensity discharge lamp, first, a discharge is generated between electrodes in a starting gas such as mercury vapor or argon gas, and the heat energy generated by the discharge energy is used to evaporate sodium or metal iodide, which is a luminescent material, to gas. Further, the light emitting material is excited by the energy of electrons discharged between the electrodes, and light generated when the electrons of the light emitting material return from the excited state to the ground state is used as a light source.
このため、発光物質の蒸気圧が高いほど、放電している電子と発光物質の衝突確率が高くなり発光物質の励起が起こり易くなって発光効率が高くなる。発光物質の蒸気圧を高くするためには、発光物質の温度を上げることが必要であり、そのためには発光管内部のガス温度を高く保持することが重要である。 For this reason, the higher the vapor pressure of the luminescent material, the higher the probability of collision between the discharged electrons and the luminescent material, and the luminescent material is more easily excited, resulting in higher luminous efficiency. In order to increase the vapor pressure of the luminescent material, it is necessary to increase the temperature of the luminescent material. For this purpose, it is important to keep the gas temperature inside the arc tube high.
このように高輝度放電ランプでは電極間での電子放電を利用して発光が起こっており、発光している部分の温度が最も高く、電極の付け根や電極の後方部分の温度が低くなる。この温度の最も低い部分を最冷点と呼ぶが、ランプ内の発光物質の蒸気圧はこの最冷点によって支配されるため最冷点の温度を上げることが発光物質の蒸気圧を高くするために重要である。 As described above, in the high-intensity discharge lamp, light emission occurs by using electron discharge between the electrodes, the temperature of the light emitting portion is the highest, and the temperature at the base of the electrode and the rear portion of the electrode is lowered. The lowest part of this temperature is called the coldest point, but the vapor pressure of the luminescent material in the lamp is governed by this coldest point, so raising the temperature of the coldest point increases the vapor pressure of the luminescent material. Is important to.
最冷点の温度を高くするためには、従来技術のように、電極付け根のエンドプラグや環状部(脚部)の表面に遮光膜を設けることが有効である(特許文献1、2、3)。その結果メタルハライド蒸気の温度が向上してメタルハライド等の発光物質の蒸気圧が向上し、発光効率(lm/W)が改善され、同時に色温度安定性の良い高輝度放電灯ランプ用発光管を提供することが可能になる。
In order to increase the temperature of the coldest spot, it is effective to provide a light shielding film on the surface of the end plug of the electrode base or the annular portion (leg portion) as in the prior art (
また、セラミック発光管は一般的に透光性ではあるものの透明でないため、プラズマアークで生成し放出される光によって発光管全体が発光するため、光源の大きさが発光管の大きさと同じになる。このため発光管と組合せて使用される照明器具の性能に合せて発光部位を制御することが難しい。一般照明用のランプの様に比較的大きな光源サイズが許容されるランプでは、照明器具に対して光源サイズが大きいことは余り問題にならないが、自動車用のヘッドランプやプロジェクター用のランプとしてセラミック発光管は光源サイズが大きくなりすぎて照明器具との組合せが困難である。 In addition, ceramic arc tubes are generally translucent but not transparent, so the entire arc tube emits light generated and emitted by the plasma arc, so the size of the light source is the same as the size of the arc tube. . For this reason, it is difficult to control the light emitting part according to the performance of the lighting fixture used in combination with the arc tube. For lamps that allow a relatively large light source size, such as a lamp for general lighting, the large light source size is not a problem for lighting fixtures, but ceramic light emission is used as a headlamp for automobiles or a lamp for projectors. The tube has a large light source size and is difficult to combine with a lighting fixture.
また、発光管の中央部の狭い領域から発光させることによって、投射ビームによる集光効率を高めることも知られている(特許文献4、5)。これらの文献に記載のように、発光管の両端部を肉厚にしたり、両端部に遮光膜を形成することも、結果的に最冷点の温度を上昇させるために有効である。
It is also known that the light collection efficiency by the projection beam is enhanced by emitting light from a narrow region at the center of the arc tube (
しかし、本発明者は、上記のような思想の高圧放電灯を多数試作して検討してみた結果、従来の常識とは異なり、色温度安定性、点灯を繰り返したときの耐久性などの点で、かえって不都合があることを発見した。 However, the present inventor has made a large number of high-pressure discharge lamps of the above-mentioned idea and examined them. As a result, unlike conventional common sense, the color temperature stability, durability when repeated lighting, etc. On the other hand, I discovered that there was an inconvenience.
