JP2000030665A - ダブルエンド型低電力メタルハライドランプ - Google Patents

ダブルエンド型低電力メタルハライドランプ

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JP2000030665A
JP2000030665A JP10195647A JP19564798A JP2000030665A JP 2000030665 A JP2000030665 A JP 2000030665A JP 10195647 A JP10195647 A JP 10195647A JP 19564798 A JP19564798 A JP 19564798A JP 2000030665 A JP2000030665 A JP 2000030665A
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JP
Japan
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metal halide
double
power
arc
low
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JP10195647A
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English (en)
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Shigeru Shibayama
茂 柴山
Toshiyuki Nagahara
敏行 永原
Kimihiro Iritono
公浩 入戸野
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Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】発光効率の低下を防ぎ発光色が青にシフトしな
い車両用の35W未満のメタルハライドランプを提供す
る。 【解決手段】希ガスを加圧封入し、始動時に過電流を流
し瞬時光束立上がりを可能にする車両用のダブルエンド
型低電力メタルハライドランプで、ScI3−NaI系
の封入金属を有し、発光管の形状、構造を封体1の最大
外径部2の肉厚tと、アーク室6の最大内径で規制する
ことや、アークを形成する電極先端部5とアーク室内壁
7との距離dで規制することなどにより、入力電力を3
5W未満、特に20〜30Wに低減した場合でも、発光
管の温度を十分に保つことができ、入力電力の減少によ
る発光効率の低下を防ぐことができ、発光色が青にシフ
トすることがない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用のダブルエンド
型低電力メタルハライドランプに関するもので、35ワ
ット未満、特に20〜30Wの定格電力で発光管のアー
ク室内の温度を十分に保つために発光管形状、および発
光管の端部構造を規定することにより入力電力の減少に
よる発光効率の低下を防止するようにしたもので、発光
管温度を十分に保つことによりメタルハライドの蒸発量
の低減を抑制し、発光に寄与する金属スペクトル強度の
低下を防止する車両用に用いるダブルエンド型低電力メ
タルハライドランプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来よりメタルハライドランプは、その
高演色性と高効率等の特徴により、スポーツ照明等を中
心として広く利用されている。近年、省エネルギーの時
代の要求に応えて,メタルハライドランプの高効率化が
進められている。特に最近,低ワット・コンパクト化の
製品開発が進んでいる。
【0003】その1種として21Wのメタルハライドラ
ンプが内視鏡用として使われている。これは、アーク長
が1.2mmなのでファイバヘの入射効率が高い。自動
車のヘッドライトには、35Wのメタルハライドランプ
が使われはじめており、欧州や日本でもすでに一部の車
種で搭載されている。欧州では、車両用の35Wメタル
ハライドランプの規格化が進んでおり、それに伴い日本
国内でも規格の標準化が検討されるものと思われる。
【0004】これらの低ワットメタルハライドランプの
封入金属は、主成分ScI3‐NaI組成で図4の分光
分布になる。このように、スカンジウムとナトリウム
(Sc一Na)を主成分としたハロゲン化物を組み合わ
せたメタルハライドランプは、特に図示しないが、Na
−Tl−In、Dy−Tl−(In)組成のメタルハライ
ドランプと比較して、可視領域への放射効率が高く、高
効率が得られることが知られている。
【0005】ScI3一NaI組成において、発光管形
状、ハロゲン化物の封入比および発光管の端部構造など
の検討を行ない、効率90lm/Wを有する35Wメタ
ルハライドランプが、近年開発されている。
【0006】これらのダブルエンド型低電力メタルハラ
イドランプは、比較的アーク長の短いショートアーク型
メタルハライドランプであり点光源に近く、しかも、大
光量が得られる。そして、特に、この種の車両用の35
Wメタルハライドランプでは、瞬時に光束立上がりが要
求されるため希ガスを加圧封入し始動時に過電流を流し
ている。
【0007】また、図5に示すように、発光管の封体1
の温度を十分保ちメタルハライドが十分に蒸発するだけ
の温度を有するための熱容量の最適化の設計がほどこさ
れている。
【0008】以下にそれらの熱保温効果を考慮した最適
な熱容量のための発光管形状および発光管端部構造で設
計した数値を示す。発光管の封体61の最大外径部62
の肉厚tがt>1.5mmでありアーク室径ΦaがΦa
2.6mmである。
【0009】発光管のアーク室66内において、アーク
を形成する電極先端部65とアーク室壁67との距離d
は、d≧1.0程度である。
【0010】発光管の1次ネック部63及び2次ネック
部64の石英ガラス部の断面積Sを図6(a)に示
す。また、図5における発光管の封体61の最大外径部
62における長手方向の軸線と直交する面における断面
積Sを図6(b)に示す。この時の比率S/S=0.
