JPS6362866B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6362866B2 JPS6362866B2 JP58072928A JP7292883A JPS6362866B2 JP S6362866 B2 JPS6362866 B2 JP S6362866B2 JP 58072928 A JP58072928 A JP 58072928A JP 7292883 A JP7292883 A JP 7292883A JP S6362866 B2 JPS6362866 B2 JP S6362866B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arc tube
- electrode
- shape
- metal halide
- lamp
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/82—Lamps with high-pressure unconstricted discharge having a cold pressure > 400 Torr
- H01J61/827—Metal halide arc lamps
Landscapes
- Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
Description
〔発明の技術分野〕
本発明は100ワツト以下の小形メタルハライド
ランプに関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 近時、省電力の観点から、発光効率に優れたメ
タルハライドランプを従来の白熱電球と代替して
使用するような技術開発が進められており、たと
えば特開昭54−63567号公報が知られている。 メタルハライドランプを白熱電球と代替して使
用できるようにするには、メタルハライドランプ
の小形化が要求され、100ワツト以下のメタルハ
ライドランプを必要とする。 この種の小形メタルハライドランプは、小寸法
および高効率にするため、発光管を球形もしくは
楕円球形に形成して管内の蒸気の対流を活発化さ
せ、かつ耐圧強度の向上を実現するような工夫を
採用しているが、小形であるゆえに電極も小さく
かつ電極の発光管内に突出する突出高さも小さく
なつてしまう。 電極の突出高さが低いとこの電極近傍の発光管
壁、つまり石英が電極輝点からの放射熱および電
極軸からの伝導熱により加熱される。石英ガラス
は約1100℃以上に加熱されると金属ハロゲン化
物、特に希土類金属のハロゲン化物と反応し易く
なることは知られており、たとえば沃化硅素
（SiI4）を生成する。この沃化硅素は電極近傍に
付着してランプ始動後に急速に蒸発するが、この
蒸気圧はきわめて高いのでウオーミングアツプ中
に高い再点弧電圧を発生し立消えの原因となる。
また発光管内に封入した金属ハロゲン化物が上記
のごとく石英ガラスと反応すると発光管内の金属
ハロゲン化物の絶対量が不足し、光束維持率の低
下を招き寿命特性を悪化させる不具合がある。 このようなことから、電極突出高さを高くして
電極近傍の石英ガラスの加熱を抑止することが考
えられるが、電極の突出量を大きくし過ぎると、
電極の背部に最冷部が生じ、しかもこの最冷部の
温度が低くなり過ぎて金属ハロゲン化物の蒸発が
促進されず、発光効率の低下を招く結果となる。 〔発明の目的〕 本発明は前記の事情にもとづきなされたもの
で、その目的とするところは、再点弧電圧の上昇
を抑制して立消えを防止し、光束維持率および発
光効率を高くすることができる小形メタルハライ
ドランプを提供しようとするものである。 〔発明の概要〕 本発明は小形メタルハライドランプにおいて、
発光管の形状を球形または楕円球形あるいはそれ
に近い形状とし、かつ、電極の発光管内突出長を
ｌ（mm）、電極先端と発光管管壁との最短距離をｄ
（mm）とし、これらの関係を前記目的が達成でき
るように規制したことを特徴とする。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の詳細を図示の一実施例を参照し
