金属卤化物灯 本申请是申请号为00119240.X、申请日为2000年5月25日的母案申请的分案申请，该母案的在先申请为JP99-144694，在先申请日为1999年5月25日。
【技术领域】
本发明涉及采用陶瓷制发光管的金属卤化物灯。
配有陶瓷构成的发光管的金属卤化物灯与目前一般采用的由石英构成的发光管的金属卤化物灯相比，由于发光管材料与封入金属的反应小，所以可期望获得稳定的寿命特性。
背景技术
以往，作为这类金属卤化物灯，众所周知有用绝缘陶瓷帽或导电性帽封闭透光性氧化铝管两端部的发光管结构。在特开昭62-283543号公报中披露了这种结构的一例。
此外，作为以往的金属卤化物灯，已知这种结构：具有陶瓷制的发光管，该发光管在中央部分地两端有比该中央部分直径小的端部，在发光管的两端部上，插入在前端有电极的导电引线，用密封材料密封发光管的端部和导电引线间隙。在特开平6-196131号公报中披露了这样的一个实例。
在这种以往的具有陶瓷制发光管的金属卤化物灯中，为了使灯的效率提高，已知与具有石英制发光管的金属卤化物灯相比，有利用陶瓷的高耐热性，增大发光管的管壁负荷(相对于发光管整个内表面积的灯功率)的结构。
如图5所示，一般来说，这种金属卤化物灯具有电极线圈55的端面与电极棒54的端部处于同一平面内的结构(以下称为同平面结构)的电极。此外，电极结构与灯的闪烁及寿命特性的关系的详细研究还不完善。
在上述那样的采用陶瓷制发光管的以往的金属卤化物灯中，与采用石英制发光管的金属卤化物灯相比，发光管的管壁负荷增大，实现了高效率和高彩色再现。另一方面，由于发光管内的温度高，电极温度高，所以电极前端部分的变形变大，其结果，电弧长度变长，存在因灯电压上升导致容易早期熄灭的问题。
在采用以往的陶瓷制发光管的金属卤化物灯中，通过采用同平面结构的电极，将电极前端的形状最佳化，减小因电极前端部分的变形造成的电弧长度增大，抑制熄灭。
另一方面，具有上述同平面结构电极的以往的金属卤化物灯因电极线圈上放电亮点移动发生灯闪烁的比例大。此外，由于容易造成电极线圈上的放电，电极线圈局部达到高温，所以存在寿命期间的电极线圈材料的蒸发变大，发光管黑化和光束维持率下降等的大问题。
【发明内容】
为了解决这样的问题，本发明的目的在于提供使灯的闪烁减少，大幅度地改善寿命期间的光束维持率，并且抑制熄灭的金属卤化物灯。
为了实现上述目的，本发明的一种金属卤化物灯，具有：外管；设于该外管内，由透明性陶瓷构成且封入金属卤化物的发光管；和在所述发光管内设置的一对电极，其特征在于：所述一对电极分别具有电极棒和电极线圈，在上述电极线圈的一个终端部的外表面上，形成平坦的端面，并且在上述电极线圈的一个端面和所述电极棒的前端面位于同一平面内的状态，从所述电极线圈的端面，将所述电极棒突出的突出长度如设为α，单位为mm，灯功率为W，单位为瓦，则满足
0.00056×W+0.061≤α≤0.0056×W+1.61。
按照该结构，由于放电亮点稳定在电极棒前端，同时利用电极线圈有效地进行电极棒前端的散热，所以可抑制灯电压的上升和发光管的黑化。由此，可以提供闪烁少，寿命期间的光束维持率提高，并且熄灭可能性低的金属卤化物灯。
上述金属卤化物灯，其碘化钠对所述金属卤化物灯的金属卤化物的总量的比例最好在10[wt％]以上。
按照该结构，由于通过降低发光管内放电电弧的温度，使电极前端部分的温度下降，所以可以更有效地抑制灯电压的上升。
【附图说明】
图1是表示本发明实施例的金属卤化物灯结构的局部剖切的正面图。
图2是表示图1所示的金属卤化物灯配备的发光管结构的剖面图。
