JP3397064B2 - Discharge lamp - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧水銀ランプや
メタルハライドランプなどの放電ランプに関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge lamp such as a high pressure mercury lamp or a metal halide lamp.

【０００２】[0002]

【従来の技術】高圧水銀ランプやメタルハライドランプ
などの放電ランプにおいては、石英ガラス製の発光管内
に、水銀とバッファーガスが封入されるが、バッファー
ガスとして一般的にアルゴンガスが使用されている。こ
のアルゴンガスは、水銀蒸気とともにペニング効果によ
って始動性を改善する働きがある。しかし、寒冷地など
において始動時に低温になると、水銀の蒸気圧が低くな
るため、十分なペニング効果が得られず、始動性が低下
する。2. Description of the Related Art In a discharge lamp such as a high pressure mercury lamp or a metal halide lamp, mercury and a buffer gas are enclosed in an arc tube made of quartz glass, and argon gas is generally used as the buffer gas. This argon gas has a function of improving startability by a Penning effect together with mercury vapor. However, when the temperature becomes low at the time of start-up in a cold region or the like, the vapor pressure of mercury becomes low, so a sufficient Penning effect cannot be obtained, and startability deteriorates.

【０００３】一方、ペニング効果を有する希ガスとして
は、アルゴン以外に、ネオン・アルゴンやネオン・ヘリ
ウムなどの混合ガスが知られており、これらの混合ガス
は、アルゴンよりも優れたペニング効果を発揮する。こ
のため、寒冷地仕様の放電ランプなどにおいては、バッ
ファーガスとしてこれらの混合ガスが使用することが試
みられている。On the other hand, as a rare gas having a Penning effect, a mixed gas of neon / argon or neon / helium is known in addition to argon, and these mixed gases exhibit a Penning effect superior to that of argon. To do. For this reason, it has been attempted to use a mixed gas of these as a buffer gas in a cold region type discharge lamp or the like.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ネオンやヘ
リウムは、アルゴンよりも発光管を透過するガス透過率
が高い。つまり、点灯時にネオンやヘリウムは、原子半
径が小さいために、高温になった石英ガラス製の発光管
の管壁内を拡散で通過してしまう。従って、発光管内の
ネオンやヘリウムは短時間で外部に逃散してしまう。例
えば、石英ガラス製の発光管の外表面最高温度が９５０
℃の場合、ネオンガスの圧力は点灯１００時間以内に初
期の圧力の０．５以下になり、ランプ寿命が著しく短く
なる。By the way, neon and helium have a higher gas permeability through the arc tube than argon. That is, since neon and helium have a small atomic radius during lighting, they diffusely pass through the inside of the tube wall of the arc tube made of quartz glass, which has become hot. Therefore, neon and helium in the arc tube escape to the outside in a short time. For example, the maximum temperature on the outer surface of a quartz glass arc tube is 950
In the case of ℃, the pressure of the neon gas becomes 0.5 or less of the initial pressure within 100 hours of lighting, and the lamp life is remarkably shortened.

【０００５】このため、発光管を外管で覆った二重管式
の放電ランプが実用化されている。この二重管式の放電
ランプは、発光管と外管の間にもネオンガスが封入され
ており、発光管の外側のネオンガスの圧力によって発光
管内のネオンガスが発光管を透過して逃散するのを抑制
するものである。しかし、二重管式の放電ランプは構造
が複雑で大型になるので、小型化や低コスト化の要請に
大きく逆行するものである。また、放電ランプをスポッ
ト照明や光ファイバーを用いた照明系などの光源ランプ
に使用するときは、発光部の大きさをできるだけ小さく
することが要求されるので、二重管式の放電ランプは極
めて不適である。Therefore, a double-tube type discharge lamp in which the arc tube is covered with an outer tube has been put into practical use. In this double-tube discharge lamp, neon gas is also enclosed between the arc tube and the outer tube, and the pressure of the neon gas outside the arc tube prevents the neon gas inside the arc tube from escaping through the arc tube. It suppresses. However, since the structure of the double-tube discharge lamp is complicated and large, it is against the demand of downsizing and cost reduction. Also, when using a discharge lamp as a light source lamp for spot lighting or an illumination system using optical fibers, it is required to make the size of the light emitting part as small as possible, so a double-tube discharge lamp is extremely unsuitable. Is.

【０００６】そこで本発明は、始動性が良く、外管を使
用しない単管式の放電ランプを提供することを目的とす
る。Therefore, an object of the present invention is to provide a single-tube type discharge lamp which has good startability and does not use an outer tube.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、内部に一対の電極が配置され
る発光管を透光性セラミックスで成形し、この発光管は
外管で覆われない単管式とし、発光管端部の封止部を耐
酸化性構造でシールし、発光管内にバッファーガスとし
てネオンおよび他の希ガスを封入し、発光管の外表面最
高温度が１２００℃以下になるように点灯する。To achieve SUMMARY OF THE INVENTION The above objects, a first aspect of the invention, the arc tube is a pair of electrodes therein is arranged by forming a translucent ceramic, the light emitting tube
It is a single-tube type that is not covered with an outer tube, and the end of the arc tube is sealed with an oxidation resistant structure to use a buffer gas inside the arc tube.
Neon and other noble gases sealed Te, turned so that the outer surface maximum temperature of the arc tube is 1200 ° C. or less.

