JPS6014465B2 - Arc discharge lamp and its manufacturing method - Google Patents

Arc discharge lamp and its manufacturing method

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Publication number
JPS6014465B2
JPS6014465B2 JP13714381A JP13714381A JPS6014465B2 JP S6014465 B2 JPS6014465 B2 JP S6014465B2 JP 13714381 A JP13714381 A JP 13714381A JP 13714381 A JP13714381 A JP 13714381A JP S6014465 B2 JPS6014465 B2 JP S6014465B2
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JP
Japan
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metal
lamp
tube
arc
arc tube
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JP13714381A
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Japanese (ja)
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JPS5774960A (en
Inventor
ジヤツク・マツク・ストロツク・ジユニア
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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Publication of JPS6014465B2 publication Critical patent/JPS6014465B2/en
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  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は過剰の未蒸発の金属をともなって動作する金属
蒸気のアークランプに関し、さらに特定すると、冷点(
ColdSpot)温度によってランプ内の蒸気圧なら
びにその電圧降下が決定されるようなアルミナセラミッ
ク外管を使用する高圧ナトリウムランプに関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to metal vapor arc lamps operating with excess unevaporated metal, and more particularly to cold spot (
ColdSpot) relates to a high-pressure sodium lamp using an alumina ceramic outer envelope in which the temperature determines the vapor pressure within the lamp as well as its voltage drop.

く本発明の背景> 本発明が最も有用とする高輝度のナトリウム蒸気ランプ
は、細いチューブ状のセラミックアーク管を備え、これ
は一般にガラス質の外管、すなわちジャケット内に配穀
される。
BACKGROUND OF THE INVENTION The high-intensity sodium vapor lamps for which the present invention is most useful include a narrow, tubular ceramic arc tube, which is typically housed within a glassy outer tube or jacket.

アーク管は透光性かつ耐高温性の酸化物質から成り、高
い温度におし、て耐ナトリウム性となり、好適には高密
度の多結晶質アルミナ、あるいは合成サファイアから成
っている。このアーク管は放電保持用の充てん物を含み
、この充てん物は、効率を改善するために水銀と共にナ
トリウムを備え、更に始動を容易にするための希ガスを
含む。アーク管内には熱イオンの電極が含まれており、
アーク管の端部は封止部材によって密封され、これらの
封止部村を介して上記端部が電極に接続されている。セ
ラミックアーク管を包含する外管は一般に、一方の端に
口金が設けられており、これにアーク管の電極が接続さ
れる。高圧ナトリウムランプは、過剰のナトリウム水銀
アマルガムを含む。
The arc tube is made of a transparent, high temperature resistant oxide material that becomes sodium resistant at elevated temperatures, and is preferably made of dense polycrystalline alumina or synthetic sapphire. The arc tube includes a sustaining fill that includes sodium along with mercury to improve efficiency and a noble gas to facilitate starting. The arc tube contains a thermionic electrode,
The ends of the arc tube are sealed by sealing members, and the ends are connected to the electrodes via these seals. The outer envelope containing the ceramic arc tube typically has a base at one end to which the arc tube's electrodes are connected. High pressure sodium lamps contain excess sodium mercury amalgam.

すなわち、これは、ランプが安定した動作状態に達した
時に、蒸発する量以上のアマルガムを含む。過剰な塁を
有することによって、供給される量は非臨界的となり、
また、過剰なアマルガムのいくらかは、たとえばアルミ
ナ壁を介する電気分解によりランプの経年中に失われる
童を補充するのに利用される。ランプ電圧、すなわち通
常の動作中のアーク管の電圧降下は蒸気圧に依存し、そ
して蒸気圧は熱平衡に依存するアーク管のもっとも低い
温度によって決定される。
That is, it contains more amalgam than will evaporate when the lamp reaches stable operating conditions. By having an excess of bases, the amount supplied becomes non-critical,
Also, some of the excess amalgam is utilized to replenish the lead lost over the age of the lamp, for example by electrolysis through the alumina wall. The lamp voltage, ie, the voltage drop across the arc tube during normal operation, depends on the vapor pressure, which is determined by the lowest temperature of the arc tube, which depends on thermal balance.

望ましいランプの設計は、外部に突出する金属の排気管
を用いており、該排気管は密封されると共に、アーク管
適所の外部に過剰のナトリウム水銀アマルガムのための
貯留室を備えている。このような構成は、アーク管なら
びに電極の直接的な熱の影響を受けない位置に過剰のア
マルガムを留めるという利点を有し、従ってランプの経
年に伴なし、暗くなるアーク管は、ナトリウム蒸気圧な
らびにランプ電圧にわずかな影響しか及ぼさない。また
、外部の貯留室を使用すると、ランプの熱平衡の細かい
調節が容易になる。別のランプの設計では、排気管を備
えていないものがあるが、これは、一端で閉鎖されたア
ーク管内にナトリウム水銀アマルガムの充てん物を挿入
することによって達成されている。そして閉鎖された端
部が冷却される間、もう一方の端部は、ランプ始動用の
不活性ガスを含む4・室内で密封される。こうしたラン
プでは、熱平衡によって一端あるいは他端が冷点となり
、そして過剰のアマルガムは主として、エンドキャップ
あるいはプラグがセラミック体に結合されている隈部に
蓄積する。両者の設計では、ランプ電圧はランプ寿命に
伴ない上昇し、そして安定器がもはや大きい電圧降下に
対してアークを維持し得なくなった時に、寿命の終りに
達する。高圧ナトリウムランプの製造において、部村の
寸法、材質ならびに処理方法は、仕様の限度内にランプ
電圧が維持されるように、注意深く選定される。
A preferred lamp design uses an externally projecting metal exhaust tube that is sealed and provides a reservoir for excess sodium mercury amalgam outside of the arc tube position. Such a configuration has the advantage of retaining excess amalgam in a location not affected by the direct heat of the arc tube as well as the electrodes, so that as the lamp ages, the arc tube darkens due to sodium vapor pressure. and has only a slight effect on the lamp voltage. The use of an external reservoir also facilitates fine adjustment of the thermal balance of the lamp. Another lamp design, without an exhaust tube, is accomplished by inserting a fill of sodium mercury amalgam into the arc tube, which is closed at one end. Then, while the closed end cools, the other end is sealed in a chamber containing an inert gas for starting the lamp. In such lamps, thermal equilibrium results in a cold spot at one end or the other, and excess amalgam accumulates primarily in the shank where the end cap or plug is bonded to the ceramic body. In both designs, the lamp voltage increases with lamp life and reaches the end of life when the ballast can no longer maintain the arc against large voltage drops. In the manufacture of high pressure sodium lamps, the dimensions, materials and processing methods of the parts are carefully selected to maintain the lamp voltage within specification limits.

