JPH0432500B2 - - Google Patents
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- JPH0432500B2 JPH0432500B2 JP10416083A JP10416083A JPH0432500B2 JP H0432500 B2 JPH0432500 B2 JP H0432500B2 JP 10416083 A JP10416083 A JP 10416083A JP 10416083 A JP10416083 A JP 10416083A JP H0432500 B2 JPH0432500 B2 JP H0432500B2
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- arc tube
- lamps
- lamp
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/82—Lamps with high-pressure unconstricted discharge having a cold pressure > 400 Torr
- H01J61/827—Metal halide arc lamps
Landscapes
- Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は屋内照明用光源としての適用を図つた
100W以下の小形の金属蒸気放電灯に関する。
100W以下の小形の金属蒸気放電灯に関する。
近年、省エネルギーの見地から従来一般家庭の
室内用照明として、多用されている白熱電球に代
つて、高効率で高演色な金属蒸気放電灯の開発が
強く望まれている。従来の金属蒸気放電灯たとえ
ばメタルハライドランプは100Wを越える中、大
形のものが一般的であつて、一般家庭用には
100W以下の小形ランプが必要となる。
室内用照明として、多用されている白熱電球に代
つて、高効率で高演色な金属蒸気放電灯の開発が
強く望まれている。従来の金属蒸気放電灯たとえ
ばメタルハライドランプは100Wを越える中、大
形のものが一般的であつて、一般家庭用には
100W以下の小形ランプが必要となる。
しかしながら、100W以下の小形メタルハライ
ドランプは発光管も小形になり発光管が小形化さ
れるほど放電空間も小さくなるので、対流が小さ
くなりしかも封止部を極力小さくすることには限
度があるため、放電空間に対する封止部の相対的
な容積比が増して熱損失の割合も大きくなるの
で、ランプ効率の低下を招くものである。
ドランプは発光管も小形になり発光管が小形化さ
れるほど放電空間も小さくなるので、対流が小さ
くなりしかも封止部を極力小さくすることには限
度があるため、放電空間に対する封止部の相対的
な容積比が増して熱損失の割合も大きくなるの
で、ランプ効率の低下を招くものである。
上記対流を増加させる為に発光管形状を球状或
いは、楕円球状にするなどの工夫もなされてお
り、又、封止部の熱損失を防止する為に電極構造
や封止部構造を種々改良するなどの対策も検討さ
れている。
いは、楕円球状にするなどの工夫もなされてお
り、又、封止部の熱損失を防止する為に電極構造
や封止部構造を種々改良するなどの対策も検討さ
れている。
しかしながら上述のごとき発光管構造を改良す
ることの他に、この発光管を封装する外管バルブ
内面に被着される蛍光体においてもランプ効率を
向上させる要因がある。
ることの他に、この発光管を封装する外管バルブ
内面に被着される蛍光体においてもランプ効率を
向上させる要因がある。
従来、主にメタルハライドランプにおいてはそ
の外管内面に被着される蛍光体は、ランプの演色
性を高める為、或いは金属蒸気放電灯特有の輝度
の高さをやわらげる拡散の目的で使用され、ラン
プ光束の上では蛍光体を使用しない場合（以下ク
リアータイプという）に較べて５％程度初期値で
低い値で、むしろ効率を下げていた。しかも、寿
命特性に於いては、ランプの光束低下に加えて、
蛍光体の劣化があり、寿命中のランプ光束はクリ
アータイプに較べ10〜15％も低下する場合があつ
た。
の外管内面に被着される蛍光体は、ランプの演色
性を高める為、或いは金属蒸気放電灯特有の輝度
の高さをやわらげる拡散の目的で使用され、ラン
プ光束の上では蛍光体を使用しない場合（以下ク
リアータイプという）に較べて５％程度初期値で
低い値で、むしろ効率を下げていた。しかも、寿
命特性に於いては、ランプの光束低下に加えて、
蛍光体の劣化があり、寿命中のランプ光束はクリ
