JP3395515B2 - ショートアーク型メタルハライドランプ - Google Patents
ショートアーク型メタルハライドランプInfo
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Description
ェクターやスポット照明などの光源に使用されるショー
トアーク型のメタルハライドランプに関するものであ
る。
ライドランプは、電極間距離が数mm程度の一対の電極
を内部に備えた石英ガラス製の発光管に、水銀、始動用
希ガスとともに、発光金属としてハロゲン化金属が封入
されている。そして、発光管の両端にシール部が一体に
連設されているが、シール部内には、電極と給電用の外
部リード棒の一端がそれぞれ両端に溶接されたモリブデ
ン箔が埋設され、外部リード棒がシール部から延び出し
ている。つまり、電極と外部リードがシール部に埋設さ
れたモリブデン箔を介して電気的に接続された箔シール
構造が採用されている。
トリウム、ジスプロシウム、ネオジウム、スズ、ツリウ
ム、セリウムなどの金属とヨウ素あるいは臭素などのハ
ロゲンの化合物が使用される。これらのハロゲン化金属
は、点灯中は溶融して発光管内面の管壁に液体として存
在する一方、一部は気体となって蒸発し、アーク中心の
高温部で金属原子とハロゲン原子に分離し、金属元素が
アークで励起されてその金属固有のスペクトルを放射す
る。このように、メタルハライドランプは、ハロゲン化
金属を蒸発させるので、金属単体の場合に比べて低い温
度で十分な蒸気圧が得られ、高圧水銀ランプに比べて発
光効率が優れ、また封入金属を適宜選択することにより
優れた演色性を得ることができ、カラー液晶プロジェク
ターなどの光源にしばしば使用される。
るショートアーク型メタルハライドランプは、高輝度点
灯する必要があるため、定格電力が250〜600W程
度で点灯されるが、発光管の内容積が小さく、従って管
壁負荷は例えば75W/cm2 以上にもなる。また、小
型化の要請からシール部の長さも短くなる傾向にあり、
しかも小さな灯具内にランプが配置される。このため、
シール部のモリブデン箔が埋設された部分の温度が50
0℃以上にもなることがある。
部の石英ガラスに完全に密着してシールされているが、
外部リード棒が溶接されたモリブデン箔の端部近傍と外
部リード棒は、シール部の石英ガラスとの間に微小な隙
間があり、モリブデン箔の端部近傍はこの隙間から進入
した大気と接触している。このため、モリブデン箔は高
温になると酸化されやすく、酸化物の形成によりモリブ
デン箔の体積が増大し、シール部の石英ガラスが耐えら
れなくて破損することがあり、モリブデン箔も切断し、
点灯不能になる。図4は、シール部の温度とシール部の
寿命の関係を調査した一例であるが、シール部の温度が
上昇すると、シール部の寿命は指数関数的に短くなり、
20時間で点灯不能になった例がある。
448号公報には、シール部の温度上昇を抑制するため
に、シール部の表面を波状に成形したり、サンドブラス
トにより表面を凹凸状にして表面を電磁波が散乱しやす
い面とし、シール部を伝播してくる熱エネルギーとして
の電磁波をシール部の表面の散乱面で散乱させることが
記載されている。しかし、これらの方法では、製造工程
が増加し、シール部の表面を波状に成形することは、ラ
ンプ製造上困難な問題が多くて現実的ではなく、サンド
ブラストによる方法も、ブラスト処理を避けなければな
らない発光管の表面を被覆する手間がかかり、大がかり
なサンドブラスト装置も必要になる。
を含有したガラス層を設けることも前記の公報に記載さ
れているが、反射粒子やガス泡を含有したガラス層は、
ポリアクリル酸などの結合剤を使い、反射粒子やガス泡
を含有した低融点ガラスの混合物を製作してシール部に
吹き付ける必要があり、製造に大きな手間を要する問題
点がある。
温度を低下させてモリブデン箔の酸化を抑制し、ランプ
寿命の長いショートアーク型メタルハライドランプを提
供することを目的とする。
めに、請求項1の発明は、内部に一対の電極を備え、水
銀および始動用希ガスとともにハロゲン化金属が封入さ
れた石英ガラス製の発光管の両端に、電極と給電用の外
部リード棒の一端がそれぞれ両端部に溶接されたモリブ
デン箔が埋設されたシール部が一体に連設され、外部リ
ード棒がシール部から延び出すショートアーク型メタル
ハライドランプにおいて、発光管とシール部の境界もし
くはその近傍から、シール部内の外部リード棒の先端近
傍までの適宜位置にかけてシール部の表面に石英ガラス
より赤外線放射率の高い材料からなる赤外線放射膜を形
成する。
管が加熱され、発光管の熱は石英ガラス内を熱伝導でシ
ール部に伝わるが、シール部の表面に石英ガラスより赤
外線放射率の高い材料からなる赤外線放射膜を形成する
ので、この赤外線放射膜より熱が赤外線として効率良く