すなわち、発光管のエンドプラグと管状部を遮光膜で被覆し、かつ発光管の中央発光部を肉薄にすることで、中央発光部に輝度中心を配置できる。その上、中央発光部の両側からエンドプラグ、そして管状部からの光、熱放射を抑制して最冷点でのガスの滞留や液化を防止し、色温度安定性を向上させ得るはずである。 That is, by covering the end plug and the tubular portion of the arc tube with a light-shielding film and making the central light emitting portion of the arc tube thin, the luminance center can be arranged in the central light emitting portion. In addition, the end plug from both sides of the central light emitting part, and light and heat radiation from the tubular part should be suppressed to prevent gas stagnation and liquefaction at the coldest point and improve color temperature stability. .
しかし、現実にこのような発光管を作製すると、色温度安定性が劣化し、また点灯−消灯を反復したときの耐久性が低下していることが判明した。 However, it has been found that when such an arc tube is actually manufactured, the color temperature stability is deteriorated and the durability when the light-on / off is repeated is lowered.
本発明の課題は、発光管からの発光を絞りつつ、発光の色温度安定性を向上させ、かつ点灯−消灯を反復したときの耐久性を維持することである。 An object of the present invention is to improve the color temperature stability of light emission while reducing the light emission from the arc tube, and to maintain the durability when lighting-off is repeated.
本発明に係る高輝度放電灯用発光容器は、
透光性の多結晶セラミックスからなる発光管であって、中央発光部、この中央発光部の両側にそれぞれ設けられ、中央発光部よりも肉厚の肉厚部、および各肉厚部の外側にそれぞれ設けられており、発光管の端を塞ぐ板状の側端部を備えている発光管、
各側端部からそれぞれ突出する管状部、
発光管の内側空間に設けられている電極、
各管状部にそれぞれ挿通されており、電極を保持する電極保持部材、
管状部と電極保持部材との間を封止する封止材、および
肉厚部の外表面を、前記発光管の管軸を中心に全周にわたって被覆する遮光膜を備えており、
中央発光部が肉厚部の外表面から凹むことで凹部を形成しており、発光管の全長に対する中央発光部の長さの割合が90%〜5%であり、中央発光部の肉厚が0.3mm〜1.5mmであり、肉厚部の肉厚が0.5mm〜5.0mmであり、肉厚部の肉厚が中央発光部の肉厚の1.1倍以上、10倍以下であり、中央発光部、側端部および管状部の外表面が遮光膜によって被覆されていないことを特徴とする。
A luminous container for a high-intensity discharge lamp according to the present invention,
A light-emitting tube made of translucent polycrystalline ceramics, provided on the central light-emitting part, on both sides of the central light-emitting part, thicker than the central light-emitting part, and on the outside of each thick-walled part are respectively provided, arc tube provided with a plate-like side edge portions for closing the ends of the arc tube,
Tubular portions projecting from the respective side end portions,
Electrodes provided in the inner space of the arc tube,
An electrode holding member that is inserted through each tubular portion and holds the electrode;
A sealing material that seals between the tubular portion and the electrode holding member, and a light shielding film that covers the entire outer surface of the thick portion around the tube axis of the arc tube,
The central light emitting part is recessed from the outer surface of the thick part to form a concave part, the ratio of the length of the central light emitting part to the total length of the arc tube is 90% to 5%, and the thickness of the central light emitting part is 0.3 mm to 1.5 mm, the thickness of the thick part is 0.5 mm to 5.0 mm, and the thickness of the thick part is 1.1 to 10 times the thickness of the central light emitting part The outer surface of the central light emitting part, the side end part, and the tubular part is not covered with a light shielding film.
本発明によれば、発光管の中央発光部を相対的に肉薄として輝度中心を配置させることで、投射ビームへの集光効率を高くすることができる。このとき、中央発光部の両側の肉厚部の外表面を、発光管の管軸を中心に全周にわたって被覆する遮光膜を設けることで、中央発光部に発光を集中させることができる。 According to the present invention, the central light-emitting portion of the arc tube is relatively thin and the luminance center is arranged, so that the light collection efficiency to the projection beam can be increased. At this time, the light emission can be concentrated on the central light emitting portion by providing a light shielding film that covers the outer surfaces of the thick portions on both sides of the central light emitting portion over the entire circumference around the tube axis of the arc tube.
