JPH09507606A - メタルハライドランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は石英ガラス製放電管（２、２２）を囲繞する石英ガラス製外管（３、２３）を備えたメタルハライドランプに関する。放電管（２、２２）はナトリウムを含むイオン化可能な封入物を気密に保有する。放電管（２、２２）内の封入物からのナトリウム喪失を回避するために、外管（３、２３）の石英ガラスは紫外放射吸収材料をドープされる。このドーピング材料はアルミン酸セリウム及び酸化チタンであるのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】 メタルハライドランプ 本発明は請求項１の前文に記載されたメタルハライドランプに関する。 メタルハライドランプは長寿命であり高品質の光を有し、それゆえ例えば玄関 、売場等の屋内照明及び住居照明に好適である。このメタルハライドランプは温 白色から昼白色、すなわちイオン化可能な封入物に添加されたナトリウムによっ て得られる約２５００から５０００ケルビンの色温度を有する。ナトリウムを含 有する全ての高圧放電ランプで観察された技術的な問題は、放電管の壁を通って ナトリウムイオンが拡散することによって、放電管内のイオン化可能な封入物か らのナトリウム喪失が発生することである。この問題は特にイオン化可能な封入 物のナトリウム含量が低い低電力形メタルハライドランプ、及び不飽和ナトリウ ム蒸気圧で点灯されるメタルハライドランプにとっては深刻である。放電管内の 封入物からのナトリウム喪失は色温度を変化させ、始動電圧を高め、最終的にラ ンプの早期故障を惹き起こす。 ヨーロッパ特許出願第０４６４０８３号明細書には請求項１の前文に記載され たランプが開示されている。ナトリウム喪失を回避するために、このランプは低 い電気伝導率の高純度石英ガラスを含む低熱負荷の外管を有する。この解決策の 欠点はナトリウム喪失を回避するための外管用に比較的高価な原料が必要である 点である。すなわち、外管の所望の低熱負荷は外管と放電管との間に比較的大き い間隔を必要とする。このことはランプの外径寸法を増大させ、取付具内へラン プを取付ける際に問題を惹き起こすおそれがある。 米国特許第５１１１１０４号明細書には約３６００ケルビンの色温度及び約９ ０１ｍ／Ｗの効率を有するメタルハライドランプが記載されている。その放電管 は、放電管内の封入物からのナトリウム喪失を回避するために、排気された外管 によって囲繞されている。この外管はさらに希ガスを封入された気密閉鎖形の第 ２の外管によって囲撓されている。しかしながらこのような第２の外管はランプ の製造コストを高める。 本発明の課題は、長寿命を有しかつランプの全寿命に亘って十分に一定な点灯 パラメータを有するような請求項１の前文に記載されたメタルハライドランプを 提供することにある。 この課題は本発明によれば、請求項１の特徴部分の構成によって解決される。 本発明の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。 請求項１の前文に記載されたナトリウム含有メタルハライドランプの寿命は、 主として放電管内のイオン化可能な封入物からのナトリウム喪失によって制限さ れる。このナトリウム喪失を減らすために、本発明のメタルハライドランプは紫 外放射吸収ドーピング材料を含む石英ガラスから成る外管を備えている。外管材 料内の紫外放射吸収ドーピング材料のポジティブな影響は図３及び図４から理解 することができる。 図３はランプ点灯時間（単位：時間）軸上に示したランプ点灯電圧（単位：ボ ルト）を示す。特性曲線１は紫外放射吸収ドーピング材料を備えていない外管を 有する従来の１５０Ｗメタルハライドランプに関して点灯時間の増大に応じて変 化するランプ点灯電圧の特性を示す。特性曲線２は外管のガラスが紫外放射吸収 ドーピング材料を含む本発明の第２の実施例によるメタルハライドランプに関し て点灯時間の関数としてのランプ点灯電圧の変化を示す。特性曲線１は点灯時間 が増えるにつれてランプ点灯電圧が特性曲線２より急勾配で増大する様子を示し ている。