專利名稱：高壓放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓放電燈，特別涉及適用于高頂棚、店鋪、街道燈的照明的高壓放電燈。
背景技術(shù)：
以前，高頂棚、店鋪、街道等處所使用的高壓放電燈具有由石英玻璃或陶瓷材料制作的發(fā)光管、外管及在外管內(nèi)支撐發(fā)光管的由導(dǎo)電材料制作的接線架(wire frame)(例如參照美國(guó)專利第6,326,721號(hào))。此種高壓放電燈的發(fā)光管由于在點(diǎn)亮后會(huì)達(dá)到非常高的溫度，因此，緩解在發(fā)光管中產(chǎn)生的熱應(yīng)力對(duì)于防止發(fā)光管破損是非常重要的一點(diǎn)。在美國(guó)專利第6,326,721號(hào)中，公布有將由點(diǎn)燈后產(chǎn)生的發(fā)光管的熱膨脹造成的應(yīng)力向設(shè)于接線架的一端的線圈排出的結(jié)構(gòu)。
另外，同樣，以防止發(fā)光管破損為目的，還有為了緩解點(diǎn)燈后在發(fā)光管表面產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力，預(yù)先在發(fā)光管材料中保留壓縮應(yīng)力的技術(shù)(例如，參照特開(kāi)平2-301957號(hào)公報(bào)及特開(kāi)昭60-225159號(hào)公報(bào))。這些技術(shù)利用預(yù)先保留的壓縮應(yīng)力來(lái)抵消點(diǎn)燈后產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力，其結(jié)果是，可以防止燈的破損。
近來(lái)，高壓放電燈中所需要的點(diǎn)燈條件發(fā)生了變化。大致上來(lái)說(shuō)，有兩個(gè)條件。其一是，在追求這些高壓放電燈，特別是金屬鹵化物燈的進(jìn)一步的高效率化的過(guò)程中，為了提高發(fā)光效率，有必要將發(fā)光管內(nèi)的工作壓力從以往的幾個(gè)大氣壓(5～9大氣壓左右)增加到十幾個(gè)大氣壓(10～15大氣壓左右)。為了增加工作壓力，可以考慮幾種方法。例如，一般的方法是，將發(fā)光管形狀小型化，增加管壁負(fù)荷，使發(fā)光管溫度上升到以往以上的溫度，促進(jìn)密封金屬的蒸發(fā)。另一個(gè)是燈的點(diǎn)亮姿勢(shì)。以往比較多地使用垂直點(diǎn)燈，但是從照明器具的設(shè)計(jì)性的觀點(diǎn)考慮，特別為了實(shí)現(xiàn)空間節(jié)約化，水平點(diǎn)燈的使用也在逐漸增多。
但是，所述以往的技術(shù)都是在幾個(gè)大氣壓的工作壓力下并且在垂直點(diǎn)燈的條件下，緩解點(diǎn)燈后發(fā)光管中產(chǎn)生的熱應(yīng)力。對(duì)于在十幾個(gè)大氣壓左右的高工作壓力并且水平點(diǎn)燈的條件下，解決發(fā)光管中產(chǎn)生的熱應(yīng)力的對(duì)策還未提供。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高壓放電燈，緩解高壓放電燈的發(fā)光管中產(chǎn)生的熱應(yīng)力。特別是，在數(shù)十個(gè)大氣壓左右的高工作壓力并且水平點(diǎn)燈的條件下，緩解發(fā)光管中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，并由此防止高壓放電燈的破損。
本發(fā)明的第1形式提供具有如下部分的高壓放電燈發(fā)光管，具有發(fā)光部、在該發(fā)光部?jī)?nèi)以相互面對(duì)的方式配置的一對(duì)電極、從所述發(fā)光部的兩端沿連接所述電極的軸線的方向延伸的一對(duì)側(cè)管部；支撐結(jié)構(gòu)，至少以限制與所述軸線正交方向的位移的方式支撐所述發(fā)光管；一對(duì)熱應(yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件，其各自的基端側(cè)由所述支撐結(jié)構(gòu)支撐，而前端側(cè)連接在所述發(fā)光管的側(cè)管部上，通過(guò)從點(diǎn)燈狀態(tài)切換到滅燈狀態(tài)時(shí)的溫度變化而產(chǎn)生熱應(yīng)力，該熱應(yīng)力作為相對(duì)于以所述軸線沿水平方向延伸的姿勢(shì)配置的所述發(fā)光管的所述側(cè)管部朝向垂直向下的方向，并且相對(duì)于發(fā)光管朝向外部的力而發(fā)生作用。