これとともに、中央発光部の両側を肉厚にし,かつ遮光膜を設けることで、発光管の最冷点におけるガスの液化や温度降下を適切に制御できることがわかった。このとき、側端部および管状部の外表面まで遮光膜によって被覆すると、封止材の温度が上がるため封止材が劣化し、この結果、色温度安定性が低下し、点灯−消灯反復時の耐久性が低下した。これはエンドプラグでのガス温度が予想よりも高く、また管状部内まで腐食性ガスが流れて封止部分を浸食しやすいためと考えられる。 At the same time, it has been found that gas liquefaction and temperature drop at the coldest point of the arc tube can be appropriately controlled by making both sides of the central light emitting portion thick and providing a light shielding film. At this time, if the outer surface of the side end portion and the tubular portion is covered with a light shielding film, the temperature of the sealing material is increased, so that the sealing material is deteriorated. As a result, the color temperature stability is lowered, and the lighting / lighting is repeated. Durability decreased. This is presumably because the gas temperature at the end plug is higher than expected, and corrosive gas flows into the tubular portion and the sealing portion is easily eroded.
そこで、本発明では、さらに側端部および管状部の外表面を遮光膜で被覆しないようにした。すると、色温度安定性は著しく向上し、かつ点灯−消灯反復時の耐久性は向上した。従来技術では、いずれも、側面部および管状部の表面を遮光膜で被覆して色温度安定性を得ることを発明の目的としている。 Therefore, in the present invention, the outer surfaces of the side end portions and the tubular portion are not covered with a light shielding film. As a result, the color temperature stability was remarkably improved, and the durability during repeated lighting and extinguishing was improved. In the prior art, the object of the invention is to obtain color temperature stability by covering the surface of the side surface portion and the tubular portion with a light shielding film.
図1は、メタルハライドランプに使われる高輝度放電灯用発光容器1の模式的断面図であり、図2は、容器1の外観を示す正面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a luminous container 1 for a high-intensity discharge lamp used for a metal halide lamp, and FIG. 2 is a front view showing the appearance of the container 1.
発光容器1の発光管7は、中央発光部7e、中央発光部7eの両側の肉厚部7d、各肉厚部7dの外側の側端部7cを備えている。中央発光部7eは、本例では肉厚部7dに対して外側から凹んでおり、中央発光部の内面と肉厚部の内面とは滑らかに連続している。
The
各側端部の外側には、それぞれ管状部(脚部)3が取り付けられている。管状部3の内側空間3aには電極保持部材2が挿通されており、電極保持部材2の内側末端には電極5が取り付けられている。電極保持部材2の外側端部は封止材4によって管状部3の内側壁面に対して封止されており、更に封止材12によって管状部3の外側端面に対して封止されている。一対の電極5が発光管7の内側空間に位置しており、電極5間で放電を行えるように設計されている。
Tubular portions (leg portions) 3 are attached to the outer sides of the respective side end portions. An
肉厚部とは、中央発光部の肉厚よりも大きな肉厚を有することを意味しており,本発明では中央発光部の両側に形成されている。中央発光部7eの肉厚tは、肉厚部7dの肉厚Tよりも小さい。
The thick part means having a thickness larger than the thickness of the central light emitting part, and in the present invention, it is formed on both sides of the central light emitting part. The thickness t of the central
図1の実施形態では、中央発光部7eの外側面7fが肉厚部7dの外側面7bから凹んでおり、これによって中央発光部の肉厚が相対的に小さくなっている。中央発光部7eの内側壁面と肉厚部7dの内側壁面とは滑らかに連続しており、段差がない。しかし、中央発光部7eの内側壁面を肉厚部7dの内側壁面から凹ませることもできる。
In the embodiment of FIG. 1, the
各肉厚部7dの外表面7bは遮光膜11によって被覆されている。遮光膜11は、発光管の管軸Oを中心として、発光管を一周するように、肉厚部外表面7bを被覆する。各肉厚部7dと中央発光部との段差側面7gの表面も遮光膜11によって被覆されても良い。中央発光部7eの外側面7f、側端部7cの外側面7aおよび管状部3の外側面3bは、遮光膜によって被覆されていない。
The
中央発光部7eを肉薄にして遮光膜を設けず、その両側の肉厚部7dを遮光膜11で被覆することで、プラズマアークの発光領域6からの光の投射範囲が、投射角度θの範囲内に規制される。この投射範囲は、発光管7の全長Lに比べて小さい。
The central light-emitting
セラミック発光管は透光性ではあるものの透明でないため、プラズマアークで生成し放出される光によって発光管全体が発光するため、光源の大きさが発光管の大きさと同じになる。このため小さな光源サイズが求められる自動車用ヘッドランプやプロジェクターの光源ランプでは、照明器具の性能に合せた光源サイズにすることが難しい。しかし、本発明では、光源サイズを所定の大きさに限定することにより、照明器具の性能に合せたランプを提供することが可能となる。 Since the ceramic arc tube is translucent but not transparent, the entire arc tube emits light by the light generated and emitted by the plasma arc, so the size of the light source is the same as the size of the arc tube. For this reason, it is difficult to make the light source size suitable for the performance of the lighting fixture in the headlamp for automobiles and the light source lamp of the projector that require a small light source size. However, in the present invention, it is possible to provide a lamp that matches the performance of the lighting fixture by limiting the light source size to a predetermined size.
