JPH0554855A - メタルハライドランプ - Google Patents

メタルハライドランプ

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JPH0554855A
JPH0554855A JP21064791A JP21064791A JPH0554855A JP H0554855 A JPH0554855 A JP H0554855A JP 21064791 A JP21064791 A JP 21064791A JP 21064791 A JP21064791 A JP 21064791A JP H0554855 A JPH0554855 A JP H0554855A
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JP
Japan
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tip
electrode
diameter
tungsten
metal halide
Prior art date
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Pending
Application number
JP21064791A
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English (en)
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Toshihiko Ishigami
敏彦 石神
Atsushi Saida
淳 斉田
Toshio Hiruta
寿男 蛭田
Hideki Ito
秀樹 伊藤
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Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Lighting and Technology Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】電極先端にタングステンが付着するのを防止
し、付着しても局部的に集中しないようにしたメタルハ
ライドランプを提供する。 【構成】発光管バルブ1の端部に電極3を封装し、この
バルブ内に希土類金属のヨウ化物および臭化物と、水銀
と、希ガスを封入し、電極は電極軸の先端に電極コイル
を巻装したメタルハライドランプにおいて、電極軸4の
先端部を球面部41とし、この球面部41の径d1 を根
元部42の径d2 より大きくした。 【効果】電極軸先端部の径d1 を根元部の径d2 より大
きくしたので、先端部の温度を下げることができ、先端
部にタングステンが付着するのを防止し、付着したタン
グステンの発達を防止することができる。また、先端部
を球面形状としたから、先端部の温度分布が均等にな
り、タングステンが付着しようとしても1か所に集中し
なくなるため、電極間距離が短くなるのが軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は小形メタルハライドラン
プに係り、特に寿命特性の改善に関する。
【0002】
【従来の技術】メタルハライドランプは、高効率および
高演色性の放電灯であるため、従来、道路、広場、球場
などのような広域照明に使用されていたが、最近では店
舗等の屋内照明、プロジェクターなどの投光器などにも
使用されつつある。
【0003】このような普及の拡大に伴ってこの種のラ
ンプは反射鏡などの器具と組み合わせて用いられるよう
になり、このため光源としてのこの種のランプは、光の
制御を容易にするため点光源に近いことが望まれる。し
たがって、この種のメタルハライドランプはショートア
ーク形、つまり小形化が進められている。しかし、ラン
プを小形化すると一般に、管壁負荷が高くなり、発光管
の温度が高くなる傾向がある。
【0004】一方、この種のランプは、さらに一層の高
効率および高演色性を得るため、発光金属として、S
c、Dy、Tm、Hoなどの希土類金属を、ヨウ素Iお
よび臭素Brなどのハロゲン化物として封入する工夫が
なされている。
【0005】しかしながら、このような希土類金属のハ
ロゲン化物を用いた小形メタルハライドランプにおいて
は、管壁に黒化が早期に発生し易い。すなわち、特にハ
ロゲンとしてヨウ素を用いた場合、例えばScI3 を発
光金属として封入したランプは、このScI3 と発光管
材料の石英(SiO2 )が反応して、SiI4 とSc2
3 を生成する。この反応は、管壁負荷が高く、発光管
温度が高いほど発生し易く、したがって、小形メタルハ
ライドランプに発生し易い。
【0006】上記のような反応によりSiI4 が発生す
ると、これは電極先端に付着し、電極を構成するタング
ステンWとの間で、タングステンWとケイ素Siの低融
点合金を作る。この合金は低融点であるため電子衝撃を
受けて電極先端から飛散する。この飛散した低融点金属
はバルブの内面に付着し、これが黒化することから可視
光を吸収するようになり、光束維持率を低下させる。
【0007】また、SiI4 が電極先端に付着してタン
グステンWとの間で低融点合金を作る場合およびこの低
融点合金が飛散する場合に、電極先端が浸蝕されて形状
が変形し、アークスポットの発生位置が不安定になる原
因にもなる。
【0008】このような不具合を防止するため、ハロゲ
ンとしてヨウ素Iのほかに臭素Brを混合すると、臭素
が管壁に付着するタングステンWとケイ素Siの低融点
合金のうちのタングステンと結合して電極に戻す作用を
生じ、このため管壁が浄化され、管壁の黒化が防止され
て光束維持率が向上することが判ってきた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの場合、電極
