JPS61230258A - 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】 産業上の利用分野 本発明は発光管始動用の点灯管を外管内に具備したメタ
ルハライドランプに関するものである。

従来の技術 メタルハライドランプにおいて、両端部に電極が封着さ
れた発光管内には金属ハロゲン物、水銀および始動用希
ガスが封入されている。発光管は通常、石英ガラスより
構成されている。このようなメタルハライドランプは両
電極間に生じるアーク放電の熱によって金属ハロゲン化
物が蒸発、解離し、発光することによって効率と演色性
が著しく改善されている。

しかし、このメタルハライドランプは高圧水銀ランプで
一般に用いられている電子放射性のすぐれたバリウム系
の電子放射物質が使用できないため、高圧水銀ランプに
比べ、始動電圧が高い。そのため、このメタルハライド
ランプではこれを水銀灯用安定器で点灯させるのに、外
管内に高圧パルスを発生する点灯管を内蔵する構成等が
採用されている。

発明が解決しようとする問題点 ところが、点灯管を内蔵するという強制的な手段によっ
て、２ンブの始動を確保している場合は、動程中に発光
管の始動レベルが多少悪化しても、パルスによって強制
的にランプが始動される傾向にあり、定格寿命時間の数
倍の期間にわたってラップが始動可能な状態になる。

他方、発光管を構成する石英ガラスは動程中の長時間に
わたる高温によって徐々に強度が劣化しているので、定
格寿命の数倍にもわたる期間点灯されると、発光管の動
作圧以下の耐圧強度となって、発光管が破損するおそれ
がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ランプ
の累積点灯時間が、１ｏｏｏＯ時間〜２００００時間の
閣内に不点灯に至るメタルノ・ライドランプを提供する
ものである〇 問題点を解決するための手段 本発明のメタルハライドランプは、容器内に少なくとも
片側か熱応動素子からなる電極を有するとともに、ヘリ
ウムを主体とする放電気体を充填してなる点灯管をパル
ス発生用素子として用い、前記点灯管の初期のヘリウム
ガス圧をＰ　ｏ　（Ｔｏｒ　ｒ　）、ランプの点灯時間
上（時間）とし、を時間後のヘリウム分圧をＰ（Ｔｏｒ
ｒ入点灯管のランプ点灯中の平均温度をＴ（℃）、およ
び平均温度Ｔによって定まる定数をＫｔ Ｋとするとき、Ｐ＝Ｐ０・ｅ　　（ただし、Ｋ＝３．５
４０１６Ｘ１０−１０−Ｔ’−２，０９０２３Ｘ１　ｏ
−７，７２−＋４．２３２８４Ｘ１０　−Ｔ　−２，８
５８５３Ｘ１０　　）　（Ｄ式によって与えられるヘリ
ウム分圧Ｐが、２２Ｔｏｒｒにまで低下する時間が１０
０００時間〜２００００時間の 内になるように、前記初期＼リウムガス圧と前記平均温
度を決定した点灯管を外管内に設けたものである。

作　　用 この構成により、外管内に設けられた点灯管は発光管か
らの熱によって加熱され温度上昇し、このため点灯管の
容器内に封入されたヘリウム主体の放電−シ容器壁を透
過し、外管内に徐々に拡散してゆく。その結果、点灯管
内のヘリウム分圧が徐々に減少して２２Ｔｏｒｒにまで
低下する時間が１ｏ００ｏ時間〜２００００時間になっ
た時、ランプは不点灯に至る。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の一実施例のメタルハライドランプを示
しており、ランプ定格電力は４００Ｗで、高圧水銀ラン
プ用の一般形安定器（チョーク形）を用い、電源電圧２
００Ｖで点灯するものである。

同図において、内径２ＯＪＩＢ、電極間距離４３ｍ）の
石英製発光管１０両端には電極２が封着されており、内
部にはスカンジウム、ナトリウムの沃化物、水銀および
始動補助用のアルゴンガスが封入されている。発光管１
はステム枠３によって外管４のほぼ中央に保持されてい
る。点灯管６は口金側のステム枠３の近傍に取付けられ
ており、限流抵抗６とバイメタルスイッチ７との直列体
が発光管１の両主電極と並列に接続されている。補助電
極８は補助抵抗９を通じて隣接主電極と反対電位が印加
されて構成になっている。

点灯管５は、第３図に示すように、内径１１．７５鵬の
鉛ガラスからなるガラス容器９を備え、３１０２６８．
６％、Ａｌ５Ｏ１２，０％、　ＢａＯ１，５％　、　Ｐ
ｂＯ２６，６％、　Ｎａ２Ｏ８，３％、　Ｋ２Ｏ４，０
％　、　５ｌ）２０ｓＯ１２％の組成からなる。ガラス
容器９の開口端にはステム１２が気密に封止られており
、このステムに設けられた２本のリード線１３の先端部
には一対の熱応動素子１ｏが接続されている。さらに熱
応動素子１０の先端部には直径Ｏ，ａ叫、長さ２．５ｍ
のタングステン接点１１が溶接されている。

