專利名稱：色溫度變化少的金屬鹵化物燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬鹵化物燈，特別是使用氧化鋁陶瓷制的發(fā)光管的金屬鹵化物燈。
這樣，使用氧化鋁陶瓷的金屬鹵化物燈點燈中的溫度能夠形成高溫，所以可以實現(xiàn)高顯色性和高效率化。
另外，氧化鋁陶瓷與封入發(fā)光管內(nèi)的金屬鹵化物的反應性也要比石英玻璃低，因此有望進一步延長金屬鹵化物燈的壽命。
但是，這種燈的電極的封裝方法，不是像使用石英玻璃時那樣的加熱發(fā)光管的側(cè)管部及進行壓壞封裝的方法，而是將供電體插入細管部后，使例如熔合玻璃等密封材料熔融并注入細管部的間隙中進行封裝的方法。為此，未利用密封材料封裝的部分在供電體與細管部之間形成間隙(例如參閱日本的特開昭57-78763號公報)。另外，越是發(fā)光管尺寸大的高瓦特的燈其間隙就必然增大。
這樣，發(fā)光管上使用氧化鋁陶瓷的以往的金屬鹵化物燈，在供電體與細管部之間存在間隙，所以燈的電極向垂直方向配置進行點燈時，在發(fā)光管內(nèi)封入的發(fā)光金屬容易沉入到垂直方向下側(cè)的供電體與細管部的間隙中。
燈的實驗壽命(以下稱“壽命”)發(fā)現(xiàn)，其間隙中沉入發(fā)光金屬，則放電空間內(nèi)有助于發(fā)光的金屬減少，不能得到充足的蒸氣壓，如長時間點燈就會產(chǎn)生色溫度變化變大的問題。
為消除這種不良情況，日本的特開2000-340171號公報中提案把細管部的放電空間側(cè)的端部與電極線圈的距離設(shè)定為既定距離以上的結(jié)構(gòu)。
即如

圖1所示，在具有形成封入發(fā)光金屬的放電空間101的透光性陶瓷制的發(fā)光部102；設(shè)在發(fā)光部102的兩端部的細管部103a、103b；在頂端部具有線圈104a、104b的一對電極105a、105b；在一端部支持著電極105a、105b，同時另一端部延伸到細管部103a、103b上的與放電空間101的相反側(cè)的端部的電極支持體106a、106b；及具有把電極支持體106a、106b封裝在細管部103a、103b內(nèi)的封裝材料107a、107b的發(fā)光管80的金屬鹵化物燈中，以燈功率為P(W)，從線圈104a、104b上的細管部103a、103b側(cè)的端部到細管部103a、103b上的放電空間101側(cè)的端部的距離為X(mm)，則該X的值設(shè)定為使X≥0.0056P+0.394成立。
由此，該細管部103a、103b的放電空間側(cè)的端部上的點燈中的溫度，能夠低到該放電空間內(nèi)的剩余的發(fā)光金屬以液態(tài)存在的程度，所以可以相應減低沉入細管部的內(nèi)部的發(fā)光金屬的該部分量，抑制色溫度的變化。
但是，上述公報中記述的部分未采取對細管部103a、103b內(nèi)的間隙λ的堵塞手段，假定即使設(shè)有堵塞間隙λ的堵塞體，通常堵塞體的整體也將存在于從細管部的端面起向內(nèi)方后退的位置，因此發(fā)光金屬容易沉入細管的間隙λ內(nèi)，由于長時間連續(xù)點燈使色溫度變化變大的問題得不到徹底解除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種減少沉入細管部內(nèi)的間隙中的發(fā)光金屬的量，使得即使長時間連續(xù)點燈色溫度變化也少的保持穩(wěn)定特性的金屬鹵化物燈。
上述目的是利用具備以下結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物燈達到的由內(nèi)部形成放電空間的發(fā)光部和嵌裝在設(shè)于上述發(fā)光部的兩端部的孔內(nèi)的一對細管部組成的燈泡；在頂端部有線圈、在上述放電空間內(nèi)相對配置的一對電極；分別內(nèi)插在上述細管部上、在放電空間側(cè)的端部支持上述電極，同時其相反側(cè)的端部從與細管部的上述放電空間的相反側(cè)的端部突出的該電極支持體利用密封材料封裝在上述細管部中的一對電極支持體；由具有耐熱性和熱傳導性的材料組成、至少外插在一方的細管部側(cè)的、上述電極插腳及電極支持體之中的至少一方上的筒狀體，這里，以燈功率為P(W)，從上述細管部的上述放電空間側(cè)的端面到上述電極線圈的上述細管部側(cè)的端面的距離為X(mm)，從上述細管部的放電空間側(cè)的端面向上述筒狀體的該放電空間方向延伸出來的長度為L(mm)，則X≥0.0056P+0.194、且0≤L≤0.44X的關(guān)系成立。