アータイプに較べ10〜15％も低下する場合があつ
た。
屋内照明で、白熱電球代替用としての用途が考
えられる小形メタルハライドランプにおいては、
演色性やまぶしさをやわらげる目的での蛍光体は
必要不可欠であるが、一方、小形化による効率の
低下を極力押える発光管構造は、言うまでもない
が、それ以外の要因で、この蛍光体による光束低
下や寿命特性の悪化は、特に小形メタルハライド
の場合極めて重要な問題であつた。
えられる小形メタルハライドランプにおいては、
演色性やまぶしさをやわらげる目的での蛍光体は
必要不可欠であるが、一方、小形化による効率の
低下を極力押える発光管構造は、言うまでもない
が、それ以外の要因で、この蛍光体による光束低
下や寿命特性の悪化は、特に小形メタルハライド
の場合極めて重要な問題であつた。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、
外管に蛍光体を被着した小形金属蒸気放電灯にお
いて、蛍光体に基づく発光効率および寿命特性の
低下を改良することを目的とする。
外管に蛍光体を被着した小形金属蒸気放電灯にお
いて、蛍光体に基づく発光効率および寿命特性の
低下を改良することを目的とする。
本発明は100W以下の小形の金属蒸気放電灯に
おいて、発光管の電極間距離（cm）と電極間を
結ぶ電極軸線に対する発光管バルブの最大内径Ｄ
（cm）との積×Ｄに対する蛍光体を被着した外
管の内表面積をS0（cm2）の比を規制したことを特
徴とする。
おいて、発光管の電極間距離（cm）と電極間を
結ぶ電極軸線に対する発光管バルブの最大内径Ｄ
（cm）との積×Ｄに対する蛍光体を被着した外
管の内表面積をS0（cm2）の比を規制したことを特
徴とする。
以下、本発明の詳細を図示の実験結果を参照し
て説明する。第１図は実験に用いた100W以下の
小形金属蒸気放電灯たとえば小形メタルハライド
ランプの一部切欠断面図を示し、たとえば石英ガ
ラス等の透光性耐熱絶縁物からなる発光管バルブ
１ａの両端部には対向してタングステン等からな
る一対の電極２ａ，２ｂが封止され、これ等電極
２ａ，２ｂは発光管バルブ１ａの両端封止部３
ａ，３ｂに気密に封着されたモリブデン箔４ａ，
４ｂを介してウエルズ５ａ，５ｂにそれぞれ接続
されるとともに発光管バルブ内部には始動用希ガ
ス、水銀および金属ハロゲン化物たとえばナトリ
ウムとスカンジウムの各ハロゲン化物が封入され
て発光管１を形成している。発光管１の一方のウ
エルズ５ａはリードワイヤ６を介してステム７に
封着した内導線８に接続され、他方のウエルズ５
ｂは他の内導線９に接続されている。
て説明する。第１図は実験に用いた100W以下の
小形金属蒸気放電灯たとえば小形メタルハライド
ランプの一部切欠断面図を示し、たとえば石英ガ
ラス等の透光性耐熱絶縁物からなる発光管バルブ
１ａの両端部には対向してタングステン等からな
る一対の電極２ａ，２ｂが封止され、これ等電極
２ａ，２ｂは発光管バルブ１ａの両端封止部３
ａ，３ｂに気密に封着されたモリブデン箔４ａ，
４ｂを介してウエルズ５ａ，５ｂにそれぞれ接続
されるとともに発光管バルブ内部には始動用希ガ
ス、水銀および金属ハロゲン化物たとえばナトリ
ウムとスカンジウムの各ハロゲン化物が封入され
て発光管１を形成している。発光管１の一方のウ
エルズ５ａはリードワイヤ６を介してステム７に
封着した内導線８に接続され、他方のウエルズ５
ｂは他の内導線９に接続されている。
各内導線８，９は口金１０および端子１１と接
続され、口金１０は発光管１を封装する外管１２
の一端に取着されてランプを形成している。
続され、口金１０は発光管１を封装する外管１２
の一端に取着されてランプを形成している。
発光管１はその形状を図示のような電極軸方向
が長軸となる楕円球形または球形あるいはそれに
近い形状とすることにより、発光管内の対流を増
し、発光効率の向上および色分離の軽減を図ると
ともに、最冷部付近の温度を上昇させるのでラン
プが点灯されてから安定するまで、つまり光束値
が規準値に達するまでの時間が著るしく短縮され
る。
が長軸となる楕円球形または球形あるいはそれに
近い形状とすることにより、発光管内の対流を増
し、発光効率の向上および色分離の軽減を図ると
ともに、最冷部付近の温度を上昇させるのでラン
プが点灯されてから安定するまで、つまり光束値
が規準値に達するまでの時間が著るしく短縮され
る。
また、封止部３ａ，３ｂは可能な限りその断面
積を小さくしてあり、これにより封止部３ａ，３
ｂを通じて発光空間の熱が逃げ難いようにしてあ