【０００８】かかる放電ランプは、バッファーガスとし
て、ネオンおよび他の希ガス、例えばネオンとアルゴン
やネオンとヘリウムの混合ガスを使用するので、優れた
ペニング効果を得ることができ、始動性が良好である。
そして、発光管を、透光性を有するアルミナ、イットリ
ア、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡ
Ｇ）、ジルコニアなどの透光性セラミックスで成形する
が、かかる透光性セラミックスは、石英ガラスに比べて
高温強度が強くて密度が高い。このため、点灯時におい
て、ネオンやヘリウムは、原子半径が小さいにもかかわ
らず透光性セラミックスからなる発光管の管壁内を移動
しにくい利点を有する。例えば、透光性アルミナからな
る発光管の場合は、発光管の外表面最高温度が約１２５
０℃以内であれば、点灯１００時間におけるネオンガス
の圧力は、初期の圧力の０．８以上であり、大部分のネ
オンガスが残留していることが分かった。また、透光性
を有するイットリア、イットリウム・アルミニウム・ガ
ーネット、ジルコニアなどの透光性セラミックスで発光
管を成形した場合も、発光管の外表面最高温度が約１２
００℃以内であれば、大部分のネオンガスが残留するこ
とが分かった。従って、発光管の外表面最高温度が１２
００℃以下になるように点灯することによって、発光管
を外管で覆う二重管式にする必要がなく、単管式であっ
てもネオンガスの逃散を防止することができ、優れた始
動性を確保することができる。Since such a discharge lamp uses neon and other noble gases such as a mixed gas of neon and argon or neon and helium as a buffer gas, it is possible to obtain an excellent Penning effect and a good startability. is there.
Then, the arc tube is made of translucent alumina, yttria, yttrium aluminum garnet (YA
G) and zirconia are used for molding, and the translucent ceramic has higher strength at high temperature and higher density than quartz glass. Therefore, at the time of lighting, neon and helium have an advantage that they are hard to move inside the tube wall of the arc tube made of translucent ceramics although the atomic radius is small. For example, in the case of an arc tube made of translucent alumina, the maximum outer surface temperature of the arc tube is about 125
Within 0 ° C., the pressure of the neon gas after 100 hours of lighting was 0.8 or more of the initial pressure, and it was found that most of the neon gas remained. Also, when the arc tube is made of translucent ceramics such as yttria, yttrium / aluminum / garnet, and zirconia, which have translucency, the maximum outer surface temperature of the arc tube is about 12
It was found that most of the neon gas remained within the range of 00 ° C. Therefore, the maximum temperature of the outer surface of the arc tube is 12
By lighting at a temperature of 00 ° C or less, it is not necessary to cover the arc tube with an outer tube, and even if it is a single tube, neon gas can be prevented from escaping and excellent starting performance can be achieved. Can be secured.

【０００９】電極棒の端部を透光性セラミックス製の発
光管の端部に封止する封止部は、耐酸化性構造でシール
する必要がある。電極棒の端部に接続される封止部材
は、膨張係数がセラミックスに近く、シール材であるフ
リットガラスと良く濡れる特性を有するニオブ線やタン
タル線が用いられるが、ニオブやタンタルは大気中では
約３００Ｋで急速に酸化される。このため、電極棒の端
部に接続されたニオブ線やタンタル線の外側に白金合金
やサーメット、ニッケル・クロム合金、鉄クロム合金、
モリブデン、タングステン、白金被覆モリブデンなどの
耐酸化性のある材料からなるリード線を接続し、ニオブ
線やタンタル線をフリットガラスで完全に覆い、酸化し
ないようにする。そして、耐酸化性のある材料からなる
リード線がフリットガラスから外部に延び出すようにす
る。The sealing portion for sealing the end portion of the electrode rod with the end portion of the arc tube made of translucent ceramic must be sealed with an oxidation resistant structure. The sealing member connected to the end of the electrode rod is made of niobium wire or tantalum wire, which has a coefficient of expansion close to that of ceramics and is well wettable with the frit glass that is the sealing material. It is rapidly oxidized at about 300K. Therefore, platinum alloy or cermet, nickel-chromium alloy, iron-chromium alloy, on the outside of the niobium wire or tantalum wire connected to the end of the electrode rod,
Connect lead wires made of an oxidation-resistant material such as molybdenum, tungsten, or platinum-coated molybdenum, and completely cover the niobium wire or tantalum wire with frit glass to prevent oxidation. Then, the lead wire made of a material having oxidation resistance is extended from the frit glass to the outside.

