JPH04296437A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、メタルハライドランプ
などのような金属蒸気放電灯における発光の色むらを防
止する手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、メタルハライドランプは、発光
効率に優れ長寿命であり、しかも演色性に優れているこ
とから、屋外照明用光源として広く使用されているが、
最近では店舗などの屋内照明やプロジェクターの光源あ
るいは自動車用ヘッドランプなどにも適用範囲が広がり
つつある。

【０００３】しかしながら、メタルハライドランプは、
ランプ毎に発光色の違いが生じることがあり、また１個
のランプ中でも場所により色むらが発生する場合がある
。

【０００４】これは、発光管内部で温度差が生じ、また
金属ハロゲン化合物の密度差が生じることに原因し、か
つ製造上の各種ばらつきや、点灯姿勢なども要因となる
。

【０００５】すなわち、メタルハライドランプにおいて
は、発光管内に封入される金属ハロゲン化物として、種
々の材料の選択および組み合わせが採用されているが、
例えばナトリム（Ｎａ）とスカンジウム（Ｓｃ）を組み
合わせて用いたハロゲン化物は、効率が良く、しかもス
ペクトル分布が可視光の全体に亘るので演色性に富んで
いるため、臭化ナトリウム（ＮａＢｒ）、臭化スカンジ
ウム（ＳｃＢｒ３　）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）お
よびヨウ化スカンジウム（ＳｃＩ３　）などの混合形態
で発光管内に封入される。

【０００６】このようなメタルハライドランプを、電極
間を結ぶランプ軸が水平となる姿勢で点灯すると、発光
管内のガス対流によりアークが上に弯曲するような曲り
を生じることがある。このようなア−クの曲りは、ア−
クの曲り側でＮａの黄色味を帯びた発光が強くなり、発
光管全体で色分離が生じ、場所による色むらが発生する
ことがある。

【０００７】このような色分離はＮａとＳｃの重さによ
るもので、ＮａはＳｃに比べて原子量が小さく、対流に
よって上方に移動し易く、放電空間の上半分ではＮａの
密度が高くなるから多量のＮａが励起されてＮａの発光
色が強くなると考えられる。

【０００８】また、ＳｃとＮａは励起エネルギに差があ
り、Ｓｃは励起エネルギが高いから高い温度領域で発光
し、つまりア−クの中心部で発光し、Ｎａは励起エネル
ギが低いので中温度領域、すなわちア−クの周囲付近で
発光し、このようなことから場所による発光色の差が生
ずるものと考えられている。

【０００９】金属ハロゲン化物として他の材料、例えば
臭化ジスプロシウム（ＤｙＢｒ３　）、ヨウ化セシウム
（ＣｓＩ３　）、ヨウ化錫（ＳｎＩ２　）などを用いた
場合でも、大なり小なり上記の傾向が生じ、同様な不具
合が発生する。

【００１０】このような色むらを防止するため、発光管
の内面に光拡散面を形成すると有効であることが提案さ
れている。

【００１１】つまり、発光管の内面に光拡散面を形成す
れば、蒸発金属から発せられる光を発光管内面で光拡散
、散乱させ、各種の色が混ぜられて発光管の外に放出さ
れるから、場所による色むらが目立たなくなる利点があ
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の場
合、発光管の内面に形成される光拡散面は、白熱電球な
どで採用されているように、石英ガラスからなる発光管
の内面をフッ酸でエッチングして表面を微細な凹凸面（
梨地面）とし、いわゆるすりガラス状にするか、または
アルミナＡｌ２　Ｏ３　やシリカＳｉＯ２　などの粉末
を発光管の内面に付着させるなどの構造が採用されてい
る。

【００１３】上記発光管内面に形成した微細な凹凸面や
、アルミナＡｌ２　Ｏ３　やシリカＳｉＯ２　などの粉
末からなる光拡散面の場合、光屈折率が低い不具合があ
る。 すなわち、石英ガラスからなる発光管の内面をエッチン
グして微細な凹凸面を形成した場合は、実質的にシリカ
ＳｉＯ２　が主成分となるが、シリカＳｉＯ２　の光屈
折率は約１．４５であり、またアルミナＡｌ２　Ｏ３　
の光屈折率は約１．７６である。このような低屈折率の
光拡散面の場合は光拡散（散乱）作用が低く、充分な拡
散特性が得られないことがある。そして、散乱作用を高
めようとすると、光拡散面を厚い層（膜）にする必要が
あり、このようにすると光の吸収が発生して光出力が低
下する不具合がある。

