JPS58165241A - メタルハライドランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はメタルハライドラングにおける光束維持率、始
動電圧、立消電圧の改善対策に関する。

〔発明の技術的背景とその間融点〕

メタルハライドラングは水銀ランプに比べて高効率、高
演色性であるため、省エネルギー光源として急速に普及
しつつあり、また高圧水銀ランプ用安定器で始動可能な
メタルパライトランデが開発されていること己より、今
後一層の普及が予想される。

しかしながらメタルパライトラングは水銀ラングに比べ
て高演色、高効率等の優れた特性をもつ反面、始動電圧
、立消電圧および光束維持率の点で劣る不具合がある。

これはメタルパライトランプには通常、発光金属として
アルカリ金属、アルカリ土類金−および希土類金属のへ
ログン化物の少なくともＩｌｌが使用されており。

これらのへロｒン化物が高演色性、高効率をもたらすが
、逆（：始動性、働程の点で劣る原因となっている。

金属ハロゲノ化物とし工特に希土類金属の）＼ロダン化
物、たとえばスカンジウム（８ｃ　）ノ１０ｒン化物を
用いたものは、希土類金属の反応性が強いため光束維持
率は低レベルである。この原因は以下のごとき現象とし
て推察される。

すなわち、希土類金属ハロゲノ化物は、ハロダンサイク
ルにもとづき、希土類金属とへ口ｒンが分離し、この遊
離されたハロゲノが発光管物質としてのケイ素（Ｓりと
結びついてハロゲノ化ケイ素を生じ、これが電極先端に
付着し。

８４とＷの低触点合金を形成し、この合金はイオンーン
パードによって発１光管の管ａｔユ付看して黒化するこ
とから可視晃：１を吸′収して光束の低・、′１：・ 下を招く。また上記Ｓ１どＷの反応および飛散、）えあ
、□□０形よｉ：””Ｌ　Ｌ　＜　＊　＊　Ｌ、　　ア
ーク輝点の不安定を招くので始動電圧、立消電圧が高く
なる。

このような不員合を解消するために、従来。

多量、つまりメタルリッチζ二封入し、へ口ｒンナイク
ルによって遊離したノーログンをこの過剰な希土類金属
によって捕禍するようＩニジたものが知られている。し
かしながら、単ｉ：希土類金属を発光管に途剰多；封入
しただけでは、希土類金属の薄膜が発光管の最冷部付近
のａｍに付着し、この薄ｉｌｌ：より可視光が値ぎられ
て光束が著しく低下する現象がみられる。

〔発明の目的〕

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、光束維持率。

始動電圧、立消電圧を改善したメタルパライトランデを
提供しようとするものである。

′Ｉ 〔発明の概要〕□ すヶゎあ本ｔｈ′ｖ′ｊ−４い１．Ｉ□−０＼ ダン化物の１種を発光金属として使用するものζ二おい
て、希土類金属を余剰６；封入する書二際し、該希土類
金属を主電極に付着させたことを要旨とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明を第１図ないし第６図の一実施例書：もとづ
き詳細に説明する。

図中＋１＋は外管を示し、この外管１内書：は石英ガラ
ス製の発光１１２が収容されてＸ＋）る。発光管１内に
は一対の主電極ｊ　ａ、ｊ　ｂおよび一方の主電極３１
−近接し【起動用補助電極４カー配置されている。なお
補助′＃Ｍ、極４は場合艦＝よＱ使用しないタイプもあ
る。

発光管１内には所定量の水銀と、アルプンｆスなどの始
動用希ガスおよび８ｃ１１　　とＮａＩなどのごとくか
なくとも希土類金属の７１０ｒン化物を１種以上含む発
光金属が封入されている。

上記発光管２はその両端をホルダー７１　ａ　、ｌｂを
介して各々４−ポー）ｊａ、４ｆｂ４二保持されており
、一方のナポー）１９ａはステム１に封止した内導線ｊ
ａと溶接されているとともに、他方のｆポー）Ｊｂは外
管１の頂ｓも＝係着されている。そして上記発光管２に
おける一方の主電極Ｊｍは一方のｆｙｆ！−ト１ｍに電
気的に接続されており、他方の主電極ｓｂはリード線９
を介して接続線１０に接続され、この接続線１０はステ
ム１（；封止した他の内導線ａｈζ；接続され【いる。

