JP4260050B2 - Metal vapor discharge lamp - Google Patents
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Description
本発明は、金属蒸気放電ランプに関し、特に、アルミナセラミックなどの透光性セラミック製の発光容器を用いた金属蒸気放電ランプに関する。 The present invention relates to a metal vapor discharge lamp, and more particularly to a metal vapor discharge lamp using a light emitting container made of a translucent ceramic such as alumina ceramic.
近年、金属蒸気放電ランプの発光容器は、従来の石英ガラスに代わり、アルミナセラミックなどの透光性セラミック製のものが主流となりつつある。透光性セラミックは、石英ガラスに比べて耐熱性に優れているので、金属蒸気放電ランプのように点灯中に高温になる高圧放電ランプの発光容器に適している。例えばアルミナセラミックは、石英ガラスに比べて、発光容器内に封入される発光金属との反応性も少ないことから、金属蒸気放電ランプの長寿命化も期待できる。 In recent years, light-emitting containers for metal vapor discharge lamps are becoming mainstream made of translucent ceramics such as alumina ceramics instead of conventional quartz glass. Since the translucent ceramic is superior in heat resistance compared to quartz glass, it is suitable for a light-emitting container of a high-pressure discharge lamp that becomes high temperature during lighting, such as a metal vapor discharge lamp. For example, alumina ceramic is less reactive with a light-emitting metal sealed in a light-emitting container than quartz glass, so that a long life of a metal vapor discharge lamp can be expected.
金属蒸気放電ランプの発光容器は、一般に放電空間を形成する中央本管部と、本管部の両端部から延長された前記本管部より小さい外径を有する側管部とからなり、側管部の中空には給電体が延在している。給電体は、放電空間内に配置されるコイルが取り付けられた電極と、電極支持体とからなる。電極支持体は、側管部の開口端部を密封するシール材により、側管部内に固定されている。シール材には、ガラスフリット等が用いられる。 A luminous vessel of a metal vapor discharge lamp generally comprises a central main pipe part that forms a discharge space, and a side pipe part that has an outer diameter smaller than the main pipe part that is extended from both ends of the main pipe part. A power feeding body extends in the hollow portion. The power feeding body includes an electrode to which a coil disposed in the discharge space is attached and an electrode support. The electrode support is fixed in the side tube portion by a sealing material that seals the open end of the side tube portion. Glass frit or the like is used as the sealing material.
給電体に設けられた電極が鉛直方向を向いた状態で金属蒸気放電ランプを点灯させた場合、鉛直方向下側に配置されている側管部と給電体との間隙には、放電空間内に封入されている発光金属が沈み込み易い。給電体と側管部との間隙に発光金属が沈み込むと、放電空間内で発光に寄与する発光金属が少なくなり、十分な蒸気圧が得られず、色温度変化が大きくなる。点灯直後の金属蒸気放電ランプの特性が十分であっても、点灯後数百時間もしくは数千時間経過した時点では、特性が大きく変わってしまうことも多い。このような問題を防止するために、発光金属の量を増やすことも考えられるが、発光金属と電極やセラミックとの反応が促進され、かえって寿命特性が低下してしまう。 When the metal vapor discharge lamp is turned on with the electrode provided on the power supply body facing the vertical direction, the gap between the side tube portion arranged on the lower side in the vertical direction and the power supply body is within the discharge space. The enclosed luminescent metal is likely to sink. When the luminescent metal sinks in the gap between the power feeder and the side tube portion, the luminescent metal contributing to light emission in the discharge space is reduced, sufficient vapor pressure cannot be obtained, and the color temperature change increases. Even if the characteristics of the metal vapor discharge lamp immediately after lighting are sufficient, the characteristics often change greatly after several hundred hours or thousands of hours have elapsed since lighting. In order to prevent such a problem, it is conceivable to increase the amount of the luminescent metal. However, the reaction between the luminescent metal and the electrode or ceramic is promoted, and the life characteristics are deteriorated.
中央本管部と側管部とを焼きばめにより接合した発光容器を用いた金属蒸気放電ランプもある。このランプでは、電極の先端付近に設けられるコイルの発光容器内での位置が規制されている。これにより、焼きばめ部の温度を制御して、発光金属の沈み込みを抑制している（特許文献１参照）。この提案によれば、発光金属が、中央本管部や側管部に比べて肉厚となる低温の焼きばめ部に液状となって存在し得る。そのため、給電体と側管部との間隙に発光金属が沈み込む量を、従来よりも低減することが可能である。 There is also a metal vapor discharge lamp using a luminous vessel in which a central main pipe part and a side pipe part are joined by shrink fitting. In this lamp, the position of the coil provided near the tip of the electrode in the light emitting container is regulated. Thereby, the temperature of the shrink-fitted portion is controlled to suppress the sinking of the luminescent metal (see Patent Document 1). According to this proposal, the luminescent metal may be present in a liquid state in a low-temperature shrink-fitted portion that is thicker than the central main tube portion and the side tube portion. Therefore, it is possible to reduce the amount of the luminescent metal that sinks into the gap between the power feeder and the side tube portion as compared with the conventional case.
一方、中央本管部と側管部とが一体成形されている透光性セラミック製の発光容器では、その製法上、中央本管部と側管部との境界部内側の最小の曲率半径が大きくなりがちである。そのため一体成形の発光容器を用いた金属蒸気放電ランプでは、液状の発光金属が、給電体と側管部との間隙に流れ込み易い。そこで、中央本管部と側管部との境界部内側の最小の曲率半径を小さく制御することにより、境界部を液状金属が流れ込みにくい形状とすることが提案されている（特許文献２参照）。 On the other hand, in the light emitting container made of a translucent ceramic in which the central main pipe part and the side pipe part are integrally formed, the minimum radius of curvature inside the boundary part between the central main pipe part and the side pipe part is due to the manufacturing method. Tends to grow. Therefore, in the metal vapor discharge lamp using the integrally formed light emitting container, the liquid light emitting metal easily flows into the gap between the power feeding body and the side tube portion. Therefore, it has been proposed that the minimum curvature radius inside the boundary portion between the central main pipe portion and the side tube portion is controlled to be small so that the liquid metal does not flow into the boundary portion (see Patent Document 2). .
