JPS58103756A - 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】 本発明は石英ガラス製の発光管に金属のハロゲン化物を
封入してなるメタルハライドランプの改良に係り、特に
、この種のランプにおける始動特性の向上に関するもの
である。

メタルハライドランプは高効率、高演色性であるという
特長を有しているか、始動電圧が筒いという欠点があっ
た。そこで、従来、（１）発光管内の希ガスとしてネオ
ン（Ｎｅ）カスを主体としたＮｅ−Ａ　ｒまたはＮｅ−
Ｋｒなどのペニングカスを使用すること、（２）バイメ
タルスイッチあるいはグロースタータを利用した高電圧
パルス発生回路全外管球内に組み込むことなどが行なわ
れてきた。しかしながら、（１）項の対策を施したメタ
ルハライドランプではネオンガスを使用するため電極の
スパッターリングが大きくなって光束維持率が低下する
こと、ネオンガスが発光管を透過するため外管球内にも
ネオンガスを封入する必要が生じて高価になることなど
の欠点かあった。また、（２）項の対策を施したメタル
ハライドランプでは２０００Ｖ以上の高電圧が発生する
ため安全性に問題がめること、ラジオ雑音を発生するこ
となどの欠点があった。

したがって、本発明の目的はネオンガスや高電圧パルス
発生回路を使用することなく、通常の商用電源の電圧で
始動し得るメタルハライドランプを提供することにある
。

上記目的を達成するために本発明においては、外管球内
に発光管に対して並列に紫外線発生源を設けてメタルノ
・ライドランプを構成したことを特徴としている。

かかる本発明の％機内な構成によってイ・オンカスや高
電圧パルス発生回路を使用することなく、通常の商用電
源の電圧で始動するメタルノ・ライドランプが提供でき
るようになった。

以下、本発明を図面を用いて詳細に述べる。

はじめに、本発明の原理について述べる。

本発明者等はメタルハライドランプの発光管に糧々の波
長の光を照射しながらその始動特性を調べた。その結果
、波長が３００　ｎｍ以下の紫外線を照射すると始動電
圧が著しく低下することを発見した。このような紫外線
の照射に裏る始動電圧の低下の機構は必すしも明確では
ないが、以下のようであると考えられる。すなわち、メ
タルノ・ライドランプの始動電圧か＾い理由はハロゲン
化物が発光管内に持ち込んだ水分などが原因となって生
じる不純カス（例えは、沃化水素ＨＩなと）が自由電子
を捕獲することが主因と考えられている。

ところで、紫外線が発光管ＶＣ照射されると電極から電
子が放出され、また、水銀や希カスの電離も起って自由
電子の発生個数が多くなる。さらに、紫外線は沃化水素
ＨＩなとの不純カスの分子を解離するものと考えられる
。その結果、解離された不純ガスは発光管の管壁に付着
しやすくなり、したがって、放電空間中の不純ガスの量
が少なくなる。以上述べた二つの効果によって始動電圧
が低下するものと考えられる。

通常、メタルハライドランプの発光管は石英ガラスから
なるので波長が１７０１ｍ未満の光は吸収が多くなって
有効に使用できない。したがって、紫外線としては波長
が１７０　ｎｍからａ　ｏ　ｏ　ｎｍの範囲の紫外線が
適している。

ところで、ランプの始動前に放電空間に存在する自由電
子の個数は、当然、放電空間の体積が小さくなるほど少
なくなる。したがって、紫外線の照射によって自由電子
の個数を増加させることによってランプの始動を行なう
本発明は放電空間の小さなランプに適用することが特に
有効である。

実際の結果、発光管の内容積が２２ＣＣ以下のランプに
おいて本発明は顕著な効果が認められた。

また、外管球内に紫外線発生源を封入して紫外線の量と
始動電圧との関係を調べた。ここで、紫外線発生源とし
ては石英カラス管の両端に′電極【設けて水銀とアルゴ
ンとを封入してなる低圧放電ランプを使用した。この低
圧放電ランプからは水銀原子の共鳴線である２　５４　
ｎｍの光が特に強く放射される。

