JPH0542777B2

JPH0542777B2 -

Info

Publication number: JPH0542777B2
Application number: JP59121216A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Tomokyo; Hiroaki Okumura
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-06-12
Filing date: 1984-06-12
Publication date: 1993-06-29
Also published as: JPS60264037A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はメタルハライドランプ、特にその電極
に関するものである。

従来例の構成とその問題点メタルハライドランプの電極としては、従来か
らタングステン等の高融点金属からなる電極芯棒
に同じく高融点金属からなるコイルを巻回し、電
極芯棒とコイルとの間の空隙に電子放射性物質を
充填した構造のものが用いられている。第７図は
その一例を示したものであつて、電極芯棒１と、
これに巻回された外側コイル２と、電極芯棒１と
外側コイル２との間隙に収容された内側コイル３
とからなつている。内側コイル３は例えばタング
ステン細線の３重コイルからなつており、３重コ
イルを形成するタングステン細線間の空隙には電
子放射性物質４が充填されている。

電子放射性物質としては、高圧水銀ランプ等で
はカルシウムあるいはバリウムの酸化物が用いら
れているが、メタルハライドランプではこれらの
物質は封入物である金属ハロゲン化物と反応する
ため用いることができない。したがつて、例えば
ハロゲン化スカンジウムを封入物とするメタルハ
ライドランプでは酸化スカンジウムが主として使
用されている。

ところが、酸化スカンジウムは仕事関数が高い
ため、ランプの始動電圧が高くなる傾向があり、
さらに、電源を投入してからランプが点灯するま
でに時間を要する、いわゆる始動遅れを生じ、長
いものでは数分を要する場合があつて、実用上不
都合なものであつた。

発明の目的本発明は上記の問題点を解決するためになされ
たものであつて、その目的は始動電圧が低く、か
つ始動遅れのないメタルハライドランプを提供す
ることにある。

発明の構成発明者らは、この目的を達成するために種々検
討を重ねた結果、タングステンと酸化スカンジウ
ム、酸化トリウムおよび酸化イツトリウムのうち
少なくとも一種からなる円筒状の焼結体と、この
焼結体を囲繞するコイルとからなり、前記電極芯
棒と前記焼結体との間、および前記焼結体と前記
コイルとの間にそれぞれ〓間を有する電極を用い
ることによつて、上記目的が達成されることを見
い出した。

本発明は電極芯棒と、タングステンと酸化スカ
ンジウム、酸化トリウムおよび酸化イツトリウム
のうち少なくとも一種からなる円筒状の焼結体
と、この焼結体を囲繞するコイルとからなり、前
記電極芯棒と前記焼結体との間、および前記焼結
体と前記コイルとの間にそれぞれ〓間を有する電
極を具備することによつて、始動電圧が低くかつ
始動遅れのないメタルハライドランプとなつてい
る。

実施例の説明以下、本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。

第１図は本発明にかかるメタルハライドランプ
の回路図であり、ランプ定格電力は400Wで一般
形高圧水銀ランプ用安定器を用い、電源電圧
200Vで点灯するものである。同図において、５
は発光管であり、一対の主電極６ａ，６ｂおよび
補助電極７を備えており、内部にヨウ化スカンジ
ウム、ヨウ化ナトリウム、水銀、およびアルゴン
が所要量封入されている。発光管内径は19.5mm、
主電極間距離は42.5mmである。

主電極６ａ，６ｂはそれぞれ口金８に電気的に
接続されており、安定器（図示せず）を介して電
源に接続される。また、限流抵抗９、グロースタ
ータ１０、常閉形バイメタルスイツチ１１を直列
に接続した回路が発光管５に並列に設けられてい
る。補助電極７はグロースタータ１０とバイメタ
ルスイツチ１１との接続点に始動抵抗１２を介し
て電気的に接続されている。発光管５および始動
回路は窒素ガスを封入した外管１３内に収容され
ている。

