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JPS5822856B2 - metal halide lamp - Google Patents
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JPS5822856B2 - metal halide lamp - Google Patents

metal halide lamp

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JPS5822856B2
JPS5822856B2 JP50150321A JP15032175A JPS5822856B2 JP S5822856 B2 JPS5822856 B2 JP S5822856B2 JP 50150321 A JP50150321 A JP 50150321A JP 15032175 A JP15032175 A JP 15032175A JP S5822856 B2 JPS5822856 B2 JP S5822856B2
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JP
Japan
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lamp
during
metal halide
electrode
vapor pressure
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JP50150321A
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JPS5273581A (en
Inventor
奥村博昭
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Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はメタルハライドランプの改良に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to improvements in metal halide lamps.

発光管内に水銀とともに金属ハロゲン化物を添加してア
ーク放電を生じさせぬようにしたメタルハライドランプ
は公知である。
Metal halide lamps are known in which a metal halide is added together with mercury into the arc tube to prevent arc discharge.

かかるメタルハライドランプは高効率、高演色性の優れ
た特長を有している。
Such metal halide lamps have excellent features of high efficiency and high color rendering properties.

しかし、この種ランプ、特にナトリウムのハロゲン化物
を含むランプの中には、動程中にランプの光色が変化し
たり、特に垂直点灯中に、突発的なランプ光色の変動を
不規則に繰り返したりするランプが発生する場合がある
However, some lamps of this kind, especially those containing sodium halides, may cause the lamp light color to change during operation, or may exhibit sudden and irregular fluctuations in lamp light color, especially during vertical lighting. A repeating light may occur.

前者の現象は発光管内に添加されているハロゲン化ナト
リウムが、点灯中、大半液状で存在する温度領域で動作
するように設定されているので、動程中の発光管壁の黒
化が進むにつれて、液状のハロゲン化ナトリウムが存在
する最冷部温度も徐々に上昇し、これにともなってハロ
ゲン化ナトリウムの蒸気圧が上昇する。
The former phenomenon occurs because the sodium halide added to the arc tube is set to operate in a temperature range where it remains mostly liquid during lighting, so as the arc tube wall blackens during operation, The temperature of the coldest part where liquid sodium halide exists also gradually rises, and the vapor pressure of the sodium halide rises accordingly.

ので、ナトリウムの励起発光が他の元素の発光に比較し
て増大する結果、ランプ光色が動程中に徐々に変化し、
ランプの色温度が低下することによるものである。
Therefore, as a result of the excited emission of sodium increasing compared to the emission of other elements, the color of the lamp light gradually changes during the operation.
This is due to a decrease in the color temperature of the lamp.

また、後者の現象は、液状のハロゲン化ナトリウムの温
度六動程中、徐々に上昇することは前述の通りであるが
、これにともなって液状ハロゲン化ナトリウムの粘度が
低下し、下側電極よりも上部の管壁に滴状で分布するも
のが振動等で落下し1、高温の下側電極に触れて一時的
にハロゲン化ナトリウムの蒸気圧が増大することによっ
ている。
In addition, in the latter phenomenon, as mentioned above, the temperature of liquid sodium halide gradually increases during the six-stroke cycle, but along with this, the viscosity of liquid sodium halide decreases, and the lower electrode This is because droplets distributed in the form of drops on the upper tube wall fall due to vibration etc. 1 and touch the high temperature lower electrode, temporarily increasing the vapor pressure of the sodium halide.

本発明は、これらの不都合を除去するために種種検討し
た結果、完成されたものであり、電極に含有させる電子
放射性物質である酸化トリウムの一部を酸化イツトリウ
ムで置換した混合物を用いることによって所期の目的が
達成されたものである。
The present invention was completed as a result of various studies in order to eliminate these disadvantages, and it is possible to solve the problem by using a mixture in which a part of thorium oxide, which is an electron radioactive substance contained in the electrode, is replaced with yttrium oxide. The objectives of the period have been achieved.

