JP3663797B2 - 高演色性高圧ナトリウムランプ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高演色性の高圧ナトリウムランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の高演色性高圧ナトリウムランプは、特公昭４９ー１１８１８号公報に示されているように、透光性アルミナセラミックまたは単結晶アルミナからなる発光管内に、キセノンガスと、発光物質としてのナトリウムと、緩衝ガス用金属としての水銀、カドミウム等とを封入した高圧ナトリウムランプとして実現され、実用に供されている。
【０００３】
また、特開平７−２７２６８０号公報には、発光管内に始動用希ガスと０．１１ｍｇ／ｃｍ3 以上のナトリウムおよび０．０１ｍｇ／ｃｍ3 以下の水銀を封入することにより、ランプの立ち消えが起こり難くなり長寿命化が図れると記載されている。
【０００４】
また、特開昭５３−１２９４６９号公報では、発光管内にキセノンガスとナトリウムを封入し、その点灯中のキセノンとナトリウムの蒸気圧の比、発光管の内径、ナトリウム蒸気圧と発光管内径の関係等を適切に設定することにより、効率の高い無水銀高圧ナトリウムランプが得られることが示されている。
【０００５】
さらに、特開平４−２１８２５２号公報には、発光管の管壁負荷を６０Ｗ／ｃｍ3 以上に高め、外管内にガスを充填し、発光管の内径と電極間距離を適切化することにより、高演色で色温度の高い高圧ナトリウムランプが記載されていて、１００Ｗ以下の比較的低ワットランプとして実用化されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の高演色性高圧ナトリウムランプでは、動程末期において金属ナトリウムが発光管材料と反応・消失してナトリウムに対する水銀比率が高くなるため発光色がピンキッシュにシフトする、発光管端部に熱保護膜を設けなければならないなど、ランプ構造が複雑なためコスト高になる等の問題や、４００Ｗ等の高ワットでは高負荷点灯での実用化が難しい等の問題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡単なランプ構造で、しかも白熱電球に近い光色の高演色性高圧ナトリウムランプを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、両端に電極を備えた耐アルカリ性を有する透光性の発光管内に水銀を封入すること無く、希ガスと金属ナトリウムを封入すると共に、外管内に不活性ガスを封入した二重構造の高圧ナトリウムランプにおいて、希ガスであるキセノンガス（Ｘｅ）、クリプトンガス（Ｋｒ）又はアルゴンガス（Ａｒ）と金属ナトリウムを封入し、前記希ガスの封入圧力を２．５×１０ 4 Ｐａ≦Ｘｅ≦５．３×１０ 4 Ｐａ、３×１０ 4 Ｐａ≦Ｋｒ≦５．３×１０ 4 Ｐａ、３．３×１０ 4 Ｐａ≦Ａｒ≦５．３×１０ 4 Ｐａ、とすることにより、平均演色評価数Ｒａを８０以上とするとともに、色温度も２４００Ｋ以上としたものである。加えて、発光管の管壁負荷を所定の範囲にすることにより、定格入力時の発光管の管壁温度を１２００℃以下にすることを特徴とするものである。
そしてまた、両端に電極を備えた透光性の発光管内に少なくとも希ガスと金属ナトリウムを封入し、前記発光管の外側に設けた外管と前記発光管とからなる二重構造として前記外管内を真空とすると共に、点灯時のランプ電圧Ｖ（Ｖ）、ランプ電力Ｗ（Ｗ）、前記発光管の内径をφ（ｍｍ）、両電極間距離ｄ（ｍｍ）としたとき、２．０≦Ｖ／ｄ≦２．７、且つ２０≦Ｗ／φ≦２８とするとともに平均演色評価数Ｒａを８０以上、色温度を２４００ｋ以上としたことを特徴とするものである。
【０００９】
而して、本発明に係るランプにおいては、定格で点灯中、その発光が平均演色評価数Ｒａが８０以上の高演色で、色温度も２４００Ｋ以上で白熱電球に似た暖かみが有り、しかも、寿命を通じて発光色がピンキッシュにシフトすることのない高演色性を示し得る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る高演色性高圧ナトリウムランプの一実施形態を示す一部切欠き正面図である。
【００１１】
（実施形態１）
図１において、１は透光性多結晶アルミナからなる発光管で、その形状は例えば内径５．５ｍｍ、外径６．９ｍｍ、全長３４ｍｍである。発光管１の両端には例えばニオビウム（Ｎｂ）と１％のジルコニウム（Ｚｒ）からなる導電管２，３が設けられ、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）からなるフリット４，５で発光管１と気密に封じられている。導電管２，３の発光管１の内部側の先端には電極６，７が保持されており、例えば酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）が電子放射性物質として塗布、焼付けされている。電極６，７の間隔は、例えば２２ｍｍに設定される。従って、発光管１の管壁負荷は、例えば３９．５Ｗ／ｃｍ2 にされ、且つ発光管１内には参照符号８で示す例えば金属ナトリウム３ｍｇとキセノンガス４×１０4 Ｐａ（２５℃）が封入されている。
