JPS58155645A - Small metal halide lamp - Google Patents

Small metal halide lamp

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JPS58155645A
JPS58155645A JP57037759A JP3775982A JPS58155645A JP S58155645 A JPS58155645 A JP S58155645A JP 57037759 A JP57037759 A JP 57037759A JP 3775982 A JP3775982 A JP 3775982A JP S58155645 A JPS58155645 A JP S58155645A
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JP
Japan
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metal halide
arc tube
starting
gas
lamp
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Pending
Application number
JP57037759A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Mochimaru
持丸 真次
Bungo Nakahara
中原 文吾
Hisanori Sano
佐野 久則
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58155645A publication Critical patent/JPS58155645A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/12Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
    • H01J61/18Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having a metallic vapour as the principal constituent

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  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a small metal halide lamp with an excellent starting feature, with a long life by preventing premature blackening of a luminous tube due to spattering and with a satisfactory light flux of 50 watts or less by specifying the type and sealing pressure of the starting rare gas, the distance between electrodes and the lamp power. CONSTITUTION:Mixed gas of neon of 10-50% and argon is used as the starting rare gas sealed in a luminous tube 1, and if the relationship between the sealing pressure p(mm.Hg) of the rare gas and the distance l(cm) between main electrodes is kept at 25<=pXl<=85, an effective starting feature and lumen maintenance factor are improved. And if an equation 5X10<-3>XW+5X10<-2=l<=1.9X10<-4>X W<2>+3.2X10<-1> is satisfied, where W(wat) is the lamp power, a small metal halide lamp of 50 watts or less with excellent efficiency can be available.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発−の技術分野〕 本発−ti50ワ、ト以下の小形メタルハライドランf
K44)、41にその始動特性および効率の改畳に関す
る。
[Detailed description of the invention] [Technical field of the invention] This invention - A small metal halide drain f of less than 50W and T
K44), 41 regarding the modification of its starting characteristics and efficiency.

〔発lIO技衝的背景とその問題点〕[Background of the IIO technical debate and its problems]

従来層内jI1例の多くは白熱電球やけい光ランfが占
めている。しかしながら近年省エネルギー0立場から、
高効率で演色性に優れた小形メタルハライドランプ、特
に50ワ、トリ下のランプの開発がlIまれている。
Most of the conventional examples of intralayer jI1 are incandescent light bulbs and fluorescent lamps. However, in recent years, from the standpoint of zero energy conservation,
Efforts are being made to develop small metal halide lamps with high efficiency and excellent color rendering, especially 50W lamps and undersized lamps.

従来におけるメタルハライドランプは、250ワ、トル
2キロワ、トの中・高ワツト形に限られておシ、これら
従来のランプは発光管内に封入される始動用希がスとし
てアルゴンガスを20〜40mHg封入するか、あるい
は水銀灯用安定器で始動可能なランfO場合は、0.0
1〜10.0チのアルゴンまたはクリプトンもしくはキ
セノンを混合してなるネオンガス(ペニングガス)を4
0■Hi程度封入していた。しかしながら50ワ、ト以
下の小形メタルハライドラングは電極間距離が1.0 
am以下となり、ランプ電流も小さいから、上記従来の
中・高ワ、ト形ラングの封入ガス圧では始動が困難であ
る。
Conventional metal halide lamps are limited to medium and high wattage types of 250 watts, 2 kilowatts of torque, and 20 to 40 mHg of argon gas as a starting gas sealed in the arc tube. 0.0 if the run fO is sealed or can be started with a mercury lamp ballast.
Neon gas (Penning gas) made by mixing 1 to 10.0 inches of argon, krypton, or xenon
Approximately 0■Hi was enclosed. However, the distance between the electrodes of small metal halide lungs of 50 W or less is 1.0.
am or less, and the lamp current is also small, so it is difficult to start the lamp with the gas pressure filled in the conventional medium/high power or T-shaped rung.

また50ワツト以下の小形メタルハライドラン!は発光
管の内容積がに〇以下に規制される、つまり、50ワツ
ト以下のIト形メタルハライドランプにおいて発光管内
容積をIOCより大きくすると、封入発光金属の蒸発が
少く、発光量が不足するものである。したがってこのよ
うに50ワ、ト以下のメタルハライドランプは発光管内
容積がIce、以下に規制され、この本のは非常に小1
いため、前記ネオンガスを主体とした(エンダガスでは
ネオンの分子量が小さいのでランプ始動時の電極材料の
スパッタリングが生じ易く、よって電極材料が発光管管
壁に付着し易く、早期悪化を招いて光束の低下が着しく
なる不萬合がある。
Also, a small metal halide drain of less than 50 watts! In this case, the internal volume of the arc tube is regulated to be less than 〇.In other words, in an I-type metal halide lamp of 50 watts or less, if the internal volume of the arc tube is made larger than the IOC, there will be less evaporation of the luminescent metal enclosed, and the amount of light emitted will be insufficient. It is. Therefore, the internal volume of the arc tube for metal halide lamps of 50 watts or less is regulated to be less than Ice, and this book is very small.
Therefore, since neon gas is the main component (with Ender gas, the molecular weight of neon is small, the electrode material tends to sputter when starting the lamp, and the electrode material tends to adhere to the wall of the arc tube, leading to early deterioration and a decrease in luminous flux. There are some discrepancies that make it difficult to wear.