とは言うものの、出駿人の譲渡人の工場でつくられるこ
うしたランプの10%以上は、手が入れられる。という
のは、最終のランプ電圧が仕様の限度を越えるか、ある
いは以下になるからである。ランプを再生するために手
を入れることは、高価であると共に時間の浪費になる。
熱平衡を補正することは、外管すなわちジャケットを壊
すこと、古いステムの構造体からセラミックアーク管を
切り出すこと、それを新しいステムの構造体に溶接する
こと、そして排気管の放射シールドを加えたり、あるい
は取り除いたりすることを意味している。あるいはまた
、熱平衡は排気管に微粒子を吹き付けたり、あるいはそ
れにクロムの緑色のペイントを塗布することによって行
なってもよい。再生されたアーク管は、新しい外管内で
密封されなければならず、その際には外管は真空にされ
なければならないと共に、ランプにはふたたび口金が付
けられ、そして再調整されなければならない。<本発明
の要約> 本発明の目的は、前述の再生処理手順を取り除くことで
あり、そのためにランプの特性電圧を外管を開くことな
く(つまり壊すことなく)変えられるようにしてある。
That said, more than 10% of these lamps made in Ishun's transferor's factories are modified. This is because the final lamp voltage will be above or below the specification limits. Attempting to refurbish a lamp is expensive and time consuming.
Correcting the thermal balance involves breaking the outer tube or jacket, cutting the ceramic arc tube from the old stem structure, welding it to the new stem structure, and adding an exhaust pipe radiation shield. Or it means to remove it. Alternatively, thermal equilibration may be achieved by spraying the exhaust pipe with particulates or by painting it with chrome green paint. The refurbished arc tube must be sealed in a new outer bulb, which must then be evacuated and the lamp re-capped and reconditioned. SUMMARY OF THE INVENTION The purpose of the invention is to eliminate the above-mentioned reconditioning procedure, thereby making it possible to change the characteristic voltage of the lamp without opening (i.e. without destroying) the outer bulb.

本発明によるランプは、ある金属部村に結合される熱的
リンクを備えており、この金属部村はアーク管の一部を
構成するかあるいはアーク管に取り付けられているもの
で、この金属部村の熱損失は冷点温度に著しく影響する
。貯留室として作用する金属排気管を外部に有するラン
プにおいては、リンクは排気管に便宜的に接続される。
本発明では熱的リンクを備え、該熱的リンクの熱伝導が
、ランプのジャケット(外管)を壊すことなく、完成し
たランプにおいて低減されるように設けられている。望
ましくは、リンクを介する熱伝導はランプ電圧分布の平
均を十分に低下させて、高電圧ランプが製造される割合
を極めて僅少にする。生産されるランプはほとんどが仕
様の限度内にランプ電圧が収まるようなランプであるが
、仕様の低い限度以下にランプ電圧を有するようなラン
プも相応の割合で含まれている。低電圧ランプは、熱的
リンクの熱伝導を低減することにより、電圧を上昇させ
て調節される。望ましい実施例では、熱的リンクは、主
要部分と切断可能な補助部分とを備え、排気管から支持
構造体の金属フレームに伸びるワイヤの形態で設けられ
ている。
The lamp according to the invention comprises a thermal link coupled to a metal part forming part of or attached to the arc tube, the metal part forming part of or being attached to the arc tube. Village heat loss significantly affects cold spot temperature. In lamps which have an external metal exhaust pipe acting as a reservoir, the link is conveniently connected to the exhaust pipe.
The invention provides a thermal link whose heat transfer is reduced in the finished lamp without destroying the lamp jacket. Preferably, heat conduction through the links reduces the average of the lamp voltage distribution sufficiently so that the proportion of high voltage lamps produced is very small. Although most of the lamps produced are lamps with lamp voltages within the specification limits, there is also a proportion of lamps with lamp voltages below the lower specification limits. Low voltage lamps are regulated with increased voltage by reducing the heat transfer of the thermal link. In a preferred embodiment, the thermal link is provided in the form of a wire extending from the exhaust pipe to the metal frame of the support structure, comprising a main part and a severable auxiliary part.

補助部分のワイヤは主要部分のワイヤよりも細くあるい
は長い。これは、より低い熱伝導をもつためである。低
電圧のランプにおいて、補助ワイヤは外管を壊すことな
く容易に切断される。すなわち、外管のガラスを通して
照準されるレーザビームで、ワイヤを切断することによ
ってである。補助ワイヤを切断する別の方法は、低い温
度で溶ける部分を補助ワイヤに含有させ、そしてその部
分に高周波電流を流すことによって該部分を加熱する方
法である。<詳細な説明> 本発明を実施した高圧ナトリウムランプ1は、400ワ
ットの大きさに対応し、第1図に示される。
The wires in the auxiliary part are thinner or longer than the wires in the main part. This is because it has lower thermal conductivity. In low voltage lamps, the auxiliary wire is easily cut without breaking the outer bulb. That is, by cutting the wire with a laser beam aimed through the glass of the outer tube. Another method of cutting the auxiliary wire is to include a low temperature melting part in the auxiliary wire and heat the part by passing a high frequency current through the part. DETAILED DESCRIPTION A high-pressure sodium lamp 1 embodying the invention corresponds to a magnitude of 400 watts and is shown in FIG.