り、このこともまた発光管の最冷部付近の温度上
昇を計り、封入金属の蒸発を促進するのに役立つ
ものである。
積を小さくしてあり、これにより封止部３ａ，３
ｂを通じて発光空間の熱が逃げ難いようにしてあ
り、このこともまた発光管の最冷部付近の温度上
昇を計り、封入金属の蒸発を促進するのに役立つ
ものである。
また、外管１２内には窒素または不活性ガスが
封入され、かつ、外管内面には演色性改善ならび
に光拡散効果を目的として蛍光体たとえば平均粒
径約4μの赤色発光のマンガン付活ふつ化ゲルマ
ニウム酸マグネシウム蛍光体１３が単位面積当り
1.2mg／cm2の割合で被着されている。
封入され、かつ、外管内面には演色性改善ならび
に光拡散効果を目的として蛍光体たとえば平均粒
径約4μの赤色発光のマンガン付活ふつ化ゲルマ
ニウム酸マグネシウム蛍光体１３が単位面積当り
1.2mg／cm2の割合で被着されている。
このような構成のランプにおいて、ランプ電力
が100W以下の80Wと40Wの２種類のランプを作
製した。
が100W以下の80Wと40Wの２種類のランプを作
製した。
80Wの発光管１は電極間距離が1.0cmで電極
間を結ぶ電極軸線に対する発光管の最大内径Ｄが
1.2cmであり、40Wの発光管１はが0.5cmでＤが
0.8cmに設定してある。一方、このような発光管
の各設定値とＤとの積×Ｄに対する蛍光体１
３を被着した外管１２の内表面積S0（cm2）の比
S0／×Ｄが広い範囲に亘つて変化するように大
きさの異なる外管１２を使用して各種ランプを作
製し、それ等ランプの初期発光効率と寿命特性を
測定した結果を第２図と第３図に示す。
間を結ぶ電極軸線に対する発光管の最大内径Ｄが
1.2cmであり、40Wの発光管１はが0.5cmでＤが
0.8cmに設定してある。一方、このような発光管
の各設定値とＤとの積×Ｄに対する蛍光体１
３を被着した外管１２の内表面積S0（cm2）の比
S0／×Ｄが広い範囲に亘つて変化するように大
きさの異なる外管１２を使用して各種ランプを作
製し、それ等ランプの初期発光効率と寿命特性を
測定した結果を第２図と第３図に示す。
第２図は縦軸に初期発光効率の相対値（％）
を、横軸にS0／×Ｄをとり、第３図は縦軸に寿
命特性すなわち点灯1000時間後の発光効率の低下
率（％）を、横軸にS0／×Ｄをそれぞれとる。
また、第２図において相対値100の値を示すS0／
×Ｄの値は従来の中〜高ワツトの同種メタルハ
ライドランプの一般的な値であるS0／×Ｄ＝40
とした。第２図からS0／×Ｄが200以上であれ
ば従来の中〜高ワツト並の0／×Ｄ＝40のもの
よりも約20％の発光効率の向上が可能であり、
S0／×Ｄが250以上となるとその効果は飽和し
安定した結果が得られる。また、第３図に示す寿
命特性においても、S0／×Ｄの値が大きくなる
につれて従来のS0／×Ｄ＝40よりも優れた効果
が現われ、S0／×Ｄが250以上となるとやはり
その効果は飽和し安定することが判る。
を、横軸にS0／×Ｄをとり、第３図は縦軸に寿
命特性すなわち点灯1000時間後の発光効率の低下
率（％）を、横軸にS0／×Ｄをそれぞれとる。
また、第２図において相対値100の値を示すS0／
×Ｄの値は従来の中〜高ワツトの同種メタルハ
ライドランプの一般的な値であるS0／×Ｄ＝40
とした。第２図からS0／×Ｄが200以上であれ
ば従来の中〜高ワツト並の0／×Ｄ＝40のもの
よりも約20％の発光効率の向上が可能であり、
S0／×Ｄが250以上となるとその効果は飽和し
安定した結果が得られる。また、第３図に示す寿
命特性においても、S0／×Ｄの値が大きくなる
につれて従来のS0／×Ｄ＝40よりも優れた効果
が現われ、S0／×Ｄが250以上となるとやはり
その効果は飽和し安定することが判る。
以上の結果を総合するとS0／×Ｄを250以上
とすれば、初期発光効率および寿命特性について
従来より格段に優れ、かつ安定した効果が得られ
る。
とすれば、初期発光効率および寿命特性について
従来より格段に優れ、かつ安定した効果が得られ
る。
なお、S0／×Ｄすなわち発光管容積に対する
外管の内表面積（つまり外管容積。）が大き過ぎ
ると従来の中〜高ワツトのメタルハライドランプ
では甚だ問題となる点があつた。その１つは外管
が大き過ぎると実用に適さなくなるからである。
この点に関し、100W以下の小形メタルハライド
ランプではその発光管寸法が小さくなるからたと
えS0／×Ｄが中〜高ワツトのそれより大きくて
も外管の大きさの絶対値はそれ程大きくする必要
がないので問題とはならない。たとえば上記のよ