〔発−O目的〕[Departure-O purpose]

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!IK優れしかもス・臂、
/リングによる発光管の早期黒化を鋳止して長寿命とな
シ、かつ全光束も満足する50ワ、ト以下の小形メタル
ハライドランプを提供しようとする4のである。
The present invention was made based on these circumstances, and its purpose is to start! Excellent IK and armpit,
4. It is an object of the present invention to provide a small metal halide lamp of less than 50 watts, which has a long life by preventing early blackening of the arc tube due to the ring, and has a satisfactory total luminous flux.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発Wi4Fi始動用希fスの種類を選び、かっこの始
動用希ガスの封入圧力と電極間距離との関係を親制し、
さらに電極間距離とランプ電力との関係を規制して上記
目的を達成することを特徴とする。
Select the type of rare gas for starting the original Wi4Fi, and control the relationship between the pressure of the starting rare gas and the distance between the electrodes.
Furthermore, the above object is achieved by regulating the relationship between the distance between the electrodes and the lamp power.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下本発明の一実施例を図面にもとづき説明する。 An embodiment of the present invention will be described below based on the drawings.

図中1は石英ガラスなどからなる発光管であル、放電空
間が球形もし欠は楕円厚形に形成されている・′この発
光管1の放・電空間を球形もしくは楕円球形にするのは
、放電空間内に封入された金属ハロダン化物の蒸気の対
流を促して蒸発量を多くするためであシ、またこの放電
空間の内容積は上記金属ハロダン化物の蒸発を促進させ
るためにIce、以下に規制されている。該発光管1は
、従来の中、大形メタルハライドランプにおいて瑚知の
ごとく、通常は図示しない外管内に収容されて二重管構
造をなしている。発光管1内には互に対向して主電極2
 a * j bが設けられておシ、これら主電極1m
、2bけ発光管10両端に形成された封止部3,3内に
封緘されているモリブデン等の金属箔4,4に接続され
ている。なお金属箔4゜4は外部リード線5,5に接続
されている。
In the figure, 1 is an arc tube made of quartz glass, etc., and the discharge space is formed in a spherical or elliptical shape. This is to promote the convection of the vapor of the metal halide sealed in the discharge space to increase the amount of evaporation, and the internal volume of this discharge space is defined as Ice in order to promote the evaporation of the metal halide. is regulated. The arc tube 1 is normally housed in an outer tube (not shown) and has a double tube structure, as is the case with conventional large metal halide lamps. Inside the arc tube 1 are main electrodes 2 facing each other.
a * j b are provided, and these main electrodes are 1 m long.
, 2b are connected to metal foils 4, 4 made of molybdenum or the like sealed in sealing parts 3, 3 formed at both ends of the arc tube 10. Note that the metal foil 4°4 is connected to external lead wires 5,5.

上記発光管1内には所定量の水銀と、金属ハofン化物
および始動用希ガスが封入されている。始動用希ガスと
してはネオンとアルゴンとの混合ガスが使用されている
。この場合ネオンの混合比は10〜5oチの範囲に規制
し、つまり分子量の暖いネオンの量を少くしである。
The arc tube 1 is filled with a predetermined amount of mercury, a metal halide, and a starting rare gas. A mixture of neon and argon is used as the starting rare gas. In this case, the mixing ratio of neon is controlled within the range of 10 to 5 degrees, that is, the amount of neon with a warm molecular weight is kept small.

しかして本発明者らは、本発明を種々の実験および研究
にもとづき成立させたものであシ、以下本発明を各々実
験にょ)説明する。
The present inventors have established the present invention based on various experiments and researches, and the present invention will be explained below with reference to each experiment.

まず、本発明者らは、5oワ、ト以下の上記構成に係る
メタルパライトラングについて、上記始動用希ガス0封
入ガス圧を変化させてその#l[F電圧に′)?て調ぺ
てみた。
First, the inventors of the present invention changed the starting rare gas 0 filling gas pressure to the #l[F')? I checked it out.

〔実験1ミ50ワ、ト〕 内径10.0胃、肉厚1.0諺の石英ガラス製球状発光
管内に、電極間距離1 = 0.5 anとして主電極
を対設させる。主電極は線径0.3鱈のタングステン製
電極軸にタングステンからなるコイルを二層巻装した本
のである。上記発光管内には8IIIIFの水銀と、沃
化スカンジウム(S e I s )と沃化ナトリウム
(NaI)とを、8 e I s : Na I =1
 : 5(重量S)で総量3■封入した。始動用希ガス
としてはネオン−アルゴン(No:Ar 〜40 : 
60 )の混合ガスを用い、この封入ガス圧を変えてラ
ング始動電圧を測定した。なお安定器としては水銀ラン
プ用チョーク形安定器を用いた。
[Experiment 1, 50 watts] Main electrodes were placed opposite each other with a distance between the electrodes of 1=0.5 an in a spherical arc tube made of quartz glass with an inner diameter of 10.0 mm and a wall thickness of 1.0 mm. The main electrode is a tungsten electrode shaft with a wire diameter of 0.3 mm and a tungsten coil wound in two layers. Inside the arc tube, 8IIIF of mercury, scandium iodide (S e I s ), and sodium iodide (NaI) were placed at 8 e I s : Na I =1.
: 5 (weight S) and a total amount of 3 ■ was sealed. Neon-argon (No.: Ar ~ 40:
The rung starting voltage was measured using a mixed gas of 60) and varying the pressure of the sealed gas. As the ballast, a choke-type ballast for mercury lamps was used.

