JP3133739B2 - 高圧ナトリウムランプ - Google Patents

高圧ナトリウムランプ

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  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧ナトリウムラ
ンプに関し、特に、高演色形高圧ナトリウムランプの発
光管構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3に、従来の高圧ナトリウムランプの
発光管構造の一例を示す。この従来の高圧ナトリウムラ
ンプは、図3に示すように、導電管33と、チタン半田
31を用いて導電管33の一端に保持される電極32と
を備えている。なお、導電管33の他端は開口端となっ
ている。
【0003】導電管33は、透光性アルミナ管34の一
端部に取り付けられており、透光性アルミナ管34にお
ける導電管33の取り付け部分は、セラミックセメント
からなる封止剤35によって気密に封止されている。ま
た、ナトリウムアマルガム36が、透光性アルミナ管3
4の内端部に封入されている。
【0004】しかし、上記したような従来の発光管構造
では、点灯中の発光管内ナトリウム蒸気圧が比較的高い
高圧ナトリウムランプ、特に高演色形高圧ナトリウムラ
ンプにおいて、点灯中に透光性アルミナ管34の内外で
圧力差が生じ、しかも高温となることにより、図4に示
すように、導電管33における電極32の近傍部分が変
形することがあった。
【0005】このような変形が生じると、導電管33が
封止剤35から剥離して両者の間にすき間が生じる。こ
のすき間にナトリウムアマルガム36が侵入することに
より、発光物質であるナトリウムが封止剤35と広範囲
にわたって反応する。これにより、発光管内のナトリウ
ム消失が促進し、道程中に発光色変化、ランプ電圧変化
などの問題を生じることがあった。
【0006】そこで、このような問題を解決する構成と
して、特公平8−3995号公報に開示されているよう
に、導電管が発光管の内と外との圧力差を受けないよう
にし、かつセラミックセメントを発光管の放電空間内に
露呈させないようにすることで、点灯中のナトリウムと
セラミックセメントとの反応を抑制した高圧ナトリウム
ランプが提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の特公
平8−3995号公報に開示された高圧ナトリウムラン
プは、発光物質であるナトリウムアマルガムが、発光管
の内部ではなく、最冷部となる導電管内に保持されるこ
とにより、次のような2つの問題を有する。
【0008】まず、第1の問題は、点灯中の熱源となる
電極間のアーク放電からの熱を電極が遮蔽してしまうこ
とにより、導電管内に保持されたナトリウムアマルガム
が熱を受けにくくなり、ランプ点灯から安定点灯までに
要する時間が長くなることである。
【0009】また、第2の問題は、封着時に導電管の位
置ずれが生じると最冷部の温度が変わることにより、図
3に示したような、温度変化が少ない発光管内端部にナ
トリウムアマルガムを配置した構成に比べて、製造時の
ランプ電圧のばらつきが大きくなることである。
【0010】一方、本発明者らは、図3に示すような発
光管構造で作製した高演色形高圧ナトリウムランプを約
6000時間点灯させ、その発光管について、導電管が
変形したものと変形していないもので、ナトリウム消失
量を調べた。すると、導電管が変形したものでは、発光
管内に封入しているナトリウム総量の約50%が消失し
ていた。これに対し、導電管の変形がないものは約4%
と、導電管に変形があるものに比べて消失量が極めて少
ないことがわかった。
【0011】また、導電管が変形しているものについて
詳細に調べた結果、消失したナトリウム量の約90%
が、導電管が封止剤から剥離してできたすき間によるナ
トリウムと封止剤との反応によるものであった。つま
り、導電管の変形防止によって、ナトリウムと封止剤と
の反応抑制ができることがわかった。
【0012】そこで、本発明は、導電管の変形を防止す
ると共に、発光管内部に発光物質であるナトリウムを配
置することにより、道程中の光色変化やランプ電圧変化
を防止しつつ、ランプ点灯後に安定点灯するまでに要す
る時間が短く、ランプ電圧のばらつきが抑制された高圧
ナトリウムランプを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の高圧ナトリウムランプは、発光管と、前
記発光管内部で対向する一対の電極とを備え、前記発光
管内部に少なくともナトリウムと希ガスとが封入された
高圧ナトリウムランプにおいて、前記一対の電極が、前
記発光管の両端部に封止剤により気密に封着された導電
管に保持されると共に、前記導電管が気密構造を持ち、
内部に不活性ガスが封入されたことを特徴とする。
【0014】この構成によれば、点灯中、導電管内に封
入された不活性ガスの圧力により、導電管における発光
管の内部に位置する部分と、導電管における発光管の外
部に位置する部分との間で圧力差が生じにくくなる。さ
らに、導電管内に封入された不活性ガスの熱伝導によ
り、導電管における電極近傍部分の温度が低下する。こ
の結果、導電管が変形して封止剤から剥離することを防
止できる。
【0015】しかも、発光管の内部にナトリウムが封入
されたことにより、発光物質であるナトリウムが、点灯
