JPS60200455A - 小形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〕 本発明は屋内照明に好適する１ｎＯＷ以下の小形メタル
ハライドランプに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年省エネルギーの見地から、従来一般家庭等の屋内用
照明に多用されていた白熱電球に替わり。

高効率で高演色性の小形メタルハライドランプの開発が
要請されている。

従来においては２００　Ｗ以上の中、大形メタルハライ
ドランプが既に知られているが、これら中。

大形メタルハライドランプは光束値が白熱電球に比べて
格段に高く、演色性を要求される屋内で使用されるとし
ても光量が多く活用できるように比較的高い場所に設置
して使用されている。しかしながら１００Ｗ以下の小形
になってくると、白熱電球と同様に比較的低い場所から
直接被照射体を照射してこの被照射体なきわだたせるよ
うな使用形態が生じてくる。このため、従来の中、大形
メタルハライドランプにおいては大して重要とされなか
った配光、特に直下照度がかなり大きな問題として考慮
されなければならない。

一般に高圧金属蒸気放電灯は１両端に相対する電極を封
着した発光管構造を有しており、屋内照明としては両端
封着部が上下方向の姿勢となる垂直点灯で使用されるこ
とが多く９両電極間の高圧放電によって発せられる可視
光により明るさを得ている。したがって放電空間から発
せられる可視光は封着部方向では明るさが減じられるも
のであり、友の封着部による配光の不均一さは従来から
問題とされていたが９点灯位置が被照射体よりかなり高
位置に設置されることおよび複数個のランプと亀併用さ
れることなどにより、被照射面の照度分布はかなり均等
にすることができた。

しかしなから本発明で対象としている１００Ｗ以下のメ
タルハライドランプのように、直゛接被照射体を照射し
、かつ一般家庭のごとく比較的低い位ＩＷに設置されて
点灯されるものでは、従来構造のままであると被照射体
に明るさのむらを発生する不具合を生ずる。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情に鑑みなされたもので。

その目的とするところは、封着部方向の明るさを増して
配光特性の均一化が可能となり、省エネルギーの観点か
ら高効率さを損うことのない１００Ｗ以下の小形メタル
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〕

本発明は発光管の肉厚をその主部よりも封着部近傍部に
おいて大きくなるように形成することによって、肉厚の
大きい方向に光の屈折を生じさせて封着部方向の光量を
増加させると共に、さらに封着部の厚さをも規制するこ
とによって、封着部による光の損失を減少させ、もって
配光特性の改善を可能としたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は小形メタルハライドランプを示し９図において
１は透光性耐熱絶縁物たとえば石英ガラスからなる発光
管であり９両端にタングステン等の高融点金属からなる
電極２，３を封着しである。

電極２，３はモリブデン等の金属箔導体４，４に接続さ
れており、これら金属箔導体４，４は発光管１０両端部
に形成した封着部５，５内に封着されている。金属箔導
体４，４はウェルズ６．６に接続されており、これらウ
ェス６，６を介して電極２，３に電圧が印加される。発
光管１はその放電空間部分が球状もしくは楕円球状とな
るように。

たとえば膨出成形されており、放電空間内におけるガス
の対流を円滑に生じせしめるようになっている。また発
光管１内には水銀と、始動用希ガスと９発光金属として
の金属ハロゲン化物、たとえば沃化ナトリウムおよび沃
化スカンジウムが封入されている。

発光管１は外管７内に収容され、外管７は白熱電球と同
様な形状および大ぎさを有し、一端にねじ込み形口金８
を被着しである。外管７のステム９にはリード線１０ａ
、１０ｂが封着されており、一方のリード線］Ｏａには
支持線１】を介して一方の電極２が接続されているとと
もに、他方のリード線１０ｂには発光管１から遠ざかる
ように弓形に曲成された導電ワイヤ１２を介して他方の
電極３が接続されている。なお外管７内は真空もしくは
窒素あるいは不活性ガスの雰囲気に保たれており、−！
ｅだ口金８には端子８ａが設けられている。

しかして発光管１は第２図に示されるように。

発光空間の周囲の肉厚分布が異なるように構成されてい
る。すなわち発光管１の主部１３の肉厚ｔ１を０．３１
Ｉｌｌ〜１．５１１とし、これに対し発光管封着部５．
５の近傍部１４の内の少なくとも一部１４ａつまり封着
部５，５との境界部の肉厚を上記主部１３の肉厚１１よ
りも太きくシ、その最大値をｔＩＩＩ＋としたとき。