26程度である。
【0011】発光管のアーク室部分の長さをlとし、そ
れぞれ1次ネック部63、2次ネック部64から端部方
向へ等しい長さの距離lを取り、そのときのそれぞれの
封止部68,69の体積をVs1及びVs2とする。ア
ーク室部分の封体61の体積をVgとすると、Vs1
s2=73.7mmでV=95.8mmであ
る。
【0012】以上のように、従来の35W車両用メタル
ハライドランプにおいては、発光管形状、および発光管
の端部構造などを上記のように規定することで、発光管
の温度がメタルハライドが十分に蒸発するだけの温度を
保持していたが、更に低電力の車両用メタルハライドラ
ンプを設計した場合には、35Wのメタルハライドラン
プにおける設計パラメータを入力電力の減少に応じてそ
のままスケールダウンすると、35W未満の入力電力で
は発光効率が低下し、それに伴い発光色が青にシフトす
る。
【0013】これは、より入力電力を低減した場合、そ
れによりメタルハライドの蒸発量が減少して、メタルハ
ライドの発光強度が低下するためである。通常使用され
るScI3−NaI系のメタルハライドランプの場合
は、このような問題をかかえている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の35W車両用メタルハライドランプにおいては、メタ
ルハライドが十分に蒸発するだけの温度を保持していた
が、より低電力のメタルハライドランプを設計しようと
した場合、35Wメタルハライドランプにおける設計パ
ラメータを入力電力の減少に応じてそのままスケールダ
ウンすると封体内の温度を満足に保持できず、メタルハ
ライドの蒸発が減少するため発光効率の低下が起こり、
発光色が青にシフトする。
【0015】本発明は、前記問題を解決し、省エネルギ
ー化を目指すユーザーのニーズにこたえるため更に低電
力で発光効率の良い車両用メタルハライドランプを実現
させたものである。また、車両用の低電力メタルハライ
ドランプでは、瞬時光束立上がりが要求されるため、X
eを加圧封入し始動時に過電流を流さなければならな
い。
【0016】前述した、21Wのメタルハライドランプ
では、内視鏡用として使われているため瞬時光束立上が
りを必要としない。この点でも35W未満の車両用メタ
ルハライドランプとは、設計パラメーターが、異なって
くる。
【0017】本発明は、瞬時光束立上がりを必要とする
ため、Xeを加圧封入し、ランプ始動時に過電流を流す
ことにより、瞬時点灯を可能とした35W未満の低電力
メタルハライドランプの構造であり、発光管および発光
管の端部構造を、各種のパラメータで規制することによ
って、発光管の温度を十分に保ち入力電力の減少による
発光効率の低下を防止することで、35W未満、特に2
0〜30Wの車両用の低電力メタルハライドランプを提
供することを目的としている。
【0018】
【発明を解決する為の手段】本発明は、上記問題点に鑑
み希ガス(Xe)を加圧封入し、始動時に過電流を流し
瞬時光束立上がりを可能にする車両用のダブルエンド型
低電力メタルハライドランプで、定格電力が35W未満
であるとき、ScI3−NaI系の封入金属を有し、発
光管の形状や、発光管端部の構造を新規に規制すること
によって、発光管の温度を十分に保ち、入力電力が減少
しても発光効率が低下しないダブルエンド型低電力メタ
ルハライドランプを提供する。
【0019】以下にその発光管の形状や、発光管端部の
構造を新規に規制したものを示す。発光管の封体の最大
外径部の肉厚tとし、該封体のアーク室の最大内径Φ
としたとき、t≦1.5mmでかつΦ≦2.6mmと
すること。
【0020】封体のアーク室内部のアークを形成する電
極先端とアーク室壁との距離dとしたとき、0.6mm
≦d≦1.3mmとすること。
【0021】発光管の1次ネック部及び2次ネック部の
石英ガラス部の断面積と、発光管の封体の最大外径部に
おける長手方向の軸線と直交する面における断面積の比
率を0.85以下にすること。
