JPH0547349A - メタルハライドランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】発光管の封止部にクラックを発生させることが
なく、長寿命になるメタルハライドランプを提供するも
のである。 【構成】石英ガラスからなる発光管１０の端部に封止部
１１を形成するとともにこの封止部に電極の電極軸１３
を封着し、この発光管内に水銀と、少なくとも１種の希
土類金属のハロゲン化物、および希ガスを封入してなる
メタルハライドランプにおいて、上記発光管１０の最冷
部を、上記封止部１１の電極軸１３の周囲から離れた放
電空間の壁面に形成したことを特徴とする。 【作用】最冷部が封止部の電極軸周囲を避けた箇所に形
成されるので、電極軸と封止部との間に希土類金属ハロ
ゲン化物が凝集することがなく、希土類金属と石英との
反応を防止することができ、石英の変色、変質を防止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小形、高出力のメタル
ハライドランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、道路や公園、運動場などの屋外照
明や、工場照明などに使用されていたメタルハライドラ
ンプは、発光効率および演色性に優れていることから、
最近では店舗などの商品照明などに使用範囲が拡大され
つつあり、さらには文字、表、図形等の画像を拡大して
表示面に投影表示する液晶プロジェクタ装置の光源など
にも使用されつつある。

【０００３】これらの光源に使用されるメタルハライド
ランプは、小形で高出力のものが要求されており、両封
止形および片封止形のランプとも管壁負荷が２０〜５０
Ｗ／cm² およびそれ以上のものが製品化されている。

【０００４】また、輝度を高くし、発光効率を高めるた
めに金属ハロゲン化物として、ジスプロシウムＤｙやホ
ルミウムＨｏ、ツリウムＴｍ等の希土類金属のハロゲン
化物を封入したランプも開発されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな高輝度、高負荷タイプの小形メタルハライドランプ
において、上記希土類金属のハロゲン化物を封入したラ
ンプの場合、寿命中バルブの端部の封止部に変色が発生
し、かつクラックの発生するランプがみられ、このため
短寿命になるものがある。

【０００６】この原因について調べたところ、この種の
小形、高負荷のメタルハライドランプは、封止部を貫通
している電極軸の温度が従来のランプに比べて高いこ
と、それにも拘らず電極軸を取り巻く封止部に最冷部が
発生することが原因すると考えられる。

【０００７】つまり、この種の高負荷タイプのメタルハ
ライドランプは、入力が大きいので電極の発熱が多く、
この電極の熱が電極軸に伝えられ、電極軸の温度が従来
に比べて高くなる。タングステンからなる電極軸とこれ
が封着されている石英からなる発光管の封止部は熱膨脹
率に差があり、ランプの点滅を繰り返すうちにこの電極
軸に接している封止部に大きな応力が加わり、このため
封止部にクラックが発生する。

【０００８】そして、上記電極軸が封着されている石英
の部分は、電極からの熱が伝えられるとはいえども発光
管の内面全体からみれば温度の低い箇所となり、電極軸
と封止部との隙間に最冷部が発生する。発光金属として
希土類金属のハロゲン化物を封入したランプでは、上記
電極軸と封止部との間の最冷部に希土類ハロベン化物が
侵入して凝集する。この希土類ハロゲン化物は電極軸の
高い熱を受けて周囲の石英と反応し、このため石英を変
色させたり変質させる。よって、ランプの点滅によるヒ
ートサイクルを繰り返すうちに封止部にクラックを発生
させるものと考えられる。

【０００９】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするのは、発光管の封止部にクラ
ックを発生させることがなく、長寿命になるメタルハラ
イドランプを提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、石英ガラスか
らなる発光管の端部に封止部を形成するとともにこの封
止部に電極の電極軸を封着し、この発光管内に水銀と、
少なくとも１種の希土類金属のハロゲン化物、および希
ガスを封入してなるメタルハライドランプにおいて、上
記発光管の最冷部を、上記封止部の電極軸周囲から離れ
た放電空間の壁面に形成したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明によれば、発光管における最冷部が封止
部の電極軸周囲を避けた箇所に形成されるので、電極軸
と封止部との間またはその近傍に希土類金属ハロゲン化
物が凝集することがなく、希土類金属と石英との反応を
防止することができ、石英の変色、変質およびクラック
の発生を防止することができる。

【００１２】

【実施例】以下本発明について、図１に示す第１の実施
例にもとづき説明する。

【００１３】図は２２０Ｗタイプで両端封止形のメタル
ハライドランプを示し、図中１０は石英ガラスからなる
発光管である。この発光管１０は両端部に圧潰封止部１
１、１１が形成されており、これら封止部１１、１１に
はそれぞれ電極１２、１２が封装されている。