上記−万の内導線ｊｂは口金１１（：接続されていると
ともシー、他方の内導線１ｂは口金１１の１イレット端
子１２ζ；接続されてＶする。

一方前記起動用補助電極４は、始動用補助抵抗１Ｊおよ
び常閉形〕童イメタルスイッチ１４を介して上記接続線
１０Ｉ：接続されている。

そして一方のチ＃−）　ｇ　１にはグロ一点灯管１ｓが
点灯管ホルダー１６を介して取り付けられている。この
グロ一点灯管１ｊから導びかれた一対のリード線ＪＦａ
、ＪＦｂのうちの一方１１１は、ｆポート６麿と接続さ
れており、ｔた他方のリード線ＪＦｂは限流抵抗１１の
一端に接続されている。この限流抵抗１８の他端は上記
バイメタルスイッチ１４と始動用補助抵抗１ｊとの接続
部位に接続されている。

したがって上記点灯管１ｊと、限流抵抗１８およびバイ
メタルスイッチ１４は第２図口示されるように直列回路
を構成しており、この直列回路は発光’１Ｆｊ（二対し
て並列に接続されて（するものである。

しかして１発光管２内に設けられた主電極３ｍ、Ｊｂは
、第３図のごとく構成されて％Ｘる。

すなわち、第３図は一方の主電極１ｍを代表として示す
が、主電極３ａは、タングステン、もしくはトリツムＴ
ｈを含有したタングステンからなる電極軸５ｏｂｓ、タ
ングステンからなる電極コイル３１を巻装しである。電
極コイル３１は二層コイルであるが、この電極コイルは
単層もしくは２重コイルであってもよい。上記電極コイ
ルＪ１には少なくとも安定動作時に動作温度が１３５０
Ｃ’ないし１８０・・ＯＣの範囲となる箇所、たとえば
外側で最先端部儂二、スカンジウムなどからなる希土類
金鵬ｊＸが蒸着、溶射などの手段で付着されている。

なお、外管１内には窒素ガスまたは窒素ガスと他の不活
性ガスとの混合ガスが、たとえば４　Ｑ　Ｑ　ｔｏｒｒ
程反封入されている。また限流抵抗１ａは３０００程度
の抵抗値に設定されている。

このような構成に係る実施例の作用について説明する。

ランプは第２図砿：示されるよう：：、水銀灯用安定器
１ｇを介して電＠１０に接続されるものであるが、始動
時には常閉パイメダルスイッチ１４が閉じられているの
で、このスイッチ１４゜限流抵抗１ｓおよびグロ一点灯
管１５に電流が流れる。上記グロ一点灯管１５にあって
はこのグロー電流書−よって点灯管１５内のバイメタル
が加熱されて点灯管接点が開閉し、よって安定器Ｊ−を
限流抵抗１ｇを介して断続する。この閉塞電流の縦動に
・よって安定器１９が／ｌｌスス圧を発生し、この゛、
ン譬ルス電圧は起動用補助電極４とこれに近接シ：・た
一方の主電極３・との間、および両生電極！−、Ｊｂ間
に投与される。このため発光ｆ２は始動することになる
。

発光管２が始動すると１発光管２からの熱によってバイ
メタルスイッチ１４が加熱されて開かれるので直流回路
を解放し１点灯管１５．限流抵抗１８舊：電流が流れる
のを防止し、かつ補助電極４と主電極３１とを同電位に
保つ。

上記のげとき作動のメタルノ蔦？イドラングにおいて、
電極コイル３１に希土類金属たとえばスカンジウムメタ
ル３２を付着させたので、このスカンジウムメタル３２
が点灯中に電極軸３０の先端部分を榎い、よって電極温
度が下がるので電極軸３０先端の仕事関数を引き下けて
タングステンの蒸発を抑止し、かつイオンｌソノ櫂−ト
礪二よるスパッタリングの減少を促し、電極軸先端、つ
まりアーク輝点の変形を少くする。

この結果、始動電圧および立消電圧の上昇を防止する。

また上記スカンジウムメタルは、ムロｒ＞サイクルによ
る遊離ムロｒンを捕捉し、遊離ムロｒンが発光管材料の
ケイ素（８ｉ）と反応することを抑止する。したがって
へロｒン化ケイ素が電極先端に形成されることがなく、
ケイ素とタングステンとの反応も防止されるので、タン
グステンか電極から飛散して管壁に付着することも少く
なる。