酸化イツトリウムは仕事関数が約23eVであり、酸化
トリウムの約20 eVに比べて大きいので、電子放射
性が酸化トリウムより劣り、また酸化トリウムのように
放射線を放射しないので、始動に際して、タイムラグ現
象が発生しやすいという欠点を有しているが、酸化イツ
トリウムを電極に含有させると、ランプの動程中に、発
光管内で発生する遊離ハロゲンあるいはアーク中で解離
したハロゲンと反応へハロゲン化イツトリウムが生成さ
れる。
Yttrium oxide has a work function of about 23 eV, which is larger than thorium oxide's work function of about 20 eV, so its electron emissivity is inferior to thorium oxide, and since it does not emit radiation like thorium oxide, a time lag phenomenon occurs when starting. However, when yttrium oxide is contained in the electrode, yttrium halide is generated during the operation of the lamp due to reaction with free halogen generated in the arc tube or halogen dissociated in the arc. Ru.

このハロゲン化イツトリウムは、ハロゲン化ナトリウム
複合化合物を形成し、各単独での蒸気圧の低いハロゲン
化イツ) IJウムの蒸気圧は複合化合物の生成によっ
て増大し1、一方蒸気圧の高いハロゲン化ナトリウムの
蒸気圧は逆に減少する。
This yttrium halide forms a sodium halide complex compound, and the vapor pressure of yttrium, which has a low vapor pressure on its own, increases due to the formation of a complex compound1, while sodium halide, which has a high vapor pressure. On the contrary, the vapor pressure of

ハロゲン化物の沃化物についてさらに詳しく説明すると
、電極に含有させたY2O3は、動程中に、沃素と反応
してY■3を徐々に生成する。
To explain the iodide of the halide in more detail, Y2O3 contained in the electrode reacts with iodine during the movement to gradually generate Y23.

このY13とNaIが複合化合物(NaYI4 )を
形成する。
This Y13 and NaI form a composite compound (NaYI4).

NaYI4の蒸気圧はY■3単独の蒸気圧よりも上昇し
、NaI単独の蒸気圧よりも低下する。
The vapor pressure of NaYI4 increases more than the vapor pressure of Y3 alone, and decreases more than the vapor pressure of NaI alone.

すなわちNaYI、の蒸気圧はNaIとY13の中間の
蒸気圧を示す。
That is, the vapor pressure of NaYI is intermediate between that of NaI and Y13.

この結果、Y■3の存在下ではNaIの蒸気圧は、Na
■単独の場合よりも減少する。
As a result, in the presence of Y■3, the vapor pressure of NaI is
■Decreased compared to the case alone.

ゆえに、動程中の管壁黒化による管壁最冷部温度の上昇
によって増大するNaIの蒸気圧はNaYI4の生成に
よって抑制されるので、Naの発光が動程中に著しく増
加して、ランプの光色変化を発生することが防止される
Therefore, the vapor pressure of NaI, which increases due to the rise in the temperature of the coldest part of the tube wall due to the blackening of the tube wall during the stroke, is suppressed by the generation of NaYI4, so the luminescence of Na increases significantly during the stroke, and the lamp This prevents light color changes from occurring.

まだY13による発光は可視域では非常に弱いために、
たとえYI3が存在しても、ランプ特性には影響を与え
ないという利点を有している。
The light emission from Y13 is still very weak in the visible range, so
Even if YI3 is present, it has the advantage of not affecting the lamp characteristics.

また、本発明による別の効果は、動程中に発生する点灯
中の突発的な光色変動を防止できることである。
Another effect of the present invention is that it is possible to prevent sudden changes in light color during lighting that occur during movement.

