JPS6249698B2 - - Google Patents

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JPS6249698B2
JPS6249698B2 JP10687878A JP10687878A JPS6249698B2 JP S6249698 B2 JPS6249698 B2 JP S6249698B2 JP 10687878 A JP10687878 A JP 10687878A JP 10687878 A JP10687878 A JP 10687878A JP S6249698 B2 JPS6249698 B2 JP S6249698B2
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JP
Japan
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lamp
metal halide
arc tube
rare earth
metal
Prior art date
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Expired
Application number
JP10687878A
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Japanese (ja)
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JPS5533739A (en
Inventor
Masato Saito
Keiichi Baba
Keiji Watabe
Masahiro Dobashi
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS5533739A publication Critical patent/JPS5533739A/en
Publication of JPS6249698B2 publication Critical patent/JPS6249698B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

この発明はランプの始動および劣化を改善した
メタルハライドランプに関するものである。 一般にメタルハライドランプは、発光管内部に
希ガスと水銀に加えて、数種の金属ハロゲン化物
を封入することによつて、通常の高圧水銀灯の効
率と演色性を著しく改善したものである。 すなわち、可視領域に多数のスペクトルを放射
させるために希土類金属ハロゲン化物と、アーク
の安定化あるいは若干の発光色修正のためにナト
リウム・セシウム・インジウム・タリウムおよび
トリウムの群から選択された少なくとも一種の金
属のハロゲン化物とが発光管内に封入されたもの
である。また、主電極に塗布または充填する電子
放射物質としては、仕事関数の低い酸化バリウム
系の物質は適用できず、実際には酸化トリウム・
金属トリウムなどの仕事関数が酸化バリウムなど
に比べて高い電子放射物質が用いられているもの
である。しかるに、この主電極に金属のハロゲン
化物の作用も加わつて、この種メタルハライドラ
ンプは始動開始電圧が通常の高圧水銀灯よりも相
当高くなるものである。したがつて、安定器とし
て内部に始動時に高圧パルスを発生する回路を設
けたり、トランスを内蔵させることが必要になつ
て、安定器の価格が非常に高いものになるという
欠点を有していた。 近年、この様なメタルハライドランプの欠点を
改善するために、始動補助用希ガスとしてネオン
−アルゴン(Ne−Ar)あるいはネオン−クリプ
トン(Ne−Kr)などのペニングガスを発光管内
に封入し、これらの混合ガスのペニング効果を利
用して、メタルハライドランプの始動開始電圧を
低下させ、通常の高圧水銀灯用安定器で点灯でき
るメタルハライドランプが実用化されている。 すなわち、このメタルハライドランプは図に示
すような構成を示しとおり、つまり、少量の酸化
チタンを含む石英製の発光管1を備え、その両端
には主電極2a,2bが封着され、口金17側の
一端には始動用の補助極3が封着されている。な
お、発光管1の素材として酸化チタンを含む石英
を用いているのは、外管18内表面に残存付着し
ている水分、ハイドロカーボン等の不純物が発光
管1から紫外線によつて、分解して水素および酸
素を放出する現象を防止するためである。そして
主電極2aはモリブデン箔4a−電流導入リード
5a−ニツケルリード9を通じてステムリード1
1aへ接続され、主電極2bはモリブデン箔4b
−電流導入リード5b−タングステンワイヤー8
を通じてステムリード11bへ接続され、また補
助極3はモリブデン箔4c−電流導入リード5c
−始動抵抗10−バイメタル14−バイメタル接
点15を通じてステムリード11bへ接続されて
いる。また発光管1の下側端部には発光管1内の
封入物の蒸気圧を高めるための保温膜6が塗布さ
れている。発光管1は保持板7および支持枠12
を通じて外管18およびステム16により外管1
8内に固定されている。外管18内にはネオン
(Ne)−チツ素(N2)の混合ガスが所定圧封入され
ていて、発光管1からのネオン(Ne)ガスの拡
散流出を防止している。またチツ素(N2)などの
ガス雰囲気下で不純ガス、特に水素ガスを吸着す
るジルコニウム(Nr)−アルミニウム(Al)系の
ゲツター13が外管18内に設置されているもの
である。 そこで、図に示すような構成を有したメタルハ
ライドランプにおいて、その発光管1内に、45mg
の水銀と、希土類金属として2mgのスカンジウム
(Sc)と、6mgの沃化水銀(HgI2)と、金属ハロ
ゲン化物として40mgの沃化ナトリウムを封入した
400Wメタルハライドランプを10本製作した。な
お、希土類金属ハロゲン化物は吸湿性が著しい等
の理由で、希土類金属とハロゲン化水銀の形で封
入し、ランプの点灯時に発光管1内において求土
類金属とハロゲン化水銀との反応を利用して希土
類ハロゲン化物を生成せしめているものである。
