JPH0757697A - 高圧放電ランプ - Google Patents
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Abstract
出来る限りコスト的に有利に抑制できる高圧放電ランプ
を得る。 【構成】 ハロゲンを含み光又は放射発生に用いられる
イオン化可能な充填物が封じられている発光管2と、発
光管室内に発出する電極4、5とを備えた高圧放電ラン
プにおいて、発光管2内に酸素と結合するゲッタ14を
設ける。
Description
室内に突出した電極とを備え、前記発光管内に、ハロゲ
ンを含み光又は放射発生に用いられるイオン化可能な充
填物が封じられている高圧放電ランプに関する。
光発生に用いられるイオン化可能な充填物を備えそのハ
ロゲン化物成分が金属のナトリウム及びスズのハロゲン
化物を含むメタルハライド高圧放電ランプ、及び、特に
紫外線のスペクトル範囲で放射しその放射発生に用いら
れるイオン化可能な充填物が金属の水銀、鉄及び/又は
ニッケルの1つ又は複数のハロゲン化物を有する医療又
は工業分野用のメタルハライド高圧放電ランプが使用さ
れる。
プにおいては、発光管壁を黒化から守る公知のハロゲン
サイクルの他に、電極材料が関与して重要な品質問題つ
まり電極腐食を生ずる他の有害なサイクルが生じる。電
極腐食はハロゲンを含むランプの寿命を相当に短縮す
る。この電極腐食は、動作状態において、全体的又は部
分的に解離した金属ハロゲン化物充填物成分のハロゲン
が電極材料と反応し得る電極温度の際に自由ハロゲンが
電極のところに存在する場合に現れる。例えば、充填ガ
ス及び発光管材料を汚染するものとして水の形態で又は
石英ガラス内のOHグループの状態で発光管内へ達する
残余酸素は、この有害サイクルに対して大きく関与す
る。高い酸素濃度ほど電極腐食を相当な速さで加速す
る。
はトリウムを混入されたタングステンから成る電極材料
がハロゲン化物として電極の最も冷たい個所から分離す
る。蒸気状のハロゲン化タングステンもしくはオキシハ
ロゲン化タングステンは放電で再び解離され、その際に
遊離タングステンが電極の熱い個所つまり電極先端に堆
積する。この現象によって、電極が腐食により薄くなっ
た個所で折れ、それによりランプが故障することがあ
る。電極腐食により生ずるこの反応の概要を図2の概略
図に基づいて説明する。
ン(WO2 )を形成し、この二酸化タングステン(WO
2 )がハロゲン(X2 )と反応してオキシハロゲン化タ
ングステン((WO2 X2 )を生成する。オキシハロゲ
ン化タングステン化合物は放電で解離し、その際にタン
グステンが電極の熱い個所に付着し、一方タングステン
分離が行われる冷たい電極部分では酸素(O2 )及びハ
ロゲン(X2 )が電極材料(W)と共に別のサイクルの
ために使われる。
ゲン化ナトリウム及びハロゲン化スズを含むメタルハラ
イド高圧放電ランプならびに金属ハロゲン化物充填物添
加物が特にハロゲン化水銀、ハロゲン化鉄及び/又はハ
ロゲン化ニッケルを有する紫外線放射器は電極腐食を特
に受ける。
ランプのイオン化可能な充填物が過剰金属を添加され、
この過剰金属が自由ハロゲンと結合し、それによりハロ
ゲンサイクルへの電極材料の関与を大きく制限すること
によって解決された。オスラム社の技術・科学報告書
(スプリンガー出版社、1986年発行、第12巻、第
65頁〜第72頁)における例えばD.C.フロム(Fr
omm)著の論文“小形メタルハライドランプの電極開発”
に記載されているように、例えば原子の金属/ハロゲン
比が1.5より大きいか又は等しい場合、6000点灯
時間以上のランプ寿命が達成された。
には冒頭で述べた高圧放電ランプに相当するメタルハラ
