JPH09270247A - 高圧蒸気放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メタルハライドランプの発光管を石英ガラス
に代えアルミナ管を用いることで寿命特性の向上や高効
率化が期待されているが、代表的封入物である沃化スカ
ンジウム、沃化ナトリウム、水銀及びアルゴンガスを封
入したランプにおいては、酸化スカンジウムが析出し光
束が短時間の点灯で大幅に低下し、同時に遊離沃素が生
成し、立消えを起こすという問題があった。 【解決手段】 発光物質として発光管に少なくともハロ
ゲン化ナトリウムとハロゲン化スカンジウムと水銀をを
封入し、電極を備えた電気導通性ディスクをガラスフリ
ットによりアルミナ管に密閉封着したセラミック製高圧
蒸気放電灯において、水銀の対流速度Ｖ(cm/sec) を３
１．４≦Ｖ≦５８とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は透光性アルミナ管を
発光管に使用した、高圧蒸気放電灯に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】透光性アルミナ管はアルカリ金属に対し
て安定であるという特性を生かして高圧ナトリウムラン
プの発光管に使用されている。近年この透光性アルミナ
管を金属ハロゲン化物を封入したメタルハライドランプ
の発光管に使用する試みが盛んになされている。メタル
ハライドランプにアルミナ管を使用する目的としては、
封入物である金属ハロゲン化物に対して、従来メタルハ
ライドランプで一般に発光管に使われている石英ガラス
より化学的、熱的に安定であるからである。

【０００３】従来の石英製メタルハライドランプでは、
封入物と石英ガラスとの化学反応によって寿命が抑制さ
れるという問題があったが、石英ガラスより封入物に対
して化学的に安定なアルミナ管を用いることで寿命特性
の向上が期待できる。また石英ガラスより使用限界温度
が高いという特徴を生かしたランプの高効率化設計の実
現や、石英ガラス製発光管では反応性が大であるために
事実上封入出来ないアルカリ金属の封入が可能であると
いった利点がある。

【０００４】ところが、石英と同様な設計にてハロゲン
化ナトリウムとハロゲン化スカンジウムと水銀を封入し
てランプを製作すると発光管内壁に酸化スカンジウムが
析出し光束が短時間の点灯で大幅に低下することがわか
った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】透光性アルミナ管を用
いた発光管内に、高効率メタルハライドランプの代表的
封入物である沃化スカンジウム、沃化ナトリウム、水銀
及びアルゴンガスを封入したランプにおいて、寿命試験
を実施すると、点灯時間の経過と共にスカンジウムの発
光強度が大幅に減少しナトリウムと水銀主体の発光にな
り、Ｒａ、色温度が低下することがわかった。また、同
時に遊離沃素が生成し、水銀との化合物として沃化水銀
が生成され、始動電圧が上昇して立消えを起こすランプ
が発生した。このような現象はランプ寿命中の早期に起
こる。スカンジウムの発光強度が低下する原因としては
ランプ点灯中に、アーク中で解離されたスカンジウムが
発光管の最高温部に酸化スカンジウムの形で付着するた
めであると推測される。この酸化スカンジウムは、一度
生成されると発光には関与しなくなる。このスカンジウ
ムは高温になるに従って堆積されるため、遊離沃素が出
来、アークが湾曲し出すとますます温度が上昇し悪循環
で、最終的には短時間で不点となる。

【０００６】本発明は、発光管管壁温度がある温度以上
でスカンジウムが管壁に析出し、ランプ特性が悪化する
という問題点を解決するためになされたものであり、長
寿命のセラミック製高圧蒸気放電灯を提供するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のセラミック製高
圧蒸気放電灯は、発光管管壁温度がある温度以上でスカ
ンジウムが酸化物の形で管壁に析出し、ランプ特性が悪
化するという問題点を解決するためになされたものであ
り、発光物質として発光管に少なくともハロゲン化ナト
リウムとハロゲン化スカンジウムと水銀を封入し、電極
を備えた電気導通性ディスクをガラスフリットによりア
ルミナ管に密閉封着したセラミック製高圧蒸気放電灯に
おいて、水銀の対流速度Ｖ(cm/sec) を３１．４≦Ｖ≦
５８としたことを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明による高圧蒸気放電灯は、
水銀の対流速度を一定の量に限定する。このようにする
ことにより、少量の封入物で今までと変わらない発光効
率が得られ寿命を通して管壁の温度をある温度以下にす
ることが出来るので、長寿命のセラミック製高圧蒸気放
電灯が可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき説明する。

【００１０】図１は実験に用いた高圧蒸気放電灯を示し
たものであり、透光性アルミナ管１の両端部は電気導通
性ディスク２及びガラスフリット３によって封止してい
る。電気導通性ディスク２は、セラミック製母体４の表
面に金属コーティング５を形成したものであり、本実施
例では白金をコ−ティングして形成した。また、ディス
ク２の一端には電極６を備えており、電極側の白金コ−
ティング面の上に厚み１．０ｍｍのバックア−ク防止用
セラミック絶縁体７を取り付けた構造になっている。ガ
ラスフリット３は酸化アルミニウム、酸化ジスプロシウ
ム、酸化ケイ素を成分にして構成されたものである。

