JP2006100089A - Ceramic metal-halide lamp - Google Patents
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Description
本発明は照明用のメタルハライドランプに係り、特に発光管にセラミック製発光管を用いたセラミックメタルハライドランプに関するものである。 The present invention relates to a metal halide lamp for illumination, and more particularly to a ceramic metal halide lamp using a ceramic arc tube as an arc tube.
メタルハライドランプは、HIDランプの1種であり、発光管内に水銀および各種のハロゲン化金属を封入し、発光管を外管内に収納してある。点灯時は発光管内でアーク放電が発生し、封入した金属からの可視光の発光により照明用ランプとして働く。従来のメタルハライドランプの発光管は石英ガラスでできていた。近年、石英ガラスよりも高温度に耐え、封入金属との反応も小さいセラミックでできた発光管を用いたランプが普及しだしている。セラミックメタルハライドランプは、例えば電気学会光応用・視覚研究会資料、LAV−02−1〜5、p.5〜21(2002年10月)に記載されている。 The metal halide lamp is a kind of HID lamp, in which mercury and various metal halides are sealed in an arc tube, and the arc tube is accommodated in an outer tube. When the lamp is turned on, arc discharge occurs in the arc tube, and it works as an illumination lamp by emitting visible light from the enclosed metal. The arc tube of a conventional metal halide lamp was made of quartz glass. In recent years, lamps using arc tubes made of ceramic that can withstand higher temperatures than quartz glass and have a small reaction with encapsulated metal have become widespread. Ceramic metal halide lamps are described in, for example, the Institute of Electrical Engineers of Japan, Optical Application / Visual Study Group, LAV-02-1-5, p. 5-21 (October 2002).
また、HIDの1種である高圧ナトリウムランプの1例として、例えば特開平10−12388号公報に記載のものがある。この公報には、外管内に発光管が2本収納されて、瞬時再始動が可能な高圧ナトリウムランプが開示されている。高圧ナトリウムランプは発光効率は高いものの、演色性がメタルハライドランプに比べ悪いものである。
従来のセラミックメタルハライドランプは、外管内に発光管が1個入っているのみであった。一般にHIDは高天井や道路上などのランプ交換の困難な場所に設置されることが多い。このためランプの寿命が長くなると交換の費用が低減されるので、大きなメリットとなる。
また、従来のセラミックメタルハライドランプは、消灯直後は封入物の蒸気圧が高く、特に始動器内蔵の低始動電圧形ではすぐには点灯できず、点灯するまで数分以上必要とするという問題点があった。
The conventional ceramic metal halide lamp has only one arc tube in the outer tube. In general, the HID is often installed in a place where it is difficult to replace the lamp, such as on a high ceiling or on a road. For this reason, when the life of the lamp is extended, the replacement cost is reduced, which is a great advantage.
In addition, the conventional ceramic metal halide lamp has a problem that the vapor pressure of the enclosed material is high immediately after the lamp is turned off, and it cannot be turned on immediately with the low starting voltage type with a built-in starter. there were.
上述したように、高圧ナトリウムランプでは、外管内に発光管を2本収納したものが開示されているが、メタルハライドランプについては何ら述べられていない。高圧ナトリウムランプは発光効率は優れているものの、演色性が悪く、そのため演色性の良いメタルハライドランプを用いて複数の発光管を収納したランプが望まれていた。
メタルハライドランプで、複数の発光管を収容することが困難であったのは次のことによる。従来の石英製発光管のメタルハライドランプでは、始動のために、片側に主電極と近接して補助極を設けていた。この構成では補助電極との間で放電が開始するため、外管内に複数の発光管を収容しても、これらを均等に点灯させることが難しかった。また、発光管に近接導体を設置すると、近接導体から発生した電子によって、発光管内に封入されたNaなどの封入物が、点灯中に石英ガラス壁内を移動して外部に出て行くという現象があり、近接導体を設置することができなかった。
As described above, a high-pressure sodium lamp is disclosed in which two arc tubes are housed in the outer tube, but nothing is said about the metal halide lamp. Although the high-pressure sodium lamp has excellent luminous efficiency, it has poor color rendering properties. Therefore, a lamp containing a plurality of luminous tubes using a metal halide lamp with good color rendering properties has been desired.
