JPS581961A - 高強度放電灯 - 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】 本発明＆月１岬←沖岬馴劃１割＃＃針＃＃＃牛傘會１拳
シ←翻１井卿高圧力放電灯、更に具体的に云えば、水銀
蒸気及び金属ハロゲン化物を含有するこの種の電灯に関
する。

屋外及び工業用照明に広＜衝われでいる高圧力水銀蒸気
灯は、スペクトルの黄色・緑色領域に集中した放射を生
ずる。オレンジ色、赤色及び青色の放射が全くない為、
演色性が悪い。最近′、装入量、温度及び圧力を正しく
制御して、１種類又は更に多くの蒸発し得る金属ハロゲ
ン化物を水銀に添加することにより、演色性並びに効率
の両方が大幅に改良されるようになった。

このように改良された電灯が米国特許第３２３４４２１
号に記載されている。呆銀と組合せて使われる好ましい
金属ハロゲン化物は、沃化ナトリウム、沃化タリウム及
び沃化インジウムである。この組合せにより、効率並び
に゛演色性が目立って改善されたが、それでも放射スペ
クトルは本質的に弱い連続帯に重なる種々の金属の線°
で構成され、自然の陽光と同じではない。

分子放射型の従来公知の高強度アーク放電灯は、水銀、
不活性起動ガス、塩化第１錫５ｎＣ１２、沃化第１１＆
ｌＳｎＩ２及び過剰量の錫からな・る充填物を含有して
いる。放電の際、分子種目が相異なる電子状態で間隔の
密なエネルギ・レベルに分布し、これらのレベルの間で
放射性遷移が起り。

得る。低圧力分子放射に特有な非常に間隔の・狭い線ス
ペクトル又はバンドスペクトルが、高−い温度及び圧力
で実際上かくれ、この為、錫及び水銀の原子線が重畳し
た非常に幅の広い連続帯が生ずる。

この発明の目的は、ｅ昭和４７年特許願第１１６２７２
号による塩化錫分子放射灯の演色性並びに効率を更に改
善することである。

この発明では高圧力ガス放電灯に於て、塩化第１錫５ｎ
Ｃ１２、沃化第１錫ＳｎＩ２及び水銀を、動作中に殆ん
ど全部蒸発するよ５　ｔｘ、既定量だけ１・むと共に、
塩素によるタングステン電極の侵食を防ぐ熱力学的な安
定性の為の過剰量の錫、低い圧力の不活性起動ガス、及
び蒸発する量より多い予定量の塩化ナトリウム、臭化ナ
トリウム文は沃化ナトリウムを゛含有する充填物を用い
る。

現存のスペクトルにナトリウムＤ線が加わることＫより
、色座標が黒体軌跡の緑色側から実質的に黒体軌跡の移
ると同時に、効果がよくなり、寿命を同等短縮せずに、
演色性並びに効率のすぐれた組合せが得られる。ナトリ
ウム原子は放射型効率が例外的に高い為、５８９．０及
び５８９．６ナノメータのナトリウムのＤ線がかなり寄
与するために、アーク中にごく僅かのナトリウムしか必
要としない。この発明の電灯では、放電維゛持充横物が
、アーク管の容積の１立方センチあたり、０．１５−０
．７０ミリグラムの５ｎＣ１２，０，６０乃至０．８０
ミリグラムのＳｎＩ２．４−７乃至６．０ミリグラムの
水銀、少なくともＯ，、１０ミリグラムの錫、゛約１．
０　、、Ｘ　ｌ　Ｏ−５及至２．　ＯＸ　１０−５モル
の塩化ナトリウム、及び少量の電離し得る不活性起動ガ
スを含む。

