JPH08203471A - メタルハライドランプ - Google Patents
メタルハライドランプInfo
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- JPH08203471A JPH08203471A JP931095A JP931095A JPH08203471A JP H08203471 A JPH08203471 A JP H08203471A JP 931095 A JP931095 A JP 931095A JP 931095 A JP931095 A JP 931095A JP H08203471 A JPH08203471 A JP H08203471A
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- Japan
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- discharge
- arc
- lamp
- metal halide
- arc tube
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 広い入力範囲にわたり光色を変えることなく
発光量を可変できる、すなわち調光点灯が可能なメタル
ハライドランプを提供すること。 【構成】 発光管内に希ガスと共に複数種の金属ハロゲ
ン化物を封入してなるメタルハライドランプにおいて、
アーク状放電および周辺放電の発光体積の拡がりを抑制
し、周辺放電の発光量を制限したことを特徴とする。 【効果】 入力を変化させたときの発光スペクトルのバ
ランスの崩れを小さくできるので、調光点灯が可能とな
る。
発光量を可変できる、すなわち調光点灯が可能なメタル
ハライドランプを提供すること。 【構成】 発光管内に希ガスと共に複数種の金属ハロゲ
ン化物を封入してなるメタルハライドランプにおいて、
アーク状放電および周辺放電の発光体積の拡がりを抑制
し、周辺放電の発光量を制限したことを特徴とする。 【効果】 入力を変化させたときの発光スペクトルのバ
ランスの崩れを小さくできるので、調光点灯が可能とな
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属ハロゲン化物を封
入してなるメタルハライドランプに関し、特に調光可能
なメタルハライドランプに関するものである。
入してなるメタルハライドランプに関し、特に調光可能
なメタルハライドランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】メタルハライドランプは高輝度、高効
率、高演色性という特長を持つことから非常に幅広い分
野で用いられている。しかし、光出力を自由に変化させ
る調光点灯は、以下の理由から実現されていない。
率、高演色性という特長を持つことから非常に幅広い分
野で用いられている。しかし、光出力を自由に変化させ
る調光点灯は、以下の理由から実現されていない。
【０００３】一般的なメタルハライドランプは、ランプ
を始動させるための希ガス（常温で気体）と、ランプ電
圧を維持するバッファーガスの役割を果たす水銀と、所
望の光を発する金属ハロゲン化物が封入されている。
を始動させるための希ガス（常温で気体）と、ランプ電
圧を維持するバッファーガスの役割を果たす水銀と、所
望の光を発する金属ハロゲン化物が封入されている。
【０００４】ところで、金属ハロゲン化物の発光量は金
属の蒸気圧に依存する。また、封入された水銀や金属ハ
ロゲン化物は、図５に示すように、温度に対する蒸気圧
特性が全て異なるために、それぞれの金属の蒸発量は最
冷点温度の変化により大きく影響を受ける。従って、発
光量は最冷点温度の影響を受ける。
属の蒸気圧に依存する。また、封入された水銀や金属ハ
ロゲン化物は、図５に示すように、温度に対する蒸気圧
特性が全て異なるために、それぞれの金属の蒸発量は最
冷点温度の変化により大きく影響を受ける。従って、発
光量は最冷点温度の影響を受ける。
【０００５】そこで、メタルハライドランプにおいて
は、定格電力時の最冷点温度に合わせて封入比率などの
ランプ設計を行い、所望の発光色が得られるような発光
スペクトルのバランスを得ている。
は、定格電力時の最冷点温度に合わせて封入比率などの
ランプ設計を行い、所望の発光色が得られるような発光
スペクトルのバランスを得ている。
【０００６】このようにして設計されたメタルハライド
ランプにおいて、入力電力を増減させると、最冷点温度
がそれに伴って上下し、上述のように各金属の発光スペ
クトルが、それぞれ変動するためにバランスが崩れてし
まい、光色が大幅に変化してしまう。
ランプにおいて、入力電力を増減させると、最冷点温度
がそれに伴って上下し、上述のように各金属の発光スペ
クトルが、それぞれ変動するためにバランスが崩れてし
まい、光色が大幅に変化してしまう。
【０００７】例えば、アルゴン、水銀、ヨウ化ナトリウ
ム、ヨウ化スカンジウムを封入したランプにおいて、定
格電力である２５０Ｗで点灯した場合の色温度は４００
０Ｋで、発光スペクトルは図６に示す特性となる。この
ランプを定格電力の３０％減の１７５Ｗで点灯させると
色温度は５４００Ｋとなり、発光スペクトルは図７に示
す特性となる。
ム、ヨウ化スカンジウムを封入したランプにおいて、定
格電力である２５０Ｗで点灯した場合の色温度は４００
