JPH0246648A

JPH0246648A - 小形金属蒸気放電灯

Info

Publication number: JPH0246648A
Application number: JP63194573A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Honda; 本田　和雄; Atsushi Matsuura; 淳松浦; Hisanori Sano; 佐野　久則
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1988-08-05
Filing date: 1988-08-05
Publication date: 1990-02-16
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: JPH07118304B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、小形メタルハライドランプ等に適用されてい
る片封止形の小形金属蒸気放電灯に関する。

（従来の技術）従来、屋外照明や工場照明等に使用されていた高輝度放
電灯、すなわち裔圧金属蒸気放電灯（ＨＩ　Ｄ）を最近
において店舗等の屋内照明などに使用するケースが多く
なってきた。

特に、メタルハライドランプは高効率および高演色性で
あるから陳列商品の照明に好適し、その普及が進んでい
る。

このように屋内で使用する照明設備においては、ランプ
の寸法を小さくして器具も含めた全体の小形化が必要と
なる。

ところで、一般にランプは小形化を進めるにつれて発光
管の形状が楕円形に近くなる傾向にある。

しかしながら、このような小形でかつ楕円形の発光管に
おいては、これを従来一般に採用されていた両端封止形
のバルブ構造にすると成形に手間を要するばかりでなく
、封止部が大きくなるため形状が大形になり、しかも発
光管からの熱損失が大きくなる等の欠点がある。

このため、この種小形の発光管には、片側の封止端部に
一対の電極を封着をする、いわゆる片封止形の構造を採
用することが検討されている。

このようにすると、封止部が１個であるから両端封止形
のバルブに比較して熱損失が小さくなり、したがって発
光効率の向上が可能になるとともに、成形に手間を要さ
ず、かつ放電空間の大きさに比較して相対的に大きな形
状となり勝ちな封止部が１個になるから全体を小形化で
きるなどの利点がある。

（発明が解決しようとする課ＷＪ）しかしながら、このような片封止形の小形メタルハライ
ドランプは、従来の両側封止形のランプに比べて、発光
効率を高めるためランプ負荷の高い状態で点灯される。

このため、ランプは苛酷な状況の下で使用され、すなわ
ち、人力電力をＷＬ　　（ワット）、発光管の内表面積
をＳ（ｃｍ２としたとき、ＷＬ／Ｓの値が２０〜７０程
度の高い負荷で点灯されることが多い。

このような苛酷な状態で点灯される場合、発光管の早期
黒化が進み、光束維持率が低下してランプ寿命が短くな
る不具合がある。

すなわち、この種のランプは、上記発光管バルブの一方
の封止端部に上記一対の電極を封着をする場合、一対の
金属箔に接続した電極を石英ガラスよりなる発光管バル
ブの一方の開口端部に挿入しておき、この状態でバルブ
の開口端部を加熱軟化し、この後この軟化端部を押圧圧
潰するようになっている。この際、バルブの開口端部に
一本の電極を挿入する場合に比べて２本の電極を挿入す
る場合に電極が発光管バルブの壁に比較的接近すること
になる。したがって、バルブの開口端部を加熱軟化する
時には、２本の電極の場合の方が高温にさらされて酸化
し易くなる。

電極が酸化すると、電極物質が飛散し易くなり、この飛
散した電極物質がバルブ内面に付着し、黒化し易くなる
。特にこの種のランプは発光管表面積が小さいので、僅
かな量の電極物質の飛散でも黒化が短時間の内に進行し
、光束維持率が大きく低下する欠点がある。

一方、従来の電極はタングステン（Ｗ）、またはトリエ
ーテッドタングステンにより構成されており、この種タ
ングステンは相対的に熱伝導率が高く、このため点灯中
に電極軸の根元部まで熱伝導され、比較的高温になり易
い。

しかも、バルブが小形で、片封止形であるから一対の電
極における電極軸根元部間の距離も小さく、このため上
記高温になり易いことと関連して、電極軸根元部間にア
ークスポットが移り、電極軸根元部間放電を発生し易い
。このような放電は電極軸部の物質を飛散させ、電極軸
の折損を招き、この点も寿命低下の大きな原因になる。

本発明の１番目は、電極軸の酸化を防止するとともに、
点灯中に電極軸が温度上昇することを抑止し、黒化を防
止して光束維持率を高め、かつ折損を防止してランプ寿
命が向上する小形金属蒸気放電灯を提供しようとするも
のである。

また本発明の２番目は、電極軸の酸化を防止して、黒化
を防止し光束維持率を高めることができてランプ寿命が
向上する小形金属蒸気放電灯を提供しようとするもので
ある。

