JP6662203B2 - Discharge lamp - Google Patents
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Description
本発明は、放電ランプに関する。 The present invention relates to a discharge lamp.
広範囲の照明等に用いられるメタルハライドランプなどの放電ランプにおいて、熱ひずみを起因としたクラックが発光管に発生する場合がある。 In a discharge lamp such as a metal halide lamp used for a wide range of illumination or the like, cracks may be generated in the arc tube due to thermal strain.
従来では、クラックの発生を抑制するべく、発光管本体部のガラス管と封止部のガラス管とのつなぎ部から電極マウント先端部までの距離をX、該つなぎ部からガラスビーズの先端までの距離をYと規定したとき、Xを5〜15mmの範囲内に収め、Yを0.5〜2.0mmの範囲内に収めた放電ランプが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in order to suppress the occurrence of cracks, the distance from the connection between the glass tube of the arc tube body and the glass tube of the sealing portion to the tip of the electrode mount is X, and the distance from the connection to the tip of the glass beads is X. When the distance is defined as Y, a discharge lamp is known in which X falls within a range of 5 to 15 mm and Y falls within a range of 0.5 to 2.0 mm (for example, see Patent Document 1).
しかし、上述した放電ランプにおいても、どうしても発光管に熱ひずみが蓄積してしまうのが実状であり、熱ひずみを極力蓄積させない放電ランプが望まれている。 However, even in the above-described discharge lamps, it is a fact that thermal strain is inevitably accumulated in the arc tube, and a discharge lamp that does not accumulate thermal strain as much as possible is desired.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、発光管に蓄積される熱ひずみを抑制可能な放電ランプを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problem, and has as its object to provide a discharge lamp capable of suppressing thermal distortion accumulated in an arc tube.
本発明の一態様に係る放電ランプは、発光管と、発光管に包囲される放電空間と、電極芯が発光管の端部に封止された電極と、を備え、電極芯は、本体部と、本体部に連続し当該本体部よりも軸方向から見た断面積が小さい細軸部と、を備え、電極芯の発光管への封止部における放電空間側の端部が細軸部である。 A discharge lamp according to one embodiment of the present invention includes an arc tube, a discharge space surrounded by the arc tube, and an electrode whose electrode core is sealed at an end of the arc tube. And a narrow shaft portion that is continuous with the main body portion and has a smaller cross-sectional area as viewed from the axial direction than the main body portion. The discharge shaft side end of the sealing portion of the electrode core to the arc tube is the fine shaft portion. It is.
発光管に蓄積される熱ひずみを抑制可能な放電ランプを提供することができる。 A discharge lamp capable of suppressing thermal distortion accumulated in an arc tube can be provided.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る放電ランプについて説明する。なお、以下で説明する実施形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、以下の各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。 Hereinafter, a discharge lamp according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions of constituent elements, connection forms, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and do not limit the present invention. In addition, among the components in the following embodiments, components not described in the independent claims indicating the highest concept are described as arbitrary components. Further, the following drawings are schematic diagrams, and are not necessarily strictly illustrated.
本発明者は、発光管の内面における電極の周囲と、電極の先端部(極頭)とが近いと、当該先端部からの熱が発光管の封止部に伝わりやすくなって、発光管の封止部に熱ひずみが蓄積してしまうことを見出した。 The present inventor has found that when the periphery of the electrode on the inner surface of the arc tube is close to the tip (pole head) of the electrode, heat from the tip easily transfers to the sealing portion of the arc tube, and It has been found that thermal strain accumulates in the sealing portion.
このため、本発明者は、まず、全体として等幅の電極芯の全長を長くすることで、発光管の封止部と、電極の先端部とを遠ざけ、電極から発光管の封止部に伝わる熱を低減することについて検討した。しかし、この場合、発光管内の端部付近(発光管内の最冷部)と電極の先端部との距離が大きくなって、最冷部の温度が過剰に低くなってしまう。最冷部の低温化は放電ランプの黒化を進行させてしまうので望ましくない。 For this reason, the present inventor first increases the total length of the electrode core having the same width as a whole, so that the sealing portion of the arc tube and the tip of the electrode are separated from each other, and the sealing portion of the arc tube is separated from the electrode. Reduction of heat transfer was studied. However, in this case, the distance between the end portion in the arc tube (the coldest portion in the arc tube) and the tip of the electrode increases, and the temperature of the coldest portion becomes excessively low. It is not desirable to lower the temperature of the coldest part, because blackening of the discharge lamp proceeds.
