JPH02256153A

JPH02256153A - メタルハライドランプ

Info

Publication number: JPH02256153A
Application number: JP5837589A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Usami; 宇佐美　邦彦; Fuminori Nakayama; 中山　史記; Shinji Suzuki; 伸二鈴木; Seishin Shimaoka; 島岡　清新
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-12-07
Filing date: 1989-03-10
Publication date: 1990-10-16
Anticipated expiration: 2014-08-03
Also published as: JP2928257B2

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低色温度のメタルハライドランプに関するもの
である。

従来の技術従来、電球色に近似した低い色温度の発光を有するメタ
ルハライドランプとしては、発光金属としてスズやナト
リウム等を用い、沃化物や臭化物の形で発光管内に封入
したものが知られている。

この種のランプとしては、例えば、「フロム」（Ｄ、Ｃ
，ＦＲＯＭＭ）らが、［ライティング　リサーチアンド
テクノロジーＪ　（Ｌｉｇｈｔｉｎｇ　Ｒｅ５ｅａｒｃ
ｈ　＆　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）　「ザ　イルミネイテ
ィングエンジニアリングソサイアティ　Ｖｏｌ、１１　
　Ｎｏ、１１９７９　　ｐ、　　１〜８」（Ｔｈｅ　Ｉ
ｌｌｕｍｉｎａｔｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　５
ｏｃｉｅｔｙ）において、「ア　メタルハライドハイプ
レッシュアディスチャージランプウィズウォームホワイ
ト力う−アンドハイエフィ力シーＪ　　（Ａ　Ｍｅｔａ
ｌ　ｈａｌｉｄｅ　ｈｉｇｈ　ｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓ
ｃｈａｒｇｅ　　ｌａｍｐ　ｗｉｔｈ　ｗａｒｍ　　ｗ
ｈｉｔｅ　　ｃｏｌｏｕｒ　　ａｎｄ　　ｈｉｇｈ　ｅ
ｆｆｉｃａｃｙ）と題して、詳しい研究成果を報告して
いる。

発明が解決しようとする課題しかし、このような発光金属の一つとしてスズを用いた
低い色温度のメタルハライドランプでは、電極のうち、
発光管内に露出した部分の低温部分が、動程中に細くな
り折れてしまうという現象がある。この現象において、
封入金属ハロゲン化物として塩化スズを用いた場合の電
極の侵食については、例えば、「スペロス」（口、阿、
５ＰＥＲＯ６’）らが、「ハイ　テンパラチュア　サイ
エンス　４」（ＨＩＧＨＴＥＭＰＥＲＡＴｔｌＲＥ　５
ＣＩＥＮＣＥ　４）　（１９７２年版　アカデミツク　
プレス社発行　ｐ、１〜８）（１９７２ｂｙ　Ａｃａｄ
ｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓｌｎｃ、）において、「サーモダ
イナミックアンドカイネティック　コンシダレイション
ズパテイニング　トゥーモレキュラーアークスＪ　（Ｔ
ｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ　ａｎｄ　Ｋｉｎｅｔｉｃ　
Ｃｏｎ５ｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ　Ｐｅｒｔａｉｎｉｎｇ
　ｔｏ　Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒＡｒｃｓ）と題して解説し
ている。それによれば、封入金属ハロゲン化物がアーク
放電により分解されてできたハロゲンおよびスズと、不
純物としての酸素の存在のもとで、タングステン製の電
極の侵食が促されるとのことである。

発明者らは実際にハロゲン化スズを含みハロゲン化ナト
リウムを組み合わせた色温度的３４００にの低色温度メ
タルハライドランプを試作して寿命試験を行ったところ
、電極のうち、発光管内に露出した部分の低温部分が杓
子時間の点灯により約２５％細くなることが認められた
（６個の平均）。

この現象は動程中を通して進行するために、数千時間の
点灯で電極が侵食により折れてしまうランプが発生し、
ランプ寿命のばらつきが大きかった。

このように発光金属の一つとしてハロゲン化スズを含み
ハロゲン化ナトリウムを組み合わせた低色温度（２００
０〜４０００Ｋ）のメタルハライドランプでは、電極が
ハロゲンにより侵食される度合いがスズを含まない場合
と比べて大きいために、電極が折れるという問題点があ
った。

また、この種の低色温度メタルハライドランプは平均演
色評価数Ｒａが７４．特殊演色評価数Ｒ９が−８０，ラ
ンプ効率ηが７４　ｌ　ｍ　／　ｗ　、全光束φが５５
００１ｍで、演色性やランプ効率も充分とはいえなかっ
た。

一方、色温度の高いメタルハライドランプ（４０００Ｋ
を超えるもの）では、寿命特性の良好なものが種々知ら
れている。例えば、発光金属として希土類金属（Ｄｙ、
Ｈｏ、Ｔｍ）およびＴＩ。

Ｎａを含んだものでは、電極がハロゲンによる侵食を受
けて細くなって折れるようなことがなく、寿命特性は上
記ハロゲン化スズを含む低色温度メタルハライドランプ
よりも良好である。しかし、色温度が高く（例えば７０
Ｗランプでは４３００Ｋ）、電球代替には適さないとい
う問題点があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされた
もので、良好な寿命特性を有し、かつ高い演色性および
ランプ効率を有する低色温度のメタルハライドランプを
提供するものである。