【００１０】次に、請求項２の発明のように、発光管内
に封入されたイオン化物の蒸気圧を決める最冷点位置の
発光管外表面の温度を発光管外表面の最高温度の３００
Ｋ以内の温度にすると、安定したＵＶ放射変換効率が得
られる。ここで、このＵＶ放射変換効率は、ランプ入力
エネルギーに対する３５０ｎｍ〜４００ｎｍ放射エネル
ギーの比を言うが、この測定方法は、３５０ｎｍ〜４０
０ｎｍに感度を持った放射照度計を用いて一定距離にお
ける放射照度を測定し、更に当該ランプの配光分布を測
定して３５０ｎｍ〜４００ｎｍの全放射エネルギーを計
算し、この値とランプ入力エネルギーに対する比を求め
る。Next, as in the second aspect of the present invention, the temperature of the outer surface of the arc tube at the coldest point position that determines the vapor pressure of the ionized substance sealed in the arc tube is 300 times the maximum temperature of the outer surface of the arc tube.
When the temperature is within K, stable UV radiation conversion efficiency is obtained. Here, this UV radiation conversion efficiency refers to the ratio of 350 nm to 400 nm radiant energy to the lamp input energy, and this measurement method is 350 nm to 40 nm.
The irradiance at a certain distance is measured using an irradiometer having a sensitivity of 0 nm, and the light distribution of the lamp is measured to calculate the total radiant energy of 350 nm to 400 nm. Find the ratio.

【００１１】最冷点位置の発光管外表面の温度と発光管
外表面の最高温度の差が大きいと、点灯中のＵＶ放射変
換効率の変動が大きくなり、点灯時間の経過とともにＵ
Ｖ放射変換効率が大きく低下し、必要なＵＶ放射変換効
率が得られなくなる。これは、イオン化物を封入した場
合、この温度差が大きいと、熱平衡状態からずれが大き
くなり、イオン化物の蒸気圧を実質的に支配するイオン
化物凝集相の存在する場所が移動し、特定の波長を放射
する相対的な効率が低下するためと推測されるが、ＵＶ
放射変換効率の最大値が約２．４％の放電ランプの場
合、温度差が２００Ｋの場合は１．５％のＵＶ放射変換
効率を確保できるが、３００Ｋの場合は１．２％、つま
り上限値の約１／２になることが分かった。このため、
安定したＵＶ放射変換効率を得るためには、最冷点位置
の発光管外表面の温度を発光管外表面の最高温度の３０
０Ｋ以内の温度にする必要がある。If the difference between the temperature of the outer surface of the arc tube at the coldest spot position and the maximum temperature of the outer surface of the arc tube is large, the fluctuation of the UV radiation conversion efficiency during lighting becomes large, and U increases with the lighting time.
The V radiation conversion efficiency is greatly reduced, and the required UV radiation conversion efficiency cannot be obtained. This is because, when the ionized substance is encapsulated, if this temperature difference is large, the deviation from the thermal equilibrium state becomes large, and the place where the ionized substance aggregation phase that substantially controls the vapor pressure of the ionized substance moves, and It is presumed that the relative efficiency of emitting wavelengths decreases, but UV
In the case of a discharge lamp with a maximum radiative conversion efficiency of approximately 2.4%, a UV radiative conversion efficiency of 1.5% can be secured when the temperature difference is 200K, but 1.2% when 300K, that is, the upper limit. It was found to be about 1/2 of the value. For this reason,
In order to obtain a stable UV radiation conversion efficiency, the temperature of the outer surface of the arc tube at the coldest point is set to 30 times the maximum temperature of the outer surface of the arc tube.
It is necessary to keep the temperature within 0K.

【００１２】バッファーガスとしてネオンとアルゴンの
混合ガスを使用するとき、その混合比によってランプの
始動性、つまり始動電圧が変化するが、請求項３の発明
のように、ネオンとアルゴンの混合ガスに対するアルゴ
ンのモル比が０．０１〜８％であれば、始動電圧を１０
０％アルゴンの場合に比べて１０％以上低下させること
ができる。When a mixed gas of neon and argon is used as the buffer gas, the starting property of the lamp, that is, the starting voltage changes depending on the mixing ratio. However, as in the invention of claim 3, the mixed gas of neon and argon is changed. If the molar ratio of argon is 0.01 to 8%, the starting voltage is 10
It can be reduced by 10% or more as compared with the case of 0% argon.