この結果は第2図および第・3図にそれぞれ特性Aとし
て示されている。第2図の特性Aにおいて破線はグロー
開始電圧を示し、実線はアーク開始電圧を示す、。第2
図から明らかなように、封入ガス圧が小さい程グロー放
電は発生し易いがアーク放電の発生は困難で帝り、また
封入ガス圧が大きくなる程グロー放電、アーク放電とも
に生じ離くかつ同時に起るようになる。そして封入ガス
圧は最小値となるピーク値も存在することが判る。・ 放電開始電圧は、電源電圧の電圧降下分を見越して通常
180v以下に規制されなければならないため、第2図
および第3図から50ワ。
This result is shown as characteristic A in FIGS. 2 and 3, respectively. In characteristic A of FIG. 2, the broken line indicates the glow starting voltage, and the solid line indicates the arc starting voltage. Second
As is clear from the figure, the lower the filled gas pressure is, the easier it is for glow discharge to occur, but the more difficult it is for arc discharge to occur, and the higher the filled gas pressure is, the more likely glow discharge and arc discharge are to occur separately and at the same time. Become so. It can also be seen that there is a peak value where the sealed gas pressure is the minimum value. - The discharge starting voltage must be normally regulated to 180V or less in anticipation of the voltage drop in the power supply voltage, so it is 50W from Figures 2 and 3.

ト形メタルハライドランゾの場合は電極間距離1 = 
0.5 mにおいて封入Qx圧Pは50〜190すると 25:ihP X j≦9 !S       ・−・
川・・−(1)の範■内にあることが判る。
In the case of T-type metal halide Ranzo, the distance between the electrodes is 1 =
When the enclosed Qx pressure P at 0.5 m is 50 to 190, it is 25:ihP X j ≦9! S・-・
River... - It can be seen that it is within the range of (1).

〔実験2=40ワ、ト〕 内@7.0閣、肉厚1.0−の石英ガラス製球状発光管
内に電極間距離1 = 0.4 tvnとして主電極を
対向させる。主電極の電極軸径は0.2 mとし、2層
コイルを巻装する0発光管内には6Ivの水銀と、8a
I3:Na1−1 : 5 (重量*)で総量2ダを新
入し、希trスとしてN・:Ar==40 : 600
ペニングガスを使用した。
[Experiment 2 = 40 watts] The main electrodes were placed to face each other in a spherical arc tube made of quartz glass with a wall thickness of 1.0 mm and an inner diameter of 7.0 mm, with a distance between the electrodes of 1 = 0.4 tvn. The electrode axis diameter of the main electrode is 0.2 m, and 6 Iv of mercury and 8 a.
I3: Na1-1: 5 (weight*) with a total amount of 2 Da, and as a rare tr.
Penning gas was used.

仁のランプの特性は第3図においてBで示されている。The characteristics of a typical lamp are indicated by B in FIG.

このことから明らかな通ヤζ二40ワット形メタルハラ
イドランプは封入ガス圧がs O〜220 (mHg)
を必要ドシ、pxr値ニ換算する2 24 ≦P X l ≦88     −・−・−(2
)を必要する。
It is clear from this that the sealed gas pressure of the ζ2 40 watt metal halide lamp is s O ~ 220 (mHg).
24 ≦P X l ≦88 −・−・−(2
) is required.

〔実験3冨20ワ、ト〕 内径6.0鴫、肉厚1.0■δ石慕製球状発光管内に電
極間距離1 = 0.3 mとして主電極を対向して設
ける。主電極の電極軸径は0.15■でコイルを2層巻
きする。発光管内には41vの水銀と、8alx:Na
I 〜1 : 5 (重量*)で総量1M9封入し、希
ガスとしてNe:Ar=40 : 60の(ユングガス
を使用する。
[Experiment 3: 20 watts] Main electrodes were placed facing each other in a spherical arc tube made by Sekiho, with an inner diameter of 6.0 mm and a wall thickness of 1.0 ■δ, with a distance between the electrodes of 1 = 0.3 m. The electrode axis diameter of the main electrode is 0.15 square meters, and the coil is wound in two layers. Inside the arc tube, there is 41v of mercury and 8alx:Na.
I~1:5 (weight*) and a total amount of 1M9 is sealed, and Jung gas (Ne:Ar=40:60) is used as a rare gas.

このラングは第3図においてCで示される特性をもって
いる。このことから判るように120ワツト形メタルハ
ライドランプは封入ガス圧を70〜285 (mug)
必要とし、PX71に換算すると、 21≦PX/≦85      ・・・−・−・(3)
となる。
This rung has the characteristic indicated by C in FIG. As you can see from this, the 120 watt metal halide lamp has a sealed gas pressure of 70 to 285 (mug).
When converted to PX71, 21≦PX/≦85 ・・・−・−・(3)
becomes.