そして、この製作したメタルハライドランプにお
いて、16時間エージング後の周囲温度−10℃での
始動電圧と全光束、および高圧水銀灯用安定器に
より点灯し、その点灯6000時間後の周囲温度−10
℃での始動電圧と光束維持率、さらに16時間エー
ジング後および点灯6000時間後のランプ始動時に
おける主極2a−補助極3間のグロー放電持続時
間を測定した。その結果、その10本の平均値は16
時間エージング後の始動電圧が174〔V〕、グロー
持続時間が1.0〔秒〕、全光束が33000〔m〕で
あり、6000時間点灯後の始動電圧が189〔V〕、グ
ロー持続時間が3.0〔秒〕、光束維持率が58〔%〕
であつた。この結果からわかるように、始動時の
グローからアークへの転移が難しく、しかも、始
動開始電圧の上昇、および電極物質のスパツタに
よる光束低下などの現象が生じているものであ
る。 このことは以下のことに基因しているものと推
定される。つまり、エージング時に金属スカンジ
ウムと沃化水銀とは、 Sc+3/2HgI2→ScI3+3/2Hg のように反応して沃化スカンジウムと水銀とを生
成するものである。しかしながら、このエージン
グ時に、発光管1内、発光管1表面、あるいは封
入物などから酸素(O2)等の不純ガスが相当量放
出され、上記反応中に酸素(O2)が介在してScI3
を生成するかわりにScOIなるオキシアイオダイ
ドを生成するのである。このオキシアイオダイド
は沃化物よりも蒸気圧が高いので、ランプ点灯中
にアーク中に蒸発して解離し、アーク中に酸素が
もたらされ、その結果ランプの始動電圧の上昇、
電極構成部材であるタングステンの蒸発促進によ
り光束低下などの悪影響をもたらすものである。 この発明は上記事情に鑑みてなされたものであ
り、発光管内に希ガスと水銀に加えて希土類金属
ハロゲン化物とナトリウム・セシウム・インジウ
ム・タリウムおよびトリウムの群から選択された
金属のハロゲン化物との共融混合物もしくは複合
化合物と、発光管の容積1c.c.当り1×10-6〜1×
10-5g原子の希土類金属とを封入することによつ
て、発光管内に混入する不純ガスの悪影響を極力
低下させ、よつてランプの始動特性、劣化特性の
改善を可能にしたメタルハライドランプを提供す
るものである。 以下にこの発明の一実施例を説明する。第1図
に示すような構成を有したメタルハライドランプ
において、その発光管1内に、47.7mgの水銀と、
希土類金属ハロゲン化物と金属のハロゲン化物と
の共融混合物として予め高真空中で780℃で沃化
ナトリウム(NaI)、沃化スカンジウム(ScI3)を
6時間混合溶融して作成したNaI/ScI3の重量比
10.5(従来例のNaI/ScI3重量比と等しい)の沃
化スカンジウム(ScI3)と沃化ナトリウム(NaI)
の共融混合物43.8mgと、希土類金属として1.6mg
のスカンジウム(Sc)を封入した400Wメタルハ
ライドランプを10本製作した。そして、上記従来
例と同様にこの製作したメタルハライドランプに
おいて、16時間エージング後の周囲温度−10℃で
の始動電圧と全光束、および高圧水銀灯用安定器
により点灯し、その点灯6000時間後の周囲温度−
10℃での始動電圧と光束維持率、さらに16時間エ
ージング後および点灯6000時間後のランプ始動時
における主極2a−補助極3間グロー放電持続時
間を測定した。その結果、その10本の平均値は16
時間エージング後の始動電圧が156〔V〕、グロー
持続時間が0.5〔秒〕、全光束が34500〔m〕で
あり、6000時間点灯後の始動電圧が164〔V〕、グ
ロー持続時間が0.5〔秒〕、光束維持率が70〔%〕
であつた。
This invention relates to a metal halide lamp with improved lamp startup and deterioration. In general, metal halide lamps have significantly improved efficiency and color rendering properties of ordinary high-pressure mercury lamps by sealing several types of metal halides in addition to rare gases and mercury inside the arc tube. That is, a rare earth metal halide is used to emit multiple spectra in the visible region, and at least one member selected from the group of sodium, cesium, indium, thallium, and thorium is used to stabilize the arc or slightly modify the emission color. A metal halide is sealed inside an arc tube. In addition, barium oxide-based materials with a low work function cannot be used as the electron-emitting material coated or filled in the main electrode, and in reality, thorium oxide
