JPH09283078A - Metal halide lamp - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal halide lamp having a good life characteristic without generating a crack and separation in a seal part or a crack and separation in a simultaneous sinter part of an end cap due to repeating of lighting and extinguishing the lamp. SOLUTION: Both ends of a permeable ceramic-made emitting tube 1 are sealed by a ceramic cap 2, it is penetrated, a metal wire as a metal-made current conductor 9, 10 is arranged in the vicinity of the center in an emitting tube axial direction, an electrode mandrel 7, 8 having an electrode in the tip end is fixed to the ceramic cap 2, in this constitution, a diameter of the electrode mandrel is formed larger than a diameter of the metal wire, in a tube internal end part, the electrode mandrel 7, 8 and the metal wire are connected.

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、透光性セラミック
製発光管を用いたメタルハライドランプの発光管端部構
造の改良に関し、特に発光管端部を封着するセラッミッ
クキャップを貫通する電流導入体としての金属線と前記
キャップの管内部に固定した電極心棒との端部構造の改
良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of the arc tube end structure of a metal halide lamp using a translucent ceramic arc tube, and more particularly to a current passing through a ceramic cap for sealing the arc tube end section. The present invention relates to improvement of the end structure of a metal wire as an introducer and an electrode mandrel fixed inside the tube of the cap.

【０００２】[0002]

【従来の技術】透光性セラミックを用いたメタルハライ
ドランプの発光管端部構造として、端キャップを貫通し
た金属製の電流導入体としての金属線を設けたランプ
が、特開平５９−１３８０４８号あるいは特開平５−１
９８２８５号公報に開示されている。このような発光管
は図２及び図３に示すような構造である。図中２１は透
光性セラミック管で、その端部には導電性の端キャップ
２２が封着されている。又、端キャップの内端面には先
端にコイル２３を巻回したタングステン電極２４が固定
され、外面にはモリブデン製の外部リード棒２５が固定
されている。又、図３に示す発光管は３１は透光性セラ
ミック管の端部に導電性の端キャップ３２が封着され、
該端キャップの内面には先端にコイル３３を巻回したタ
ングステン電極３４が固定され、外面にはモリブデン製
の外部リード棒３５が固定され、該リード棒の先端部は
電極３４の端部と溶接により一体的に接続してある。2. Description of the Related Art As an arc tube end structure of a metal halide lamp using a translucent ceramic, a lamp provided with a metal wire as a current introducing body made of metal penetrating an end cap is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-138048. Japanese Patent Laid-Open No. 5-1
It is disclosed in Japanese Patent Publication No. 98285. Such an arc tube has a structure as shown in FIGS. In the figure, reference numeral 21 denotes a translucent ceramic tube, and a conductive end cap 22 is sealed at the end thereof. Further, a tungsten electrode 24 around which a coil 23 is wound is fixed to the inner end surface of the end cap, and an outer lead bar 25 made of molybdenum is fixed to the outer surface. In the arc tube 31 shown in FIG. 3, a conductive end cap 32 is sealed at the end of the translucent ceramic tube.
A tungsten electrode 34 around which a coil 33 is wound is fixed to the inner surface of the end cap, and an outer lead bar 35 made of molybdenum is fixed to the outer surface of the end cap. The tip of the lead bar is welded to the end of the electrode 34. Are connected together by.