課題を解決するための手段本発明のメタルハライドランプは、色温度が２０００〜
’４０００　Ｋを有し、両端に電極を有し内部に金属ハ
ロゲン化物および緩衝ガスが封入された発光管と、前記
発光管を内蔵した外管とを備え、前記外管または前記発
光管の表面に多層干渉膜を形成している。

作用この構成により、外管または発光管の表面に形成された
多層干渉膜の特性に応じて各波長ごとに異なった量の可
視光線が反射され、それにともなって外管を透過する量
が減少し、色温度が変化する。そして、多層干渉膜の各
波長に対する反射特性を任意に設計することにより、発
光管内で発生する光よりも低い色温度の光が得られるこ
とになる。

また、前記多層干渉膜は発光管の周囲に配置されている
ために、反射された光は多層干渉膜の間で多重反射され
、その一部は溶融状態にある過剰のハロゲン化金属に吸
収され、それを加熱して蒸気圧を上昇させる。したがっ
て、従来ランプと同程度の金属蒸気圧を得るのに必要な
発光管の最冷点温度を得る際の、発光管の最高温度を低
く抑えることが可能となる。この理由により、発光管と
封入金属との反応を減少することができる。一般に知ら
れているように、ナトリウムは５９０ｎｍ付近に強い共
鳴発光を有するために、発光金属として重要な元素であ
るが、アルカリ金属であるがゆえに、発光管材料として
一般に用いられている溶融石英と反応してそこに溶は込
む確率が高い。

この結果、発光管内には活性の高いフリーのハロゲンが
発生し、放電中の電子を捕捉して結合しそれを消滅させ
て、始動電圧や再点弧電圧を上昇させる。また、ナトリ
ウム組成比の低下にともない発光色が変化する等寿命特
性は悪化する。しかし、本発明によれば、上述した理由
によりこのようなおそれをなくすことができる。

また、上記の多層干渉膜間で反射される光のエネルギー
の一部は多重反射のうちに発光管により吸収され熱エネ
ルギーへと変換され、発光管全体の加熱に費やされる。

このために、点灯中の金属蒸気圧を決定する発光管の最
冷点が点灯中に受は取る熱量は従来ランプより多くなる
。したがって、従来ランプより少ない熱量で最冷点温度
すなわち金属蒸気圧を等しくすることができるために、
発光管全体の温度を低く抑えることができ、それにとも
なって最高温度も低く抑えることが可能となる。これに
よっても、上記と同じ理由により寿命特性が改善される
。

そして、発光管の最高温度を従来ランプと同じにするな
らば、発光金属の蒸気圧を従来ランプよりも高くできる
ため発光金属のイオン密度が高められ、イオンのエネル
ギーレベルの自由度が増大して共鳴発光以外のスペクト
ルの発光強度が増加して演色性が高められることになる
。

実施例以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する
。

第１図に示すように、本発明の一実施例である７０Ｗ両
ロ金形メタルハライドランプは、両端に電極１．２を有
する発光管３が外管４に内蔵された構造を有する。発光
管３は、内径９＋ａｍの溶融石英からなり、内部には緩
衝ガスとしてアルゴンを約１００Ｔｏｒｒと、金属ハロ
ゲン化物としてＮａＩ：Ｔ１１：Ｔｍ１３：Ｈｏｌ３：
ＤｙＩ３の組成で２．３ｍｇ５および水銀が１２゜３ｍ
ｇ封入されている。発光管３の両端外面には、ＺｒＯ２
等からなる熱反射膜５，６が形成されている。この発光
管３を囲繞する外管４の外面には、多層干渉膜７が形成
されている。多層干渉膜７は、５ｉ（ｈとＴｉ２０とが
それぞれ３層ずつ計６層で構成されたものからなる。多
層干渉膜７の形成には、金属アルコキシド溶液の加水分
解により均一なゲルを生成した後、加熱し脱水・縮合固
化を行う、いわゆるゾル−ゲル法を用いた。

なお、第１図中、８，９は口金、１０はゲッタをそれぞ
れ示す。

第２図は多層干渉膜の反射率波長依存性を示す。

第３図は、かかるランプの分光分布を示す。

本発明実施例の７０Ｗランプの緒特性を、スズを発光金
属の一つとして含有した従来のランプの一例である５ｎ
１３：ＮａＢｒ：ＴＩＩ：ＬｉＢｒ：Ｉｎ１３を用いた
ものと比較して第１表に示す。

（以　下　余　白）第１表から明らかなように、両者の色温度は、はぼ同一
であるが、本発明のランプは、従来のランプと比較して
平均演色評価数Ｒａ、および表には示してないが、はと
んどすべての演色評価数、特に特殊演色評価数の一つで
あるＲ９に優れている。このＲ９は、赤の演色性の程度
を示す評価数であるが、メタルハライドランプでは一般
に悪く改善すべき課題の一つとなっている。また、ラン
プ効率も高く同一電力で約２０％全光束を高められると
いう結果が得られることがわかる。