て説明する。 第１図は100W（ワツト）以下の小形メタルハラ
イドランプにおける発光管を示し、通常この発光
管は外管バルブ（図示しない）に収容されて二重
管構造とされる。 １は石英ガラスよりなる発光管であり楕円球形
に形成され、両端部には一対の電極２および３が
対設されている。発光管１の両端部内面１ａの形
状（電極２，３の封着部の内面形状。）は楕円球
形の本来の形状（破線部分。）よりも曲率の大き
な形状に形成してある。これら電極２および３
は、それぞれタングステン製の電極軸にタングス
テン製の電極コイルを巻装した公知の構造のもの
である。発光管１の封止部４，５にはモリブデン
などからなる金属箔導体６，７が封止されてお
り、上記電極２および３の各電極軸はそれぞれこ
れら金属箔導体６，７に接続されている。そして
これら金属箔導体６，７はアウタウエルズ８およ
び９に接続されている。 このような発光管１内には所定量の水銀と、ス
カンジウム―ナトリウム沃化物（ScI3―NaI）な
どのごとき金属ハロゲン化物およびアルゴンなど
の始動用希ガスが封入されている。このような封
入物は発光管１の側壁に延長した排気管（図示し
ない）を介して封入されるが、この排気管を封止
切りした跡がチツプオフ部１０として形成されて
いる。 また、前記発光管は電極２および３の発光管１
内へ向けて突出する突出長をＬ（mm）、電極先端と
発光管管壁との最短距離をｄ（mm）としたとき、 ｄ≧1.5（mm） ｄ／ｌ≧0.6 を満足するように形成されている。 このような構成の発光管の各条件は本発明者ら
の実験結果に基づくものであり、以下その実験結
果について詳述する。 まず、前記発光管内の封入物としては始動用希
ガスとしてアルゴンAr120トール、金属ハロゲン
化物としてスカンジウム―ナトリウム沃化物を発
光管内容積１c.c.当り6.7mgおよび同一ランプ電圧
が得られるように調整した水銀量を封入し、ｄ
（電極先端と発光管管壁との最短距離）を種々変
化させたランプを試作し、それ等ランプについて
再点弧電圧との関係を調べた。 第２図はその結果を示すもので、横軸はｄを、
縦軸は1000時間点灯後の再点弧電圧Vrsを示す。 なおVrsは１次側100V、２次側240Vの安定器
を使用した測定値であり、立消え電圧は280〜
300V付近にある。 第２図から、1000時間使用後であつても再点弧
電圧の上昇に基づく立消えを生じない領域は、ｄ
≧1.5mmの範囲であることが判る。このことは先
にも述べた通り、電極先端に対し石英製の発光管
管壁が近づき過ぎると、つまりｄが1.5mmより小
さくなると、石英ガラスが1100℃以上にも加熱さ
れて石英と前記スカンジウム―ナトリウム沃化物
との反応を招き、沃化硅素を生じて再点弧電圧の
上昇をもたらすものである。したがつて、電極先
端と発光管管壁との最短距離ｄを1.5mm以上とす
れば石英ガラスが1100℃以上に加熱されることが
なくなり、再点弧電圧の上昇に基づく立消えが防
止できるものと考えられる。 また、石英ガラスの過熱に基づき石英と発光金
属の沃化物とが反応して沃化硅素を生じること
は、とりもなおさず金属沃化物の少なくとも一部
が金属に還元されることであり、金属がその金属
の沃化物よりも蒸発しにくいことから当然ランプ
点灯時の発光管内の有効発光金属量（蒸発量。）
は少なくなり、光束は低下する。すなわち、第２
図に示した各ｄ値のランプの1000時間使用時での
光速維持率をみてみるとｄ≧1.5mmのランプは全
て80％以上であつたのに対し、ｄが1.5mm未満の
ランプは40％〜50％と大巾に低下していた。 さらに、ｄが1.5mm未満の場合には、電極付近
の発光管内面に電極構成材料のタングステンが飛
散付着し、黒化しているのが観察された。 次に電極先端と発光管管壁との最短距離ｄを
1.5mm以上に設定するための発光管１の両端部内
面形状つまり電極２，３の封着部の内面形状につ
いて求べる。第３図は発光管形状の最適構造を見
出すために行なつた実験用試作ランプの発光管の
一端部概略図である。発光管の主部の形状は前記
のように小形で、かつ、高い発光効率を得るため