图3是表示图1所示的金属卤化物灯配备的电极结构的平面图。
图4是表示在图1所示的金属卤化物灯中灯功率与电极突出长度关系的曲线。
图5是表示以往的金属卤化物灯配备的同平面结构的电极结构的平面图。
具体实方式
以下，参照附图说明本发明的实施例。
(实施例1)
如图1所示，本发明实施例1的金属卤化物灯具有其透明陶瓷构成的发光管1利用金属线3a、3b被固定支撑在外管2内的结构。外管2由硬质玻璃形成。在外管2的开口部分内侧，设有支撑金属线3a、3b的芯柱3，外管2利用该芯柱3被气密地密封。此外，在外管2内，填充350[Torr]的氮。在外管2的开口部分外侧，安装灯头4。再有，该金属卤化物灯的灯功率为70[瓦]。
下面，参照图2，详细说明发光管1的结构。如图2所示，发光管1在形成圆筒状的主管部分5的两端部上形成设有比主管部分5直径小的细管圆筒部分6的结构。主管部分5和细管圆筒部分6利用环状部分7被同轴地一体烧结。
在细管圆筒部分6内，分别插入在前端部分有电极8的导入线9，以便该电极8位于主管圆筒部分5内。导入线9由外径0.7[mm]的铌构成。细管圆筒部分6中的环状部分7的相反侧端部利用在导入线9和细管圆筒部分6的内壁之间插入的密封材料10来密封，由此形成密封部分11。
在发光管1内，封入预定量的汞12、用于起动的稀有气体和由金属卤化物构成的碘化物小球13。再有，作为用于起动的稀有气体，使用氩。此外，碘化物小球13是碘化镝、碘化铥、碘化钬、碘化铊和碘化钠的混合物。
图3表示电极8的详细结构。如图3所示，电极8由钨电极棒14和电极线圈15构成。再有，该电极8的电极线圈15与电极棒14焊接，以便电极棒14从电极线圈15的前端面仅突出α[mm]的长度。
在这种结构的金属卤化物灯中，改变电极8的突出长度α[mm]，调查灯的闪烁发生率、光束维持率和灯电压的上升。表1表示其结果。再有，在表1的最上段，作为本实施例金属卤化物灯的比较例，表示在突出长度α[mm]为0[mm]情况下，即具有图5所示的同平面结构电极的以往的金属卤化物灯的试验结果。
【表1】 α (mm) 闪烁发生 率 光束维持率 (相对于 0h)(％) 灯电压上 升(V) 评价 0(同一平面) 3/10 68 12 × 0.05 2/10 70 12 × 0.1 0/10 84 14 ○ 0.25 0/10 87 15 ○ 0.5 0/10 86 15 ○ 0.75 0/10 86 16 ○ 1.0 0/10 85 17 ○ 1.25 0/10 85 18 ○ 1.5 0/10 84 20 ○ 1.75 0/10 84 22 ○ 2.0 0/10 83 24 ○ 2.25 0/10 81 26 × 2.5 0/10 80 29 ×
再有，在表1中，闪烁发生率是使灯点火1小时时发生闪烁的灯的比例。此外，光束维持率表示相对于初期点火时的光束值的比率(相对于0h)。而且，光束维持率和灯电压上升是2000小时点火后的测定值。
对于光束维持率的评价来说，在表1的最上段，相对于作为比较例示出的突出长度α[mm]为0[mm]情况下的光束维持率，光束维持率提高15[％]以上的情况为合格，而除此以外的情况为不合格。
由表1可知，在电极8的突出长度α[mm]为0.1[mm]以上2.0[mm]以下时，可以确认不发生闪烁，可以实现光束维持率提高15[％]以上。
此外，在灯电压上升的评价中，2000小时点火时不足25[V]的情况为合格，而25[V]以上的情况为不合格。在灯电压上升在2000小时点火时为25[V]以上的情况下，点火6000小时以内的灯熄灭的可能性变高。根据该评价，由表1可以确认，在电极8的突出长度α[mm]为2.0[mm]以下时，可以将灯电压上升抑制到不足25[V]，在熄灭抑制上有效。