It uses an electron-emitting material such as metal thorium, which has a higher work function than barium oxide. However, due to the effect of the metal halide on the main electrode, the starting voltage of this type of metal halide lamp is considerably higher than that of a normal high-pressure mercury lamp. Therefore, as a ballast, it was necessary to install an internal circuit that generates high-voltage pulses at the time of starting, or to incorporate a transformer, which had the disadvantage of making the ballast extremely expensive. . In recent years, in order to improve these drawbacks of metal halide lamps, Penning gases such as neon-argon (Ne-Ar) or neon-krypton (Ne-Kr) have been sealed in the arc tube as rare gases for starting aid. Metal halide lamps have been put into practical use that utilize the Penning effect of mixed gases to lower the starting voltage of metal halide lamps, and that can be lit using normal high-pressure mercury lamp ballasts. That is, this metal halide lamp has the configuration as shown in the figure, that is, it is equipped with a quartz arc tube 1 containing a small amount of titanium oxide, main electrodes 2a and 2b are sealed at both ends, and the base 17 side An auxiliary pole 3 for starting is sealed to one end of the starter. Note that quartz containing titanium oxide is used as the material for the arc tube 1 because impurities such as moisture and hydrocarbons remaining on the inner surface of the outer bulb 18 are decomposed by ultraviolet rays from the arc tube 1. This is to prevent the phenomenon of releasing hydrogen and oxygen. The main electrode 2a is connected to the stem lead 1 through the molybdenum foil 4a, the current introduction lead 5a, and the nickel lead 9.
1a, and the main electrode 2b is a molybdenum foil 4b.
- Current introduction lead 5b - Tungsten wire 8
The auxiliary electrode 3 is connected to the stem lead 11b through the molybdenum foil 4c and the current introduction lead 5c.
- Starting resistor 10 - Bimetal 14 - Connected to stem lead 11b through bimetal contact 15. Further, a heat insulating film 6 is coated on the lower end of the arc tube 1 to increase the vapor pressure of the substance enclosed within the arc tube 1. The arc tube 1 includes a holding plate 7 and a support frame 12.
Outer tube 1 through outer tube 18 and stem 16
It is fixed within 8. A mixed gas of neon (Ne) and nitrogen (N 2 ) is sealed in the outer tube 18 at a predetermined pressure to prevent the neon (Ne) gas from diffusing and flowing out from the arc tube 1 . Further, a zirconium (Nr)-aluminum (Al)-based getter 13 is installed in the outer tube 18 to adsorb impurity gases, especially hydrogen gas, in a gas atmosphere such as nitrogen (N 2 ). Therefore, in a metal halide lamp having the configuration shown in the figure, 45 mg
of mercury, 2 mg of scandium (Sc) as a rare earth metal, 6 mg of mercury iodide (HgI 2 ), and 40 mg of sodium iodide as a metal halide.