に球形、楕円球形またはそれに近い形状に形成し
て管内の蒸気の対流を活溌化させる工夫がなされ
ている。 第３図は一例として楕円球形の場合について示
す。 ａ図は楕円球形発光管を端部内面１ａの形状を
損なわずに本来の楕円球形に形成したもの、ｂ図
は発光管の端部内面１ａの形状（電極封着部の内
面形状。）が楕円球形の本来の端部内面形状（破
線部分。）よりも曲率の大きな形状になるように
形成され、かつ、ａもｂもｄは同一長になるよう
に設定されている。したがつて、ｂの電極突出長
ｌはａに比較してΔlだけ短かいことになる。 一方、ｃ図のものは発光管の形状はａの全く同
一でその端部内面１ａの形状を本来の楕円球形の
それを損なわないように形成したものであるが、
電極突出長ｌについてはｂと同一に設定してあ
る。 したがつて、図示のようにｄについてはａおよ
びｂよりも小さくなつている。 このような各種形状の発光管を30W（ワツト）
のランプに適用した場合について述べる。ａにつ
いては発光管形状を長軸10mm、短軸４mmの楕円球
形形成し、内部にAr120トール、スカンジウム―
ナトリウム沃化物（ScI3―NaI）４mg、電極間距
離４mm、電極突出長ｌが３mm、ｄ＝1.5mmとした。 ｂについてはａと異なる点は発光管の端部内面
１ａの形状が楕円球形の端部内面形状（破線部
分）よりも曲率の大きな形状を形成し、電極の突
出長ｌを２mmとした。したがつて長軸が８mmの変
形楕円球形の発光管となるが、ｄの値はａと同じ
1.5mmである。さらにｃについてはｌはａと同じ
２mmとし、長軸８mm、短軸４mmの楕円球形で、電
極間距離はａ，ｂと同じ４mmに設定してあるが、
ｄの値は1.2mmでａ，ｂのそれより小さい。 なお、ａ，ｂ，ｃ共に水銀量は同一ランプ電圧
80Vを得る様に調整してある。 下表は前記ａ，ｂ，ｃ各ランプ10本につきその
特性を測定した結果を比較したものである。
ランプに関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 近時、省電力の観点から、発光効率に優れたメ
タルハライドランプを従来の白熱電球と代替して
使用するような技術開発が進められており、たと
えば特開昭54−63567号公報が知られている。 メタルハライドランプを白熱電球と代替して使
用できるようにするには、メタルハライドランプ
の小形化が要求され、100ワツト以下のメタルハ
ライドランプを必要とする。 この種の小形メタルハライドランプは、小寸法
および高効率にするため、発光管を球形もしくは
楕円球形に形成して管内の蒸気の対流を活発化さ
せ、かつ耐圧強度の向上を実現するような工夫を
採用しているが、小形であるゆえに電極も小さく
かつ電極の発光管内に突出する突出高さも小さく
なつてしまう。 電極の突出高さが低いとこの電極近傍の発光管
壁、つまり石英が電極輝点からの放射熱および電
極軸からの伝導熱により加熱される。石英ガラス
は約1100℃以上に加熱されると金属ハロゲン化
物、特に希土類金属のハロゲン化物と反応し易く
なることは知られており、たとえば沃化硅素
（SiI4）を生成する。この沃化硅素は電極近傍に
付着してランプ始動後に急速に蒸発するが、この
蒸気圧はきわめて高いのでウオーミングアツプ中
に高い再点弧電圧を発生し立消えの原因となる。
また発光管内に封入した金属ハロゲン化物が上記
のごとく石英ガラスと反応すると発光管内の金属
ハロゲン化物の絶対量が不足し、光束維持率の低
下を招き寿命特性を悪化させる不具合がある。 このようなことから、電極突出高さを高くして
電極近傍の石英ガラスの加熱を抑止することが考
えられるが、電極の突出量を大きくし過ぎると、
電極の背部に最冷部が生じ、しかもこの最冷部の
温度が低くなり過ぎて金属ハロゲン化物の蒸発が
促進されず、発光効率の低下を招く結果となる。 〔発明の目的〕 本発明は前記の事情にもとづきなされたもの
で、その目的とするところは、再点弧電圧の上昇
を抑制して立消えを防止し、光束維持率および発
光効率を高くすることができる小形メタルハライ
ドランプを提供しようとするものである。 〔発明の概要〕 本発明は小形メタルハライドランプにおいて、
