JPS6329944B2 - - Google Patents

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JPS6329944B2
JPS6329944B2 JP4830786A JP4830786A JPS6329944B2 JP S6329944 B2 JPS6329944 B2 JP S6329944B2 JP 4830786 A JP4830786 A JP 4830786A JP 4830786 A JP4830786 A JP 4830786A JP S6329944 B2 JPS6329944 B2 JP S6329944B2
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JP
Japan
Prior art keywords
arc tube
metal filament
metal
metal halide
voltage
Prior art date
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Application number
JP4830786A
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Japanese (ja)
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JPS61216230A (en
Inventor
Hiromitsu Matsuno
Seiichi Murayama
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/54Igniting arrangements, e.g. promoting ionisation for starting
    • H01J61/541Igniting arrangements, e.g. promoting ionisation for starting using a bimetal switch
    • H01J61/542Igniting arrangements, e.g. promoting ionisation for starting using a bimetal switch and an auxiliary electrode inside the vessel

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、石英ガラスの発光管に金属ハロゲン
化物を封入してなるメタルハライドランプの改良
に係り、特にこの種のランプにおける始動特性の
向上に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an improvement in a metal halide lamp formed by enclosing a metal halide in a quartz glass arc tube, and particularly relates to an improvement in the starting characteristics of this type of lamp. It is something.

〔従来技術〕[Prior art]

メタルハライドランプは、高効率、高演色性で
あるという特長を有しているが、始動電圧が高い
という欠点があつた。そこで、従来、(1)発光管内
の希ガスとしてNeガスを主体としたNe−Arま
たはNe−Krなどのペニングガスを使用するこ
と、(2)特開昭55−130064号公報に記載の如くバイ
メタルスイツチあるいはグロースタータを利用し
た高圧パルス発生回路を外管球内に組み込むこと
などが行なわれてきた。
Metal halide lamps have the features of high efficiency and high color rendering properties, but have the disadvantage of high starting voltage. Therefore, conventional methods have been to (1) use Penning gas such as Ne-Ar or Ne-Kr, which mainly consists of Ne gas, as the rare gas in the arc tube, and (2) use bimetallic gases as described in JP-A-55-130064. Efforts have been made to incorporate a high-voltage pulse generation circuit using a switch or glow starter into the outer bulb.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、(1)項の対策を施したメタルハラ
イドランプでは、Neガスを使用するため電極の
スパツターリングが大きくなつて光束維持率が低
下すること、Neガスが発光管を透過するため外
管球内にもNeガスを封入する必要が生じて高価
になるなどの欠点があつた。また、(2)項の対策を
施したメタルハライドランプでは、2000V以上の
高電圧が発生するため安全性に問題があること、
ラジオ雑音を発生することなどの欠点があつた。
However, in metal halide lamps that have taken the measures described in item (1), since Ne gas is used, the sputtering of the electrodes becomes large and the luminous flux maintenance rate decreases, and since Ne gas passes through the arc tube, the outer bulb There were drawbacks such as the need to fill the interior with Ne gas, making it expensive. In addition, metal halide lamps with the measures described in item (2) generate a high voltage of 2000V or more, which poses a safety problem.
It had drawbacks such as generating radio noise.

したがつて、本発明の目的は、Neガスや高電
圧パルス発生回路を使用することなく、通常の商
用電源の電圧で始動し得るメタルハライドランプ
を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a metal halide lamp that can be started with a normal commercial power supply voltage without using Ne gas or a high voltage pulse generation circuit.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するために、本発明者等は、メ
タルハライドランプの外管球内に金属フイラメン
トコイルを設け、これを通電加熱して光を放射さ
せ、この光で発光管を照射しながらランプの始動
特性を調べた。金属フイラメントの寸法、設置場
所、加熱電力および温度を変えて実験したとこ
ろ、ランプの始動電圧は、金属フイラメントコイ
ルの加熱電力と色温度とによつて大きく変つた
が、寸法、設置場所によつてはあまり変らなかつ
た。
In order to achieve the above object, the present inventors provided a metal filament coil inside the outer bulb of a metal halide lamp, heated it with electricity to emit light, and illuminated the arc tube with this light, causing the lamp to emit light. The starting characteristics were investigated. Experiments were conducted by changing the dimensions, installation location, heating power, and temperature of the metal filament, and the starting voltage of the lamp varied greatly depending on the heating power and color temperature of the metal filament coil. didn't change much.

