JP2002141022A - 高圧放電灯用発光容器 - Google Patents

高圧放電灯用発光容器

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JP2002141022A
JP2002141022A JP2000333379A JP2000333379A JP2002141022A JP 2002141022 A JP2002141022 A JP 2002141022A JP 2000333379 A JP2000333379 A JP 2000333379A JP 2000333379 A JP2000333379 A JP 2000333379A JP 2002141022 A JP2002141022 A JP 2002141022A
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Sugio Miyazawa
杉夫 宮澤
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 放電空間が円筒形状であってもランプ寿命を
延ばすことを可能とする高圧放電灯用発光容器を提供す
る。 【解決手段】 放電発光空間を形成する円筒形の胴部1
と、該胴部1の両端を夫々閉塞する環状の閉塞部2,2
と、双方の閉塞部の略中央位置から互いに対向するよう
外方に突出して放電電極を挿入固定するキャピラリ部
3,3とを有し、アルミナを主成分としてMgOを添加
して透光性を有するよう形成し、双方の胴部1と閉塞部
2との境界部の胴部肉厚を、放電発光空間中央付近の肉
厚に対してテーパ部4aを設けて厚く形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧ナトリウムラ
ンプやメタルハライドランプ等の高圧放電灯に使用する
透光性セラミックスから成る発光容器に関する。
【0002】
【従来の技術】放電発光空間が円筒状に形成された透光
性セラミックスから成る発光容器を使用した放電灯はセ
ラメタ放電灯として広く利用されている。このような発
光容器は図5(a),(b)に示すような構造、即ち放
電発光空間を形成する円筒形の胴部10を中央に有し、
その左右端部が環状の閉塞材11により閉塞されると共
にキャピラリ管12が閉塞材11の略中央に互いに対向
する向きで接続された構造を成し、放電発光空間に発光
物質や始動ガスを封入した後、キャピラリ管12に電極
を挿入すると共に封止して放電灯を形成している。そし
て、これら胴部10、閉塞板11、キャピラリ管12等
の各部は夫々別体で成形した後、連結一体化して発光容
器を形成していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記円筒形状の放電発
光空間を有する発光容器は、円筒隅部の温度が点灯中最
も低くなるため、その部位に腐食性物質である発光物質
が溜まりやすく、結果として点灯方向に対する光色変化
を少なくしているが、発光物質が溜まりやすいことで、
隅部の腐蝕の進行が進みやすく、この部分の腐蝕がラン
プ寿命を決定している。また、このような円筒形状放電
空間を有する発光容器は、複数の部品を組み立てて、焼
成時の収縮作用により接合する製法を採る場合があるた
め、図5(a)の部分拡大図に示すように接合部にくさ
び形の空隙13ができ易く、特に胴部10の隅部に発生
する空隙13には、発光物質が入り込みやすく、腐蝕を
起こして長寿命化への阻害要因となっていた。更に、こ
のようなくさび形状の空隙は応力集中を起こしやすく、
点灯中発生する熱応力により長寿命化への阻害要因とな
ることもあった。
【0004】また、胴部10と両端閉塞材11との圧着
に際しては、上記図5(a)に示すように胴部の中央付
近に向けてなだらかに細く成ったり、図5(b)に示す
ように胴部中央付近は一定の径を保持するが、放電発光
空間隅部で径が変化して太くなったりして、何れの場合
も胴部中央の内径D5は必ず端部の内径D6に比べて細
くなっていた。このことは、点灯中の放電アークと胴部
との距離は材料強度の制約により、ある一定値を保つ必
要があるため、アークと胴部中央付近を基準に発光部の
内径を設定した場合、端部の内径は必要以上に大きな径
となっていたことを示し、最冷点温度も当然低いものと
なっていた。そのため、発光物質も溜まりやすく、腐蝕
の進行が早まり寿命を長くできない原因となっていた。
【0005】更に、発光容器の直線透過率は表面粗さR
aに依存するため、できるだけRaが小さい方が有利で
ある。ところが発光容器表面のうち、内表面の表面粗さ