中の熱源となる電極間のアーク放電からの熱を速やかに
受けることができると同時に、温度が一定に保たれる。
これにより、ランプ点灯から安定点灯までに要する時間
が短縮され、製造時のランプ電圧のばらつきが抑制され
る。
【0016】上記の高圧ナトリウムランプにおいて、導
電管内に封入された不活性ガスの圧力が10Torr以
上であることが好ましい。
【0017】この構成によれば、導電管における発光管
の内部に位置する部分と、導電管における発光管の外部
に位置する部分との間の圧力差がさらに小さくなるの
で、導電管が変形して封止剤から剥離することを、より
確実に防止できる。
【0018】上記の高圧ナトリウムランプにおいて、発
光管の動作時に、前記導電管における電極保持部分の温
度が800℃以下であることが好ましい。
【0019】この構成によれば、導電管への温度による
負荷が抑制されるので、導電管が変形して封止剤から剥
離することを、さらに確実に防止できる。
【0020】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)図1は、本発明
の一実施形態にかかる150Wの高演色高圧ナトリウム
ランプの発光管端部の構成を示す断面図である。この発
光管は、透光性アルミナ管4の両端部に、電極2を支持
する導電管3が取り付けられた構成である。なお、図1
では、発光管の一端のみを図示し、他端の図示を省略し
た。
【0021】導電管3の一端には、電子放射性物質を有
する電極2が、チタン半田1によって気密に固着されて
いる。また、導電管3の他端は閉塞されており、これに
より、導電管3は気密構造を持つ。この導電管3の内部
には、不活性ガスとして、室温時で10Torrのアル
ゴンガス7が封入されている。導電管3は、ニオブ99
%とジルコニウム1%との合金からなり、外径は4mm
である。
【0022】透光性アルミナ管4における導電管3の取
り付け部分は、セラミックセメントからなる封止剤5に
よって、気密に封止されている。透光性アルミナ管4内
には、キセノンガス40Torrと共に、ナトリウム5
mgと水銀13mgとからなるナトリウムアマルガム6
が封入されている。このナトリウムアマルガム6は、最
冷部となる透光性アルミナ管4の内端部付近に配置され
ている。
【0023】なお、透光性アルミナ管4内には、電極2
に対向するように対向電極(図示せず)が設けられてお
り、これらの電極間距離は31mmである。また、透光
性アルミナ管4の両端部外面には、厚さ0.02mm、
幅15mmのタンタルからなる熱保護膜(図示せず)が
付設されている。
【0024】上記した構造の本実施形態にかかる発光管
と、図3に示した従来の発光管とを、外径が40mmの
硬質ガラス(図示せず)からなる外管内にそれぞれ組み
込んだランプを各20本作製し、作製直後のランプ電圧
について調べた。
【0025】すると、ランプ電圧のばらつきは、従来の
発光管が6.5Vであったのに対し、本実施形態にかか
る発光管は3.4Vであった。また、ランプ点灯から安
定点灯までの時間について調べたところ、従来の発光管
が約15分であったのに対し、本実施形態にかかる発光
管は約8分であった。すなわち、本実施形態にかかる発
光管は、ランプ電圧のばらつきと、安定点灯までに要す
る時間との両方について、著しい改善が認められた。
【0026】また、本実施形態のランプにおいて、発光
管の内と外との圧力差をうける導電管部分、すなわち、
導電管3における電極2の近傍部分の温度を測定したと
ころ、約800℃であった。これに対して、図3に示し
た従来のランプでは約840℃であった。すなわち、本
実施形態の構成によれば、発光管の内と外とで圧力差を
うける導電管部分の温度が、従来の構成よりも約40℃
低下することが認められた。
【0027】さらに、図3に示した構成の従来のランプ
と、本実施形態にかかるランプとを、5.5時間点灯し
た後に0.5時間消灯する点滅サイクルで、12000
時間点灯させたところ、本実施形態にかかるランプは、
導電管の変形が皆無であり、光色の変化も認められず、
道程特性も安定していた。これに対し、図3に示した構
成の従来のランプでは、導電管の変形が生じた。
【0028】このように、導電管3の両端を閉塞して不
活性ガスを封入し、この導電管3を封止剤5で透光性ア
ルミナ管4に気密に封着した発光管構成とすることによ
り、道程中の光色変化やランプ電圧変化を防止しつつ、
ランプ点灯後に安定点灯するまでに要する時間を短縮
し、さらに、ランプ電圧のばらつきを抑制することがで
きる。
【0029】また、導電管3内に封入された不活性ガス
の圧力は、10Torr以上とすることが好ましい。こ
れにより、導電管3における透光性アルミナ管4の内部
に位置する部分と、導電管3における透光性アルミナ管
4の内部に位置する部分との間での圧力差をさらに小さ
くすることができ、導電管3が変形して封止剤5から剥
離することをより確実に防止できる。
【0030】また、導電管3内に不活性ガスが封入され
たことにより、不活性ガスの熱伝導により、導電管3に
おける電極2の保持部分の温度を従来よりも低く、好ま
しくは800℃以下に抑えることができる。これによ
り、導電管3への温度による負荷が抑制でき、導電管3
が変形して封止剤5から剥離することをさらに確実に防
止できる。
【0031】また、本実施形態の構成では、透光性アル
ミナ管4の内部に封入されたナトリウムアマルガム6
が、最冷部となる透光性アルミナ管4の内端部に常に位
置するため、点灯中の熱源となる電極間のアーク放電か
