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JP2004171833A - High-pressure discharge lamp, high-pressure discharge lamp lighting device, and lighting system - Google Patents

High-pressure discharge lamp, high-pressure discharge lamp lighting device, and lighting system Download PDF

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JP2004171833A
JP2004171833A JP2002333925A JP2002333925A JP2004171833A JP 2004171833 A JP2004171833 A JP 2004171833A JP 2002333925 A JP2002333925 A JP 2002333925A JP 2002333925 A JP2002333925 A JP 2002333925A JP 2004171833 A JP2004171833 A JP 2004171833A
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JP
Japan
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discharge vessel
pressure discharge
discharge lamp
lamp
translucent ceramic
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Application number
JP2002333925A
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Japanese (ja)
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Masazumi Ishida
正純 石田
Sadao Sakaguchi
貞雄 坂口
Yuji Azuma
祐二 我妻
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Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Lighting and Technology Corp
Harison Toshiba Lighting Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-pressure discharge lamp equipped with a small translucent ceramic discharge vessel suitable for collection of light; and to provide a high-pressure discharge lamp lighting device and a lighting system using it. <P>SOLUTION: This high-pressure discharge lamp HPDL is equipped with the translucent ceramic discharge vessel 1 with both ends opened; a pair of metal pipes 2, 2 used for closing both the ends of the discharge vessel 1 by inserting their opening parts on the tip sides into the ends of the discharge container 1 to be sealed, and facing to each other at a distance L<SB>M</SB>between the tips with base end sides exposed to the outside of the discharge vessel 1 and sealed; a pair of electrodes 3, 3 having base end parts each connected to and supported by the sealed part of the base end side 2b of the metal pipe 2, and having tip parts facing to each other at a distance G and projecting in the discharge vessel 1; and a discharge medium enclosed in the discharge vessel 1. The ratio of the distances G/L<SB>M</SB>satisfies G/L<SB>M</SB><0.85. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、透光性セラミックス放電容器を備えた高圧放電ランプ、これを用いた高圧放電ランプ点灯装置および照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】透光性セラミックスを用いたランプ電力20W程度のメタルハライド形の小形高圧放電ランプに関する技術が開発され、既に実用に供されている。
【0003】
一方、特許文献1には、その図9および図10に電極心棒が接続された金属リードと金属パイプとの両者を加熱溶融する技術が開示されている。また、セラミックスまたはサーメットからなる第1の部材と金属からなる第2の部材とを第1の部材に接触する主相および第2の部材に接触する中間ガラス部材を介在させることにより接合する接合体構造であって、中間ガラス部材は第2の部材に接触し、かつ、第2の部材および主相の間に存在し、主相は開口を有し、金属粉末の焼結体製で、かつ、開口にガラス相が含浸されている多孔質の骨格構造で構成されている旨記載されている。
【0004】
また、特許文献2には、透光性セラミックス放電容器の両端を金属パイプで閉塞し、金属パイプの基端に電極の基端を溶着した高圧放電ランプにおいて、セラミックプラグを貫通してモリブデン製のパイプを排気管として封着し、透光性セラミックス放電容器の包囲部の最大外径と高圧放電ランプの全長との比などを最適化して、小形でありながら高い発光効率およびまたは所望の発光色を得られるようにした高圧放電ランプが記載されている。
【0005】
さらに、特許文献3には、始動時におけるバルブの発光管部に熱応力割れを発生させないことを目的として、透光性セラミックスからなるバルブの内面と電極コイルとの間の最短距離を0.6mm以上およびまたは発光管部の最大肉厚を1.2mm以下にしたセラミック製放電ランプが記載されている。
【0006】
【特許文献1】
EP 0 982 278 A1号(特開2001−58882号)
【特許文献2】
特開2002−245971号
【特許文献3】
特開平11−204086号
【発明が解決しようとする課題】ところが、特許文献1および2に記載されている金属パイプを用いて透光性セラミックス放電容器は、小形の高圧放電ランプに適した構造であるが、本発明者が同様な高圧放電ランプを製作して追試を行ったところ、設計条件によっては、始動時に金属パイプ間でグロー放電が発生することが分かった。このような場合には、グロー放電からアーク放電への転移が不可能になる。
【0007】
一方、透光性セラミックス放電容器を用いた高圧放電ランプは、高圧ナトリウムランプおよびメタルハライドランプにおいて、高効率、長寿命な光源としてその価値が認められて普及しつつある。これらの高圧放電ランプに用いられている透光性セラミックス放電容器には、一般に多結晶アルミナセラミックスが用いられている。多結晶形の透光性セラミックスは、全透過率は高いが、直線透過率が低いという共通的な特徴がある。したがって、点灯中のアークからの放射光が透光性セラミックス放電容器を透過する際に拡散されるので、透光性セラミックス放電容器が光源の大きさとなる。
【0008】
高圧放電ランプの用途には、プロジェクション用および自動車の前照灯用などの集光用途もあるが、このような用途の場合、直線透過率が高いため、アークの大きさが光源の大きさになり、光源をより一層小形化できるので、多結晶形の透光性セラミックスより単結晶形の透光性セラミックスの方が有利である。
【0009】
単結晶形の透光性セラミックスは、結晶粒界が存在しないので、多結晶形に比較して熱伝導率が大きくなる。また、単結晶形の透光性セラミックスは、引き上げ法により製造するのが一般的であり、そのため筒状に形成することはできるが、放電容器として好適な球形や楕円形などの球形類似の形状に成形することが極めて困難である。
【0010】
放電容器が円筒形であると、球形類似の形状に比較して放電容器の温度勾配が大きくなり、内外面の温度差による熱応力に起因するクラックを生じやすいという問題がある。この問題に対しては特許文献3があるが、特許文献3は、放電容器が球形類似で、しかも、多結晶形の透光性セラミックスにおけるものであり、以上の理由から単結晶形の透光性セラミックスで、かつ、円筒形の放電容器とは異なるものである。また、特許文献3のセラミック製放電ランプは、当該文献に記載されているように、発光管部の最大外径が8.7〜11.0mm、内容積0.4〜0.75cmであり、定格ランプ電力では50〜100W程度の比較的大きな一般照明用に用いられるものと推定される。さらに、特許文献3のセラミック製放電ランプは、その放電容器が発光管部の両端に外径2.0〜2.6mm、内径0.6〜1.0mmの封止管部を一体に形成した構造であり、全長が34〜40mmである。高圧放電ランプの放電容器における熱応力の問題は、放電容器の大きさおよび構造により異なる様相を呈する。
【0011】
本発明は、小形で集光用として好適な透光性セラミックス放電容器を備えた高圧放電ランプ、これを用いた高圧放電ランプ点灯装置および照明装置を提供することを一般的な目的とする。
【0012】
また、本発明は、加えて両端開口部に金属パイプを挿入して封止した透光性セラミックス放電容器を備えながらグロー・アーク転移を容易にした高圧放電ランプ、これを用いた高圧放電ランプ点灯装置および照明装置を提供することを具体的な目的とする。
【0013】
さらに、本発明は、加えて直管状をなした単結晶形の透光性セラミックス放電容器における熱応力を低減した高圧放電ランプ、これを用いた高圧放電ランプ点灯装置および照明装置を提供することを他の目的とする。
【0014】
【課題を達成するための手段】
請求項1の発明の高圧放電ランプは、両端が開口した透光性セラミックス放電容器と;先端側の開口部分が透光性セラミックス放電容器の端部に挿入して封着されることによって透光性セラミックス放電容器の両端部を閉塞し、かつ、先端間の距離Lで対向し、基端側が透光性セラミックス放電容器の外部に露出しているとともに封止されている一対の金属パイプと;基端部が金属パイプの基端側の封止部分に接続して支持され、先端部が透光性セラミックス放電容器内に距離Gで対向して突出している一対の電極と;透光性セラミックス放電容器内に封入された放電媒体と;を具備し、上記距離の比G/Lが数式1を満足していることを特徴としている。
【0015】
【数1】
G/L<0.85
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【0016】
<透光性セラミックス放電容器について> 「透光性セラミックス放電容器」とは、単結晶形および多結晶形の金属酸化物例えば気密性アルミニウム酸化物、イットリウム−アルミニウム−ガーネット(YAG)、イットリウム酸化物(YOX)と、多結晶非酸化物例えばアルミニウム窒化物(AlN)とのような光透過性および耐熱性を備えた材料からなる放電容器を意味する。単結晶形のアルミニウム酸化物はサファイヤと呼ばれている。なお、「透光性」とは、放電によって発生した光を透過して外部に導出できる程度に光透過性であることをいい、透明ばかりでなく、光拡散性であってもよい。そして、少なくとも放電空間を包囲する部分すなわち包囲部が透光性を備えていればよく、要すれば包囲部以外の付帯的構造を備えているときには、当該部分は遮光性であってもよい。
【0017】
しかしながら、単結晶形の透光性セラミックスは、透明であるから、これを用いた透光性セラミックス放電容器を備えることにより、光源の大きさがアークの大きさにまで小さくなるので、高い集光効率が得られるため、集光用の高圧放電ランプとして好適である。また、単結晶形の透光性セラミックスは、多結晶形の透光性セラミックスに比較して、熱伝導率が大きいので、内外表面間に生じる熱応力が小さくなり、熱応力に起因する放電容器のクラックが発生しにくい。単結晶形の透光性セラミックスの中でも、サファイヤは、その熱伝導率が相対的に大きいので、一層熱応力が少ないとともに、無色透明で80〜90%の高い直線透過率を有するものが容易に得ることができるために、透光性セラミックス放電容器として最適である。なお、酸化アルミニウムの熱伝導率は、単結晶形のサファイヤが42W/m・K、多結晶形のアルミナセラミックスが36.7W/m・Kである。
【0018】
また、透光性セラミックス放電容器は、一般的にはその形状が多様であることを許容する。多結晶形の透光性セラミックスを用いる場合には、比較的成形が容易なので、一体成形法または焼き嵌め法により球形類似や円筒状の包囲部と包囲部より外径の小さい封止部とを備えた形状を採用することができる。なお、焼き嵌め法は、例えば包囲部と、封止のための付帯的構造部とを、それぞれ別に仮焼結してから所要に接合させて、全体を焼結することにより、一体の透光性セラミックス放電容器を形成する方法である。これに対して、単結晶形の透光性セラミックスの場合には、引き上げ法により単結晶成長を行わせるのが主流になっているため、直管状の材料を比較的容易に得ることができるので、直管状の材料をそのまま利用して放電空間を包囲する包囲部と両端の封止部とを同径にするのがよい。
【0019】