【００１１】まず、極間長２３ｍｍ、発光管内径２２ｍ
ｍとした上記構成の発光管内に、封入物８として沃化ス
カンジウムを１０ｍｇ、沃化ナトリウムを７０ｍｇ、水
銀を７５ｍｇ及びアルゴンガスを室温で４×１０³ Ｐａ
封入した（後出表１のＮＯ．２０仕様のランプ）。

【００１２】このような設計でランプを５灯試作して寿
命試験を行った。尚、点灯条件としては全灯４００ワッ
トで、５．５時間点灯、０．５時間消灯のサイクルで１
０００時間行った。その結果、初期に効率１０２ｌｍ／
Ｗ、Ｒａ７６、色温度３５４１Ｋであった特性が、１０
００時間後には効率６２ｌｍ／Ｗ、Ｒａ２８、色温度２
８００Ｋに低下していた。そして１０００時間後の分光
分布を測定すると、スカンジウムのスペクトル強度が、
初期の１／４以下に低下していた。最初まっすぐであっ
たアークは湾曲し管壁にはスカンジウムの析出がみられ
た。

【００１３】この結果より、アークの湾曲を防止する必
要があると考え、アークの湾曲にもっとも影響すると考
えられる水銀の対流速度Ｖ(cm/sec) を下げる検討を行
った。内径と極間長を変えて、水銀の対流速度を変化さ
せ、封入量も変化させて、ＮＯ．１〜ＮＯ．２０までの
２０のランプ仕様とし、各仕様のランプをそれぞれ５灯
ずつ作製し試験を行った。その結果、対流速度を５８以
下にすると９０００時間点灯後もアークは湾曲せずにス
カンジウムの析出は見られなかった。ところが、水銀の
対流速度が３１．４未満では封入物の拡散が少なくアー
クの上下で発光色が異なる色分離が発生した。従って、
初期よりランプ特性を満足させるには、３１．４以上の
対流速度が必要であった。ランプ仕様および試験結果を
表１に、対流速度とランプ特性との関係を図２に示す。

【００１４】

【表１】 以上の試験結果から、アルミナ管を発光管に用い、電気
導通性ディスクをガラスフリットによって封止する高圧
蒸気放電灯においては、水銀の対流速度Ｖ(cm/sec) を
３１．４≦Ｖ≦５８にすることにより、寿命特性の優れ
たランプが得られることがわかった。

【００１５】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、水銀の
対流速度Ｖ(cm/sec) を３１．４≦Ｖ≦５８とすること
によって、スカンジウムの管壁への析出を抑制でき、そ
の結果寿命特性に優れたセラミック製高圧蒸気放電灯が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】セラミック製高圧蒸気放電灯を示した図

【図２】対流速度とランプ特性との関係を示した図

【符号の説明】

１ 透光性アルミナ管 ２ 電気導通性ディスク ３ ガラスフリット ４ セラミック製母体 ５ 金属コ−ティング ６ 電極 ７ セラミック絶縁体 ８ 封入物

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【手続補正書】

【提出日】平成８年６月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】この結果より、アークの湾曲を防止する必
要があると考え、アークの湾曲にもっとも影響すると考
えられる水銀の対流速度Ｖ（ｃｍ／ｓｅｃ）を下げる検
討を行った。ここで、水銀の対流速度Ｖ（ｃｍ／ｓｅ
ｃ）は次式で与えられる。Ｖ＝５×（Ｍ／Ｌ）^０．８５ 但し、Ｌは極間長（ｃｍ）、Ｍは水銀量（ｍｇ） 内径と極間長を変えて、水銀の対流速度を変化させ、封
入量も変化させて、ＮＯ．１〜ＮＯ．２０までの２０の
ランプ仕様とし、各仕様のランプをそれそれ５灯ずつ作
製し試験を行った。その結果、対流速度を５８以下にす
ると９０００時間点灯後もアークは湾曲せずにスカンジ
ウムの析出は見られなかった。ところが、水銀の対流速
度が３１．４末満では封入物の拡散が少なくアークの上
下で発光色が異なる色分離が発生した。従って、初期よ
りランプ特性を満足させるには、３１．４以上の対流速
度が必要であった。ランプ仕様および試験結果を表１
に、対流速度とランプ特性との関係を図２に示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光物質として発光管に少なくともハロ
   ゲン化ナトリウムとハロゲン化スカンジウムと水銀を封
   入し、電極を備えた電気導通性ディスクをガラスフリッ
   トによりアルミナ管に密閉封着したセラミック製高圧蒸
   気放電灯において、水銀の対流速度Ｖ(cm/sec) を３
   １．４≦Ｖ≦５８としたことを特徴とする高圧蒸気放電
   灯。