点灯管５の内部には、ヘリウム９３％、水素５％、アル
ゴン２％の混合ガスが５８　Ｔｏｒｒ封入されている。

かかる点灯管６は発光管中心からの距離１０８腸の位置
に取付けられている。この場合の点灯管６のランプ点灯
中の平均温度は２００°Ｃであった。

このような構造のランプ５本について、第３図に示す点
灯回路を用いて点灯し寿命試験を行なったところ、１１
０００時間〜１３２００時間、平均１２２００時間でラ
ンプが不点となった。

次に、本発明を完成するに至った実験内容について説明
する。

まず・発明者は、第２図に示すような構成で内部にヘリ
ウムガスを８６％以上含む点灯管を用い、発光管の破壊
強度と点灯時間との関係を調べたところ、第４図に示す
ように、通常の管壁負荷で動作するメタルハライドラン
プでは、２００００時間以上の累積点灯時間で、発光管
の破壊強度が初期の約半分に低下していることが判明し
た。しかも、その破壊強度が２００００時間付近で急激
に低下するので、２００ｏｏ時間を越える点灯はランプ
の破損確率を増大させる可能性があり、好ましいもので
はない。しかしながら、ランプの累積点灯時間は一般に
管理されておらず、ランプが２０ｏｏＯ時間を越えて点
灯使用される場合が発生する。

他方、通常のメタルハライドランプの定格寿命は９００
０時間が普通であり、低ワツトの一部ランプは６０００
時間である。したがって、１０６００時間以上でランプ
が不点になっても、何ら不都合は生じない。このような
理由によって、ランプの累積点灯時間が１ｏｏｏｏ時間
〜２ｏｏｏｏ時間内に不点灯に至らせればよい。

ヘリウムを約８６％以上含む易放電気体が封入された前
記点灯管が外管内に保持される場合、発管内のヘリウム
分圧は徐々に減少する。

点灯管内のヘリウム分圧と点灯管の動作開始電圧（以下
、閉路電圧と称す）との関係は、第６図に示すように、
点灯管内のヘリウムが約８５％以上含む易放電気体を封
入した場合、ヘリウム分圧が２２　Ｔｏｒｒのとき、閉
路電圧が２００Ｖに達するので累積点灯時間が１０００
０時間〜２００００時間にヘリウム分圧が２２　Ｔｏｒ
ｒになるよう、点灯管の初期ヘリウム分圧Ｐ０（Ｔｏｒ
ｒ）と点灯管の平均温度Ｔ　（℃）を制御することによ
って、その時間内にランプを不点に至らせることが可能
である。

勺つムガスがガラス容器壁を透過する状榊弘える式は、
−理論的に次式で与えられる。

Ｐ　＝　Ｐ　　−ｅ−Ｋｔ ただし、Ｐｏ：点灯管内に封入された初期のヘリウムガ
ス圧（Ｔｏｒｒ） ｔ　：ランプの点灯時間（時間） Ｐ　：を時間後の点灯管内のヘリウム ガス分圧（Ｔｏｒｒ） Ｋ　：定数 定数には、一般には、ガスの種類、ガラス材質および温
度によって決定されるが、ここではヘリウムガスを用い
ているので一定であり、ガラス材質についても、通常、
用いられている軟質ガラスと総称されるガラスでは、ガ
ラス材質によるＫへの影響はほとんどないことを実験的
に確認している。したがって、定数には、点灯管のラン
プ点灯中の平均温度Ｔ　（℃）によってのみ決定される
定数となる。定数にと平均温度Ｔ　（℃）との関係は、
動程中の点灯管のガス圧測定のデータから次式の近似式
で与えられる。

Ｋ＝３．５４０１６Ｘ１０　　＠Ｔ　−２，０９０２３
Ｘ１０　−Ｔ＋４．２３２８４Ｘ１０−Ｔ　−２，８５
８５３Ｘ１Ｃ）”’第６図は、例えばＰｏ：５３．９４
ＴＯｒｒの点灯管内のヘリウム分圧の変化を点灯管の平
均温度Ｔをパラメータとして、Ｐ＝Ｐ０・ｅ−Ｋｔの式
から計算した結果を示している。Ｐが２２　Ｔｏｒｒに
達する時間は点灯管の平均温度Ｔに大きく依存し、同図
から、例えば、Ｔ＝２８０’Ｃ（７）場合は約２４ｏＯ
時間に対し、Ｔ＝＝２００″Ｃの場合は約１１８００時
間になることがわかる。