【０００３】これらの基本的な構成として、セラミック
あるいはセラミックにタングステン金属等の熱膨脹係数
が異なる物質を添加し、金属製電流導入体としての金属
線の熱膨張係数が近似した端キャップを用いている。そ
して、金属線とセラミック製端キャップとの間を封着材
を用いて気密に封着したり、端キャップを焼結する際に
同時に金属線とセラミックとを気密に焼結するように構
成している。As a basic structure of these, an end cap in which a material having a different coefficient of thermal expansion such as tungsten metal is added to ceramic or ceramic and the coefficient of thermal expansion of a metal wire as a metal current introducing member is approximate is used. . Then, the metal wire and the ceramic end cap are hermetically sealed using a sealing material, or the metal wire and the ceramic are simultaneously airtightly sintered when the end cap is sintered. ing.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ランプ
に組み込んで使用する場合、連続点灯中は問題はない
が、再点灯の際、発光管のアークから受けた熱が電極を
介して前記電流導入体としての金属線に伝わり、次にセ
ラミックキャップに熱が伝導することとなるが、このセ
ラッミックキャップと金属線との熱膨脹率の差をいかに
小さくしても加熱工程が発光管端部を均一に加熱しなが
ら安定な点灯に至る訳ではないことから、この封着部あ
るいは同時焼結部において、端キャップの割れやマイク
ロクラックが発生しやすいという問題がある。However, when used by incorporating it into a lamp, there is no problem during continuous lighting, but during relighting, the heat received from the arc of the arc tube is passed through the electrodes to the current introducing body. As a result, the heat is conducted to the ceramic cap and then to the ceramic cap, but even if the difference in the coefficient of thermal expansion between the ceramic cap and the metal wire is made small, the heating process makes the end of the arc tube uniform. Since it does not lead to stable lighting while being heated, there is a problem that cracks or microcracks in the end caps are likely to occur in the sealed portion or the co-sintered portion.

【０００５】本発明は前記に鑑みてなされたもので、ラ
ンプの点消灯の繰り返しによる封着部のクラックや剥が
れ、あるいは端キャップの同時焼結部のクラックや剥が
れが生じることがなく、寿命特性が良好なメタルハライ
ド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, and does not cause cracks or peeling of the sealed portion due to repeated lighting of the lamp or cracks or peeling of the co-sintered portion of the end cap. Aims to provide a good metal halide lamp.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、透光性セラミ
ック製の発光管の両端がセラミックキャップで封止さ
れ、該セラミックキャップを貫通して金属製の電流導入
体としての金属線を発光管軸方向の中央付近に配設し、
先端に電極を有する電極心棒を前記セラミックキャップ
に固定してなり、前記電極心棒径は金属線の線径より大
きく形成し、かつ管内端部において、前記電極心棒と金
属線とを接合することを特徴とする。又、前記電極心棒
はタングステン金属よりなり、金属線はモリブデン等の
高融点金属からなる。According to the present invention, both ends of an arc tube made of translucent ceramic are sealed with ceramic caps, and a metal wire as a current introducing member made of metal is pierced through the ceramic caps to emit light. Arranged near the center of the pipe axis,
An electrode mandrel having an electrode at the tip is fixed to the ceramic cap, the electrode mandrel diameter is formed larger than the wire diameter of the metal wire, and the electrode mandrel and the metal wire are joined at the inner end of the tube. Characterize. The electrode mandrel is made of tungsten metal, and the metal wire is made of high melting point metal such as molybdenum.

【０００７】[0007]

【作用】前記構成により、点滅点灯の繰り返しにより発
光管の端キャップ部に発生する熱応力を緩和することが
でき、クラック等が発生することなく寿命末期まで安定
した発光が得られる。With the above structure, the thermal stress generated in the end cap portion of the arc tube due to repeated blinking and lighting can be alleviated, and stable light emission can be obtained until the end of the life without cracks or the like.

【０００８】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づき説明する。図１は本発明に係わる発光管の要部断面
図であり、透光性アルミナ管１の一方の端部には、アル
ミナセラミックとタングステン金属からなるサーメット
キャップ２が封着材３を介して固定されている。又、他
方の端部には同様のサーメットキャップ４が一体焼結に
より封着材を用いずに気密に封着されている。この両端
のキャップ２，４の管内部には発光管軸に沿って、先端
にタングステンよりなる電極コイル部５，６を有する電
極心棒７，８が固定されており、また、端キャップ２，
４には電極への電流導入体９，１０としてのモリブデン
線が貫通、固定されている。更に、電極心棒７，８と電
流導入体９，１０とは溶接シロ部１１，１２とを介して
電気的に接合されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of an essential part of an arc tube according to the present invention. A cermet cap 2 made of alumina ceramic and tungsten metal is fixed to one end of a translucent alumina tube 1 via a sealing material 3. Has been done. A similar cermet cap 4 is hermetically sealed to the other end by integral sintering without using a sealing material. Electrode mandrels 7 and 8 having electrode coil portions 5 and 6 made of tungsten are fixed to the ends of the caps 2 and 4 along the arc tube axis inside the tubes.
Molybdenum wires serving as current introducing bodies 9 and 10 to the electrodes penetrate and are fixed to the electrode 4. Further, the electrode mandrels 7 and 8 and the current introducing members 9 and 10 are electrically joined to each other via the welding slit portions 11 and 12.