さらに、詳細な実験・検討を行なつたところ、
ワツト単位で表わした金属フイラメントの加熱電
力をP、ケルビン単位で表わした金属フイラメン
トの色温度をTとしたとき、QをPexp(−
56600/T)として表わすと、始動電圧とQとは一対 一の関係になり、第1図のようになつた。すなわ
ち、始動電圧は、Qの増加につれて減少し、Qが
1×10-13をこえると180V以下になり、商用の電
源で十分に始動した。
Furthermore, after conducting detailed experiments and studies, we found that
If the heating power of the metal filament in Watts is P, and the color temperature of the metal filament in Kelvin is T, then Q is Pexp(-
56600/T), the starting voltage and Q have a one-to-one relationship, as shown in Figure 1. That is, the starting voltage decreased as Q increased, and when Q exceeded 1×10 -13 it became 180 V or less, and commercial power supply was sufficient for starting.

〔作用〕[Effect]

上記のような金属フイラメントからの照射によ
る始動電圧の低下の機構は必ずしも明確ではない
が、以下のようであると考えられる。まず、外管
球の外側からの照射によつては、始動電圧はほと
んど変らないから、300nm以下の紫外線が重要
な役割をしていると思われる。さて、メタルハラ
イドランプの始動電圧が高い理由は、ハロゲン化
物が発光管内に持ち込んだ水分などが原因となつ
て生じる不純ガス(例えばHIなど)が自由電子
を捕獲することが原因と考えられる。ところで、
紫外線が発光管に照射されると、電極から電子が
放出され、また、水銀や希ガスの電離も起つて自
由電子の発生個数が多くなる。さらに、紫外線は
HIなどの不純ガス分子を解離するものと考えら
れる。その結果、解離された不純ガスは発光管の
管壁に付着しやすくなり、したがつて、放電空間
中の不純ガスの量が少なくなる。以上述べた二つ
の効果によつて、始動電圧は低下するものと考え
られる。
Although the mechanism of the decrease in starting voltage due to irradiation from the metal filament as described above is not necessarily clear, it is thought to be as follows. First, since the starting voltage hardly changes when irradiated from the outside of the outer bulb, it seems that ultraviolet light of 300 nm or less plays an important role. The reason for the high starting voltage of metal halide lamps is thought to be that impurity gases (such as HI) generated by moisture brought into the arc tube by halides capture free electrons. by the way,
When the arc tube is irradiated with ultraviolet light, electrons are emitted from the electrodes, and ionization of mercury and rare gases also occurs, increasing the number of free electrons generated. Furthermore, ultraviolet rays
It is thought to dissociate impure gas molecules such as HI. As a result, the dissociated impure gas tends to adhere to the wall of the arc tube, and therefore the amount of impure gas in the discharge space decreases. It is thought that the two effects described above reduce the starting voltage.

ところで、放電空間に存在する自由電子の個数
は、当然、放電空間の容積が小さくなるほど少な
くなる。したがつて、金属フイラメントによる照
射によつて自由電子を増加させることによつてラ
ンプの始動電圧を低下させる本発明は、放電空間
の小さなランプに適用することが特に有用で、発
光管の内容積が22c.c.以下のランプにおいて、本発
明は顕著な効果が認められた。
By the way, the number of free electrons existing in the discharge space naturally decreases as the volume of the discharge space decreases. Therefore, the present invention, which reduces the starting voltage of a lamp by increasing the number of free electrons through irradiation with a metal filament, is particularly useful for application to lamps with a small discharge space, and the internal volume of the arc tube is Remarkable effects of the present invention were observed in lamps with a diameter of 22 c.c. or less.

金属フイラメントは、外管球内において発光管
と電気的に並列に接続され、メタルハライドラン
プの安定器を通して電力が供給される。したがつ
て、金属フイラメントに流れる電流が大きすぎる
と、発光管に流れる電流が小さくなつて始動が困
難になつたり、あるいは、立ち消えなどが起る。
そこで、種々の大きさのメタルハライドランプを
用いて実験したところ、金属フイラメントに流れ
る電流の値が定常点灯状態において発光管に流れ
る電流の値の30%以下であれば、メタルハライド
ランプの始動の困難および立ち消えなどは全く発
生しなかつた。
The metal filament is electrically connected in parallel with the arc tube within the outer bulb and is powered through the ballast of the metal halide lamp. Therefore, if the current flowing through the metal filament is too large, the current flowing through the arc tube will become small, making it difficult to start or causing the lamp to turn off.
Therefore, we conducted experiments using metal halide lamps of various sizes, and found that if the value of the current flowing through the metal filament is 30% or less of the value of the current flowing through the arc tube in a steady lighting state, it may be difficult to start the metal halide lamp. There were no disappearances at all.