【００１４】本発明はこのような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、光吸収が少なくて
拡散作用が良好になされ、色むらを低減することができ
る金属蒸気放電灯を提供しようとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の電極を
封装した発光管の内面に、微結晶ダイアモンドからなる
光拡散面を形成したことを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明によれば、ダイアモンドの光屈折率は２
．４１程度であり、アルミナＡｌ２　Ｏ３　やシリカＳ
ｉＯ２　の光屈折率よりも高いので、表面層または膜を
厚くすることなく光を拡散させることができる。

【００１７】

【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１は小形メタルハライドランプを
示し、１はその発光管である。発光管１は石英ガラスに
より形成されており、放電空間が球または楕円球形に形
成されている。発光管１のランプ軸Ｏ−Ｏに沿う両端部
には圧潰封止部２、２が形成されており、これら封止部
２、２には、それぞれ金属箔導体３、３が封着されてい
る。これら金属箔導体３、３はモリブデン等のような高
融点金属からなり、電極軸４、４が溶接されており、こ
れら電極軸４、４の先端には電極コイル５、５が巻装さ
れている。電極軸４および電極コイル５はそれぞれタン
グステンにより形成されている、まお、金属箔導体３、
３には外部リード線６、６が接続されており、これら外
部リード線６、６は封止部２、２の外部に導出されてい
る。

【００１８】上記発光管１の内面には微結晶ダイアモン
ドからなる光拡散面７が形成されている。ダイアモンド
結晶粒の大きさは数μｍであり、発光管１の内面の略全
面に亘り形成されている。

【００１９】このような発光管１には、金属ハロゲン化
物、例えば臭化ジスプロシウム（ＤｙＢｒ３　）、ヨウ
化セシウム（ＣｓＩ３　）、ヨウ化錫（ＳｎＩ２　）、
および緩衝金属として水銀、さらに始動時の立上り補助
のためにキセノンガスのような希ガスが封入されている
。

【００２０】なお、入力電力２５０Ｗの小形メタルハラ
イドランプの場合は電極間距離が６ｍｍ、ランプ軸と直
交する方向の発光管の最大径が１０ｍｍ、内容積１ｃｃ
とされ、臭化ジスプロシウム（ＤｙＢｒ３　）を０．５
ｍｇ、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ３　）を０．５ｍｇ、ヨ
ウ化錫（ＳｎＩ２　）を０．５ｍｇ、水銀を１０ｍｇ封
入してある。

【００２１】このような構成による小形メタルハライド
ランプは、例えばスライドプロジェクター用光源として
用いられ、上記のように発光管１の内面に微結晶ダイア
モンドからなる光拡散面７を形成した場合は、スクリー
ンでの色むらが低減された。すなわち、微結晶ダイアモ
ンドからなる光拡散面７を形成しない同一定格のランプ
を使用した場合は、スクリーン中心部に対して４隅部分
の色温度が４００〜６００Ｋ程度低くなり、色むらとし
て明確に視認される。これに対し、本実施例のように約
２μｍの微結晶ダイアモンド膜からなる光拡散面７を形
成したランプの場合、スクリーン中心部に対して４隅部
分の色温度は１００〜１５０Ｋ程度に抑制することがで
き、色むらとして識別できるほどではなくなった。

【００２２】また、微結晶ダイアモンド膜からなる光拡
散面７を形成したランプは、スクリーン中心部と周辺部
との照度差も少なくなった。

【００２３】ダイアモンドの光屈折率は約２．４１であ
り、この値はかなり大きい。一般に、屈折率ｎ１　の媒
体とｎ２　の媒体との界面における光反射率Ｒは、垂直
入射光に対して、 Ｒ＝（ｎ１　−ｎ２　）２　／（ｎ１　＋ｎ２　）２　
の式で表される。したがって、界面による両媒体の屈折
率の差が大きいほど反射率Ｒは大きくなる。

【００２４】発光管内面で光散乱作用をなさしめるには
、気体（屈折率は略１とみなしてよい。）と石英との屈
折率の差が大きな物質の方がよく、したがってダイアモ
ンドは最適であるといえる。

