JP2003051285A - 金属蒸気放電ランプ - Google Patents

金属蒸気放電ランプ

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JP2003051285A
JP2003051285A JP2001239649A JP2001239649A JP2003051285A JP 2003051285 A JP2003051285 A JP 2003051285A JP 2001239649 A JP2001239649 A JP 2001239649A JP 2001239649 A JP2001239649 A JP 2001239649A JP 2003051285 A JP2003051285 A JP 2003051285A
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JP
Japan
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sleeve
discharge lamp
outer tube
metal vapor
vapor discharge
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Application number
JP2001239649A
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English (en)
Inventor
Kazuo Takeda
一男 武田
Yoshiharu Nishiura
義晴 西浦
Shunsuke Kakisaka
俊介 柿坂
Takashi Maniwa
隆司 馬庭
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長寿命でランプ効率の高い金属蒸気放電ラン
プを提供すること。 【解決手段】 閉塞部1aが形成され、口金2の取り付
けられた外管1と、外管1内に設けられた、内部に電極
を備える発光管3aと、発光管3aを囲み、外管1の閉
塞部1a側に開口部を備えるスリーブ4と、スリーブ4
をその開口部で支持する支持体8とを備える。支持体8
は、スリーブ4の開口面と離間した支柱部10と、支柱
部10の両端部でスリーブ4を保持するスリーブ保持部
11a、11bとを有し、さらに支持体8は、電極に接
続され閉塞部1a側に突き出た給電体6aと、外管1内
で口金2側に向けて延設された電力供給線15とにそれ
ぞれ接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属蒸気放電ラン
プに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の金属蒸気放電ランプ、例えば特開
平2−230655号公報に記載のメタルハライドラン
プでは、寿命末期に発光管の破裂による外管の破損を防
止するため、発光管をガラス円筒状スリーブ(以下、単
にスリーブという)で取り囲こみ、スリーブの両端を金
属プレートによって閉じられたものが用いられている。
【0003】そのような金属プレートには、外管とスリ
ーブとにそれぞれ接する舌片が設けられ、この舌片を外
管の内面に接触させることで、スリーブを外管内の所定
位置に保持している。
【0004】そうしたメタルハライドランプには、近
年、耐熱性や耐ハロゲン性に優れた透光性セラミック製
の発光管が用いられている。
【0005】また、このメタルハライドランプは、その
内部に電極が取り付けられ、かつハロゲン化物(発光金
属)等が封入された発光部と、この発光部の両端に設け
られ、かつ、その内部で電極に接続された導電性サーメ
ットやニオビウム等からなる給電体がシール材によって
封着された細管部とを有している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来タイプのランプでは、点灯時、発光管から生じ
る熱がスリーブと金属プレートとによって形成される空
間内に滞留し、また、透光性セラミック製の発光管を用
いた場合は、細管部とシール材、および給電体とシール
材との熱膨張係数の差によって封止部にクラックが生じ
る問題があった。
【0007】また、このような従来タイプのランプで
は、発光部のハロゲン化物とシール材との反応が促進さ
れ、シール材が劣化して発光管にリークが発生し、ラン
プの寿命が短くなる問題もあった(ここに「封止部」と
は、シール材、およびシール材で封着された細管部をい
う)。
【0008】さらに、このような従来タイプのランプで
は、スリーブの両端が金属プレートによって閉止されて