在十幾個(gè)大氣壓左右的高工作壓力并且水平點(diǎn)燈的條件下，由于從點(diǎn)燈狀態(tài)切換到滅燈狀態(tài)時(shí)的溫度變化，在發(fā)光部的豎直方向上部產(chǎn)生最大的熱應(yīng)力。該熱應(yīng)力的指向?yàn)槔旆较?。由于熱?yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件所產(chǎn)生的熱應(yīng)力作為相對(duì)于發(fā)光管的側(cè)管部朝豎直向下的方向、并且相對(duì)于發(fā)光管朝外的力而發(fā)生作用，因此，在最大的拉伸應(yīng)力發(fā)生作用的發(fā)光管的豎直方向上部，作用壓縮應(yīng)力。所以，通過(guò)設(shè)置熱應(yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件，就可以緩解從點(diǎn)燈狀態(tài)切換到滅燈狀態(tài)時(shí)在發(fā)光管中發(fā)生作用的熱應(yīng)力，防止發(fā)光管的裂紋或破損，從而可以實(shí)現(xiàn)高壓放電燈的長(zhǎng)壽命化。
具體來(lái)說(shuō)，高壓放電燈具有分別連接所述側(cè)管部和所述熱應(yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件的前端側(cè)的一對(duì)連接構(gòu)件。
更具體來(lái)說(shuō)，所述連接構(gòu)件具有包圍所述側(cè)管部的外周面的環(huán)狀部、從該環(huán)狀部沿著遠(yuǎn)離所述側(cè)管部方向延伸并且固定所述熱應(yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件的前端側(cè)的固定部。也可以通過(guò)將環(huán)狀部鉚接在側(cè)管部上，將連接構(gòu)件固定在側(cè)管部上。此時(shí)，也可以在所述側(cè)管部的外周面上形成嵌入所述環(huán)狀部的槽。
當(dāng)所述電極沿所述軸線方向經(jīng)由所述側(cè)管部向發(fā)光管的外部突出，所述支撐結(jié)構(gòu)支撐所述電極，并且具有與點(diǎn)燈電路電連接的接線架時(shí)，也可以將一對(duì)熱應(yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件的基端固定在從接線架向側(cè)管部延伸的一對(duì)支撐軸上。
熱應(yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件由雙金屬或具有所需的線膨脹系數(shù)的單一的金屬材料制成。
本發(fā)明雖然適用于發(fā)光管由陶瓷材料制成的情況，但是發(fā)光管也可以由石英燈其他材料制成。
在密封入發(fā)光部?jī)?nèi)的發(fā)光物質(zhì)的點(diǎn)燈時(shí)的壓力，即工作壓力在10MPa以上的情況下，本發(fā)明可以合適地使用。
高壓放電燈還可以具有包圍發(fā)光管的外管。
本發(fā)明的第2形式提供具有如下部分的高壓放電燈，即具有發(fā)光部的發(fā)光管、主熱應(yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件，且該構(gòu)件由于從點(diǎn)燈狀態(tài)切換到滅燈狀態(tài)時(shí)的溫度變化而產(chǎn)生熱應(yīng)力，該熱應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生向所述發(fā)光部的上部的壓縮應(yīng)力。


圖1是表示點(diǎn)燈后的發(fā)光管的溫度分布的概略圖。
圖2是表示剛滅燈后的發(fā)光管的應(yīng)力分布的概略圖。
圖3是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式的高壓放電燈的圖。
圖4是表示連接構(gòu)件的圖3的局部放大圖。
圖5是用于說(shuō)明雙金屬的結(jié)構(gòu)及功能的局部放大圖。
圖6是用于概念性地說(shuō)明發(fā)光管的支撐的圖。
圖7A是表示連接構(gòu)件的其他例子的局部放大立體圖。
圖7B是圖7A的VII-VII線的剖視圖。
圖8A是表示連接構(gòu)件的又一個(gè)例子的局部放大立體圖。