さらに、透光性セラミックス放電容器は、その寸法が一般的には限定されないが、単結晶形の透光性セラミックスからなる自動車前照灯用の場合、外径が1.5〜5.0mm、より一層好適には2.5〜4.0mm、内径が0.4〜3.0mm、より一層好適には1.0〜2.5mm、全長が10〜40mm、より一層好適には20〜30mmであり、また、プロジェクタ装置用の場合、外径が5〜20mm、好適には5〜10mm、内径が3.0〜10mm、より一層好適には3.0〜50mm、全長が20〜60mm、より一層好適には30〜50mmである。
【0020】
<金属パイプについて> 金属パイプは、少なくとも先端が開口しており、その先端部が透光性セラミックス放電容器の両端の開口部に挿入して当該端部を気密に閉塞して透光性セラミックス放電容器を封止するとともに、電極を支持する。そして、透光性セラミックスの両端部に挿入された一対の金属パイプは、透光性セラミックス放電容器を挟んで、その先端間の距離がLで対向している。なお、距離Lは、後述する一対の電極間の距離Gとの比率が所定値範囲内にあるように設定される。さらに詳述すれば、金属パイプは、先端側に開口部分を有し、基端側が封止されていて(この点について後述する。)、先端側の開口部分が透光性セラミックス放電容器の端部内に挿入され、その挿入部分と当該部分に対向する透光性セラミックス放電容器の端部部分の内面とが適用な手段により封着されることによって、透光性セラミックス放電容器が封止されている。一方、金属パイプの基端側は、透光性セラミックス放電容器から外部に露出している。
【0021】
金属パイプは、上記の構造から理解されるように、その内部が透光性セラミックス放電容器の内部に連通した状態になるので、耐火性で、かつ、放電媒体によって腐食しない耐腐食性であるとともに、熱膨張率が透光性セラミックス放電容器のそれに比較的近い耐火性金属からなるのが好適である。例えば、酸化アルミニウムからなる透光性セラミックス放電容器の場合、モリブデンが最適であるが、タングステンなどであってもよい。
【0022】
金属パイプを透光性セラミックス放電容器に封着するには、サーメットやサーメットおよびセラミックス封止用コンパウンドの組み合わせなどを用いることができる。なお、後者の構成として、例えば特許文献1に開示されている技術を用いることができる。
【0023】
一方、金属パイプの基端部は、どのような封止構造であってもよい。例えば、金属パイプの基端部をピンチして圧接し、かつ、溶接したり、基端部を溶融させたりして、直接封止することができる。また、融着金属を介して金属パイプの基端部を封止してもよい。なお、「融着金属」とは、金属パイプに気密に融着し得る金属をいい、特定の金属の種類を意味するものではないが、金属パイプの融点以下の融点を有し、高圧放電ランプの正常な作動中の温度上昇に耐える程度の耐火性を備え、金属パイプの熱膨張率に近い熱膨張率を有する金属を用いるのがよい。例えば、白金、白金およびモリブデンの合金などが好適である。
【0024】
<一対の電極について> 一対の電極は、その基端部が金属パイプの基端側の封止部分に接続して支持され、先端部が透光性セラミックス放電容器の包囲部内に突出していて、これにより電極間距離Gを形成している。電極間距離Gは、その具体的な寸法が一般的には限定されないが、単結晶形の透光性セラミックスからなる自動車前照灯用の場合、1.0〜8.0mm、より一層好適には2.0〜5.0mmに設定するのがよく、また、プロジェクタ装置用の場合、0.5〜2.0mm、より一層好適には0.5〜1.5mmに設定するのがよい。なお、この電極間距離G(mm)と前述の金属パイプの先端間距離Lとの比率関係については後述する。また、電極の基端部を金属パイプの封止部分に接続する構造は、どのようなものでもよい。
【0025】
電極は、電極軸部および電極主部から構成されているのが一般的な構成であるが、このような構成における電極軸部は、細長い棒状をなしていて、電極の基端部および中間部を構成する。そして、タングステン、ドープドタングステンまたはモリブデンなどの導電性にして、かつ、耐火性の物質を単体で、または適宜組み合わせて用いることにより、電極軸を構成することができる。これに対して、電極主部は、電極軸の先端に配設されて主として陰極およびまたは陽極として作用する部分であり、電極の先端部を構成する。また、電極主部は、材料にタングステン、ドープドタングステンレニウムまたはタングステン−レニウム合金などを用いて構成することができる。そして、自動車前照灯用などに用いるランプ電力が50W以下、好適には35W程度の小形の高圧放電ランプの場合には、電極軸部の先端をそのまま電極主部とすることができる。プロジェクタ装置用などのランプ電力100W以下の小形の高圧放電ランプの場合には、その表面積を大きくして放熱を良好にするために、必要に応じてタングステンのコイルを巻装することができる。
【0026】
さらに、一対の電極は、交流点灯形の場合には対称構造とするが、直流点灯形の場合には、非対称構造にすることができる。
【0027】
<放電媒体について> 放電媒体は、発光物質、ランプ電圧形成媒体および希ガスをたとえば以下の組み合わせで用いるのが好適である。なお、発光物質としては、希ガスおよびまたは金属蒸気を用いることができる。金属蒸気としては、可視光を発光する発光金属またはその合金あるいはこれらの金属のハロゲン化物として封入することができる。ランプ電圧形成媒体には、水銀または後述する金属のハロゲン化物を主体的に用いることができる。水銀は、下記の3.の場合に発光金属としても寄与する。ランプ電圧形成媒体としてのハロゲン化物は、点灯中の蒸気圧が相対的に大きくて、可視域の発光が比較的少ない金属、例えばAl、Fe、Zn、Sb、Mnなどのハロゲン化物が好適である。希ガスは、始動ガスおよび緩衝ガスとして作用する。希ガスとしては、キセノン、アルゴン、クリプトンおよびネオンなどを単体でまたは任意の2種以上を混合して用いることができる。なお、本発明において、「高圧放電」とは、イオン化媒体の点灯中の圧力が大気圧以上になる放電をいい、いわゆる超高圧放電を含む概念である。
【0028】
1.発光金属のハロゲン化物+水銀+希ガス:いわゆるメタルハライドランプの構成である。
【0029】
2.発光金属のハロゲン化物+ランプ電圧形成媒体としてのハロゲン化物+希ガス:環境負荷の大きな水銀を用いないいわゆる水銀レスのメタルハライドランプの構成である。
【0030】
3.水銀+希ガス:いわゆる高圧水銀ランプの構成である。
【0031】
4.希ガス:希ガスとしてXeを用いると、いわゆるキセノンランプの構成である。
【0032】
次に、発光金属のハロゲン化物は、ハロゲンとしてよう素、臭素、塩素またはフッ素のいずれか一種または複数種を用いることができる。発光金属の金属ハロゲン化物は、発光色、平均演色評価数Raおよび発光効率などについて所望の発光特性を備えた可視光の放射を得るため、さらには透光性セラミックス放電容器のサイズおよび入力電力に応じて、既知の金属ハロゲン化物の中から任意所望に選択することができる。たとえば、ナトリウムNa、スカンジウムSc、希土類金属およびリチウムLiからなるグループの中から選択された一種または複数種のハロゲン化物を用いることができる。
【0033】
<数式1について> 数式1(G/L<0.85)は、本発明において、グロー・アーク転移を確実にするための重要な構成要件であり、G/Lが0.85以上になると、始動時に金属パイプ間ないし一方の金属パイプと他方の電極主部との間で不所望なグロー放電すなわち異常放電が発生しやすくなる。このような異常放電が生じると、電子放出が不足するため、アーク放電へ転移できなくなる。その結果、始動時のグロー・アーク転移の確率が低下して、グロー放電からアーク放電へ転移にできない場合が多くなる。始動時におけるグロー・アーク転移の確率は、寿命中常に100%であるのが理想的な姿であるが、実際上においては90%以上であればよいといえる。なお、G/Lが0.80以下であれば、グロー・アーク転移の確率がさらに高くなるので、好適であり、また、G/Lが0.75以下であれば、グロー・アーク転移の確率がさらに高くなるので、より一層好適である。
【0034】
<その他の構成について> 本発明において、必須構成要件ではないが、所望により以下の構成の一部または全部を好適な構成として付加することにより、高圧放電ランプの性能が向上したり、新しい機能が追加したりするができる。
1.高圧放電ランプの全長 高圧放電ランプの全長は、透光性セラミックス放電容器の長さおよびその両端から外側へ突出する一対の金属パイプの基端部によって決まり、一般的には自由に設定することができる。
2.ランプ電力 ランプ電力は、高圧放電ランプに投入が推奨される電力であり、一般的には自由に設定することができるが、自動車前照灯用の場合には、20〜50、好適には30〜40であり、プロジェクタ装置用には、20〜300、好適には50〜150である。
3.管壁負荷 高圧放電ランプの管壁負荷は、透光性セラミックス放電容器の内面に露出している透光性セラミックスの単位表面積(cm)当たりのランプ電力(W)により求めるものとして、自動車前照灯用としては20〜100W/cm、好適には25〜80W/cmである。
4.外管 外管は、透光性セラミックス放電容器および一対の金属パイプにより外形が規定される高圧放電ランプを内部に収納する透光性容器であり、この場合、上記の高圧放電ランプを発光管といい、全体を高圧放電ランプともいうことがある。本発明の高圧放電ランプは、透光性セラミックス放電容器が大気中に露出した状態で点灯するように構成することができる。しかし、例えば自動車前照灯用の高圧放電ランプのように、所望により透光性セラミックス放電容器を外管内に気密に収納することができる。外管を付加する理由は、それぞれの必要性に基づくことができる。例えば、自動車前照灯用などの場合、紫外線遮断に応じた外管の構造を採用することができる。
【0035】
外管の内部は、外気に対して気密に封止してもよいし、連通していてもよい。また、外管の内部を気密に封止する場合、内部を真空にしたり、不活性ガスを適当な圧力で封入したりすることができる。
5.反射鏡 反射鏡を一体に付加する場合、本発明の高圧放電ランプは、透光性セラミックス放電容器の最大径に対して全長が相対的に小さくすることができるから、反射鏡を著しく小形化することが可能になる。
6.始動補助導体 始動補助導体は、一方の電極の電位と等しい電位を有する導体を透光性セラミックス放電容器の他方の電極に相対的に接近した位置まで延在させることにより構成され、始動電圧を低下させることができる。
【0036】
一般に、透光性セラミックス放電容器の包囲部の内径を相対的に大きくするとともに、これに対応して電極間距離を相対的に大きくすると、高圧放電ランプの始動電圧が上昇する傾向があるので、必要に応じて始動補助導体を配設することができる。
【0037】
<本発明の作用について> 本発明においては、以上説明した構成を備えていることにより、透光性セラミックス放電容器の内部に露出している金属パイプ間または一方の金属パイプ−他方の電極間のグロー放電が生じにくくなる。その結果、始動時のグロー・アーク転移が容易になる。
【0038】
また、本発明の高圧放電ランプは、全長が比較的短くて小形化できるので、集光用殊に自動車前照灯用やプロジェクタ装置用として好適である。
【0039】
なお、以上の作用、効果は、高圧放電ランプの点灯方法、例えば点灯周波数が高周波、例えば45kHzおよび低周波、例えば50〜500Hzのいずれであっても変わらない。また、低周波交流点灯および直流点灯のいずれであっても変わらない。
【0040】
請求項2の発明の高圧放電ランプは、両端が開口して直管状をなした単結晶の透光性セラミックス放電容器と;透光性セラミックス放電容器の両端部を気密に封止している一対の封着性部材と;基端部が封着性部材に支持され、先端部が透光性セラミックス放電容器内に突出し、かつ、先端と透光性セラミックス放電容器内面との最短距離L(mm)が数式2を満足している一対の電極と;透光性セラミックス放電容器内に封入された放電媒体と;を具備していることを特徴としている。
【0041】
【数2】
0.4≦L≦3.0
本発明は、光源の大きさをアークの大きさまで小形化した高圧放電ランプの好適な構成を規定している。
【0042】
<透光性セラミックス放電容器について> 本発明において、透光性セラミックス放電容器は、単結晶形で、かつ、直管状をなしていればよく、一般的には材質が限定されない。例えば、請求項1の発明において説明した単結晶形の透光性セラミックスを用いることができる。透光性セラミックスを直管状に成形するための手段は限定されない。例えば、単結晶を直管状に引き上げ成長させたものを適当な長さに切断して得ることができるし、柱状または塊状の単結晶を研削して直管状に成形したりしてもよい。しかし、前者の方が量産性に優れている。
【0043】
また、透光性セラミックスは、その直線透過率が一般に80〜90%のものを得ることができるが、本発明においては、少なくとも50%以上の直線透過率を有している必要がある。
【0044】
さらに、透光性セラミックス放電容器の寸法は、一般には特定の範囲に限定されるものではないが、好適には請求項1において説明した自動車前照灯用およびプロジェクタ装置用としての数値範囲が好適である。
【0045】
<封着性部材について> 封着性部材は、透光性セラミックスの両端部を気密に封止する手段であるが、本発明においては、既知の各種封止構造を採用すると好適である。
1.金属パイプを挿入して封止する手段 この手段は、請求項1におけるような金属パイプを透光性セラミックス放電容器の端部の開口部に挿入して封着する手段である。この手段において、金属パイプは、金属パイプの外部に突出している基端部に外部リード線などを接続するように構成すれば、これを導入導体やランプ支持光体としても機能させることができる。
2.金属パイプを外側から嵌合して封止する手段 この手段は、金属パイプを透光性セラミックス放電容器の端部の開口の外側に嵌合して封着する構成である。この手段において、金属パイプを上記1.におけるのと同様に導入導体やランプ支持構体としても機能させることができる。
3.セラミックスの閉塞部材を用いる手段 この手段は、セラミックスからなる円盤状の閉塞部材を透光性セラミックス放電容器の両端の開口部に嵌合して両者間をフリットガラスや焼き嵌めなど適宜の手段により封着するとともに、閉塞部材に導入導体をフリットガラスを用いて封着して支持し、導入導体の内部先端に電極軸の基端を接続する構成である。
【0046】
<一対の電極について> 一対の電極は、請求項1におけるのと同様に構成することができる。しかし、本発明においては、電極の先端と透光性セラミックス放電容器の内面との間に形成される最短距離L(mm)が後述する数式2を満足するように構成されている。
【0047】
<放電媒体について> 放電媒体は、請求項1におけるのと同様に構成することができる。
【0048】