これはガラス質の外管2を備え、外管2は標準的な口金
3を有し、該口金3はもっとも上に示されるステムに取
り付けられる。再入ステムのプレス部4は、1対の比較
的に太いリード線5,6を有し、該リード線はステムを
通して伸び、それらの外端部は、口金のシェル7とハト
目8とに接続される。内側管すなわちアーク管9は、外
管内の中央に配置され、ある長さの透光性セラミック管
で構成されており、好適には半透明の多結晶質のアルミ
ナセラミック、あるいは透明の単結晶質のアルミナから
成っている。
It comprises a vitreous outer tube 2 which has a standard cap 3 which is attached to the stem shown at the top. The press section 4 of the re-entrant stem has a pair of relatively thick leads 5, 6 which extend through the stem and whose outer ends meet the shell 7 and eyelet 8 of the base. Connected. The inner tube or arc tube 9 is centrally located within the outer tube and consists of a length of translucent ceramic tube, preferably a translucent polycrystalline alumina ceramic or a transparent monocrystalline ceramic tube. made of alumina.

アーク管の上方端は、アルミナセラミツクのプラグ10
によって閉じられ、これを通してニオビゥムの導入ワイ
ヤ11が密閉されて伸び、これは上方の電極を支持する
。下方端の閉鎖部もまた、セラミックのプラグ12を備
え、これを通して薄板で作られたニオビウムの排気管1
3が伸びる。これはランプの製造中、排気ならびに充て
ん用の管として使用されると共に、下方の電極のための
支持、ならびに電流導入線として使用される。最終製品
のランプにおいて、排気管13は、過剰のナトIJゥム
水銀アマルガム用の貯留槽を形成する。セラミックのプ
ラグは、アーク管の端部で密封されており、ニオビウム
の導入ワイヤ11・および排気管13はプラグを通して
密封される。これらの密封はガラス状の組成物によって
行なわれ、この組成物は主としてアルミナ、ならびに溶
融されるカルシア(calcia)からなる。従来の構
造をもつ電極(不図示)は、適度に高密度に巻かれたタ
ングステンワイヤのコイルであり、該コイルは巻線間の
隙間に保持されるデバIJウムカルシウムのタングステ
ン酸塩(di舷rimmcalcimmt皿鉾tate
)によって活性化されるものである。
The upper end of the arc tube has an alumina ceramic plug 10.
The niobium introducer wire 11 extends in a sealed manner, which supports the upper electrode. The lower end closure is also provided with a ceramic plug 12 through which a niobium exhaust pipe 1 made of sheet metal is inserted.
3 grows. During the manufacture of the lamp, it is used as an evacuation and filling tube, as well as a support for the lower electrode and as a current lead-in line. In the final product lamp, the exhaust pipe 13 forms a reservoir for excess mercury amalgam. A ceramic plug is sealed at the end of the arc tube, and the niobium inlet wire 11 and exhaust tube 13 are sealed through the plug. These seals are provided by a glassy composition, which consists primarily of alumina as well as calcia which is fused. The conventionally constructed electrode (not shown) is a moderately densely wound coil of tungsten wire, which is composed of a tungstate of calcium tungstate (di sulfate) held in the interstices between the windings. rimcalcimmtsahokotate
) is activated by

これら電極は、アーク管の対向端にそれぞれ配設される
と共に、導入ワイヤ11と排気管13とで支持される。
参考として、Sm$er等の米国特許第3,7瓜ふ 7
1び号があり、これに好適な電極の詳細が記載されてい
る。本実施例によると、図示されるランプは400ワッ
トの大きさで、アーク管は112ミリメートルの長さで
、口径は7ミリメートルである。充てん物は、重量比2
5ぐ−セントのナトリウムと75fーセントの水銀から
なる25ミリグラムのアマルガムの充てん物、ならびに
始動用として使用される20トールの圧力のキセノンか
らなる。図示される排気管13は、偏平に圧縮されると
共に、端部14で密封されており、過剰のアマルガムを
収容するのに十分な容量の平坦な端部分15を有する。
このような平らな端部分は、衝撃あるいは振動を受ける
一般用ランプに有用である。アーク管は、異なる熱膨張
を考慮した方法で、外管内に配設される。
These electrodes are respectively disposed at opposite ends of the arc tube and are supported by an introduction wire 11 and an exhaust pipe 13.
For reference, U.S. Patent Nos. 3 and 7 of Sm$er et al.
No. 1 is available, and details of suitable electrodes are described therein. According to this example, the illustrated lamp has a size of 400 watts, the arc tube is 112 millimeters long, and the aperture is 7 millimeters. The filling has a weight ratio of 2
It consists of a 25 milligram amalgam filling of 5 cents sodium and 75 cents mercury, and xenon at a pressure of 20 torr used as a starter. The illustrated exhaust tube 13 is flattened and sealed at the end 14 and has a flat end portion 15 of sufficient volume to accommodate excess amalgam.
Such flat end portions are useful for general purpose lamps that are subject to shock or vibration. The arc tube is disposed within the outer tube in a manner that takes into account different thermal expansions.