【００１２】
上記発光管１を例えば直径４０ｍｍの硬質ガラスからなる外管９内に保持し、外管９内には窒素ガスを例えば２．７×１０4 Ｐａ封入（２５℃）する。なお、発光管１の外壁に沿ってほぼ両電極６，７間にわたり近接導体１０を付設し、電位を印加して始動を容易にしている。１１は例えばジルコニウムーアルミニウム（Ｚｒ−Ａｌ）ゲッタで、外管９内の水素を吸着し始動電圧の上昇を抑制している。１２は口金である。
【００１３】
このランプを、イグナイタを安定器に内蔵するチョーク式安定器で点灯した。その結果、ランプ入力が１５０Ｗのとき、ランプ効率６１ｌｍ／Ｗ、色温度２６２０Ｋ、平均演色評価数Ｒａは８４の高演色性で、その色度点はほぼ黒体軌跡上にあり、発光色が緑がかることもなかった。
【００１４】
また、実施形態１に示すランプと全く同じ仕様のランプを１０本製作し、５．５時間点灯、０．５時間消灯の点滅サイクルで点灯実験した。その結果、点灯時間累計１２０００時間後も全数点灯可能で、ランプ立ち消え等もなく、点灯中のランプ電圧上昇は、１０本平均で２．１Ｖ、最大でも４．６Ｖと良好であった。このとき発光管１がリークするような事態は発生しなかった。
【００１５】
次に、発光管１の内径を５．５ｍｍ、両電極間距離を２２ｍｍ一定とし、封入するキセノンガスの圧力を、表１に示すように、６水準に変化させてその効果を測定した。なお、外管９内には上記と同様、窒素ガスを２．７×１０4 Ｐａ封入（２５℃）した。
【００１６】
【表１】
この結果、キセノンガスの圧力が２．５×１０4 Ｐａ未満では、キセノンガスが緩衝ガスの役割を十分に発揮しないため、平均演色評価数Ｒａや色温度等の光学特性が低下することが判る。また、色度点の黒体軌跡からのずれは、±０．００２以内であった。一方、キセノンガス圧が５．３×１０4 Ｐａを越えると、平均演色評価数Ｒａは８０より低くなるものの、逆に彩度が高くなって、照明された物体が鮮やかに見えた。
【００１７】
次に、発光管１の内径を５．５ｍｍ一定とし、電極間距離を変化、すなわち管壁負荷を変化させたランプを試作し、その効果を測定した。その結果を表２に示す。なお、キセノンガス圧は４×１０4 Ｐａ、ナトリウムは３ｍｇであり、外管９内には窒素ガスを２．７×１０4 Ｐａ（２５℃）封入した。
【００１８】
【表２】
表２に示す結果から、管壁負荷は３４．７Ｗ／ｃｍ2 以上では平均演色評価数Ｒａ、色温度的にも高演色性を示すことが判る。しかし、管壁負荷が６２Ｗ／ｃｍ2 を越えると管壁温度は１２００℃を越えるため、発光管材料の多結晶アルミナと金属ナトリウムの反応速度が速くなり、好ましくない。
【００１９】
次に、電極間距離を２２ｍｍ一定とし、発光管１の内径すなわち管壁負荷を表３のように変化させたランプを試作し、その効果を測定した。その結果を表３に示す。なお、キセノンガス圧は４×１０4 Ｐａ、ナトリウムは３ｍｇであり、外管９内には窒素ガスを２．７×１０4 Ｐａ（２５℃）封入した。
【００２０】
【表３】
表３に示すように、管壁負荷は３４．７Ｗ／ｃｍ2 以上では、平均演色評価数Ｒａおよび色温度的にも高演色性を示すことが判る。しかし、管壁負荷が６２Ｗ／ｃｍ2 を越えると管壁温度は１２００℃を越えるため、発光管材料の多結晶アルミナと金属ナトリウムの反応速度が速くなり、好ましくない。
【００２１】
なお、外管９内に封入する不活性ガスとしては、窒素の他、クリプトンガスでも発光管１の表面温度を下げる効果がある。
【００２２】
（実施形態２）
上記実施形態１と異なる点は、発光管１内にキセノンガスに代えてクリプトンガスを４×１０4 Ｐａ（２５℃）を封入したことである。他の構成は実施形態１と同様であるので説明を省略する。
【００２３】
このランプを、実施形態１と同様に、イグナイタを安定器に内蔵するチョーク式安定器で点灯した。その結果、ランプ入力が１５０Ｗのとき、ランプ効率５８ｌｍ／Ｗ、色温度２５２０Ｋ、平均演色評価数Ｒａは８５の高演色性で、その色度点は０．０００１とほぼ黒体軌跡上にあり、発光色が緑がかることもなかった。
【００２４】
また、実施形態２に示すランプと全く同じ仕様のランプを１０本製作し、５．５時間点灯、０．５時間消灯の点滅サイクルで点灯実験した。その結果、点灯時間累計１２０００時間後も全数点灯可能で、ランプ立ち消え等もなく、点灯中のランプ電圧上昇は、１０本平均で４．１Ｖ、最大でも６．８Ｖと良好であった。
【００２５】
次に、実施形態１の場合と同様に、発光管の内径を５．５ｍｍ、両電極間距離を２２ｍｍ一定とし、封入するクリプトンガスの圧力を表４のように６水準に変化させて、その効果を測定した。
【００２６】
【表４】
その結果、クリプトンガスの圧力が３．０×１０4 Ｐａ未満では、クリプトンガスが緩衝ガスの役割を十分に発揮しないため、平均演色評価数Ｒａや色温度等の光学特性が低下することが判る。また、色度点の黒体軌跡からのずれは±０．００２以内であった。一方、クリプトンガス圧が５．３×１０4 Ｐａを越えると、平均演色評価数Ｒａは８０より低くなるものの、逆に彩度が高くなって、照明された物体が鮮やかに見えた。