<数式2について> 数式2(0.4≦L≦3.0)は、直管状をなす単結晶形の透光性セラミックス放電容器における電極先端と透光性セラミックス放電容器の内面との間の最短距離を所定範囲内に規定しているものである。すなわち、単結晶形の透光性セラミックスは、熱伝導率が高く、多結晶形の透光性セラミックスにおけるような結晶粒界が存在しないので、多結晶形の透光性セラミックスに比べると、温度勾配が小さい。この点では透光性セラミックス放電容器の熱設計が比較的容易になるが、一方、形状が直管状であるため、端部の熱容量が球形類似の透光性セラミックス放電容器に比較して大きくなってしまう。そのため、温度勾配が大きくなる。このように直管状をなす単結晶形の透光性セラミックス放電容器を備えた高圧放電ランプにおいては、放電空間を包囲する包囲部の位置の変化に対するアークおよび電極との間の距離が大きくなるために、熱応力に起因するクラックなどの不都合が生じにないように適切な熱設計を行うことが困難であるが、本件発明により改善することが可能になった。しかし、最短距離Lが下限の0.4mm未満であると、最冷部温度が高くなるので、発光効率は高くなるが、透光性セラミックス放電容器の内面温度が高くなりすぎて透光性セラミックスが溶解・昇華を生じて透光性セラミックス放電容器の内面が黒化したり、白濁したりして、クラックやランプ特性低下の原因になりやすいので、不可である。また、最短距離が上限の3.0mmを超えると、最冷部温度が低下して発光効率が低下しすぎるので、不可である。
【0049】
<本発明におけるその他の構成について> 本発明におけるその他の構成は、請求項1における同様の記載と同じである。
【0050】
<本発明の作用について> 本発明においては、以上説明した構成を具備していることにより、直管状をなした放電容器が単結晶形の透光性セラミックスにより構成されているため、透光性セラミックス放電容器を備えていることに伴う高効率、長寿命の高圧放電ランプが得られるのに加えて、アークの大きさが光源の大きさとなるため、光源の大きさを大幅に低減することができ、これにより集光効率が飛躍的に向上する。このため、自動車前照灯用やプロジェクタ装置用として極めて効果的な高圧放電ランプを得ることができる。
【0051】
また、放電容器が直管状をなした単結晶形の透光性セラミックスにより構成されているため、構造が簡単であるから、製造が容易になり、高圧放電ランプを比較的安価に得ることができる。
【0052】
さらに、重要なことは、本発明の高圧放電ランプによれば、数式2を満足していることにより、熱応力によるクラック、透光性セラミックスの溶融・昇華などの不都合の生じにくくなる。
【0053】
請求項3の発明の高圧放電ランプは、請求項2記載の高圧放電ランプにおいて、管壁負荷P(W/cm)が数式3を満足することを特徴としている。
【0054】
【数3】
20≦P≦100
本発明は、請求項2に規定する発明の高圧放電ランプにおいて、自動車前照灯用として好適な管壁負荷の一般的な範囲を規定している。なお、管壁負荷は、以下の基準により算出するものとする。すなわち、管壁負荷は、透光性セラミックス放電容器の放電空間を包囲する包囲部の内面に露出している透光性セラミックスの単位表面積(cm)当たりのランプ電力(W)により求める。管壁負荷は、一般的には20〜100W/cmである。しかしながら、管壁負荷が25〜80W/cmであると、透光性セラミックスの内面温度が一層適切になり、長寿命な高圧放電ランプを得ることができるので、好適である。
【0055】
そうして、本発明においては、管壁負荷が所定範囲内であるために、発光効率および演色性が適当な範囲内になるとともに、熱応力に起因するクラック発生などの不都合が生じにくい。
【0056】
請求項4の発明の高圧放電ランプ点灯装置は、請求項1ないし3のいずれか一記載の高圧放電ランプと;高圧放電ランプを始動し、かつ、付勢する点灯回路と;を具備していることを特徴としている。
【0057】
本発明において、高圧放電ランプの点灯回路としては、既知の各種回路方式を採用することができる。例えば、高周波点灯回路、低周波交流点灯回路および直流点灯回路などを用いることができる。なお、始動時に始動用の波高値が15kVp−p以上のパルス電圧を発生して高圧放電ランプに印加するイグナイタを併用することが許容される。
【0058】
高周波点灯回路は、電球形蛍光ランプに組み込まれているような蛍光ランプを高周波で点灯するのに好適なインバータおよびインダクタを主体とする回路方式であって、点灯周波数は20kHz超〜200kHz程度以下が実用的であり、かつ、好適である。このような高周波点灯回路によれば、点灯回路を著しく小形、かつ、軽量化することができるので、一般照明用の高圧放電ランプに好適である。
【0059】
低周波交流点灯回路は、直流電圧を低周波でフルブリッジインバータなどを用いてチョッピングして得た矩形波交流電圧を印加して点灯する回路方式であって、点灯周波数は一般に500Hz程度以下である。また、低周波交流点灯回路は、始動時に定格ランプ電力の3.5倍程度のランプ電力を入力して光束立ち上がり時間を短縮するなど制御が容易になるので、自動車前照灯用の高圧放電ランプの点灯用として好適である。
【0060】
直流点灯回路は、チョッパによって制御された直流出力を印加して点灯する回路方式である。直流点灯回路は、直流点灯用の電極構造を備えた高圧放電ランプを用いるのが好ましいものの、高圧放電ランプの制御が容易で、しかも、点灯回路を小形、かつ、軽量化できるので、自動車前照灯用、プロジェクタ装置用および一般照明用として好適である。
【0061】
なお、要すれば、始動時または始動時および始動直後の一定期間を直流点灯し、その後低周波交流点灯に切り換える交流/直流切換形の点灯回路を採用することもできる。
【0062】
ところで、例えば自動車前照灯などに用いられる高圧放電ランプを瞬時再点灯するには、波高値が15kVp−p(正負のピーク電圧値間の電位差)以上の始動電圧を印加する。ところが、透光性セラミックス放電容器を備えた高圧放電ランプは、始動時の熱衝撃に弱く、クラックしやすいという問題がある。しかし、これを克服することは可能であるが、寸法などの制約が大きく、設計うえのマージンも少なく、用途が限定されていた。 これに対して、本発明において用いる高圧放電ランプは、電極、金属パイプまたはセラミックスからなる円盤状の閉塞部材および透光性セラミックス放電容器間の熱伝導が良好で温度差が形成されにくいため、点灯中の温度分布が相対的に均一になる。これにより、高圧放電ランプの始動、点滅など熱的、電気的な衝撃に対する耐性が高い。したがって、イグナイタなどにより発生して高圧放電ランプに印加される始動時の高電圧パルス電圧の波高値が15kVp−p以上の点灯回路で点灯しても、熱的、電気的な衝撃で高圧放電ランプが損傷を受けにくい。このため、例えば自動車前照灯用などの瞬時再始動を必要とする高圧放電ランプ点灯装置を得ることができる。
【0063】
また、透光性セラミックス放電容器が請求項2の発明の高圧放電ランプを用いる場合、単結晶形の透光性セラミックスを用いているので、直管状をなしていても、多結晶形の場合に比較して温度分布が良好で、熱勾配が小さくなるので、始動時の高電圧パルス電圧の波高値が15kVp−p以上の点灯回路で点灯しても、熱的、電気的な衝撃で高圧放電ランプが損傷を受けにくいため、自動車前照灯用など瞬時再始動を必要とする高圧放電ランプ点灯装置に最適である。
【0064】
請求項5の発明の照明装置は、照明装置本体と;照明装置本体に支持された請求項1ないし3のいずれか一記載の高圧放電ランプと;高圧放電ランプを始動し、かつ、付勢する点灯回路と;を具備していることを特徴としている。
【0065】
本発明において、「照明装置」とは、高圧放電ランプの発光を何らかの目的で用いるあらゆる装置を含む広い概念である。例えば、自動車前照灯、プロジェクタ装置、スポットライトなど高圧放電ランプの発光を集光して利用する機器や、各種照明器具、電球形高圧放電ランプ、光ファイバー用光源装置、光化学装置などに適用することができる。なお、「照明装置本体」とは、上記照明装置から高圧放電ランプおよび点灯回路を除いた残余の部分をいう。
また、「電球形高圧放電ランプ」とは、高圧放電ランプと、その点灯回路とを一体化し、さらに受電用の口金を付設してなり、口金に適応するランプソケットに装着することにより、白熱電球を点灯するような感覚で使用することができるように構成した照明装置を意味する。電球形高圧放電ランプを構成する場合、高圧放電ランプの発光を所望の配光特性が得られるように、集光するための反射鏡を備えることができる。さらに、高圧放電ランプの高い輝度を低減するために、光拡散性のグローブまたはカバーを備えることができる。さらにまた、口金は、所望の仕様のものを用いることができる。したがって、在来の光源ランプとの代替を図る目的の場合には、在来の光源ランプの口金と同じ口金を採用すればよい。
【0066】
さらに、照明装置が照明器具の場合、照明器具は、点灯回路を備え高圧放電ランプを装着した構成のものでもよいし、点灯回路を備えていなくて電球形高圧放電ランプを装着した構成のものであってもよい。また、点灯回路を備えた照明器具の場合、点灯回路は、照明器具に配設されていてもよいし、照明器具から離間した位置、たとえば天井裏に配設されていてもよい。
【0067】
点灯回路は、高周波または低周波の交流あるいは直流のいずれで高圧放電ランプを点灯する構成であってもよい。また、瞬時再点灯機能を備えていなくてもよい。
【0068】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【0069】
図1は、本発明の高圧放電ランプにおける第1の実施の形態を示す中央断面正面図である。図において、高圧放電ランプHPDLは、透光性セラミックス放電容器1、金属パイプ2、一対の電極3、3、融着金属4および図示されない放電媒体からなる。
【0070】
透光性セラミックス放電容器1は、直管状をなした単結晶形の透光性セラミックスからなり、中央部が包囲部1aおよび両端部が封止部1b、1bとして機能する。しかし、包囲部1aおよび一対の封止部1b、1bは、透光性セラミックス放電容器1が直管状をなしているために、同一径の円筒状をなしている。なお、透光性セラミックス放電容器1は、円筒状に引き上げる引き上げ成長法により形成した長い透明質の円筒材料を所要の長さに切断して得たものである。
【0071】
金属パイプ2は、両端が開口し、かつ、先端側2aが封止部1b内に挿入されて透光性セラミックス放電容器1の内部に連通し、かつ、図示を省略した接合層により小径筒部1bの端部の内面に封着されることによって、透光性セラミックス放電容器1の端部を閉塞している。また、金属パイプ2は、その基端側2bが後述する融着金属4により封止されているとともに、透光性放電容器1の外部に露出している。
【0072】
透光性セラミックス放電容器1の内面と金属パイプ2の外面とを接合する接合層は、サーメットを主体とした構成されていて、接合予定の金属パイプ2の外面部および透光性セラミックス放電容器1の封止部1bの内面部との間に介在して、その両者間を気密に封着している。
【0073】
一対の電極3、3は、それぞれ電極軸3aおよび電極主部3bを備えている。ただし、電極軸は、1本のタングステン棒からなり、先端部近傍が電極主部3bとなり、残余の部分が電極軸3aとなる。また、一対の電極3、3は、その基端部が後述する融着金属4を介して金属パイプ2に接続し、電極軸3aの中間部が金属パイプ2内面から離間した状態で金属パイプ2の軸方向に沿って延在し、電極主部3bが透光性セラミックス放電容器1の包囲部1a内に突出している。
【0074】
融着金属4は、金属パイプ2の基端側に融着することによって金属パイプ2の外部に突出する開口端を封止している。また、一対の電極3、3は、その基端部が融着金属4中に埋設されることによって所定の位置に支持されている。
【0075】
金属パイプ2を封止するとともに、電極3を支持する一方法は、次のとおりである。すなわち、予め電極3の電極軸3aの基端部を融着金属中に埋設して接続した融着金属ビード(図示しない。)を用意しておく。次に、金属パイプ2を封着した透光性セラミックス放電容器1を金属パイプ2の外部へ突出した基端側の開口が上になるように鉛直にセットする。そして、金属パイプ2の外部開口端から電極3を挿入し、金属パイプ2の上記開口端に融着金属ビードを位置させて、YAGレーザービームを融着金属ビードに短時間照射する。これによって、融着金属ビードの周囲が溶融し、一部が金属パイプ2の開口端から内部へ進入して、図1の左半分の断面部分に示すように、金属パイプ2の内面と電極軸3aの基端部とに濡れて融着するので、金属パイプ2の基端側が封止される。また、同時に電極3が金属パイプ2の中心軸に沿って延在して所定の位置に支持される。
【0076】
放電媒体は、発光金属の蒸気、ランプ電圧形成媒体および希ガスからなり、透光性セラミックス放電容器1の内部に封入されている。発光金属の蒸気は、水銀蒸気である場合には、ランプ電圧形成媒体を兼ねるが、その他の金属蒸気である場合には、金属ハロゲン化物として封入する。ランプ電圧形成媒体は、水銀または比較的蒸気圧の高いハロゲン化物が主体的に用いられる。希ガスは、始動ガスまたはおよび点灯初期の光束形成媒体として用いられる。
【実施例】
透光性セラミックス放電容器1:無色透明の合成サファイア製、直径3.1mm、内径1.1mm、長さ12mm
金属パイプ2:モリブデン製、外径1mm、肉厚0.15mm、全長5mm、基端側の突出長3mm、挿入長2mm、金属パイプ間距離8mm
接合層:モリブデン粉末およびアルミナセラミックスの粉末を焼結してなるサーメットを主体とする構成で、多孔質に形成されていて、かつ、サーメットの孔隙内にフリットガラスが含浸されている。
【0077】
一対の電極3、3:いずれもタングステン製、外径0.2mm、全長8mm、電極間距離2.2mm
融着金属4:モリブデン(Mo)
放電媒体:水銀0.3mg、希ガス=アルゴン(Ar)約26.7Pa
ランプ寸法;全長19mm
上記実施例の高圧放電ランプを電子回路化した点灯回路を用いてランプ電力20Wで点灯した結果、始動後、速やかにグロー・アーク転移して良好に点灯した。なお、このときの管壁負荷は、68W/cmであった。
【0078】
図2は、本発明の高圧放電ランプの第1の実施の形態における実施例と同様な形態で、かつ、電極間距離Gを一定とし、金属パイプ間距離Lを種々変更した高圧放電ランプを製作して、始動確率を測定した結果を示すグラフである。図において、横軸はG/Lを、縦軸は始動確率(%)を、それぞれ示す。なお、「始動確率」とは、始動時にグロー・アーク転移が行われて点灯した確率を意味する。
【0079】