外管のほぼ長手方向に伸びるがんじような支持ロッド1
6は、一方がステム端のりード線5に溶接され、他方が
外管のドーム端でニップル18と係合するバネのクラン
プ17によって支えられる。アーク管は、主としてワイ
ヤ(主要部分)19によって保持され、該ワイヤはニオ
ビウムの排気管13から支持ロッド16にわたって溶接
される。上方端で、鞠方向の導入ワイヤ11は、絶縁用
のブッシング21を介して伸び、該ブッシングは金属の
ストラップ22によってロッド16で保持される。ブッ
シングを通る開口部は、導入ワイヤ11の軸万向の自由
な動きを許し、可犠牲の導入23によって導入ワイヤは
リード線6と電気的に接続される。マゥント(支持ロッ
ド)に対するアルミナのアーク管の異なる熱膨張は、ブ
ッシング21を介する導入ワイヤ11の軸方向の動きと
、曲げられた導体23の可榛性とによって調節される。
ここで、排気管13から支持ロッド16に伸びる熱りン
クを考える。
A cancer-like support rod 1 extending approximately in the longitudinal direction of the outer tube.
6 is supported by a spring clamp 17 which is welded to the lead line 5 on the stem end on the one hand and engages a nipple 18 on the other hand at the dome end of the outer tube. The arc tube is held primarily by a wire (main part) 19 which is welded from the niobium exhaust tube 13 to the support rod 16. At the upper end, the dorsal lead-in wire 11 extends through an insulating bushing 21, which is held on the rod 16 by a metal strap 22. The opening through the bushing allows free movement of the introducer wire 11 in all axes, and the introducer wire is electrically connected to the lead wire 6 by the sacrificial introducer 23 . The differential thermal expansion of the alumina arc tube relative to the mount (support rod) is adjusted by the axial movement of the lead-in wire 11 through the bushing 21 and the flexibility of the bent conductor 23.
Here, consider the thermal link extending from the exhaust pipe 13 to the support rod 16.

これは、主要部分と切断可能な補助部分とで構成される
。補助部分の熱伝導率が主要部分のそれに比べて小さい
場合、補助部分を切断する効果の道理にかなった第1の
近似は、つぎの如くである。すなわち、ランプの動作電
圧の変化は、切断された部分の熱伝導率に比例する。
It consists of a main part and a cuttable auxiliary part. If the thermal conductivity of the auxiliary part is small compared to that of the main part, a reasonable first approximation of the effect of cutting the auxiliary part is as follows. That is, the change in the operating voltage of the lamp is proportional to the thermal conductivity of the cut section.

補助部分の有効熱伝導率Cは・C=K‐舎によって与え
られる。
The effective thermal conductivity C of the auxiliary part is given by ・C=K-sha.

ここで、 K=部分の有効熱伝導率、 A=部分の断面積、 そして L=部分の長さ、 である。here, K = effective thermal conductivity of the part, A = cross-sectional area of the part, and L = length of section, It is.

ランプに対して行なわれたテストでは、熱的リンクは、
35ミルのニオビウムワィャの主要部分を備えると共に
、補助部分を備えていた。
In tests performed on lamps, the thermal link
It had a main section of 35 mil niobium wire and had auxiliary sections.

第3図は、20ミル、30ミルあるいは35ミルのニオ
ビウムワィャからなる補助部分を使用した場合のランプ
電圧の効果を示す。観察されるのは、電圧上昇がワイヤ
の直径の2乗に対して、ほぼ直線的であることである。
ワイヤの直径あるいは長さは、補助部分が切断される時
に生じる電圧上昇を制御するために変えてもよい。第1
図に示される排気管13と支持ロッド16との間の熱的
なりンクが、本発明の実施例を決定し、この発明は、製
造を容易に自動化するという観点からも望ましい。
FIG. 3 shows the effect of lamp voltage when using auxiliary sections of 20 mil, 30 mil, or 35 mil niobium wire. What is observed is that the voltage rise is approximately linear with the square of the wire diameter.
The diameter or length of the wire may be varied to control the voltage rise that occurs when the auxiliary portion is cut. 1st
The thermal link between the exhaust pipe 13 and the support rod 16 shown in the figure determines the embodiment of the invention, which is also desirable from the point of view of easy automation of manufacturing.

ニオビゥムの主要部分19は、35ミルの直径が適切で
、支持ロッド16にスポット溶接されると共に、ニオビ
ウムの排気管13まで伸び、これに対して主要部分19
は、平坦にされた端部分15上においてスポット溶接さ
れる。該スポット溶接の部分を越えた点で、ニオピゥム
のワイヤは折り曲げられて、少し長めの部分19aを与
え、これは支持ロッド16と、第1のスポット溶接の部
分から適当に離れた点においてスポット溶接される。こ
の構成は単一ワイヤのサイズの使用を許すと共に、熱的
リンクを与える。この場合、主要部分19は比較的に短
いと共に、補助部分19aは主要部分よりも長いために
低い導電性を有する。本発明を利用する製造プロセスで
は、第1図に示されるように作られる。
The niobium main section 19 is suitably 35 mils in diameter and is spot welded to the support rod 16 and extends to the niobium exhaust pipe 13, whereas the main section 19
are spot welded onto the flattened end portion 15. At a point beyond the spot weld, the niopium wire is bent to give a slightly longer section 19a, which connects the support rod 16 to the spot weld at a suitable distance from the first spot weld. be done. This configuration allows the use of a single wire size and provides a thermal link. In this case, the main part 19 is relatively short and the auxiliary part 19a is longer than the main part and therefore has a lower electrical conductivity. In a manufacturing process utilizing the present invention, a device is produced as shown in FIG.

完成されたランプは短時間で乾燥されて、電圧のテスト
が行なわれる。
The completed lamp is briefly dried and tested for voltage.