于是，通过使突出长度α[mm]达到0.1[mm]以上，放电亮点在电极棒14的前端稳定，可认为闪烁和发光管黑化减少。此外，通过使突出长度α[mm]在2.0[mm]以下，利用电极线圈15有效地进行电极棒14前端的散热，可认为抑制了灯电压上升和发光管黑化。
因此，综合评价闪烁发生率、光束维持率和灯电压上升的结果，如在表1的评价栏中记入○符号那样，在电极8的突出长度α[mm]在0.1[mm]以上2.0[mm]以下的情况下，可以得到闪烁少，光束维持率明显提高，并且可抑制熄灭的70[瓦]的金属卤化物灯。
而且，在具有本实施例结构的金属卤化物灯中，使灯功率分别为35[瓦]、100[瓦]、150[瓦]、250[瓦]，分别进行与上述相同的研究，与具有图5所示的同平面结构电极的以往的灯进行比较，调查灯的光束维持率提高15[％]以上，并且灯的闪烁少，而且可以抑制熄灭的电极8的突出长度α[mm]的上限值和下限值。在图4中表示其结果，○表示上述突出长度α[mm]的上限值，而●符号表示下限值。
由图4可知，在上述各瓦数的灯中，灯的闪烁少，光束维持率与以往相比提高15[％]以上，并且可以抑制熄灭的电极8的突出长度α[mm]在直线La与直线Lb之间的范围内。
再有，直线La上的点(W，α)满足
α＝0.00056×W+0.061 (1)
此外，直线Lb上的点(W，α)满足
α＝0.0056×W+1.61 (2)。
在直线La下方的范围中，闪烁未减少，光束维持率与以往相比也未提高15[％]以上。在直线Lb上方的范围中，光束维持率与以往相比未提高15[％]以上，而灯电压上升达到25[V]以上，存在寿命期间熄灭的问题。
突出长度α在直线La上方的范围时，放电亮点稳定在电极棒前端，可以认为，这是闪烁和发光管黑化减少的原因。此外，突出长度α在直线Lb下方的范围时，利用电极线圈有效地进行电极棒前端的散热，可以认为，这是灯电压上升和发光管黑化被抑制的原因。
就是说，在电极8的突出长度为α[mm]，灯功率为W[瓦]的情况下，在满足
0.00056×W+0.061≤α≤0.0056×W+1.61 (3)时，与具有同平面结构的以往的金属卤化物灯进行比较，可以获得灯的闪烁减少，同时灯的光束维持率提高15％以上，并且可抑制熄灭的金属卤化物灯。
(实施例2)
如图1所示，本发明实施例2的金属卤化物灯具有利用金属线3a、3b将透明陶瓷构成的发光管1固定支撑在外管2内的结构。外管2由硬质玻璃形成。在外管2的开口部分内侧，设有支撑金属线3a、3b的芯柱3，外管2利用该芯柱3被气密地密封。此外，在外管2内，填充350[Torr]的氮。在外管2的开口部分外侧，安装灯头4。再有，该金属卤化物灯的灯功率为70[瓦]。
在发光管1内，封入预定量的汞12、用于起动的稀有气体和由金属卤化物构成的碘化物小球13。再有，作为用于起动的稀有气体，使用氩。此外，碘化物小球13是碘化镝、碘化铥、碘化钬、碘化铊和碘化钠的混合物。
下面，一边参照图2，一边详细说明发光管1的结构。如图2所示，发光管1具有在形成圆筒状的主管部分5的两端部上形成设有比主管部分5直径小的细管圆筒部分6的结构。主管部分5和细管圆筒部分6利用环状部分7被同轴地一体烧结。
在细管圆筒部分6内，分别插入在前端部分有电极8的导入线9，以便该电极8位于主管圆筒部分5内。导入线9由外径0.7[mm]的铌构成。细管圆筒部分6中的环状部分7的相反侧端部利用在导入线9和细管圆筒部分6的内壁之间插入的密封材料10来密封，由此形成密封部分11。