金属フイラメントの寸法、設置位置が始動特性
にあまり影響しない理由は、明確ではないが、外
管球が比較的小さく、かつ外管球および発光管支
持具による紫外線の反射などによつて、発光管に
有効に使用される紫外線量が変らないためである
と思われる。
The reason why the dimensions and installation position of the metal filament have little effect on the starting characteristics is not clear, but the reason why the outer bulb is relatively small and the outer bulb and the arc tube support reflect ultraviolet rays makes the arc tube This seems to be because the amount of ultraviolet rays that can be effectively used remains unchanged.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明を具体的な実施例を参照して詳細に
説明する。
Next, the present invention will be explained in detail with reference to specific examples.

実施例 1 第2図は本発明によるメタルハライドランプの
電気的な接続回路を示したもので、1は硬質ガラ
スからなる外管球、2は石英ガラス製の発光管、
3は紫外線放射用の金属フイラメント、5は補助
放電用の抵抗器、6は定常点灯状態において補助
電極9と主電極8を切りはなすための常閉型バイ
メタルスイツチであり、ここまでは従来のメタル
ハライドランプと同一の構成である。本発明のメ
タルハライドランプの特徴とするところは、紫外
線放射用金属フイラメント3を発光管2と並列に
接続したことである。なお4は、金属フイラメン
トの加熱電力を調整するための抵抗器で、省略す
ることもできる。
Embodiment 1 FIG. 2 shows an electrical connection circuit of a metal halide lamp according to the present invention, in which 1 is an outer bulb made of hard glass, 2 is an arc tube made of quartz glass,
3 is a metal filament for ultraviolet radiation, 5 is a resistor for auxiliary discharge, and 6 is a normally closed bimetal switch for disconnecting the auxiliary electrode 9 and the main electrode 8 in the steady lighting state. It has the same configuration as the lamp. A feature of the metal halide lamp of the present invention is that the metal filament 3 for ultraviolet radiation is connected in parallel with the arc tube 2. Note that 4 is a resistor for adjusting the heating power of the metal filament, and may be omitted.

さて、このようなメタルハライドランプにおい
て安定器10を通して交流電源11の電圧が印加
されると、まず、抵抗4、金属フイラメント3、
バイメタルスイツチ6を通して電流が流れ、金属
フイラメント3は加熱される。そして、金属フイ
ラメント3から放射された紫外線が発光管2を照
射し、発光管2内に自由電子を作り、補助電極9
と主電極7との間に補助放電を生じせしめる。補
助放電は主電極7,8間の主放電に発達する。主
放電による熱放射により、バイメタルスイツチ6
が開放する。
Now, in such a metal halide lamp, when the voltage of the AC power supply 11 is applied through the ballast 10, first, the resistor 4, the metal filament 3,
A current flows through the bimetal switch 6 and the metal filament 3 is heated. Then, the ultraviolet light emitted from the metal filament 3 irradiates the arc tube 2, creates free electrons within the arc tube 2, and the auxiliary electrode 9
An auxiliary discharge is generated between the main electrode 7 and the main electrode 7. The auxiliary discharge develops into a main discharge between the main electrodes 7 and 8. Due to heat radiation from the main discharge, the bimetal switch 6
opens.

発光管2は内容積が2.6c.c.で、DyI3、TlI、
NaI、CsI、Hgを合計で26mgと、アルゴンガスを
25Torrとを封入したものである。金属フイラメ
ント3は、白熱電球用の二重コイルタングステン
フイラメントを使い、固定抵抗4を500Ωにした。
補助抵抗5は20kΩであつた。
The arc tube 2 has an internal volume of 2.6 cc and contains DyI 3 , TlI,
A total of 26 mg of NaI, CsI, Hg and argon gas
25 Torr. The metal filament 3 is a double coil tungsten filament for incandescent light bulbs, and the fixed resistance 4 is 500Ω.
Auxiliary resistor 5 was 20kΩ.

電源11の電圧が180Vにおいて、金属フイラ
メント3の加熱電力Pおよび色温度Tは、それぞ
れ5Wおよび2010Kであり、前記のQは2.9×10-12
になり、ランプは直ちに始動した。
When the voltage of the power supply 11 is 180V, the heating power P and color temperature T of the metal filament 3 are 5W and 2010K, respectively, and the above Q is 2.9×10 -12
and the lamp started immediately.

一方、抵抗4の値を大きくして、金属フイラメ
ント3の加熱電力Pを下げ色温度Tを低くし、Q
を10-13以下にすると、電源11の電圧180Vで
は、ランプは始動しなくなつた。
On the other hand, by increasing the value of the resistor 4, the heating power P of the metal filament 3 is lowered, and the color temperature T is lowered.
When the voltage was lowered to 10 -13 or less, the lamp no longer started at the voltage of 180V from power supply 11.