０Ｋで、発光スペクトルは図６に示す特性となる。この
ランプを定格電力の３０％減の１７５Ｗで点灯させると
色温度は５４００Ｋとなり、発光スペクトルは図７に示
す特性となる。
【０００８】このように、入力電力を下げると最冷点温
度が下がり、ナトリウム、スカンジウムの発光は大幅に
弱まる。それに対して水銀は、多少最冷点温度が下がっ
ても蒸気圧が高いために発光は弱まらず、金属ハロゲン
化物との相対比率が高まるために光色に対する影響はか
えって増大する。水銀は主に青領域に発光を持っている
ので、ランプからの放射光は白色から青っぽい白色に変
化し、先に挙げた値のように光色に大きな変化が生じて
しまう。
度が下がり、ナトリウム、スカンジウムの発光は大幅に
弱まる。それに対して水銀は、多少最冷点温度が下がっ
ても蒸気圧が高いために発光は弱まらず、金属ハロゲン
化物との相対比率が高まるために光色に対する影響はか
えって増大する。水銀は主に青領域に発光を持っている
ので、ランプからの放射光は白色から青っぽい白色に変
化し、先に挙げた値のように光色に大きな変化が生じて
しまう。
【０００９】このように、従来のメタルハライドランプ
では、入力電力を変えると光色が変化してしまうため
に、調光を行うことは不可能であった。
では、入力電力を変えると光色が変化してしまうため
に、調光を行うことは不可能であった。
【００１０】この欠点を改良したメタルハライドランプ
としては、例えば特開平６−８４４９６号公報に開示さ
れたランプがある。このメタルハライドランプは、封入
物質として金属ハロゲン化物と希ガスを封入すること特
徴としている。水銀を封入していないため、入力電力を
下げることにより、最冷点温度が低下しても発光スペク
トルのバランスの崩れが小さく、発光色の変化を低く抑
えることができるとしているが、実施例に示されたラン
プでは、実際に色温度の変化が生じている。
としては、例えば特開平６−８４４９６号公報に開示さ
れたランプがある。このメタルハライドランプは、封入
物質として金属ハロゲン化物と希ガスを封入すること特
徴としている。水銀を封入していないため、入力電力を
下げることにより、最冷点温度が低下しても発光スペク
トルのバランスの崩れが小さく、発光色の変化を低く抑
えることができるとしているが、実施例に示されたラン
プでは、実際に色温度の変化が生じている。
【００１１】メタルハライドランプを対象とした区分で
はないが、蛍光ランプの光源色の分け方に、電球色、温
白色、白色、昼白色、昼光色という区分の仕方がある
（ＪＩＳ Ｚ ９１１２）。この分け方は、人間が知覚
する光色感と厳密に合うように定められたものではない
が、照明業界で一般的に使用されており、色変化の判断
基準の一つになると考える。
はないが、蛍光ランプの光源色の分け方に、電球色、温
白色、白色、昼白色、昼光色という区分の仕方がある
（ＪＩＳ Ｚ ９１１２）。この分け方は、人間が知覚
する光色感と厳密に合うように定められたものではない
が、照明業界で一般的に使用されており、色変化の判断
基準の一つになると考える。
【００１２】上記実施例に示された色温度の変化は、３
７００Ｋから４１００Ｋへの変化であり、仮に上記基準
を当てはめると、温白色から白色への変化にあたる。こ
の例からも４００Ｋという色変化幅は、人間の感覚で色
の違いを十分に感知できる量であり、水銀を封入したラ
ンプに比べると効果はあるが、その調光性能は十分でな
いと考える。
７００Ｋから４１００Ｋへの変化であり、仮に上記基準
を当てはめると、温白色から白色への変化にあたる。こ
の例からも４００Ｋという色変化幅は、人間の感覚で色
の違いを十分に感知できる量であり、水銀を封入したラ
ンプに比べると効果はあるが、その調光性能は十分でな
いと考える。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するためになされたもので、その目的とするとこ
ろは、広い入力範囲にわたり光色を変えることなく発光
量を可変できる、すなわち調光点灯が可能なメタルハラ
イドランプを提供することにある。
を解決するためになされたもので、その目的とするとこ
ろは、広い入力範囲にわたり光色を変えることなく発光
量を可変できる、すなわち調光点灯が可能なメタルハラ
イドランプを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１記載の発明は、発光管内に希ガスと共に複数種
の金属ハロゲン化物を封入してなるメタルハライドラン
プにおいて、アーク状放電および周辺放電の発光体積の
拡がりを抑制し、周辺放電の発光量を制限したことを特
徴とする。
請求項１記載の発明は、発光管内に希ガスと共に複数種
の金属ハロゲン化物を封入してなるメタルハライドラン
プにおいて、アーク状放電および周辺放電の発光体積の
拡がりを抑制し、周辺放電の発光量を制限したことを特
徴とする。
【００１５】また、請求項２記載の発明は、前記発光管
の形状を、発光管のアーク状放電に面する発光管の管壁
とアーク状放電の間隔が、アーク状放電の直径の１／２
以下になるようにしたことを特徴とするものであり、請
求項３記載の発明は、前記希ガスの圧力を下げることに
より、請求項４記載の発明は、前記希ガスに、その希ガ
スより原子量の小さい希ガスを混合することにより周辺
放電の発光量を制限したことを特徴とする。
の形状を、発光管のアーク状放電に面する発光管の管壁
