JP2009054333A - High-pressure discharge lamp and luminaire - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、透光性セラミックスの放電容器を備えた高圧放電ランプ及びこれを用いた照明装置に関するものである。 The present invention relates to a high-pressure discharge lamp provided with a translucent ceramic discharge vessel and an illumination device using the same.
近年、高圧放電ランプに対する高効率化、小型化の要求が強まっており、これに伴って点灯時の温度や内圧などが従来品より高くなっている。また、高圧放電ランプの放電容器についても、石英ガラスよりも融点が高く、点灯温度を高く保つことが可能なアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を主成分とする透光性アルミナセラミックスが用いられるようになりつつある。このようなセラミックスを用いた高圧放電ランプとしては、特許文献１、特許文献２に記載されたランプを挙げることができる。 In recent years, there is an increasing demand for high efficiency and miniaturization of high-pressure discharge lamps, and accordingly, the temperature and internal pressure during lighting are higher than those of conventional products. In addition, a translucent alumina ceramic mainly composed of alumina (Al 2 O 3 ), which has a higher melting point than quartz glass and can keep the lighting temperature high, is used for the discharge vessel of the high-pressure discharge lamp. It is becoming. Examples of the high-pressure discharge lamp using such ceramics include lamps described in Patent Document 1 and Patent Document 2.
上記透光性アルミナセラミックスを用いた高圧放電ランプにあっては、封着部分にフリットガラスを使用している例が多い。フリットガラスによる封着に関しては特許文献３に記載されている。
しかしながら、上記セラミックスを用いた放電容器では、封止部にフリットガラスやサーメットと称される封止用導体を用いているために、現状では石英ガラスのモリブデン箔を用いた封着構造に比べて耐熱性が低い。このため、セラミックス製の放電容器は封着部の信頼性が劣り、リークが発生し易く長寿命化を図ることが難しいという問題があった。 However, since the discharge vessel using the above ceramics uses a sealing conductor called frit glass or cermet for the sealing part, it is currently in comparison with a sealing structure using quartz glass molybdenum foil. Low heat resistance. For this reason, the discharge vessel made of ceramics has a problem that the reliability of the sealing portion is inferior, leakage is likely to occur, and it is difficult to extend the life.
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、封止部において封着性に優れ、長時間の使用によってもリークし難く、長寿命化を図ることの可能な高圧放電ランプを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is a high-pressure discharge that is excellent in sealing performance in a sealing portion, hardly leaks even when used for a long time, and can achieve a long life. The purpose is to provide a lamp.
本発明に係る高圧放電ランプは、放電空間を形成する包囲部及びこの包囲部の両側に連通してそれぞれ設けられた小径筒部を備えてなる透光性アルミナセラミックス製の放電容器と；小径筒部に挿入されて小径筒部の両端側で封着される導電体と；放電容器の包囲部内に設けられ、導電体の先端側に設けられた電極と；導電体と小径筒部の間隙に設けられて両者を封着し、少なくとも一部にアルミナの結晶が析出しているフリットガラスと；放電容器内部に封入された放電媒体と；を具備することを特徴とする。 A high-pressure discharge lamp according to the present invention includes a discharge vessel made of translucent alumina ceramics, comprising a surrounding portion that forms a discharge space, and a small-diameter cylindrical portion provided in communication with both sides of the surrounding portion; A conductor that is inserted into the portion and sealed at both ends of the small-diameter cylindrical portion; an electrode that is provided in the enclosure of the discharge vessel and is provided on the leading end side of the conductor; and a gap between the conductor and the small-diameter cylindrical portion And a frit glass in which alumina crystals are deposited at least partially; and a discharge medium sealed inside the discharge vessel.
フリットガラスは、放電容器の小径筒部と電極につながる導電体との間を封着する封着材である。また、フリットガラスは、加熱により溶融して小径筒部と導電体との間の隙間に進入して固化することにより、小径筒部と導電体との間を封着することによって放電容器内を気密に封止する。 Frit glass is a sealing material that seals between a small-diameter cylindrical portion of a discharge vessel and a conductor connected to an electrode. The frit glass is melted by heating and enters the gap between the small-diameter cylindrical portion and the conductor to solidify, thereby sealing the gap between the small-diameter cylindrical portion and the conductor. Seal hermetically.
透光性アルミナセラミックスは、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を主成分として形成されたものであり、透光性と耐熱性を有する。 The translucent alumina ceramic is formed mainly of alumina (Al 2 O 3 ) and has translucency and heat resistance.
放電容器は、放電空間を内部に形成する包囲部を備える。放電空間は球状、楕円球状、紡錘形状、ほぼ円柱状などであり、包囲部はこれらの形状に対応するものである。放電容器のアルミナセラミックス成分として、酸化物セラミックス以外に焼結助剤を含むことを許容する。焼結助剤としては酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）などを許容する。 The discharge vessel includes an enclosure that forms a discharge space therein. The discharge space has a spherical shape, an elliptical spherical shape, a spindle shape, a substantially cylindrical shape, and the like, and the surrounding portion corresponds to these shapes. As an alumina ceramic component of the discharge vessel, it is allowed to contain a sintering aid in addition to the oxide ceramic. As the sintering aid, magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), silicon dioxide (SiO 2 ) and the like are allowed.