実施例 2 第3図は本発明による他の実施例の電気回路を
示したもので、金属フイラメント3はグロースタ
ータ12と直列に接続されて発光管2に並列に接
続されている。電圧が印加されると、グロースタ
ータ12、金属フイラメント3、バイメタルスイ
ツチ6を通して電流が流れ、金属フイラメント3
が加熱される。金属フイラメント3からの紫外線
によつて、補助電極9と主電極7との間に補助放
電が生じる。通常のメタルハライドランプでは、
ひきつづいて補助放電から主放電に移行するが、
不純ガスが著しく多い場合には、主放電が生じな
いことがある。この時、グロースタータ12が発
生するパルスのエネルギーで、補助放電を主放電
に移行させる。補助放電の始動はすでに紫外線に
よつて行なわれているので、グロースタータ12
のパルス電圧は、通常よりも低くてよいという利
点がある。
Embodiment 2 FIG. 3 shows an electric circuit of another embodiment of the present invention, in which the metal filament 3 is connected in series with the glow starter 12 and connected in parallel with the arc tube 2. When a voltage is applied, a current flows through the glow starter 12, the metal filament 3, and the bimetal switch 6, and the metal filament 3
is heated. The ultraviolet light from the metal filament 3 causes an auxiliary discharge between the auxiliary electrode 9 and the main electrode 7 . In normal metal halide lamps,
The auxiliary discharge then shifts to the main discharge, but
If there is a significant amount of impure gas, the main discharge may not occur. At this time, the energy of the pulse generated by the glow starter 12 causes the auxiliary discharge to shift to the main discharge. Since the auxiliary discharge has already been started by ultraviolet light, the glow starter 12
The advantage is that the pulse voltage may be lower than usual.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明によれば、高電圧パ
ルス発生回路による高電圧を印加することなく、
商用電源の電圧以下でメタルハライドランプを点
灯することができるので、安全性にすぐれ、かつ
ラジオ雑音が少ないという利点が得られる。ま
た、始動電圧を低下させるためのネオンガスを使
用しなくてもよいので、光束維持率が良くなる利
点も得られる。
As described above, according to the present invention, without applying high voltage by a high voltage pulse generation circuit,
Since the metal halide lamp can be lit at a voltage lower than that of the commercial power supply, it has the advantages of excellent safety and low radio noise. Furthermore, since it is not necessary to use neon gas to lower the starting voltage, an advantage of improving the luminous flux maintenance rate can also be obtained.

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

第1図は本発明によるメタルハライドランプの
始動効果を示すグラフ、第2図および第3図は本
発明によるメタルハライドランプの電気的な接続
回路図である。 1……外管球、2……発光管、3……金属フイ
ラメント、4,5……抵抗、6……バイメタルス
イツチ、7,8……主電極、9……補助電極、1
0……安定器、11……交流電源、12……グロ
ースタータ。
FIG. 1 is a graph showing the starting effect of the metal halide lamp according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are electrical connection circuit diagrams of the metal halide lamp according to the present invention. 1... Outer bulb, 2... Arc tube, 3... Metal filament, 4, 5... Resistor, 6... Bimetal switch, 7, 8... Main electrode, 9... Auxiliary electrode, 1
0... Ballast, 11... AC power supply, 12... Glow starter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 両端に電極が設けられ、かつ、金属ハロゲン
化物が封入された発光管と、始動時に上記発光管
に紫外線を照射することによつて上記電極間の放
電を容易にするため上記発光管に対して電気的に
並列に接続された金属フイラメントと、上記発光
管と上記金属フイラメントとを収納する外管とを
備えてなるメタルハライドランプにおいて、ワツ
ト単位で表わした上記金属フイラメントの加熱電
力をP、ケルビン単位で表わした上記金属フイラ
メントの色温度をTとしたとき、Pexp(−
56600/T)が1×10-13よりも大きいことを特徴と したメタルハライドランプ。
[Claims] 1. An arc tube provided with electrodes at both ends and sealed with a metal halide, and facilitating discharge between the electrodes by irradiating the arc tube with ultraviolet rays at the time of startup. Therefore, in a metal halide lamp comprising a metal filament electrically connected in parallel to the arc tube, and an outer tube housing the arc tube and the metal filament, the power of the metal filament expressed in watts is When P is the heating power and T is the color temperature of the metal filament expressed in Kelvin, Pexp(-
56600/T) is larger than 1×10 -13 .
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