JPS5838452A - 小形メタルハライドランプ - Google Patents
小形メタルハライドランプInfo
- Publication number
- JPS5838452A JPS5838452A JP56137232A JP13723281A JPS5838452A JP S5838452 A JPS5838452 A JP S5838452A JP 56137232 A JP56137232 A JP 56137232A JP 13723281 A JP13723281 A JP 13723281A JP S5838452 A JPS5838452 A JP S5838452A
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- JP
- Japan
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- temperature
- lamp
- nai
- metal halide
- light emission
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/12—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
- H01J61/125—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having an halogenide as principal component
Landscapes
- Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は発光管の内容積がｌ ｃ、ｃ以下の小形メタル
ハライドランデに関する。
ハライドランデに関する。
電極を備えた石英ガラス製発光管内に、水銀と始動用希
ガスおよび沃化ナトリウム、沃化スカンジウムなどの金
属ハロゲン化物を封入して成るメタルハライドランプは
高効率で高演色性であるため、省エネルギー形光源とし
て注目されている。そして近年においては、この高効率
性に注目して一般家庭用の照明とｌ−て白熱電球やけい
光ランプに置き喚えることの試みが種々なされている。
ガスおよび沃化ナトリウム、沃化スカンジウムなどの金
属ハロゲン化物を封入して成るメタルハライドランプは
高効率で高演色性であるため、省エネルギー形光源とし
て注目されている。そして近年においては、この高効率
性に注目して一般家庭用の照明とｌ−て白熱電球やけい
光ランプに置き喚えることの試みが種々なされている。
従来においてはメタルハライドランプを小形化すると、
小形化の割合以上にランプ効率が著しく低下して実用的
でないものであった。しかしながら発光管の幾何学的構
造を工夫すれば小ワツトのランプでも効率の向上が得ら
れることが判ってきた。すなわち、たとえば第１図に発
光管の構造を示しであるごとく、放電空間部は略球状形
とし、この中央球状部１の両端に断面が円形もしくは楕
円形をなした棒状封止部２゜２を形成し、これら封止部
２．２にＩＩ！極３，３を封着するとともに、この封止
部２，２にモリブデン等の金属箔導体４，４を封止し、
これら金属箔導体４，４を外部リード線５．５に接続し
である。
小形化の割合以上にランプ効率が著しく低下して実用的
でないものであった。しかしながら発光管の幾何学的構
造を工夫すれば小ワツトのランプでも効率の向上が得ら
れることが判ってきた。すなわち、たとえば第１図に発
光管の構造を示しであるごとく、放電空間部は略球状形
とし、この中央球状部１の両端に断面が円形もしくは楕
円形をなした棒状封止部２゜２を形成し、これら封止部
２．２にＩＩ！極３，３を封着するとともに、この封止
部２，２にモリブデン等の金属箔導体４，４を封止し、
これら金属箔導体４，４を外部リード線５．５に接続し
である。
このような構造のメタルハライドランプは、中央球状部
ｌの放電空間を球状として対流の円滑化を可能に１〜、
封止部の形状が棒状になっていることがら封止部の容積
が比較的小さくなってこの封止部を通じる熱伝導損失が
少くなり液冷部温度の上昇が可能になり、さらには電極
間距離を短かくして電位傾度を高くするなどのため、小
ワツト化しても高効率のランプが得られるものと考えら
れる。