図から理解できるように、G/Lが0.85以下のときに、始動確率が90%以上になる。また、G/Lが0.8以下のときには、始動確率が95%以上になる。
【0080】
図3は、本発明の高圧放電ランプの第1の実施の形態における実施例と同様な形態で、かつ、電極を中心軸から偏心させて電極先端−透光性セラミックス放電容器内面間の最短距離を種々異なる高圧放電ランプを製作して、最短距離の部位における透光性セラミックス放電容器外面の温度を測定した結果を示すグラフである。図において、横軸は電極先端−放電容器最短距離(mm)を、縦軸は左側が放電容器の最短距離外面温度(℃)を、右側が発光効率(lm/W)を、それぞれ示す。また、曲線Aは放電容器の最短距離外面温度、曲線Bは発光効率、をそれぞれ示す。
【0081】
図から理解できるように、電極先端−放電容器最短距離が0.4mm未満になると、発光効率は高いが、放電容器の最短距離外面温度は1000℃を超える。透光性セラミックス放電容器の上記最短距離部位の内面温度は、内外表面温度差が200℃であるとすると、内面温度は1200℃を超える。温度が1200℃を超えると、透光性セラミックスの昇華が生じる。
【0082】
また、電極先端−放電容器最短距離が0.8mmを超えると、高圧放電ランプの最冷部温度が低くなりすぎて発光効率が80lm/Wより低くなる。
【0083】
図4は、本発明の高圧放電ランプにおける第2の実施の形態を示す正面図である。本実施形態は、図1に示すのと同様な高圧放電ランプをさらに自動車用前照灯装置に装着するように所要の構成を付加したものである。図において、高圧放電ランプHPDLは、発光管IB、外管OB、口金B、一対の外部リードOLa、OLbおよび絶縁チューブITを備えて構成されている。
【0084】
発光管IBは、図1に示す高圧放電ランプHPDLと同様な構造であり、図1と同一部分には同一符号を付している。
【0085】
外管OBは、円筒状の硬質ガラスの両端にガラス成形により形成した一対の閉塞部5a、5bを備え、その内部に発光管IBを所定の位置に収納している。閉塞部5aは、軸方向の長さが小さい。これに対して、閉塞部5bは、軸方向に長く形成されて後述する口金6内まで延在して外管5を当該口金Bに支持させるのに寄与している。なお、外管OBは、紫外線カット性能を有している。
【0086】
口金Bは、自動車前照灯用として規格化された構造になっていて、前照灯(図示しない。)の背面に装着されるように構成されている。
【0087】
一対の外部リードOLa、OLbは、ともに発光管IBの融着金属4から発光管IBの軸方向へ延在して、外管OBの閉塞部5a、5bを貫通して外管OBの外部へ導出されている。一方の外部リードOLaは、逆U状に折り返されて外管OBと平行に延在して口金B内に進入して口金Bの一方のリング状をなす口金端子t1に接続している。他方の外部リードOLbは、口金B内で他方の口金端子t2(図示しない。)に接続している。
【0088】
絶縁チューブITは、一方の外部リードOLaを被覆している。
【0089】
図5は、本発明の高圧放電ランプ点灯装置における一実施の形態を示す回路図である。この実施の形態は、自動車前照灯用として好適であり、図4に示すような高圧放電ランプを交流点灯するように構成されている。図において、高圧放電ランプ点灯装置は、直流電源DC、昇圧チョッパBT、フルブリッジインバータFBI、イグナイタIG、高圧放電ランプHPDLおよび制御手段CCからなる。
【0090】
直流電源DCは、後述する昇圧チョッパBTに対して直流電源電圧を供給する手段であって、バッテリーまたは整流化直流電源が用いられる。自動車前照灯用の高圧放電ランプ点灯装置の場合には、一般的にバッテリーが用いられる。しかし、交流を整流する整流化直流電源であってもよい。必要に応じて電解コンデンサC1を並列接続して平滑化を行う。
【0091】
昇圧チョッパBTは、直流電圧をそれより高い所要値の直流電圧に変換するDC−DC変換回路としてこの種の分野において周知であって、後述するフルブリッジインバータFBIを介して高圧放電ランプHPDLに投入されるランプ電力を出力電圧の加減により所望に制御することができる。なお、直流電源電圧が高すぎるい場合には、降圧チョッパを用いることができる。
【0092】
フルブリッジインバータFBIは、4つのMOSFETQ1、Q2、Q3およびQ4からなるブリッジ回路BC、ブリッジ回路BCのMOSFETQ1およびQ3と、Q2およびQ4とを交互にスイッチングさせるゲートドライブ回路GDCおよび極性反転回路INVから構成されていて、昇圧チョッパBTからの直流電圧を上記スイッチングにより矩形波の低周波交流電圧に変換して、高圧放電ランプHPDLに印加して、低周波交流点灯させる。
【0093】
イグナイタIGは、フルブリッジインバータFBIの出力により作動して高電圧パルス電圧を発生して高圧放電ランプHPDLの電極間に印加する。
【0094】
高圧放電ランプHPDLは、図4に示す構成と同様なものがフルブリッジインバータFBIの出力端に接続される。
【0095】
制御手段CCは、プログラム制御手段PC、ランプ電流検出手段IDCおよびランプ電圧検出手段VDCを含んでいる。プログラム制御手段PCは、予め所定のランプ電力制御プログラムを内蔵していて、昇圧チョッパBTをそのプラグラムに応じて制御する。電流検出手段IDCは、高圧放電ランプに流れるランプ電流を検出して、ゲートドライブ回路GDCおよびプログラム制御手段PCに制御入力する。ランプ電圧検出手段VDCは、高圧放電ランプのランプ電圧を検出して、ゲートドライブ回路GDCおよびプログラム制御手段PCに制御入力する。少なくとも始動直後から定格ランプ電力に到達するまでは、プログラム制御手段PCにおいて制御プログラムと検出データに基づいて演算により求めた実際のランプ電力とを比較してその差を求める。そして、プログラム制御手段PCは、上記差に応じてゲートドライブ回路GDCを制御して、高圧放電ランプに投入されるランプ電力を所定のプログラムに沿って自動的に加減制御する。
は、が実際の主として昇圧チョッパBTを点灯直後に定格ランプ電力の3.5倍程度の電力をフルブリッジインバータFBIを経由して高圧放電ランプHPDLに投入し、その後徐々に低減させてやがて定格ランプ電力に落ち着くように昇圧チョッパBTを制御する。また、所要により、フルブリッジインバータFBIのゲートドライブ回路GDCを制御する。
【0096】
そうして、本実施の形態における高圧放電ランプ点灯装置を用いて高圧放電ランプを矩形波の低周波交流で点灯すると、点灯直後から所要の光束を発生する。これにより、自動車用前照灯として必要な電源投入後1秒後に定格に対して光束25%、4秒後に光束80%の点灯を実現することができる。
【0097】
図6は、本発明の自動車用前照灯装置における一実施の形態を示す背面方向から見た斜視図である。図において、図において、自動車用前照灯装置(HL)は、自動車用前照灯装置本体(21)、ならびにそれぞれ一対の点灯回路(OC)およびメタルハライドランプ(MHL´)を具備している。
【0098】
自動車用前照灯装置本体(21)は、前面透過パネル(21a)、リフレクタ(21b)、(21c)、ランプソケット(21d)および取付部(21e)などから構成されている。
【0099】
前面透過パネル(21a)は、自動車の外面と合わせた形状をなし、所要の光学的手段たとえばプリズムを備えている。
【0100】
リフレクタ(21b)、(21c)は、メタルハライドランプ(MHL´)に対応して配設されていて、それぞれに要求される配光特性を得るように構成されている。
【0101】
ランプソケット(21d)は、点灯回路(OC)の出力端に接続し、メタルハライドランプ(MHL´)の口金(21d)に装着される。
【0102】
取付部(21e)は、自動車用前照灯装置本体(21)を自動車の所定の位置に取り付けるための手段である。
【0103】
メタルハライドランプ(MHL´)は、図20に示す請求の範囲5の発明の実施の形態に係る構造を備えている。なお、ランプソケット(21d)は、口金に装着されて接続する。
【0104】
そうして、2灯のメタルハライドランプ(MHL´)が自動車用前照灯装置本体(21)に装着されて、4灯式の自動車用前照灯装置(HL)が構成される。メタルハライドランプ(MHL´)の発光部は、自動車用前照灯装置本体(21)のリフレクタ(21b)、(21c)の焦点にほぼ位置する。
【0105】
点灯回路(OC)は、図21に示す回路構成を備えていて、金属製容器(22)内に収納されているとともに、メタルハライドランプ(MHL´)を付勢して点灯させる。
【0106】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、透光性セラミックス放電容器と、先端側の開口部分が透光性セラミックス放電容器の端部に挿入して封着されることによってその両端部を閉塞し、かつ、先端間の距離Lで対向し、基端側が透光性セラミックス放電容器の外部に露出して封止された一対の金属パイプと、基端部が金属パイプの基端側の封止部分に接続して支持され、先端部が透光性セラミックス放電容器内に距離Gで対向して突出している一対の電極と、放電媒体とを具備し、上記距離の比G/Lが数式1を満足していることにより、異常放電が生じにくくて始動時のグロー・アーク転移が容易になる高圧放電ランプを提供することができる。
【0107】
請求項2の発明によれば、直管状をなした単結晶の透光性セラミックス放電容器と、透光性セラミックス放電容器の両端部を気密に封止している一対の封着性部材と、基端部が封着性部材に支持され、先端部が透光性セラミックス放電容器内に突出し、かつ、先端と透光性セラミックス放電容器内面との最短距離L(mm)が数式2を満足している一対の電極と、放電媒体とを具備していることにより、光源の大きさが小さくなって集光性が高く、かつ、構造が簡単で、製造が容易であるとともに、熱応力によるクラックが発生しにくい高圧放電ランプを提供することができる。
【0108】
請求項3の発明によれば、管壁負荷P(W/cm)が数式3を満足することにより、発光効率および演色性が適当な範囲内になるとともに、熱応力に起因するクラック発生などの不都合が生じにくい高圧放電ランプを提供することができる。
【0109】
請求項4の発明によれば、請求項1ないし3のいずれか一記載の高圧放電ランプと、高圧放電ランプを始動し、かつ、付勢する点灯回路とを具備していることにより、請求項1〜3の効果を有する高圧放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【0110】
請求項5の発明によれば、照明装置本体と、照明装置本体に支持された請求項1ないし3のいずれか一記載の高圧放電ランプと、高圧放電ランプを始動し、かつ、付勢する点灯回路とを具備していることにより、請求項1ないし3の効果を有する照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高圧放電ランプにおける第1の実施の形態を示す中央断面正面図
【図2】本発明の高圧放電ランプの第1の実施の形態における実施例と同様な形態で、かつ、電極間距離Gを一定とし、金属パイプ間距離Lを種々変更した高圧放電ランプを製作して、始動確率を測定した結果を示すグラフ
【図3】本発明の高圧放電ランプの第1の実施の形態における実施例と同様な形態で、かつ、電極を中心軸から偏心させて電極先端−透光性セラミックス放電容器内面間の最短距離を種々異なる高圧放電ランプを製作して、最短距離の部位における透光性セラミックス放電容器外面の温度を測定した結果を示すグラフ
【図4】本発明の高圧放電ランプにおける第2の実施の形態を示す正面図
【図5】本発明の高圧放電ランプ点灯装置における一実施の形態を示す回路図
【図6】本発明の自動車用前照灯装置における一実施の形態を示す背面方向から見た斜視図
【符号の説明】
1…透光性セラミックス放電容器、1a…包囲部、1b…小径筒部、2…金属パイプ、2a…先端側、2b…基端側、3…電極、3a…電極軸、3b…電極主部、4…融着金属
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-pressure discharge lamp provided with a translucent ceramic discharge vessel, a high-pressure discharge lamp lighting device using the same, and a lighting device.
[0002]
2. Description of the Related Art A technique relating to a metal halide small high-pressure discharge lamp using a translucent ceramic and having a lamp power of about 20 W has been developed and is already in practical use.
[0003]
On the other hand, Patent Literature 1 discloses a technique of heating and melting both a metal lead and a metal pipe connected to an electrode mandrel in FIGS. 9 and 10. Also, a joined body for joining a first member made of ceramics or cermet and a second member made of metal by interposing a main phase contacting the first member and an intermediate glass member contacting the second member. Wherein the intermediate glass member is in contact with the second member and is present between the second member and the main phase, the main phase having an opening, made of a sintered body of metal powder, and It is described that it is constituted by a porous skeleton structure in which the opening is impregnated with a glass phase.