圖8B是圖8A的VIII-VIII線的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的目的及特征可以利用參照附圖的優(yōu)選實(shí)施方式的說(shuō)明來(lái)闡明。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在高工作壓力和水平點(diǎn)燈的條件下使用高壓放電燈時(shí)，在從點(diǎn)燈狀態(tài)切換到滅燈狀態(tài)后不久，發(fā)光管很容易產(chǎn)生裂紋等破損，進(jìn)而，如下詳細(xì)所述那樣，對(duì)引起該破損的熱應(yīng)力進(jìn)行了分析。本發(fā)明是基于利用分析所得的新的見(jiàn)解而得到的。由于燈起動(dòng)時(shí)，即從滅燈狀態(tài)切換到點(diǎn)燈狀態(tài)時(shí)的壓力及溫度上升緊隨密封金屬的蒸發(fā)，因此十分緩慢。但是，在高工作壓力及水平點(diǎn)燈的條件下，在滅燈之后不久，或者說(shuō)從點(diǎn)燈狀態(tài)切換到滅燈狀態(tài)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生急速的溫度下降。
圖1表示作為高壓放電燈的一種的金屬鹵化物燈的發(fā)光管1的穩(wěn)定點(diǎn)亮中的溫度分布。發(fā)光管1由以氧化鋁(Al2O3)為主原料的陶瓷材料制成。在發(fā)光部1a的內(nèi)部，密封有含有水銀和鹵化金屬的密封金屬及作為緩沖氣體的稀有氣體。工作壓力為10～15Pa。另外，發(fā)光管1設(shè)置成連接配置于其內(nèi)部的一對(duì)電極2A、2B的假想直線或者軸線L沿近似水平方向延伸的點(diǎn)燈姿勢(shì)(水平點(diǎn)燈)。發(fā)光管1雖然會(huì)在沿水平方向延伸的軸線L的方向熱膨脹，但是其被按照限制與軸線L正交的方向(包括豎直方向)的位移的方式支撐著。
在圖1中，位于以等溫線T分隔的各區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)的密度越高，則該區(qū)域顯示越高的溫度。由于將提供的電能的一部分作為熱能消耗，發(fā)光部1a的內(nèi)部被加熱到接近1100℃的高溫。另外，由于點(diǎn)燈姿勢(shì)為水平狀態(tài)，所以發(fā)光管1的上部和下部會(huì)產(chǎn)生接近100℃的溫差。具體來(lái)說(shuō)，以點(diǎn)t1表示的發(fā)光管1的內(nèi)壁面上部的溫度約為1070℃，與此相對(duì)，發(fā)光部1a的內(nèi)壁面下部的溫度約為930℃。發(fā)光部1a內(nèi)的溫差是作為由填充到發(fā)光部1a內(nèi)的大量的密封金屬導(dǎo)致的高溫高壓狀態(tài)下的對(duì)流現(xiàn)象的結(jié)果而產(chǎn)生的。所以，發(fā)光部1a內(nèi)的點(diǎn)燈時(shí)的壓力越高，則溫差越大。
圖2表示在此種高溫高壓狀態(tài)下點(diǎn)亮的發(fā)光部1a中，利用有限元法對(duì)滅燈時(shí)產(chǎn)生的各部分應(yīng)力進(jìn)行了模擬后的計(jì)算結(jié)果。具體來(lái)說(shuō)，圖2表示圖1所示的溫度分布沿著模擬實(shí)際的滅燈后不久的溫度下降推移的實(shí)測(cè)值的條件而變化，并返回到室溫狀態(tài)的發(fā)光管1的各部分產(chǎn)生的熱應(yīng)力的分布。在圖2中，以等應(yīng)力線P所分隔的各區(qū)域內(nèi)所附加的點(diǎn)的密度越高，則表示熱應(yīng)力越大。從圖2可以清楚地看到，發(fā)光管1的各部分中產(chǎn)生最強(qiáng)的拉伸應(yīng)力的部分為內(nèi)壁面上部。在內(nèi)壁面最上部的點(diǎn)p1拉伸應(yīng)力最大(111MPa)，隨著向下部的移動(dòng)，拉伸應(yīng)力的值逐漸減少。例如，內(nèi)壁面中央部的點(diǎn)p2的拉伸應(yīng)力為30MPa。另外，在內(nèi)壁的下部側(cè)產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。例如，在內(nèi)壁面最下部的點(diǎn)p3產(chǎn)生-40MPa的壓縮應(yīng)力。如圖2中箭頭M1、M2所示，拉伸應(yīng)力產(chǎn)生于側(cè)管部1b、1c方向(軸線L的方向)。這與實(shí)際的燈強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)中發(fā)光管破損部位是對(duì)應(yīng)的。
如上所示，當(dāng)在高工作壓力和水平點(diǎn)燈的條件下使用高壓放電燈時(shí)，在從點(diǎn)燈狀態(tài)切換到滅燈狀態(tài)時(shí)，在發(fā)光管的上部會(huì)產(chǎn)生拉伸方向的很大的熱應(yīng)力，該熱應(yīng)力引起發(fā)光管的破損。
