JPS62190650A - 高圧放電灯 - 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〕 この発明はメタルハライドランプ等の高圧放電灯に関す
るものである。

〔従来の技術〕

第６図は従来の鉛直点灯形、つまり口金側の主電極が他
方の圧電極より上方になる形式のメタルハライドランプ
（従来例１とする）を示す正ＢＩＪ図で、図において、
１は石英ガラス製の発光管で、その両端には１対の主電
極２ａ、２ｂを有し、管内部に希ガスや水銀および点灯
中に一部が蒸発しないで残る量の金属ハロゲン化物が封
入されている。３は発光管１を収容した外管で、内部に
例えば窒素ガス等の不活性ガスが刺入されている。４は
外ｒｔｔ３の上端部に装着され、主電極２ａ、　２ｂに
電気的に接続された口金、５は発光管１の下端に設けら
れた保温膜であって、例えばジルコニアの塗膜によって
形成されている。６は始動を容易にするための補助′ｔ
Ｌ極、７は点灯中に補助電極６ヲ電気的に浮かせるため
のバイメタルスイッチ、８は始動時の補助を極６と主電
極２ａとの間の放電、すなわち補助放電を限流するため
の抵抗、９はゲッタである。

上記の高圧放電灯は、口金４を上に向けて点灯するもの
であるが、このような点灯状態においては発光管１内の
気体の対流と外管３内の不活性ガスの対流とによシ発光
管ｌの下端部は冷却されて最冷部となる。このためこの
最冷部に蒸発しないで残った金属ハロゲン化物が付着し
、最冷部温度によってはソ金属ハロゲン化物の蒸気圧が
決められる。保温膜５ｉｄこの蒸気圧を最適化し効率を
上げるため最冷点温度を上昇させる目的で設けてあり、
この保温膜５を設ける技術は例えば特公昭４３−２４７
０２号公報に示されている。しかし、保温膜５を用いて
最冷点温度を上昇させる方式は次の欠点がある。

ａ）保温膜５が光の一部を吸収し、たとえ光を反射して
もアーク中を光が再度通過するときにアークが光を吸収
する場合があり、実質的に光出力は減衰する。

ｂ）光出力の減衰を大きくさせないため保温膜５をアー
クの側面まで付着させることができず、このため最冷部
温度を最適値まで上昇できない。

上記した理由から保温膜５の代わシに透光性の保温体を
用い、光を反射させることによらず対流を抑えることに
よって最冷部温度を上昇させる方式が例えば特ｈＦ＋昭
５８−１３７９５３号公報や特開昭５８−１３７°９５
４号公報等に示されている。

第７図はこの方式によるメタルハライドランプ（従来例
２とする）を示す正面図であり、これによれば保温膜を
用いず主電極２ｂの日出部を除いて透光部材とした石英
製の円筒状の保温体１０で主電極２＆を覆ったものであ
る。この保温体１０は下部が閉止されているので対流を
妨ける作用がある上、透光性であるため殆んど光出力を
減衰することがない。この保温体１０を用いることによ
って保温膜を用いる従来例１の方式に比べて効率が約３
０％上昇する。

またこの他、特″公昭４１−２８６５号および実公昭５
４−３８７９２号公報などに開示されている発光管全体
にガラスの円筒をかぶせ、外管内にガスを封入するか、
真空にして、このガラスの円筒で発光の一部を反射させ
ることによって最冷点温度を上昇させ、効率を上ける方
法もある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の高圧放電灯は以上のように構成されているが、従
来例２のように保温体ｌＯを用いたランプにおいては、
発光色つまシ色温度のバラツキが大きい間Ｉｖがあった
。このため特に２灯以上のランプを用いて照明する場合
、発光色にむらができるという実用上大きな問題点があ
った。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ランプ効率を保温膜を用いた方式以上とし、
しかも色温度のバラツキを従来のいずれの方式よシも小
きくすることのできる高圧放電灯を得ることを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る高圧放電灯は、外管を真空として透光性
部材からなる保温体で発光管の一部ヲ覆い、この保温体
の上端を発光管内部の最上部より上方とし、かつ保温体
の下端面と下方の主電極先端との距離を両主電極間距離
の１／３以下とすると共に、この保温体の下端面を下方
主電極先端と発光管内部の最下部との中間点より上方に
位置するようにしたものである。