另外，上述目的是利用具備以下結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物燈達到的由內(nèi)部形成放電空間的發(fā)光部和一對細管部一體形成的燈泡；在頂端部有線圈、在上述放電空間內(nèi)相對配置的一對電極；分別內(nèi)插在上述細管部上、在放電空間側(cè)的端部支持上述電極，同時其相反側(cè)的端部從細管部的與上述細管部的放電空間的相反側(cè)的端部突出的該電極支持體利用密封材料封裝在上述細管部上的一對電極支持體；由具有耐熱性和熱傳導性的材料組成、至少外插在一方的細管部側(cè)的電極插腳及電極支持體之中的至少一方上的筒狀體，其特征為，以燈功率為P(W)、從上述細管部起連接于上述發(fā)光部的部分之中以其內(nèi)徑為細管部的內(nèi)徑的1.25倍的位置為基準位置、從該基準位置起到上述線圈的細管部側(cè)的端面的距離為X(mm)、從上述基準位置向上述筒狀體的上述放電空間方向延伸出來的部分的長度為L(mm)，則X≥0.0056P+0.194、且0≤L≤0.44X的關(guān)系成立。
利用上述的結(jié)構(gòu)，發(fā)光管的電極配置成垂直方向?qū)饘冫u化物燈點燈時，細管部的放電空間側(cè)的端部的溫度能夠減低到該部分剩余的發(fā)光金屬以液態(tài)存在的程度，同時在細管部的既定位置插入筒狀體堵塞其開口部，該液態(tài)的發(fā)光金屬在難于進入細管部的內(nèi)部的部分存留，能夠抑制沉入細管部內(nèi)部的發(fā)光金屬的量。
其結(jié)果，能夠得到點燈中可以充分保持放電空間內(nèi)的蒸氣壓、長時間連續(xù)點燈色溫度變化少、保持穩(wěn)定特性的金屬鹵化物燈。
并且，筒狀體向放電空間側(cè)的突出量設(shè)定成在與距離X的關(guān)系上不達到既定值以上，這樣能夠防止在啟動時從筒狀體放電。
附圖的簡要說明結(jié)合下面的根據(jù)附圖所描述的本發(fā)明的一個實施例將更加容易理解本發(fā)明的目的、優(yōu)點和特點。
在圖中圖1表示以往的金屬鹵化物燈具有的發(fā)光管結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖2表示有關(guān)本發(fā)明的一實施例的金屬鹵化物燈結(jié)構(gòu)的正視圖。
圖3表示圖2所示的金屬鹵化物燈具有的發(fā)光管結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖4表示圖3的發(fā)光管的一方的細管部的部分放大剖面圖。
圖5表示在具有圖2、3所示結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物燈(250W)中，從線圈的細管部側(cè)的端部到細管部的放電空間側(cè)的端部的距離X發(fā)生變化時的點燈中的色溫度變化的圖形。
圖6表示在具有圖2、3所示結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物燈(70W)中，改變從線圈的細管部側(cè)的端部到細管部的放電空間側(cè)的端部的距離X時的點燈中的色溫度變化的圖形。
圖7表示圖5的圖形中的上述距離X與色溫度變化量的關(guān)系的圖表。
圖8表示圖6的圖形中的距離X與色溫度變化量的關(guān)系的圖表。
圖9是為了求出上述距離X與燈功率P的關(guān)系、將圖7、8的圖表所示的實驗結(jié)果標在圖形上的視圖。
圖10是表示在250W的金屬鹵化物燈中，外插在電極插腳上的筒狀體從細管部端面向放電空間延伸的長度L與色溫度變化量的關(guān)系的圖表。
圖11是表示在70W的金屬鹵化物燈中，外插在電極插腳上的筒狀體從細管部端面向放電空間延伸的長度L與色溫度變化量的關(guān)系的圖表。
圖12是表示在圖2、3所示結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物燈(250W)中，改變從細管部的放電空間的端部到筒狀體的放電空間的端部的長度L時的、點燈中的逆弧的發(fā)生概率的圖表。
圖13是表示在圖2、3所示結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物燈(70W)中，改變從細管部的放電空間的端部到筒狀體的放電空間的端部的長度L時的、點燈中的逆弧的發(fā)生概率的圖表。
圖14是為了求出上述距離X與長度L的關(guān)系、把圖12、13所示的實驗結(jié)果標在圖形上的視圖。
圖15是表示有關(guān)本發(fā)明的變形例的發(fā)光管結(jié)構(gòu)的部分放大剖面圖。
圖16是表示有關(guān)本發(fā)明的另一個變形例的發(fā)光管結(jié)構(gòu)的部分放大剖面圖。
圖17是表示有關(guān)本發(fā)明的發(fā)光管的筒狀體的變形例的外觀透視圖。