ｔ／ｌｌ　＝　１．４〜３．３ の範囲になるようにすると共に、封着部５，５の厚さｔ
２に対しては ｔ／１２＝　０；５〜１．３ となるように構成されている。

なお、上記発光管主部１３とは電極２と３との先端間距
離つまりアーク長に対応する管壁部分を指し、封着部近
傍部１４とは上記主部１３以外の管壁部分つまり電極２
，３の先端部から封着部５，５にかけての管壁部分を指
すものである。

このような構造の肉厚分布をもつことにより。

この肉厚変化の光学的効果にもとづき配光特性が改善さ
れる。すなわち、上記のごとき肉厚分布構造によれは、
光が肉厚の大きい方向へ屈折するというレンズ作用によ
り、封着部側の光量が増大する。第３図はその原理を一
層詳１−＜説明するために示したもので１本図によって
その作用を説明する。第３図（Ａｌは発光管の形状が球
状であるが肉厚の変化がない場合、第３図（１３）は本
実施例のものに係り発光管の形状が球状でありしかも主
部１３に比べて封着部近傍部１４の肉厚が大きい場合を
各々示す。説明を簡単にするために中心点０から同一方
向に光線ＯＡが放出される場合を考えてみる。

また、第３図（Ａｌと第３図（Ｂｌにおいては発光管曲
率半径は封着部近傍は同一としである。

第３図（Ａｌの場合には、０点が曲率中心であるため、
入射角は零であり、ガラス壁のＡ点に入射された光は屈
折されることなくけ点に至り、かつガラス壁の外面も曲
率中心が０点であることがらＢ・点において屈折されず
、よってＯＡ力方向入射光は直進してＢ・Ｃ・方向へ放
出される。

第３図（Ｂｌの場合においては、ＯＡ力方向入射光は）
３１１点まで直進される。１３１１点における曲率中心
はＡ点の曲率中心とは異なる位置にあり、しかも図示の
上方が大きな肉厚となるように形成されており、かつ屈
折率の大ぎな所から小さな所へ光が透過する場合に入射
角よりも大きな角度で透過することの理由により、１３
Ｉ＋　（：　１１方向の屈折光となる。

ＢＩＩＣ１１方向の屈折光は入射方向ＯＡに対して角度
θ２だけ図示の上方に向って屈折される。このことがレ
ンズ効果と称するゆえんであり、したがって第２図の発
光管１は封着部近傍部１４の少なくとも一部１４の肉厚
を犬ぎくしであるから、第３図（Ｂ）のレンズ効果にも
とづき封着部５，５方向の光量が増大される。

以上の説明においては中心点（−）から出た１本の光線
について考察し、かつ発光管形状も球状の場合について
検討したが、複数の光線、中心点Ｏ以外から出る光およ
び発光管形状が楕円球状の場合を考えても、その屈折作
用は複雑になるが基本的にはレンズ効果によって封着部
５方向へ拡散されることは容易に理解される。

また９円筒状の発光管であっても封着部近傍が曲線状に
成形されている場合は上記の原理がそのまま適用されろ
。さらに第３図（Ｂｌは封着部近傍の肉厚を増す方法と
して内壁面を球状とし、外壁面の曲率を封着部近傍で肉
厚が増加するよう大きくしているが、内壁面の曲率な小
さくすることによって肉ｊ９を増加してもほぼ同様に上
記の原理からレンズ効果があることが理解できる。さら
にまた肉厚分布は上記実施例では封着部近傍部］４の肉
厚を厚くする一部として封着部との境界部を採り上げた
が、この部分に限らず封着部近傍部１４の少なくともど
こか一部分につまり部分的に肉の盛り上がりである厚肉
部が形成されていれば上記レンズ効果はある。特に封着
部近傍部１４の全体を厚肉に形成すれば一層その効果は
顕著となるし。

また発光管主部１３から封着部５にかけて連続的に肉厚
を変化させるようにしても良い。

厚肉部の形成については９発光管成形時に封着予定部付
近の肉厚を予め大きくしておいても良いし、また封着前
には均一な肉厚分布のものを、封着工程においてその付
近の肉厚を第３図に示すように封着部の近傍に肉が隼ま
るように成形してもよい。

