JPH04137452A

JPH04137452A - セラミック放電灯

Info

Publication number: JPH04137452A
Application number: JP2259142A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Okamura; 岡村　和好; Akira Ito; 彰伊藤; Kazuo Uchida; 内田　一生
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-05-12
Also published as: EP0477975A2; EP0477975A3; KR940004552B1; KR920007063A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、透光性セラミックチューブよりなるＵ字形の
発光管を備えた、高圧ナトリウムランプなどのようなセ
ラミック放電灯に関する。

（従来の技術）たとえば高圧ナトリウムランプは、透光性アルミナチュ
ーブよりなる発光管の両端に電極を気密に封着し、この
発光管内に発光物質としてナトリウム、緩衝ガス用金属
として水銀、および始動用希ガスを封入して構成しであ
る。

透光性アルミナチューブは耐熱性に優れ、かつナトリウ
ムに対する耐蝕性に優れるので、この種の高圧ナトリウ
ムランプの発光管に好適する。しかしながら透光性アル
ミナチューブは通常のガラスと異なり高温下においても
軟化し難いので、従来の場合は押出し成形により成形さ
れた直線形チューブをそのままバルブとして使用してお
り、（、たがって発光管は直管形をなしている。

ところで、最近、高圧金属蒸気放電灯が屋内照明の光源
に採用される傾向にあり、このためランプの小形化が余
儀無くされている。

上記高圧ナトリウムランプを小形化する上では発光管サ
イズの縮小が重要なポイントとなり、その対策の１つと
して、バルブの途中をＵ字形に屈曲することが考えられ
る。発光管をＵ字形の屈曲形状にすると、従来と同等の
電極間距離を保っても、スペースの小形化が可能になり
、外管を小形にすることができる。このため、最近では
発光管を型成形によりＵ字形に形成し、高圧ナトリウム
ランプを小形化する研究が進められている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、通常アークは電極間の最短距離を通ろう
とするため発光管をＵ字形とした場合はこのＵ字形屈曲
部においてはアークが屈曲部の内側へ近寄る傾向がある
。

このようなアークの偏りは、発光管の屈曲部を局部的に
過熱し、屈曲部にクラックを発生させる場合がある。

このようなりラックの発生具合を調査、検討したところ
、ランプ始動時の始動電流が加わる時に、屈曲部の内側
へ近寄ったアークが屈曲部の内側の壁に接触し、このア
ークが接触した部分と、それ以外の部分との間に大きな
温度差が発生し、このため熱歪が生じて破損に至ること
が判ってきた。

この場合、屈曲部内側の曲率半径が小さければ小さい程
屈曲部内側の壁は鋭角になり、この尖った先端がアーク
に局部的に触れるため、加熱箇所が１点に集中するよう
になり、よってクラックの発生割合が大きくなることが
判った。

一方、このような屈曲部内側の加熱箇所は、屈曲部外側
の壁が離れているとこれら内側と外側の間の温度差が顕
著になり、熱歪の発生割合が増すことも判ってきた。

したがって、本発明の課題は、Ｕ字形発光管の屈曲部に
おいてはアークが屈曲部の内側へ偏ることにより、この
内側壁が局部的に加熱されてクラックを発生するランプ
がみられる点である。

本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、発
光管の屈曲部でアークの偏りによる内側壁の局部的温度
上昇を防止し、熱破損することを防止することができる
セラミック放電灯を提供しようとするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、発光管の途中に略Ｕ字形の屈曲部を設けたセ
ラミック放電灯において、この発光管の両端直線部の間
隔をＩ　　（ａｓ）　、屈曲部におけるバルブ径をｄ　
（ｓ■）とし、３麿■≦ｄ≦５膳■および１．６≦ｆＩ
／ｄ≦６の条件を満足したことを特徴とする。

（作用）本発明によれば、屈曲部におけるバルブ径ｄ　（ｗ■）
を３≦ｄ≦５としたから、屈曲部で曲内側の壁と外側の
壁が大きく離れることがなく、したがってバルブの断面
周方向の温度差を小さくすることができる。また、発光
管の両端直線部の間隔をｐ　（−一）とした場合、１．
６≦ｌ／ｄ≦６の条件を満足するようにしたので、曲げ
曲率が大きく維持され、内側に偏ったアークにより屈曲
部の内側壁が集中して加熱されることが防止され、比較
的広い領域でアークの熱を受けるので、温度勾配を小さ
くすることができる。このようなことから１箇所が集中
的に温度上昇するのが防止され、熱歪の発生を防止する
ことができる。