图3表示电极8的详细结构。如图3所示，电极8由钨电极棒14和电极线圈15构成。再有，该电极8的电极线圈15与电极棒14焊接，以便电极棒14从电极线圈15前端面突出的长度α[mm]达到0.25[mm]。
在这种结构的本实施例的金属卤化物灯中，使作为碘化物小球13封入发光管1内的金属卤化物中碘化钠占有的比率改变，调查灯电压上升。表2表示其结果。
【表2】 碘化钠比 例 (wt％) 灯电压上 升 (V) 评价 100 12 ○ 90 13 ○ 80 13 ○ 70 14 ○ 60 14 ○ 50 15 ○ 40 16 ○ 30 18 ○ 20 20 ○ 15 22 ○ 10 24 ○ 5 27 × 0 30 ×
在表2中，灯电压上升是2000小时点火后的测定值。对于灯电压上升的评价来说，2000小时点火时不足25[V]的情况为合格，而2000小时点火时25[V]以上的情况为不合格。这是因为在2000小时点火时25[V]以上的情况下，点火6000小时以内的灯熄灭的可能性变大的缘故。
由表2可知，在作为碘化物小球13封入发光管1内的金属卤化物中碘化钠占有的比率在10[wt％]以上时，可以确认，灯电压上升被抑制到不足25[V]，在熄灭抑制上是有效的。
于是，在碘化钠的比率达到10[wt％]以上的情况下，发光管内的放电电弧温度下降，电极前端部分的温度下降，电极变形造成的灯电压上升变小。
因此，如表2评价栏中○符号所示，在作为碘化物小球13封入发光管1内的金属卤化物中碘化钠占有的比率达到10[wt％]以上的情况下，可以得到抑制熄灭的70[瓦]的金属卤化物灯。
而且，使灯功率W分别为35[瓦]、100[瓦]、150[瓦]、250[瓦]，分别进行与上述相同研究的结果，在作为碘化物小球13封入发光管1内的金属卤化物中碘化钠占有的比率达到10[wt％]以上的情况下，可确认熄灭被抑制。
再有，上述情况下，电极8的突出长度α[mm]为0.25[mm]，但α的值不限于此，在灯功率为W[瓦]时，对于满足
0.00056×W+0.061≤α≤0.0056×W+1.61 (3)
的α值来说，可得到同样的结果。
根据以上情况，如果电极8的突出长度为α[mm]，灯功率为W[瓦]，满足
0.00056×W+0.061≤α≤0.0056×W+1.61 (3)
发光管1内封入的金属卤化物中碘化钠占有的比率如达到10[wt％]以上，那么可以获得熄灭被抑制的金属卤化物灯。
再有，在上述实施例1和2中，作为密封部分11的导入线9使用铌线，但代替铌线，也可以使用热膨胀率与发光管1材料接近的其它导入线材料。此外，导电性和非导电性的陶瓷帽用作密封部分11也可以。
此外，作为发光管1，细管圆筒部分5和环状部分7被一体成形，也可以使用与细管圆筒部分6一体烧结的发光管。或者，作为发光管1，也可以使用主管部分5、细管圆筒部分6和环状部分7被一体成形的发光管。
此外，在上述实施例1和2中，在外管2内填充氮气，但填充包含氮的混合气体也可以。作为与氮同时填充的气体，例如可以例举出Ne(氖)气。在使用包含氮的混合气体情况下，最好含有50体积％以上的氮气。
此外，发光管1中使用的陶瓷材料未特别限定。例如，可以使用单晶金属氧化物的蓝宝石、多晶金属氧化物的氧化铝(Al2O3)、钇-铝-石榴石(YAG)、氧化钇(YOX)或多晶非氧化物的氮化铝(AlX)等。
此外，在上述实施例1和2中，在外管2上使用硬质玻璃，但在外管2上使用的材料没有特别限定，可以使用众所周知的材料。
如以上说明，按照本发明，可以提供灯闪烁减少，大幅度地提高寿命期间的光束维持率，并且抑制熄灭的金属卤化物灯。