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖3表示作為本發(fā)明的實(shí)施方式的高壓放電燈的金屬鹵化物燈。發(fā)光管1具有細(xì)長(zhǎng)的中空管狀的發(fā)光部1a、從發(fā)光部1a的兩端延伸出來(lái)的一對(duì)側(cè)管部1b、1c、使前端露出發(fā)光部1a的內(nèi)部的一對(duì)電極2A、2B。側(cè)管部1b、1c沿著連接電極2A、2B的假想直線或者說(shuō)軸線L延伸。在本實(shí)施方式中，發(fā)光部1a及側(cè)管部1b、1c由以氧化鋁(Al2O3)為主原料的陶瓷材料構(gòu)成。電極2A、2B的基端貫穿側(cè)管部1b、1c的細(xì)管部1d后向發(fā)光管1的外部導(dǎo)出。按照包圍發(fā)光管1的方式設(shè)有外管21。
下面對(duì)電連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，圖中右側(cè)的電極2A的基端與支撐構(gòu)件3連接，左側(cè)的電極2B的基端與可變形構(gòu)件4連接。另外，支撐構(gòu)件3與接線架5連接，可變形構(gòu)件4與接線架6連接。接線架5、6經(jīng)過(guò)燈頭7與未圖示的外部點(diǎn)燈電路連接。
在發(fā)光部1a的內(nèi)部密封有作為發(fā)光材料的水銀、鹵化金屬等密封金屬及作為緩沖氣體的稀有氣體等。點(diǎn)燈的發(fā)光部1a內(nèi)的壓力、即工作壓力為10～15MPa。另外，點(diǎn)燈姿勢(shì)為水平狀態(tài)。具體來(lái)說(shuō)，該金屬鹵化物燈采取連接一對(duì)電極2A、2B的軸線L近似沿水平方向的點(diǎn)燈姿勢(shì)。
下面對(duì)發(fā)光管1的支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。一側(cè)的接線架5從燈頭7穿過(guò)發(fā)光管1的下側(cè)沿水平方向延伸，其前端被固定在外管21的凹坑部21a。另一側(cè)的接線架6從燈頭7沿水平方向延伸，其前端位于發(fā)光管1的側(cè)管部1c附近。另外，接線架6的前端位于比發(fā)光管1更靠上方的位置。右側(cè)的電極2A的基端側(cè)被接線架5機(jī)械地支撐，左側(cè)的電極2B的基端側(cè)被接線架6機(jī)械地支撐。
一般來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定點(diǎn)亮?xí)r與冷卻時(shí)相比，發(fā)光管1因熱膨脹而膨脹。該發(fā)光管1的熱膨脹在水平方向(軸線L的方向)最大。為了緩解該點(diǎn)燈后因熱膨脹而在發(fā)光管1中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，對(duì)發(fā)光管1進(jìn)行支撐。首先，與圖中左側(cè)的電極2B的基端側(cè)對(duì)應(yīng)，設(shè)有分別沿豎直方向延伸的可變形構(gòu)件4及支撐構(gòu)件8?？勺冃螛?gòu)件4是由像由導(dǎo)電材料制成的絞線那樣的具有導(dǎo)電性并且可以比較自由地變形的材料制成?？勺冃螛?gòu)件4的上端以連接點(diǎn)21焊接于接線架6上，下端以連接點(diǎn)22焊接在電極2B的基端側(cè)。支撐構(gòu)件8的上端以連接點(diǎn)17焊接在接線架6上，在下端具有環(huán)狀部8a。電極2B的基端側(cè)穿過(guò)環(huán)狀部8a，但是沒(méi)有相對(duì)于環(huán)狀部8a進(jìn)行固定。另一方面，對(duì)應(yīng)圖中右側(cè)的電極2A的基端側(cè)，設(shè)有沿豎直方向延伸的支撐構(gòu)件3。支撐構(gòu)件3的下端側(cè)以連接點(diǎn)20焊接于接線架5上。電極2A的基端側(cè)以連接點(diǎn)10焊接于支撐構(gòu)件3上。由于左側(cè)的電極2B穿過(guò)環(huán)狀部8a，并且可變形構(gòu)件4可以變形，因此，電極2B可以在軸線L的方向發(fā)生位移。但是，與電極2B的水平方向正交的方向(包括豎直方向)的位移被環(huán)狀部8a限制。另一方面，由于右側(cè)的電極2A被固定在支撐構(gòu)件3上，因此軸線L方向及與之正交方向的位移被限制。所以，雖然發(fā)光管1可以沿軸線L在水平方向膨脹，因該膨脹而產(chǎn)生的應(yīng)力被緩解，但是在與水平方向正交方向的位移被限制。