しかしながら、中央本管部と側管部との境界部を液状金属が流れ込みにくい形状とする場合、境界部の温度を制御することが困難となり、好適な金属蒸気圧が得られないという問題がある。安定な発光特性の金属蒸気放電ランプを得るためには、中央本管部と側管部との境界部の形状を制御するとともに、境界部の温度を好適な金属蒸気圧が得られる温度に保持しなければならない。
本発明は、給電体と側管部との間隙への液状金属の流れ込みの抑制と、好適な金属蒸気圧の維持とを両立させることにより、長時間連続点灯させても色温度変化が少なく、安定した発光特性を持続する金属蒸気放電ランプを提供することを目的とする。 The present invention achieves both a suppression of the flow of the liquid metal into the gap between the power supply body and the side tube portion and the maintenance of a suitable metal vapor pressure, so that there is little change in color temperature even when the lamp is continuously lit for a long time. It is an object of the present invention to provide a metal vapor discharge lamp that maintains stable light emission characteristics.
本発明においては、上記目的を達成するために、中央本管部と側管部との境界部内側の最小の曲率半径Ｒi（ｍｍ）と、Ｒi値と相関する中央本管部の内径Ｄ（ｍｍ）と、Ｄ値と相関するランプ電力Ｐ（Ｗ）との関係を最適化するとともに、中央本管部と側管部との境界部外側の最小の曲率半径Ｒ0（ｍｍ）を制御する。 In the present invention, in order to achieve the above object, the minimum radius of curvature R i (mm) inside the boundary between the central main pipe and the side pipe and the inner diameter of the central main pipe that correlates with the R i value. While optimizing the relationship between D (mm) and the lamp power P (W) correlated with the D value, the minimum radius of curvature R 0 (mm) outside the boundary between the central main pipe and the side pipe is set. Control.
すなわち、本発明は、（ａ）透光性セラミック製の発光容器であって、放電空間を形成する中央本管部と、前記本管部の両端部から延長された前記本管部より小さい外径を有する側管部とからなり、前記本管部と前記側管部とは一体成形されている発光容器、（ｂ）前記側管部の中空に延在する一対の給電体であって、前記放電空間内に配置されるコイルが取り付けられているとともに第１端部が前記放電空間内に配置されている電極と、前記電極の第２端部から延長された電極支持体とからなる給電体、（ｃ）前記側管部の開口端部を密封するとともに前記電極支持体を前記側管部に固定するシール材、および（ｄ）前記放電空間内に封入されている発光金属を具備する金属蒸気放電ランプであって、前記本管部と前記側管部との継ぎ目のない境界部内側が、最小の曲率半径Ｒiｍｍを有し、前記境界部外側が、最小の曲率半径Ｒ0ｍｍを有し、前記本管部が、内径Ｄｍｍを有し、前記ランプが、電力Ｐワットを有し、曲率半径Ｒi、曲率半径Ｒ0、内径Ｄおよび電力Ｐが、式（１）：−０．０００７６Ｐ＋０．３０４≦Ｒi／Ｄ≦−０．０００７６Ｐ＋０．４９０（ただし、Ｐ≦３５０Ｗ）を満たし、かつ式（２）：１．２８Ｒ0≦Ｒi≦１．３９Ｒ0を満たすことを特徴とする金属蒸気放電ランプに関する。 That is, the present invention is: (a) a light-emitting container made of translucent ceramic, which has a central main pipe portion that forms a discharge space, and an outer portion that is smaller than the main pipe portion extended from both ends of the main pipe portion. A luminous tube in which the main tube portion and the side tube portion are integrally formed, and (b) a pair of power feeding bodies extending in the hollow of the side tube portion, A power feed comprising an electrode having a coil disposed in the discharge space and having a first end disposed in the discharge space and an electrode support extended from the second end of the electrode A body, (c) a sealing material that seals the open end of the side tube portion and fixes the electrode support to the side tube portion, and (d) a luminescent metal enclosed in the discharge space. A metal vapor discharge lamp comprising a seam between the main pipe part and the side pipe part There boundary inside, has a minimum radius of curvature R i mm, the boundary outside, have a minimum radius of curvature R 0 mm, the main portion has an inner diameter Dmm, the lamp, It has power P watts, the radius of curvature R i , the radius of curvature R 0 , the inner diameter D and the power P are given by the formula (1): −0.00076P + 0.304 ≦ R i /D≦−0.00076P+0.490 (where P ≦ 350 W) and a metal vapor discharge lamp characterized by satisfying the formula (2): 1.28R 0 ≦ R i ≦ 1.39R 0 .
上記構成によれば、点灯中または消灯直後に、液状で存在する発光金属が、給電体と側管部との間隙に流れ込むことを抑制するとともに、好適な金属蒸気圧を維持することができ、安定した色温度を長期間に亘って保つことができる。 According to the above configuration, the light-emitting metal that exists in a liquid state during lighting or immediately after turning off can be prevented from flowing into the gap between the power feeding body and the side tube portion, and a suitable metal vapor pressure can be maintained. A stable color temperature can be maintained over a long period of time.
前記金属蒸気放電ランプにおいては、前記電極の第１端部から、近い方の前記側管部の開口端部までの長さＬ１と、前記電極の第１端部から、近い方の前記側管部の内壁が屈曲し始める位置までの長さＬ２とが、式（３）：０．２８≦Ｌ２／Ｌ１≦０．３８を満たすことが好ましい。 In the metal vapor discharge lamp, the length L1 from the first end portion of the electrode to the open end portion of the closer side tube portion, and the side tube closer to the first end portion of the electrode. It is preferable that the length L2 to the position where the inner wall of the portion starts to be bent satisfies the formula (3): 0.28 ≦ L2 / L1 ≦ 0.38.