【００２７】
次に、実施形態１の場合と同様に、発光管１の内径５．５ｍｍ一定とし、電極間距離を変化、すなわち管壁負荷を変化させたランプを試作し、その効果を測定した。その結果を表５に示す。
【００２８】
【表５】
表５に示す結果から、管壁負荷は３６．１Ｗ／ｃｍ2 以上では平均演色評価数Ｒａ、色温度的にも高演色性を示すことが判る。一方、管壁負荷が５４．３Ｗ／ｃｍ2 を越えると管壁温度は１２００℃を越えるため、発光管材料の多結晶アルミナと金属ナトリウムの反応速度が速くなり、好ましくない。
【００２９】
次に、実施形態１の場合と同様に、電極間距離を２２ｍｍ一定とし、発光管１の内径すなわち管壁負荷を表６のように変化させたランプを試作し、その効果を測定した。その結果を表６に示す。
【００３０】
【表６】
表６に示すように、管壁負荷は３６．１Ｗ／ｃｍ2 以上では、平均演色評価数Ｒａおよび色温度的にも高演色性を示すことが判る。一方、管壁負荷が５４．３Ｗ／ｃｍ2 を越えると管壁温度は１２００℃を越えるため、発光管材料の多結晶アルミナと金属ナトリウムの反応速度が速くなり、好ましくない。
【００３１】
なお、外管９内に封入する不活性ガスとしては、窒素の他、クリプトンガスでも発光管１の表面温度を下げる効果がある。
【００３２】
（実施形態３）
上記実施形態１と異なる点は、発光管１内にキセノンガスに代えてアルゴンガスを４×１０4 Ｐａ（２５℃）を封入したことである。他の構成は実施形態１と同様であるので説明を省略する。
【００３３】
このランプを、実施形態１と同様に、イグナイタを安定器に内蔵するチョーク式安定器で点灯した。その結果、ランプ入力が１５０Ｗのとき、ランプ効率５４ｌｍ／Ｗ、色温度２５２０Ｋ，平均演色評価数Ｒａは８５の高演色性で、その色度点はほぼ黒体軌跡上にあり、発光色が緑がかることもなかった。
【００３４】
また、実施形態３に示すランプと全く同じ仕様のランプを１０本製作し、５．５時間点灯、０．５時間消灯の点滅サイクルで点灯実験した。その結果、点灯時点灯時間累計１２０００時間後も全数点灯可能で、ランプ立ち消え等もなく、点灯中のランプ電圧上昇は、１０本平均で３．９Ｖ、最大でも６．１Ｖと良好であった。
【００３５】
次に、実施形態１の場合と同様に、発光管の内径を５．５ｍｍ、両電極間距離を２２ｍｍ一定とし、封入するアルゴンガスの圧力を表７の様に６水準に変化させて、その効果を測定した。
【００３６】
【表７】
その結果、アルゴンガスの圧力が３．３×１０4 Ｐａ未満では、アルゴンガスが緩衝ガスの役割を十分に発揮しないため、平均演色評価数Ｒａや色温度等の光学特性が低下することが判る。また、色度点の黒体軌跡からのずれは±０．００２以内であった。一方、アルゴンガス圧が５．３×１０4 Ｐａを越えると、平均演色評価数Ｒａは８１より低くなるものの、逆に彩度が高くなって、照明された物体が鮮やかに見えた。
【００３７】
次に、実施形態１の場合と同様に、発光管１の内径５．５ｍｍ一定とし、電極間距離を変化、すなわち管壁負荷を変化させたランプを試作し、その効果を測定した。その結果を表８に示す。
【００３８】
【表８】
表８に示す結果から、管壁負荷は３９．５Ｗ／ｃｍ2 以上では平均演色評価数Ｒａ、色温度的にも高演色性を示すことが判る。一方、管壁負荷が５５．７Ｗ／ｃｍ2 を越えると管壁温度は１２００℃を越えるため、発光管材料の多結晶アルミナと金属ナトリウムの反応速度が速くなり、好ましくない。
【００３９】
次に、実施形態１の場合と同様に、電極間距離を２２ｍｍ一定とし、発光管１の内径すなわち管壁負荷を表９のように変化させたランプを試作し、その効果を測定した。その結果を表９に示す。
【００４０】
【表９】
表９に示すように、管壁負荷は３９．５Ｗ／ｃｍ2 以上では、平均演色評価数Ｒａおよび色温度的にも高演色性を示すことが判る。一方、管壁負荷が５５．７Ｗ／ｃｍ2 を越えると管壁温度は１２００℃を越えるため、発光管材料の多結晶アルミナと金属ナトリウムの反応速度が速くなり、好ましくない。
【００４１】
なお、外管９内に封入する不活性ガスとしては、窒素の他、クリプトンガスでも発光管１の表面温度を下げる効果がある。
【００４２】
（実施形態４）
図２は、本発明に係る高演色性高圧ナトリウムランプの第４および第５の実施形態を示す一部切欠き正面図である。まず、第４の実施形態について同図を参照して詳述する。
【００４３】
この高圧ナトリウムランプは、主に発光管１とその発光管１を収納すると共に一端に口金１２が設けられた外管９と、発光管１を外管９内に保持させる支持棒１５と、導電管２，３の先端に設けられて発光管１の両端に配置される電極６，７とを備えて構成されている。
【００４４】
