JPH0685311B2 - メタルハライドランプ - Google Patents
メタルハライドランプInfo
- Publication number
- JPH0685311B2 JPH0685311B2 JP24530686A JP24530686A JPH0685311B2 JP H0685311 B2 JPH0685311 B2 JP H0685311B2 JP 24530686 A JP24530686 A JP 24530686A JP 24530686 A JP24530686 A JP 24530686A JP H0685311 B2 JPH0685311 B2 JP H0685311B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- scandium
- metal halide
- lamp
- arc tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Discharge Lamp (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は石英ガラス製発光管バルブ内に金属ハロゲン化
物として少なくともよう化スカンジウムを封入したメタ
ルハライドランプに関する。
物として少なくともよう化スカンジウムを封入したメタ
ルハライドランプに関する。
（従来の技術） 金属ハロゲン化物として少なくともよう化スカンジウム
を使用したメタルハライドランプ，たとえばよう化スカ
ンジウムとよう化ナトリウムとを使用したランプは高効
率，高演色でしかも色むらも少ないという利点からメタ
ルハライドランプの主流として広く普及している。
を使用したメタルハライドランプ，たとえばよう化スカ
ンジウムとよう化ナトリウムとを使用したランプは高効
率，高演色でしかも色むらも少ないという利点からメタ
ルハライドランプの主流として広く普及している。
さらに近年，省エネルギーの観点からこのランプを小形
化することによって白熱電球等に代わる屋内照明用光源
として使用する動きも活発化している。
化することによって白熱電球等に代わる屋内照明用光源
として使用する動きも活発化している。
しかしながら、金属ハロゲン化物として少なくともよう
化スカンジウムを使用したメタルハライドランプは，寿
命中のランプ電圧の上昇が大きくなり，立消え不良を生
じるおそれがある。このような現象は，よう化スカンジ
ウムが発光管バルブ材料の石英と反応し、その結果遊離
したよう素を生じ、このよう素がランプ電圧を上昇させ
るものと推定され，このような現象は高効率を維持させ
るため発光管の管壁負荷を高くする必要がある小形メタ
ルハライドランプにおいて一層顕著となる。
化スカンジウムを使用したメタルハライドランプは，寿
命中のランプ電圧の上昇が大きくなり，立消え不良を生
じるおそれがある。このような現象は，よう化スカンジ
ウムが発光管バルブ材料の石英と反応し、その結果遊離
したよう素を生じ、このよう素がランプ電圧を上昇させ
るものと推定され，このような現象は高効率を維持させ
るため発光管の管壁負荷を高くする必要がある小形メタ
ルハライドランプにおいて一層顕著となる。
このような不都合に対処して、上記発光管内に更にスカ
ンジウムメタルを追加封入する方法も考え出されてい
る。
ンジウムメタルを追加封入する方法も考え出されてい
る。
この方法は，上記よう化スカンジウムと石英との反応に
よつて生じる遊離よう素をスカンジウムメタルに吸着さ
せようとするものである。
よつて生じる遊離よう素をスカンジウムメタルに吸着さ
せようとするものである。
ところが、本発明者等がよう化スカンジウムおよびよう
化ナトリウムに更にスカンジウムメタルを追加封入した
100W級のメタルハライドランプについてその寿命中の特
性を調べたところ，ランプ点灯数百時間後において，第
６図に示したような電極変形を生じているものが発見さ
れた。すなわち，同図〔Ａ〕が正常な形のタングステン
製主電極（２）で，電極軸（６）の先端はアークの安定
化を計るためにコイル（７）から突出させてある。これ
に対し，〔Ｂ〕が変形（6b）を生じた同主電極（２）を
示し，突出部（6a）は変形して溶融状態を呈しており、
この部分を分析した結果，タングステンとシリコンの合
金であることが判つた。この原因は，発光管内に追加封
入したスカンジウムメタル発光管バルブ材料の石英と一
部反応してシリコンSiを生じ，このSi主電極（２）の先