圖18是表示有關(guān)本發(fā)明的又一個變形例的發(fā)光管結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖19是表示圖18所示的發(fā)光管的一方的細管部側(cè)的詳細情況的部分放大剖面圖。
最佳實施例的說明以下，使用附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。
圖2是表示有關(guān)本實施例的250W的金屬鹵化物燈的結(jié)構(gòu)的正視圖。
如同圖所示，本金屬鹵化物燈為在外管10內(nèi)利用供電線11a、11b將氧化鋁陶瓷制的發(fā)光管8保持在既定的位置。
在外管10內(nèi)封裝有既定壓力的氮氣，在封裝部附近裝有燈口15。
而且，發(fā)光管8配置在具有切斷紫外線效果的石英玻璃制套管12內(nèi)。石英玻璃制套管12對發(fā)光管8保溫，保持充足的蒸氣壓力，同時起著防止發(fā)光管8破損使外管10發(fā)生破裂的作用。該石英玻璃制套管12通過套管支持板13a、13b保持在供電線11a、11b上。
圖3是表示發(fā)光管8的結(jié)構(gòu)的剖面圖。如同圖所示，發(fā)光管8的燈泡是在形成放電空間1的發(fā)光部2的兩端的小徑部的孔上分別內(nèi)插細管部3a、3b的端部并利用熱裝配合形成的。
在發(fā)光部2的放電空間1中封入水銀、稀有氣體和發(fā)光金屬。
在細管部3a、3b之中分另插入在頂端部具有在放電空間1內(nèi)相對配置的電極線圈4a、4b的一對電極插腳5a、5b，和在一端部分別支持上述電極插腳5a、5b的一對電極支持體6a、6b組成的供電體。
在電極插腳5a、5b的基端部上，外插有線圈狀的筒狀體14a、14b。該筒狀體14a、14b除去其放電空間1側(cè)的頂端部外，絕大部分嵌入細管部3a、3b內(nèi)部，起到防止發(fā)光金屬沉入的作用。
電極插腳5a、5b由鎢材料組成，外徑為0.71mm，長度為5.2mm。
另外，電極支持體6a、6b外徑為1.2mm，長度為30mm。在本實施例中，電極支持體6a、6b是以例如鉬和氧化鋁混合燒結(jié)而成的導電性金屬陶瓷為材料。該導電性金屬陶瓷的熱膨脹系數(shù)為與氧化鋁基本相等的7.0×10-6，因此不易生成起因于熱膨脹率差的裂紋。
電極支持體6a、6b的與放電空間的相反側(cè)的部分，分別從內(nèi)徑1.3mm的細管部3a、3b的外側(cè)的端面突出到外部，利用密封材料7a、7b封裝在細管部3a、3b上。
密封材料7a、7b為例如氧化金屬、氧化鋁、及二氧化硅等組成的玻璃料，從細管部3a、3b的結(jié)合于發(fā)光部2側(cè)的相反側(cè)的端面向發(fā)光部2側(cè)注入既定的長度。
圖4為表示圖3的發(fā)光管8的細管部3b與插入其內(nèi)的電極支持體6b、電極插腳5b、電極線圈4b的狀態(tài)的放大剖面圖。
筒狀體14b為將線徑0.25mm的鉬材料以在鄰接的匝間不產(chǎn)生間隙的狀態(tài)緊密卷繞的線圈，其軸向的長度是2.5mm，其與放電空間的相反側(cè)的端部幾乎接觸電極支持體6b的端面，以使剩余的金屬鹵化物的液體的沉入間隙λ的容積盡可能地減少。
另外，細管部3b與筒狀體14b的配合應為0.005～0.2mm的配合間隙。而且，此部分最好是細管部3b的內(nèi)徑對于筒狀體14b的外徑，有0～0.1mm的間隙的配合。利用這樣的配合能夠防止發(fā)光金屬沉入細管部3b的內(nèi)部，同時組裝后筒狀體14b不易產(chǎn)生錯位。
細管部3b側(cè)也與圖4所示的部分具有完全相同的結(jié)構(gòu)。
這里，在上述結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物燈中，從電極線圈4a、4b的細管部3a、3b側(cè)的端部到細管部3a、3b的放電空間1側(cè)的端面的距離為X(參照圖4)，同時線圈狀的筒狀體14a、14b延伸到發(fā)光部2側(cè)的放電空間1內(nèi)的長度，即筒狀體14a、14b從細管部3a、3b的放電空間1側(cè)的端面向放電空間方向突出的部分的長度為L，對于該X及L的值與上述“沉入”造成的色溫度的變化的關(guān)系，本發(fā)明人經(jīng)反復實驗，發(fā)現(xiàn)了減低色溫度的變化量的最佳的X及L的范圍。
以下對該距離X、長度L的最佳范圍進行說明。(1)關(guān)于距離X的最佳范圍首先，關(guān)于距離X的最佳范圍，對與上述圖2、3所示的燈結(jié)構(gòu)相同的250W的金屬鹵化物燈進行了實驗。
