JPH03280348A - Ceramic discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、高周波で点灯されるセラミック放電灯に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Field of Application) The present invention relates to a ceramic discharge lamp lit at high frequency.
（従来の技術）
高圧ナトリウムランプの発光管は、透光性アルミナなど
からなるセラミックス製チューブの両端をセラミックス
などからなる閉塞体で開封し、これら閉塞体に電極を封
装するとともに、内部に発光物質としてのナトリウム、
緩衝ガス用金属として水銀および始動用希ガスを封入し
て構成しである。このような高圧ナトリウムランプは、
放電灯の中でも発光効率が最も高いので省エネルギーに
適したランプとして注口されている。(Prior art) The arc tube of a high-pressure sodium lamp is made by opening both ends of a ceramic tube made of translucent alumina or the like with a closure made of ceramic or the like. Electrodes are sealed in these closures, and a luminescent material is placed inside. sodium as,
It is constructed by enclosing mercury as a buffer gas metal and a starting rare gas. Such high pressure sodium lamps are
It has the highest luminous efficiency among discharge lamps, so it is considered an energy-saving lamp.
このようなランプは通常、５０あるいは６０Ｈｚの商用
電源で点灯されるが、放射効率の向上、安定’ＩＡ損失
の軽減および軽量化等を０指して九周波魚釣する場合が
ある。Such lamps are usually powered by a commercial power source of 50 or 60 Hz, but they are sometimes used for nine-frequency fishing in order to improve radiation efficiency, reduce stable IA loss, and reduce weight.
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、高圧ナトリウムランプを高周波点灯した
場合、音響的共鳴現象と呼ばれるアークの不安定、つま
りちらつき現象を生じることがある。(Problems to be Solved by the Invention) However, when a high-pressure sodium lamp is lit at a high frequency, instability of the arc called an acoustic resonance phenomenon, that is, a flickering phenomenon may occur.
この音響的共鳴現象は、発光管内においてナトリウム−
水銀蒸気の音圧分布と発光管の形状によって定まる定在
波が発生された場合に発生する。This acoustic resonance phenomenon is caused by sodium-
It occurs when a standing wave determined by the sound pressure distribution of mercury vapor and the shape of the arc tube is generated.
すなわち、高圧ナトリウムランプに高周波を印加すると
、バルブ内でナトリウム−水銀蒸気にプラズマから周波
数の２倍の波が与えられる。この周波数が発光管の形状
によって定まる特定周波数に一致した場合に、バルブ内
で音波の正反射が生じ、これが共鳴現象を発生させるも
のである。That is, when a high frequency is applied to a high pressure sodium lamp, waves of twice the frequency are applied from the plasma to the sodium-mercury vapor within the bulb. When this frequency matches a specific frequency determined by the shape of the arc tube, specular reflection of the sound wave occurs within the bulb, which causes a resonance phenomenon.
このような音響的共鳴現象の発生を防止する手段として
、点灯方式を嚢えたり、発光管内で定在波を生じさせな
いようにランプ構造を嚢える等の提案がなされている。As a means to prevent the occurrence of such acoustic resonance phenomena, proposals have been made such as enclosing the lighting method or enclosing the lamp structure so as not to generate standing waves within the arc tube.
点灯方式を変える手段は、ランプを定在波を発生させな
いような高周波で点灯させようとするもので、直流点灯
あるいは矩形波で点灯したり、または１００ＫＨｚ以上
の周波数で点灯させる等の方法である。しかしながら、
直流点灯あるいは矩形波形による点灯は、特殊な点灯回
路が必要であり、回路構造が高低になる不具合がある。The means to change the lighting method is to light the lamp at a high frequency that does not generate standing waves, such as lighting with DC lighting or square waves, or lighting with a frequency of 100 KHz or more. . however,
Direct current lighting or lighting using a rectangular waveform requires a special lighting circuit, which has the disadvantage that the circuit structure has different heights.
また１００ＫＨｚ以上の高周波数で点灯させると電波障
害を生じる欠点がある。Furthermore, there is a drawback that radio wave interference occurs when the light is turned on at a high frequency of 100 KHz or higher.