端つまり電極軸（６）の突出部（6a）に被着し，高温と
なつている電極軸材料のタングステンＷと反応して低融
点のＷ−Si合金を生じ，この合金部分が溶融して上記変
形を発生したものと考えられる。特にスカンジウムメタ
ルはよう化スカンジウムと較べ石英との反応性が強いの
で，一層シリコンが生じやすくなるものと考えられる。
化ナトリウムに更にスカンジウムメタルを追加封入した
100W級のメタルハライドランプについてその寿命中の特
性を調べたところ，ランプ点灯数百時間後において，第
６図に示したような電極変形を生じているものが発見さ
れた。すなわち，同図〔Ａ〕が正常な形のタングステン
製主電極（２）で，電極軸（６）の先端はアークの安定
化を計るためにコイル（７）から突出させてある。これ
に対し，〔Ｂ〕が変形（6b）を生じた同主電極（２）を
示し，突出部（6a）は変形して溶融状態を呈しており、
この部分を分析した結果，タングステンとシリコンの合
金であることが判つた。この原因は，発光管内に追加封
入したスカンジウムメタル発光管バルブ材料の石英と一
部反応してシリコンSiを生じ，このSi主電極（２）の先
端つまり電極軸（６）の突出部（6a）に被着し，高温と
なつている電極軸材料のタングステンＷと反応して低融
点のＷ−Si合金を生じ，この合金部分が溶融して上記変
形を発生したものと考えられる。特にスカンジウムメタ
ルはよう化スカンジウムと較べ石英との反応性が強いの
で，一層シリコンが生じやすくなるものと考えられる。
このような電極変形は，垂直点灯や傾斜して点灯される
場合には特に下方に位置する電極に，また水平点灯時に
は両電極に発生し，アークの不安定やランプ電圧の大き
な上昇（点灯1,000時間で約10V）さらには変形部を構成
する低融点のＷ−Si合金が蒸発飛散して管壁黒化を発生
させる等の不都合を生じさせる。
場合には特に下方に位置する電極に，また水平点灯時に
は両電極に発生し，アークの不安定やランプ電圧の大き
な上昇（点灯1,000時間で約10V）さらには変形部を構成
する低融点のＷ−Si合金が蒸発飛散して管壁黒化を発生
させる等の不都合を生じさせる。
（発明が解決しようとする問題点） 上記のように石英ガラス製発光管バルブ内に金属ハロゲ
ン化物として少なくともよう化スカンジウムを封入し，
更にスカンジウムメタルを追加封入するメタルハライド
ランプにあつては，電極変形を生じてランプ特性を低下
させるという欠点があつた。
ン化物として少なくともよう化スカンジウムを封入し，
更にスカンジウムメタルを追加封入するメタルハライド
ランプにあつては，電極変形を生じてランプ特性を低下
させるという欠点があつた。
そこで本発明は以上の欠点を除去するもので，電極変形
を発生しないメタルハライドランプを提供することを目
的とする。
を発生しないメタルハライドランプを提供することを目
的とする。
〔発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） 本発明のメタルハライドランプでは、主電極を電極軸の
先端側がコイルより突出するように形成し，電極軸の径
をｄ〔mm〕，電極軸の上記突出長をｌ〔mm〕，スカンジ
ウムメタルの発光管単位容積当りの封入量をＭ（mg/c
c）としたとき， ３≦l/d≦５ で，かつ， 0.03≦Ｍ≦0.5 となるように構成される。
先端側がコイルより突出するように形成し，電極軸の径
をｄ〔mm〕，電極軸の上記突出長をｌ〔mm〕，スカンジ
ウムメタルの発光管単位容積当りの封入量をＭ（mg/c
c）としたとき， ３≦l/d≦５ で，かつ， 0.03≦Ｍ≦0.5 となるように構成される。
（作用） このような構成であれば，スカンジウムの封入量は発光
管内に発生する遊離よう素の吸着には充分である一方，
発光管バルブ材料の石英と反応して多量のシリコンSiを
生じる程余分には封入されてないので電極変形防止に効
果がある。また，電極軸はアークを安定化させるために
その先端側をコイルから突出させることが有効であり、
その突出長ｌが長い程，電極軸上の温度勾配が緩やかに
なり，石英発光管バルブからたとえシリコンSiが飛来し
て被着しＷ−Siの合金が形成されたとしても，合金の形
成個所は極めて高温となる電極軸最先端部分（アーク輝
点）から充分に離れているので，溶融し変形を生じるま
でには至らない。
管内に発生する遊離よう素の吸着には充分である一方，
発光管バルブ材料の石英と反応して多量のシリコンSiを
