JPS6343864B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は発光管内に希ガスおよび水銀ととも
に金属ハロゲン化物を封入したメタルハライドラ
ンプに関し、特にメタルハライドランプの点灯時
の点灯方向によるランプ特性の変化を少なくする
ためのものである。 メタルハライドランプは発光管内に希ガスおよ
び水銀とともに金属ハロゲン化物を封入すること
によつて、通常の高圧水銀ランプの効率および演
色性を著しく改善したものである。通常メタルハ
ライドランプには、２種以上の金属ハロゲン化物
が組み合わされて封入されている。例えばハロゲ
ン化スカンジウムとハロゲン化ナトリウムを組み
合わせたメタルハライドランプは優れた効率と比
較的良好な演色性を有することに特長がある。 この種のメタルハライドランプの構成を図面に
基づいて説明する。第１図に示す如く、口金１３
を有した硬質ガラスなどからなる透光性の外管１
４内に石英などからなる透光性の発光管１が収め
られている。発光管１内にはアルゴンなどの希ガ
スおよび水銀とともにスカンジウムScとナトリ
ウムNaのハロゲン化物が封入されている。発光
管１の両端部には主電極２ａ，２ｂが対向して設
置されていてそれぞれモリブデン箔３ａ―導入線
４ａ―リボンリード７―支持枠９―ステムリード
１１、およびモリブデン箔３ｂ―導入線４ｂ―電
流供線８―ステムリード１２を通じて口金１３部
に接続されている。発光管１の両端部には保温膜
５が設けられている。発光管１は保持板６によつ
て支持枠９，１０に固定されている。 この様な構成からなるメタルハライドランプの
通常の点灯状態（鉛直点灯）での効率改善につい
ては従来より多くの検討がなされており、例えば
特公昭43―13958および特公昭51―33359に開示さ
れた如く、ハロゲン化スカンジウムに対するハロ
ゲン化ナトリウムの封入モル比を11以下に制御す
ることによつて、スカンジウムとナトリウムの発
光強度のバランスを保つてランプ効率を高くする
方法がとられていた。 しかしながら、ランプ定格電力が400Wを越え
る大型メタルハライドランプにおいては電極間距
離が長くなるため、点灯状態を鉛直から水平まで
変化させて点灯すると発光管の最冷点の位置およ
び最冷点温度が変化して、アーク中にもたらされ
る封入物の蒸気密度が変化してランプ電圧、発光
効率などが著しく低下し、しばしば実用上の大き
な障害となつていた。 この発明はこの様な従来の欠点を鑑みてなされ
たものでランプ定格電力が400Wを越えるメタル
ハライドランプの発光管内に封入する水銀量、こ
の水銀量に対するハロゲン化スカンジウムの中の
スカンジウム原子およびハロゲン化ナトリウムの
中のナトリウム原子の原子比を適度に規制するこ
とによつて、上述のランプ点灯角度の変化による
特性変化を極力少なくすることを可能にしたもの
である。すなわち発光管内に希ガスおよび水銀と
ともにハロゲン化スカンジウムおよびハロゲン化
ナトリウムを封入し、上記水銀の発光管内容積１
c.c.当りの封入量を2.8mg以上とし、かつ上記ハロ
ゲン化スカンジウムの中のスカンジウム原子の前
記水銀に対する原子比を0.005ないし0.11とし、
かつ上記ハロゲン化ナトリウムの中のナトリウム
原子の前記水銀に対する原子比を1.2ないし2.0と
したものである。 以下この発明の詳細を図面に基づいて行う。 第２図は第１図に示した構成からなる従のメタ
ルハライドランプを鉛直点灯状態から水平点灯状
態までランプの点灯角度を変化させた時のランプ
の効率およびランプ電圧の変化を示した図であ
る。ランプの定格はランプ電圧250V、ランプ電
流4.5A、ランプ電力1000Wで、発光管内径22φ、
電極間距離11cm、内容積46c.c.の発光管内には水銀
160mg、沃化スカンジウム15mg、沃化ナトリウム
