JPH0917392A - 放電ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 演色性がすぐれているだけでなく、発光効率
の高い放電ランプ、およびこの放電ランプを光源とする
照明装置の提供を目的とする。 【構成】 放電容器１と；前記放電容器１内に封入され
たネオン−アルゴン系混合ガスおよびハロゲン化第一銅
2aを含む封入物２とを有することを特徴とする。さらに
具体的には、前記封入物２として、たとえば塩化第一銅
および塩化第二銅の混合系が、また、この混合系は、塩
化第一銅95〜50モル％、塩化第二銅 5〜50モル％、ネオ
ン−アルゴン系混合ガスは、ネオン99.0〜 99.99体積
％、アルゴン 1.0〜0.01体積％、混合ガスの封入量 2〜
400torrが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放電容器内に封入された
金属化合物の蒸発・分解，凝縮金属微粒子の白熱放射に
よる光を利用する放電ランプおよび照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】気密封止した光透過性の放電容器内に、
ハロゲン化タングステン，ハロゲン化酸化タングステ
ン，ハロゲン化酸化タンタル，酸化レニウム，ハロゲン
化ハフニウムもしくはハロゲン化ジルコニウムを、ペニ
ング作用を有する希ガスとともに封入して成る放電ラン
プが知られている（たとえば欧州特許出願EP−0420 335
A2 ，特開平 5−225953号公報）。

【０００３】この種の放電ランプは、放電容器内に封入
されている金属化合物が放電ランプの動作中に蒸発し、
その金属蒸気の対流／拡散によって到達した放電容器内
の高温部で解離し，凝縮して粒子となり、この粒子が放
電による加熱で白熱放射する。また、前記粒子は放電容
器内の低温部へ移動し、水素／酸素との反応によって再
び金属化合物化して、前記蒸発，解離，凝縮，白熱放射
を繰り返す循環プロセスで、所要の発光を行っている。
そして、この放電ランプには、たとえば 0.1 MHz〜50 G
Hzの高周波で励起して、前記循環プロセスを行う無電極
型の放電ランプと、封有した一対の電極間の放電で、前
記循環プロセスを行う有電極型の放電ランプとがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記放電ラン
プにおいては、実用上次のような不都合な問題が認めら
れる。たとえば、代表的な無電極型の放電ランプ、すな
わち、希ガスとともに、たとえばハロゲン化酸化タング
ステン（WO₂ Cl₂ など）を金属化合物として所定量封入
し、高周波励起による白熱放射で発光させる方式の無電
極型の放電ランプの場合、前記金属化合物の金属の融点
が、4700 K〜5900 Kと非常に高いので、高温で高効率な
白熱発光を期待できる。しかし、前記高効率な白熱発光
を得るためには、アーク柱の温度を高くする必要があ
り、高周波発生のために大電力を入力しなければならな
い。ここで、アーク柱の高温化は、放電容器において高
い耐熱性が要求されることを意味し、通常の放電容器の
耐熱性では対応できず、放電ランプの短寿命化を招来す
る。

【０００５】また、従来、この種の放電ランプで知られ
ている前記封入金属化合物は、その白熱放射率が黒体の
場合に比べて、約30〜50％と低く、高温で発光する割り
には発光効率が低いので、経済性の点でも問題がある。

【０００６】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、演色性がすぐれているだけでなく、発光効率の高い
放電ランプ、およびこの放電ランプを光源とする照明装
置の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、放電
容器と；前記放電容器内に封入されたネオン−アルゴン
系混合ガスおよびハロゲン化第一銅を含む封入物とを有
することを特徴とする放電ランプである。

【０００８】請求項２の発明は、放電容器と；前記放電
容器内に封入されたネオン−アルゴン系混合ガス，ハロ
ゲン化第一銅およびハロゲン化第二銅を含む封入物とを
有することを特徴とする放電ランプである。

【０００９】請求項３の発明は、請求項２記載の放電ラ
ンプにおいて、ハロゲン化第一銅およびハロゲン化第二
銅の混合系が、ハロゲン化第一銅95〜50モル％、ハロゲ
ン化第二銅 5〜50モル％であることを特徴とする。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１ないし請求項
３記載のいずれかの無電極型放電ランプにおいて、放電
容器内に封入されている金属化合物が、高周波によって
励起され、白熱放射することを特徴とする。

【００１１】請求項５の発明は、放電容器と；前記放電
容器内に封入されたネオン−アルゴン系混合ガスおよび
ハロゲン化第一銅もしくはハロゲン化第一銅−ハロゲン
化第二銅混合系を含む封入物と；前記放電容器内に対向
して封装された一対の放電電極とを有することを特徴と
する有電極型放電ランプである。