発光管の形状を球形または楕円球形あるいはそれ
に近い形状とし、かつ、電極の発光管内突出長を
ｌ（mm）、電極先端と発光管管壁との最短距離をｄ
（mm）とし、これらの関係を前記目的が達成でき
るように規制したことを特徴とする。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の詳細を図示の一実施例を参照し
て説明する。 第１図は100W（ワツト）以下の小形メタルハラ
イドランプにおける発光管を示し、通常この発光
管は外管バルブ（図示しない）に収容されて二重
管構造とされる。 １は石英ガラスよりなる発光管であり楕円球形
に形成され、両端部には一対の電極２および３が
対設されている。発光管１の両端部内面１ａの形
状（電極２，３の封着部の内面形状。）は楕円球
形の本来の形状（破線部分。）よりも曲率の大き
な形状に形成してある。これら電極２および３
は、それぞれタングステン製の電極軸にタングス
テン製の電極コイルを巻装した公知の構造のもの
である。発光管１の封止部４，５にはモリブデン
などからなる金属箔導体６，７が封止されてお
り、上記電極２および３の各電極軸はそれぞれこ
れら金属箔導体６，７に接続されている。そして
これら金属箔導体６，７はアウタウエルズ８およ
び９に接続されている。 このような発光管１内には所定量の水銀と、ス
カンジウム―ナトリウム沃化物（ScI3―NaI）な
どのごとき金属ハロゲン化物およびアルゴンなど
の始動用希ガスが封入されている。このような封
入物は発光管１の側壁に延長した排気管（図示し
ない）を介して封入されるが、この排気管を封止
切りした跡がチツプオフ部１０として形成されて
いる。 また、前記発光管は電極２および３の発光管１
内へ向けて突出する突出長をＬ（mm）、電極先端と
発光管管壁との最短距離をｄ（mm）としたとき、 ｄ≧1.5（mm） ｄ／ｌ≧0.6 を満足するように形成されている。 このような構成の発光管の各条件は本発明者ら
の実験結果に基づくものであり、以下その実験結
果について詳述する。 まず、前記発光管内の封入物としては始動用希
ガスとしてアルゴンAr120トール、金属ハロゲン
化物としてスカンジウム―ナトリウム沃化物を発
光管内容積１c.c.当り6.7mgおよび同一ランプ電圧
が得られるように調整した水銀量を封入し、ｄ
（電極先端と発光管管壁との最短距離）を種々変
化させたランプを試作し、それ等ランプについて
再点弧電圧との関係を調べた。 第２図はその結果を示すもので、横軸はｄを、
縦軸は1000時間点灯後の再点弧電圧Vrsを示す。 なおVrsは１次側100V、２次側240Vの安定器
を使用した測定値であり、立消え電圧は280〜
300V付近にある。 第２図から、1000時間使用後であつても再点弧
電圧の上昇に基づく立消えを生じない領域は、ｄ
≧1.5mmの範囲であることが判る。このことは先
にも述べた通り、電極先端に対し石英製の発光管
管壁が近づき過ぎると、つまりｄが1.5mmより小
さくなると、石英ガラスが1100℃以上にも加熱さ
れて石英と前記スカンジウム―ナトリウム沃化物
との反応を招き、沃化硅素を生じて再点弧電圧の
上昇をもたらすものである。したがつて、電極先
端と発光管管壁との最短距離ｄを1.5mm以上とす
れば石英ガラスが1100℃以上に加熱されることが
なくなり、再点弧電圧の上昇に基づく立消えが防
止できるものと考えられる。 また、石英ガラスの過熱に基づき石英と発光金
属の沃化物とが反応して沃化硅素を生じること
は、とりもなおさず金属沃化物の少なくとも一部
が金属に還元されることであり、金属がその金属
の沃化物よりも蒸発しにくいことから当然ランプ
点灯時の発光管内の有効発光金属量（蒸発量。）
は少なくなり、光束は低下する。すなわち、第２
図に示した各ｄ値のランプの1000時間使用時での
光速維持率をみてみるとｄ≧1.5mmのランプは全
て80％以上であつたのに対し、ｄが1.5mm未満の
ランプは40％〜50％と大巾に低下していた。 さらに、ｄが1.5mm未満の場合には、電極付近
の発光管内面に電極構成材料のタングステンが飛