如果將發(fā)光管1看作梁，則如圖6所示，右側(cè)的端部為固定于支撐構(gòu)件3上的固定端，左側(cè)的端部為由環(huán)狀部8a僅對(duì)與軸線正交的方向的位移進(jìn)行限制的旋轉(zhuǎn)端。
下面將參照?qǐng)D3到圖5對(duì)用于緩解所述的滅燈時(shí)發(fā)光管1中產(chǎn)生的熱應(yīng)力的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
各自沿豎直方向向上延伸的支撐軸11、12連接在接線架5上。支撐軸11被配置于圖中右側(cè)的側(cè)管部1b的下側(cè)，下端以連接點(diǎn)20焊接在接線架5上，上端與側(cè)管部1b以一定間隔而面對(duì)。另一方面，支撐軸12被配置于圖中左側(cè)的側(cè)管部1c的下側(cè)，下端以連接點(diǎn)19焊接在接線架5上，上端與側(cè)管部1c以一定間隔而面對(duì)。
在側(cè)管部1b、1c上，分別安裝有固定件或者說(shuō)連接構(gòu)件13、14。參照?qǐng)D4，連接構(gòu)件14是通過(guò)將把手狀的金屬板成形而制成，具有卷繞安裝在側(cè)管部1c的外周面上的環(huán)狀部14a、從該環(huán)狀部14a向下方延伸的固定部14b。環(huán)狀部14a被相對(duì)于側(cè)管部1c傾斜卷繞，環(huán)狀部14a在側(cè)管部1c的上部的接觸位置14c比環(huán)狀部14a在側(cè)管部1c的下部的接觸位置14d位于更靠近內(nèi)側(cè)，即靠近發(fā)光部1a側(cè)的位置上。環(huán)狀部14a被安裝在側(cè)管部1c上，使之不容易偏離，接觸位置14d、14c不會(huì)發(fā)生移動(dòng)。連接構(gòu)件13的材質(zhì)、形狀及在側(cè)管部1b上的安裝姿勢(shì)與連接構(gòu)件14相同。
支撐構(gòu)件11、12與連接構(gòu)件13、14由作為熱應(yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件的雙金屬15、16連接。參照?qǐng)D5，雙金屬16的基端側(cè)被焊接在支撐軸12上，前端側(cè)被焊接在連接構(gòu)件14的固定部14b上。雙金屬16是將由熱膨脹率高的合金材料制成的板材(高熱膨脹板材31)和由熱膨脹率低的合金材料制成的板材(低熱膨脹板材32)貼合在一起的材料，具有熱變形效果。即，當(dāng)溫度上升時(shí)，由于高熱膨脹板材31比低熱膨脹板材32產(chǎn)生更大的變形，因此向低熱膨脹構(gòu)件32側(cè)彎曲。本實(shí)施方式中，按照低熱膨脹板材32比高熱膨脹構(gòu)件31位于更靠豎直方向上方的位置，即以位于發(fā)光管1側(cè)的方式來(lái)配置雙金屬16。另外，按照因穩(wěn)定點(diǎn)亮?xí)r的發(fā)光管1發(fā)出的放射熱使得如圖5中實(shí)線A所示那樣，向低熱膨脹構(gòu)件32側(cè)彎曲的方式，選擇高熱膨脹板材31和低熱膨脹構(gòu)件32的材質(zhì)、形狀及尺寸，并且相對(duì)于支撐軸12和連接構(gòu)件14固定。連接支撐軸11和連接構(gòu)件13的雙金屬15的結(jié)構(gòu)及安裝姿勢(shì)也與雙金屬16相同。
由于本實(shí)施方式的金屬鹵化物燈點(diǎn)燈工作壓力為高壓(10～15MPa)，并且點(diǎn)燈姿勢(shì)為水平狀態(tài)，因此如參照?qǐng)D1及圖2所說(shuō)明的那樣，從點(diǎn)燈狀態(tài)切換到滅燈狀態(tài)時(shí)，在發(fā)光管1a的上部產(chǎn)生拉伸方向的大的熱應(yīng)力。該熱應(yīng)力如圖6中虛線概略性地表示那樣，作為使發(fā)光部1a沿豎直方向向上突出而變形為弓狀的變形力，對(duì)發(fā)光管1產(chǎn)生作用。