Manufactured 10 400W metal halide lamps. In addition, because rare earth metal halides are highly hygroscopic, they are sealed in the form of rare earth metals and mercury halides, and the reaction between the earthophilic metals and mercury halides is used in the arc tube 1 when the lamp is lit. This process generates rare earth halides.
In this manufactured metal halide lamp, the starting voltage and total luminous flux were determined at an ambient temperature of -10°C after aging for 16 hours, and when it was lit using a high-pressure mercury lamp ballast, the ambient temperature was -10°C after 6000 hours of lighting.
The starting voltage and luminous flux maintenance rate at .degree. C., and the glow discharge duration between the main electrode 2a and the auxiliary electrode 3 at the time of starting the lamp after aging for 16 hours and after 6000 hours of lighting were measured. As a result, the average value of those 10 pieces was 16
The starting voltage after time aging is 174 [V], the glow duration is 1.0 [seconds], the total luminous flux is 33000 [m], and the starting voltage after 6000 hours of lighting is 189 [V], the glow duration is 3.0 [ seconds], luminous flux maintenance rate is 58 [%]
It was hot. As can be seen from these results, it is difficult to transition from glow to arc during startup, and phenomena such as an increase in startup voltage and a decrease in luminous flux due to spatter of the electrode material occur. This is presumed to be due to the following factors. That is, during aging, scandium metal and mercury iodide react as follows: Sc+3/2HgI 2 →ScI 3 +3/2Hg to produce scandium iodide and mercury. However, during this aging, a considerable amount of impurity gas such as oxygen (O 2 ) is released from the interior of the arc tube 1, the surface of the arc tube 1 , or the enclosed material, and oxygen (O 2 ) intervenes during the above reaction, resulting in ScI 3
Instead of producing , it produces oxyiodide called ScOI. Since this oxyiodide has a higher vapor pressure than iodide, it evaporates and dissociates into the arc during lamp operation, bringing oxygen into the arc, resulting in an increase in the starting voltage of the lamp,
Acceleration of evaporation of tungsten, which is an electrode component, causes adverse effects such as a decrease in luminous flux. This invention was made in view of the above circumstances, and includes a rare earth metal halide and a metal halide selected from the group of sodium, cesium, indium, thallium, and thorium in addition to rare gas and mercury. Eutectic mixture or composite compound and 1×10 -6 to 1× per c.c. volume of arc tube.
Provided is a metal halide lamp that minimizes the adverse effects of impurity gas mixed into the arc tube by enclosing 10 -5 g atoms of rare earth metal, thereby making it possible to improve the starting characteristics and deterioration characteristics of the lamp. It is something to do. An embodiment of the present invention will be described below. In a metal halide lamp having the configuration shown in FIG. 1, 47.7 mg of mercury is contained in the arc tube 1.
NaI/ScI 3 was prepared by mixing and melting sodium iodide (NaI) and scandium iodide (ScI 3 ) at 780°C in a high vacuum for 6 hours as a eutectic mixture of rare earth metal halides and metal halides. weight ratio of
Scandium iodide (ScI 3 ) and sodium iodide (NaI) of 10.5 (equivalent to the conventional NaI/ScI 3 weight ratio)
43.8 mg of eutectic mixture and 1.6 mg of rare earth metals
We manufactured 10 400W metal halide lamps filled with scandium (Sc). Similarly to the conventional example above, this manufactured metal halide lamp was lit using the starting voltage and total luminous flux at an ambient temperature of -10°C after aging for 16 hours, and the high-pressure mercury lamp ballast. Temperature -
The starting voltage and luminous flux maintenance rate at 10°C, and the duration of glow discharge between the main electrode 2a and the auxiliary electrode 3 at the time of starting the lamp after aging for 16 hours and after 6000 hours of lighting were measured. As a result, the average value of those 10 pieces was 16
The starting voltage after time aging is 156 [V], the glow duration is 0.5 [seconds], the total luminous flux is 34500 [m], and the starting voltage after 6000 hours of lighting is 164 [V], the glow duration is 0.5 [ seconds], luminous flux maintenance rate is 70[%]
It was hot.