〔作　用〕

この発明における高圧放電灯は、上記所定の寸法の保温
体で発光管を榎ったので、発光管下端部の温度よシ他の
部分の温度が高く設定され、このため未蒸発の金属ハロ
ゲン化物が発光管下端部の狭い範囲内に集められ、この
下端部の温度のみによって金属ハロゲン化物の蒸気圧が
決めら几るため従来、未蒸発の金属ハロゲン化物が発光
管の広い範囲に付着していた場合に比べて発光色のバラ
ツキが小さくなる。また、保温体による一部の光および
赤外線の反射で発光管下端部の温度が上昇し、かつ保温
体が透光性であるから発光を減衰させず、ランプ効率が
向上する。

〔実施例〕

以下この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の実施例を示し、図中１〜８は第６園
に示した従来のランプと同様であるため対応する部分に
同一符号を付してその説明を省略する。】１は発光管１
の下部を徐いた部分を覆ったホウケイ酸ガラスからなる
透光性円筒の保温体で、内径は４０ｍ、肉厚２訪、長さ
は８０ｍである。また保温体１１の下端部はひとつの平
面で切ったようになっており、この平面を下端面と呼ぶ
。

この下端面は、下方の圧電極２ｂの先端Ａとの距離ｔが
０．６ｃｒｎとなっている。一方、上方の主電極２ａの
先端Ｃと下方の主電極２ｂの先端Ａとの距離、すなわち
両生１ＭＷ間距離は４２Ｍであり、保温体１１の下端面
と下方の主電極先端との距離ｔは１／３以下になってい
る。また、下方の主電極先端Ａから発光管１円最下端Ｂ
までの距離は１．１３である。なお発光管１の内径は１
９．５ｍ外径は２３闘、発光管１内には例えばヨウ化ナ
トリウムが２０■、ヨウ化スカンジウムが７Ｌη、水銀
が５２〜およびアルゴンが３０　Ｔｏｒｒ　　封入され
ている。

また外管３の内部は真空に排気後チップオフし、さらに
ゲッタ１４を高周波加熱してゲッターのみそに充てんさ
れているバリウムを近傍の外管内壁に蒸着し、不純ガス
を除去し、１０Ｔｏｒｒ　　以下の真空にしている。

次に上記の放電灯を従来の放電灯と比較して説明する。

第６図に示した保温＠５を用いた従来例１においては、
ランプ効率が１００１ｍ／ｖｒ、ランプの違いによる色
温度の標準偏差の２倍２σは３００にであり、また第７
図に示した保温体ｌＯを用いた従来例２においては、ラ
ンプ効率が１２２ｔｔｒＬ／Ｗ１色温度の２σは６３０
にであったのに対して上記実施例ではランプ効率が１１
８　ｔｍ１ｗｓ色温度の２σは１３０にであった。この
ように従来例２よシややランン効率は低いが色温度のバ
ラツキは非常に小さいことが判った。

そこで、発明者らに従来例２０ランプ九色のバラツキが
大きい問題について詳細に検討した結果、保温体１０を
用いてランプ効率を上けるために最冷部温度つまシ下端
部の温度を重点的に上げたことによって発光管１内の下
端部以外の温度との差が縮まり、蒸発していない封入物
が発光管内壁の広い範囲に広がっていることが判明した
。すなわち、発光管内の金属ハロゲン化物の蒸気圧はそ
の付着している位置および温度で決まるので、付着して
いる範囲が広がるとその付着位置の僅かな違いや発光！
壁の温度分布の違いで蒸気圧が変動するものと推定した
。また、発光管内の蒸気圧が上昇すると対流が増加し、
この対流によって発光管内壁の温度は増々均一化してい
くと推定できる。

このため、発光管内の下端部温度を上昇させる場合、そ
れ以上に発光管内の他の部分の温度を上昇させるとよい
。これに対し、外管内を真空にして対流を防止すること
により、発光管下端部を含め発光管全体の温度を上昇さ
せると共に、その下端部を徐いて、発光管にガラスの円
筒をかぶせ、ガラス表面からの光および赤外線の反射に
よって下端部以外の温度を上昇させる方法を検討した。

第１図の実施例と同様な構成で保温体１１の下端面の位
置を変化させて色温度およびランプ効率を測定した結果
を第２図および第３図に示す。第２図に示すように下方
の主′ＷＩ極２ｂの先端Ａから保温体１１の下端面まで
の距＃Ｉｔが４．２ｃｍから３傷の範囲では色温度のノ
々ラツキは変化しない。ところがＬ５ｃｍに近くなるに
従ってバラツキは減少し、１３になるまでバラツキはほ
ぼ一定である。

