JPH0570899B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、一般照明用光源として用いられる
メタルハイドランプに関する。

〔従来の技術〕

メタルハライドランプは高効率で演色性も高い
ので、一般照明用光源として急速に普及してい
る。

このようなメタルハライドランプにおいては、
ランプ点灯中始動電圧Vsが上昇し、ランプが点
灯しなくなると云う現象がある。その原因として
考えられるものに大きく分けて次の二つがある。

(1) 点灯中に発光管々体および管内の部材から不
純ガスが放出され、ランプ始動電圧Vsを高め
る場合である。

(2) 電極の機能が低下して始動電圧Vsを高める
場合（末期症状）である。

これらの原因に対して、従来、種々の対策がな
されてきている。たとえば、(1)の不純ガスによる
始動電圧Vs上昇には特開昭48−71086号公報のよ
うに石英管中のOH基をアルカリによつて取つて
しまう方法や、真空溶融石英の使用、前処理によ
る発光管部材の精製などの方法が考えられる。

また、(2)の電極の機能低下に対しては、特開昭
56−18359号公報のように電極の形状を改良する
方法や、電極物質の披着性の改良などの方策が採
られている。

しかしながら、前記のような本質的恒久的な始
動電圧Vs上昇以外に、同じランプでも、ある場
合には始動電圧Vsが低いが別の場合には始動電
圧Vsが高いと云う「一時的」な始動電圧Vs上昇
が発生していた。

このような始動電圧Vs上昇（以下一時的Vs上
昇と呼ぶことにする）は上述したVs上昇の原因
では考案されないものであり、また、一時的では
あるが、顧客の立場からすればランプ不点灯とな
るものであるので、ランプの信頼性に問題があつ
た。

ここで、従来のメタルハライドランプについて
図面に基づき概述する。第６図はその発光管の概
略を示す図である。この第６図において、１は石
英管であり、電極２ａ，２ｂがこの石英管１の両
端に設けられている。電極２ａ，２ｂはそれぞれ
リード線７ａ，７ｂに接続されている。

リード線７ａ，７ｂと電極２ａ，２ｂ間には金
属箔３ａ，３ｂが設けられている。また、電極２
ａの近傍には添加物として、金属ハロゲン６が設
けられている。なお、４ａ，４ｂは圧潰部であ
る。

このようなメタルハライドランプにおいて、発
明者らの検討の結果、次に列挙するごとき結果が
判明した。

(イ) 前記のような一時的Vs上昇のランプを高圧
パルスで始動させ、約10秒程度点灯させてすぐ
消灯させた状態にすると、その後は始動が良好
になること、 (ロ) (イ)の場合、電極を観察すると、始動する前に
は電極の表面に添加物らしいものが付着してお
り、10秒程度の点灯によつて付着物が電極表面
より飛散していることがわかつた。

そこで、(イ)、(ロ)からランプ消灯後、蒸発してい
た添加物が端部に向つて凝集するとき、冷却速度
の速い電極に凝集し、その付着物がグロー放電開
始電圧に影響を及ぼし、ひいてはグローアーク転
移現象にも影響を及ぼしているものと思われる。

また、電極に添加物が凝集、付着するのは次の
ようなプロセスと考えられる。すなわち、消灯直
後からの電極および発光管内端部の温度は第７図
のように変化すると考えられるが、金属である電
極の方が石英ガラスである発光イキ端部より輻射
率が大きく、熱伝導性がよいので、減衰が速い。

消灯直後は電極温度の方が高いが、電極は急速
に冷却し、ある時間t_Aで発光管端部の温度を下回
る。

このとき、消灯直後蒸発しており、発光管端部
に向つて凝集していた添加物蒸気は時刻t_Aを境に
してより温度の低い電極に凝集し始める。このよ
うにして、添加物の一部が電極に付着する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したような一時的Vs上昇はランプ働程中
の末期だけでなく、初期、中期にも発生してい
る。

この発明は、かかる問題点を解決するためにな
されたもので、一時的Vs上昇をなくし、働程中
の始動の信頼を高めることができるメタルハライ
ドランプを得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るメタルハライドランプは、金属
ハロゲン化物を含む発光管の電極近傍に添加物を
凝集させるための金属体を設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、添加物凝集用の金属体が
ランプ消灯後、蒸発していた添加物を集め、電極
に付着しないようにすることにより再始動時に電
極の始動性能を良好にするように作用する。

〔実施例〕

以下、この発明のメタルハライドランプの実施
例について図面に基づき説明するが、具体的な実
施例の説明に先立ち、まず、この発明の理解を容
易にするため、上記一時的Vs上昇が改善できる
ことについて概述する。

上記〔従来の技術〕の欄でも述べたように、(イ)
項、(ロ)項の検討でも明らかなように、電極に添加
物が付着しないようにすれば、一時的Vs上昇は
改善できる。

発明者らは種々の検討を行つた結果、電極近傍
に電極より冷却の速い添加物凝集用の金属体を設
けることによつて上述した問題を解決できること
をつきとめた。

第１図はその場合のこの発明の一実施例の構成
を示すもので、従来の第６図に対応するものであ
る。また、第２図は第１図の電極２の部分の発光
管１の拡大図である。この第１図および第２図に
おいて、重複説明を避けるために、第６図と同一
部分には同一符号を付すのみにとどめ、第６図と
は異なる部分を主体に述べる。

この第１図は電極２ａの近傍にコイル状の凝集
用金属体５を取り付けたものである。このような
構造にすることにより、電極２ａに向うべき蒸発
添加物は電極２ａに付着する前に凝集用の金属体
５に付着し、電極２ａには付着しない。