一方、ランプ構造を変える提案としては、発光管内に生
じる定在波が発光管の形状や寸法に依存するものである
ため、発光管の形状や寸法を嚢更することにより定在波
の発生を防止する方法である。しかし、このような計算
理論にもとづいて実際にランプを製造しても、形状や寸
法のばらつきおよび印加周波数のばらつき等のため理論
通りのランプを得るのは極めて難しい。On the other hand, as a proposal to change the lamp structure, since the standing waves generated inside the arc tube depend on the shape and dimensions of the arc tube, the generation of standing waves can be reduced by changing the shape and dimensions of the arc tube. This is a method of prevention. However, even if a lamp is actually manufactured based on such a calculation theory, it is extremely difficult to obtain a lamp that conforms to the theory due to variations in shape and dimensions, variations in applied frequency, and the like.
本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、発
光管内に定在波を発生させないようにし、Ｔ８響的共鳴
現蒙の発生を防止することができるセラミック放電灯を
提供しようとするものである。The present invention has been made based on the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a ceramic discharge lamp that can prevent the generation of standing waves within the arc tube and prevent the occurrence of T8 acoustic resonance. be.
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明は、透光性セラミックスよりなる発光管の両端部
を閉塞する閉塞体の内面に凹凸面を形成したことを特徴
とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention is characterized in that an uneven surface is formed on the inner surface of a closing body that closes both ends of an arc tube made of translucent ceramic.
（作用）
本発明によれば、閉塞体の内面に形成した凹凸面が、電
極から放出される＾周波の反射波を乱すから発光管内に
定在波が発生しなくなり、音響的共鳴現象の発生を防止
することができる。(Function) According to the present invention, the uneven surface formed on the inner surface of the closing body disturbs the reflected waves of the frequency emitted from the electrodes, so no standing waves are generated within the arc tube, and an acoustic resonance phenomenon occurs. can be prevented.
（実施例）
以上本発明について、図面に示す一実施例にもとづき説
明する。(Example) The present invention will be described above based on an example shown in the drawings.
図において１は高圧ナトリウムランプの発光管を示し、
通常発光管１は図示しない外管に収容されて２重性構造
をなしている。In the figure, 1 indicates the arc tube of a high-pressure sodium lamp.
Normally, the arc tube 1 is housed in an outer tube (not shown) and has a dual structure.
発光管１は、多結晶アルミナまたは単結晶アルミナなど
からなる内径６■以下のセラミックチューブにより形成
されたバルブ２の端部を、ニオビウムやセラミックから
なる閉塞体、本実施例ではセラミックからなる閉塞体３
．３により閉塞して構成されている。上記閉塞体３．３
はガラスソルダー４によりバルブ２の端部に気密に接合
され、これによりバルブ２が気密に閉封されている。The arc tube 1 has an end portion of a bulb 2 formed of a ceramic tube made of polycrystalline alumina or single crystal alumina with an inner diameter of 6 mm or less, and a closed body made of niobium or ceramic, in this example, a closed body made of ceramic. 3
．． 3. The above obturator 3.3
is hermetically joined to the end of the bulb 2 by a glass solder 4, thereby hermetically sealing the bulb 2.
閉塞体３．３の中央には電気導入体５．５がガラスソル
ダー６により気密に貫通されており、これら電気導入体
５．５の上記発光管１内側の端部には電極７が接合され
ている。′Ｉ！ｉ極７はタングステンからなり、図示し
ないがエミッタが保持されている。An electricity introducing body 5.5 is hermetically penetrated through the center of the closing body 3.3 by a glass solder 6, and an electrode 7 is bonded to the end of the electricity introducing body 5.5 inside the arc tube 1. ing. 'I! The i-pole 7 is made of tungsten and has an emitter (not shown) held therein.
上記閉塞体３．３の内面には凹凸面８が形成されている
。この凹凸の大きさは梨地面であってもよいが、Ｄ、５
ｓ＋ｅ程度の高低差を有する凹凸が望ましい。An uneven surface 8 is formed on the inner surface of the closure body 3.3. The size of this unevenness may be a matte surface, but D, 5
It is desirable that the unevenness has a height difference of approximately s+e.