[0004]
Further, Patent Document 2 discloses a high-pressure discharge lamp in which both ends of a translucent ceramic discharge vessel are closed with a metal pipe and a base end of an electrode is welded to a base end of the metal pipe. The pipe is sealed as an exhaust pipe, and the ratio between the maximum outer diameter of the surrounding portion of the translucent ceramic discharge vessel and the overall length of the high-pressure discharge lamp is optimized, so that it is small but has high luminous efficiency and / or desired emission color. Are described.
[0005]
Further, Patent Document 3 discloses that the shortest distance between the inner surface of a bulb made of translucent ceramics and an electrode coil is 0.6 mm in order to prevent thermal stress cracking in the arc tube part of the bulb at the time of starting. A ceramic discharge lamp in which the maximum thickness of the arc tube part is 1.2 mm or less is described.
[0006]
[Patent Document 1]
EP 0 982 278 A1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-58882)
[Patent Document 2]
JP-A-2002-245971
[Patent Document 3]
JP-A-11-204086
However, the translucent ceramic discharge vessel using the metal pipes described in Patent Documents 1 and 2 has a structure suitable for a small high-pressure discharge lamp. Manufactured a similar high-pressure discharge lamp and conducted additional tests. It was found that glow discharge occurred between the metal pipes at startup depending on the design conditions. In such a case, transition from glow discharge to arc discharge becomes impossible.
[0007]
On the other hand, high-pressure discharge lamps using a translucent ceramics discharge vessel have been recognized and valued as high-efficiency, long-life light sources in high-pressure sodium lamps and metal halide lamps. Polycrystalline alumina ceramics are generally used for translucent ceramics discharge vessels used in these high-pressure discharge lamps. Polycrystalline translucent ceramics have the common feature that the total transmittance is high but the linear transmittance is low. Therefore, since the radiated light from the lighting arc is diffused when transmitting through the translucent ceramics discharge vessel, the translucent ceramics discharge vessel becomes the size of the light source.
[0008]
High-pressure discharge lamps also have light-collecting applications such as projection and automotive headlights.In such applications, the linear transmission is high, so the size of the arc is limited by the size of the light source. In other words, since the light source can be further miniaturized, a single-crystal light-transmitting ceramic is more advantageous than a polycrystalline light-transmitting ceramic.
[0009]
Since a single-crystal translucent ceramic does not have a crystal grain boundary, its thermal conductivity is higher than that of a polycrystalline ceramic. In addition, single-crystal translucent ceramics are generally manufactured by a pulling method, and thus can be formed in a cylindrical shape. However, a spherical or elliptical-like shape suitable for a discharge vessel is used. It is extremely difficult to mold the material into
[0010]
When the discharge vessel is cylindrical, there is a problem that the temperature gradient of the discharge vessel becomes larger as compared with a spherical shape, and cracks are likely to occur due to thermal stress due to the temperature difference between the inner and outer surfaces. Patent Literature 3 solves this problem, but Patent Literature 3 relates to a translucent ceramic having a spherical shape and a polycrystalline transmissive ceramic. This is a conductive ceramic and is different from a cylindrical discharge vessel. As described in the document, the ceramic discharge lamp of Patent Document 3 has a maximum outer diameter of 8.7 to 11.0 mm and an inner volume of 0.4 to 0.75 cm. 3 The rated lamp power is estimated to be used for relatively large general lighting of about 50 to 100 W. Furthermore, in the ceramic discharge lamp of Patent Document 3, the discharge vessel is formed integrally with a sealed tube portion having an outer diameter of 2.0 to 2.6 mm and an inner diameter of 0.6 to 1.0 mm at both ends of the arc tube portion. The structure is 34 to 40 mm in total length. The problem of thermal stress in the discharge vessel of a high-pressure discharge lamp has different aspects depending on the size and structure of the discharge vessel.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION It is a general object of the present invention to provide a high-pressure discharge lamp provided with a small-sized translucent ceramics discharge vessel suitable for condensing, a high-pressure discharge lamp lighting device and a lighting device using the same.
[0012]
In addition, the present invention further provides a high-pressure discharge lamp which facilitates glow-arc transition while having a translucent ceramics discharge vessel sealed by inserting metal pipes into both ends of the opening, and a high-pressure discharge lamp using the same. It is a specific object to provide a device and a lighting device.
[0013]
Further, the present invention provides a high-pressure discharge lamp in which thermal stress is reduced in a single-crystal, translucent ceramic discharge vessel having a straight tubular shape, a high-pressure discharge lamp lighting device and a lighting device using the same. For other purposes.
[0014]
[Means for achieving the object]
The high-pressure discharge lamp according to the first aspect of the present invention is a high-pressure discharge lamp having a translucent ceramic discharge vessel having both ends opened; Both ends of the conductive ceramic discharge vessel are closed, and the distance L between the tips is M A pair of metal pipes whose base ends are exposed to the outside of the translucent ceramics discharge vessel and are sealed, and a base end is connected to a sealing part on the base end of the metal pipe. A pair of electrodes supported and protruding in the translucent ceramics discharge vessel at opposite ends at a distance G; and a discharge medium sealed in the translucent ceramics discharge vessel. Ratio G / L M Satisfy Expression (1).
[0015]
(Equation 1)
G / L M <0.85
In the present invention and each of the following inventions, definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified.
[0016]
<Regarding Translucent Ceramic Discharge Vessel> “Translucent ceramics discharge vessel” refers to single-crystal and polycrystalline metal oxides such as hermetic aluminum oxide, yttrium-aluminum-garnet (YAG), and yttrium oxide. (YOX) and a discharge vessel made of a material having light transmittance and heat resistance such as a polycrystalline non-oxide such as aluminum nitride (AlN). Single crystal aluminum oxide is called sapphire. Note that the term “light-transmitting” means light-transmitting to the extent that light generated by discharge can be transmitted to the outside, and may be not only transparent but also light-diffusing. It is sufficient that at least a portion surrounding the discharge space, that is, the surrounding portion has a light-transmitting property. If necessary, if a supplementary structure other than the surrounding portion is provided, the portion may be light-shielding.
[0017]
However, since single-crystal translucent ceramics are transparent, by providing a translucent ceramic discharge vessel using this, the size of the light source can be reduced to the size of the arc, so that high light collection is achieved. Since efficiency is obtained, it is suitable as a high-pressure discharge lamp for condensing light. In addition, single-crystal translucent ceramics have higher thermal conductivity than polycrystalline translucent ceramics, so the thermal stress generated between the inner and outer surfaces is reduced, and the discharge vessel caused by the thermal stress is reduced. Cracks are less likely to occur. Among the single-crystal translucent ceramics, sapphire has relatively high thermal conductivity, so that one having less thermal stress, colorless and transparent, and having a high linear transmittance of 80 to 90% can be easily used. Since it can be obtained, it is most suitable as a translucent ceramics discharge vessel. The thermal conductivity of aluminum oxide is 42 W / m · K for single crystal sapphire and 36.7 W / m · K for polycrystalline alumina ceramics.
[0018]
Also, the translucent ceramics discharge vessel generally allows for various shapes. In the case of using a polycrystalline translucent ceramic, since molding is relatively easy, a spherical-like or cylindrical surrounding portion and a sealing portion having a smaller outer diameter than the surrounding portion are formed by integral molding or shrink fitting. Provided shapes can be employed. In the shrink fitting method, for example, the surrounding portion and the additional structure portion for sealing are temporarily sintered separately and then joined as required, and the whole is sintered to form an integrated light-transmitting portion. This is a method for forming a conductive ceramic discharge vessel. On the other hand, in the case of single-crystal translucent ceramics, single-crystal growth is mainly performed by the pulling method, so that a straight tubular material can be obtained relatively easily. It is preferable that the surrounding portion surrounding the discharge space and the sealing portions at both ends have the same diameter by using the straight tubular material as it is.
[0019]
Further, the size of the translucent ceramics discharge vessel is not generally limited. However, in the case of an automobile headlight made of a single crystal translucent ceramics, the outer diameter is 1.5 to 5.0 mm. Even more preferably, 2.5 to 4.0 mm, inner diameter is 0.4 to 3.0 mm, still more preferably 1.0 to 2.5 mm, total length is 10 to 40 mm, still more preferably 20 to 30 mm. In the case of a projector device, the outer diameter is 5 to 20 mm, preferably 5 to 10 mm, the inner diameter is 3.0 to 10 mm, more preferably 3.0 to 50 mm, and the total length is 20 to 60 mm. Even more preferably, it is 30 to 50 mm.
[0020]
<Regarding the metal pipe> The metal pipe has at least an open end, and the end is inserted into the openings at both ends of the translucent ceramics discharge vessel to hermetically close the end to discharge the translucent ceramics discharge. Seal the container and support the electrodes. A pair of metal pipes inserted into both ends of the translucent ceramic has a distance between the ends L, which sandwiches the translucent ceramic discharge vessel. M Facing each other. Note that the distance L M Is set so that a ratio with a distance G between a pair of electrodes described later is within a predetermined value range. More specifically, the metal pipe has an opening on the distal end side, the base end side is sealed (this point will be described later), and the opening on the distal end side is the end of the transparent ceramic discharge vessel. The translucent ceramics discharge vessel is sealed by being inserted into the portion, and the inserted portion and the inner surface of the end portion of the translucent ceramics discharge vessel facing the portion are sealed by an appropriate means. I have. On the other hand, the base end side of the metal pipe is exposed to the outside from the translucent ceramics discharge vessel.
[0021]
As understood from the above structure, the metal pipe is in a state in which the inside communicates with the inside of the translucent ceramic discharge vessel, so that it is fire-resistant and has corrosion resistance not corroded by the discharge medium. Preferably, it is made of a refractory metal whose coefficient of thermal expansion is relatively close to that of the translucent ceramics discharge vessel. For example, in the case of a translucent ceramic discharge vessel made of aluminum oxide, molybdenum is optimal, but tungsten may be used.
[0022]
In order to seal the metal pipe to the translucent ceramic discharge vessel, a cermet or a combination of a cermet and a compound for sealing a ceramic can be used. As the latter configuration, for example, the technology disclosed in Patent Document 1 can be used.
[0023]
On the other hand, the base end of the metal pipe may have any sealing structure. For example, the base end of the metal pipe can be pinched and pressed and welded, or the base end can be melted to directly seal. Further, the base end of the metal pipe may be sealed via a fusion metal. The term "fused metal" refers to a metal that can be hermetically fused to a metal pipe, and does not mean a specific type of metal. It is preferable to use a metal having a fire resistance enough to withstand a temperature rise during normal operation of the metal pipe and having a coefficient of thermal expansion close to the coefficient of thermal expansion of the metal pipe. For example, platinum or an alloy of platinum and molybdenum is suitable.
[0024]
<Regarding a pair of electrodes> The pair of electrodes has a base end connected to and supported by a sealing portion on the base end side of the metal pipe, and a tip end protruding into the surrounding portion of the translucent ceramic discharge vessel. This forms a distance G between the electrodes. The specific distance between the electrodes G is not particularly limited, but is preferably 1.0 to 8.0 mm, more preferably, for an automotive headlight made of a single crystal translucent ceramic. Is preferably set to 2.0 to 5.0 mm, and in the case of a projector device, is preferably set to 0.5 to 2.0 mm, more preferably 0.5 to 1.5 mm. The distance G (mm) between the electrodes and the distance L between the tips of the metal pipes described above. M Will be described later. In addition, any structure may be used to connect the base end of the electrode to the sealing portion of the metal pipe.
[0025]
The electrode generally has an electrode shaft portion and an electrode main portion, but the electrode shaft portion in such a configuration has an elongated rod shape, and has a base end portion and an intermediate portion of the electrode. Is composed. The electrode shaft can be formed by using a conductive material such as tungsten, doped tungsten, or molybdenum and using a refractory substance alone or in an appropriate combination. On the other hand, the electrode main part is a part disposed at the tip of the electrode shaft and mainly acting as a cathode and / or an anode, and constitutes the tip of the electrode. Further, the electrode main portion can be formed using tungsten, doped tungsten rhenium, a tungsten-rhenium alloy, or the like as a material. In the case of a small high-pressure discharge lamp having a lamp power of 50 W or less, preferably about 35 W, used for an automobile headlight or the like, the tip of the electrode shaft can be used as the electrode main part as it is. In the case of a small high-pressure discharge lamp having a lamp power of 100 W or less, such as for a projector device, a tungsten coil can be wound as necessary to increase the surface area and improve heat dissipation.
[0026]
Further, the pair of electrodes has a symmetric structure in the case of an AC lighting type, but can have an asymmetric structure in the case of a DC lighting type.
[0027]
<About Discharge Medium> As the discharge medium, it is preferable to use a luminescent substance, a lamp voltage forming medium and a rare gas in the following combinations, for example. Note that as the light-emitting substance, a rare gas and / or a metal vapor can be used. The metal vapor can be encapsulated as a luminescent metal emitting visible light, an alloy thereof, or a halide of these metals. As the lamp voltage forming medium, mercury or a metal halide described later can be mainly used. Mercury is contained in 3. In this case, it also contributes as a luminescent metal. As the halide as a lamp voltage forming medium, a metal having a relatively high vapor pressure during lighting and emitting relatively little light in the visible region, for example, a halide such as Al, Fe, Zn, Sb, or Mn is preferable. . The noble gas acts as a starting gas and a buffer gas. As the rare gas, xenon, argon, krypton, neon, or the like can be used alone or in combination of two or more. In the present invention, the term "high-pressure discharge" refers to a discharge in which the pressure during lighting of the ionization medium is equal to or higher than the atmospheric pressure, and is a concept including so-called ultra-high-pressure discharge.