【００１２】請求項６の発明は、請求項１ないし請求項
５記載のいずれかの放電ランプにおいて、ネオン−アル
ゴン系混合ガスが、ネオン99.0〜 99.99体積％、アルゴ
ン 1.0〜0.01体積％であることを特徴とする。

【００１３】請求項７の発明は、請求項１ないし請求項
６記載のいずれかの放電ランプにおいて、ネオン−アル
ゴン系混合ガスの、封入量が 2〜 400torrであることを
特徴とする。

【００１４】請求項８の発明は、請求項１ないし請求項
７記載のいずれかの放電ランプと；前記放電ランプを装
着・点灯する器具本体とを有することを特徴とする照明
装置である。

【００１５】本発明において、放電容器は一般的に透光
性の石英ガラス製バルブで、通常、発光部内径 8〜15mm
程度，発光部長さ10〜30mm程度である。また、この放電
容器内に封入された希ガスとしては、ネオン−アルゴン
混合系であり、この混合系で赤色を発光するネオンの成
分比を適宜調整することによって、放電ランプの色温度
を任意に制御することもできる。ここで、ネオン−アル
ゴン混合系の組成比は、一般的に、ネオン99.0〜 99.99
体積％、アルゴン 1.0〜0.01体積％程度が好ましい。ま
た、その封入量は、放電容器の放電領域容積の大きさ、
放電始動性、発光色などを考慮して適宜選択するが、一
般的に、 2〜 400torr程度、さらに好ましくは 100〜 2
00torr程度の範囲である。

【００１６】本発明において、放電容器内に封入された
金属化合物の封入量は、放電容器の内容積 1CC当たり 1
〜15mg程度であり、ハロゲン化第一銅−ハロゲン化第二
銅混合系での混合比は、ハロゲン化第一銅95〜50分子
％，ハロゲン化第二銅 5〜50分子％程度が好ましく、さ
らには、ハロゲン化第一銅80〜65分子％，ハロゲン化第
二銅20〜35分子％程度が望ましい。なお、蒸発，分解，
金属粒子の凝縮，白熱放射を行う金属化合物の他に、た
とえばセシウムなどの放電安定化材を併せて封入するこ
ともできる。

【００１７】このような基本構成を採った本発明の放電
ランプの発光は、高周波励起型（無電極型）と封有した
一対の放電電極による放電を利用する形態に分けられ
る。すなわち、共振性容器内に配置した放電容器軸に対
して、 0.1 MHz〜10 GHzの高周波を平行に導入し、所要
の発光を行ういわゆる無電極型と、一対の放電電極間に
所要の電圧を印加して放電を起こさせる高圧放電灯型と
がある。

【００１８】

【作用】請求項１の発明では、ネオン−アルゴン系混合
ガスのペニング効果で容易に放電が始動する一方、前記
ネオンの封入圧の調整，赤色発光の利用で色温度もコン
トロールできる。また、金属化合物の金属成分である銅
は、融点が1356 Kと低く、アーク柱の温度を高くする必
要もなく所要の発光が効率よく行われる。つまり、銅は
放射率が 400nm〜 600nmで 0.5以上の選択放射体であ
り、 500nm付近の放射率は 0.7以上と効率よく青色，緑
色を発光する。

【００１９】請求項２の発明では、金属化合物の金属成
分として、ハロゲン化第一銅およびハロゲン化第二銅の
混合系を封入したことにより、さらに安定的な放電，発
光が維持される。すなわち、ハロゲン化第一銅は 422℃
で溶解し、蒸発してアーク柱に達すると銅およびハロゲ
ンに分解して、その銅微粒子は白熱放射に寄与した後、
低温部で、前記分解したハロゲンと再び化合してハロゲ
ン化第一銅化するとき、ハロゲン化第二銅（ 498℃で溶
解）から、容易にハロゲンが供給されるので、安定的な
放電，発光が確保され易く成る。

【００２０】請求項３の発明では、ハロゲン化第一銅お
よびハロゲン化第二銅の混合系の組成比をより適切な範
囲に設定したことにより、前記請求項２記載の作用が、
さらに効果的に行われる。

【００２１】請求項４の発明では、高周波によって封入
物が励起され、白熱放射することによって、前記請求項
１ないし請求項３記載の作用がより効果的になされる。

【００２２】請求項５の発明では、一対の放電電極を封
装したことにより、封入物の放電，励起などの手段が簡
略されながら、所要の発光が容易に得られることにな
る。

【００２３】請求項６の発明では、ネオン−アルゴン系
混合ガスの組成比がより適切な範囲に選択されたことに
より、請求項１ないし請求項５記載の作用が、さらに助
長される。

