JPS59230253A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は屋内照明用光源としての適用を図った１００Ｗ
以下の小形の金属蒸気放電灯に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、省エネルギーの見地から従来一般家庭の室内用照
明として、多用されている白熱電球に代って、高効率で
高演色な金属蒸気放電灯の開発が強く望まれている。従
来の金属蒸気放電灯たとえばメタルハライドランプは１
００Ｗを越える中、大形のものが一般的であって、一般
家庭用には１００Ｗ以下の小形ランプが必要となる。

しかしながら、１００Ｗ以下の小形メタルハライドラン
プは発光管も小形になり発光管が小形化されるほど放電
空間も小さくなるので、対流が小くなりしかも封止部を
極力小さくすることには限度があるため、放電空間に対
する封止部の相対的な容積比が増して熱損失の割合も大
きく々るので。

ランプ効率の低下を招くものである。

上記対流を増加させる為に発光管形状を球状或いは、楕
円球状にするなどの工夫もなされており。

又、封止部の熱損失を防止する為に電極構造や封止部構
造を種々改良するなどの対策も検討されている。

しかしながら上述のごとき発光管構造を改良することの
他に、この発光管を封装する外管バルブ内面に被着され
る蛍光体においてもランプ効率を向上させる要因がある
。

従来、主にメタルハライドランプにおいてはその外管内
面に被着される蛍光体は、ランプの演色性を高める為、
或いは金属蒸気放電灯特有の輝度の高さをやわらげる拡
散の目的で使用され、ランプ光束の上では蛍光体を使用
しない場合（以下クリアータイプという）に較べて５％
程度初期値で低い値で、むしろ効率を下げていた。しか
も、寿命特性に於いては、ランプの光束低下に加えて。

蛍光体の劣化があり、寿命中のランプ光束はクリアータ
イプに較べ１０〜１５％も低下する場合があった。

屋内照明で、白熱電球代替用としての用途が考えられる
小形メタルハライドランプにおいては。

演色性やまぶしさをやわらげる目的での蛍光体は必要不
可欠であるが、一方、小形化による効率の低下を極力弁
える発光管構造は、言うまでもないが、それ以外の要因
で、この蛍光体による光束低下や寿命特性の悪化は、特
に小形メタルハライドの場合極めて重要な問題であった
。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情を考慮してなされたもので。

外管に蛍光体を被着した小形金属蒸気放電灯において、
蛍光体に基づく発光効率および寿命特性の低下を改良す
ることを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は１００Ｗ以下の小形の金属蒸気放電灯において
９発光管の電極間距離Ａ’（ｃｍ）と電極間を結ぶ電極
軸線に対する発光管パルプの最大内径Ｄ（ｃＩＩＬ）と
の積１ｘＤに対する蛍光体を被着した外管の内表面積５
ｏ（ｃＩＩＬ２）の比を規制したことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の詳細を図示の実験結果を参照して説明す
る。第１図は実験に用いた１００Ｗ以下の小形金属蒸気
放電灯たとえば小形メタルハライドランプの一部切欠断
面図を示し、たとえば石英ガラス等の透光性耐熱絶縁物
からなる発光管パルプ（１ａ）の両端部には対向して夕
／ゲステン等からなる一対の電極（２５１）ｔ　（２ｂ
）が封止され、これ等電極（２ａ）Ｆ　（２ｂ）は発光
管パルプ（１ａ）の両端封止部（３ａ）、　（３ｂ）に
気密に封着されたモリブデン箔（４ａ）、（４ｂ）を介
してウェルズ（５ａ）ｊ　（５ｂ）にそれぞれ接続され
るとともに発光管パルプ内部には始動用希ガス、水銀お
よび金属ハロゲン化物たとえばナトリウムとスカンジウ
ムの各ハ四ゲン化物が封入されて発光管（１）を形成し
ている。発光管（１）の一方のウェルズ（５ａ）はリー
ドワイヤ（６）を介してステム（ηに封着した内導線（
８）に接続され、他方のウェルズ（５ｂ）は他の内導線
（９）に接続されている。