[0028]
1. Light-emitting metal halide + mercury + rare gas: This is a configuration of a so-called metal halide lamp.
[0029]
2. Halide of luminescent metal + halide as lamp voltage forming medium + rare gas: This is a so-called mercury-free metal halide lamp which does not use mercury which has a large environmental load.
[0030]
3. Mercury + rare gas: This is a configuration of a so-called high-pressure mercury lamp.
[0031]
4. Rare gas: When Xe is used as the rare gas, a so-called xenon lamp is formed.
[0032]
Next, as the halide of the luminescent metal, one or more of iodine, bromine, chlorine, and fluorine can be used as the halogen. The metal halide of the luminescent metal is used to obtain the emission of visible light having desired emission characteristics such as emission color, average color rendering index Ra and emission efficiency. Accordingly, any desired one can be selected from known metal halides. For example, one or more halides selected from the group consisting of sodium Na, scandium Sc, rare earth metal and lithium Li can be used.
[0033]
<About Equation 1> Equation 1 (G / L M <0.85) is an important component for ensuring glow-arc transition in the present invention, and G / L M Is 0.85 or more, undesired glow discharge, that is, abnormal discharge is likely to occur between the metal pipes or between one metal pipe and the other electrode main part at the time of starting. When such abnormal discharge occurs, the electron emission becomes insufficient, so that transition to arc discharge becomes impossible. As a result, the probability of glow-arc transition at the time of starting decreases, and in many cases, transition from glow discharge to arc discharge cannot be performed. Ideally, the probability of glow-arc transition at start-up is always 100% throughout the life, but in practice it can be said that it is sufficient if it is 90% or more. G / L M Is preferably 0.80 or less, since the probability of glow-arc transition is further increased. M Is 0.75 or less, the probability of glow-arc transition is further increased, which is more preferable.
[0034]
<Other Configurations> In the present invention, although not an essential component, the performance of the high-pressure discharge lamp can be improved or new functions can be added by adding some or all of the following components as suitable components as desired. And can be added.
1. Overall length of high-pressure discharge lamp The overall length of the high-pressure discharge lamp is determined by the length of the translucent ceramic discharge vessel and the base ends of a pair of metal pipes protruding outward from both ends, and can generally be set freely. it can.
2. Lamp power Lamp power is the power that is recommended to be put into a high-pressure discharge lamp, and can be generally set freely. However, in the case of an automobile headlight, it is 20 to 50, preferably 30 to 30. 4040, and 20 to 300, preferably 50 to 150 for the projector device.
3. Tube wall load The tube wall load of the high pressure discharge lamp is the unit surface area (cm) of the translucent ceramic exposed on the inner surface of the translucent ceramic discharge vessel. 2 20) / 100 W / cm for vehicle headlights 2 , Preferably 25-80 W / cm 2 It is.
4. Outer tube The outer tube is a light-transmitting container that houses therein a high-pressure discharge lamp whose outer shape is defined by a light-transmitting ceramic discharge container and a pair of metal pipes. In some cases, the whole may be called a high-pressure discharge lamp. The high-pressure discharge lamp of the present invention can be configured to be turned on when the translucent ceramics discharge vessel is exposed to the atmosphere. However, a translucent ceramics discharge vessel can be hermetically housed in the outer tube if desired, for example, as in a high pressure discharge lamp for a vehicle headlight. The reason for adding the outer tube can be based on the respective needs. For example, in the case of an automobile headlight, an outer tube structure adapted to block ultraviolet rays can be employed.
[0035]
The inside of the outer tube may be hermetically sealed or communicated with the outside air. When the inside of the outer tube is hermetically sealed, the inside can be evacuated or an inert gas can be sealed at an appropriate pressure.
5. Reflector When the reflector is added integrally, the high-pressure discharge lamp of the present invention can make the overall length relatively small with respect to the maximum diameter of the translucent ceramic discharge vessel. It becomes possible.
6. Starting auxiliary conductor The starting auxiliary conductor is formed by extending a conductor having a potential equal to the potential of one electrode to a position relatively close to the other electrode of the transparent ceramics discharge vessel, thereby lowering the starting voltage. Can be done.
[0036]
Generally, when the inner diameter of the surrounding portion of the translucent ceramic discharge vessel is relatively large and the distance between the electrodes is relatively large correspondingly, the starting voltage of the high pressure discharge lamp tends to increase. A starting auxiliary conductor can be provided as needed.
[0037]
<Regarding the operation of the present invention> In the present invention, by providing the above-described configuration, between the metal pipes exposed inside the translucent ceramic discharge vessel or between one metal pipe and the other electrode. Glow discharge hardly occurs. As a result, glow-arc transition at startup is facilitated.
[0038]
In addition, the high-pressure discharge lamp of the present invention has a relatively short overall length and can be miniaturized, so that it is suitable for condensing, especially for automobile headlights and projector devices.
[0039]
The above operation and effect do not change regardless of the lighting method of the high-pressure discharge lamp, for example, whether the lighting frequency is high frequency, for example, 45 kHz, or low frequency, for example, 50 to 500 Hz. In addition, the same holds true for either low-frequency AC lighting or DC lighting.
[0040]
A high-pressure discharge lamp according to a second aspect of the present invention includes a single-crystal translucent ceramic discharge vessel having a straight tubular shape with open ends, and a pair of air-tightly sealing both ends of the translucent ceramic discharge vessel. A base end supported by the sealing member, a tip protruding into the translucent ceramic discharge vessel, and a shortest distance L between the tip and the inner surface of the translucent ceramic discharge vessel. B (Mm): a pair of electrodes satisfying Expression 2, and a discharge medium sealed in a translucent ceramics discharge vessel.
[0041]
(Equation 2)
0.4 ≦ L B ≦ 3.0
The present invention specifies a preferable configuration of a high-pressure discharge lamp in which the size of a light source is reduced to the size of an arc.
[0042]
<Translucent Ceramics Discharge Vessel> In the present invention, the translucent ceramics discharge vessel may be of a single crystal type and a straight tube, and is generally not limited in material. For example, the single crystal translucent ceramic described in the first aspect of the invention can be used. The means for forming the translucent ceramic into a straight tube is not limited. For example, a single crystal that is pulled up into a straight tube and grown can be obtained by cutting into a suitable length, or a columnar or massive single crystal may be ground and formed into a straight tube. However, the former is superior in mass productivity.
[0043]
In addition, translucent ceramics having a linear transmittance of generally 80 to 90% can be obtained, but in the present invention, it is necessary that the transparent ceramic has a linear transmittance of at least 50% or more.
[0044]
Further, the dimensions of the translucent ceramics discharge vessel are not generally limited to a specific range, but preferably the numerical ranges for the automotive headlight and the projector device described in claim 1 are preferable. It is.
[0045]
<Regarding Sealing Member> The sealing member is a means for hermetically sealing both ends of the translucent ceramic. In the present invention, it is preferable to employ various known sealing structures.
1. Means for Inserting and Sealing a Metal Pipe This means is for inserting and sealing a metal pipe as defined in claim 1 into the opening at the end of the transparent ceramics discharge vessel. In this means, if the metal pipe is configured such that an external lead wire or the like is connected to a base end protruding outside the metal pipe, this can also function as an introduction conductor or a lamp supporting light body.
2. Means for Fitting and Sealing the Metal Pipe from Outside This means is a configuration in which the metal pipe is fitted and sealed outside the opening at the end of the translucent ceramics discharge vessel. In this means, the metal pipe is connected to the above 1 .. In the same manner as described above, it can function as an introduction conductor or a lamp support structure.
3. Means using ceramic closing member This means is to fit a disk-shaped closing member made of ceramic into the openings at both ends of the translucent ceramic discharge vessel, and seal the gap between them with appropriate means such as frit glass or shrink fitting. At the same time, the introduction conductor is sealed and supported on the closing member using frit glass, and the base end of the electrode shaft is connected to the inner front end of the introduction conductor.
[0046]
<About a pair of electrodes> A pair of electrodes can be comprised similarly to Claim 1. However, in the present invention, the shortest distance L formed between the tip of the electrode and the inner surface of the translucent ceramics discharge vessel. B (Mm) is configured to satisfy Expression 2 described later.
[0047]
<Regarding Discharge Medium> The discharge medium can be configured in the same manner as in the first aspect.
[0048]
<About Equation 2> Equation 2 (0.4 ≦ L B ≦ 3.0) defines the shortest distance between the electrode tip and the inner surface of the translucent ceramics discharge vessel in a single-crystal translucent ceramics discharge vessel having a straight tubular shape within a predetermined range. is there. That is, single-crystal translucent ceramics have high thermal conductivity and do not have crystal grain boundaries as in polycrystalline translucent ceramics. The gradient is small. In this regard, the thermal design of the translucent ceramics discharge vessel is relatively easy, but on the other hand, the heat capacity at the end is larger than that of a translucent ceramics discharge vessel similar to a sphere because of its straight tubular shape. Would. Therefore, the temperature gradient increases. In the high-pressure discharge lamp including the single-crystal translucent ceramic discharge vessel having a straight tubular shape, the distance between the arc and the electrode with respect to the change in the position of the surrounding portion surrounding the discharge space increases. In addition, it is difficult to carry out an appropriate thermal design so as not to cause inconveniences such as cracks due to thermal stress, but the present invention has made it possible to improve the thermal design. However, the shortest distance L B If the lower limit is less than the lower limit of 0.4 mm, the temperature of the coldest part is high, so the luminous efficiency is high, but the inner surface temperature of the translucent ceramics discharge vessel is too high, and the translucent ceramics may melt and sublime. This is not possible because it is likely to cause blackening or white turbidity of the inner surface of the translucent ceramics discharge vessel to cause cracks or lower lamp characteristics. On the other hand, if the shortest distance exceeds the upper limit of 3.0 mm, the temperature of the coldest part is lowered and the luminous efficiency is too low, which is not possible.
[0049]
<Other Configurations in the Present Invention> Other configurations in the present invention are the same as in the first aspect of the present invention.
[0050]
<Regarding the Operation of the Present Invention> In the present invention, since the discharge vessel having a straight tubular shape is made of a single crystal-type translucent ceramic by having the above-described configuration, the translucent In addition to providing a high-efficiency, long-life high-pressure discharge lamp with a ceramic discharge vessel, the size of the arc is the size of the light source, so the size of the light source can be significantly reduced. As a result, the light collection efficiency is dramatically improved. Therefore, a highly effective high-pressure discharge lamp for a vehicle headlight or a projector can be obtained.
[0051]
In addition, since the discharge vessel is made of a single-crystal light-transmitting ceramic having a straight tubular shape, the structure is simple, so that the production becomes easy and a high-pressure discharge lamp can be obtained at relatively low cost. .
[0052]
Importantly, according to the high-pressure discharge lamp of the present invention, by satisfying the expression 2, cracks due to thermal stress and inconveniences such as melting and sublimation of the translucent ceramic are less likely to occur.
[0053]
A high pressure discharge lamp according to a third aspect of the present invention is the high pressure discharge lamp according to the second aspect, wherein the tube wall load P (W / cm 2 ) Satisfies Equation 3.
[0054]
[Equation 3]
20 ≦ P ≦ 100
According to the present invention, in the high-pressure discharge lamp according to the second aspect of the present invention, a general range of a tube wall load suitable for an automobile headlight is specified. The tube wall load is calculated based on the following criteria. That is, the tube wall load is the unit surface area (cm) of the translucent ceramic exposed on the inner surface of the surrounding portion surrounding the discharge space of the translucent ceramic discharge vessel. 2 ) Per lamp power (W). Tube wall load is generally 20-100 W / cm 2 It is. However, the tube wall load is 25-80 W / cm 2 In this case, the inner surface temperature of the translucent ceramic becomes more appropriate, and a long-life high-pressure discharge lamp can be obtained.
[0055]
Thus, in the present invention, since the tube wall load is within the predetermined range, the luminous efficiency and the color rendering properties are within appropriate ranges, and inconveniences such as cracks caused by thermal stress are less likely to occur.
[0056]
A high pressure discharge lamp lighting device according to a fourth aspect of the present invention includes the high pressure discharge lamp according to any one of the first to third aspects, and a lighting circuit for starting and energizing the high pressure discharge lamp. It is characterized by:
[0057]
In the present invention, as a lighting circuit of the high-pressure discharge lamp, various known circuit systems can be adopted. For example, a high-frequency lighting circuit, a low-frequency AC lighting circuit, a DC lighting circuit, or the like can be used. Note that it is permissible to use an igniter that generates a pulse voltage having a peak value of 15 kVp-p or more at the time of starting and applies the pulse voltage to the high-pressure discharge lamp.
