JPH065614B2 - 反射形メタルハライドランプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は発光管を収容した外管の一部に金属反射膜を設
けてなる反射形メタルハライドランプに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕 金属ハロゲン化物を発光管内に封入してなるメタルハラ
イドランプは，上記金属ハロゲン化物としてハロゲン化
ナトリウムを使用することによつてランプ効率を向上さ
せ，色温度も発熱色に近づけ，さらにはアークを安定さ
せる等の効果が得られることから，この種ランプが現在
の主流となつている。

しかしながら，このようにハロゲン化ナトリウムを含む
メタルハライドランプは，外管内面に金属反射膜を設け
た反射形タイプにおいては実用化されていないのが現状
である。

反射形タイプはランプ自体に反射機能を持させているた
め，ランプ以外に特別の反射器具を必要としない装置全
体としては安価となり，スポツト照明，装飾用，屋外灯
用等に広く用いられるものであり，したがつてランプ効
率の高いハロゲン化ナトリウムを含むメタルハライドラ
ンプの反射形タイプの実用化が強く望まれている。

ところで，ハロゲン化ナトリウムを封入したメタルハラ
イドランプが反射形タイプに適さない原因は，点灯時に
発光管から放射される紫外線が外管内面に設けた金属反
射膜に照射されると光電子が反射膜を形成する金属から
放出され，この光電子が拡散により発光管バルブの外表
面に付着し，発光管を負に帯電させる。メタルハライド
ランプの発光管バルブは通常石英ガラスからなり、石英
ガラスを形成する酸化けい素の格子間距離は発光管内の
ナトリウムイオンよりも大きいため，正に帯電したナト
リウムイオンは上記発光管の外表面の負の光電子による
電位に引かれて石英発光管バルブを通過して発光管外へ
消失する。したがつて，発光管内部の発光ナトリウム金
属量は減少するのでランプ効率は低下すると共に，過剰
の遊離ハロゲンが増えるのでランプ電圧は上昇し短寿命
の原因となる。

このような問題に対処して，たとえば実公昭50−36869
号公報には外管内部に設けた金属反射膜を外管内部の導
電体に対して絶縁するように構成することによつて，金
属反射膜からの光電子放出量を少なくするか，または光
電子が抜けて正に帯電した金属反射膜に再び光電子を引
き戻し，発光管外表面への光電子の付着を防止する方法
が示されている。

しかしながら，この方法の場合には金属反射膜の面積が
かなり大きいので，光電子を引き戻すための正の電荷に
金属反射膜が帯電するまでには相当量の光電子が放出さ
れ，実際には効果が小さい。

また，実開昭49−28364号，実開昭49−28365号各公報に
は整流器を介してランプ内部の導体と金属反射膜を接触
させ，金属反射膜を正または零の電位にすることによ
り、発光管内のナトリウム抜けを防止する方法が示され
ている。

しかしながらこの方法の場合は，製造上，上記接触部を
溶接等により強固に接続される手段が使えず，単に接触
させるだけなので接触部の信頼性に欠け，効果が得られ
ないランプが発生したり，また接触部が離れて僅かな間
隔があいた場合には各部内放電を発生させる等の不都合
を生じることもあつた。

さらに，近年重視されている屋内用途を考慮すれば，直
下照度や配光特性等の一層の改良が望まれている。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に対処してなされたもので，発光管か
らのナトリウムの消失を防止することによつてランプ特
性の低下を防止すると共に，直下照度や配光特性を向上
した反射形メタルハライドランプを提供することを目的
とする。

〔発明の概要〕

本発明は内面の一部に金属反射膜を設けた外管内に収容
される少なくともナトリウムハロゲン化物を封入した発
光管を透光性絶縁遮蔽体で囲むことによつて，上記金属
反射膜からの光電子の放出を制限すると共に，放出され
た光電子の発光管外表面への被着を防止してナトリウム
の発光管外への消失を防ぎ，さらには発光管の外管内へ
の配設位置を規制することによつて直下照度や配光特性
の向上を達成したものである。