生じる程余分には封入されてないので電極変形防止に効
果がある。また，電極軸はアークを安定化させるために
その先端側をコイルから突出させることが有効であり、
その突出長ｌが長い程，電極軸上の温度勾配が緩やかに
なり，石英発光管バルブからたとえシリコンSiが飛来し
て被着しＷ−Siの合金が形成されたとしても，合金の形
成個所は極めて高温となる電極軸最先端部分（アーク輝
点）から充分に離れているので，溶融し変形を生じるま
でには至らない。
（実施例） 以下，図面に示した一実施例に基づいて本発明を詳細に
説明する。
説明する。
第１図は100W級の小形メタルハライドランプ発光管の縦
断面図を示し、（１）は内径約10mmで内容積約2ccの石
英ガラス製の発光管バルブで，その両端封止部（1a），
（1b）には一対のタングステン製主電極（２），（２）
が距離18mmを隔だてて対設され，さらに，一方の主電極
（２）に近接して補極（３）が設置されている。これ等
主電極（２），（２）および補極（３）はそれぞれ気密
封着用モリブデン箔（４）…を介して外部リード線
（５）…に接続されている。また，発光管内には始動用
希ガスとしてたとえばアルゴンガス50トール，水銀20m
g,スカンジウムメタル0.1mgおよびよう化スカンジウム
とよう化ナトリウムが重量比で1:5の割合で合計10mgが
封入されている。
断面図を示し、（１）は内径約10mmで内容積約2ccの石
英ガラス製の発光管バルブで，その両端封止部（1a），
（1b）には一対のタングステン製主電極（２），（２）
が距離18mmを隔だてて対設され，さらに，一方の主電極
（２）に近接して補極（３）が設置されている。これ等
主電極（２），（２）および補極（３）はそれぞれ気密
封着用モリブデン箔（４）…を介して外部リード線
（５）…に接続されている。また，発光管内には始動用
希ガスとしてたとえばアルゴンガス50トール，水銀20m
g,スカンジウムメタル0.1mgおよびよう化スカンジウム
とよう化ナトリウムが重量比で1:5の割合で合計10mgが
封入されている。
主電極（２）は第２図に拡大して示すように径0.4mmの
タングステン電極軸（６）に長さ1.7mmの二層のコイル
（７）が巻装され，電極軸（６）の先端側はコイル
（７）より突出させて突出部（6a）を形成しその突出長
ｌ（mm）は1.5mmに設定されている。
タングステン電極軸（６）に長さ1.7mmの二層のコイル
（７）が巻装され，電極軸（６）の先端側はコイル
（７）より突出させて突出部（6a）を形成しその突出長
ｌ（mm）は1.5mmに設定されている。
したがつて,l/d＝1.5mm/0.4mm＝3.75となつている。
また，スカンジウムメタルの発光管単位容積当りの封入
量Ｍ（mg/cc）は0.1mg/2cc＝0.05mgとなる。
量Ｍ（mg/cc）は0.1mg/2cc＝0.05mgとなる。
このような構成の発光管をたとえば窒素ガスを充填した
外管（図示しない。）内に封装してメタルハライドラン
プ30個を作製し、点灯試験を行なつた結果,1,000時経過
後でも先の第６図に示した従来ランプのように甚々しい
電極変形を生じたものは見当らず、またランプ電圧の上
昇も従来の約10Vよりも著るしく低い1.5V程度に止ま
り，顕著な効果が認められた。
外管（図示しない。）内に封装してメタルハライドラン
プ30個を作製し、点灯試験を行なつた結果,1,000時経過
後でも先の第６図に示した従来ランプのように甚々しい
電極変形を生じたものは見当らず、またランプ電圧の上
昇も従来の約10Vよりも著るしく低い1.5V程度に止ま
り，顕著な効果が認められた。
次に上記実施例と同種ランプについて，スカンジウムメ
タルの封入量Ｍ（mg/cc）および電極形状特には電極軸
のコイルからの突出長ｌ（mm）を種々変化させた場合の
ランプ特性に及ぼす影響について試験した結果を３図〜
第５図に示す。なお、上記突出長ｌ（mm）の作用は電極
軸の径ｄ（mm）に関連するので,l/dと一般化して示す。
タルの封入量Ｍ（mg/cc）および電極形状特には電極軸
のコイルからの突出長ｌ（mm）を種々変化させた場合の
ランプ特性に及ぼす影響について試験した結果を３図〜
第５図に示す。なお、上記突出長ｌ（mm）の作用は電極
軸の径ｄ（mm）に関連するので,l/dと一般化して示す。
第３図はl/dと電極変形発生率（％）との関係を示す図
で，点灯500時間後の値であり,M（mg/cc）は0.05mgと0.