（実施例）以下本発明について、図面に示す一実施例にもとづき説
明する。

図は７０Ｗクラスの高圧ナトリウムランプを示し、１は
石英ガラスからなる外管である。この外管１は一端部に
ピンチシール部２を有し、このピンチシール部２にセラ
ミックなどからなる口金ベース３を被着しである。口金
ベース３には口金ピン４．４が突設されている。

外管１内は排気されており、この外管１内には発光管５
が収容されている。発光管５は透光性アルミナチューブ
よりなり、たとえばＵ字形に成形されている。

Ｕ字形をなす発光管５の両端開口部は、セラミックディ
スク６．６で閉塞され、このディスク６．６に電極７．
７を取付けて封装しである。

この発光管５は、例えば内径を約４．０ｍｍ、バルブ中
心線上を通る電極間距離を約１５ｍｇ＋とじてある。

そして発光管５の両端直線部８．８間を結ぶＵ字形の屈
曲部９が実質的発光部となっており、主としてこの実質
的発光部としての屈曲部９から放出される光が外管１を
通じて外部に放出される。

上記のようなＵ字形に形成された発光管５は、両端直線
部８．８間の離間寸法ｇが１０−■とされており、屈曲
部９の内径ｄもバルブ径と同じく約４．０■謳に設定さ
れている（Ｉｌ／ｄ−２，５）。

この発光管５内には、ナトリウムＮａが２５重量％含ま
れたＨｇアマルガムが１０■ｇ１およびキセノンＸｅガ
スが２０　ｔｏｒｒ封入されている。

なお、発光管５両端部のセラミックディスク６．６には
、上記電極６．６に接続されたニオブチューブからなる
導電体１０．１０が接続されており、これら導電体１０
．１０はリード線兼用のサポートワイヤ１１．１１に接
続されている。

リード線兼用のサポートワイヤ１１．１１は、上記外管
１端部のピンチシール部２に封止されたモリブデンなど
の金属箔１２．１２に接続されており、これら金属箔１
２．１２は外部リード線１３．１３を介して前記口金ビ
ン４．４に接続されている。

したがって、発光管５は両端封止部が、外管１の圧潰封
止端部２側に向けられ、上記屈曲部９が外管トップ部側
に向けられて外管１に収容されているものである。

なお、サポートワイヤ１１．１１にはＺｒ−ＡＮなどの
粉末を固めたゲッター１４が取着されている。

このような高圧ナトリウムランプは、始動時の最大電流
が２Ａとなる点灯回路に接続して始動させ、７０Ｗの入
力電力で約３５００ｊｍの光出力を呈する。

しかも、上記実施例のランプは、発光管５をＵ字形に曲
げであるので外管１の長さが従来の場合の約１／２とな
り、大幅な小形化が可能となり、小さな器具へ取付ける
ことができる。

ところで、既に述べた通り、一般にアークは電極間の最
短距離を通ろうとするため発光管５をＵ字形にした場合
はこのＵ字形屈曲部９においてはアークが屈曲部９の内
側へ近寄る傾向があり、このようなアークの偏りは、発
光管の屈曲部９を局部的に過熱し、屈曲部９にクラック
を発生させることがある。

このようなりラックの発生具合を調べたところ、ランプ
始動時の始動電流が加わる時に、屈曲部９の内側へ近寄
ったアークが屈曲部９の内側の壁に接触し、このアーク
が接触した部分と、それ以外の部分との間に大きな温度
差が発生し、このため熱歪が生じて破損に至ることが判
った。

この場合、屈曲部９の内側の曲率半径が小さければ小さ
い程屈曲部内側の壁は鋭角になり、この尖った先端がア
ークに局部的に触れるため、加熱箇所が１点に集中する
ようになり、よってクラックの発生割合が大きくなるこ
とが判った。

これを防止するには、屈曲部９内側の曲率半径を大きく
すれば内側に偏ったアークの触れる領域が広がり、１点
集中的な加熱が防止され高温部が分散することから急激
な温度勾配の発生を防止すると考えられる。