発光管１は、具体的には例えば耐アルカリ性を有する透明部材でなり、透光性セラミック（例えば多結晶アルミナや多結晶イットリア等）または単結晶アルミナ等により略円筒状に形成され、例えばその内径φは６ｍｍ、外径は７．４ｍｍ、全長が６０ｍｍとされている。また、発光管１の両端の開口からは、例えばニオビウム（Ｎｂ）と１％のジルコニウム（Ｚｒ）からなる導電管２，３がそれぞれ挿入され、その導電管２，３の発光管１の内部の先端に電極６，７が、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）からなるフリット４，５により発光管１の端部にそれぞれ接着されて、発光管１が気密に封着されている。また、発光管１の両端部に保持された電極６，７間の距離ｄは、４０ｍｍとされており、電極６，７には、例えば酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）が電子放射性物質として塗布、焼付けされている。そして、発光管１の内部空間である放電空間には、参照符号８で示す例えば金属ナトリウム５ｍｇと、２５℃で４×１０4 Ｐａのガス圧のキセノンガスが封入されている。
【００４５】
外管９は硬質ガラスからなり、直径が例えば４０ｍｍで、一端が閉じられて発光管１を収納する略円筒状の空間には、他端に設けられた口金１２に接続される一対の導電性の支持棒１５，１５Ａが配設され、その支持棒１５，１５Ａに発光管１を支持させるとともに、バリウムゲッタ１３を用いて内部は高真空となるように排気されている。また、一方の支持棒１５には、発光管１の外壁に沿って略両電極６，７間にわたるように、所定の電位が与えられてランプの始動を容易にするための近接導体１０が設けられており、この近接導体１０の一端側は、バイメタル１４を介して支持棒１５に接続されており、近接導体１０がランプ点灯中は発光管１の外壁に接触しないように構成されている。
【００４６】
このように構成された高圧ナトリウムランプを、イグナイタを内蔵したチョーク式安定器を用いて点灯させたところ、ランプ入力（ランプ電力）が１５０Ｗのとき、ランプ効率ηが５６１ｍ／Ｗ、色温度が２５７０Ｋ、平均演色評価数Ｒａが８５と良好な点灯特性が得られた。なお、このとき、点灯時のランプ電圧をＶ（Ｖ）、発光管１の内径をφ（ｍｍ）、電極６，７間の距離をｄ（ｍｍ）としたとき、Ｖ／ｄ＝２．０、Ｗ／φ＝２５であつた。
【００４７】
そこで本願発明者らは、同様の構成の高圧ナトリウムランプを２０本試作し、イグナイタを内蔵したチョーク式安定器を用いて５．５時間点灯、０．５時間消灯の点滅サイクルで点灯評価を行なった結果、点灯時間の累計が１２０００時間経過後も、全数点灯可能であって、ランプが立ち消えを起こすことも、発光色が桃色側に変化（シフト）することもなく、点灯中のランプ電圧上昇は、平均で３．６Ｖ、最大でも８．９Ｖという良好な結果を得た。
【００４８】
また、同様に発光管１の内径φを６ｍｍ、両電極間距離ｄを４０ｍｍとし、封入されるキセノンのガス圧を、表１０に示すように、２５℃で２．３×１０4 Ｐａ〜５．３×１０4 Ｐａの間の５水準に変化させて、Ｖ／ｄ＝２．０、Ｗ／φ＝２５としたときの平均演色評価数Ｒａと色温度を測定し、封入されたキセノンのガス圧の差による光学特性への影響を測定した。
【００４９】
【表１０】
この結果から、キセノンのガス圧が２．５×１０4 Ｐａでは、平均演色評価数Ｒａが８０、色温度が２４３０Ｋと良好な光学特性を示すが、２．５×１０4 Ｐａ未満になると、キセノンが緩衝ガスの役割を十分に発揮できないため、平均演色評価数Ｒａと色温度の光学特性が低下することが判った。このため、キセノンのガス封入圧は２．５×１０4 Ｐａ以上とした。
【００５０】
また、発光管１へ封入されるキセノンのガス圧を４．０×１０4 Ｐａの一定とし、発光管１の内径φと両電極間距離ｄとを変化させたランプを試作して、ランプに印加する電圧（ランプ電圧）Ｖと安定器のインピーダンスとを変化させて点灯評価を行ない、表１１に示す測定結果を得た。
【００５１】
【表１１】
つまり、キセノンの封入圧を４．０×１０4 Ｐａで一定とした状態では、Ｖ／ｄおよびＷ／φを大きくすれば、色温度は単調に増加する。一方、平均演色評価数ＲａはＶ／ｄ、Ｗ／φを大きくすれば８６まで上昇し、さらに大きくすると８６から低下するが、彩度は逆に上昇する。しかしながら、Ｖ／ｄおよびＷ／φを大きくすると、ランプ効率ηは単調に減少する。この結果から、
２．０≦Ｖ／ｄ≦２．７
および
２０≦Ｗ／φ≦２８
の両式を満足させるようにすれば、平均演色評価数Ｒａが８０以上、ランプ効率ηが５０ｌｍ／Ｗ以上、色温度が２４００Ｋ以上の光学特性を有する高演色性の高圧ナトリウムランプが得られることが判る。
【００５２】
従って、本実施形態における高圧ナトリウムランプにおいては、発光管１内に２５℃で２．５×１０4 Ｐａ以上のキセノンガスを封入した高圧ナトリウムランプで、点灯時のランプ電圧をＶ（Ｖ）、ランプ電力をＷ（Ｗ）、発光管１の内径をφ（ｍｍ）、両電極間の距離をｄ（ｍｍ）としたとき、それらが下記の２つの式
２．０≦Ｖ／ｄ≦２．７
および
２０≦Ｗ／φ≦２８
を満たす関係にすることにより、白熱電球の光色に似た暖かみのある高演色性を有する高圧ナトリウムランプが得られる。また、発光管１の内径が比較的小さくなるため、発光管１の端部に、発光管１の最冷点温度を上昇させるための保温材を設ける必要がなくなってランプ構造が簡単となり、高演色性の高圧ナトリウムランプのコストを安くできる。
【００５３】
（実施形態５）