すなわち、電極に酸化トリウムのみを含有させた時には
、点灯中のNaIの大半は液状で存在するが、これが滴
状になる傾向を有しているのに対してThO2とY2O
3との混合物を電極に含有させた場合には、動程中、徐
々にフィルム状のNaIで存在するようになり、したが
って前述のごとく、振動等による液状のNaIの下側電
極への落下もなくなり、突発的な光色変動を防止できる
That is, when the electrode contains only thorium oxide, most of the NaI during lighting exists in liquid form, but this tends to form droplets, whereas ThO2 and Y2O
When a mixture of 3 and 3 is contained in the electrode, NaI gradually comes to exist in the form of a film during the movement, and therefore, as mentioned above, NaI in liquid form may fall to the lower electrode due to vibration, etc. This prevents sudden changes in light color.

ThO2とY2O3との混合物を用いたランプで液状の
NaIが滴状ではなく、フィルム状に管壁に付着するよ
うになるのはY13の生成による表面張力の減少に寄因
していると考えられるが、その詳細については不明であ
る。
In lamps using a mixture of ThO2 and Y2O3, liquid NaI adheres to the tube wall in the form of a film rather than in the form of drops, which is thought to be due to the decrease in surface tension due to the formation of Y13. However, the details are unknown.

以上の説明で理解されるように、本発明は電極部に酸化
トリウムと酸化イツトリウムとの混合物を、モル比で酸
化トリウム1モルに対して酸化イツトリウムが1モルを
越え2モルまでの割合で含有させることによって、ナト
リウムのハロゲン化物を含むメタルハライドランプの動
程中の光色変化を少なくし、また突発的な光色変動を防
止する効果を有するものである。
As understood from the above explanation, the present invention contains a mixture of thorium oxide and yttrium oxide in the electrode portion in a molar ratio of more than 1 mole of yttrium oxide to 2 moles of thorium oxide per mole of thorium oxide. This has the effect of reducing light color changes during the movement of a metal halide lamp containing sodium halide and preventing sudden light color changes.

ここでThO□とY2O3との混合比をモル比でThO
21モルに対し7てY2O3が1モルを越え2モルまで
としたのは、ThO2に対するY2O3の混合モル比が
1以下である場合にはY13の生成が少なく、動程中の
NaIの蒸気圧上昇を抑制する効果が少なく、動程中に
、赤成分比が比較的大きく上昇してランプ光色の変化が
大きくなるからであり、逆にThO2に対してY2O3
の混合比が2より大きい場合には始動電圧が高くなるし
、始動時のタイムラグ現象も発生しやすくなるからであ
る。
Here, the mixing ratio of ThO□ and Y2O3 is expressed as a molar ratio of ThO
The reason why Y2O3 is more than 1 mole and up to 2 moles per 21 moles of 7 is because when the molar ratio of Y2O3 to ThO2 is less than 1, the production of Y13 is small, and the vapor pressure of NaI increases during the movement. This is because the red component ratio increases relatively greatly during the movement, resulting in a large change in lamp light color.
This is because if the mixture ratio is greater than 2, the starting voltage will be high and a time lag phenomenon during starting will likely occur.

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.

第1図は第3図に示すような構造を有する400Wメタ
ルハライデランプでの実験結果を示している。
FIG. 1 shows the results of an experiment using a 400W metal halide lamp having the structure shown in FIG.

曲線Aは電極にThO2のみを含有させたもの、同Bは
1:1.2のモル比としたもの、同Cは1:2のモル比
としたもののそれぞれの動程中の赤成分比を示しだもの
である。
Curve A shows the electrode containing only ThO2, Curve B shows the electrode with a molar ratio of 1:1.2, and Curve C shows the red component ratio during the movement of the electrode with a molar ratio of 1:2. This is a clear sign.

NaIの蒸気圧が増大するほど、Naの589nmライ
ンとこれより長波長側のブロードニングによる放射が増
大するので、全光束に対する600nm以上の光束の比
率を示す赤成分比が増大する。
As the vapor pressure of NaI increases, the radiation due to broadening of the 589 nm line of Na and wavelengths longer than this increases, so the red component ratio, which indicates the ratio of the luminous flux of 600 nm or more to the total luminous flux, increases.