5mgの２種類とした。この結果は，どちらもl/d≧３とな
るように突出長ｌを長くすれば電極変形を生じないこと
が判る。これは突出長ｌが長い程，電極軸上の温度勾配
が緩やかとなり，石英発光管バルブからたとえシリコン
Siが飛来して電極軸に被着し,W−Siの合金が形成されと
しても，合金の形成個所は極めて高温となる電極軸最先
端部分（アーク輝度）から充分離れているので，溶融し
変形を生じるまでには至らないためと推定される。
で，点灯500時間後の値であり,M（mg/cc）は0.05mgと0.
5mgの２種類とした。この結果は，どちらもl/d≧３とな
るように突出長ｌを長くすれば電極変形を生じないこと
が判る。これは突出長ｌが長い程，電極軸上の温度勾配
が緩やかとなり，石英発光管バルブからたとえシリコン
Siが飛来して電極軸に被着し,W−Siの合金が形成されと
しても，合金の形成個所は極めて高温となる電極軸最先
端部分（アーク輝度）から充分離れているので，溶融し
変形を生じるまでには至らないためと推定される。
しかしながら,l/d＞５となる程にｌを長くすると，電極
軸最先端部の温度が上り過ぎて寿命中の光束低下が大き
くなるので， ３≦l/d≦５ ……（１） の範囲が望ましい。
軸最先端部の温度が上り過ぎて寿命中の光束低下が大き
くなるので， ３≦l/d≦５ ……（１） の範囲が望ましい。
第４図はスカンジウムメタルの封入量Ｍ（mg/cc）と電
極変形発生率（点灯500時間後）との関係をl/d＝2.5お
よびl/d＝３の２種類のランプについて示し，第５図は
同じくスカンジウムメタルの封入量Ｍ（mg/cc）とラン
プ電圧上昇値（点灯1,000時間後）との関係を示す。
極変形発生率（点灯500時間後）との関係をl/d＝2.5お
よびl/d＝３の２種類のランプについて示し，第５図は
同じくスカンジウムメタルの封入量Ｍ（mg/cc）とラン
プ電圧上昇値（点灯1,000時間後）との関係を示す。
第４図から上記（１）式の下限値であるl/d＝３のラン
プはＭ（mg/cc）≦0.5になれば電極変形が殆んど発生し
なくなることが判る。しかしながらl/dが上記下限値よ
り小さいl/d＝2.5になるとＭ≦0.5にしてもなお電極変
形を防止することはできない。
プはＭ（mg/cc）≦0.5になれば電極変形が殆んど発生し
なくなることが判る。しかしながらl/dが上記下限値よ
り小さいl/d＝2.5になるとＭ≦0.5にしてもなお電極変
形を防止することはできない。
一方，第５図からはランプ寿命中の電圧上昇値（1,000
時間後）はＭ≧0.03にすれば急激に低下させ得ることが
判る。
時間後）はＭ≧0.03にすれば急激に低下させ得ることが
判る。
したがって，スカンジウムメタルの封入量Ｍは電極変形
防止の観点からは0.5mg以下に，一方，ランプ寿命中の
大幅なランプ電圧上昇防止の観点からは0.03mg以上，す
なわち 0.03≦Ｍ（mg/cc）≦0.5 ……（２） とすることが望ましい。
防止の観点からは0.5mg以下に，一方，ランプ寿命中の
大幅なランプ電圧上昇防止の観点からは0.03mg以上，す
なわち 0.03≦Ｍ（mg/cc）≦0.5 ……（２） とすることが望ましい。
以上の結果から， ３≦l/d≦５ で，かつ,0.03≦Ｍ≦0.5 を満足するようにすれば，電極変形および寿命中の大幅
なランプ電圧の上昇を防止できるメタルハライドランプ
が得られる。
なランプ電圧の上昇を防止できるメタルハライドランプ
が得られる。
なお，電極変形は垂直点灯や傾斜して点灯される場合に
は，特に下方に位置する電極に生じるので，このような
場合には下方に位置する側の電極のみに本発明を適用し
ても良いし，また水平点灯で使用する場合には両電極に
適用することが望ましい。
は，特に下方に位置する電極に生じるので，このような
場合には下方に位置する側の電極のみに本発明を適用し
ても良いし，また水平点灯で使用する場合には両電極に
適用することが望ましい。
さらに，入力の異なる各種メタルハライドランプについ
ても同様の試験を行なつたが、本発明は入力150W以下の
ランプにおいて特に有効であつた。
ても同様の試験を行なつたが、本発明は入力150W以下の
ランプにおいて特に有効であつた。
以上述べたように本発明の構成にすれば，封入よう化ス
カンジウムと発光管バルブ材料の石英との反応によつて
生じる遊離よう素を吸着させるためにスカンジウムメタ
ルを追加封入したり，さらにアーク安定化のために電極
