JP2598796B2 - 発光管の特性を制御するハロゲン化組成物を封入したメタルハライドランプ - Google Patents
発光管の特性を制御するハロゲン化組成物を封入したメタルハライドランプInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 （１）発明の分野 本発明は、高光度メタルハライド放電ランプに関し、
特に特定範囲の濃度のヨウ化トリウムを含む複数のハロ
ゲン化金属を封入して、ランプの発光管内の電極先端部
へのトリウムの輸送を制御して発光管の性能を改良した
高光度放電ランプに関する。
特に特定範囲の濃度のヨウ化トリウムを含む複数のハロ
ゲン化金属を封入して、ランプの発光管内の電極先端部
へのトリウムの輸送を制御して発光管の性能を改良した
高光度放電ランプに関する。
（２）従来技術 メタルハライド・アーク放電ランプは、米国特許第3,
234,421号に記載されているように、ランプによって放
出される光の色温度を変更し、且つランプによる光出力
の動作効率を高めるために高圧放電ランプの発光管の中
に水銀と共に種々の発光金属のハロゲン化物を添加した
ものである。従来のメタルハライドランプの電極は、典
型的には、タングステン棒の周りに放熱体として働くタ
ングステン・コイルを巻いて、コイルのターン間のトリ
ウムまたは酸化トリウムを含有する混合物を配置するこ
とにより形成されたトリウム・タングステン電極で構成
される。適当な条件下においてヨウ化トリウムを含む雰
囲気中で作動すると、タングステン棒は末端部にトリウ
ム・スポットを形成する。このトリウム・スポットは良
好な電子放出体として作用し、且つ前記雰囲気中に存在
するハロゲンを介しての輸送サイクルにより連続的に更
新され、動作中に蒸発したトリウムがカソードに戻る。
トリウム・タングステン電極およびその動作方法はMIT
プレスより1971年に発行されたジョン・エフ・ウエイマ
ウス（John F.Waymouth）の著書「放電ランプ（Electri
c Discharge Lamps）」の第９章に記載されている。こ
の中にはランプ電極の先端部に被膜を作るようにトリウ
ムを存在させた場合のランプ電極の動作の解析が記載さ
れている。電極がトリウムで被覆されていない場合、タ
ングステンが露出し、その結果アークとタングステンと
が直接接触するので、電極の仕事関数が一層高くなり、
このため、アーク電流を維持するために電極を一層高い
温度で動作させることが必要となる。このような動作は
特に小形のランプにおいて光束（ルーメン）を次第に低
下させる。すなわち、温度が高くなると電極からのタン
グステンの蒸発によって発光管を黒化させ、その結果光
束を維持することができなくなる。米国特許第4,360,75
6号には、ランプの動作中、発光管内の雰囲気中の遊離
したヨウ素を低減して、電極の先端部上のトリウム層を
維持するような封入材料の組成物が記載されている。こ
の米国特許では、ゲッター（例えば、カドミウムおよび
亜鉛）を添加して、発光管内におけるヨウ素の増加を制
限し、これによってトリウム輸送サイクルを改善してい
る。
234,421号に記載されているように、ランプによって放
出される光の色温度を変更し、且つランプによる光出力
の動作効率を高めるために高圧放電ランプの発光管の中
に水銀と共に種々の発光金属のハロゲン化物を添加した
ものである。従来のメタルハライドランプの電極は、典
型的には、タングステン棒の周りに放熱体として働くタ
ングステン・コイルを巻いて、コイルのターン間のトリ
ウムまたは酸化トリウムを含有する混合物を配置するこ
とにより形成されたトリウム・タングステン電極で構成
される。適当な条件下においてヨウ化トリウムを含む雰
囲気中で作動すると、タングステン棒は末端部にトリウ
ム・スポットを形成する。このトリウム・スポットは良
好な電子放出体として作用し、且つ前記雰囲気中に存在
するハロゲンを介しての輸送サイクルにより連続的に更
新され、動作中に蒸発したトリウムがカソードに戻る。
トリウム・タングステン電極およびその動作方法はMIT
プレスより1971年に発行されたジョン・エフ・ウエイマ
ウス（John F.Waymouth）の著書「放電ランプ（Electri
c Discharge Lamps）」の第９章に記載されている。こ
の中にはランプ電極の先端部に被膜を作るようにトリウ
ムを存在させた場合のランプ電極の動作の解析が記載さ
れている。電極がトリウムで被覆されていない場合、タ
ングステンが露出し、その結果アークとタングステンと
が直接接触するので、電極の仕事関数が一層高くなり、
このため、アーク電流を維持するために電極を一層高い
温度で動作させることが必要となる。このような動作は
特に小形のランプにおいて光束（ルーメン）を次第に低
下させる。すなわち、温度が高くなると電極からのタン
グステンの蒸発によって発光管を黒化させ、その結果光
束を維持することができなくなる。米国特許第4,360,75
6号には、ランプの動作中、発光管内の雰囲気中の遊離
したヨウ素を低減して、電極の先端部上のトリウム層を
維持するような封入材料の組成物が記載されている。こ
の米国特許では、ゲッター（例えば、カドミウムおよび
亜鉛）を添加して、発光管内におけるヨウ素の増加を制
限し、これによってトリウム輸送サイクルを改善してい
る。
発明の概要 本発明の目的は、光束の維持およびランプの寿命を向
上させる高光度放電ランプを提供することにある。本発