58mgが封入されている。 このランプを鉛直点灯すると、100lm／ｈの高
に効率を示すがランプの点灯角度を水平方向に変
化させると、ランプ効率およびランプ電圧は減少
して、点灯角度45゜でランプ効率およびランプ電
圧は最小になり、鉛直点灯状態のランプ電圧およ
びランプ効率に比べ、それぞれ82％、90％程度に
まで低下する。この時ナトリウムの発光の減少が
最も顕著であつた。 そこで上記した点灯角度の変化に伴うランプ特
性の変化を抑制するために、発光管内径、電極間
距離、封入水銀量の条件を定格ランプ電圧250V
になるように変化させてランプを試作し、定格電
力1000Wにおける鉛直の効率（η0゜）およびラン
プ電圧（V0゜）、ならびに点灯角度45゜でのランプ
効率（η45゜）およびランプ電圧（V45゜）を測定し
た。その結果を次表に示す。

【表】

【表】 表中の試験番号１は前記した従来の実施例であ
る。 表から明らかな様に従来の実施例よりもNa／
Hgの原子比が多いほど、またSc／Hgの原子比が
小さいほどη45゜／η0゜およびV45゜／V0゜の値が増加
する傾向にある。これはNa／Hgの原子比を増や
すことによつて、鉛直点灯時および点灯角度を変
えた場合においても、Naの蒸気がアーク中に十
分もたらされ発光に寄与するものと考えられる。
詳細な検討によれば、発光管内容積１c.c.当りの水
銀量を2.8mg以上に、かつSc／Hgの原子比は
0.005ないし0.11の範囲に、またNa／Hgの原子比
は1.2ないし2.0の範囲にしなければならない。 すなわち、ランプ定格電力が400Wを越えるメ
タルハライドランプにおいては、電極間距離が長
いので2.8mg／c.c.以上のHg量になると対流の活発
化によるアーク中のNa蒸気密度の増加効果が顕
著になる。Naは電離電圧が低いので、アークの
径方向の温度勾配が緩やかになり、十分拡散し安
定したアークが得られる。従つて、傾け点灯時に
おいてもアークの曲がりが少なく、Na蒸気密度
の低下を極力抑えることが可能になり、η45°／
η0°、V45°／V0°の改善効果が大きくなる。Na／
Hgが1.2末満では、上記対流の活発化が実現して
もアーク中のNa蒸気密度の増加が不十分であり
20を越えると対流の活発化によるNa蒸気密度の
増加が大きすぎ、アーク温度の低下が著しくHg、
Scの発光が減少し、ランプの発光色が赤味を帯
びてきて演色性が低下する。またSc／Hgが0.005
末満だと実質的にScの発光が十分得られず効
率・演色性ともに低下する。上記値が0.11を越え
るとアーク中のSc蒸気密度が大きくアークがし
ぼれるため、上記したNa蒸気密度の増加による
効果が相殺され、点灯角度の変化に伴いScおよ
びNaの発光も大きく減少し、η45°／η0°および
V45°／V0°の改善効果が小さくなる。 またHg量が2.8mg／c.c.未満では、Na／Hgおよ
びSc／Hgの原子比を規制しても改善効果はな
い。 このように、発光管内容積１c.c.当りの封入水銀
量を2.8mg以上の条件下で、Sc／Hgが小さいほ
ど、またNa／Hgが大きいほど、点灯角度を変え
た場合のランプ効率、ランプ電圧の特性変化が小
さい理由は以下のように考えられる。すなわち、
一般にハロゲン化スカンジウムおよびハロゲン化
ナトリウムを封入したメタルハライドランプにあ
つてはハロゲン化ナトリウムの蒸気圧がハロゲン
化スカンジウムに比べ低く、またハロゲン化ナト
リウムは点灯時下方部に蒸気圧が偏りやすいの
で、ランプの点灯方向を鉛直から水平へと変えた
場合、発光管の最冷部は電極周辺の封止部から発
光管中央部の下側部へと変化し、最冷部の面積が
鉛直点灯時よりも増えるので、実質的に最冷点温
度が低下し、さらにハロゲン化ナトリウムが偏在
する部分を実質的に増加するため、ハロゲン化ナ
トリウムからの発光の減衰が最も顕著になる。ナ