ｌの放電空間を球状として対流の円滑化を可能に１〜、
封止部の形状が棒状になっていることがら封止部の容積
が比較的小さくなってこの封止部を通じる熱伝導損失が
少くなり液冷部温度の上昇が可能になり、さらには電極
間距離を短かくして電位傾度を高くするなどのため、小
ワツト化しても高効率のランプが得られるものと考えら
れる。
このような高効率のメタルハライドランプを白熱電球々
とと置き換えるには、そのランプサイズが５０ワツト以
下で充分であり、この場合上記のごとき適切な幾何学的
形状を採用すると発光管内容積は１ ｃ、ｃ以下となる
。
とと置き換えるには、そのランプサイズが５０ワツト以
下で充分であり、この場合上記のごとき適切な幾何学的
形状を採用すると発光管内容積は１ ｃ、ｃ以下となる
。
一方、この種メタルハライドランプを白熱電球と代替す
る場合、その分光的特性が白熱電球と違和感を生じない
ことに配慮する必要があり、製造上の目やす基準として
、ランプの色温度は少なくとも３５００１（以下であり
、平均演色評価数（Ｒａ）は７０以上であｈＳさらに発
光効率ば６ｏｂル４１以−ヒが望１れる。
る場合、その分光的特性が白熱電球と違和感を生じない
ことに配慮する必要があり、製造上の目やす基準として
、ランプの色温度は少なくとも３５００１（以下であり
、平均演色評価数（Ｒａ）は７０以上であｈＳさらに発
光効率ば６ｏｂル４１以−ヒが望１れる。
本発明はこのような事情にもとづｔ！がされたもので、
その目的とするところは上述のごとき白熱電球と置き換
えて使用する場合に、分光的特性が上記基準を満足する
ことができる小形メタルハライドランプを提供しようと
するものである。
その目的とするところは上述のごとき白熱電球と置き換
えて使用する場合に、分光的特性が上記基準を満足する
ことができる小形メタルハライドランプを提供しようと
するものである。
以下本発明の詳細な説明する。
本発明者らは上記分光的特性の条件を満足するために種
々の実験を行った。牛ず発光管内の封入物として、大、
中形メタルハライドランプにも使用されている沃化ナト
リウム（ＮａＩ）と沃化スカンジウム（５ＯＩ３）を採
用した。この封入物は発光管内の上下発光不均一をなく
して適度な液冷部温度を採ると、他の封入物に比べて高
効率が得られるとともに、液冷部温度を上列させると効
率が上昇しかっ色温度が低下することは、犬、中形メタ
ルハライドランプですでに確められてオ？す、［７たが
って上記基準に合致させ易いためである。
々の実験を行った。牛ず発光管内の封入物として、大、
中形メタルハライドランプにも使用されている沃化ナト
リウム（ＮａＩ）と沃化スカンジウム（５ＯＩ３）を採
用した。この封入物は発光管内の上下発光不均一をなく
して適度な液冷部温度を採ると、他の封入物に比べて高
効率が得られるとともに、液冷部温度を上列させると効
率が上昇しかっ色温度が低下することは、犬、中形メタ
ルハライドランプですでに確められてオ？す、［７たが
って上記基準に合致させ易いためである。
このような封入物においては、その発光が水銀と、ナト
リウムと、スカンジウムの３つに依存する。分光的特性
、光効率はこれら３つの発光の強度およびその比率に左
右されることが判っており、またこれらは発光管の液冷
部温度Ｔ（℃）と、Ｎａｌと５ｃＩｙ、の封入重量比（
Ｎａ Ｉ ／Ｓ ｅ Ｉ ３）Ｒに依存することも判っ
ている。すなわち封入比Ｒが小さくなるとＳｃの発光が
増加するし、液冷部温度Ｔが増加するとＳｅとＮａの発
光が強まりＩ（ｇの発光が弱くなる傾向をもつ。
リウムと、スカンジウムの３つに依存する。分光的特性
、光効率はこれら３つの発光の強度およびその比率に左
右されることが判っており、またこれらは発光管の液冷
部温度Ｔ（℃）と、Ｎａｌと５ｃＩｙ、の封入重量比（
Ｎａ Ｉ ／Ｓ ｅ Ｉ ３）Ｒに依存することも判っ
ている。すなわち封入比Ｒが小さくなるとＳｃの発光が
増加するし、液冷部温度Ｔが増加するとＳｅとＮａの発
光が強まりＩ（ｇの発光が弱くなる傾向をもつ。
液冷部温度Ｔに関して、この種小形ランプは、大、中形
ランプに比べて高くすることができる有利さがある。何
故ならば、石英側の発光管の場合、長時間の耐高温性を
考慮すると管壁温度の最高値は１２（１０℃以下にしな
ければ軟化してし棟うものである。犬、中形ランプの場