上記(1)ないしく3)式から判るように、50ワツト
以下のメタルハライドラン!においては、25≦PX7
≦85     ・・・・・・・・・(4)の範匣を満
足すれば始動が確実に行えることになる。
As you can see from equations (1) or 3) above, metal halide lanterns with a power of less than 50 watts! In, 25≦PX7
≦85 If the range (4) is satisfied, the engine can be started reliably.

以上の結果は、ネオンがス40嘔とアルゴンがス60−
との混合ガスを用いた場合であるが、次にネオンガスの
混合比について検討した。発光管の内容積が1(C以下
の小形メタルハライドラン!では、始動時に電極部材の
スバ、タリンダによ)、電極物質が発光管の端部のみな
らず中央部まで付着してしまい、早期黒化を生じる。
The above results show that neon is 40% and argon is 60%.
Next, we examined the mixing ratio of neon gas. If the internal volume of the arc tube is 1 (for small metal halide drains of C or less, the electrode material will adhere to the edges and center of the arc tube at the time of startup), causing early blackout. cause

これ線電極間距離Jが5−以下と非常に小さいことに基
因する。この黒化を抑えて光束維持率を向上させる大め
には、ネオンガスを多量に使用することができない。す
なわちネオンガスは分子量が小さいため、電極物質のス
/り、タリンダを抑止する作用が小さいためでおる。ま
たクリプトンやキセノンガスを使用すると、黒化防止に
は寄与するが、このものはラングの始動電圧が上昇し、
この1150ワツト以下のメタルハライドラン!を18
0V以下の電圧で始動させることが困難となる。したが
ってアルゴンを主体とし、このアルfyKネオンの混合
比を比較的小さくして混合したガスを用いる必要がある
This is due to the fact that the distance J between the line electrodes is very small, 5- or less. In order to suppress this blackening and improve the luminous flux maintenance factor, it is not possible to use a large amount of neon gas. That is, because neon gas has a small molecular weight, it has a small effect of suppressing sludge and talinda of the electrode material. Also, using krypton or xenon gas helps prevent blackening, but this increases the rung starting voltage,
This metal halide run below 1150 watts! 18
It becomes difficult to start at a voltage below 0V. Therefore, it is necessary to use a gas that is mainly composed of argon and mixed with Al-fyK neon at a relatively small mixing ratio.

ネオンガスを4091混合し九アルゴンjスを用いたラ
ングは前記〔実験1〜330通夛である。
The run using a mixture of 4091 neon gas and 9 argon gas is the same as the above [Experiments 1 to 330 times].

そこで本発明者らはネオンガスのアルゴンガスに対する
混合比を変化させて光束維持率と黒化具合を調べてみた
。その結果を〔表1〕に示し、各々ラン7!500回点
滅させた後の評価を示す−〔表 1〕 (Ill )から判るように、ネオンの混合比がsO−
を越えると、スパッタリングによる黒化が増し、光束維
持率の低下を招く、よってネオンのアルゴンに対すみ混
合比はSc−以下に規制しなければならな−、tたネオ
ンのアルゴンに対すゐ混合比を10−未満にすると、−
20COtkmKm気においてラン!始動電圧がいづれ
のワットOラングにおいて4210〜zsovとtb、
−用電源電圧200V−t”は始動不能とな夛、増して
中電源電圧の変動分±10−を見込んだtaovの電源
電圧では用いることがで!ない・これは低温である為に
Ar−ntのイニング効果は起こCK<<なり、更にネ
オンが10嗟未満であると、多量のムrによ)、電界に
より与えられる電子の速度分布が遍くなる方向に移動す
る。その為にネオンの準安定状態ができにくくな〕、ア
ルゴンとネオンと0(、aンダ効来が全く無くなるため
と考えられる。
Therefore, the present inventors varied the mixing ratio of neon gas to argon gas and investigated the luminous flux maintenance rate and degree of blackening. The results are shown in [Table 1], and the evaluation after flashing 7500 times for each run is shown.
If it exceeds Sc, blackening due to sputtering will increase and the luminous flux maintenance rate will decrease. Therefore, the mixing ratio of neon to argon must be regulated to below Sc. If the ratio is less than 10-, -
Run for 20 COtkm! Starting voltage is 4210 ~ zsov and tb in Watt O Lang,
The power supply voltage of 200 V-t for 200 V-t" cannot be used because it is impossible to start, and it cannot be used at the power supply voltage of taov, which takes into account the variation of the intermediate power supply voltage of ±10 V. - This is because the temperature is low, The inning effect of nt occurs as CK This is thought to be due to the fact that a metastable state is difficult to form], and the effect of argon and neon is completely eliminated.

したがうてネオンのアルゴンに対する混合比は10〜5
0チの範囲に規制される。
Therefore, the mixing ratio of neon to argon is 10 to 5.
It is regulated to a range of 0.