本発明によれば、給電体と側管部との間隙への液状金属の流れ込みの抑制と、好適な金属蒸気圧の維持とを両立させることができ、長時間連続点灯させても色温度変化が少なく、安定した発光特性を持続する金属蒸気放電ランプを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to achieve both the suppression of the flow of the liquid metal into the gap between the power supply body and the side tube portion and the maintenance of a suitable metal vapor pressure, and the color temperature change even if the lamp is continuously lit for a long time. Therefore, it is possible to provide a metal vapor discharge lamp that has a small amount of light and maintains stable light emission characteristics.
以下に、本発明の金属蒸気放電ランプの実施の一形態について、図面を参照しながら説明する。
図１を、２００Ｗの金属蒸気放電ランプの内部構造を示す外管を断面にした正面図であるとして説明する。
Hereinafter, an embodiment of a metal vapor discharge lamp of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 will be described assuming that the outer tube showing the internal structure of a 200 W metal vapor discharge lamp is a cross-sectional front view.
図１の金属蒸気放電ランプは、アルミナセラミック製の発光容器を用いた発光管１１、発光管１１を収容する外管１３、発光管１１の両端から突出する電極支持体１５ａ、１５ｂに電力を供給する電流供給線１２ａ、１２ｂ、外管１３に装着された口金１４からなる。外管１３の内部には、所定圧の窒素が封入されており、口金１４の装着によって密閉されている。電流供給線１２ａは、発光管１１の上方に配置された一方の電極支持体１５ａを支持するとともに、その一端は外管１３の頭頂部に固定されており、他端はステム１７から突出する支持線１６ａに固定されている。電流供給線１２ｂの一端は、発光管１１の下方に配置された他方の電極支持体１５ｂを支持するとともに、他端はステム１７から突出する支持線１６ｂに固定されている。支持線１６ａ、１６ｂは、部分的にステム１７により封止されている。
The metal vapor discharge lamp of FIG. 1 supplies electric power to an
図２は、発光管１の内部構造を示すための発光容器を断面にした側面図である。
発光容器は、両端が次第に窄まった形状の中央本管部２１と、本管部２１の両端部から延長された前記本管部より小さい外径を有する側管部２２ａ、２２ｂとからなる。発光容器の中央本管部２１の肉厚は、例えば２０〜３５０Ｗのランプの場合、一般に０．４〜１．５ｍｍである。発光容器の内部には、発光金属（図示せず）が封入されており、水銀と希ガスも封入されている。中央本管部２１と側管部２２ａ、２２ｂとは一体成形されているため、中央本管部と側管部との継目のない境界部は、側管部２２ａ、２２ｂの内壁が屈曲し始める内側変曲点ｐ1と、側管部の外壁が屈曲し始める外側変曲点ｐ2を有する。
FIG. 2 is a side view in cross section of a light emitting container for showing the internal structure of the arc tube 1.
The luminous container includes a central
側管部２２ａ、２２ｂの中空には、それぞれ給電体が挿入されている。給電体は、一端（第１端部）付近にコイル２３ａ、２３ｂが取り付けられた電極２４ａ、２４ｂと、電極２４ａ、２４ｂの他端（第２端部）と接続された電極支持体
２５ａ、２５ｂとからなる。コイル２３ａ、２３ｂは、放電空間内で互いに対向するように配置されている。電極２４ａ、２４ｂのピン部は、例えばタングステンからなる。電極と接続されている電極支持体２５ａ、２５ｂは、導電性サーメットからなり、その熱膨張係数は発光容器を形成するアルミナセラミックとほぼ等しい。導電性サーメットには、金属粉末とセラミック粉末とを混合し、焼結させたものが用いられる。
Power feeders are inserted in the hollows of the
電極支持体２５ａ、２５ｂは、側管部２２ａ、２２ｂの開口端部から突出しており、その端部付近でシール材２６ａ、２６ｂによって側管部に固定されている。シール材２６ａ、２６ｂには、例えばガラスフリットが用いられる。ガラスフリットは、アルミナ、シリカ等の金属酸化物からなる。図２では示されていないが、実際には、溶融状態のガラスフリットが、側管部２２ａ、２２ｂの開口端部から、中央本管部側へ向けて流し込まれる。側管部内に流し込まれるシール材の長さは、例えば２０〜３５０Ｗのランプの場合、一般に２〜７ｍｍである。
The electrode supports 25a and 25b protrude from the open ends of the
ここで、給電体と側管部との間隙への液状金属の流れ込みの抑制と、好適な金属蒸気圧の維持とを両立させるには、以下の要件を満たす必要がある。
まず、本管部と側管部との継ぎ目のない境界部内側の最小の曲率半径をＲiｍｍとするとき、最小の曲率半径Ｒi（ｍｍ）と中央本管部２１の内径Ｄ（ｍｍ）との比：Ｒi／Ｄが、ランプ電力Ｐ（Ｗ）との間に、式（１）：
−０．０００７６Ｐ＋０．３０４≦Ｒi／Ｄ≦−０．０００７６Ｐ＋０．４９０（ただし、Ｐ≦３５０Ｗ）を満たす必要がある。
Here, in order to achieve both the suppression of the flow of the liquid metal into the gap between the power feeding body and the side pipe portion and the maintenance of a suitable metal vapor pressure, the following requirements must be satisfied.
First, a curvature radius of a seamless boundary portion inside the smallest of the main tube and the side tube portion when the R i mm, an inside diameter D (mm minimum radius of curvature R i (mm) and the central main tube portion 21 ) Ratio between R i / D and the lamp power P (W), formula (1):
It is necessary to satisfy −0.00076P + 0.304 ≦ R i /D≦−0.00076P+0.490 (where P ≦ 350 W).
