JP2010218988A - High-pressure discharge lamp, and lighting apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】セラミックス気密容器の侵食を低減しつつ電極部品の不所望な位置を起点とするアーク放電の発生を防止する。
【解決手段】高圧放電ランプは、透光性セラミックス気密容器1と封着性部分3aおよび封着性部分3aの先端に接続した耐ハロゲン性部分3bを備え、透光性セラミックス気密容器1の小径筒部1bの内部に挿入された一対の電流導入導体3と電極軸部および大径部2bを備え、電極軸部はその基端が電流導入導体3の耐ハロゲン性部分3bの先端に接続し、かつ先端が透光性セラミックス気密容器1の包囲部1a内に臨み、大径部2bは電極軸部の先端近傍から耐ハロゲン性部分3bにわたって配設されていて、電極軸部の先端が大径部2bから管軸方向に突出した突出部を形成している一対の電極2、2とを具備している。
【選択図】図2An arc discharge starting from an undesired position of an electrode component is prevented while reducing erosion of a ceramic hermetic container.
A high-pressure discharge lamp includes a translucent ceramic hermetic container 1, a sealing part 3a, and a halogen-resistant part 3b connected to the tip of the sealing part 3a. A pair of current introduction conductors 3 inserted into the inside of the cylindrical portion 1b, an electrode shaft portion, and a large diameter portion 2b are provided. The tip of the translucent ceramic hermetic container 1 faces the surrounding portion 1a, the large-diameter portion 2b extends from the vicinity of the tip of the electrode shaft portion to the halogen-resistant portion 3b, and the tip of the electrode shaft portion is large. It has a pair of electrodes 2 and 2 forming a protruding portion protruding in the tube axis direction from the diameter portion 2b.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、高圧放電ランプおよびこれを備えた照明装置に関する。 The present invention relates to a high-pressure discharge lamp and an illumination device including the same.
セラミック製発光管を用いたメタルハライドランプでは、石英製の発光管を用いたメタルハライドランプに比べて、発光管の管壁負荷を大きくし、高効率・高演色を実現している。ところが、電極コイルの先端側が軸部の先端と面一構造であると、電極コイル上の放電輝点移動により、ランプのちらつきが発生する割合が大きくなる。この問題を解決するために、電極の軸部を電極コイルから所定距離突出させることが知られている(特許文献1参照。)。 Compared to metal halide lamps using quartz arc tubes, the metal halide lamps using ceramic arc tubes increase the tube wall load of the arc tube and achieve high efficiency and high color rendering. However, if the tip side of the electrode coil is flush with the tip of the shaft, the rate at which the lamp flickers due to the movement of the discharge bright spot on the electrode coil increases. In order to solve this problem, it is known that the shaft portion of the electrode protrudes from the electrode coil by a predetermined distance (see Patent Document 1).
高圧放電ランプは、セラッミックス気密容器を有しており、この気密容器は放電空間を包囲する包囲部、この包囲部から連通して延在するキャピラリと称される一対の小径筒部を有している。小径筒部の内部には金属ハロゲン化物が充填されている。小径筒部の内部の包囲部に近い部分に滞留した金属ハロゲン化物は、点灯中に液化してセラッミックス気密容器の内表面と反応することによって、セラミックス気密容器を侵食する。 The high-pressure discharge lamp has a ceramic airtight container, and the airtight container has an enclosing portion that surrounds the discharge space, and a pair of small-diameter cylindrical portions that are referred to as capillaries that extend from the enclosing portion. Yes. The inside of the small diameter cylindrical portion is filled with a metal halide. The metal halide staying in the portion near the surrounding portion inside the small-diameter cylindrical portion liquefies during lighting and reacts with the inner surface of the ceramic hermetic container, thereby eroding the ceramic hermetic container.
本発明者らは、小径筒部内の封装される耐ハロゲン性部分に巻回されるコイル部を放電空間側に延在させることによって、セラミックス気密容器の侵食を低減できることを突き止め、この耐ハロゲン性部分のコイル部を放電空間側に延在させた高圧放電ランプについて特願2008−317619号として出願している。 The present inventors have found out that erosion of the ceramic hermetic vessel can be reduced by extending the coil portion wound around the halogen-resistant portion to be sealed in the small-diameter cylindrical portion to the discharge space side. Japanese Patent Application No. 2008-317619 has been filed for a high-pressure discharge lamp in which the coil portion of the portion is extended to the discharge space side.
しかしながら、その後の研究により、耐ハロゲン性部分のコイル部を放電空間側に延在させると、コイル部の端部にアークスポットが形成される場合があることが判明した。このような状況に陥ると、ヒートショックによって気密容器にクラックが発生し、ついには気密容器の破裂につながる場合がある。 However, subsequent research has revealed that when the coil portion of the halogen-resistant portion is extended to the discharge space side, an arc spot may be formed at the end of the coil portion. In such a situation, a crack may occur in the hermetic container due to heat shock, and eventually the hermetic container may burst.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、セラミックス気密容器の侵食を低減しつつ電極部品の不所望な位置を起点とするアーク放電の発生を防止することで、ランプ寿命を確保することが可能な高圧放電ランプおよびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and ensures the lamp life by preventing the occurrence of arc discharge starting from an undesired position of the electrode component while reducing the erosion of the ceramic hermetic container. An object of the present invention is to provide a high-pressure discharge lamp that can be used and a lighting device using the same.
請求項1の高圧放電ランプは、放電空間を包囲する包囲部および包囲部に連通してその両端から延在する一対の小径筒部を備えた透光性セラミックス気密容器と;封着性部分および封着性部分の先端に接続した耐ハロゲン性部分を備え、透光性セラミックス気密容器の小径筒部の内部に挿入された一対の電流導入導体と;電極軸部および大径部を備え、電極軸部はその基端が電流導入導体の耐ハロゲン性部分の先端に接続し、かつ先端が透光性セラミックス気密容器の包囲部内に臨み、大径部は電極軸部の先端近傍から耐ハロゲン性部分にわたって配設されていて、電極軸部の先端が大径部から管軸方向に突出した突出部を形成している一対の電極と;
希ガスおよび金属ハロゲン化物を含んで透光性セラミックス気密容器内に封入されたイオン化媒体と; 電流導入導体の封着性部分と小径筒部との間を封着することによって透光性セラミックス気密容器を封止している封止部と;を具備することを特徴とする。
A high-pressure discharge lamp according to claim 1 is a translucent ceramic hermetic container comprising an enclosing portion that surrounds a discharge space and a pair of small-diameter cylindrical portions that communicate with the enclosing portion and extend from both ends thereof; A pair of current introduction conductors having a halogen-resistant portion connected to the tip of the sealing portion and inserted into the small-diameter cylindrical portion of the translucent ceramic hermetic container; an electrode shaft portion and a large-diameter portion; The shaft is connected at the base end to the tip of the halogen-resistant portion of the current introduction conductor, and the tip faces the enclosure of the translucent ceramic hermetic container. The large-diameter portion is halogen-resistant from the vicinity of the tip of the electrode shaft. A pair of electrodes that are disposed over the part and that form a protruding portion in which the tip of the electrode shaft portion protrudes from the large diameter portion in the tube axis direction;
An ionizing medium containing a rare gas and a metal halide and enclosed in a light-transmitting ceramic airtight container; and sealing between the sealing portion of the current introduction conductor and the small-diameter cylindrical portion to seal the light-transmitting ceramic airtight And a sealing portion that seals the container.
請求項2は、請求項1記載の高圧放電ランプにおいて、一対の小径筒部のうち少なくとも一方側の外表面に補助電極が巻回されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the high-pressure discharge lamp according to the first aspect, an auxiliary electrode is wound around the outer surface of at least one side of the pair of small diameter cylindrical portions.
請求項3は、請求項1または2記載の高圧放電ランプにおいて、希ガスが25℃換算で1〜5気圧のキセノン主体であり、金属ハロゲン化物がツリウム(Tm)およびホルミウム(Ho)の少なくとも一種のハロゲン化物を含み、水銀を含まないで透光性セラミックス気密容器内に封入されていることを特徴とする。
請求項4の照明装置は、照明装置本体と;照明装置本体に配設された請求項1ないし3いずれか一記載の高圧放電ランプと;高圧放電ランプを点灯する点灯回路と;を具備していることを特徴とする。 A lighting device according to claim 4 comprises: a lighting device main body; a high-pressure discharge lamp according to any one of claims 1 to 3 disposed in the lighting device main body; and a lighting circuit for lighting the high-pressure discharge lamp. It is characterized by being.