とアーク状放電の間隔が、アーク状放電の直径の１／２
以下になるようにしたことを特徴とするものであり、請
求項３記載の発明は、前記希ガスの圧力を下げることに
より、請求項４記載の発明は、前記希ガスに、その希ガ
スより原子量の小さい希ガスを混合することにより周辺
放電の発光量を制限したことを特徴とする。
【００１６】さらに、請求項５記載の発明は、封入する
金属ハロゲン化物の金属の電離電圧の差が１.5ｅＶ以下
であることを特徴とし、請求項６記載の発明は、前記封
入物質にセシウムもしくはセシウムのハロゲン化物を混
合したことを特徴とするものである。
金属ハロゲン化物の金属の電離電圧の差が１.5ｅＶ以下
であることを特徴とし、請求項６記載の発明は、前記封
入物質にセシウムもしくはセシウムのハロゲン化物を混
合したことを特徴とするものである。
【００１７】
【作用】発光管内に希ガスと共に複数種の金属ハロゲン
化物を封入してなるメタルハライドランプにおいて、ア
ーク状放電および周辺放電の発光体積の拡がりを抑制す
ると、特に、低電離電圧の発光物質が中心になって形成
されている周辺放電の発光量を制限できる。これによ
り、入力を変化させたときの発光スペクトルのバランス
の崩れを小さくし、調光点灯を可能としている。
化物を封入してなるメタルハライドランプにおいて、ア
ーク状放電および周辺放電の発光体積の拡がりを抑制す
ると、特に、低電離電圧の発光物質が中心になって形成
されている周辺放電の発光量を制限できる。これによ
り、入力を変化させたときの発光スペクトルのバランス
の崩れを小さくし、調光点灯を可能としている。
【００１８】また、希ガスの圧力を下げると、アーク状
放電が拡がる現象を利用して低電離電圧の発光物質が中
心になって形成されている周辺放電の発光量を制限でき
る。これにより、入力を変化させたときの発光スペクト
ルのバランスの崩れを小さくし、調光点灯を可能として
いる。
放電が拡がる現象を利用して低電離電圧の発光物質が中
心になって形成されている周辺放電の発光量を制限でき
る。これにより、入力を変化させたときの発光スペクト
ルのバランスの崩れを小さくし、調光点灯を可能として
いる。
【００１９】また、希ガスのガス種をより原子量の小さ
いガスに変えると、または、より原子量の小さいガスと
混合するとアーク状放電が拡がる現象を利用して低電離
電圧の発光物質が中心になって形成されている周辺放電
の発光量を制限できる。これにより、入力を変化させた
ときの発光スペクトルのバランスの崩れを小さくし、調
光点灯を可能としている。
いガスに変えると、または、より原子量の小さいガスと
混合するとアーク状放電が拡がる現象を利用して低電離
電圧の発光物質が中心になって形成されている周辺放電
の発光量を制限できる。これにより、入力を変化させた
ときの発光スペクトルのバランスの崩れを小さくし、調
光点灯を可能としている。
【００２０】また、封入する金属の電離電圧の差を小さ
くすることにより、各発光物質の電離量の差が少なくな
る。入力が変わることによるプラズマのエネルギ−変化
に伴って封入物の電離量も相対的に変化するが、発光物
質の電離電圧の差が小さいために発光物質間の電離の相
対量は変わらない。これにより、入力を変化させたとき
の発光スペクトルのバランスの崩れを小さくし、調光点
灯を可能としている。ここで、金属は発光管内に金属ハ
ロゲン化物として封入されるが、電離電圧を論じる場合
にはハロゲンがとれた金属単体を指す。
くすることにより、各発光物質の電離量の差が少なくな
る。入力が変わることによるプラズマのエネルギ−変化
に伴って封入物の電離量も相対的に変化するが、発光物
質の電離電圧の差が小さいために発光物質間の電離の相
対量は変わらない。これにより、入力を変化させたとき
の発光スペクトルのバランスの崩れを小さくし、調光点
灯を可能としている。ここで、金属は発光管内に金属ハ
ロゲン化物として封入されるが、電離電圧を論じる場合
にはハロゲンがとれた金属単体を指す。
【００２１】また、金属の中で特に電離電圧の低い、セ
シウムもしくはセシウムのハロゲン化物を発光物質の一
つとして混合すると、アーク状放電が拡がる現象を利用
して周辺放電の発光量を制限できる。これにより、入力
を変化させたときの発光スペクトルのバランスの崩れを
小さくし、調光点灯を可能としている。
シウムもしくはセシウムのハロゲン化物を発光物質の一
つとして混合すると、アーク状放電が拡がる現象を利用
して周辺放電の発光量を制限できる。これにより、入力
を変化させたときの発光スペクトルのバランスの崩れを
小さくし、調光点灯を可能としている。
【００２２】なお、本発明においては、色温度の変動幅
が、一般に人間が感じることができると言われている、
「色温度で１００Ｋよりも小さくなっている」ことをも
って「調光点灯可能」としている。
が、一般に人間が感じることができると言われている、
「色温度で１００Ｋよりも小さくなっている」ことをも
って「調光点灯可能」としている。
【００２３】
（実施例１）図１は本発明に係るメタルハライドランプ
の一例を示す概念図であり、ランプは無電極点灯システ
ム用の発光管を点灯装置と共に示している。
の一例を示す概念図であり、ランプは無電極点灯システ
ム用の発光管を点灯装置と共に示している。
【００２４】発光管１は、石英ガラス等の透光性材料で
形成されており、発光管１の周囲には、閉空間を確保す
