JPH06290747A - 金属蒸気放電灯および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】発光管の破損を来すことなく、封止管の断面積
を低減でき、もって良好な発光特性が得られる金属蒸気
放電灯を提供しようとするものである。 【構成】水銀、希ガス及び発光金属が封入された放電空
間壁部１と、電極５を埋設すると共に、この発光空間１
の両端に形成された封止管２とを有する発光管６を備え
たものでり、封止管２と放電空間壁部１との間には絞り
部１１が形成されかつ放電空間壁部１には排気チップあ
るいは排気管封じ部が形成されていない。、 【効果】 本発明によれば、排気封じ部あるいは排気チ
ップ部が放電空間壁部に形成されていないので、光出力
が低下することがなく、もって良好な発光特性が得られ
る。 また、径小の絞り部によって、水銀、発光金属、
希ガスの凝集冷却、加熱が同時にかつ良好に行うことが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば高圧水銀灯やメ
タルハライドランプ等の金属蒸気放電灯および照明装置
に関する。

【０００３】

【従来の技術】今日、例えば店舗照明、自動車のヘッド
ランプ、液晶プロジェクタ等を用途とした小形の金属蒸
気放電灯の開発が行われており、例えば図３に示すよう
な構造のものが知られている。

【０００４】つまり、同図に示すとおり、放電空間壁部
１１を形成する石英ガラスを材料とするバルブの両端に
位置する封止管１２内には、外部リード線１３を装着し
た例えばモリブデン箔１４と接合したタングステン電極
１５が封止埋設されている。また、この放電空間壁部１
１内には、バルブの例えば中央に取り付けられた排気管
１６より所定量の水銀、始動用希ガスと発光金属等が封
入され気密に封止されている。

【０００５】ここで、電極１５の封止方法について説明
すると、放電空間壁部１１を形成するバルブの両端にあ
る封止管１２内に、モリブデンやタンタル等の外部リー
ド線１３を装着したモリブデン箔１４と接合した電極１
５を挿入して、回転させながら封止管１２を加熱溶融さ
せて電極１５、モリブデン箔１４、外部リード線１３を
封止管１２内に埋設する。

【０００６】ところで、この種の金属蒸気放電灯の発光
特性は、点灯時の最冷部温度に著しい影響を受け、良好
な発光特性を得るためには、バルブから封止部へ逃げる
熱を極力少なくすることが必要であり、そのために、封
止管の断面積を低減する必要であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、封止管の断
面積を低減するために、封止管全体の肉厚を薄くする
と、タングステン等の金属を主成分とした電極と、石英
からなる封止管の熱膨張の差による歪で、ランプ点灯中
等にこの歪に起因するバルブの破損が発生する場合があ
った。

【０００８】また、上記支障を回避するため封止管全体
の肉厚を厚くすると、所望のランプ特性が得られないの
みならず、封止時の封止管の溶融がされにくいため、封
止管と電極との間に隙間が生じ易くなり、点灯中に発光
金属がこの隙間に侵入して電極と金属箔との接合不良を
誘発したり、発光金属侵入に起因する封止管の破損が発
生する支障がある。

【０００９】さらに、従来の発光部には、排気封じ部あ
るいは排気チップが存在するために、その排気封じ部あ
るいは排気チップ部の部分に向かう光が阻害されること
となる。

【００１０】本発明は、このような事情に基づきなされ
たもので、バルブの破損を来すことなく、封止管の断面
積を低減でき、もって良好な発光特性が得られる金属蒸
気放電灯を提供しようとするものである。

【００１１】［発明の構成］

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１、２の発明の金属蒸気放電灯は、水銀、希
ガス及び発光金属が封入された放電空間壁部と、電極を
埋設すると共に、この発光空間の両端に形成された封止
管とを有する発光管を備えたものであって、前記放電空
間壁部と前記封止管との間には径小の絞り部が形成さ
れ、かつ封止管のうち少なくとも一方を排気管とし、放
電空間壁部には排気封止部あるいは排気チップ部が形成
されていないことを特徴とするものである。

【００１３】請求項３の発明は、さらに絞り部の断面積
をＳ１、封止管の断面積をＳとしたとき、絞り部の断面
積Ｓ１は、0.4 Ｓ< Ｓ１<0.8Ｓの範囲であることを特徴
とするものである。