いるため、外管の閉塞部側への光束が金属プレートによ
って遮断され、ランプ効率が低下する問題もあった。
【0009】さらにまた、このような従来タイプのラン
プでは、外管と、閉塞部側に位置する金属プレートの舌
片とが接しているので、点灯後または消灯後に、発光管
が熱膨張または熱収縮した際、金属プレートが発光管の
熱膨張や熱収縮に連動して動き、舌片が外管の内面と擦
れて異音が発生する問題もあった。
【0010】本発明は、これらの問題を解決するべくな
されたものであって、長寿命でランプ効率の高い金属蒸
気放電ランプを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の金属蒸気放電ランプにおいては、閉塞部が
形成され、口金の取り付けられた外管と、その外管内に
設けられた、内部に電極を備える発光管と、その発光管
を囲み、外管の閉塞部側に開口部を備えるスリーブと、
そのスリーブを開口部で支持する支持体とを備え、その
支持体は、スリーブの開口面と離間した支柱部と、その
支柱部の両端部で前記スリーブを保持するスリーブ保持
部とを有する。
【0012】さらに支持体は、発光管内部の電極に接続
され閉塞部側に突き出た給電体と、外管内で口金側に向
けて延設された電力供給線とにそれぞれ接続されてい
る。
【0013】
【発明の実施の形態】(第一の実施の形態)本発明によ
る、第一の実施の形態に係るメタルハライドランプにつ
いて、以下、図1及び図2を用いて説明する。
【0014】第一の実施の形態に係るメタルハライドラ
ンプ(定格電力150W)は、円管状の形状をなし、そ
の一端に半球状の閉塞部1aが形成され、端部に口金2
(例えば、E26形口金)が取り付けられた外管1を有
する。外管1は、全長125mm、最大外径40mmの
硬質ガラス製である。
【0015】外管1内は、例えば窒素等の不活性ガスを
封入する。このときのガス圧力は100Torr以上と
する。こうすることにより、不活性ガスが外管1内を対
流するので、発光管3が過度に高温となるのを防止で
き、発光管3内に封入された発光金属の蒸気圧を適正に
保つことができる。
【0016】外管1の内部には、内部に電極を備える発
光管3が配置される。発光管3は、後述する給電体6
a、6bの突出した部分を除く全長49mm、最大外径
12mmの透光性セラミック(例えばアルミナセラミッ
ク等)製である。また、発光管3の発光部3aには、例
えば、発光金属および希ガスがそれぞれ所定量封入され
る。この発光金属としては、ヨウ化ナトリウムやヨウ化
ジスプロシウム等のハロゲン化金属を用いる。
【0017】発光部3aの両端部には、給電体6a、6
bがシール材によって封着された細管部3bを有してい
る。給電体6a、6bは、細管部3bの内部で電極に接
続される。
【0018】発光管3は、両端に2つの開口部を有する
スリーブ4によって囲まれている。スリーブ4は、全長
50mm、外径25mm、内径22mmの円筒状の石英
ガラス製である。発光管3およびスリーブ4は、それぞ
れの中心軸が外管1の中心軸とほぼ一致するように配置
される。
【0019】スリーブ4は、図2に示すように、閉塞部
1a側の開口部において支持体8により支持される。支
持体8は、スリーブ4の閉塞部1a側の開口部に形成さ
れる平面(開口面)と離間した支柱部10と、前記支柱
部10の両端部に連設され、前記スリーブ4を保持する
スリーブ保持部11a、11bとを有する。
【0020】支持体8の材料としては、ステンレスが通
常用いられるが、鉄、モリブデンを用いても良い。
【0021】支柱部10は、細長い板状の形状をなし、
外管内で、その表面が外管1の円筒状部1bの内面に近
接して設置されている。このように支柱部10を円筒状
部1bの内面に可能な限り近づけることにより、輸送中
の振動や衝撃によるスリーブ4の動きを阻止でき、スリ
ーブ4が外管1に衝突して破損するのを防止できる。
【0022】また、支柱部10の形状は、円筒状部1b
の内面形状に沿う形状、例えば、半円弧形である。これ
により、スリーブ4の動きを効果的に阻止でき、耐振性
を一層向上できる。
【0023】なお、支柱部10と外管1との最短距離
は、0〜3mmの範囲が好ましい。これにより、ランプ
の耐振性がさらに高められる。
【0024】支柱部10の幅W(mm)は、外管1の最
大内径をR(mm)とすると、0.05×R+0.15
≦W≦0.35×R+1.05なる関係式を満たすのが
好ましい。支柱部10の幅W(mm)が(0.05×R
+0.15)(mm)未満であると、支持体8の機械的
強度が不十分となり、スリーブ4を支持するのが困難と
なることがある。一方、支柱部の幅W(mm)が(0.