また、本発明の２０００〜４０００にという低色温度の
メタルハライドランプは、第１表に示すように寿命特性
も良好であった。従来のランプでは、電極の発光管への
封止部の低温部分がハロゲンによる侵食を受けて１００
０時間の点灯で約２５％細くなっていたのに対して、本
発明のランプではほとんど侵食を受けていない。さらに
、従来のランプでは、前記現象が点灯時間とともに進行
するために、ランプ間のばらつきも含めて数百時間〜定
格寿命６０００時間の広い範囲にわたって、電極が折れ
て点灯不能となっていたのに対して、本発明のランプで
は定格寿命６０００時間以上経過しても１本も不良とな
らなかった。また、光束維持率についても上記従来ラン
プが１０００時間で１００時間値の約８５％にまで低下
していたのに対して、本発明ランプではほぼ１００％の
値を維持していることがわかる。

次に、本発明の他の実施例について図面を用いて説明す
る。

第４図は本発明の他の実施例の両口金形メタルハライド
ランプを示す。第４図に示すランプは第１図に示すラン
プとは多層干渉膜の形成箇所のみが相違しており、他は
全く同一である。すなわち、この場合は第１の実施例の
ランプと同一材質、同一構成の多層干渉膜７が発光管３
の外面に形成されている。

第４図に示すものも、上記第１の実施例のものと同様の
効果が得られる。この実施例のランプの分光分布は第３
図のそれと同じである。

さらに、本発明の他の実施例の７０Ｗランプの緒特性を
従来のランプと比較して第２表に示す。

（以　下　余　白〉第２表の結果についてみると、第１表に関する先の説明
と同様のことがいえる。

なお、上記第１の実施例では多層干渉膜を外管の外面に
形成した例について説明したが、これに限らず外管の内
・外面の両方でも、また内面のみに形成しても同様の効
果が得られる。

また、多層干渉膜の特性は第２図に示したものに限らず
、干渉膜の光学膜厚や層数等のパラメータにより調整が
可能であり、これらを適切に設定することにより実施例
以外の色温度のランプを得ることができる。

さらに、多層干渉膜を形成する材料は５ｉ０２Ｔｉ０２
との組み合わせでなくてもよい。例えば、Ｔ　ｉ　０２
のかわりに、Ｔａ２０５やＺｒＯ２を５ｉ０２と組み合
わせて用いることができる。

また、発光管内の封入物も上記実施例に限らず、例えば
、Ｎａｐ：　Ｉｎ１３：Ｔｌｌを用いてもよい。また、
本実施例では多層干渉膜の形成法としてゾル−ゲル法を
用いたが、これに限らず一般に知られている種々のＣＶ
Ｄ法や蒸着法を用いて多層干渉膜を形成しても同様の効
果が得られる。

発明の詳細な説明したように、本発明は色温度２０００〜４０００
Ｋを有し、両端に電極を有し内部に金属ハロゲン化物お
よび緩衝ガスが封入された発光管と前記発光管を内蔵し
た外管とを備え、多層干渉膜を外管または発光管の表面
に形成して、可視光の一部を透過させないようにして、
前記発光管内で発生する光より任意の値だけ色温度を低
下させさせることにより、低色温度で、しかも演色性に
優れ、かつ寿命特性も良好であるという優れた効果を有
するメタルハライドランプを提供することができるもの
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両口金形メタルハライ
ドランプを示す一部切欠正面図、第２図は本発明にかか
る多層干渉膜の可視光の透過特性の波長依存性を示す図
、第３図は本発明の一実施例である両口金形メタルハラ
イドランプの相対分光放射特性を示す図、第４図は本発
明の他の実施例の両口金形メタルハライドランプの一部
切欠正面図である。１．２・・・電極、３・・・発光管、４・・・外管、５
．６・・・熱反射膜、７・・・多層干渉膜。代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ばか１名派昇具杉な語−二派也　ぐ・旺　ａ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）色温度が２０００〜４０００Ｋのメタルハライド
ランプであって、両端に電極を有し内部に金属ハロゲン
化物および緩衝ガスが封入された発光管と、前記発光管
を内蔵した外管とを備え、前記外管の表面に多層干渉膜
を形成したことを特徴とするメタルハライドランプ。
（２）色温度が２０００〜４０００Ｋのメタルハライド
ランプであって、両端に電極を有し内部に金属ハロゲン
化物および緩衝ガスが封入された発光管と、前記発光管
を内蔵した外管とを備え、前記発光管の表面に多層干渉
膜を形成したことを特徴とするメタルハライドランプ。
（３）多層干渉膜がＳｉＯ＿２−ＴｉＯ＿２、ＳｉＯ＿
２−Ｔａ＿２Ｏ＿５、ＳｉＯ＿２−Ｓｉ＿３Ｎ＿２、Ｓ
ｉＯ＿２−ＺｒＯ＿２またはＴｉＯ＿２−Ａｇ−ＴｉＯ
＿２からなることを特徴とする請求項１または請求項２
記載のメタルハライドランプ。