JPH10283991A

JPH10283991A - メタルハライドランプ

Info

Publication number: JPH10283991A
Application number: JP9436697A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Takahashi; 英行高橋
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、発光管内に封入する発光物質とし
て、特定の希土類金属ヨウ化物と、少なくとも同種類の
希土類金属の一種とともに金属トリウム（Ｔｈ）を所定
量添加することにより、ランプの始動特性の改善を図る
ばかりでなく、寿命特性が良好なメタルハライドランプ
を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、両端に電極を封着し水銀及び不
活性ガスと共に発光物質としての希土類金属ヨウ化物と
して、Ｎｄ（ネオジウム），Ｅｕ（ユーロピウム），Ｄ
ｙ（ディスプロシウム），Ｈｏ（ホルミウム），Ｔｍ
（ツリウム）を含むヨウ化物のうち少なくとも一種類を
封入し、かつＮｄ，Ｅｕ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｔｍのうち少な
くとも一種類の希土類金属を添加し、さらに、金属Ｔｈ
（トリウム）を発光管内に添加することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光管内に金属ハ
ロゲン化物を封入したメタルハライドランプに関し、特
に、発光管内に二種類以上の異なる金属添加物を封入し
てなるメタルハライドランプの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧金属蒸気放電灯の一種として、石英
ガラス製の発光管内にＤｙ（ディスプロシウム）、Ｔｌ
（タリウム）等を封入したメタルハライドランプは、一
般照明用の光源として、多用されている。この発光管封
入金属であるＤｙについては、その封入方法について種
々の方法が知られており、大別すると（１）ＤｙＩ
₃（ヨウ化ディスプロシウム）として入する方法、
（２）ＤｙとＨｇＩ₂（ヨウ化第二水銀）を同時に添加
し、ＤｙとＨｇＩ₂を発光管点灯後、反応させてＤｙＩ
₃を生成する、二種類の方法が用いられている。

【０００３】しかし、いずれの方法も次の様な原因によ
り遊離沃素Ｉ₂が発生する。まず、ランプ製造工程中の
発光管エ−ジングの際、石英管壁とＤｙが反応して、分
離し、残存するＩ₂が生じる。次に、ランプ点灯後、Ｄ
ｙＩ₃ から分離してそのまま残存するＩ₂ がある。更
に、ランプ点灯中にも石英管壁とＤｙが反応して、分離
し、残存するＩ₂ が生じる。

【０００４】このように、発光管内に分離して残存する
Ｉ₂ は、ランプの始動電圧を高くしたり、ランプ点灯
中、発光管両電極間のア−クを細めたり、曲げたりする
等の問題を引き起こす。また、ランプ点灯中に石英管壁
とＤｙが反応すると、石英管壁が失透する。この失透現
象はランプ光束を低下させ、その結果、ランプの寿命特
性が低下するという問題が生じる。これらの問題を解決
するため、特開昭５８−２３１５９号公報には、あらか
じめ過剰な量のＤｙを添加する方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記提案され
た方法でも始動特性、寿命特性等のランプ特性を十分に
改善することはできないという問題がある。そこで、発
光管内に過剰量のＤｙを封入した管入力１５００Ｗのメ
タルハライドランプの所定時間経過後の始動電圧の測定
値を表１に示す。（以下、余白）

【０００６】

【表１】

【０００７】表１に示すように、発光管内に過剰量のＤ
ｙを添加していないランプに比べて、その始動性が改善
されているのがわかる。ただし、この場合、過剰量のＤ
ｙがランプ点灯中石英管壁と反応して、石英管壁を失透
させるという現象が生じている。

【０００８】次に、発光管内に過剰量のＤｙを封入した
管入力１５００Ｗのメタルハライドランプのランプ点灯
時間経過に伴なう光束維持率の変化を図２に示す。図２
からわかるように、発光管内の過剰Ｄｙ量が５０％のラ
ンプの場合、ランプ点灯時間が６０００時間後には、そ
の光束維持率は５０％以下まで低下し、寿命が満了した
ものといえる。これは、金属ヨウ化物中の金属の化学当
量に対する過剰金属の化学当量の比率が４０％以上であ
ると、石英管壁が失透するため寿命特性が低下する、こ
とを示している。

【０００９】更に、図３に示すように、管入力が低ワッ
トのランプでは、発光管の内容積が小さいため、過剰Ｄ
ｙ量３０％でも光束維持率は５０％以下まで低下し、短
寿命に終わるという問題がある。図３は図２と同様に発
光管内に過剰量のＤｙを封入した管入力１５０Ｗのメタ
ルハライドランプのランプ点灯時間経過に伴なう光束維
持率の変化を示す特性図である。