透光性セラミックス気密容器は、透光性セラミックスを主体として気密容器が構成されていて、放電によって発生した所望波長域の可視光を外部に導出することが可能であることを意味している。透光性セラミックス気密容器は、最冷部温度を高く設定して、ランプ電圧を高くするとともに、発光効率を向上させることができる。なお、透光性セラミックスとしては、透光性アルミナ、イットリウム−アルミニウム−ガーネット(YAG)、イットリウム酸化物(YOX)と、多結晶非酸化物、例えばアルミニウム窒化物(AlN)などの多結晶または単結晶のセラミックスなどを用いることができる。なお、必要に応じて、気密容器の内面に耐ハロゲン性または耐金属性の透明性被膜を形成するか、透光性気密容器の内面を改質することが許容される。 The translucent ceramic hermetic container means that the hermetic container is mainly composed of translucent ceramics, and means that visible light in a desired wavelength region generated by discharge can be led out. In the translucent ceramic hermetic container, the coldest part temperature can be set high, the lamp voltage can be increased, and the luminous efficiency can be improved. As the translucent ceramic, translucent alumina, yttrium-aluminum-garnet (YAG), yttrium oxide (YOX), and polycrystalline non-oxide such as aluminum nitride (AlN) or single crystal Crystal ceramics or the like can be used. If necessary, it is allowed to form a halogen-resistant or metal-resistant transparent coating on the inner surface of the hermetic container or to modify the inner surface of the translucent hermetic container.
また、透光性セラミックス気密容器は、その内部に放電空間を有している。そして、放電空間を包囲するために、包囲部を備えている。包囲部は、その内部が適当な形状、例えば球状、楕円球状、ほぼ円柱状などの形状をなしている。 Further, the translucent ceramic hermetic container has a discharge space therein. And in order to surround discharge space, the surrounding part is provided. The surrounding portion has an appropriate shape such as a spherical shape, an elliptical spherical shape, or a substantially cylindrical shape.
また、包囲部に連通して包囲部の両端から管軸方向に延在する一対の小径筒部を備えている。一対の小径筒部は、透光性セラミックス気密容器を封止するとともに、電極軸部がここに挿通し、かつ電流導入導体を経由して点灯回路から供給される電流を電極へ気密に導入するのに寄与する手段である。 In addition, a pair of small-diameter cylindrical portions that communicate with the surrounding portion and extend from both ends of the surrounding portion in the tube axis direction are provided. The pair of small diameter cylindrical portions seal the translucent ceramic hermetic container, and the electrode shaft portion is inserted here, and the current supplied from the lighting circuit via the current introduction conductor is hermetically introduced to the electrode. It is a means to contribute to.
透光性セラミックス気密容器の封止手段としては、例えばフリットガラスを透光性セラミックスと導入導体の間に流し込んで封止するフリット封着やフリットガラスに代えて金属を用いる金属封着および透光性セラミックス気密容器の封止予定の開口部を溶融させて電流導入導体に直接または間接的に封着する手段などの各種封止手段を所望により適宜選択的に採用することができる。また、封止部を所要の比較的低い温度に保持しながら放電空間の最冷部温度を所望の比較的高い温度に維持するために、包囲部に連通する小径筒部の長さを所要の比較的大きな値に設定することもできる。 As a sealing means of the translucent ceramic hermetic container, for example, a frit seal in which frit glass is poured between the translucent ceramic and the introduction conductor and sealed, metal sealing using a metal instead of the frit glass and translucency are used. Various sealing means such as a means for directly or indirectly sealing the current-introducing conductor by melting the opening to be sealed of the porous ceramic hermetic container can be selectively adopted as desired. In addition, in order to maintain the lowest temperature of the discharge space at a desired relatively high temperature while maintaining the sealing portion at a required relatively low temperature, the length of the small-diameter cylindrical portion communicating with the surrounding portion is set to a required value. It can also be set to a relatively large value.
電流導入導体は、後述する電極に電圧を印加して、電極に電流を供給し、かつ小径筒部を協働して透光性セラミックス気密容器を封止するために機能する導体である。そのために、透光性セラミックス気密容器の小径筒部の内部に挿入されている先端側の部分が電極に接続し、基端側が透光性セラミックス気密容器の外部に露出している。なお、上記において、透光性セラミックス気密容器の外部に露出しているとは、透光性セラミックス気密容器から外部へ突出していてもよいし、また突出していなくてもよいが、外部から給電できる程度に外部に臨んでいればよい。また、電流導入導体は、封着性部分および耐ハロゲン性部分の直列接続体からなる。封着性部分は、小径筒部のセラミックスと直接または間接的に封着して透光性セラミックス気密容器を封止する部分であり、したがって封着性が良好な導電性物質からなる。これに対して、耐ハロゲン性部分は、金属ハロゲン化物との反応性が低いタングステンやモリブデン等の材質で形成されており、電極を支持するとともに電極と封着性部分との間に介在してそれらの間の熱膨張差を緩和する。 The current introduction conductor is a conductor that functions to apply a voltage to an electrode, which will be described later, to supply a current to the electrode, and to seal the translucent ceramic hermetic container in cooperation with the small-diameter cylindrical portion. For this purpose, the tip side portion inserted into the inside of the small-diameter cylindrical portion of the translucent ceramic hermetic container is connected to the electrode, and the proximal end side is exposed to the outside of the translucent ceramic hermetic container. In addition, in the above, being exposed to the outside of the translucent ceramic hermetic container may be projected to the outside from the translucent ceramic hermetic container, or may not be projected, but power can be supplied from the outside. It only needs to face the outside. The current introduction conductor is composed of a serially connected body of a sealing part and a halogen-resistant part. The sealing portion is a portion that seals the translucent ceramic hermetic container by directly or indirectly sealing with the ceramic of the small-diameter cylindrical portion, and is therefore made of a conductive material having good sealing properties. In contrast, the halogen-resistant portion is made of a material such as tungsten or molybdenum that has low reactivity with the metal halide, and supports the electrode and is interposed between the electrode and the sealing portion. Relieve the thermal expansion difference between them.
また、封着性部分は、これを封着性金属またはサーメットを用いて構成することができる。封着性金属としては、その熱膨張係数が透光性セラミックス気密容器の小径筒部を構成している透光性セラミックスのそれと近似している導電性金属であるニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、白金(Pt)、モリブデン(Mo)およびタングステン(W)などの金属を採用することができる。サーメットとしては、上記金属およびセラミックスの混合焼結体からなるものを採用することができる。 Further, the sealing portion can be formed using a sealing metal or cermet. Examples of the sealing metal include niobium (Nb) and tantalum (Ta), which are conductive metals whose thermal expansion coefficient is similar to that of the translucent ceramic constituting the small-diameter cylindrical portion of the translucent ceramic hermetic container. ), Titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), vanadium (V), platinum (Pt), molybdenum (Mo) and tungsten (W) can be used. As a cermet, what consists of a mixed sintered body of the said metal and ceramics is employable.
また、透光性セラミックス気密容器の材料に透光性多結晶アルミナセラミックスなどのアルミニウム酸化物を用いる場合、ニオブおよびタンタルは、平均熱膨張係数がアルミニウム酸化物とほぼ同一であり、またモリブデンはその平均熱膨張係数が上記酸化物のそれと接近しているから、封止に好適である。イットリウム酸化物およびYAGの場合も平均熱膨張係数の差が少ない。窒化アルミニウムを透光性セラミックス気密容器に用いる場合には、電流導入導体にジルコニウムを用いるとよい。 When aluminum oxide such as translucent polycrystalline alumina ceramics is used as the material for the translucent ceramic hermetic container, niobium and tantalum have an average coefficient of thermal expansion that is almost the same as that of aluminum oxide. Since the average coefficient of thermal expansion is close to that of the oxide, it is suitable for sealing. In the case of yttrium oxide and YAG, the difference in average thermal expansion coefficient is small. When aluminum nitride is used for the translucent ceramic hermetic container, zirconium may be used for the current introduction conductor.