るように、外管２が石英ガラス等の透光性材料で形成さ
れている。発光管１と外管２の間の閉空間は、真空また
は低圧のガスが封入されており、ランプ動作中には、外
部の空気と発光管１とを温度的に略絶縁し、発光管１の
冷却を制限している。
形成されており、発光管１の周囲には、閉空間を確保す
るように、外管２が石英ガラス等の透光性材料で形成さ
れている。発光管１と外管２の間の閉空間は、真空また
は低圧のガスが封入されており、ランプ動作中には、外
部の空気と発光管１とを温度的に略絶縁し、発光管１の
冷却を制限している。
【００２５】発光管１の内部には、放電ガスとして希ガ
スと金属ハロゲン化物が封入されており、その放電ガス
として、例えば３００Torrのキセノンガスと４mgのＳｃ
Ｉ3（ヨウ化スカンジウム）と１６mgのＮａＩ（ヨウ化
ナトリウム）を用いた。
スと金属ハロゲン化物が封入されており、その放電ガス
として、例えば３００Torrのキセノンガスと４mgのＳｃ
Ｉ3（ヨウ化スカンジウム）と１６mgのＮａＩ（ヨウ化
ナトリウム）を用いた。
【００２６】また、本実施例の発光管１は、無電極点灯
システム用の発光管を示している。無電極点灯システム
とは、発光管１の周囲に配設した誘導コイル３に高周波
電流を流すことにより、誘導コイル３の周りに電磁場が
発生し、この電磁場により発光管１内部の放電が維持さ
れる。放電維持中には、発光管１内部の電子が電磁場に
より運動エネルギ−を受け取り、放電ガス原子に衝突し
てエネルギ−を与え、放電ガス原子は、電離されたり、
励起されたりする。励起された原子は、基底状態に戻る
ときに発光するが、この発光を光エネルギ−として利用
するシステムである。
システム用の発光管を示している。無電極点灯システム
とは、発光管１の周囲に配設した誘導コイル３に高周波
電流を流すことにより、誘導コイル３の周りに電磁場が
発生し、この電磁場により発光管１内部の放電が維持さ
れる。放電維持中には、発光管１内部の電子が電磁場に
より運動エネルギ−を受け取り、放電ガス原子に衝突し
てエネルギ−を与え、放電ガス原子は、電離されたり、
励起されたりする。励起された原子は、基底状態に戻る
ときに発光するが、この発光を光エネルギ−として利用
するシステムである。
【００２７】本実施例の効果を確かめるために、比較例
としての内径２７mmで内高２５mmの円筒形状の発光管１
を備えた無電極ランプ（ランプＡとする）と、本発明に
係る実施例としての内径２７mmで内高１２mmの円筒形状
の発光管１を備えた無電極ランプ（ランプＢとする）と
について色特性の評価を行った。
としての内径２７mmで内高２５mmの円筒形状の発光管１
を備えた無電極ランプ（ランプＡとする）と、本発明に
係る実施例としての内径２７mmで内高１２mmの円筒形状
の発光管１を備えた無電極ランプ（ランプＢとする）と
について色特性の評価を行った。
【００２８】方法は、ランプＡとランプＢについて、入
力電力を２５０Ｗ〜１５０Ｗまで変えて点灯させ、発光
管１内に生じるアーク状放電（図１においてＰで示す）
の状態を観察した。
力電力を２５０Ｗ〜１５０Ｗまで変えて点灯させ、発光
管１内に生じるアーク状放電（図１においてＰで示す）
の状態を観察した。
【００２９】その結果、比較例としてのランプＡでは直
径Ｐd ＝約１１mmのリング状のアーク状放電Ｐが発生
し、発光管１の周壁とアーク状放電Ｐとの間隔Ｐb は約
１mmと狭かったが、発光管１の上壁とアーク状放電Ｐと
の間隔Ｐa は約７mm、発光管１の下壁とアーク状放電Ｐ
との間隔Ｐc は約９mmの空間が存在し、薄ピンク色の周
辺放電が拡がっていた。
径Ｐd ＝約１１mmのリング状のアーク状放電Ｐが発生
し、発光管１の周壁とアーク状放電Ｐとの間隔Ｐb は約
１mmと狭かったが、発光管１の上壁とアーク状放電Ｐと
の間隔Ｐa は約７mm、発光管１の下壁とアーク状放電Ｐ
との間隔Ｐc は約９mmの空間が存在し、薄ピンク色の周
辺放電が拡がっていた。
【００３０】アーク状放電Ｐは主にスカンジウム、周囲
のピンク色の周辺放電はナトリウムのプラズマである。
これは、スカンジウムは高い励起エネルギ−（４ｅＶ）
を必要とするので、アーク状放電部分でしか発光できな
いのに対して、ナトリウムは励起エネルギ−が低い
（２.1ｅＶ）ので、アーク状放電周辺の低エネルギ−領
域でも発光できるからである。
のピンク色の周辺放電はナトリウムのプラズマである。
これは、スカンジウムは高い励起エネルギ−（４ｅＶ）
を必要とするので、アーク状放電部分でしか発光できな
いのに対して、ナトリウムは励起エネルギ−が低い
（２.1ｅＶ）ので、アーク状放電周辺の低エネルギ−領
域でも発光できるからである。
【００３１】実際のランプは、このスカンジウムの発光
とナトリウムの発光のバランスをとることによって白色
光になるように設計している。入力の変化に伴って変化
するスカンジウムの発光強度の増減に対して、ナトリウ
ムの発光強度の増減率が異なるためにスペクトルのバラ
ンスが崩れ、光色に変化が生じる。
とナトリウムの発光のバランスをとることによって白色
光になるように設計している。入力の変化に伴って変化
するスカンジウムの発光強度の増減に対して、ナトリウ
ムの発光強度の増減率が異なるためにスペクトルのバラ
ンスが崩れ、光色に変化が生じる。
【００３２】一方、本発明に係る実施例にあたるランプ
Ｂでは、上下の発光管壁で強制的にアーク状放電Ｐの拡