The reason why it is difficult to accommodate a plurality of arc tubes with a metal halide lamp is as follows. In a conventional metal halide lamp of a quartz arc tube, an auxiliary electrode is provided on one side close to the main electrode for starting. In this configuration, since discharge starts with the auxiliary electrode, even if a plurality of arc tubes are accommodated in the outer tube, it is difficult to light them evenly. In addition, when a proximity conductor is installed in the arc tube, the inclusions such as Na enclosed in the arc tube move inside the quartz glass wall during lighting and exit to the outside due to electrons generated from the proximity conductor. There was, and it was not possible to install the proximity conductor.
さらに、従来のセラミック製発光管のメタルハライドランプでは、セラミック製発光管の中心部の径が大きいため、外管内に同じ高さ(口金からの距離)で配置したとき、中心位置から大きくずれること、また一方の発光管が点灯した時、他方の発光管で光がさえぎられるため、複数の発光管を外管内に設置することは困難であると考えられていた。2つの発光管を交互に始動したり、また均等の割合で始動させることが困難であったためである。 Furthermore, in the metal halide lamp of the conventional ceramic arc tube, since the diameter of the center part of the ceramic arc tube is large, when it is arranged at the same height (distance from the base) in the outer tube, it greatly deviates from the center position, Further, when one arc tube is lit, light is blocked by the other arc tube, so it has been considered difficult to install a plurality of arc tubes in the outer tube. This is because it was difficult to start two arc tubes alternately or at an equal rate.
本発明の目的は、長寿命のセラミックメタルハライドランプを提供することにある。また、本発明の他の目的は、再始動時間の短いまたは瞬時再始動が可能なセラミックメタルハライドランプを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a long-life ceramic metal halide lamp. Another object of the present invention is to provide a ceramic metal halide lamp having a short restart time or capable of instantaneous restart.
上記目的は、透光性の外管内に、複数のセラミック製発光管を収納し、前記発光管には水銀および水銀以外の金属ハロゲン化物を封入したセラミックメタルハライドランプにより、達成される。 The above object is achieved by a ceramic metal halide lamp in which a plurality of ceramic arc tubes are housed in a translucent outer tube, and mercury and a metal halide other than mercury are enclosed in the arc tube.
ここで、前記外管の軸に対して前記発光管の軸を傾けて配置することができる。また、前記複数の発光管の口金からの距離が互いに異なるように配置することができる。さらに、前記外管内に始動パルスを発生する始動器を備えることができる。 Here, the arc tube axis may be inclined with respect to the outer tube axis. Further, the plurality of arc tubes can be arranged such that the distances from the caps are different from each other. Furthermore, a starter for generating a start pulse in the outer tube can be provided.
また、前記外管内に収納された2個の前記発光管が、交互またはほぼ均等に点灯するように構成することができる。さらに、前記外管内に収納された2個の前記発光管にそれぞれ始動用近接導体が設置され、前記近接導体がそれぞれの前記各発光管の逆極性側の電極に接続されるようにすることができる。 Further, the two light emitting tubes housed in the outer tube can be configured to light up alternately or substantially evenly. Furthermore, a starting proximity conductor is installed in each of the two arc tubes housed in the outer tube, and the proximity conductor is connected to an electrode on the opposite polarity side of each of the arc tubes. it can.
本発明によれば、これまで実現が出来なかった長寿命のセラミックメタルハライドランプを得ることができる。また、再始動時間の短いまたは瞬時再始動が可能なセラミックメタルハライドランプを得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the long life ceramic metal halide lamp which was not realizable until now can be obtained. In addition, a ceramic metal halide lamp that can be restarted for a short time or can be instantaneously restarted can be obtained.