Ｅ発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の１番目は、片封止形の小形金属蒸気放電灯にお
いて、電極は少なくとも電極軸部を、純レニウム金属ま
たはレニウム−タングステン合金により形成したことを
特徴とする。

本発明の２番目は、片封止形の小形金属蒸気放電灯にお
いて、電極をタングステン金属にて構成し、その電極軸
部を純レニウム金属またはレニウム−タングステン合金
により被覆したことを特徴とする。

（作用）一般にタングステン（Ｗ）は３００〜５００℃位で酸化するといわれており、これに対しレニ
ウム（Ｒｅ）は１０００℃位にならないと酸素と結びつ
き難い。

また、レニウム（Ｒｅ）の熱伝導率（０，０９５熱伝導単位）はタングステン（Ｗ）の熱伝
導率（０，４熱伝導単位）に比べて低く、熱遮断機能が
高い。

このため、本発明の１番目によれば、電極の電極軸部を
、純レニウム金属またはレニウム−タングステン合金に
より形成したので、封着時に加熱されても酸化し難く、
したがって点灯中に飛散が防止されて管壁に付着し難く
なり、黒化が低減される。また、点灯中には熱伝導率が
低いことから電極軸部の温度上昇が抑止され、電極軸根
元部間の放電発生が防止され、電極軸の折損が軽減され
る。このようなことから、光束維持率が高くなり、かつ
ランプ寿命が向上する。

また、本発明の２番目によれば、電極軸部を純レニウム
金属またはレニウム−タングステン合金により被覆した
ので、封着時に加熱されても酸化し難く、したがって点
灯中の飛散が防止されて管壁に付着し難くなり、黒化が
低減され、光束維持率が高くなる。

（実施例）以下第１の発明について、第１図に示す第１の実施例に
もとづき説明する。

図面はランプ人力電力１５０Ｗのメタルハライドランプ
の発光管を示し、図においてＬは、石英ガラスよりなる
発光管バルブであり、内容積が０．５ｃｃとなるほぼ楕
円球形に形成されている。

このような楕円球形のバルブｌは、長軸方向がバルブ軸
となり、このバルブ軸と直交する短軸方向の一端に封止
部２が形成されている。封止部２は圧潰封止された偏平
形をなしている。

上記バルブｌ内には、バルブ軸方向に離間対向して一対
の電極３，３が配置されており、これら電極３，３は共
に上記片側の圧潰封止部２に封着されている。

電極３．３は、電極軸部４と、熱容量を大きくするため
の電極コイル部５とで構成され、本実施例の場合、電極
軸部４と電極コイル部５は線径０．５ｍｍの純レニウム
線により一体に形成されている。そして、電極コイル部
５．５はバルブ軸方向に沿って６．８市程度離間して互
いに対向され、また電極軸部４．４は上記電極コイル部
５．５先端間の距離より太き離間寸法を有して上記圧潰
封止部２に封着されたＭｏなどのような金属箔導体６．
６にそれぞれ接続されている。金属箔導体６．６はそれ
ぞれ外部リード線７．７に接続されている。

なお、バルブｌ内には始動用希ガスと、所定量の水銀お
よび５ｎ１２、ＮａＩ、Ｔ（ｌ　Ｉ、Ｉｎｌ。

ＮａＢｒ、ＬｉＢｒなどの金属ハロゲン化物が封入され
ている。

このような片封止形メタルハライドランプにおいては、
安定点灯時のランプ電流Ｉが１．８Ａで、この時のラン
プ入力電力Ｗは１５０Ｗとなるように設定されている。

また、発光管の内表面積Ｓは３．５８−であり、発光管
単位表面積当りのランプ負荷は約４３　Ｗ　／　ｃ−と
なっており、したがって従来の両封止形メタルハライド
ランプに比べてランプ負荷はほぼ２倍以上に高くなって
いる。

このような構成の小形メタルハライドランプについて作
用を説明する。

本実施例の電極３は、電極軸部４と電極コイル部５が純
レニウム線により一体に形成されているので、圧潰封止
部２の圧潰加工時に電極軸部４が加熱されても、レニウ
ム（Ｒｅ）は酸化する温度がたがいので酸化する割合い
が低減される。

このため、酸化による電極物質の飛散が少なくなり、電
極物質のバルブ内面への付着が防止され、光束維持率が
高くなる。

また、電極３がレニウム（Ｒｅ）により形成されている
ことから、熱伝導割合いが小さくなり、点灯中の電極軸
部４の温度上昇が抑止される。このため、電極軸４の根
元部間にアークスポットが移ることもなく、電極軸根元
部間の放電が防止され、電極軸部４の細りによる折損が
解消されるから、寿命が長くなる。