ランプの電圧が低い仕様の限度以下に低下するようなラ
ンプは分離され、補助ワイヤ19aにレーザパルスを集
東させてそれを切断する。切断された部分は、第la図
に19bとして示される。1.06ミクロンの出力波長
で20ジュールのパルス化されたネオジム(脂のMmi
mm)レーザが、ワイヤを切断するのに十分である。
Those lamps whose voltage drops below the lower specification limit are isolated and a laser pulse is focused on the auxiliary wire 19a to cut it. The cut portion is shown as 19b in FIG. 1a. 20 joules of pulsed neodymium at an output wavelength of 1.06 microns (Mmi
mm) laser is sufficient to cut the wire.

この場合、レーザは外管を通してワイヤに集東される。
望ましいことは、補助ワイヤとしてニオビウムあるいは
、切断温度において低い蒸気圧を有する耐高温性の金属
を使用することである。これは、外管2の内表面に、熱
ならびに光の反射性薄膜が形成されることを防止するた
めである。ニオビウムは2468℃で溶け、これがレー
ザによって切断されると、小さな破片が飛び散ったり、
あるいは切断端に付着したりする。しかしながら、障害
となる薄膜は、どこにも形成されない。熱的リンクの補
助部分を開く(切断する)方法としては、レーザの使用
による方法以外に他のものもある。
In this case, the laser is focused onto the wire through the outer tube.
It is desirable to use niobium or other high temperature resistant metal with a low vapor pressure at the cutting temperature as the auxiliary wire. This is to prevent a heat and light reflective thin film from being formed on the inner surface of the outer tube 2. Niobium melts at 2468 degrees Celsius, and when it is cut by a laser, small pieces scatter,
Or it may stick to the cut end. However, no obstructive thin film is formed anywhere. There are other ways to open (cut) the auxiliary portion of the thermal link besides using a laser.

第2図を参照すると、排気管13と支持ロッド16との
間の熱的リンクは、35ミルのニオビウムのワイヤから
なる主要部分31を備えると共に、方形のループを形成
する補助部分を備える。補助部分は、15ミルのワイヤ
から成り、排気管にスポット溶接されるニオビゥムで構
成された部分32と、低い溶融点をもっと共にその溶融
点で低い蒸気圧を有し支持ロッドに溶接される別の金属
、好適にはアルミニウムで構成された部分33とで成っ
ている。これら2つの部分は互いに、超音波溶接によっ
て接合されている。この実施例の場合、ランプが完成さ
れた後で、熱的リンクの補助部分を開くために、高周波
電流が、熱的リンクの2つの部分、排気管ならびに支持
ロッドによって形成される方形ループに流される。電流
は熱を発生し、そしてアルミニウムのワイヤ部分33は
もっとも小さい断面および低い溶融温度660℃を有す
るため、この部分が溶けると共に、リンクの補助部分を
開く。同じ目的を達成する方法の変形例は、リンクの低
熔融温度の部分33に熱ランプを当てることである。第
4図に示される本発明の変形例では、アーク管9の下方
端は、セラミックのプラグ40によって閉じられ、これ
を通してニオビウムのリード線41が密閉されて延び、
点線で示される電極42を支持する。
Referring to FIG. 2, the thermal link between the exhaust pipe 13 and the support rod 16 includes a main portion 31 of 35 mil niobium wire and a secondary portion forming a square loop. The auxiliary sections are made of 15 mil wire and are spot welded to the exhaust pipe, with a section 32 constructed of niobium, which has a lower melting point, and another section 32 that is welded to the support rod, which has a lower vapor pressure at its melting point. 33 of metal, preferably aluminum. These two parts are joined together by ultrasonic welding. In this embodiment, after the lamp is completed, a high frequency current is passed through the square loop formed by the two parts of the thermal link, the exhaust pipe and the support rod, in order to open the auxiliary part of the thermal link. It will be done. The current generates heat and since the aluminum wire section 33 has the smallest cross section and the lowest melting temperature of 660° C., it melts and opens the auxiliary section of the link. A variation of the method to achieve the same objective is to apply a heat lamp to the low melting temperature portion 33 of the link. In a variant of the invention shown in FIG. 4, the lower end of the arc tube 9 is closed by a ceramic plug 40 through which a niobium lead 41 extends in a sealed manner.
It supports an electrode 42 shown in dotted lines.

ワイヤシールは、第1図に示されるアーク管の上方端の
それと同様であってもよい。排気管を有しないしかも対
称形を為すこのようなランプでは、アマルガムの充てん
物は、2度目に端部を閉鎖密封するのに先立って、アー
ク管内に封入される。アーク管の下方端は冷却されると
共に、密封は、ランプ始動用のガス、例えばキセノンの
ような不活性ガスを含む小室内で為される。こうした方
法でランプをつくるのに適切なプロセスは、米国特許第
3,609,437号に記載されている。しかしながら
、ワイヤシールそれ自身の詳細は、米国特許第3,99
2,64〆号‘こ従うことが望ましい。ここでは、電極
とシール領域との間のルーフ。状導体を介して、リード
線のシールを電極から熱的に絶縁している。こうしたラ
ンプでは、過剰のナトリウム水銀アマルガムは大部分が
隅部43に集まり、この部分では、プラグがアーク管の
下方端でセラミックのボディに結合されている。リード
線41からフレームの支持ロッド16への熱的リンクは
、太いニオビウムのワイヤ44と、細い切断可能なニオ
ビウムの補助ワイヤ45とを備える。補助ワイヤ45は
、完成されたランプに必要とされる場合レーザカットさ
れる。第5図に示される本発明の変形例は、第4図に示
すようにアーク管の両端にワイヤシールを有する。
The wire seal may be similar to that at the upper end of the arc tube shown in FIG. In such lamps that do not have an exhaust pipe and are symmetrical, an amalgam filling is sealed within the arc tube prior to sealing the end a second time. The lower end of the arc tube is cooled and sealed within a chamber containing a lamp starting gas, such as an inert gas such as xenon. A suitable process for making lamps in this manner is described in US Pat. No. 3,609,437. However, the details of the wire seal itself are disclosed in U.S. Pat.
2,64〆It is desirable to follow the instructions. Here, the roof between the electrode and the sealing area. The lead wire seal is thermally insulated from the electrode via a shaped conductor. In such lamps, the excess sodium mercury amalgam collects mostly in the corner 43, where the plug is bonded to the ceramic body at the lower end of the arc tube. The thermal link from the lead wire 41 to the frame support rod 16 comprises a thick niobium wire 44 and a thin cuttable niobium auxiliary wire 45. Auxiliary wires 45 are laser cut if required for the completed lamp. A variation of the invention shown in FIG. 5 has wire seals at both ends of the arc tube as shown in FIG.