〔発明の実施例〕

以下，本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図は40Ｗ級の反射形メタルハライドランプの構成説明
図を示す。図中(1)は外管で，その内面は前面透光部(2)
を除いてたとえばアルミニウムの蒸着膜からなる金属膜
(3)とたとえばシリカからなる光拡散膜(17)とが被着さ
れている。また，外管(1)内部には不活性ガスたとえば
（窒素−ネオン）混合ガスが封入され，開口端部はステ
ム(4)で封止され、口金(5)が装着されている。(6)は短
軸内径約８mm，長軸内径約10mmの楕円球体形状の発光管
で，石英ガラス製の発光管バルブ(7)の両端開口部を加
熱圧潰して形成した封止部(8)，(8)に先端間距離６mmを
隔てて一対の主電極(9)，(9)を対設し，これら主電極
(9)，(9)は上記封止部(8)，(8)に気密に封着される金属
箔(10)，(10)を介して外部リード線(11)，(11)に接続さ
れ，かつ内部には始動用希ガス，水銀および金属ハロゲ
ン化物としてよう化ナトリウムとよう化スカンジウムが
封入されている。また，上記外部リード線(11)，(11)は
導電線を兼ねる発光管のサポート(12)，(12)に接続さ
れ，サポート(12)，(12)はステム(4)に貫通封止された
導入線(13)，(13)を通じて口金(5)に接続されている。

なお，発光管(6)はその一対の主電極(9)，(9)の先端を
結ぶ軸線Ａが外管の軸線Ｂと直交するような位置に配置
することが必要で，しかも発光管(6)の放電アークの中
心が外管(1)の前面透光部(2)の中心にほぼ一致させるこ
とが好ましい。このような配置にすれば，両端封止形の
発光管においては，その各封止部(8)，(8)は発光管(6)
から外管(1)の前面透光部(2)へ向かう直射光を遮断しな
いような位置にくることになる。

また，(14)は両端を開口した内径約２０mm，長さ(L)約3
0mmのたとえば硬質ガラス管からなる透過性絶縁遮蔽体
で，発光管(6)を囲んで配置され，支持体(15)，(15)を
介して発光管のサポート(12)，(12)に固定されている。
透光性絶縁遮蔽体(14)は少なくとも発光管の主電極
(9)，(9)間の放電により発生する紫外線が最も強く放射
される発光管管壁部分（両端封止部(8)，(8)を除く管壁
部分）を囲むに足りる長さを有するこ上とが必要で，か
つ，この長さは透光性絶縁遮蔽体(14)の径に関係する。
すなわち，図示のように主電極(9)，(9)の各先端部とそ
れぞれの近傍に位置する封止部(8)，(8)の端部とを結ぶ
直線の透光性絶縁遮蔽体上の間の距離(l)よりも透光性
絶縁遮蔽体(14)の長さ(L)を両方向に長くすれば良い。

本実施例では上記のようにｌ＝25mm，Ｌ＝30mmであるか
ら，Ｌ＞ｌに設定されている。

次に上記実施例ランプと従来ランプとの寿命特性比較試
験結果を第１表に示す。従来ランプとしては上記実施例
ランプから透光性絶縁遮蔽体(14)を除いた反射形（従来
例１），この従来例１のランプからさらに外管の金属反
射膜(3)を除いた反射形ではない一般形のランプ（従来
例２）の２種類とした。試験個数は各ランプとも１０個
づつとし，点灯1,000時間後の各特性値を初期値（点灯1
00時間後の値）と比較したもので，光束については金属
反射面の有無が絶対値に影響を与えるから絶対値で示さ
ず初期値からの変化率すなわち光束維持率(％)で比較し
た。

この表から明らかなように，透光性絶縁遮蔽体を設けな
い反射形ランプの従来例１は各寿命特性の低下が甚し
く，水銀灯100Ｖ安定器で点灯させたものであるが500時
間ですでに立消えを生じるものが発生し，1,000時間で
は約半数が立消えをおこした。

これに対し透光性絶縁遮蔽体を設けた反射形ランプであ
る実施例のものは不都合を生じたものは１個もなく，金
属反射膜を形成しない一般形ランプの従来例２のものと
ほぼ同様の各寿命特性を示した。

