JPH0973876A - メタルハライドランプとその点灯装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ナトリウムの消失を抑えて光束維持率を高め、
立消え特性を向上させ、寿命特性を改善したメタルハラ
イドランプを提供する。 【解決手段】電極４ａ，４ｂが封装されるとともに少な
くともハロゲン化ナトリウムおよびハロゲン化セシウム
が封入された発光管１を有するメタルハライドランプ１
００において、上記ハロゲン化ナトリウムの封入量をＡ
mg／cc、ハロゲン化セシウムの封入量をＢmg／ccとした
場合、０．０２≦Ｂ／Ａ≦０．１５としたことを特徴と
するメタルハライドランプである。ハロゲン化セシウム
がナトリウムの消失を抑制するため、光束維持率を高く
し、ランプ電圧の上昇を抑えて立消えを防止し、初期光
束値を高くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属ハロゲン化物
として少なくともハロゲン化ナトリウムを封入してなる
メタルハライドランプとその点灯装置およびこれを用い
た照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】発光管内に水銀と金属ハロゲン化物およ
び希ガスを封入したメタルハライドランプは、水銀ラン
プに比べて高効率および高演色性であるため、省資源ラ
ンプとして広く普及している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、メタル
ハライドランプは高効率および高演色性などの優れた特
性をもつが、その反面、水銀ランプや高圧ナトリウムラ
ンプなどの他のＨＩＤに比べて光束維持率や立消え電圧
の点で劣るという問題がある。

【０００４】メタルハライドランプが水銀ランプや高圧
ナトリウムランプなどに比べて光束維持率および立消え
電圧の点で劣る理由は種々考えられるが、金属ハロゲン
化物としてハロゲン化ナトリウム、例えばヨウ化ナトリ
ウムＮａＩを用いたランプの場合は、ヨウ化ナトリウム
ＮａＩが放電空間中でヨウ素Ｉ₂ とナトリウムＮａに分
解し、そのナトリウムイオンが発光管を構成する石英か
ら抜け出し、このためナトリウムが次第に消失し、よっ
て、光束の低下を招き、かつランプ電圧が上昇して立消
え特性が低下する。

【０００５】したがって、この種のメタルハライドラン
プの課題は、ナトリウムイオンの石英抜けのため光束維
持率や立消え電圧の特性が劣るという点である。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、ナトリウムの消失を防止し、光束維持
率を高め、かつ立消え特性を向上させて寿命特性を改善
したメタルハライドランプとその点灯装置および照明装
置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

（構成）請求項１の発明は、気密容器と；この気密容器
に封入され、ハロゲン化ナトリウムおよびハロゲン化セ
シウムを含み、上記ハロゲン化ナトリウム量をＡmg／c
c、ハロゲン化セシウム量をＢmg／ccとした場合、
０．０１≦Ｂ／Ａ≦０．１５の関係を満足する放電媒体
と；を具備していることを特徴とするメタルハライドラ
ンプである。

【０００７】ここで気密容器は、内部に電極を備えるも
の、外部に電極を備えるもの、または電極を備えず高周
波誘電点灯される無電極放電灯などを含む。また、放電
媒体は、放電により発光する発光媒体を含む。

【０００８】請求項２の発明は ハロゲン化セシウムの
封入量Ｂは、０．０２５（mg／cc）≦Ｂ≦０．８（mg／
cc） であることを特徴とする請求項１に記載のメタル
ハライドランプである。

【０００９】請求項３の発明は、気密容器は、電極が封
装された発光管であることを特徴とする請求項１または
請求項２に記載のメタルハライドランプである。請求項
４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか一に記
載のメタルハライドランプと；上記ランプを点灯させる
点灯回路と；を具備したことを特徴とするメタルハライ
ドランプの点灯装置である。

【００１０】請求項５の発明は、請求項１ないし請求項
３のいずれか一に記載のメタルハライドランプと；この
ランプを保持した照明器具と；を具備したことを特徴と
する照明装置である。

