JPS61190845A - 高圧放電灯 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内部に希ガスと水銀と点灯中に一部が蒸発しな
いで残る量の金属ハロダン化物を封入した高圧放電灯、
いわゆるメタルハライドランプの主に発光特性の改良に
関するものである。

〔従来の装置〕

メタルハライドランプは高効率で良好な色特性を持つ優
れたランプであり、近年成長が著しいランプである。こ
の種のランプとして例えば特公昭４１−２８６４号、特
公昭４３−１３９５８号に開示されて込るランプがあり
、これらのランプにおいては、スカンゾウムなどのヨウ
化物を封入したランプの基本技術が示されている。又、
特開昭５７−１６５９４６号にはスカンゾウムとナトリ
ウムのヨウ化物な封入したラングの高効率化のための条
件が示されている。第５図はこれらの技術を利用した１
ＫＶメタルハライドランプの例を示し、発光管１は円筒
形の石英ガラスの両端に一対の主電極２゜２／が配置さ
れるとともに上方の主電極２にｌｉａ＠接して補助電極
３が配置され、封止されている。発光管１内には希ガス
、水銀とともにＰｆｒ要量のヨウ化スカンジクムおよび
ヨウ化ナトリウムが封入されている。４はジルコニウム
−アルミニウムから成るｒツタ、５は始動抵抗、６はバ
イメタル、８はステムである。９は透光性外管で、一端
に口金１１が取ル付けられてお〕、内部には発光管１が
収容されている。外管９内にはチッ素が封入されている
。又、発光管１の下端部には酸化ジルコニウムを焼き付
けた保温膜７が設けられておフ、保温膜７は発光管１の
下端部に生じる最冷点温度を高め、発光管１内の金属ハ
ロダン化物の蒸気圧を高めるためのものである。

上記構成のランプは、両生電極２，２′間で放電を起し
、この放電のアーク中のスカンジウム、ナトリウムおよ
び水銀の蒸気の発光を照明として利用するものである。

点灯中はスカンジウムとナトリウムをヨウ化物として蒸
発させ、アーク中で夫々分解して金属蒸気とするが、発
光管１の壁部の温度が低い部分である下側端部には蒸発
しないヨウ化物がたまっている。従って、保温膜７によ
ってこの未蒸発のヨウ化物の温度を高めて発光管１内の
ヨウ化物の蒸気圧を高め、発光する金属蒸気の密度を高
めるようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した従来のランプはその効率が平均で１２０１ｍ／
ｗと高いものであったが、なかでも高いものは約１　’
３５１ｍ／ｗで低いものは約１１０１ｍ／ｗとバラツキ
が大きかった。一方、色温度も３６００　Ｋから４２０
０にとノぐラツキが大きかった。

本発明は効率および色温度の・ぐラツキが小さい高圧放
電灯を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のランプは、発光管内の下側の封止部底面とこの
端の側に具備された主電極の内側先端との中間点を通シ
かつ両生電極を結ぶ直線に垂直な平面で切った発光管の
断面をほぼだ円形状とするとともにその長軸な封止面と
平行にし、かつその内壁側長軸を２ａ罵、内壁側短軸を
２ｂ８とすると、０゜５＜−＜０．８６の条件を満足す
るようＫしたものである。

〔作用〕

下側端部のアークあるいは主電極から遠い部分に蒸発し
ないヨウ化物が付着し、結局その部分の温度で金属蒸気
密、麿が決まり、発光特性が決まる。

従って、封止するとき形状のバラツキの少ない封止面方
向をアークあるいは主電極から最も離すようにすること
によって発光特性即ち効率および色温度のバラツキを小
さくする。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面とともに説明する。