次いで、本発明者は、放電ランプの黒化と、発光管の熱ひずみの蓄積との両者を抑制することのできる技術について鋭意検討した。これにより、本発明者は、電極芯を本体部と、当該本体部よりも断面積の小さい細軸部とを備える構成とし、電極芯の発光管への封止部における放電空間側の端部を細軸部とする点に着目した。細軸部は、本体部よりも断面積が小さいために、熱伝導率が大きくなって温度の低下も大きくなる。これにより、細軸部から発光管に伝わる熱を低減することができ、発光管に蓄積される熱ひずみが抑制されることになる。また、電極芯における細軸部が発光管内に封止されていると、電極芯自体を長くする必要がない。このため、電極の先端部と最冷部とが近づくことになり、最冷部の温度低下を抑えることができる。したがって、放電ランプの黒化を抑えることができる。 Next, the inventor of the present invention diligently studied a technique capable of suppressing both the blackening of the discharge lamp and the accumulation of thermal strain in the arc tube. Accordingly, the inventor of the present invention has a configuration in which the electrode core is provided with the main body and the narrow shaft portion having a smaller cross-sectional area than the main body, and the end of the electrode core on the discharge space side in the sealing portion to the arc tube. Is focused on the point that is a thin shaft portion. Since the thin shaft portion has a smaller cross-sectional area than the main body portion, the thermal conductivity increases and the temperature decreases. Thereby, the heat transmitted from the thin shaft portion to the arc tube can be reduced, and the thermal strain accumulated in the arc tube is suppressed. Further, when the thin shaft portion of the electrode core is sealed in the arc tube, it is not necessary to lengthen the electrode core itself. For this reason, the tip portion of the electrode and the coolest portion come closer to each other, and it is possible to suppress a decrease in the temperature of the coolest portion. Therefore, blackening of the discharge lamp can be suppressed.
よって、本発明者は、この構成により発光管の黒化と、発光管に蓄積される熱ひずみとの両者を抑制することができることを見出した。 Therefore, the present inventor has found that this configuration can suppress both blackening of the arc tube and thermal strain accumulated in the arc tube.
図1は、本実施形態に係る放電ランプ1の構成を示す概念図である。図2は、図1の放電ランプ1における一端部の断面構成を拡大して示す概念図である。 FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a discharge lamp 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is a conceptual diagram showing an enlarged sectional configuration of one end of the discharge lamp 1 of FIG.
放電ランプ1は、例えば、高圧水銀蒸気中にメタルハライド(金属ハロゲン化物)を添加して、当該メタルハライドのアーク放電による発光を利用した、いわゆるメタルハライドランプである。 The discharge lamp 1 is, for example, a so-called metal halide lamp in which a metal halide (metal halide) is added to high-pressure mercury vapor and light emission by arc discharge of the metal halide is used.