【0022】発光管のそれぞれ1次ネック部、2次ネッ
ク部から端部方向へ1次ネック部から2次ネック部まで
の長さに等しい距離を取り、そのときの封止部の体積V
s1及びVs2が、それぞれ1次ネックから2次ネック
までの封体の体積Vに対して、0.4V<Vs1
s2<0.9Vであること。
【0023】このようにしたことで、ダブルエンド型低
電力メタルハライドランプの入力電力を35W未満、特
に20〜30Wに低減した場合でも、発光管の温度を十
分に保つことができ、入力電力の減少による発光効率の
低下を防ぐことができ、ScI3−NaI系のメタルハ
ライドランプの場合でも、発光色がシフトすることがな
い車両用のダブルエンド型低電力メタルハライドランプ
を提案する。
【0024】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を、発
明者の作製した図1に示す、35W未満の車両用メタル
ハライドランプ(以下ダブルエンド型低電力メタルハラ
イドランプ)の発光管形状、発光管の端部構造に沿っ
て、具体的数値をもとに説明する。
【0025】図2(a)は、図1のダブルエンド型低電
力メタルハライドランプの発光管の封体1の最大外径部
2の断面図を示す。図2(b)は、図1のダブルエンド
型低電力メタルハライドランプの発光管の1次ネック部
3および2次ネック部4の断面図を示す。図3は、本発
明のダブルエンド型低電力メタルハライドランプと従来
の35Wメタルハライドランプとの電力―発光効率特性
を示すグラフである。破線で示すのが本発明で、実線で
示すのが従来の35Wタイプの特性である。
【0026】以下にダブルエンド型低電力メタルハライ
ドランプにおいて、定格電力が35ワット未満であると
きの、最適設計パラメーターを順をおって説明する。
【0027】まず第一に発光管の封体1の最大外径部2
の肉厚をtmmとし、該封体1のアーク室6の最大内径
をΦmmとしたとき、 t≦1.5かつΦ≦2.6 と規制する。これによって、発光管の温度を十分保つこ
とができ、入力電力の減少による発光効率の低下を防ぐ
ことができる。
【0028】第二に、発光管における封体1のアーク室
6内の、アークを形成する電極先端部5とアーク室壁7
との距離をdとしたとき、 0.6mm≦d≦1.3mm と規制する。
【0029】電極先端部5とアーク室壁7との距離dを
1.3mm以下とした理由は、封体1からの熱の流出を防
ぎ、発光管の温度を十分保つことにより入力電力の減少
による発光効率の低下を防ぐことができるためである。
また0.6mm以上とした理由は、アークの不安定を防
ぎ、立ち消えを防ぐことができるためである。
【0030】第三に、発光管の1次ネック部3及び2次
ネック部4の石英ガラスの断面積Sと、発光管の封体
1の最大外径部2における長手方向の軸線と直交する面
における断面積Sの比率S/S≦0.85と規制す
る。好ましくは、0.15≦S/S≦0.25で、ベ
ストの比率は、0.2付近である。この比率を保つこと
により、封体1からの熱の流出を防ぎ、発光管の温度を
十分保つことにより入力電力の減少による発光効率の低
下を防ぐことが可能である。特に、比率0.2付近の時
30Wの低電力で90lm/Wの発光効率を示した。
【0031】第四に、発光管のそれぞれ1次ネック部
3、2次ネック部4から端部方向へ1次ネック部3から
2次ネック部4までの長さlに等しい距離lを取り、そ
のときの封止部8の体積(Vs1及びVs2)が、それ
ぞれ1次ネック部3から2次ネック部4までの距離を持
つ封体1の体積(V)を、 0.4V<Vs1、Vs2<0.9V とすることで、封体1からの熱の流出を防ぎ、発光管の
温度を十分保つことにより入力電力の減少による発光効
率の低下を防ぐことを可能としている。また、0.4V
とすることで封止部8の過温度上昇を防ぎ、封止部8
からの封入ガス等のリークを防ぐことができる。
【0032】以上のようなダブルエンド型低電力メタル
ハライドランプは、アーク室6は、円形、楕円あるいは