がりが制限されるために、ランプＡよりも小さい直径Ｐ
d ＝約９mmのリング状アーク状放電Ｐが発生し、発光管
１周壁とアーク状放電Ｐの間隔Ｐb は約１mm、発光管１
上壁とアーク状放電Ｐの間隔Ｐa は約１mm、発光管１下
壁とアーク状放電Ｐの間隔Ｐc は約１.5mmとなった。
Ｂでは、上下の発光管壁で強制的にアーク状放電Ｐの拡
がりが制限されるために、ランプＡよりも小さい直径Ｐ
d ＝約９mmのリング状アーク状放電Ｐが発生し、発光管
１周壁とアーク状放電Ｐの間隔Ｐb は約１mm、発光管１
上壁とアーク状放電Ｐの間隔Ｐa は約１mm、発光管１下
壁とアーク状放電Ｐの間隔Ｐc は約１.5mmとなった。
【００３３】ランプＢにおけるナトリウムの発光領域
は、アーク状放電Ｐと発光管１の管壁との間には僅かな
スペースしかないために、入力を増減させてもランプＡ
に比べてナトリウムプラズマの発光に制限がかかり、ス
カンジウムとナトリウムの発光バランスの崩れが少なか
った。入力が２５０Ｗ時および１５０Ｗ時のランプＢの
発光スペクトル図をそれぞれ図２および図３に示す。
は、アーク状放電Ｐと発光管１の管壁との間には僅かな
スペースしかないために、入力を増減させてもランプＡ
に比べてナトリウムプラズマの発光に制限がかかり、ス
カンジウムとナトリウムの発光バランスの崩れが少なか
った。入力が２５０Ｗ時および１５０Ｗ時のランプＢの
発光スペクトル図をそれぞれ図２および図３に示す。
【００３４】ランプＡとランプＢの特性値を表１に示
す。
す。
【００３５】
【表１】 この表に示したように、本実施例に係るランプＢの色温
度の変化幅は３０Ｋとなっており、色温度の変動幅が１
００Ｋよりも十分に小さくなっている。
度の変化幅は３０Ｋとなっており、色温度の変動幅が１
００Ｋよりも十分に小さくなっている。
【００３６】光束は、入力が２５０Ｗ時の２４５００ル
ーメン（ｌｍ）に対して、１５０Ｗ時では１２１００ル
ーメンとなり、５０％の調光点灯となっている。
ーメン（ｌｍ）に対して、１５０Ｗ時では１２１００ル
ーメンとなり、５０％の調光点灯となっている。
【００３７】また、表２に発光管１上壁とアーク状放電
Ｐの間隔Ｐa を変えたランプの例をいくつかまとめた。
なお、調光点灯可能の判断は、色温度の変化幅が１００
Ｋ以下のものを○とした。
Ｐの間隔Ｐa を変えたランプの例をいくつかまとめた。
なお、調光点灯可能の判断は、色温度の変化幅が１００
Ｋ以下のものを○とした。
【００３８】
【表２】 発光管上壁とアーク状放電の間隔Ｐa がアーク直径Ｐd
の１／３（アーク直径Ｐd の１／２以下〜１／４以上）
のランプでは調光点灯は可能であったが、間隔Ｐa が１
／４以下の他の例に比べて調光できる入力の幅が狭かっ
た。このことから、間隔Ｐa が１／２以下であれば調光
点灯が可能であるが、１／４以下であれば非常に良好な
調光点灯が可能となる。
の１／３（アーク直径Ｐd の１／２以下〜１／４以上）
のランプでは調光点灯は可能であったが、間隔Ｐa が１
／４以下の他の例に比べて調光できる入力の幅が狭かっ
た。このことから、間隔Ｐa が１／２以下であれば調光
点灯が可能であるが、１／４以下であれば非常に良好な
調光点灯が可能となる。
【００３９】また、同様の効果は、図４に示すような、
一般的な電極を有するメタルハライドランプにおいても
確認されている。発光管１は、石英ガラス等の透光性材
料により内径５mm、アーク状放電長９０mmの円筒状に形
成されている。
一般的な電極を有するメタルハライドランプにおいても
確認されている。発光管１は、石英ガラス等の透光性材
料により内径５mm、アーク状放電長９０mmの円筒状に形
成されている。
【００４０】発光管１の周囲には閉空間を確保するよう
に、外管２が石英ガラス等の透光性材料で形成されてい
る。発光管１と外管２の間の閉空間は、真空または低圧
のガスが封入されており、ランプ点灯動作中には、外部
の空気と発光管１とを温度的に略絶縁し、発光管１の冷
却を制限している。
に、外管２が石英ガラス等の透光性材料で形成されてい
る。発光管１と外管２の間の閉空間は、真空または低圧
のガスが封入されており、ランプ点灯動作中には、外部
の空気と発光管１とを温度的に略絶縁し、発光管１の冷
却を制限している。
【００４１】発光管１の内部には、放電ガスとして希ガ
スと金属ハロゲン化物が封入されており、その放電ガス
として、例えば３００Torrのキセノンガスと７mgのＳｃ
Ｉ3（ヨウ化スカンジウム）と１５mgのＮａＩ（ヨウ化
ナトリウム）を封入した。
スと金属ハロゲン化物が封入されており、その放電ガス
として、例えば３００Torrのキセノンガスと７mgのＳｃ
Ｉ3（ヨウ化スカンジウム）と１５mgのＮａＩ（ヨウ化
ナトリウム）を封入した。
【００４２】このように構成されたランプＣを点灯させ
ると、そのアーク状放電の直径は３.5mmでアーク状放電
と発光管1 との間に約0.8 mmの薄いプラズマが観測され
た。その時の色温度特性は、３００Ｗから１８０Ｗまで
入力電力を変えて点灯させた結果、３００Ｗ時は３７４
０Ｋ、２４０Ｗ時は３７６０Ｋ、１８０Ｗ時は３８００
Ｋとなり、この例でも色温度の変化幅は６０Ｋと十分に
小さくなっている。
ると、そのアーク状放電の直径は３.5mmでアーク状放電
と発光管1 との間に約0.8 mmの薄いプラズマが観測され
た。その時の色温度特性は、３００Ｗから１８０Ｗまで
入力電力を変えて点灯させた結果、３００Ｗ時は３７４
