JPS63202842A - 金属蒸気放電灯 - 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〕 本発明は石英を発光管とした金属蒸気放電灯であって、
始動や光束劣化を改善したものに関する。

（従来の技術） 石英を発光管としたメタルハライドランプ等の金属蒸気
放電灯は近年種々の用途に用いられている。このような
金属蒸気放電灯は、第６図のように、電極６．６′を具
備した石英発光管１がマウント枠線２，２′により保持
され、ステム４を通じて電気的に口金７に接続されてい
る。そして、この発光管１は、真空にした。あるいは不
活性ガスを封入した外管３内に設置されている。

（発明が解決しようとする問題点） このような構造の発光管１では、その温度は７００〜９
００℃に達するので、外管３内の不純ガスが発光管１内
に入ったり、発光管１自体のガス放出によって発光管１
内に不純ガス、特に、水素（Ｈ２）が入り、これが始動
に悪影響を及ぼしたり光束劣化の原因となっていた。

これを、改善するため、例えば発光管１の両端にジルコ
ニウム（ｚｌ）ゲッターを付設しておき、点灯中に水素
（Ｈ２）を徐々にとるような構造が提案されている（実
公昭５４−３４４７４号公報参照）。しかしながら、こ
のような構造では、点灯中、長い時間をかけて除々に水
素（Ｈ２）ガスを吸着させる（例えば、１０００時間）
ため、一時に大量のガスが存在してしまうような高管壁
負荷形のランプでは、不純ガス（Ｈ２）が発光管１内に
残留し、これが始動を極端に悪くしたり（例えば、点灯
しない。）極端に光束を劣化させたりする欠点があった
。

第７図は不純ガス特に水素（Ｈ２）の発光管！内の残留
量を点灯時間でプロットしたものである。水素（Ｈ２）
ガスは、 Ｈ２＋　ｅ　−＋　Ｈ”　＋　Ｈ＋　ｅの形で水素分子
を分解して電子のエネルギーを奪ったり、また、ペニン
グガス中では始動に効果のある準安定状態の原子を破壊
（励起する）したりすることによって、グロー放電に悪
影響を及ぼし、最終的には始動に悪影響を及ぼす。この
ような水素（Ｈ２）ガスは、始動開始直後、アーク放電
初期の不安定時に、特に交流点灯の場合、電流体止期間
において悪影響を及ぼし、半サイクル毎の極性変化時に
再点弧エネルギーを増加させるという形で再点弧電圧を
上昇させる。従って、始動初期の再点弧電圧ＶＰは水素
（Ｈ２〉ガスの川の大小を判別するパラメーターとなり
得る。この意味で、第７図の縦軸に再点弧電圧Ｖｐ　　
（Ｖ）をとっている。

第７図から明らかなように、管壁負荷が、１５Ｗ／ｃｔ
ｎ’のランプでは２００時間で、再点弧電圧は３３Ｖに
達している。再点弧電圧は点灯時間とともに減少してい
るので、水素（Ｈ２）ガスは点灯時間とともに外管３内
のゲッターに吸収されていることを示している。２００
時間の時点で、不純ガスが大量に発生していると、たと
え、その後、不純ガスが減少しても、後の点灯状態に影
！することが第８図及び第９図により示される。

第８図は、再点弧電圧ｖｐ（すなわち不純ガス量）と始
動時間ｔ、（ｓｅｅ）の関係をプロットしたものであり
、明らかに不純ガスが多いほど始動時間ｔ、は遅くなる
ことが分る。ここで、始動時間ｔ、、とは２０００Ｖの
パルス電圧をｒｆ＋１０μｓｅｃで発光管１の両端に印
加した瞬間からアーク放電に転移するまでの時間を示し
、ここでは４００Ｗのメタルタライドランプ試作品（種
々の管径、柿々の管壁負荷を有する。）を水銀ランプの
４００Ｗ用安定器で１８０Ｖの交流電源に前記パルスを
重畳させている。（○印は発光管外径２０　ｍＩｎ、Δ
印は１５１ＹＩＩＩ＋、Ｘ印は１２ＩＩＩＩＩ＋を示し
、図では゛栓径Ｒとしてそれぞれ１０　ｍｍ、　７．５
　ｃｍ。

６１ＴｌｌＩ＋と書き入れである。） 第９図は、２００時間での始動時間ｔ３と３０００時間
後の光束維持率の関係を示しており、ｔ、＞１５ｓｅｃ
では光束維持率は７５％を急激に下回っており、光束劣
化が明らかに認められる。これは、不純ガスにより、始
動時、グロー放電の時間が長くなるため、その間電極が
スパッタし、これが原因で発光管１が黒化してひき起こ
されるのである。

さて、第１０図は、種々の管壁負荷ωｅを有するランプ
の２００時間での始動時間ｔ、、をプロットしたもので
あるが、管壁負荷ωｅが１５Ｗ／Ｃｍ１以上になると、
ｔヨは１５ｓｅｃを越え問題となることが分る。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、管
壁負荷ωＣがｔ５／ｃ＋ｎ″以上の金属蒸気放電灯であ
って、不純ガスをすみやかに除去することができ、従っ
て、早期に特性が劣化しないものを提供することを目的
とする。

（問題点を解決するための手段〕 この発明に係る金属蒸気放電灯は、外管内に石英よりな
る一対の電極と管壁負荷が１５Ｗ／ｃｍ″以上の発光管
を有する金属蒸気放電灯において、発光管の軸を中心軸
としたときの高さが電極間距離であり、半径がＲ＋３及
びＲ＋１ｃｍ（ただし、Ｒは発光管の半径）である２つ
の円筒の間の空間に、水素ゲッターを取り付け、かつ、
この水素ゲッターを発光管のいずれかの電極と同電位に
したものである。