始動の対象としたメタルハライドランプは石英ガラス製
の発光管の内容積が２．５ｃｃであり、封入物はＤｙＩ
３、Ｔ沼■、ＮａＩ、ＣｓＬ　Ｈｇおよびアルゴンガス
であり、その定格電力は１００Ｗのものである。紫外線
発生源である低圧放電ランプの大きさとこのランプへの
入力を変えることによって発生する紫外線の量（μＷ）
を変えたところ、第１図に示したように、波長が１７０
　ｎｍから３　Ｑ　Ｑ　ｎｍの範囲の紫外線が０゜０１
μＷをこえるとメタルハライドランプの始動電圧は著し
く低下した。なお、理論上では始動電圧は発光管に入射
する紫外線の量、すなわち、紫外線発生源の放射パワー
の他に紫外線発生源の設置位置などによって決まると考
えられる。しかしながら、実験結果では紫外線発生源か
ら放射さ扛る波長が１７Ｑｎｍから３　Ｑ　Ｑ　ｎｍま
での紫外線の総放射パワーが最も影響することが判明し
た。この理由は外管球や発光管の支持具などによる紫外
線反射効果が影響していることによる。

紫外線発生源に外管球内において発光管と電気的に並列
に接続１へメタルハライドランプの安定器を通して電源
から電力が供給される。したがって、紫外線発生源に流
れる電流の値が大きすぎると発光管に流れる電流の値が
小さくなって始動が困難になったり、あるいは、立ち消
えなどが起る。そこで、種々の大きさのメタルハライド
ランプを用いて実験をしたところ、紫外線発生源に流詐
る電流の値が定常点灯状態において発光管に流れる電流
の３０％以下であれはメタルハライドランプの始動の困
難および立ち消えは全く発生しなかった。

次に、本発明によるメタルハライドランプの実施例につ
いて述べる。

実施例１ 第２図および第３図にそｊＬそ扛本発明によるメタルハ
ライドランプの外観構成およびその電気的な接続回路を
示したものである。こｊＬらの図において、１は硬質ガ
ラスからなる外管球、２は石英カラス製の発光管、５は
補助放電用の抵抗器、６は定常点灯状態において補助電
極１１と主電極９とを短絡するための常開型バイメタル
スイッチであυ、ここまでは従来のメタルハライドラン
プとまったく同一の構成である。本発明のメタルハライ
ドランプの特徴とするところに紫外線発生源３と固定抵
抗器４とを直列に接続した始動回路が外９管球１内にお
いて発光管２に対して並列に接続さ扛ているところにあ
る。

発光管２は内容積力２．５０　Ｃテ、ＤｙＩ８、Ｔ、、
ｅｌｌＮａＩ、ＣＨＩ、Ｈｇ　を合計で２６ｍｇと７　
ルｄ　ンガスを２５ＴＯｒｒとを封入した１００Ｗ用発
光管である。紫外線発生源３は内径が７ｍｍの石英カラ
（９） ス管に一対の電極を約２ｍｍの間隔で封入し、きらに、
Ｈｇとアルゴンガスｋ　１５　Ｔｏｒｒとを封入したも
のである。このような紫外線発生源３は封入物がアルゴ
ンカスとＨｇたけなので不純ガスの混入が少なく、シた
がって、１６０■程度の電圧で十分に始動する。ここで
、固定抵抗器４の抵抗器を３０にΩに選び、紫外線発生
源３を流れる電流の値を約２ｍＡにした。この時、波長
が１７Ｑｎｍから３００　ｎｍまでの間の紫外線の放射
パワーは約１μＷであった。なお、紫外線発生源３の電
極をアーク放電が生じないような材質および構造にす扛
ば固定抵抗器４の抵抗値を零にすることも可能である。