例えば自動車用の発光管では透光部を小さくして、光源サイズがハロゲンランプのフィラメントの大きさと同等の2mmφx4mmの大きさとなるようにすることができる。更にプロジェクター用の光源に応用するためには、光源サイズが直径1mm以下となるようにできる。 For example, in a light-emitting tube for automobiles, the light-transmitting portion can be made small so that the light source size is 2 mmφ × 4 mm, which is equivalent to the size of the filament of the halogen lamp. Furthermore, for application to a light source for a projector, the light source size can be made to be 1 mm or less in diameter.
本発明の高圧放電灯は、自動車用ヘッドランプ、OHP(オーバーヘッドプロジェクター)、液晶プロジェクターなど、疑似点光源を適用可能な他の照明装置に適用可能である。 The high-pressure discharge lamp of the present invention can be applied to other illumination devices to which a pseudo point light source can be applied, such as an automotive headlamp, an overhead projector (OHP), and a liquid crystal projector.
本発明において、中央発光部とは、発光管7のうち、両側の肉厚部の間に挟まれた、相対的に肉厚の小さい部分を意味する。また、肉厚部は、中央発光部と側端部との間の部分である。具体的には、図1に示すように、側端部7bの内側壁面13から、中央発光部との段差14までの間を、肉厚部とする。また、側端部は、発光管の両端を塞ぐ板状の部分を意味する。
In the present invention, the central light emitting portion means a portion having a relatively small thickness sandwiched between thick portions on both sides of the
本発明の放電灯においては、発光管7の全長Lに対する中央発光部の長さpの割合は、適当な大きさの光源を得るという観点からは、90%〜5%であり、60%〜10%であることが更に好ましい。
In the discharge lamp of the present invention, ratio of the length p of the central light-emitting portion of the total length L of the
また、各肉厚部の表面7bと7gのうち遮光膜が占める割合は、本発明の観点からは、30%以上が好ましく、50%以上が更に好ましい。各肉厚部の全外表面を遮光膜が被覆していてよい。
また、遮光膜が、発光管の外表面の表面積の20%以上、95%以下を被覆することが好ましい。
Further, the ratio of the light shielding film to the
The light shielding film preferably covers 20% or more and 95% or less of the surface area of the outer surface of the arc tube.
中央発光部の肉厚tは、発光量を増加させるという観点からは、1.5mm以下とし、1.0mm以下が更に好ましい。また、中央発光部の肉厚tは、機械的強度の観点からは、0.3mm以上とする。
The thickness t of the central light emitting portion is set to 1.5 mm or less and more preferably 1.0 mm or less from the viewpoint of increasing the light emission amount. Further, the thickness t of the central light-emitting portion, from the viewpoint of mechanical strength, and 0.3mm or more.
肉厚部の肉厚Tは、色温度安定性の観点からは、0.5mm以上とし、1.0mm以上が更に好ましい。しかし、肉厚部の肉厚Tが5mmを超えると、点灯中の熱応力が大きくなって発光管の信頼性が低下するので、5mm以下とする。
The thickness T of the thick portion is set to 0.5 mm or more, and more preferably 1.0 mm or more from the viewpoint of color temperature stability. However, when the thickness T of the thick portion exceeds 5mm, since reliability of the light emitting tube is reduced thermal stresses during lighting is increased, and 5mm or less.
