JP3122590U - メタルハライドランプ - Google Patents

Abstract

【課題】特にガスを封入された外管の条件に適合するメタルハライドランプ用の金属ハロゲン化物の封入物を提供する。
【解決手段】少なくとも１種の不活性ガスと、水銀と、少なくとも１種のハロゲンを有する金属ハロゲン化物とを有するイオン化可能な封入物を備え、封入物がハロゲン化物用の金属としてタリウムＴｌ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉおよび希土類元素を含むメタルハライドランプにおいて、封入物が追加的にハロゲン化水銀を含んでいる。
【選択図】 図１

Description

本考案は、少なくとも１種の不活性ガスと、水銀と、少なくとも１種のハロゲンを有する金属ハロゲン化物とを有するイオン化可能な封入物を備え、封入物がハロゲン化物用の金属としてタリウムＴｌ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉおよび希土類元素を含む高圧放電ランプ用のメタルハライドランプに基づいている。本考案は特に温白色発光を有するランプ用の封入物を扱う。

温白色発光を得るために、メタルハライドランプは一般にヨウ化スズを含んでいる。しかしながら、これはまた金属スズの正確な分量を要求される。放電管内への封入物として、ランプは、しばしば水銀および希ガスに加え、ナトリウム、スズ、タリウム、インジウムおよびリチウムの金属ヨウ化物および金属臭化物を含んでいる。スズを含むこの種の封入物は、往々にして極度に小さくかつ電極腐食および電極焼損を生じる光束を有する。それ故、スズを含むこの種の封入物はこの特に攻撃的な封入物に耐え得る特別な電極を必要とする（例えば、特許文献１参照）。この種のランプを製造する場合、ランプ型式の変更時に長期の切換え時間が必要であり、かくして高い保管コストが生じる。

さらにまた、特許文献２には温白色発光を有する金属のナトリウムＮａ、スカンジウムＳｃ、リチウムＬｉ、ジスプロシウムＤｙおよびタリウムＴｌを含む金属ハロゲン化物の封入物を含むランプが開示されている。その色温度は３０００Ｋである。

スカンジウムＳｃを含むこの種の封入物は保守性が極めて乏しく、それは点灯期間中に光束が著しく低下することを意味する。さらにまた、スカンジウムＳｃをベースにするランプの演色性は比較的貧弱である。

特許文献３には、放電管を一部だけ囲繞する二つの端部付き外管を有するメタルハライドランプが開示されている。

米国特許第４７８２２６６号明細書 米国特許第５６９４００２号明細書 米国特許出願公開第２００４２５３８９７号明細書

本考案の課題は、特にガスを封入された外管の条件に適合するメタルハライドランプ用の金属ハロゲン化物の封入物を提供することにある。

この課題は、少なくとも１種の不活性ガスと、水銀と、少なくとも１種のハロゲンを有する金属ハロゲン化物とを有するイオン化可能な封入物を備え、封入物がハロゲン化物用の金属としてタリウムＴｌ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉおよび希土類元素を含むメタルハライドランプにおいて、封入物が追加的にハロゲン化水銀を含んでいることによって解決される。
本考案の実施態様は次の通りである。
希土類元素のジスプロシウムＤｙ、ホルミウムＨｏ、ツリウムＴｍからなる群から選択された少なくとも１種のハロゲン化物が、特に三つ全てが一緒に使用され、使用された最多成分の割合が使用された最少成分の割合の高々３倍に相当している（請求項２）。
封入物は放電管のバルブ容積１ｍｌ当り０．１〜２．５ｍｇ、特に０．２〜２．０ｍｇ／ｍｌのハロゲン化希土類元素を含んでいる（請求項３）。
ハロゲン化物を形成するためのハロゲンとしてヨウ素および／または臭素が使用される（請求項４）。ヨウ素が高々１０％の割合の臭素と一緒にハロゲンとして使用される（請求項５）。
封入物はバルブ容積１ｍｌ当り０．１〜２．０ｍｇ、特に０．１２〜１．２ｍｇ／ｍｌのヨウ化水銀を含んでいる（請求項６）。
希土類元素とリチウムとのモル比は１．０〜１５、好ましくは１．２〜１２である（請求項７）。
ランプは、さらに、硬質ガラス又は石英ガラスから成る外管と、石英ガラスから成り二つの電極を含む放電管とを備え、外管は特に放電管を一部だけ囲繞している（請求項８）。放電管と外管との間の空間に封入ガスが封入されている（請求項９）。封入ガスは２００〜９００ミリバールの窒素Ｎ₂、希ガス、二酸化炭素ＣＯ₂を単独で又は混合して含んでいる（請求項１０）。