は研磨により制御可能であるが、工程が複雑となり合理
的ではない。また、研磨することでハライドに対して、
例えば添加物として混入したアルミナより弱いとされて
いるMgOやLa等が内表面上に現れてしまうた
め、良好な放電特性を維持する点で不利であった。
【0006】そこで、本発明は上記問題点に鑑み、放電
発光空間が円筒形状であってもランプ寿命を延ばすこと
を可能とする高圧放電灯用発光容器を提供することを課
題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1の発明は、双方の胴部と閉塞部との境界部
のうち、少なくとも一方の境界部の胴部肉厚を、放電発
光空間中央付近の肉厚に対して、1.2から2.0の比
で連続的に厚くしたことを特徴とする。この構成によ
り、放電空間隅部に発光物質が溜まっても所定の腐蝕減
量に至るまでの時間を長くでき、ランプ寿命が伸びる。
【0008】請求項2の発明は、胴部の端部付近の径と
胴部中央部の径の比が0.8以上1.0未満であること
を特徴とする。こうすることで、放電空間隅部と中心と
の距離を必要以上に遠ざける必要が無くなるため、最冷
点温度が必要以上に下がることがなく、効率等、発光特
性が向上する。
【0009】請求項3の発明は、胴部の内表面の表面粗
さRaが0.01μmから0.4μmであり、且つ前記
胴部の表面付近の添加物濃度が肉厚中央部付近の添加物
濃度の2分の1以下であることを特徴とする。こうする
ことで、胴部の透光性を良好なものにすることができる
し、ハライドとの反応も抑制され、良好な放電特性を維
持できる。特に表面粗さRaは0.01μmから0.1
μmがより好ましい。
【0010】請求項4の発明は、双方の胴部と閉塞部と
の境界部のうち、少なくとも一方の境界部の胴部肉厚
を、放電発光空間中央付近の肉厚に対して、1.2から
2.0の比で連続的に厚くし、且つ胴部の端部付近の径
と胴部中央部の径の比が0.8以上1.0未満であるこ
とを特徴とする。この構成により、放電発光空間隅部に
発光物質が溜まっても所定の腐蝕減量に至るまでの時間
を長くできるし、放電空間隅部と中心との距離を必要以
上に遠ざける必要が無くなるため、最冷点温度が必要以
上に下がることがなく、ランプ寿命を更に伸ばすことが
でき、また、効率等、発光特性が向上する。
【0011】請求項5の発明は、請求項1,2又は4の
何れかの発明において、胴部の内表面の表面粗さRaが
0.01μmから0.4μmであり、且つ前記胴部の表
面の添加物濃度が肉厚中央部付近の添加物濃度の2分の
1以下であることを特徴とする。
【0012】請求項6の発明は、請求項3又は5の発明
において、添加物がSc、MgO、ZrO、Y
、及びランタノイド系希土類酸化物の少なくとも
1種類以上からなることを特徴とする。こうすること
で、アルミナに代表されるセラミック母相の異常粒成長
を抑制でき、均一な粒成長を生起できる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明
に係る高圧放電灯用発光容器の第1の例を示す断面説明
図であり、中央に放電発光空間を形成する円筒形状の胴
部1を有し、その両端は環状の閉塞部2,2で閉塞さ
れ、閉塞部2の中央から胴部1に平行に、且つ互いに対
向するように細径のキャピラリ部3,3が突接されてい
る。このキャピラリ部3は先端に放電電極を設けた棒状
の電極導体(図示せず)を挿入し、封止固定するための
ものである。
【0014】これら各部材は、アルミナを主成分として
添加物として例えばMgOを添加して別々に成形され、
組み立てて焼成することで一体に、そして透光性を有す
るよう形成され、各部の寸法の一例を示すと、胴部1の
外径D1が11.6mm、内径D2が9.4mm、長さ
L1が19mm、閉塞部の厚みW1が3mm、そして発
光管の全長L2が47mmである。また、内表面を含め
て表面粗さRaは0.2μmで形成されている。また、
胴部1の放電発光空間の主要部分は略同一肉厚で形成さ
れ、拡大図に示すように、放電発光空間隅部となる閉塞
部2との境界部の胴部1の内面は肉厚変化部4としてテ
ーパ部4aが設けられ、閉塞板2に向けて直線状に連続
して肉厚を増すように形成されている。尚、アルミナに
添加する添加物は、MgO以外にSc、Zr
、Y、或いはランタノイド系希土類酸化物で
も良く、またそれらを組み合わせて添加しても良い。
【0015】このように、添加物を加えることで、アル
ミナを主成分とするセラミック母相の異常粒成長を抑制
して均一な粒成長を生起でき、直線透過率を上げること
ができる。但し、表面粗さRaは0.01μmから0.