うに40Wのランプの場合、発光管は＝0.5cm、
Ｄ＝0.8cmであるから、S0／×Ｄ≧250を満たす
外管の大きさは球状を例にとれば半径約３cm以上
のバルブであれば良いからである。また、他の問
題としてはS0／×Ｄが大き過ぎると外管内容積
が相対的に大きくなり、発光管の温度が所定の値
まで上昇せず、最冷部温度が低くなり過ぎて発光
効率が低下する点がある。
外管の内表面積（つまり外管容積。）が大き過ぎ
ると従来の中〜高ワツトのメタルハライドランプ
では甚だ問題となる点があつた。その１つは外管
が大き過ぎると実用に適さなくなるからである。
この点に関し、100W以下の小形メタルハライド
ランプではその発光管寸法が小さくなるからたと
えS0／×Ｄが中〜高ワツトのそれより大きくて
も外管の大きさの絶対値はそれ程大きくする必要
がないので問題とはならない。たとえば上記のよ
うに40Wのランプの場合、発光管は＝0.5cm、
Ｄ＝0.8cmであるから、S0／×Ｄ≧250を満たす
外管の大きさは球状を例にとれば半径約３cm以上
のバルブであれば良いからである。また、他の問
題としてはS0／×Ｄが大き過ぎると外管内容積
が相対的に大きくなり、発光管の温度が所定の値
まで上昇せず、最冷部温度が低くなり過ぎて発光
効率が低下する点がある。
しかしながら、この点もまた小形メタルハライ
ドランプの場合には問題とならない。すなわち、
ランプが小形になるにつれて発光管の発光効率は
電極損失や封止部等による損失分が相対的に大き
くなるため、中〜高ワツトのものに較べ相対的に
低下する。
ドランプの場合には問題とならない。すなわち、
ランプが小形になるにつれて発光管の発光効率は
電極損失や封止部等による損失分が相対的に大き
くなるため、中〜高ワツトのものに較べ相対的に
低下する。
これに対し、たとえば発光管形状を従来の円筒
状から球形または楕円球形あるいはそれに近い形
状とすれば、発光管内の対流を増し、発光効率を
向上できる手段も知られているし、またこれによ
れば発光管の管壁負荷も上げることができる。
状から球形または楕円球形あるいはそれに近い形
状とすれば、発光管内の対流を増し、発光効率を
向上できる手段も知られているし、またこれによ
れば発光管の管壁負荷も上げることができる。
このことは、発光管容積を外管容積に対し、従
来のものに較べ相対的に小さくできることを示
し、またそれでいてかつ、外管の温度すなわち蛍
光体の温度を寿命特性に悪影響を及ぼす程には上
昇させないことが可能になる。
来のものに較べ相対的に小さくできることを示
し、またそれでいてかつ、外管の温度すなわち蛍
光体の温度を寿命特性に悪影響を及ぼす程には上
昇させないことが可能になる。
これ等のことにより、従来形のランプではS0／
×Ｄの範囲をそれ程大きくとることができなか
つた問題を小形のメタルハライドランプでは実現
可能とし、しかも発光管に対する外管の大きさが
従来のものより大きいということは、それだけ蛍
光体の被着面積が広がることであり、ランプ効率
の向上に寄与すると共に、蛍光体の発光管からの
熱による劣化を減少でき、発光効率および寿命特
性の改善を果たすことができるわけである。
×Ｄの範囲をそれ程大きくとることができなか
つた問題を小形のメタルハライドランプでは実現
可能とし、しかも発光管に対する外管の大きさが
従来のものより大きいということは、それだけ蛍
光体の被着面積が広がることであり、ランプ効率
の向上に寄与すると共に、蛍光体の発光管からの
熱による劣化を減少でき、発光効率および寿命特
性の改善を果たすことができるわけである。
上記実施例は40Wと80Wのメタルハライドラン
プについて述べたが、本発明は100W以下の小形
ランプにおいては同様の効果が得られるし、また
始動用希ガスと水銀を封入した高圧水銀灯および
始動用希ガス、水銀およびナトリウムを封入した
高圧ナトリウムランプ等の他の金属蒸気放電灯に
おいても効果を発揮できるものである。
プについて述べたが、本発明は100W以下の小形
ランプにおいては同様の効果が得られるし、また
始動用希ガスと水銀を封入した高圧水銀灯および
始動用希ガス、水銀およびナトリウムを封入した
高圧ナトリウムランプ等の他の金属蒸気放電灯に
おいても効果を発揮できるものである。
さらに発光管の形状についても上記両端封止形
に限らずシングルエンドタイプでもよく、また蛍
光体の種類についても上記実施例に限定されるも
のではなく、既知の各種蛍光体をランプ品種に応
じて適宜選択使用できることはいうまでもないこ
とである。