在此實驗中，制作了距離X的值為0.8mm、1.3mm、1.5mm、1.6mm、1.8mm、及2.3mm的許多實驗燈，并就各個燈測定了壽命中(點燈時間3000小時)的色溫度變化。其結(jié)果示于圖5。
而且，在此，線圈狀的筒狀體14a、14b延伸到發(fā)光部2側(cè)的放電空間1內(nèi)的長度是一定的，為0.1mm。
另外，封入放電空間1內(nèi)的發(fā)光金屬量為一定量5.2mg。其組成是DyI30.8mg，HoI30.6mg，TmI30.8mg，NaI 2.2mg，TlI 0.8mg。并且，放電空間1內(nèi)作為稀有氣體封入了20kPa的氬氣。
進而，從細管部3a、3b的放電空間1側(cè)的端面到玻璃料組成的密封材料7a、7b的放電空間1側(cè)的端面的距離Y(參照圖4)是一定的，為18mm。
而且，點燈實驗為使各實驗燈的管軸都保持垂直方向，連續(xù)點燈3000小時(在后述的其他實驗中也是同樣)。
圖7是從圖5的實驗結(jié)果求出點燈3000小時后的色溫度的變化(ΔTc)，與其評價一同表示的圖表。
從此表可以看出，在250W的試制燈中，長度L為0.1mm時、如果距離X為1.6mm以上，壽命中的色溫度的變化變得非常少。
這樣，如果使上述的距離X為1.6mm以上，能夠充分得到從包括高溫的陽極光柱及電極線圈4a、4b的電極插腳5a、5b的頂端部到細管部3a、3b的放電空間側(cè)1的端面的距離，所以能夠減低細管部3a、3b的放電空間1側(cè)的端面的溫度，并與筒狀體14a、14b的作用相結(jié)合抑制色溫度發(fā)生較少的變化。
更詳細地說，細管部3a、3b的放電空間側(cè)的開口部被線圈狀的筒狀體14a、14b堵塞，所以液狀的發(fā)光金屬難于進入細管部3a、3b和電極支持體6a、6b的間隙λ中，另外，細管部3a、3b的端面與電極頂端離開一定程度，且該筒狀體14a、14b是由具有熱傳導性的金屬組成的線圈形狀，散熱性優(yōu)良，細管部3a、3b的放電空間1側(cè)的端面附近的溫度保持得較低，達到能使剩余金屬成為液狀存在的程度，蒸氣化的金屬在侵透間隙λ之前，已在此部分液化，因此可以認為這些因素相結(jié)合使沉入到細管部3a、3b內(nèi)的間隙λ的發(fā)光金屬的量減少。
其結(jié)果，點燈中能充分保持發(fā)光管8內(nèi)的蒸氣壓，與不具備線圈狀的筒狀體14a、14b的現(xiàn)有的發(fā)光管(距離X為1.8mm、距離Y為18mm)相比，例如能夠?qū)Ⅻc燈后經(jīng)過1000小時中的色溫度變化減低至1/2～1/3。
另外，由于使距離X為1.6mm以上，如圖5所示，點燈后經(jīng)過3000小時中的色溫度變化也能夠與點燈后經(jīng)過1000小時中的色溫度變化大體相等，基本上不產(chǎn)生使用期中的色溫度變化。
其次，使用具有和圖2、3所示的同樣構(gòu)造的70W的金屬鹵化物燈進行了與上述同樣的實驗。
具體的是在該70W的金屬鹵化物燈中，制作了從電極線圈4a、4b的細管部3a、3b側(cè)的端部到細管部3a、3b的放電空間1側(cè)的端面的距離X為0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm的實驗燈，測定了使用期中的色溫度的變化。其結(jié)果示于圖6。
而且，在該實驗中，無論在哪個場合下，線圈狀的筒狀體14a、14b延伸到發(fā)光部2側(cè)的放電空間1內(nèi)的長度L都是一定的，為0.1mm。
另外，封入放電空間1內(nèi)的發(fā)光金屬量為一定量的2.5mg。其組成是DyI30.4mg，HoI30.3mg，TmI30.4mg，NaI 1.1mg，TlI 0.3mg。在放電空間1內(nèi)作為稀有氣體封入了20kPa的氬氣。并且，從細管部3a、3b的放電空間1側(cè)的端面到玻璃料組成的密封材料7a、7b的放電空間1側(cè)的端面的距離Y是一定的，為8mm。
圖8是從圖6的實驗結(jié)果求出點燈3000小時后的色溫度的變化(ΔTc)，與其評價一同表示的圖表。從此表可以看出，如果距離X為0.6mm以上，點燈中的色溫度的變化變得非常少。其原因與250W的金屬鹵化物燈一樣，在于沉入細管部3a、3b內(nèi)的發(fā)光金屬的量受到抑制。
從上述的250W和70W的金屬鹵化物燈的實驗結(jié)果可知，如果燈功率P不同，距離X的最佳值也不同。即這是因為燈功率P越大，放電產(chǎn)生的發(fā)熱量越大，所以為使在細管部的放電空間側(cè)的端部剩余金屬溫度降低到以液態(tài)存在的程度，就必須將距離也進行相應量的加大的緣故。故此，可以認為最佳范圍的X與燈功率之間有一定的相關(guān)關(guān)系。