このような構造の発光管にてランプを製造し、
点灯試験を行つたところ、始動特性に対して大巾
な改善効果がみられた。

上述した添加物凝集用のコイル状の金属体５は
当然のことながら、電極２ａとの位置関係が重要
になつてくる。すなわち、電極２ａより端部の方
にありすぎると凝集効果が少なくなり、添加物２
ａに集まつてしまう。

第３図はコイル状の添加物凝集の金属体５のコ
イルの先端の位置と電極２ａの先端との距離をｄ
として、ｄを種々0.5mmごとに変化させて400Wの
Sc（スカンジウム−ナトリウム）などのメタルハ
ライドランプを各10本製造し、1000時間点灯後の
始動電圧の平均値をプロツトしたものであるが、
距離ｄが−２mm、すなわち電極2aの先端より金
属体５を形成するコイルの先端が下端に２mmのと
ころにある場合より下側になる（すなわちｄ＜−
２）になると始動電圧が上昇する傾向があること
がわかつた。

これは前述したように、コイル部が下すぎると
添加物が電極２ａに凝集してしまうためである。

なお、金属体５は第２図にみられるようにコイ
ル部と直線部とからなつているが、実質的に凝集
効果に寄与するのは容量の大きいコイル部であ
り、第３図のように金属体５のコイル部と電極２
ａとの距離を規定すれば、始動特性はほぼ決まる
ものである。

また、距離ｄが６mm以上になると、高温のプラ
ズマ中に金属体５がさらされるため、金属体５自
身の蒸発により発光管が黒化するのでｄ≦６とす
るべきであり、結局距離ｄとして −２≦ｄ≦６ とすべきである。

また、このようにメタルハライドランプにおい
ては添加物として主に金属ハロゲンが電極２ａに
付着すると始動に悪影響を及ぼすものである。

さらに、前記金属体５の形状は円筒状、棒状、
リング状（たとえば特開昭56−9959号公報に示さ
れている）より、コイル状の形状が最も良好であ
つた。

これは、コイル形状が最も冷却が早く添加物凝
集の効果があるからである。

前記コイル部の具体的な形状はたとえば0.6φの
タングステンを2.0φのマンドレルに10回などピツ
チで巻き回したもの、また0.4φのタングステンを
2.3φのマンドレルに12回、200％ピツチで巻き回
したものなどである。

また、前記コイル部の容量が電極２ａの容量に
対して余り小さいと温度降下は大きいが添加物の
付着量が減るため効果が少なくなり、逆に大きす
ぎても冷却速度が小さくなるので効果が小さくな
る。

最も適切な容量は第５図に示したように、電極
の容量を第４図に示した電極の斜線部とし、これ
をCo添加物凝集用の金属体５のコイル部の容量
をＣとすると 50.1≦Ｃ／Co≦1.5 と云う範囲にあれば良好であつた。

Sc−Na系のメタルハライドランプ400Wの発
光管の始動極側に第１図のようなコイル状（0.4φ
のタングステンを2.3φのマンドレルに12回、200
％ピツチで巻き回したもの、コイル先端と電極と
の距離２mm、Ｃ／Co＝1.0）の添加物凝集用の金
属体５を取り付け、発光管内部にNe−Arガス
（0.5％アルゴン）を60Torr封入したものを20本
試作し、3000時間点灯したところ働程中、不点に
なつたものは皆無であつた。

なお、上記説明には封入ガスとしてNe−Ar
（Ar0.5％）を用いたが、Arなど他のガスでも効
果は同じである。

また、封入添加物としてはSc−Na以外にも
Dy、Tl、Inなど他の金属とのハロゲン化物でも
かまわない。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、一方の電極の
近傍にコイル状の添加物凝集用の金属を取り付
け、ランプ消灯時に蒸発していた添加物を凝集す
ることができ、メタルハライドランプの一時的始
動電圧上昇をこのコイル状の添加物凝集用金属体
により比較的簡便な方法により解決でき、工業上
の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるメタルハライドランプの
一実施例の発光管の部分を示す図、第２図は第１
図の片側の電極の部の発光管の拡大図、第３図は
この発明のメタルハライドランプにおける添加物
凝集用の金属体と電極との距離ｄと始動電圧との
関係を示す図、第４図はこの発明のメタルハライ
ドランプにおける金属体を構成するコイル状部の
大きさを説明する図、第５図は同上コイル状部の
大きさが始動電圧に及ぼす影響を説明するための
図、第６図は従来のメタルハライドランプの構成
を示す図、第７図は従来のメタルハライドランプ
の消灯直後からの電極温度と発光管内端部の冷却
状態を説明するための図である。 １……石英発光管、２ａ，２ｂ……電極、３
ａ，３ｂ……金属箔、４ａ，４ｂ……圧潰部、５
……金属体、６……金属ハロゲン、７ａ，７ｂ…
…リード線。なお、図中同一符号は同一または相
当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石英発光管内に１対の主電極と金属ハロゲン
   化物を有するメタルハライドランプにおいて、前
   記発光管の１対の電極の少なくとも一方の電極の
   近傍に添加物を凝集させるためのコイル状の金属
   体を設けたことを特徴とするメタルハライドラン
   プ。 ２ 金属体コイル状部の中央部側の先端と電極先
   端との距離をｄとするとき −２≦ｄ≦６ としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のメタルハライドランプ。 ３ 金属体のコイル状部の容量をＣ、前記コイル
   状部側にある電極のコイル状部より上の容量を
   Coとするとき 0.1≦Ｃ／Co≦1.5 であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のメタルハライドランプ。