JPS58129741A - メタルハライドランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はメタルパライトランプに係り、特に光束維持率
の改善に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

電極を備えた透光性石英発光管内に、水数と始動用希ガ
スおよびｋｍ八へｒン化物を封入した、いわゆるメタル
ハライドランプは直効率、高演色性であるため広く実用
に供されている。

メタルハライドランプの中でも発光金属としてスカンジ
ウムハロゲン化物、すなわちＳｃ　Ｉ、を主封入物とし
たもの、たとえばＳｃＩ、＋ＮａＩを封入物としたラン
プは、４００Ｗ人カタイプで１００　ｉｍ／ｗの効率が
得られ、平均、演色評価数Ｒａも７０程度できわめて高
演色性であり、しかも光色のばらつきも少ないなどの１
愛れた性能を有するため、メタルハライドランプの主流
を占めつつある。しかしながらメタルハライドランプは
発光金属として反応性の高い金属ハロゲノ（ヒ物を封入
していることから、高圧水銀灯や高圧す）　ＩＪウムラ
ンプに比べて光束維持率が低いという問題がある。メタ
ルハライドランプノ中でも特に上記スカンジウムハロ！
　ｙ　化ｎ、たとえば８　ｃ　Ｉ、を用いたものは、Ｓ
ｃＩ、の反応性がきわめて強いことから光束維持率の点
では低レベルにある。

一方、メタルハライドランプは高圧水銀灯に比べて始動
性に劣り、ナトリウム、タリウム、インジウムなどのハ
ロゲン化物、たとえばＮａｌ−Ｔ、７Ｉ−Ｉ　ｎ　Ｉ等
を発光金属として使用したメタルハライドランプでは、
Ｉｔ　）４エミツターとして酸化ナトリウム（Ｔ　ｌ＋
　０２　）を塗布し、Ｔｈｅ、のエミッション効果によ
り始動性を高める工夫がなされている。しかしながら、
スカンジウムハロゲン化物を用いたランプにＴｈｅ、を
使用すると、３ＴｈＯ，＋４Ｓｃ　Ｉ、　−＋　２Ｓｃ
、　０３＋　３　Ｔｈ　Ｉ。

の反応が発生し、Ｔｈｅ、が消費されるとともに、Ｓｃ
も酸化物となって発光に寄与しなくなり、高効率で長寿
命のランプを指向することが不可能となってしまう。し
たがってスカンジウムを発光金属として用いるメタルハ
ライドランプはＴｈｅ、を使用できないものであり、Ｔ
ｈｅｔに代って、ＳｃＩ３と反応しないＳＣ，Ｏ８をエ
ミッ夛として使用している。ところがＳ　ｃ、０．は仕
事１山数が約４ｅＶ程度と低いのでエミッション性能が
充分でなく、始動性の改善には大して効果的でない。

このため電極をタングステンとＴ　ｈ　Ｏ，の混合物、
つまりトリウムタングステンで構成するなどの手段が採
用されている。

ところで、８ｃＩ、を主成分として発光管内に封入した
場合、高効率を鴎で光色のばらつきを抑止するため、最
冷部温度を規制してＳｃＩ、の蒸発を促すことが重要と
なるから、電極構造としては、単コイル、複巻コイルも
しくは２重コイル等からなる′亀碌コイル部と、この１
１を極コイル部から先端が放電空間側（対向電極側）に
向って突出する電極軸とで構成し、電極軸の該突出先端
ζニアーク輝点を発生させるようにしている。このよう
な電極を使用し、かっＳｃＩ、を−討入したランプで光
束維持率が悪化するのは、次のような現象が生じること
が推察される。すなわち発光管を構成する石英（Ｓｉｎ
ｔ）とＳｃＩ。

は、 ４ＳｃＩ、＋３ＳｉＯ，−＋３ＳｉＩ。＋２ＳｃＯ。

を生じる。ＳｉＩ。が生じると、これは電極先端へ移行
し、これが′成極のタングステン（Ｗ）との間で、Ｗと
Ｓｉの低融点合金を形成し、この合金は低融点であるゆ
えアークにより電極先端から飛散して発光管管壁に付青
し、これが黒化することにより可視光を吸収して光束を
低下させる。また、上記ＷとＳｉの反応および飛散のた
め、電極先端の形状が侵蝕変形され、アーク輝点の不安
定を招く原因にもなっている。