軸をコイルよりも突出させるようにしても，電極変形や
寿命中の大幅なランプ電圧の上昇のないメタルハライド
ランプを提供することができる。
カンジウムと発光管バルブ材料の石英との反応によつて
生じる遊離よう素を吸着させるためにスカンジウムメタ
ルを追加封入したり，さらにアーク安定化のために電極
軸をコイルよりも突出させるようにしても，電極変形や
寿命中の大幅なランプ電圧の上昇のないメタルハライド
ランプを提供することができる。
第１図は本発明の一実施例である100W級メタルハライド
ランプの発光管の正面図，第２図は同ランプの主電極の
拡大図，第３図乃至第５図は各要件とランプ特性との関
係説明図，第６図は従来ランプの主電極の変形前と後の
状態を示す図である。 （１）……発光管バルブ，（２）……主電極，（６）…
…電極軸，（6a）……電極軸の突出部，（７）……コイ
ル，（ｄ）……電極軸径，（ｌ）……電極軸突出長。
ランプの発光管の正面図，第２図は同ランプの主電極の
拡大図，第３図乃至第５図は各要件とランプ特性との関
係説明図，第６図は従来ランプの主電極の変形前と後の
状態を示す図である。 （１）……発光管バルブ，（２）……主電極，（６）…
…電極軸，（6a）……電極軸の突出部，（７）……コイ
ル，（ｄ）……電極軸径，（ｌ）……電極軸突出長。
Claims (1)
- 【請求項１】石英ガラス製発光管バルブ内に一対の主電
極を対設し、内部に始動用希ガス，水銀，スカンジウム
メタルおよび金属ハロゲン化物として少なくともよう化
スカンジウムを封入した発光管を具備し，上記主電極の
少なくとも一方は電極軸の先端側がコイルより突出して
なり、電極軸の径をｄ（mm），電極軸の上記突出長をｌ
（mm），スカンジウムメタルの発光管単位容積当りの封
入量をＭ（mg/cc）としたとき， ３≦l/d≦５ で，かつ， 0.03≦Ｍ≦0.5 となるようにしたことを特徴とするメタルハライドラン
プ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24530686A JPH0685311B2 (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | メタルハライドランプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24530686A JPH0685311B2 (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | メタルハライドランプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63102153A JPS63102153A (ja) | 1988-05-07 |
| JPH0685311B2 true JPH0685311B2 (ja) | 1994-10-26 |
Family
ID=17131712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24530686A Expired - Lifetime JPH0685311B2 (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | メタルハライドランプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0685311B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3024818U (ja) * | 1995-06-01 | 1996-06-07 | 文義 吉川 | 左右組替式上着 |
-
1986
- 1986-10-17 JP JP24530686A patent/JPH0685311B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3024818U (ja) * | 1995-06-01 | 1996-06-07 | 文義 吉川 | 左右組替式上着 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63102153A (ja) | 1988-05-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |