JPH02273457A - 垂直点灯式多重管形金属蒸気放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、光化学反応などのような産業用に使用される
高圧金属蒸気放電灯に係わり、複数の発光管を外管に収
容して垂直姿勢で点灯使用される多重管形金属蒸気放電
灯に関する。

（従来の技術） 成る特別な波長の光はｌｌ１体の光化学反応の光源とし
て有用であり、従来から高圧水銀ランプやメタルハライ
ドランプなどの高圧金属蒸気放電灯か光化学反応用光源
として使用されている。

このような光化学反応装置においては、反応液を収容し
た反応槽内に上記光源としての高圧金属蒸気放電灯を浸
漬し、この放電灯から放射される光線により反応液を化
学反応させるようになっている。

したかって、この種の放電灯は、石英ガラスや硬質ガラ
スなどからなる円筒状の外管内に石英ガラスからなる発
光管を収容した２重管以」二の構造をなしており、外管
は反応液が侵入しないように片口金タイプとされ、しか
もこれは垂直姿勢で反応槽内に浸漬される。

また、反応効率を高めるため、反応槽を深くし、これに
応じて発光長の大きな光源か望ま１７＜、従−〕でラン
プ長さは数１．００ｍｍから数１１０００Ｔ１にも亘る
長尺な構造のものまである。

しかしながら、一般に金属蒸気放電灯の発光効率は、発
光管に封入した発光金属の蒸気圧で左右され、この蒸気
圧は発光管の最冷部温度により決まる。したがって最冷
部温度が決まると封入発光金属固有の発光特性を呈示す
るものである。

そしてまた、通常、金属蒸気放電す］は、垂直点灯する
と発光管の最下位置に最冷部が発生ずる。

しかしながら、上記のようにランプ長さが数１．００１
１ｍから数１０００ｍｍにも亘る長尺な構造の放電灯は
、内部に収容された発光管の長さも数１、．０ＯＩｉＩ
ｌｌから数１０００１１ＩＩｌｌにも亘る長尺なものと
なり、このような放′屯灯を反応槽内て垂直点灯した場
合は全長に亘り一様な発光強度を得ることができず、下
側で発光強度か大きく、上側で弱くなる傾向かみられる
。

これは反応液により放電灯か冷やされるから温度か上昇
ぜす、封入した発光金属が充分に蒸発ｊ７すれていない
ため充分な対流が生じなく、上側でむしろ金属蒸気が稀
薄になるためである。

これを防止するために発光管の最下位置の最冷部の温度
を高める工夫もなされているがこれには限度かあり充分
な効果が上っていない。

そこで、外管に収容された発光管を複数に分割し、つま
り互いに独立した発光長の短い複数の発光管を外管内に
、管軸に沿って配置して収容することか考えられている
。

このようにすれば、各発光管内の金属蒸気が上側位置で
稀薄になることか軽減される利点がある上記のような外
管内に管軸方向に沿って複数の発光管を収容した従来の
垂直点灯式多重管形金属蒸気放電灯は、各発光管か相互
に同一仕様に形成されており、しかも直列に接続された
構造であった。

各発光管を同一仕様に形成する理由は、同一定格のもの
を多数他作ることか、異種定格のものをそれぞれ作るよ
りも作り易くコストダウンが可能なだめてあり、また、
各発光管を外管内で直列に接続する理由は、外管内で各
発光管に対する配線数を簡素化するためである。

（発明が解決しようとする課題） しかしなから、上記のような外管内に複数の発光管を収
容した垂直点灯式多重管形金属蒸気放電灯においては、
外管内の対流のため上側に位置する発光管が下位の発光
管の熱を受けて温度」１昇し、］二位の発光管の最冷部
温度が」１昇するから、下位の発光管程光出力か低くな
る不具合がある。

また、各発光管毎に点灯中の温度差があると、熱的な応
力差か生（７て寿命特性にもばらつきを発生ずる。

そしてまた、各発光管は外管内で直列に接続されていて
、外管内には下端から」１端に亘りリート線か導かれて
おり、上位の発光管程この外側近傍を導かれているリー
ド線との電位差が大きく、発光管に封入した金属、特に
沃化すトリウムや沃化リチウムなどを封入したメタルハ
ライドランプの場合は、発光管内とリード線との間の電
界の影響ですトリウムイオンやリチウムイオンが発光管
の外に吸引されて消失し、このため発光管か短寿命にな
る。このような発光管の寿命は、各発光管が直列に接続
されているため、いづれかコー個の発光管が早期に寿命
を終えると、他の発光管も点灯不能となり、ランプ全体
が１個の発光管の寿命に追従して短寿命となってしまう
。