先端の温度が部分的に高いと、管壁から戻されてきたタ
ングステンWが温度の高いところに付着しようとするた
め電極先端に堆積し、これが次第に成長して電極先端が
どんどん伸びていき、電極間距離Lを短縮させてランプ
特性を大幅に変動させる不具合がある。電極先端の温度
は、ランプ電流と電極軸の径とで決まり、ランプ電流が
一定ならば電極軸の径が細いほど電極先端の温度は高く
なる。
【0010】よって、電極先端にタングステンWが付着
するのを防止し、付着したタングステンWの発達を防止
するには、電極軸を太くして電極先端の温度を下げるよ
うにすればよい。
【0011】しかし、電極軸の先端部を大きくすると先
端部全体の温度は下がるが、電極軸の先端部に温度差が
生じ、温度の高い点にアークスポットが集中的に発生
し、ここにタングステンが付着して堆積し、これが次第
に成長して伸びてゆく不具合がある。
【0012】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、電極先端にタング
ステンWが付着するのを防止し、かつ例え付着しても局
部的に集中しないようにし、寿命特性が改善されるメタ
ルハライドランプを提供しようとするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、発光管バルブの端部に電極を封装し、こ
のバルブ内に希土類金属のヨウ化物および臭化物と、水
銀と、希ガスを封入し、上記電極は電極軸の先端に電極
コイルを巻装して構成したメタルハライドランプにおい
て、上記電極軸の先端部を球面部とし、この球面部の径
1 を根元部の径d2 より大きくしたことを特徴とす
る。
【0014】
【作用】本発明によれば、電極軸先端部の径d1 が根元
部の径d2 より大きくなるので、電極先端の温度を下げ
ることができ、電極先端にタングステンWが付着するの
を防止し、付着したタングステンWの発達を防止するこ
とができる。しかも、この先端部は球面形状をなしてい
るので、表面での熱放出が放射方向となって熱放射が大
きくなり、先端部の温度分布を均等に近づけることがで
き、例えタングステンWが付着しようとしても付着点が
1か所に集中しなくなる。そして、電極軸先端は球面を
なしていることから、タングステンWが付着しようとし
ても、上記温度分布が均等なことと相俟って球面の全面
に付着するようになり、先端のみに局部的に付着しない
から電極間距離が短くなるのが軽減される。
【0015】
【実施例】以下本発明について、図面に示す一実施例に
もとづき説明する。
【0016】図面は2KW定格出力の小形メタルハライ
ドランプを示し、1は発光管バルブであり、透明な石英
ガラスにより形成されている。このバルブ1は略楕円形
をなしており、たとえば長軸方向の内径40mm、短軸方
向の内径が36mm程度になっている。
【0017】このバルブ1の両端部にはそれぞれ封止管
2、2が接合されている。これら封止管2、2は透光性
石英ガラスまたは硬質ガラスにより形成されており、上
記バルブ1の両端部に融着されている。
【0018】これら封止管2、2には電極3、3が封装
されている。電極3、3は、後述する電極軸4の先端に
電極コイル5を取付けて構成されている。これら電極
3、3はバルブ1内に臨まされており、互いの電極軸
4、4先端がバルブ1内で所定の電極間距離L、例えば
30mmを存して対向されている。
【0019】電極軸5の基端部はモリブデンなどのよう
な第1の金属箔導体6に溶接されており、この第1の金
属箔導体6はモリブデンなどからなる中間リード線7に
接合されている。この中間リード線7は、モリブデンな
どのような第2の金属箔導体8に溶接されており、この
第2の金属箔導体8はモリブデンなどからなる外部リー
ド線9に接合されている。
【0020】このような1の金属箔導体6、中間リード
線7、第2の金属箔導体8および外部リード線9は、上
記封止管2、2内でこれら封止管2、2を圧潰封止する
ことにより気密の封着されている。なお、外部リード線
9、9は封止管2、2の端部に被着された図示しない口
金に接続されている。上記電極3の構造は(B)図に示
されており、これを説明する。
【0021】電極軸4は全体に亘りトリア(ThO2
を含有したタングステンW(トリタン)からなり、先端
部が球面部41とされており、これに連なる根元部は軸
部42とされている。
【0022】球面部41の径d1 は根元部42の径d2
より大きく(d1 >d2 )形成されており、根元部42
の径d2 が1.8〜2.3mm程度であるのに対し、球面
部41の径d1 は2.2〜2.6mm程度に形成されてい
る。なお、電極コイル5はトリア(ThO2 )を含有し
たタングステンW(トリタン)からなり、線径1.5〜
2.0mm程度で6〜7回巻かれている。このような発光
管バルブ1内には、希土類金属のハロゲン化物と、水銀
およびアルゴンなどの希ガスが封入されている。
【0023】希土類金属のハロゲン化物は、例えばDy
Br3 が4mg、HoBr3 が4mg、TmBr3 が4mg、
HgBr2 が10mg、CsIが12mg、HgI2 が3mg
とされている。なお、水銀Hgは100mg、アルゴンは
100Torr封入されている。そして、このメタルハライ
ドランプは、2kWで点灯した場合、ランプ電流IL
19.0アンペアとなる。よって、ランプ電流IL と電
極軸4の先端の球面部41の径d1 との関係は、 d1 2 =0.25IL となっている。このような構成のメタルハライドランプ
について、作用を説明する。
【0024】上記実施例の電極軸4は先端に形成した球
面部41の径d1 を例えば2.2〜2.6mm程度に形成
し、従来の同等定格のランプの電極軸の径(2.0mm程
度)よりも大きくしてあるから、電極先端部の温度上昇
を抑止することができる。