その後−５，５ｃｒｎになるまでは、また徐々に増加し
、それを超えると急激に増加する。また色温度のバラツ
キが小さいときは、封入物が発光管ｌの下端部に集めら
れておシ、ｔが−５，５ｃｍ以下となシ色温度のバラツ
キが大きくなるに従って、封入物が発光管壁を広く榎う
ようになることが見られた。

すなわち、色温度のノ々ラツキは封入物の発光管壁への
付着のしかたによること、封入物を一カ所に集めれば色
温度のノ々ラツキが減じること、発光管にその下端部を
一定範囲除いてガラス管からなる保温体をかふせること
によって封入物を発光管下端部に集め、色温度のノぐラ
ツキを小さくできることなどが判った。従って上記実験
の結果、ｔは一〇、５５ｔｙｎ以上すなわち下方主電極
２ｂの先端Ａから発光管１内下端部Ｂまでの距離の堤以
上とするのがよく、さらに厳密にノ々ラツキを抑えたい
場合はｔを０ｃｍ以上とするのが望ましい。一方、第３
図に示すようにｔは２倒まで減少させると効率は徐々に
上昇して２ｄ以下になると急故に上昇し、両主電極間距
離の込である１、４　ｃｍで１１０　Ｌｒｎ／ｗとなり
、さらに上昇を続ける。従ってｔを１．４　ａｎｔ以下
とすれば保温膜５を用いた従来例１よシ効率を高めるこ
とができる。ここでｔが２ｃｍから１ｃｍに減少するに
従い急激に効率が上昇する理由は、発光管下端部への保
温体１１からの光あるいは赤外線の反射がこのあたシか
ら増加し、封入物の温度が上昇し、発光金属（スカンジ
ウム、ナトリウム）の発光管中の密度が増加することに
よると考えられる。また保温体１１の下端面の位置が下
方主電極２ｂの先端よシ発光管端部方向に移動すると効
率がやや低下する理由は、封入物が発光管内壁に広がシ
始め、アークからの発光の一部を吸収するようになるた
めと考えられる。以上のようにｔが一部５５ｃｒｎｔな
わち下方主電極先端Ａから発光管内下端部Ｂまでの距離
の半分以上で、］、４ｃｎ１以下すなわち両主電極間距
離の名取下であれば、効率が保温膜５を用いた従来例１
より高く、かっ色温度のバラツキが従来例１，２よりも
小さい放電灯が得られる。

第４図は他の実施例を示すもので、この実施例では、発
光管１の下端部に酸化ジルコニウムの粉体を塗付して焼
付けた白色の保温に５が設けられている。また下方主電
極２ｂと口金４とを電気的に接続するリード線１５はナ
トリウムロスを防止するため、不透明の酸化アルミニウ
ムの円筒からなる被覆体１６で（至）われている。保温
体１１はホウケイ酸ガラス製の上端がほぼ閉じた円筒で
内径は４０關、肉厚２ｍ、長さ８２閤である。保温体１
１の上端には上方主室＆２ａ用のリードと補助電極６用
のリードを通すためのスリット状の孔が設けられている
。その他の構成は上記実施例と同様である。保温膜５は
本来発光管下端部の温度を上昇させ、発光管１内の発光
金属の蒸気密度を上昇させて効率を上けるだめのもので
あるが、この実施例においては、主に発光管１を固定し
ている下方の保持板１７、支持ワク１８、板バネ１９な
どの合端部分に紫外線が直接当たって光電子が発生し、
ナトリウムロスが生じるのを防止する目的で用いている
。このナトリウムロスを防止するには、保温膜５の上端
面が、下方主電極２ｂの先端Ａより上方にあることが望
ましく、またその遮光効果によって効率を低下させない
ためには、下方主電極２ｂの先端Ａから保温膜５の上端
面までの距離りが両主電極間距離の１０％以下、この場
合０．４２ｃｒｎ以下であることが望ましい。この実施
例ではＬは０．１ｃＩｒＩであシ、効率は１２３１ｍ／
ｗ、色温度の２σは２２０にであった。

第５図は保温膜５のある場合の保温体１１の位置と色温
度のバラツキの関係を示す図である。保温体１１が発光
管１をｆｆとんど覆っていないｔが４．２　ｏｎのとき
、色温度の２σは７００にと非常に大きく、ｔが３ｃｒ
ｎ以下になると急激に減少してｔが１．４３（両主電極
間距離の”６　＞になると２８０にとなり、徐々に減少
してゆく。ぞしてｔが帆５画の時２２０にで最低値、！
：ｆｘシ、ｔが一部５５ｍになるまで徐々に増加し、そ
の後、急激に増加する。このように保温膜５によってバ
ラツキが増加する理由は、保温膜５が、封入物が主に付
着している下端部を中心に保温するため、封入物の付着
位ｈ：が発光管１全体に広が夛易いためと考えられる。