【表】 このように、上記実施例は、全ての特性面で従
来例のものより優れていることがわかる。このよ
うに上記実施例と従来例とのランプの特性差は、
始動時の主極2a−補助極3間のグロー放電持続
時間と密接な関連があり、主極2a−補助極3間
のグロー放電持続時間が長いランプは主極2a−
主極2bの放電路内に酸素(O2)等の不純ガスが
混入して正規な放電開始への移行を妨げていると
考えられている。 しかるに上記実施例のものは、エージング時に
酸素(O2)などの不純ガスが放出されても沃化ス
カンジウム(ScI3)は沃化ナトリウム(NaI)とと
もに安定な共融混合物を形成しているので、酸素
(O2)は沃化スカンジウムと反応せず、スカンジ
ウム(Sc)と反応して安定な化合物である酸化
スカンジウム(Sc2O3)を形成するため、アーク
中に酸素がもたらされてランプ特性に悪影響を及
ぼすことを防ぐのである。 なお、上記実施例では沃化スカンジウムと沃化
ナトリウムの共融混合物について説明してきた
が、少なくとも一種の希土類金属のハロゲン化物
とナトリウム・セシウム・インジウム・タリウム
およびトリウムの群から選択された少なくとも一
種の金属のハロゲン化物との共融混合物もしくは
複合化合物であればよいものである。 また、封入希土類金属の封入量についても、前
述の実施例と同様の400Wメタルハライドランプ
を作成し、希土類金属の量のみを変化させ、点灯
6000時間後の周囲温度−10℃での始動電圧と光束
維持率、さらにランプ始動時のグロー接続時間を
調べた。その結果を第2図に示す。なお、実施例
で用いた発光管は内容積が15.5c.c.であり、第2図
でSc金属の封入量は発光管内容積1c.c.当りのSs
金属のg原子で表した。第2図において△はグロ
ー接続時間、◎は始動電圧、×は光束維持率、を
それぞれ示している。第2図から判るように、
Sc封入量が1×10-6原子/c.c.未満ではグロー接続
時間が長く、始動電圧が180Vを越え実用的に支
障が生ずる。一方、Sc封入量が1×10-5g原子/
c.c.を越えると光束維持率の低下が大きくなり、実
用上問題がある。従つて、希土類金属の封入量と
しては、発光管内容積1c.c.当り1×10-6〜1×
10-5g原子程度が良い結果を得られた。 さらに、本発明を実施してなるメタルハライド
ランプは寿命中の色特性の変化が極めて少ないと
いう新しい効果を有することが発見された。すな
わち、第3図には表1の実施例に基づき発光管内
容積1c.c.当りのSc金属の封入量を変えた場合の
ランプの点灯中の色温度の変化の測定結果を示
す。第3図において、○・は従来例、△・はSc金属
の封入量が2×10-5g原子/c.c.、・はSc金属の封
入量が2×10-6g原子/c.c.、▲はScは金属の封入
量が8×10-6g原子/c.c.、×はSc金属の封入量が
5×10-7g原子/c.c.の場合を示し、横軸は点灯時
間、縦軸は色温度を示している。 第3図から判るように、従来例においては0時
間から100時間にかけての寿命初期並びに寿命中
の色温度変化が著しい。一方、共融混合物を形成
している場合はSc金属の封入量に拘ず寿命初期
のランプの色温度変化は小さいものの、長時間点
灯後の色温度変化はSc金属の封入量に依存す
る。特に上記封入量が2×10-5g原子/c.c.以上に
なると寿命中の色温度変化は特に大きくなる。 また、上記封入量が2×10−7g原子以下とな
ると寿命中の色温度の変化が大きくなる傾向も認
められた。特に上記Sc金属の封入量が1×10-6
1×10-5g原子の範囲では寿命中のランプの色温
度の変化は特に少なかつた。この様な実験結果は
以下の事に基因していると考えられる。 上記実験における共融混合物においては、予め
NaIとScI3が長時間溶融され安定した共融混合物
が形成されているので、NaIの一部てScI3が反応
し、上記混合物は均一なNaScI4+NaIなる共塩混
合塩を形成している。従つて、この混合塩は
NaScI4の混合塩中のモル分率でランプ点灯中の
蒸気圧が支配されているため、寿命初期封入ハロ
ゲン化物の付着状態が不安定になり易い場合でも
蒸気圧が安定し易い。しかしながら、混合塩と同
時に封入するSc金属量が多いと、点灯中Sc金属
が徐々に上記混合塩中に溶融し、NaScI4と反応
してこの化合物を〔NaI+ScI3〕なる二つの単一化
合物に解離してしまい、NaIの蒸気圧はNaScI4
気圧に比べ2ケタ以上低いためNaの発光が減少
し、蒸気圧は寿命時間と共に上昇する。 一方、封入Sc金属が少ないと点灯中発光管内
に存在する酸素などと共融塩中のNaScI4とが反
応し、反応生成物である酸素Sc2O3などが徐々に
点灯し溶融している共融塩表面を覆い、点灯時間
の経過とともに酸化物層が共融塩の蒸発の妨げと
なる。従つて、ハロゲン物の蒸気圧は点灯時間と
ともに低下し、色温度が上昇する。 このようにSc金属の始動特性・寿命特性及び
上記した色特性を勘案すると、封入量を1×10-6
〜1×10-5g原子/c.c.と規制することが必要であ
る。 なお、この発明は、金属ハロゲン化物の封入物
を共融混合物あるいは複合化合物の形で封入し、