各内導線（８）、　（９）は口金（１１および端子αυ
と接続され１口金（＋０３は発光管（１）を封装する外
管α２の一端に取着されてランプを形成している。

発光管（１）はその形状を図示のような電極軸方向が長
軸となる楕円球形または球形あるいはそれに近い形状と
することにより９発光管内の対流を増し９発光効率の向
上および色分離の軽減を図るとともに、最冷部付近の温
度を上昇させるのでランプが点灯されてから安定するま
で、つまり光束値が規準値に達するまでの時間が著るし
く短縮される。

また、封止部（３ａ）、　（３ｂ）は可能な限りその断
面積を小さくしてあり、これにより封止部（３ａ）。

（３ｂ）を通じて発光空間の熱が逃げ難いようにしてあ
り、このこともまた発光管の最冷部付近の温度上昇を計
り、封入金属の蒸発を促進するのに役立つものである。

また、外管（１３内には窒素または不活性ガスが封入さ
れ、かつ、外管内面には演色性改善ならびに光拡散効果
を目的として蛍光体たとえば平均粒径的４μの赤色発光
のマンガン付活ふつ化ゲルマニウム酸マグネシウム蛍光
体（１３が単位面積当り１．２■ハ１０割合で被着され
ている。

このような構成のランプにおいて、ランプ！力が１００
Ｗ以下の８０Ｗと４０Ｗの２種類のランプを作製した。

８０Ｗの発光管（１）は電極間距離ノが１．０ｃｍで電
極間を結ぶ電極軸線に対する発光管の最大内径りが１．
２　ｃＩｔであり、４０Ｗの発光管（１）はｌが０．５
ＣＩＩＬでＤが０．８ｃｍに設定しである。一方、この
ような発光管の各設定値ｌとＤとの積１ｘＤに対する蛍
光体Ｑｍを被着した外管ａｚの内表面積５ｏ（ＣＩＩ１
２）の比Ｓｏ／ＪｘＤが広い範囲に亘って変化するよう
に大きさの異なる外管ａｚを使用して各種ランプを作製
し、それ等ランプの初期発光効率と寿命特性を測定した
結果を第２図と第３図に示す。

第２図は縦軸に初期発光効率の相対値（％）を。

横軸にＳＯ／Ａ’ｘＤをとり、第３図は縦軸に寿命特性
すなわち点灯１，０００時間後の発光効率の低下率（％
）を、横軸にＳｏ／ｌｘＤをそれぞれとる。また、第２
図において相対値１００の値を示すＳｏ／ｌ×Ｄの値は
従来の中〜高ワットの同種メタルハライドランプの一゛
般的カ値であるＳｏ／ｌ×Ｄ＝４０とした。第２図から
Ｓ□／Ａ！ｘＤが２００以上であれば従来の中〜高ワッ
ト並の８６／１ｘＤ＝４０のものよりも約２０％の発光
効率の向上が可能であり、　ＳＯ／ＪｘＤが２５０以上
と）るとその効果は飽和し安定した結果が得られる。ま
た、第３図に示す寿命特性においても、Ｓ。

／ｌｘＤの値が大きくなるにつれて従来のＳ（、／Ａ’
ｘＤ＝４０よりも優れた効果が現われ、　　８６／Ａ！
ＸＤが２５０以上となるとやはりその効果は飽和し安定
することが判る。

以上の結°果を総合すると８ｏ／ｌｘＤを２５０以上と
すれば、初期発光効率および寿命特性について従来より
格段に優れ、かつ安定した効果が得られる。

なお、Ｓ（１／ＩＸＤすなわち発光管容積に対する外管
の内表面積（つまり外管容積。）が大き過ぎると従来の
中〜高ワットのメタルハライドランプでは甚だ問題とな
る点があった。その１つは外管が大き過ぎると実用に適
さなくなるからである。この点に関し、　　１００Ｗ以
下の小形メタルハライドランプではその発光管寸法が小
さくなるからたとえＳｏ／ｌｘＤが中〜高ワットのそれ
より大きくても外管の大きさの絶対値はそれ程大きくす
る必要がないので問題とは表らない。たとえば上記のよ
うに４０Ｗのランプの場合１発光管はｌ　＝０．５ｃｍ
、　Ｄ＝０．８儂であるから、　　８０／ｌｘＤ≧２５
０を満たす外管の大きさは球状を例にとれば半径約３ｃ
ＩＩＬ以上のバルブであれば良いからである。また、他
の問題とじてはＳｏ／ｌｘＤが大き過ぎると外管内容積
が相対的に大きくなり９発光管の温度が所定の値まで上
昇せず、最冷部温度が低く々り過ぎて発光効率が低下す
る点がある。