【００２４】請求項７の発明では、ネオン−アルゴン系
混合ガスの封入量をより適切な範囲に選択したことによ
り、請求項１ないし請求項６記載のの作用が、さらに助
長される。

【００２５】請求項８の発明では、光源として請求項１
ないし請求項７記載のいずれかの放電ランプを光源とし
たことにより、前記各請求項に対応する作用が照明装置
として発現されることになる。

【００２６】

【実施例】以下図１，図２，図３および図４を参照して
本発明の実施例を説明する。

【００２７】実施例１ 図１は本実施例の無電極型放電ランプの要部構成を断面
的に示したもので、１は気密封止した光透過性の放電容
器、たとえば石英ガラス製の放電容器、２は前記放電容
器１内に封入されているハロゲン化第一銅（たとえば塩
化第一銅）2aおよびハロゲン化第二銅（たとえば塩化第
二銅）2bの混合系であり、その他希ガスとしてネオン−
アルゴン混合ガスが 2〜 400torr程度封入されている。

【００２８】次に、前記構成の無電極型放電ランプ３の
製造例を説明する。

【００２９】先ず、一端に排気管を、他端に導入管を有
する外径10mm，内径 8mm，長さ15mmの石英ガラス製の容
器を用意し、この容器を排気セットして、 500℃以上の
温度でベーキングを十分に行ってから、排気しながら室
温まで冷却した。次いで、前記放電容器１内に、99.9 V
OL％ネオン− 0.1 VOL％アルゴン混合ガスを 2〜 400to
rr導入してから、塩化第一銅 1〜10mgおよび塩化第二銅
0.05〜 5mg程度を導入してから、排気管および導入管を
封止・切断して、無電極型放電ランプ３を作成した。

【００３０】前記作成した無電極型放電ランプ３を、空
洞型共振器に組み込み照明装置とし、白熱発光させて特
性の評価を行った。

【００３１】すなわち、図２に概略構成をブロック図で
示すごとく、前記無電極型の放電ランプ３を、内径90m
m，深さ60mmの真鍮製円筒（共振器）４に同軸的に設置
する一方、高周波発生器５で発生させた 2.4〜 2.5 GHz
の高周波を、同軸ケーブル６にて真鍮製円筒４に導く構
成とした。さらに、前記真鍮製円筒５の側壁面に設けた
穴に石英ガラス製光ファイバー７を介して照度計８を配
置して、前記無電極型の放電ランプ３の点灯を行った。
この点灯・動作において、真鍮製円筒４に導入した高周
波が共振し、放電容器１内のネオン−アルゴン系ガスが
放電し、解離・凝縮した銅微粒子が白熱発光する。そし
て、この白熱発光を光ファイバー７を介して照度計８で
受け、全光束などを測定したところ、従来知られている
この種の無電極型放電ランプが入力を 150 W（57lm/W）
であったのに対して、入力を70 W（ 120lm/W）と低減で
きた。

【００３２】また、前記点灯による無電極型放電ランプ
３の発光分布は、図３に示すごとくであった。図３から
分かるように、この無電極型放電ランプ３の発光分布
は、塩化第一銅による 450nmのピーク波長（青色），銅
微粒子や銅の原子発光による 480〜 520nmのピーク波長
（青から緑色），ネオンによる 575nm（黄色）および 6
70nm（深赤色），アルゴンによる 730nmのピーク波長が
あって、ネオン−アルゴン混合ガスの組成および封入圧
で赤色の調整ができ、色温度を4500 Kから6000 Kとする
ことができた。さらに、前記点灯過程では、無電極型放
電ランプ３の管壁（放電容器壁）温度も、従来知られて
いるこの種の無電極型放電ランプが1100℃であったのに
対して、 800℃程度に低減しており、放電ランブの寿命
が向上していることも確認された。

【００３３】なお、上記無電極型放電ランプの構成にお
いて、塩化第一銅および塩化第二銅の混合系の代りに、
塩化第一銅のみを，あるいは他のハロゲン化第一銅や第
二銅を封入した場合も、ほぼ同様の作用効果が認められ
た。

【００３４】実施例２ 図４は本実施例の有電極型放電ランプの要部構成を一部
断面的に示したものである。図４において、９は外部接
続用端子 10a， 10bを備えた口金部、11は前記口金部９
によって封着された外被管、 12a， 12bは前記外被管11
内に封装され、かつ外部接続用端子 10a， 10bにそれぞ
れ電気的に接続した支持枠兼用の内部リード部、13は前
記外被管11内に封装され、かつ内部リード部 12a， 12b
に電気的に接続・支持された高圧放電ランプである。こ
こで、高圧放電ランプ13は、放電容器内に塩化第一銅お
よび塩化第二銅の混合系、ネオン−アルゴン系ガスが封
入されている他は、一般的な高圧水銀蒸気放電灯と同様
の構成を採っている。つまり、放電容器 13a内に、一対
の放電電極 13b， 13b′を対向して封装する一方、塩化
第一銅および塩化第二銅の混合系およびネオン−アルゴ
ン系ガスを封入した構成を採っている。

