JPH0464140B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は小形金属蒸気放電灯に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年省エネルギーの見地から、従来一般家庭等
の屋内用照明に多用されていた白熱電球に替わ
り、高効率で高演色性の小形金属蒸気放電灯たと
えば小形メタルハライドランプの開発が要請され
ている。

従来においては200W以上の中、大形メタルハ
ライドランプが既に知られているが、これら中、
大形メタルハライドランプは光束値が白熱電球に
比べて格段に高く、演色性を要求される屋内で使
用されるとしても光量が多く活用できるように比
較的高い場所に設置して使用されている。しかし
ながら100W以下の小形になつてくると、白熱電
球と同様に比較的低い場所から直接被照射体を照
射してこの被照射体をきわだたせるような使用形
態が生じてくる。このため、従来の中、大形メタ
ルハライドランプにおいては大して重要とされな
かつた配光、特に直下照度がかなり大きな問題と
して考慮されなければならない。

一般に高圧金属蒸気放電灯は、両端に相対する
電極を封着した発光管構造を有しており、屋内照
明としては両端封着部が上下方向の姿勢となる垂
直点灯で使用されることが多く、両電極間の高圧
放電によつて発せられる可視光により明るさを得
ている。したがつて放電空間から発せられる可視
光は封着部方向では明るさが減じられるものであ
り、この封着部による配光の不均一さは従来から
問題とされていたが、点灯位置が被照射体よりか
なり高位置に設置されることおよび複数個のラン
プと並併用されることなどにより、被照射面の照
度分布はかなり均等にすることができた。

しかしながら本発明で対象としている小形金属
蒸気放電灯のように、直接被照射体を照射し、か
つ一般家庭のごとく比較的低い位置に設置されて
点灯されるものでは、従来構造のままであると被
照射体に明るさのむらを発生する不具合を生じ
る。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、
発光効率を損うことなく配光特性の均一化が可能
な小形金属蒸気放電灯を提供することを目的とす
る。

〔発明の概要〕

本発明の小形金属蒸気放電灯は発光管の内面を
光拡散膜で被覆し、かつ発光管の少なくとも一方
の封着部近傍の内面は発光管の主部の内面よりも
光拡散膜を薄く被覆するか、または光拡散膜を設
けないようにすることによつて、発光部の主部内
面における反射光を発光管の封着部近傍から発光
管外へ放射させるようにしたことによつて配光特
性を改善したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の小形金属蒸気放電灯の一実施例
を図面を参照して説明する。

図において発光管１は透光性耐熱絶縁物たとえ
ば石英ガラスからなる発光管バルブ１ａの両端に
タングステン等の高融点金属からなる電極２，３
を５mmの距離を隔だてて封着してある。電極２，
３はモリブデン等の金属箔導体４，４に接続され
ており、これら金属箔導体４，４は発光管１の両
端部に形成した封着部５，５内に封着されてい
る。金属箔導体４，４はウエルズ６，６に接続さ
れており、これらウエルズ６，６を介して電極
２，３に電圧が印加される。発光管バルブ１ａは
その放電空間部分が内径約８mmの球状もしくは楕
円球状となるように、たとえば膨出成形されてお
り、放電空間内におけるガスの対流を円滑に生じ
せしめるようになつている。また発光管１内には
水銀と、始動用希ガスと、発光金属としての金属
ハロゲン化物、たとえば沃化スカンジウムが封入
されている。

発光管１は外管７内に収容され、外管７は白熱
電球と同様な形状および大きさを有し、一端にね
じ込み形口金８を被着してある。外管７のステム
９にはリード線１０ａ，１０ｂが封着されてお
り、一方のリード線１０ａには支持線１１を介し
て一方の電極２が接続されているとともに、他方
のリード線１０ｂには発光管１から遠ざかるよう
に弓形に曲成された導電ワイヤ１２を介して他方
の電極３が接続されている。なお外管７内は真空
もしくは窒素あるいは不活性ガスの雰囲気に保た
れており、また口金８には端子８ａが設けられて
いる。