かつ1×10-6〜1×10-5g原子/c.c.の希土類金属
を同時に封入することにより、従来では得られな
かつた寿命中の良好な特性を実現するものであ
る。従つて、封入金属ハロゲン化物の種類と封入
量は、メタルハライドランプの目標性能(発光効
率、発光特性、寿命特性等)に応じて決めてやれ
ばよい。 なお、封入する希土類金属は上記実施例では
Scを用いたが、例えばHg−Dy−Tl−IではDy
金属を、Ho−Tm−Tl−Na−IではHoあるいは
Tmを封入すると同様の効果が得られる。 また、上記実施例ではペニンガスを封入した通
常の高圧水銀灯安定器で点灯可能なメタルハライ
ドランプについて行なつたが、専用安定器で点灯
する一般のメタルハライドランプの始動特性およ
び劣化特性の改善にも有効であることは言うまで
もない。 この発明は以上に述べたように、希ガスと水銀
に加えて、少なくとも一種の希土類金属のハロゲ
ン化物とナトリウム・セシウム・インジウム・タ
リウムおよびトリウムの群から選択された少なく
とも一種の金属ハロゲン化物との共融混合物もし
くは複合化合物と、少なくとも一種の希土類金属
を発光管の内容積1c.c.当り1×10-6〜1×10-5
原子発光管内に封入したものであるから、発光管
内に残存する酸素等の不純ガスによるランプへの
悪影響を極力防止でき、ランプの初期始動電圧、
初光束および寿命中の始動電圧、光束維持率など
のランプ特性を著しく改善でき、しかも寿命中の
ランプの色特性の変化が極めて少ない効果があ
る。
[Table] Thus, it can be seen that the above example is superior to the conventional example in all characteristics. In this way, the difference in lamp characteristics between the above embodiment and the conventional example is as follows:
There is a close relationship with the glow discharge duration between the main pole 2a and the auxiliary pole 3 at the time of starting, and a lamp with a long glow discharge duration between the main pole 2a and the auxiliary pole 3 has a long main pole 2a-
It is believed that impure gas such as oxygen (O 2 ) is mixed into the discharge path of the main electrode 2b and prevents the discharge from starting normally. However, in the above example, scandium iodide (ScI 3 ) forms a stable eutectic mixture with sodium iodide (NaI) even if impurity gases such as oxygen (O 2 ) are released during aging. , oxygen (O 2 ) does not react with scandium iodide, but reacts with scandium (Sc) to form a stable compound scandium oxide (Sc 2 O 3 ), so oxygen is brought into the arc. This prevents the lamp characteristics from being adversely affected. In the above examples, a eutectic mixture of scandium iodide and sodium iodide has been described, but at least one rare earth metal halide and at least one selected from the group of sodium, cesium, indium, thallium, and thorium are used. Any eutectic mixture or composite compound with a metal halide may be used. In addition, regarding the amount of enclosed rare earth metal, we created a 400W metal halide lamp similar to the previous example, changed only the amount of rare earth metal, and turned it on.