それに近い形状とし、アーク室6内には、一対の電極9
を有し、水銀、希ガス、少なくとも一種類以上のメタル
ハライドを封入している。
【0033】また、封入するメタルハライドは、ScI
3とNaIであり、その封入比は、重量比に換算する
と、ScI3:NaI=3:1〜1:8である。そし
て、瞬時光束立上がりが要求される車両用のランプとし
て使用するため、希ガス(Xe)を加圧封入し、始動時
に過電流を流している。
【0034】これらの、発光管形状や発光管の端部構造
は、それぞれ単独でも十分効果を発揮するが、それらを
種々組み合わせることも本発明に含まれることは言うま
でもない。図3に、本発明の実施形態に沿ったダブルエ
ンド型低電力メタルハライドランプの電力―発光効率特
性を示している。電力20〜30Wで60〜90lm/
Wの効率を示した。
【0035】
【発明の効果】従来の35W車両用メタルハライドラン
プにおいては、メタルハライドが十分に蒸発するだけの
温度を有していたが、35W未満にすることで封体の温
度が低下し、メタルハライドの蒸発が減少するため発光
効率の低下が起こる。
【0036】本発明では、ダブルエンド型低電力メタル
ハライドランプにおいて、特に車両用で35W未満とし
たとき35W車両用メタルハライドランプの設計パラメ
ータを入力電力に応じそのままスケールダウンすると、
封入メタルハライドが、ScI3とNaIの場合、発光
効率が低下し発光色が青にシフトするため、新規に発光
管や発光管の端部構造を規制することによって、発光管
温度を十分保ち発光効率の低下を防止することができ
る。
【0037】また、新規に発光管や発光管の端部構造を
規制し、希ガスを加圧封入し、封入メタルハライドをS
cI3とNaIとし、始動時に過電流を流すことによっ
て、35W未満の入力電力(特に20〜30W)でも、
瞬時光束立上がりを可能としている。更に、これらの効
果は、各設定パラメーターの組み合わせにより一層向上
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるダブルエンド型低電力メタルハ
ライドランプの実施形態を示す正面図である。
【図2(a)】図1のダブルエンド型低電力メタルハラ
イドランプの発光管の封体の最大外径部の断面図を示す
図である。
【図2(b)】図1のダブルエンド型低電力メタルハラ
イドランプの発光管の1次ネック部および2次ネック部
の断面図を示す図である。
【図3】本発明に係わるダブルエンド型低電力メタルハ
ライドランプと従来の35Wタイプの電力―発光効率の
特性した場合を示すグラフである。
【図4】ScI3‐NaI組成のメタルハライドランプ
の分光分布を示す。
【図5】従来のダブルエンド型低電力メタルハライドラ
ンプの正面図である。
【図6(a)】図5のダブルエンド型低電力メタルハラ
イドランプの発光管の封体の最大外径部の断面図を示す
図である。
【図6(b)】図5のダブルエンド型低電力メタルハラ
イドランプの発光管の1次ネック部および2次ネック部
の断面図を示す図である。
【符号の説明】
封体…1,61 封体最大外径部…2、,62 1次ネック部…3,63 2次ネック部…4,64 電極先端部…5,65 アーク室…6,66 アーク室内壁…7,67 封止部…8,68 1次電極、2次電極…9,69 t…封体最大外径部の肉厚 Φ…アーク室の最大内径 d…電極先端部とアーク室内壁との距離 S…1次ネック部及び2次ネック部の石英ガラスの断
面積 S…封体の最大外径部における長手方向の軸線と直交す
る面における断面積 l…1次ネック部、2次ネック部から端部方向への長さ
および1次ネック部から2次ネック部までの長さ Vs1,Vs2…1次ネック部、2次ネック部からそれ
ぞれ端部方向へ等しい距離lを取ったときの封止部の体
積 V…それぞれ1次ネック部から2次ネック部までの封
体の体積
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年10月4日(1999.10.