4μmの範囲が透光性及び強度の点で好ましい。また、
焼成工程で、発光容器表面付近の添加物を拡散或いは飛
散させて、表面の添加物濃度を肉厚内部に比べて2分の
1以下にできる。そうすることで、焼成後に発光容器表
面の添加物濃度が増加することがなくなる。従って、発
光物質であるハライドとの反応も抑制さでき、良好な放
電特性を維持できる。
【0016】また、腐蝕し易い胴部の放電発光空間隅部
を厚肉化することで、くさび状の空隙が発生したとして
も所定の腐蝕減量に至るまでの時間を伸ばすことがで
き、ランプ寿命を延ばすことができるし、結果として放
電発光空間隅部が放電アークに近づくため最冷点温度が
必要以上に下がることが無くなり、腐蝕の進行を抑制で
きる。尚、この厚みの変化は、急激に変化させると応力
集中を引き起こすので連続的に変化させる必要がある。
また、発光効率の点から厚さに上限があり、発光部中央
部付近の肉厚に対して1.2倍から2.0倍程度の厚み
の変化が好ましい。
【0017】図2は本発明の第2の例を示す発光容器の
断面説明図であり、放電発光空間の一方の隅部のみ胴部
を厚肉化している(尚、図1と同一部位には同一の符号
を付してあり、以下の図面も同様とする。)。また、こ
の場合、発光容器を胴部1と一方の閉塞部2及びキャピ
ラリ部3とを一体化した成形体と、他方のキャピラリ部
3と閉塞板2を一体化した成形体との2部材を組み合わ
せて作製し、肉厚変化部4はテーパ部4aを設けて徐々
に厚肉化した後、厚肉を一定にした肉厚一定部4bを設
けて形成している。また、材質や添加物等は上記実施の
形態と同様となっている。発光容器を立設して使用する
場合は、放電空間の下端部に発光物質が溜まりやすい。
そのため、このように下方となる胴部1の一方の端部の
肉厚のみ厚くするだけでも放電灯の寿命増には効果的で
ある。また、厚肉化はこの図2の如く単純なテーパ面で
なくとも良い。そして、このような2部材を組み立てて
作製することもできる。
【0018】図3は、本発明の発光容器の第3の例を示
し、2部材により組み立てて作製した発光容器の他の例
であり、胴部1の中央付近で2分割した形状の成形体を
突き合わせて一体化した場合を示している。そして、胴
部1の端部の内径D4を中央部の内径D3より小さく、
例えば0.95倍として形成し、中央部付近を膨らませ
てある。このように中央で分割して、同一形状の2部材
から形成しても良く、そうすることで、胴部1の中央部
を容易に膨らませる(胴部端部を窄ませる)ことができ
る。また、このように形成しても上記実施の形態と同様
の効果を得ることができるし、この成形体によれば、胴
部1と閉塞部2の双方の境界部にくさび状の空隙が発生
することが無くなるし、放電発光空間の隅部が必要以上
に放電アークから離れることも無くなり、最冷点温度が
必要以上に下がることが無く、安定した寿命増及び発光
特性向上が期待できる。
【0019】また、胴部1の端部付近の内径D4は中央
付近の内径D3に対して0.8倍より小さいと点灯方向
に対する色変化が大きくなってしまうため好ましくな
く、また1倍以上では胴部の端部に熱応力が集中してク
ラックの発生頻度が上がるため好ましくない。従って、
端部の内径D4を中央部の内径D3に対して0.8倍か
ら1倍未満とするのが良く、更に好ましくは0.9倍か
ら0.97倍以下とするとすると効果的である。
【0020】図4は本発明の第4の例を示し、胴部1、
閉塞部2、キャピラリ部3の全体を一体成形して作製し
た場合を示している。各部の材質等は上記実施の形態と
同様であり、ここでは肉厚変化部4を曲面を加えて緩や
かに変化させて連続的に厚くしている。また、上記図3
と同様に、胴部端部を窄ませて形成してある。このよう
な形状の一体成形は、上記第1から第3の実施の形態に
比較して容易に胴部、閉塞部、キャピラリ部間に界面な
く成形することができる。これは、第1から第3の実施
の形態にあっては、当該界面を生起させないために、各
部の組成のみならず全体含水率や部分含水率等にも微妙
な調整が必要となることによる。尚、調整の関係上、界
面が生じる場合もあるが、界面への熱応力の集中や発光
物質の攻撃を防ぐため、焼成工程中での焼き嵌めを強く
したりするなどの処理が必要となる。一体成形では界面
無く成形できるため、調整や処理を必要とせず、界面の
存在する場合のある第1から第3の実施の形態に比較し
て長寿命化等の観点からより好ましい。
【0021】そして、ロストワックス法、更にロストワ
ックス法に凍結成型法、射出成形法、或いはゲル化成型
法を適用することで、この一体化成形を容易に行うこと
ができ、一体形成すれば、くさび型の空隙が発生するこ
とがなく、安定した長寿命化を図ることもできる。ま
た、一体成形することで、胴部1の端部付近の径と中央
付近の径の比も任意に設定することができ、更に、胴部
内表面の表面粗さRaを0.01〜0.4μmの範囲と
することも容易に達成できる。
【0022】このように、放電発光空間隅部にあたる閉
塞部との境界部の胴部内面を、段部が発生しないように