さらに、封着性部分を複数の材料部分を接合して形成することもできる。例えば、一部を上記のグループから選択した金属の部分とし、この金属部分にサーメットを管軸方向に接合したり、管軸と直交する周方向に接合した構成とすることができる。そして、電流導入導体の封着性部分の少なくとも一部にサーメットを用いる場合、当該サーメットの部位または当該サーメットおよび封着性金属の両方に跨った部位で透光性セラミックス気密容器の小径筒部と電流導入導体との間の封着を行って透光性セラミックス気密容器の封止部を形成することができる。サーメットとしては、例えばその材料成分のセラミックスがアルミナセラミックスで、金属が上記グループから選択された一種または複数種の金属、例えばモリブデン(Mo)、タングステン(W)またはニオブ(Nb)などの導電性金属からなるものを用いることができる。また、電流導入導体の透光性セラミックス気密容器に封着される部分のサーメットは、少なくともニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)およびタングステンなどの導電性金属成分と、アルミナ、YAGおよびイットリアなどのセラミックス成分とを含み、金属成分の含有比率が5〜60質量%であることを許容する。 Further, the sealing portion can be formed by joining a plurality of material portions. For example, a part may be a metal part selected from the above group, and a cermet may be joined to the metal part in the tube axis direction or may be joined in the circumferential direction orthogonal to the tube axis. And when using a cermet for at least a part of the sealing part of the current introduction conductor, the small-diameter cylindrical part of the translucent ceramic hermetic container at the part of the cermet or the part straddling both the cermet and the sealing metal The sealing portion of the translucent ceramic hermetic container can be formed by sealing with the current introduction conductor. As the cermet, for example, the ceramic of the material component is alumina ceramic, and the metal is one or more kinds of metals selected from the above group, for example, conductive metal such as molybdenum (Mo), tungsten (W) or niobium (Nb). Can be used. Further, the cermet of the portion to be sealed in the translucent ceramic hermetic container of the current introduction conductor includes at least a conductive metal component such as niobium (Nb), molybdenum (Mo) and tungsten, and ceramics such as alumina, YAG and yttria. The content ratio of the metal component is allowed to be 5 to 60% by mass.
一対の電極は、透光性セラミックス気密容器内に封装されて放電空間に離間して臨むように配設される有電極形放電を生起させる形式の高圧放電ランプを構成する。本発明において、電極は、電極軸部および大径部を備えている。電極軸部は、細長くて小径筒部の内部に挿通され、基端が後述する電流導入導体の先端に接続し、先端が包囲部内に望む。大径部は、電極軸部の先端側において、電極軸部の先端部が以下に示す所定長さの突出部を構成する位置に配設される。すなわち、電極軸部の先端は、大径部から所定寸法だけ放電空間側へ突出して突出部を形成する。上記所定寸法は、突出部の先端から大径部までの長さが管軸方向に0.3〜1.5mmの位置である。これに対して、突出部の長さが0.3mm未満であると、放電アークが不安定になりやすい。 The pair of electrodes constitutes a high-pressure discharge lamp of a type that generates an electrode-shaped discharge that is sealed in a light-transmitting ceramic hermetic container and disposed so as to face the discharge space. In the present invention, the electrode includes an electrode shaft portion and a large diameter portion. The electrode shaft portion is elongated and inserted into the inside of the small-diameter cylindrical portion, the proximal end is connected to the distal end of a current introduction conductor described later, and the distal end is desired in the surrounding portion. The large-diameter portion is disposed on the tip side of the electrode shaft portion at a position where the tip portion of the electrode shaft portion constitutes a protrusion having a predetermined length shown below. That is, the tip of the electrode shaft portion protrudes from the large diameter portion to the discharge space side by a predetermined dimension to form a protruding portion. The predetermined dimension is a position in which the length from the tip of the protruding portion to the large diameter portion is 0.3 to 1.5 mm in the tube axis direction. On the other hand, if the length of the protruding portion is less than 0.3 mm, the discharge arc tends to become unstable.
特に、水銀フリーであってツリウムおよびホルミウムの少なくとも一種のハロゲン化物を含む本発明の構成においては、電極軸部の突出部の長さが0.3mm以上であれば放電アークが安定して実用的な高圧放電ランプが得られる。しかし、上記突出部の長さが1.5mmを超えると、包囲部の内部に所望の電極間距離を確保して、かつ発光効率および光束維持率が高くて長寿命の高圧放電ランプの設計が困難になるので、本発明においては、上記突出部の長さは0.3〜1.5mmの範囲とするのが好ましい。なお、好適には0.6〜1.0mmである。 In particular, in the configuration of the present invention that is mercury-free and contains at least one halide of thulium and holmium, the discharge arc is stable and practical if the length of the protruding portion of the electrode shaft portion is 0.3 mm or more. A high-pressure discharge lamp is obtained. However, if the length of the protruding portion exceeds 1.5 mm, the design of a long-life high-pressure discharge lamp that secures a desired inter-electrode distance inside the surrounding portion and has high luminous efficiency and luminous flux maintenance rate is possible. Since it becomes difficult, in the present invention, the length of the protruding portion is preferably in the range of 0.3 to 1.5 mm. In addition, it is 0.6-1.0 mm suitably.
大径部の直径は、放電アークのちらつきに影響を与えやすくなるので、小径筒部の内径に対する比率Cが0.70≦C≦0.95を満足する値であるのがよい。大径部の直径の比率Cが0.7未満になると、放電アークのちらつきが発生しやすくなる。また、0.95倍を超えると、電極を外部から小径筒部内に挿入するのが困難になる。なお、好適には0.85≦C≦0.95を満足する範囲である。 Since the diameter of the large diameter portion tends to affect the flickering of the discharge arc, the ratio C to the inner diameter of the small diameter cylindrical portion is preferably a value satisfying 0.70 ≦ C ≦ 0.95. When the diameter ratio C of the large diameter portion is less than 0.7, flickering of the discharge arc is likely to occur. Moreover, when it exceeds 0.95 times, it becomes difficult to insert an electrode into a small diameter cylinder part from the outside. The range preferably satisfies 0.85 ≦ C ≦ 0.95.
また、大径部は、耐熱性金属線を電極軸部の周囲に巻回して形成した電極コイルであってもよいし。全体が耐熱性金属の内部が充実した塊状であってもよい。大径部が塊状の場合、電極軸部と一体成形したり、電極軸部と別に形成した大径部を溶接などにより電極軸部に固着したりしてもよい。大径部は、電極軸部の先端近傍から電流導入導体の耐ハロゲン性部分にわたって配設されている。大径部は、耐ハロゲン性部分と一体的に形成されたものであってもよい。 The large diameter portion may be an electrode coil formed by winding a heat-resistant metal wire around the electrode shaft portion. The whole may be a lump with a solid interior of the heat-resistant metal. When the large-diameter portion is in a lump shape, it may be integrally formed with the electrode shaft portion, or the large-diameter portion formed separately from the electrode shaft portion may be fixed to the electrode shaft portion by welding or the like. The large-diameter portion is disposed from the vicinity of the tip of the electrode shaft portion to the halogen-resistant portion of the current introduction conductor. The large diameter portion may be formed integrally with the halogen resistant portion.
また、電極の構成材としては、耐熱性で、かつ導電性の金属を用いるのがよい。例えば、純タングステン(W)、ドープ剤(例えばスカンジウム(Sc)、アルミニウム(Al)、カリウム(K)およびケイ素(Si)などのグループから選択された一種または複数種)を含有するドープドタングステン、酸化トリウムを含有するトリエーテッドタングステン、レニウム(Re)またはタングステン−レニウム(W−Re)合金などである。 Moreover, as a constituent material of the electrode, it is preferable to use a heat-resistant and conductive metal. For example, doped tungsten containing pure tungsten (W), a dopant (for example, one or more selected from the group of scandium (Sc), aluminum (Al), potassium (K) and silicon (Si)), Triated tungsten containing rhodium oxide, rhenium (Re) or tungsten-rhenium (W-Re) alloy.
電流導入導体の耐ハロゲン性部分は、電極軸部およびにわたりそれらの外周面に巻装された耐熱性金属の細線からなるサブコイルであることが好ましい。サブコイルを形成する耐熱性金属としては、タングステン、モリブデンなどを用いることができる。サブコイルは電極コイルと一体であってもよい。なお、電極および電流導入導体は、透光性セラミックス気密容器の内部に組み込まれる前に予め直列に接続され、電極マウントを構成する。 The halogen-resistant portion of the current introduction conductor is preferably a subcoil made of a thin wire of heat-resistant metal wound around the electrode shaft portion and the outer peripheral surface thereof. As the heat-resistant metal forming the subcoil, tungsten, molybdenum, or the like can be used. The subcoil may be integral with the electrode coil. The electrode and the current introduction conductor are connected in series in advance before being incorporated in the translucent ceramic hermetic container, thereby constituting an electrode mount.