一方、近時、放電灯の始動性改善技術は著しく進歩して
おり、たどえは、点灯管やバイメタルスイッチ等のノ４
ルス発生素子を用いて発光管に高圧パルスを印加するこ
とにより始動を円滑　゛かつ確実に行わせる手段等が採
用されている。

したがってこの種始動手段を使用すると、必ずしも電極
にエミッターを使用しなくとも始動が可能になっている
。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、そ
の目的とするところは、始動性について配慮しなくとも
発光管の外部から始動手段によって始動を可能にせしめ
ることができることに注目し、純粋に黒化現象の防止、
つまり光束維持率を改善したメタルハライドランプを提
供しようとするものである。

〔発明の概要〕

すなわち不発明哲等は種々の実験、倹約の結果、電極コ
イル部に酸化スカンジウム（５ｃ２０３）を塗布してお
くと、定常点灯中に次第に電極軸の先端部にＳ　ｃ、　
０．の薄い膜が形成され、この８　Ｃ１Ｏ３４模がタン
グステンＷとケイ累（Ｓｉ）との反応を防止する効果が
あることを見い出した。しかしながらこの場合、電極軸
のタングステン中にＴｈｅ、が存在しているとＷとＴｈ
の複雑な反応が生じて上記Ｗと８ｉの反応を防止する効
果がないことを吉忍めた。そこで本発明者らは、Ｔｈｅ
、の代りにＷ中にＡ、７．に、Ｓｉの少なくとも一種を
含有させることにより、電極先端の変形と発光管の黒化
な同時に防止することを見い出し、このことにより光束
維持率の大幅な改善を可能にすることをつきとめた。な
お、この際、発光管内にＴ　ｈ　Ｏ，の存在がないこと
による始動の遅れは、前記した通り、ノ母ルス発生など
の始動手段で解消できることも確認している。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を図面（二もとづき説明する。

図面は８　ｃ　Ｉ！を封入する代表的メタルノ１ライド
ランデにつき、ＳｃＩ、とＮａＩを封入した４００Ｗ形
ランプを示す。石英ガラスからなる発光管１内には一対
の主電極２ａ、２ｂおよび一方の主電極２ａに近接して
始動用補助電極３を設けである。発光管１は内径２０肚
であり、電極間ｉ電離な４２鶴とし、この発光管１内に
は水銀７０　％ｙ−、アルゴンガスな５０　Ｔｏｒｒお
よびＳ　ｃ　Ｉ　３５乳）、ＮａＩ２５ｍ１Ｉ−を封入
シテアル。

一方の主電極２ａは始動用補助抵抗４に接続されている
。５はパルス発生装置としての点灯管であり、常閉型バ
イメタルスイッチ６および、限流抵抗７とともに直列回
路を構成している。

この直列回路は第２図に示される通り、発光管１に対し
て並列に接続され、上記補助抵抗４は点灯管５とバイメ
タルスイッチ６との接続点に接続されている。このよう
な点灯始動回路は発光管１とともに外管８内に収容され
、水銀灯用安定器９を通じて電源に接続されるようにな
っている。

したがってこのような始動回路であれば、始動時にバイ
メタルスイッチ６が閉じられているので、点灯管５には
安定器９からの二次電圧が印加され、この点灯管５が開
閉される。点灯管５の作用によりノ等ルス電圧が発生さ
れ、このノクルス電圧は一方の主電極２ａと補助電極３
との間にアーク放電を発生させ、かつ主電極２ｍ。

２ｂ間のアーク放電を生起させる。したがって点灯がな
されるものである。

しかして主電極２ａ、２ｂは第３図のように構成されて
いる。つまり１０はタングステンコイルからなる電極コ
イルであり、電極軸１１の囲りに取り付けられている。

電極コイル１０の外表面には酸化スカンジウム（ＳｃＯ
，）が塗布されている。電極軸１１の先端は電離コイル
１０から対向電極に向って突出されている。なお電極軸
１ノの線径は０，７ノ肪、電極コイル１０のコイル素線
の径は０．５７１ＬＨ，電極コイル１０から電極軸１ノ
の突出する量は２．０　ｉ蘇であり、電極コイル１０は
二ｊ−コイルをなしている。電極軸１１はタングステン
（Ｗ）に、アルミニウム（Ａ４）、カリウム（Ｋ）、ケ
イ素（Ｓｔ）の少なくとも１種を混合せしめて構成しで
ある。