具体的には、放電ランプ1は、図1及び図2に示すように、発光管10と、発光管10に包囲される放電空間20と、電極芯41が発光管10の端部12に封止された電極40とを備えている。電極40の電極芯41は、本体部411と、本体部411に連続し当該本体部411よりも軸方向(X軸方向)から見た断面積が小さい細軸部412と、を備えている。電極芯41の発光管10への封止部60における放電空間20側の端部が細軸部412である。本体部411と細軸部412との境界413が発光管10の内面から露出した状態で細軸部412が発光管10の端部に封止されている。
Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the discharge lamp 1 includes a
図3は、本実施形態に係る放電ランプ1において、発光時における電極40の各部位の温度を示すグラフである。なお、図3では、本実施形態に係る電極40に対応する温度変化は実線L1で示し、全体として断面積が均等な電極芯を有する電極(比較例)の温度変化は破線L2で示している。また、図3では、電極40の各位置との対応関係を明確にするべく、電極40を図示している。
FIG. 3 is a graph showing the temperature of each part of the
破線L2に示すように、比較例の場合には、電極芯の先端から離れるにつれて温度変化は漸減している。他方、本実施形態の電極40の場合には、境界413から急に温度が低下し、比較例よりも細軸部412の温度が低下していることが分かる。
As shown by the broken line L2, in the case of the comparative example, the temperature change gradually decreases as the distance from the tip of the electrode core increases. On the other hand, in the case of the
このように、本実施形態に係る放電ランプ1は、電極芯41における本体部411と細軸部412との境界413が発光管10の内面から露出しているので、細軸部412から発光管10に熱が伝達されることになる。細軸部412は、本体部411よりも断面積が小さいために、熱伝導率が大きくなって温度の低下も大きくなる。これにより、細軸部412から発光管10に伝わる熱を低減することができ、発光管10に蓄積される熱ひずみを抑制することができる。
As described above, in the discharge lamp 1 according to the present embodiment, the
また、電極芯41における細軸部412が発光管10内に封止されていると、電極芯41自体を長くしなくとも熱ひずみ抑制効果を得ることができる。このため、電極芯41の先端部と最冷部とが近づくことになり、最冷部の温度低下を抑えることができる。したがって、放電ランプ1の黒化を抑えることができる。
In addition, when the
ここで、発光管10は、筒状の本体部11と、本体部11よりも開口面積が小さい筒状の端部12とを有している。本体部11は、円筒状かつX軸方向に長尺の形状を有し、本体部11の両端には中間部13及び端部12がそれぞれ設けられている。また、それぞれの端部12は、円筒状の形状を有し、それぞれの中間部13は、断面(例えばXZ平面での断面)において曲線状(円弧状)の外形を有している。また、発光管10における端部側12には、例えば、金膜またはシリカ膜からなる赤外線反射膜(保温膜)が全周に亘って形成されていてもよい。また、発光管10の両端には、口金30が取り付けられている。
Here, the
発光管10のそれぞれの端部12には、電極芯41の一端部を封止する封止部60が設けられている。封止部60は、封止前においては、発光管10とは別体の石英ビーズ(挿入管)である。封止部60は、封止時に加熱されることで溶融し、発光管10と一体化して発光管10の一部となる。このため、封止後においては、封止部60の境界(図2に示す破線L)は、部分的に残存したり、全体としてなくなったりする場合もある。電極芯41における封止部60に封止される部分は、全体にわたって細軸部412である。また、封止部60は、図2に示すように発光管10の端部12から内方に向けてはみ出していてもよいし、はみ出していなくてもよい。
Each of the
図4は、図1の放電ランプ1に備わる電極40の構成をY軸方向視で示す概念図である。図5は、図4の電極40をZ軸方向視で示す概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing the configuration of the
図4及び図5に示すように、一対の電極40は、電極芯41とコイル42とをそれぞれ有している。電極芯41は、タングステン等の耐熱性金属で構成された棒状体である。電極芯41の本体部411は、円柱状に形成されており、その周囲にコイル42が巻回されている。コイル42は、電極芯41の本体部411に巻回されたコイル体であり、タングステン等の耐熱性金属で構成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, each of the pair of
電極芯41の細軸部412は、本体部411に連結された連結部414と、連結部414に連続して延在する長尺部415とを備えている。連結部414は、細軸部412における本体部411側の端部である。この連結部414は、電極芯41の基端側に向けて先細る形状となっており、その全周面が凹状に湾曲している。
The
このように、連結部414が凹状に湾曲しているので、本体部411から細軸部412にかけて断面積が急激に変化しない。したがって、本体部411と細軸部412との境界413で集中する応力を緩和することができ、電極芯41自体の強度低下を抑えることができる。
As described above, since the connecting
細軸部412は、凹状に湾曲した部分(連結部414)から発光管10内に封止されている。
The
このように、細軸部412が連結部414から発光管10内に封止されているので、断面積が変化する部分で電極芯41を発光管10で封止することができ、安定した強度を確保することができる。
As described above, since the
具体的には、長尺部415は、軸方向から見た断面形状が矩形状となっている。また、長尺部415は、図4に示すように全体として厚み(Z軸方向の長さ)が均等であるが、図5に示すように幅(Y軸方向の長さ)は基端に向けて徐々に先細る形状となっている。このように、細軸部412が徐々に先細る形状であるので、断面積が本体部411から離れるにつれて小さくなる。つまり、熱伝導率は、本体部411から離れるにつれて大きくなるので、より細軸部412の温度を低下させることができる。なお、本体部411の断面積に対する長尺部415の断面積の比は、0.90以下であることが好ましい。
