JPH0582018B2 - - Google Patents

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JPH0582018B2
JPH0582018B2 JP7145985A JP7145985A JPH0582018B2 JP H0582018 B2 JPH0582018 B2 JP H0582018B2 JP 7145985 A JP7145985 A JP 7145985A JP 7145985 A JP7145985 A JP 7145985A JP H0582018 B2 JPH0582018 B2 JP H0582018B2
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JP
Japan
Prior art keywords
lighting
tube
lamp
lighting tube
helium
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP7145985A
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English (en)
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JPS61230258A (ja
Inventor
Hiroaki Okumura
Takayuki Murase
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP7145985A priority Critical patent/JPS61230258A/ja
Publication of JPS61230258A publication Critical patent/JPS61230258A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 本発明は発光管始動用の点灯管を外管内に具備
したメタルハライドランプに関するものである。 従来の技術 メタルハライドランプにおいて、両端部に電極
が封着された発光管内には金属ハロゲン物、水銀
および始動用希ガスが封入されている。発光管は
通常、石英ガラスより構成されている。このよう
なメタルハライドランプは両電極間に生じるアー
ム放電の熱によつて金属ハロゲン化物が蒸発、解
離し、発光することによつて効率と演色性が著し
く改善されている。 しかし、このメタルハライドランプは高圧水銀
ランプで一般に用いられている電子放射性のすぐ
れたバリウム系の電子放射物質が使用できないた
め、高圧水銀ランプに比べ、始動電圧が高い。そ
のため、このメタルハライドランプではこれを水
銀灯用安定器で点灯させるのに、外管内に高圧パ
ルスを発生する点灯管を内蔵する構成等が採用さ
れている。 発明が解決しようとする問題点 ところが、点灯管を内蔵するという強制的な手
段によつて、ランプの始動を確保している場合
は、動程中に発光管の始動レベルが多少悪化して
も、パルスによつて強制的にランプが始動される
傾向にあり、定格寿命時間の数倍の期間にわたつ
てランプが始動可能な状態になる。 他方、発光管を構成する石英ガラスは動程中の
長時間にわたる高温によつて徐々に強度が劣化し
ているので、定格寿命の数倍にもわたる期間点灯
されると、発光管の動作圧以下の耐圧強度となつ
て、発光管が破損するおそれがある。 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもの
で、ランプの累積点灯時間が、10000時間〜20000
時間の間内に不点灯に至るメタルハライドランプ
を提供するものである。 問題点を解決するための手段 本発明のメタルハライドランプは、容器内に少
なくとも片側が熱応動素子からなる電極を有する
とともに、ヘリウムを主体とする放電気体を充填
してなる点灯管をパルス発生用素子として用い、
前記点灯管の初期のヘリウムガス圧をP0(Torr)、
ランプの点灯時間をt(時間)とし、t時間後の
ヘリウム分圧をP(Torr)、点灯管のランプ点灯
中の平均温度をT(℃)、および平均温度Tによつ
て定まる定数をKとするとき、P=P0・e-Kt(た
だし、K=3.54016×10-10・T3−2.09023×10-7
T2+4.23284×10-5・T−2.85853×10-3)の式に
よつて与えらえるヘリウム分圧Pが、22Torrに
まで低下する時間が10000時間〜20000時間内にな
るように、前記初期のヘリウムガス圧と前記平均
温度を決定した点灯管を外管内に設けたものであ
る。 作 用 この構成により、外管内に設けられた点灯管は
発光管からの熱によつて加熱され温度上昇し、こ
のため点灯管の容器内に封入されたヘリウム主体