本考案は、ナトリウムＮａ、タリウムＴｌおよび希土類元素を用いる金属ハロゲン化物の封入物と、ハロゲン化リチウムとを使用する。スカンジウム又はスズを避けるために、ハロゲン化水銀、好ましくは臭化水銀が追加的に使用される。これは保守性を改善する。この場合、その他のハロゲン化物を有する他の成分は使用されない。使用されたハロゲン化物はヨウ素および／または臭素である。可能な最高の演色性を達成するために、使用された希土類元素においてはジスプロシウムＤｙ、ホルミウムＨｏおよびツリウムＴｍが同時に存在すると好ましい。

石英ガラスから成る放電管を用いるメタルハライドランプの製造時には、さらにまた外管を備えこの外管が放電管を一部だけ囲繞する新規設計を用いることで相当のコスト節減が達成できることが判っている。封入ガスは外管内で使用される。しかしながら、このことが放電管に対する変更された温度平衡に通ずる。これまで常套的であったスカンジウム又はスズを含む金属ハロゲン化物からなる封入物は、これらの条件下では余りに不安定であり長期の有効寿命を達成することは出来ない。

正確に計量されたハロゲン化水銀の添加がこの問題を解決する。

この場合、希土類元素（ＲＥ）、ナトリウム、タリウムおよびリチウムのハロゲン化物を含む封入物が使用される。この封入物はバルブ容積１ｍｌ当り０．１〜２．５ｍｇのヨウ化希土類元素を含む。０．２〜２．０ｍｇ／ｍｌの値が好ましい。封入物は追加的にバルブ容積１ｍｌ当り０．１〜２．０ｍｇのヨウ化水銀または臭化水銀を含む。０．１２〜１．２ｍｇ／ｍｌの値が好ましい。特に、希土類元素とリチウムとのモル比は１．０〜１５であり、好ましくは１．２〜１２である。推奨される希土類金属はジスプロシウムＤｙ、ホルミウムＨｏ、ツリウムＴｍの少なくとも１つであり、これらの三つＤｙ，Ｈｏ，Ｔｍ全てからなる混合物が使用されると好ましい。使用されたハロゲンはヨウ素または臭素である。封入物は臭素よりもヨウ素を多量に含むと好ましい。特に、ヨウ素が単独で使用され、臭素の含有量はモル分率で高々１０％である。

希土類の封入量が過剰である場合、色温度は極度に低下する。封入物中の希土類の量が最低限に満たない場合、色温度は極度に高くなる。

リチウムに対する希土類元素のモル比が過剰である場合、色温度は極度に高くなる。リチウムに対する希土類元素のモル比が最低限に満たない場合、光束は極度に低下する。

ヨウ化水銀ＨｇＩ₂の封入量が過剰である場合、色温度と光束は極度に低下する。ヨウ化水銀の封入量が最低限に満たない場合、有効寿命期間中の光束の低下は極度に大きくなる。

ランプの色温度は、好ましくは２６００〜３８００Ｋの色温度を持つ温白色範囲内にある。アーク長１ｍｍごとのワット数で与えられる比出力は好ましくは５〜２５Ｗ／ｍｍである。

この封入物は、好ましくは５０〜１０００Ｗの出力率を有するランプの一般照明用に適している。それ故、このランプは低光束密度から中光束密度用として使用される。ここでは、管壁負荷は通常４０Ｗ／ｃｍ²未満であり、比出力は３０Ｗ／ｍｍアーク長未満であり、電極間隙は５ｍｍを上回る。

かくして、長期の有効寿命、通常は４０００時間以上の有効寿命を達成することができ、同時に大きな光束を達成することができる。

以下の説明は、幾つかの例示された実施形態に基づいて本考案のより詳細な説明を提供することを意図している。

図１は、両端を封止した１５０Ｗの定格出力を有するメタルハライドランプ１の側面図を示す。石英ガラスから成る放電管２は楕円体として設計され、金属ハロゲン化物の封入物の他に二つの電極３も含んでいる。放電管端部は、箔５を埋設した融着シール４により封止されている。ピンチ部も封止に適している。これらの融着シール４は外部導電体６に接続されている。外部導電体６は筒状スリーブ７内を案内され、一体型口金部９の受入れ部８内で終端している。この口金は鋼または別の耐熱金属からの単一部材にて製造されており、接点要素としての円形ディスク１０と心出し・保持手段としての針状突起１１とを備えている。放電管の凸状部分は一部を、巻付け支持部１３でピンチ部４とスリーブ７との間の移行部領域に巻き付けて支持された外管１２により囲繞されてある。

外管１２は環状凹み１４を有し、金属から成る弾性支持条帯１５が外管の内面に沿って張られている。この支持条帯１５には、必要に応じてジルコニウムＺｒ、鉄Ｆｅ、バナジウムＶ、コバルトＣｏ等のゲッタ材を含有させることができる。これらの材料は酸素や水素等の各種物質の吸収に用いられる。外管１２内には、詳細には放電管２と外管１２との間の空間には、窒素、希ガス、または別の不活性ガスを封入したり、或いは真空にもできる。