０Ｋ、２４０Ｗ時は３７６０Ｋ、１８０Ｗ時は３８００
Ｋとなり、この例でも色温度の変化幅は６０Ｋと十分に
小さくなっている。
【００４３】以上、２つの例で示した通り、無電極メタ
ルハライドランプでも有電極メタルハライドランプで
も、入力を変化させても光色がほとんど変わらず、光量
のみを増減できる調光点灯可能なランプを実現できた。
ルハライドランプでも有電極メタルハライドランプで
も、入力を変化させても光色がほとんど変わらず、光量
のみを増減できる調光点灯可能なランプを実現できた。
【００４４】なお、本実施例では円筒形状の発光管の例
のみ示したが、放電空間が規制できる形状であれば円筒
形に限定されるものではない。
のみ示したが、放電空間が規制できる形状であれば円筒
形に限定されるものではない。
【００４５】（実施例２）本発明に係る第２の実施例
（請求項３の発明に係る実施例）も、実施例１と同様の
無電極点灯システムにおける適用例で示している。
（請求項３の発明に係る実施例）も、実施例１と同様の
無電極点灯システムにおける適用例で示している。
【００４６】本実施例の効果を確かめるために、比較例
としての内径２７mmで内高１５mmの円筒形状の発光管１
で５００Torrのキセノンガスを封入した無電極ランプ
（ランプＤとする）と、本発明に係る実施例としての内
径２７mmで内高１５mmの円筒形状の発光管１で１５０To
rrのキセノンガスを封入した無電極ランプ（ランプＥと
する）とについて色特性の評価を行った。その他の構成
は実施例１の無電極ランプと同様であるので省略する
（図１参照）。
としての内径２７mmで内高１５mmの円筒形状の発光管１
で５００Torrのキセノンガスを封入した無電極ランプ
（ランプＤとする）と、本発明に係る実施例としての内
径２７mmで内高１５mmの円筒形状の発光管１で１５０To
rrのキセノンガスを封入した無電極ランプ（ランプＥと
する）とについて色特性の評価を行った。その他の構成
は実施例１の無電極ランプと同様であるので省略する
（図１参照）。
【００４７】このように構成されたランプＤとランプＥ
を入力電力を変えて点灯させた。放電を観察してみる
と、ランプＤでは直径約７mmのアーク状放電Ｐが発生
し、発光管１の周壁とアーク状放電Ｐとの間隔Ｐb は約
１mmと狭かったが、発光管１の上下壁とアーク状放電Ｐ
との間Ｐa ，Ｐc にはそれぞれ約４mmの空間があり、薄
ピンク色の周辺放電が拡がっていた。
を入力電力を変えて点灯させた。放電を観察してみる
と、ランプＤでは直径約７mmのアーク状放電Ｐが発生
し、発光管１の周壁とアーク状放電Ｐとの間隔Ｐb は約
１mmと狭かったが、発光管１の上下壁とアーク状放電Ｐ
との間Ｐa ，Ｐc にはそれぞれ約４mmの空間があり、薄
ピンク色の周辺放電が拡がっていた。
【００４８】これに対して、本発明の実施例であるラン
プＥでは、希ガスの圧力が低いためにアーク状放電Ｐの
放電路が拡がり、アーク状放電Ｐの直径は７mmから約１
３mmに拡がり、発光管１の管壁とアーク状放電Ｐとの間
隔Ｐa ，Ｐb ，Ｐc は約１mmとなった。
プＥでは、希ガスの圧力が低いためにアーク状放電Ｐの
放電路が拡がり、アーク状放電Ｐの直径は７mmから約１
３mmに拡がり、発光管１の管壁とアーク状放電Ｐとの間
隔Ｐa ，Ｐb ，Ｐc は約１mmとなった。
【００４９】ランプＤとランプＥの特性値を表３に示
す。
す。
【００５０】
【表３】 この表に示したように、ランプＤの色温度変化幅８５０
Ｋに対して、本実施例に係るランプＥの色温度の変化幅
は８０Ｋと十分狭い範囲に抑えられている。
Ｋに対して、本実施例に係るランプＥの色温度の変化幅
は８０Ｋと十分狭い範囲に抑えられている。
【００５１】（実施例３）本発明に係る第３の実施例
（請求項４の発明に係る実施例）も、実施例１と同様の
無電極点灯システムにおける適用例で示している。
（請求項４の発明に係る実施例）も、実施例１と同様の
無電極点灯システムにおける適用例で示している。
【００５２】実施例３に係るランプＦは、上記ランプＤ
と同じ発光管１に、３２０Torrのキセノンと１８０Torr
のアルゴン（アルゴンの原子量はキセノンの原子量より
小さい）を封入したものであり、色特性の評価は表４に
示すようになった。
と同じ発光管１に、３２０Torrのキセノンと１８０Torr
のアルゴン（アルゴンの原子量はキセノンの原子量より
小さい）を封入したものであり、色特性の評価は表４に
示すようになった。
【００５３】
【表４】 この表に示したように、ランプＤの色温度変化幅８５０
Ｋに対して、本実施例に係るランプＦの色温度の変化幅
は９０Ｋと十分狭い範囲に抑えられている。
Ｋに対して、本実施例に係るランプＦの色温度の変化幅
は９０Ｋと十分狭い範囲に抑えられている。
【００５４】（実施例４）本発明に係る第４の実施例
（請求項５の発明に係る実施例）も、実施例１と同様の
無電極点灯システムにおける適用例で示している。
（請求項５の発明に係る実施例）も、実施例１と同様の
無電極点灯システムにおける適用例で示している。
【００５５】実施例４に係るランプＧは、上記ランプＤ
と同じ発光管１に、３００Torrのキセノンと１０mgのＣ
ｅＩ3 （ヨウ化セリウム）と５mgのＮａＩ（ヨウ化ナト
リウム）を封入したものであり、色特性の評価は表５に
示すようになった。なお、セリウムの電離電圧は5.44ｅ
Ｖ、ナトリウムの電離電圧は5.12ｅＶである。