なお、電極軸部４の線径ｄｍｍ（本実施例の場合は電極
コイル部５も含む）は、ランプの安定点灯時のランプ電
流を■アンペアとした場合、２．４≦Ｉ／ｄ≦４．５の範囲がよい。

すなわち、電極軸部４の線径ｄが太くなると、熱容量が
増えるので電極軸４の温度上昇が抑止され、電極物質の
飛散および細りが少なくなり、光束維持率を高め、かつ
折損を防止してランプ寿命が向にするが、電極軸部４の
線径ｄが過度に太くなり過ぎると、電極温度が過剰に下
がり過ぎ、立消えが生じたり、ハロゲンサイクルを阻害
す°るなどの不具合がある。

このようなことから、本発明者等の実験により、電極軸
部４の線径ｄ　（ａ＋ａ）と安定点灯時のランプ電流■
　（アンペア）との関係は、２．４≦Ｉ／ｄ≦４，５の
範囲が良いことが確認されている。

また、この数値関係は、１５０Ｗのメタルハライドラン
プばかりでなく、他の定格ワットのランプでも同様であ
る。

なお、上記実施例では電極３を純レニウム（Ｒｅ）によ
り形成した場合を説明したが、電極３をレニウムとタン
グステンの合金で形成しても、従来の純タングステンま
たはトリエーテッドタングステンにより形成したものよ
りも効果が認められる。

このようなレニウム−タングステン合金を使用する場合
は、その混合比（重量比）Ｒｅ／Ｗは０．０５以上にす
る必要がある。混合比Ｒｅ　／　Ｗが０．０５未満であ
ると、レニウムを使用する切期の目的が達成できず、電
極物質の飛散および細りが生じ易く、光束維持率が低下
し、かつ折損によりランプの寿命が短かくなる。

この点を確認した実験結果を下表に示す。

上記表の結果からも、レニウム−タングステン合金の混
合比Ｒｅ　／　Ｗを０．０５以上にしなければならない
ことが裏付けられる。

なお、混合比Ｒｅ　／　Ｗは０．１以上であれば一層好
ましく、また上限は０．５以下であることが望ましい。

上限が０．５であるのは、レニウムは高価であるから多
量に使用するとコスト高になるばかりでなく、レニウム
はばね性が良好でありタングステンに比べて硬度が低い
ので加工し難く、特に先端コイル部の加工がし難くなる
ためである。

次に、第１の発明の第２の実施例を、第２図にもとづき
説明する。

本実施例では、電極３の電極軸部４と電極コイル部５を
別々に形成したものであり、電極軸部４は線径０．５ｍ
＋ｓの純レニウムまたはレニウム−タングステン合金線
により形成し、電極コイル部５は線径０．３鉗の純タン
グステンまたはトリエーテッドタングステンにより形成
したものである。

電極コイル部５は、電極軸部４の屈曲した先端に巻付け
られている。

その他の構成は第１図の実施例の場合と同様であり、こ
のようにしても第１の実施例と同様の効果を奏する。

そしてこの場合、電極軸部４の線径をｄｌ（ａ＋ｍ）、
電極コイル部５の線径をｄ２　　（ｍａｄ）とすると、０．３≦ｄ２　／ｄｌ　≦１．３の関係を満足することが望ましい。

すなわち、電極コイル部５の線径が太くなりすぎると、
熱容量が増し、温度上昇し難くなり、アークスポットが
電極コイル部５に発生し難くなる。このため電極コイル
部５の線径を電極軸部４の線径に比べて１．３倍以下に
し、０．３≦ｄ２　／ｄｉ≦１．３の関係を満足すると
安定した放電が維持される。

なお、上記第２の実施例の場合も、２．４≦１／ｄ≦４
，５の関係を満足することが望ましく、またレニウム−
タングステン合金を用いる場合はＲｅ　／　Ｗ比≧０．
０５の関係を満足することが望ましく、これらの理由は
前述したと同様である。

このように、第１および第２の実施例の記載から、電極
３は、少なくともその電極軸部４を、純レニウム金属ま
たはレニウム−タングステン合金により形成すればよい
ことが判る。

次に、第２の発明について、第３図にもとづき説明する
。

この実施例においては、電極３は、電極軸部４と電極コ
イル部５が一体に形成され、これら電極軸部４および電
極コイル部５はタングステンまたはトリエーテッドタン
グステンにより構成されている。

なお、電極は、第２図と同様に、電極軸部と電極コイル
部が別体に形成されていてもよいが、この場合でも電極
軸部４および電極コイル部５ともにタングステンまたは
トリエーテッドタングステンにより形成されている。

