JPH0613029A - 小形金属蒸気放電灯 - Google Patents

小形金属蒸気放電灯

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JPH0613029A
JPH0613029A JP17038792A JP17038792A JPH0613029A JP H0613029 A JPH0613029 A JP H0613029A JP 17038792 A JP17038792 A JP 17038792A JP 17038792 A JP17038792 A JP 17038792A JP H0613029 A JPH0613029 A JP H0613029A
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JP
Japan
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electrode
diameter
tip
small
arc tube
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JP17038792A
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English (en)
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Hideki Ito
秀樹 伊藤
Atsushi Saida
淳 斉田
Kozo Kamimura
幸三 上村
Manabu Takaya
学 貴家
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Toshiba Lighting and Technology Corp
Toshiba AVE Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Lighting and Technology Corp
Toshiba AVE Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】始動が迅速で、アークの安定性がよく、かつ再
始動時における光束の立上がりも短時間になし得る小形
金属蒸気放電灯を提供する。 【構成】電極4の形状を、発光管1に封着される根元側
4bに比べて先端側4aの径を漸次大きくし、かつこの
太い先端面に小径突起部6を形成したことを特徴とす
る。 【作用】電極先端部の径が大きいから熱容量が増して大
電流が流れても電極の過熱を防止することができ、大電
流による瞬時始動を可能にし、消灯した時に温度低下が
遅くなるので、瞬時再始動した場合にも迅速に立ち上げ
ることができる。

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
ンプのような金属気放電灯に係り、特にその電極構造に
関する。
【0002】
【従来の技術】石英ガラス製の発光管内に、NaI、S
cI3 、LiI2 などのような金属ハロゲン化物を封入
したメタルハライドランプは、高効率で、演色性に優れ
ているためその用途が広がっており、特にランプを小形
化することにより車両の前照灯用光源、液晶プロジェク
ター装置の光源等への使用が研究されている。
【0003】しかし、このような光源においては、小形
化ばかりでなく、瞬時に点灯できることが強く要請され
ている。すなわち、一般に金属蒸気放電灯は、電源電圧
が投入された起動時から定格の光束に達するまでに数分
の待ち時間を要する性質があり、この始動立上り時間を
短縮しないと車両の前照灯用光源等に適用は不可能であ
る。
【0004】このような瞬時点灯の対策としては、点灯
回路の改善や、金属ハロゲン化物と一緒に封入される希
ガスとしてキセノンを高圧に封入し、始動時に大電流を
流すことによりこの高圧キセノンガスを励起してこれを
発光させ、これにより瞬時に定格またはそれに近い光束
を得るようにする技術等が提案されている。なお、高圧
のキセノンガスを封入した場合、このガスが発光してい
るうちに管壁温度が上昇し、これにより金属ハロゲン化
物の蒸発を促し、最終的にこの金属ハロゲン化物の原子
の発光へ移るものである。
【0005】しかしながら、このようなメタルハライド
ランプにおいては、始動時に大電流が流れるので、細い
電極を用いると電極が過熱され、このため電極物質が蒸
発し、電極の細りを生じて折損したり、蒸発した電極物
質が管壁に付着して早期黒化を発生する等の不具合があ
る。さらに説明すると、ランプの小形化により電極間距
離も短くなり、10mm以下、具体的には35Wのメタル
ハライドランプの場合、電極間距離が4.5mm程度にな
り、このようなランプは電極も小形化せざるを得ない。
電極形状が最もシンプルなのは、1本の高融点金属ワイ
ヤにより形成した直棒形の電極軸のみからなる電極であ
る。しかしながら、このような直棒形電極軸のみからな
る電極の場合、熱容量が小さいので大電流を流すと電極
が極度に過熱され、電極物質が蒸発して消耗する心配が
ある。また、消灯後には電極先端の温度が急速に低下
し、このため再始動したい場合に電極の温度が低くなっ
ているから、再始動性が良くない欠点がある。
【0006】これを防止するため、太い径の電極軸を用
いると、熱容量は大きくなるが、この電極軸を通じて発
光管の封止部に熱が逃げやすくなり、電極の温度が熱電
子を放出するに適した温度に上昇し難くなって始動性が
低下し、かつ立ち消えを発生する場合がある。また、電
極が大きいと発光管の端部に封着し難くなる不具合もあ
る。
【0007】このようなことから、従来の電極の最も一
般的な構造は、電極軸と、この電極軸の先端部に電極コ