なおネオンガスの混合比を10〜50%に規制した各ワ
ットのラン!では、始動電圧が第3図の各特性A、B、
Cの測定誤差程度のばらつき内にとどまり、始動性につ
いては不具合がないことを確認している。
In addition, each watt run has a neon gas mixture ratio of 10 to 50%! Then, the starting voltage is determined by the characteristics A, B, and
It has been confirmed that the variation remains within the measurement error of C, and there are no problems with startability.

ところで、一般にメタルハライドランプにあっては、封
入金属ハロゲン化物として従来ナトリウム(Na)、タ
リウム(Tj)、インジウム(I鳳)等の3N類の金属
ハロゲン化物を封入するものが多かっ之が、近時の傾向
として〔実験1〜3〕に示される通り、ナトリウムとス
カンジウム(Sc)、イツトリウム(Y)を含む希土類
金属、特にスカンジウムとナトリウムのハロゲン化物が
採用されつつある。スカンジウムとナトリウムのハロゲ
ン化物を用いたものはランプ効率、光色が特に優秀であ
るが、このものはスカンジウムの吸湿性が強いため発光
管内にH,O等を持ち込み易く、この種小形メタルハラ
イドランプではわずかなH2Oでも始動電圧が高くなる
傾向にあゐ。これを防止する丸めに本発明者らは、上記
スカンジウムのハロゲン化物とは別に、発光管内にスカ
ンジウムを封入し、発光管内におけるスカンジウムが過
剰となるように、しかしながらこの過剰範囲は1cc当
り1ダ以下となるように封入した〇 この結果については第2図の50ワ、ト形メタルハライ
ドラングで、特性りで示されている。
By the way, in general, metal halide lamps have conventionally been filled with 3N metal halides such as sodium (Na), thallium (Tj), and indium (Iho). As shown in [Experiments 1 to 3], rare earth metals containing sodium, scandium (Sc), and yttrium (Y), especially halides of scandium and sodium, are being adopted. Lamps using scandium and sodium halides have particularly excellent lamp efficiency and light color, but because scandium has strong hygroscopic properties, they easily carry H, O, etc. into the arc tube, and this type of small metal halide lamp Even a small amount of H2O tends to increase the starting voltage. In order to prevent this, the present inventors sealed scandium in the arc tube separately from the scandium halide, so that the amount of scandium in the arc tube would be excessive, but this excess range would be less than 1 da per 1 cc. This result is shown in the characteristics of a 50W, T-shaped metal halide lung in Figure 2.

すなわち、スカンジウムが過剰に封入されたラングDは
、第2図AとDを比べて判るように、始動電圧が低くな
ることが認められる0との理由について検討してみると
、まず、第2図におけるムのランデとDのラングとをス
(クトル欄定による嚇ス分析を行った結果、Dのランプ
は発光管内の不純ガスがきわめて少くなっていることが
明らかになった。すなわちこの種50ワ、ト以下の小形
ラングは、発光管の内容積が小さいにも拘らず、発光管
管壁や封入物中に含有されていた不純物や封止作業時に
混入する不純物の量が、割合として多いものであシ、水
分や水素が発光管内に存在する。しかし表からスカンジ
ウムを過剰に封入したDのランプは、上記不#irガス
がきわめて少くなっており、スカンジウムがいわゆるr
、夕作用をなして不純物を吸着すると考えられる。また
スカンジウムは上記rツタ作用に加えて他の゛作用も奏
するOつまりこの種ラングは寿命中にナトリウムが消失
して遊離沃素が過剰に発生し、この遊離沃素は水銀と反
応して沃化水銀(HgI)を形成し、これがランプ電圧
の上昇の原因となるものであるが、スカンジウムを過剰
に封入しておけば、このスカンジウムが遊離沃素と反応
して5eIiとな沙、)IgIの発生を防止して寿命中
のラング電圧上昇、ひいては立消えを防止する。
In other words, when we consider the reason why rung D, in which scandium is filled excessively, has a lower starting voltage, as can be seen by comparing Figure 2 A and D, we first find that As a result of an analysis of the distance between the lamp of M and the rung of D in the figure, it was revealed that the impurity gas in the arc tube of lamp D was extremely small. Despite the small internal volume of the arc tube for small rungs of 50 watts or less, the amount of impurities contained in the arc tube wall and filler, as well as impurities mixed in during the sealing process, is relatively small. Moisture and hydrogen are present in the arc tube.However, as shown in the table, in lamp D, which is filled with an excessive amount of scandium, the above-mentioned non-IR gas is extremely small, and scandium is
It is thought that it acts as a detergent and adsorbs impurities. Scandium also has other effects in addition to the ivy effect described above. In other words, in this type of rung, sodium is lost during its lifespan and an excess of free iodine is generated, and this free iodine reacts with mercury to form mercury iodide. (HgI) is formed, which causes an increase in lamp voltage. However, if scandium is filled in excessively, this scandium reacts with free iodine to form 5eIi, which causes the generation of IgI. This prevents the rung voltage from rising during its life, and even from turning off.