明の更に特定の目的は、高光度メタルハライド放電ラン
プの通常の動作サイクルの全体にわたって電極からのタ
ングステンの蒸発による損失を抑えるように発光管内に
特定量のヨウ化トリウムを封入することである。
上させる高光度放電ランプを提供することにある。本発
明の更に特定の目的は、高光度メタルハライド放電ラン
プの通常の動作サイクルの全体にわたって電極からのタ
ングステンの蒸発による損失を抑えるように発光管内に
特定量のヨウ化トリウムを封入することである。
このため、本発明によれば、高光度メタルハライドラ
ンプの発光管用の封入組成物は、ランプの寿命中できる
だけ長く電極からのタングステンの輸送を阻止するよう
に電極表面上のトリウム金属またはヨウ化トリウムを存
続させるのに充分な量のヨウ化トリウムを含む。本発明
の特に好適な実施態様においては、封入組成物は約3.8
（重量）％のヨウ化トリウム（ThI4）またはアーク電流
の１アンペアあたり約0.9ミリグラムのヨウ化トリウム
（ThI4）を含む。
ンプの発光管用の封入組成物は、ランプの寿命中できる
だけ長く電極からのタングステンの輸送を阻止するよう
に電極表面上のトリウム金属またはヨウ化トリウムを存
続させるのに充分な量のヨウ化トリウムを含む。本発明
の特に好適な実施態様においては、封入組成物は約3.8
（重量）％のヨウ化トリウム（ThI4）またはアーク電流
の１アンペアあたり約0.9ミリグラムのヨウ化トリウム
（ThI4）を含む。
本発明の別の目的および利点、ならびにその構成、動
作方法および考えられる最良の態様は添付の図面を参照
した以下の説明からより良く理解されよう。図面全体を
通して同じ符号は同じ構成要素を表わす。
作方法および考えられる最良の態様は添付の図面を参照
した以下の説明からより良く理解されよう。図面全体を
通して同じ符号は同じ構成要素を表わす。
好適実施例の説明 第１図に例示するように、高光度メタルハライド放電
ランプ10は高光度放電ランプ用に適した組成を持つガラ
スのようなガラス質材料から成る外側エンベロープ12
と、通常のねじ山つきソケットに電気的接続を行なうの
に適当な電気接触部を有する口金14を含む。外側エンベ
ロープ12内の空間は真空にするかまたは約0.5気圧の圧
力に窒素ガスを封入してもよい。口金14はランプのステ
ム16を取り囲み、このステム16を通って導電性のワイヤ
端子18および20が伸びている。ワイヤ端子18は支持棒22
に持続され、この支持棒22には支持部材24が取り付けら
れている。一端が支持部材24に接続されている導電圧内
部リード線26は金属箔部材28に接続され、この金属箔部
材28は電極32の電極支柱30に接続されている。支持リー
ド線34が端子20に接続されるとともに、内部リード線36
に直接接続されている。この内部リード線36は金属箔部
材38を介して電極42の電極支柱40に接続されている。固
定用の窪み44が外側エンベロープ12の底端部に設けら
れ、金属カラー46が窪み44のまわりに配設されて支持棒
48を支持する。この支持棒48は支持部材50によって発光
管54のステム52に接続されている。発光管のステム52お
よび56は箔部材28および30のまわりに密着して、発光管
の内部を密封する。
ランプ10は高光度放電ランプ用に適した組成を持つガラ
スのようなガラス質材料から成る外側エンベロープ12
と、通常のねじ山つきソケットに電気的接続を行なうの
に適当な電気接触部を有する口金14を含む。外側エンベ
ロープ12内の空間は真空にするかまたは約0.5気圧の圧
力に窒素ガスを封入してもよい。口金14はランプのステ
ム16を取り囲み、このステム16を通って導電性のワイヤ
端子18および20が伸びている。ワイヤ端子18は支持棒22
に持続され、この支持棒22には支持部材24が取り付けら
れている。一端が支持部材24に接続されている導電圧内
部リード線26は金属箔部材28に接続され、この金属箔部
材28は電極32の電極支柱30に接続されている。支持リー
ド線34が端子20に接続されるとともに、内部リード線36
に直接接続されている。この内部リード線36は金属箔部
材38を介して電極42の電極支柱40に接続されている。固
定用の窪み44が外側エンベロープ12の底端部に設けら
れ、金属カラー46が窪み44のまわりに配設されて支持棒
48を支持する。この支持棒48は支持部材50によって発光
管54のステム52に接続されている。発光管のステム52お
よび56は箔部材28および30のまわりに密着して、発光管
の内部を密封する。
発光管54は、第２図に更に詳細に示すように、上述し
たように各端部が密封された薄壁の融解石英のようなガ
ラス質材料から成る内側エンベロープを有し、電極32お
よび42は内側エンベロープの各端部から内部に突出して
いる。第２図に示す発光管54においては、発光管エンベ
ロープは所定の半径を持つほぼ半球形の端部60、この端
部60の半径よりも大きい半径を持つほぼ半球形の端部7
0、および両端部に結合されたほぼ円弧の回転体の形を
持つテーパー付きの壁72を有する。このような非対称形
の発光管のみを図示しているが、本発明は発光管の長手
方向の軸線に沿ってほぼ一定の半径を持つ円筒形状の発
光管を有するランプにも等しく適用できることを理解さ
れたい。ランプの動作中にアーク支持媒体となる適当な
封入物が発光管54内に入れられる。電極支柱30は62で示
す箇所で発光管端部内に密封され、支柱40は同様に反対
側の発光管端部内に密封されている。タングステン・ワ