に限らずシングルエンドタイプでもよく、また蛍
光体の種類についても上記実施例に限定されるも
のではなく、既知の各種蛍光体をランプ品種に応
じて適宜選択使用できることはいうまでもないこ
とである。
以上詳述したように本発明は100W以下の小形
の金属蒸気放電灯において、発光管の電極間距離
を（cm）、電極間を結ぶ電極軸線に対する発光
管バルブの最大内径をＤ（cm）、蛍光体を被着した
外管の内表面積をS0（cm2）としたとき、S0／×
Ｄ≧250としたので、従来ランプよりも初期発光
効率を約20％向上し、かつ寿命特性をも格段に向
上さすことを可能とした。
の金属蒸気放電灯において、発光管の電極間距離
を（cm）、電極間を結ぶ電極軸線に対する発光
管バルブの最大内径をＤ（cm）、蛍光体を被着した
外管の内表面積をS0（cm2）としたとき、S0／×
Ｄ≧250としたので、従来ランプよりも初期発光
効率を約20％向上し、かつ寿命特性をも格段に向
上さすことを可能とした。
第１図は実験に使用した小形メタルハライドラ
ンプの一部切欠断面図、第２図および第３図は各
特性比較図である。 １……発光管、１ａ……発光管バルブ、２ａ，
２ｂ……電極、１２……外管、１２ａ……外管内
面、１３……蛍光体、……電極間距離、Ｄ……
電極軸線に対する発光管の最大内径。
ンプの一部切欠断面図、第２図および第３図は各
特性比較図である。 １……発光管、１ａ……発光管バルブ、２ａ，
２ｂ……電極、１２……外管、１２ａ……外管内
面、１３……蛍光体、……電極間距離、Ｄ……
電極軸線に対する発光管の最大内径。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 発光管バルブの端部に一対の電極を設け、内
部に始動用希ガスと少くとも水銀を含む封入物と
を封入してなる100W以下の発光管と、この発光
管を封装し内面に蛍光体を被着した外管とからな
り、上記発光管の電極間距離を（cm）、電極間
を結ぶ電極軸線に対する発光管バルブの最大内径
をＤ（cm）、上記蛍光体を被着した外管の内表面積
をS0（cm2）としたとき、 S0／×Ｄ≧250 なる関係を有することを特徴とする金属蒸気放電
灯。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10416083A JPS59230253A (ja) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | 金属蒸気放電灯 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10416083A JPS59230253A (ja) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | 金属蒸気放電灯 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59230253A JPS59230253A (ja) | 1984-12-24 |
| JPH0432500B2 true JPH0432500B2 (ja) | 1992-05-29 |
Family
ID=14373307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10416083A Granted JPS59230253A (ja) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | 金属蒸気放電灯 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59230253A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0381035B1 (en) * | 1989-01-31 | 1994-08-03 | Toshiba Lighting & Technology Corporation | Single side-sealed metal vapor discharge lamp |
-
1983
- 1983-06-13 JP JP10416083A patent/JPS59230253A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59230253A (ja) | 1984-12-24 |
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