另一方面，由于金屬鹵化物燈滅燈之后不久，從發(fā)光管1發(fā)出的放射熱急劇減少，溫度下降，因此雙金屬15、16的高熱膨脹板材32開(kāi)始迅速地收縮。再次參照?qǐng)D5，假設(shè)雙金屬16未被焊接在連接構(gòu)件14上，則由于溫度降低，雙金屬16迅速地變形成如虛線B所示的直線形狀。但是，由于實(shí)際上雙金屬16的兩端被焊接在支撐軸12和連接構(gòu)件14上，位移受到限制，因此雙金屬16基本上不會(huì)從實(shí)線A所示的形狀發(fā)生變化，從而產(chǎn)生熱應(yīng)力。該雙金屬16產(chǎn)生的熱應(yīng)力經(jīng)過(guò)連接構(gòu)件14，作為以箭頭Y表示的力對(duì)發(fā)光管1的側(cè)管部1c產(chǎn)生作用。當(dāng)同時(shí)參照?qǐng)D3時(shí)，由于所述的滅燈不久后的溫度降低，在雙金屬15中也產(chǎn)生熱應(yīng)力，該熱應(yīng)力經(jīng)過(guò)連接構(gòu)件13，作為以箭頭X表示的力對(duì)發(fā)光管1的側(cè)管部1b產(chǎn)生作用。由這些雙金屬15、16產(chǎn)生的熱應(yīng)力而作用于側(cè)管部1b、1c上的力X、Y的朝向?yàn)樾毕路剑唧w來(lái)說(shuō)，相對(duì)于側(cè)管部1b、1c沿豎直方向向下，并且相對(duì)于側(cè)管部1b、1c向外(遠(yuǎn)離發(fā)光部1a的方向)。所以，如圖6中單點(diǎn)劃線概略性所示，這些力X、Y作為使發(fā)光部1a沿豎直方向向下突出而變形為弓狀的變形力，對(duì)發(fā)光管1產(chǎn)生作用，從而在發(fā)光管1的內(nèi)表面的上部產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。換言之，力X、Y使發(fā)光管1中產(chǎn)生與從點(diǎn)燈狀態(tài)切換到滅燈狀態(tài)時(shí)因發(fā)光管1中產(chǎn)生的熱應(yīng)力而導(dǎo)致的發(fā)光管1的變形(圖6的虛線)相反朝向的變形。所以，利用經(jīng)由連接構(gòu)件13、14從雙金屬15、16作用于發(fā)光管1的力X、Y，就可以有效地緩解發(fā)光管1滅燈后不久在發(fā)光部1a的內(nèi)壁面上產(chǎn)生的拉伸方向的熱應(yīng)力，特別是有效地緩解發(fā)光部1a的內(nèi)壁面最上部(參照?qǐng)D2的位置t1)的熱應(yīng)力。
圖7A、7B表示連接構(gòu)件的其他例子。連接構(gòu)件13的環(huán)狀部13a被鉚接在側(cè)管部1b上，并使環(huán)狀部13a的全部?jī)?nèi)面與連接構(gòu)件13的外周面緊密接觸。另外，將固定部13b的下端折疊，并將折疊的部分焊接在雙金屬15的上表面上。通過(guò)將環(huán)狀部13a鉚接在側(cè)管部1b上，使連接構(gòu)件13牢固地固定在側(cè)管部1b上，因此滅燈時(shí)雙金屬15中產(chǎn)生的熱應(yīng)力就會(huì)經(jīng)由連接構(gòu)件13可靠地傳導(dǎo)至發(fā)光管1。也可以對(duì)另一側(cè)的連接構(gòu)件14(參照?qǐng)D3)采用相同的結(jié)構(gòu)。
圖8A、8B表示連接構(gòu)件另外的又一種例子。在側(cè)管部1b的外周面上形成環(huán)狀的槽1d，在該槽1d中嵌入連接構(gòu)件13的環(huán)狀部13a。環(huán)狀部13a鉚接在側(cè)管部1b上。通過(guò)將環(huán)狀部13a嵌入槽1d中，就可以更可靠地防止環(huán)狀部13a相對(duì)于側(cè)管部1b在軸線L方向的位置的偏移，因此就可以更可靠地將雙金屬15的熱應(yīng)力傳導(dǎo)至發(fā)光管1。也可以對(duì)另一側(cè)的連接構(gòu)件14(參照?qǐng)D3)采用相同的結(jié)構(gòu)。
發(fā)光部1a內(nèi)的壓力越高，利用所述構(gòu)成的對(duì)發(fā)光部1a的豎直方向上部的拉伸應(yīng)力的緩解作用就越有效。特別是，當(dāng)發(fā)光部1a的點(diǎn)亮?xí)r的內(nèi)壓在10MPa(約10個(gè)大氣壓)以上時(shí)，十分有效。作為在點(diǎn)燈時(shí)使發(fā)光部1a達(dá)到10MPa以上的密封物，只需將PrI3、CsI、NaI的混合物密封進(jìn)發(fā)光部1a內(nèi)即可。
為了充分發(fā)揮利用所述構(gòu)成的對(duì)發(fā)光部1a的拉伸應(yīng)力的緩解效果，在設(shè)計(jì)上的考慮中有幾點(diǎn)應(yīng)當(dāng)注意的地方。第一是接線架5、6、支撐構(gòu)件3、8及支撐軸11、12的強(qiáng)度。為了使雙金屬15、16產(chǎn)生的熱應(yīng)力作為緩解發(fā)光部1a的拉伸方向的熱應(yīng)力的力X、Y有效地發(fā)揮作用，有必要使其周邊的接線架5、6、支撐構(gòu)件3、8及支撐軸11、12采用不容易變形的材料、形狀及尺寸。當(dāng)使用不銹鋼作為導(dǎo)電性的金屬材料時(shí)，直徑最好在0.5mm以上。同樣，為了使用于支撐的構(gòu)件組不容易振動(dòng)，不用說(shuō)對(duì)連接點(diǎn)10、17～20也有必要進(jìn)行牢固的焊接。