次に、本発明に係る第５の実施形態について、第４の実施形態と同様に図２を参照して詳述する。この高演色性高圧ナトリウムランプにおける、上述の実施形態４と異なる点は、発光管１の内部にナトリウムとキセノンの他に、ごく少量の水銀を封入した点であり、他は前記実施形態４と同様に構成されている。
【００５４】
つまり、この高演色性高圧ナトリウムランプは、第４の実施形態と同様に形成された発光管１の内部空間( 内容積１．５ｃｍ3 ）である放電空間に、金属ナトリウム５ｍｇと２５℃で４．０×１０4 Ｐａの圧力のキセノンの他に０．７ｍｇの水銀が封入されて構成されており、この発光管１を第４の実施形態と同仕様の外管９内に配設される。
【００５５】
このように構成された高圧ナトリウムランプを、イグナイタを内蔵したチョーク式安定器を用いて点灯させたところ、ランプ入力（ランプ電力）が１５０Ｗのとき、ランプ効率ηが５４１ｍ／Ｗ、色温度が２５９０Ｋ、平均演色評価数Ｒａが８６の高演色性で、その色度点は黒体軌跡上にあり、発光色が緑がかることもない。なお、このとき、点灯時のランプ電圧をＶ（Ｖ）、ランプ電力をＷ（Ｗ）、発光管１の内径をφ（ｍｍ）、両電極間の距離をｄ（ｍｍ）としたとき、Ｖ／ｄ＝２．５、Ｗ／φ＝２５であった。
【００５６】
そこで本願発明者らは、同様の構成の高圧ナトリウムランプを２０本製作し、イグナイタを内蔵したチョーク式安定器を用いて５．５時間点灯、０．５時間消灯の点滅サイクルで点灯評価を行なった結果、点灯時間の累計が１２０００時間経過後も、全数点灯可能であって、ランプが立ち消えを起こすことも、発光色が桃色側( ピンキッシュ) に変化（シフト）することもなく、点灯中のランプ電圧上昇は、平均で４．１Ｖ、最大でも１０．４Ｖと良好な結果を得た。
【００５７】
また、同様に発光管１の内径φを６ｍｍ、両電極間距離ｄを４０ｍｍ一定( Ｖ／ｄ＝２．０、Ｗ／φ＝２５) とし、封入されるキセノンのガス圧を、表１２に示すように、２５℃で２．３×１０4 Ｐａ〜５．３×１０4 Ｐａの範囲で５水準に変化させて、光学特性への影響を測定した。なお、水銀は０．７ｍｇ一定とした。これより、２．５×１０4 Ｐａ未満ではキセノンが緩衝ガスの役割を十分に発揮しないため、平均演色評価数Ｒａや色温度等の光学特性が低下することが判る。また、色度点の黒体軌跡からのずれは±０．００２以内であった。
【００５８】
【表１２】
この結果から、キセノンのガス圧が２．５×１０4 Ｐａでは、平均演色評価数Ｒａが８０、色温度が２４３０Ｋと良好な光学特性を示す如き、第４の実施形態と同様の結果を得た。なお、このときの色温度は、第４の実施形態では黒体軌跡からのずれが±０．００５程度であり、ごく僅かに緑がかって見えることもあるが、本実施形態では、黒体軌跡からのずれは±０．００２以内であり、ごく僅かでも緑がかって見えるというようなことはなかった。
【００５９】
また、発光管１へ封入されるキセノンのガス圧を４．０×１０4 Ｐａの一定とし、発光管１の内径φと両電極間距離ｄとを変化させたランプを試作して、ランプに印加する電圧（ランプ電圧）Ｖと安定器のインピーダンスとを変化させて点灯評価を行ない、表１３に示す測定結果を得た。
【００６０】
【表１３】
つまり、キセノンのガス圧を４．０×１０4 Ｐａで一定とし、水銀を封入した場合であっても、
２．０≦Ｖ／ｄ≦２．７
および
２０≦Ｗ／φ≦２８
の両式を満足させるようにすれば、平均演色評価数Ｒａが８０以上、ランプ効率ηが４５ｌｍ／Ｗ以上、色温度が２４００Ｋ以上の光学特性を有する高演色性の高圧ナトリウムランプが得られる。なお、このときの色度点の黒体軌跡からのずれは±０．００２以内であった。
【００６１】
さらに、同様の発光管１( 内容積１．５ｃｍ3 ）を用いて、キセノンのガス圧を４．０×１０4 Ｐａ一定とし、水銀の封入量を０ｍｇ〜１．５ｍｇ（０．８ｍｇ／ｃｍ3 ）の間で変化させて、色度点の黒体軌跡からのずれについて検討を行なって、表１４に示す結果を得た。
【００６２】
【表１４】
この結果から、水銀量０．４５ｍｇ以上、１．２ｍｇ以下、すなわち発光管の単位体積( １ｃｍ3 ）あたり０．３ｍｇ以上、０．８ｍｇ以下の範囲の水銀封入量においては、色度点の黒体軌跡からのずれは±０．００２以内であることが判る。
【００６３】
このように、本実施形態に係る高圧ナトリウムランプにおいては、前記第４の実施形態の効果に加えて、動程中に金属ナトリウムが発光管材料と反応、消失しても、水銀の封入量が極少量であるためナトリウムに対する水銀の比率の変化がごく小さく、発光色が桃色を帯びることはない。また、色度点の黒体軌跡からのずれは±０．００２以内となって、発光色が緑がかって見えるとことが防止されて、白熱電球の光色に似た暖かみのある高演色性を有する高圧ナトリウムランプが得られる。
【００６４】
なお、前記各実施形態において、キセノンガスの封入圧については、最高値を５．４×１０4 Ｐａとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｅ２６口金やＥ３９口金を使用した場合には、その耐圧から、好ましくは２．５×１０4 Ｐａ〜６．６×１０4 Ｐａ程度であればよい。これはキセノンガス圧が高くなると始動電圧が上昇して５０００Ｖを越え、通常のＥ２６やＥ３９タイプの口金では耐圧不足を生じるためであり、両口金タイプのように口金耐圧が問題にされないランプにおいては、キセノンガス圧をそれ以上の値としたものであってもよい。