そして、電極軸部４の直線部分には、純レニウム金属ま
たはレニウム−タングステン合金により形成されたチュ
ーブ１０が被覆されている。

その他の構造は第１図に示した第１の実施例と同様であ
ってよい。

このような構成の場合は、一対の電極３を発光管バルブ
ｌの一端側に封止する際、加熱軟化されたバルブ端部に
電極軸部４が近づいても、この電極軸部４には純レニウ
ム金属またはレニウム−タングステン合金からなるチュ
ーブＩＯが被覆されているので、タングステンからなる
電極軸部４が酸化することが防止され、かつ純レニウム
金属またはレニウム−タングステン合金は酸化し難いの
でこのチューブ１０の酸化も防止される。

このため、ランプ点灯中に、電極軸部４およびチューブ
１０の物質が飛散することが少なくなり、バルブの黒化
が防止され、光束維持率が向上する。

なお、第２の発明の場合、チューブ１０に代わって電極
軸部４の外表面に純レニウム金属またはレニウム−タン
グステン合金からなる被膜、被層を形成してもよい。被
膜や被層は、メツキ、粉末の塗付などの手段で構成する
ことができる。

また、第１の発明および第２の発明は、ＷＬ／Ｓの値が
２０〜７０の高負荷で点灯されるランプに適用されるこ
とは言うまでもない。

そしてまた、上記いづれの発明も、特に封入ハロゲンと
してハロゲン化錫（Ｓｎ　１２　）を用いた場合に一層
効果的であり、ハロゲン化錫はハロゲンサイクルを促し
、電極物質の飛散を促進させ易いため、本発明の適用が
一層有効である。

さらに、本発明は上記実施例で説明したメタルハライド
ランプに制約されず、要するにバルブの一端部のみに圧
潰封止部を形成した放電灯であればよく、したがって高
圧水銀ランプなどのような他の小形金属蒸気放電灯であ
ってもよい。

［発明の効果］以」〕説明したように本発明の１番目によれば、電極の
電極軸部を、純レニウム金属またはレニウム−タングス
テン合金により形成したので、封着時に加熱されても酸
化し難く、したがって点灯中に飛散が防ｌＦ、されて管
壁に付着し難くなり、黒化が低減される。また、点灯中
には熱伝導率が低いことから電極軸部の温度上昇が抑止
され、電極軸根元部間の放電発生が防止され、電極軸の
折損が軽減される。このようなことから、ＷＬ／Ｓの値
が２０〜７０の高負荷で点灯される片封止形のランプに
も拘らず、光束維持率が高くなり、かつランプ寿命が向
上する。

また、本発明の２番目によれば、電極軸部を純レニウム
金属またはレニウム−タングステン合金により被覆した
ので、封着時に加熱されても酸化し難く、したがって点
灯中の飛散が防止されて管壁に付着し難くなり、黒化が
低減され、この場合も、高負荷で片封止形のランプにも
拘らず、光束維持率が高くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の第１の実施例を示す小形メタルハ
ライドランプの断面図、第２図は第１の発明の第２の実
施例を示す小形メタルハライドランプの断面図、第３図
は第２の発明の実施例を示す小形メタルハライドランプ
の断面図である。ｌ・・・発光管バルブ、２・・・圧潰封止部、３・・・
電極、５・・・電極コイル部、６・・・金属箔導体、１
０・・・チューブ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一端に圧潰封止部を形成するとともに、この圧潰
封止部に一対の電極を封着し、これら電極を放電空間内
で互いに対向させた発光管内に、始動用希ガスと発光金
属および水銀を封入し、かつ入力電力をＷＬ（ワット）
、発光管の内表面積をＳ（ｃｍ＾２）としたとき、ＷＬ
／Ｓの値が２０〜７０の負荷で点灯される片封止形の小
形金属蒸気放電灯において、上記電極は少なくとも電極軸部を、純レニウム金属また
はレニウム−タングステン合金により形成したことを特
徴とする小形金属蒸気放電灯。
（２）一端に圧潰封止部を形成するとともに、この圧潰
封止部に一対の電極を封着し、これら電極を放電空間内
で互いに対向させた発光管内に、始動用希ガスと発光金
属および水銀を封入し、かつ入力電力をＷＬ（ワット）
、発光管の内表面積をＳ（ｃｍ＾２としたとき、ＷＬ／
Ｓの値が２０〜７０の負荷で点灯される片封止形の小形
金属蒸気放電灯において、上記電極はタングステン金属からなり、その電極軸部に
純レニウム金属またはレニウム−タングステン合金によ
りなる被覆を施したことを特徴とする小形金属蒸気放電
灯。