イヤ電極32および42は第２図に示す形状に巻かれて、発
光管の内部に所定の距離だけ突出し、ランプの動作中、
封入物の蒸発が適切なレベルに維持されるようにする。
電極42が第３図に拡大して示されている。発光管内の電
極32および42は同様に構成され動作するものであること
を理解されたい。第３図に示すように、タングステン電
極の先端部80はトリウム層82で被覆されている。タング
ステンのコイル84が電極42の棒86を取り囲み、熱を放射
して電極を冷却するように作用する。ランプの動作中封
入物を蒸発状態に維持するための補助部材として、赤外
線反射被膜66を発光管54のエンベロープの一方の端部60
の外面68上に設けてもよい。
たように各端部が密封された薄壁の融解石英のようなガ
ラス質材料から成る内側エンベロープを有し、電極32お
よび42は内側エンベロープの各端部から内部に突出して
いる。第２図に示す発光管54においては、発光管エンベ
ロープは所定の半径を持つほぼ半球形の端部60、この端
部60の半径よりも大きい半径を持つほぼ半球形の端部7
0、および両端部に結合されたほぼ円弧の回転体の形を
持つテーパー付きの壁72を有する。このような非対称形
の発光管のみを図示しているが、本発明は発光管の長手
方向の軸線に沿ってほぼ一定の半径を持つ円筒形状の発
光管を有するランプにも等しく適用できることを理解さ
れたい。ランプの動作中にアーク支持媒体となる適当な
封入物が発光管54内に入れられる。電極支柱30は62で示
す箇所で発光管端部内に密封され、支柱40は同様に反対
側の発光管端部内に密封されている。タングステン・ワ
イヤ電極32および42は第２図に示す形状に巻かれて、発
光管の内部に所定の距離だけ突出し、ランプの動作中、
封入物の蒸発が適切なレベルに維持されるようにする。
電極42が第３図に拡大して示されている。発光管内の電
極32および42は同様に構成され動作するものであること
を理解されたい。第３図に示すように、タングステン電
極の先端部80はトリウム層82で被覆されている。タング
ステンのコイル84が電極42の棒86を取り囲み、熱を放射
して電極を冷却するように作用する。ランプの動作中封
入物を蒸発状態に維持するための補助部材として、赤外
線反射被膜66を発光管54のエンベロープの一方の端部60
の外面68上に設けてもよい。
本発明は、電極表面からのタングステンの蒸発による
損失を防止するためにランプの動作中できるだけ長く電
極先端部80の表面上にトリウム金属層82を存在させるよ
うに発光管の壁の所でのヨウ化トリウムの蒸発速度を維
持することに関する。同様なトリウム層が電極先端部64
上にも設けられている。電極はタングステンとトリウム
金属または酸化トリウム（ThO2）とから成り、ハロゲン
化金属封入物は四ヨウ化トリウム（ThI4）を含む。ラン
プの動作中、四ヨウ化トリウムを含むハロゲン化金属は
アーク中で蒸発し、発光管の内面上に凝縮して斑点74
（第２図）で示すように膜を形成する。発光管の内壁面
を覆う量は放電ランプの動作中に蒸発し得る発光管内の
封入物の量および発光管の形状に依存する。封入物の組
成は発光管の壁の内面を被覆する凝縮物の材料を決定す
る。封入物は通常、例えば約０乃至約５（モル）％のカ
ドミウム・アマルガムを含む水銀アマルガムと、例えば
所定の（重量）％のヨウ化ナトリウム、ヨウ化スカンジ
ウムおよびヨウ化トリウムを含む通常ヨウ化物である複
数のハロゲン化金属と、始動ガスとしての不活性ガスと
を含んでいる。ハロゲン化金属の合計量はランプの通常
の動作中に蒸発する量よりも多くして、ハロゲン化金属
のうちの幾分かが発光管の壁の内面上に凝縮するように
選択される。
損失を防止するためにランプの動作中できるだけ長く電
極先端部80の表面上にトリウム金属層82を存在させるよ
うに発光管の壁の所でのヨウ化トリウムの蒸発速度を維
持することに関する。同様なトリウム層が電極先端部64
上にも設けられている。電極はタングステンとトリウム
金属または酸化トリウム（ThO2）とから成り、ハロゲン
化金属封入物は四ヨウ化トリウム（ThI4）を含む。ラン
プの動作中、四ヨウ化トリウムを含むハロゲン化金属は
アーク中で蒸発し、発光管の内面上に凝縮して斑点74
（第２図）で示すように膜を形成する。発光管の内壁面
を覆う量は放電ランプの動作中に蒸発し得る発光管内の
封入物の量および発光管の形状に依存する。封入物の組
成は発光管の壁の内面を被覆する凝縮物の材料を決定す
る。封入物は通常、例えば約０乃至約５（モル）％のカ
ドミウム・アマルガムを含む水銀アマルガムと、例えば
所定の（重量）％のヨウ化ナトリウム、ヨウ化スカンジ
ウムおよびヨウ化トリウムを含む通常ヨウ化物である複
数のハロゲン化金属と、始動ガスとしての不活性ガスと
を含んでいる。ハロゲン化金属の合計量はランプの通常
の動作中に蒸発する量よりも多くして、ハロゲン化金属
のうちの幾分かが発光管の壁の内面上に凝縮するように
選択される。
通常のランプ動作中、発光管壁上の四ヨウ化トリウム
ThI4と電極の一部を構成するトリウム金属または酸化ト
リウムThO2との間に輸送サイクルが存在する。十分な四
ヨウ化トリウムが発光管壁上に堆積している場合には、
その一部分が連続的に蒸発して、電極上にトリウム金属
を堆積させるための供給源を構成し、これによりタング
ステン電極上のトリウムの被膜を維持する。輸送サイク
ルを活性化するには、電極先端部からのトリウム金属ま
たはThIX（Ｘ＜４）の蒸発速度を管壁における四ヨウ化
トリウムThI4の蒸発速度よりも小さくすることが必要で