このようにスカンジウムを発光管内に過剰に封入すれば
ランプの始動電圧を引き下げるに有効であり、かつラン
プ電圧の上昇を防止するが、スカンジウムは発光管内容
積1cc当υ1呼を超えて過剰になると、ランプ点灯中
に過剰のスカンジウムは発光管管壁に付着して茶褐色を
提し光束低下を招来するので、1cc当シ1■以下の範
囲に抑える必要がある。
Enclosing scandium in excess in the arc tube in this way is effective in lowering the starting voltage of the lamp and also prevents the lamp voltage from increasing; however, if scandium is in excess of more than 1 cc per 1 cc of the internal volume of the arc tube, Excessive scandium adheres to the wall of the arc tube during lamp operation, giving it a brownish color and causing a decrease in luminous flux, so it is necessary to keep it within a range of 1 cm per 1 cc.

一方上述の説明は、ラン!始動電圧のみに着目して考察
してきたが、ラン!始動特性においては始動に要する時
間を無視することができない。そこで本発明者らは〔実
験1〕に使用した)0ワ、ト彫メタルハライドラングに
ついてその始動時間を測定した。
On the other hand, the above explanation is similar to Run! We have focused only on the starting voltage, but Run! Regarding starting characteristics, the time required for starting cannot be ignored. Therefore, the present inventors measured the start-up time of the 0-W, G-carved metal halide lung (used in [Experiment 1]).

その結果は第4図に示されている。す々わち、始動開始
時間は、新入ガス圧が増大するにつれて多くなる。50
ワツト形ランプの場合、第2図のムから判る通)、封入
ガス圧が50〜190mugの範囲に規制されているが
、50〜190■Hgのガス圧範8においては始動に必
要な時間は1〜約9分にも及ぶことが明らかである。こ
のように始動時間が長いと、グロー放電からアーク放電
に移行するまでに長時間を要することであるから、この
間に電極のタングステンが飛散して発光管の黒化を生じ
、光束低下を招いて短寿命となる。また始動に長時間を
要することは待時間が長くなるので屋内用光源として実
用的ではない。
The results are shown in FIG. In other words, the starting time increases as the new gas pressure increases. 50
In the case of Watt-type lamps, the filled gas pressure is regulated to a range of 50 to 190 mg (as can be seen from Figure 2), but in the gas pressure range 8 of 50 to 190 μHg, the time required for starting is It is clear that the duration ranges from 1 to about 9 minutes. If the starting time is long like this, it will take a long time for the transition from glow discharge to arc discharge, and during this time the tungsten in the electrode will scatter, causing blackening of the arc tube and reducing the luminous flux. It has a short lifespan. Moreover, the long time it takes to start up increases the waiting time, making it impractical as an indoor light source.

そこで本発明者らは、発光管内にプロメチウム(Pm)
などの放射性物質を封入した0第4図のごとく、封入が
電圧が増大する程始動時間が長くなるのは初期電子量が
不足゛しているととに起因しているのであシ、よって放
射性物質を添加することにより初期電子を補ぎなうもの
である。
Therefore, the present inventors added promethium (Pm) inside the arc tube.
As shown in Figure 4, the starting time becomes longer as the voltage increases because the initial amount of electrons is insufficient. Initial electrons are supplemented by adding a substance.

〔実験1〕に係る50ワ、ト形メタルハライドラングに
おいて、ネオン40%−アルゴン60%の封入ガス圧を
120■Hgとし、かつ前述のグ、り作用を期待してス
カンジウムを0.2y/cc封入し、さらに0.001
マイクロキ、リー10Cのプロメチウムを入れたランプ
と、プロメチウムを添加しないランデについて始動時間
を測定してみ九ところ、下表の通シであった。
In the 50W, T-shaped metal halide lung related to [Experiment 1], the pressure of the filled gas of 40% neon and 60% argon was 120 μHg, and scandium was added at 0.2y/cc in anticipation of the aforementioned gluing effect. Enclose and further 0.001
We measured the starting times for Microchip and Lee 10C lamps containing promethium and lamps without promethium, and the results were as shown in the table below.

上配結果から判る通り、プロメチウムを封入し九ラング
は始動時間をきわめて短縮させほとんど一時に始動する
ことが判る。
As can be seen from the above results, it can be seen that the Nine Rungs with promethium included greatly shorten the starting time and start almost instantly.

またプロメチウムを封入することによって始動電圧には
賓動を生じさせないことも確認できるの なおプロメチウムの代シに仙の放射性物質を封入して4
同等の効果が認められる。しかしながら放射性物質の封
入量は発光管内容積ICC当り0.0001マイクロキ
、リー以上であり、かつ1、 Offイクロキ、り一以
下であることが必要である。o、oooiマイクロキ、
リー/CC未満であると始動時間の短縮化に効果・がな
く、また1、0マイクロキ、lJ  /cf、を超える
と取シ扱い上の法律規制を受けるので好ましくない0 以上の実験においては主として始動特性および光束維持
率(黒化)の改善について注目した例を示したが、この
種小形メタルハライドランデは効率に優れていることが
1つの特徴であり、よって全光束について検討した。
It can also be confirmed that by sealing in promethium, there is no disturbance in the starting voltage.
Equivalent effects are observed. However, it is necessary that the amount of radioactive substance sealed is at least 0.0001 microki, ri per arc tube inner volume ICC, and less than 1, off ki, ri. o, oooi microki,
If it is less than 0/CC, it will not be effective in shortening the startup time, and if it exceeds 1.0 microki, lJ/cf, the handling will be subject to legal regulations, so in experiments with 0 or more, which is undesirable, Although we have shown examples focusing on improving the starting characteristics and luminous flux maintenance rate (blackening), one of the characteristics of this type of small metal halide rande is that it is excellent in efficiency, so we investigated the total luminous flux.