いま、電源を投入すると、限流抵抗９−グロー
スタータ１０−バイメタルスイツチ１１からなる
直列回路に電流が流れ、グロースタータ１０が動
作してパルス電圧が発生する。主電極６ａと６ｂ
間および主電極６ｂと補助電極７間には、このパ
ルス電圧の重畳した電源電圧がそれぞれ印加さ
れ、その結果まず主電極６ｂと補助電極７間で補
助放電を生じ、次いで主電極６ａと６ｂ間のアー
ク放電に移行してランプが点灯する。ランプが点
灯すると、発光管５からの熱によつてバイメタル
スイツチ１１が開放状態となり、補助電極７を電
気的に切り離すとともにグロースタータ１０への
電流の供給を停止する。

ここで上記発光管５内に設けられている主電極
６ａ，６ｂは、電極芯棒と、タングステン粉末と
酸化スカンジウムの粉末とからなる円筒状焼結体
と、この焼結体を囲撓するコイルとから構成され
ているので、このランプは始動電圧が低く、かつ
始動遅れのないすぐれた特性を発揮する。

以下、本発明の具体的な例を説明する。

第２図は本発明にかかるメタルハライドランプ
用電極の断面図を示したものであつて、タングス
テン粉末と電子放射性物質としての酸化スカンジ
ウム、酸化トリウムおよび酸化イツトリウムのう
ち少なくとも一種の粉末とからなる円筒状の焼結
体１３と、この焼結体の中空部を貫通する電極芯
棒１４と、この電極芯棒に固定され焼結体１３を
包囲するよに巻回されたコイル１５とから構成さ
れている。上記電極芯棒１４には直径0.81mmの酸
化トリウム含有タングステンを用い、その先端は
コイル先端より２mm突出している。また上記コイ
ルは、直径0.5mmのタングステン線を用いている。

ここで上記焼結体１３は、粒径１〜5μｍのタ
ングステン粉末90重量％、酸化スカンジウム粉末
10重量％からなる混合物にメタクリル樹脂を添加
し肉厚円筒状に加圧成形した後、水素気流中900
℃で予備焼成し、次いで水素−窒素混合気流中
2100℃１時間本焼成することによつて得られたも
ので、第３図に示した形状をしており、その外径
は1.7mm、内径は0.85mm、長さは24mmで気孔率は
10％である。

かかる焼結体を用いたランプについてランプの
始動電圧および始動遅れ時間を測定した。

第５図Ａは本発明にかかるランプの始動電圧の
分布を示したものである。ほとんどのランプが、
グロースタータの動作開始電圧で放電を開始し
た。そして、図からわかるように、電源電圧を
15V上昇させると完全に安定なアーク放電に移行
した。

また第６図Ａは本発明にかかるランプの始動遅
れ時間の分布を示したものである。測定は電源電
圧180V、安定器からランプまでの配線長を50ｍ
として行なつた。すべてのランプがグロースター
タの動作開始と同時に放電を開始した。図からわ
かるように、電源投入後20秒以内にほとんどのラ
ンプが始動した。

一方、本発明にかかるランプと比較するため
に、第７図に示した従来の構造で電子放射性物質
として酸化スカンジウム粉末を用いた電極を備え
たランプを製作し、上記と同様の測定を行なつ
た。始動電圧に関しては、第５図Ｂに示したよう
に本発明にかかるランプと大差は見られないが、
始動遅れに関しては、グロースタータが動作して
いるにもかかわらず、放電が開始しない場合が多
く、第６図Ｂに示したように電源投入からランプ
の始動までに20秒以上要したものが全体の20％に
達し、最も長いものでは３分を要するものがあつ
た。