35×R+1.05)(mm)を超えると、支柱部10
が障害物となり光束量が低下して、ランプの配光特性に
悪影響を及ぼすことがある。図2に示す支柱部10の幅
Wは、7mmである。
【0025】支持体8は、給電体6aが接続される給電
体接続部12と、電力供給線接続部14aを有する。電
力供給線15は、給電体接続部12に接続されて閉塞部
1aの内面に沿うように円弧を描いてひきだされる。さ
らに電力供給線15は、電力供給線接続部14aに接続
され、口金2に向けて延設される。
【0026】給電体接続部12は、電力供給線接続部1
4bの役割も兼ねており、給電体6a、スリーブ4を同
一中心軸上で確実に保持する。給電体接続部12は、縦
3mm、横2mmの板片からなる。
【0027】電力供給線15は、モリブデン製であり、
ステム線7bを介して口金2に接続される。
【0028】スリーブ保持部11a、11bの離間距離
H(mm)とスリーブの外径S(mm)は、0.2×S
≦H≦0.6×Sなる関係式を満たすのが好ましい。
【0029】離間距離H(mm)が、0.2×S(m
m)未満であると、スリーブ保持部11a、11bが給
電体6aと接近しすぎ、スリーブ保持部11a、11b
によって反射した発光管3からの反射熱により封止部が
過度に高温となることがある。また、この結果、細管部
3bとシール材、および、給電体6aとシール材との熱膨
張係数の差により生じる封止部のストレスにより、シー
ル材にクラックが発生する。また、細管部3bと給電体
6aとの隙間に沈み込んだ発光金属と、シール材との反
応が促進され、発光管3がリークしてランプの寿命が短
くなることもある。
【0030】一方、離間距離H(mm)が、0.6×S
(mm)を超えると、支持体8自体を大きくする必要が
あるため、ランプが衝撃を受けた際に支持体8が撓みや
すくなる。また、給電体接続部12までの距離も長くな
ることから、給電体6a、スリーブ4、および支持体8
を同一中心軸上に位置させることが困難となり、ランプ
の配光特性に悪影響を及ぼすことがある。図2に示す例
では、離間距離Hは、12.5mmである。
【0031】スリーブ保持部11a、11bは、スリー
ブ4の外面の形状に沿う形状、例えば、半円形状部17
a、17bを備える部分を有する。半円形状部17a、
17bの先端に、電力供給線15が接続された電力供給
線接続部14aを有する。
【0032】このような構成により、支持体8が外管1
内で安定に設置され、スリーブ4がより強固に保持され
る。
【0033】スリーブ保持部11a、11bは、スリー
ブ4を嵌合させる切欠き16a、16b、16c、16
dを有する。これにより、ランプに振動や衝撃が加わっ
た際の、スリーブ4の軸方向への移動が防止できる。こ
の切欠きの幅は、1.8mm、深さは5mmである。
【0034】本実施態様では、図2に示すように、スリ
ーブ保持部11aと給電体接続部12との間に弾性部1
3を介在させる。給電体接続部12は、弾性部13の先
端部にあるのが好ましく、さらに、弾性部13の先端部
に対して垂直であるのがより好ましい。
【0035】弾性部13は、断面がL字状の形状を有す
るものであり、長さ2mm、幅2mmの部分と、長さ5
mm、幅2mmの部分とが垂直に連接された形状のもの
である。弾性部13は、スリーブ保持部11aおよび給
電体接続部12に連接している。弾性部13により、点
灯後または消灯後、発光管3が熱膨張または熱収縮した
際に、その断面の形状がL字状から、くの字状に弾性変
形することにより、発光管3の熱膨張または熱収縮によ
る、細管部3bに発生するストレスが吸収され、細管部
3bの破損が防止できる。
【0036】図2に示すように、支柱部10とスリーブ
保持部11a、11bとが一体の部材より構成されてお
り、さらに支柱部10、スリーブ保持部11a、11
b、給電体接続部12、弾性部13および電力供給線接
続部14a、14bが一体の部材より構成されているの
が好ましい。これにより、支持体8の製造および加工を
より容易に行え、ランプの生産効率を向上できる。
【0037】スリーブ4の口金2側は金属プレート9に
よって支持される。金属プレート9は、外管1の内面に
近接する複数の舌片9aと、スリーブ4の内面に当接す