因此，如圖9所示，在以橫軸為燈功率P(W)、縱軸為距離X(mm)的坐標系中，標出上述圖7、8的表內(nèi)的(X、P)的值，把得到減低色溫度變化的效果的X的最小值(如上所述，用250W型，X＝1.6；用70W型X＝0.6)的點A、B連接起來，求出其直線的方程式，則X＝0.0056P+0.194。
從而，可以說就250W和70W的金屬鹵化物燈而言，如果X≥0.0056P+0.194(以下，此條件稱“第1最佳化條件”。)，就能夠減低色溫度的變化。
(2)關(guān)于長度L的最佳范圍接著，在圖2所示結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物燈(250W)中，對線圈狀的筒狀體14a、14b從細管部3a、3b的放電空間1側(cè)的端面延伸到發(fā)光部2的放電空間1內(nèi)的長度L為-0.2mm(即筒狀體6a、6b從細管部3a、3b的放電空間的端面向內(nèi)部后退0.2mm的狀態(tài))、-0.1mm、0mm、0.5mm的各場合下使用期中的色溫度變化進行了調(diào)查。其結(jié)果示于圖10的表中。在同表中，ΔTc表示點燈3000小時后的色溫度的變化量。
而且，在任何場合下，從電極線圈4a、4b的細管部3a、3b側(cè)的端面到細管部3a、3b的放電空間1側(cè)的端面的距離X是一定的，為1.6mm。
另外，封入放電空間1內(nèi)的發(fā)光金屬量為一定量的5.2mg，其組成是DyI30.8mg，HoI30.6mg，TmI30.8mg，NaI 2.2mg，TlI 0.8mg。在放電空間1內(nèi)作為稀有氣體封入了20kPa的氬氣。
進而，從細管部3a、3b的放電空間1側(cè)的端面到玻璃料組成的密封材料7a、7b的放電空間1側(cè)的端面的距離Y是一定的，為18mm。
從圖10的實驗結(jié)果可知，長度L如果是0.5mm以上，長時間點燈中的色溫度變化變得非常少。另外，一般色溫度的變化量如果停留在300K左右，對于觀察者就是可以評價為忽略不計的范圍，因此可以說在250W的金屬鹵化物燈中，色溫度的變化容許的L的范圍是0≤L。
特別是如果0＜L，點燈中能充分保持發(fā)光管8內(nèi)的蒸氣壓，與不具備線圈狀的筒狀體14a、14b的現(xiàn)有的發(fā)光管(距離X為1.0mm、距離Y為8mm)相比，例如能夠?qū)Ⅻc燈后經(jīng)過1000小時中的色溫度變化減低1/2，另外，點燈后經(jīng)過3000小時中的色溫度變化能夠與點燈后經(jīng)過1000小時中的色溫度變化大體相等。
接著，同樣在有圖2、3結(jié)構(gòu)的70W的金屬鹵化物燈中，對線圈狀的筒狀體14a、14b從細管部3a、3b的放電空間1側(cè)的端面延伸到發(fā)光部2的放電空間1內(nèi)的長度L為-0.2mm、-0.1mm、0mm、0.2mm的各場合下使用期中的色溫度變化進行了調(diào)查。圖11是表示此實驗結(jié)果的圖表。
而且，在各場合下，從電極線圈4a、4b的細管部3a、3b側(cè)的端面到細管部3a、3b的放電空間1側(cè)的端面的距離X是一定的，為0.6mm。另外，封入放電空間1內(nèi)的發(fā)光金屬量為一定量的2.5mg，其組成是DyI30.4mg，HoI30.3mg，TmI30.4mg，NaI 1.1mg，TlI 0.3mg。在放電空間1內(nèi)作為稀有氣體封入了20kPa的氬氣。進而，從細管部3a、3b的放電空間1側(cè)的端面到玻璃料組成的密封材料7a、7b的放電空間1側(cè)的端面的距離Y是一定的，為8mm。
如圖11的圖表所示，可以看出70W型的場合也與250W的場合同樣，長度L變?yōu)樨搫t色溫度產(chǎn)生極大的變化；長度L變?yōu)椤?”色溫度的變化量才首次變?yōu)槿菰S限度(300K左右)的范圍內(nèi)；進而，長度L在正的場合下色溫度的變化變得極少。
因此，試制了許多距離X滿足第1的最佳化條件的金屬鹵化物燈，對上述長度L進行同樣的實驗，仍然能得到同樣的結(jié)果。
從而，就距離X滿足第1的最佳化條件的250W及70W的金屬鹵化物燈而言，可以說長度L如果為0以上(0≤L)，其長時間點燈造成的色溫度的變化是在容許的范圍內(nèi)。而且，0＜L的方面能得到更好的結(jié)果同上所述。
雖說長度L比“0”大為宜，但也有一定的限度。因為L變得過大，就有可能產(chǎn)生逆弧。
逆弧是指，在燈啟動時，不是從電極線圈4a、4b開始放電，而是從筒狀體14a、14b開始放電。一旦出現(xiàn)這樣的逆弧，就會產(chǎn)生所不希望的來自放電部位(這里是筒狀體14a、14b)的金屬飛散使發(fā)光部2內(nèi)黑化，或者放電部位的近旁的發(fā)光部2或細管部3a、3b因電弧熱產(chǎn)生裂紋的不良情況。