このような発光管１内には、点灯中に余剰となる所定量
のナトリウムＮａと緩衝ガス用金属としての水銀Ｈｇお
よび５０〜３００ ｔｏｒｒ程度のアルゴンガスまたは
キセノンガスあるいはネオン−アルゴンのペニングガス
が封入されている。The arc tube 1 is filled with a predetermined amount of sodium Na that becomes surplus during lighting, mercury Hg as a buffer gas metal, and Penning gas such as argon gas, xenon gas, or neon-argon gas at about 50 to 300 torr. has been done.
この場合、水銀に対するナトリウムの混合比（Ｎ ａ
／ Ｈｇ−アマルガム比）は１０〜３０！ｆｆ％にされ
ている。In this case, the mixing ratio of sodium to mercury (Na
/Hg-Amalgam ratio) is 10-30! It is set to ff%.
このような構成の高圧ナトリウムランプにおいては、始
動電圧を印加すると発光管１内の始動ガス、すなわちア
ルゴンガスまたはキセノンガスあるいはネオン−アルゴ
ンのペニングガスが放電破壊を起こし、この始動ガスの
放電による熱でＮａ−Ｈｇが蒸発し、このＮａ−Ｈｇ蒸
気が励起されて発光するものである。In a high-pressure sodium lamp with such a configuration, when a starting voltage is applied, the starting gas in the arc tube 1, that is, argon gas, xenon gas, or neon-argon Penning gas, causes discharge breakdown, and the heat caused by the discharge of this starting gas causes destruction. Na--Hg evaporates, and this Na--Hg vapor is excited to emit light.
この場合、発光管１を正弦波、つまり交流で高周波点灯
すると放射効率が向上するとともに、安定器損失が軽減
し、かつ安定器の軽量化が可能になる。In this case, if the arc tube 1 is lit with a sine wave, that is, a high frequency of alternating current, radiation efficiency is improved, ballast loss is reduced, and the ballast can be made lighter.
しかしながら、交流波で高周波点灯した場合、音響的共
鳴現象が発生することがある。However, when high-frequency lighting is performed using alternating current waves, an acoustic resonance phenomenon may occur.
音響的共鳴現象の発生原因は、ランプ形状によって定ま
る定在波が発生することであり、したがって定在波を発
生させない工夫が望まれる。The cause of the acoustic resonance phenomenon is the generation of standing waves determined by the shape of the lamp, and therefore it is desirable to devise ways to prevent the generation of standing waves.
通常、定在波はプラズマから発振された圧力波がバルブ
の各壁面に当たって正反射される場合に発生する。つま
り、定在波を発生させる発光管１の形状モードは、発光
管１の軸方向、径方向および周方向の３要素である。Typically, standing waves are generated when pressure waves oscillated from the plasma hit each wall of the bulb and are specularly reflected. In other words, the shape modes of the arc tube 1 that generate standing waves are three elements: the axial direction, the radial direction, and the circumferential direction of the arc tube 1.
したがって、これら発光管１の軸方向、径方向および周
方向に定在波を発生させないようにすればよい。発光管
１の軸方向に沿って発生する定在波は、第１図に模式的
に示すように、両端の閉塞体３．３間で定在波が生じた
場合である。Therefore, it is sufficient to prevent standing waves from being generated in the axial, radial, and circumferential directions of the arc tube 1. The standing wave generated along the axial direction of the arc tube 1 is a standing wave generated between the closing bodies 3.3 at both ends, as schematically shown in FIG.
したがって、本発明においては、閉塞体３．３の内面に
凹凸面８を形成し、この凹凸面８により反射波に乱れを
生じさせるようにしである。つまり、プラズマから発振
される音波の「節」が丁度閉塞体３で正反射されたとし
てもこの反射波は凹凸面８で反射方向が散乱され、した
がって音波の「節」が重ならなくなるので、定在波の発
生が防止される。Therefore, in the present invention, an uneven surface 8 is formed on the inner surface of the closure body 3.3, and the uneven surface 8 causes disturbance in the reflected waves. In other words, even if the "nodes" of the sound waves oscillated from the plasma are specularly reflected by the closure body 3, the reflected waves will be scattered in the reflection direction by the uneven surface 8, and therefore the "nodes" of the sound waves will no longer overlap. The generation of standing waves is prevented.