一対の電極の先端間に形成される電極間距離は、水銀フリーランプの場合、実用可能なランプ電圧を得る目的で以下のように比較的大きく設定するのが好ましい。なぜなら、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物としてイオン化エネルギーが8eV以上で、かつ融点が500℃以下の金属ハロゲン化物、例えばZnI2などを封入するものの高圧放電ランプが水銀フリーであるため、水銀入りの場合ほどランプ電圧が高くならないからである。すなわち、例えばランプ電力100W級では電極間距離16〜38mm、35W級で同じく9〜22mmである。また、ZnI2などのランプ電圧形成用の上記金属ハロゲン化物を気密容器の内容積に対して0.3〜1.6mg/cc封入し、かつランプ電力100W級で同じく14〜32mm、35W級で同じく7〜18mmに設定すれば、さらに高い所望のランプ電圧を得ることができる。これらの電極間距離に加えて、透光性セラミックス気密容器の最大内径を、ランプ電力100W級で4〜7mmとし、35W級で3〜5mmに設定すれば、発光管の最冷部の温度を高く維持して発光効率を高く維持することができる。 In the case of a mercury-free lamp, the distance between the electrodes formed between the tips of the pair of electrodes is preferably set relatively large as follows for the purpose of obtaining a practical lamp voltage. This is because a high-pressure discharge lamp that encapsulates a metal halide having a ionization energy of 8 eV or more and a melting point of 500 ° C. or less, for example, ZnI 2, as a metal halide for forming a lamp voltage is mercury-free. This is because the lamp voltage does not increase as much as the case. That is, for example, the distance between electrodes is 16 to 38 mm for the lamp power 100 W class, and 9 to 22 mm for the 35 W class. Further, the metal halide for forming the lamp voltage such as ZnI 2 is sealed in an amount of 0.3 to 1.6 mg / cc with respect to the inner volume of the hermetic vessel, and the lamp power is 100 W class and the same 14 to 32 mm and 35 W class. Similarly, if it is set to 7 to 18 mm, a higher desired lamp voltage can be obtained. In addition to the distance between these electrodes, if the maximum inner diameter of the translucent ceramic hermetic vessel is set to 4 to 7 mm for the lamp power 100 W class and 3 to 5 mm for the 35 W class, the temperature of the coldest part of the arc tube The light emission efficiency can be kept high by maintaining high.
封止部は、電流導入導体の封着性部分と小径筒部との間を封着 The sealing part seals between the sealing part of the current introduction conductor and the small diameter cylinder part
することによって透光性セラミックス気密容器を封止しているのであるが、本発明においては、フリットガラスを用いて上記封着を行ってもよいし、電流導入導体の封着性部分と小径筒部とが直接的に融着して行ってもよい。 Thus, the translucent ceramic hermetic container is sealed, but in the present invention, the above sealing may be performed using frit glass, or the sealing portion of the current introduction conductor and the small diameter cylinder The part may be fused directly.
本発明によれば、電極軸部の先端が大径部から管軸方向に突出する突出部を有し、大径部が電極軸部の先端近傍から耐ハロゲン性部分にわたって配設されているので、セラミックス気密容器の侵食を低減しつつ突出部を起点としたアーク放電が安定して発生するので、電極部品の不所望な位置を起点としたアーク放電の発生によるセラミックス気密容器の破裂を防止でき、ランプ寿命を確保することが可能な高圧放電ランプおよびこれを備えた照明装置を提供することができる。 According to the present invention, the tip of the electrode shaft portion has a protruding portion that protrudes in the tube axis direction from the large diameter portion, and the large diameter portion is disposed from the vicinity of the tip of the electrode shaft portion to the halogen-resistant portion. In addition, since the arc discharge starting from the protruding part is stably generated while reducing the erosion of the ceramic hermetic container, the ceramic hermetic container can be prevented from rupture due to the arc discharge starting from an undesired position of the electrode parts. Further, it is possible to provide a high-pressure discharge lamp capable of ensuring the lamp life and a lighting device including the same.
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1ないし図3は、本発明の高圧放電ランプを実施するための一形態を示し、図1は高圧放電ランプ全体の正面図、図2は発光管の拡大断面図、図3は電極マウントの拡大正面図である。 1 to 3 show an embodiment for implementing the high-pressure discharge lamp of the present invention. FIG. 1 is a front view of the entire high-pressure discharge lamp, FIG. 2 is an enlarged sectional view of the arc tube, and FIG. It is an enlarged front view.
本形態の高圧放電ランプは、定格ランプ電力100W形であり、透光性セラミックス気密容器1、一対の電極2、2、一対の電流導入導体3、3、一対の封止部4、4、電極マウントサブコイルSCおよびイオン化媒体を具備し、これらの構成部材が発光管ITを構成する。また、発光管ITに加えて外管OT、始動補助手段としての近接導体TWおよび紫外線放射放電管UVEを具備している。なお、図中、SGは保護ガラス管、SFは発光管支持部材、Gはゲッタ、Bは口金である。
The high-pressure discharge lamp of the present embodiment has a rated lamp power of 100 W type, a translucent ceramic hermetic container 1, a pair of electrodes 2, 2, a pair of
透光性セラミックス気密容器1は、透光性セラミックス、例えば透光性多結晶アルミナセラミックスからなる。そして、包囲部1aおよび一対の小径筒状部1b、1bを備えていて、一体成形された構造をなしている。包囲部1aは、俵形をなし、中間の円筒部とその両端に連続する一対の半球部からなる。そして、包囲部1aは、その内部に形成される放電空間1cを包囲する。小径筒状部1bは、細長いパイプ状をなしていて、先端が包囲部1aの半球部の中央部に連通していとともに、管軸に沿って外方へ延在している。
The translucent ceramic hermetic container 1 is made of translucent ceramics, for example, translucent polycrystalline alumina ceramics. And it is provided with the
電極2は、図2および図3に示すように、電極軸部2aおよび大径部2bを備えている。そして、ドープドタングステンの棒状体からなる。電極軸部2aは、細長くて小径筒部1bの内部に挿入されていて、先端が透光性セラミックス気密容器1の包囲部1aの内部に臨み、基端が電流導入導体3の先端に突合せ溶接されている。径大部2bは、電極軸部2aの先端側において電極軸部2aの先端からやや後退した位置から後述する耐ハロゲン性部分2bにわたって配設されている。このため、径大部2bの先端から所定長さA(mm)の突出部2a1を形成されている。なお、本形態において、径大部2bは、ドープドタングステン線を電極軸部2aに巻装してなる電極コイルによって形成されている。所定長さA(mm)は0.3≦A≦1.5を満足する範囲内に設定されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the electrode 2 includes an
高圧放電ランプが定格ランプ電力50W以下の場合、大径部2bの直径をd3とし、小径筒部1bの内径をd1としたとき、d3/d1が比率Cであり、Cが0.7≦C≦0.95を満足する範囲内に設定されている。
When the high-pressure discharge lamp has a rated lamp power of 50 W or less, when the diameter of the
電流導入導体3は、図2および図3に示すように、互いに直列に接続した封着性部分3aおよび耐ハロゲン性部分3bを備えていて、透光性セラミックス気密容器1の小径筒部1bの内部に挿入されている。封着性部分3aは、二オブの棒状体からなり、小径筒部1bと封着して透光性セラミックス気密容器1の封止部4を形成しているとともに、基端が透光性セラミックス気密容器1の外部に露出している。耐ハロゲン性部分3bは、モリブデンの棒状体からなり、その基端が封着性部分3aの先端に突合せ溶接されている。また、その先端部に電極軸部2aの基端が溶接されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図2および図3に示すように、小径筒部1b内において電極軸部2aおよび電流導入導体の耐ハロゲン性部分2bの外周面にドープドタングステンの細線を巻装することによってサブコイル3cが配設されている。したがって、サブコイル3cの外周面と小径筒部1bの内面との間にわずかな隙間が形成される。小径筒部の内径をd1とし、サブコイル3cの外径をd2としたとき、比d2/d1がサブコイル3cの小径筒部1bの内径に対するサブコイル3cの外径の比率Bである。本実施形態において、Bの値は0.65≦B≦0.95を満足する範囲内に設定されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the subcoil 3c is arranged by winding a thin thin wire of doped tungsten around the outer peripheral surface of the
本形態においては、大径部2bの電極コイルと耐ハロゲン性部分2bのサブコイル3cとはいずれもドープドタングステン線であり、両者を一体的に巻装しているが、電極軸部2aおよび耐ハロゲン性部分2bに対してそれぞれ別々に巻装してもよい。
In this embodiment, both the electrode coil of the
本形態において、封止部4は、フリットガラスすなわちセラミックスコンパウンドの溶融固化体からなり、溶融状態のときに小径筒状部1b内に進入して、小径筒状部1b内に位置する電流導入導体3の封着性部分3aと小径筒状部1b内面との間の隙間に気密に充填されるとともに、封着性部分3aの表面が透光性セラミックス気密容器1内に露出しないように包囲している。
In this embodiment, the sealing portion 4 is made of a frit glass, that is, a melted and solidified body of a ceramic compound, and enters the small-diameter
本発明は、水銀が封入されたものでも適用可能であるが、環境負荷への影響が少ない水銀フリーの高圧放電ランプにも適用可能である。本実施形態としては、水銀フリーの高圧放電ランプの適用例として説明する。 The present invention can be applied to a mercury-enclosed lamp, but can also be applied to a mercury-free high-pressure discharge lamp that has little influence on the environmental load. This embodiment will be described as an application example of a mercury-free high-pressure discharge lamp.
