專利名稱：高壓蒸汽放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓蒸汽放電燈，特別涉及在發(fā)光管內(nèi)的電極上具有特征的高壓蒸汽放電燈。
以往，高壓蒸汽放電燈的發(fā)光管內(nèi)的電極一般由鎢制的電極針和包圍電極針的鎢制電極線圈構(gòu)成。
作為電極線圈，已知有使用線徑比電極針直徑小的金屬絲，在電極針上單層卷繞和雙層卷繞的電極線圈。此外，已知使電極針的前端位于電極線圈內(nèi)的結(jié)構(gòu)的電極線圈，和使電極針的前端與發(fā)光管中央側(cè)的電極線圈端部一致或突出的結(jié)構(gòu)的電極線圈等。
在電極針上設(shè)置電極線圈的目的在于，通過(guò)使放電中的電極針前端溫度下降達(dá)到最佳溫度，降低電極針前端鎢的蒸發(fā)，從而抑制發(fā)光管的黑化。此外，用細(xì)金屬絲形成電極線圈，提高電解強(qiáng)度，使燈的起動(dòng)性能良好也是重要的目的。
自過(guò)去以來(lái)，就不斷進(jìn)行使電極針的前端溫度最佳化，提高壽命特性的研究，不斷進(jìn)行電極針和電極線圈線徑的研究和電極線圈的卷繞數(shù)及形狀的研究。
在這種以往的高壓蒸汽放電燈的電極中，通過(guò)焊接或強(qiáng)行插入(即電極線圈的內(nèi)徑比電極針的外徑稍小，將電極針機(jī)械地壓入電極線圈中獲得嵌合強(qiáng)度的方法)來(lái)固定電極針和電極線圈，但由于電極線圈由金屬絲形成，所以電極針與電極線圈的接觸面積非常小，電極針前端的溫度降低效果小。
此外，由于各個(gè)電極的接觸面積的離散變大，所以電極針前端溫度的離散變大，其結(jié)果，在電極前端的鎢的蒸發(fā)程度上產(chǎn)生離散。如果鎢的蒸發(fā)量多，電極前端的劣化大，那么由于在發(fā)光管的內(nèi)表面上附著蒸發(fā)的鎢，發(fā)光管黑化，所以不但燈的光束下降變大，發(fā)光管的溫度上升，而且造成燈電壓的上升，從而會(huì)加速燈的熄滅。而且，在電極線圈設(shè)計(jì)成緊密卷繞情況下，如果在線圈的間距上有間隙，那么由于熱傳導(dǎo)明顯下降，所以存在上述現(xiàn)象變得更加明顯的問(wèn)題。
本發(fā)明用于解決上述問(wèn)題，目的在于提供具有良好壽命特性，并且可以顯著減小燈之間的壽命特性離散的高壓蒸汽放電燈。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具有以下結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的高壓蒸汽放電燈配有在其內(nèi)部設(shè)有至少一對(duì)電極并且在其內(nèi)部至少封入汞的發(fā)光管，其特征在于，所述電極由電極針和包圍所述電極針外周的金屬管構(gòu)成。
利用這樣的結(jié)構(gòu)，可以充分確保電極針與金屬管內(nèi)表面的接觸面積，可以使電極針前端溫度充分下降。此外，由于各個(gè)電極的接觸面積變得均勻，所以可以使電極針前端溫度的離散降低，可以降低各個(gè)燈的電極溫度的離散。以上的結(jié)果，可以提供具有良好壽命特性，并且可以顯著減少各個(gè)燈的壽命特性離散的高壓蒸汽放電燈。
圖1表示本發(fā)明一實(shí)施例的金屬鹵化物燈的局部剖切正面圖。
圖2表示圖1所示燈的發(fā)光管的剖面正面圖。
圖3(A)、圖3(C)、圖3(D)表示配有本發(fā)明一實(shí)施例的金屬管的電極的剖面正面圖，圖3(B)表示配有以往電極線圈的電極的剖面正面圖。
圖4表示本發(fā)明一實(shí)施例的燈與以往形態(tài)的燈的光束維持率的圖。