さて、このようなメタルハライドランプにおいて口金１
６、安定器１４を通して交流電源１５の電圧が印加さ扛
ると、まず、紫外線発生源３が始動して紫外線を放射す
る。この紫外線によって発光管２内に多量の自由電子が
発生して主電極９と補助′電極１１との間に放電が起シ
、やがて主電極９．１０間に放電が起って発光管２の放
電が開始（１０） する。紫外線発生源３を流れる電流の値は発光管２の定
常点灯状態における電流の値の３０％（０，３Ａ　）よ
りも十分に小さいから、発光管２の放電が立ち消えるこ
とはない。やがて、発光管２が定常点灯状態になると発
光管２からの熱輻射によって紫外線発生源３の温腋が高
くなる。そうすると、水銀の蒸気圧が高くなるため紫外
線発生源３の放電は停止する。

上述のメタルハライドランプを１０本製作して始動テス
トを行なったが、すべて、１８０■の電圧、つまり電源
１５の電圧以下で始動した。

実施例２ 第４図は本発明による他の実施例の電気回路を示したも
のである。

この実施例は、定常点灯状態において、補助電極１１と
主電極９とを発光管２からの輻射熱を利用して常閉型バ
イメタルスイッチ７で切シはなすように構成芒詐たメタ
ルハライドランプに本発明を適用した例である。同図に
おいて、紫外線発生源３と固定抵抗器４とを直列に接続
した始動１路（１１） を常閉型バイメタルスイッチ７を逸して発光管２の他方
の電極側に接続する。こうすると、発光管２の定常点灯
状態においては常閉型バイメタルスイッチ７が開となる
ため県外線発生源３の放電に確実ＶＣ停止できる。

実施例３ 第５図り本発明によるさらに他の実施例の電気回路を示
したものである。この実施例は、紫外線発生源としてタ
ングステンなどの金属フィラメント３を使用し、これか
らの紫外線放射を利用するように構成した例である。発
光管２としては上述した第１の実施例と同一の発光管を
使用し、金属フィラメント８はタングステン線を使用し
、固定抵抗器４の抵抗の値を６００Ωにして金属フィラ
メン）８に流れる′電流の値を０．２６Ａにした。この
時、フィラメント８で消費さｒしる′電力は約６Ｗであ
り、波長が１７０　ｎｍから３ｏｏｎｍｔでの間の紫外
線は約０．４μＷであった。このようなメタルハライド
ランプは電源１５の電圧値以下である１８０ｖで十分に
始動した。ここで、ランプが（１２） 定常点灯状態になると発光管２からの輻射熱によって常
閉型バイメタルスイッチ７が開いて金桐フィラメント８
および補助電極１１には通電しなくなる。なお、比較の
ために金属フィラメント８を硬質カラス管で完全に覆う
と波長が３００　ｎｍ以丁の紫外線がほとんど吸収さ扛
てしまい、その結果、始動電圧（ｌ″ｔ２００Ｖｔ２０
０Ｖ以上圧の低下の効果が全く得ら扛なかった。

実施例４ ｍ６図および第７図は各々、本発明によるさらに他の実
施例を示したものである。この実施例はグロー放電から
アーク放電に移行しにくいメタルハライドランプに本発
明を適用した例である。安定器１４を介して電源１５の
電圧がランプに印加されると紫外線発生源３が点灯する
。この例において、紫外線発生源３は電極が直径０．５
閣、長さ５廂のタングステン棒からなるので今までの実
施例における固定抵抗器４を省略しても県外線発生源３
に流ｆＬる電＃ｔ、は０．　Ｉ　Ａ以下であった。ざて
、紫外線発生源３から放射される紫外線の照射によ（１
３） つて発光管２の補助電極１１と主電極９との間にはグロ
ー放電が発生する。この時、補助電極１１と主電極９と
の間の距離は２顛以下なのでグロー放電は直ちにアーク
放電に移行する。このアーク放電による電流によって金
属フィラメント１２が加熱され、その近傍に設けられた
常閉型バイメタルスイッチ１３が開く。この時、主電極
９の温度は十分高くなっているので、主電極９と主電極
１０の間に容易にアーク放電が生じる。このようなメタ
ルハライドランプは電源１５の電圧値以下である１８０
ｖで十分に始動した。