充填成分−を上に挙げたように添加するが又は関連した
化合物及び単体として添加するかは、便宜性に基づいて
決定すべきである。例えば、Ｓｎ　Ｉ　２の全部又は一
部分なＨｆｔｔ２並びに付加的なＳｎ金属として添加し
て、モル量を構成する方が便利であることがあり、この
場合、Ｈｇは対応するモル量だけ少なくする。電灯を動
作させたすぐ後に、平衡状態となり、対応するモル量を
使っていれば、同じ状態になる。アーク管７内の水銀量
、即ち水銀蒸気圧の範囲あ−きまれば沃化錫゛と塩化ナ
トリウムの量を調節して充填物の全組成が上記の最適条
件に合うようにバランスをとらねばならない。

第１図について説明すると、この発明を実施した塩化錫
蒸気アーク灯ｌは、「マルチペイノ（−」の商品名で市
販されている高圧力水銀金属・・ロゲン化物ランプと構
成並びに外観が全体的に同様である。この電灯は楕円形
の形をした硝子質の外側外被又はジャケット２を持ち、
その頚部３が内向きステム４によって閉じられており、
硬い口出線５，６がこのステムを通抜ける。

日出線の外側端がねじ口金８の接点に接続され、その内
側端が内側アーク管９に接続される。

内側アーク管は石英状硝子即ち溶融シリカで作られ、そ
の両端に主アーク電極１１．１２が封じ込まれていると
共に、補助７起動電極１３が封じ込まれている。電極は
日出線上に支持されており、この日出線が、アーク管の
平担にした端即ちつまみ側の端に気密封じされた中間の
薄いモリブデン箔部分１４を含む。主電極１１゜１２情
夫々タングステンの心の周りに巻いたタングステン線の
２重層螺旋で構成される。

アーク管が外側ジャケットの中で、２つの部分から成る
台部、即ち口金側では１５及びドーム側の端では１６の
台部によって支持される。

各部分は縦方向に伸びる１対の支持棒で構成され、この
支持棒をアーク管のつまみ側の端の周りに締付けた金属
スト′ラップ１７で架橋する゛。

台部の口金側の部分が引出線６に溶接され、主電極１１
に対する導体として作用する。台部のドーム側の端には
ねカラー１８が取付けられ、これがジャケットのドーム
側の端にある内向きニップル１９に係合する。主電極、
１２が彎曲導線２１によって日出線５に接婢される。起
動電極１３が限流抵抗２２を介して口出線５に接′続さ
れる。バイメタルで構成された感熱スイッチ２３が、電
灯が温まった後、補筋電極１３を主電極１１に短絡する
よ５に配置されている。

ｚ１１Ｏ２で構成するのが適当であるが、゛熱反射被覆
２４がアーク管の両端に設けられ、適当な加−熱を保証
する。

好ましい実施例として、アーク管の本体の全長が約６．
３０センチで容積が約４．６０　ｃｃである定格１７５
ワツトの５ｎ（Ｊ　、　３．４　ＢミリグラムのＳｎＩ
２．３．０２ミリグラムの錫、２２．９ミリグラムの水
銀、０，６０ミリグラムの塩化ナトリウム及び室温で２
０　Ｔｏｒｒのアルゴンで構成された。

充填物を塩化錫、塩化水銀、錫及び水銀として入れる方
が便利なことがあり、この場合モル当量は次のようにす
る。１．３３ミリグラムの５ｎＣ１２，４，２４ミリグ
ラムＨｇ１２．４．１３ミリグラムのＳｎ。

２１０ミリグラムのＨｇ及び０．６０ミリグラムのＮａ
Ｃ７１ｏ更に別の案として、充填物を塩化水銀、沃化木
調、錫及び水銀として入れることが出来、この場合の当
量は、１．９１ミｌＪグラムのＨｇＣｌ２．４２４ミリ
グラムのＨｇＩ２．４．９６ミリグラムのＳｎ、１９．
６ミリグラムのＨｇ及び０，６０ミリグラムのＮａＣ１
である。