小径筒部は、一対の電極を封装するために通常２本設けられる。しかし、ランプ構造に応じて１または３本以上備えられても良い。電極は、タングステン、ドープドタングステン、レニウム、タングステン−レニウム合金などを用いて作成される。放電媒体は、放電による発光を得るためのもので、好ましくは発光金属のハロゲン化物、ランプ電圧形成媒体及び希ガスにより構成される。 Two small-diameter cylindrical portions are usually provided to seal a pair of electrodes. However, one or three or more may be provided depending on the lamp structure. The electrode is formed using tungsten, doped tungsten, rhenium, tungsten-rhenium alloy, or the like. The discharge medium is for obtaining light emission by discharge, and is preferably composed of a light emitting metal halide, a lamp voltage forming medium, and a rare gas.
本発明に係る高圧放電ランプのガラスフリットは、封着用セラミックスを含有している。封着用セラミックスには、ＳｉＯ2を含むことを許容する。また、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｄｙ2 Ｏ3 系を含んでも良い。この封着用セラミックスは、共晶に寄与するので、フリットガラス内部のクラックを防止するように働き、長時間の使用によってもリークし難く、長寿命化を図ることが可能である。 The glass frit of the high pressure discharge lamp according to the present invention contains ceramics for sealing. The ceramic for sealing is allowed to contain SiO 2 . Further, a SiO 2 —Al 2 O 3 —Dy 2 O 3 system may be included. Since this sealing ceramic contributes to the eutectic, it works to prevent cracks inside the frit glass, and it is difficult to leak even after long-term use, and it is possible to extend the life.
析出は、フリットガラスと小径筒部における内表面との界面に発生し易いが、このほかの部位に発生しても良い。すなわち、析出の位置は、フリットガラス内部であってよい。析出物は連続的に析出されていても、不連続に析出されていても良い。 Precipitation is likely to occur at the interface between the frit glass and the inner surface of the small-diameter cylindrical portion, but may occur at other locations. That is, the position of precipitation may be inside the frit glass. The deposit may be deposited continuously or discontinuously.
本発明に係る高圧放電ランプでは、小径筒部において、その内表面における構成物の平均粒径が１μｍ以下で、粒径の標準偏差が０．５以下であることを特徴とする。 The high-pressure discharge lamp according to the present invention is characterized in that, in the small-diameter cylindrical portion, the average particle diameter of the constituents on the inner surface thereof is 1 μm or less and the standard deviation of the particle diameter is 0.5 or less.
粒径の標準偏差は、小径筒部の適当な測定部位における顕微鏡写真の所定面積エリアにおいて粒径の大きさを観測して、標準偏差を計算することにより得られる。 The standard deviation of the particle diameter is obtained by observing the size of the particle diameter in a predetermined area of the micrograph at an appropriate measurement site of the small diameter cylindrical portion and calculating the standard deviation.
本発明に係る照明装置は、請求項１または２に記載の高圧放電ランプと；高圧放電ランプを保持する照明装置本体と；高圧放電ランプを点灯させる点灯回路と；を具備することを特徴とする。 An illuminating device according to the present invention comprises: the high pressure discharge lamp according to claim 1 or 2; an illuminating device main body that holds the high pressure discharge lamp; and a lighting circuit that lights the high pressure discharge lamp. .
本発明に係る高圧放電ランプでは、放電空間を形成する包囲部及びこの包囲部の両側に連通してそれぞれ設けられた小径筒部を備えてなる透光性アルミナセラミックス製の放電容器と；小径筒部に挿入されて小径筒部の両端側で封着される導電体と；放電容器の包囲部内に設けられ、導電体の先端側に設けられた電極と；導電体と小径筒部の間隙に設けられて両者を封着し、少なくとも一部にアルミナの結晶が析出しているフリットガラスと；放電容器内部に封入された放電媒体と；を具備し、小径筒部において、アルミナの結晶析出部を有するので、これがクラックの進行を阻止するように機能し、点灯と消灯を繰り返した場合にも熱膨張率差によるクラックの発生を防ぐため、長時間の使用によってもリークし難く、長寿命化を図ることが可能であるという効果を奏する。 In the high-pressure discharge lamp according to the present invention, a discharge vessel made of translucent alumina ceramics comprising an enveloping portion forming a discharge space and a small-diameter cylindrical portion respectively provided in communication with both sides of the encircling portion; A conductor that is inserted into the portion and sealed at both ends of the small-diameter cylindrical portion; an electrode that is provided in the enclosure of the discharge vessel and is provided on the leading end side of the conductor; and a gap between the conductor and the small-diameter cylindrical portion And a frit glass in which alumina crystals are deposited at least partially; and a discharge medium sealed inside the discharge vessel. This prevents the crack from progressing, and even when it is turned on and off repeatedly, it prevents cracks from occurring due to the difference in coefficient of thermal expansion. Plan An effect that can be.