ある。本発明は、特にランプの寿命全体にわたって避け
られない金属の損失および発光管内の反応によりヨウ素
が増加する場合において、ランプの寿命にわたって管壁
での四ヨウ化トリウムThI4の蒸発速度を電極からのトリ
ウムの蒸発速度よりも大きい値に維持し、これにより電
極からのタングステンの損失速度を低減することに関す
る。通常の量よりも大きな量のトリウムがランプの寿命
にわたって両電極上に堆積するように物理的および化学
的メカニズムを促進させるためにハロゲン化金属封入物
に特定量のThI4を添加することによって光束の維持が改
善される。アーク電流の１アンペアあたりの四ヨウ化ト
リウムの量を約0.9ミリグラム／アンペアとしたとき、
約0.4ミリグラム／アンペアのThI4濃度を有する発光管
に比べて光束を維持する特性の実質的な改善が実現され
た。ハロゲン化金属封入物の全体の量がほぼ等しい発光
に対してThI4の濃度を約1.0ミリグラム／アンペア乃至
約1.5ミリグラム／アンペアの範囲まで増大したとき、
この光束維持特性の改善は一定に留まること（それ以上
に改善されないこと）が観察された。ランプ内のトリウ
ムの量は光束の維持に影響を及ぼす。これは、単一層の
みの場合に比べて大量のトリウムが存在すると更にタン
グステンの損失が抑えられるため、および／またはトリ
ウムの幾分かが完全に除去しえない発光管内不純物と反
応するためである。いずれの場合にも、発光管内に輸送
に利用できるトリウムが一層多く存在すればするほど、
十分な量のトリウムが電極先端部に輸送されて厚く堆積
するかまたは少なくとも電極上のトリウム被覆層82を維
持する可能性が大きくなる。輸送されるトリウムの量は
発光管壁でのトリウムの蒸気圧によって決定され、この
蒸気圧は発光管壁上の凝縮物の表面温度および凝縮物の
組成によって決定される。
ThI4と電極の一部を構成するトリウム金属または酸化ト
リウムThO2との間に輸送サイクルが存在する。十分な四
ヨウ化トリウムが発光管壁上に堆積している場合には、
その一部分が連続的に蒸発して、電極上にトリウム金属
を堆積させるための供給源を構成し、これによりタング
ステン電極上のトリウムの被膜を維持する。輸送サイク
ルを活性化するには、電極先端部からのトリウム金属ま
たはThIX（Ｘ＜４）の蒸発速度を管壁における四ヨウ化
トリウムThI4の蒸発速度よりも小さくすることが必要で
ある。本発明は、特にランプの寿命全体にわたって避け
られない金属の損失および発光管内の反応によりヨウ素
が増加する場合において、ランプの寿命にわたって管壁
での四ヨウ化トリウムThI4の蒸発速度を電極からのトリ
ウムの蒸発速度よりも大きい値に維持し、これにより電
極からのタングステンの損失速度を低減することに関す
る。通常の量よりも大きな量のトリウムがランプの寿命
にわたって両電極上に堆積するように物理的および化学
的メカニズムを促進させるためにハロゲン化金属封入物
に特定量のThI4を添加することによって光束の維持が改
善される。アーク電流の１アンペアあたりの四ヨウ化ト
リウムの量を約0.9ミリグラム／アンペアとしたとき、
約0.4ミリグラム／アンペアのThI4濃度を有する発光管
に比べて光束を維持する特性の実質的な改善が実現され
た。ハロゲン化金属封入物の全体の量がほぼ等しい発光
に対してThI4の濃度を約1.0ミリグラム／アンペア乃至
約1.5ミリグラム／アンペアの範囲まで増大したとき、
この光束維持特性の改善は一定に留まること（それ以上
に改善されないこと）が観察された。ランプ内のトリウ
ムの量は光束の維持に影響を及ぼす。これは、単一層の
みの場合に比べて大量のトリウムが存在すると更にタン
グステンの損失が抑えられるため、および／またはトリ
ウムの幾分かが完全に除去しえない発光管内不純物と反
応するためである。いずれの場合にも、発光管内に輸送
に利用できるトリウムが一層多く存在すればするほど、
十分な量のトリウムが電極先端部に輸送されて厚く堆積
するかまたは少なくとも電極上のトリウム被覆層82を維
持する可能性が大きくなる。輸送されるトリウムの量は
発光管壁でのトリウムの蒸気圧によって決定され、この
蒸気圧は発光管壁上の凝縮物の表面温度および凝縮物の
組成によって決定される。
ハロゲン化金属封入物中のThI4の相対濃度を増大する
と、他のランプ金属（例えば、ナトリウムおよびスカン
ジウム）の損失または反応により時間の経過につれて増
加するヨウ素が電極上でのトリウムの凝縮を抑制するま
で、管壁におけるThI4の蒸発速度を増大してトリウムの
電極への輸送を有利にする傾向がある。ハロゲン化金属
封入物の全体の量を増大すると、発光管の小さな割目お
よび他の低温部分を充填するのに十分な凝縮物が得ら
れ、更に発光管の形状が適切な場合は、凝縮物で被覆さ
れる管壁の範囲が局在化されずに上側の電極の点まで管
壁の内面全体にわたって拡がる。ハロゲン化金属凝縮物
で発光管壁が完全に被覆されると、タングステン化合物
の発光管への堆積が防止され、その結果管壁黒化が防止
される。また、過剰な封入物により、十分な四ヨウ化ト
リウムが管壁上に存在して、トリウム輸送サイクルを維
持し、ランプ電極上のトリウム被膜を維持する。電極先
端部上にトリウムが存在すると、これが障壁として作用
することにより、および／または仕事関数を下げる結果
として電極先端部の温度を低下させることにより、タン
グステンの損失を低減する。管壁を広い範囲にわたって
被覆する凝縮物は発光管の上部においてトリウムの貯蔵