圖5表示電極針的外徑與突出長(zhǎng)度關(guān)系的圖。
圖6表示本發(fā)明一實(shí)施例的燈的光束衰退率的圖。
圖7表示在本發(fā)明的燈中使用的電極的其它結(jié)構(gòu)例的剖面正面圖。
圖8表示在本發(fā)明的燈中使用的金屬管的其它結(jié)構(gòu)例的斜視圖。
下面，參照


本發(fā)明的實(shí)施例。
如圖1所示，本發(fā)明第一實(shí)施例的70W金屬鹵化物燈具有在外管2內(nèi)用金屬線3a、3b固定支撐陶瓷制發(fā)光管1的結(jié)構(gòu)。在外管2的一端設(shè)有芯柱3，外管2利用芯柱3氣密地密封。
在發(fā)光管1內(nèi)，封入預(yù)定量的汞和作為起動(dòng)氣體的氬，作為鹵化金屬，封入鏑(Dy)、銩(Tm)、鈥(Ho)、鉈(Tl)、鈉(Na)的碘化物。再有，4表示燈頭。
圖2是表示本實(shí)施例發(fā)光管的大致結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖2所示，陶瓷制的發(fā)光管1在外徑為7.8mm、壁厚度為0.6mm的本管圓筒部分5的兩端部上設(shè)有外徑為2.6mm、內(nèi)徑為0.8mm的細(xì)管圓筒部分6。利用壁厚度為1.7mm的圓環(huán)部分7，該本管圓筒部分5和細(xì)管圓筒部分6被燒結(jié)為一體。
帶有電極8的導(dǎo)入線9分別插入兩細(xì)管圓筒部分6內(nèi)前端部分、使電極8的前端達(dá)到位于本管圓筒部分5內(nèi)的位置上。導(dǎo)入線9利用密封材料10密封在細(xì)管圓筒部分6內(nèi)，在細(xì)管圓筒部分6內(nèi)形成密封部分11。
如圖3(A)所示，電極8由鎢制的外徑為φ0.4(mm)的電極針12和包圍電極針12的鎢制的壁厚為0.2(mm)、全長(zhǎng)為1.5(mm)的金屬管13構(gòu)成，金屬管13被焊接并固定在電極針12上。從金屬管13的發(fā)光管中央部分側(cè)的端部向電極針12的發(fā)光管中央部分側(cè)的突出長(zhǎng)度L為1.0(mm)。
再有，在圖2中，14表示汞，15表示碘化物顆粒。
作為比較例，同時(shí)評(píng)價(jià)采用圖3(B)所示的以往結(jié)構(gòu)的電極線圈的燈。圖3(B)的電極在與上述燈A相同的電極針12的外周上雙層卷繞地構(gòu)成由線徑為0.1(mm)的鎢制成的電極線圈16(在圖中，為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，僅表示了一層)，電極線圈16部分的全長(zhǎng)與作為本發(fā)明產(chǎn)品的一實(shí)施例的燈A一樣為1.5(mm)。將采用該電極線圈16的燈作為燈B。
分別制作20個(gè)燈A、燈B，進(jìn)行壽命評(píng)價(jià)。
圖4表示壽命評(píng)價(jià)結(jié)果。再有，縱軸的光束維持率(％)意味著((燈點(diǎn)火后的某個(gè)經(jīng)過(guò)時(shí)間時(shí)的光束值)/(燈點(diǎn)火后經(jīng)過(guò)100小時(shí)時(shí)的全光束值)×100)，在圖4中，用20個(gè)評(píng)價(jià)燈的平均值來(lái)表示。
在圖4中，燈A的光束維持率為L(zhǎng)A，燈B的光束維持率為L(zhǎng)B。
由圖4可知，如果比較6000小時(shí)點(diǎn)火時(shí)的光束維持率，那么相對(duì)于作為以往結(jié)構(gòu)品的燈B的光束維持率為70％的情況，作為本發(fā)明產(chǎn)品的一實(shí)施例的燈A的光束維持率為80％。此外，可以確認(rèn)燈A的發(fā)光管的黑化程度也小。就是說(shuō)，按照本發(fā)明，可以確認(rèn)獲得良好的壽命特性。