因此在具有圖2、3結(jié)構(gòu)的250W的金屬鹵化物燈中，對線圈狀的筒狀體14a、14b從細管部3a、3b的放電空間1側(cè)的端面延伸到發(fā)光部2的放電空間1內(nèi)的長度L為0mm、0.1mm、0.5mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm的各場合下燈啟動時的逆弧的發(fā)生概率進行了調(diào)查。圖12是表示其實驗結(jié)果的圖表。
而且，實驗燈的封入氣體及發(fā)光金屬的種類和量以及距離X、Y的值，均與圖10的場合完全一樣進行設(shè)定。
如圖12的圖表所示，關(guān)于逆弧的產(chǎn)生，長度L變?yōu)?.8mm以上，則10只燈中、燈啟動時從筒狀體14a、14b開始放電的確認有2只以上；長度L為0.7mm以下的場合，1只也未發(fā)現(xiàn)。
即，可以認為，在長度L為0.8mm以上的場合，筒狀體14a、14b延伸到發(fā)光部2的放電空間1內(nèi)的長度過長，因此從筒狀體14a、14b的放電空間1側(cè)的端部產(chǎn)生放電。
其次，使用有與圖2、3同樣結(jié)構(gòu)的70W的金屬鹵化物燈進行了與上述同樣的測定。
在該70W的金屬鹵化物燈中，對線圈狀的筒狀體14a、14b從細管部3a、3b的放電空間1側(cè)的端面延伸到發(fā)光部2的放電空間1內(nèi)的長度L為0mm、0.1mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.4mm的各場合下燈啟動時的逆弧的發(fā)生概率進行了調(diào)查。其結(jié)果示于圖13的圖表中。
而且，各實驗的封入氣體及發(fā)光金屬的種類和量以及距離X、Y的值，均與圖11的實驗場合完全一樣進行設(shè)定。
從圖13的圖表中可知，關(guān)于逆弧的產(chǎn)生，長度L變?yōu)?.3mm以上，則10只燈中、燈啟動時從筒狀體14a、14b開始放電的燈確認有2只以上；長度L為0.25mm以下的場合，1只也未發(fā)現(xiàn)。
其原因也與250W金屬鹵化物燈一樣，因為筒狀體14a、14b延伸到發(fā)光部2的放電空間1內(nèi)的長度過長的場合，容易產(chǎn)生逆弧。
這樣，長度L如果過大則逆弧容易產(chǎn)生，可以認為是因為筒狀體14a、14b的放電空間側(cè)的端面與電極線圈4a、4b的距離變短，使得逆弧的發(fā)生概率升高的緣故。如果是那樣，就能看出逆弧的發(fā)生概率和距離X及長度L之間存在著某種相關(guān)關(guān)系。
因此，如圖14所示，在以橫軸為距離X(mm)、縱軸為長度L(mm)的坐標系中，對于上述250W的金屬鹵化物燈的實驗數(shù)據(jù)(X＝1.6)的場合與70W的金屬鹵化物燈的實驗數(shù)據(jù)(X＝0.6mm)的場合標出了圖12、圖13的實驗結(jié)果的值。
在圖14的圖形中，×表示10只實驗燈中產(chǎn)生逆弧的L的值的點；白圈或黑圈表示在各自的燈功率的實驗燈中，10只中1只也未產(chǎn)生逆弧時的L的值的點。
這里，在各燈功率的實驗數(shù)據(jù)中，求出連接未產(chǎn)生逆弧的L的值之中成為最大值的點C、D的直線的方程式，則L＝0.44X。因而，可知燈功率對于250W及70W的金屬鹵化物燈的特定的X的值，如果滿足L≤0.44X即可。
因此，通過對于250W和70W的燈功率的金屬鹵化物燈，在滿足上述第1的最佳化條件的范圍內(nèi)使X有適當?shù)牟煌M行產(chǎn)生逆弧的確認實驗，可判明對于另外的距離X如果滿足L≤0.44X的條件也不產(chǎn)生逆弧。
如上所述，在距離X滿足上述第1的最佳化條件的范圍內(nèi)，如果0≤L就能抑制色溫度的變化，所以再加上L≤0.44X的條件式，長度L的最佳范圍就能夠定義為0≤L≤0.44X(以下有關(guān)此長度L的范圍的條件稱為“第2的最佳化條件”)。
綜上所述，在燈功率為P(W)、從放電空間1側(cè)的細管部3a、3b的端面到細管部3a、3b側(cè)的電極線圈4a、4b的端面的距離為X，延伸到發(fā)光部2側(cè)的放電空間1內(nèi)的筒狀體14a、14b的長度為L(mm)的場合，如果滿足第1的最佳化條件(X≥0.0056P+0.194)和第2的最佳化條件(0≤L≤0.44X)，則不管是250W型還是70W型都能將使用期中的色溫度的變化抑制在容許范圍內(nèi)，同時得到不產(chǎn)生逆弧的金屬鹵化物燈。
即在垂直方向點燈時，能夠抑制沉入到位于下方側(cè)的細管部3a或3b的間隙λ中的發(fā)光金屬的量，所以可以得到發(fā)光金屬的充足的蒸氣壓，與水平方向點燈時的發(fā)光金屬蒸氣壓的差變小，實現(xiàn)點燈方向引起的色溫度變化少的金屬鹵化物燈。