しかして発光管１は第２図に示されるように、
石英ガラス製の発光管バルブ１ａの内面は光拡散
物質たとえばシリカSiO₂微粉末からなる光拡散
膜１３で被覆され、かつ光拡散膜１３は封着部
５，５の近傍部１４では発光管の主部１５よりも
約1/4の厚さに薄く形成されている。なお、発光
管の主部１５とは電極２と３との先端間距離つま
りアーク長に対応する管壁部分を指し、封着部
５，５の近傍部１４とは上記主部以外の管壁部分
つまり電極２，３の先端部から封着部５，５にか
けての管壁部分を指すものである。このような構
造の小形メタルハライドランプを点灯すると、ア
ークから発生した光の多くはアークに対応する発
光管管壁部すなわち上記発光管１の主部１５に達
し、上記発生した光の少量は発光管１の封着部
５，５の近傍部１４に達する。しかして、発光管
１の主部１５に達した光の一部は光拡散膜１３に
よつて多重反射されて上記封着部５，５の近傍部
１４に達する。ところで、この近傍部１４は発光
管主部１５に比較して光拡散膜１３は薄く形成さ
れるか、または光拡散膜１３を設けていないの
で、上記多重反射光およびアークから直接上記近
傍部１４に達した光はその大部分が発光管管壁を
透過して発光管外へ放射される。したがつて、発
光管内面に光拡散膜を設けないもの、あるいは光
拡散膜を全内面に均一に設けたもの等に比較して
発光管の封着部５，５方向への光量を増加するこ
とができ、発光管１を垂直位置で点灯した場合に
その直下限度を増して配光特性を改善することが
できるものである。

さらに一般に発光管１を収容する外管７は内面
にけい光体もしくはシリカ等の光拡散物質を塗布
して拡散タイプとするか、あるいは拡散物質を塗
布しない透明（クリア）タイプとされる。拡散タ
イプの場合には透明タイプに較べて配光特性がか
なり均一化されることは知られている。しかしな
がら本発明による発光管の配光分布は、拡散タイ
プの外管を使用しても何ら打ち消されるものでは
なく、従来のものに較べて依然として優位性をも
つものであるから、外管については何ら制約され
るものではない。

第３図は上記実施例ランプ（実線で示す。）と
発光管１に光拡散膜１３を設けない従来ランプ
（破線で示す。）の1000lm当りの照度（cd）の配
光分布の特性図で、ランプを口金側を上にした垂
直点灯した場合のものである。図から判るように
配光分布の上方はランプの口金８が存在するので
両者の間にほとんど差はないが、実施例ランプは
水平方向の照度は僅かに減少するものの直下照度
においては従来ランプの約３倍にも上昇してお
り、配光分布が均一化される方向に改善されてい
ることが顕著に現われている。

なお、このような効果は電極の離間距離が20mm
以下の場合には全て得てられるものであるが、特
にその距離が短いものほど効果は大きく現われ
る。たとえば15〜20mmのものでは直下照度で約２
〜３倍、３〜５mmのものでは約３〜４倍も従来ラ
ンプより向上できる。

また発光管１の主部１５と封着部の近傍部１４
における光拡散膜１３の膜厚の差は大きいほど封
着部５，５方向への光量を増すことができるが、
主部１５の光拡散膜１３の膜厚が厚すぎるとこの
主部１５から発光管外へ放射される光量が大巾に
減少するので好ましくなく、その膜厚は光透過率
で90％以上におさえる必要がある。さらに封着部
の近傍部１４の膜厚は主部１５の膜厚の1/2以下
または全く光拡散膜１３を設けないようにするこ
とが好ましく、主部１５の膜厚には多少のむらが
あつてもこの主部１５における光量は封着部の近
傍部１４に較べて圧倒的に多いので、配光のむら
としては殆ど現われることはない。しかも、本発
明は発光管１の両端封着部５，５が上、下方向と
なる形態たとえば垂直点灯時における下方向に位
置する封着部側による配光の不均一さを解消する
ことを目的としているから、光拡散膜１３を薄く
または全く設けないようにするのは点灯時に下方
向となる封着部５の近傍だけでも良い。

なお、上記実施例はメタルハライドランプにつ
いて述べたが、水銀ランプ等の他の小形金属蒸気
放電灯についても本発明は適用できるものであ
る。

次に上記実施例ランプの製造に好適する製造方
法の一実施例を図面を参照して説明する。

第４図において１ａは中央部を膨出さして内径
８mmの球状に成形してなる石英製発光管バルブ
で、この発光管バルブ１ａの一部にレンズ１６に
より集光した炭酸ガスCO₂レーザー光１７を照射
して径1.0mmの排気管取付け用の孔１８をあける。
この加工におけるレーザー光照射は300Wの連続
モードで行つたが、レーザーのエネルギー密度は
非常に高いため、照射された部分の石英ガラスは
昇華し、微粉末状のシリカSiO₂となつて飛散す
る。当初シリカは発光管バルブ１ａ外へ飛散する
が、管壁に孔１８があき始めると発光管バルブ１
ａ内にも飛散する。ところで、このようなレーザ
ー照射によれば、加熱は上記孔をあける予定部だ
けの局部加熱となり、発光管バルブ１ａの大部分
はあまり温度が上昇せず、したがつて発光管バル
ブ１ａ内に飛散した高温のシリカ微粉末は低温の
発光管バルブ１ａの全内面に被着し、光拡散膜１
３を形成する。このような方法は発光管バルブが
小形であるからこそ可能なのである。