つぎに本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
(実施例1)
図1は本発明によるセラミックメタルハライドランプの一実施例を示す図である。1、2はセラミック製発光管、3は硬質ガラスでできた透光性の外管で、4は口金である。外管3の内面には拡散膜が塗布されている。5はステムで、外管の一部である。ステム5では膨張係数が外管の硬質ガラスとほぼ一致する金属線が埋め込まれて外管3の内部と外部との電気的接続がなされる。6、6’は支持線で、セラミック製発光管1、2を外管中心部付近に固定するとともに、ステム5を通って口金4に電気的に接続されている。支持線7、7’は発光管1を、支持線8、8’は発光管2を固定すると同時に電気的な導線になっている。9、10は近接導体である。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Example 1
FIG. 1 is a view showing an embodiment of a ceramic metal halide lamp according to the present invention. 1 and 2 are ceramic arc tubes, 3 is a translucent outer tube made of hard glass, and 4 is a base. A diffusion film is applied to the inner surface of the
近接導体9は支持線6に、近接導体10は支持線6’に接続され、対向する電極付近で発光管外壁面に接触している。従って発光管1、2に印加される電圧が反対の極性時に始動するように構成されている。すなわち、近接導体9、10はそれぞれ発光管1、2の逆極性側の電極に接続され、各発光管の電極に印加される電圧がお互い逆極性時に始動するように構成されている。
The proximity conductor 9 is connected to the
発光管1、2はそれぞれランプの軸に対して若干傾けて、お互いの端の部分が若干重なるように配置されている。すなわち、図示のように、外管3の軸15に対して発光管1、2の軸16、17をそれぞれ傾け、そして発光管1と2の高さ(口金4からの距離)が互いに異なるように配置している。これは発光管同士の配光に与える影響を少なくし、なおかつ発光管をランプの中心部に集めランプを小形にするためである。従って、この趣旨を悦脱しない範囲で傾ける角度が選択され、また発光管1と2の口金4からの距離が決定される。その角度および距離は外管3および発光管1、2のそれぞれの大きさや形状により種々の値をとることができる。
The
図2は、点灯回路を含めた図1の実施例のセラミックメタルハライドランプを示す図である。11は点灯回路であり、そのうち12は安定器、13は電源14を投入した直後に高電圧の始動パルスを発生する始動器であり、ランプ外部から始動用パルスを印加する。始動器13には電源投入のたびに始動パルスの向き(正負)が交互に変るようにメモリー機能がある。電源14を投入した後は、発光管には半周期毎に印加される電圧の極性が反転するが、始動器13から発生する始動パルスの極性が一致したときに発光管が始動する。従って、外管3内の発光管1と2は、電源投入のたびに交互に点灯される。
FIG. 2 is a diagram showing a ceramic metal halide lamp of the embodiment of FIG. 1 including a lighting circuit. Reference numeral 11 denotes a lighting circuit, of which 12 is a ballast, 13 is a starter that generates a high-voltage start pulse immediately after the power supply 14 is turned on, and applies a start pulse from outside the lamp. The starter 13 has a memory function so that the direction (positive / negative) of the start pulse changes alternately each time the power is turned on. After the power supply 14 is turned on, the polarity of the voltage applied to the arc tube is inverted every half cycle, but the arc tube is started when the polarities of the start pulses generated from the starter 13 coincide. Accordingly, the
メタルハライドランプなどの高圧放電ランプは、動作中発光管が高温度になり、高温度での始動電圧は非常に高くなり、実質上瞬時再始動は、ほとんど不可能である。例えば、発光管1が点灯中に電源遮断などにより消灯した場合、発光管1内は蒸気圧が高くすぐに再点灯させることが困難である。しかし、発光管2は発光管1からの熱により若干温度上昇しているとはいえ、発光管1と比べ、十分低い温度にある。このため発光管1が消灯した直後であっても始動電圧は低いままである。予期しない電源遮断が発生した直後であっても、再度電源が復帰した場合、直前に点灯していなかった発光管2が始動する。本実施例では、再始動時間の短いまたは瞬時再始動が可能になるという効果がある。さらに、発光管が2個収納されているため、1個のみ収納されたランプと比べランプ寿命は2倍となり、ランプ交換の費用を半分にすることができる。
A high-pressure discharge lamp such as a metal halide lamp has a high temperature during operation, the starting voltage at a high temperature is very high, and practically no instantaneous restart is possible. For example, when the
(実施例2)