【００１４】請求項４の発明は、これら金属蒸気放電灯
を、反射板と組合わせて照明器具となることを特徴とす
る。

【００１５】

【作用】本発明によれば、排気封じ部あるいは排気チッ
プ部が放電空間壁部に形成されていないので、光出力が
低下することがなく、もって良好な発光特性が得られ
る。

【００１６】また、前記放電空間壁部と前記封止管との
間には予め径小の絞り部が形成され、かつ封止管のうち
少なくとも一方を排気管としているので、例えば製造
上、他方の封止管より所定量の水銀、発光金属、希ガス
を導入させ、先に封止した一方の封止管側を例えば液体
窒素等が注入された冷却槽内に浸して、水銀、発光金
属、希ガスを発光管内に凝集させながら、他方の封止管
を発光管を回転させながら酸水素バーナーで加熱溶融さ
せて、モリブデン箔、外部リード線、電極などを各々封
止埋設するとき、前記放電空間壁部と他方の封止管との
間の径小の絞り部によって、封止埋設が良好に行われ
る。すなわち、先に封止した一方の封止管側が局所的に
冷却されるが、上記他方の封止管と放電空間壁部との間
の径小の絞り部によって、放電空間壁部から他方の封止
管への冷却の伝達が抑制され、一方の封止管に封じされ
た電極のみ熱伝導率が高いために冷却され、結局径小の
絞り部近傍を含む放電空間壁部が冷却されることとな
る。したがって、水銀、発光金属、希ガスを発光管内の
凝集が良好に行われる。

【００１７】また、発光管を酸水素バーナーで加熱溶融
させる他方の封止管の箇所においても径小の絞り部によ
って、放電空間壁部への熱の伝達が抑制され、封止管が
良好に溶融できる。なお、他方の封止管の径小の絞り部
はあらかじめ電極が挿通可能な程度の穴を設けて形成し
ておけばよいものであるが、電極先端部が大きい場合な
ど、径小の絞り部がない他方の封止管に電極先端部挿通
後酸水素バーナーで一次的に加熱溶融させ径小の絞り部
を形成し、その後酸水素バーナーにて他方の封止管を封
じしても同様に良好に溶融できる。なお、封じ方法は、
酸水素バーナーによる封じのほかピンチ封じなど適用で
きる。

【００１８】総じて、双方の径小の絞り部によって、水
銀、発光金属、希ガスの凝集冷却、加熱が同時にかつ良
好に行うことができる。

【００１９】なお、絞り部の断面積をＳ１、封止管の断
面積をＳとしたとき、絞り部の断面積をＳ１が、0.4 Ｓ
< Ｓ１<0.8Ｓの範囲であれば振動による破損が著しく低
減できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。

【００２１】図１に、本発明の金属蒸気放電灯１２の一
実施例を示すように、放電空間壁部１を形成する例えば
最小内径４mm、最大内径７mmの略回転楕円体形の石英ガ
ラスよりなるバルブ内部には、例えば水銀が３mg、始動
用希ガスとしてアルゴンが２００Torrと発光金属として
所定量の金属ハロゲン化物が封入されている。

【００２２】本実施例のランプの場合は、発光金属とし
て組成比が１：５の沃化スカンジウム（ＳｃＩ）と沃化
ナトリウム（ＮａＩ）が４mg封入されている。

【００２３】また、放電空間壁部１の両側に位置する外
径封止管２内には、外部リード線３を装着したモリブデ
ン箔４と接合したタングステン電極５が封止埋設されて
おり、放電空間壁部１と径３．６mmの各封止管２との間
には径２mmの絞り部１１が形成されている。

【００２４】上記金属蒸気放電灯１２は、反射板１３内
に収容され照明器具となる。

【００２５】ここで、これらの発光管６の製造方法につ
いて説明すれば、管外径５mm、管内径３mm、長さ３４mm
の石英チューブの略中央部を例えば酸水素バーナーで加
熱溶融し、一次的に最小内径４mm、最大内径７mmの放電
空間壁部１、内径４mm、長さ１３mmの封止管２、および
内径２mmの絞り部１１とを成形する。

【００２６】次いで、図２に図示する直径０．５mm、長
さ２０mmのモリブデン線からなる外部リード線３を装着
した幅１．５mm、長さ１５mm、厚さ２０ミクロンのモリ
ブデン箔４と、このモリブデン箔４と白金を介してスポ
ット溶接された直径０．４mm、長さ６mmのタングステン
電極５を他方の封止管（以下２ｂという）内に挿入す
る。

【００２７】ここで、上記の電極５はタングステン棒の
一端に、線径０．１mmのタングステンコイル５ａが装着
されているが絞り部１１に挿通可能である。

【００２８】その後、通常のガラス旋盤に取り付け、一
方の封止管（以下２ａという）を排気系に接続して発光
管内部を真空に維持させると共に、発光管６を回転させ
ながら酸水素バーナーで他方の封止管（以下２ｂとい
う）を加熱溶融させて、モリブデン箔４、外部リード線
３、電極５を各々封止埋設する。

【００２９】そして、一方の封止管２ａより所定量の水
銀、発光金属、希ガスを導入させ、先に封止した他方の
封止管２ｂ側を例えば液体窒素等が注入された冷却槽内
に浸して、水銀、発光金属、希ガスを発光管内に凝集さ
せながら、一方の封止管２ａを前述と同様に発光管６を
回転させながら酸水素バーナーで加熱溶融させて、モリ
ブデン箔４、外部リード線３、電極５を各々封止埋設す
る。

【００３０】上記のような方法によれば、封止管２から
発光金属等を封入することができるため排気管が不要と
なる。したがって、発光管の配光分布が均一化できると
共に、最冷部となり易い排気管に起因するアークの湾曲
や、色むら、発光金属の蒸気圧低下等の種々の支障が改
善できるものである。