【００１０】又、表１に示すように、金属ヨウ化物中の
金属の化学当量に対する、過剰金属の化学当量の比率が
２０％以下であると、過剰に金属を添加したことによる
始動電圧の低減効果は、寿命末期には、特に認められな
い。このように、発光管内にあらかじめ過剰な量の金属
としてのＤｙを添加することにより、ランプ特性が改善
されるという実用上の効果は認められない、という問題
点がある。

【００１１】本発明は、前記に鑑みてなされたもので、
発光管内に封入する発光物質として、特定の希土類金属
ヨウ化物と、少なくとも同種類の希土類金属の一種とと
もに金属トリウム（Ｔｈ）を所定量添加することによ
り、ランプの始動特性の改善を図るばかりでなく、寿命
特性が良好なメタルハライドランプを提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、両端に電極を
封着し、水銀及び不活性ガスと共に発光物質としての希
土類金属ヨウ化物として、Ｎｄ（ネオジウム），Ｅｕ
（ユーロピウム），Ｄｙ（ディスプロシウム），Ｈｏ
（ホルミウム），Ｔｍ（ツリウム）を含むヨウ化物のう
ち少なくとも一種類を封入し、かつ、Ｎｄ，Ｅｕ，Ｄ
ｙ，Ｈｏ，Ｔｍのうち少なくとも一種類の希土類金属を
添加し、さらに、金属Ｔｈ（トリウム）を発光管内に添
加することを特徴とする。又、前記少なくとも一種類の
希土類金属であるＮｄ，Ｅｕ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｔｍの添加
量は、前記希土類金属ヨウ化物中の金属の化学当量に対
し、該希土類金属の化学当量の比率が１０％から３０％
であることを特徴とする。更に、前記金属Ｔｈの添加量
は、希土類金属ヨウ化物中の金属の化学当量に対し、該
金属Ｔｈの化学当量の比率が１０％から４０％であるこ
とを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づいて
説明する。Ｄｙ−Ｔｌ系の１５００Ｗのメタルハライド
ランプ用発光管の製造において、ＤｙＩ₃ 、Ｄｙ、Ｔ
ｌＩ、ＣｓＩ、Ｔｈの粉体を、混合してから圧粉成形し
た添加物を作成し、発光管１本当たりの各々の添加物量
は次の通りに規定した。ＤｙＩ₃ ：１５．０ｍｇ，Ｄ
ｙ：１．４ｍｇ（過剰添加分、ＤｙＩ₃ 中のＤｙに対
し化学当量比約３０％），Ｔｈ：２．０ｍｇ（ＤｙＩ₃
中のＤｙに対し化学当量比約３０％），ＴｌＩ：８．
１ｍｇ，ＣｓＩ：５．０ｍｇのほかに、Ｈｇ（水銀）を
４５ｍｇ添加し、不活性ガスとしてのアルゴンガスを６
６５０パスカル封入した。

【００１４】前記した条件で作製した発光管を外管内に
保持したメタルハライドランプを、専用の安定器、器具
を用いて点灯させ、この場合の始動特性及び寿命特性を
測定した。又、比較のために、前記実施例ランプのほか
に前記発光管添加物として、過剰のＤｙ及びＴｈを封入
しないランプ及びＤｙを３０％過剰に添加し、Ｔｈを封
入しないランプの始動特性及び寿命特性を測定した。各
ランプの所定時間経過後の始動電圧の測定値を表２に示
す。

【００１５】

【表２】

【００１６】又、前記各ランプの点灯時間経過に伴なう
光束維持率の変化を図１に示す。図１から明らかなよう
に、発光管内の過剰Ｄｙ量が３０％でＴｈ量を３０％添
加した実施例ランプは、６０００時間経過後の光束維持
率は約６０％であり、寿命特性が損なわれていないもの
と、認められる。このことは、ランプの寿命特性が損な
われることもなく、始動特性が改善されているといえ
る。

【００１７】ここで、前記した本発明に係るメタルハラ
イドランプにように、金属トリウムを添加した理由につ
いて説明する。発明者の数々の実験結果によると、発光
管内に発光物質となる金属ヨウ化物中の金属とは異な
る、ヨウ素のゲッタ−作用を有する物質を添加すること
により、前記した課題を解決することができた。この物
質として、金属トリウム（Ｔｈ）を用いると、このＴｈ
と分離して残存するＩ₂とが、次のような化学反応を起
こす。Ｔｈ＋２Ｉ₂ →ＴｈＩ₄ …（１）

【００１８】このようにＴｈを添加すると、Ｔｈと分離
して残存するＩ₂とが反応する現象が起こるため、過剰
Ｄｙ量を１０％としても、分離して残存するＩ₂の量を
抑えることができる。このＴｈは石英管壁と反応するこ
とがなく、石英管壁が失透する原因とならない。これに
よって、過剰な量のＤｙが石英管壁と反応して、管壁が
失透する影響が顕著に生じない範囲にＤｙの量を抑えて
も、発光色が保たれた状態で始動電圧の増加を抑えるこ
とができる。又、ランプ点灯中、ア−クが細められた
り、曲げられたりすることもなく、かつ石英管壁の失透
を抑えることができる。このため、寿命特性を維持する
ことがでる。