イオン化媒体は、透光性セラミックス気密容器1内に封入され、金属ハロゲン化物および希ガスを含んでいるが、水銀は含まない。本発明において、金属ハロゲン化物はツリウム(Tm)およびホルミウム(Ho)の少なくとも一種を含み、希ガスはキセノン主体で、かつその封入圧が25℃換算で1〜5気圧である。また、好ましくはイオン化エネルギーが8eV以上で、かつ融点が500℃以下の金属ハロゲン化物がランプ電圧形成用として封入される。 The ionization medium is enclosed in the translucent ceramic hermetic container 1 and contains a metal halide and a rare gas, but does not contain mercury. In the present invention, the metal halide contains at least one of thulium (Tm) and holmium (Ho), the rare gas is mainly xenon, and the enclosed pressure is 1 to 5 atm in terms of 25 ° C. Preferably, a metal halide having an ionization energy of 8 eV or more and a melting point of 500 ° C. or less is enclosed for forming a lamp voltage.
ツリウム(Tm)は、放電時に視感度特性曲線のピーク波長付近に多数の輝線スペクトルを放射し、その発光のピークが視感度曲線のピークに一致するので、発光効率を向上させるのに極めて効果的な発光金属である。しかし、これらの金属ハロゲン化物は、主として発光に寄与する金属のハロゲン化物でありながら水銀フリーにおいてランプ電圧を高める作用もある。このため、主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物の封入量を削減できる。そして、その結果、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物の相対的に過剰な量の封入に伴って発生する弊害(色偏差の増大)を回避することができる。ホルミウムもツリウムの上述した性質に類似した性質を有している。 Thulium (Tm) emits a number of emission line spectra near the peak wavelength of the luminous characteristic curve at the time of discharge, and its emission peak coincides with the peak of the luminous efficiency curve, so it is extremely effective in improving luminous efficiency. Light emitting metal. However, these metal halides are mainly metal halides that contribute to light emission, but also have an action of increasing the lamp voltage in a mercury-free manner. For this reason, it is possible to reduce the amount of metal halide mainly for forming the lamp voltage. As a result, it is possible to avoid an adverse effect (increase in color deviation) that occurs when a relatively excessive amount of metal halide for forming a lamp voltage is enclosed. Holmium also has properties similar to those described above for thulium.
なお、一般的に主として発光に寄与する金属とは、高圧放電ランプとしての発光に対して寄与することが明らかな金属であり、ランプ電圧形成作用の有無については問わない。したがって、発光に寄与する金属は、後述する主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物を除いた発光金属でもある。しかしながら、ツリウムおよびホルミウムは、前述のように可視域における発光が多いために、発光に寄与する金属に該当するが、これに加えてランプ電圧形成作用もある。 In general, the metal that mainly contributes to the light emission is a metal that clearly contributes to the light emission as the high-pressure discharge lamp, and it does not matter whether the lamp voltage is formed or not. Therefore, the metal that contributes to light emission is also a light-emitting metal excluding the metal halide for forming a lamp voltage, which will be described later. However, thulium and holmium correspond to metals that contribute to light emission because of the large amount of light emission in the visible region as described above, but in addition to this, they also have a lamp voltage forming action.
また、ツリウム(Tm)およびホルミウム(Ho)の少なくとも一種のハロゲン化物を主として発光に寄与する金属のハロゲン化物の主成分として含み、かつキセノン主体の希ガスが25℃換算で1〜3気圧封入されている本発明の好ましい態様においては、光束立上がり時の色度偏差duv.の変化幅が極めて小さくなるので良好である。また、この態様においては、キセノン主体の封入圧が上記より高い場合よりは青色域発光量が大幅に少なくなるために、発光効率が高くなるとともに、上記より低い場合よりは青色域発光が低減しすぎないので、色度偏差が実用レベルを越えて悪化することがない。 In addition, it contains at least one halide of thulium (Tm) and holmium (Ho) as the main component of a metal halide that mainly contributes to light emission, and xenon-based rare gas is sealed at 1 to 3 atm in terms of 25 ° C. In a preferred embodiment of the present invention, the chromaticity deviation duv. This is good because the change width is extremely small. In addition, in this aspect, since the emission amount in the blue region is significantly smaller than when the sealed pressure mainly composed of xenon is higher than the above, the emission efficiency is increased, and the emission in the blue region is reduced as compared with the case where it is lower than the above. Therefore, the chromaticity deviation does not deteriorate beyond the practical level.
さらに、ツリウム(Tm)およびホルミウム(Ho)のハロゲン化物を主として発光に寄与する金属ハロゲン化物として封入するに際して、それらの合計が後述する主としてランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物を除いた、したがって主として発光に寄与する金属のハロゲン化物の全体に対して35質量%以上であるのが好ましい。この範囲であれば、ツリウム(Tm)およびホルミウム(Ho)がランプ電圧を十分に実用範囲まで高める作用を発揮するとともに高い発光効率が得られる。このため、例えばZnI2などランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物の封入量を例えば従来の1/5のように少なくしても、少なくする前の封入量におけるのと同等のランプ電圧を得ることができる。ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物の封入量が多くなるにしたがって色偏差が増大するので、ランプ電圧形成用金属ハロゲン化物の封入量が少なくなることにより、色偏差が著しく改善される。 Furthermore, when encapsulating thulium (Tm) and holmium (Ho) halides mainly as metal halides that contribute to light emission, the total of them excludes metal halides for forming lamp voltage, which will be described later. It is preferable that it is 35 mass% or more with respect to the whole metal halide which contributes to. If it is this range, thulium (Tm) and holmium (Ho) will exhibit the effect | action which raises a lamp voltage fully to a practical range, and high luminous efficiency will be obtained. For this reason, even if the amount of the metal halide for forming the lamp voltage such as ZnI 2 is reduced to, for example, 1/5 of the conventional case, a lamp voltage equivalent to that before the amount of reduction can be obtained. it can. Since the color deviation increases as the amount of the metal halide for forming the lamp voltage increases, the color deviation is remarkably improved by decreasing the amount of the metal halide for forming the lamp voltage.
さらにまた、ツリウム(Tm)およびホルミウム(Ho)のハロゲン化物の合計が主として発光に寄与する金属のハロゲン化物の全体に対して50質量%以上であれば、より高いランプ電圧とより高い発光効率を得ることができるので、より一層好適である。しかしながら、上記封入比率が80質量%を超えると、ツリウム(Tm)およびホルミウム(Ho)以外の金属ハロゲン化物を封入し得る比率が相応して低下してしまう。その結果、所望の白色発光が得られなくなるので、白色発光を得る目的に対しては好ましくない。また、ツリウム(Tm)およびホルミウム(Ho)のハロゲン化物の封入比率が50〜70質量%の範囲のときには、特に高い発光効率が得られる。 Furthermore, when the total of thulium (Tm) and holmium (Ho) halides is 50% by mass or more based on the total of metal halides mainly contributing to light emission, higher lamp voltage and higher luminous efficiency can be obtained. Since it can obtain, it is much more suitable. However, when the encapsulation ratio exceeds 80% by mass, the ratio at which metal halides other than thulium (Tm) and holmium (Ho) can be encapsulated is correspondingly reduced. As a result, desired white light emission cannot be obtained, which is not preferable for the purpose of obtaining white light emission. Further, when the enclosure ratio of thulium (Tm) and holmium (Ho) halide is in the range of 50 to 70% by mass, particularly high luminous efficiency is obtained.
所望によりタリウム(Tl)をイオン化媒体に添加することが許容される。タリウム(Tl)のハロゲン化物または金属タリウムを封入すると、タリウム(Tl)の緑色発光がツリウム(Tm)およびホルミウム(Ho)の少なくとも一種の発光に加算されるので、高圧放電ランプの発光効率が高くなる。 If desired, thallium (Tl) can be added to the ionization medium. When a thallium (Tl) halide or metal thallium is enclosed, the green light emission of thallium (Tl) is added to at least one kind of light emission of thulium (Tm) and holmium (Ho), so that the luminous efficiency of the high-pressure discharge lamp is high. Become.