【００６５】
【発明の効果】
本発明は上記のように、両端に電極を備えた透光性の発光管内に水銀を封入すること無く、希ガスと金属ナトリウムを封入し、希ガスであるキセノンガス（Ｘｅ）、クリプトンガス（Ｋｒ）又はアルゴンガス（Ａｒ）と金属ナトリウムを封入し、前記希ガスの封入圧力を２．５×１０ 4 Ｐａ≦Ｘｅ≦５．３×１０ 4 Ｐａ、３×１０ 4 Ｐａ≦Ｋｒ≦５．３×１０ 4 Ｐａ、３．３×１０ 4 Ｐａ≦Ａｒ≦５．３×１０ 4 Ｐａとすることにより、点灯中の発光管温度を適切に管理できるとともに、ＨＩＤランプの定格寿命である１２０００時間を異常なく点灯でき、しかも、色温度２４００Ｋ以上で平均演色評価数Ｒａが８０以上の高演色性高圧ナトリウムランプを提供できる。また、両端に電極を備えた透光性の発光管内に少なくとも希ガスと金属ナトリウムを封入し、前記発光管の外側に設けた外管と前記発光管とからなる二重構造として前記外管内を真空とすると共に、点灯時のランプ電圧Ｖ（Ｖ）、ランプ電力Ｗ（Ｗ）、前記発光管の内径をφ（ｍｍ）、両電極間距離ｄ（ｍｍ）としたとき、２．０≦Ｖ／ｄ≦２．７、且つ２０≦Ｗ／φ≦２８とすることで、平均演色評価数Ｒａを８０以上、色温度を２４００ｋ以上とする高演色性高圧ナトリウムランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高演色性高圧ナトリウムランプの一実施形態を示す一部切欠き正面図である。
【図２】本発明に係る高演色性高圧ナトリウムランプの異なる実施形態を示す一部切欠き正面図である。
【符号の説明】
１ 発光管
２ 導電管
３ 導電管
４ フリット
５ フリット
６ 電極
７ 電極
８ 金属ナトリウム
９ 外管
１０ 近接導体
１１ ジルコニウム−アルミニウムゲッタ
１２ 口金
１３ バリウムゲッタ
１４ バイメタル
１５ 支持棒
【発明の属する技術分野】
本発明は、高演色性の高圧ナトリウムランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の高演色性高圧ナトリウムランプは、特公昭４９ー１１８１８号公報に示されているように、透光性アルミナセラミックまたは単結晶アルミナからなる発光管内に、キセノンガスと、発光物質としてのナトリウムと、緩衝ガス用金属としての水銀、カドミウム等とを封入した高圧ナトリウムランプとして実現され、実用に供されている。
【０００３】
また、特開平７−２７２６８０号公報には、発光管内に始動用希ガスと０．１１ｍｇ／ｃｍ3 以上のナトリウムおよび０．０１ｍｇ／ｃｍ3 以下の水銀を封入することにより、ランプの立ち消えが起こり難くなり長寿命化が図れると記載されている。
【０００４】
また、特開昭５３−１２９４６９号公報では、発光管内にキセノンガスとナトリウムを封入し、その点灯中のキセノンとナトリウムの蒸気圧の比、発光管の内径、ナトリウム蒸気圧と発光管内径の関係等を適切に設定することにより、効率の高い無水銀高圧ナトリウムランプが得られることが示されている。
【０００５】
さらに、特開平４−２１８２５２号公報には、発光管の管壁負荷を６０Ｗ／ｃｍ3 以上に高め、外管内にガスを充填し、発光管の内径と電極間距離を適切化することにより、高演色で色温度の高い高圧ナトリウムランプが記載されていて、１００Ｗ以下の比較的低ワットランプとして実用化されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の高演色性高圧ナトリウムランプでは、動程末期において金属ナトリウムが発光管材料と反応・消失してナトリウムに対する水銀比率が高くなるため発光色がピンキッシュにシフトする、発光管端部に熱保護膜を設けなければならないなど、ランプ構造が複雑なためコスト高になる等の問題や、４００Ｗ等の高ワットでは高負荷点灯での実用化が難しい等の問題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡単なランプ構造で、しかも白熱電球に近い光色の高演色性高圧ナトリウムランプを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、両端に電極を備えた耐アルカリ性を有する透光性の発光管内に水銀を封入すること無く、希ガスと金属ナトリウムを封入すると共に、外管内に不活性ガスを封入した二重構造の高圧ナトリウムランプにおいて、希ガスであるキセノンガス（Ｘｅ）、クリプトンガス（Ｋｒ）又はアルゴンガス（Ａｒ）と金属ナトリウムを封入し、前記希ガスの封入圧力を２．５×１０ 4 Ｐａ≦Ｘｅ≦５．３×１０ 4 Ｐａ、３×１０ 4 Ｐａ≦Ｋｒ≦５．３×１０ 4 Ｐａ、３．３×１０ 4 Ｐａ≦Ａｒ≦５．３×１０ 4 Ｐａ、とすることにより、平均演色評価数Ｒａを８０以上とするとともに、色温度も２４００Ｋ以上としたものである。加えて、発光管の管壁負荷を所定の範囲にすることにより、定格入力時の発光管の管壁温度を１２００℃以下にすることを特徴とするものである。