部として作用して、上側電極の近くのトリウム濃度を増
大し、ランプの動作中この電極の先端部上のトリウム被
膜を改善する。ハロゲン化金属封入物が約3.8（重量）
％から見かけの飽和限界である約6.0（重量）％までの
範囲の量の四ヨウ化トリウムThI4を含むと、約1.8（重
量）％のThI4の濃度の場合に比べて、ランプ設計上の他
の要因に関係なく光束の維持が改善されることがわかっ
た。飽和限界を超えた濃度においては、好ましくない化
学反応がトリウムと他の発光管材料または化学物質との
間に生じることがある。約0.5アンペア乃至3.5アンペア
のアーク電流および約80乃至約270ボルトの電圧レベル
で作動する約30ワット乃至約1000ワットの範囲のメタル
ハライド放電ランプにおいては、ランプのアーク電流に
対するThI4の量の比が約0.9ミリグラム／アンペア乃至
約1.5ミリグラム／アンペアの範囲になるように十分な
量のThI4を含むハロゲン化金属封入物を使用することに
より、トリウム輸送サイクルが維持され、これによりラ
ンプの光束の維持が改善される。
と、他のランプ金属（例えば、ナトリウムおよびスカン
ジウム）の損失または反応により時間の経過につれて増
加するヨウ素が電極上でのトリウムの凝縮を抑制するま
で、管壁におけるThI4の蒸発速度を増大してトリウムの
電極への輸送を有利にする傾向がある。ハロゲン化金属
封入物の全体の量を増大すると、発光管の小さな割目お
よび他の低温部分を充填するのに十分な凝縮物が得ら
れ、更に発光管の形状が適切な場合は、凝縮物で被覆さ
れる管壁の範囲が局在化されずに上側の電極の点まで管
壁の内面全体にわたって拡がる。ハロゲン化金属凝縮物
で発光管壁が完全に被覆されると、タングステン化合物
の発光管への堆積が防止され、その結果管壁黒化が防止
される。また、過剰な封入物により、十分な四ヨウ化ト
リウムが管壁上に存在して、トリウム輸送サイクルを維
持し、ランプ電極上のトリウム被膜を維持する。電極先
端部上にトリウムが存在すると、これが障壁として作用
することにより、および／または仕事関数を下げる結果
として電極先端部の温度を低下させることにより、タン
グステンの損失を低減する。管壁を広い範囲にわたって
被覆する凝縮物は発光管の上部においてトリウムの貯蔵
部として作用して、上側電極の近くのトリウム濃度を増
大し、ランプの動作中この電極の先端部上のトリウム被
膜を改善する。ハロゲン化金属封入物が約3.8（重量）
％から見かけの飽和限界である約6.0（重量）％までの
範囲の量の四ヨウ化トリウムThI4を含むと、約1.8（重
量）％のThI4の濃度の場合に比べて、ランプ設計上の他
の要因に関係なく光束の維持が改善されることがわかっ
た。飽和限界を超えた濃度においては、好ましくない化
学反応がトリウムと他の発光管材料または化学物質との
間に生じることがある。約0.5アンペア乃至3.5アンペア
のアーク電流および約80乃至約270ボルトの電圧レベル
で作動する約30ワット乃至約1000ワットの範囲のメタル
ハライド放電ランプにおいては、ランプのアーク電流に
対するThI4の量の比が約0.9ミリグラム／アンペア乃至
約1.5ミリグラム／アンペアの範囲になるように十分な
量のThI4を含むハロゲン化金属封入物を使用することに
より、トリウム輸送サイクルが維持され、これによりラ
ンプの光束の維持が改善される。
高光度メタルハライド放電ランプにおいて標準の電極
を使用した特定の実験において、約85.1（重量）％のヨ
ウ化ナトリウム（NaI）、約11.1（重量）％のヨウ化ス
カンジウム（Scl3）および約3.8（重量）％のヨウ化ト
リウム（ThI4）より成るハロゲン化金属封入組成物を使
用したところ、約85.9％のNaI、12.3％のScI3、および
1.8％のThI4より成る封入物を使用した場合に比較し
て、光束の維持が著しく改善された。ハロゲン化金属封
入物中のThI4の濃度を約3.8（重量）％とした80および1
00フットのメタルハライドランプと約1.8（重量）％のT
hI4の濃度を有する同様なランプとを試験した。ThI4の
濃度に対する光束の維持の比較を含む種々の因子につい
ての工場での実験において、2000時間の連続運転の後、
3.8（重量）％のThI4の濃度を有するランプは1.8（重
量）％のThI4の濃度を有するランプよりも光束の維持が
約11.3％高かった。125ワットのメタルハライドランプ
を3000時間動作させる同様な実験を行い、ランプの1/3
は3000時間連続運転し、ランプの2/3は11時間動作させ
て１時間休止させるというパターンで合計3000時間運動
した。約3.8（重量）％のThI4濃度またはアーク電流の
１アンペアあたり約0.9ミリグラムのThI4濃度を有する1
25ワットのランプは、約1.8（重量）％のThI4濃度また
は１アンペアあたり約0.4ミリグラムのThI4濃度を有す
るランプよりも平均の光束維持が約12.6％改善されるこ
とを示した。
を使用した特定の実験において、約85.1（重量）％のヨ
ウ化ナトリウム（NaI）、約11.1（重量）％のヨウ化ス
カンジウム（Scl3）および約3.8（重量）％のヨウ化ト
リウム（ThI4）より成るハロゲン化金属封入組成物を使
用したところ、約85.9％のNaI、12.3％のScI3、および
1.8％のThI4より成る封入物を使用した場合に比較し
て、光束の維持が著しく改善された。ハロゲン化金属封
入物中のThI4の濃度を約3.8（重量）％とした80および1