図示される設計はとくに、小さいサイズたとえば100
ワット以下のランプに好適である。この場合、熱しやへ
し、をアーク管の各端に備えて、必要とされる熱平衡と
共に十分に高い冷点温度を得る。下方端の熱しやへし、
は、図面に示されるように、金属の反射バンド46を備
えており、このバンドは好適にはニオビウムから成り、
スポット溶接された両端部を有するセラミックのアーク
管9の周囲に巻かれると共に、支持ロッド16に隣接す
るアーク管の側面に半径方向の夕ブ47を形成する。シ
ールドは、リード線41に熔接されるワイヤの渡し片4
8、および折り曲げられたタプ49により適所に保持さ
れるもので、これらは協働してあらゆる動きを防止する
。米国特許第4,034,252号を参照すると、こう
した構造がさらに詳細に記載されている。本発明による
と、切断可能な熱的リンクは、熱しやへし、46に対し
て、ワイヤ50の形で与えられ、該ワイヤ50は一端が
支持ロッド16に取り付けられ、他端がタブ49に取り
付けられる。これら完成されたランプの場合、低い電圧
でテストされ、熱的リンク5川ましーザカツトされて、
電圧が上昇する。切断可能な補助部分を有する熱的リン
クの代わりに、断面積を縮少し得る熱的リンクを使用し
てもよい。
The illustrated design is particularly suitable for small sizes, e.g.
Suitable for lamps below Watt. In this case, a heat shield is provided at each end of the arc tube to obtain a sufficiently high cold spot temperature with the required thermal balance. heat shield at the lower end,
is provided with a metallic reflective band 46, preferably made of niobium, as shown in the drawings.
It is wrapped around a ceramic arc tube 9 with both ends spot welded and forms a radial tube 47 on the side of the arc tube adjacent the support rod 16. The shield is a wire crossing piece 4 welded to a lead wire 41.
8, and is held in place by a folded tab 49, which together prevent any movement. Reference is made to US Pat. No. 4,034,252, which describes such structures in further detail. According to the invention, a severable thermal link is provided to the heat shield 46 in the form of a wire 50 which is attached at one end to the support rod 16 and at the other end to the tab 49. It is attached. For these completed lamps, they are tested at low voltage, thermal links are cut, and
Voltage increases. Instead of a thermal link with a cuttable auxiliary part, a thermal link can also be used which reduces the cross-sectional area.

たとえば、排気管と支持ロッドとの間の熱的リンクとし
てニオビウムの平坦なバンドを使用してもよい。熱的リ
ンクを要するいかなるランプにおいても、熱伝導性を低
下させるのに必要とされる場合には、レーザの使用によ
り1つあるいはそれ以上の孔をバンド‘こ明けることに
より電圧を上昇させることができる。
For example, a flat band of niobium may be used as a thermal link between the exhaust pipe and the support rod. In any lamp requiring a thermal link, the voltage can be increased by drilling one or more holes in the band using a laser, if necessary to reduce the thermal conductivity. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明を実施した高圧ナトリウムランプを示
し、熱的な補助リンクを含む。 第la図は、切断された補助リンクを有するランプの切
欠を示す。第2図は、同様なランプの部分を示し、ここ
では熱的リンクはエネルギーの電磁的な結合を容易にす
るために方形のループを形成する。第3図は、実験デー
タをプロットしたもので、切断可能な熱的な補助リンク
のワイヤの直径の2乗に対してランプ電圧上昇が比例し
ている様子を示す。第4図は、本発明を実施した二重ワ
イヤのアーク管の一部を示す。第5図は、熱しやへし、
とのりンクにおいて本発明を実施した別の二重ワイヤの
アーク管の一部を示す。1:ランプ、2:外管、5,6
:リード線、9:アーク管、11:導入ワイヤ、13:
排気管、16:フレーム部村(支持ロッド)、19,3
1,44:主要部分(主要ワイヤ)、19a,32,3
3,45,50:補助部分(補助ワイヤ)19b:切断
された部分、42:電極。力杉/句。 必抗〇2 仇Q3 材4〆 打杉.ク
FIG. 1 shows a high pressure sodium lamp embodying the invention, including a thermal auxiliary link. Figure la shows a cutout of the lamp with the auxiliary link cut. FIG. 2 shows a similar lamp section where the thermal link forms a square loop to facilitate electromagnetic coupling of energy. FIG. 3 is a plot of experimental data showing the proportionality of the lamp voltage rise to the square of the wire diameter of the severable thermal auxiliary link. FIG. 4 shows a portion of a dual wire arc tube embodying the invention. Figure 5 shows the heating,
2 shows a portion of another double wire arc tube embodying the invention in a link with FIG. 1: Lamp, 2: Outer tube, 5, 6
: Lead wire, 9: Arc tube, 11: Introducing wire, 13:
Exhaust pipe, 16: Frame section (support rod), 19,3
1, 44: Main part (main wire), 19a, 32, 3
3, 45, 50: Auxiliary portion (auxiliary wire) 19b: Cut portion, 42: Electrode. Chikarasugi/haiku. Must-resist 〇2 Enemy Q3 Material 4〆Uchisugi. nine