合は発光管の液冷部温度と最高部温度との間に、発光５
− 管が大きいことからどうしても差を生じるので、液冷部
温度を高くすると最高部温度が１２００Ｃを超えるため
、実用的に長寿命のランプを得ようとすれば液冷部温度
を７５０ＵＪ’人下に規制しなければならない。これに
対して内容積が］ ｃ、ｃ以下の小形ランプは、最冷部
位置と最高部位置が距離的に近いゆえに、液冷部温度と
最高部温度とに著しく差が生じなく、その差を約１００
Ｙ〕以下にすることができる。このことは液冷部温度
Ｔを高くとることができる原因である。
ランプに比べて高くすることができる有利さがある。何
故ならば、石英側の発光管の場合、長時間の耐高温性を
考慮すると管壁温度の最高値は１２（１０℃以下にしな
ければ軟化してし棟うものである。犬、中形ランプの場
合は発光管の液冷部温度と最高部温度との間に、発光５
− 管が大きいことからどうしても差を生じるので、液冷部
温度を高くすると最高部温度が１２００Ｃを超えるため
、実用的に長寿命のランプを得ようとすれば液冷部温度
を７５０ＵＪ’人下に規制しなければならない。これに
対して内容積が］ ｃ、ｃ以下の小形ランプは、最冷部
位置と最高部位置が距離的に近いゆえに、液冷部温度と
最高部温度とに著しく差が生じなく、その差を約１００
Ｙ〕以下にすることができる。このことは液冷部温度
Ｔを高くとることができる原因である。
しかしながら５ａＩ３を封入物として採用した場合には
管壁温度が１０００℃以上に達するとＳ ｏ Ｉ ５と
石英との反応が激しくなり、小形ランプにおいてはこの
反応の影響がきわめて大きいので、実用的に長寿命とす
るためには液冷部温度を９００℃以下に抑制しておくこ
とが望まれる。
管壁温度が１０００℃以上に達するとＳ ｏ Ｉ ５と
石英との反応が激しくなり、小形ランプにおいてはこの
反応の影響がきわめて大きいので、実用的に長寿命とす
るためには液冷部温度を９００℃以下に抑制しておくこ
とが望まれる。
このように液冷部温度Ｔの上限を９０（１℃とした場合
に、ＮａＩとＳ ａ Ｉ ５の封入比Ｒが電球置換形ラ
ンプとして不適当な領域があることが判った。
に、ＮａＩとＳ ａ Ｉ ５の封入比Ｒが電球置換形ラ
ンプとして不適当な領域があることが判った。
すなわち、封入比Ｒが１０を超える場合、Ｎａ６−
発光に対してＳｃ発光の割合が小さく、液冷部温度の上
昇に伴ってＮａ発光とＳｃ発光が同様の変化をするので
色温度は所望の値をイ９るが、平均演色評価数（Ｒａ
）は７０未満となり、なお悪いことはＳｃ発光に対して
Ｎａ発光が強いため黒体軌跡からのずれ（偏差）が大き
くなって光色はピンク系を帯びて白熱電球に比べて違和
感が大きい。
昇に伴ってＮａ発光とＳｃ発光が同様の変化をするので
色温度は所望の値をイ９るが、平均演色評価数（Ｒａ
）は７０未満となり、なお悪いことはＳｃ発光に対して
Ｎａ発光が強いため黒体軌跡からのずれ（偏差）が大き
くなって光色はピンク系を帯びて白熱電球に比べて違和
感が大きい。
また封入比Ｒが２未満の鴫合には、 Ｎａ発光に対（〜
てＳｃ発光が大きいから、光色は緑を帯びて白熱電球に
対する違和感が大きく、またアークの陥れも発生する。
てＳｃ発光が大きいから、光色は緑を帯びて白熱電球に
対する違和感が大きく、またアークの陥れも発生する。
このようなことからＮａＩと５ｃＩ５の封入比Ｒは２〜
１０の間に規制する必要がある。
１０の間に規制する必要がある。
一方、この種ランプの効率の点で注意しなければならな
い要素として電位傾度（単位アークレ当りのランプ電圧
） Ｗ （Ｖ／ａａｉ）が挙げられる。
い要素として電位傾度（単位アークレ当りのランプ電圧
） Ｗ （Ｖ／ａａｉ）が挙げられる。
電位傾度は大部分、単位アーク長当りの水銀量で決まる
が、このよりな１ｃ、℃以下の小形ランプの場合、電位
傾度が低すぎると対流が不活発となり又ランデ電流を大
きくしなければならないのでエネルギーが電離にとられ
てしまうことおよび封止部の熱損失が増して効率の低下
を生じる。一方電位傾度が高すぎると対流が活発すぎて
乱流を招き、かつ石英ガラスとの反応が生じてクラ、り
の原因とがることが判った。
が、このよりな１ｃ、℃以下の小形ランプの場合、電位
傾度が低すぎると対流が不活発となり又ランデ電流を大
きくしなければならないのでエネルギーが電離にとられ
てしまうことおよび封止部の熱損失が増して効率の低下