と同じ発光管１に、３００Torrのキセノンと１０mgのＣ
ｅＩ3 （ヨウ化セリウム）と５mgのＮａＩ（ヨウ化ナト
リウム）を封入したものであり、色特性の評価は表５に
示すようになった。なお、セリウムの電離電圧は5.44ｅ
Ｖ、ナトリウムの電離電圧は5.12ｅＶである。
【００５６】
【表５】 この表に示したように、ランプＤの色温度変化幅８５０
Ｋに対して、本実施例に係るランプＧの色温度の変化幅
は８０Ｋと十分狭い範囲に抑えられている。
Ｋに対して、本実施例に係るランプＧの色温度の変化幅
は８０Ｋと十分狭い範囲に抑えられている。
【００５７】ちなみに、本実施例を含めた発光物質の組
合せについての結果のみ、例としていくつか表６に示
す。なお、調光点灯可能の判断は、色温度の変化幅が１
００Ｋ以下のものを○とした。
合せについての結果のみ、例としていくつか表６に示
す。なお、調光点灯可能の判断は、色温度の変化幅が１
００Ｋ以下のものを○とした。
【００５８】
【表６】 その結果、電離電圧の差が多少大きめ（1.5 ｅＶ以下〜
1.0 ｅＶ以上）のＳｃ−Ｌｉの組合せは調光点灯可能で
あったが、調光できる入力の幅が他の例に比べて狭かっ
た。このことから、電離電圧の差が1.5 ｅＶ以下であれ
ば調光点灯が可能であるが、1.0 ｅＶ以下であれば非常
に良好な調光点灯が可能となる。
1.0 ｅＶ以上）のＳｃ−Ｌｉの組合せは調光点灯可能で
あったが、調光できる入力の幅が他の例に比べて狭かっ
た。このことから、電離電圧の差が1.5 ｅＶ以下であれ
ば調光点灯が可能であるが、1.0 ｅＶ以下であれば非常
に良好な調光点灯が可能となる。
【００５９】（実施例５）本発明に係る第５の実施例
（請求項６の発明に係る実施例）も、実施例１と同様の
無電極点灯システムにおける適用例で示している。
（請求項６の発明に係る実施例）も、実施例１と同様の
無電極点灯システムにおける適用例で示している。
【００６０】実施例５に係るランプＨは、上記ランプＤ
と同じ発光管１に、５００Torrのキセノンと７mgのＳｃ
Ｉ3 （ヨウ化スカンジウム）と１５mgのＮａＩ（ヨウ化
ナトリウム）と８mgのＣｓＩ（ヨウ化セシウム）を封入
したものであり、色特性の評価は表７に示すようになっ
た。先にも述べたが、セシウムは電離電圧が他の金属に
比べ特に低いために、アーク状放電路を拡げることがで
きる。この作用を利用して周辺放電の発光を抑制する。
と同じ発光管１に、５００Torrのキセノンと７mgのＳｃ
Ｉ3 （ヨウ化スカンジウム）と１５mgのＮａＩ（ヨウ化
ナトリウム）と８mgのＣｓＩ（ヨウ化セシウム）を封入
したものであり、色特性の評価は表７に示すようになっ
た。先にも述べたが、セシウムは電離電圧が他の金属に
比べ特に低いために、アーク状放電路を拡げることがで
きる。この作用を利用して周辺放電の発光を抑制する。
【００６１】
【表７】 この表に示したように、ランプＤの色温度変化幅８５０
Ｋに対して、本実施例に係るランプＨの色温度の変化幅
は６０Ｋと十分狭い範囲に抑えられている。
Ｋに対して、本実施例に係るランプＨの色温度の変化幅
は６０Ｋと十分狭い範囲に抑えられている。
【００６２】なお、有電極タイプの実施例は、実施例１
にのみ示したが、その他の実施例においても同様のこと
が確認されている。
にのみ示したが、その他の実施例においても同様のこと
が確認されている。
【００６３】
【発明の効果】上述のように、請求項１記載の発明にあ
っては、アーク状放電および周辺放電の発光体積の拡が
りを抑制し、周辺放電の発光量を制限したことにより、
入力を変化させたときの発光スペクトルのバランスの崩
れを小さくできる。従って、調光点灯が可能なメタルハ
ライドランプを提供できる。
っては、アーク状放電および周辺放電の発光体積の拡が
りを抑制し、周辺放電の発光量を制限したことにより、
入力を変化させたときの発光スペクトルのバランスの崩
れを小さくできる。従って、調光点灯が可能なメタルハ
ライドランプを提供できる。
【００６４】請求項２記載の発明にあっては、発光管形
状を特定し、アーク状放電の拡がりを制限することによ
り、上記と同様の効果を奏する。
状を特定し、アーク状放電の拡がりを制限することによ
り、上記と同様の効果を奏する。
【００６５】請求項３記載の発明にあっては、希ガスの
圧力を下げることにより、また、請求項４記載の発明に
あっては、希ガスにその希ガスより原子量の小さい希ガ
スを混合することにより、それぞれ周辺放電の発光量を
制限し、上記と同様の効果を奏する。
圧力を下げることにより、また、請求項４記載の発明に
あっては、希ガスにその希ガスより原子量の小さい希ガ
スを混合することにより、それぞれ周辺放電の発光量を
制限し、上記と同様の効果を奏する。
【００６６】請求項５記載の発明にあっては、封入する
金属の電離電圧の差を１.5ｅＶ以下にすることにより、
各発光物質の電離量の差を少なくし、上記と同様の効果
を奏する。
金属の電離電圧の差を１.5ｅＶ以下にすることにより、
各発光物質の電離量の差を少なくし、上記と同様の効果
を奏する。
【００６７】請求項６記載の発明にあっては、封入物質
にセシウムもしくはセシウムのハロゲン化物を混合する
ことにより、アーク状放電が拡がる現象を利用して周辺
放電の発光量を制限し、上記と同様の効果を奏する。
にセシウムもしくはセシウムのハロゲン化物を混合する
ことにより、アーク状放電が拡がる現象を利用して周辺