る複数の舌片9bで外管1内で支持される。舌片9a
は、輸送中の振動や衝撃等による、スリーブ4が、外管
1へ衝突することによる破損を防止し、舌片9bは、ス
リーブ4が、スリーブ4の中心軸に対して垂直方向へ移
動するのを防止する。
【0038】スリーブ4は、このように、支持体8と金
属プレート9によって挟持されることにより、外管内で
安定に支持される。金属プレート9は、直径34mm、
厚さ0.2mmの円板状である。
【0039】金属プレート9には、不活性ガスを外管1
とスリーブ4との間で通気せしめる通風孔を設けるのが
好ましい。
【0040】これにより、不活性ガスが外管1内を対流
するようになり、発光管3が過度に高温となるのを防止
でき、発光管3内に封入された発光金属の蒸気圧を適正
に保つことができる。
【0041】金属プレート9と、発光管3とは、直接接
続されていないのが好ましい。これにより、点灯後また
は消灯後に、発光管3が、熱膨張または熱収縮により寸
法変動しても、金属プレート9は、その寸法変動に起因
して移動しない。
【0042】本実施態様において、図1に示す給電体6
a、6bの材料としては、モリブデンとアルミナとの混
合体を焼結させた導電性サーメットや、ニオビウムまた
はモリブデン等の金属体を用いるのが好ましい。給電体
6a、6bは、長さ23mm、直径0.92mmのニオ
ビウムからなる。
【0043】給電体6aの、発光管3から導出した端部
は、抵抗溶接によって給電体接続部12を介して支持体
8に接続される。一方、給電体6bの、発光管3から導
出した端部は、ニッケルメッキされた鉄製のステム線7
aを介して口金2に接続される。
【0044】なお、本発明によるメタルハライドランプ
は、その定格電力が70〜250Wの範囲であるのが好
ましい。
【0045】以下、第一の実施の形態に係るメタルハラ
イドランプ(定格電力150W)(以下、本発明品とい
う)の諸特性の評価を行った。
【0046】まず、ランプ効率、および、発光管3のリ
ークの発生有無について、本発明品と比較品とを比較検
討した。なお、ランプ効率は100時間点灯経過時の値
とした。
【0047】ここで、本発明品は、図1と図2に示した
ものとし、比較品は、外管1の閉塞部側に、図2に示す
支持体の代わりに金属プレートを配置した点以外は、本
発明品と同じ構成のメタルハライドランプとした。ま
た、本発明品と比較品はそれぞれ10本作製し、試験回
数を各10回とした。
【0048】その結果、本発明品では、発光管3に、い
わゆるリークが発生したものは皆無であったが、比較品
では、10本中3本、発光管3にリークが発生した。
【0049】このように、本発明品が、比較品に比して
長寿命の結果が得られたのは、本発明品では、外管1の
閉塞部1a側に位置するスリーブ4の開口部が大きく開
放されているため、発光管3から生じる熱がスリーブ4
内に滞留せず、発光管3が過度に加熱されず、細管部3
bとシール材、および、給電体6aとシール材との熱膨
張係数の差により生じる封止部のストレスが吸収された
こと、および、細管部3bと給電体6aとの隙間に入り
込んだ発光金属と、シール材との反応が阻止されたため
である。
【0050】また、本発明品では、ランプ効率が平均9
3lm/Wと良好な結果が得られ、比較品では、平均9
0lm/Wとあまり良好といえない結果が得られた。
【0051】このように、本発明品が、比較品に比して
ランプ効率が高められたのは、本発明品では、スリーブ
4を、閉塞部側1で支持する部材として、支持体8を用
いているので、閉塞部1aに至る光束が遮断されず、ス
リーブ4から放射される光束量を比較品のような金属プ
レートでスリーブ4の両端を綴じたランプに比して増加
できたためである。
【0052】次に、点灯後または消灯後の異音の発生有
無について、本発明品と比較品を比較検討した。
【0053】その結果、本発明品では、点灯後または消
灯後に、30dB以上の異音が発生したものは皆無であ
ったが、比較品では、10本中3本、点灯後に30dB
以上の異音が発生した。
【0054】このように、本発明品が、比較品に比し
て、点灯後または消灯後の異音の発生を効果的に抑制で
きたのは、本発明品では、比較品のように外管1と直接
擦れる部材がないこと、および、本発明品では、支柱部