此外，表1表示各燈的6000小時(shí)點(diǎn)火時(shí)的光束維持率。
表1No.燈A的光束維持率(％)燈B的光束維持率(％)1 80 702 82 623 81 684 78 685 79 616 83 727 81 738 76 759 83 741080 781175 651279 731383 721480 601581 651683 751777 711876 771983 622080 70平均 80.0 69.6標(biāo)準(zhǔn) 2.6 5.5偏差在表1中，用標(biāo)準(zhǔn)偏差σ表示燈A、燈B的光束維持率的離散。
由表1可知，相對(duì)于作為以往結(jié)構(gòu)品的燈B的光束維持率的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ為5.5的情況，作為本發(fā)明產(chǎn)品的一實(shí)施例的燈A的光束維持率的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ為2.6。就是說(shuō)，通過(guò)采用本發(fā)明的金屬管13，可以確認(rèn)各燈的電極針12的前端溫度變得均勻，可獲得燈之間壽命特性離散小的燈。
再有，作為金屬管，在使用圖3(C)所示的壁厚度為0.1(mm)的雙層組合金屬管17的情況下，同樣也可獲得壽命改善的效果和壽命離散降低的效果。
下面，在圖1所示的70W的金屬鹵化物燈中，采用圖3(A)所示電極8的結(jié)構(gòu)，電極針12的外徑φ為0.4(mm)，以從金屬管13的發(fā)光管中央部分側(cè)的端部向電極針12的發(fā)光管中央部分側(cè)的突出長(zhǎng)度L作為參數(shù)，進(jìn)行將突出長(zhǎng)度L改變?yōu)?(mm)、1.0(mm)、2.0(mm)、3.0(mm)、3.5(mm)五種情況時(shí)的壽命評(píng)價(jià)。
圖4表示其結(jié)果。在圖4中，分別以La-0、La-1.0、La-2.0、La-3.0、La-3.5表示突出長(zhǎng)度為0(mm)、1.0(mm)、2.0(mm)、3.0(mm)、3.5(mm)時(shí)的光束維持率。
由圖4可知，隨著突出長(zhǎng)度L變大，6000小時(shí)點(diǎn)火時(shí)間的光束維持率下降，在突出長(zhǎng)度L為3.5(mm)時(shí)，變?yōu)榕c以往電極結(jié)構(gòu)的燈B相同的光束維持率。就是說(shuō)，隨著突出長(zhǎng)度L變大，電極針12的前端溫度下降效果變小，電極針前端的鎢蒸發(fā)，發(fā)光管黑化程度變大。
而且，在與本發(fā)明第一實(shí)施例類似的100W、150W、250W金屬鹵化物燈中，用圖3(A)所示結(jié)構(gòu)的電極同樣進(jìn)行壽命評(píng)價(jià)的結(jié)果，可以確認(rèn)，無(wú)論哪個(gè)瓦數(shù)的燈，與使用圖3(B)所示的以往電極結(jié)構(gòu)的燈相比，壽命特性提高，并且燈之間的壽命特性離散減小。
接著，按照瓦數(shù)改變電極針12的外徑φ，以突出長(zhǎng)度L作為參數(shù)，進(jìn)行壽命評(píng)價(jià)。
其結(jié)果，圖5所示的斜線部分區(qū)域，即在滿足L≤1.25×φ+3.0設(shè)計(jì)的情況下，與使用以往電極結(jié)構(gòu)的電極線圈16的燈相比，可以確認(rèn)壽命特性提高。這是因?yàn)槿绻怀鲩L(zhǎng)度L變得過(guò)大，那么會(huì)導(dǎo)致電極針12的前端溫度下降效果變小的結(jié)果。