【００１３】次に、請求項４の発明のように、発光管内
に水素ガスを封入すると放射効率が上昇する。しかし一
方で、水素ガスを封入すると一般的に始動電圧が上昇す
る問題点がある。バッファーガスに１００％アルゴンを
使用するランプでは、始動電圧が約４００Ｖの場合、ア
ルゴンに対して水素ガスを１％添加すると、始動電圧は
約１０００Ｖに上昇してしまい、始動性が著しく悪化す
る。しかし、バッファーガスとしてモル比で９９％ネオ
ンと１％アルゴンの混合ガスを使用するときは、この混
合ガスに対して水素ガスを１％添加しても、始動電圧の
上昇巾は、例えば７０Ｖ（１６３Ｖ→２３１Ｖ）程度で
あり、ネオンとアルゴンの混合ガスを使用する場合は、
水素ガスを封入しても始動電圧が上昇することはほとん
ど問題にならないことが分かった。つまり、ネオンとア
ルゴンの混合モル比の範囲を適正に定めると、発光管内
に水素ガスを封入することにより、ほとんど始動性を悪
化させることなく、放射効率を上昇させることができ
る。そして、水素のモル比を０．０１〜３０％にすれば
放射効率を５％以上上昇することができる。しかし、始
動性を悪化させないために、ネオンに対するアルゴンの
モル比を０．１〜８％にする必要がある。 Next, when hydrogen gas is filled in the arc tube as in the invention of claim 4, the radiation efficiency is increased. On the other hand, however, if hydrogen gas is enclosed, the starting voltage generally rises. In a lamp using 100% argon as a buffer gas, when the starting voltage is about 400 V and 1% of hydrogen gas is added to the argon, the starting voltage rises to about 1000 V, and the startability deteriorates significantly. However, when a mixed gas of 99% neon and 1% argon is used as a buffer gas in a molar ratio, even if 1% of hydrogen gas is added to this mixed gas, the starting voltage rises by 70 V ( 163V → 231V), and when using a mixed gas of neon and argon,
It was found that even if hydrogen gas was charged, increasing the starting voltage was not a problem. In other words, when the range of the mixing molar ratio of neon and argon is properly determined, the emission efficiency can be increased by hardly filling the arc tube with hydrogen gas and hardly deteriorating the startability. And if the molar ratio of hydrogen is 0.01 to 30%,
The radiation efficiency can be increased by 5% or more. But the beginning
In order not to worsen the mobility, the argon of neon
The molar ratio should be 0.1-8%.

【００１４】[0014]

【００１５】ここで、水素はイオン半径が小さいので、
高温になった発光管の管壁を移動して外部に逃散し易
い。この水素の透過性は透光性セラミックスの種類によ
って大きく異なるので、水素の逃散を防止できる最高温
度を一律に定めることはできないが、請求項５の発明の
ように、点灯時の発光管外表面の最高温度が、１００時
間点灯後の発光管内の水素の圧力の、１時間点灯後の水
素の圧力に対する比が、０．８より大きくなる温度以下
で点灯することにより、ランプの寿命時間にわたり水素
の逃散を防止することができる。Since hydrogen has a small ionic radius,
It easily moves to the outside by moving along the tube wall of the arc tube that has reached a high temperature. Since the hydrogen permeability varies greatly depending on the type of translucent ceramics, the maximum temperature at which hydrogen can be prevented from escaping cannot be uniformly set. However, like the invention of claim 5 , the outer surface of the arc tube at the time of lighting. The maximum temperature of the lamp is such that the ratio of the pressure of hydrogen in the arc tube after 100 hours of lighting to the pressure of hydrogen after 1 hour of lighting is less than 0.8 so that the hydrogen is not burned over the life of the lamp. Can be prevented from escaping.

【００１６】[0016]

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る交流点灯さ
れる放電ランプの封止部のシール構造の一実施例を示
す。内部に一対の電極２ａ，２ｂが対向配置された発光
管１は、透光性セラミックスにて、球形や楕円球形に成
形される。発光管１は外管で覆われておらず、単管式で
ある。透光性セラミックスとしては、アルミナ、イット
リア、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡ
Ｇ）、ジルコニアなどを挙げることができる。そして、
発光管１の両端に封止部３が一体に連設される。なお、
交流点灯される放電ランプは左右対称であるので、図１
においては、シール構造は片側のみを示す。また、直流
点灯する放電ランプであっても良いことは勿論のことで
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an embodiment of the sealing structure of the sealing portion of a discharge lamp which is AC-lit according to the present invention. The arc tube 1 in which a pair of electrodes 2a and 2b are arranged to face each other is formed of translucent ceramic into a spherical shape or an elliptic spherical shape. The arc tube 1 is not covered with an outer tube and is of a single tube type. As translucent ceramics, alumina, yttria, yttrium-aluminum-garnet (YA
G), zirconia, etc. can be mentioned. And
The sealing portion 3 is integrally connected to both ends of the arc tube 1. In addition,
Since the discharge lamp that is lit by alternating current is symmetrical,
In, the seal structure is shown on only one side. It goes without saying that it may be a discharge lamp that is lit by direct current.