Ｒi／Ｄ値が式（１）の範囲の下限値よりも小さくなると、管壁負荷が小さくなり、充分な金属蒸気圧が得られない。あるいは、放電空間に位置する電極の先端と、中央本管部と側管部との境界部との距離が短くなり、中央本管部と側管部との境界部にクラックが生じる可能性がある。一方、Ｒi／Ｄ値が式（１）の範囲の上限値よりも大きくなると、給電体と側管部との間隙への液状金属の流れ込みを抑制することができず、ランプの色温度変化が大きくなる。このような傾向は、ランプ電力Ｐが１０≦Ｐ≦３５０の範囲において、特に顕著となる。ランプ電力Ｐが３５０Ｗをこえると、発光容器の寸法が大きくなり、式（１）の範囲では充分な金属蒸気圧が得られず、効率が低下する。効率の低下を抑制するために電流を大きくすることも考えられるが、そのためには電極径を太くする必要がある。しかし、電極径を太くすると、熱ロスが大きくなってしまう。 When the R i / D value is smaller than the lower limit value of the range of the formula (1), the tube wall load becomes small and a sufficient metal vapor pressure cannot be obtained. Alternatively, the distance between the tip of the electrode located in the discharge space and the boundary between the central main tube and the side tube may be shortened, and cracks may occur at the boundary between the central main tube and the side tube. is there. On the other hand, if the R i / D value is larger than the upper limit value in the range of the expression (1), the flow of the liquid metal into the gap between the power supply body and the side tube portion cannot be suppressed, and the color temperature change of the lamp Becomes larger. Such a tendency becomes particularly remarkable when the lamp power P is in the range of 10 ≦ P ≦ 350. When the lamp power P exceeds 350 W, the size of the luminous container increases, and a sufficient metal vapor pressure cannot be obtained within the range of the formula (1), resulting in a reduction in efficiency. Although it is conceivable to increase the current in order to suppress the decrease in efficiency, it is necessary to increase the electrode diameter. However, when the electrode diameter is increased, the heat loss increases.
次に、本管部と側管部との継ぎ目のない境界部外側の最小の曲率半径をＲ0ｍｍとするとき、最小の曲率半径Ｒiと最小の曲率半径Ｒ0は、式（２）：
１．２８Ｒ0≦Ｒi≦１．３９Ｒ0
を満たす必要がある。
Next, when the minimum curvature radius outside the seamless boundary between the main pipe portion and the side pipe portion is R 0 mm, the minimum curvature radius R i and the minimum curvature radius R 0 are expressed by the equation (2). :
1.28R 0 ≦ R i ≦ 1.39R 0
It is necessary to satisfy.
曲率半径Ｒiと曲率半径Ｒ0が、式（２）を満たさない場合には、給電体と側管部との間隙への液状金属の流れ込みの抑制と、好適な金属蒸気圧の維持とを両立させることが困難となる。 When the curvature radius R i and the curvature radius R 0 do not satisfy the formula (2), it is possible to suppress the flow of the liquid metal into the gap between the power feeding body and the side pipe portion and to maintain a suitable metal vapor pressure. It becomes difficult to achieve both.
放電空間内に位置する電極の先端（第１端部）から、近い方の側管部の開口端部までの長さは、図２中、水平距離Ｌ１で表される。また、電極の先端（第１端部）から、近い方の側管部の内壁が屈曲し始める位置（すなわち点ｐ1）までの長さは、図２中、の水平距離Ｌ２で表される。 The length from the tip (first end) of the electrode located in the discharge space to the open end of the closer side tube is represented by a horizontal distance L1 in FIG. Further, the length from the tip (first end) of the electrode to the position where the inner wall of the nearer side tube portion begins to bend (that is, the point p 1 ) is represented by a horizontal distance L2 in FIG. .
Ｌ１とＬ２とは、式（３）：０．２８≦Ｌ２／Ｌ１≦０．３８を満たすことが好ましい。Ｌ２／Ｌ１値が、式（３）の下限値より小さくても、上限値より大きくても、発光金属の給電体と側管部との間隙への沈み込みが発生し、色温度変化が大きくなる。なお、Ｌ１が短すぎると、電極の先端と、側管部に流し込まれたシール材との距離が短くなり、シール材による封着部にクラックが生じる可能性がある。Ｌ２が短すぎると、電極の先端と、本管部と側管部との境界部との距離が短くなり、本管部と側管部との境界部にクラックが生じる可能性がある。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
L1 and L2 preferably satisfy the formula (3): 0.28 ≦ L2 / L1 ≦ 0.38. Even if the L2 / L1 value is smaller than the lower limit value or larger than the upper limit value in the expression (3), the light emitting metal sinks into the gap between the power feeding body and the side tube portion, and the color temperature change is large. Become. If L1 is too short, the distance between the tip of the electrode and the sealing material poured into the side tube portion becomes short, and there is a possibility that a crack will occur in the sealing portion by the sealing material. If L2 is too short, the distance between the tip of the electrode and the boundary portion between the main tube portion and the side tube portion is shortened, and there is a possibility that a crack occurs in the boundary portion between the main tube portion and the side tube portion.
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples.
図２に示すようなアルミナセラミック製の発光容器を有する発光管を作製し、それを用いて図１に示すような電力２００Ｗの金属蒸気放電ランプを作製した。
ただし、発光容器の中央本管部と側管部との境界部内側の最小の曲率半径Ｒi（ｍｍ）と、本管部の内径Ｄ（ｍｍ）との比：Ｒi／Ｄを、表１に示すように変化させた。
A luminous tube having an alumina ceramic luminous vessel as shown in FIG. 2 was produced, and a 200 V power metal vapor discharge lamp as shown in FIG. 1 was produced using the luminous tube.
However, the ratio of the minimum radius of curvature R i (mm) inside the boundary between the central main tube portion and the side tube portion of the luminous container to the inner diameter D (mm) of the main tube portion: R i / D 1 was changed.