【００３５】前記有電極型放電ランプを、いわゆる高圧
放電灯用点灯器具に装着して、点灯動作を行ったとこ
ろ、点灯寿命は短いが演色性良好で、発光効率の高い放
電ランプとして機能することが確認された。

【００３６】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変
形を採ることができる。たとえば放電容器の大きさ，形
状など使用目的に応じて変えることもできる。

【００３７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、容易に放電が
始動するだけでなく、色温度のコントロールされた高発
光効率の照明用光源として機能する放電ランプを提供で
きる。請求項２の発明によれば、容易に放電が始動する
だけでなく、色温度のコントロールされた高発光効率の
照明用光源として、より安定的に機能する放電ランプを
提供できる。

【００３８】請求項３の発明によれば、容易に放電が始
動するだけでなく、色温度のコントロールされた高発光
効率の照明用光源として、より信頼性の高い放電ランプ
を提供できる。

【００３９】請求項４の発明によれば、容易に放電が始
動するだけでなく、色温度のコントロールされた高発光
効率の照明用光源として、さらに実用的な無電極型放電
ランプを提供できる。

【００４０】請求項５の発明によれば、点灯システムの
簡略化を図りながら、所要の発光が容易に得られる実用
的な有電極型放電ランプを提供できる。

【００４１】請求項６および請求項７の発明によれば、
色温度を任意に設定でき、かつ高発光効率な発光をなす
実用的な放電ランプを提供できる。

【００４２】請求項８の発明によれば、光源が放電，始
動性良好で、かつ演色性および高発光効率とを呈するの
で、各種の照明用として実用的な照明装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の無電極型放電ランプの要部構成を
示す断面図。

【図２】第１実施例の無電極型放電ランプを光源とした
照明装置の回路構成を示すブロック図。

【図３】第１実施例の無電極型放電ランプの分光分布
図。

【図４】第２実施例の有電極型放電ランプの要部構成を
示す断面図。

【符号の説明】

１……放電容器 ２……封入金属化合物 2a……塩化第一銅 2b……塩化第二銅 ３……無電極型放電ランプ ４……真鍮製円筒 ５……高周波発生源 ６……同軸ケーブル ７……光ファイバー ８……照度計 ９……口金部 10a， 10b……外部接続用端子 11……外被管 12a， 12b……内部リード部 13……有電極型放電ランプ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電容器と；前記放電容器内に封入され
   たネオン−アルゴン系混合ガスおよびハロゲン化第一銅
   を含む封入物と；を有することを特徴とする放電ラン
   プ。
2. 【請求項２】 放電容器と；前記放電容器内に封入され
   たネオン−アルゴン系混合ガス，ハロゲン化第一銅およ
   びハロゲン化第二銅を含む封入物と；を有することを特
   徴とする放電ランプ。
3. 【請求項３】 ハロゲン化第一銅およびハロゲン化第二
   銅の混合系が、ハロゲン化第一銅95〜50モル％、ハロゲ
   ン化第二銅 5〜50モル％であることを特徴とする請求項
   ２記載の放電ランプ。
4. 【請求項４】 放電容器内に封入されている金属化合物
   が高周波によって励起され、白熱放射することを特徴と
   する請求項１ないし請求項３記載のいずれかの無電極型
   放電ランプ。
5. 【請求項５】 放電容器と；前記放電容器内に封入され
   たネオン−アルゴン系混合ガスおよびハロゲン化第一銅
   もしくはハロゲン化第一銅−ハロゲン化第二銅混合系を
   含む封入物と；前記放電容器内に対向して封装された一
   対の放電電極と；を有することを特徴とする有電極型放
   電ランプ。
6. 【請求項６】 ネオン−アルゴン系混合ガスが、ネオン
   99.0〜 99.99体積％、アルゴン 1.0〜0.01体積％である
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５記載のいずれ
   かの放電ランプ。
7. 【請求項７】 ネオン−アルゴン系混合ガスの、封入量
   が 2〜 400torrであることを特徴とする請求項１ないし
   請求項６記載のいずれかの放電ランプ。
8. 【請求項８】 請求項１ないし請求項７記載のいずれか
   の放電ランプと；前記放電ランプを装着・点灯する器具
   本体と；を有することを特徴とする照明装置。