本実施例においては第１図〜第３図に示すように発光管
１の下端部の形状が従来と異るだけで、他の構成は従来
と同じである。即ち、発光管１の内径が２５１１１１、
主電極２，２′間距離が９８１１１で゛、発光管１内に
はアルゴンを２０　Ｔｏｒｒを封入するとともに、ヨウ
化スカンジウムに対するヨウ化ナトリウムのモル比が３
となるようＫこの両者を封入する。又、主電極２′の内
側先端な２１発光管１内の下側の封止部底面なＴとし、
またこのＰとＴの中間点を通夛両主電極２，２′を結ぶ
直線に垂直な平面なＡＡ’とし、この平面ＡＡ’で切っ
た断面を第３図に示す。第３図に示すように発光管１の
この内壁断面は封止面方向（Ｘ方向）が長軸となるよう
なだ円となってお）、長軸２ａが１１３ｓ＋ｓ、短軸２
ｂが１２．６鱈である。このａ、ｂはだ円を表わす式Ｘ
２　＋ｙｚ−１によ〕定義され、旦＝０．７となってい
ａ２　　　ｂ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　＆る。このようなランプを１５本製作し、その効
率と色温度を測定したところ効率の平均値が１３６１ｍ
／ｗ、最高値が１４０１ｍ／ｗ、最低値が１３２１ｍ／
ｗであル、色温度社平均値が３５４０に、最高値が３６
００に、最低値が３４７０　Ｋであった（従来例では１
５本抜き取って同じ測定をすると、上記と同じ順に１２
２１ｍ／ｗ　、　１３４１ｍ／Ｗ、　１１３Ｊ＠／ｗ、
３８００Ｋ　、　４１２０Ｋ　、　３６００にであった
）。従って、効率および色温度のバラツキが小さくなっ
たことが判明する。又、副次的効果として効率も上昇し
た。

本発明者は従来のランプの点灯状態を詳細に観察した結
果、発光管１の下端部にある未蒸発ヨウ化物１０の位置
が微妙に異なり、このことからヨウ化物１０の付着位置
のバラツキが発光特性の・ぐラツキの原因になっている
と推定した。さらに、このことから、端部を封止すると
きＫその形状がバラツキにくい封止面方向（Ｘ方向）の
発光管壁にヨウ化物が付着するようにこの部分の温度を
他の部分に比較して低くするのがよいと推測した。

このため、封止の型は同じものな用い、仁の型で発光管
１をはさんで封止した直後にＹ方向にふくらませるため
に流すチッ素の流量を変えることによって種々のふくら
み即ち種々の短軸２ｂを持つランプを試作した。これら
のランプを点灯し、未蒸発ヨウ化物１０の位置を観察し
た結果、次表のようなこととなった。

この表において、ｂ＝９１１１は従来例である。上表の
結果、ｂが７．７ｗ以下即ちｂ／ａが０．８６以下の場
合は全数が第３図にハツチングで示すように未蒸発ヨウ
化物１０がＸ方向に集中して付着していた。さらに、ｂ
＝６．３とｂ　＝　７．７のランプを夫々１０本づつ追
加試作し、効率と色温度のバラツキを調べたところ、前
述したようにｂ　＝　６．３の場合はバラツキが小さく
、ｂ　＝　７．７の場合も同程度であった。従って、発
光特性のバラツキの大きな原因の一つは未蒸発ヨウ化物
１０が付着する位置が微妙に異なるためと考えられる。

又、封止部の断面なＸ方向を長軸とした九円形にすると
とＫよってこの付着位置な封止工程で形状、寸法のバラ
ツキの起）にくい封止面方向とすることができ、発光特
性のバラツキを小さくすることができることがわかった
。又、画表よ、Ｄｂ／ａが０．９３ではこの効果が十分
でなく、必ずしも未蒸発ヨウ化物１０の付着する位置が
一定していない。従って、ｂ／ａは０．８６以下てなく
てはならない。

次Ｋ、これら試作ランプの効率の平均値を第４図忙示す
。この図から判るようＫ　ｂ／ａが０．７７以下では効
率がさらに上昇することがわかった。この原因は発光管
１内の対流との関係が考えられるが、封止部分でＹ方向
がせまくなっているため２次元的な対流になっているこ
と、またこの上うＫせまくなっているためベルヌーイの
法則に従い流速が速くなり付着した未蒸発ヨウ化物１０
の温度が上がシ蒸気圧が上って効率が上っていることが
考えられる。又、ｂ　／　ａをさらに小さくした場合０
．５で効率の上昇はなくな）、さらにｂ／ａ　’ｔ’０
．４５のランプも試作したが点灯１００時間で光束劣化
がはげしく、実用的でなかった。この理由は、端部の短
軸方向の管壁が主電極２’に近づいて温度上昇し、石英
を構成する酸素およびシリコンが分解、蒸発したためと
考えられる。従って、本発明の目的はｂ／ａ　＞　０．
４５以上でないと達成されないことがわかった。

