不活性ガスの種類

ハロゲンランプの知識

ガラスバルブ内の空間に不活性ガスをいれると、その圧力で蒸発が抑制されると共に蒸発したタングステンが不活性ガス分子と衝突して直進できず、その周囲のタングステン蒸気圧が上がるので、この面でも蒸発が抑制され寿命が長くなります。

上記効果は重いガスほど大きく、更に重いガスほど対流が起こりにくく、フィラメントの熱を奪う事が少ないので、熱ロスが減ります。このように重いガスほど高性能のランプが作れます。不活性ガスは軽い方からヘリウム→ネオン→アルゴン→クリプトン→キセノン→ラドンとなります。アルゴンよりもクリプトン、更にはキセノン(Xe:クセノンとかゼノンと表記する場合がある)の方が高性能電球が作れます。その差は発光効率にして5~10%ずつ上昇します。

それならば全ての電球にキセノン(ラドンは短半減期の放射性ガスなので×)を入れれば良いという事になりますが、ガスの価格が100倍とか1000倍になるために経済的には使いにくい物です。

その点、ハロゲンランプであれば内容積が小さい(100wランプで1~2cc)ので、加圧したとしても10cc程度で済み、1L当たり数百円~数千円の高価なガスでも経済的に使用可能となります。

ただし不活性ガスだけでは電気絶縁性が不十分な場合があります。特にフィラメント近くは不活性ガスも高温になるために電気を通しやすくなり、限界を超えるとフィラメントに沿ってアーク放電が発生し、ランプは瞬時に断線します。

これを防ぐために、チッ素ガスを混合する場合が多いです。通常は数パーセントですが、フィラメントが短い場合、フィラメント長10mm当たり100v以上とかになる場合があり、この様な場合にはチッ素の割合をもっと増やすとか、更にはチッ素100%にする場合もあります。チッ素は不活性ガスではありませんが、タングステンとはほとんど反応しないので、ランプ用封入ガスとしては不活性ガスと同様に扱って問題ありません。

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