点灯管の平均温度は、外管内の取付位置によってかなり
広範囲に変えることが可能である。例えば、上記実施例
の４００Ｗメタルハライドランプと点灯管の取付位置を
除き同じ構成であるランプについて、点灯管の取付位置
を第７図に示すとおりに４種類に変化させたときの点灯
管の平均温度と相対距離との関係を第１表に示す。

第　　　１　　　表 第１表から、外管内における点灯管の取付位置を変える
ことにより、点灯管の平均温度を種々設定することがで
きることがわかる。

第８図は点灯管の初期ヘリウム分圧Ｐ。が５０Ｔｏｒｒ
および８０　Ｔｏｒｒの場合の動程中のヘリウム分圧の
変化を示すもので、曲線ａ、Ｃは１００００時間でヘリ
ウム分圧が減少して２２　Ｔｏｒｒとなる場合を、曲線
す、ｄは２００００時間でヘリウム分圧が減少して２２
　Ｔｏｒｒとなる場合をそれぞれ示している。曲線ａ、
ｂ、ｃ、ｄに対応する点灯管の平均温度は前述の計算式
より求めることができ、その結果を第２表に示す。

第　　　２　　　表 以上から理解されるように、点灯管の初期ヘリウム分圧
Ｐ０と、点灯管の平均温度Ｔ、すなわち外管内における
点灯管の取付位置との２つの変数の組み合せによって、
メタルハライドランプを不点に至らせる所望時間（１０
００時間〜２０００時間）を設定することができる０ 発明の詳細 な説明したように、本発明は、ランプの累積点灯時間が
１ｏＯｏＯ時間〜２００００時間内に、ランプを不点灯
に至らせるように、点灯管内の初期のヘリウム分圧と、
外管内における点灯管の取付位置を規定することによっ
て、定格寿命の数倍にわたって点灯されるものを未然に
防止し、よってランプの破損確率を著しく減少し得るメ
タルノ・ライド２ンプを提供することができるもの、で
ある０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるメタルハライドランプ
の一部切欠正面図、第２図は同メタルノ・ライドランプ
に用いられる点灯管の一部切欠正面図、第３図は同メタ
ルノ・ライドランプの点灯回路図、第４図はメタルハラ
イドランプの累積点灯時間と発光管の破壊強度比との関
係図、第６図は点灯管のヘリウム分圧と閉路電圧との関
係図、第６図は点灯管の平均温度をバラメータとして、
う／ブ点灯時間に対するヘリウム分圧の変化をＰ＝Ｐ０
によって計算した結果をプロットした図、第７図はメタ
ルハライドランプの外管内に設けられる点灯管と発光管
との相対位置を示す図、第８図は初期ヘリウム分圧が５
０　Ｔｏｒｒと８０　Ｔｏｒｒの場合の動程中のヘリウ
ム分圧の変化を示す図である。 １・・・・・・発光管、２・・・・・・電極、４・・・
・・・外管、５・・・・・・点灯管、９・・・・・・ガ
ラス容器、１０・・・・・・熱応動素子０ 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名、、
−Ｋｔ 第１図 ｆ・・・尭光管 ２・・・梵　楊 ４・・・　クト　　　　内に １２図 ９・・、カ゛ラス宿；落 第３図 〃 １１４図 第５図 ヘリウム冷７ｉＣＴｏｒとン 凶 搭 第７図 ； （コや憾や田き 区

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 容器内に少なくとも片側が熱応動素子からなる電極を有
   するとともに、ヘリウムを主体とする放電気体を充填し
   てなる点灯管をパルス発生用素子として用い、前記点灯
   管の初期のヘリウムガス圧をＰ＿０（Ｔｏｒｒ）、ラン
   プの点灯時間をｔ（時間）とし、ｔ時間後のヘリウム分
   圧をＰ（Ｔｏｒｒ）、点灯管のランプ点灯中の平均温度
   をＴ（℃）、および平均温度Ｔによって定まる定数をＫ
   とするとき、Ｐ＝ｐ＿０・ｅ＾−＾Ｋ＾ｔ（ただし、Ｋ
   ＝３．５４０１６×１０＾−＾１＾０・Ｔ＾３−２．０
   ９０２３×１０＾−＾７・Ｔ＾２＋４．２３２８４×１
   ０＾−＾５・Ｔ−２．８５８５３×１０＾−＾３）の式
   によって与えられるヘリウム分圧Ｐが、２２Ｔｏｒｒに
   まで低下する時間が１００００時間〜２００００時間内
   になるように、前記初期のヘリウムガス圧と前記平均温
   度を決定した点灯管を外管内に設けたことを特徴とする
   メタルハイライドランプ。