特性曲線１による従来のメタルハライドランプの点灯電圧は初期の８０ Ｖから点灯４０００時間後には１２０Ｖへ増大するのに対して、同じ期間の本発 明によるメタルハライドランプの点灯電圧は１１０Ｖに増大するだけである。ラ ンプ点灯時問の増大又はランプ年令の増大と共にランプ点灯電圧が増大すると、 ナトリウムイオンのマイグレーションによって放電管内の封入物からのナトリウ ム喪失が惹き起こされる。このような想定はランプの点灯時間の増大と共に色温 度が変化することを示した図４によって裏付けられる。従来のメタルハライドラ ンプ（特性曲線１）では点灯約４０００時間後、色温度は初期の４５００ケルビ ンから約５５００ケルビンに変化した。すなわちランプ発光スペクトルの長波の 赤色及び黄色比率は、放電管内の封入物からのナトリウム喪失のために発光スペ クトルの青色比率に比較して弱い。しかしながら本発明のメタルハライドランプ （特性曲線２）を用いると、色温度は同じ期間に亘ってほぼ一定のままである。 この測定は外管のガラスがドープされていないか又は紫外放射吸収ドーピング 材料を含んでいる幾つかの試験ランプを用いて実施された。 図５は本発明のメタルハライドランプと従来の試験ランプとの寿命の比較を示 す。この図の特性曲線１から、従来のメタルハライドランプでは点灯約４０００ 時間後には試験されたランプの５０％がもはや点灯可能ではないことが判る。す なわちこれらのメタルハライドランプの寿命時間は点灯約４０００時間である。 これに対して、本発明のメタルハライドランプは点灯４５００時間後でも１個の ランプも故障を生じない。図３に示されたランプ点灯電圧特性に基づくと、本発 明によるメタルハライドランプのランプ故障は点灯約６０００時間後と予想され 、ランプ寿命は少なくとも５０％延びている。 本発明によるメタルハライドランプが長寿命であることは、外管の内部に延在 するリード線からの光電子放出の減少によって説明できるかもしれない。放電管 から放射された紫外放射は特に外管の壁から反射され、外管の内部に延在するリ ード線に当たると光電子を放出する。外管の壁内へ侵入した紫外放射部分は特に 外管の表面から反射されてランプの内部へ戻され、リード線での光イオン化に寄 与する。最後に述べたこの紫外放射部分は本発明のメタルハライドランプにおい ては外管のガラスと一緒に使用された紫外放射吸収ドーピング材料によって大幅 に減らされ、それゆえナトリウムのマイグレーションを促進するリード線での光 イオン化は減少する。 使用されるドーピング材料は可視光のスペクトル領域において外管の透過に僅 かしか影響しないセリウム及び／又はチタンの化合物、特にアルミン酸セリウム 及び／又は酸化チタンであるのが好ましい。外管が放電管を比較的接近して囲繞 するような熱負荷の高いランプの外管用材料としては石英ガラスだけが好適であ る。ドーピング材料は、ドープされた石英ガラスの軟化点の著しい低下を回避す るために、外管の石英ガラス内に最高でも２％の重量比を有するだけである。放 電管の十分な熱絶縁を保証するためには外管が排気されることが好ましい。 本発明は主として、両口金形外管によって囲繞された両側挟搾密封形放電管を 有するメタルハライドランプ、及び片口金形外管の内部に配置された片側挟搾密 封形放電管を有するメタルハライドランプに使用される。これらの２つのランプ 型は放電によって発生した紫外放射によって多量の光イオン化が生じ得る放電空 間の横を通る金属リード線を含んでいない。放電空間の横を通る金属リード線部 分が、金属リード線に直接当たる紫外放射によって惹き起こされたナトリウムイ オンのマイグレーションを促進する光電子が発生するのを防止する絶縁手段を備 えるならば、金属リード線を有するメタルハライドランプによって、すなわち片 口金形外管の内部に両側挟搾密封形放電管を有するメタルハライドランプによっ て、本発明はランプの寿命を延ばすものである。 次に本発明を幾つかの実施例に基づいて詳細に説明する。 図１は本発明のメタルハライドランプの第１の実施例、第２の実施例及び第４ の実施例を説明するための概略図である。 