【００１１】（作用）請求項１の発明によれば、ハロゲ
ン化セシウムがナトリウムの消失を抑制する作用を奏す
る。すなわち、ハロゲン化セシウムはハロゲン化ナトリ
ウムに比べて低温で分解し易い特性があり、ア−ク中で
ハロゲンから分離されたセシウムがバルブ壁付近に拡散
して多く集まり、よって管壁近くではセシウムの存在比
率が高くなる。セシウムはナトリウムに比べて原子が大
きいので発光管壁を構成する石英を透過することがな
い。そして、管壁付近でセシウムの存在比率が高くなる
と、結果としてナトリウムの存在割合が低くなり、よっ
てナトリウムの抜けを防止することができる。しかも、
ハロゲン化セシウムの封入量が適当な量であればメタル
ハライドランプ本来の光束値を変化させない。

【００１２】すなわち、ハロゲン化ナトリウムの封入量
Ａに耐するハロゲン化セシウムの封入量ＢがＢ／Ａ＜
０．０１の場合、ハロゲン化セシウムを封入する効果が
低く、初期の目的を達成できず、また０．１５＜Ｂ／Ａ
の場合は、ナトリウムの消失を防止してランプ電圧の上
昇を抑えることができるが、赤外線域に発光領域をもつ
セシウムの発光量が増すため、割合として可視光の発光
割合が低下し、初期の光束値が低下する。

【００１３】請求項２の発明によれば、ハロゲン化セシ
ウムの封入量Ｂを、 ０．０２５（mg／cc）≦Ｂ≦０．
８（mg／cc） の範囲にしたから、点灯中に管壁付近で
セシウムの存在比率が多くなり、ナトリウムの存在割合
を低くしてナトリウムの抜けを防止することができる。
ハロゲン化セシウムの封入量ＢがＢ＜０．０２５（mg／
cc）の場合、ハロゲン化セシウムを封入する効果が低
く、初期の目的を達成できず、またＢ＞０．８（mg／c
c）の場合は、ナトリウムの消失を防止してランプ電圧
の上昇を抑えることができるが、赤外線域に発光領域を
もつセシウムの発光量が増すため、割合として可視光の
発光割合が低下し、初期の光束値が低下する。

【００１４】請求項３の発明によれば、気密容器は電極
が封装された発光管であるから、従来より広く使用され
ているメタルハライドランプの構造に適用できる。請求
項４の発明および請求項５の発明によれば、請求項１な
いし請求項３のメタルハライドランプのもつ有効性を活
用した点灯装置および照明装置を提供することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の態様】以下本発明について、図面に示す
一実施例にもとづき詳細に説明する。図において１００
はメタルハライドランプであり、このメタルハライドラ
ンプ１００は、外管１０に発光管１を収容して２重管構
造をなしている。

【００１６】発光管１は、石英ガラスからなるバルブ２
の両端に封止部３，３を形成し、これら封止部３，３に
主電極４ａ、４ｂおよび一方の主電極４ａに近接して始
動用補助電極５を封装して構成されている。バルブ２内
には、水銀と、金属ハロゲン化物と、希ガスが封入され
ている。金属ハロゲン化物は、少なくともハロゲン化ナ
トリウムとハロゲン化セシウムを用いており、ハロゲン
化ナトリウムの封入量をＡmg／cc、ハロゲン化セシウム
の封入量をＢmg／ccとした場合、 ０．０１≦Ｂ／Ａ≦０．１５ ……（１） とされている。また、ハロゲン化セシウムの封入量Ｂ
（mg／cc）は、 ０．０２５≦Ｂ≦０．８ ……（２） とされている。

【００１７】このような発光管１は上記外管１０に収容
されている。外管１０は硼珪酸ガラスなどからなり、一
端に小径ネック部１１を有し、他端に小径トップ部１２
を形成した紡錘形をなしている。上記ネック部１１はス
テム１３にて封止されており、外側には口金１４が被着
されている。