本発明に係る高圧放電ランプでは、小径筒部において、その内表面における構成物の内表面の平均粒径が１μｍ以下で、粒径の標準偏差が０．５以下であるので、小径筒部の内表面では、同径に近い粒が存在することにより表面積が大きくなり、フリットガラスの成分との接触面積が増大し、小径筒部の内表面において共晶が起き易くなる。これにより、小径筒部の内表面からＡｌ2 Ｏ3 の結晶の析出が促進される。このため、フリットガラスと小径筒部界面において長手方向に生じるずり応力を低減させ、また、小径筒部の内部に生じた結晶はクラックの進行を阻止するように機能する。即ち、点灯と消灯を繰り返した場合にも熱膨張率差によるクラックの発生を防ぐため、長時間の使用によってもリークし難く、長寿命化を図ることが可能であるという効果を奏する。 In the high-pressure discharge lamp according to the present invention, in the small-diameter cylindrical portion, the average particle size of the inner surface of the component on the inner surface thereof is 1 μm or less and the standard deviation of the particle size is 0.5 or less. On the inner surface, the presence of grains close to the same diameter increases the surface area, increases the contact area with the components of the frit glass, and tends to cause eutectic on the inner surface of the small-diameter cylindrical portion. Thus, Al 2 O 3 precipitation of crystals is promoted from the inner surface of the small diameter cylinder portion. For this reason, shear stress generated in the longitudinal direction at the interface between the frit glass and the small-diameter cylindrical portion is reduced, and crystals generated inside the small-diameter cylindrical portion function to prevent the progress of cracks. That is, in order to prevent the occurrence of cracks due to the difference in coefficient of thermal expansion even when lighting and turning off are repeated, there is an effect that it is difficult to leak even when used for a long time, and the life can be extended.
本発明に係る照明装置は、請求項１または２に記載の高圧放電ランプを備えた構成であるから、封着性の向上が図られた高圧放電ランプの採用により、長時間の使用によってもリークし難く、長寿命な照明装置を提供できるという効果を奏する。 Since the illuminating device according to the present invention includes the high-pressure discharge lamp according to claim 1 or 2, the use of the high-pressure discharge lamp with improved sealing performance makes it possible to leak even after long-term use. It is difficult to provide a long-life lighting device.
以下、添付図面を参照して本発明に係る高圧放電ランプ及びそれを用いた照明装置の実施例を説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付し重複する説明を省略する。本実施例に係る高圧放電ランプは、図１および図２に示す構成を有している。これらの図に示す高圧放電ランプは、定格ランプ電力１００Ｗ用として好適な構造であり、図１に示すように、発光管１Ａ、外管５、ＵＶエンハンサ７、シュラウドガラス３、支持構体４Ａ、４Ｂおよび口金６を具備している。 Embodiments of a high-pressure discharge lamp and a lighting device using the same according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In each figure, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The high-pressure discharge lamp according to this example has the configuration shown in FIGS. The high-pressure discharge lamp shown in these drawings has a structure suitable for a rated lamp power of 100 W. As shown in FIG. 1, the arc tube 1A, the outer tube 5, the UV enhancer 7, the shroud glass 3, and the support structures 4A and 4B. And a base 6.
図２に示す発光管１Ａについて説明する。発光管１Ａは、放電容器１、電極２Ａ、２Ｂ、一対の導電体２３ａ、２３ｂ、一対のフリットガラス１３、１３および放電容器１の内部に封入された放電媒体を備えている。 The arc tube 1A shown in FIG. 2 will be described. The arc tube 1 </ b> A includes a discharge vessel 1, electrodes 2 </ b> A and 2 </ b> B, a pair of conductors 23 a and 23 b, a pair of frit glasses 13 and 13, and a discharge medium sealed inside the discharge vessel 1.
放電容器１は、透光性アルミナセラミックスからなり、焼結助剤を含むものである。包囲部１１および包囲部１１の両端に連通して配設された一対の小径筒部１２ａ、１２ｂを備えている。そして、小径筒部１２ａ、１２ｂおよび包囲部１１は、鋳込み成形により一体化されている。 The discharge vessel 1 is made of a translucent alumina ceramic and contains a sintering aid. The surrounding part 11 and a pair of small diameter cylinder parts 12a and 12b disposed in communication with both ends of the surrounding part 11 are provided. And the small diameter cylinder parts 12a and 12b and the surrounding part 11 are integrated by casting.
包囲部１１は、２つの半球体が、互いに向かい合うように軸方向に離間した状態で、半球状の部分の間を直線で結んで形成されるほぼ俵形の形状をなしていており、肉厚が０．８ｍｍである。 The surrounding portion 11 has a substantially bowl shape formed by connecting two hemispheres in a straight line between the hemispherical portions in a state of being axially spaced so as to face each other. Is 0.8 mm.
一対の小径筒部１２ａ、１２ｂは、それぞれ内径約１ｍｍのパイプ状をなし、先端が対応する包囲部１１の半球状部分の中央部に一体的に接続されている。なお、包囲部１１および小径筒部１２ａ、１２ｂの境界部は、その内外両面が曲面によって形成されている。小径筒部１２ａ、１２ｂにおいて、その内表面における構成物の平均粒径が１μｍ以下で、粒径の標準偏差が０．５以下である。 The pair of small-diameter cylindrical portions 12a and 12b each have a pipe shape with an inner diameter of about 1 mm, and the tip is integrally connected to the central portion of the hemispherical portion of the surrounding portion 11 to which the tip corresponds. In addition, as for the boundary part of the envelopment part 11 and the small diameter cylinder parts 12a and 12b, the inner and outer both surfaces are formed by the curved surface. In the small diameter cylindrical portions 12a and 12b, the average particle diameter of the constituents on the inner surface thereof is 1 μm or less, and the standard deviation of the particle diameter is 0.5 or less.