【００１７】電極２ａ，２ｂの端部にニオブ線６が接続
され、ニオブ線６の端部に白金合金からなる外部リード
線７が接続されている。封止部３の端部はフリットガラ
ス８でシールされるが、酸化され易いニオブ線６はフリ
ットガラス８て完全に覆われており、耐酸化シール構造
になっている。そして、外部リード線７がフリットガラ
ス８から延び出している。また、電極２ａ，２ｂと封止
部内壁面４の間にアルミナセラミックス材５が充填され
ている。A niobium wire 6 is connected to the ends of the electrodes 2a and 2b, and an external lead wire 7 made of a platinum alloy is connected to the ends of the niobium wire 6. The end of the sealing portion 3 is sealed with a frit glass 8, but the niobium wire 6 which is easily oxidized is completely covered with the frit glass 8 to form an oxidation resistant seal structure. The external lead wire 7 extends from the frit glass 8. An alumina ceramic material 5 is filled between the electrodes 2a and 2b and the inner wall surface 4 of the sealing portion.

【００１８】下記のとおり、かかる耐酸化シール構造を
有するランプ１、ランプ２、ランプ３の３種類の放電ラ
ンプを製作し、実際に点灯して各特性値を測定した。As described below, three types of discharge lamps having the oxidation-resistant seal structure, that is, the lamp 1, the lamp 2, and the lamp 3, were manufactured, and actually lighted to measure respective characteristic values.

【００１９】 〔ランプ１〕 発光管 材質 透光性多結晶アルミナ 外径４．２ｍｍ、 内容積０．０２５ｃｃ 電極 直径０．３ｍｍのタングステン棒、 発光長２．０ｍｍ 封入物 水銀・セシウム合金（重量比１０：１）ペレット１．０ｍｇ ヨウ化水銀ペレット ０．２５ｍｇ ヨウ化セシウムペレット １．５ｍｇ ヨウ化ガドリニウム ０．２５ｍｇ 封入ガス ネオン９９．１％−アルゴン０．９％の混合ガス ２０ｋＰａ ランプ電流 ０．５Ａ、 ランプ電圧 ５０Ｖ、 消費電力 ２５Ｗ[0019]     [Lamp 1]   Arc tube material Translucent polycrystalline alumina             Outer diameter 4.2mm, inner volume 0.025cc   Electrode 0.3mm diameter tungsten rod,             Luminous length 2.0 mm   Encapsulation Mercury / Cesium alloy (weight ratio 10: 1) Pellets 1.0 mg             Mercury iodide pellets 0.25mg             Cesium iodide pellet 1.5 mg             Gadolinium iodide 0.25mg   Filled gas Neon 99.1% -Argon 0.9% mixed gas 20 kPa   Lamp current 0.5A, lamp voltage 50V, power consumption 25W

【００２０】かかるランプ１は、超高圧水銀ランプであ
り、これを交流電力で水平点灯したところ、１時間点灯
後の発光管外表面の最高温度は約９３０℃であり、イオ
ン化物の蒸気圧を決める最冷点位置の発光管外表面の温
度は約７７０℃であった。また、１時間点灯後のＵＶ放
射変換効率は約２．１％であった。ランプ寿命は約１０
００時間であるが、ＵＶ放射変換効率は、時間経過と共
に変動し、ＵＶ放射変換効率の範囲は、１．７〜２．４
％であった。初期のネオン分圧に対する１時間点灯後の
ネオンの分圧の割合は、１００％であり、寿命終了後の
ネオン分圧は９０％であった。The lamp 1 is an ultra-high pressure mercury lamp. When the lamp is horizontally lit with AC power, the maximum temperature of the outer surface of the arc tube after lighting for 1 hour is about 930 ° C., and the vapor pressure of the ionized product is reduced. The temperature of the outer surface of the arc tube at the determined coldest spot position was about 770 ° C. The UV radiation conversion efficiency after lighting for 1 hour was about 2.1%. Lamp life is about 10
Although it is 00 hours, the UV radiation conversion efficiency varies with the passage of time, and the range of the UV radiation conversion efficiency is 1.7 to 2.4.
%Met. The ratio of the neon partial pressure after 1 hour of lighting to the initial neon partial pressure was 100%, and the neon partial pressure after the end of the life was 90%.

【００２１】次に、ランプ１をベースにしてのネオンと
アルゴンの混合ガス中のアルゴンの量を変化させたラン
プを製作して始動電圧を測定した。その結果を図２に示
すが、これから分かるように、始動電圧は、アルゴンの
モル比が０．１％まで低下し、それ以降は徐々に上昇
し、１０％を越えると急速に上昇する。そして、アルゴ
ンのモル比を０．０１〜８％にすれば始動電圧は約３６
０Ｖ以下になる。一方、１００％アルゴンの場合は、始
動電圧は約４００Ｖであるので、アルゴンのモル比を
０．０１〜８％にすれば始動電圧を約１０％低下するこ
とができる。更には、アルゴンのモル比を０．０３〜１
％にすれば始動電圧を約５０％も低下することができ、
きわめて好ましい始動性を得ることができる。Next, a starting voltage was measured by producing a lamp based on the lamp 1 and changing the amount of argon in the mixed gas of neon and argon. The results are shown in FIG. 2, and as can be seen from this, the starting voltage decreases to a molar ratio of argon of 0.1%, gradually increases thereafter, and increases rapidly when it exceeds 10%. The starting voltage is about 36 if the molar ratio of argon is 0.01 to 8%.
It becomes 0V or less. On the other hand, in the case of 100% argon, the starting voltage is about 400 V. Therefore, if the molar ratio of argon is 0.01 to 8%, the starting voltage can be reduced by about 10%. Furthermore, the molar ratio of argon is 0.03 to 1
If it is set to%, the starting voltage can be reduced by about 50%,
A very favorable startability can be obtained.