After 6000 hours, we investigated the starting voltage and luminous flux maintenance rate at an ambient temperature of -10°C, as well as the glow connection time when starting the lamp. The results are shown in FIG. The arc tube used in the example had an internal volume of 15.5 cc, and the amount of Sc metal sealed in Fig. 2 is Ss per 1 c.c. of arc tube internal volume.
Expressed in g atoms of metal. In FIG. 2, △ indicates the glow connection time, ◎ indicates the starting voltage, and × indicates the luminous flux maintenance rate. As can be seen from Figure 2,
If the amount of Sc enclosed is less than 1×10 -6 atoms/cc, the glow connection time will be long and the starting voltage will exceed 180V, causing practical problems. On the other hand, the amount of Sc included is 1×10 -5 g atom/
If it exceeds cc, the luminous flux maintenance factor will decrease significantly, which poses a practical problem. Therefore, the amount of rare earth metal enclosed is 1×10 -6 to 1× per 1 c.c. of arc tube internal volume.
Good results were obtained with approximately 10 -5 g atoms. Furthermore, it has been discovered that the metal halide lamp produced by implementing the present invention has a new effect in that the color characteristics change extremely little during its life. That is, FIG. 3 shows the measurement results of the change in color temperature during lighting of the lamp when the amount of Sc metal sealed per 1 c.c. of the internal volume of the arc tube was changed based on the example shown in Table 1. In Fig. 3, ○・ is the conventional example, △・ is the amount of Sc metal filled in is 2×10 -5 g atoms/cc, ・ is the amount of Sc metal filled in is 2×10 -6 g atoms/cc, ▲ is Sc indicates the case where the amount of metal enclosed is 8 x 10 -6 g atoms/cc, × indicates the case where the amount of Sc metal enclosed is 5 x 10 -7 g atoms/cc, the horizontal axis is the lighting time, and the vertical axis is the color temperature It shows. As can be seen from FIG. 3, in the conventional example, the color temperature changes significantly from 0 hours to 100 hours at the beginning of life and during life. On the other hand, when a eutectic mixture is formed, the change in color temperature of the lamp at the beginning of its life is small regardless of the amount of Sc metal filled in, but the color temperature change after long-term lighting depends on the amount of Sc metal filled in. In particular, when the amount of inclusion is 2×10 -5 g atoms/cc or more, the change in color temperature during life becomes particularly large. Further, it was also observed that when the above-mentioned amount of inclusion was less than 2 x 10-7 g atoms, the color temperature tended to change significantly during the life. In particular, the amount of the above-mentioned Sc metal enclosed is 1×10 -6 ~
In the range of 1×10 −5 g atoms, the change in color temperature of the lamp during its lifetime was particularly small. These experimental results are considered to be due to the following factors. In the eutectic mixture in the above experiment,
Since NaI and ScI 3 are melted for a long time and a stable eutectic mixture is formed, part of NaI reacts with ScI 3 , and the above mixture forms a uniform eutectic mixed salt of NaScI 4 + NaI. . Therefore, this mixed salt is
Since the vapor pressure during lamp operation is controlled by the mole fraction of NaScI 4 in the mixed salt, the vapor pressure tends to be stable even when the adhesion state of the enclosed halide tends to become unstable at the beginning of life. However, if a large amount of Sc metal is enclosed at the same time as the mixed salt, the Sc metal will gradually melt into the mixed salt during lighting, react with NaScI 4 , and convert this compound into two single compounds [NaI + ScI 3 ]. As a result of dissociation, the vapor pressure of NaI is more than two orders of magnitude lower than that of NaScI 4 , so the luminescence of Na decreases, and the vapor pressure increases over time. On the other hand, if the amount of enclosed Sc metal is small, the oxygen present in the arc tube during lighting will react with NaScI 4 in the eutectic salt, and the reaction products such as oxygen Sc 2 O 3 will gradually light up and melt. The oxide layer covers the surface of the eutectic salt and obstructs the evaporation of the eutectic salt as the lighting time passes. Therefore, the vapor pressure of the halogen substance decreases with lighting time, and the color temperature increases. Considering the starting characteristics, life characteristics, and color characteristics mentioned above of Sc metal, the amount of inclusion should be 1×10 -6