また、光拡散膜１３は次の排気管取付け工程に
おいても形成される。この工程では第５図に示す
ように上記発光管バルブに設けた孔１８に加熱し
ながら石英製排気管１９の一端を融着するが、こ
の加熱時にもCO₂レーザー光１７等のエネルギー
密度の高い加熱源を使用すれば、先の孔あけ工程
と同様に石英ガラスは昇華して微粉末状のシリカ
となつて発光管バルブ１ａ内に飛散し、その内面
に被着して光拡散膜１３を形成する。

このようにして形成された光拡散膜１３は発光
管バルブ１ａの中央部（主部１５）よりも端部
（封着予定部２０の近傍部１４）方向へいくほど
薄く形成されるが、中央部、端部共に均一な厚さ
に形成されても差し支えない。すなわち、さらに
次の工程では第６図に示すように電極２，３を金
属箔導体４，４を介してウエルズ６，６に接続し
てなる電極マウントを発光管バルブ１ａの両側の
封着予定部２０，２０に配置し、この封着予定部
２０，２０を加熱圧潰することによつて上記電極
マウントを封着部５，５に封着する。この封着工
程において、封着予定部に加え、発光管端部をも
加熱することによつて、封着部５，５の近傍部１
４，１４に被着している光拡散膜１３を形成して
いるシリカは飛散してこの部分の光拡散膜１３は
発光管主部１５に被着した部分よりも薄くなるま
たは全部が飛散して光拡散膜１３が存在しない状
態にでき、所望の分布状態の光拡散膜１３を得る
ことができる。

なお、この封着工程においては発光管バルブ１
ａ内に不活性ガスまたは窒素ガスを流すかあるい
は真空中で行ない電極２，３等の酸化を防止する
ことが必要であり、また加熱温度はシリカの場合
なら1150℃以上にすれば良く、ランプになつた後
の発光管内面温度は高々1000℃であるから、その
後の光拡散膜１３の移動は生じない。

さらにまた、封着部近傍部１４に被着した光拡
散膜１３を除去したり薄くするには次の排気工程
を利用することもできる。すなわち、第６図に示
す封着工程を終了した発光管は次に加熱しながら
排気管１９を介してその内部は排気されるが、こ
の排気工程時に封着部近傍部１４に被着して光拡
散膜１３を形成しているシリカが管壁から飛散す
る程度の温度になるように封着部近傍部を他の部
分より高温に加熱してやれば、この部分１４の光
拡散膜１３は薄くなるかまたはその全部が飛散し
てなくすることができる。

このように製造方法によればたとえば石英ガラ
スのような透光性耐熱絶縁物からなる発光管バル
ブ自体の一部を加熱して昇華飛散させてその内面
に被着させることにより光拡散膜を形成すること
ができるので、工程が簡略化され、しかも光拡散
膜は発光管の内面に形成されるので、外面に形成
した場合のように以後の工程での取扱い時に光拡
散膜が剥れ落ちるような事故の発生も防止でき
る。

さらに、上記実施例の場合のように排気管を取
付けるタイプの発光管の場合には、光拡散膜を形
成するために特別に光拡散物質を使用する必要が
なく、従来の製造工程のままで製造できる利点も
ある。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明の小形金属蒸気放電
灯は発光管内面に光拡散膜を設け、この光拡散膜
を発光管封着部の近傍部においては発光管主部に
おけるよりも薄く形成するか、または光拡散膜を
設けないようにしたので、発光管主部における反
射光を発光管封着部の近傍部から外部へ放射させ
ることができ、しがたつて発光効率を低下させる
ことなく直下照度を向上して配光特性を改善する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である小形メタルハ
ライドランプの正面図、第２図は同ランプ発光管
の縦断面図、第３図は配光分布特性図、第４図〜
第６図は本発明に好適な製造方法の一実施例を示
す製造工程別の説明図である。 １……発光管、１ａ……発光管バルブ、２，３
……電極、５，５……封着部、７……外管、１３
……光拡散膜、１４……発光管封着部の近傍部、
１５……発光管主部、１６……レンズ、１７……
レーザー光、１８……排気管取付け用孔、１９…
…排気管、２０……封着予定部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 透光性耐熱絶縁物からなる発光管バルブの両
   端部に離間距離20mm以下の対向する一対の電極を
   封着し、内部に始動用希ガスと少なくとも水銀を
   含む封入物とを封入してなる発光管を有し、上記
   発光管の内面は光拡散膜で被覆され、かつ、発光
   管の少なくとも一方の封着部近傍の内面は発光管
   の主部の内面よりも光拡散膜を薄く被覆するか、
   または光拡散膜を設けないようにしたことを特徴
   とする小形金属蒸気放電灯。