00フットのメタルハライドランプと約1.8（重量）％のT
hI4の濃度を有する同様なランプとを試験した。ThI4の
濃度に対する光束の維持の比較を含む種々の因子につい
ての工場での実験において、2000時間の連続運転の後、
3.8（重量）％のThI4の濃度を有するランプは1.8（重
量）％のThI4の濃度を有するランプよりも光束の維持が
約11.3％高かった。125ワットのメタルハライドランプ
を3000時間動作させる同様な実験を行い、ランプの1/3
は3000時間連続運転し、ランプの2/3は11時間動作させ
て１時間休止させるというパターンで合計3000時間運動
した。約3.8（重量）％のThI4濃度またはアーク電流の
１アンペアあたり約0.9ミリグラムのThI4濃度を有する1
25ワットのランプは、約1.8（重量）％のThI4濃度また
は１アンペアあたり約0.4ミリグラムのThI4濃度を有す
るランプよりも平均の光束維持が約12.6％改善されるこ
とを示した。
本発明の上述した説明から、本技術分野に専門知識を
有する者は、トリウム輸送サイクルを強化するようにメ
タルハライドランプの設計上の種々の要因を認識して利
用した本発明の結果として、メタルハライド放電ランプ
における光束の維持が実質的に改善されたことを理解さ
れよう。
有する者は、トリウム輸送サイクルを強化するようにメ
タルハライドランプの設計上の種々の要因を認識して利
用した本発明の結果として、メタルハライド放電ランプ
における光束の維持が実質的に改善されたことを理解さ
れよう。
第１図は、本発明を適用した高光度メタルハライド放電
ランプの正面図である。 第２図は第１図に示したランプの発光管の部分断面正面
図である。 第３図は本発明のアーク電極の拡大図である。 ［主な符号の説明］ 12……外側エンベロープ、14……口金、 16……ステム、18,20……ワイヤ端子、 32,42……電極、54……発光管。
ランプの正面図である。 第２図は第１図に示したランプの発光管の部分断面正面
図である。 第３図は本発明のアーク電極の拡大図である。 ［主な符号の説明］ 12……外側エンベロープ、14……口金、 16……ステム、18,20……ワイヤ端子、 32,42……電極、54……発光管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダニエル・マイケル・キャップ アメリカ合衆国、オハイオ州、カートラ ンド、モンテレイ・ドライブ、8095番 (72)発明者 ティモシー・デビッド・ラッセル アメリカ合衆国、オハイオ州、パルマ、 エス・カンターバリイ、6454番 (56)参考文献 特開 昭55−161349（ＪＰ，Ａ) 特公 昭54−36782（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭56−8982（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (4)
- 【請求項１】80乃至270ボルトの範囲のランプ動作電圧
を供給する交流電源で作動される高光度メタルハライド
放電ランプにおいて、 密封された光透過性のガラス質外側エンベロープと、 前記外側エンベロープに固定された、外部電源を前記外
側エンベロープの内部に電気的接続するための第１およ
び第２の電気的端子手段と、 前記端子手段のそれぞれに接続されている第１および第
２の導電性リード線手段と、 前記外側エンベロープ内に配置され、第１および第２の
端部を有する密封された光透過性のガラス質発光管エン
ベロープと、 前記発光管エンベロープ内に配置され、前記発光管エン
ベロープの前記第１および第２の端部内に密封されてい
る第１および第２の電極手段であって、タングステンと
トリウムまたは酸化トリウムとで構成された第１および
第２の電極手段と、 前記発光管エンベロープの前記各端部にあるステムを通
過して、前記導電性リード線手段のそれぞれを前記第１
および第２の電極手段のそれぞれに接続する第１および
第２の内部リード線手段と、 前記外側エンベロープに対して所定の向きに前記発光管
エンベロープを支持する支持手段と、 前記発光管エンベロープ内に封入された、５（モル）％
以下のカドミウム・アマルガムを含む水銀アマルガムよ
り成る放電支持媒体と、 前記発光管エンベロープ内に始動ガスとして封入された
不活性封入ガスと、 ランプの通常の動作中に蒸発する量よりも多く前記発光
管エンロープ内に封入された、四ヨウ化トリウム、ヨウ
化ナトリウムおよびヨウ化スカンジウムを含むハロゲン
化金属封入物であつて、四ヨウ化トリウムの量が、ハロ
ゲン化金属全体の3.8（重量）％乃至6.0（重量）％の範
囲で、かつ前記電極の少なくとも先端部上にトリウムの
被膜を維持するためにアーク電流の１アンペア当り0.9
乃至1.5ミリグラムの量であるハロゲン化金属封入物
と、を有するメタルハライド放電ランプ。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のメタルハライ
ド放電ランプにおいて、前記ハロゲン化金属封入物が、
85.1（重量）％のヨウ化ナトリウム、11.1（重量）％の
ヨウ化スカンジウムおよび3.8（重量）％の四ヨウ化ト
リウムよりなるメタルハライド放電ランプ。 - 【請求項３】80乃至270ボルトの範囲のランプ動作電圧
を供給する交流電源で作動される高光度メタルハライド
放電ランプ用の発光管において、 第１および第２の端部を有する密閉された光透過性のガ