散付着し、黒化しているのが観察された。 次に電極先端と発光管管壁との最短距離ｄを
1.5mm以上に設定するための発光管１の両端部内
面形状つまり電極２，３の封着部の内面形状につ
いて求べる。第３図は発光管形状の最適構造を見
出すために行なつた実験用試作ランプの発光管の
一端部概略図である。発光管の主部の形状は前記
のように小形で、かつ、高い発光効率を得るため
に球形、楕円球形またはそれに近い形状に形成し
て管内の蒸気の対流を活溌化させる工夫がなされ
ている。 第３図は一例として楕円球形の場合について示
す。 ａ図は楕円球形発光管を端部内面１ａの形状を
損なわずに本来の楕円球形に形成したもの、ｂ図
は発光管の端部内面１ａの形状（電極封着部の内
面形状。）が楕円球形の本来の端部内面形状（破
線部分。）よりも曲率の大きな形状になるように
形成され、かつ、ａもｂもｄは同一長になるよう
に設定されている。したがつて、ｂの電極突出長
ｌはａに比較してΔlだけ短かいことになる。 一方、ｃ図のものは発光管の形状はａの全く同
一でその端部内面１ａの形状を本来の楕円球形の
それを損なわないように形成したものであるが、
電極突出長ｌについてはｂと同一に設定してあ
る。 したがつて、図示のようにｄについてはａおよ
びｂよりも小さくなつている。 このような各種形状の発光管を30W（ワツト）
のランプに適用した場合について述べる。ａにつ
いては発光管形状を長軸10mm、短軸４mmの楕円球
形形成し、内部にAr120トール、スカンジウム―
ナトリウム沃化物（ScI3―NaI）４mg、電極間距
離４mm、電極突出長ｌが３mm、ｄ＝1.5mmとした。 ｂについてはａと異なる点は発光管の端部内面
１ａの形状が楕円球形の端部内面形状（破線部
分）よりも曲率の大きな形状を形成し、電極の突
出長ｌを２mmとした。したがつて長軸が８mmの変
形楕円球形の発光管となるが、ｄの値はａと同じ
1.5mmである。さらにｃについてはｌはａと同じ
２mmとし、長軸８mm、短軸４mmの楕円球形で、電
極間距離はａ，ｂと同じ４mmに設定してあるが、
ｄの値は1.2mmでａ，ｂのそれより小さい。 なお、ａ，ｂ，ｃ共に水銀量は同一ランプ電圧
80Vを得る様に調整してある。 下表は前記ａ，ｂ，ｃ各ランプ10本につきその
特性を測定した結果を比較したものである。
【表】
第１表から判るようにａの場合には電極突出長
ｌが大きいので電極背後に最冷点が生じ、発光金
属スカンジウム―ナトリウム沃化物の蒸発が不充
分となるため、効率、演色性共に低くなる。ま
た、ｃの場合は、ｄ（電極先端と発光管管との最
短距離）が1.5mmより小さいため、前記のように
過熱された石英と沃化物とが反応して再点弧電圧
の上昇をきたし、始動および効率、演色性等の寿
命特性に悪影響を及ぼすものと考えられる。な
お、ｃについて発光管を一周り大きくしてｄの値
が1.5mm以上になるランプも試作してみたが、発
光管容積が大きくなることによつて管壁負荷が低
下し過ぎて充分な特性が得られなかつた。一方、
ｂの場合はあたかもａとｃとの各欠点を補なう形
となり、小形にもかかわらず優れた特性を有する
ランプが得られる。 ところで、前記ａ，ｂ，ｃの各ランプｄおよび
ｄ／ｌは次のようになる。
ｌが大きいので電極背後に最冷点が生じ、発光金
属スカンジウム―ナトリウム沃化物の蒸発が不充
分となるため、効率、演色性共に低くなる。ま
た、ｃの場合は、ｄ（電極先端と発光管管との最
短距離）が1.5mmより小さいため、前記のように
過熱された石英と沃化物とが反応して再点弧電圧
の上昇をきたし、始動および効率、演色性等の寿
命特性に悪影響を及ぼすものと考えられる。な
お、ｃについて発光管を一周り大きくしてｄの値
が1.5mm以上になるランプも試作してみたが、発
光管容積が大きくなることによつて管壁負荷が低
下し過ぎて充分な特性が得られなかつた。一方、
ｂの場合はあたかもａとｃとの各欠点を補なう形
となり、小形にもかかわらず優れた特性を有する
ランプが得られる。 ところで、前記ａ，ｂ，ｃの各ランプｄおよび
ｄ／ｌは次のようになる。
以上詳述したように、本発明によれば再点弧電
圧の上昇を抑制して立消えを防止し、かつ、光束