【００１４】電極１２、１２は、線径０．８mmのタング
ステンからなる電極軸１３、１３の先端に、線径０．７
mmのタングステン製の電極コイル１４、１４を３〜４回
巻き付けて構成されている。上記電極軸１３、１３は上
記封止部１１、１１内に導かれて封着されている。封止
部１１、１１内において上記電極軸１３、１３はモリブ
デンからなる金属箔導体１５、１５に接続されている。
このような電極１２、１２は電極間距離が４〜１０mm程
度に形成されており、したがって極めて小形であり、点
光源に近づくように構成されている。

【００１５】上記金属箔導体１５、１５には外部リ−ド
線１６、１６が接続されており、これら外部リ−ド線１
６、１６は封止部１１、１１の端部に取着された口金１
７、１７に接続されている。

【００１６】上記発光管１０には、緩衝金属としての水
銀が封入されているとともに、発光金属として金属ハロ
ゲン化物が封入されており、かつアルゴン等の希ガスが
封入されている。

【００１７】金属ハロゲン化物としては、ジスプロシウ
ムＤｙやホルミウムＨｏ、ツリウムＴｍ等の希土類金属
のハロゲン化物が用いられ、発光効率の向上および色温
度の向上が図られている。また、これら希土類金属と化
合されるハロゲンとしてはよう素Ｉや臭素Ｂｒが使用さ
れており、したがって、発光管１０内には、よう化ジス
プロシウムＤy Ｉ₃ 、よう化ホルミウムＨo Ｉ₃ 、よう
化ツリウムＴm Ｉ₃ と、臭化ジスプロシウムＤy Ｂ
ｒ₃ 、臭化ホルミウムＨｏＢｒ₃ 、臭化ツリウムＴｍＢ
ｒ₃ が封入されている。この場合、希土類金属ハロゲン
化物の全体の封入量は２・０mg／ccとしてある。 そし
て、このランプは管壁負荷が３０〜５０Ｗ／cm² となっ
ている。

【００１８】このような発光管１０の封止部１１、１１
には、保温膜１８、１８が形成されている。これら保温
膜１８、１８はアルミナＡｌ₂ Ｏ₃ やシリカＳｉＯなど
の耐熱性金属酸化被膜からなり、電極軸１３、１３が封
着されている領域を覆って封止部１１、１１から電極軸
１３、１３の根元部分に亘り、発光管１０の外面に形成
されている。

【００１９】このような構成によれば、この種の小形メ
タルハライドランプは高輝度で、管壁負荷が３０〜５０
Ｗ／cm² と高負荷であるから、点灯中に電極１２、１２
の発熱が大きい。これら電極１２、１２の熱は電極軸１
３、１３を通じて封止部１１、１１に伝えられ、電極軸
１３、１３の封止部１１、１１との接触部の温度が上昇
する。

【００２０】そして、封止部１１、１１の外面には、電
極軸１３、１３が封着されている領域を覆って保温膜１
８、１８を形成してあるので、電極軸１３、１３が封止
部１１、１１に封着されている部分に最冷部が発生する
ことがなくなる。

【００２１】つまり、保温膜１８、１８を形成したこと
により、封止部１１、１１の温度は従来よりも３０℃以
上上昇し、タングステンからなる電極軸１３とこれが封
着されている石英からなる封止部１１との温度差が軽減
される。このため、これら電極軸１３と封止部１１との
間の熱膨脹差が少なくなり、ランプの点滅を繰り返すヒ
ートサイクルが加えられても、封止部１１に大きな応力
が加わるのが解消され、封止部１１にクラックが発生す
るのが防止される。

【００２２】そして、発光管１０の最冷部は、放電空間
の中央部と対向する管壁部分に形成されるようになり、
上記電極軸１３、１３が封着されている部分に比べて３
０℃以上の差をもって低くなっている。

【００２３】このことから、発光金属として希土類金属
ハロゲン化物が、上記電極軸１３、１３と封止部１１、
１１との間に侵入して凝集することが回避される。した
がって、電極軸１３、１３が封止部１１、１１に封着さ
れている部分に希土類ハロゲン化物が凝集しないから、
電極軸１３、１３の熱により希土類ハロゲン化物と石英
との反応が防止され、このため封止部１１、１１の石英
が変色したり、変質することが防止される。よって、ラ
ンプの点滅によるヒートサイクルを繰り返しても封止部
１１、１１にクラックが発生するのを防止することがで
き、長寿命になる。図２および図３は本発明の第２の実
施例を示す。