上に説明した好ましい実施例の電灯スペクトル分布１０
図が第３図に示されており、塩化ナトリウムを添加しな
い場合の同じ電灯のスペクトル分布が第２図に示されて
いる。スペクトルの主な違いは、第３図では５８９．０
−５８９．６ナノメータの幅の広いす、トリウム導線が
あるか、第２図にはないことであり、連続帯には実質的
に変化がない。

この発明に従って構成された電灯の例では、下記の表１
に挙げる放電維持充填物を用いた。

各々の系統で、元になや電灯即ちその系統の最初の電灯
は塩化・沃化錫・錫、水銀の充填物を持ち、系統の派生
電灯では、塩化又は沃化ナトリウムを添加することによ
って、この充填物を変えた。

上記の表１に示す電灯ＡとＡ１の場合には、それぞれの
水銀の量を４．９１１９　／、ｃ−から６．００および
５９９〜／　’ｃ＋Ｉ］　Ｋ増加すると、電灯Ａめ場合
ではＩＷ当りの光束が５８ルーメンから６５−６８ルー
メンに増加し、電灯Ａ１の場合には８０ルーメンから９
２ルーメンに増加した。この場合、沃化錫と塩化ナトリ
ウムの量も水銀量の変化に伴って変り、沃化錫の量は電
灯安とＡ１の場合には約０．６〜／Ｃ−迄減少させねば
ならず、塩化ナトリウムの量は１０のオーダーを１桁増
加させなければならなかった。このように水銀の量が４
．７　Ｍ９’／　ｃ−を超えると電灯の効率を着るしく
改善することがわかったが、水銀の量、即ち水銀蒸気圧
を増加せしめることが光束の効率を増加せしめることに
なるということを示す理論的解析は今のところ存在して
いないから全く予期しない効果であった。まバこの増加
量を中布試験した多くの組成物の効率と比較すると２５
％大きかったので正に驚倒に門する効率である。

第４図には、表１に挙げた種々の電灯に対する色度座標
が示されており、各々の場合に、ナトリウム塩を添加す
る前後の値が示されている。

黒体軌跡３１も示されており、各々の場合Ｋ、ナトリウ
ム塩を添加すると、Ｘ色度座標が太幅に増加し、例えば
０．０４０も増加するが、Ｙ色度座標には殆んど影響が
ないことが認められる。

ナトリウム塩を添加すると、色度座標が黒体軌跡に一層
接近するように移動する。

添加するす）　ＩＪウム・ハロゲン化物の量を制限する
ことが重要である。これは、その蒸気圧は低いが、石英
のアーク管の壁の中での電解等により、幾分かのナトリ
ウムがアーク管から失われると、後に残る・・ロゲンの
圧カフが急速に上昇するからである。ＮａＣ１を添加す
る場合、Ｎａの電解によって塩素の圧力が上昇し、この
ノ・ロゲン圧力の上昇により、電灯が著しく破損するか
又はタングステン電極の急速な侵食が起る。

アーク管の容積の１立方センチあたりナトリ？ム・ハロ
ゲン化物の装入量を２．　Ｏｘ　１”ｏ−５モル以下に
制限することにより、こういう惧れが実質的に避けられ
る。寿命の終りに於ける過度のハロゲノ圧力の上昇を避
ける別の判断基準は、゛・ハロゲン化物の中に存在する
ＮａとＳｎとの重量比が約０．１をこえないことである
。都合のよいことに、ナトリウム原子は放射効率が例外
的に高い為、前述の限界をこえない僅かの量のナトリウ
ムで、所望の色度の移転を達成することができる。３０
００乃至５０００°にの温度範囲で黒体軌跡の方へ色度
を所望の如く移動させる為添加するＮａとＳｎとの重量
比は約０．０．７乃至０．０９にするのが好ましい。効
率を高くすると共に適度の長い寿命を持たせる為のＳ　
ｎＣ１２と坪ＳｎＩ２との好ましい重量比は約０．３：
１乃至０．４＝１である。