【００２２】 〔ランプ２〕 発光管 材質 透光性多結晶ＹＡＧ 外径４．４ｍｍ、 内容積０．０２５ｃｃ 電極 直径０．３ｍｍのタングステン棒、 発光長２．０ｍｍ 封入物 水銀・セシウム合金（重量比１０：１）ペレット１．０ｍｇ ヨウ化水銀ペレット ０．２５ｍｇ ヨウ化セシウムペレット １．５ｍｇ ヨウ化ガドリニウム ０．２５ｍｇ 封入ガス ネオン９８％−アルゴン１％−水素１％の混合ガス ２０ｋＰａ ランプ電流 ０．４Ａ、 ランプ電圧 ６０Ｖ、 消費電力 ２４Ｗ[0022]     [Lamp 2]   Arc tube material Translucent polycrystalline YAG             Outer diameter 4.4 mm, inner volume 0.025 cc   Electrode 0.3mm diameter tungsten rod,             Luminous length 2.0 mm   Encapsulation Mercury / Cesium alloy (weight ratio 10: 1) Pellets 1.0 mg             Mercury iodide pellets 0.25mg             Cesium iodide pellet 1.5 mg             Gadolinium iodide 0.25mg   Enclosed gas Mixed gas of neon 98% -1% argon-1% hydrogen 20 kPa   Lamp current 0.4A, lamp voltage 60V, power consumption 24W

【００２３】かかるランプ２は、超高圧水銀ランプであ
り、これを約２０ｋＨｚの高周波電力で垂直点灯したと
ころ、１時間点灯後の発光管外表面の最高温度は９１０
℃であり、イオン化物の蒸気圧を決める最冷点位置の発
光管外表面の温度は約７５０℃であった。また、１時間
点灯後のＵＶ放射変換効率は約２．４％であった。ラン
プ寿命は約６００時間であるが、ＵＶ放射変換効率は、
時間経過と共に変動し、ＵＶ放射変換効率の範囲は、
１．９〜２．６％であった。１時間点灯後の水素分圧に
対する１００時間点灯後の水素分圧の割合は８６％であ
り、寿命終了後の水素分圧の割合は６０％であった。The lamp 2 is an ultra-high pressure mercury lamp, and when it is vertically lit with a high frequency power of about 20 kHz, the maximum temperature of the outer surface of the arc tube after lighting for 1 hour is 910.
The temperature on the outer surface of the arc tube at the coldest point position, which determines the vapor pressure of the ionized product, was about 750 ° C. The UV radiation conversion efficiency after lighting for 1 hour was about 2.4%. The lamp life is about 600 hours, but the UV radiation conversion efficiency is
The range of the UV radiation conversion efficiency changes with the passage of time,
It was 1.9 to 2.6%. The ratio of the hydrogen partial pressure after 100 hours of lighting to the hydrogen partial pressure after 1 hour of lighting was 86%, and the ratio of hydrogen partial pressure after the end of life was 60%.

【００２４】次に、ランプ２をベースにしてネオンとア
ルゴンと１％水素の混合ガス中のアルゴンの量を変化さ
せたランプを製作し、始動電圧を測定した。その結果を
図３に示すが、これから分かるように、始動電圧は、ア
ルゴンのモル比が１％まで低下し、それ以降は上昇す
る。前述のとおり、水素を添加すると一般的に始動電圧
は上昇するが、１００％アルゴンであって水素を添加し
ない従来の放電ランプの始動電圧である４００Ｖ以下の
始動電圧を確保するためには、つまり、水素を添加した
にもかかわらず従来の放電ランプより始動電圧を下げる
ためには、アルゴン量は０．１〜８％にする必要があ
る。Next, based on the lamp 2, a lamp in which the amount of argon in the mixed gas of neon, argon and 1% hydrogen was changed was manufactured, and the starting voltage was measured. The results are shown in FIG. 3, and as can be seen, the starting voltage decreases until the molar ratio of argon decreases to 1% and increases thereafter. As described above, when hydrogen is added, the starting voltage generally rises, but in order to secure a starting voltage of 400 V or less, which is the starting voltage of a conventional discharge lamp that is 100% argon and does not add hydrogen, In order to lower the starting voltage compared with the conventional discharge lamp despite the addition of hydrogen, the amount of argon needs to be 0.1 to 8%.