電極２Ａ、２Ｂは、それぞれ外径０．５ｍｍのタングステン棒からなる細長い軸部２１および電極主部２２を備えている。細長い軸部２１は、小径筒部１２ａ、１２ｂ内に挿通されていて、タングステン細線を巻き付けてその周囲にコイル部２４、２４を形成している。そして、細長い軸部２１と小径筒部１２ａ、１２ｂの内面との間にわずかな隙間が形成されている。電極主部２２は、細長い軸部２１の先端部に外径０．１ｍｍのタングステン細線を５ターン巻き付けて形成されていて、包囲部１１内に突出している。 Each of the electrodes 2A and 2B includes an elongated shaft portion 21 and an electrode main portion 22 each made of a tungsten rod having an outer diameter of 0.5 mm. The elongated shaft portion 21 is inserted into the small-diameter cylindrical portions 12a and 12b, and a coil portion 24 and 24 is formed around the tungsten thin wire. A slight gap is formed between the elongated shaft portion 21 and the inner surfaces of the small diameter cylindrical portions 12a and 12b. The electrode main portion 22 is formed by winding a tungsten thin wire having an outer diameter of 0.1 mm for five turns around the distal end portion of the elongated shaft portion 21 and projects into the surrounding portion 11.
一対の導電体２３ａ、２３ｂは、それぞれニオブ棒状体Ｎｂと、電極主部２２側に存在する封止用導体としてのサーメットＳＭからなり、これらニオブ棒状体ＮｂとサーメットＳＭが直線状に溶接されて一体に形成されている。ニオブ棒状体Ｎｂは、その先端が小径筒部１２ａ、１２ｂ内に挿入されるとともに、基端が小径筒部１２ａ、１２ｂから外部へ突出している。棒状体のサーメットＳＭは、外径０．６ｍｍで、モリブデン−アルミナセラミックスの焼結体からなり、その先端に電極２Ａ、２Ｂの細長い軸部２１の基端部が溶接などにより一体に接続されている。本発明の高圧放電ランプは、フリットガラス１３を用いて封止されている。 Each of the pair of conductors 23a and 23b includes a niobium rod-shaped body Nb and a cermet SM as a sealing conductor existing on the electrode main portion 22 side. The niobium rod-shaped body Nb and the cermet SM are linearly welded. It is integrally formed. The niobium rod-like body Nb has a distal end inserted into the small diameter cylindrical portions 12a and 12b and a base end protruding outside from the small diameter cylindrical portions 12a and 12b. The rod-like cermet SM has an outer diameter of 0.6 mm and is made of a sintered body of molybdenum-alumina ceramics. The base ends of the elongated shaft portions 21 of the electrodes 2A and 2B are integrally connected to the tips by welding or the like. Yes. The high-pressure discharge lamp of the present invention is sealed with a frit glass 13.
放電媒体は、始動ガスおよびバッファガスとしてアルゴン（Ａｒ）、下記のハロゲン化金属、ならびにバッファ蒸気としての水銀からなり、透光性セラミックスの放電容器１内に封入されている。なお、金属ハロゲン化物および水銀は、蒸発する分より過剰に封入されているので、その一部が安定点灯時に小径筒部１２ａ、１２ｂ内に形成されるわずかな隙間内のコイル部２４、２４に形成された隙間内に液相状態で滞留している。そして、点灯中下側となる例えば小径筒部１２ｂ内に液相状態で滞留している放電媒体の表層部付近に最冷部が形成される。 The discharge medium is made of argon (Ar) as a starting gas and a buffer gas, the following metal halide, and mercury as a buffer vapor, and is enclosed in a translucent ceramic discharge vessel 1. Since metal halide and mercury are encapsulated in excess of the amount that evaporates, some of the metal halide and mercury are contained in the coil portions 24 and 24 in the small gaps formed in the small diameter cylindrical portions 12a and 12b during stable lighting. It stays in a liquid phase in the formed gap. And the coldest part is formed in the surface layer part vicinity of the discharge medium which stays in the liquid phase state in the small diameter cylinder part 12b used as the lower side during lighting, for example.
外管５は、硬質ガラスからなるＴ形バルブ状をなしていて、そのネック部にフレアステム４ｓを封着して備えている。フレアステム４ｓは、一対の導入線４１ａ、４１ｂを気密に導入している。そして、外管５は、その内部の所定位置に発光管１Ａを後述する支持構体４Ａ、４Ｂにより支持して収納している。 The outer tube 5 has a T-shaped bulb shape made of hard glass, and is provided with a flare stem 4s sealed at the neck portion. The flare stem 4s introduces a pair of lead wires 41a and 41b in an airtight manner. The outer tube 5 accommodates and stores the arc tube 1A at a predetermined position inside it by support structures 4A and 4B described later.