[0058]
The high-frequency lighting circuit is a circuit system mainly including an inverter and an inductor suitable for lighting a fluorescent lamp incorporated in a bulb-type fluorescent lamp at a high frequency, and has a lighting frequency of more than 20 kHz to about 200 kHz or less. It is practical and suitable. According to such a high-frequency lighting circuit, the lighting circuit can be significantly reduced in size and weight, so that it is suitable for a high-pressure discharge lamp for general lighting.
[0059]
The low-frequency AC lighting circuit is a circuit system for lighting by applying a rectangular-wave AC voltage obtained by chopping a DC voltage at a low frequency using a full-bridge inverter or the like, and the lighting frequency is generally about 500 Hz or less. . In addition, the low-frequency AC lighting circuit is easy to control, for example, by inputting a lamp power of about 3.5 times the rated lamp power at the time of starting and shortening the luminous flux rising time. Is suitable for lighting.
[0060]
The DC lighting circuit is a circuit system for lighting by applying a DC output controlled by a chopper. Although it is preferable to use a high-pressure discharge lamp having an electrode structure for direct-current lighting for the DC lighting circuit, it is easy to control the high-pressure discharge lamp, and the lighting circuit can be reduced in size and weight. It is suitable for lamps, projector devices and general lighting.
[0061]
If necessary, an AC / DC switching type lighting circuit may be employed in which DC lighting is performed at the time of starting or for a certain period immediately after starting and at the time immediately after starting, and then switching to low-frequency AC lighting is performed.
[0062]
By the way, in order to instantaneously relight a high-pressure discharge lamp used for an automobile headlight or the like, a starting voltage having a peak value of 15 kVp-p (potential difference between positive and negative peak voltage values) is applied. However, a high-pressure discharge lamp provided with a translucent ceramics discharge vessel has a problem that it is susceptible to thermal shock at the time of starting and is easily cracked. However, although it is possible to overcome this, the restrictions such as dimensions are large, the design margin is small, and the use is limited. On the other hand, the high-pressure discharge lamp used in the present invention has good heat conduction between the electrode, the disk-shaped closing member made of metal pipe or ceramics, and the translucent ceramics discharge vessel, and it is difficult to form a temperature difference. The temperature distribution inside becomes relatively uniform. Thereby, resistance to thermal and electric shocks such as starting and blinking of the high pressure discharge lamp is high. Therefore, even if the high voltage pulse voltage at the start is generated by an igniter or the like and applied to the high pressure discharge lamp, the peak value of the high voltage pulse voltage is 15 kVp-p or more. Is less susceptible to damage. For this reason, it is possible to obtain a high-pressure discharge lamp lighting device that requires an instantaneous restart, such as a vehicle headlight.
[0063]
Further, when the translucent ceramics discharge vessel uses the high-pressure discharge lamp according to the second aspect of the present invention, since the single-crystal translucent ceramics is used, even if the translucent ceramics discharge vessel is in the form of a straight tube, it can be used in a polycrystalline form. Since the temperature distribution is better and the thermal gradient is smaller, even if the lamp is turned on by a lighting circuit having a peak voltage of a high voltage pulse voltage of 15 kVp-p or more at the start, a high-pressure discharge is caused by thermal and electrical shocks. Since the lamp is less susceptible to damage, it is ideal for high pressure discharge lamp lighting devices that require instantaneous restart, such as for automotive headlamps.
[0064]
A lighting device according to a fifth aspect of the present invention includes: a lighting device main body; a high-pressure discharge lamp according to any one of claims 1 to 3 supported by the lighting device main body; and starting and energizing the high-pressure discharge lamp. And a lighting circuit.
[0065]
In the present invention, the “illumination device” is a broad concept including any device that uses light emission of a high-pressure discharge lamp for some purpose. For example, the present invention is applied to a device that collects and uses light emitted from a high-pressure discharge lamp such as a vehicle headlight, a projector device, and a spotlight, various lighting fixtures, a bulb-type high-pressure discharge lamp, a light source device for optical fiber, and a photochemical device. Can be. The “illumination device main body” refers to the remaining portion excluding the high-pressure discharge lamp and the lighting circuit from the illumination device.
The "bulb-shaped high-pressure discharge lamp" is a type of incandescent lamp that integrates a high-pressure discharge lamp and its lighting circuit, further has a power receiving base, and is mounted in a lamp socket that is compatible with the base. Means a lighting device configured to be used as if it were turned on. In the case of configuring a bulb-type high-pressure discharge lamp, a reflector for condensing light emitted from the high-pressure discharge lamp so as to obtain desired light distribution characteristics can be provided. In addition, light-diffusing gloves or covers can be provided to reduce the high brightness of the high-pressure discharge lamp. Furthermore, a die having a desired specification can be used. Therefore, for the purpose of replacing the conventional light source lamp, the same base as that of the conventional light source lamp may be used.
[0066]
Further, when the lighting device is a lighting device, the lighting device may have a configuration in which a lighting circuit is provided with a high-pressure discharge lamp, or a configuration in which the lighting device is not provided with a bulb-type high-pressure discharge lamp. There may be. In the case of a lighting device provided with a lighting circuit, the lighting circuit may be provided in the lighting device, or may be provided at a position separated from the lighting device, for example, behind a ceiling.
[0067]
The lighting circuit may be configured to light the high-pressure discharge lamp with either high-frequency or low-frequency AC or DC. In addition, an instantaneous relighting function may not be provided.
[0068]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0069]
FIG. 1 is a central sectional front view showing a first embodiment of the high-pressure discharge lamp of the present invention. In the figure, a high-pressure discharge lamp HPDL includes a translucent ceramics discharge vessel 1, a metal pipe 2, a pair of electrodes 3, 3, a fusion metal 4, and a discharge medium (not shown).
[0070]
The translucent ceramics discharge vessel 1 is made of translucent ceramics in the form of a straight tube, and has a central portion functioning as an enclosing portion 1a and both end portions functioning as sealing portions 1b and 1b. However, the surrounding portion 1a and the pair of sealing portions 1b and 1b have a cylindrical shape with the same diameter because the transparent ceramics discharge vessel 1 has a straight tubular shape. The translucent ceramics discharge vessel 1 is obtained by cutting a long transparent cylindrical material formed by a pulling growth method of pulling up a cylindrical shape into a required length.
[0071]
Both ends of the metal pipe 2 are open, and the distal end 2a is inserted into the sealing portion 1b to communicate with the inside of the translucent ceramic discharge vessel 1, and a small-diameter cylindrical portion is formed by a joining layer (not shown). The end of the translucent ceramics discharge vessel 1 is closed by being sealed to the inner surface of the end of 1b. In addition, the metal pipe 2 has its proximal end 2 b sealed with a fusion metal 4 to be described later, and is exposed outside the translucent discharge vessel 1.
[0072]
The joining layer that joins the inner surface of the translucent ceramics discharge vessel 1 and the outer surface of the metal pipe 2 is mainly composed of cermet, and the outer surface of the metal pipe 2 to be joined and the translucent ceramics discharge vessel 1 And an inner surface portion of the sealing portion 1b, and hermetically seals the both.
[0073]
Each of the pair of electrodes 3 has an electrode shaft 3a and an electrode main portion 3b. However, the electrode shaft is formed of one tungsten rod, the vicinity of the tip portion becomes the electrode main portion 3b, and the remaining portion becomes the electrode shaft 3a. The pair of electrodes 3, 3 have their base ends connected to the metal pipe 2 via a fusion metal 4, which will be described later, and the metal pipe 2 has a middle part of the electrode shaft 3 a separated from the inner surface of the metal pipe 2. The electrode main portion 3b projects into the surrounding portion 1a of the translucent ceramics discharge vessel 1.
[0074]
The fusion metal 4 seals an open end protruding outside the metal pipe 2 by being fused to a base end side of the metal pipe 2. The pair of electrodes 3, 3 are supported at predetermined positions by burying the base ends thereof in the fusion metal 4.
[0075]
One method of sealing the metal pipe 2 and supporting the electrode 3 is as follows. That is, a fusion metal bead (not shown) in which the base end of the electrode shaft 3a of the electrode 3 is embedded and connected in the fusion metal is prepared in advance. Next, the translucent ceramics discharge vessel 1 in which the metal pipe 2 is sealed is set vertically so that the opening on the base end side protruding outside the metal pipe 2 faces upward. Then, the electrode 3 is inserted from the outer opening end of the metal pipe 2, the fusion metal bead is positioned at the opening end of the metal pipe 2, and the fusion metal bead is irradiated with the YAG laser beam for a short time. As a result, the periphery of the fusion metal bead is melted, and a part of the metal bead enters the inside from the open end of the metal pipe 2, and as shown in the left half section of FIG. Since the metal pipe 2 is wetted and fused to the base end of the metal pipe 3a, the base end of the metal pipe 2 is sealed. At the same time, the electrode 3 extends along the central axis of the metal pipe 2 and is supported at a predetermined position.
[0076]
The discharge medium is composed of a luminous metal vapor, a lamp voltage forming medium, and a rare gas, and is sealed in the translucent ceramic discharge vessel 1. When the luminescent metal vapor is mercury vapor, it also serves as a lamp voltage forming medium, but when it is another metal vapor, it is sealed as a metal halide. As the lamp voltage forming medium, mercury or a halide having a relatively high vapor pressure is mainly used. The rare gas is used as a starting gas or a light flux forming medium at the beginning of lighting.
【Example】
Translucent ceramics discharge vessel 1: Made of colorless and transparent synthetic sapphire, diameter 3.1 mm, inner diameter 1.1 mm, length 12 mm
Metal pipe 2: made of molybdenum, outer diameter 1 mm, wall thickness 0.15 mm, overall length 5 mm, base side protruding length 3 mm, insertion length 2 mm, distance between metal pipes 8 mm
Bonding layer: mainly composed of a cermet obtained by sintering molybdenum powder and alumina ceramic powder, is formed porous, and the pores of the cermet are impregnated with frit glass.
[0077]
A pair of electrodes 3, 3: all made of tungsten, outer diameter 0.2mm, total length 8mm, distance between electrodes 2.2mm
Fusion metal 4: Molybdenum (Mo)
Discharge medium: mercury 0.3 mg, rare gas = argon (Ar) about 26.7 Pa
Lamp size: Total length 19mm
As a result of lighting the high-pressure discharge lamp of the above-described embodiment at a lamp power of 20 W using a lighting circuit in which an electronic circuit was formed, the glow-arc transition quickly occurred after starting, and the lighting was satisfactory. The tube wall load at this time was 68 W / cm. 2 Met.
[0078]
FIG. 2 shows a high-pressure discharge lamp according to a first embodiment of the present invention in the same form as that of the first embodiment, in which the distance G between the electrodes is constant and the distance L between the metal pipes is constant. M 7 is a graph showing the results obtained by manufacturing a high-pressure discharge lamp with various modifications of and measuring the starting probability. In the figure, the horizontal axis is G / L M , And the vertical axis indicates the starting probability (%). Note that the “starting probability” means the probability that a glow-arc transition is performed at the time of starting and the lamp is turned on.
[0079]
As can be seen from the figure, G / L M Is 0.85 or less, the starting probability becomes 90% or more. G / L M Is 0.8 or less, the starting probability becomes 95% or more.
[0080]
FIG. 3 is a view similar to the example of the first embodiment of the high pressure discharge lamp of the present invention, and the shortest distance between the electrode tip and the inner surface of the transparent ceramic discharge vessel with the electrode eccentric from the central axis. 3 is a graph showing the results of producing various high-pressure discharge lamps and measuring the temperature of the outer surface of the translucent ceramic discharge vessel at the shortest distance. In the figure, the horizontal axis shows the electrode tip-discharge vessel shortest distance (mm), the vertical axis shows the shortest distance outer surface temperature (° C.) of the discharge vessel, and the right side shows luminous efficiency (lm / W). Curve A shows the outermost surface temperature of the discharge vessel at the shortest distance, and curve B shows the luminous efficiency.
[0081]
As can be understood from the figure, when the shortest distance between the electrode tip and the discharge vessel is less than 0.4 mm, the luminous efficiency is high, but the outermost surface temperature of the shortest distance of the discharge vessel exceeds 1000 ° C. The inner surface temperature of the shortest distance portion of the translucent ceramics discharge vessel exceeds 1200 ° C. assuming that the inner and outer surface temperature difference is 200 ° C. When the temperature exceeds 1200 ° C., sublimation of the translucent ceramic occurs.
[0082]
When the shortest distance between the electrode tip and the discharge vessel exceeds 0.8 mm, the coldest part temperature of the high-pressure discharge lamp becomes too low, and the luminous efficiency becomes lower than 80 lm / W.
[0083]
FIG. 4 is a front view showing a high-pressure discharge lamp according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a required configuration is added so that a high-pressure discharge lamp similar to that shown in FIG. 1 is further mounted on a vehicle headlight device. In the figure, the high-pressure discharge lamp HPDL includes an arc tube IB, an outer tube OB, a base B, a pair of external leads OLa and OLb, and an insulating tube IT.