It is necessary to regulate it to ~1×10 -5 g atoms/cc. In addition, this invention encapsulates the metal halide in the form of a eutectic mixture or a composite compound,
Moreover, by simultaneously encapsulating 1×10 −6 to 1×10 −5 g atoms/cc of rare earth metal, it is possible to realize good characteristics during the life that could not be obtained conventionally. Therefore, the type and amount of the encapsulated metal halide may be determined depending on the target performance (luminous efficiency, luminous characteristics, life characteristics, etc.) of the metal halide lamp. In addition, the rare earth metal to be sealed in the above example is
For example, in Hg-Dy-Tl-I, Dy
In Ho-Tm-Tl-Na-I, the metal is Ho or
A similar effect can be obtained by encapsulating Tm. In addition, although the above example was conducted on a metal halide lamp that can be lit with a normal high-pressure mercury lamp ballast filled with Pennine gas, it is also effective in improving the starting characteristics and deterioration characteristics of a general metal halide lamp that is lit with a dedicated ballast. It goes without saying that there is. As described above, this invention comprises, in addition to a rare gas and mercury, at least one rare earth metal halide and at least one metal halide selected from the group of sodium, cesium, indium, thallium, and thorium. The eutectic mixture or composite compound and at least one rare earth metal in an amount of 1 x 10 -6 to 1 x 10 -5 g per 1 c.c. of the internal volume of the arc tube.
Since it is sealed inside the atomic arc tube, it is possible to prevent the lamp from being adversely affected by impurity gases such as oxygen remaining in the arc tube, and to reduce the initial starting voltage of the lamp.
Lamp characteristics such as initial luminous flux, starting voltage, and luminous flux maintenance rate during the life of the lamp can be significantly improved, and furthermore, there is an effect that the change in color characteristics of the lamp during the life of the lamp is extremely small.

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

第1図はメタルハライドランプの構成を示す正
面図、第2図はこの発明における始動電圧、グロ
ー接続時間及び光束維持率の実験結果を示す図、
第3図は点灯時間と色温度との関係についての実
験結果を示す図である。 図において、1は発光管、2a,2bは主電
極、18は外管である。
FIG. 1 is a front view showing the configuration of a metal halide lamp, FIG. 2 is a diagram showing experimental results of starting voltage, glow connection time, and luminous flux maintenance rate in this invention,
FIG. 3 is a diagram showing experimental results regarding the relationship between lighting time and color temperature. In the figure, 1 is an arc tube, 2a and 2b are main electrodes, and 18 is an outer tube.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 発光管内に希ガスと水銀に加えて少なくとも
一種の希土類金属ハロゲン化物とナトリウム、セ
シウム、インジウム、タリウムおよびトリウムの
群から選択された少なくとも一種の金属ハロゲン
化物との安定な共融混合物あるいは複合化合物
と、点灯時に発生する不純ガスと反応する少なく
とも一種の希土類金属とを封入し、かつ発光管内
の容積1c.c.当りの希土類金属の封入量を1×10-6
〜1×10-5g原子としたことを特徴とするメタル
ハライドランプ。
1. A stable eutectic mixture or composite compound of a rare gas, mercury, and at least one rare earth metal halide and at least one metal halide selected from the group of sodium, cesium, indium, thallium, and thorium in the arc tube. and at least one kind of rare earth metal that reacts with the impure gas generated during lighting, and the amount of rare earth metal sealed per 1 c.c. of volume in the arc tube is 1×10 -6
A metal halide lamp characterized by having ~1×10 -5 g atoms.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63235700A (en) * 1987-03-23 1988-09-30 Matsushita Electric Works Ltd Motor fan
JPS648395A (en) * 1987-06-30 1989-01-12 Tokyo Electric Co Ltd Blade body structure

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