第1図の曲線Aでは赤成分比の増加が大きく、ランプ光
色の動程中の変化が大きい。
In curve A of FIG. 1, the increase in the red component ratio is large, and the change in lamp light color during the movement is large.

これに対して、曲線B、 Cでは赤成分比の増加が少な
く、シたがってランプ光色の変化も少ない。
On the other hand, in curves B and C, the increase in the red component ratio is small, and therefore the lamp light color changes little.

第2図は動程中の始動電圧の変化を示すもので、ランプ
は、実施例で説明する第3図の構造を有するものを用い
た実験結果である。
FIG. 2 shows the change in starting voltage during the stroke, and is the result of an experiment using a lamp having the structure shown in FIG. 3, which will be explained in Examples.

第2図の曲線A。B、Cは第1図の場合と同じ、Th0
2とY2O3との混合モル比のランプを示す。
Curve A in Figure 2. B and C are the same as in Figure 1, Th0
2 shows a lamp with a mixed molar ratio of 2 and Y2O3.

第2図かられかるように、Th02の比率が減少するほ
ど始動電圧は高くなる傾向を示す。
As can be seen from FIG. 2, the starting voltage tends to increase as the ratio of Th02 decreases.

本実験に用いたランプは発光管内にNeと0.5 %
A rとの混合ガスを用いた場合であるが、Arガス単
独を用いた場合には、この傾向はさらに顕著になる。
The lamp used in this experiment contained 0.5% Ne and 0.5% Ne in the arc tube.
This is the case when a mixed gas with Ar gas is used, but this tendency becomes even more remarkable when Ar gas alone is used.

次に実施例について説明する。Next, an example will be described.

この実施例のメタルハライドランプは、第3図に示すご
とく、Nat T1% Inの沃化物を水銀とともに
添加した内径185 rrrra、電極間距離42mの
石英製の発光管1内に始動用ガスとして、Neと0.5
%Arとの混合ガスを40mHf封入し、これを直径1
20闘の硬質ガラス製の外管2の中に保持したものであ
る。
As shown in FIG. 3, the metal halide lamp of this embodiment is made of a quartz arc tube 1 with an inner diameter of 185 rrrra and a distance between electrodes of 42 m, in which Nat T1% In iodide is added together with mercury, and Ne is used as a starting gas. and 0.5
A mixed gas of 40mHf with %Ar is sealed, and this is
It is held in an outer tube 2 made of 20mm hard glass.

外管2の内部にはNeと40%N2との混合ガスを35
0mynH′iI′封入した。
Inside the outer tube 2, 35% of a mixed gas of Ne and 40% N2 is charged.
0mynH'iI' was included.

このランプは400Wの定格電力で動作させることがで
きる。
This lamp can be operated with a rated power of 400W.

発光管1の両端には主電極3が封着されており、さらに
片側端には補助電極4が封着されている。
A main electrode 3 is sealed to both ends of the arc tube 1, and an auxiliary electrode 4 is further sealed to one end.

補助電極4は、抵抗5を通じて反対側電位に接続され、
かつランプ点灯後、隣接する主電極3と電気的に短絡す
るだめのバイメタルスイッチ6が接続されている。
The auxiliary electrode 4 is connected to the opposite potential through a resistor 5,
In addition, a bimetal switch 6 is connected to electrically short-circuit the adjacent main electrode 3 after the lamp is turned on.

また、動程中の始動電圧上昇を抑制する目的で、ZrA
1合金からなるゲッタ材が封着部に固定されている。
In addition, for the purpose of suppressing the rise in starting voltage during the stroke, ZrA
A getter material made of a single alloy is fixed to the sealing portion.