電灯には所要のナトリウムを塩化物、臭化物又は沃化物
として添加することができるが、所定のＳ　ｎＣＪ　２
−８　ｎ　Ｉ　２電灯に於けるハロゲン化物の選択に応
じて、相異なる平衡組成になる。この電灯にナトリウム
・ハロゲン化物を導入すると次の平衡に達する。

５ｎＣ１２＋２ＮａＩ（Ｓ）　チーＳｎＩ　２（ｇ）　
＋　２Ｎａ（Ｊ（ｓ）、熱力学的なデータ並びに実験的
な観察に基づ（計算によると、ナトリウム・ハロゲン化
物を添加する前に５ｎＣ１−５ｎＩ２−　Ｈｇの雰囲気
を持つ電灯では、ナ）　ＩＪウムをＮａＣ１の形で添加
した時、平衡ハロゲン化錫圧力の変化が最小限になるこ
とが判った。これに対応して、第４図で、いづれの場合
も、ナトリウムを塩化物の形で添加した時よりも、沃化
物の形で添加した時には、Ｘ座標の変化が一層大きくな
ることが認められよう。ＳｎＣ／２−５ｎＩ２−　Ｈｇ
雰囲気における特定の色度座標及び演色条件はＮａＣ１
又はＮａＩを添加剤として使うことによって充たすこと
が出来るが、その量は夫々の場合で若干具なり、他の充
填成分の割合を調節゛しなおす必要があることがある。

ＮａＢｒの添゛加によってもこれを充たすことができる
。

電灯ＡＩ、Ａ２．Ｂｌ、Ｂ２．ＣＩ、Ｃ２のようにこの
発明を実施した電灯の効果は７０ル−メン／ワット以上
である。３０００乃至５０００°にの色温度で約９０ル
ーメン／ワツトまでの効果が測定された。この為、この
電灯は、効果の点で、他のあらゆる金属ノ・ロゲン化物
電灯と競争力を持つようになり、それと同時に、この電
灯は演色性の点ではずっとすぐれている。

ナ）　ＩＪウムが存在することは、循環的な再点弧の時
の尖頭電圧を下げるという望ましい効果をも持つ。これ
は力率が改善され、一層安い）（ラストで動作し得るこ
とを意味する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施したジャケットつき高強度灯の
側面図、第２図はす）　ＩＪウムを添加しない典型的な
塩化錫分子放射電灯のスペクトル・エネルギ分布図、第
３図はこの発明に従って塩化ナトリウムを添加した塩化
錫分子放射電灯 灯のスペクトル・エネルギ分布図、第４図は色座標を黒
体軌跡に一層近づける為、種々の量のナトリウム・ハロ
ゲン化物を添加した種々の充填物を持つ電灯の色度座標
の図である。 主な符号の説明 ５．６・・・・・・日出線 ９・・・・・・内側アーク管 １１．１２・・・・・・アーク電灯 特許出願人 ゼネラル　エレクトリック　コンパニー代理人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 可視領域に略連続的なスペクトルを持つと共に幅の広ん
   ・ナトリレムＤ線放射を持つ高強度放り管と、該アーク
   管に封じ込まれた日出線上でアーク管の両端に装着され
   たアーク支持電極−と、センチあたり、０１５乃至０．
   ７０ミリグラムの５ｎＣ１２、沃化錫、水銀および塩化
   す）　ＩＪウムとともに少なくとも０．１０ミリグラム
   の錫および少量の不活性起動ガスからなる放電維持充填
   物が入２ている高強度放電灯−において、上記沃化錫の
   量は０．６０−０．８０　ミ！Ｊグラムの範囲にあり、
   水銀の量は４．７−６．０ミリグラムの範囲にあり、塩
   化ナトリウムの量は１．　ＯＸ　１０−５−２．ＯＸ　
   １０−５モルの範囲にあることを特徴とする放電灯。