【0025】よって、臭素が管壁に付着したタングステ
ンWとケイ素Siの低融点合金のうちのタングステンと
結合して電極の先端部41に堆積させようとするのを軽
減し、タングステンが電極先端で次第に成長して伸びる
のを防止する。
【0026】そして、先端部41は球面形状をなしてい
るので、熱放出が放射方向に向かってなされるようにな
り、このため熱放射量が大きくなり、先端部41の温度
分布を均等に近づけることができる。よって、温度の高
いところに集中的に付着しようとするタングステンは、
温度分布が略均等な球面部41の略全面に亘り付着しよ
うとし、1か所に集中しなくなる。そして、この電極軸
先端41は球面をなしていることから、タングステンW
は球面の全面に付着するようになる。このようなことか
ら、タングステンは、電極軸の先端に局部的に付着しな
いから電極間距離Lが短くなるのが防止され、ランプ特
性の変動を防止する。また、タングステンが電極先端部
41に堆積するのが軽減されるから、電極軸の根元部4
2から運ばれる割合が少なくなり、電極軸の細りも減少
する。このようなことから、従来よりも寿命が長くな
る。このような本発明の構成による効果を確認するため
実験を行い、その結果を表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】上記表1の結果から、電極軸を同等太さの
1本の軸で形成した従来の場合は、電極先端にタングス
テンWの堆積が生じ、立ち消え電圧が高くなり立ち消え
易くなるものが多かった。
【0029】これに対し、本発明のように、電極軸4の
先端部41を球面形状にし、この球面部41の径d1
根元部42の径d2 より大きくした場合は、電極先端に
タングステンWの堆積が生じ難くなり、立ち消え電圧が
生じなくなった。このため、ランプ寿命が長くなるのが
確認された。なお、電極軸先端部41の径d1 とランプ
電流IL の関係(電流密度)は、 0.12・IL <d1 2 <0.47・IL の範囲が望ましい。
【0030】つまり、d1 2 が0.12・IL 以下の場
合は電流密度が高くなり、電極軸先端部41の温度が上
昇して先端にタングステンWの堆積が多くなり、電極間
距離Lが短縮する。逆に、d1 2 が0.47・IL 以上
の場合は、先端部全体の温度は下がり過ぎて立ち消えし
易くなる。
【0031】さらに、ハロゲンとしてヨウ素Iに加えて
臭素Brを混合した場合、既に説明した通り、臭素が管
壁に付着するタングステンWとケイ素Siの低融点合金
のうちのタングステンと結合して電極に戻す作用を生
じ、このため管壁が浄化され、管壁の黒化が防止されて
光束維持率が向上する。この場合、臭素原子Brとヨウ
素原子Iの比Br/Iは、1〜5の範囲が望ましい。
【0032】臭素とヨウ素の比Br/Iが1未満である
と、臭素Brを混合する初期の目的が達成できず、また
ア−クが太くなって色温度が低下する現象がみられ、ま
たBr/Iが5を越えると、臭素が電極先端部や根元部
のタングステンと直接反応して、管壁に付着し、光束維
持率が低下する。なお、本発明は上記実施例に制約され
るものではない。すなわち、電極軸4の先端部41の球
面形状は、真円球のほかに縦長または横長の楕円球であ
ってもよい。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
極軸先端部の径d1を根元部の径d2 より大きくしたの
で、電極先端の温度を下げることができ、電極先端にタ
ングステンが付着するのを防止し、付着したタングステ
ンの発達を防止することができる。しかも、この先端部
を球面形状としたから、先端部の温度分布を均等に近づ
けることができ、タングステンが付着しようとしても付
着点が1か所に集中しなくなるため、電極間距離が短く
なるのが軽減される。このようなことから、長期に亘り
ランプ特性の変動が少なく、寿命が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示し、(A)はメタルハラ
イドランプの断面図、(B)はその電極の構造を示す断
面図。
【符号の説明】 1…バルブ、2…封止管、3…電極、4…電極軸、5…
電極コイル、6、8…金属箔導体、7…中間リ−ド線、
9…外部リ−ド線、41…電極軸の先端球面部、42…
電極軸の根元部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 秀樹 東京都港区三田一丁目4番28号 東芝ライ テツク株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光管バルブの端部に電極を封装し、こ
    のバルブ内に希土類金属のヨウ化物および臭化物と、水
    銀と、希ガスを封入し、上記電極は電極軸の先端に電極
    コイルを巻装して構成したメタルハライドランプにおい
    て、 上記電極軸の先端部を球面形とし、この球面部の径d1
    を根元部の径d2 より大きくしたことを特徴とするメタ
    ルハライドランプ。
  2. 【請求項2】 上記電極軸の先端部に形成した球面部の
    径d1 (mm)は、ランプ電流をIL (アンペア)とした
    場合、 0.12・IL <d1 2 <0.47・IL としたことを特徴とする請求項1に記載のメタルハライ
    ドランプ。
JP21064791A 1991-08-22 1991-08-22 メタルハライドランプ Pending JPH0554855A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010010759A1 (ja) * 2008-07-25 2010-01-28 岩崎電気株式会社 高圧放電ランプ用電極、高圧放電ランプ及び高圧放電ランプ用電極の製造方法

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