イドランプが記載されている。このランプのイオン化可
能な充填物は電極腐食を阻止するために金属の過剰スズ
を有している。さらに、電極は封着領域内の特に電極腐
食を受ける冷たい個所が電極軸を取巻くフィラメントに
よって保護される。
へのハロゲン攻撃に起因する電極腐食を出来る限りコス
ト的に有利な方法で抑制する高圧放電ランプを提供する
ことにある。
め、本発明によれば、発光管が酸素と結合するゲッタを
含む。
記載されている。
って発光管内へ入れられた残余酸素と結合する。これに
よって図2に示されている有害サイクルに対し酸素は自
由にならず、即ち、ハロゲンと電極材料との化学反応を
加速する酸素の触媒作用がなくされる。このようにして
電極へのハロゲン攻撃が抑制され、それにより電極腐食
が抑制される。
ライドランプの電極開発”に記載されているような自由
ハロゲンに結合するためのイオン化可能な充填物内の過
剰金属、又はヨーロッパ特許第0092221号明細書
に記載されているような電極軸に対する保護フィラメン
トは、本発明によるメタルハライドランプにおいては必
要なく、それゆえ相当なコスト節減となる。
燐、アルミニウム、スカンジウム又は希土類元素並びに
それらのハロゲン化物、特にヨウ化物、臭化物又は塩化
物、及びタングステン・ホウ素化合物WB、W2 B並び
にスズ・燐化合物SnP、SnP3 、Sn4 P3 が有利
に使用される。これらのゲッタ物質は発光管内の残余酸
素と結合し、以下に示されている僅かな配量の場合には
ランプの色度に影響せず、また発光管の石英ガラス壁を
損傷しない。本発明による高圧放電ランプにおけるゲッ
タ物質の配量は、上記ゲッタ化合物内に含まれる活性ゲ
ッタ元素(例えばホウ素、燐及びアルミニウム)の重量
割合が、放電ランプ内で光又は放射発生に使われる金属
ハロゲン化物充填物添加物の全重量に対して、約0.0
5〜1重量%、特に0.05〜0.5重量%となるよう
に選定される。
素のホウ素、燐及びアルミニウムに関しては約0.05
〜約1重量%、そのハロゲン化物に関しては約0.1〜
6重量%である。
及びスズ・燐化合物の場合、配量はホウ素もしくは燐割
合が約0.05〜1重量%となるように選定される。
量は約0.05〜0.5重量%、それらのハロゲン化物
に関しては約0.1〜6重量%である。
又は放射発生に用いられる金属ハロゲン化物充填物添加
物に関係する。
ない場合、通常の自由残余酸素はもはや完全に結合する
ことができず、一方ここで示されている量よりも多いゲ
ッタ量は発光管壁を黒化させるか又はランプの発光スペ
クトルへ影響することがある。ゲッタ量が多過ぎる場
合、発光管壁をきれいに保つハロゲンサイクルも妨害さ
れる。
ゲッタ物質が本発明によるメタルハライドランプの発光
スペクトルと色度とに影響しない程僅かである。この観
点は、光又は放射を放出する充填物成分として良く知ら
れている希土類金属のハロゲン化物がゲッタ物質として
自由酸素と結合するために使用される場合に特に注意し
なければならない。
る金属ハロゲン化物充填物添加物と一緒に固体配量の形
態で有利に行うことができる。
説明する。
イドランプの構成を示す。ランプ1は気密に封じられた
石英ガラス製発光管2を有し、発光管2はガラス製外管
3により囲まれている。発光管2の内部には2つのタン
グステン電極4、5が存在しており、これらの電極間に
は動作状態でガス放電が形成される。電極4、5は発光
管2の挟搾端部内に気密に封着され、それぞれモリブデ
ン箔6、7を介してそれぞれリード線8、9に電気的に
接続されている。リード線8、9は外管3の各モリブデ
ン箔封着部10、11を介してランプ1の電気端子1
2、13に電気的に接続されている。外管3の内部には