Specifically, the
また、発光管10内部には、緩衝ガス用の水銀と、主発光金属となる鉄、ハロゲンとしての沃素と臭素とが封入され、さらに始動用の希ガスが封入される。ハロゲンは、例えば、FeI2、FeBr2、HgI2、HgBr2等の金属ハロゲン化物の形で発光管10内に封入でき、水銀や鉄は金属ハロゲン化物や金属単体として封入でき、これらが適宜組み合わされて所定の量と比率になるように封入される。なお、ハロゲンとして臭素を含む金属ハロゲン化物が用いられるのが好ましい。また、希ガスとしては、He、Ne、Xe、Ar、Kr等を用いることができる。
Further, mercury for a buffer gas, iron as a main luminescent metal, iodine and bromine as halogens, and a rare gas for starting are further sealed in the
このように、ハロゲンとして臭素を含む金属ハロゲン化物を用いるなど、臭素系封入物を用いると電極40の温度が高くなる傾向にあるが、本発明によって、臭素系封入物を用いる場合でも、電極40から発光管10に伝導する熱を低減することができ、熱ひずみの蓄積を抑制することができる。
As described above, the temperature of the
なお、上記実施形態では、細軸部412が連結部414と長尺部415とを有する場合を例示して説明したが、連結部414がなくともよい。以下、連結部を備えない細軸部412aについて図6を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。
In the above embodiment, the case where the
図6は、変形例に係る電極40Aの構成をY軸方向視で示す概念図である。具体的には、図6は図4に対応した図である。この図6に示すように、変形例に係る細軸部412aは、連結部がなく長尺部415が本体部411に直接接続されている。これにより、本体部411と細軸部412aとの境界部においては段状となる。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing the configuration of an
また、上記実施形態では、軸方向から見た長尺部415の断面形状が矩形状となっている場合を例示したが、長尺部415の断面形状は如何様でもよい。その他の断面形状としては、例えば、矩形以外の多角形状、円形状、楕円状、長円状などが挙げられる。
Further, in the above-described embodiment, the case where the cross-sectional shape of the
また、上記実施形態では、中間部13は、断面(例えばXZ平面での断面)において曲線状(円弧状)の外形を有していることとしたが、当該断面において直線状や折れ線状の外形を有していることにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
1 放電ランプ
10 発光管
11 本体部
12 端部
13 中間部
20 放電空間
30 口金
40、40A 電極
41 電極芯
42 コイル
60 封止部
411 本体部
412、412a 細軸部
413 境界
414 連結部
415 長尺部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記発光管に包囲される放電空間と、
電極芯が前記発光管の端部に封止された電極と、を備え、
前記電極芯は、本体部と、前記本体部に連続し当該本体部よりも軸方向から見た断面積が小さい細軸部と、を備え、
前記電極芯の前記発光管への封止部における前記放電空間側の端部が前記細軸部であり、
前記細軸部における前記本体部側の端部は凹状に湾曲しており、
前記細軸部は、前記凹状に湾曲した部分の途中から前記発光管内に封止されている
放電ランプ。 An arc tube,
A discharge space surrounded by the arc tube;
An electrode whose electrode core is sealed at an end of the arc tube,
The electrode core includes a main body, and a thin shaft portion that is continuous with the main body and has a smaller cross-sectional area as viewed from the axial direction than the main body,
Ri the discharge space side of the end portion is the thin shaft der in the sealing portion to the arc tube of the electrode core,
An end portion of the thin shaft portion on the main body portion side is curved in a concave shape,
The discharge lamp in which the narrow shaft portion is sealed in the arc tube from the middle of the concavely curved portion .
請求項1に記載の放電ランプ。 The discharge lamp according to claim 1, wherein the thin shaft portion is sealed to the end of the arc tube in a state where a boundary between the main body and the thin shaft portion is exposed from an inner surface of the arc tube.
請求項1または2に記載の放電ランプ。 3. The discharge lamp according to claim 1, wherein a portion of the electrode core that is sealed at an end of the arc tube is the thin shaft portion as a whole. 4.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の放電ランプ。 Wherein the arc tube, the discharge lamp according to any one of claims 1 to 3, a metal halide containing bromine is sealed as a halogen.
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