[0084]
The arc tube IB has the same structure as the high-pressure discharge lamp HPDL shown in FIG. 1, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
[0085]
The outer tube OB has a pair of closed portions 5a and 5b formed by glass molding at both ends of a cylindrical hard glass, and houses the arc tube IB at a predetermined position therein. The closing portion 5a has a small axial length. On the other hand, the closing portion 5b is formed to be long in the axial direction, extends to the inside of the base 6 described later, and contributes to supporting the outer tube 5 on the base B. Note that the outer tube OB has an ultraviolet ray cutting performance.
[0086]
The base B has a structure standardized for a headlight of an automobile, and is configured to be mounted on the back of a headlight (not shown).
[0087]
The pair of external leads OLa, OLb both extend from the fusion metal 4 of the arc tube IB in the axial direction of the arc tube IB, and penetrate through the closing portions 5a, 5b of the outer tube OB to the outside of the outer tube OB. Derived. One of the external leads OLa is folded in an inverted U shape, extends parallel to the outer tube OB, enters the base B, and is connected to one base-shaped base terminal t1 of the base B. The other external lead OLb is connected to the other base terminal t2 (not shown) in the base B.
[0088]
The insulating tube IT covers one external lead OLa.
[0089]
FIG. 5 is a circuit diagram showing one embodiment of the high pressure discharge lamp lighting device of the present invention. This embodiment is suitable for a headlight of an automobile, and is configured to AC-light a high-pressure discharge lamp as shown in FIG. In the figure, a high-pressure discharge lamp lighting device includes a DC power supply DC, a step-up chopper BT, a full-bridge inverter FBI, an igniter IG, a high-pressure discharge lamp HPDL, and control means CC.
[0090]
The DC power supply DC is means for supplying a DC power supply voltage to a boost chopper BT described later, and a battery or a rectified DC power supply is used. In the case of a high pressure discharge lamp lighting device for a vehicle headlight, a battery is generally used. However, a rectified DC power supply that rectifies AC may be used. If necessary, an electrolytic capacitor C1 is connected in parallel to perform smoothing.
[0091]
The step-up chopper BT is well known in this field as a DC-DC conversion circuit that converts a DC voltage into a DC voltage having a higher required value, and is supplied to a high-pressure discharge lamp HPDL via a full-bridge inverter FBI described later. The desired lamp power can be controlled by adjusting the output voltage. If the DC power supply voltage is too high, a step-down chopper can be used.
[0092]
The full-bridge inverter FBI includes a bridge circuit BC composed of four MOSFETs Q1, Q2, Q3 and Q4, MOSFETs Q1 and Q3 of the bridge circuit BC, a gate drive circuit GDC for alternately switching between Q2 and Q4, and a polarity inversion circuit INV. The DC voltage from the step-up chopper BT is converted into a rectangular wave low-frequency AC voltage by the above-described switching, and applied to the high-pressure discharge lamp HPDL to perform low-frequency AC lighting.
[0093]
The igniter IG is operated by the output of the full-bridge inverter FBI to generate a high-voltage pulse voltage and apply it between the electrodes of the high-pressure discharge lamp HPDL.
[0094]
The high-pressure discharge lamp HPDL having the same configuration as that shown in FIG. 4 is connected to the output terminal of the full-bridge inverter FBI.
[0095]
The control means CC includes a program control means PC, a lamp current detection means IDC, and a lamp voltage detection means VDC. The program control means PC incorporates a predetermined lamp power control program in advance, and controls the boost chopper BT according to the program. The current detecting means IDC detects a lamp current flowing through the high-pressure discharge lamp, and performs control input to the gate drive circuit GDC and the program control means PC. The lamp voltage detecting means VDC detects the lamp voltage of the high-pressure discharge lamp and performs control input to the gate drive circuit GDC and the program control means PC. At least until the rated lamp power is reached immediately after starting, the program control means PC compares the control program with the actual lamp power obtained by calculation based on the detected data to determine the difference. Then, the program control means PC controls the gate drive circuit GDC according to the difference, and automatically controls the lamp power supplied to the high-pressure discharge lamp according to a predetermined program.
Immediately after the boost chopper BT is turned on, about 3.5 times the rated lamp power is supplied to the high-pressure discharge lamp HPDL via the full-bridge inverter FBI, and then gradually reduced to reduce the rated lamp power. The boost chopper BT is controlled so as to settle down to electric power. In addition, it controls the gate drive circuit GDC of the full-bridge inverter FBI as required.
[0096]
Then, when the high-pressure discharge lamp is lit with the low-frequency alternating current of the rectangular wave using the high-pressure discharge lamp lighting device according to the present embodiment, a required luminous flux is generated immediately after lighting. As a result, it is possible to achieve lighting of 25% of the luminous flux with respect to the rating one second after the power is turned on, which is necessary for a vehicle headlamp, and 80% of the luminous flux after 4 seconds.
[0097]
FIG. 6 is a perspective view showing one embodiment of the automotive headlight device of the present invention, as viewed from the rear. In the figure, in the figure, the vehicle headlight device (HL) includes a vehicle headlight device main body (21), and a pair of lighting circuits (OC) and a metal halide lamp (MHL ′), respectively.
[0098]
The vehicle headlamp apparatus main body (21) includes a front transmission panel (21a), reflectors (21b) and (21c), a lamp socket (21d), a mounting part (21e), and the like.
[0099]
The front transmissive panel (21a) has a shape conforming to the outer surface of the automobile and includes necessary optical means such as a prism.
[0100]
The reflectors (21b) and (21c) are provided corresponding to the metal halide lamp (MHL '), and are configured to obtain the light distribution characteristics required for each.
[0101]
The lamp socket (21d) is connected to the output terminal of the lighting circuit (OC) and is mounted on the base (21d) of the metal halide lamp (MHL ').
[0102]
The mounting portion (21e) is a means for mounting the vehicle headlamp device main body (21) at a predetermined position of the vehicle.
[0103]
The metal halide lamp (MHL ') has a structure according to the embodiment of the invention of claim 5 shown in FIG. The lamp socket (21d) is attached to a base and connected.
[0104]
Then, the two metal halide lamps (MHL ') are mounted on the vehicle headlamp apparatus main body (21) to constitute a four-lamp type vehicle headlamp apparatus (HL). The light emitting portion of the metal halide lamp (MHL ') is located substantially at the focal point of the reflectors (21b) and (21c) of the vehicle headlamp apparatus body (21).
[0105]
The lighting circuit (OC) has a circuit configuration shown in FIG. 21 and is housed in a metal container (22) and energizes and lights a metal halide lamp (MHL ').
[0106]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the transparent ceramic discharge vessel and the opening at the tip end are inserted into the end of the transparent ceramic discharge vessel and sealed, thereby closing both ends thereof, and , The distance between the tips L M And a pair of metal pipes whose base ends are exposed and sealed to the outside of the translucent ceramics discharge vessel, and whose base ends are connected to and supported by the base-side sealing portion of the metal pipe, A discharge medium including a pair of electrodes whose tips protrude into the translucent ceramic discharge vessel at a distance of G and a discharge medium, and the distance ratio G / L M Satisfies Expression 1, it is possible to provide a high-pressure discharge lamp in which abnormal discharge is unlikely to occur and glow-arc transition at the start is easy.
[0107]
According to the invention of claim 2, a single-crystal translucent ceramic discharge vessel having a straight tubular shape, and a pair of sealing members that hermetically seal both ends of the translucent ceramic discharge vessel, The base end is supported by the sealing member, the tip protrudes into the translucent ceramics discharge vessel, and the shortest distance L between the tip and the inner surface of the translucent ceramics discharge vessel. B By providing a pair of electrodes whose (mm) satisfies Expression 2 and a discharge medium, the size of the light source is reduced, the light collecting property is high, the structure is simple, and the manufacturing is simple. It is possible to provide a high-pressure discharge lamp that is easy and hardly causes cracks due to thermal stress.
[0108]
According to the invention of claim 3, the tube wall load P (W / cm 2 By satisfying Expression 3, it is possible to provide a high-pressure discharge lamp in which luminous efficiency and color rendering properties fall within appropriate ranges, and in which inconveniences such as cracks due to thermal stress do not easily occur.
[0109]
According to a fourth aspect of the present invention, a high pressure discharge lamp according to any one of the first to third aspects and a lighting circuit for starting and energizing the high pressure discharge lamp are provided. A high pressure discharge lamp lighting device having the effects of 1 to 3 can be provided.
[0110]
According to the invention of claim 5, the lighting device main body, the high-pressure discharge lamp according to any one of claims 1 to 3 supported by the lighting device main body, and lighting for starting and energizing the high-pressure discharge lamp With the provision of the circuit, a lighting device having the effects of claims 1 to 3 can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a central sectional front view showing a first embodiment of a high-pressure discharge lamp of the present invention.
FIG. 2 shows a high-pressure discharge lamp according to a first embodiment of the present invention in the same form as that of the first embodiment, with a constant distance G between electrodes and a distance L between metal pipes. M Is a graph showing the results of measuring the starting probabilities of high pressure discharge lamps with various modifications
FIG. 3 is a view similar to the embodiment of the first embodiment of the high-pressure discharge lamp of the present invention, and the shortest distance between the tip of the electrode and the inner surface of the translucent ceramic discharge vessel with the electrode eccentric from the central axis. Is a graph showing the results of measuring the temperature of the outer surface of a translucent ceramic discharge vessel at the shortest distance site by manufacturing various high-pressure discharge lamps
FIG. 4 is a front view showing a high-pressure discharge lamp according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing one embodiment of the high pressure discharge lamp lighting device of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing one embodiment of the automotive headlight device of the present invention, viewed from the back.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Translucent ceramics discharge container, 1a ... Surrounding part, 1b ... Small-diameter cylindrical part, 2 ... Metal pipe, 2a ... Tip side, 2b ... Base end side, 3 ... Electrode, 3a ... Electrode shaft, 3b ... Electrode main part 4, fusion metal

Claims (5)

両端が開口した透光性セラミックス放電容器と;
先端側の開口部分が透光性セラミックス放電容器の端部に挿入して封着されることによって透光性セラミックス放電容器の両端部を閉塞し、かつ、先端間の距離Lで対向し、基端側が透光性セラミックス放電容器の外部に露出しているとともに封止されている一対の金属パイプと;
基端部が金属パイプの基端側の封止部分に接続して支持され、先端部が透光性セラミックス放電容器内に距離Gで対向して突出している一対の電極と;
透光性セラミックス放電容器内に封入された放電媒体と;
を具備し、上記距離の比G/Lが数式1を満足していることを特徴とする高圧放電ランプ。
Figure 2004171833
A translucent ceramic discharge vessel open at both ends;
By opening portion of the tip side is sealed by inserting the end portion of the light-transmissive ceramic discharge vessel closed at both ends of the translucent ceramic discharge vessel, and opposed at a distance L M between the tips, A pair of metal pipes whose base ends are exposed to the outside of the translucent ceramic discharge vessel and are sealed;
A pair of electrodes having a base end connected to and supported by a base-side sealing portion of the metal pipe, and having a front end protruding into the translucent ceramic discharge vessel at a distance of G with a distance G;
A discharge medium enclosed in a translucent ceramic discharge vessel;
Comprising a high-pressure discharge lamp the ratio of the distance G / L M is characterized in that it satisfies the equation 1.
Figure 2004171833
両端が開口して直管状をなした単結晶の透光性セラミックス放電容器と;
透光性セラミックス放電容器の両端部を気密に封止している一対の封着性部材と;
基端部が封着性部材に支持され、先端部が透光性セラミックス放電容器内に突出し、かつ、先端と透光性セラミックス放電容器内面との最短距離L(mm)が数式2を満足している一対の電極と;
透光性セラミックス放電容器内に封入された放電媒体と;
を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ。
Figure 2004171833
A single-crystal translucent ceramic discharge vessel having a tubular shape with both ends open;
A pair of sealing members that hermetically seal both ends of the translucent ceramic discharge vessel;
The base end is supported by the sealing member, the tip protrudes into the translucent ceramic discharge vessel, and the shortest distance L B (mm) between the tip and the inner surface of the translucent ceramic discharge vessel satisfies Equation 2. A pair of electrodes;
A discharge medium enclosed in a translucent ceramic discharge vessel;
A high pressure discharge lamp comprising:
Figure 2004171833
管壁負荷P(W/cm)が数式3を満足することを特徴とする請求項2記載の高圧放電ランプ。
Figure 2004171833
High-pressure discharge lamp according to claim 2, wherein the bulb wall loading P to (W / cm 2) is characterized by satisfying Equation 3.
Figure 2004171833
請求項1ないし3のいずれか一記載の高圧放電ランプと;
高圧放電ランプを始動し、かつ、付勢する点灯回路と;
を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。
A high-pressure discharge lamp according to any one of claims 1 to 3, and
A lighting circuit for starting and energizing the high-pressure discharge lamp;
A high pressure discharge lamp lighting device, comprising:
照明装置本体と;
照明装置本体に支持された請求項1ないし3のいずれか一記載の高圧放電ランプと;
高圧放電ランプを始動し、かつ、付勢する点灯回路と;
を具備していることを特徴とする照明装置。
A lighting device body;
4. The high-pressure discharge lamp according to claim 1, which is supported by a lighting device body;
A lighting circuit for starting and energizing the high-pressure discharge lamp;
A lighting device, comprising:
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