全光束を左右する要因として電極間距離lと、ランプ電
力(W)との関係が挙げられる。
A factor that influences the total luminous flux is the relationship between the distance l between the electrodes and the lamp power (W).

そこで本発明者らは、N・40チ−Ar601gの混合
ガスをl40−Hg封入した40ワツトのメタルハライ
ドランデについて、電極間距離lを変化させた場合の全
光束の変化割合を調べてみた。
Therefore, the present inventors investigated the rate of change in the total luminous flux when changing the inter-electrode distance 1 for a 40 watt metal halide rande in which a mixed gas of 40 cm of N and 601 g of Ar was sealed with 140 Hg.

この結果を第5図に示す。電極間距離!(−が0、6 
amを越えると管壁負荷が小さくなりすぎて最冷却の温
度が充分に上昇しなくなるので、金属ハロダン化物の蒸
発が少くなり、発光は主として水銀によるものとなるた
め全光束が2750Iwn以下となる。また電極間距離
!が0.25m未満になると発光アーク長が短かくなる
ことに原因して、中はシ全光束は27501m以下に低
下する。よって40ワ、トのメタルハライドランfFC
シいては電極間距離!を0.25〜0,61の範囲に規
制する必要がある。
The results are shown in FIG. Distance between electrodes! (- is 0, 6
If it exceeds am, the tube wall load becomes too small and the temperature of the lowest cooling cannot rise sufficiently, so the evaporation of the metal halide decreases and the light emission is mainly due to mercury, so the total luminous flux becomes 2750 Iwn or less. Also the distance between the electrodes! When the distance is less than 0.25 m, the total luminous flux decreases to 27,501 m or less due to the shortening of the emitting arc length. Therefore, the metal halide lan fFC of 40 watts and
The distance between the electrodes! It is necessary to regulate it within the range of 0.25 to 0.61.

このような実験を20ワ、トおよび50ワ。Such experiments were carried out at 20 W, T and 50 W.

トのラングについて各々実施し、各電極間距離とラング
電力との関係にもとづく全光束の適合範囲についてグラ
フ化してみると第6図の特性となった。第6図において
l=1.9X10  XW+&z+x1’o′vPうj
 −5X10−3XW+5X1 o−2o範mテ囲まれ
た領域が”全光束において合格する範囲である。
When the test was carried out for each of the two rungs, and the compatible range of the total luminous flux was graphed based on the relationship between the distance between each electrode and the rung power, the characteristics shown in FIG. 6 were obtained. In Figure 6, l=1.9X10 XW+&z+x1'o'vPuj
The area surrounded by -5X10-3XW+5X1 o-2o range m is the range that passes the total luminous flux.

したがって電極間距離!は 5X10−sXW+5X10−ffi≦)≦1.9 X
10−’XW2+3.2X10−’・・・・・・・・・
・・・(5) を満足すればよいことが判るO 以上述べた各種実験を整理してみると、始動用希ガスと
してネオンが10〜50%の混合比としたアルがンガス
を用い、この希ガスの封入圧力P (wgHg)と主電
極間距離・!(国)との関係を25≦Pxl≦85 とすれば始動特性および光束維持率において効果を生じ
、ま九うン!電力をW(ワット)とした場合 5刈0−&xW+5X10−”<7≦1.9X10−’
 xW2+3.2xlO−’を満足すれば効率に優れた
50ワツト以下の小形メタルハライドランプが得られる
ことになる。
Hence the distance between the electrodes! is 5X10-sXW+5X10-ffi≦)≦1.9
10-'XW2+3.2X10-'・・・・・・・・・
...It can be seen that it is sufficient to satisfy (5) O. If we summarize the various experiments described above, we can use aluminum gas with a mixture ratio of 10 to 50% neon as the starting rare gas, and use this Enclosed pressure of rare gas P (wgHg) and distance between main electrodes・! If the relationship with (country) is set to 25≦Pxl≦85, it will have an effect on starting characteristics and luminous flux maintenance rate. When power is W (watt), 5 moi 0-&xW+5X10-"<7≦1.9X10-'
If xW2+3.2xlO-' is satisfied, a small metal halide lamp of 50 watts or less with excellent efficiency can be obtained.

また、始動特性においてさらに実用的には、希土類金属
を過剰にかつ1w/ac以下の範囲で封入し、さらに放
射性物質を1〜1×10 マイクロキュI)−/Cr、
の範囲で封入すれば一層良好なランデを実現できること
になる。
In addition, for more practical starting characteristics, rare earth metals are encapsulated in excess in a range of 1 w/ac or less, and radioactive substances are further added to 1 to 1 × 10 microCuI)-/Cr,
If it is enclosed within the range of , even better runde can be achieved.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述した通り、本発明は50ワツト以下の小形メタ
ルハライドラングにおいて、始動用希ガスとしてネオン
を10〜5091混合したアルノンガスを用い、この希
ガスの封入圧力をP smog 、主電極間距離なjl
としたとき、25≦PX7≦85 とし、かつラング電力をWワットとしたとき5X10−
’XW+5X10−’≦1≦1.9X10−’X W2
+3.2−110− ’としたものである。
As detailed above, the present invention uses an arunone gas mixed with 10 to 5091 neon as the starting rare gas in a small metal halide lung of 50 watts or less, and the pressure of the charged rare gas is P smog and the distance between the main electrodes is jl.
When 25≦PX7≦85 and the rung power is W watts, 5X10-
'XW+5X10-'≦1≦1.9X10-'X W2
+3.2-110-'.