中央発光部の肉厚tを1としたときの肉厚部の肉厚Tの比率は、本発明の観点からは、1.1以上とし、1.5以上が更に好ましい。また、中央発光部の肉厚tを1としたときの肉厚部の肉厚Tの比率は、段差部分への応力集中回避という観点からは、10以下とし、5以下が更に好ましい。 From the viewpoint of the present invention, the ratio of the thickness T of the thick portion when the thickness t of the central light emitting portion is 1, is 1.1 or more, and more preferably 1.5 or more. Further, the ratio of the thickness T of the thick portion when the thickness t of the central light emitting portion is 1, is 10 or less, and more preferably 5 or less, from the viewpoint of avoiding stress concentration on the stepped portion.
発光管の肉厚を部分的に厚くするためには、内側と外側の型形状を工夫して肉厚差を形成するか、透光部に相当する部分を外側から加工して肉厚を薄くすることにより、肉厚部が透光部より肉厚に成るようにすることが可能となる。肉厚を薄くするための加工は焼結前の成形体の状態で行う方(白加工:Green Machining)が焼結後に行うより容易である。 In order to partially increase the thickness of the arc tube, the inner and outer mold shapes are devised to form a thickness difference, or the portion corresponding to the translucent part is processed from the outside to reduce the thickness. By doing so, it becomes possible to make the thick part thicker than the translucent part. Processing to reduce the wall thickness is easier when the green body is processed after sintering (white processing: Green Machining).
遮光膜は、直線透過率が3%以下であればよいが、1%以下が更に好ましい。また、遮光膜の材質は、光を吸収する黒色系の被覆材が望ましい。また発光管は使用中に温度が約1,000℃程度になることがあるため、耐熱性に優れた材料であることが望ましい。更に発光管の熱膨張係数に近い材料であることが必要である。このような特性を満足する材料として、タングステンやモリブデン等の高融点金属とアルミナ等のセラミック材料からなるサーメット材料が肉厚部の被覆材料として好適である。 The light shielding film may have a linear transmittance of 3% or less, but more preferably 1% or less. Further, the material of the light shielding film is preferably a black coating material that absorbs light. Further, since the temperature of the arc tube may be about 1,000 ° C. during use, it is desirable that the arc tube be a material having excellent heat resistance. Furthermore, the material needs to be close to the thermal expansion coefficient of the arc tube. As a material satisfying such characteristics, a cermet material made of a refractory metal such as tungsten or molybdenum and a ceramic material such as alumina is suitable as a coating material for the thick portion.
被覆材の厚みは遮光性能を充分にするために3ミクロン以上にすることが好ましい。また、10ミクロンを超える肉厚になると、熱膨張のミスマッチにより厚くなりすぎて発光管から剥がれ易くなる。サーメット材はペースト状にして仮焼後の発光管の外側表面にスクリーン印刷法等の手法で所定の位置と肉厚で塗布され、乾燥後水素雰囲気焼成で発光管表面に被覆膜を形成することができる。 The thickness of the coating material is preferably 3 microns or more in order to ensure sufficient light shielding performance. On the other hand, when the thickness exceeds 10 microns, it becomes too thick due to mismatch of thermal expansion and is easily peeled off from the arc tube. The cermet material is made into a paste and applied to the outer surface of the arc tube after calcining at a predetermined position and thickness by a method such as screen printing, and after drying, a coating film is formed on the arc tube surface by firing in a hydrogen atmosphere be able to.
発光管を構成する半透明な透光性セラミックスとしては以下を例示できる。
多結晶Al2O3、AlN、AlON。又は表面粗度Ra≧1.0 μm の単結晶Al2O3、YAG、Y2O3。
Examples of the translucent translucent ceramic constituting the arc tube include the following.
Polycrystalline Al 2 O 3 , AlN, AlON. Alternatively, single crystal Al 2 O 3 , YAG, Y 2 O 3 having a surface roughness Ra ≧ 1.0 μm.
また、半透明とは、以下の光透過率を意味している。
全光線透過率85%以上かつ直線透過率45%以下
Semi-transparent means the following light transmittance.