以上述べたように本発明によれば、高電圧パルス発生回
路による高電圧を印加することなく商用電源の電圧値以
下でメタルハライドランプを点灯することができるので
、安全性にすぐれ、かつラジオ雑音が少ないという利点
が得られる。また、始動電圧を低下させるためのネオン
ガスを使用しなくてもよいので光束維持率がよくなる利
点も得られる。

【図面の簡単な説明】

（１４） 第１図は本発明によるメタルハライドランプの始動効果
を示すグラフ、第２図は本発明によるメタルハライドラ
ンプの外観構成図、第３図は第２図に示したランプの電
気回路図、第４図〜第７図は各々、本発明による他の実
施例の電気回路図である。 １・・・外管球、２・・・発光管、３・・・紫外線発生
源、４゜５・・・固定抵抗器、６・・・常開型バイメタ
ルスイッチ、７．１３・・・常閉型バイメタルスイッチ
、８．１２・・・金属フィラメント、９・・・主電極、
１０・・・主電極、１１・・・放電始動補、助電極、１
４・・・安定器、１５・・・電源、１６・・・口金。 代理人　弁理士　薄田利幸 （１５） Ｉ７０〜３００気り式、のつ３７トを劇へ９クー（μＴ
）茅　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、両端に電極が設けらｆＬ、かつ、金属のノ・ロゲン
   化物が封入された発光管と、始動時に上記発光管に紫外
   線を照射することによって上記電極間の放電を容易にす
   るため上記発光管に対して電気的に並列に接続さｎた紫
   外線発生源と、上記発光管と上記紫外線発生源と全収納
   する外管と全備えてなることを特徴とするメタルノ・ラ
   イドランプ。 ２、上記紫外線発生源に波長が３００ｎｍｔ−超えない
   紫外線金倉む紫外線を発生し得る紫外線発生源であるこ
   とを特徴とする第１項のメタル／・ライドランプ。 ３、上記紫外線発生源は波長が１７　Ｑ　ｎｍから３　
   Ｑ　Ｑ　ｎｍまでの紫外線を含む紫外線全発生し得る紫
   外線発生源であることを特徴とする第１項のメタルノ・
   ライドランプ。 ４、上記紫外線発生源は波長が１７０ａｍから３　Ｑ　
   Ｑ　ｎｍまでの紫外線の放射パワーが少なくとも０，０
   １μＷである紫外線を発生し得る紫外線発生源でおるこ
   とを！徴とする第３項のメタルハライドランプ。 ５、上記紫外線発生源は動作時に流れる電流の価が定常
   点灯状態においτ上記発光管に流れる電流の値の３０％
   を超えないように制御する手段を有していることを特徴
   とする第１項から第４項までのいすｆか一つの項のメタ
   ルハライドランプ。 ６、上記制御手段が上記紫外線発生源に対して電気的に
   直列に接続でれた固定抵抗器からなることを特徴とする
   第５項のメタルハライドランプ。 ７、上記紫外線発生源が紫外線を透過し得る容器内に対
   向する電極を設け、かつ、水銀と希カスとを封入してな
   る低圧放電ランプからなることを特徴とする第１項から
   第６項までのいずれか一つの項のメタルハライドランプ
   。 ８、上記紫外線発生源が金属フィラメントからなること
   を特徴とする第１項から第６項までのいずれか一つの項
   のメタルハライドランプ。 ９．上記全島フィラメントがタングステンフィラメント
   からなることを特徴とする第８塊のメタルハライドラン
   プ。 １０、上記紫外線発生源は上記発光管の放電開始後に紫
   外線の発生を停止する手段を有していることを特徴とす
   る第１項から第９項１でのいずｎか一つの項のメタルハ
   ライドランプ。 １１、上記停止手段が上記紫外線発生手段に対して電気
   的に直列に接続さｔた熱応動スイッチであることを特徴
   とする第１０項のメタルノ・ライドランプ。