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 1対のリード線を密封して有するガラス質の外管と
、 前記外管内で保持され前記リード線に接続されるア
ーク管と、 前記アーク管内に密封され、ランプ動作中
に蒸発する量を越える量の蒸発可能な金属を含み、ラン
プの熱平衡により前記アーク管内で過剰の金属が集積す
る冷点が決定され、そして前記冷点の温度により前記ア
ーク管内の金属蒸気圧およびそれの電圧降下が決定され
るような電離可能な媒体とを有するアーク放電ランプで
あって、 前記冷点の温度に大いに影響を与えるような
熱損失を有する金属部材と、 前記金属部材に結合し、
前記熱損失に影響を与え、完成されたランプにおいて前
軌外管の壁を通して供給されるエネルギーにより断面積
を有効に減じることで前記電圧降下を増大させることが
できるように配設された熱的リンクとを備えたことを特
徴とするアーク放電ランプ。 2 前記熱的リンクが主要部分と補助部分とを備え、該
補助部分が前記外管の壁を適してエネルギーを供給する
ことにより切断されることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載のアーク放電ランプ。3 前記金属部材が密
封された排気管であり、前記熱的リンクが該排気管に結
合していることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のアーク放電ランプ。 4 前記熱的リンクが主要のならびに補助の金属導体を
備え、これら金属導体が前記排気管から、前記外管内の
前記アーク管を保持する金属のフレーム部材に伸びてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のアーク
放電ランプ。 5 前記金属部材が、前記アーク管の冷端部で密封され
た導入体であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のアーク放電ランプ。 6 前記金属部材が前記アーク管の冷端部のまわりで熱
しやへいの役目を果すことを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載のアーク放電ランプ。 7 1対のリード線を密封して有するガラス質の外管と
、 前記外管内に配設され、対向端のそれぞれに排気管
と導入線を密封して有し、該排気管および導入線が内部
において電極を保持すると共に、前記リード線に後続さ
れているセラミツクのアーク管と、 前記アーク管内に
密封され、ランプ動作中に蒸発する量を越える量の水銀
ナトリウムアマルガムを含み、ランプの熱平衡により前
記アーク管内で過剰のアマルガムが集積する冷点が決定
され、そして前記排気管の温度により前記アーク管内の
金属蒸気圧およびそれの電圧降下が決定されるような電
離可能な媒体とを有するアーク放電ランプであって、
前記冷点の温度に大いに影響を与えるような熱損失を有
する金属部材と、 前記外管内で前記アーク管を保持す
る金属のフレーム部材と、 前記金属部材と前記金属の
フレーム部材との間に結合され、金属導体から成り、完
成されたランプにおいて前記外管の壁を通して供給され
るエネルギーにより断面積を有効に減じることで前記電
圧降下を増大させることができるように配設された熱的
リンクとを備えたことを特徴とするアーク放電ランプ。 8 前記金属部材が密封された排気管であり、前記熱的
リンクが金属導体から成り、該金属導体は前記フレーム
部材から前記排気管に伸びており、そして長い路を経て
前記フレーム部材に戻り、この長い路の導体は、前記ガ
ラス質の外管を通してこれにレーザビームを照準するこ
とにより切断可能であることを特徴とする特許請求の範
囲第7項記載のアーク放電ランプ。 9 前記熱的リンクが、2つの金属導体で構成され、こ
れらは前記金属部材から前記金属のフレーム部材に伸び
ると共に導電性のループを形成しており、高周波の電流
が前記外管のガラスを通して前記ループに供給されるこ
とにより前記導体の一方を溶融するようにしたことを特
徴とする特許請求の範囲第7項記載のアーク放電ランプ
。 10 前記熱的リンクが前記金属部材から前記金属のフ
レーム部材に伸びる2つの金属導体で構成され、該金属
導体の一方の少くとも一部分が、他の部分より低い融点
を有する金属から成っていることを特徴とする特許請求
の範囲第7項記載のアーク放電ランプ。 11 一対のリード線を密封して有するガラス質の外管
と、該外管内で保持され前記リード線に接続されるアー
ク管と、該アーク管内に封入される電離可能な媒体とを
有し、該媒体が、ランプ動作中に蒸発する量を越える量
の蒸発可能な金属を含み、ランプの熱平衡により前記ア
ーク管内で過剰の金属が集積する冷点が決定され、そし
て前記冷点の温度により前記アーク管内の金属蒸気圧お
よびそれの電圧降下が決定されるような種類のアーク放
電ランプの製造方法であって、 前記冷点の温度に大い
に影響を与えるような熱損失を有する金属部材を設け、
各ランプの前記金属部材に熱的リンクを結合させて設
け、前記記載の程度にランプを製造し、製造されたラン
プは、そのほとんどがランプの電圧降下が仕様の限度内
に収まっており、実質的にわずかのランプのみが、その
電圧降下が低い仕様の限度以下になっており、 完成さ
れたすべてのランプにおいてその電圧降下を測定し、電
圧降下が低い仕様の限度以下であるランプを分離し、そ
して 前記分離されたランプの熱的リンクの熱伝導を低
下させて、前記外管を壊して開くことなく、該外管の壁
を通して供給されるエネルギーにより前記熱的リンクの
断面積を有効に減じることで電圧降下を低い限度以上に
充分に増大させるようにしたことを特徴とするアーク放
電ランプの製造方法。 12 前記熱的リンクが主要部分と補助部分とで構成さ
れ、前記分離されたランプにおいて前記ガラス質の外管
の壁を通して前記補助部分に充分なエネルギーを供給す
ることにより該補助部分を切断するようにしたことを特
徴とする特許請求の範囲第11項記載のアーク放電ラン
プの製造方法。 13 前記補助部分が、前記ガラス質の外管の壁を通し
てレーザビームを照準することにより切断されることを
特徴とする特許請求の範囲第11項記載のアーク放電ラ
ンプの製造方法。
[Scope of Claims] 1. A glass outer tube having a pair of lead wires sealed therein; an arc tube held within the outer tube and connected to the lead wires; and an arc tube sealed within the arc tube and configured to operate as a lamp. The thermal balance of the lamp determines a cold spot in the arc tube at which excess metal accumulates, and the temperature of the cold spot determines the metal vapor pressure in the arc tube. and an ionizable medium, the voltage drop of which is determined, a metallic member having a heat loss that significantly influences the temperature of the cold spot, and coupled to the metallic member. death,
Thermal links arranged so as to influence the heat loss and increase the voltage drop by effectively reducing the cross-sectional area by the energy delivered through the wall of the front suborbital tube in the completed lamp. An arc discharge lamp characterized by comprising: 2. The thermal link comprises a main part and an auxiliary part, the auxiliary part being severed by suitably applying energy to the wall of the outer tube. arc discharge lamp. 3. The arc discharge lamp of claim 1, wherein the metal member is a sealed exhaust pipe, and the thermal link is coupled to the exhaust pipe. 4. Claim characterized in that the thermal link comprises primary and auxiliary metal conductors extending from the exhaust pipe to a metal frame member holding the arc tube within the outer tube. The arc discharge lamp according to item 1. 5. The arc discharge lamp of claim 1, wherein the metal member is an inlet sealed at the cold end of the arc tube. 6. The arc discharge lamp of claim 1, wherein the metal member acts as a heat shield around the cold end of the arc tube. 7. A glass outer tube having a pair of lead wires sealed therein; and an exhaust pipe and an inlet wire disposed within the outer tube and each having an exhaust pipe and an inlet wire sealed at opposite ends thereof, the exhaust pipe and the inlet wire being sealed. a ceramic arc tube which carries the electrodes therein and is followed by said lead; and a mercury-sodium amalgam sealed within said arc tube in an amount in excess of that which evaporates during operation of the lamp, and which, by thermal equilibrium of the lamp, an ionizable medium such that a cold spot where excess amalgam accumulates in the arc tube is determined, and the temperature of the exhaust tube determines the metal vapor pressure in the arc tube and the voltage drop thereon; A lamp,