ところで、上記電極軸１１の材質を種々変えて寿命試験
を行ったところ、第４図ｆＡｌ　、　（Ｂ）、　（Ｃｌ
のごとき形状を得た。つまり、第４図は点灯３０００時
間後における電極軸先端の形状を観察して図示したもの
で、第４図（ＮはＷにＴｈｅ、を含有させた従来のもの
、第４図（Ｂ）は純Ｗのもの、第４　ＩＮ　（Ｃｌはア
ルミニウム（ＡりをＷｌ：混入させたものである。

第４図（Ａ）のものは電極先端部の１部分が逸失してお
り、先端にＷが積もっている。このＷの積もりは、Ｔｈ
　　がＷの発光管中の輸送過程に影響していることを示
しており、電極の他部分から輸送されたＷは一部が電極
先端に積もり、残部は発光管管壁に付着して黒１ヒの１
東回となり、光束維持率の低下を招く。

第４図（Ｂ）の純Ｗのものは、ＳｉとＷの合金形成によ
ると思われるＷの逸失を生じる。このものはＴｈｅ、を
含有したものより光束維持率が良いけれども、低いレベ
ルである。

第４図（Ｃ）の場合、電極先端は品温のために角がとれ
て丸味を帯びるが、電極の逸失は見られず、Ｗの檀もり
も認められず、これ（：応じて発光管管壁の黒化も著し
く少く、光束維持率はきわめて良好である。

なお電極軸として、その材質の組合せを種々変更したも
のにつき実験した結果を次表Ｃ：示す。

この表から判る通り、Ｗｌ’：Ｓｉ、に、人！のいずれ
か少なくとも１種を混入したものは、電極の変形が少く
、光束維持率が向上することが判る。

電極コイル１０にＳ　Ｃ，ｏ、を被着することは電極先
端を力・ぐ−するＳｃ、Ｏ，の供給元の役割をしており
電極コイル１０の材質としてのＷの飛散を防止する作用
があり、この場合Ｓｃ、Ｏ，はエミッター効果を期待す
るものではなく、あくまでもＷを保護するものである。

またＷにＡ７．に、Ｓｉの少なくとも１種を混在すれば
、Ｗの飛散を防止できるものであるが、その原因９機構
は今の所明白ではない。多分、Ａ／　、Ｋ　、８ｉがＷ
の骨材となってＷを強固につかまえているため、Ｗの逸
失が阻止されるものと推察される。

〔発明の効果〕

α上詳述した通り本発明は、発光金属として少なくとも
スカンジウム八ロダン化物を封入したものにおいて、電
極コイルに塗布した８ｃ、０゜の力／Ｓ−リング効果を
、電極軸のタングステン中にアルミニウム、カリウム、
ケイ素のうちの少なくとも１種を含有させたことにより
充分に発揮させることができ、電極軸のタングステン材
料の逸失が防止され、よって電極の変形が少くて、発光
管管壁の黒化が防止され、この結果光束維持率が向上し
て長寿命となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は構成図、第２
図は回路図、第３図は電極の構成図、第４図（Ａ）　、
　（Ｂｌ　、　（Ｃ）は電極の変形状態を説明する図で
ある。 １・・・発光管、２Ｂ、２ｂ・・・主電極、３・・・始
動用補助電極、５・・・点灯管、６・・・バイメタルス
イッチ、７・・・限流抵抗、８・・・外管、１ｏ・・・
電極コイル、１１・・・電極軸。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１　ＰＩ 第３図 第４図 （Ａ）　　　ＣＢ）　　（（） （Ｗ＋７ｈ０２）　　　　　（Ｗ）　　　　（Ｗ＋Ａｌ
）２２３−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電極を備えた透光性発光管内に、水銀と始動用希カスお
   よび少なくともスカンジウムハロゲン化物を封入したメ
   タルハライドランプにおいて、電極は電極コイルおよび
   この電極コイルから数置空間側に向けて災出する電極軸
   からなり、少なくとも上記電極コイルに酸化スカンジウ
   ムを塗布するとともに上記電極軸はタングステン中にア
   ルミニウム、カリウム、けい素のうちの少なくとも１種
   を含有したことを特徴とするメタルハライドランプ。