そしてまた、両端に電極を備えた透光性の発光管内に少なくとも希ガスと金属ナトリウムを封入し、前記発光管の外側に設けた外管と前記発光管とからなる二重構造として前記外管内を真空とすると共に、点灯時のランプ電圧Ｖ（Ｖ）、ランプ電力Ｗ（Ｗ）、前記発光管の内径をφ（ｍｍ）、両電極間距離ｄ（ｍｍ）としたとき、２．０≦Ｖ／ｄ≦２．７、且つ２０≦Ｗ／φ≦２８とするとともに平均演色評価数Ｒａを８０以上、色温度を２４００ｋ以上としたことを特徴とするものである。
【０００９】
而して、本発明に係るランプにおいては、定格で点灯中、その発光が平均演色評価数Ｒａが８０以上の高演色で、色温度も２４００Ｋ以上で白熱電球に似た暖かみが有り、しかも、寿命を通じて発光色がピンキッシュにシフトすることのない高演色性を示し得る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る高演色性高圧ナトリウムランプの一実施形態を示す一部切欠き正面図である。
【００１１】
（実施形態１）
図１において、１は透光性多結晶アルミナからなる発光管で、その形状は例えば内径５．５ｍｍ、外径６．９ｍｍ、全長３４ｍｍである。発光管１の両端には例えばニオビウム（Ｎｂ）と１％のジルコニウム（Ｚｒ）からなる導電管２，３が設けられ、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）からなるフリット４，５で発光管１と気密に封じられている。導電管２，３の発光管１の内部側の先端には電極６，７が保持されており、例えば酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）が電子放射性物質として塗布、焼付けされている。電極６，７の間隔は、例えば２２ｍｍに設定される。従って、発光管１の管壁負荷は、例えば３９．５Ｗ／ｃｍ2 にされ、且つ発光管１内には参照符号８で示す例えば金属ナトリウム３ｍｇとキセノンガス４×１０4 Ｐａ（２５℃）が封入されている。
【００１２】
上記発光管１を例えば直径４０ｍｍの硬質ガラスからなる外管９内に保持し、外管９内には窒素ガスを例えば２．７×１０4 Ｐａ封入（２５℃）する。なお、発光管１の外壁に沿ってほぼ両電極６，７間にわたり近接導体１０を付設し、電位を印加して始動を容易にしている。１１は例えばジルコニウムーアルミニウム（Ｚｒ−Ａｌ）ゲッタで、外管９内の水素を吸着し始動電圧の上昇を抑制している。１２は口金である。
【００１３】
このランプを、イグナイタを安定器に内蔵するチョーク式安定器で点灯した。その結果、ランプ入力が１５０Ｗのとき、ランプ効率６１ｌｍ／Ｗ、色温度２６２０Ｋ、平均演色評価数Ｒａは８４の高演色性で、その色度点はほぼ黒体軌跡上にあり、発光色が緑がかることもなかった。
【００１４】
また、実施形態１に示すランプと全く同じ仕様のランプを１０本製作し、５．５時間点灯、０．５時間消灯の点滅サイクルで点灯実験した。その結果、点灯時間累計１２０００時間後も全数点灯可能で、ランプ立ち消え等もなく、点灯中のランプ電圧上昇は、１０本平均で２．１Ｖ、最大でも４．６Ｖと良好であった。このとき発光管１がリークするような事態は発生しなかった。
【００１５】
次に、発光管１の内径を５．５ｍｍ、両電極間距離を２２ｍｍ一定とし、封入するキセノンガスの圧力を、表１に示すように、６水準に変化させてその効果を測定した。なお、外管９内には上記と同様、窒素ガスを２．７×１０4 Ｐａ封入（２５℃）した。
【００１６】
【表１】
【００１７】
次に、発光管１の内径を５．５ｍｍ一定とし、電極間距離を変化、すなわち管壁負荷を変化させたランプを試作し、その効果を測定した。その結果を表２に示す。なお、キセノンガス圧は４×１０4 Ｐａ、ナトリウムは３ｍｇであり、外管９内には窒素ガスを２．７×１０4 Ｐａ（２５℃）封入した。
【００１８】
【表２】
【００１９】
次に、電極間距離を２２ｍｍ一定とし、発光管１の内径すなわち管壁負荷を表３のように変化させたランプを試作し、その効果を測定した。その結果を表３に示す。なお、キセノンガス圧は４×１０4 Ｐａ、ナトリウムは３ｍｇであり、外管９内には窒素ガスを２．７×１０4 Ｐａ（２５℃）封入した。
【００２０】
【表３】
【００２１】
なお、外管９内に封入する不活性ガスとしては、窒素の他、クリプトンガスでも発光管１の表面温度を下げる効果がある。
【００２２】
（実施形態２）
上記実施形態１と異なる点は、発光管１内にキセノンガスに代えてクリプトンガスを４×１０4 Ｐａ（２５℃）を封入したことである。他の構成は実施形態１と同様であるので説明を省略する。
【００２３】
このランプを、実施形態１と同様に、イグナイタを安定器に内蔵するチョーク式安定器で点灯した。その結果、ランプ入力が１５０Ｗのとき、ランプ効率５８ｌｍ／Ｗ、色温度２５２０Ｋ、平均演色評価数Ｒａは８５の高演色性で、その色度点は０．０００１とほぼ黒体軌跡上にあり、発光色が緑がかることもなかった。
【００２４】