しかしながら、この点もまた小形メタルハライドランプ
の場合には問題とならない。すなわち。

ランプが小形に一＆るにつれて発光管の発光効率は電極
損失や封止部等による損失分が相対的に大きくなるため
、中〜高ワットのものに較べ相対的に低下する。

これに対し、たとえば発光管形状を従来の円筒状から球
形または楕円球形あるいはそれに近い形状とすれば９発
光管内の対流を増し２発光効率を向上できる〜手段も知
られてｉるし、またこれによれば発光管の管壁負荷も上
げることができる。

このことは１発光管容積を外管容積に対し、従来のもの
に較べ相対的に小さくできることを示し。

またそれでいてかつ、外管の温度すなわち蛍光体の温度
を寿命特性に悪影響を及ぼす程には上昇させないことが
可能になる。

これ等のことにより、従来形のランプではＳ。

／ＩＸＤの範囲をそれ程大きくとることができなかった
問題を小形のメタルハライドランプでは実現可能とし、
しかも発光管に対する外管の大きさが従来のものより大
きいということは、それだけ蛍光体の被着面積が広がる
ことであり、−）ンプ効率の向上に寄与すると共に、蛍
光体の発光管からの熱による劣化を減少でき１発光効率
および寿命特性の改善を果たすことができるわけである
。

上記実施例は４０Ｗと８０Ｗのメタルハライド２ンブに
ついて述べたが９本発明は１００Ｗ以下の小形ランプに
おいては同様の効果が得られるし、また始動用希ガスと
水銀を封入した高圧水銀灯および始動用希ガス、水銀お
よびナトリウムを封入した高圧ナトリウムランプ等の他
の金属蒸気放電灯においても効果を発揮できるものであ
る。

さらに発光管の形状についても上記両端封止形に限らず
シングルエンドタイプでもよく、また蛍光体の種類につ
いても上記実施例に限定されるものではなく、既知の各
種蛍光体をう／プ品種に応じて適宜選択使用できること
はいうまでもないことである。

〔発明の効果」 以上詳述したように本発明は１００Ｗ以下の小形の金属
蒸気放電灯において９発光管の電極間距離を１（ｃｒＩ
Ｌ）、電極間を結ぶ電極軸線に対する発光管パルプの最
大内径をＤ（α）、蛍光体を被着した外管の内表面積を
５ｏ（ｃＩｎ２）としたとき、　　ＳＯ／Ａ！ｘＤ≧２
５０としたので、従来ランプよりも初期発光効率を約２
０％向上し、かつ寿命特性をも格段に向上さすことを可
能とした。

【図面の簡単な説明】

第１図は実験に使用した小形メタルノーライドランプの
一部切欠断面図、第２図および第３図は各特性比較図で
ある。 （１）・・・発光管、　　（ｌａ）・・・発光管パルプ
。 （２ａ）、　（２ｂ）　−・・電極、　　ａ’ｂ−・・
外管。 （１２ａ）・・・外管内面、　αＪ・・・蛍光体。 ｌ・・・電極間距離。 Ｄ・・・電極軸線に対する発光管の最大内径第１図 第２図 −Ｓｏ／ｌＸＤ 第３図 Ｓｏ／ｌＸＤ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 発光管パルプの端部に一対の電極を設け、内部１′−始
   動用希ガスと少くとも水銀を含む封入物とを封入してな
   る１００Ｗ以下の発光管と、この発光管を封装し内面に
   蛍光体を被着した外管とからなり。 上記発光管の電極間距離を１（ｃｒｎ）、電極間を結ぶ
   電極軸線に対する発光管パルプの最大内径Ｄ（ｍ）。 ハ 上記蛍光体を被着した外管の内表面積を５ｏ（ｃＩｒＬ
   ２）としたとき。