【００３１】しかして、絞り部断面積Ｓ１が封じ部断面
積Ｓに対してそれぞれ０．３Ｓmm2、０．４Ｓmm2、０．
６Ｓmm2、０．８Ｓmm2、０．９Ｓmm2、となる定格ラン
プ電力３５Ｗの金属蒸気放電灯を各８本づつ組立た。

【００３２】そして、各ランプについて定挌出力の３Ｗ
で点灯したときのランプの明るさの測定を行うとともに
周囲環境を１５度Ｃの室温に対して０度Ｃおよび４０度
Ｃとした時のランプ電圧および明るさの変化について絞
り部のないランプとの比較を行った。また、各ランプ８
本中４本については定挌点灯して１秒後のランプ電圧お
よびランプ明るさの立ち上がりを測定したのち真空中に
おいてランプを破壊し管内ガス量を測定した。また、残
り４本については自動車で輸送したときの振動に相当す
る振幅２mm,振動数２０００ＲＰＭの条件で２時間振動
試験を行ったときの異常の有無について調べた。

【００３３】その結果、ランプ明るさについては、０．
９Ｓとしたランプは１Ｓすなわち絞り部を持たないラン
プと大差なかったが、０．８Ｓ以下のランプはいずれも
明るく０．４Ｓのものは５％向上した。

【００３４】また、周囲環境温度による変化でも０．９
Ｓとしたランプの明るさの変化は２０％程度の範囲内で
あり１Ｓすなわち絞り部を持たないランプと大差なかっ
たが、０．８Ｓ以下のランプの明るさの変化は１０％程
度の範囲内と小さかった。

【００３５】また、ランプ立ち上がり特性および管内ガ
ス圧については、０．９Ｓとしたランプが４本中２本が
ランプ電圧および明るさのの立ち上がりが遅く、しかも
管内圧においても２本が所望の５ａｔｍであったが５ａ
ｔｍから１．６ａｔｍとバラ付きが生じたのに対して、
０．８Ｓ以下のランプは電圧および明るさの立ち上がり
が良好であり、しかも管内圧においても５ａｔｍから
４．２ａｔｍとバラ付きは少なかった。

【００３６】さらに、振動試験については、０．３Ｓの
ものは４本中３本が絞り部から折れて破壊したが、０．
４Ｓ以上のものは全く異常がなかった。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、排気封じ部あるいは排
気チップ部が放電空間壁部に形成されていないので、光
出力が低下することがなく、もって良好な発光特性が得
られる。

【００３８】また、径小の絞り部によって、水銀、発光
金属、希ガスの凝集冷却、加熱が同時にかつ良好に行う
ことができる。

【００３９】さらに、絞り部の断面積をＳ１、封止管の
断面積をＳとしたとき、絞り部の断面積Ｓ１が、0.4 Ｓ
< Ｓ１<0.8Ｓの範囲であれば振動による破損が著しく低
減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属蒸気放電灯の一実施例を示す図

【図２】本発明の照明器具の一実施例を示す図

【図３】従来の金属蒸気放電灯の一例を示す図

【符号の説明】

１・・・放電空間壁部、２、２ａ、２ｂ・・・封止管、
３・・・外部リード線、４・・・モリブデン箔 、５・
・・電極 、６・・・発光管、７・・・排気管、１１・
・・絞り部、１２・・・反射板

フロントページの続き (72)発明者 伊藤秀樹 東京都港区三田一丁目４番28号 東芝ライ テック株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水銀、希ガス及び発光金属が封入された放
   電空間壁部と、電極を埋設すると共に、前記発光空間の
   両端に形成された封止管と、を有する発光管を備えた金
   属蒸気放電灯であって、 前記放電空間壁部と前記封止管との間には径小の絞り部
   が形成され、かつ封止管のうち一方を排気管とし、放電
   管部には排気封止部が形成されていないことを特徴とす
   る金属蒸気放電灯。
2. 【請求項２】水銀、希ガス及び発光金属が封入された放
   電空間壁部と、電極を埋設すると共に、前記発光空間の
   両端に形成された封止管と、を有する発光管を備えた金
   属蒸気放電灯であって、 前記放電空間壁部と前記封止管との間には径小の絞り部
   が形成され、かつ封止管のうち一方を排気管とし、放電
   管部には排気チップ部が形成されていないことを特徴と
   する金属蒸気放電灯。
3. 【請求項３】請求項１および２のうちいずれか一記載の
   金属蒸気放電灯において、絞り部の断面積をＳ１、封止
   管の断面積をＳとしたとき、絞り部の断面積Ｓ１は、0.
   4 Ｓ< Ｓ１<0.8Ｓの範囲であることを特徴とする金属蒸
   気放電灯。
4. 【請求項４】請求項１ないし３のうちいずれか一記載の
   金属蒸気放電灯と；この金属蒸気放電灯を配設した器具
   本体と；を具備したことを特徴とする照明装置。