10は、外管1に接触していても、発光管3の熱膨張ま
たは熱収縮の際、外管1の円筒状部1bに向かって押さ
れるだけで、外管1と擦れることはないためである。
【0055】(第二の実施の形態)第二の実施の形態に
係るメタルハライドランプ(定格電力150W)は、図
3に示すように、支持体19において、スリーブ保持部
24a、24bの切欠き部20a、20b、20c、20d
に、スリーブ4の開口面に接触する折り返し部21a、
21b、21c、21dを設けた点以外は、第一の実施
の形態に係るメタルハライドランプと同じ構成である。
【0056】なお、折り返し部21a、21b、21c、
21dの代わりに、スリーブ4の内面又は外周面に接触
する折り返し部や、スリーブ4を嵌合させる溝を用いる
こともできる。
【0057】以上のような、第二の実施の形態に係る構
成によれば、スリーブ4の開口部の端面と、弾性のある
折り返し部21a、21b、21c、21dとが、面接
触するために、ランプの衝撃に対してより一層強く、点
灯後または消灯後に、異音の発生を抑制でき、また、高
ランプ効率化と長寿命化に寄与する。さらに、この構成
により、発光管3の熱膨張または熱収縮によって細管部
3bに発生するストレスをより効果的に吸収でき、細管
部3bの破損を有効に防止できる。
【0058】(第三の実施の形態)第三の実施の形態に
係るメタルハライドランプ(定格電力150W)は、図
4に示すように、支持体25において、スリーブ保持部
26a、26bの、図示しない給電体に最も近接する部
分に切欠き部28a、28b(幅6mm、深さ4m)を
設けた点以外は、本発明による、第一の実施の形態に係
るメタルハライドランプと同じ構成である。
【0059】以上のような、第三の実施の形態に係る構
成によれば、給電体6aと最も近接する部分に切欠き部
28a、28bを有するため、発光管3から発生する熱
が、スリーブ保持部26a、26bにより反射され、封
止部の過度の温度上昇が防止され、封止部におけるクラ
ックや発光管のリークがより効果的に抑制され、ランプ
の長寿命化に寄与する。
【0060】(第四の実施の形態)第四の実施の形態に
係るメタルハライドランプ(定格電力150W)は、図
5に示すように、支持体31において、スリーブ保持部
32a、32bと給電体接続部33との間に、弾性部と
して、伸縮可能なつる巻ばね34(モリブデン製、直径
2mm、長さ2mm)が介在させた点以外は、第一の実
施の形態に係るメタルハライドランプと同じ構成であ
る。
【0061】なお、つる巻ばね34の代わりに、板ばね
状やヨリ線構造体等の伸縮可能な弾性体を用いることも
できる。さらに、発光管は、透光性セラミック製の代わ
りに、石英製でも良い。
【0062】以上のような、第四の実施の形態に係る構
成によれば、つる巻きばね34によって、発光管3の熱
膨張または熱収縮により細管部3bに発生するストレス
をより効果的に吸収でき、細管部3bの破損を有効に防
止できる。
【0063】
【発明の効果】本発明の金属蒸気放電ランプによれば、
スリーブが開放され、スリーブ内の閉空間に熱が滞留す
るのを防止でき、また、発光管の熱膨張または熱収縮に
より細管部に発生するストレスを効果的に吸収できるた
め、長寿命なランプとなる。
【0064】また、本発明の金属蒸気放電ランプによれ
ば、スリーブを強固に支持でき、同時に、発光体より放
射される光束量の低下を防止できるため、ランプ効率の
高いものとなる。
【0065】さらに、本発明の金属蒸気放電ランプによ
れば、点灯後または消灯後に生じる異音を効果的に抑制
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第一の実施の形態に係るメタルハラ
イドランプの断面図
【図2】 本発明の第一の実施の形態に係るメタルハラ
イドランプに用いられる支持体の斜視図
【図3】 本発明の第二の実施の形態に係るメタルハラ
イドランプに用いられる支持体の斜視図
【図4】 本発明の第三の実施の形態に係るメタルハラ
イドランプに用いられる支持体の斜視図
【図5】 本発明の第四の実施の形態に係るメタルハラ
イドランプに用いられる支持体の斜視図
【符号の説明】