の放電気体は容器壁を透過し、外管内に徐々に拡
散してゆく。その結果、点灯管内のヘリウム分圧
が徐々に減少して22Torrにまで低下する時間が
10000時間〜20000時間になつた時、ランプは不点
灯に至る。 実施例 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図は本発明の一実施例のメラルハライドラ
ンプを示しており、ランプ定格電力は400Wで、
高圧水銀ランプ用の一般形安定器(チヨーク形)
を用い、電源電圧200Vで点灯するものである。
同図において、内径20mm、電極間距離43mmの石英
製発光管1の両端には電極2が封着されており、
内部にはスカンジウム、ナトリウムの沃化物、水
銀および始動補助用のアルゴンガスが封入されて
いる。発光管1はステム枠3によつて外管4のほ
ぼ中央に保持されている。点灯管5は口金側のス
テム枠3の近傍に取付けられており、限流抵抗6
とバイメタルスイツチ7との直列体が発光管1の
両主電極と並列に接続されている。補助電極8は
補助抵抗9を通じて隣接主電極と反対電位が印加
されて構成になつている。 点灯管5は、第3図に示すように、内径11.75
mmの鉛ガラスからなるガラス容器9を備え、
SiO258.5%、Al2O31.0%、BaO1.5%、PbO26.5
%、Na2O8.3%、K2O4.0%、Sb2O30.2%の組成
からなる。ガラス容器9の開口端にはステム12
が気密に封止られており、このステムに設けられ
た2本のリード線13の先端部には一対の熱応動
素子10が接続されている。さらに熱応動素子1
0の先端部には直径0.8mm、長さ2.5mmのタングス
テン接点11が溶接されている。点灯管5の内部
には、ヘリウム93%、水素5%、アルゴン2%の
混合ガスが58Torr封入されている。 かかる点灯管5は発光管中心からの距離108mm
の位置に取付けられている。この場合の点灯管5
のランプ点灯中の平均温度は200℃であつた。 そのような構造のランプ5本について、第3図
に示す点灯回路を用いて点灯し寿命試験を行なつ
たところ、11000時間〜13200時間、平均12200時
間でランプが不点となつた。 次に、本発明を完成するに至つた実験内容につ
いて説明する。 まず、発明者は、第2図に示すような構成で内
部にヘリウムガルを85%以上含む点灯管を用い、
発光管の破壊強度と点灯時間との関係を調べたと
ころ、第4図に示すように、通常の管壁負荷で動
作するメタルハライドランプでは、20000時間以
上の累積点灯時間で、発光管の破壊強度が初期の
約半分に低下していることが判明した。しかも、
その破壊強度が20000時間付近で急激に低下する
ので、20000時間を越える点灯はランプの破損確
率を増大させる可能性があり、好ましいものでは
ない。しかしながら、ランプの累積点灯時間は一
般に管理されておらず、ランプが20000時間を越
えて点灯使用される場合が発生する。 他方、通常のメタルハライドランプの定格寿命
は9000時間が普通であり、低ワツトの一部ランプ
は6000時間である。したがつて、10000時間以上
でランプが不点になつても、何ら不都合は生じな
い。このような理由によつて、ランプの累積点灯
時間が10000時間〜20000時間内に不点灯に至らせ
ればよい。 ヘリウムを約85%以上含む易放電気体が封入さ
れた前記点灯管が外管内に保持される場合、発光
管からの熱によつて点灯管の温度が上昇し、点灯
管内のヘリウムはそのガラス容器壁を透過し外管
に徐々に拡散して、点灯管内のヘリウム分圧は
徐々に減少する。 点灯管内のヘリウム分圧と点灯管の動作開始電
圧(以下、閉路電圧と称す)との関係は、第5図
に示すように、点灯管内のヘリウムが約85%以上
含む易放電気体を封入した場合、ヘリウム分圧が
22Torrのとき、閉路電圧が200Vに達するので累
積点灯時間が10000時間〜20000時間にヘリウム分
圧が22Torrになるよう、点灯管の初期ヘリウム
分圧P0(Torr)と点灯管の平均温度T(℃)を制
御することによつて、その時間内にランプを不点
に至らせることが可能である。 ヘリウムガスがガラス容器壁を透過する状態を
与える式は、理論的に次式で与えられる。 P=P0・e-Kt ただし、 P0:点灯管内に封入された初期のヘリウムガス
圧(Torr) t:ランプの点灯時間(時間) P:t時間後の点灯管内のヘリウムガス分圧
(Torr) K:定数 定数Kは、一般には、ガスの種類、ガラス材質
および温度によつて決定されるが、ここではヘリ
ウムガスを用いているので一定であり、ガラス材
質についても、通常、用いられている軟質ガラス
と総称されるガラスでは、ガラス材質によるKへ
の影響はほとんどないことを実験的に確認してい
る。したがつて、定数Kは、点灯管のランプ点灯