〔作用〕

上述したような構造にするとにより、水素（Ｈ２）ガス
は水素ゲッターにすみやかに吸収される。

（発明の実施例） 第１図は本発明の一実施例を示したものであり、前述の
第６図と異なるところは枠線２にＺ。

ゲッター５を取り付けているところである。

しかしながら、このゲッター５の取り付は範囲は特定の
範囲に限定される。この範囲は次の要領で１．を測定す
ることによって設定されたものである。

すなわち、１６〜１８Ｗ／ｃｒｎ’の管壁負荷を有し、
管外径か１２〜２０ｍｍ（半径Ｒ＝６〜１０ｍｍ）の発
光管を有する４００Ｗのデクスブロシウム（Ｄｙ）−タ
リウム（ＴＪ２）ｉのメタルハライドランプを基本とし
て第１図に示すようなランプとし、ゲッター５の位置（
発光管外表面を０とする距１１ｄで示す。）を径方向に
ふらしたもの、及び軸方向にふらしたもの（電極間をＸ
、中央部をＯ，アーク長をＬとする。）を種々試作し、
２００時間のｔｌを測定した結果に基づいて設定したも
のである。

測定結果を第３図、及び第４図に示す。これから径方向
位置ｄ（発光管外表面を０）として１ｃｍと３ｃｍ、つ
まり、中心軸から起算するとＲ＋ｌ　Ｃｍより遠く、Ｒ
＋　３　Ｃｌ１ｌより近くないと効果がない（ｔｓ　＜
ｔ　５ｓｅｃ）ことが分る。また、軸方向位置（単位し
）に関しては、 の範囲にないと効果がないことが分る。すなわち、ゲッ
ター５の取り付は範囲は、第２図に示すように、高さが
しであり、半径がＲ＋３Ｃ−及びＲ＋　１　ｅｌｍの２
つの円筒Ｅ、、Ｅ、の間の空間にする必要があることが
分る。もう一つ重要なことは、このゲッター５ば電気的
に絶縁すると効果がなくなることである。これは第３図
、第７図では・印で示しである。

また、第３図及び第４図の結果は、第５図によって次の
ように説明ができる。図において、１１はアーク、１２
は発光管１の管壁、２は枠線を示している。ここで、不
純ガスである水素（Ｈ２）は点灯時アーク中で分解し、
Ｈとなり、そのうちの大部分はＨゝ　（イオン）となっ
て存在する。発光管ｉ内から光、特に紫外線ＵＶが放出
され、これがゲッター５にあたると、光電効果によって
ゲッター５より電子が放出される。この際、交流点灯に
おいては、ゲッター５が負の時、その電子は発光管１の
外表面に集まりその外表面を負に帯電させる。従って、
発光管１中のアークで、Ｈ”　　（イオン）になった水
素（Ｈ２）は発光管１の内表面から電子の造る電界によ
り発光管１の外へと透過する。透過したＨ”　　（イオ
ン）は負電位を帯びているゲッター５に吸収され、非可
逆反応により外には出てこない。このプロセスでは、電
界にて水素（Ｈ２）を発光管１の外に追いやり、これを
ゲッター５に吸収させるので、極めて短時間に効果があ
られれる。

以上の説明により、ゲッター５の取付範囲を限定した理
由は極めて明解になる。すなわち、上述した２つの円筒
Ｅ３．Ｅ、間の空間に入っていることは、光電効果を効
果的に行うための条件であり、とりわけゲッター５がア
ーク長４内にあること、及び余り遠くないこと（Ｒ＋３
ｅ″″以内）の条件は、光ＵＶの作用が関係している。

ゲッター５の径方向位置がＲ＋１ｃ″″以下になると、
ゲッター膜自体が熱により破壊されるようである。また
、ゲッタ−５自体の熱蒸発もあり光束劣化を招いている
。このような効果は、１０００ワツトのメタルハライド
ランプ等地のワットのものにおいても見られた。また、
５ｃ−Ｎｌｌのような封入物の場合でも同様である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、水素ゲッターの
位置を特定することにより、極めて容易に不純ガスを除
去でき、放電灯の特性を劣化されることのない高負荷形
の金属蒸気放電灯が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明お実施例による金属蒸気放電灯の側面図
、第２図は第１図における水素ゲッターの取付位置を説
明するための要部斜視図、第３図は水素ゲッターの径方
向位置と始動時間との関係を示すグラフ、第４図は水素
ゲッターの軸方向位置と始動時間ｔ、との関係を示すグ
ラフ、第５図は第１図の放電灯の動作原理を説明するた
めの図、第６図は従来の金属蒸気放電灯の側面図、第７
図は点灯時間と再点弧電圧との関係を示すグラフ、第８
図は再点弧電圧と始動時間との関係を示すグラフ、第９
図は２００時間での始動時間と３０００時間後の光束維
持率との関係を示すグラフ、第１０図は管壁負荷と始動
時間との関係を示すグラフである。 ｌ・・・・・・発光管 ２・・・・−枠線 ３・・・・・・外管 ５・・・・・・水素ゲッター ６．６’　−−−−−・電極 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外管内に石英よりなる一対の電極と管壁負荷が１５Ｗ／
   ｃｍ＾２以上の発光管を有する金属蒸気放電灯において
   、発光管の軸を中心軸としたときの高さが電極間距離で
   あり、半径がＲ＋３及びＲ＋１ｃｍ（ただし、Ｒは発光
   管の半径）である２つの円筒の間の空間に、水素ゲッタ
   ーを取り付け、かつ、この水素ゲッターは発光管のいず
   れかの電極と同電位になっていることを特徴とする金属
   蒸気放電灯。