以上の原理にもとづと配光特性の改善結果を第４図に示
す。第４図中破線は従来構造の発光管の例であり、実線
は本実施例に係る肉厚分布および球状構造の発光管の例
を示す。いづれも］　０００１ｒｒの照度（ｃｄ　）の
配光分布であり、かつ口金を上方とした垂直点灯姿勢で
ある。

なお９発光管構造については上記従来のものも実施例の
ものも共に内径８闘の球状形状をなし。

肉厚については従来の場合は全域についてｔ、＝０．７
ｎで均一に、一方実施例の場合は封着部近傍部分をＱ、
７＋ｕから最大肉厚ｉ＝］、５ｍｉ＋にしてそれ以外の
部分の肉厚ｔ１は０．７ＩＩＩに設定しである。また、
封着部５，５の肉厚ｔ２は両者共に２．５１１１で同−
である。

したかつて従来のものは。

ｔ／ｌ、　＝　０．７鰭１０．７關＝１ｔ／１２　＝　
０．７闘／２．５１＋１　＝　０．２８実施例のものは ｔ／ｌ＋　＝　１．５１１１１０．７１１１　＝　２．
１４ｔ／１２　＝　１．５關／２．５朋＝０．６である
。

第４図から判るように９図中上方は口金が存在するので
破線のものも実線のものと大差はないが。

本実施例の肉厚分布をもつ実線のものは水平方向の照度
がわずかに減少するものの、直下照度は破線のものに比
べて約３倍に上昇されており、配光分布が均一化されて
いる。

なお、封着部近傍部１４の一部だけではなく。

近傍部１４の全体の肉厚を厚く形成すれば、上記レンズ
効果は一層大きくなってより顕著な効果が得られる。

以上の結果から１／１　ｌおよびｔ／１２を適当な範囲
内に選べば小形ランプにあってもその配光分布を（１１
） 大きく改善し得ることが判る。

次に上記１／１　、およびｔ／１２の適当な範囲を見い
出した試験結果について述べる。

第５図は１／１．と直下照度（口金側を上とした垂直点
灯）との関係を示す図で、このととの条件としては発光
管の肉厚ｔ＋　＝　０．７　ａｒｍで一定とし、封着部
近傍の最大肉厚ｔを０．７朋〜２．５關にとり、したが
ッテｔ／１１を１〜３．６の範囲内で変化させたもので
ある。なお、封着部５，５の肉厚ｔ２は２．５關一定と
した。

第５図から明らかなように１／１．が大きくなるほど上
記レンズ効果が大きくなるため、封着部方向への光量が
増加して直下照度が高くなる。特に１／１１が１．０か
ら１．４と大きくなると急激に直下照度が高くなり、さ
らに１／１．の増加につれて直下照度も一層高くなるが
、１／１．が３．３を越えるほど大きくなると、ｔとｔ
ｌとの肉厚の差が大きくなり過ぎるため９発光管管壁の
熱的歪の差が大とくなり点灯中に発光管が破損するおそ
れが生じるので好ましくない。したがって１／１．は１
．４〜３．３（１２） の範囲に規制すれば良いことが判る。

第６図は封着部近傍の最大肉厚ｔと封着部の肉厚ｔ２と
の比ｔ／１２と直下照度との関係を示す図で。

このときの条件としてけ１／１　、を上記規制範囲内の
２．２一定とし、　ｔ／１２を種々変化させたものであ
る。第６図からｔ／１２が０．５より小さくなると封着
部の肉厚ｔ２が大きくなり過ぎるため、上記レンズ効果
はあっても封着部自体が光路を遮断する率が犬とくなっ
て直下照度は低下してくる。一方。

ｔ／１２は大片くなるほど封着部の肉厚が相対的に小さ
くなるので直下照度は高くなるが、ｔ／１２が１．３を
越えるほどになると発光管の大きさに対して封着部の肉
厚１２が薄くなり過ぎるため封着工程における歩留の低
下や、封着部の強度低下が問題とな−ノてくるので、ｔ
／１２は０．５〜１．３の範囲に規制すれば良いことが
判る。

以上のことから。

１／ｌ、＝１．４〜３．３ で、かつ ｔ／１２：　０．５〜１．３ が適切な範囲といえる。

このことは９発光管の封着部５，５の肉厚については製
造工程上支障をきたさない範囲内で極力薄＜シ、かつ、
封着部方向への先掛を増加させるには１／１　、の比を
大きくとることによって、そのレンズ効果を大きくで詫
ることを意味している。