上述以外のその他の金属のハロゲン化物を、白色発光を得る以外に、例えば発光の色度を調整する、または発光効率を高くするなどの目的で適宜選択的に添加することができる。以下、その他の金属のハロゲン化物を添加する場合の主な例について説明する。 In addition to obtaining white light emission, other metal halides other than those described above can be selectively added, for example, for the purpose of adjusting the chromaticity of light emission or increasing the light emission efficiency. Hereinafter, main examples in the case of adding other metal halides will be described.
ナトリウム(Na)などのアルカリ金属を主として発光する金属のハロゲン化物を封入する場合には、その封入量を主として発光する金属のハロゲン化物の全体に対して30質量%以下に抑制することにより、ランプ電圧を高めに維持することができる。また、25質量%以下にすることにより、本発明においては、アルカリ金属の発光が弱くなり、反対に上記希土類金属の発光比率が増大するので、平均演色評価数Raが高くなる。 When encapsulating a halide of a metal that mainly emits an alkali metal such as sodium (Na), the amount of the encapsulated metal is controlled to 30% by mass or less based on the total amount of the halide of the mainly emitting metal. The voltage can be kept high. Further, when the content is 25% by mass or less, in the present invention, the emission of alkali metal is weakened, and on the contrary, the emission ratio of the rare earth metal is increased, so that the average color rendering index Ra is increased.
希土類金属のハロゲン化物は、ツリウム(Tm)およびホルミウム(Ho)の少なくとも一種の他にプラセオジム(Pr)、セリウム(Ce)、ジスプロシウム(Dy)およびサマリウム(Sm)の一種または複数種のハロゲン化物を副成分として封入することができる。上記希土類金属は、ツリウムハロゲン化物およびホルミウムハロゲン化物に次いで発光金属として有用であり、副成分としての封入比率で封入することが許容される。なお、上記希土類金属は、そのいずれも視感度特性曲線のピーク波長付近で無数の輝線スペクトルを有するため、発光効率向上に寄与することができる。 The rare earth metal halide is composed of at least one of thulium (Tm) and holmium (Ho), and one or more kinds of halides of praseodymium (Pr), cerium (Ce), dysprosium (Dy) and samarium (Sm). It can be encapsulated as a minor component. The rare earth metal is useful as a luminescent metal next to thulium halide and holmium halide, and is allowed to be encapsulated at an encapsulation ratio as an accessory component. Note that any of the rare earth metals has an innumerable emission line spectrum near the peak wavelength of the visibility characteristic curve, and thus can contribute to an improvement in luminous efficiency.
インジウム(In)のハロゲン化物は、これを所望の演色性および/または色温度などを得るなどの目的で副成分として選択的に封入することが許容される。 Indium (In) halide is allowed to be selectively encapsulated as a subcomponent for the purpose of obtaining a desired color rendering property and / or color temperature.
以上の各ハロゲン化物を形成するハロゲンとしては、適度の反応性を有していることからヨウ素が好適であるが、所望により臭素および塩素のいずれかでもよく、またヨウ素、臭素および塩素のうち所望の二種以上を用いてもよい。 As the halogen forming each of the above halides, iodine is suitable because it has moderate reactivity, but it may be either bromine or chlorine as desired, and any of iodine, bromine and chlorine is desirable. Two or more of these may be used.
次に、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物について説明する。ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物を所望により透光性セラミックス気密容器1の内部に封入することができる。ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物としては、イオン化エネルギーが8eV以上で、かつ融点が500℃以下の金属ハロゲン化物がこれに含まれることが多い。 Next, the metal halide for forming the lamp voltage will be described. A metal halide for forming a lamp voltage can be sealed inside the translucent ceramic hermetic vessel 1 as desired. The metal halide for forming the lamp voltage often includes a metal halide having an ionization energy of 8 eV or more and a melting point of 500 ° C. or less.
本発明において、ツリウムハロゲン化物およびホルミウムハロゲン化物の少なくとも1種を所定比率封入し、かつキセノン主体を3〜5気圧封入する態様であれば、所望のランプ電圧が形成されるので、ランプ電圧形成用のハロゲン化物を封入しなくてもよい。しかし、本発明においては、封入するツリウムハロゲン化物およびホルミウムハロゲン化物の少なくとも1種の封入量が特段限定されないとともに、キセノン主体が25℃換算で1〜5気圧の範囲内で封入されるが、一対の電極間に7V/mm以上の電位傾度を形成するために必要であれば、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物を所要量封入することが許容される。この場合、透光性セラミックス気密容器1の内容積に対して0.3〜1.6mg/ccの範囲内で封入することが好ましい。 In the present invention, if a mode in which at least one kind of thulium halide and holmium halide is sealed in a predetermined ratio and xenon main body is sealed in 3 to 5 atmospheres, a desired lamp voltage is formed. It is not necessary to enclose the halide. However, in the present invention, the amount of at least one of thulium halide and holmium halide to be encapsulated is not particularly limited, and xenon is mainly encapsulated within a range of 1 to 5 atm in terms of 25 ° C. If necessary to form a potential gradient of 7 V / mm or more between the electrodes, it is permissible to enclose a required amount of a metal halide for forming a lamp voltage. In this case, it is preferable to enclose within a range of 0.3 to 1.6 mg / cc with respect to the inner volume of the translucent ceramic hermetic container 1.
また、ランプ電圧形成用の金属ハロゲン化物は、本発明において透光性セラミックス気密容器1内に封入する前述のハロゲン化物に比較して蒸気圧が高くて、高圧放電ランプにおけるランプ電圧を主として決定する作用がある。なお、「蒸気圧が大きい」とは、点灯中の蒸気圧が高いことを意味するが、水銀のように大きすぎる必要はなく、好ましくは点灯中の透光性セラミックス気密容器1内の圧力は5気圧程度以下である。したがって、上記の条件を備えていれば特定の金属のハロゲン化物に限定されない。 Further, the metal halide for forming the lamp voltage has a higher vapor pressure than the above-mentioned halide enclosed in the translucent ceramic hermetic vessel 1 in the present invention, and mainly determines the lamp voltage in the high-pressure discharge lamp. There is an effect. Note that “high vapor pressure” means that the vapor pressure during lighting is high, but it is not necessary to be too high like mercury, and preferably the pressure in the translucent ceramic hermetic container 1 during lighting is It is about 5 atmospheres or less. Therefore, it is not limited to a specific metal halide as long as the above conditions are satisfied.
また、ランプ電圧形成用のハロゲン化物は、主としてランプ電圧を形成する金属ハロゲン化物により構成され、例えばマグネシウム(Mg)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、アンチモン(Sb)、ベリリウム(Be)、レニウム(Re)、ガリウム(Ga)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)およびハフニウム(Hf)からなるグループから選択された一種または複数種の金属のハロゲン化物を主体として用いることができる。そして、その殆どが水銀より蒸気圧が低く、またランプ電圧の調整範囲が水銀より狭い。 The lamp voltage forming halide is mainly composed of a metal halide that forms a lamp voltage. For example, magnesium (Mg), iron (Fe), cobalt (Co), chromium (Cr), zinc (Zn), From nickel (Ni), manganese (Mn), aluminum (Al), antimony (Sb), beryllium (Be), rhenium (Re), gallium (Ga), titanium (Ti), zirconium (Zr) and hafnium (Hf) One or a plurality of types of metal halides selected from the group can be used as a main component. Most of them have a vapor pressure lower than that of mercury, and the adjustment range of the lamp voltage is narrower than that of mercury.
次に、希ガスについて説明する。希ガスとして25℃換算で1〜5気圧のキセノン(Xe)主体を封入する理由は、始動電圧を低下させて水銀入りの一般照明用の高圧放電ランプ、照明器具および配線と互換性を得るために必要な前提であるからである。しかし、好ましくは1〜3気圧である。 Next, the rare gas will be described. The reason for enclosing 1 to 5 atm of xenon (Xe) as a rare gas in terms of 25 ° C. is to reduce the starting voltage and obtain compatibility with high pressure discharge lamps, lighting fixtures and wiring for general lighting containing mercury. This is because it is a necessary premise. However, it is preferably 1 to 3 atm.
なお、キセノン主体とは、キセノンの体積が80%以上であればよいことを意味する。キセノンに混合し得る希ガスとしてはアルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)およびネオン(Ne)などである。 Xenon-based means that the volume of xenon may be 80% or more. Examples of rare gases that can be mixed with xenon include argon (Ar), krypton (Kr), and neon (Ne).