図２は本発明のメタルハライドランプの第３の実施例を説明するための概略図 である。 図３は外管のガラス内に紫外放射吸収ドーピング材料を含まないメタルハライ ドランプ（特性曲線１）と本発明のメタルハライドランプ（特性曲線２）との点 灯時間の関数としてランプの点灯電圧の特性を示す図である。 図４は外管のガラス内に紫外放射吸収ドーピング材料を含まないメタルハライ ドランプ（特性曲線１）と本発明のメタルハライドランブ（特性曲線２）との点 灯時間の関数として色温度の変化を示す図である。 図５は外管のガラス内に紫外放射吸収ドーピング材料を含まないメタルハライ ドランプ（特性曲線１）と本発明のメタルハライドランプ（特性曲線２）とに関 する寿命特性を示す図である。 図１は本発明のメタルハライドランプの２つの第１実施例を示す。ランプ１は 排気された石英ガラス製両口金形外管３によって囲繞された石英ガラス製両側挟 搾密封形気密閉鎖放電管２を有している。外管の石英ガラスは０．５１重量％の アルミン酸セリウム及び０．０４重量％の酸化チタンの形態で石英溶解物に加え られたセリウム及びチタンをドープされている。外管の肉厚は約１ｍｍである。 ランプの点灯中にガス放電を形成する２つのタングステン電極４、５は放電管２ の内部に配置されている。電極４、５は放電管２の挟搾密封端部内に気密封着さ れ、モリブデン箔６、７を介してリード線８、９に電気的に接続されている。こ のリード線８、９は外管３のモリブデン箔封止部１０、１１を介してランプ１の 電気端子１２、１３に電気的に接続されている。放電管の一方の挟搾密封端部に 固定されたゲッタ１４は外管３の内部に配置されている。放電管２の端部は熱反 射膜１５、１６をそれぞれ有している。 第１の実施例のランプ（図１）は１５０Ｗメタルハライドランプである。その 放電管は約２．５ｃｍ³の容積を有する。電極間の間隔は約１８ｍｍである。外 管と放電管との間隔は最高で５ｍｍである。放電管内に保有されているイオン化 可能な封入物は主として水銀、希ガス及び金属ハロゲン化物を含んでいる。金属 ハロゲン化物の全量はＮａＪ（３２．２重量％）、ＴｌＪ（９．０重量％）及び ＤｙＪ₃、ＴｍＪ₃、ＨｏＪ₃（各１９．６重量％）を含む約５．４ｍｇであり、 約１．７３ｍｇの量のヨウ化ナトリウムに成る。イオン化可能な封入物の純ナト リウム含有量は約０．１０ｍｇ／ｃｍ³放電容積である。このランプは昼白色、 すなわち約４４００ケルビンの色温度を有する。 第２の実施例のランプ（図１）は７０Ｗメタルハライドランプである。その放 電管は約０．７ｃｍ³の容積を有する。電極間の間隔は約７ｍｍである。放電管 内に保有されているイオン化可能な封入物は主として水銀、希ガス及び金属ハロ ゲン化物を含んでいる。金属ハロゲン化物の全量はＮａＪ（７５．０重量％）、 ＴｌＪ（５．０重量％）及びＳｃＪ₃（２０．０重量％）を含む約２ｍｇである 。封入物は約１．５０ｍｇの量のヨウ化ナトリウムを含んでいる。イオン化可能 な封入物の純ナトリウム含有量は約０．３３ｍｇ／ｃｍ³放電容積である。この ランプは温白色、すなわち約３０００ケルビンの色温度を有する。 図２は本発明の第３の実施例による７０Ｗメタルハライドランプを示す。ラン プ２１は片側挟搾密封形外管２３によって囲繞された片側挟搾密封形放電管２２ を含んでいる。外管は０．５１重量％のアルミン酸セリウム及び０．０４重量％ の酸化チタンの形態で石英熔解物に加えられたセリウム及びチタンをドープされ ている。外管の肉厚は約１ｍｍである。ランプの点灯中にガス放電を形成する２ つのタングステン電極２４、２５は放電管２２の内部に配置されている。電極２ ４、２５は放電管２２の挟搾密封端部内に気密封着され、モリブデン箔２６、２ ７を介してリード線２８、２９に電気的に接続されている。このリード線２８、 ２９はさらに外管２３の挟搾密封端部内のモリブデン箔３０、３１を介してラン プ２１の電気端子３２、３３に電気的に接続されている。放電管２２の挟搾密封 端部に固定されたゲッタ３４は外管２３の内部に配置されている。放電管は約０ ．３ｃｍ³の容積を有している。電極間の間隔は約４．５ｍｍである。