イルを巻回して構成したタイプである。このような構造
の場合、電極軸の先端部に設けたコイル部により熱容量
を大きくすることができ、電極が過熱されて電極物質が
蒸発するのを防止することができ、しかも電極軸は相対
的に細くすることができるので熱伝導による熱の逃げを
防止することができ、電極先端部の温度を適度に維持す
ることができる利点がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな電極コイルをもつ電極を小形化した場合、ア−クの
発生点が一点に定まらず、電極コイル部にアークが生じ
ることがあり、この場合はア−クの安定に時間がかか
り、ア−ク揺れなどの不具合が発生する。
【0009】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、瞬時始動を可能に
し、この始動時におけるアークの安定性がよく、しかも
再始動時における光束の立上がりを短時間になし得て瞬
時再始動も可能にする小形金属蒸気放電灯を提供しよう
とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、電極の形状
を、発光管に封着される根元側に比べて先端側の径を漸
次大きくし、かつこの太い先端面に小径突起部を形成し
たことを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明によれば、電極先端部の径が大きいから
熱容量が増して大電流が流れても電極の過熱を防止する
ことができ、しかも電極根元部は細いので電極の熱が逃
げ難く、よって大電流による瞬時始動を可能にし、かつ
立ち消えを防止することもできる。また、消灯した時に
温度低下が遅くなるので、短時間に再始動した場合は迅
速に立ち上がることができ瞬時再始動も可能になる。そ
して、先端部に小径突起部を形成したので、この小径突
起部にアークスポットが形成され、よってア−クが安定
する。
【0012】
【実施例】以下本発明について、図1および図2に示す
一実施例にもとづき説明する。図面は小形メタルハライ
ドランプを示し、1は発光管である。発光管1は石英や
硬質ガラスなどにより形成され、両端部に圧潰封止部
2、2が形成されている。これら圧潰封止部2、2には
それぞれモリブデンなどのような難融性金属からなる金
属箔導体3、3が封着されている。金属箔導体3、3に
は、タングステンからなる電極4、4が溶接されてお
り、これら電極4、4の先端は発光管1内で互いに対向
させられている。この場合、電極間距離Lは10mm以下
であり、35Wのランプの場合は電極間距離Lが4.5
mm程度に設定される。また、上記金属箔導体3、3には
タングステンにより形成された外部リード線5、5が接
続されている。
【0013】上記電極4は図2に示す通り、発光管1の
端部に封着される根元4b側に比べて先端4a側の径を
漸次大きくしてあり、先端面は球面形状に形成されてい
るとともに、この先端に小径突起部6を一体に突設して
ある。
【0014】35W形メタルハライドランプの具体的寸
法を説明すれば、発光管1は肉厚2mm、長径9mm、短径
5mmの石英からなる楕円形をなしており、両端部に外径
4mm程度の封止部2、2を備えている。Moからなる金
属箔導体3、3は、縦2mm、横4mm、厚さ20μmとさ
れている。
【0015】電極4はタングステンにて形成され、先端
部4aの最大径Dは1.0mm以下、例えば0.6mmであ
り、根元4bの径D2 は0.3mmとされている。この場
合、D2 /Dは0.5である。そして、先端部に形成し
た小径突起部6は、径dが0.2mm、突出高さを0.3
mmとしてある。この場合、d/Dは0.33である。な
お、発光管1内には、所定量の金属ハロゲン化物、例え
ばNaIを10mgと、ScI3 を2mg、および水銀を4
mgならびにキセノンガスが1気圧封入されている。
【0016】このような構成によるメタルハライドラン
プにおいては、電極4の先端部4aを大きくし、根元部
4bを漸次細くしたので、電極先端部4aの熱容量が大
きくなり、大電流を通しても電極4が過熱されることが
なく、電極物質の蒸発が防止される。よって、大電流を
流して瞬時点灯を可能にし、この場合、電極の細りによ
る電極の短命や、電極物質の管壁付着による黒化などを
防止することができ、長寿命になる。
【0017】また電極4の根元部4bは小径になってい
るので、発光管封止部2へ熱伝導による熱の逃げを防止
することができ、電極先端部4aの温度を熱電子を放出
するのに適度な温度に維持することができる。このた
め、ランプ電圧の変動を防止し、立ち消えを防止するこ
とができるとともに、発光効率などのランプ特性が安定
する。特に、ランプを消灯した場合に電極先端部4aの
温度が急速に低下しないので、瞬時に再点灯する場合に
立上がりが迅速になり、瞬時再点灯も可能になる。 こ
のようなことから、車両の前照灯用光源等の好都合であ
る。
【0018】さらに、電極4の先端に小径突起部6を形
成したから、アークはこの小径突起部6に集中して発生
する。このためア−クが安定し、ア−ク揺れなどの不具
合を防止することができる。しかも、この電極はタング
ステンにより一体成形されるので、部品点数が少なく、
組み付け手間を省ける利点もある。
【0019】なお、電極先端部4aの最大径Dと小径突
起部6の径dの関係は、 0.2<d/D<0.5 とするのがよい。
【0020】このような条件は本発明者等の実験による
もので、この実験について説明する。タングステンから
なる電極4として、先端部4aの最大径Dが1.00m
m、0.6mmおよび0.4mmのものを作り、それぞれ小
径突起部6の径dをmm一定とし、このような電極を備え
たランプを各種類5本づつ製作した。また、従来の直棒
形電極軸のみにより形成された電極について、線径0.