ラス質発光管エンベロープと、 前記発光管エンベロープの前記第１および第２の端部に
密封されている第１および第２の電極手段であつて、タ
ングステンとトリウムまたは酸化トリウムとで構成され
ている第１および第２の電極手段と、 前記発光管エンベロープの前記各端部にある各発光管ス
テムを通過して、前記第１および第２の電極手段のそれ
ぞれを電源に接続する第１および第２の内部リード線手
段と、 前記発光管エンベロープ内に封入され、５（モル）％ま
でのカドミウムを含み得る水銀アマルガムよりなる放電
支持媒体と、 始動ガスとしての不活性封入ガスと、 ランプの通常の動作中に蒸発する量よりも多く前記発光
管エンベロープ内に封入された、四ヨウ化トリウム、ヨ
ウ化ナトリウムおよびヨウ化スカンジウムを含むハロゲ
ン化金属封入物であつて、四ヨウ化トリウムの量が、ハ
ロゲン化金属全体の3.8（重量）％乃至6.0（重量）％の
範囲で、かつ前記電極の少なくとも先端部上にトリウム
の被膜を維持するためにアーク電流の１アンペアあたり
0.9乃至1.5ミリグラムの量であるハロゲン化金属封入物
と、を有する発光管。 - 【請求項４】特許請求の範囲第３項記載の発光管におい
て、前記ハロゲン化金属封入物が、85.1（重量）％のヨ
ウ化ナトリウム、11.1（重量）％のヨウ化スカンジウム
および3.8（重量）％の四ヨウ化トリウムよりなる発光
管。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US915,370 | 1986-10-06 | ||
| US06/915,370 US4798995A (en) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | Metal halide lamp containing halide composition to control arc tube performance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63136454A JPS63136454A (ja) | 1988-06-08 |
| JP2598796B2 true JP2598796B2 (ja) | 1997-04-09 |
Family
ID=25435636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62250847A Expired - Lifetime JP2598796B2 (ja) | 1986-10-06 | 1987-10-06 | 発光管の特性を制御するハロゲン化組成物を封入したメタルハライドランプ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4798995A (ja) |
| JP (1) | JP2598796B2 (ja) |
| DE (1) | DE3733217A1 (ja) |
| GB (1) | GB2197982B (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5212424A (en) * | 1991-11-21 | 1993-05-18 | General Electric Company | Metal halide discharge lamp containing a sodium getter |
| US5708328A (en) * | 1992-06-03 | 1998-01-13 | General Electric Company | Universal burn metal halide lamp |
| US5729090A (en) * | 1995-02-21 | 1998-03-17 | General Electric Company | Sodium halide discharge lamp |
| DE102004005903A1 (de) * | 2004-02-05 | 2005-08-25 | Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH | Hochdruckentladungslampe und Herstellungsverfahren für eine Hochdruckentladungslampe |
| EP2427904B1 (en) * | 2009-05-07 | 2013-02-20 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Mercury-free high-intensity gas-discharge lamp |
| JP5093304B2 (ja) * | 2010-07-02 | 2012-12-12 | ウシオ電機株式会社 | ショートアーク型放電ランプ |
| JP5035709B2 (ja) * | 2010-07-02 | 2012-09-26 | ウシオ電機株式会社 | ショートアーク型放電ランプ |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US3234421A (en) * | 1961-01-23 | 1966-02-08 | Gen Electric | Metallic halide electric discharge lamps |