第二是雙金屬15、16的冷卻速度。構(gòu)成發(fā)光管1的氧化鋁或石英與構(gòu)成支撐軸11、12、雙金屬15、16等的金屬材料相比，比熱高，熱傳導(dǎo)率低。所以，對(duì)于將發(fā)光管1從點(diǎn)燈狀態(tài)切換到滅燈狀態(tài)時(shí)的冷卻速度，雙金屬15、16比發(fā)光管1要快得多。但是，作為更加保險(xiǎn)的方法，也可以在支撐軸11、12上設(shè)置散熱片那樣的增加表面積的結(jié)構(gòu)，促進(jìn)支撐軸11、12的放熱，由此來(lái)加速滅燈后不久的雙金屬13、14的冷卻速度。
另外，所述實(shí)施方式雖然設(shè)有雙金屬安裝專用的支撐軸11、12，但是當(dāng)燈內(nèi)不能獲得足夠的空間時(shí)，也可以用發(fā)光管1的支撐構(gòu)件3、8來(lái)支撐雙金屬15、16。
另外，在所述實(shí)施方式中，雖然采用雙金屬作為根據(jù)溫度變化來(lái)產(chǎn)生熱應(yīng)力的熱應(yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件，但是，也可以根據(jù)發(fā)光管的形狀、需要對(duì)發(fā)光管施加的壓縮應(yīng)力的大小或方向，用所需的膨脹系數(shù)的單一的金屬材料來(lái)構(gòu)成熱應(yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件。即，熱應(yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件只要是對(duì)應(yīng)發(fā)光部1a的溫度變化而產(chǎn)生熱應(yīng)力，該熱應(yīng)力作為緩解發(fā)光部1a中產(chǎn)生的熱應(yīng)力的方向的力發(fā)揮作用的構(gòu)件即可。
另外，雖然在所述實(shí)施方式中使用陶瓷材料作為發(fā)光管1的材料，但是不用說(shuō)本發(fā)明也可以適用于使用石英玻璃等一般的其他的發(fā)光管1的材料的情況。但是，由于一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)在發(fā)光管1中使用膨脹系數(shù)大的陶瓷時(shí)，發(fā)生裂紋等破損的可能性比較高，因此本發(fā)明適用于發(fā)光管1的材料為陶瓷的情況。
雖然參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了完整地說(shuō)明，但是對(duì)于普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以進(jìn)行多種改動(dòng)及變形。所以必須說(shuō)明，只要不脫離本發(fā)明的意圖及范圍，這樣的改動(dòng)及變形都包含于本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種高壓放電燈，其特征是，包括發(fā)光管，具有發(fā)光部、在該發(fā)光部?jī)?nèi)相互對(duì)向地配置的一對(duì)電極、從所述發(fā)光部的兩端沿連接所述電極的軸線的方向延伸的一對(duì)側(cè)管部；支撐結(jié)構(gòu)，以至少限制向與所述軸線正交方向的位移的方式支撐所述發(fā)光管；一對(duì)熱應(yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件，基端側(cè)分別由所述支撐結(jié)構(gòu)支撐，而前端側(cè)分別連接在所述發(fā)光管的側(cè)管部上，利用從點(diǎn)燈狀態(tài)向滅燈狀態(tài)的切換時(shí)的溫度變化產(chǎn)生熱應(yīng)力，并該熱應(yīng)力作為相對(duì)于以所述軸線沿水平方向延伸的姿勢(shì)配置的所述發(fā)光管的所述側(cè)管部沿豎直向下的方向、并且相對(duì)于發(fā)光管朝外的力而發(fā)生作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征是還具有分別連接所述側(cè)管部和所述熱應(yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件的前端側(cè)的一對(duì)連接構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓放電燈，其特征是所述連接構(gòu)件具有包圍所述側(cè)管部的外