放散し、シール部の温度が低下する。しかし、この赤外
線放射膜は、熱を赤外線として効率良く放散する一方に
おいて、保温膜としても働く。このため、赤外線放射膜
を、温度上昇の大きい発光管とシール部の境界もしくは
その近傍からシール部内の外部リード棒の先端近傍まで
の適宜位置にかけて形成し、温度上昇の少ない残りの部
分には赤外線放射膜を形成しないので、より効率良くシ
ール部の温度を低下することができる。
放射膜を、発光管とシール部の境界もしくはその近傍か
ら、シール部内のモリブデン箔の中央部近傍と外部リー
ド棒の先端近傍の間の適宜位置にかけて形成することに
より、効率良くシール部の温度を低下することができ
る。
実施の形態を具体的に説明する。図1において、石英ガ
ラス製の発光管1の両端にシール部2,2が一体に連設
されている。発光管1内には、一対の電極3,3が対向
配置されており、また、水銀および始動用希ガスととも
にハロゲン化金属が封入されている。それぞれのシール
部2には、モリブデン箔4が埋設され、電極3の一端が
モリブデン箔4の端部に溶接されており、同じく一端が
モリブデン箔4の端部に溶接された給電用の外部リード
棒5がシール部2から延び出している。そして、両側の
外部リード棒5,5に交流電力を印加して点灯される。
ンプの仕様の一例を具体的に示すと以下のとおりであ
る。 定格電力 600W 管壁負荷 100W/cm2 電極間距離 5mm 発光管外径 16mm シール部長さ 20mm モリブデン箔 長さ15mm 封入金属 Dy,Nd,Lu,Cs ハロゲン ヨウ素、臭素 封入圧力 Ar 300Torr
ハライドランプにおいては、両側のシール部2,2の表
面に、石英ガラスより赤外線放射率の高い材料からなる
赤外線放射膜6が形成されている。赤外線放射膜6が形
成されている範囲は、温度上昇の大きい発光管とシール
部の境界もしくはその近傍からシール部内の外部リード
棒の先端近傍までの適宜位置であり、温度上昇の少ない
残りの部分には形成されていない。なお、図1におい
て、左側のシール部2の表面に形成されている赤外線放
射膜6は平面図で表示し、右側のシール部2の表面に形
成されている赤外線放射膜6は断面図で表示した。直流
点灯されるショートアーク型メタルハライドランプの場
合は、陽極側のシール部がより高温になるので、陽極側
のシール部の表面にのみ赤外線放射膜を形成してもよ
い。また、凹面反射鏡と組み合わせて点灯するとき、凹
面反射鏡の開口部側のシール部が凹面反射鏡の反射光が
当って高温になりやすいので、凹面反射鏡の開口部側の
シール部のみに赤外線放射膜を形成してもよい。
iZrO4 やCr2O3を挙げることができるが、これに
限られるものではなく、石英ガラスより赤外線放射率の
高い材料であればよい。そして、赤外線放射膜6の厚み
は、10〜20μm程度が適当である。
基剤であるSiZrO4 やCr2O3などを希釈液である
エチルアルコールに溶解し、撹拌して均一な分散液とす
る。そして、シール部の表面を予めエチルアルコールで
油分などを除去しておき、このシール部の表面に「は
け」などで塗布し、150℃×20分間加熱乾燥して形
成する。このように、赤外線放射膜6は、石英ガラスよ
り赤外線放射率の高い材料の分散液を塗布して加熱乾燥
するのみで形成できるので、形成作業はきわめて簡単で
ある。
てシール部の温度を実際に測定した結果を説明する。使
用したランプは、前記の仕様のショートアーク型メタル
ハライドランプであるが、赤外線放射膜の材質はSiZ
rO4 であり、膜厚は約15μmである。シール部温度
の測定位置は、図2に示すように、外部リード棒5のモ
リブデン箔4に接続された部位である。つまり、シール
部2の所定位置をグラインダーで切り込みを入れ、外部
リード棒5も少し削り、クロメル−アルメルの熱電対7
を外部リード棒5に接触させる。そして、切り込みに無
機接着剤を充填して固化させて外部リード棒5のモリブ
デン箔4に接続された部位の温度を測定した。
うに、発光管とシール部の境界から33%、55%、7
5%、100%にかけての範囲である。つまり、シール
部の長さが20mmであるので、33%は発光管とシー
ル部の境界から6.6mm、55%は11mm、75%
は15mmまでの範囲、および100%はシール部全域
に赤外線放射膜を形成したものであり、33%の地点は
モリブデン箔に溶接された電極の端部、55%の地点は
モリブデン箔の中央、75%の地点はモリブデン箔に溶
接された外部リード棒の端部に相当する。そして、比較
例として赤外線放射膜を形成しないランプのシール部温
度も併せて測定したが、その結果は図3のグラフに示す
とおりである。
射膜を形成しないランプのシール部温度は530℃であ
るが、赤外線放射膜の形成範囲が75%までは、形成範
囲が拡大するにつれてシール部温度が低下し、75%の
場合は454℃であり、76deg.低下した。しか