外管OBは、その内部に発光管IT、始動補助手段としての近接導体TWおよび紫外線放射放電管UVE、保護ガラス管SG、発光管支持部材SFおよびゲッタGなどの部材を所定の位置に収納し、内部が真空になっている。また、外管OTは、図において下部に位置するネック部にフレアステム5を封着して備えている。フレアステム5は、一対の内部導入線6a、6bを外管OT内へ気密に突出させて備えている。
The outer tube OB accommodates members such as the arc tube IT, the proximity conductor TW as a starting auxiliary means, the ultraviolet radiation discharge tube UVE, the protective glass tube SG, the arc tube support member SF, and the getter G in a predetermined position. The inside is in a vacuum. Further, the outer tube OT is provided with a
また、外管OTは、発光管ITを、その内部の中心軸に沿って外管OTのほぼ中央部に配置しれていて、上部の電流導入導体3が後述する接続片10に溶接されて支持されるとともに、発光管支持部材SFを介して内部導入線6aに接続している。また、発光管ITの下部の電流導入導体3が、接続導体7に溶接されて支持されているとともに、接続導体7を介して内部導入線6bに接続している。
Further, the outer tube OT has the arc tube IT arranged at a substantially central portion of the outer tube OT along the central axis of the outer tube OT, and the upper
保護ガラス管SGは、石英ガラス製の円筒体からなり、発光管ITの周囲を離間状態にして包囲することで、発光管ITの破裂時に破片の飛散を抑制する。そして、後述のように発光管支持部材SFに支持されている。 The protective glass tube SG is made of a quartz glass cylinder, and surrounds the arc tube IT in a separated state, thereby suppressing the scattering of fragments when the arc tube IT is ruptured. And it is supported by the arc tube support member SF as will be described later.
発光管支持部材SFは、支持枠8、一対の支持プレート9、9および接続片10からなる。支持枠8は、ステンレス鋼棒を縦長の変形コ字形に屈曲してなり、内部導入線6aに接続している。一対の支持プレート9、9は、ステンレス鋼板をほぼ円盤状に形成してなり、支持枠8に固定されている。また、一対の支持プレート9、9の中央部には通孔が形成されており、透光性セラミックス気密容器1の一対の小径筒部1b、1bを上記通孔に挿通させることにより、発光管ITを外管OTの管軸位置に定置しているとともに、発光管ITをその管軸方向に支持している。接続片10は、支持枠8の上部に溶接されていて、発光管ITの図において上方の電流導入導体3に接続している。1対の支持プレート9、9は、保護ガラス管SGの上下端面に嵌合してそれらの間に保護ガラス管SGを挟持するとともに、発光管支持部材SFに固定されている。したがって、保護ガラス管SGは、1対の支持プレート9、9を介して発光管支持部材SFに支持されている。ゲッタGは、発光管支持部材SFの図において上部に支持されているパフォーマンスゲッタである。
The arc tube support member SF includes a
口金Bは、ねじ形口金であり、図1において外管OTの下部に装着され、一対の内部導入線6a、6bに接続している。
The base B is a screw-type base and is attached to the lower part of the outer tube OT in FIG. 1 and connected to the pair of internal lead-in
本発明において、イオン化媒体のキセノンの封入圧が許容範囲内で相対的に低い場合は、比較的始動電圧が低下するので、近接導体のみを配設するのであっても5kV以下の始動用高電圧の印加で始動させることができる。これに対して、希ガスの封入圧が許容範囲内で相対的に高い場合は、比較的始動電圧が高くなるので、近接導体および紫外線放射手段の両方を併用すれば、5kV以下の始動用高電圧の印加で始動させることができる。なお、所望により近接導体および紫外線放射手段に加えて、それ以外の始動補助手段を併用することも許容される。 In the present invention, when the enclosed pressure of the xenon of the ionization medium is relatively low within an allowable range, the starting voltage is relatively lowered. Therefore, even if only the proximity conductor is provided, the starting high voltage is 5 kV or less. It can be started by applying. On the other hand, when the noble gas filling pressure is relatively high within the allowable range, the starting voltage is relatively high. Therefore, if both the proximity conductor and the ultraviolet radiation means are used in combination, the starting voltage is 5 kV or less. It can be started by applying a voltage. In addition to the proximity conductor and the ultraviolet radiation means, it is allowed to use other start assisting means together if desired.
始動補助手段は、外管OT内に配設され、透光性セラミックス気密容器1の内部に配設された一対の電極2、2間に始動用高電圧を印加したときに発光管IT内にイオン化媒体の放電が開始するように始動を補助する手段である。始動補助手段としては、本形態においては、近接導体TWおよび紫外線放射手段UVEを具備しているが、本発明においては、上記二手段の少なくとも一方のみを採用することを許容する。また、所望により始動器など既知の他の始動補助手段を併用することができる。 The starting assisting means is disposed in the outer tube OT, and when a high voltage for starting is applied between the pair of electrodes 2 and 2 disposed in the translucent ceramic hermetic container 1, It is means for assisting starting so that discharge of the ionized medium starts. In this embodiment, the starting auxiliary means includes the proximity conductor TW and the ultraviolet radiation means UVE. However, in the present invention, it is allowed to employ at least one of the two means. Further, if desired, other known starting aids such as a starter can be used in combination.
近接導体TWは、その一端が発光管ITの図1において上方の電流導入導体3に溶接されている。そして、中間部が上方の小径筒部1bと包囲部1aとの境界部近傍において透光性セラミックス気密容器1に巻き付けられてリング部r1を形成し、さらに包囲部1aの外周に近接して管軸方向に沿って下方へ延在している。また、先端が下方の小径筒部1bと包囲部1aとの境界部近傍において透光性セラミックス気密容器1に巻き付けられてリング部r2を形成している。
One end of the proximity conductor TW is welded to the upper
そうして、近接導体TWは、その先端と対向する他方の電極2との間の短い距離に大きな電位傾度を形成するように配設される。近接導体TWを配設していることにより、高圧放電ランプは、始動用高電圧印加時に絶縁破壊されやすくなってその始動が促進される。なお、高圧放電ランプが始動して発光管内にグロー放電が発生し、さらにアーク放電に転移すると、近接導体TWは、発光管ITによって短絡されるので、高圧放電ランプの点灯に支障を来たすことはない。 Thus, the proximity conductor TW is disposed so as to form a large potential gradient at a short distance between the tip and the other electrode 2 facing the tip. By providing the proximity conductor TW, the high-pressure discharge lamp is easily broken down when a high voltage for starting is applied, and the starting thereof is promoted. When the high pressure discharge lamp is started, glow discharge is generated in the arc tube, and further transitioned to arc discharge, the proximity conductor TW is short-circuited by the arc tube IT, so that the lighting of the high pressure discharge lamp is not hindered. Absent.
紫外線放射放電管UVは、UVエンハンサであり、小形で紫外線透過性の気密容器内に一方の導体l1の先端が封装されて内部電極を形成している。一方の導体l1は、発光管ITの図1において下方の電流導入導体3に溶接されている。そして、紫外線透過性の気密容器を抱持する他方の導体l2が後述する発光管支持部材SFの支持枠8に溶接されて外部電極を形成している。したがって、紫外線放射放電管UVは、発光管ITに並列接続している。紫外線透過性の気密容器内には紫外線放射性の希ガスなどが封入されている。
The ultraviolet radiation discharge tube UV is a UV enhancer, and the tip of one conductor l1 is sealed in a small and ultraviolet-permeable airtight container to form an internal electrode. One conductor l1 is welded to the
そうして、高圧放電ランプの始動に先立って始動用高電圧が一対の電極2、2間に印加されると、最初に放電開始し、発生した紫外線を発光管ITの下方の電極近傍に照射する。これにより発光管IT内のイオン化媒体が励起されて始動しやすくなる。 Thus, when a high starting voltage is applied between the pair of electrodes 2 and 2 prior to the start of the high pressure discharge lamp, the discharge starts first, and the generated ultraviolet rays are irradiated to the vicinity of the electrode below the arc tube IT. To do. As a result, the ionization medium in the arc tube IT is excited and easily started.
そうして、紫外線放射手段UVEは、高圧放電ランプの始動時に作動して紫外線を発生し、それを発光管ITの一方の電極近傍に照射する。その結果、電極などから電子が放出され、初期電子となって高圧放電ランプの始動が促進される。なお、高圧放電ランプが始動すると、紫外線放射手段は、発光管IT内に発生した放電アークにより短絡されるので、点灯に支障を来たすことはない。 Thus, the ultraviolet radiation means UVE operates when the high pressure discharge lamp is started to generate ultraviolet light, and irradiates it in the vicinity of one electrode of the arc tube IT. As a result, electrons are emitted from the electrodes and the like, and become initial electrons, which accelerates the start of the high-pressure discharge lamp. When the high pressure discharge lamp is started, the ultraviolet radiation means is short-circuited by the discharge arc generated in the arc tube IT, so that it does not hinder lighting.