【００２５】また、ランプ２をベースにして水素量を変
化させたランプを製作し、放射効率を測定したが、その
結果を図４に示す。これから分かるように、放射効率を
５％以上上昇させるためには、水素量を０．０１〜〜３
０％すればよい。更には、水素量を０．２〜１２％にす
れば、放射効率は１０％以上上昇し、きわめて好ましい
結果を得ることができる。Further, a lamp in which the amount of hydrogen was changed was manufactured based on the lamp 2 and the radiation efficiency was measured. The results are shown in FIG. As can be seen from this, in order to increase the radiation efficiency by 5% or more, the amount of hydrogen is 0.01 to 3
It should be 0%. Further, if the amount of hydrogen is set to 0.2 to 12%, the radiation efficiency is increased by 10% or more, and a very preferable result can be obtained.

【００２６】 〔ランプ３〕 発光管 材質 透光性多結晶アルミナ 外径３．６ｍｍ、 内容積０．０１２ｃｃ 電極 直径０．３ｍｍのタングステン棒、 発光長３．０ｍｍ 封入物 水銀・ナトリウム合金ペレット ０．２５ｍｇ ヨウ化水銀ペレット ０．１ｍｇ ヨウ化ナトリウムとヨウ化ジスプロシウムの混合ペレット ０．３２ｍｇ ヨウ化タリウム ０．１ｍｇ 封入ガス ネオン９９％−アルゴン１％の混合ガス ２０ｋＰａ ランプ電流 ０．３Ａ、 ランプ電圧 ５０Ｖ、 消費電力 １５Ｗ[0026]     [Lamp 3]   Arc tube material Translucent polycrystalline alumina             Outer diameter 3.6 mm, inner volume 0.012 cc   Electrode 0.3mm diameter tungsten rod,             Luminous length 3.0 mm   Encapsulation Mercury-sodium alloy pellets 0.25mg             Mercury iodide pellets 0.1mg       Mixed pellet of sodium iodide and dysprosium iodide 0.32 mg             Thallium iodide 0.1 mg   Filled gas Neon 99% -Argon 1% mixed gas 20 kPa   Lamp current 0.3A, lamp voltage 50V, power consumption 15W

【００２７】かかるランプ３はメタルハライドランプで
あり、交流電源で水平点灯したところ、１時間点灯後の
発光管外表面の最高温度は９８０℃であり、イオン化物
の蒸気圧を決める最冷点位置の発光管外表面の温度は約
８６０℃であった。また、放射効率は６５ｌｍ／Ｗ、演
色評価指数は約８０、ランプ寿命は約６０００時間であ
った。The lamp 3 is a metal halide lamp, and when horizontally lit by an AC power source, the maximum temperature of the outer surface of the arc tube after lit for 1 hour is 980 ° C., which is the coldest point position that determines the vapor pressure of the ionized product. The temperature of the outer surface of the arc tube was about 860 ° C. The radiation efficiency was 65 lm / W, the color rendering index was about 80, and the lamp life was about 6000 hours.

【００２８】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の放電ラ
ンプは、バッファーガスとして、優れたペニング効果が
期待できるネオンとその他の希ガスを使用するが、発光
管を透光性セラミックスで成形するとともに発光管端部
の封止部を耐酸化性構造でシールし、かつ発光管の外表
面最高温度が１２００℃以下の温度で点灯するので、発
光管内からネオンが逃散することを防止することがで
き、始動性が良く、かつ外管を使用しない単管式の放電
ランプとすることができる。次に、請求項１の放電ラン
プにおいて、発光管外表面の最高温度と最冷点位置の温
度との関係を規定することにより安定したＵＶ放射変換
効率が得られ、ネオンとアルゴンの混合ガスに対するア
ルゴンのモル比を規定することにより、始動電圧を低下
させることができる。また、水素ガスを封入するとき、
ネオンとアルゴンの混合モル比および水素のモル比の範
囲を適正に定めることにより、始動性をほとんど悪化さ
せることなく放射効率を上昇でき、更には、発光管の温
度を所定値以下にすると、水素の逃散を防止することが
できる。 As described above, in the discharge lamp according to the first aspect , neon and other noble gases that can be expected to have an excellent Penning effect are used as the buffer gas, but the arc tube is formed of a transparent ceramic. In addition, the end of the arc tube is sealed with an oxidation resistant structure, and since the maximum outer surface temperature of the arc tube lights up at a temperature of 1200 ° C. or less, it is possible to prevent neon from escaping from the inside of the arc tube. It is possible to obtain a single-tube discharge lamp that has good startability and does not use an outer tube. Next, the discharge run of claim 1
The maximum temperature on the outer surface of the arc tube and the
Stable UV radiation conversion by defining the relationship with the degree
Efficiency is obtained, and the efficiency for neon and argon mixed gas is increased.
Lowering the starting voltage by defining the molar ratio of Lgon
Can be made. Also, when filling hydrogen gas,
The ranges of the mixing molar ratio of neon and argon and the molar ratio of hydrogen are shown.
By setting the enclosure properly, the startability is almost deteriorated.
The radiation efficiency can be increased without changing the temperature of the arc tube.
If the temperature is less than a specified value, it is possible to prevent the escape of hydrogen.
it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】封止部のシール構造の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a seal structure of a sealing unit.