1 外管 1a 閉塞部 1b 円筒状部 2 口金 3 発光管 3a 発光部 3b 細管部 4 スリーブ 5 ゲッタ 6a、6b、27 給電体 7a、7b ステム線 8、19、25、31 支持体 9 金属プレート 9a、9b 舌片 10、22、29、35 支柱部 11a、11b、24a、24b、26a、26b、3
2a、32b スリーブ保持部 12、33 給電体接続部 13、34 弾性部 14a、14b、23a、23b、30a、30b、3
6a、36b 電力供給線接続部 15 電力供給線 16a、16b、16c、16d、20a、20b、2
0c、20d スリーブ勘合用切欠き部 17a、17b 半円形状部 18a、18b、28a、28b 切欠き部 21a、21b、21c、21d 折り返し部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柿坂 俊介 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 馬庭 隆司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 閉塞部が形成され、口金の取り付けられ
    た外管と、前記外管内に設けられた、内部に電極を備え
    る発光管と、前記発光管を囲み、前記外管の閉塞部側に
    開口部を備えるスリーブと、前記スリーブを前記開口部
    で支持する支持体とを備え、前記支持体は、前記スリー
    ブの開口面と離間した支柱部と、前記支柱部の両端部で
    前記スリーブを保持するスリーブ保持部とを有し、さら
    に前記支持体は、前記電極に接続され閉塞部側に突き出
    た給電体と、前記外管内で口金側に向けて延設された電
    力供給線とにそれぞれ接続されていることを特徴とする
    金属蒸気放電ランプ。
  2. 【請求項2】 前記支柱部が、前記外管の円筒状部に近
    接していることを特徴とする請求項1に記載の金属蒸気
    放電ランプ。
  3. 【請求項3】 前記支柱部が、前記外管の円筒状部の内
    面形状に沿う形状を有することを特徴とする請求項1ま
    たは2に記載の金属蒸気放電ランプ。
  4. 【請求項4】 前記支柱部の幅W(mm)と、前記外管
    の最大内径R(mm)が、0.05×R+0.15≦W
    ≦0.35×R+1.05なる関係式を満たすことを特
    徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の金属蒸気放電
    ランプ。
  5. 【請求項5】 前記スリーブ保持部は、前記スリーブと
    嵌合させる直線部分と、前記スリーブの外面形状に沿う
    部分から構成されたことを特徴とする請求項1〜4のい
    ずれかに記載の金属蒸気放電ランプ。
  6. 【請求項6】 前記スリーブ保持部は、互いに平行な直
    線状の部分を有し、その離間距離H(mm)と、前記ス
    リーブの外径S(mm)が、0.2×S≦H≦0.6×
    Sなる関係式を満たすことを特徴とする請求項1〜5の
    いずれかに記載の金属蒸気放電ランプ。
  7. 【請求項7】 前記スリーブ保持部が、前記スリーブを
    嵌合させる切欠きを有することを特徴とする請求項1〜
    6のいずれかに記載の金属蒸気放電ランプ。
  8. 【請求項8】 前記切欠きが、前記給電体に最も近接す
    る部分に設けられたことを特徴とする請求項7に記載の
    金属蒸気放電ランプ。
  9. 【請求項9】 前記切欠きが、前記スリーブに接触する
    部分に、折り返し構造を有することを特徴とする請求項
    8に記載の金属蒸気放電ランプ。
  10. 【請求項10】 前記スリーブ保持部と前記給電体に接
    続する部分との間に弾性部を介在させたことを特徴とす
    る請求項1〜9のいずれかに記載の金属蒸気放電ラン
    プ。
  11. 【請求項11】 前記支柱部と前記スリーブ保持部と
    が、一体の部材より構成されることを特徴とする請求項
    1〜10のいずれかに記載の金属蒸気放電ランプ。
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