本発明はこのような事情にもとづきなされたちので、各
発光管間の発光特性のばらつきを解消し、寿命特性を向
上させることができる垂直点灯式多重管形金属蒸気放電
灯を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、外管内に、この外管の管軸方向に沿って複数
の発光管を収容しするとともに、これら発光管を互いに
直列に接続し、上記外管の姿勢がその管軸方向を略垂直
にｌ−で点灯される垂直点す」式多重管形金属蒸気放電
灯において、垂直姿勢で下部に位置する発光管の単位容
積当りのランプ負荷をこれよりも上部に位置する発光管
の単位容積当たりのランプ負荷よりも高くしたことを特
徴とする。

（作用） 本発明によれば、下位の発光管の単位容積当たりのラン
プ負荷を」二位の発光管のランプ負荷よりも高くしたの
で、点灯中に下位の発光管の発熱か高くなり、外管内の
熱対流と協働してで上下の発光管の温度差か軽減され、
各発光管間の発光特性のばらつきか解消されるとともに
、寿命特性のばらつきも解消される。

（実施例） 以下、本発明に゛ついて、図面に示す一実施例にもとづ
き説明する。

図面はランプ電力４．　Ｋ　Ｗタイプの光化学反応用メ
タルハライドランプを示し、１は外管である。

この外管１は、たとえば硬質ガラスにより形成されてお
り、上下端が閉塞されているとともに上端に一対の口金
ピン２ａ、　２ｂを突設しである。

なお、外管１は、全長２１００　ｍｍｓ内径５５ｍｍと
されている。

このような外管１内には管軸方向に沿って複数個の発光
管か収容されており、本実施例では３個の発光管３，４
．．５か上から順位に収容されている。

これら各発光管３，４．５は、それぞれ石英ガラスによ
り形成された同一大きさのバルブの両端封止部に電極ｔ
３ａ、　［ｉｂ　（第２図に示す）を封装して構成され
ている。

本実施例の場合、各発光管３，４．５は内径２０　ｎｖ
、発光長３００肛とされている。そして、これら発光管
３，４．５には、３個ともにそれぞれ沃化すトリウムが
０　、　２５　ｍｇ／　ｃｃおよびアルコンノＪスか１
５　’ｒｏｒｒづつ互いに同等に封入されている。

また、最」二位の発光管３には水銀が３．０ｍｇ／ＣＣ
封入されており、これにより最上位の発光管３はランプ
電圧が／１．９０　Ｖとなるように設定されている。

中間位置の発光管４には水銀か３．　３ｍｇ／ｃｃ封入
されており、これによりこの中間の発光管４はランプ電
圧が５２０Ｖどなるように設定されている。

さらに、最下位の発光盾５は水銀が３，７ｎ＋ｇ／ＣＣ
月人されており、これにより最下位の発光管５はランプ
電圧から５０■となるように設定されている。

このような３個の発光管３，４．５は、外管１内で第２
図に示すように直列に接続されている。

すなわち、最上位の発光管３の一方の電極６ａは、リー
ド線７を介して一方の口金ピン２ａに接続されでいると
ともに、他方の電極Ｇｂは接続線９ａを介して中間位の
発光管４の一方の電極６ａに接続されている。中間位の
発光管４の他方の電極６ｂは他の接続線９））を介して
最下位の発光管５の一方の電極６ａに接続されＣいる。

最−ド位の発光管５の他方の電極Ｂｂは他のリード線８
に接続されており、この他のり−１・線８は外管１内を
軸方向に導かれ、他方の口金ピン２ｂに接続されている
。

このような３個の発光管３，４．５は、外管１内で外管
１の管軸方向に沿って配置されている。

各発光管３，４．５の圧潰封止部分は、それぞれ金属ハ
ンド１０により挾持されており、これら金属バンド１０
はワイヤ１１により金属プレート１２に接続されている
。金属プレート１２には発光管３，４゜５の圧潰１」止
部勺が挿通されており、これら金属プレート１２の周縁
部には板ばね１３・・か取り付けられている。これら板
ばねＩ３・は外管１の内面に弾接し、したかって各発光
管３　、４．　、５を外管１のほぼ管軸」二に保持して
いる。」皿上に隣接する発光管３，４．５間の金属プレ
ート１２は、連結ワイヤ１４・により軸方向に連結され
ている。このため、発光管３，４．５は外管１内に垂下
されているものである。

なお、本実施例の場合、」二記リード線７，８はそれぞ
れザポートワイヤ１５ａ　、　１５１）に接続されてお
り、これらザボートワイヤ１．５　ａ　、　１．５　ｂ
は絶縁祠１６、１．６を介して最上位の発光管３を吊り
持ちしている。

また、下端から上端まで導かれたリード線８には絶縁チ
ューブ１７が被覆されている。

そして、このようなランプにはランプ電流４．４Ａか流
され、有効発光長か７５０ｍｍで全体のランプ電圧は１
．５６０　Ｖ　（４９０−４−５２０＋５５０Ｖ）とな
り、ランプ電力が６ＫＷとされている。