中の平均温度T(℃)によつてのみ決定される定
数となる。定数Kと平均温度T(℃)との関係は、
動程中の点灯管のガス圧測定のデータから次式の
近似式で与えられる。 K=3.54016×10-10・T3−2.09023×10-7・T2 +4.23284×10-5・T−2.85853×10-3 第6図は、例えばP0=53.94Torrの点灯管内の
ヘリウム分圧の変化を点灯管の平均温度Tをパラ
メータとして、P=P0・e-Ktの式から計算した結
果を示している。Pが22Torrに達する時間は点
灯管の平均温度Tに大きく依存し、同図から、例
えば、T=280℃の場合は約2400時間に対し、T
=200℃の場合は約11800時間になることがわか
る。 点灯管の平均温度は、外管内の取付位置によつ
てかなり広範囲に変えることが可能である。例え
ば、上記実施例の400Wメタルハライドランプと
点灯管の取付位置を除き同じ構成であるランプに
ついて、点灯管の取付位置を第7図に示すとおり
に4種類に変化させたときの点灯管の平均温度と
相対距離との関係を第1表に示す。
【表】 第1表から、外管内における点灯管の取付位置
を変えることにより、点灯管の平均温度を種々設
定することができることがわかる。 第8図は点灯管の初期ヘリウム分圧P0
50Torrおよび80Torrの場合の動程中のヘリウム
分圧の変化を示すもので、曲線a,cは10000時
間でヘリウム分圧が減少して22Torrとなる場合
を、曲線b,dは20000時間でヘリウム分圧が減
少して22Torrとなる場合をそれぞれ示している。
曲線a,b,c,dに対応する点灯管の平均温度
は前述の計算式より求めることができ、その結果
を第2表に示す。
【表】 以上から理解されるように、点灯管の初期ヘリ
ウム分圧P0と、点灯管の平均温度T、すなわち
外管内における点灯管の取付位置との2つの変数
の組み合せによつて、メタルハライドランプを不
点に至らせる所望時間(1000時間〜2000時間)を
設定することができる。 発明の効果 以上説明したように、本発明は、ランプの累積
点灯時間が10000時間〜20000時間内に、ランプを
不点灯に至らせるように、点灯管内の初期のヘリ
ウム分圧と、外管内における点灯管の取付位置を
規定することによつて、定格寿命の数倍にわたつ
て点灯されるものを未然に防止し、よつてランプ
の破損確率を著しく減少し得るメタルハライドラ
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図は本発明の一実施例であるメタルハライ
ドランプの一部切欠正面図、第2図は同メタルハ
ライドランプに用いられる点灯管の一部切欠正面
図、第3図は同メタルハライドランプの点灯回路
図、第4図はメタルハライドランプの累積点灯時
間と発光管の破壊強度比との関係図、第5図は点
灯管のヘリウム分圧と閉路電圧との関係図、第6
図は点灯管の平均温度をパラメータとして、ラン
プ点灯時間に対するヘリウム分圧の変化をP=
P0・e-Ktによつて計算した結果をプロツトした
図、第7図はメタルハライドランプの外管内に設
けられる点灯管と発光管との相対位置を示す図、
第8図は初期ヘリウム分圧が50Torrと80Torrの
場合の動程中のヘリウム分圧の変化を示す図であ
る。 1……発光管、2……電極、4……外管、5…
…点灯管、9……ガラス容器、10……熱応動素
子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 容器内に少なくとも片側が熱応動素子からな
    る電極を有するとともに、ヘリウムを主体とする
    放電気体を充填してなる点灯管をパルス発生用素
    子として用い、前記点灯管の初期のヘリウムガス
    圧をP0(Torr)、ランプの点灯時間をt(時間)と
    し、t時間後のヘリウム分圧をP(Torr)、点灯
    管のランプ点灯中の平均温度をT(℃)、および平
    均温度Tによつて定まる定数をKとするとき、P
    =P0・e-Kt(ただし、K=3.54016×10-10・T3
    2.09023×10-7・T2+4.23284×10-5・T−2.85853
    ×10-3)の式によつて与えらえるヘリウム分圧P
    が、22Torrにまで低下する時間が10000時間〜
    20000時間内になるように、前記初期のヘリウム
    ガス圧と前記平均温度を決定した点灯管を外管内
    に設けたことを特徴とするメタルハイライドラン
    プ。
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JPS61230258A JPS61230258A (ja) 1986-10-14
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