中央本管部の内径Ｄは１２．９ｍｍ、側管部の内径は１．３ｍｍとした。
放電空間内には、発光金属として、
ＤｙＩ3を０．９ｍｇ、
ＨｏＩ3を０．７ｍｇ、
ＴｍＩ3を０．９ｍｇ、
ＮａＩを２．８ｍｇ、
ＴｌＩを０．９ｍｇ封入した。
The inner diameter D of the central main pipe part was 12.9 mm, and the inner diameter of the side pipe part was 1.3 mm.
In the discharge space, as a luminescent metal,
0.9 mg of DyI 3
0.7 mg HoI 3
0.9 mg of TmI 3
2.8 mg of NaI,
0.9 mg of TlI was enclosed.
放電空間内には、さらに、希ガスとして３１０ｈＰａのアルゴンと、２９．２ｍｇの水銀を封入した。
電極のピン部には、タングステンからなる外径０．６ｍｍ、長さ１２．５ｍｍのピンを用いた。
電極支持体には、モリブデン粉末とアルミナ粉末とを混合し、焼結させた外径１．２ｍｍ、長さ２０ｍｍの導電性サーメット（熱膨張係数７．０×１０-6）を用いた。
シール材には、アルミナ、シリカ等からなるガラスフリットを用いた。
The discharge space was further filled with 310 hPa argon and 29.2 mg mercury as noble gases.
As the pin portion of the electrode, a pin made of tungsten having an outer diameter of 0.6 mm and a length of 12.5 mm was used.
For the electrode support, a conductive cermet (thermal expansion coefficient: 7.0 × 10 −6 ) having an outer diameter of 1.2 mm and a length of 20 mm mixed and sintered with molybdenum powder and alumina powder was used.
As the sealing material, a glass frit made of alumina, silica or the like was used.
電極の先端から、近い方の側管部の内壁が屈曲し始める位置までの長さＬ２（図２におけるＬ２）と、前記電極の先端から、前記近い方の側管部の開口端部までの長さＬ１（図２におけるＬ１）との比：Ｌ２／Ｌ１は０．３２で固定した。Ｌ１は１７．８ｍｍとした。 A length L2 (L2 in FIG. 2) from the tip of the electrode to a position where the inner wall of the near side tube portion begins to bend, and from the tip of the electrode to the open end of the near side tube portion Ratio to length L1 (L1 in FIG. 2): L2 / L1 was fixed at 0.32. L1 was 17.8 mm.
Ｌ２／Ｌ１値と、Ｒi／Ｄ値と、ライフ（５．５時間点灯し、０．５時間消灯する操作を繰り返したときの合計点灯時間）６０００時間後の色温度変化との関係を表１に示す。なお、本実施例および以下の実施例では、ランプ点灯３０分後の色温度に対する増加分（Ｋ）で、色温度変化を示した。 The relationship between L2 / L1 value, R i / D value, and life (total lighting time when the operation of turning on for 5.5 hours and turning off for 0.5 hours is repeated) 6000 hours later is shown. It is shown in 1. In this example and the following examples, the change in color temperature was indicated by an increase (K) with respect to the color temperature 30 minutes after the lamp was turned on.
ランプ電力を２００Ｗから３００Ｗとしたこと以外、実施例１と同様の金属蒸気放電ランプを作製し、同様に評価した。
ただし、中央本管部の内径Ｄは１７．１ｍｍ、側管部の内径は１．３ｍｍとした。
A metal vapor discharge lamp similar to that of Example 1 was prepared and evaluated in the same manner except that the lamp power was changed from 200 W to 300 W.
However, the inner diameter D of the central main pipe section was 17.1 mm, and the inner diameter of the side pipe section was 1.3 mm.
放電空間内には、発光金属として、
ＤｙＩ3を２．３ｍｇ、
ＨｏＩ3を１．９ｍｇ、
ＴｍＩ3を２．３ｍｇ、
ＮａＩを６．７ｍｇ、
ＴｌＩを２．３ｍｇ封入した。
In the discharge space, as a luminescent metal,
2.3 mg of DyI 3
1.9 mg HoI 3
2.3 mg of TmI 3
6.7 mg of NaI,
2.3 mg of TlI was enclosed.
放電空間内には、さらに、希ガスとして３１０ｈＰａのアルゴンと５６．４
ｍｇの水銀を封入した。
電極のピン部には、タングステンからなる外径０．７ｍｍ、長さ１７．８ｍｍのピンを用いた。
電極支持体には、モリブデン粉末とアルミナ粉末とを混合し、焼結させた外径１．２ｍｍ、長さ４０ｍｍの導電性サーメット（熱膨張係数７．０×１０-6）を用いた。
シール材には、アルミナ、シリカ等からなるガラスフリットを用いた。
In the discharge space, 310 hPa of argon and 56.4
Enclosed mg of mercury.
As the pin portion of the electrode, a pin made of tungsten having an outer diameter of 0.7 mm and a length of 17.8 mm was used.
As the electrode support, a conductive cermet (coefficient of thermal expansion: 7.0 × 10 −6 ) having an outer diameter of 1.2 mm and a length of 40 mm mixed and sintered with molybdenum powder and alumina powder was used.
As the sealing material, a glass frit made of alumina, silica or the like was used.
電極の先端から、近い方の側管部の内壁が屈曲し始める位置までの長さＬ２と、前記電極の先端から、前記近い方の側管部の開口端部までの長さＬ１との比：Ｌ２／Ｌ１は、０．３３で固定した。Ｌ１は２２．９ｍｍとした。
Ｌ２／Ｌ１値と、Ｒi／Ｄ値と、ライフ６０００時間後の色温度変化との関係を表２に示す。
The ratio between the length L2 from the tip of the electrode to the position where the inner wall of the near side tube portion begins to bend and the length L1 from the tip of the electrode to the open end of the near side tube portion : L2 / L1 was fixed at 0.33. L1 was 22.9 mm.
Table 2 shows the relationship among the L2 / L1 value, the R i / D value, and the color temperature change after 6000 hours of life.
ランプ電力を２００Ｗから１５０Ｗとしたこと以外、実施例１と同様の金属蒸気放電ランプを作製し、同様に評価した。
ただし、中央本管部の内径Ｄは１２．０ｍｍ、側管部の内径は０．８ｍｍとした。
A metal vapor discharge lamp similar to that of Example 1 was prepared and evaluated in the same manner except that the lamp power was changed from 200 W to 150 W.
However, the inner diameter D of the central main pipe part was 12.0 mm, and the inner diameter of the side pipe part was 0.8 mm.
放電空間内には、発光金属として、
ＤｙＩ3を０．８ｍｇ、
ＨｏＩ3を０．６ｍｇ、
ＴｍＩ3を０．８ｍｇ、
ＮａＩを２．２ｍｇ、
ＴｌＩを０．８ｍｇ封入した。
In the discharge space, as a luminescent metal,
0.8 mg of DyI 3
0.6 mg HoI 3
0.8 mg of TmI 3
NaI 2.2 mg,
0.8 mg of TlI was enclosed.
放電空間内には、さらに、希ガスとして１５０ｈＰａのアルゴンと９．０ｍｇの水銀を封入した。
電極のピン部には、タングステンからなる外径０．５ｍｍ、長さ１３．５ｍｍのピンを用いた。
電極支持体には、モリブデン粉末とアルミナ粉末とを混合し、焼結させた外径０．７ｍｍ、長さ２０ｍｍの導電性サーメット（熱膨張係数７．０×１０-6）を用いた。
シール材には、アルミナ、シリカ等からなるガラスフリットを用いた。
The discharge space was further filled with 150 hPa argon and 9.0 mg mercury as rare gases.
As the pin portion of the electrode, a pin made of tungsten having an outer diameter of 0.5 mm and a length of 13.5 mm was used.
As the electrode support, a conductive cermet (thermal expansion coefficient: 7.0 × 10 −6 ) having an outer diameter of 0.7 mm and a length of 20 mm mixed and sintered with molybdenum powder and alumina powder was used.
As the sealing material, a glass frit made of alumina, silica or the like was used.
電極の先端から、近い方の側管部の内壁が屈曲し始める位置までの長さＬ２と、前記電極の先端から、前記近い方の側管部の開口端部までの長さＬ１との比：Ｌ２／Ｌ１は、０．３１で固定した。Ｌ１は１９．５ｍｍとした。
Ｌ２／Ｌ１値と、Ｒi／Ｄ値と、ライフ６０００時間後の色温度変化との関係を表３に示す。
The ratio between the length L2 from the tip of the electrode to the position where the inner wall of the near side tube portion begins to bend and the length L1 from the tip of the electrode to the open end of the near side tube portion : L2 / L1 was fixed at 0.31. L1 was 19.5 mm.
Table 3 shows the relationship between the L2 / L1 value, the R i / D value, and the color temperature change after 6000 hours of life.
［考察１］
実施例１において、式（１）にＰ値を代入すると、以下の不等式が得られる。
Ｐ＝１５０Ｗのとき、０．１９０≦Ｒi／Ｄ≦０．３７６
Ｐ＝２００Ｗのとき、０．１５２≦Ｒi／Ｄ≦０．３３８
Ｐ＝３００Ｗのとき、０．０７６≦Ｒi／Ｄ≦０．２６２
[Discussion 1]
In Example 1, the following inequality is obtained by substituting the P value into Equation (1).
When P = 150 W, 0.190 ≦ R i /D≦0.376
When P = 200 W, 0.152 ≦ R i /D≦0.338
When P = 300 W, 0.076 ≦ R i /D≦0.262
表１において、Ｐ＝２００Ｗのときに色温度変化が顕著になるのは、Ｒi／Ｄ値が０．１５以下または０．３４以上の場合であり、０．１５２≦Ｒi／Ｄ≦０．３３８の範囲では、色温度変化が小さくなっている。
表２において、Ｐ＝３００Ｗのときに色温度変化が顕著になるのは、Ｒi／Ｄ値が０．０６以下または０．２８以上の場合であり、０．０７６≦Ｒi／Ｄ≦０．２６２の範囲では、色温度変化が小さくなっている。
In Table 1, the color temperature change becomes significant when P = 200 W when the R i / D value is 0.15 or less or 0.34 or more, and 0.152 ≦ R i / D ≦ 0. In the range of .338, the color temperature change is small.
In Table 2, the color temperature change becomes significant when P = 300 W when the R i / D value is 0.06 or less or 0.28 or more, and 0.076 ≦ R i / D ≦ 0. In the range of .262, the color temperature change is small.
表３において、Ｐ＝１５０Ｗのときに色温度変化が顕著になるのは、Ｒi／Ｄ値が０．１８以下または０．３８以上の場合であり、０．１９０≦Ｒi／Ｄ≦０．３７６の範囲では、色温度変化が小さくなっている。 In Table 3, the color temperature change becomes significant when P = 150 W when the R i / D value is 0.18 or less or 0.38 or more, and 0.190 ≦ R i / D ≦ 0. In the range of .376, the color temperature change is small.
以上の結果より、優れた発光特性を得るためには、少なくとも、発光容器の中央本管部の内径Ｄと本管部と側管部との境界部内側の最小の曲率半径Ｒiが、式（１）を満たすことが必要であると理解できる。 The above results, in order to obtain excellent light emitting properties, at least, the minimum radius of curvature R i of the boundary portion inside the inner diameter D and the main tube and the side tube portion of the central main tube of the luminous vessel is of the formula It can be understood that it is necessary to satisfy (1).
図３は、ランプ電力ＰとＲi／Ｄ値との関係を示すプロット図である。図３において、黒点のプロットは色温度変化が３０２Ｋ以下の場合を示し、×印のプロットは色温度変化が３２０Ｋ以上の場合を示している。 FIG. 3 is a plot diagram showing the relationship between the lamp power P and the R i / D value. In FIG. 3, the black dot plot shows the case where the color temperature change is 302K or less, and the x mark plot shows the case where the color temperature change is 320K or more.
図３より、全ての黒点プロットが、直線：Ｒi／Ｄ＝−０．０００７６Ｐ＋０．３０４と、直線：Ｒi／Ｄ＝−０．０００７６Ｐ＋０．４９０とで挟持される範囲内に分布していることが理解できる。 As shown in FIG. 3, all the black spot plots are distributed within the range sandwiched between the straight line: R i /D=−0.00076P+0.304 and the straight line: R i /D=−0.00076P+0.490. I understand that.
なお、０．１５２≦Ｒi／Ｄ≦０．３３８を満たす実施例１の金属蒸気放電ランプにおいては、中央本管部と側管部との境界部内側の最小の曲率半径Ｒiと境界部外側の最小の曲率半径Ｒ0との比：Ｒi／Ｒ0は、１．２８≦Ｒi／Ｒ0≦１．３９の範囲とした。 In the metal vapor discharge lamp of Example 1 that satisfies 0.152 ≦ R i /D≦0.338, the minimum radius of curvature R i and the boundary portion inside the boundary portion between the central main pipe portion and the side tube portion are used. Ratio with the minimum outer radius of curvature R 0 : R i / R 0 was in the range of 1.28 ≦ R i / R 0 ≦ 1.39.
同様に、０．０７６≦Ｒi／Ｄ≦０．２６２を満たす実施例２の金属蒸気放電ランプにおいては、Ｒi／Ｒ0は１．２８≦Ｒi／Ｒ0≦１．３９の範囲とした。
また、０．１９０≦Ｒi／Ｄ≦０．３７６を満たす実施例３の金属蒸気放電ランプにおいても、Ｒi／Ｒ0は１．２８≦Ｒi／Ｒ0≦１．３９の範囲とした。
Similarly, in the metal vapor discharge lamp of Example 2 that satisfies 0.076 ≦ R i /D≦0.262, R i / R 0 is in the range of 1.28 ≦ R i / R 0 ≦ 1.39. did.
Also in the metal vapor discharge lamp of Example 3 that satisfies 0.190 ≦ R i /D≦0.376, R i / R 0 is in the range of 1.28 ≦ R i / R 0 ≦ 1.39. .
次に、Ｒi／Ｄ値を０．２０に固定し、３．０＜Ｒi＜５．０の範囲で、Ｒi／Ｒ0値を１．２０≦Ｒi／Ｒ0≦１．４３の範囲で変化させたこと以外、実施例１と同様の２００Ｗの金属蒸気放電ランプを作製し、同様に評価した。
Ｒi／Ｄ値と、Ｒi／Ｒ0値と、ライフ６０００時間後の色温度変化との関係を表４に示す。
Next, the R i / D value is fixed at 0.20, and the R i / R 0 value is 1.20 ≦ R i / R 0 ≦ 1.43 in the range of 3.0 <R i <5.0. A 200 W metal vapor discharge lamp was produced in the same manner as in Example 1 except that the change was made in the above range, and was similarly evaluated.
Table 4 shows the relationship between the R i / D value, the R i / R 0 value, and the color temperature change after 6000 hours of life.
［考察２］
表４の結果より、１．２８≦Ｒi／Ｒ0≦１．３９の範囲においては、優れた発光特性が得られることがわかる。一方、この範囲を外れると、たとえ式（１）が満たされる場合（すなわちＰ＝２００の場合には、０．１５２≦Ｒi／Ｄ≦０．３３８が満たされる場合）であっても、色温度が大きく低下することが分かる。
[Discussion 2]
From the results in Table 4, it can be seen that excellent emission characteristics can be obtained in the range of 1.28 ≦ R i / R 0 ≦ 1.39. On the other hand, out of this range, even if the expression (1) is satisfied (that is, when P = 200, 0.152 ≦ R i /D≦0.338 is satisfied), the color It can be seen that the temperature is greatly reduced.
次に、１５０Ｗおよび３００Ｗの金属蒸気放電ランプにおいても、同様に、式（１）が満たされる場合において、Ｒi／Ｒ0値を変化させて色温度変化を測定した。その結果、やはり１．２８≦Ｒi／Ｒ0≦１．３９が満たされる範囲においては優れた発光特性が得られたが、この範囲を外れると、たとえ式（１）が満たされても、色温度が大きく低下した。 Next, in the 150 W and 300 W metal vapor discharge lamps, when the equation (1) is satisfied, the color temperature change was measured by changing the R i / R 0 value. As a result, an excellent light emission characteristic was obtained in a range where 1.28 ≦ R i / R 0 ≦ 1.39 was satisfied, but if it was out of this range, even if Equation (1) was satisfied, The color temperature was greatly reduced.
Ｒi／Ｄ値を０．３１に固定し、Ｌ２／Ｌ１値を変化させたこと以外、実施例１と同様の金属蒸気放電ランプを作製し、同様に評価した。Ｌ２／Ｌ１値と、Ｒi／Ｄ値と、中央本管部と側管部との境界部付近におけるクラックの有無（クラック発生率Ａ）と、シール材による封着部におけるクラックの有無（クラック発生率Ｂ）との関係を表５に示す。 A metal vapor discharge lamp similar to that in Example 1 was prepared and evaluated in the same manner except that the R i / D value was fixed at 0.31 and the L2 / L1 value was changed. L2 / L1 value, R i / D value, presence / absence of cracks in the vicinity of the boundary between the central main pipe part and the side pipe part (crack occurrence rate A), and presence / absence of cracks in the sealing part by the sealing material (crack Table 5 shows the relationship with the incidence B).
なお、クラックの有無は、ランプ点灯直後から数十時間の間に観察した。
クラック発生率Ａは、１０個のランプのうち、境界部付近にクラックが発生したランプの数で示す。
クラック発生率Ｂは、１０個のランプのうち、封着部にクラックが発生したランプの数で示す。
The presence or absence of cracks was observed for several tens of hours immediately after the lamp was turned on.