なお、始動器は、グロースタータ、バイメタルスイッチまたは非線形コンデンサなどのスイッチング手段を備えて構成されていて、外管内に配設されて、電源投入時に急速なスイッチング動作を行い、その際に安定器に発生した始動用高電圧を発光管ITの電極2、2間に印加して、高圧放電ランプの始動を容易にする。 The starter is configured with a switching means such as a glow starter, a bimetal switch or a non-linear capacitor, and is arranged in the outer tube to perform a rapid switching operation when the power is turned on. The generated high voltage for starting is applied between the electrodes 2 and 2 of the arc tube IT to facilitate starting of the high pressure discharge lamp.
本発明の高圧放電ランプに始動補助手段を具備した場合、5kV以下の始動用高電圧であっても、これを印加して高圧放電ランプを始動させることができる。もちろん、5kVを超える始動用高電圧を印加して本発明の高圧放電ランプを点灯させることができる。始動用高電圧印加手段としては、例えばイグナイタと称される高電圧パルス発生器を高圧放電ランプと組み合わせて、ここから発生する高電圧パルスを印加する態様および安定器を用いて高圧放電ランプを点灯する際に、ここから発生するいわゆるキック電圧を高圧放電ランプの外部から発光管に印加する態様のいずれでもよい。 When the high-pressure discharge lamp of the present invention is provided with a starting auxiliary means, even if the starting high voltage is 5 kV or less, this can be applied to start the high-pressure discharge lamp. Of course, the high-pressure discharge lamp of the present invention can be lit by applying a high starting voltage exceeding 5 kV. As a starting high voltage applying means, for example, a high voltage pulse generator called an igniter is combined with a high pressure discharge lamp, and a high voltage pulse generated from the high voltage pulse lamp is applied and a high voltage discharge lamp is turned on using a ballast. In so doing, any of the modes in which a so-called kick voltage generated therefrom is applied to the arc tube from the outside of the high-pressure discharge lamp may be used.
本実施形態の高圧放電ランプ11によれば、大径部2bがサブコイル3cとともに電極軸部2aの先端近傍から耐ハロゲン性部分3bにわたって配設されているので、セラミックス気密容器の侵食を低減するために耐ハロゲン性部分3bから放電空間1c側に延在させたサブコイルの端部が存在せず、この部分にアークスポットが形成されることがない。したがって、セラミックス気密容器11の侵食を低減しつつアーク放電は電極軸部2aの先端が大径部から管軸方向に突出する突出部2a1を起点として発生するので、電極部品の不所望な位置を起点としたアーク放電の発生によるヒートショックを原因とした気密容器11へのクラックの発生を防止できる。
次に、実施例を説明する。
According to the high-
Next, examples will be described.
実施例1は、図1に示すメタルハライドランプである。 Example 1 is a metal halide lamp shown in FIG.
透光性セラミックス気密容器:多結晶アルミナセラミックス一体成形、内容積0.6cc、小径筒部内径1.0mm Translucent ceramic hermetic container: Polycrystalline alumina ceramics integral molding, internal volume 0.6cc, small diameter cylindrical part inner diameter 1.0mm
一対の電極:電極間距離6.0mm、突出部の長さA=1.0mm、 Pair of electrodes: distance between electrodes 6.0 mm, length of protrusion A = 1.0 mm,
電極コイルおよびサブコイル:外径(対小径筒部内径比)B=0.95 Electrode coil and sub-coil: Outer diameter (ratio of inner diameter of small cylindrical part) B = 0.95
イオン化媒体:TmI3-NaI=6.0mg(TmI3の含有比率75%)、ZnI2=1.2mg、Xe4気圧
始動用高電圧:4.0kV
口金:市販一般照明HID用口金
Ionization medium: TmI 3 -NaI = 6.0 mg (content ratio of TmI 3 75%), ZnI 2 = 1.2 mg, Xe4 atm High voltage for starting: 4.0 kV
Base: Base for commercial general lighting HID
電気特性:ランプ電圧64V、ランプ電力100W、安定器は専用安定器使用 Electrical characteristics: Lamp voltage 64V, lamp power 100W, ballast uses dedicated ballast
発光特性:発光効率90 lm/W、放電アークの不安定度は0であった。 Luminescent characteristics: luminous efficiency 90 lm / W, discharge arc instability was zero.
図4は、本発明の照明装置を実施するための一形態としての天井埋込形ダウンライトを示す断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing a ceiling-embedded downlight as an embodiment for implementing the lighting device of the present invention.
図において、11は高圧放電ランプ、12は照明器具本体である。 In the figure, 11 is a high-pressure discharge lamp, and 12 is a lighting fixture body.
高圧放電ランプ11は、図1に示す本発明の高圧放電ランプを実施するための一形態におけるのと同じである。
The high-
照明器具本体12は、天井埋込形ダウンライトを構成するもので、基体12a、反射板12bを具備している。基体12aは、天井に埋め込まれるために、下端に天井当接縁12a1を備えている。反射板12bは、基体12aに支持されているとともに、高圧放電ランプ11の発光中心がそのほぼ焦点に位置するように包囲している。
The luminaire
高圧放電ランプ11を点灯させるための高圧放電ランプ点灯装置(図示を省略している。)は、これを照明器具本体12に配設したり、照明器具本体12に隣接する位置または遠隔した位置に別置きとしたりすることができる。
A high-pressure discharge lamp lighting device (not shown) for lighting the high-
1…透光性セラミックス気密容器、1a…包囲部、1b…小径筒部、1c…放電空間、2…電極、2a…電極軸部、2a1…突出部、2b…大径部、3…電流導入導体、3a…封着性部分、3b…耐ハロゲン性部分、3b…耐ハロゲン性部分、4…封止部、IT…発光管、OT…外管、TW…近接導体。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Translucent ceramic airtight container, 1a ... Enclosing part, 1b ... Small diameter cylinder part, 1c ... Discharge space, 2 ... Electrode, 2a ... Electrode axial part, 2a1 ... Projection part, 2b ... Large diameter part, 3 ... Current introduction Conductor, 3a ... Sealing part, 3b ... Halogen resistant part, 3b ... Halogen resistant part, 4 ... Sealing part, IT ... Arc tube, OT ... Outer tube, TW ... Proximity conductor.
Claims (4)
封着性部分および封着性部分の先端に接続した耐ハロゲン性部分を備え、透光性セラミックス気密容器の小径筒部の内部に挿入された一対の電流導入導体と;
電極軸部および大径部を備え、電極軸部はその基端が電流導入導体の耐ハロゲン性部分の先端に接続し、かつ先端が透光性セラミックス気密容器の包囲部内に臨み、大径部は電極軸部の先端近傍から耐ハロゲン性部分にわたって配設されていて、電極軸部の先端が大径部から管軸方向に突出した突出部を形成している一対の電極と;
希ガスおよび金属ハロゲン化物を含んで透光性セラミックス気密容器内に封入されたイオン化媒体と;
電流導入導体の封着性部分と小径筒部との間を封着することによって透光性セラミックス気密容器を封止している封止部と;
を具備することを特徴とする高圧放電ランプ。 A translucent ceramic hermetic container including an enclosing portion surrounding the discharge space and a pair of small-diameter cylindrical portions communicating with the enclosing portion and extending from both ends thereof;
A pair of current introduction conductors having a sealing portion and a halogen-resistant portion connected to the tip of the sealing portion, and being inserted into the small-diameter cylindrical portion of the translucent ceramic hermetic container;
An electrode shaft portion and a large-diameter portion are provided. The electrode shaft portion has a proximal end connected to the distal end of the halogen-resistant portion of the current introduction conductor, and the distal end faces the enclosure portion of the translucent ceramic hermetic container. And a pair of electrodes that are arranged from the vicinity of the tip of the electrode shaft portion to the halogen-resistant portion, and the tip of the electrode shaft portion forms a protruding portion that protrudes from the large diameter portion in the tube axis direction;
An ionization medium containing a rare gas and a metal halide and enclosed in a translucent ceramic hermetic container;
A sealing portion that seals the translucent ceramic hermetic container by sealing between the sealing portion of the current introduction conductor and the small-diameter cylindrical portion;
A high-pressure discharge lamp comprising:
照明装置本体に配設された請求項1ないし3いずれか一記載の高圧放電ランプと;
高圧放電ランプを点灯する点灯回路と;
を具備していることを特徴とする照明装置。
A lighting device body;
A high-pressure discharge lamp according to any one of claims 1 to 3 disposed in a lighting device body;
A lighting circuit for lighting the high-pressure discharge lamp;
An illumination device comprising:
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|---|---|---|---|---|
| JP2013206701A (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Iwasaki Electric Co Ltd | Ceramic metal halide lamp |
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