【００１８】外管１０に収容された前記発光管１は、両
端封止部３，３が金属製ホルダ−１５，１５により挟持
されており、これらホルダ−１５，１５はそれぞれサポ
−ト１６，１７に固定されている。

【００１９】一方のサポ−ト１６は前記ステム１３に封
着したウエルズ１８に溶接されているとともに、他方の
サポ−ト１７は前記トップ部１２に弾性片２０…を介し
て弾着されている。

【００２０】そして、発光管１の一方の主電極４ａは上
記一方のサポ−ト１６に接続されており、他方の主電極
４ｂは発光管１から遠ざかるように迂回して配置された
リード線２１を介して他のウエルズ１９に接続されてい
る。

【００２１】このような構成のメタルハライドランプ１
００は、図２に示すように、メタルハライドランプ専用
の安定器２５に接続されて点灯されるようになってい
る。この安定器２５はパルス発生装置２６を有している
とともに、商用電源２７に接続されている。パルス発生
装置２６は、ランプの始動時に所定のパルス電圧を発生
してランプに印加するものである。したがって、図２に
示す点灯回路が本発明の点灯装置に相当する。

【００２２】また、上記メタルハライドランプ１００
は、図３に示すように、照明器具３０に収容されて使用
される。本例の照明器具３０は下面が開放された反射体
３１を有し、この反射体３１の天井面にソケット３２を
備えており、上記メタルハライドランプ１００はその口
金１４を上記ソケット３２に螺合することにより照明器
具３０に取り付けられる。なお、３３は放熱孔である。
したがって、図３の構造が本発明の照明装置に該当す
る。

【００２３】このような構成の実施例について作用を説
明する。ランプ１００を安定器２５を介して電源２７に
つなぐと、安定器２５の２次側電圧がランプに印加され
る。すると、主電極４ａ、４ｂ間に上記安定器２５の２
次側電圧が印加され、かつパルス発生装置２６で発生さ
れたパルス電圧が安定器の２次電圧に重畳されて上記主
電極４ａ、４ｂ間に印加されるとともに、一方の主電極
４ａとこれに近接して配置された始動用補助電極５との
間にも印加される。主電極４ａと始動用補助電極５は距
離的に近いからこれら主電極４ａと始動用補助電極５の
間にグロ−放電が発生する。このグロ−放電は、主電極
４ａ，４ｂ間のア−ク放電を誘起し、よって主電極４
ａ，４ｂ間でア−ク放電が発生し、発光管１が始動点灯
される。

【００２４】ランプが点灯すると、ハロゲンサイクルに
より金属ハロゲン化物が金属とハロゲンとに分解され、
またその結合を繰り返す。本実施例では金属ハロゲン化
物として、少なくともハロゲン化ナトリウムとハロゲン
化セシウムが用いられており、すなわちヨウ化ナトリウ
ムＮａＩとヨウ化スカンジウムＳｃＩ₃ およびヨウ化セ
シウムＣｓＩが用いられている。

【００２５】ヨウ化セシウムＣｓＩはヨウ化ナトリウム
ＮａＩに比べて低温でも分解し易い特性があるから、バ
ルブ壁付近ではヨウ化セシウムがヨウ素ＩとセシウムＣ
ｓに分解され、よって管壁付近にセシウムＣｓが多量に
存在することになる。セシウムはナトリウムに比べて原
子が大きいので石英を透過することはない。そして、管
壁付近でセシウムＣｓの存在比率が高くなると、ナトリ
ウムの存在割合が低くなる。よって管壁付近のナトリウ
ムの量が少なくなり、よってナトリウムが石英を抜け出
るのが防止されるようになる。