屈曲部９内側の曲率半径は、発光管５の両端直線部８．
８間の離間寸法ｇの半分と着像すことができ、したがっ
て直線部８．８間の離間寸法Ｉを大き−くすればよいと
考えられる。

一方、このような屈曲部９内側の加熱箇所は、屈曲部９
の外側の壁が離れているとこれら内側と外側の間の温度
差が大きくなり、熱歪の発生割合が増す。このために、
屈曲部９の内径ｄを小さくして、周方向の温度差を少な
くすることが考えられる。

このようなことから本発明者等は、直線部８．８間の離
間寸法ｇと、屈曲部９の内径ｄとの関係を調べた。

第３図ないし第５図は、上記７０Ｗクラスの高圧ナトリ
ウムランプについて、屈曲部９の内径ｄと、ｇ／ｄとを
変えてクラックの発生具合を調べたものである。

各実験は、各ランプを３０％の過負荷状態で１０００回
の点滅作動させて、クラック発生確率を数えた。

上記第３図ないし第５図の特性図より、屈曲部９の内径
ｄが３〜５１−のものは、Ｉ／ｄを１．６以上に規制す
ればクラックの発生を極めて少なくすることができるこ
とが判った。

なお、屈曲部９の内径ｄを３〜５１１−の範囲に絞って
実験した理由は以下の通りである。

そもそも発光管５をＵ字形に屈曲させるのは、本来的に
小形、小出力形の高圧ナトリウムランプをなお一層の小
形化を目的とするものであり、この対象となるランプは
５０〜１５０Ｗクラスである。

そして、従来の直管形発光管を用いた５０〜２００Ｗク
ラスの発光管バルブの内径は３〜５ｍｍの範囲であった
。

このため、本発明で対象とする３５〜２０ＯＷクラスの
Ｕ字形発光管の場合も、内径ｄが３〜５ｍｍの範囲を満
足すれば使用に適すると考えられ、バルブ内径ｄを３〜
５ｍｇ＋の範囲に絞った。

逆に言えば、内径ｄが３〜５−一の範囲でクラックの発
生がなければ、３５〜２００Ｗクラスの高圧ナトリウム
ランプに好適するものである。

また、直線部８．８間の離間寸法ｇが大きくなり過ぎる
と、一方の直線部８の端部に形成される最冷部が他方の
直線部８や、他方の直線部８に設けた電極７からの輻射
熱が受けられなくなって、最冷部温度が上昇せず、ナト
リウムの蒸気圧が所定レベルまで上昇しなくなるので色
特性の低下をまねく。

この点を調べたところ、Ｎ／ｄは６．０以下に規制しな
ければならないことが判った。

このような実験から、屈曲形発光管５の両端直線部８．
８間の離間寸法をｌ　ｓｖ、屈曲部９の内径をｄｌｌｌ
とした場合、３Ｉ−≦　ｄ　≦　５腸履　　　　　　　　　　　（１
）および１．６≦ｌ）／ｄ≦６　　　（２）の条件を満足すれば、クラックの発生を防止できること
になる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、発光管のＵ字形屈
曲部の曲げ内側の壁と外側の壁が大きく離れることがな
く、したがってバルブの断面周方向の温度差を小さくす
ることができ、また、曲げ曲率が大きく維持されるから
、内側に偏ったアークにより屈曲部の内側壁が集中して
加熱されることが防止され、比較的広い領域でアークの
熱を受けるので、温度勾配を小さくすることがきる。こ
のようなことから１箇所が集中的に温度上昇するのが防
止され、熱歪の発生を防止することができ、クラックの
発生を防止もしくは極力低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す高圧ナトリウムランプ
の正面図、第２図はその発光管の正面図、第３図ないし
第５図はクラック発生割合を示す特性図である。１・・・外管、５・・・発光管、７・・・電極、８・・
・直線部、９・・・屈曲部。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第図第図

Claims

【特許請求の範囲】外管内に透光性セラミックチューブよりなる発光管を収
容し、この発光管は電極を封装した両端部間に屈曲部を
設けて略Ｕ字形としたセラミック放電灯において、上記発光管の両端直線部の間隔をｌ（ｍｍ）、屈曲部に
おけるバルブ径をｄ（ｍｍ）とし、３ｍｍ≦ｄ≦５ｍｍおよび１．６≦ｌ／ｄ≦６の条件を満足したことを特徴とするセラミック放電灯。