JP5861648B2

JP5861648B2 - 放電灯

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Publication number: JP5861648B2
Application number: JP2012554780A
Authority: JP
Inventors: 中野　邦昭; 中野　　邦昭; 川崎　和彦; 川崎　　和彦
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2016-02-16
Anticipated expiration: 2032-01-23
Also published as: JPWO2012102230A1; KR20130138782A; WO2012102230A1

Description

本発明は、例えば高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ又は高圧ナトリウムランプ等の放電灯に関するものである。

この種の高圧蒸気放電灯としては、内部に金属ハロゲン化物が充填されるとともに一対の電極が配置された発光管と、この発光管を収容する外球部を有するメタルハライドランプがある。このメタルハライドランプ等の高圧蒸気放電灯には、発光管が破裂した場合に、その発光管を構成している材料の破片が飛散して、外球部の内面に当たり、当該外球部が破損するという問題がある。

この問題を解決すべく従来は、特許文献１に示すように、発光管を包囲するように保護管を設けて、発光管の破裂により飛散する破片が外球部に直接当たることを防止し、これにより外球部の破損を防止するものが考えられている。

そして外球部の破損をより一層防止にするために、特許文献２及び特許文献３に示すように、保護管の外周に線材を巻き付けて保護管の機械的強度を強くする方法や、保護管の外周にメッシュ材を巻き付けて保護管の機械的強度を強くする方法が考えられている。また、保護管を二重に設ける等によって高圧蒸気放電灯を四重管構造にすることも考えられる。

しかしながら、保護管に線材やメッシュ材を巻き付ける構造では、線材又はメッシュ材により光量のロスが生じてしまい、発光管から出る光量を効率よく外部に照射することが難しいという問題がある。また、高圧蒸気放電灯を四重管構造にする方法では、発光管から出る光が通過する管数（壁数）が増えることから、その透過率によって光量が低下してしまい、発光管から出る光量を効率よく外部に照射することが難しいという問題がある。さらに上記いずれの方法でも部品点数が増えてしまい、組み立てコスト及び組み立て工数の増大を招いてしまうという問題もある。

特開２００１−３４５０７４号公報特開平７−１５３４３０号公報特開２０００−２７７０５１号公報

そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決すべくなされたものであり、部品点数を増やすことなく、発光管の破損に伴う外球部の破損を防止するとともに発光効率の低下を防止することをその主たる課題とするものである。

すなわち本発明に係る放電灯は、放電空間を形成する本管部及びこの本管部の少なくとも一端に設けられて前記本管部よりも小さい外径を有する細管部を備えており、前記放電空間内に一対の電極が設けられるとともに発光物質が封入された発光管と、前記発光管の少なくとも本管部を包囲して設けられた概略筒形状をなす保護管と、前記発光管及び前記保護管を収容する外球部とを具備し、前記保護管の内面が、前記本管部側に膨出した湾曲面を有することを特徴とする。

このようなものであれば、保護管の内面に本管部側に膨出した湾曲面を設けることによって、保護管における内部からの力に対する機械的強度を増加させることができ、発光管の破裂により生じる破片による保護管の破損を防止することができるので、外球部の破損を防止することができる。また、保護管の内面に湾曲面を設けるだけであり、保護管に巻き付ける線材やメッシュ材を不要とすることができ、四重管構造にする必要もないので、それらによる光量ロスを防止することができ、高効率の放電灯とすることができる。さらに、保護管の内面に湾曲面を設けるだけであり、部品点数を増やすものではないので組み立てコスト及び組み立て工数の増大を招くこともない。

発光管の破裂により生じる破片は保護管の周方向において不定であることから、保護管の周方向全体において機械的強度を強くすることが望ましい。このため、前記湾曲面が、前記保護管の内面において周方向全体に環状に形成されていることが望ましい。

また、前記湾曲面が、前記保護管の内面において前記本管部の一端側から他端側に亘って形成されていることが望ましい。これならば、発光管における本管部の軸方向における任意の位置で破裂した場合であっても、当該位置に対応する外側に湾曲面が形成されており、保護管の破損を防止して外球部の破損を防止することができる。

湾曲面を保護管の周方向全体に形成するとともに、保護管の内面において本管部の一端側から他端側に亘って形成するための保護管の具体的な実施の態様としては、前記保護管の軸方向に垂直な断面開口が、前記保護管の軸方向端部から軸方向中心に行くに従って徐々に小さくなるものであることが望ましい。