Total light transmittance of 85% or more and linear transmittance of 45% or less
前記輝度中心とは、発光部において輝度の最も高い部分を意味する。輝度中心は一点である必要はなく、縦断面の方向に向かって延びていても良い。 The luminance center means a portion having the highest luminance in the light emitting unit. The luminance center need not be a single point, and may extend in the direction of the longitudinal section.
高輝度放電灯とは、
水銀を発光物質に用いる水銀ランプ、ナトリウムを発光物質に用いる高圧ナトリウムランプ、金属沃化物を発光物質に用いるメタルハライドランプのことを言う。
What is a high-intensity discharge lamp?
A mercury lamp using mercury as a luminescent material, a high pressure sodium lamp using sodium as a luminescent material, and a metal halide lamp using metal iodide as a luminescent material.
多結晶セラミックスは所望の形状に適した押出し成形、ドライバッグ成形等のプレス成形、鋳込み成形、射出成形、ゲルキャスト成形等の成形法で成形される。 Polycrystalline ceramics are molded by a molding method such as extrusion molding, dry molding, etc. suitable for a desired shape, casting molding, injection molding, gel casting molding or the like.
(実施例1)
透光性アルミナ用原料粉末を用いて、図1、図2に示すメタルハライドランプ用の高輝度放電灯用発光容器の成形体を、ゲルキャスト成形法により作成した。成形体においては、中央発光部7eの直径は3.9mm、肉厚は0.7mmとし、各肉厚部7dの肉厚は、1.7mmとした。管状部3の肉厚は0.5mmとし、側端部の厚さは1.3mmとした。
Example 1
Using the raw material powder for translucent alumina, a molded body of a luminous container for a high-intensity discharge lamp for a metal halide lamp shown in FIGS. 1 and 2 was prepared by a gel cast molding method. In the molded body, the diameter of the central
成形時には、外型と中型をそれぞれ準備し、外型と中型の間に形成される空隙に、ゲルキャスト成形用のスラリーを注型し硬化後離型した。金型の表面粗さは一様にRa0.1ミクロンであった。得られたオス成形体とメス成形体を嵌め合わせた状態で、大気中1300℃で焼成してバインダーの除去と仮焼成して一体化し、一体化した仮焼体の肉厚部に相当する部分に、タングステン粉末とアルミナ粉末からなるペーストをスクリーン印刷法により塗布後乾燥した。このアルミナ仮焼結体を水素雰囲気中1,800℃で3 時間焼成して、透光性多結晶アルミナセラミックからなる発光容器1を作成した。 At the time of molding, an outer mold and an intermediate mold were prepared, respectively, and a gel cast molding slurry was poured into a gap formed between the outer mold and the intermediate mold, and the mold was released after curing. The surface roughness of the mold was uniformly Ra 0.1 microns. In a state where the obtained male molded body and female molded body are fitted together, the portion corresponding to the thick part of the integrated calcined body is fired at 1300 ° C. in the atmosphere and integrated by removing the binder and calcining. Further, a paste made of tungsten powder and alumina powder was applied by screen printing and dried. This alumina pre-sintered body was fired at 1,800 ° C. for 3 hours in a hydrogen atmosphere to produce a luminous container 1 made of a translucent polycrystalline alumina ceramic.