らの熱を速やかに受けることができると同時に、最冷部
の温度が常に一定に保たれる。これにより、ランプ点灯
から安定点灯までの時間が短縮されると共に、ランプ電
圧のばらつきが抑制できる。
【0032】(実施の形態2)図2に、本発明の他の実
施形態にかかる150Wの高演色高圧ナトリウムランプ
の発光管端部の構成を示す断面図である。本実施形態に
かかるランプの発光管は、導電管3における電極保持側
とは逆の端部を、セラミックキャップ8とセラミックセ
メントからなる封止剤9とで閉塞し、その内部に不活性
ガスを封入した構成である。その他の部分の構造は、実
施の形態1にかかるランプの発光管と同様である。
【0033】このように、導電管3の両端を閉塞して不
活性ガス(アルゴンガス)を封入し、この導電管3を封
止剤5で透光性アルミナ管4に気密に封着した発光管構
成とすることにより、道程中の光色変化やランプ電圧変
化を防止しつつ、ランプ点灯後に安定点灯するまでの所
要時間を短縮し、さらに、ランプ電圧のばらつきを抑制
することができる。
【0034】また、導電管3内に封入された不活性ガス
の圧力は、10Torr以上とすることが好ましい。こ
れにより、導電管3における透光性アルミナ管4の内部
に位置する部分と、導電管3における透光性アルミナ管
4の内部に位置する部分との間での圧力差をさらに小さ
くすることができ、導電管3が変形して封止剤5から剥
離することをより確実に防止できる。
【0035】また、導電管3内に不活性ガスが封入され
たことにより、不活性ガスの熱伝導により、導電管3に
おける電極2の保持部分の温度を従来よりも低く、好ま
しくは800℃以下に抑えることができる。これによ
り、導電管3への温度による負荷が抑制でき、導電管3
が変形して封止剤5から剥離することをさらに確実に防
止できる。
【0036】また、本実施形態の構成でも、透光性アル
ミナ管4の内部に封入されたナトリウムアマルガム6
が、最冷部となる透光性アルミナ管4の内端部に常に位
置するため、点灯中の熱源となる電極間のアーク放電か
らの熱を速やかに受けることができると同時に、最冷部
の温度が常に一定に保たれる。これにより、ランプ点灯
から安定点灯までの時間が短縮されると共に、ランプ電
圧のばらつきが抑制できる。
【0037】なお、上述の各実施形態では、電極2の固
着にチタン半田1を用いたが、この代わりに、導電管3
と電極2とを溶接することにより気密に固着してもよ
い。また、導電管3内に封入する不活性ガスとしてアル
ゴンガスを用いたが、アルゴンガスの代わりに、窒素ガ
スや、キセノンガスやクリプトンガスといった他の不活
性ガスを用いてもよく、また、2種以上の不活性ガスを
混合して封入してもよい。
【0038】また、上述の各実施形態ではランプ電力を
150Wとしたが、ランプ電力はこれに限定されるもの
ではない。さらに、本発明は、高演色形高圧ナトリウム
ランプだけでなく、通常の高圧ナトリウムランプに適用
してもよく、同様の効果が得られる。
【0039】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、導電管の変形を防止することにより、安定した寿命
特性を有し、ランプ点灯から安定点灯するまでに要する
時間が短く、ランプ電圧のばらつきが抑制された高圧ナ
トリウムランプを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態にかかる高演色高圧ナト
リウムランプの発光管端部の構成を示す断面図
【図2】 本発明の他の実施形態にかかる高演色高圧ナ
トリウムランプの発光管端部の構成を示す断面図
【図3】 従来の高圧ナトリウムランプの発光管端部の
構成例を示す断面図
【図4】 図3に示した従来の高圧ナトリウムランプに
おいて導電管が変形した様子を示す断面図
【符号の説明】
1 チタン半田 2 電極 3 導電管 4 透光性アルミナ管 5・9 封止剤 6 ナトリウムアマルガム 7 アルゴンガス 8 セラミックキャップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−206435(JP,A) 特開 平8−273597(JP,A) 特開 平1−232655(JP,A) 特開 昭64−57560(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 61/36

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光管と、前記発光管内部で対向する一
    対の電極とを備え、前記発光管内部に少なくともナトリ
    ウムと希ガスとが封入された高圧ナトリウムランプにお
    いて、 前記一対の電極が、前記発光管の両端部に封止剤により
    気密に封着された導電管に保持されると共に、 前記導電管が気密構造を持ち、内部に不活性ガスが封入
    されたことを特徴とする高圧ナトリウムランプ。
  2. 【請求項2】 前記導電管内に封入された不活性ガスの
    圧力が10Torr以上であることを特徴とする請求項
    1に記載の高圧ナトリウムランプ。
  3. 【請求項3】 前記発光管の動作時に、前記導電管にお
    ける電極保持部分の温度が800℃以下であることを特
    徴とする請求項1に記載の高圧ナトリウムランプ。
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