周面的環(huán)狀部、從該環(huán)狀部沿遠(yuǎn)離所述側(cè)管部方向延伸并且固定所述熱應(yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件的前端側(cè)的固定部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓放電燈，其特征是通過(guò)將環(huán)狀部鉚接在側(cè)管部上，而將所述連接構(gòu)件固定在側(cè)管部上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓放電燈，其特征是在所述側(cè)管部的外周面上形成嵌入所述環(huán)狀部的槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征是所述電極沿所述軸線方向經(jīng)由所述側(cè)管部向發(fā)光管的外部突出，所述支撐結(jié)構(gòu)支撐所述電極，并且具有與點(diǎn)燈電路電連接的接線架，所述一對(duì)熱應(yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件的基端被固定在從所述接線架向所述側(cè)管部延伸的一對(duì)支撐軸上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征是所述熱應(yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件由雙金屬制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征是所述發(fā)光管由陶瓷材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征是在所述發(fā)光部?jī)?nèi)封入發(fā)光物質(zhì)，并且點(diǎn)燈時(shí)的所述發(fā)光物質(zhì)的壓力在10MPa以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征是還可以具有包圍所述發(fā)光管的外管。
11.一種高壓放電燈，其特征是包括具有發(fā)光部的發(fā)光管、和熱應(yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件，該熱應(yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件，通過(guò)從點(diǎn)燈狀態(tài)切換到滅燈狀態(tài)時(shí)的溫度變化產(chǎn)生熱應(yīng)力，而該熱應(yīng)力會(huì)在所述發(fā)光部的上部產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。
全文摘要
一種高壓放電燈，包括具有發(fā)光部、在該發(fā)光部?jī)?nèi)相互面對(duì)地配置的一對(duì)電極、從所述發(fā)光部的兩端沿連接所述電極的軸線的方向延伸的一對(duì)側(cè)管部的發(fā)光管；以至少限制與所述軸線正交方向的位移的方式支撐所述發(fā)光管的支撐結(jié)構(gòu)；一對(duì)熱應(yīng)力產(chǎn)生構(gòu)件，基端側(cè)分別由所述支撐結(jié)構(gòu)支撐，而前端側(cè)連接在所述發(fā)光管的側(cè)管部上，利用從點(diǎn)燈狀態(tài)向滅燈狀態(tài)的切換時(shí)的溫度變化產(chǎn)生熱應(yīng)力，并該熱應(yīng)力作為相對(duì)于以所述軸線沿水平方向延伸的姿勢(shì)配置的所述發(fā)光管的所述側(cè)管部沿豎直向下的方向并且相對(duì)于發(fā)光管朝外的力而發(fā)生作用。這種高壓放電燈，在數(shù)十個(gè)大氣壓左右的高工作壓力且水平點(diǎn)燈的條件下，可緩解發(fā)光管中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，而防止高壓放電燈的破損。
文檔編號(hào)H01J7/24GK1538495SQ20041003290
公開(kāi)日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2004年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月17日
發(fā)明者甲斐誠(chéng), 打保篤志, 志 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社