このように、本発明にかかるランプが優れた始
動特性を示す理由についてはまだ十分には解明さ
れていないが、次の二点が考えられる。

第１には、従来の電極では、内側コイルが絶縁
物である酸化スカンジウムに覆われており、かつ
酸化スカンジウム自体の電子放射性が低いため
に、グロースタータの動作による高電圧パルスに
よつても十分な電子が放出されないのに対し、本
発明にかかる焼結体を用いた場合は焼結体が導電
性をもつているために、高電界によつて容易に電
子が放出され得るものと考えられる。

また第２点として、焼結体が円筒状をしている
ために、焼結体とコイルとの間だけでなく焼結体
と電極芯棒との間にも〓間、すなわち空〓が存在
しており、補助放電によつて生じた電子やイオン
が発光管内に散逸することなくこれらの空隙に蓄
積し、その結果主電極間の放電に容易に移行し得
るものと考えられる。

なお、上記実施例では、電極芯棒がコイル先端
から突出した構造をもつ電極に関して説明した
が、第４図に断面図で示したように電極芯棒が突
出していない、いわゆるホロー形電極であつても
よい。また、焼結体の寸法、組成についても、本
実施例の数値に限定されるものではなく、さら
に、酸化スカンジウムだけでなく酸化トリウム、
酸化イツトリウムあるいはこれらのうち複数種と
タングステン粉末との焼結体を用いても同様の効
果が得られる。例えば、タングステン粉末85重量
％、酸化スカンジウム粉末10重量％、酸化トリウ
ム粉末５重量％からなる肉厚円筒状の焼結体を用
いて前記実施例と同様の電極についても試作して
特性試験を行なつたところ、第５図と同様の始動
電圧の分布は145〜160Vまでの分布を示し、第６
図と同様の始動遅れ時間は、20秒以内で、第６図
Ａと同等であつた。

また、NaI−TlI−InI系のメタルハライドラン
プにおいて、タングステン粉末85重量％、酸化ト
リウム粉末10重量％、酸化イツトリウム粉末５重
量％からなる肉厚円筒状の焼結体を用いた同様の
電極で、始動用ガスにNe−0.5％Arのペニングガ
スを用いた400Wランプで実験したが、第１図に
示すような始動用のグロースタータ１０を必要と
せず、750Ωの始動抵抗を補助電極に接続した簡
単な始動回路で、始動電圧は150V以下の値で、
始動遅れ時間も５秒以内と優れており、第７図の
従来例に示すような電極で、内側コイル４の空隙
に酸化トリウムを電子放射性物質として被着した
従来ランプの始動電圧170V以下、始動遅れ時間
15秒以内と比較しても、優位性を示した。

発光管内に封入された金属ハロゲン物に関して
も、本実施例のみに限定されないことはもちろん
である。

発明の効果以上説明したように、本発明は電極芯棒と、タ
ングステンと酸化スカンジウム、酸化トリウムお
よび酸化イツトリウムのうち少なくとも一種とか
らなる円筒状の焼結体と、この焼結体を囲撓する
コイルとからなる電極を用いることによつて、始
動電圧が低く、かつ始動遅れのないメタルハライ
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図は本発明にかかるメタルハライドランプ
の点灯回路図、第２図は本発明にかかる電極の一
例を示す断面図、第３図は本発明にかかる焼結体
の一例を示す斜視図、第４図は本発明にかかる他
の例の電極を示す断面図、第５図はランプの始動
電圧の分布を示す特性図、第６図はランプの始動
遅れ時間の分布を示す特性図、第７図は従来の電
極の一例を示す断面図である。５……発光管、６ａ，６ｂ……主電極、１３…
…焼結体、１４……電極芯棒、１５……コイル。

Claims

【特許請求の範囲】

１電極芯棒と、タングステンと酸化スカンジウ
ム、酸化トリウムおよび酸化イツトリウムのうち
少なくとも一種とからなる円筒状の焼結体と、こ
の焼結体を囲繞するコイルとからなり、前記電極
芯棒と前記焼結体との間、および前記焼結体と前
記コイルとの間にそれぞれ〓間を有する電極を具
備したことを特徴とするメタルハライドランプ。