【００２５】なお、発光管１の内面に微結晶ダイアモン
ド膜からなる光拡散面７を作るのは、予め別途作ってお
いた微結晶ダイアモンドの粉末を発光管１の内面に付着
させる方法でもよいが、図２の（ａ）図および（ｂ）図
にそれぞれ示す方法で形成してもよい。

【００２６】すなわち、図２の（ａ）図の場合、未だ加
工していない石英ガラス管１０を加熱炉１１に収容し、
この加熱炉１１内を０．５〜２．０％程度のメタンガス
を混合した数１０Ｔｏｒｒの水素ガス雰囲気に保つ。こ
の状態で加熱炉１１に取付けたヒータ１２により、加熱
炉１１内を８００〜９００℃程度に加熱し、同時に石英
ガラス管１０内に挿通したタングステンまたはタンタル
からなるフィラメントヒ−タ１３を発熱させ、２０００
Ｋ以上に加熱する。この加熱によりメタンガスが分解さ
れ、石英ガラス管１０の内面に活性化炭素が析出される
。この活性化炭素が成長してダイアモンドの結晶が形成
される。

【００２７】なお、ダイアモンド結晶の大きさは石英ガ
ラスの粗し処理によって制御することができ、ダイアモ
ンド結晶膜の厚さも析出時間によって制御可能である。

【００２８】図２の（ｂ）図の場合は、石英ガラス管２
０を予め膨出形状に加工して半製品としておき、これを
上記と同様の方法で製造することにより内面に微結晶ダ
イアモンド膜からなる光拡散面を作る場合を示す。

【００２９】これらの方法は、いわゆる気相析出方法を
応用したものであり、製造費用が安価である利点がある
。

【００３０】微結晶ダイアモンド膜からなる光拡散面７
の層（膜）の厚さは、ダイアモンド１個分の厚さ以上で
あれば光拡散作用を充分に期待することができ、１〜５
μｍが好適する。厚みが大きくなり過ぎると、光吸収が
生じて外部に放出される光の量が少なくなったり、熱膨
脹差によりダイアモンド膜が石英から剥がれることがあ
る。

【００３１】なお、本発明は上記実施例に制約されるも
のではない。

【００３２】すなわち、上記実施例では金属ハロゲン化
物として、臭化ジスプロシウム（ＤｙＢｒ３　）、ヨウ
化セシウム（ＣｓＩ３　）、ヨウ化錫（ＳｎＩ２　）を
用いた場合を説明したが、金属ハロゲン化物はその他の
もの、例えばヨウ化スカンジウム（ＳｃＩ３　）、ヨウ
化ナトリウム（ＮａＩ）などを用いてもよい。

【００３３】また、本発明はメタルハライドランプに適
用して特に有効であるが、高圧ナトリウムランプや水銀
ランプなどであっても実施可能である。

【００３４】そして、ランプは水平点灯する場合に限ら
ず、かつ小形の放電灯は入力を大きくして効率を向上さ
せることが図られているので、発光管内で温度差や密度
差が発生し易く、このため色むらが発生し易い傾向にあ
り、また特に小形ランプに限定されるものでなく、さら
に外管に発光管を収容した２重管構造の金属蒸気放電灯
であってもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、発
光管の内面に微結晶ダイアモンドからなる光拡散面を形
成したから、ダイアモンドの光屈折率が大きいので光拡
散面の表面層または膜を厚くすることなく光を拡散させ
ることができる。このため、光拡散面による拡散作用で
色むらを目立たないように軽減することができ、しかも
光量を低下させる割合が少なくて、所定の明るさを維持
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る小形メタルハライドラ
ンプの側面図。

【図２】（ａ）図および（ｂ）図は、それぞれダイアモ
ンドからなる光拡散面を製造する場合の異なる例を示す
説明図。

【符号の説明】

１…発光管、２…圧潰封止部、３…金属箔導体、４…電
極軸、５…電極コイル、６…外部導入線、７…ダイアモ
ンドからなる光拡散面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　一対の電極を封装した発光管の内面に
   、微結晶ダイアモンドからなる光拡散面を形成したこと
   を特徴とする金属蒸気放電灯。