焼結後の発光容器1の結晶の平均粒径は25ミクロンである。管状部3の肉厚は0.4mmである。発光管7の全長Lは10mmであり、中央発光部7eの直径は3mm、長さpは4mmであり、肉厚tは0.5mmである。肉厚部7bの長さnは2mmであり、肉厚Tは1.3mmである。肉厚部の表面には、タングステン−アルミナのサーメットからなる厚さ5ミクロンの遮光膜11を形成した。遮光膜11の直線透過率は2%以下である。遮光膜11は、肉厚部7dの外表面7bと中央発光部との段差表面7gのうち100%を被覆している。
The average particle diameter of the crystals of the luminous container 1 after sintering is 25 microns. The wall thickness of the
この発光容器1の一方の管状部3に、タングステンからなるコイル部を備えた電極5とニオブからなる導入導体部とをモリブデンを介して接合した電極保持部材2を挿入した。導入導体部とモリブデンの接合部分の位置が、キャピラリー端部近傍で導入導体がキャピラリーの外側に出るように冶具で仮固定し、リング状の封止用フリット材料を導入導体から挿入してキャピラリー端部に置いた後、その部分を所定の温度まで加熱溶融して気密に封止した。
An
更にアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、この片方の端部が気密封止された複合発光容器中に、もう一方の封止されていないキャピラリー側から水銀および発光金属としてNa、Tl、Dyのヨウ化物を適量入れ、先程と同様にタングステンからなるコイル部を備えた電極部とニオブからなる導入導体部をモリブデンを介して接合した金属部品を挿入し、導入導体部とモリブデンの接合部分の位置が、キャピラリー端部近傍で導入導体がキャピラリーの外側に出るように冶具で仮固定し、リング状の封止用フリット材料を導入導体から挿入してキャピラリー端部に置いた後、その部分を所定の温度まで加熱溶融して気密に封止した。 Furthermore, inside a glove box in an argon atmosphere, this one end is hermetically sealed in a composite luminous container. From the other unsealed capillary side, mercury and iodides of Na, Tl, and Dy as luminous metals As in the previous step, a metal part in which an electrode part having a coil part made of tungsten and an introduction conductor part made of niobium are joined via molybdenum is inserted, and the position of the joint part of the introduction conductor part and molybdenum is Temporarily fix it with a jig so that the introduction conductor comes out of the capillary near the end of the capillary, insert a ring-shaped sealing frit material from the introduction conductor, and place it on the end of the capillary. The mixture was heated and melted until hermetically sealed.
図1に、点灯時の発光管の断面図を示す。この発光管では従来のセラミック発光管の大きさより小さな発光管サイズを実現することが可能となる。 FIG. 1 shows a cross-sectional view of the arc tube during lighting. With this arc tube, it is possible to realize an arc tube size smaller than that of a conventional ceramic arc tube.
得られた放電灯について、以下の試験を行った。試験方法および結果を示す。
放電灯の電極保持部材に電流供給のためのリード線を溶接し、ガラス外球中に挿入してランプとし、所定の安定器電源を利用して電流を流すことにより、メタルハライド高圧放電ランプとして点灯させることができた。
(色安定性)
演色性の時間依存性を評価することにより、ランプの色安定性を評価した。ランプは初期状態で演色性指数Ra85を示し、1,000時間の点灯試験後もほぼ同等の演色性指数83の値を示した。また同時に評価したランプ発光効率も初期状態で90lm/W、1,000時間の点灯試験後もほぼ同等の88lm/Wのランプ発光効率を維持した。
The following tests were conducted on the obtained discharge lamp. Test methods and results are shown.
A lead wire for supplying current is welded to the electrode holding member of the discharge lamp, inserted into a glass outer bulb to form a lamp, and a current is supplied by using a predetermined ballast power supply, thereby lighting as a metal halide high pressure discharge lamp. I was able to.
(Color stability)
The color stability of the lamp was evaluated by evaluating the time dependence of the color rendering properties. The lamp exhibited a color rendering index Ra85 in the initial state, and a substantially equivalent color rendering index 83 even after a 1,000-hour lighting test. The lamp luminous efficiency evaluated at the same time was 90 lm / W in the initial state, and the lamp luminous efficiency of 88 lm / W was almost the same after the 1,000-hour lighting test.
(点灯−消灯耐久性)
点灯−消灯の繰り返しを行い、ランプの発光効率の変化を確認することによりランプの耐久性を評価した。初期のランプ発光効率90lm/Wに対して1,000サイクルの点灯−消灯試験後のランプ発光効率は85lm/Wで点灯−消灯試験後もほぼ同等のランプ発光効率を維持した。
(Durability of lighting-extinguishing)
The durability of the lamp was evaluated by repeating the turning on and off and confirming the change in the luminous efficiency of the lamp. With respect to the initial lamp luminous efficiency of 90 lm / W, the lamp luminous efficiency after the 1,000-cycle lighting-off test was 85 lm / W, and substantially the same lamp luminous efficiency was maintained after the lighting-off test.