連続した変化で厚肉化すれば、高圧放電灯の寿命を延長
するのに効果的であり、変化のさせ方は直線で変化させ
ても、曲線で変化させても良い。また、胴部端部を窄ま
せることでも放電発光空間隅部を不要に放電アークより
遠ざける必要が無くなるので、ランプ寿命を延ばすこと
ができる。
【0023】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高圧放電灯の寿命を延長できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の第1の例を示す高圧放電
灯用発光容器の断面説明図と部分拡大図である。
【図2】本発明の第2の例を示す高圧放電灯用発光容器
の断面説明図と部分拡大図である。
【図3】本発明の第3の例を示す高圧放電灯用発光容器
の断面説明図と部分拡大図である。
【図4】本発明の第4の例を示す高圧放電灯用発光容器
の断面説明図と部分拡大図である。
【図5】(a),(b)共に従来の円筒状放電発光空間
を有する高圧放電灯用発光容器の断面説明図である。
【符号の説明】
1・・胴部、2・・閉塞部、3・・キャピラリ部、4・
・肉厚変化部、4a・・テーパ部。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放電発光空間を形成する円筒形の胴部
    と、該胴部両端を夫々閉塞する環状の閉塞部と、双方の
    閉塞部の略中央位置から互いに対向するよう外方に突出
    して放電電極を挿入固定するキャピラリ部とを有し、透
    光性セラミックスからなる高圧放電灯用発光容器であっ
    て、双方の胴部と閉塞部との境界部のうち、少なくとも
    一方の境界部の胴部肉厚を、放電発光空間中央付近の肉
    厚に対して、1.2から2.0の比で連続的に厚くした
    ことを特徴とする高圧放電灯用発光容器。
  2. 【請求項2】 放電発光空間を形成する円筒形の胴部
    と、該胴部両端を夫々閉塞する環状の閉塞部と、双方の
    閉塞部の略中央位置から互いに対向するよう外方に突出
    して放電電極を挿入固定するキャピラリ部とを有し、透
    光性セラミックスからなる高圧放電灯用発光容器であっ
    て、前記胴部の端部付近の内径と胴部中央部の内径の比
    が0.8以上1未満であることを特徴とする高圧放電灯
    用発光容器。
  3. 【請求項3】 放電発光空間を形成する円筒形の胴部
    と、該胴部両端を夫々閉塞する環状の閉塞部と、双方の
    閉塞部の略中央位置から互いに対向するよう外方に突出
    して放電電極を挿入固定するキャピラリ部とを有し、透
    光性セラミックスからなる高圧放電灯用発光容器であっ
    て、前記胴部の内表面の表面粗さRaが0.01μmか
    ら0.4μmであり、且つ前記胴部の内表面付近の添加
    物濃度が肉厚中央部付近の添加物濃度の2分の1以下で
    あることを特徴とする高圧放電灯用発光容器。
  4. 【請求項4】 放電発光空間を形成する円筒形の胴部
    と、該胴部両端を夫々閉塞する環状の閉塞部と、双方の
    閉塞部の略中央位置から互いに対向するよう外方に突出
    して放電電極を挿入固定するキャピラリ部とを有し、透
    光性セラミックスからなる高圧放電灯用発光容器であっ
    て、双方の胴部と閉塞部との境界部のうち、少なくとも
    一方の境界部の胴部肉厚を、放電発光空間中央付近の肉
    厚に対して、1.2から2.0の比で連続的に厚くし、
    且つ胴部の端部付近の径と胴部中央部の径の比が0.8
    以上1.0未満であることを特徴とする高圧放電灯用発
    光容器。
  5. 【請求項5】 胴部の内表面の表面粗さRaが0.01
    μmから0.4μmであり、且つ前記胴部の表面の添加
    物濃度が肉厚中央部付近の添加物濃度の2分の1以下で
    あることを特徴とする請求項1,2又は4の何れかに記
    載の高圧放電灯用発光容器。
  6. 【請求項6】 添加物がSc、MgO、Zr
    、Y、及びランタノイド系希土類酸化物の少
    なくとも1種類以上からなることを特徴とする請求項3
    又は5に記載の高圧放電灯用発光容器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005096347A1 (ja) * 2004-03-31 2005-10-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. メタルハライドランプおよびこれを用いた照明装置
JP2005538505A (ja) * 2002-09-06 2005-12-15 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 無水銀メタルハライドランプ

Cited By (2)

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