次に発光管(6)と透光性縁遮蔽体(14)との位置関係を上
記実施例と異ならせた場合の寿命特性に与える影響を調
べた結果を第２表に示す。

実験例１〜３の各ランプは透光性絶縁遮蔽体(14)の長さ
を短かくした点を除いては全て上記実施例のランプと同
一構成で，第１図を参照して説明すると，Ｌを短かくし
てＬ／ｌの値を変えたものである。実験例１はＬ＝25mm
でＬ＝ｌ，実験例２はＬ＝20mmでＬ＜ｌとしたものであ
る。

第２表から明らかなように，実験例１は実施例と同様の
寿命特性であつたが，実験例２のようにＬが短かくなる
と多少寿命性が低下する。しかし第１表の従来例１と比
べれは明らかに改善効果が認められ、実用に供し得る特
性である。第２表より，発光管(6)との位置関係は，発
光管の一対の主電極の各先端部とそれぞれの近傍に位置
する封止部の端部とを結ぶ直線の間の距離(l)よりも透
光性絶縁遮蔽体の長さ(Ｌ)を長く設定すれば，反射形メ
タルハライドランプにおいても一般形メタルハライドラ
ンプとほぼ同様の寿命特性が得られ，より好ましいこと
が判る。

このように発光管(6)と透光性絶縁遮蔽体(14)との位置
関係を規制すれば，少なくとも発光管の主電極(9)，(9)
間の放電により発生する紫外線が最も強く放射される発
光管管壁部分（両端封止部を除く管壁部分）は透光性絶
縁遮蔽体(14)で囲われているから，上記発光管管壁部分
に対応する位置にある金属反射膜(3)から放出される多
量の光電子は透光性絶縁遮蔽体(14)によつて遮断される
ので発光管外表面に付着することが防止される。

また，発光管(6)の両端封止部方向へ放射される紫外線
量は少ないので，本実施例が示すようにランプ特性に大
きな影響を及ぼすほどの熱電子が拡散してこないが、両
封止部(8)，(8)に保温膜を兼ねるアルミナ等の塗布を行
えば，紫外線の一部も遮蔽され，さらに好ましい結果が
得られる。

次に本発明における発光管(6)と外管(1)との位置関係に
ついて述べると，発光管(6)から最も強く光が放射され
る部分，つまり主電極(9)，(9)間に対応する発光管壁部
分と外管(1)の前面透光部(2)との間には光を遮蔽する発
光管防止部(8)，(8)が存在しない形態となつているか
ら，実質的光効率を向上させることができる。反射形で
ない一般バルブを外管に使用したランプでは，ランプを
球の中心とした球体の全積分でそのランプ光束を比較す
るのが常であるが，本発明のように外管内面に金属反射
膜を形成した反射形ランプにおいては，発光管中心と外
管の前面透光部を結ぶ領域内の光束で評価されるべきも
ので，この方法がより実用的であろう。

上記実施例ランプと，同じく反射形メタルハライドラン
プではあるが発光管配置位置が一般的である発光管軸Ａ
と外管軸Ｂとを一致させた従来ランプとにつき，配光を
比較測定した結果を第２図に示す。図において縦軸は光
度Ｉ(θ)(Cd)を対数で表わし、横軸は鉛直角θ(度)をと
つた直角座標による鉛直配光曲線で表わしてある。図中
実線で示したものが本発明の実施例の特殊で，破線が上
記のように発光管配置位置が発光管軸と外管軸とを一致
させた従来ランプの配光特性を示している。図より明ら
かなように，従来ランプは光度分布が均一でなくθが約
３０度以下の所で光度が低下している。これは封止部に
よる発光管からの光の遮蔽が原因で，特に小wattのもの
程発光管に対する封止部の相対的大きさが増す為配光特
性の不均一さが増す傾向が見られた。

一方実線で示した本実施例の場合封止部が発光管から外
管の前面透光部へ向かう直射光を遮蔽しないように配置
されている為，小wattにも拘らず広角度にわたつて均一
な光度分布を示している。これは屋内照明遥として重要
な特性と言える。

直下照度Ｅｏは光度をＩ（θ＝０度），光源（点光源と
みなす）からの距離をｌとした時Ｅｏ＝Ｉ（θ＝０度）
／ｌ^２で表わされた同一距離で比較すると図２のθ＝０
度の時の光度に比例する。従がつて本実施例の場合一般
的な発光管と外管の配置構成のものと比較し約62％向上
する。

このような効果は，特に小形の反射形メタルハライドラ
ンプの場合のように低い天井に取り付けて使用され，ま
た商品等の直接照明等に利用されることを考慮すれば一
層有効であり，低ワツトで充分な効果が得られるから省
エネルギーの面からも極めて好ましいものである。

さらに実施例のような構造とすれば，上記発光管軸Ａと
外管軸Ｂとを一致させた従来ランプに比較して，発光管
(6)や透光性絶縁遮蔽体(14)を含めたマウント全体の重
心は口金(5)側に移行するから，マウント強度も増し，
複雑な構造にしなくても輸送中の振動，衝撃に充分耐え
ることができるし，また発光管(6)が水平位置となる通
常のランプ取付位置で点灯する場合に，発光管(6)の最
冷部となるチップ部(16)は透光性絶縁遮蔽体(14)で囲わ
れているからその保温効果によって最冷部温度は上昇
し，ランプ効率の改善にもなる。

第３図は他の実施例を示し，上記第１図に示した実施例
と同一個所には同一符号をつけてその説明は省略する。
本実施例における発光管(6)は片封止形で封止部(8)は１
個所だけである。このような発光管(6)は，一対の主電
極(9)，(9)の先端を結ぶ軸線Ａが外管の軸線Ｂと直交す
るような位置に配置され，かつ，封止部(8)は発光管(6)
から外管(1)の前面透光部(2)へ向かう直射光を遮断しな
いような位置，つまり外管口金(5)側にくるように配置
される。また，透光性絶縁遮蔽体(14)の長さは次のよう
にして決められる。すなわち，その一端側（14a）は発
光管頂部（6a）と結ぶ直線の延長が外管の前面透光部
(2)にくること，また他端側（14b）は主電極(9)の先端
と封止部(8)の端部とを結ぶ直線の延長部よりも長くす
るように設定すれば良い。

このような構成であれば，先の実施例と同様に金属反斜
面(3)から放出される光電子による封入ナトリウムの消
失を防止して寿命特性の改善ができると共に，直下照度
や配光特性も向上することができる。なお，実施例では
前面透光部から放射されるビーム角度を拡げるためにシ
リカ粉末を金属反射膜上に塗布したが，光拡散効果の外
に演色性をも改善する目的で蛍光体粉末を塗布すること
もできる。このような粉体の塗布は光電子の一部を上記
粉体の吸収効果により減少させることに役立つ。

また，透光性絶縁遮蔽体の材質は硬質ガラスに限るもの
ではなく石英ガラスや他のガラス類あるいはセラミツク
ス等でもよく，紫外線遮断機能を有すれば一層好ましい
がこれは必ずしも必要とするものではなく，金属反射膜
と発光管との中間に位置して金属反射膜からの光電子の
発光管外表面の付着を防止し，かつ，紫外線によりこの
遮蔽体自体から光電子を放出しない電気的絶縁性を有
し，しかもランプ特性を低下させない透光性と，ランプ
点灯時の高温に耐え得る耐熱性を備えたものであればよ
い。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば，発光管を囲む透光
性絶縁遮蔽体の設置によつて封入ナトリウムの消失を防
いで寿命特性を改善できると共に，発光管の主電極を結
ぶ軸線が外管の軸線と直交するように外管内に発光管を
配置することによつて、直下照度および配光特性を向上
させることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成説明図，第２図は上記
実施例ランプと従来ランプとの特性比較曲線図，第３図
は他の実施例の構成説明図である。 (1)……外管，(2)……前面透光部， (3)……金属反射膜，(6)……発光管， (7)……発光管バルブ，(8)……発光管の封止部， (9)，(9)……主電極，(17)……光拡散膜 Ａ……発光管軸線，Ｂ……外管軸線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】封止部に一対の主電極を配設し，内部に始
   動用希ガス，水銀および金属ハロゲン化物として少なく
   ともハロゲン化ナトリウムを封入してなる発光管と，こ
   の発光管を囲む透光性絶縁遮蔽体とを，前面透光部を除
   いて内面に金属反射膜を設けた外管内に収容し，上記発
   光管は一対の主電極の先端を結ぶ軸線が外管の軸線と直
   交し，かつ，封止部が発光管から外管の前面透光部へ向
   かう直射光を遮蔽しないような位置に配置されることを
   特徴とする反射形メタルハライドランプ。