を生じる。一方電位傾度が高すぎると対流が活発すぎて
乱流を招き、かつ石英ガラスとの反応が生じてクラ、り
の原因とがることが判った。
このようなことをもとに岐冷部温度および電位傾度につ
いての実験を行い、液冷部温度Ｔは封入比Ｒとの関係に
おいて一１ＯＲ＋８４０５Ｔ≦９００、電位傾度Ｗｌｄ
、 １７．５≦Ｗ≦２７．５ ノ１ｉＨＩ４［ＩＬ制す
ればよいことを確認した。
いての実験を行い、液冷部温度Ｔは封入比Ｒとの関係に
おいて一１ＯＲ＋８４０５Ｔ≦９００、電位傾度Ｗｌｄ
、 １７．５≦Ｗ≦２７．５ ノ１ｉＨＩ４［ＩＬ制す
ればよいことを確認した。
以下実験例にもとづき説明する。
〔実験１〕
第１図のごとき構造の発光管を用いた４０Ｗ級メタルハ
ライドランプであって、中央球状部１の最大内径を７ｔ
ｘｓ％電極間距離４■とじ、水銀４Ｔｎ９、ア／ｌ／
ｍｌ” ンガス１２０ Ｔｏｒｒ 、 ＮａＴとＳ ａ
Ｔ ３の封入総量は４ Ｔｎ９でその封入比（重量比
）１（を２．４．６，８．１０に種々変えた発光管を製
作した。ランプ電圧はそれぞれ９０±５ゼルト内に入っ
た。（電位傾度は２２．５Ｖ／１ｍ）これら５種類のラ
ンプをその液冷部温度Ｔをインジウムパスで規制して定
格人力４０Ｗで分光特性を測定した。第２図は上記測定
による最冷部温度Ｔと色温度の関係を示す。各曲線で屈
曲線が存在するのは、液冷部温度Ｔが高くなるとナトリ
ウムの自己吸収が大きくなってこれが拡大するために色
温度が上昇するからである。
ライドランプであって、中央球状部１の最大内径を７ｔ
ｘｓ％電極間距離４■とじ、水銀４Ｔｎ９、ア／ｌ／
ｍｌ” ンガス１２０ Ｔｏｒｒ 、 ＮａＴとＳ ａ
Ｔ ３の封入総量は４ Ｔｎ９でその封入比（重量比
）１（を２．４．６，８．１０に種々変えた発光管を製
作した。ランプ電圧はそれぞれ９０±５ゼルト内に入っ
た。（電位傾度は２２．５Ｖ／１ｍ）これら５種類のラ
ンプをその液冷部温度Ｔをインジウムパスで規制して定
格人力４０Ｗで分光特性を測定した。第２図は上記測定
による最冷部温度Ｔと色温度の関係を示す。各曲線で屈
曲線が存在するのは、液冷部温度Ｔが高くなるとナトリ
ウムの自己吸収が大きくなってこれが拡大するために色
温度が上昇するからである。
前述したように、白熱電球と置き換えて色温度に違和感
を与えないためには色温度を３５００に以下ｆしなけれ
ばならない。したがって各封入比Ｒに対して色温度が３
５００ Ｋ以下になる領域を、Ｒと液冷部温度Ｔとの関
係に画き直すと、第３図のごとき斜線領域となる。第３
図の斜線領域はＴ≦−１０１’Ｌ＋８４０であり、した
がって前述した液冷部温度９００ ℃以下の規制理由と
組合せると、 一１ＯＲ＋８．ｉｎ≦Ｔ≦９００ ・・・・−・・・
・・−・−・・・・（１）を満足する必要がある。
を与えないためには色温度を３５００に以下ｆしなけれ
ばならない。したがって各封入比Ｒに対して色温度が３
５００ Ｋ以下になる領域を、Ｒと液冷部温度Ｔとの関
係に画き直すと、第３図のごとき斜線領域となる。第３
図の斜線領域はＴ≦−１０１’Ｌ＋８４０であり、した
がって前述した液冷部温度９００ ℃以下の規制理由と
組合せると、 一１ＯＲ＋８．ｉｎ≦Ｔ≦９００ ・・・・−・・・
・・−・−・・・・（１）を満足する必要がある。
また第４図に、各封入比ごとの液冷部温度と９−
平均演色評価数Ｒａとの関係を示した。白熱電球と置き
換えるために、Ｒａを７０以上にするには、上記（１）
式を満足していれば良いことが、この第４図からも確認
される。
換えるために、Ｒａを７０以上にするには、上記（１）
式を満足していれば良いことが、この第４図からも確認
される。
つまり、（１）式を満足すれば色温度を３５００に以下
にすることができるとともに、Ｒａを７０以上にするこ
とができることも判る。
にすることができるとともに、Ｒａを７０以上にするこ
とができることも判る。
〔実験２〕
上記各封入比の発光管を外管内に収ｎ Ｌ、６各のラン
プについて電位傾度を種々変えた場合にランプ効率（乙
ｍ ／Ｗ ）が（ｉ ０１ｔｎ ／Ｗ以上に達する点に
ついて調べると、第５図の特性を得た。
プについて電位傾度を種々変えた場合にランプ効率（乙
ｍ ／Ｗ ）が（ｉ ０１ｔｎ ／Ｗ以上に達する点に
ついて調べると、第５図の特性を得た。
第５図において斜線領域は効率６０１ｍ／Ｗ以上に及ぶ