し、シール部全域に赤外線放射膜を形成すると、赤外線
放射膜を形成しない場合よりも40deg.程度低下す
るものの、75%の場合よりも高くなる。これは、赤外
線放射膜が一方において保温作用を有するために、シー
ル部全域に赤外線放射膜を形成すると、温度の低いシー
ル部端部においては、熱放散作用よりも保温効果が大き
くなるためと思われる。従って、赤外線放射膜は、温度
の低いシール部端部には形成せず、発光管とシール部の
境界もしくはその近傍からシール部内の外部リード棒の
先端近傍までの適宜位置の範囲にかけて形成する。更に
は、赤外線放射膜を、発光管とシール部の境界もしくは
その近傍から、シール部内のモリブデン箔の中央部近傍
と外部リード棒の先端近傍の間の適宜位置にかけて形成
するのが好ましい。そして、発光管とシール部の境界か
らシール部の全長の75%の範囲にかけて赤外線放射膜
を形成したランプの寿命テストを行ったところ、ランプ
寿命は約200時間であり、従来の20時間程度に比べ
て大幅にランプ寿命を長くすることができた。
とシール部の境界もしくはその近傍から、シール部内の
外部リード棒の先端近傍までの適宜位置にかけてシール
部の表面に石英ガラスより赤外線放射率の高い材料から
なる赤外線放射膜を形成したので、発光管からシール部
に伝わった熱エネルギーとしての電磁波が赤外線放射膜
によって赤外線として効率良く放射されてシール部の温
度が低下し、モリブデン箔の高温酸化に起因するショー
トアーク型メタルハライドランプ短寿命を改善すること
ができる。また、発光管とシール部の境界もしくはその
近傍から、シール部内のモリブデン箔の中央部近傍と外
部リード棒の先端近傍の間の適宜位置にかけて形成する
ことにより、より好ましい結果を得ることができる。
説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 内部に一対の電極を備え、水銀および始
動用希ガスとともにハロゲン化金属が封入された石英ガ
ラス製の発光管の両端に、該電極と外部リード棒の一端
がそれぞれ両端部に溶接されたモリブデン箔が埋設され
たシール部が一体に連設され、該外部リード棒がシール
部から延び出すショートアーク型メタルハライドランプ
において、 前記発光管とシール部の境界もしくはその近傍から、シ
ール部内の外部リード棒の先端近傍までの適宜位置にか
けてシール部の表面に石英ガラスより赤外線放射率の高
い材料からなる赤外線放射膜が形成されていることを特
徴とするショートアーク型メタルハライドランプ。 - 【請求項2】 前記赤外線放射膜が、発光管とシール部
の境界もしくはその近傍から、シール部内のモリブデン
箔の中央部近傍と外部リード棒の先端近傍の間の適宜位
置にかけて形成されていることを特徴とする請求項1記
載のショートアーク型メタルハライドランプ。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP10474896A JP3395515B2 (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | ショートアーク型メタルハライドランプ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JPH09274889A JPH09274889A (ja) | 1997-10-21 |
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Family
ID=14389123
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10474896A Expired - Fee Related JP3395515B2 (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | ショートアーク型メタルハライドランプ |
Country Status (1)
Country | Link |
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---|---|---|---|---|
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JP2004362929A (ja) * | 2003-06-04 | 2004-12-24 | Ceramission Kk | 放電ランプ |
-
1996
- 1996-04-03 JP JP10474896A patent/JP3395515B2/ja not_active Expired - Fee Related
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