放電の発光量を制限し、上記と同様の効果を奏する。
【図１】本発明の一実施例を示す概念図で、ランプ部は
一部断面の側面図である。
一部断面の側面図である。
【図２】実施例１に係るメタルハライドランプの発光ス
ペクトル図で、入力が２５０Ｗ時のものである。
ペクトル図で、入力が２５０Ｗ時のものである。
【図３】実施例１に係るメタルハライドランプの発光ス
ペクトル図で、入力が１５０Ｗ時のものである。
ペクトル図で、入力が１５０Ｗ時のものである。
【図４】本発明に係る有電極メタルハライドランプの一
例を示す側面図である。
例を示す側面図である。
【図５】メタルハライドランプに用いられる発光物質の
蒸気圧特性を示す図である。
蒸気圧特性を示す図である。
【図６】従来例に係るメタルハライドランプの発光スペ
クトル図で、入力が２５０Ｗ時のものである。
クトル図で、入力が２５０Ｗ時のものである。
【図７】従来例に係るメタルハライドランプの発光スペ
クトル図で、入力が１７５Ｗ時のものである。
クトル図で、入力が１７５Ｗ時のものである。
１ 発光管 ２ 外管 ３ 誘導コイル
Claims (6)
- 【請求項１】 発光管内に希ガスと共に複数種の金属ハ
ロゲン化物を封入してなるメタルハライドランプにおい
て、アーク状放電および周辺放電の発光体積の拡がりを
抑制し、周辺放電の発光量を制限したことを特徴とする
メタルハライドランプ。 - 【請求項２】 前記発光管の形状を、発光管のアーク状
放電に面する発光管の管壁とアーク状放電の間隔が、ア
ーク状放電の直径の１／２以下になるようにしたことを
特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。 - 【請求項３】 前記希ガスの圧力を下げることにより周
辺放電の発光量を制限したことを特徴とする請求項１記
載のメタルハライドランプ。 - 【請求項４】 前記希ガスに、その希ガスより原子量の
小さい希ガスを混合することにより周辺放電の発光量を
制限したことを特徴とする請求項１記載のメタルハライ
ドランプ。 - 【請求項５】 封入する金属ハロゲン化物の金属の電離
電圧の差が１.5ｅＶ以下であることを特徴とする請求項
１記載のメタルハライドランプ。 - 【請求項６】 前記封入物質にセシウムもしくはセシウ
ムのハロゲン化物を混合したことを特徴とする請求項１
記載のメタルハライドランプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00931095A JP3358361B2 (ja) | 1995-01-24 | 1995-01-24 | メタルハライドランプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00931095A JP3358361B2 (ja) | 1995-01-24 | 1995-01-24 | メタルハライドランプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08203471A true JPH08203471A (ja) | 1996-08-09 |
| JP3358361B2 JP3358361B2 (ja) | 2002-12-16 |
Family
ID=11716911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00931095A Expired - Lifetime JP3358361B2 (ja) | 1995-01-24 | 1995-01-24 | メタルハライドランプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3358361B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6639341B1 (en) | 1999-03-26 | 2003-10-28 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Metal halide discharge lamp |
| US6724145B1 (en) | 1999-06-25 | 2004-04-20 | Stanley Electric Co., Ltd. | Discharge lamp |
-
1995
- 1995-01-24 JP JP00931095A patent/JP3358361B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6639341B1 (en) | 1999-03-26 | 2003-10-28 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Metal halide discharge lamp |
| US6724145B1 (en) | 1999-06-25 | 2004-04-20 | Stanley Electric Co., Ltd. | Discharge lamp |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3358361B2 (ja) | 2002-12-16 |
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