4)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項3
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項4
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項5
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項6
【補正方法】変更
【補正内容】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】ダブルエンド型低電力メタルハライドラン
    プにおいて、定格電力が35ワット未満であるとき、発
    光管の封体の最大外径部の肉厚tmmとし、該封体のア
    ーク室の最大内径をΦmmとしたとき、 t≦1.5かつΦ≦2.6 としたことを特徴とするダブルエンド型低電力メタルハ
    ライドランプ。 【請求項2】ダブルエンド型低電力メタルハライドラン
    プにおいて、定格電力が35ワット未満であるとき、ア
    ーク室内部のアークを形成する電極先端部とアーク室壁
    との距離dが、 0.6mm≦d≦1.3mm であることを特徴とするダブルエンド型低電力メタルハ
    ライドランプ。 【請求項3】ダブルエンド型低電力メタルハライドラン
    プにおいて、定格電力が35ワット未満であるとき、発
    光管の1次ネック及び2次ネックの石英ガラス部の断面
    積をSとし、発光管の封体の最大外径部における長手
    方向の軸線と直交する面の断面積をSとしたとき、 S/S≦0.85 であることを特徴とするダブルエンド型低電力メタルハ
    ライドランプ。 【請求項4】ダブルエンド型低電力メタルハライドラン
    プにおいて、定格電力が35ワット未満であるとき、発
    光管のそれぞれ1次ネック部、2次ネック部から端部方
    向へ1次ネック部から2次ネック部までの長さに等しい
    距離を取り、そのときの封止部の体積Vs1及びVs2
    が、それぞれ1次ネックから2次ネックまでの封体の体
    積Vに対して、 0.4V<Vs1、Vs2<0.9V であることを特徴とするダブルエンド型低電力メタルハ
    ライドランプ。 【請求項5】前記定格電力が20〜30ワットであるこ
    とを特徴とする請求項1〜4記載の低電力メタルハライ
    ドランプ。 【請求項6】前記アーク室は、円形、楕円あるいはそれ
    に近い形状を有し、該アーク室内には、一対の電極を有
    し水銀、希ガス、少なくとも一種類以上のメタルハライ
    ドを封入したことを特徴とする請求項1〜5記載のダブ
    ルエンド型低電力メタルハライドランプ。 【請求項7】前記メタルハライドが、ScI3 とNaI
    を含むことを特徴とする請求項6記載のダブルエンド型
    低電力メタルハライドランプ。 【請求項8】前記希ガスを加圧封入し、始動時に過電流
    を流すことにより瞬時光束立上がりを可能とすることを
    特徴とする請求項6、7記載のダブルエンド型低電力メ
    タルハライドランプ。
JP10195647A 1998-07-10 1998-07-10 ダブルエンド型低電力メタルハライドランプ Pending JP2000030665A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9552976B2 (en) 2013-05-10 2017-01-24 General Electric Company Optimized HID arc tube geometry

Cited By (1)

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