さらに、他の効果としてｂ／ａが０．８６以下において
はアークのスネークが抑制され、特１ｃ０．７７以下で
はこの効果が大きい。この理由も対流が２次元的になる
ことと関係あると考えられる。

又、上記実施例はノにＷのメタルハライドランプについ
てのものであったが、これを４００Ｗおよび１００Ｗの
メタルハライドランプに適用しても同様の効果があった
。また、従来は未蒸発ヨウ化物１０の温度を上げるため
端部なせまくすると広い範囲を加熱してから封止しなけ
ればならず、特に１００Ｗのような小さなランプでは加
熱してはならない排気管を加熱してしまう問題があった
。

しかし、本実施例によると端部をＸ方向については広い
まｔｙＸ方向小さくするため広い範囲を加熱する必要は
なく、しかも未蒸発ヨウ化物１０の温度を上げられると
いう新たな効果がある。

尚、上記実施例では断面が円からずれるパラメータとし
てｂ／ａを用いたが、この理由は温度分布をつかさどる
対流および熱伝導が形状が相似の場合には同じような傾
向を示すという相似則を推定したからである。これは１
００Ｗおよび４００Ｗにおいても０．５　＜　ｂ／ａ　
＜　０．８６の場合に同様の効果があることから正しい
と思われる。又、上記の試作ランプでは平面Ａ　Ａ’で
の断面をだ円としたが、このだ円は必ずしも完全なだ円
でなくても良く、発光管１の軸からこの断面上の発光管
１の壁部までの距離において最も離れているところが封
止面方向でその距離がａ％最短距離をｂとすると０．５
＜ｂ／ａ　＜　０．８６となれば良い。又、このはぼだ
円の長軸も完全に封止面方向に一致している必要はなく
、１５°のずれでは上記効果に影響はないが２０’を越
えるとバラツキは大きくなる。これは未蒸発ヨウ化物１
０の付着位置の形状が封止工程の結果、必ずしも一致し
なくなることによる。又、上記の試作ランプにおいて発
光管１の中央部では断面が円形であるが、これをｂ／ａ
　＜　０．８６というようなだ円にすると発光管１が失
透し実用にならない。

従って、発光管１の端部のみ断面をだ円形状にするもの
である。さらに、上記実施例ではスカンジウムとナトリ
ウムのヨウ化物を封入した１にＷのメタルハライドラン
プについて述べたが、本発明は鉛直で点灯できるととも
に点灯中封入物が蒸発しないで発光管１＆に付着するす
べてのタイプのメタルハライドランプに適用することが
でき、かつ定格電力によらないことは明白である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明高圧放電灯においては、発光管内の
下側の封止部底面とこの端の側に設けられた主電極の内
側先端との中間点を通フ両主電極を結ぶ直線に垂直な平
面で切った発光管の断面をｔ”ｈぼだ円形状にするとと
もＫその長軸をほぼ封止面と平行にし、かつその内壁側
長軸を２８ＩＩＩＩ、内壁側短軸’＆２　ｂｌｌとして
０．５　＜　ｂ／ａ　＜　０．８６の条件を満足するよ
うにしている。従って、発光管内の未蒸発ヨウ化物の付
着位置を封止工程で形状、寸法のバラツキの起りにくい
封止面方向として位置な一定させることができ、効率と
色温度のバラツキを小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は夫々本発明に係る高圧放電灯の要部の
縦断正面図、縦断側面図および第１図のＡ　−Ａ’線横
断平面図、第４図は本発明に係る高圧放電灯の効率特性
図、第５図線従来の高圧放電灯の正面図である。 １・・・発光管、２，２′・・・圧電極、Ｐ・・・主電
極内側先端、Ｔ・・・封止部底面。 尚、図中同一符号は同−又は相幽部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部の両端に主電極を有するとともに内部に希ガ
   スと水銀と点灯中に一部が蒸発しないで残る量の金属ハ
   ロゲン化物を封入した発光管を備えた高圧放電灯におい
   て、発光管内の下側の封止部底面とこの端の側に設けら
   れた主電極の内側先端との中間点を通り両主電極を結ぶ
   直線に垂直な平面で切った発光管の断面をほぼだ円形状
   とするとともにその長軸を封止面とほぼ平行にし、かつ
   その内壁側長軸を２ａｍｍ、内壁側短軸を２ｂｍｍとし
   た場合に０．５＜ｂ／ａ＜０．８６の条件を満足するよ
   うにしたことを特徴とする高圧放電灯。