図3は、点灯回路を含めた本発明によるセラミックメタルハライドランプの他の実施例を示す図である。本実施例は、図示のように、外管3内に始動パルスを発生する始動器20を備えたものである。21はグローランプ、22は抵抗、23はバイメタルスイッチである。24は水銀灯用安定器である。ランプには安定器24を通して電源25に接続される。ランプに電源電圧が印加されると、グローランプ21、抵抗22、バイメタル23を通して通電され、グローランプがONからOFFになった時に、電流が急に遮断されるため、安定器24に逆起電圧が発生し、これがランプ始動パルスとなって発光管に印加され、ランプが始動する。この時グローランプがOFFになる瞬間は全く無作為であり、従って、逆起電圧の向きは、正負均等に発生する。従って、発光管1と2が点灯する確立は均等またはほぼ均等である。長期的に見れば発光管1と2は均等に点灯する。点灯中は発光管からの熱によりバイメタル23が動作し、OFF状態となるので始動パルスの発生はない。本実施例では、ランプ外管内に始動器を内蔵することにより、安価な水銀灯用安定器を使用できるようになるという効果がある。さらに、発光管が2個収納されているため、1個のみ収納されたランプと比べランプ寿命は2倍となり、ランプ交換の費用を半分にすることができる。なお、本実施例では、消灯直後もしばらくはバイメタルスイッチがOFFであるため、始動器が働かず、瞬時再始動の機能は持っていない。
(Example 2)
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the ceramic metal halide lamp including the lighting circuit according to the present invention. In this embodiment, as shown in the figure, a
(実施例3)
図4は、点灯回路を含めた本発明によるセラミックメタルハライドランプの他の実施例を示す図である。本実施例では、図示のように、ランプ外部に取り出される電流導入線を3本とし、2個の発光管1と2の一方の電極は1本の導入線33に共通に接続され、2個の発光管1と2の他方の電極は別の導入線31と32に個別に接続する。点灯時は、電源35投入ごとに切り替わる選択スイッチ30を通して2個の発光管1と2を交互に点灯させる。本実施例の変形として、例えば、この選択スイッチ30をランプの外管3内に収納し、これを制御する信号を別途ランプに供給するように構成することができる。本実施例では、発光管が2個収納されているため、1個のみ収納されたランプと比べランプ寿命は2倍となり、ランプ交換の費用を半分にすることができる。
(Example 3)
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the ceramic metal halide lamp including the lighting circuit according to the present invention. In this embodiment, as shown in the figure, three current introduction lines are taken out of the lamp, and one electrode of the two
以上のように、本発明では、透光性の外管内に複数のセラミック製発光管を収納するように構成する。また、この外管の軸に対して発光管の軸を傾けて外管内に配置し、複数の発光管の高さ(口金からの距離)を異なるように配置する。これらの発光管が交互もしくはほぼ均等に点灯するように構成することにより、これまで実現が出来なかった長寿命のセラミックメタルハライドランプを得ることができる。また、直前に消灯していた発光管に適切な始動パルスを印加するように構成することにより、セラミックメタルハライドランプの再始動時間を短くまたは瞬時再始動可能とすることができる。 As described above, in the present invention, a plurality of ceramic arc tubes are housed in a translucent outer tube. In addition, the arc tube axis is inclined with respect to the outer tube axis, and the arc tubes are arranged in the outer tube so that the heights of the plural arc tubes (distances from the base) are different. By constructing these arc tubes so that they are alternately or almost uniformly lit, it is possible to obtain a long-life ceramic metal halide lamp that could not be realized so far. Further, by configuring so that an appropriate start pulse is applied to the arc tube that has been turned off immediately before, the restart time of the ceramic metal halide lamp can be shortened or can be instantaneously restarted.
本発明は照明用のメタルハライドランプに係り、特に発光管にセラミック製発光管を用いたセラミックメタルハライドランプに関するものであり、産業上の利用可能性がある。 The present invention relates to a metal halide lamp for illumination, and more particularly to a ceramic metal halide lamp using a ceramic arc tube as an arc tube, and has industrial applicability.
1、2:発光管、3:外管、4:口金、5:ステム、6、6’、7、7’、8、8’:支持線、9、10:近接導体、11:点灯回路、12:安定器、13:始動器、14:電源、15:外管の軸、16、17:発光管の軸、20:始動器、21:グローランプ、22:抵抗、23:バイメタルスイッチ、24:水銀灯用安定器、25:電源、30:選択スイッチ、31、32、33:導入線、34:点灯回路、35:電源 1, 2: arc tube, 3: outer tube, 4: base, 5: stem, 6, 6 ′, 7, 7 ′, 8, 8 ′: support line, 9, 10: proximity conductor, 11: lighting circuit, 12: ballast, 13: starter, 14: power supply, 15: outer tube axis, 16, 17: arc tube axis, 20: starter, 21: glow lamp, 22: resistance, 23: bimetal switch, 24 : Ballast for mercury lamp, 25: power supply, 30: selection switch, 31, 32, 33: lead-in line, 34: lighting circuit, 35: power supply
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