別の例示された実施形態において、外管１２内には、詳細には放電管２と外管１２との間の空間には、窒素Ｎ₂および／または二酸化炭素ＣＯ₂とネオンＮｅとの混合ガスが点灯特性を改善するために封入され、全圧は２００〜９００ミリバールである。この場合、放電管内で使用される始動ガスはネオン−アルゴン（Ｎｅ−Ａｒ）、ネオン−クリプトン（Ｎｅ−Ｋｒ）またはネオン−アルゴン−クリプトン（Ｎｅ−Ａｒ−Ｋｒ）のペニング混合ガスである。特に、有効寿命期間を通じて良好な点灯特性を維持するために、外管１２内には、詳細には放電管２と外管１２との間の空間には、全圧が３００〜９００ミリバールの窒素−ネオン（Ｎ₂−Ｎｅ）または二酸化炭素−ネオン（ＣＯ₂−Ｎｅ）の混合ガスが封入される。この場合のネオンは２５〜６０％を形成する。

図２は、図１に示した例示された実施形態に従い１００時間の点灯時間後のランプのスペクトルを示す。放電管２は１０ｍｇの水銀Ｈｇと表１に示された金属ハロゲン化物の封入物とを含んでいる。外管１２内、詳細には放電管２と外管１２との間の空間内の封入物はアルゴンである。

より高いか或いは低い色温度は、金属ハロゲン化物の相対比を適切に選択することで設定することができる。希土類としては、各事例における封入物はツリウムＴｍ、ジスプロシウムＤｙ、ホルミウムＨｏをほぼ等しい割合で用いる。これらの割合は、特に最低表示成分の高々３倍までの割合、すなわち３：３：１まで変動させることができる。

図３と図４は、表１に例示された実施形態に関する有効寿命の関数としての図１のランプの光束ＬＦの変化と色温度Ｔｎの変化とを示す。両特性変数は、少なくとも６０００時間の有効寿命まで非常に安定している。

表１は、１５０Ｗランプに用いられた封入物に類似の封入物を有する７０Ｗランプに関するパラメータもまた示している。

本考案によるメタルハライドランプを示す図 本ランプのスペクトルを示す図 有効寿命に対する光束の変化を示す図 有効寿命に対する色温度の変化を示す図

符号の説明

１ メタルハライドランプ
２ 放電管
３ 電極
４ 融着シール
５ 箔
６ 外部導電体
７ 筒状スリーブ
８ 受入れ部
９ 口金部
１０ 円形ディスク
１１ 針状突起
１２ 外管
１３ 巻き付け支持部
１４ 環状凹み
１５ 支持条帯

Claims (10)

1. 少なくとも１種の不活性ガスと、水銀と、少なくとも１種のハロゲンを有する金属ハロゲン化物とを有するイオン化可能な封入物を備え、封入物がハロゲン化物用の金属としてタリウム（Ｔｌ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）および希土類元素を含むメタルハライドランプにおいて、封入物が追加的にハロゲン化水銀を含んでいることを特徴とするメタルハライドランプ。
2. 希土類元素のジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、ツリウム（Ｔｍ）からなる群から選択された少なくとも１種のハロゲン化物が、特に三つ全てが一緒に使用され、使用された最多成分の割合が使用された最少成分の割合の高々３倍に相当していることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
3. 封入物は放電管のバルブ容積１ｍｌ当り０．１〜２．５ｍｇ、特に０．２〜２．０ｍｇ／ｍｌのハロゲン化希土類元素を含んでいることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
4. ハロゲン化物を形成するためのハロゲンとしてヨウ素および／または臭素が使用されることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
5. ヨウ素が高々１０％の割合の臭素と一緒にハロゲンとして使用されることを特徴とする請求項４記載のメタルハライドランプ。
6. 封入物はバルブ容積１ｍｌ当り０．１〜２．０ｍｇ、特に０．１２〜１．２ｍｇ／ｍｌのヨウ化水銀を含んでいることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
7. 希土類元素とリチウムとのモル比は１．０〜１５、好ましくは１．２〜１２であることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
8. ランプは、さらに、硬質ガラス又は石英ガラスから成る外管と、石英ガラスから成り二つの電極（１１）を含む放電管（２）とを備え、外管は特に放電管を一部だけ囲繞していることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
9. 放電管と外管との間の空間に封入ガスが封入されていることを特徴とする請求項８記載のメタルハライドランプ。
10. 封入ガスは２００〜９００ミリバールの窒素（Ｎ₂）、希ガス、二酸化炭素（ＣＯ₂）を単独で又は混合して含んでいることを特徴とする請求項９記載のメタルハライドランプ。

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