材料コストを削減するとともに保護管に湾曲面を簡単に形成するための具体的な実施の態様としては、前記保護管が前記本管部側に凹んでいる凹部を有しており、前記湾曲面が前記凹部に対応する保護管の内面により形成されていることが望ましい。

また本発明に係る放電灯は、放電空間を形成する本管部及びこの本管部の少なくとも一端に設けられて前記本管部よりも小さい外径を有する細管部を備えており、前記放電空間内に一対の電極が設けられるとともに発光物質が封入された発光管と、前記発光管の少なくとも本管部を包囲して設けられた概略筒形状をなす保護管と、前記発光管及び前記保護管を収容する外球部とを具備し、前記保護管が、前記本管部に対応する側壁に部分的に肉厚部を有することを特徴とする。このようなものであっても、保護管の機械的強度を増大させることができ、発光管の破損に伴う外球部の破損を防止することができる。また保護管に巻き付ける線材やメッシュ材を不要とすることができ、又は四重管構造にする必要もないので、それらによる光量ロスを防止することができ、高効率の放電灯とすることができる。さらに、保護管の側壁に肉厚部を設けるだけであり、部品点数を増やすものではないので組み立てコスト及び組み立て工数の増大を招くこともない。ここで、前記肉厚部を、前記本管部に対応する側壁において周方向に複数設けることにより、保護管の周方向において機械的強度を強くすることができる。

このように構成した本発明によれば、部品点数を増やすことなく、発光管の破損に伴う外球部の破損を防止するとともに発光効率の低下を防止することができる。

本実施形態の高圧蒸気放電灯の構成を示す概略図。同実施形態の発光管の構成を示す断面図。同実施形態の保護管の構成を示す断面図。同実施形態の発光管及び保護管の各部の寸法名称を示す図。保護管の変形例を示す断面図。保護管の変形例を示す断面図。

１００・・・高圧蒸気放電灯
２・・・発光管
２１・・・本管部
２２・・・細管部
Ｓ・・・放電空間
５１、５２・・・一対の電極
３・・・保護管
３ａ・・・湾曲面
３１・・・凹部
４・・・外球部

以下に本発明に係る高圧蒸気放電灯としてセラミックメタルハライドランプの一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプ１００は、図１に示すように、例えば透光性アルミナ等の透光性セラミックにより形成され、内部に発光物質として金属ハロゲン化物が充填されるとともに一対の電極５１、５２が配置された発光管２と、当該発光管２を包囲するように設けられた保護管３と、前記発光管２及び前記保護管３を収容する外球部４とを備えている。

発光管２は、図２に示すように、放電空間Ｓを形成する本管部２１及びこの本管部２１の両端に設けられて前記本管部２１よりも小さい外径を有する細管部２２を備えている。なお、発光管２は、細管部２２が本管部の両端に設けられているものの他、一方の端部にのみ設けられているものであっても良い。

本管部２１は、概略直管形状をなすものであり、その両端部が端部側に行くに従って縮径してするように形成されている。そしてこの本管部２１の両端には、本管部２１よりも外径が小さく形成された直管状の細管部２２がそれぞれ接続されている。なお、本管部２１及び細管部２２は、透光性セラミックにより一体成形されている。

また本管部２１の内部に形成される放電空間Ｓには、希ガス、金属ハロゲン化物及び水銀（いずれも不図示）が封入されるとともに、一対の電極５１、５２が配置されている。この一対の電極５１、５２は、タングステン等の耐熱性金属により棒形状に形成された一対の電極芯５１１、５２１を備えており、この各電極芯５１１、５２１は各細管部２２内にそれぞれ挿入されることによって、その先端部が放電空間Ｓ内で対向配置されている。また電極芯５１１、５２１の先端部には、ランプ点灯時に電極芯５１１、５２１の先端部に生じるアークスポットの高温から電極芯５１１、５２１を保護するための、タングステン等の耐熱性金属からなる先端コイル５１２、５２２が巻回されている。さらに細管部２２内の電極芯５１１、５２１には、極５１、５２の先端部の熱を基端部側に逃がすための、モリブデン等の耐熱性金属からなる細管内コイル５１３、５２３が巻回されている。また、電極芯５１１、５２１の基端部には、金属ハロゲン化物に耐食性を有する電極支持体５１４、５２４が接続されている。この電極支持体５１４、５２４は、金属ハロゲン化物に耐食性を有する封着材５１５、５２５により細管部２２に気密に固定されており、後述する支持フレーム６に接続される。