【００２６】このため、可視光の発光に寄与するナトリ
ウムが長期に亘り消失を抑止されるから光束維持率が高
くなり、またランプ電圧の上昇を抑えて安定点灯を維持
し、立消えを防止することができる。よって、寿命特性
が向上する。

【００２７】しかも、セシウムＣｓの発光は主として赤
外線領域であるから、ヨウ化ナトリウムＮａＩやヨウ化
スカンジウムＳｃＩ₃ にヨウ化セシウムＣｓＩを混ぜて
用いても、これらヨウ化ナトリウムＮａＩやヨウ化スカ
ンジウムＳｃＩ₃ の発光効率や演色性を損なうことはな
く、初期の光束値を低下させることはない。

【００２８】

【実施例】定格１００Ｗクラスのメタルハライドランプ
について実験した結果を説明する。定格１００Ｗクラス
のメタルハライドランプは、バルブ２の内径が１０．０
mm、電極間距離が１８mmに設定されており、よって内容
積はほぼ２ccである。このバルブ２内には、１８mgの水
銀と、８．３３mgのヨウ化ナトリウムＮａＩ、１．６７
mgのヨウ化スカンジウムＳｃＩ₃ および０．４mgのヨウ
化セシウムＣｓＩが封入されており、かつアルゴンが３
０Torr封入されている。

【００２９】よって、ヨウ化ナトリウムＮａＩの封入量
Ａ（mg／cc）に対するヨウ化セシウムＣｓＩの封入量Ｂ
（mg／cc）との封入比Ｂ／Ａは、０．０４８であり、ヨ
ウ化セシウムＣｓＩの封入量Ｂ（mg／cc）は０．２mg／
ccである。

【００３０】このような１００Ｗタイプのメタルハライ
ドランプ１００の特性を、図４、図５および図６に示
す。図４は、ヨウ化ナトリウムＮａＩの封入量Ａに対す
るヨウ化セシウムＣｓＩの封入量Ｂの比（Ｂ／Ａ）と、
６０００時間点灯後における立消え電圧との関係を示す
図である。同図から、ランプ電圧の上昇を１７０Ｖ以下
に抑えるためにはＢ／Ａを０．０１以上にしなければな
らないことが確認される。

【００３１】また、図５は、ヨウ化ナトリウムＮａＩの
封入量Ａに対するヨウ化セシウムＣｓＩの封入量Ｂの比
（Ｂ／Ａ）と、６０００時間点灯後における光束維持率
との関係を示す図である。同図から、光束維持率を８０
％以上に維持するにはＢ／Ａを０．０１以上にしなけれ
ばならないことも確認される。

【００３２】さらに、図６は、ヨウ化ナトリウムＮａＩ
の封入量Ａに対するヨウ化セシウムＣｓＩの封入量Ｂの
比（Ｂ／Ａ）と、ヨウ化セシウムＣｓＩを全く封入しな
い場合を１００として比較した初期光束値の割合を示す
図である。この図６から、初期光束値を９５％以上に維
持しようとすれば、Ｂ／Ａを０．１５以下に抑える必要
があることが判った。これは、以下の理由による。すな
わち、ヨウ化セシウムＣｓＩは可視光に発光域をもたず
赤外線域に発光域を有するから、ヨウ化セシウムＣｓＩ
をあまり多く混合し過ぎるとこの発光は可視光の発光に
寄与せず、むしろ他のヨウ化ナトリウムＮａＩやヨウ化
スカンジウムＳｃＩ₃ の発光比率を低下させることにな
り、この結果初期光束値が低くなる。

【００３３】このようなことから、ヨウ化ナトリウムＮ
ａＩの封入量Ａに対するヨウ化セシウムＣｓＩの封入量
Ｂの比（Ｂ／Ａ）は、０．０１以上０．１５以下に制限
する必要がある。