下面，在圖1所示的本發(fā)明第一實(shí)施例的70W金屬鹵化物燈中，采用圖3(D)所示那樣的研磨加工兩端部的金屬管18，進(jìn)行壽命評(píng)價(jià)。
圖6表示其結(jié)果。同時(shí)，評(píng)價(jià)使用圖3(A)的金屬管13的燈，比較兩者的從燈點(diǎn)火初期至100小時(shí)點(diǎn)火時(shí)的光束衰退率。
光束衰退率(％)為((某個(gè)時(shí)間的光束值)/(燈點(diǎn)火初期的光束值)×100)。
在圖6中，使用圖3(A)的金屬管13的燈的光束衰退率為Ma，而使用研磨加工圖3(D)的端部的金屬管18的燈的光束衰退率為Md。
由圖6可知，可以確認(rèn)使用研磨加工端部的金屬管18的燈的一方在壽命特性上良好。再有，兩個(gè)燈的100小時(shí)以后的光束劣化程度相同。
這是因?yàn)槎瞬课催M(jìn)行研磨加工的金屬管13在金屬管端部的切割面上有毛刺，在燈點(diǎn)火時(shí)，毛刺的部分局部地達(dá)到高溫，在發(fā)光管內(nèi)鎢會(huì)蒸發(fā)。由于毛刺部分的鎢的蒸發(fā)從燈點(diǎn)火初期開(kāi)始至100小時(shí)左右結(jié)束，所以金屬管13和金屬管18的100小時(shí)以后的光束劣化程度變得相同。就是說(shuō)，由于通過(guò)研磨加工金屬管的端部，除去毛刺，可以降低初期的光束劣化，所以可以確認(rèn)作為金屬管是更好的結(jié)構(gòu)。再有，研磨加工不必一定在金屬管的兩端實(shí)施，但如果在兩端實(shí)施，那么就可以更容易發(fā)現(xiàn)上述效果。
圖7表示本發(fā)明電極的金屬管的其它結(jié)構(gòu)例。圖7(A)的金屬管19通過(guò)在內(nèi)周表面上形成圓周方向的槽19a，在內(nèi)周表面上帶有凹凸形狀。此外，圖7(B)的金屬管20通過(guò)在內(nèi)周表面上形成縱向方向的槽20a，在內(nèi)周表面上帶有凹凸形狀。如圖7(A)、圖7(B)所示，在鎢制金屬管的內(nèi)表面上設(shè)有凹凸的金屬管19、20具有可以容易地與電極針12焊接的優(yōu)點(diǎn)。
此外，圖7(C)的金屬管21通過(guò)在外周表面上形成圓周方向的槽21a，在外周表面上給出凹凸形狀。此外，圖7(D)的金屬管22通過(guò)在外周表面上形成縱向方向的槽22a，在外周表面上給出凹凸形狀。如圖7(C)、圖7(D)所示，在鎢制金屬管的外表面上設(shè)有凹凸的金屬管21、22中，也具有可以容易地與電極針12焊接的優(yōu)點(diǎn)。這是因?yàn)楹附訒r(shí)電極針與金屬管的接觸部分變得容易熔化。
再有，可以僅在如圖所示的金屬管的縱向方向的一部分上形成圖7(A)、圖7(C)那樣的圓周方向的凹凸部分也可以在全長(zhǎng)上形成。此外，可以僅在如圖所示的金屬管的圓周方向的一部分上形成圖7(B)、圖7(D)那樣的縱向方向的凹凸部分，也可以在整個(gè)圓周上形成凹凸部分。此外，在內(nèi)周表面和外周表面的兩表面上也可以給出凹凸。而且，除了通過(guò)形成如圖所示的槽(或肋條)而給出凹凸以外，也可以通過(guò)給出點(diǎn)狀凸部或凹部來(lái)形成。