このような構成による光化学反応用メタルハライドラン
プの作用を説明する。

」二記のランプは、光化学反応槽内に垂直姿勢で浸漬さ
れ、反応液に光を照射してこの反応液を光化学反応させ
る。

この場合、ランプを点灯さぜると、発光管３゜４．５は
直列に接続されているから、全部の発光管３，４．．５
に流れるランプ電流は同等である。

しかしながら、本実施例の場合、発光管３，４゜５の大
きさを同等とし、上位の発光管３には水銀を３．　　Ｏ
ＴＩＩｇ／ｃｃ封入することによりランプ電圧か４９０
Ｖとなるように設定してあり、また、中間の発光管４に
は水銀を３．３１／ｃｃ封入してランプ電圧が５２０Ｖ
となるように設定してあり、さらには、最下位の発光管
５には水銀を３．　７ｍｇ／ＣＣ封入してランプ電圧が
５５０Ｖとなるように設定しであるから、下位の発光管
はど単位容積当たりのランプ負荷か高くなる。

このため、下位の発光管はど温度上昇が高くなる。

したかって、点灯中に夕ｉ管１内で対流による温度差を
生じても、この対流と協働して各発光管３４５の温度差
か低減される。

この結果、各発光管３，４．５の発光強さが同等になり
、外管１の上下方向で発光強度の差が少なくなる。

また、各発光管３　、４．　、５の温度差か低減される
ことから、発光管３，４．５間の寿命差が解消され、ラ
ンプ全体の寿命が長くなる。

第３図に本実施例のランプについての光束維持率の特性
を示す。

同図から理解できるように、上位の発光管３は従来より
も光束維持率が格段に向上し、中間の発光管４は従来と
大差なく、かつ最下位の発光管５はむしろ従来よりも光
束維持率が抑制され、従って全体として発光強度のバラ
ンスか良くなって管軸方向の光量差かなくなり、かつ寿
命特性のばらつきも低減されることが判る。

なお、本発明は」二記実施例に制約されるものではない
。

ずなわぢ、上記実施例では、下位の発光管はど単位容積
当たりのランプ負荷を高めるため、各発光管３　、４．
　、５の大きさを同等とし、発光管３４．５に封入する
水銀の量を変えてランプ電圧を変化させるようにしたか
、本発明はこれに限らず、発光管３，４．５に封入する
水銀などの月人金属の量は同じにし、各発光管３，４．
５の大きさを異ならせることにより管壁負荷を変え、下
位の発光管はとランプ負荷を旨くするようにしてもよい
。

また、各発光管３，４．５に保温膜を形成しく最上位は
無くてもよい）、この保温膜による保コ−３ 温作用が下位の発光管はど高くなるようにして単位容積
当たりのランプ負荷を異ならぜるようにしてもよい。

さらにまた、メタルハライドランプで実施する場合は、
沃化すトリウム以外に、カリウム、インジウム、ガリウ
ム、タリウムなどの少なくとも１種からなるハロゲン化
物を用いてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によると、下位の発光管の単
位容積当たりのランプ負荷を上位の発光管のランプ負荷
よりも高くしたので、点灯中に下位の発光管の発熱か高
くなり、外管内の熱対流と協同してて上下の発光管の温
度差が軽減され、各発光管間の発光特性のばらつきが解
消さ、！するとともに、寿命特性のばらつきも解消され
る。したがって、光出力の管軸方向に沿う差か解消され
るとともに、ランプ寿命が長くなる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は光化学反応用
メタルハライドランプの全体を示す正面図、 第２図はその回路構成図、 第３図は光束維持 率を示す特性図である。 、・　夕１　管　、 ・・発光管、 ６ａ。 ６ｂ・ 電極、 リ ド線。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外管内に、この外管の管軸方向に沿って複数の発
   光管を収容するとともに、これら発光管を互いに直列に
   接続し、上記外管の姿勢がその管軸方向を略垂直にして
   点灯される垂直点灯式多重管形金属蒸気放電灯において
   、 上記垂直姿勢において下部に位置する発光管の単位容積
   当たりのランプ負荷をこれよりも上部に位置する発光管
   の単位容積当たりのランプ負荷よりも高くしたことを特
   徴とする垂直点灯式多重管形金属蒸気放電灯。
2. （２）上記各発光管の大きさおよびランプ電流を同等と
   し、垂直姿勢において下部に位置する発光管の封入金属
   の量をこれよりも上部に位置する発光管の封入金属の量
   よりも多くしたことを特徴とする第１の請求項に記載の
   垂直点灯式多重管形金属蒸気放電灯。