一方、効率はｔが４．２　ｃｍの時に１１３１ｍ／ｗで
最低であるため、いずれの場合も十分に良好な値を示す
。従って、ｔが−０，５５ｃＩＦ！から］、４副の範囲
が色温度のバラツキも従来例】、２と比べて小さく良好
な結果が得られる。また、保温膜５の上端面の位１ｄに
関してはＬ　ｔ−Ｏｃｍから帆４２（７）まで変化させ
ても第５図に示す値は変化せず、更に保温体１１の内径
を３．８　ｃｒｓから４．４　ｃｍまで変化させたが、
ｔが−０，５５備から１．４　ｃｍである上記実施例と
同様な効果が得られた。そして、発光管寸法またはラン
プの定格電力が異なる基金、適当な保温体１１の条件は
、保温体１１の下端面と下方の圧電極２ｂの距離ｔと両
主電極間距離との比および前記ｔと下方の圧電極２ｂ先
端と発光管ｌ内の最下部との距離の比によって決まるこ
とを確認した。すなわち、ｔが両主電極間距離の届以下
で、かつ保温体１１の下端面の位＃、が下方主電極先端
Ａと発光管ｌ内部の最下部Ｂとの中間点よシ上方になる
よう構成すれば良好な特性が得られるものである。ｌた
、保温体１１の上端は発光管１内部の上端部より上方に
あることが必要で、そうでない場合は色温度のバラツキ
が増加する等の間粗が生じる。

なお、保温体１１の上端は必ずしも上記実施例のように
閉止しなくともよく、開放されていても良い。また、保
温膜５は、発光管ｌの一部の端部か両方の端部または全
く設けなくても上記実施例と同様の効果を奏する。更に
、上記実施例では外管３内の真窒度をゲッタを用いて１
０　　Ｔｏｒｒ以下としているが、１０　　Ｔｏｒｒ以
下であれば、発光管１からの熱伝達はｅ′ｉとんど外管
３内の気体を通して行われることがないため同様の効果
がある。また、保温膜５の材料も酸化ジルコニウムに限
られるものではなく、酸化チタン、酸化ケイ素など他の
金属酸化物を用いても良い。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、外管内を真空にすると
共に、発光管の一部を核う透光性の保温体を設け、この
保温体の上端を発光管内部の最上部よシ上方とし、かつ
その下端面と下方の主電極先端との距離を両主電極間距
離の１／３以下とし、またこの下端面が下方主電極先端
と発光管内部の最下部との中間点よ少上万に位置するよ
うにしたので、ランプ効率が十分に高く、かつ発光色の
バラツキの小さい高圧放電灯が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例による高圧放電灯の正′ｅＪ
Ｉ”？Ｊ、第２図は、下方主電極先端から保温体下端面
までの距離と色温度との関係を示す特性図、第３図は下
方主電極先端から保温体下端面までの距離とランプ効率
との関係を示す特性図、第４図はこの発明の他の実施例
による高圧放電灯の正面図、第５図は発光管下端部に保
温膜を設けた場合の下方主電極先端から保温体下端面ま
での距離と色温度との関係を示す特性図、第６図、第７
図は従来の高圧放電灯を示す各々の正面図である。 】・・・発光管、２ａ、２ｂ・・・主電極、３川外管、
５・・・保＠膜、１１・・・保温体。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）両端に一対の主電極を有し、その内部に希ガス、
   水銀および点灯中に一部が蒸発しないで残る量の金属ハ
   ロゲン化物を封入した発光管と、この発光管を内部に設
   け１０＾−＾４Ｔｏｒｒ以下の真空とした外管とを備え
   、発光管の点灯時、一方の主電極が他方の主電極より上
   方になるようにして点灯される高圧放電灯において、前
   記発光管を覆う透光性部材からなる保温体を設け、この
   保温体の上端を前記発光管内部の最上部より上方とし、
   かつ該保温体の下端面と下方の主電極先端との距離を両
   主電極間距離の１／３以下とすると共に、この保温体下
   端面が下方主電極先端と前記発光管内部の最下部との中
   間点より上方となるようにしたことを特徴とする高圧放
   電灯。
2. （２）発光管の少なくとも下方の端部の外表面に金属酸
   化物の粉体を塗付して焼付けた保温膜を有する特許請求
   の範囲第１項記載の高圧放電灯。
3. （３）保温体の上部は閉止されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項に記載の高圧放電灯
   。