維持率および発光効率の優れた小形メタルハライ
ドランプが得られる。
圧の上昇を抑制して立消えを防止し、かつ、光束
維持率および発光効率の優れた小形メタルハライ
ドランプが得られる。
第１図は本発明の一実施例である小形メタルハ
ライドランプの発光管の縦断面図、第２図は（電
極先端と発光管管壁との最短距離）ｄ（mm）と再
点弧電圧との関係図、第３図は実験用各種発光管
の一端縦断面を示す。 １…石英製発光管、１ａ…発光管端部内面、
２，３…電極、ｌ…電極突出長、ｄ…電極先端と
発光管管壁との最短距離。
ライドランプの発光管の縦断面図、第２図は（電
極先端と発光管管壁との最短距離）ｄ（mm）と再
点弧電圧との関係図、第３図は実験用各種発光管
の一端縦断面を示す。 １…石英製発光管、１ａ…発光管端部内面、
２，３…電極、ｌ…電極突出長、ｄ…電極先端と
発光管管壁との最短距離。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 石英バルブに一対の電極を対設し、内部に始
動用希ガス、水銀および金属ハロゲン化物を封入
してなる発光管を有する100W（ワツト）以下の小
形メタルハライドランプにおいて、前記発光管の
形状が球形または楕円球形あるいはそれに近い形
状であり、かつ、前記電極の発光管内突出長をｌ
（mm）、電極先端と発光管管壁との最短距離をｄ
（mm）としたとき、 ｄ≧1.5（mm） ｄ／ｌ≧0.6 を満足することを特徴とする小形メタルハライド
ランプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58072928A JPS59198653A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 小形メタルハライドランプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58072928A JPS59198653A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 小形メタルハライドランプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59198653A JPS59198653A (ja) | 1984-11-10 |
| JPS6362866B2 true JPS6362866B2 (ja) | 1988-12-05 |
Family
ID=13503504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58072928A Granted JPS59198653A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 小形メタルハライドランプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59198653A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4613877B2 (ja) * | 2006-05-19 | 2011-01-19 | 岩崎電気株式会社 | 反射鏡付きランプ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4161672A (en) * | 1977-07-05 | 1979-07-17 | General Electric Company | High pressure metal vapor discharge lamps of improved efficacy |
-
1983
- 1983-04-27 JP JP58072928A patent/JPS59198653A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59198653A (ja) | 1984-11-10 |
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