(比較例1)
実施例1において、前記遮光膜11によって、肉厚部7dの外表面7b上に加えて、側端部7cの外表面7aおよび管状部3の外表面3bを被覆した。試験結果を以下に示す。
(Comparative Example 1)
In Example 1, the light-shielding film 11 covered the
(色安定性)
実施例と同様に演色性の時間依存性を評価することにより、ランプの色安定性を評価した。ランプは初期状態で演色性指数Ra85を示し、400時間後には演色性指数が60に低下し、500時間でランプは不点灯となった。
(Color stability)
The color stability of the lamp was evaluated by evaluating the time dependency of the color rendering properties in the same manner as in the examples. The lamp showed a color rendering index Ra85 in the initial state, and after 400 hours, the color rendering index dropped to 60, and the lamp was not turned on after 500 hours.
(点灯−消灯耐久性)
実施例と同様に点灯−消灯の繰り返しを行い、ランプの発光効率の変化を確認することによりランプの耐久性を評価した。初期のランプ発光効率90lm/Wに対して300サイクルの点灯−消灯試験後のランプ発光効率は50lm/Wに劣化し、350サイクル目で不点灯となった。
(Durability of lighting-extinguishing)
The durability of the lamp was evaluated by repeating turning on and off in the same manner as in the example and confirming the change in the luminous efficiency of the lamp. With respect to the initial lamp luminous efficiency of 90 lm / W, the lamp luminous efficiency after the 300-cycle lighting-off test was deteriorated to 50 lm / W, and it was not lit at 350th cycle.
1 発光容器 2 電極保持部材 3 管状部 3a 管状部3の内側面 3b 管状部3の外側面 4、12 封止材 5 電極 6 発光領域 7 発光管 7a 側端部7cの外表面 7b 肉厚部7dの外表面 7c 側端部 7d 肉厚部 7e 中央発光部 7f 中央発光部の外表面 7g 肉厚部7dと中央発光部7eとの段差外表面 8 凹部 11 遮光膜 13 側端部7bの内側壁面 14 肉厚部7dと中央発光部との段差 t 中央発光部の肉厚 T 肉厚部の肉厚 A 発光 O 管軸 θ 投射角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記各側端部からそれぞれ突出する管状部、
前記発光管の内側空間に設けられている電極、
前記各管状部にそれぞれ挿通されており、前記電極を保持する電極保持部材、
前記管状部と前記電極保持部材との間を封止する封止材、および
前記肉厚部の外表面を、前記発光管の管軸を中心に全周にわたって被覆する遮光膜を備えており、
前記中央発光部が前記肉厚部の外表面から凹むことで凹部を形成しており、前記発光管の全長に対する前記中央発光部の長さの割合が90%〜5%であり、前記中央発光部の肉厚が0.3mm〜1.5mmであり、前記肉厚部の肉厚が0.5mm〜5.0mmであり、前記肉厚部の肉厚が前記中央発光部の肉厚の1.1倍以上、10倍以下であり、前記中央発光部、前記側端部および前記管状部の外表面が遮光膜によって被覆されていないことを特徴とする、高輝度放電灯用発光容器。 A light-emitting tube made of translucent polycrystalline ceramics, provided on each side of the central light-emitting portion, the central light-emitting portion, and a thicker portion thicker than the central light-emitting portion, and each thick-walled portion are respectively provided on the outer side, the light-emitting tube has a plate-like side edge portions for closing the ends of the arc tube,
Tubular portions protruding from the respective side end portions,
An electrode provided in an inner space of the arc tube,
An electrode holding member that is inserted through each tubular portion and holds the electrode;
A sealing material that seals between the tubular portion and the electrode holding member; and a light-shielding film that covers the outer surface of the thick portion over the entire circumference around the tube axis of the arc tube,
The central light-emitting portion is recessed from the outer surface of the thick-walled portion to form a recess, the ratio of the length of the central light-emitting portion to the total length of the arc tube is 90% to 5%, and the central light emission The thickness of the thick part is 0.3 mm to 1.5 mm, the thickness of the thick part is 0.5 mm to 5.0 mm, and the thickness of the thick part is 1 of the thickness of the central light emitting part. A luminous container for a high-intensity discharge lamp, characterized in that the outer surface of the central light emitting part, the side end part and the tubular part is not covered with a light shielding film.
The light-shielding film has a surface area of 20% or more and 95% or less of the total surface area of the outer surface of the central light emitting part, the outer surface of the thick part, and the stepped surface between the central light emitting part and the thick part. The light-emitting container for a high-intensity discharge lamp according to claim 1 or 2 , characterized in that it is coated.
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