したがってこのものによると、50ワツト以下のメタル
ハライドランプにおいて始動電圧を引き下げて始動を容
易にするとともに1電極のス・ダッタリングを抑止して
早期黒化を防止し、光束維持率が向止すゐ。さらにまた
全光束に基因するランプ効率の向上が可能となり、小形
メタルハライドラングの実用上の使用が可能になる。
Therefore, according to this document, in a metal halide lamp of 50 watts or less, the starting voltage is lowered to make starting easier, and the smearing of one electrode is suppressed to prevent early blackening, and the luminous flux maintenance rate is reduced. . Furthermore, it becomes possible to improve the lamp efficiency due to the total luminous flux, and the practical use of small metal halide lungs becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明の一実施例を示し、第1図は発光管O構成
図、第2図は50ワ、トメタルノ1ライドランプの始動
電圧特性図、第3図は50ワ、ト、40ワ、トおよび2
oワ、トのメタルハライドランプの始動電圧特性図、第
4図は5゜ワットのメタルハライドラングの始動時間特
性図、第5図は4oワ、トメタルハライドラン!の全光
束特性図、第6図は電極間距離とラング電力とによる全
光束特性図で゛ある。 1・・・発光管、j a + j b・・・主電極、!
・・・電極間距離。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図 打入ブス/lf (mmHg)
The drawings show an embodiment of the present invention; FIG. 1 is a configuration diagram of an arc tube O, FIG. 2 is a starting voltage characteristic diagram of a 50W, TOMETAL NO 1 Ride lamp, and FIG. g and 2
Figure 4 shows the starting voltage characteristics of a 5°W metal halide lamp, and Figure 5 shows the starting time characteristics of a 5°W metal halide lamp. FIG. 6 is a total luminous flux characteristic diagram according to the inter-electrode distance and rung power. 1... Arc tube, j a + j b... Main electrode,!
... Distance between electrodes. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 2 Driving bus/lf (mmHg)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)  相対向する主電極を有し水銀と金属ハロゲン
化物および始動用希ガスパを封入した発光管を外管に収
容した50ワツト以下の小形メタルハライドラングにお
いて、上記始動用希ガスはネオンを10〜5〇−混合し
たアルプンガスを用い、この希ガスの封入圧力をP(■
Hg)、主電極間距離を/ (cIn)としたとき、で
あシ、かつランプ電力をW(ワット)とした25≦PX
j≦85 とき、 5X10−3XW+−5X10−2≦j≦1.9X10
”” XW2+3.2110− ’の関係を満足するこ
とを特徴とする小形メタルハライドラング・ (2)上記金属ハロゲン化物は希土類金属のハロゲン化
物であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項の
小形メタルハライドラング0(3)  発光管内には希
土類金属を内容積I CCMJ1w以下O範■で発光管
内で過剰となるように封入したξとを特徴とする特許請
求の範囲第(1)1九は第(2)項の小形メタルハライ
ドラン!。 (4)  発光管内Kf vsメテウムなどの放射性物
質を発光管内容積1ecijlX10  マイクaキ、
リー以上封入したことを特徴とする特許精求o*vi第
(1)頂tたは第(2)項の小形メタルハライドランプ
[Scope of Claims] (1) In a small metal halide lung of 50 watts or less, which has an arc tube having opposing main electrodes and enclosing mercury, a metal halide, and a starting rare gas in an outer bulb, As the rare gas, alponic gas mixed with 10 to 50% neon is used, and the sealing pressure of this rare gas is set to P (■
Hg), when the distance between the main electrodes is / (cIn), and when the lamp power is W (watts), 25≦PX
When j≦85, 5X10-3XW+-5X10-2≦j≦1.9X10
A small metal halide lung characterized by satisfying the relationship: ""XW2+3.2110-'. Claim No. (1) 19, characterized in that a small metal halide lung 0 (3) of the arc tube is filled with a rare earth metal in an excess amount in the arc tube with an internal volume I CCMJ 1w or less O range. is the small metal halide dolan in item (2)! . (4) Kf in the arc tube vs. radioactive substances such as metium,
A small metal halide lamp according to the patent specification (1) or (2), which is characterized in that the lamp is filled with at least 100 yen.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60232658A (en) * 1984-03-27 1985-11-19 ジ−・テイ−・イ−・プロダクツ・コ−ポレイシヨン Single end low wattage number metal halide lamp

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60232658A (en) * 1984-03-27 1985-11-19 ジ−・テイ−・イ−・プロダクツ・コ−ポレイシヨン Single end low wattage number metal halide lamp

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