トリウムの励起電圧は水銀およびスカンジウムに
比べ十分低いので、上述のように傾け点灯によ
り、ハロゲン化ナトリウムの蒸気圧低下および偏
在効果の増加に伴い、アークは絞れ、アーク中心
部とアーク周辺部（管壁付近のアーク）との温度
差が大きくなり、アークが上側に弓状に曲つて浮
く現象が起り、これによつて上述のハロゲン化ナ
トリウムの発光の減衰はさらに助長される。 この発明はこのような欠点に鑑みてなされたも
ので、特にハロゲン化ナトリウムの上記した偏在
現象と水銀密度との関係に着目し、水銀密度2.8
mg／c.c.以下の条件下において、Sc／Hgを小さく
し、かつNa／Hgを大きくすることにより、水銀
による対流の活発化により、ハロゲン化ナトリウ
ムの偏在が緩和され発光管内のアーク上下にわた
つたハロゲン化ナトリウムが均一に分布し、かつ
Naの水銀に対する封入比を高くしてあるので、
傾け点灯によるハロゲン化ナトリウムの蒸気圧低
下を極力抑え、さらに水銀に対するScの封入比
を小さくすることにより、アークしぼりに対する
Scの影響を極力抑え、よつて傾け点灯時の特性
変化を極力小さくすることを可能にしたものであ
る。このような観点から、封入水銀量の下限値、
Sc／Hgの上限値、Na／Hgの下限値を規制し、
さらにSc／HgについてはScの必要とする発光を
得るための下限値、Na／HgについてはNaの発
光が過大に優先的にならないための上限値を規制
したものである。 第３図にはこの発明の一実施例（表中の試験番
号13）を見備してなるメタルハライドランプの点
灯方向の変化によるランプ効率およびランプ電圧
の変化を示した。図から明らかな様にこの発明に
よる改善効果が顕著に現われている。 上述の実施例ではScとNaはハロゲン化物の形
で発光管内に封入したがScの場合は、Sc金属と
ハロゲン化水銀の形で封入し、管内でハロゲン化
スカンジウムを生成させてもよい。 上述のようにハロゲン化スカンジウムとハロゲ
ン化ナトリウムを用いたメタルハライドにおい
て、発光管内容積１c.c.当りの水銀量を2.8mg以上
にし、かつNa／Hgの原子比を従来より大にし、
さらにSc／Hgの原子比を適正に選ぶことにより
点灯角度の変化があつてもランプの発光効率およ
びランプ電圧の変化を比較的小さく抑制すること
ができ、従来より優れたメタルハライドランプが
得られる。 さらにナトリウム・タリウム・セシウム・イン
ジウム・リチウムまたはランタンド系列の希土類
金属のうち少なくとも一種のハロゲン化物を少量
発光管内に添加した場合でも、この発明の前記し
た効果は得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はメタルハライドランプの構成図、第２
図は従来のメタルハライドランプの点灯方向によ
る特性変化を示す図、第３図はこの発明の好適実
施例によるメタルハライドランプの点灯方向によ
る特性変化を示す図である。 図中符号１は発光管、２ａ，２ｂは電極、４
ａ，４ｂは導入線、６は保持板、８は電流供給
線、９，１０は支持枠、１１，１２はステムリー
ド、１３は口金、１４は外管である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 発光管内に希ガスおよび水銀とともにハロゲ
   ン化スカンジウムおよびハロゲン化ナトリウムを
   封入したランプ定格電力が400Wを越え傾け点灯
   されるメタルハライドランプにおいて、上記水銀
   の発光管内容積１c.c.当りの封入量を2.8mg以上と
   し、かつ上記ハロゲン化スカンジウムの中のスカ
   ンジウム原子の前記水銀に対する原子比を0.005
   ないし0.11とするとともに、上記ハロゲン化ナト
   リウムの中のナトリウム原子の前記水銀に対する
   原子比を1.2ないし2.0としたことを特徴とするメ
   タルハライドランプ。