範囲であり、中には８５１ｍ／Ｗにも達するものが認め
られた。そして斜線領域ではアークの揺れが認められか
かった。斜線領域の共通部分は電位傾度Ｗ （Ｖ／嘘）
が １７．５≦Ｗ≦２７．５ ・・・川・・・・・・・
・−・−・・・−・・川・ （２）の範囲である。
範囲であり、中には８５１ｍ／Ｗにも達するものが認め
られた。そして斜線領域ではアークの揺れが認められか
かった。斜線領域の共通部分は電位傾度Ｗ （Ｖ／嘘）
が １７．５≦Ｗ≦２７．５ ・・・川・・・・・・・
・−・−・・・−・・川・ （２）の範囲である。
上記〔実験１〕および〔実験２〕から、Ｒが１０−
２〜１０の仲間で、
−１，ＯＲ＋ ８４０≦Ｔ≦９００
１７５≦Ｗ≦２７５
の範囲を満足すれば、色温度を３ＦｉＯＯＫ以下、平均
演色評価数（Ｒａ ）を７０以上とすることができかつ
光効率を６０１ｍ／Ｗ以上にすることができるから、白
熱電球と置き換えて使用することが可能であることが判
る。
演色評価数（Ｒａ ）を７０以上とすることができかつ
光効率を６０１ｍ／Ｗ以上にすることができるから、白
熱電球と置き換えて使用することが可能であることが判
る。
以上詳述した通り本発明によれば、発光管内容積がＩ
Ｃ，Ｃ以下であり封入物としてＮａＩとＳ ｃ Ｉ ３
とを封入した小形メタルハライドランプにおいて、ラン
プ色温度を３５００に以下となり、平均演色評価数を７
０以上とすることができ、かつ光効率も６０１ｍ／Ｗ以
上となるので、白熱電球と代替しても違和感を生じるこ
とがない光源を得ることが可能になる。
Ｃ，Ｃ以下であり封入物としてＮａＩとＳ ｃ Ｉ ３
とを封入した小形メタルハライドランプにおいて、ラン
プ色温度を３５００に以下となり、平均演色評価数を７
０以上とすることができ、かつ光効率も６０１ｍ／Ｗ以
上となるので、白熱電球と代替しても違和感を生じるこ
とがない光源を得ることが可能になる。
第１図は発光管の構成図、第２図ないし第５図は実験結
果を示す特性図である。 Ｉ・・・中央球状部、２・・・封止部、３・・・電極。 １１−
果を示す特性図である。 Ｉ・・・中央球状部、２・・・封止部、３・・・電極。 １１−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 電極を備えた石英ガラス製発光管の内容積がｌ ｃ、ｃ
以下であり、該発光管内に水銀と希ガスおよび沃化ナト
リウム（ＮａＩ ）と沃化スカンジウム（５ｃＩ５ ）
を封入した小形メタルハライドランプにおいて、定常点
灯中の発光管最冷部温度をＴ （℃）、沃化ナトリウム
と沃化スカンゾウムの範囲においてそれぞれのＲに対し
て 一１ＯＲ＋８４０≦Ｔ≦９００ とし、かつ発光管の電位傾度Ｗ （Ｖ／’＋１ＩＩ１１
）を１７．５≦Ｗ≦２７．５ としたことを特徴とする小形メタルハライドランプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56137232A JPS5838452A (ja) | 1981-09-01 | 1981-09-01 | 小形メタルハライドランプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56137232A JPS5838452A (ja) | 1981-09-01 | 1981-09-01 | 小形メタルハライドランプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5838452A true JPS5838452A (ja) | 1983-03-05 |
Family
ID=15193865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56137232A Pending JPS5838452A (ja) | 1981-09-01 | 1981-09-01 | 小形メタルハライドランプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5838452A (ja) |
-
1981
- 1981-09-01 JP JP56137232A patent/JPS5838452A/ja active Pending
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