この結果、前記タングステンの蒸発、スパッタリングお
よび上記タングステンの飛散が減じられ、管壁の黒化が
少くなり、光束維持率が改善される。

しかもスカンジウムメタル３２は電極コイル３１に付着
させであるので、スカンジウムメタル３２が直接に管壁
に付着する割合が少くなり。

このためスカンジウムメタル３２自身が可視光を迩ぎる
割合を軽減し、光束維持率の向上に寄与する。

第４図ないし第６図は、スカンジウムメタル３２を電極
コイル３１の先端部に付着させんものと、付着させない
ものについて、各々光束維持率、始動電圧、立消電圧の
推移を調べた結果を示す。使用したランプは、　８ｃＩ
ｓ　　とＮｍＩを用いた４００Ｗメタルハラ身トランプ
であり、それぞれ実線Ａは第３図のごとき本実施例ラン
グ、破線Ｂは従来ランプを示す。第４図の光束維持率特
性において、使用初期は大差ないが、使用時間の経過と
ともに本実施例のラングが有利になることが判る。また
′ｓ５図の始動電圧特性においては、使用時間が経過し
ても１本実施例ラン／は従来のものに比べて始動電圧を
低く維持していることが認められる。さらに第６図の立
消電圧は、使用時間の経過に伴って従来ラングよりも本
実施例ランプは立消電圧が低下ぎみに差を生じているこ
とが理解できる。

なお、希土類金員の付着箇所は１３５０ｔ：’ないし１
８００Ｃの範囲が望まれるのは以下の理由による。すな
わち、電極に付着させた希土類金員は発光管２の管壁に
付着せずに電極ｊｍ。

３ｍ二回帰してくれることが必要で、この回帰性は温度
の高い箇所に戻ることから１３５０Ｃ以上の箇所が必要
となる。なお１３５０Ｃは経験値である。また１８００
Ｃ以上の箇所は希土類金属自身が蒸発してしまって管理
に付着するので好ましくない。

ちなみ償ユ、第３図において４０　ＯＷ級メタル端部（
はぼ！、）で１６００Ｃ前後、コイルの後端部（はばｉ
ｔ　　）で１３００ｔ：’前後であり。

このことから希土類金属はコイル３１の先端部の１タ一
ン目外表面に付着させることが有効である。

また希土類金属の中でも、スカンジウムは最つとも多用
されており、スカンジクムへロｒン化物を発光金属とし
て使用した場合；：は、電極に付着させる希土類金員も
スカンジウムメタルが最適であるが、希土類金属のへロ
ｒン化物と電機の希土類金員はその材料の組合せがいか
ようであっても′効果がある。

さらに電極に希土類金属を付着させる場合には、第７図
や一８図のように、希土類の金属片１０を電極コ・、、
、老ルＪ１内、コイル間などに挾み込んでもよい。□ 〔発明の効果〕 以上詳述した通り本発明は、主電極に希土類金１／１４
を付着させたので、この希土類金属が電極を覆うこと（
二より電極の仕事関数を引き下け。

イオンがンパードによるスフ４ツタリングを防止し、か
っこの希土類金属が遊離へログンを捕捉するので、光束
維持率が向上し、かつ始動電圧。

立消電圧を低下させて始動性も向上させる。しかも希土
類金属は電極に付着させたため、希土類金属自身が発光
管壁に付着する割合が少くなり、可視光の遮蔽も少くな
って光束が向上する利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし４６図は本発明の一実施例を示し、第１図
は水銀灯用安定器適合形メタルパライトランプの構成図
、第２因はその回路図、第３図は電極を示す図、第４図
ないし第６図は特性図、第７図および１１８図はそれぞ
れ変′形例を示す電極の図である。 １・・・外管、２・・・発光管、３ｍ、Ｊｂ・・・主電
極。 ４・・・起動用補助１ｊＩＣ＆、ｓｏ・・・電極軸、３
）・・・電極コイル、ｓｘ、ｖｏ・・・希土類金属。 第１図 第２図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の主電極を備えた発光管内に、水銀と始動用
   希ガスおよび少なくとも希土類金属へロｒン化物の１種
   を封入したメタルパライトラングにおいて、上記主電極
   に希土類金属を付着させたことを特徴とするメタルハラ
   イドラング。
2. （２）上記希土類金属は主電極において安定動作状態時
   の動作温度が１３５０１：’ないし１８００Ｃの範囲と
   なる箇所に付着させ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. （３）発光金属としてスカンジクムへログン化物を使用
   する場合には、主電極に付着させる希土類金属はスカン
   ジウムであることを特徴とする特許請求の範囲第（１１
   項または５（２）項記載のメタルハライドラング。