このため、音響的共鳴現象の発生が防止され、ちらつき
が解消される。Therefore, occurrence of acoustic resonance phenomenon is prevented and flickering is eliminated.
しかも、上記構成は閉塞体３．３の内面に凹凸面８を形
成するのみでよいから、構造がすこぶる簡単で、従来の
構成を大幅に変更する必要がなく、製造が容品である。Moreover, since the above structure only requires forming the uneven surface 8 on the inner surface of the closure body 3.3, the structure is extremely simple, there is no need to significantly change the conventional structure, and manufacturing is simple.
なお、このような凹凸面は閉塞体３の内面ばかりでなく
、バルブ２の内面に形成しても定在波の発生防１トにＨ
効であると考えられる。しかしながら、バルブ２の内面
に凹凸面を形成すると、有効発光の透過を乱し、バルブ
の強度を低下させる心配があるので好ましくない。It should be noted that even if such an uneven surface is formed not only on the inner surface of the closure body 3 but also on the inner surface of the valve 2, it will be difficult to prevent the generation of standing waves.
It is considered to be effective. However, forming an uneven surface on the inner surface of the bulb 2 is not preferable because it may disturb the transmission of effective light and reduce the strength of the bulb.
本発明者らの実験により、閉塞体３の内面のみに凹凸面
８を形成しても定在波の発生防止に有効であることが６
奮かめられている。Through experiments conducted by the present inventors, it has been found that forming the uneven surface 8 only on the inner surface of the closure body 3 is effective in preventing the generation of standing waves6.
I'm inspired.
本発明者等は、内径６ｍｓ以下のバルブ２を使用して定
在波の発生状況を研究、実験した結果、以下の条件を見
出だした。The present inventors conducted research and experiments on the generation of standing waves using a valve 2 with an inner diameter of 6 ms or less, and as a result, found the following conditions.
すなわち、発光管１の軸方向に沿って定在波が発生する
のは、第１図に示すように、プラズマから発振される音
波の「節」が丁度閉塞体３で正反射された場合であり、
これはバルブ長さにもよるが、３０ＫＨｚ以下の周波数
を用いる場合に発生する。In other words, a standing wave is generated along the axial direction of the arc tube 1, as shown in FIG. can be,
This occurs when frequencies below 30 KHz are used, although it depends on the valve length.
発光管１の径方向および周方向に沿って発生する定在波
は、内径６１１以下のバルブ２の場合は３２ＫＨｚ以上
の場合に発生する。Standing waves generated along the radial and circumferential directions of the arc tube 1 are generated when the frequency is 32 KHz or more in the case of the bulb 2 having an inner diameter of 611 or less.
また、１８ＫＨｚ以下の周波数は可聴域であるため、放
電灯の点灯には使用しない。Furthermore, since frequencies below 18 KHz are in the audible range, they are not used for lighting discharge lamps.
したがって、これらの条件をまとめると、内径６ｓｍ以
下のバルブ２を用いた発光管においては、１８〜３０Ｋ
Ｈｚの交流波形の高周波で点灯する場合に定在波が発生
する場合がある。Therefore, to summarize these conditions, in an arc tube using a bulb 2 with an inner diameter of 6 sm or less, the temperature is 18 to 30 K.
When lighting with a high frequency AC waveform of Hz, standing waves may occur.
このため、このような条件で使用されるランプでは閉塞
体３の内面に凹凸面８を形成すると、定在波の発生を防
止することができる。Therefore, in a lamp used under such conditions, if the uneven surface 8 is formed on the inner surface of the closing body 3, the generation of standing waves can be prevented.
つまり、内径６１１１１以下のバルブを用いて１８〜３
０ＫＨｚの交流波形の高周波で点灯される高圧すトリウ
ムランプでは、閉塞体３の内面に凹凸面８を形成するこ
とにより定在波の発生を防止することができる。In other words, using a valve with an inner diameter of 61111 or less,
In a high-pressure thorium lamp that is lit with a high frequency AC waveform of 0 KHz, generation of standing waves can be prevented by forming an uneven surface 8 on the inner surface of the closing body 3.
なお、バルブ内部の音速および音圧は、Ｎａ−Ｈｇの蒸
気圧によって影響される。Note that the sound velocity and sound pressure inside the valve are influenced by the vapor pressure of Na-Hg.