4mmのランプを5本作り、かつ0.2mmの電極軸の先端
に0.2mmの線径の電極コイルを設けたランプも製作し
た。これら各ランプについて、始動性、アークの揺れ具
合、再始動性および先端の変形について調べた。なお、
始動および再始動の場合、12kVのパルス電圧を印加
した。この測定結果を下記の表1に示す。表中の分数は
5本中に評価項目の発生した本数を示す。
【0021】
【表1】 上記の結果から、電極先端部の太い部分の径Dは1.0
mm以下とし、しかも小径突起部の径をdとした場合、 0.2<d/D<0.5 を満足すれば、始動性が良く、ア−クが安定し、再始動
性も良好になり、かつ電極の損傷の少ないランプを得る
ことができるようになる。
【0022】なお、本発明は上記実施例には制約されな
い。すなわち、図3および図4は本発明の他の実施例を
示す。この実施例は電極構造を図1の場合と同様にして
あるが、封止部2の長さを極めて長く形成してある。こ
の理由を説明すると、この種の小形メタルハライドラン
プは、発光管の内容積が小さい割に封入薬品の量が多
く、放電空間に面する発光管の管壁温度が一様である
と、余剰の封入薬品が管壁内面全域に亘り付着して光を
吸収し、光束を低下させ、効率を低下させる。発光管1
が小形であると温度分布が管壁全域に亘り均等になり易
い。そこで、封止部2を極めて長くすれば封止部2を伝
わって管壁の熱が逃げ、封止部2から放熱される。この
ため、管壁においては封止部2が接続されている部分の
温度、つまり電極の根元の温度が比較的低くなり、余剰
の封入薬品は最冷部の凝集する性質があるから、このよ
うな薬品は電極根元の近傍に集まる。この結果、封入薬
品が管壁内面の全域に亘り付着することがなくなり、光
を吸収が低減され、効率の低下を抑えることができる。
【0023】35W級小形メタルハライドランプについ
て、球形部の長さmと、封止部の長さnの比率に対する
発光効率の関係を調べたところ、図4のような結果を得
た。この実験より、n/mの値は2.0〜5.5であれ
ば、発光効率を支障のない75%以上に保つことができ
るとが確認された。
【0024】なお、上記実施例ではメタルハライドラン
プについて説明したが、本発明は高圧ナトリウムランプ
や水銀ランプなどの他の金属蒸気放電灯の電極に適用し
てもよい。また、電極はタングステンにより構成された
ものに限らず、モリブデンやトリウムを含有したタング
ステン(トリタン)であってもよい。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、電
極先端部の径を大きくしたから熱容量が増して大電流が
流れても電極の過熱を防止することができ、したがって
大電流の供給により瞬時始動を実現することができ、ま
た点灯中に電極の熱が逃げ難いから立ち消えを防止する
ことができ、さらに瞬時再点灯の場合も電極先端の温度
が急激に低下しないので再始動の立上がりが迅速にな
る。また、根元部を細くしたので、封止が容易になる、
さらに先端部に小径突出部を形成したので、ここにアー
クスポットが安定して形成され、アークに揺れ等が防止
され、ランプ特性が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すメタルハライドランプ
の発光管の断面図
【図2】同実施例の電極の側面図。
【図3】本発明の他の実施例を示すメタルハライドラン
プの発光管の側面図。
【図4】球形部の長さmと、封止部の長さnの比率に対
する発光効率の関係を示す特性図。
【符号の説明】
1…発光管、2…封止部、4…電極、4a…電極先端
部、4b…電極根元部、6…小径突出部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上村 幸三 東京都港区三田一丁目4番28号 東芝ライ テック株式会社内 (72)発明者 貴家 学 東京都港区新橋3丁目3番9号 東芝エ ー・ブイ・イー株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光管に電極間距離を10mm以下として
    電極を封装した小形金属蒸気放電灯において、 上記電極は耐熱性金属からなり、発光管に封着される根
    元側に比べて先端側の径を漸次大きくし、かつ先端面に
    小径突起部を形成したことを特徴とする小形金属蒸気放
    電灯。
  2. 【請求項2】 上記電極先端部の太い部分の径Dを1.
    0mm以下とし、上記小径突起部の径をdとした場合、 0.2<d/D<0.5 としたことを特徴とする請求項1に記載の小形金属蒸気
    放電灯。
  3. 【請求項3】 発光管に金属ハロゲン化物を封装し、こ
    のランプはメタルハライドランプとして用いることを特
    徴とする請求項1または請求項2に記載の小形金属蒸気
    放電灯。
JP17038792A 1992-06-29 1992-06-29 小形金属蒸気放電灯 Pending JPH0613029A (ja)

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