放電管内 に保有されているイオン化可能な封入物は主として水銀、希ガス及び金属ハロゲ ン化物ＮａＪ、ＳｎＪ₂、ＴｌＪを含んでいる。金属ハロゲン化物の全量はＮａ Ｊ（３０重量％）、ＳｎＪ₂（６３重量％）及びＴｌＪ（７重量％）を含む約０ ．９５ｍｇである。封入物は約０．２８５ｍｇヨウ化ナトリウムを含み、約０． １５ｍｇ／ｃｍ³放電容積の純ナトリウム含有量に成る。このランプは温白色を 有する。 第４の実施例のランプ（図１）は７０Ｗメタルハライドランプである。その放 電管は約０．７ｃｍ³の容積を有する。電極間の間隔は約７ｍｍである。放電管 内に保有されているイオン化可能な封入物は主として水銀、希ガス及び金属ハロ ゲン化物を含んでいる。イオン化可能な封入物における金属ハロゲン化物の全量 は約４ｍｇである。この金属ハロゲン化物はＮａＪ（７５重量％）、ＳｃＪ₃（ ２０．０重量％）及びＴｌＪ（５．０重量％）を含み、封入物において約３．０ ｍｇの量のヨウ化ナトリウムに成る。イオン化可能な封入物の純ナトリウム含有 量は約０．６６ｍｇ／ｃｍ³放電容積である。このランプは温白色を有する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホールフエルト、アンドレアス ドイツ連邦共和国 デー−10629 ベルリ ン モムゼンシユトラーセ 52 (72)発明者 ホフマン、デイルク ドイツ連邦共和国 デー−13435 ベルリ ン ハーラー シユトラーセ 20 (72)発明者 神田 明浩 静岡県小笠郡浜岡町佐倉785−２ (72)発明者 大谷 勝也 神奈川県大和市南林間３−５−22−1501

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．石英ガラスから製作された放電管（２、２２）と、この放電管（２、２２） 内に気密に保有されたイオン化可能な封入物と、放電管（２、２２）を囲繞する 光透過性外管（３、２３）とを備え、前記イオン化可能な封入物がナトリウム又 はナトリウム化合物を含むメタルハライドランプにおいて、外管（３、２３）は イオン化可能な封入物からのナトリウム喪失を減少させるために紫外放射吸収剤 をドープされた石英ガラスから成ることを特徴とするメタルハライドランプ。 ２．ランプは両側挟搾密封形放電管（２）と両口金形外管（３）とを有すること を特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。 ３．ランプは片側挟搾密封形放電管（２２）と片口金形外管（２３）とを有する 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。 ４．外管（３、２３）は主としてセリウム又はセリウム化合物をドープされた石 英ガラスから成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。 ５．外管（３、２３）は主としてチタン又はチタン化合物をドープされた石英ガ ラスから成ることを特徴とする請求項１記截のメタルハライドランプ。 ６．石英ガラスはアルミン酸セリウム及び／又は酸化チタンをドープされている ことを特徴とする請求項５記載のメタルハライドランプ。 ７．外管の石英ガラスに関するドープ材料の重量比は２％に等しいか又はそれよ り小さいことを特徴とする請求項６記載のメタルハライドランプ。 ８．外管（３、２３）は排気されてい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。 ９．イオン化可能な封入物におけるナトリウム含有量は最大で０．７ｍｇ／ｃｍ³ 放電容積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。 １０．外管（３、２３）は放電管を接触することなく接近して囲繞することを特 徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。 １１．外管（３、２３）と放電管（２、２２）との間隔は最高で５ｍｍであるこ とを特徴とする請求項１０記載のメタルハライドランプ。