【００１９】なお、Ｔｈを添加するとＴｈの発光が起こ
るが、Ｔｈを一定量以上加えると、Ｔｈの発光によって
他の効率のよい添加物の発光が抑えられ、これによるラ
ンプ発光色の変化が無視できなくなる。このために、発
光色の変化が顕著に生じない範囲にＴｈの量を抑える必
要がある。本発明者の実験によると、過剰に加えるＤｙ
量との相関もあるが、金属Ｔｈを添加する範囲は、希土
類金属ヨウ化物中の金属の化学当量に対して、金属Ｔｈ
の化学当量の比率が１０〜４０％の範囲が望ましい。す
なわち、１０％未満では、金属Ｔｈを添加することによ
る効果が少なく、４０％を越えるとランプの発光色の変
化が無視できなくなるためである。

【００２０】前記の従来技術で説明したように、発光管
内にあらかじめ過剰な量の金属として、Ｄｙを発光管に
添加する場合、ランプ点灯中に石英管壁等との反応でＤ
ｙが消失する現象により、分離して残存するＩ₂、ある
いはＤｙＩ₃から分離して、そのまま残存するＩ₂
と、前記した過剰な量の金属が反応することを利用する
が、この方法では、過剰な量のＤｙが石英管壁と反応し
て管壁が失透するという現象も生じる。このため、分離
して残存するＩ₂と反応するに十分なＤｙを添加する
と、管壁が失透して寿命特性が低下する。

【００２１】そこで、特に２５０Ｗ以下の低ワットのラ
ンプでは、金属ヨウ化物中の金属の化学当量に対する過
剰金属の化学当量の比率が３０％を越えると、管壁が失
透して寿命特性が低下する。又、金属ヨウ化物中の金属
の化学当量に対する過剰金属の化学当量の比率が１０％
未満であると、過剰に金属を添加したことによる始動電
圧の低減効果は、寿命末期には見られず、又、ランプ点
灯中ア−クが細められたり、曲げられたりする等の問題
が生じたので、低ワットのランプでは金属ヨウ化物中の
金属の化学当量に対する過剰金属の化学当量の比率は１
０〜３０％の範囲に規定することが望ましい。

【００２２】前記実施例では、添加する希土類金属とし
て、ディスプロシウムについて説明したが、希土類金属
であるネオジウム（Ｎｄ），ユーロピウム（Ｅｕ），ホ
ルミウム（Ｈｏ），ツリウム（Ｔｍ）でもほぼ同様な効
果が認められた。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発光管内にヨウ素のゲッター作用を有する物質として金
属トリウムを添加すると、過剰な量のディスプロシウム
が石英管壁と反応して、管壁が失透する影響が顕著に生
じない範囲にディスプロシウムの量を抑えても、発光色
が保持された状態で始動電圧の増加を抑えることがで
き、かつ管壁が失透する程度を少なく抑えることができ
るので、寿命特性が良好なメタルハライドランプを得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るランプと比較例ランプの点灯時間
経過に伴なう光束維持率の変化を示す特性図である。

【図２】従来ランプの点灯時間経過に伴なう光束維持率
の変化を示す特性図である。

【図３】従来の他のランプの点灯時間経過に伴なう光束
維持率の変化を示す特性図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端に電極を封着し、水銀及び不活性ガス
と共に発光物質としての希土類金属ヨウ化物として、Ｎ
ｄ（ネオジウム），Ｅｕ（ユーロピウム），Ｄｙ（ディ
スプロシウム），Ｈｏ（ホルミウム），Ｔｍ（ツリウ
ム）を含むヨウ化物のうち少なくとも一種類を封入し、
かつ、Ｎｄ，Ｅｕ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｔｍのうち少なくとも
一種類の希土類金属を添加し、さらに、金属Ｔｈ（トリ
ウム）を発光管内に添加することを特徴とするメタルハ
ライドランプ。
【請求項２】前記少なくとも一種類の希土類金属である
Ｎｄ，Ｅｕ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｔｍの添加量は、前記希土類
金属ヨウ化物中の金属の化学当量に対し、該希土類金属
の化学当量の比率が１０％から３０％の範囲であること
を特徴とする請求項１項記載のメタルハライドランプ。
【請求項３】前記金属Ｔｈの添加量は、希土類金属ヨウ
化物中の金属の化学当量に対し、該金属Ｔｈの化学当量
の比率が１０％から４０％の範囲であることを特徴とす
る請求項１又は２項記載のメタルハライドランプ。