ＵＶエンハンサ７は、気密容器、導入線、内部電極、放電媒体および外部電極を具備して構成されている。気密容器は、石英ガラスなどの紫外線透過性ガラス製で、その一端部にピンチシール部が形成されていることにより、内部に細長い放電空間が形成されている。導入線は、先端が後述する内部電極に溶接し、ピンチシール部から外部へ導出され、基端部の部分で図１に示すように、後述する支持枠４２ａに溶接されている。 The UV enhancer 7 includes an airtight container, an introduction wire, an internal electrode, a discharge medium, and an external electrode. The hermetic container is made of ultraviolet ray transmissive glass such as quartz glass, and a pinch seal portion is formed at one end thereof, thereby forming a long and narrow discharge space inside. The lead wire is welded to an internal electrode, which will be described later, led out to the outside from the pinch seal portion, and welded to a support frame 42a, which will be described later, at the base end portion as shown in FIG.
上記内部電極は、モリブデン製の板状をなしていて、気密容器の放電空間内に封装されており、その基部がピンチシール部内に気密に埋設されている。外部電極は、外径０．４ｍｍのモリブデン線からなり、気密容器の外周に密着して５ターン巻き付けられているとともに、その基端部が支持構体４２ｂに溶接されている。そうして、ＵＶエンハンサ７は、その導入線の基端部および外部電極の基端部により、外管５内の所定の位置に配置されている。以上説明した構造により、ＵＶエンハンサ７は、外管５内において発光管１Ａと並列に接続されているとともに、発光管１Ａの一方の電極に接近した位置に保持されている。 The internal electrode has a plate shape made of molybdenum, is sealed in a discharge space of an airtight container, and a base portion thereof is airtightly embedded in a pinch seal portion. The external electrode is made of a molybdenum wire having an outer diameter of 0.4 mm, is closely wound on the outer periphery of the hermetic container and is wound for five turns, and its base end is welded to the support structure 42b. Thus, the UV enhancer 7 is disposed at a predetermined position in the outer tube 5 by the base end portion of the lead-in line and the base end portion of the external electrode. With the structure described above, the UV enhancer 7 is connected in parallel with the arc tube 1A in the outer tube 5 and is held at a position close to one electrode of the arc tube 1A.
シュラウドガラス３は、肉厚１．０ｍｍで外管５内に収納可能な外径の円筒状石英ガラス体からなり、外管５内において発光管１Ａを包囲する位置に後述する支持部材４５ａによって保持されている。 The shroud glass 3 is made of a cylindrical quartz glass body having a wall thickness of 1.0 mm and can be accommodated in the outer tube 5, and is held by a support member 45a described later at a position surrounding the arc tube 1A in the outer tube 5. Has been.
支持構体４Ａは、支持枠４２ａ、ブリッジ導体４３ａ、スプリング片４４ａ、４４ａおよび支持部材４５ａからなる。支持枠４２ａは、図１において下端が導入線４１ａに接続し、上端が延長されてスプリング片４４ａを形成している。ブリッジ導体４３ａは、発光管１Ａの図において上側の導電体２３ａに溶接されることによって発光管１Ａの上部を支持している。スプリング片４４ａは、外管５の内面に弾力的に当接して、支持枠４２ａの上部を外管５の内面に対して横揺れを防止している。支持部材４５ａは、シュラウドガラス３の上下両端を支持している。 The support structure 4A includes a support frame 42a, a bridge conductor 43a, spring pieces 44a and 44a, and a support member 45a. The lower end of the support frame 42a is connected to the lead-in line 41a in FIG. 1, and the upper end is extended to form a spring piece 44a. The bridge conductor 43a supports the upper portion of the arc tube 1A by being welded to the upper conductor 23a in the figure of the arc tube 1A. The spring piece 44 a elastically contacts the inner surface of the outer tube 5 to prevent the upper part of the support frame 42 a from rolling with respect to the inner surface of the outer tube 5. The support member 45 a supports the upper and lower ends of the shroud glass 3.
支持構体４Ｂは、直棒状をなしていて、その下部がフレアステム４ｓに封着されている導入線４１ｂに溶接されることによって電気的に接続し、かつ、機械的に支持されている。そして、上端部が発光管１Ａの図において下側の導電体２３ｂに接続導体を介して溶接されて、発光管１Ａの下部を支持している。 The support structure 4B has a straight bar shape, and its lower part is electrically connected to the lead wire 41b sealed to the flare stem 4s to be electrically connected and mechanically supported. The upper end of the arc tube 1A is welded to the lower conductor 23b via a connecting conductor to support the lower portion of the arc tube 1A.
口金６は、Ｅ３９形口金であり、外管５のネック部に固着され、外管５から外部へ露出した図示しない一対の導入線の一方がシェル部に、他方がセンターコンタクトに、それぞれ接続している。なお、図１において、符号Ｇはゲッタであり、外管５内を清浄化するもので、支持枠４２ａの上部に溶接されている。 The base 6 is an E39 type base, and is fixed to the neck portion of the outer tube 5. One of a pair of lead wires (not shown) exposed to the outside from the outer tube 5 is connected to the shell portion and the other is connected to the center contact. ing. In FIG. 1, symbol G is a getter, which cleans the inside of the outer tube 5, and is welded to the upper portion of the support frame 42a.