保護管３は、発光管２における本管部２１の破裂により生じる破片を受け止めるものであり、石英ガラス又は透光性アルミナにより形成されている。また、保護管３は、発光管２の少なくとも本管部２１を包囲して設けられるものであり、両端が開口する概略円筒形状をなすものである。この保護管３は、発光管２と同軸又は実質的に同軸に、且つ長さ方向（つまり軸方向）の中心位置が一致又は実質的に一致するように設けられている。なお、保護管３の詳細な構成は後述する。

外球部４は、前記発光管２及び前記保護管３を収容するとともに、発光管２に設けられた一対の電極５１、５２に給電するための口金４１を有する。この外球部４は、透明の硬質ガラスにより形成されており、中央部分が概略楕円球状をなすものである。外球部４の内部は真空又は不活性ガスが封入されており、外球部４の基端部はステム４２によって気密に封止されており、このステム４２に口金４１が取り付けられている。また、外球部４には、発光管２及び保護管３を支持するとともに、発光管２内の一対の電極５１、５２に給電するための金属棒製の支持フレーム６が設けられている。この支持フレーム６は、基端部がステム４２に接続されるととともに、先端部が、外球部４の先端側内壁に接触して、発光管２及び保護管３を外球部４の中央部分に位置決めして支持するものである。

しかして本実施形態の保護管３は、図３に示すように、本管部２１側に凹んでいる凹部３１を有し、本管部２１に対応する保護管３の内面に、本管部２１側に膨出した湾曲面３ａが形成されている。

凹部３１は、保護管３において本管部２１に対応する側周壁に形成されており、保護管３の周方向全体に形成された環状凹部である。この環状凹部３１が形成された部分の内側周面が湾曲面３ａとなる。この１つの環状凹部３１により、湾曲面３ａは、保護管３の内側周面において周方向全体に環状に形成されるとともに、保護管３の内側周面において本管部２１の一端側から他端側に亘って形成される。以上により、保護管３は、中央部がくびれた回転体形状をなすとともに、軸方向中心に対して上下対称形状をなすものであり、その軸方向に垂直な断面開口が、保護管３の軸方向端部から軸方向中心に行くに従って徐々に小さくなるものである。また本実施形態では、凹部３１の最も凹んだ部分３１ｘ（つまり湾曲面３ａの頂部）と、本管部２１の軸方向の中心位置２１ｘとが同一平面上に位置するように構成されている。

具体的に湾曲面３ａの軸方向長さＬ_３ａは、図４に示すように、本管部２１の軸方向長さＬ_２１と同一又はそれより大きく形成されている。ここで、湾曲面３ａの軸方向長さＬ_３ａは、保護管３の軸方向長さＬ_３や保護管３の側周壁（凹部３１を除く側周壁）と本管部２１の側周壁との距離ｄ等によって定まるものであり、保護管３の側周壁と本管部２１の側周壁との距離ｄが大きければ、湾曲部３ａの軸方向長さＬ_３ａを大きくすることが考えられる。なお、本管部２１の軸方向長さＬ_２１は、図３に示すように、本管部２１の両端部における細管部２２の接続点Ｐ、Ｑ間の距離であり、湾曲面３ａの軸方向長さＬ_３ａは、保護管３の内側周面における上下の湾曲開始点Ｍ、Ｎ間の距離である。また、湾曲面３ａ（凹部３１）の断面形状は、例えば部分円弧形状又は部分楕円弧形状等の所定の曲率を有する湾曲形状であり、その曲率は保護管３の側周壁（凹部３１を除く側周壁）と本管部２１の側周壁との距離ｄ、保護管３の壁厚ｔ等によって適宜決定される。

なお、本実施形態の保護管３の製造方法としては、保護管３を石英ガラスにより形成する場合には、石英ガラスからなる円筒体をバーナー等によって加熱して、その中央部を凹ませることによって製造する。また保護管３を透過性アルミナにより形成する場合には、金型を用いたプレス成形により製造する。

このように構成した本実施形態に係るセラミックメタルハライドランプ１００によれば、保護管３の内面に本管部２１側に膨出した湾曲面３ａを設けることによって、保護管３における内部からの力に対する機械的強度を増加させることができる。これにより、発光管２における本管部２１の破裂により生じる破片によって保護管３が破損することを防止することができるので、外球部４の破損を防止することができる。

また、保護管３の内面に湾曲面３ａを設けるだけであり、保護管３に巻き付ける線材やメッシュ材を不要とすることができ、四重管構造にする必要もないので、それらによる光量ロスを防止することができ、高効率のセラミックメタルハライドランプとすることができる。