しかしながら、上記実施例のように、
Ｎ ａ ／ Ｈｇのアマルガム比を１０〜３０重量％の
範囲に規制しているランプは、上記したような内径６１
以下のバルブを用いて１８〜３０ＫＨｚの交流波形の高
周波で点灯する条件のもとでは、閉塞体３の内面に凹凸
面８を形成することにより定在波の発生を防止すること
ができることを確認している。However, as in the above embodiment, the lamp in which the amalgam ratio of Na/Hg is regulated within the range of 10 to 30% by weight has an inner diameter of 61% as described above.
It was confirmed that under the conditions of lighting with a high frequency AC waveform of 18 to 30 KHz using the following bulb, it was possible to prevent the generation of standing waves by forming the uneven surface 8 on the inner surface of the closing body 3. are doing.
また、本発明は上記実施例に制約されるものではない。Further, the present invention is not limited to the above embodiments.
すなわち、上記実施例では、バルブ２の端部を閉塞する
閉塞体３として、セラミックディスクを用いたが、バル
ブの端部はニオビウムなどのようなエンドキャップで閉
塞してもよく、このエンドキャップに凹凸面を形成して
もよい。That is, in the above embodiment, a ceramic disk was used as the closing body 3 that closes the end of the valve 2, but the end of the valve may be closed with an end cap made of niobium or the like. An uneven surface may be formed.
さらに、発光金属はナトリウムに限らず、メタルハライ
ドなどであってもよい。Furthermore, the luminescent metal is not limited to sodium, but may also be a metal halide or the like.
［発明の効果］
以上説明したように本発明によると、透光性セラミック
スよりなる内径が６−１以下のバルブの両端部を閉塞す
る閉塞体の内面に凹凸面を形成したから、この凹凸面が
電極から放出される高周波の反射波を乱すようになり、
発光管内に定在波を発生させなくする。このため音響的
共鳴現象の発生を防止することができる。しかもこの構
成は、単に閉塞体の内面に凹凸面を形成するだけの簡単
な構成で実現でき、安価である。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, an uneven surface is formed on the inner surface of the closing body that closes both ends of a bulb having an inner diameter of 6-1 or less and is made of translucent ceramic. begins to disturb the high-frequency reflected waves emitted from the electrodes,
Prevent standing waves from being generated within the arc tube. Therefore, occurrence of acoustic resonance phenomenon can be prevented. Moreover, this structure can be realized simply by simply forming an uneven surface on the inner surface of the closure body, and is inexpensive.
図面は本発明の一実施例を示し、第１図は高圧ナトリウ
ムランプの発光性を示す断面図、第２図はその端部を拡
大した断面図である。
１・・・発光管、２・・・バルブ、３・・・閉塞体、７
・・・電極、８・・・凹凸面。
第
図
二′″； ２ 図The drawings show one embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a sectional view showing the luminescence properties of a high-pressure sodium lamp, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of the end thereof. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Arc tube, 2... Valve, 3... Obstruction body, 7
... Electrode, 8... Uneven surface. Figure 2'''; Figure 2
Claims (1)
の両端部を閉塞体で閉封し、点灯周波数が１８〜３０Ｋ
Ｈｚの高周波で点灯されるセラミック放電灯において、 上記閉塞体の内面に凹凸面を形成したことを特徴とする
セラミック放電灯。[Claims] An arc tube made of translucent ceramic and having an inner diameter of 6 mm or less is sealed at both ends with a closing body, and has a lighting frequency of 18 to 30K.
A ceramic discharge lamp that is lit at a high frequency of Hz, characterized in that an uneven surface is formed on the inner surface of the closing body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7970890A JPH03280348A (en) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | Ceramic discharge lamp |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06162997A (en) * | 1992-11-16 | 1994-06-10 | Stanley Electric Co Ltd | Choke plate sealed type bulb and manufacture thereof |
| WO2012171322A1 (en) * | 2011-06-16 | 2012-12-20 | Lu Zhiyu | High intensity gas discharge lamp structure |
-
1990
- 1990-03-28 JP JP7970890A patent/JPH03280348A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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