在上述實(shí)施例中，作為金屬管13，論述了環(huán)狀金屬管，但如圖8所示，使用形成縱向方向縫隙23a的局部欠缺的金屬管23，同樣也可以提高改善壽命效果和改善燈之間的壽命特性離散。再有，如圖8所示，欠缺形狀不限于遍及縱向方向整個(gè)長(zhǎng)度的縫隙。例如，僅在縱向方向的一部分上形成的縫隙、以螺旋狀按預(yù)定長(zhǎng)度形成的縫隙、切開(kāi)端部一部分的形狀、使外周的一部分貫通的開(kāi)口形狀等，可以進(jìn)行適當(dāng)變更。再有，在本發(fā)明中，金屬管‘包圍’電極針不僅有象金屬管13那樣電極針的四周包圍情況，而且包括用帶有圖8所示的欠缺部分的金屬管實(shí)質(zhì)性地包圍電極針的情況。
而且，在本實(shí)施例中，作為金屬管13的材質(zhì)，使用鎢，但在鎢中含有約2(wt％)的釷(Th)的金屬管中，同樣也可獲得壽命改善的效果和燈之間的壽命特性離散改善的效果，而且，可以確認(rèn)燈的啟動(dòng)性能變好。
而且，在本發(fā)明的實(shí)施例中，作為發(fā)光管1，論述了使用透明陶瓷的金屬鹵化物燈，但代替透明陶瓷，也可以使用石英，只要是耐熱性和透過(guò)率良好的發(fā)光管材料，就沒(méi)有特別限定。
此外，在本發(fā)明的實(shí)施例中，作為發(fā)光管內(nèi)的封入物，除了汞和氬(Ar)以外，還論述了使用鏑(Dy)、銩(Tm)、鈥(Ho)、鈉(Na)、鉈(Tl)的碘化物的燈，但代替氬(Ar)，也可以使用氙(Xe)和氖(Ne)，此外，鹵化物的種類和有無(wú)并未限定。
如以上說(shuō)明，按照本發(fā)明，可以提供具有良好壽命特性，并且可以顯著減少燈之間的壽命特性離散的高壓蒸汽放電燈。
權(quán)利要求
1.一種高壓蒸汽放電燈，配有在其內(nèi)部設(shè)置至少一對(duì)電極并且在其內(nèi)部至少封入汞的發(fā)光管，其特征在于，所述電極由電極針和包圍所述電極針外周的金屬管構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓蒸汽放電燈，其特征在于，在所述電極針的外徑為φ(mm)、從所述金屬管的發(fā)光管中央部分側(cè)的端部向發(fā)光管中央部分側(cè)的所述電極針的突出長(zhǎng)度為L(zhǎng)(mm)的情況下，滿足L≤1.25×φ+3.0。
3.如權(quán)利要求1所述的高壓蒸汽放電燈，其特征在于，所述金屬管的至少一部分上有欠缺。
4.如權(quán)利要求1所述的高壓蒸汽放電燈，其特征在于，所述金屬管的至少一個(gè)端部被研磨加工。
5.如權(quán)利要求1所述高壓蒸汽放電燈，其特征在于，在所述金屬管內(nèi)表面的至少一部分上有凹凸。
6.如權(quán)利要求1所述的高壓蒸汽放電燈，其特征在于，在所述金屬管外表面的至少一部分上有凹凸。
7.如權(quán)利要求1所述的高壓蒸汽放電燈，其特征在于，所述金屬管的材質(zhì)主要為鎢。
8.如權(quán)利要求1所述的高壓蒸汽放電燈，其特征在于，在所述金屬管的材料中包含釷(Th)。
全文摘要
在外管的內(nèi)部有發(fā)光管1,在發(fā)光管1的內(nèi)部設(shè)有至少一對(duì)電極8,并且在發(fā)光管1的內(nèi)部至少封入汞。電極8由電極針12和包圍它的金屬管13構(gòu)成。由于可充分穩(wěn)定地確保電極針12和金屬管13內(nèi)表面的接觸面積,所以可以使電極針前端溫度無(wú)離散地充分降低。其結(jié)果,可獲得具有良好壽命特性,并且可以顯著減少燈之間壽命特性離散的高壓蒸汽放電燈。
文檔編號(hào)H01J61/00GK1274944SQ0010897
公開(kāi)日2000年11月29日 申請(qǐng)日期2000年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月24日
發(fā)明者西浦義晴, 山本高詩(shī), 武田一男, 中山史紀(jì), 野原浩司 申請(qǐng)人:松下電子工業(yè)株式會(huì)社