【図２】ネオン−アルゴンに対するアルゴンの割合と始
動電圧の関係図である。FIG. 2 is a relationship diagram of a ratio of argon to neon-argon and a starting voltage.

【図３】ネオン−アルゴン−水素に対するアルゴンの割
合と始動電圧の関係図である。FIG. 3 is a relationship diagram of a ratio of argon to neon-argon-hydrogen and a starting voltage.

【図４】水素量と放射効率の関係図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between hydrogen content and radiation efficiency.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 発光管 ２ａ，２ｂ 電極 ３ 封止部 ５ アルミナセラミック材 ６ ニオブ線 ７ 外部リード線 ８ フリットガラス 1 arc tube 2a, 2b electrodes 3 Sealing part 5 Alumina ceramic material 6 niobium line 7 External lead wire 8 frit glass

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮永 晶司 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシ オ電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−264155（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−185831（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−282551（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−5358（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−298098（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−114275（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 61/20 H01J 61/30 H01J 61/88 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akiji Miyanaga 1194 Sado, Bessho-cho, Himeji-shi, Hyogo Ushio Electric Co., Ltd. (56) Reference JP-A-8-264155 (JP, A) JP-A-8 -185831 (JP, A) JP 4-282551 (JP, A) JP 2-5358 (JP, A) JP 8-298098 (JP, A) JP 53-114275 (JP, A) ) (58) Fields surveyed (Int.Cl. ⁷ , DB name) H01J 61/20 H01J 61/30 H01J 61/88

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 内部に一対の電極が配置される発光管が
透光性セラミックスで成形され、該発光管は外管で覆わ
れない単管式であり、発光管端部の封止部が耐酸化性構
造でシールされ、該発光管内にバッファーガスとしてネ
オンおよび他の希ガスが封入され、該発光管の外表面最
高温度が１２００℃以下の温度で点灯されることを特徴
とする放電ランプ。1. An arc tube in which a pair of electrodes are arranged is formed of translucent ceramics, and the arc tube is covered with an outer tube.
In this case, the end of the arc tube is sealed with an oxidation resistant structure, and neon and other rare gases are filled as a buffer gas in the arc tube. A discharge lamp having a maximum outer surface temperature of 1,200 ° C. or lower. 【請求項２】 前記発光管内に封入されたイオン化物の
蒸気圧を決める最冷点位置の発光管外表面の温度が、発
光管外表面の最高温度の３００Ｋ以内の温度であること
を特徴とする請求項１記載の放電ランプ。2. The temperature of the outer surface of the arc tube at the coldest point position that determines the vapor pressure of the ionized product sealed in the arc tube is within 300 K of the maximum temperature of the outer surface of the arc tube. The discharge lamp according to claim 1. 【請求項３】 前記発光管内にネオン以外の希ガスとし
てアルゴンが封入され、ネオンとアルゴンの混合ガスに
対するアルゴンのモル比が０．０１〜８％であることを
特徴とする請求項１記載の放電ランプ。3. The arc tube is filled with argon as a rare gas other than neon, and the molar ratio of argon to the mixed gas of neon and argon is 0.01 to 8%. Discharge lamp. 【請求項４】 前記発光管内に水素ガスが封入されると
ともに、ネオン以外の希ガスとしてアルゴンが封入さ
れ、ネオンとアルゴンの混合ガスに対するアルゴンのモ
ル比が０．１〜８％であり、ネオンとアルゴンの混合ガ
スに対する水素のモル比が０．０１〜３０％であること
を特徴とする請求項１記載の放電ランプ。4. When hydrogen gas is filled in the arc tube
In both cases, argon is enclosed as a rare gas other than neon, the molar ratio of argon to the mixed gas of neon and argon is 0.1 to 8%, and the molar ratio of hydrogen to the mixed gas of neon and argon is 0.01 to. Discharge lamp according to claim 1, characterized in that it is 30%. 【請求項５】 点灯時の発光管外表面の最高温度が、１
００時間点灯後の発光管内の水素の圧力の、１時間点灯
後の水素の圧力に対する比が０．８より大きくなる温度
以下であることを特徴とする請求項４記載の放電ラン
プ。5. The maximum temperature of the outer surface of the arc tube at the time of lighting is 1
5. The discharge lamp according to claim 4, wherein the ratio of the pressure of hydrogen in the arc tube after being turned on for 00 hours to the pressure of hydrogen after being turned on for 1 hour is not higher than 0.8.