| US3845342A (en) * | 1962-10-16 | 1974-10-29 | Sylvania Electric Prod | Electric discharge device containing thorium, mercury and iodine |
| US3407327A (en) * | 1967-12-21 | 1968-10-22 | Sylvania Electric Prod | High pressure electric discharge device containing mercury, halogen, scandium and alkalimetal |
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| JPS6010254B2 (ja) * | 1977-08-27 | 1985-03-15 | 株式会社島津製作所 | 捩り試験装置 |
| US4199701A (en) * | 1978-08-10 | 1980-04-22 | General Electric Company | Fill gas for miniature high pressure metal vapor arc lamp |
| US4340836A (en) * | 1978-09-11 | 1982-07-20 | General Electric Company | Electrode for miniature high pressure metal halide lamp |
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| US4581557A (en) * | 1979-01-02 | 1986-04-08 | General Electric Company | Stabilized high intensity discharge lamp |
| JPS55161349A (en) * | 1979-06-05 | 1980-12-15 | Toshiba Corp | Metal halide lamp |
| JPS568982A (en) * | 1979-07-05 | 1981-01-29 | Tamura Electric Works Ltd | Positioning system |
| US4360756A (en) * | 1979-11-13 | 1982-11-23 | General Electric Company | Metal halide lamp containing ThI4 with added elemental cadmium or zinc |
| US4463277A (en) * | 1980-08-11 | 1984-07-31 | North American Philips Lighting Corporation | Compact halogen-cycle incandescent lamp, and lamp unit utilizing such lamp as a light source |
| US4499396A (en) * | 1982-08-18 | 1985-02-12 | Gte Products Corporation | Metal halide arc discharge lamp with means for suppressing convection currents within the outer envelope and methods of operating same |
| US4591752A (en) * | 1983-10-14 | 1986-05-27 | Duro-Test Corporation | Incandescent lamp with high pressure rare gas filled tungsten-halogen element and transparent thick walled safety envelope |
-
1986
- 1986-10-06 US US06/915,370 patent/US4798995A/en not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-10-01 DE DE19873733217 patent/DE3733217A1/de active Granted
- 1987-10-05 GB GB8723306A patent/GB2197982B/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-10-06 JP JP62250847A patent/JP2598796B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3733217C2 (ja) | 1992-09-03 |
| US4798995A (en) | 1989-01-17 |
| GB8723306D0 (en) | 1987-11-11 |
| GB2197982B (en) | 1990-09-19 |
| DE3733217A1 (de) | 1988-04-14 |
| GB2197982A (en) | 1988-06-02 |
| JPS63136454A (ja) | 1988-06-08 |
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