なお９本発明は発光管１の両端封着部５，５が上下方向
となる形態たとえば垂直点灯時における下方向に位置す
る封着部側による配光の不均一さを解消するものである
から、上記近傍部１４の肉厚ｔ、および厚さｔ２を規制
するのは下方向となる一方の封着部側のみとしても良い
。

また、封着部５の厚さのみを採り上げて幅を採り上げな
かった理由は、封着部５に封着される上記金属箔導体４
は良く知られるように極めて薄い箔状の形態で使用され
るから上記封着部５も当然扁平に圧潰された形状をなし
ている。このような封着部５の形状では同じ値だけ縮小
した場合、封着郡全体の容積に対しより太線な影響を与
えるのは幅よりも厚さであることは計算上からも明らか
である。したがって、光路を遮断する封着部５の容積を
規制する場合、その幅よりも厚さを採り上げる方がより
効果的である。

以上の結果は４０Ｗの例であるが、１００Ｗ以下の小形
メタルハライドランプにおいてモ同様の結果が得られる
ものであるが９発光管主部の肉厚１、は０，３ｍｍ〜１
．５闘が望ましく、０．３ｍ未満では削正強度が１氏下
し、一方１．５ｎを越すと封着部近傍部の肉厚を厚く形
成加工することが難かしくなり、またランプ効率にも影
響が出てくるので好ましくない。

さらにまた、一般に発光管１を収容する外管７は内面に
けい光体もしくはシリカ等の拡散物質を塗布して拡散タ
イプとするか、もしくは拡散物質を塗布しない透明（ク
リア）タイプとされる。拡散タイプの場合には透明タイ
プに較べて配光４’１がかなり均一化されることは知ら
れている。しかしながら本発明による発光管の配光分布
は、拡散タイプの外管を使用しても側ら打ち消されるも
のではなく、従来のものに較べて依然として有位性（１
５） をもつものであるから、外管については何ら制約される
ものではない。

〔発明の効果〕

以上詳述した通り本発明は、１０ｎＷ以下の小形メタル
ハライドランプにおいて発光管封着部近傍の肉厚を発光
管の主部よりも厚くしたから９発光管内で生じた光は上
記肉厚分布にもとづくレンズ効果によって、封着部方向
へ屈折されて封着部方向の光量が増大され、さらに封着
部の厚さを規制することによって、上記封着部方向の光
路の遮−新車を小さくすることがでとる。このため封着
部方向の照度が向上するので配光分布か均一化され。

特に垂直点灯時における直下照度が向上する。したがっ
て屋内照明として白熱電球に代替して使用する場合に被
照射体の照度分布が向上し、かつ白熱電球に較べて格段
に効率が優れており、省エネルギー光源としてきわめて
有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である小形メタルハライドラ
ンプの正面図、第２図はその発光管の縦（１６） 断面図、第３図（Ａ１．　（１３）は従来のものと本発
明のものとのレンズ効果を比較して示す説明図、第４図
は配光分布特性図、第５図は１／１．と直下照度ととの
関係を示す特性図、第６図はｔ／１２　と直下照度との
関係を示す特性図である。 １・・・・・・・・・発光管、２，３・・・電極。 ５・・・・・・・・・封着部、　７・・・・・・・・・
外管。 ８・・・・・・・・・口金、１３・・・・・・発光管の
主部１４・・・・・・・・・発光管封着部の近傍部代理
人　弁理士　則　近　憲　佑 （ほか１名） 味　１ 第３図 （Ａ） ｒ′ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 両端部に対向して一対の電極を封着した透光性耐熱絶縁
   物からなる発光管内に、水銀、希ガスおよび金属ハロゲ
   ン化物を封じてなる１００Ｗ以下の小形メタルハライド
   ランプにおいて１発光管主部の肉厚ｔｌを０．３　Ｗ〜
   １．５１１ｍ、発光管の少なくとも一方の封着部近傍部
   の少な（とも一部の肉厚を上記主部の肉厚ｔ１よりも太
   き（シ、その最大肉厚をｔｍとしたとぎ。 ｔ／ｈ　＝　１．４〜３．３ であり、かつ上記少なくとも一方の封着部の厚さ”２ｔ
   ｇと上記を−との関係を ｔ／１２　＝　０．５〜１．３ となるようにしたことを特徴とする小形メタルハライド
   ランプ。