さらに、保護管３の内面に湾曲面３ａを設けるだけであり、部品点数を増やすものではないので、組み立てコスト及び組み立て工数の増大を招くこともない。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば本発明はセラミックメタルハライドランプの他、石英ガラス製の発光管を用いたメタルハライドランプ、高圧水銀ランプ又は高圧ナトリウムランプ等の種々の高圧蒸気放電灯に適用可能である。

また前記実施形態の湾曲面３ａは本管部２１の一端から他端に亘って形成されて、湾曲面３ａにより本管部２１全体を包囲するように構成しているが、例えば本管部２１の軸方向の中心位置２１ｘを含む部分など、本管部２１の一部を包囲するように構成しても良い。

また、前記実施形態の保護管は、１つの環状凹部３１を形成することによって、保護管３の内側周面に１つの環状をなす湾曲面３ａを形成するものであったが、図５（Ａ）に示すように、軸方向に複数の環状凹部３１を形成することによって、保護管３の内側周面に軸方向に複数の湾曲面３ａを形成するものであっても良い。

さらに、図５（Ｂ）に示すように、保護管３の側周壁において周方向に複数の凹部３１を形成することによって、保護管３の内側周面に周方向に複数の湾曲面３ａを形成するようにしても良い。その他、保護管３の側周壁に凹部３１をらせん状に形成することによって、保護管３の内側周面にらせん状の湾曲面３ａを形成するようにしても良い。

加えて、保護管３に凹部３１を形成することによって湾曲面３ａを形成する他、図６（Ａ）に示すように、保護管３の側周壁において、本管部２１に対応する部分に部分的に肉厚部３２を形成することによって、保護管３の内側周面に湾曲面３ａを形成するものであっても良い。なお、図６（Ａ）においては、肉厚部３２が、保護管３の側周壁において本管部２１に対応する部分の周方向全体に亘って形成されている。

その上、保護管３の側周壁において、図６（Ｂ）に示すように、その外側周面に周方向に複数の肉厚部３２を形成するようにしても良い。この場合において肉厚部３２は、本管部２１の一端側から他端側に亘って形成することが望ましい。

また、前記実施形態の保護管は円筒形状であったが、その他、楕円筒形状や角筒形状であっても良い。

また、前記実施形態では、高圧蒸気放電灯の一例としてセラミックメタルハライドランプに適用した場合について説明したが、その他、高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ等の高圧蒸気放電灯であっても良い。また高圧蒸気放電灯に限られず、低圧蒸気放電灯等の各種放電灯に適用することができる。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

本発明により、部品点数を増やすことなく、発光管の破損に伴う外球部の破損を防止するとともに発光効率の低下を防止することが可能な放電灯を提供することができる。

Claims

放電空間を形成する本管部及びこの本管部の少なくとも一端に設けられて前記本管部よりも小さい外径を有する細管部を備えており、前記放電空間内に一対の電極が設けられるとともに発光物質が封入された発光管と、
前記発光管の少なくとも本管部を包囲して設けられた概略筒形状をなす保護管と、
前記発光管及び前記保護管を収容する外球部とを具備し、
前記保護管の内面が、前記本管部側に膨出した湾曲面を有し、
前記保護管の軸方向に垂直な断面開口が、前記保護管の軸方向端部から軸方向中心に行くに従って徐々に小さくなるものであることを特徴とする放電灯。
前記湾曲面が、前記保護管の内面において周方向全体に環状に形成されている請求項１記載の放電灯。
前記湾曲面が、前記保護管の内面において前記本管部の一端側から他端側に亘って形成されている請求項１記載の放電灯。
前記保護管が前記本管部側に凹んでいる凹部を有しており、前記湾曲面が前記凹部に対応する保護管の内面により形成されている請求項１記載の放電灯。
放電空間を形成する本管部及びこの本管部の少なくとも一端に設けられて前記本管部よりも小さい外径を有する細管部を備えており、前記放電空間内に一対の電極が設けられるとともに発光物質が封入された発光管と、
前記発光管の少なくとも本管部を包囲して設けられた概略筒形状をなす保護管と、
前記発光管及び前記保護管を収容する外球部とを具備し、
前記保護管が、前記本管部に対応する側壁に部分的に肉厚部を有することを特徴とする放電灯。
前記肉厚部が、前記本管部に対応する側壁において周方向に複数設けられていることを特徴とする請求項５記載の放電灯。