而且，在上述實施例中，雖然僅就250W型及70W型的金屬鹵化物燈表示了具體的測定結(jié)果，但是例如對從35W的低瓦特到400W的高瓦特的其他的燈功率的金屬鹵化物燈進行同樣的實驗的結(jié)果表明，如果同時滿足上述第1和第2的最佳化條件，也能使點燈中的色溫度變化變少，不會產(chǎn)生逆弧。
由此，可以說對于能夠?qū)嵱玫膸缀跛械慕饘冫u化物燈，為穩(wěn)定的點燈，需要同時滿足上述第1和第2的最佳化條件。
而且，在第1的最佳化條件中，距離X的上限雖然未作定義，但對應金屬鹵化物燈的燈功率，其發(fā)光管的燈泡的大小及電極間距離等自然被確定，隨之距離X的上限值也被確定，因此不會發(fā)生特別問題。
變形例(1)在上述實施例中，線圈狀的筒狀體14a、14b僅外插成包圍著電極插腳5a、5b的基端部，但在電極支持體6a、6b較長，其頂端波及到放電空間內(nèi)的場合，如圖15所示，可以減小電極支持體6b的放電空間側(cè)的頂端部的直徑，使線圈狀的筒狀體14b插入并包圍該部分。細管部3a側(cè)也是同樣。
進而，如圖16所示，使線圈狀的筒狀體14b插入并包圍電極插腳5b及電極支持體6b的雙方的結(jié)構(gòu)也能取得與上述的同樣的效果。細管部3a側(cè)也是同樣。
而且，在上述圖15、16中，為了方便把電極支持體6b全涂黑，以易于分辨其頂端的位置。
(2)在上述實施例中，作為筒狀體14a、14b，使用的是把鉬等金屬線緊密卷繞成的線圈形狀的部件，但如果具有耐熱性和熱傳導性，也可以使用其他材料例如鎢等。
另外，筒狀體的形狀只要是堵塞住與細管部內(nèi)面的間隙的形狀即可，所以并不限定于線圈形狀，所以也可為例如管子形狀的筒狀體，進而，如圖17所示，在管子形狀的筒狀體14a(14b)的圓周面上根據(jù)需要在軸向具有切口部分17a(17b)也能取得同樣的效果。
這樣，通過在筒狀體14a、14b上設(shè)置切口部分17a、17b，向電極插腳5a、5b或電極支持體6a、6b插入筒狀體14a、14b的作業(yè)容易，可提高生產(chǎn)率。
進而，對于筒狀體的材質(zhì)，在上述金屬以外也可使用例如導電性金屬陶瓷。
(3)在上述實施例中，對使用把細管部3a、3b熱裝在發(fā)光部2上的發(fā)光管(參照圖3)的例子進行了說明，但如果使用發(fā)光部與細管部作成一體成型的發(fā)光管，也能導出同樣的條件。
圖18表示該一體型的發(fā)光管40結(jié)構(gòu)的剖面圖。如同圖所示，發(fā)光管40由發(fā)光部41和細管部42a、42b形成一體，從細管部42a、42b起連接于發(fā)光部41的部分43a、43b形成漏斗狀(以下此部分稱為“漏斗”。)。為此，在圖3的發(fā)光管8中，作為上述距離X及長度L的測定基準的相當于細管部3a、3b的放電空間側(cè)的端面的部分在發(fā)光管40中沒有。
因此，在本變形例中，經(jīng)過實驗確認，如圖19的部分放大圖所示，在該漏斗部43b(漏斗部43a側(cè)也同樣)中，以其內(nèi)徑d為細管部42b的內(nèi)徑d的1.25倍的管軸方向的位置R為基準位置，從該基準位置測定距離X、長度L，由此在上述圖3的發(fā)光管8上求出的最佳化條件(即X≥0.0056P+0.194、且0≤L≤0.44X)能夠直接用于一體型的發(fā)光管40。
(4)而且，以其管軸成為垂直方向的狀態(tài)使用金屬鹵化物燈時，特別是在下方的細管部的間隙λ發(fā)生發(fā)光金屬的沉入，已如前所述。如果是那樣，在使用時燈的方向受到限定的場合，筒狀體不一定非得設(shè)在雙方的細管部上，進行該使用時把筒狀體僅設(shè)在到達下方的細管部上即可。
但是，在點燈時方向上不受限制的燈的場合，使用者最終把哪一方向下使用在金屬鹵化物燈的組裝階段很難確定，所以希望像上述實施例那樣把筒狀體設(shè)在雙方的細管部上，其距離X及長度L要同時滿足上述第1、第2的最佳化條件。
雖然本發(fā)明已經(jīng)通過結(jié)合附圖的實施例進行了全面的描述，但應該注意到各種變化和變更對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，除了超出本發(fā)明范圍的一些變化和變更，均落在本發(fā)明所要求保護的權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種金屬鹵化物燈，具有以下的結(jié)構(gòu)由內(nèi)部形成放電空間的發(fā)光部和嵌裝在設(shè)于所述發(fā)光部的兩端部的孔內(nèi)的一對細管部組成的燈泡；在頂端部有電極線圈、在所述放電空間內(nèi)相對配置的一對電極；分別內(nèi)插在所述細管部上、在放電空間側(cè)的端部支持所述電極，并且其相反側(cè)的端部從與細管部的所述放電空間的相反側(cè)的端部突出的該電極支持體利用密封材料封裝在所述細管部中的一對電極支持體；由具有耐熱性和熱傳導性的材料組成、至少外插在一方的細管部側(cè)的、所述電極插腳及電極支持體之中的至少一方上的筒狀體，以燈功率為P(W)，從所述細管部的所述放電空間側(cè)的端面到所述電極線圈的所述細管部側(cè)的端面的距離為X(mm)，從所述細管部的放電空間側(cè)的端面向所述筒狀體的該放電空間方向延伸出來的長度為L(mm)，則X≥0.0056P+0.194、且0≤L≤0.44X的關(guān)系成立。