a metal member having a heat loss that significantly influences the temperature of the cold spot; a metal frame member holding the arc tube within the outer bulb; and a bond between the metal member and the metal frame member. a thermal link consisting of a metallic conductor and arranged in such a way that in the finished lamp the energy supplied through the walls of the outer bulb can effectively reduce the cross-sectional area and thereby increase the voltage drop; An arc discharge lamp characterized by comprising: 8. the metal member is a sealed exhaust pipe, the thermal link comprises a metal conductor extending from the frame member to the exhaust pipe and returning to the frame member via a long path; 8. An arc discharge lamp as claimed in claim 7, characterized in that the long path conductor can be cut by aiming a laser beam at it through the vitreous outer envelope. 9. The thermal link is comprised of two metal conductors extending from the metal member to the metal frame member and forming an electrically conductive loop such that a high frequency current is passed through the glass of the outer envelope to the metal frame member. 8. The arc discharge lamp according to claim 7, wherein one of said conductors is melted by being supplied to a loop. 10. said thermal link is comprised of two metal conductors extending from said metal member to said metal frame member, at least a portion of one of said metal conductors comprising a metal having a lower melting point than the other portion; The arc discharge lamp according to claim 7, characterized in that: 11 A vitreous outer tube having a pair of lead wires sealed therein, an arc tube held within the outer tube and connected to the lead wires, and an ionizable medium sealed within the arc tube; the medium contains an amount of vaporizable metal in excess of that which evaporates during lamp operation, the thermal balance of the lamp determines a cold spot in the arc tube at which excess metal accumulates, and the temperature of the cold spot determines the A method for manufacturing an arc discharge lamp of a type in which the metal vapor pressure in the arc tube and the voltage drop thereon is determined, comprising providing a metal member with a heat loss that significantly influences the temperature of the cold spot;
A thermal link is coupled to the metal member of each lamp, and the lamps are manufactured to the extent described above, and most of the manufactured lamps have lamp voltage drops within the specification limits and are substantially Generally speaking, only a few lamps have a voltage drop below the low specification limit, and the voltage drop of all completed lamps should be measured and lamps with a voltage drop below the low specification limit should be isolated. , and reducing the thermal conductivity of the thermal link of the isolated lamp to make the cross-sectional area of the thermal link more efficient with energy delivered through the wall of the outer tube without breaking open the outer tube. A method for manufacturing an arc discharge lamp, characterized in that the voltage drop is sufficiently increased above a lower limit by reducing the voltage drop. 12. The thermal link is comprised of a main part and an auxiliary part, and the auxiliary part is cut by supplying sufficient energy to the auxiliary part through the wall of the vitreous outer tube in the separated lamp. A method for manufacturing an arc discharge lamp according to claim 11, characterized in that: 13. A method of manufacturing an arc discharge lamp according to claim 11, characterized in that the auxiliary portion is cut by aiming a laser beam through the wall of the vitreous outer envelope.
JP13714381A 1980-09-02 1981-09-02 Arc discharge lamp and its manufacturing method Expired JPS6014465B2 (en)

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US18325080A 1980-09-02 1980-09-02
US183250 1980-09-02
US221839 1988-07-20

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JPS5774960A JPS5774960A (en) 1982-05-11
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