発光管2の挟搾端部に固定されたゲッタ14が存在して
いる。発光管端部は熱反射被膜15、16を有してい
る。
は上述しそして図1に概略的に示されている構成を有す
る。
温白色の光源色を生ずる70Wメタルハライド高圧放電
ランプが使用される。このランプのイオン化可能な光放
出する充填物は、125mbarのアルゴン・クリプト
ンの混合希ガスと、14.2mgの水銀と、1.4mg
の金属ハロゲン化物充填物添加物とから構成されてい
る。金属ハロゲン化物充填物は33.51重量%のヨウ
化ナトリウム(NaI)と、34.96重量%の臭化ス
ズ(SnBr2 )と、23.3重量%のヨウ化スズ(S
nI2 )と、7.8重量%のヨウ化タリウム(TlI)
と、0.43重量%のヨウ化インジウム(InI)とを
含んでいる。以下の全ての実施例において、ゲッタ物質
は金属ハロゲン化物充填物添加物と一緒に固体配量の形
態で発光管内へ入れられる。第1実施例から第5実施例
までは発光管内へ入れられたゲッタの種類又は量だけが
異なっている。
して約0.4重量%のヨウ化燐(PI3 )を有し、一方
第2実施例には約2.0重量%のヨウ化燐(PI3 )が
添加されている。ゲッタ量は光放出に用いられる金属ハ
ロゲン化物充填物添加物の量に関係する。
重量%のヨウ化ホウ素(BI3 )が発光管内へ充填さ
れ、そして第4実施例では酸素ゲッタとして約5.0重
量%のヨウ化ホウ素(BI3 )が発光管内へ充填され
る。
量%のヨウ化アルミニウム(AlI3 )を含んでいる。
光を放出する両側挟搾形150Wメタルハライド高圧放
電ランプがそれぞれ使用される。この種のランプの構成
は図1に概略的に示されている。
点弧ガス(アルゴン・クリプトンの混合希ガス)の他
に、特に固体配量として発光管内へ充填される2.8m
gの金属ハロゲン化物から構成されている。金属ハロゲ
ン化物充填物は41.93重量%のヨウ化スズ(SnI
2 )と、25.32重量%のヨウ化ナトリウム(Na
I)と、17.41重量%の臭化ナトリウム(NaB
r)と、12.66重量%のヨウ化タリウム(TlI)
と、1.34重量%のヨウ化インジウム(InI)と、
1.34重量%の臭化リチウム(LiBr)とを含んで
いる。第6実施例から第9実施例までは添加されたゲッ
タ物質が異なっているだけである。
として約0.4重量%のヨウ化燐(PI3 )が使用され
る。
ッタとして約1.8重量%のヨウ化ホウ素(BI3 )が
添加される。
ミニウム(AlI3 )を含んでいる。
物SnPが使用される。配量はこの実施例では金属ハロ
ゲン化物充填物成分の全重量に対して2.16重量%S
nPである。これは約0.5重量%の燐量に相当する。
く発光管内壁の黒化及び電極腐食に起因する早期故障は
観察されなかった。
例に限定されない。本発明はアルミニウム、ホウ素及び
燐のヨウ化物の代わりにそれらの臭化物又は塩化物を使
用することもできる。ゲッタ物質として、ハロゲン化ス
カンジウム又はハロゲン化物、特にヨウ化物、臭化物及
び塩化物、希土類金属も適している。さらに、上述した
ゲッタ化合物の代わりに、物質のアルミニウム、燐、ホ
ウ素、スカンジウム及び希土類金属を元素の形で使用す
ることが可能である。ゲッタとして使われる希土類金属
もしくは希土類金属ハロゲン化物ならびにスカンジウム
もしくはハロゲン化スカンジウムは、ゲッタ物質がラン
プの発光スペクトル、特に色温度へ大きく影響しないよ
うな僅かな配量で使用される。さらに酸素ゲッタとして
タングステン・ホウ素化合物WB、W2 Bを用いて行っ
た実験が成功している。
射するメタルハライド放射器においても有利に使用する
ことができる。この紫外線放射器のイオン化可能な充填
物は水銀及び混合希ガスの他に、主として金属の水銀、