2.按照權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征為，所述筒狀體是線圈。
3.按照權(quán)利要求2所述的金屬鹵化物燈，其特征為，所述線圈是各匝間無間隙的緊密型線圈。
4.按照權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征為，所述筒狀體的與所述放電空間的相反側(cè)的端面，基本上接觸所述電極支持體。
5.按照權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征為，所述筒狀體是筒體，在其周面上軸向上設(shè)有切口。
6.按照權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征為，所述筒狀體由鉬及鎢中的一種金屬組成。
7.按照權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征為，所述發(fā)光部由透明性陶瓷組成。
8.一種金屬鹵化物燈，具有以下的結(jié)構(gòu)由內(nèi)部形成放電空間的發(fā)光部和一對細管部一體形成的燈泡；在頂端部有線圈、在所述放電空間內(nèi)相對配置的一對電極；分別內(nèi)插在所述細管部上、在放電空間側(cè)的端部支持所述電極，并且其相反側(cè)的端部從細管部的與所述細管部的放電空間的相反側(cè)的端部突出的該電極支持體利用密封材料封裝在所述細管部上的一對電極支持體；由具有耐熱性和熱傳導性的材料組成、至少外插在一方的細管部側(cè)的電極插腳及電極支持體之中的至少一方上的筒狀體，以燈功率為P(W)、從所述細管部起連接于所述發(fā)光部的部分之中以其內(nèi)徑為細管部的內(nèi)徑的1.25倍的位置為基準位置、從該基準位置起到所述線圈的細管部側(cè)的端面的距離為X(mm)、從所述基準位置向所述筒狀體的所述放電空間方向延伸出來的部分的長度為L(mm)，則X≥0.0056P+0.194、且0≤L≤0.44X的關(guān)系成立。
9.按照權(quán)利要求8所述的金屬鹵化物燈，其特征為，所述筒狀體是線圈。
10.按照權(quán)利要求9所述的金屬鹵化物燈，其特征為，所述線圈是各匝間無間隙的緊密型線圈。
11.按照權(quán)利要求8所述的金屬鹵化物燈，其特征為，所述筒狀體的與所述放電空間的相反側(cè)的端面，基本上接觸所述電極支持體。
12.按照權(quán)利要求8所述的金屬鹵化物燈，其特征為，所述筒狀體是筒體，在其周面上軸向上設(shè)有切口。
13.按照權(quán)利要求8所述的金屬鹵化物燈，其特征為，所述筒狀體由鉬及鎢中的一種金屬組成。
14.按照權(quán)利要求8所述的金屬鹵化物燈，其特征為，上述發(fā)光部由透明性陶瓷組成。
全文摘要
一種包括內(nèi)部形成放電空間的發(fā)光部和具有安裝在設(shè)在上述發(fā)光部的兩端部的孔內(nèi)的一對細管部的發(fā)光管的金屬鹵化物燈；具備內(nèi)插在上述細管部、在放電空間側(cè)的端部支持上述電極、同時其相反側(cè)的端部延伸到細管部的與上述放電空間的相反側(cè)的端部、用密封材料封裝的一對電極支持體，和外插在上述電極插腳及電極支持體中的至少一方上的金屬制的筒狀體；以燈功率為P(W)，從上述細管部的上述放電側(cè)空間側(cè)的端面到上述線圈的上述細管部側(cè)的端面的距離為X(mm)，從上述細管部的放電側(cè)空間側(cè)的端面向上述筒狀體的該放電空間方向延伸出來的長度為L(mm)，則X≥0.0056P+0.194、且0≤L≤0.44X的關(guān)系成立。
文檔編號H01J61/30GK1445813SQ0311077
公開日2003年10月1日 申請日期2003年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月25日
發(fā)明者三浦干雄, 柿坂俊介, 西浦義晴 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社