【０００９】また、サーメットキャップ２，４と電流導
入体９，１０とは発光管端部のサーメットキャップの外
面側において、前記封着材３とは融点が異なる封着材１
３，１４を用いて気密に封着されている。このことは、
電流導入体とサーメットキャップとは特開平 −１９８
２８５号公報のような一体焼結により気密封止が実際に
は困難であることに起因しており、発光管端部のサーメ
ットキャップの外面側に封着材を固着させることによっ
て、実質的な気密を得ている。かかる構造の発光管内に
は沃化ディスプロシウム、沃化タリウム、沃化リチウム
及び水銀が規定量封入され、かつ始動用ガスとしてアル
ゴンガスが約７９８０パスカル封入されている。The cermet caps 2 and 4 and the current introducing members 9 and 10 are different in melting point from the sealing material 3 on the outer surface side of the cermet cap at the end of the arc tube.
3 and 14 are used to hermetically seal. This means
The current introducing body and the cermet cap are disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 198/1982.
This is due to the fact that airtight sealing is actually difficult due to the integral sintering as in Japanese Patent No. 285 publication. By fixing the sealing material to the outer surface side of the cermet cap at the end of the arc tube, it is possible to obtain a substantial I'm getting airtight. In the arc tube having such a structure, a prescribed amount of dysprosium iodide, thallium iodide, lithium iodide and mercury is enclosed, and an argon gas as a starting gas is enclosed in about 7980 pascals.

【００１０】次に実験例について説明する。前記のよう
に構成した発光管を外管内に組み込んだメタルハライド
ランプにおいて、前記したサーメットキャップの嵌合部
におけるランプの点滅によるクラックの発生が皆無とな
る様な端部構造について種々検討を行った。この結果、
サーメットキャップに固定した電極心棒の線径とサーメ
ットキャップに貫通した電流導入体の線径との関係及び
電極心棒と電流導入体との接合部の有無により、端キャ
ップにおけるクラック及び発光管リークの相関があるこ
とを見出した。Next, an experimental example will be described. In the metal halide lamp in which the arc tube configured as described above is incorporated in the outer tube, various studies were conducted on the end structure so that cracking due to blinking of the lamp at the fitting portion of the cermet cap is completely eliminated. As a result,
Correlation between cracks in the end cap and arc tube leak depending on the relationship between the wire diameter of the electrode core fixed to the cermet cap and the wire diameter of the current introducing body penetrating the cermet cap, and the presence or absence of the joint between the electrode core and the current introducing body. Found that there is.

【００１１】発光管の電極心棒径が０．４５ｍｍで、電
流導入体はモリブデン線で線径が０．３であり、接合部
の溶接シロ部の長さを０．５ｍｍ以上として発光管を構
成し、外管内に組み込んでメタルハライドランプとし、
１５０Ｗ入力で１５分毎の点滅テストを繰り返し行っ
た。この結果、点滅回数が３，０００回以上でもクラッ
ク等による発光管のリークが発生しないことが確認され
た。一方、図２に示す従来構造のランプについても前記
と同様な点滅試験を行なったところ、５００〜３０００
回未満で端キャップにクラックが発生し、ついには発光
管のリークに至るものがあった。The arc mandrel diameter of the arc tube is 0.45 mm, the current introducing body is molybdenum wire and the wire diameter is 0.3, and the arc length of the welded portion of the joint is 0.5 mm or more to constitute the arc tube. Then, install it in the outer tube to make a metal halide lamp,
A blinking test was repeated every 15 minutes with 150 W input. As a result, it was confirmed that the arc tube did not leak due to cracks or the like even when the number of blinks was 3,000 times or more. On the other hand, the same flashing test as described above was performed on the conventional lamp shown in FIG.
After less than the number of times, cracks were generated in the end caps, and eventually, the arc tube leaked.

【００１２】このように、発光管端部に電流導入体を貫
通したサーメットキャップを使用した発光管において、
熱膨脹係数の相違により点滅の繰り返しに基づきサーメ
ットキャップと金属線との間に内部応力が発生し、発光
管リークに至る。そこで、本発明では電極心棒径をサー
メットキャップを貫通する金属線径より大きく形成し、
かつ両者の接合部を形成して実質的に熱的なトラップ構
造とすることにより、内部応力を実用上問題ないレベル
まで低下させることができる。これは、点灯初期の電極
コイル部からの熱が熱伝導率の高い金属線への伝導速度
を低下させることにより、熱伝導率が低くまだ加熱され
ずにいるサーメッキャップを熱膨張によって内側から圧
迫することによるセラミック内に亀裂や割れが生じるこ
とを防止できる。As described above, in the arc tube using the cermet cap which penetrates the current introducing body at the end of the arc tube,
Due to the difference in the coefficient of thermal expansion, internal stress is generated between the cermet cap and the metal wire due to repeated blinking, leading to arc tube leakage. Therefore, in the present invention, the electrode mandrel diameter is formed larger than the metal wire diameter penetrating the cermet cap,
Moreover, the internal stress can be reduced to a level at which there is no practical problem by forming a joint between the two to form a substantially thermal trap structure. This is because the heat from the electrode coil part at the initial stage of lighting reduces the conduction speed to the metal wire with high thermal conductivity, and the thermal conductivity of the sirmecap, which has low thermal conductivity and is not yet heated, from the inside by thermal expansion. It is possible to prevent cracks and fractures from occurring in the ceramic due to pressure.

【００１３】[0013]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるセ
ラミック発光管を用いたメタルハライドランプは、サー
メットキャップと電流導入体の熱膨脹係数の相違により
発生する発光管リークを防止することができ、長寿命で
かつランプ特性が優れたメタルハライドランプを得るこ
とができる。As described above, the metal halide lamp using the ceramic arc tube according to the present invention can prevent the arc tube from leaking due to the difference in the thermal expansion coefficient between the cermet cap and the current introducing member. It is possible to obtain a metal halide lamp that has a long life and excellent lamp characteristics.

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

【図１】本発明に係わる発光管の要部断面図。FIG. 1 is a sectional view of an essential part of an arc tube according to the present invention.

【図２】従来の発光管の概略構造断面図。FIG. 2 is a schematic structural sectional view of a conventional arc tube.

【図３】従来の他の発光管の概略構造図。FIG. 3 is a schematic structural diagram of another conventional arc tube.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ アルミナ発光管 ２ セラミックキャップ ３ 封着材 ４ セラミックキャップ ５，６ 電極コイル ７，８ 電極心棒 ９，１０ 電流導入体 １１，１２ 溶接シロ部 １３，１４ 封着部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Alumina arc tube 2 Ceramic cap 3 Sealing material 4 Ceramic cap 5,6 Electrode coil 7,8 Electrode mandrel 9,10 Current introducing body 11,12 Welding spoil part 13,14 Sealing part

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 透光性セラミック製の発光管の両端がセ
ラミックキャップで封止され、該セラミックキャップを
貫通して金属製の電流導入体としての金属線を発光管軸
方向の中央付近に配設し、先端に電極を有する電極心棒
を前記セラミックキャップに固定してなるメタルハライ
ドランプにおいて、前記電極心棒径は金属線の線径より
大きく形成し、かつ管内端部において、前記電極心棒と
金属線とを接合してなるメタルハライドランプ。1. An arc tube made of translucent ceramic is sealed at both ends with ceramic caps, and a metal wire as a current introducing member made of metal is arranged near the center in the axial direction of the arc tube through the ceramic caps. In a metal halide lamp having an electrode mandrel provided with an electrode at the tip and fixed to the ceramic cap, the electrode mandrel diameter is formed larger than the wire diameter of the metal wire, and at the inner end of the tube, the electrode mandrel and the metal wire are provided. Metal halide lamp made by joining and. 【請求項２】 前記電極心棒はタングステン金属よりな
り、金属線はモリブデン等の高融点金属からなる請求項
１項記載のメタルハライドランプ。2. The metal halide lamp according to claim 1, wherein the electrode mandrel is made of tungsten metal, and the metal wire is made of refractory metal such as molybdenum.