鉄又はニッケルのハロゲン化物(ヨウ化物及び臭化物)
から成る金属ハロゲン化物添加物を含んでいる。
質を用いることにより、ハロゲン電球のタングステンフ
ィラメントに対する酸素汚染によって惹き起こされるハ
ロゲン攻撃を明らかに減少させることが可能であること
が判明している。
の概略構成を示す構成図である。
す概略図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 発光管と、この発光管室内に突出した電
極とを備え、前記発光管内に、ハロゲンを含み光又は放
射発生に用いられるイオン化可能な充填物が封じられて
いる高圧放電ランプにおいて、前記発光管は酸素と結合
するゲッタを含むことを特徴とする高圧放電ランプ。 - 【請求項2】 ハロゲンを含み光又は放射発生に用いら
れるイオン化可能な充填物は金属のナトリウム及びスズ
のハロゲン化物ならびに必要に応じて他の金属のハロゲ
ン化物を含むことを特徴とする請求項1記載の高圧放電
ランプ。 - 【請求項3】 ハロゲンを含み光又は放射発生に用いら
れるイオン化可能な充填物は金属の水銀、鉄及び/又は
ニッケルの1つ又は複数のハロゲン化物ならびに必要に
応じて他の金属のハロゲン化物を含むことを特徴とする
請求項1記載の高圧放電ランプ。 - 【請求項4】 ゲッタは燐、ホウ素及びアルミニウムの
グループから選ばれた1つ又は複数の化学元素の形で発
光管内へ入れられることを特徴とする請求項1記載の高
圧放電ランプ。 - 【請求項5】 ゲッタは燐、ホウ素及びアルミニウムの
グループから選ばれた1つの元素又は複数の元素のハロ
ゲン化物の形で発光管内へ入れられることを特徴とする
請求項1記載の高圧放電ランプ。 - 【請求項6】 ゲッタはタングステン・ホウ素化合物
(WB、W2 B)の形で発光管内へ入れられることを特
徴とする請求項1記載の高圧放電ランプ。 - 【請求項7】 ゲッタはスズ・燐化合物(SnP、Sn
P3 、Sn4 P3 )の形で発光管内へ入れられることを
特徴とする請求項1記載の高圧放電ランプ。 - 【請求項8】 ゲッタはスカンジウム又は希土類金属の
形で発光管内へ入れられることを特徴とする請求項1記
載の高圧放電ランプ。 - 【請求項9】 ゲッタはスカンジウムハロゲン化物又は
希土類金属のハロゲン化物の形で発光管内へ入れられる
ことを特徴とする請求項1記載の高圧放電ランプ。 - 【請求項10】 ゲッタ物質のハロゲン化物はヨウ化
物、臭化物及び/又は塩化物であることを特徴とする請
求項5又は9記載の高圧放電ランプ。 - 【請求項11】 発光管内へ入れられるゲッタ物質の重
量割合は光又は放射発生に用いられる金属ハロゲン化物
充填物成分に対して0.1〜6重量%であることを特徴
とする請求項2、3、5、9のいずれか1つに記載の高
圧放電ランプ。 - 【請求項12】 発光管内へ入れられるゲッタ物質の重
量割合は光又は放射発生に用いられる金属ハロゲン化物
充填物成分に対して0.05〜1重量%であることを特
徴とする請求項2ないし4のいずれか1つに記載の高圧
放電ランプ。 - 【請求項13】 発光管内へ入れられるゲッタ物質の重
量割合は光又は放射発生に用いられる金属ハロゲン化物
充填物成分に対して0.05〜0.5重量%であること
を特徴とする請求項2、3、8のいずれか1つに記載の
高圧放電ランプ。 - 【請求項14】 ゲッタ化合物内に含まれるホウ素又は
燐の重量割合は、光又は放射発生に用いられる金属ハロ
ゲン化物充填物成分に対して0.05〜1重量%である
ことを特徴とする請求項2、3、6、7のいずれか1つ
にに記載の高圧放電ランプ。
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