【００２４】本実施例では、電極軸１３、１３が封止部
１１、１１に封着されている部分に最冷部を発生させな
いため、前記第１の実施例のような保温膜１８、１８を
形成することに加えて、または保温膜１８、１８を形成
する代わって、発光管１０の放電空間の中央部と対向す
る管壁部分に突出部２０を形成してある。この突出部２
０は、発光管１０を排気する場合に用いる排気管を封止
切りして形成されたチップオフ部を使用するとよい。

【００２５】ただし、この場合、発光管１０の両端に形
成した封止部１１、１１を略水平方向に向けた姿勢で点
灯する水平点灯の場合、発光管１０に形成した突出部２
０は、図３に示すように、水平方向Ｈ−Ｈに対して下向
きになるようにして点灯される。この場合の下向きと
は、水平方向Ｈ−Ｈに対して下向きということであり、
真下でなくても、斜め下向きであってもよい。

【００２６】このような構成の場合、発光管１０に形成
された突出部２０は外に突き出しているので外気で冷却
され易く、しかも下向きのなっているのでこの突出部２
０の最冷部が形成される。つまり、点灯中に発光管２０
内ではアークの熱により蒸発金属および希ガスの対流が
発生し、管壁温度は水平方向Ｈ−Ｈよりも上側に比べて
下側が低くなる。よって、発光管１０の最冷部は突出部
２０に確実に形成され、しかも封止部１１、１１の温度
と大きな格差を形成することができる。

【００２７】このため、保温膜１８、１８を形成したこ
とにより、封止部１１、１１の温度を高くすることがで
き、電極軸１３と封止部１１との温度差を少なくし、電
極軸１３と封止部１１との間の熱膨脹差を低減すること
ができ、封止部１１に熱応力が加わるのが解消され、ク
ラックの発生が防止される。

【００２８】しかも、発光管１０の最冷部は突出部２０
に形成され、この最冷部の温度は上記電極軸１３、１３
が封着されている部分に比べて３０℃以上の差をもって
低くなっているため、発光金属として希土類金属ハロゲ
ン化物が、上記電極軸１３、１３と封止部１１、１１と
の間に侵入して凝集することが防止される。よって、希
土類ハロゲン化物と石英との反応が防止され、封止部１
１、１１の石英が変色したり、変質することが防止され
るので、封止部１１、１１にクラックが発生するのを防
止することができる。

【００２９】なお、封止部１１、１１の温度を上げて電
極軸１３との温度差を少なくするため、保温膜を設ける
代わりに、封止部の外に電熱ヒータを設けるなどの手段
であってもよい。

【００３０】そしてまた、発光管の構造は、両端封止形
に限らず、片封止形のランプであってもよく、さらに、
発光管を外管で囲って２重管構造としても、または光源
を小形化するため発光管をむき出しした１重管構造であ
ってもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、発
光管における最冷部を封止部の電極軸周囲を避けた箇所
に形成したので、電極軸と封止部との間またはその近傍
に希土類金属ハロゲン化物が凝集することがなく、希土
類金属と石英との反応を防止することができる。このた
め、石英の変色、変質およびクラックの発生を防止する
ことができ、ランプ寿命が長くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すメタルハライドラ
ンプの構成図。

【図２】本発明の第２の実施例を示すメタルハライドラ
ンプの構成図。

【図３】同実施例のメタルハライドランプの断面図。

【符号の説明】

１０…発光管、１１…封止部、１２…電極、１３…電極
軸、１４…電極コイル、１５…金属箔導体、１６…外部
リ−ド線、１７…口金、１８…保温膜、２０…突出部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 石英ガラスからなる発光管の端部に封止
   部を形成するとともにこの封止部に電極の電極軸を封着
   し、この発光管内に水銀と、少なくとも１種の希土類金
   属のハロゲン化物、および希ガスを封入してなるメタル
   ハライドランプにおいて、 上記発光管の最冷部を、上記封止部の電極軸周囲から離
   れた放電空間の壁面に形成したことを特徴とするメタル
   ハライドランプ。
2. 【請求項２】 上記発光管は、封止部を発光管の両端に
   形成し、これら封止部を略水平方向に向けて水平点灯す
   るものであり、これら封止部を外れた箇所に突出部を形
   成し、この突出部を点灯中に水平線よりも下に向けるこ
   とにより、この突出部に上記封止部の電極軸周囲よりも
   温度の低い最冷部を形成した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。