本発明の高圧放電ランプの発光管１Ａは、フリットガラス１３を用いて封止されている。その手順では、まず図３（ａ）に示すような電極マウント８を用いる。電極マウント８は、電極主部２２とサーメットＳＭ及び導電体２３ａにより構成される。電極マウント８は、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｎｂ（ニオブ）などの金属を含有するものである。このような電極マウント８を小径筒部１２ａの開口から所定の位置まで挿入する。電極マウント８において、導電体２３ａ、２３ｂの所定位置にはストッパ８ｓが形成されている。このため、ストッパ８ｓが小径筒部１２ａの端面に当接した位置が所定の挿入位置となる（図３（ｂ））。 The arc tube 1A of the high-pressure discharge lamp of the present invention is sealed with a frit glass 13. In the procedure, first, an electrode mount 8 as shown in FIG. The electrode mount 8 includes an electrode main portion 22, a cermet SM, and a conductor 23a. The electrode mount 8 contains a metal such as W (tungsten), Mo (molybdenum), or Nb (niobium). Such an electrode mount 8 is inserted from the opening of the small diameter cylindrical portion 12a to a predetermined position. In the electrode mount 8, stoppers 8s are formed at predetermined positions of the conductors 23a and 23b. For this reason, the position where the stopper 8s contacts the end surface of the small-diameter cylindrical portion 12a is a predetermined insertion position (FIG. 3B).
次に、電極マウント８の導電体２３ａの上から予めリング状に成形したフリットガラス成形体１３Ａを挿入して、上向きに延在する小径筒部１２ａの端面に載置する。ここにおいて、フリットガラス成形体１３Ａを含む封着予定部に対し、例えばレーザビームなどのレーザ光Ｒを小径筒部１２ａの軸方向から照射して加熱する（図３（ｃ））。フリットガラス成形体１３Ａが溶融すると、フリットガラス１３の一部が小径筒部１２ａの端面から内部に進入し、導電体２３ａの挿入部分を包囲して放電容器１を封止する（図３（ｄ））。 Next, a frit glass molded body 13A formed in a ring shape in advance from above the conductor 23a of the electrode mount 8 is inserted and placed on the end face of the small diameter cylindrical portion 12a extending upward. Here, for example, a laser beam R such as a laser beam is irradiated from the axial direction of the small-diameter cylindrical portion 12a to the sealing target portion including the frit glass molded body 13A (FIG. 3C). When the frit glass molded body 13A is melted, a part of the frit glass 13 enters the inside from the end face of the small diameter cylindrical portion 12a, surrounds the insertion portion of the conductor 23a, and seals the discharge vessel 1 (FIG. 3D). )).
上記加熱は炉内において行い、例えば、１２５０℃以上（好ましくは１７００℃程度）において行い、その後、徐々に冷却すれば発光管１Ａの一端側の封止が形成される。小径筒部１２ｂに係る他端側も同様に封止する。この封止部位には、結晶の析出が見られた。また、電極マウント８に含有されたＷ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｎｂ（ニオブ）などの金属の拡散も確認された。 The above heating is performed in a furnace, for example, at 1250 ° C. or higher (preferably about 1700 ° C.), and then gradually cooled to form a seal on one end side of the arc tube 1A. The other end side related to the small diameter cylindrical portion 12b is similarly sealed. Crystal deposition was observed at this sealing site. Further, diffusion of metals such as W (tungsten), Mo (molybdenum), and Nb (niobium) contained in the electrode mount 8 was also confirmed.
フリットガラス１３の一部が小径筒部１２ａの端面から内部に進入し、導電体２３ａの挿入部分を包囲して封止した部位における小径筒部１２ａ（１２ｂ）を構成する粒子の粒子状態について、図面代用写真（電子顕微鏡写真）を図４に示す。図４（ａ）は小径筒部１２ａ（１２ｂ）の内表面の状態を示し、図４（ｂ）は小径筒部１２ａ（１２ｂ）の外表面の状態を示す。また、図５に縦軸方向を数の相対値とした、粒子の粒径の分布を示す。図４（ａ）に対応する図５（ａ）の粒径は平均が０．３１μｍであり、標準偏差が０．１７である。また、図４（ｂ）に対応する図５（ｂ）の粒径は平均が０．６３μｍであり、標準偏差が０．３３である。図５に明らかな通り、平均粒径が小さい図５（ａ）のものが、表面積が大きくなっておりフリットガラス１３に触れる表面積が大きく、共晶によりフリットガラス１３と小径筒部１２ａとの界面に析出物アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）が析出する確率を高くしている。また、小径筒部１２ａ（１２ｂ）のフリットガラス１３との接触面が溶融している割合が大きいほどアルミナ析出物の量が多くなることが確認された。 About the particle state of the particles constituting the small-diameter cylindrical portion 12a (12b) in a portion where a part of the frit glass 13 enters the inside from the end face of the small-diameter cylindrical portion 12a and surrounds and seals the insertion portion of the conductor 23a. FIG. 4 shows a drawing-substituting photograph (electron micrograph). 4A shows the state of the inner surface of the small-diameter cylindrical portion 12a (12b), and FIG. 4B shows the state of the outer surface of the small-diameter cylindrical portion 12a (12b). Further, FIG. 5 shows a particle size distribution in which the vertical axis direction is a relative value of the number. The average particle size in FIG. 5A corresponding to FIG. 4A is 0.31 μm, and the standard deviation is 0.17. Moreover, the average particle diameter of FIG.5 (b) corresponding to FIG.4 (b) is 0.63 micrometer, and a standard deviation is 0.33. As is apparent from FIG. 5, the one having a small average particle diameter in FIG. 5A has a large surface area and a large surface area in contact with the frit glass 13, and the interface between the frit glass 13 and the small diameter cylindrical portion 12a due to the eutectic. This increases the probability of depositing alumina (Al 2 O 3 ). Further, it was confirmed that the amount of the alumina precipitate increases as the ratio of the contact surface of the small diameter cylindrical portion 12a (12b) with the frit glass 13 melting increases.
析出物が連続的或いは不連続的に析出されていることにより、析出した結晶周辺にフリットガラス１３が存在し、フリットガラス１３の境界面が平坦ではなく、概ねくさび状となるので、リークの原因となる所謂ずり応力を低減することができる。析出物が析出しない場合には、フリットガラス１３と小径筒部１２ａとの界面において所謂ずり応力が大きく封着部分にリークが生じやすく、また点灯消灯を繰り返すことにより、クラックがフリットガラス１３内に生じ易い。 Since the precipitates are deposited continuously or discontinuously, the frit glass 13 is present around the precipitated crystals, and the boundary surface of the frit glass 13 is not flat but generally wedge-shaped. Thus, the so-called shear stress can be reduced. When no precipitate is deposited, so-called shear stress is large at the interface between the frit glass 13 and the small-diameter cylindrical portion 12a, and a leak is likely to occur in the sealing portion. It is likely to occur.
また、析出物が小径筒部１２ａ（１２ｂ）内に析出している場合には、クラックが例え発生しても、小径筒部１２ａ（１２ｂ）内の析出物がクラック進行の障害となりクラックが析出物の部分で途切れて、そこから延びることなく、リークまでの時間を長くする効果がある。 Further, when the precipitate is deposited in the small diameter cylindrical portion 12a (12b), even if a crack occurs, the precipitate in the small diameter cylindrical portion 12a (12b) becomes an obstacle to the progress of the crack, and the crack is deposited. There is an effect of prolonging the time to leak without breaking off at the part of the object and extending from there.
＜実施例１＞
本実施例１はＳｉＯ2を含むフリットガラス１３と小径筒部１２ａ（１２ｂ）との界面に析出物を析出させた４つの試作品（高圧放電ランプ）である。この４つの試作品は、レーザ封着の際の温度を制御すると共に、高温に保つ時間を変化させて得られたもので、小径筒部１２ａ（１２ｂ）における内表面の平均粒径と粒径の標準偏差を変えて図６に示す４つの試作品１〜６を作成し、２０００時間連続点灯させてその特性を検査した。図６は、これら４つの試作品１〜６について連続点灯試験を行い、リークの有無を調べた結果を示している。図６におけるＡｌ2 Ｏ3析出量は、試作品４の析出量を１００とした場合の相対比率を示している。
<Example 1>
Example 1 is four prototypes (high pressure discharge lamps) in which precipitates are deposited at the interface between the frit glass 13 containing SiO 2 and the small diameter cylindrical portion 12a (12b). These four prototypes were obtained by controlling the temperature at the time of laser sealing and changing the time for keeping the temperature high. The average particle diameter and the particle diameter of the inner surface of the small diameter cylindrical portion 12a (12b) were obtained. The four prototypes 1 to 6 shown in FIG. 6 were prepared by changing the standard deviation, and the characteristics were inspected by continuously lighting for 2000 hours. FIG. 6 shows the results of conducting a continuous lighting test on these four prototypes 1 to 6 and examining the presence or absence of leaks. The Al 2 O 3 precipitation amount in FIG. 6 indicates the relative ratio when the precipitation amount of the prototype 4 is 100.
なお、ランプの放電容器１の肉厚は１ｍｍ、外形１５ｍｍであり、封入ガスをキセノン（Ｘｅ）とし、封入薬品としてＳｃＩ3 −ＮａＩ系のものを用いた。この結果、図６に示すように、平均粒径が０．５μｍ、１．０μｍである試作品１、２においては、それぞれ２０００時間を超えて問題がなく、１９００時間までリークが生じなかった。平均粒径が、１．３μｍを超える試作品３、６においては、１０００時間以内の点灯でリークを生じ、実際上は製品化が難しいものであることが分かった。 Note that the discharge vessel 1 of the lamp has a thickness of 1 mm and an outer diameter of 15 mm, the sealed gas is xenon (Xe), and the sealed chemical is a ScI 3 -NaI type. As a result, as shown in FIG. 6, in the prototypes 1 and 2 having the average particle diameters of 0.5 μm and 1.0 μm, there was no problem over 2000 hours, and no leakage occurred until 1900 hours. In the prototypes 3 and 6 having an average particle size exceeding 1.3 μm, it was found that leakage was caused by lighting within 1000 hours, and it was actually difficult to produce a product.
また、平均偏差が０．６と０．８の試作品４〜６においては、１２００時間以内の点灯でリークを生じ、実際上は製品化が難しいものであることが分かった。以上から、平均粒径が１．０μｍ以下であって、平均偏差が０．５以下であるものについて、共晶を生じリークまでの時間を長くする効果があると結論された。 In addition, in the prototypes 4 to 6 having the average deviations of 0.6 and 0.8, it was found that leakage was caused by lighting within 1200 hours, and it was actually difficult to produce a product. From the above, it was concluded that those having an average particle diameter of 1.0 μm or less and an average deviation of 0.5 or less have the effect of eutectic and lengthening the time until leakage.
図７に、たとえば上記高圧放電ランプＬ１が用いられた本発明に係わる照明装置９を示す一部断面正面図を示す。この照明装置９は天井９１に埋め込み設置される埋込形照明装置で、天井９１側に取り付けられる器具（装置）本体９２を有し、この器具（装置）本体９２内に設けられたソケット９３に上記高圧放電ランプＬ１の口金６が装着される。また、この器具（装置）本体９２内にはランプＬ１の放射光を下方に反射させる反射鏡９４が配設され、この反射鏡９４の開口側を覆ってガラスなどからなるカバー部材やレンズなどからなる制光体９５が配設されている。 FIG. 7 is a partial cross-sectional front view showing an illumination device 9 according to the present invention in which, for example, the high-pressure discharge lamp L1 is used. This illuminating device 9 is an embedded illuminating device embedded in a ceiling 91, and has an appliance (device) main body 92 attached to the ceiling 91 side, and a socket 93 provided in the appliance (device) main body 92 is attached to a socket 93. The base 6 of the high-pressure discharge lamp L1 is attached. In addition, a reflection mirror 94 that reflects the emitted light of the lamp L1 downward is disposed in the instrument (device) main body 92. The opening side of the reflection mirror 94 is covered with a cover member or a lens made of glass or the like. A light control body 95 is provided.
そして、上記高圧放電ランプＬ１は、器具（装置）本体９２やあるいはこの本体９２とは別置された安定器などを有する点灯装置と電気的に接続され、この点灯装置からの給電により点灯することができる。 The high-pressure discharge lamp L1 is electrically connected to a lighting device having a fixture (device) main body 92 or a ballast separately provided from the main body 92, and is turned on by power supply from the lighting device. Can do.
また、照明装置は上記実施の形態に限らず、他の構造や用途をなすものであってもよく、点灯方式も矩形波点灯回路装置を用いるものに限らず、チョークコイル式やトランス式などの磁気式の安定器を用いるものであってもよい。 The lighting device is not limited to the above embodiment, and may have other structures and uses. The lighting method is not limited to the one using the rectangular wave lighting circuit device, and the choke coil type, the transformer type, etc. A magnetic ballast may be used.
Ｎｂ ニオブ棒状体 ＳＭ サーメット
１ 放電容器 １Ａ 発光管
２Ａ 電極 ３ シュラウドガラス
５ 外管 ６ 口金
８ 電極マウント ９ 照明装置
１１ 包囲部 １２ａ、１２ｂ 小径筒部
１３ フリットガラス １３Ａ フリットガラス成形体
２３ａ、２３ｂ 導電体 ９１ 天井
９２ 本体 ９３ ソケット
９４ 反射鏡 ９５ 制光体
Nb Niobium rod-shaped body SM Cermet 1 Discharge vessel 1A Arc tube 2A Electrode 3 Shroud glass 5 Outer tube 6 Base 8 Electrode mount 9 Illuminating device 11 Surrounding portion 12a, 12b Small diameter cylindrical portion 13 Frit glass 13A Frit glass molded body 23a, 23b Conductor 91 Ceiling 92 Body 93 Socket 94 Reflector 95 Light control body
Claims (3)
小径筒部に挿入されて小径筒部の両端側で封着される導電体と；
放電容器の包囲部内に設けられ、導電体の先端側に設けられた電極と；
導電体と小径筒部の間隙に設けられて両者を封着し、少なくとも一部にアルミナの結晶が析出しているフリットガラスと；
放電容器内部に封入された放電媒体と；
を具備することを特徴とする高圧放電ランプ。 A discharge vessel made of translucent alumina ceramic, comprising a surrounding portion forming a discharge space and a small-diameter cylindrical portion provided respectively on both sides of the surrounding portion;
A conductor inserted into the small diameter cylindrical portion and sealed at both ends of the small diameter cylindrical portion;
An electrode provided in the enclosure of the discharge vessel and provided on the leading end side of the conductor;
A frit glass provided in a gap between the conductor and the small-diameter cylindrical portion to seal the both, and alumina crystals are precipitated at least partially;
A discharge medium enclosed in a discharge vessel;
A high-pressure discharge lamp comprising:
高圧放電ランプを保持する照明装置本体と；
高圧放電ランプを点灯させる点灯回路と；
を具備することを特徴とする照明装置。 A high-pressure discharge lamp according to claim 1 or 2;
A lighting device main body for holding a high-pressure discharge lamp;
A lighting circuit for lighting the high-pressure discharge lamp;
An illumination device comprising:
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