The crack occurrence rate A is indicated by the number of lamps in which cracks have occurred in the vicinity of the boundary among the ten lamps.
The crack occurrence rate B is indicated by the number of lamps in which cracks have occurred in the sealing portion among the ten lamps.
［考察３］
表５において、Ｌ２／Ｌ１値が０．２７以下では、クラック発生率Ａが高く、Ｌ２／Ｌ１値が０．３９以上では、クラック発生率Ｂが高くなっている。以上の結果より、クラックの発生を防ぐためには、Ｌ２／Ｌ１値が、
０．２８≦Ｌ２／Ｌ１≦０．３８を満たすことが望ましいと理解できる。
[Discussion 3]
In Table 5, when the L2 / L1 value is 0.27 or less, the crack occurrence rate A is high, and when the L2 / L1 value is 0.39 or more, the crack occurrence rate B is high. From the above results, in order to prevent the occurrence of cracks, the L2 / L1 value is
It can be understood that it is desirable to satisfy 0.28 ≦ L2 / L1 ≦ 0.38.
以上の実施例では、１５０Ｗ、２００Ｗおよび３００Ｗの金属蒸気放電ランプの具体例を示したが、例えば１０Ｗの低ワットから３５０Ｗの高ワットまでの金属蒸気放電ランプについても同様に、本発明を適用することにより、長時間連続点灯させても色温度変化の少ない安定した発光特性を持続させることができる。 In the above embodiments, specific examples of the 150 V, 200 W and 300 W metal vapor discharge lamps are shown. However, the present invention is similarly applied to a metal vapor discharge lamp from a low wattage of 10 W to a high wattage of 350 W, for example. As a result, stable light emission characteristics with little change in color temperature can be maintained even if the lamp is continuously lit for a long time.
本発明は、特に、アルミナセラミックなどの透光性セラミック製の発光容器を用いた金属蒸気放電ランプにおいて有用であり、給電体と側管部との間隙への液状金属の流れ込みの抑制と、好適な金属蒸気圧の維持とを両立させた、長時間連続点灯させても色温度変化が少なく、安定した発光特性を持続する金属蒸気放電ランプを提供するものである。 The present invention is particularly useful in a metal vapor discharge lamp using a light emitting container made of translucent ceramic such as alumina ceramic, and is suitable for suppressing the inflow of liquid metal into the gap between the power feeding body and the side tube portion. It is an object of the present invention to provide a metal vapor discharge lamp that maintains a stable light emission characteristic with little change in color temperature even when continuously lit for a long time.
１１ 発光管
１２ａ、１２ｂ 電流供給線
１３ 外管
１４ 口金
１５ａ、１５ｂ 電極支持体
１６ａ、１６ｂ 支持線
１７ ステム
DESCRIPTION OF
２１ 中央本管部
２２ａ、２２ｂ 側管部
２３ａ、２３ｂ コイル
２４ａ、２４ｂ 電極
２５ａ、２５ｂ 電極支持体
２６ａ、２６ｂ シール材
21 Central
Claims (2)
（ｂ）前記側管部の中空に延在する一対の給電体であって、前記放電空間内に配置されるコイルが取り付けられているとともに第１端部が前記放電空間内に配置されている電極と、前記電極の第２端部から延長された電極支持体とからなる給電体、
（ｃ）前記側管部の開口端部を密封するとともに前記電極支持体を前記側管部に固定するシール材、および
（ｄ）前記放電空間内に封入されている発光金属を具備し、
前記本管部と前記側管部との継ぎ目のない境界部内側が、最小の曲率半径
Ｒiｍｍを有し、
前記境界部外側が、最小の曲率半径Ｒ0ｍｍを有し、
前記本管部が、内径Ｄｍｍを有し、
前記ランプが、電力Ｐワットを有し、
曲率半径Ｒi、曲率半径Ｒ0、内径Ｄおよび電力Ｐが、式（１）：
−０．０００７６Ｐ＋０．３０４≦Ｒi／Ｄ≦−０．０００７６Ｐ＋０．４９０（ただし、Ｐ≦３５０Ｗ）を満たし、かつ、
式（２）：１．２８Ｒ0≦Ｒi≦１．３９Ｒ0
を満たすことを特徴とする金属蒸気放電ランプ。 (A) A light-emitting container made of a translucent ceramic, a central main pipe part forming a discharge space, and a side pipe part having an outer diameter smaller than the main pipe part extended from both ends of the main pipe part A luminous container in which the main pipe part and the side pipe part are integrally formed,
(B) A pair of power supply bodies extending in the hollow of the side tube portion, wherein a coil disposed in the discharge space is attached and a first end portion is disposed in the discharge space. A power feeder comprising an electrode and an electrode support extended from the second end of the electrode;
(C) sealing the opening end of the side tube portion and fixing the electrode support to the side tube portion; and (d) a light emitting metal sealed in the discharge space,
The inner side of the seamless boundary between the main pipe part and the side pipe part has a minimum radius of curvature R i mm,
The boundary outside has a minimum radius of curvature R 0 mm;
The main pipe portion has an inner diameter Dmm;
The lamp has power P watts;
The curvature radius R i , the curvature radius R 0 , the inner diameter D, and the electric power P are expressed by the formula (1):
−0.00076P + 0.304 ≦ R i /D≦−0.00076P+0.490 (provided that P ≦ 350 W), and
Formula (2): 1.28R 0 ≦ R i ≦ 1.39R 0
A metal vapor discharge lamp characterized by satisfying
式（３）：０．２８≦Ｌ２／Ｌ１≦０．３８
を満たす請求項１記載の金属蒸気放電ランプ。 Length L1 from the first end of the electrode to the open end of the closer side tube, and a position where the inner wall of the closer side tube starts to bend from the first end of the electrode The length L2 up to
Formula (3): 0.28 ≦ L2 / L1 ≦ 0.38
The metal vapor discharge lamp according to claim 1, wherein:
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