かかるランプの主電極の構造は、第4図に示すごとく、
直径0.6mrnのタングステン線からなる外側コイル
8と、ThO2ならびにY2O3を含有する二層コイル
からなる内側コイル9とが電極棒10に固定されたもの
になっている。
The structure of the main electrode of such a lamp is as shown in FIG.
An outer coil 8 made of a tungsten wire with a diameter of 0.6 mrn and an inner coil 9 made of a two-layer coil containing ThO2 and Y2O3 are fixed to an electrode rod 10.

ThO2およびY2O3ば、内側コイル9のみに塗布さ
れており、外側コイルには含有させていない。
ThO2 and Y2O3 are applied only to the inner coil 9, and are not contained in the outer coil.

ThO2とY2O3とのモル比が1:1.2の混合物を
塗布した場合の塗布量は約45w1であった。
When a mixture of ThO2 and Y2O3 in a molar ratio of 1:1.2 was coated, the coating amount was about 45w1.

以上の構造を有するメタル・・ライドランプを点灯して
実験したところ、初特性は全光束が33500ルーメン
で赤成分比10%の白色光が得られ、色温度は約470
0°にであった。
When a metal ride lamp with the above structure was lit and tested, the initial characteristics were that the total luminous flux was 33,500 lumens, white light with a red component ratio of 10% was obtained, and the color temperature was approximately 470 lumens.
It was at 0°.

動程中の赤成分比および始動電圧の変化はそれぞれ第1
図および第2図の曲線Bに示した特性であった。
The changes in the red component ratio and starting voltage during the stroke are the first
The characteristics were as shown in the curve B of FIG. 2 and FIG.

以上説明したように、本発明のメタルハライドランプは
動程中の光色変化が少なく、まだ突発的な色変動を改善
することができるとともに、始動電圧も200V以下に
維持できるので、安価で軽量な一般高圧水銀灯用の安定
器で動作させることが可能であり、きわめて有用なもの
である。
As explained above, the metal halide lamp of the present invention has little light color change during movement, can still improve sudden color fluctuations, and can maintain the starting voltage below 200V, so it is inexpensive and lightweight. It can be operated with a ballast for general high-pressure mercury lamps, and is extremely useful.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図ばThO2とY2O3との混合比を変化・させた
場合の動程中の赤成分比の変化の状態を示す図、第2図
はThO2とY2O3の混合比を変化させた場合の動程
中の始動電圧の変化の状態を示す図、第3図は本発明の
一実施例であるメタルハライドランプを示す構造図、第
4図は同メタルハライドランプの電極を示す拡大断面図
である。 1・・・発光管、2・・外管、3・・・主電極、4・・
・補助電極。
Figure 1 shows how the red component ratio changes during the movement when the mixing ratio of ThO2 and Y2O3 is changed, and Figure 2 shows the behavior when the mixing ratio of ThO2 and Y2O3 is changed. FIG. 3 is a structural diagram showing a metal halide lamp according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an enlarged sectional view showing the electrodes of the metal halide lamp. 1... Arc tube, 2... Outer tube, 3... Main electrode, 4...
・Auxiliary electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 内部にナトリウムのハロゲン化物を封入した発光管
の電極部に酸化トリウムと酸化イツトリウムとの混合物
を、モル比で酸化トリウム1モルに対して酸化イツトリ
ウムが1モルを越え2モルまでの割合で含有させたこと
を特徴とするメタルハライドランプ。
1. A mixture of thorium oxide and yttrium oxide is contained in the electrode part of an arc tube in which a sodium halide is sealed inside, in a molar ratio of more than 1 mole of yttrium oxide to 2 moles of yttrium oxide per mole of thorium oxide. A metal halide lamp characterized by:
JP50150321A 1975-12-16 1975-12-16 metal halide lamp Expired JPS5822856B2 (en)

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JPS5273581A JPS5273581A (en) 1977-06-20
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