【００３４】そしてまた、ヨウ化セシウムの封入量Ｂ
は、０．０２５（mg／cc）〜０．８（mg／cc）の範囲に
規制する必要がある。ヨウ化セシウムの封入量Ｂが０．
０２５（mg／cc）未満であると、ヨウ化セシウムを封入
する初期の目的を達成できず、すなわちハロゲンと分離
したセシウムが石英の管壁付近に多量に存在してナトリ
ウムの存在を邪魔し、この結果ナトリウムの石英抜けを
防止するという作用が期待できず、よってランプ電圧が
上昇して立消えし易い。またヨウ化セシウムの封入量Ｂ
が０．８（mg／cc）を越えると、ナトリウムの消失を防
止してランプ電圧の上昇を抑える作用に優れるが、赤外
線域に発光領域をもつセシウムの発光量が増すため、割
合として可視光の発光割合が低下し、初期の光束値が９
５％以下まで低下する。

【００３５】なお、上記実施例では１００Ｗクラスのメ
タルハライドランプについて説明したが、本発明のメタ
ルハライドランプは１００Ｗ〜２ｋＷクラスでも実施可
能である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明した通り請求項１の発明による
と、ハロゲン化セシウムがナトリウムの消失を抑制する
から、光束維持率を高くするとともに、ランプ電圧の上
昇を抑え、立消えを防止することができ、かつ初期光束
値を高くすることができる。

【００３７】また、請求項２の発明によれば、ハロゲン
化セシウムの封入量Ｂを適量に規制したから、光束維持
率を高くし、かつ立消えを防止することができ、さらに
初期光束値を高くすることができる。

【００３８】請求項３の発明によれば、気密容器は電極
が封装された発光管であるから、従来より広く使用され
ているメタルハライドランプの構造に適用できる。請求
項４の発明および請求項５の発明によれば、請求項１な
いし請求項３のメタルハライドランプのもつ有効性を活
用した点灯装置および照明装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、メタルハライドラン
プの側面図。

【図２】同実施例の点灯回路を示す図。

【図３】同実施例のメタルハライドランプを用いた照明
装置の一部断面した側面図。

【図４】ヨウ化ナトリウムの封入量Ａに対するヨウ化セ
シウムの封入量Ｂの比（Ｂ／Ａ）と、６０００時間点灯
後における立消え電圧との関係を示す図。

【図５】ヨウ化ナトリウムの封入量Ａに対するヨウ化セ
シウムの封入量Ｂの比（Ｂ／Ａ）と、６０００時間点灯
後における光束維持率との関係を示す図。

【図６】ヨウ化ナトリウムの封入量Ａに対するヨウ化セ
シウムの封入量Ｂの比（Ｂ／Ａ）と、ヨウ化セシウムを
全く封入しない場合を１００として比較した初期光束値
の割合を示す図。

【符号の説明】

１…発光管 ２…バルブ ４ａ，４ｂ…主電極 ５…始動用補助電極 １０…外管 ２５…専用安定器 ２６…パルス発生装置 １００…メタルハライドランプ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気密容器と；この気密容器に封入され、
   ハロゲン化ナトリウムおよびハロゲン化セシウムを含
   み、上記ハロゲン化ナトリウム量をＡmg／cc、ハロゲン
   化セシウム量をＢmg／ccとした場合、 ０．０１≦Ｂ／
   Ａ≦０．１５ の関係を満足する放電媒体と；を具備し
   ていることを特徴とするメタルハライドランプ。
2. 【請求項２】 ハロゲン化セシウムの封入量Ｂは、 ０．０２５（mg／cc）≦Ｂ≦０．８（mg／cc） である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。
3. 【請求項３】 気密容器は、電極が封装された発光管で
   あることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
   メタルハライドランプ。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか一に
   記載のメタルハライドランプと；上記ランプを点灯させ
   る点灯回路と；を具備したことを特徴とするメタルハラ
   イドランプの点灯装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項３のいずれか一に
   記載のメタルハライドランプと；このランプを保持した
   照明器具と；を具備したことを特徴とする照明装置。