また、実施形態２に示すランプと全く同じ仕様のランプを１０本製作し、５．５時間点灯、０．５時間消灯の点滅サイクルで点灯実験した。その結果、点灯時間累計１２０００時間後も全数点灯可能で、ランプ立ち消え等もなく、点灯中のランプ電圧上昇は、１０本平均で４．１Ｖ、最大でも６．８Ｖと良好であった。
【００２５】
次に、実施形態１の場合と同様に、発光管の内径を５．５ｍｍ、両電極間距離を２２ｍｍ一定とし、封入するクリプトンガスの圧力を表４のように６水準に変化させて、その効果を測定した。
【００２６】
【表４】
【００２７】
次に、実施形態１の場合と同様に、発光管１の内径５．５ｍｍ一定とし、電極間距離を変化、すなわち管壁負荷を変化させたランプを試作し、その効果を測定した。その結果を表５に示す。
【００２８】
【表５】
【００２９】
次に、実施形態１の場合と同様に、電極間距離を２２ｍｍ一定とし、発光管１の内径すなわち管壁負荷を表６のように変化させたランプを試作し、その効果を測定した。その結果を表６に示す。
【００３０】
【表６】
【００３１】
なお、外管９内に封入する不活性ガスとしては、窒素の他、クリプトンガスでも発光管１の表面温度を下げる効果がある。
【００３２】
（実施形態３）
上記実施形態１と異なる点は、発光管１内にキセノンガスに代えてアルゴンガスを４×１０4 Ｐａ（２５℃）を封入したことである。他の構成は実施形態１と同様であるので説明を省略する。
【００３３】
このランプを、実施形態１と同様に、イグナイタを安定器に内蔵するチョーク式安定器で点灯した。その結果、ランプ入力が１５０Ｗのとき、ランプ効率５４ｌｍ／Ｗ、色温度２５２０Ｋ，平均演色評価数Ｒａは８５の高演色性で、その色度点はほぼ黒体軌跡上にあり、発光色が緑がかることもなかった。
【００３４】
また、実施形態３に示すランプと全く同じ仕様のランプを１０本製作し、５．５時間点灯、０．５時間消灯の点滅サイクルで点灯実験した。その結果、点灯時点灯時間累計１２０００時間後も全数点灯可能で、ランプ立ち消え等もなく、点灯中のランプ電圧上昇は、１０本平均で３．９Ｖ、最大でも６．１Ｖと良好であった。
【００３５】
次に、実施形態１の場合と同様に、発光管の内径を５．５ｍｍ、両電極間距離を２２ｍｍ一定とし、封入するアルゴンガスの圧力を表７の様に６水準に変化させて、その効果を測定した。
【００３６】
【表７】
【００３７】
次に、実施形態１の場合と同様に、発光管１の内径５．５ｍｍ一定とし、電極間距離を変化、すなわち管壁負荷を変化させたランプを試作し、その効果を測定した。その結果を表８に示す。
【００３８】
【表８】
【００３９】
次に、実施形態１の場合と同様に、電極間距離を２２ｍｍ一定とし、発光管１の内径すなわち管壁負荷を表９のように変化させたランプを試作し、その効果を測定した。その結果を表９に示す。
【００４０】
【表９】
【００４１】
なお、外管９内に封入する不活性ガスとしては、窒素の他、クリプトンガスでも発光管１の表面温度を下げる効果がある。
【００４２】
（実施形態４）
図２は、本発明に係る高演色性高圧ナトリウムランプの第４および第５の実施形態を示す一部切欠き正面図である。まず、第４の実施形態について同図を参照して詳述する。
【００４３】
この高圧ナトリウムランプは、主に発光管１とその発光管１を収納すると共に一端に口金１２が設けられた外管９と、発光管１を外管９内に保持させる支持棒１５と、導電管２，３の先端に設けられて発光管１の両端に配置される電極６，７とを備えて構成されている。
【００４４】
発光管１は、具体的には例えば耐アルカリ性を有する透明部材でなり、透光性セラミック（例えば多結晶アルミナや多結晶イットリア等）または単結晶アルミナ等により略円筒状に形成され、例えばその内径φは６ｍｍ、外径は７．４ｍｍ、全長が６０ｍｍとされている。また、発光管１の両端の開口からは、例えばニオビウム（Ｎｂ）と１％のジルコニウム（Ｚｒ）からなる導電管２，３がそれぞれ挿入され、その導電管２，３の発光管１の内部の先端に電極６，７が、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）からなるフリット４，５により発光管１の端部にそれぞれ接着されて、発光管１が気密に封着されている。また、発光管１の両端部に保持された電極６，７間の距離ｄは、４０ｍｍとされており、電極６，７には、例えば酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）が電子放射性物質として塗布、焼付けされている。そして、発光管１の内部空間である放電空間には、参照符号８で示す例えば金属ナトリウム５ｍｇと、２５℃で４×１０4 Ｐａのガス圧のキセノンガスが封入されている。
【００４５】
外管９は硬質ガラスからなり、直径が例えば４０ｍｍで、一端が閉じられて発光管１を収納する略円筒状の空間には、他端に設けられた口金１２に接続される一対の導電性の支持棒１５，１５Ａが配設され、その支持棒１５，１５Ａに発光管１を支持させるとともに、バリウムゲッタ１３を用いて内部は高真空となるように排気されている。また、一方の支持棒１５には、発光管１の外壁に沿って略両電極６，７間にわたるように、所定の電位が与えられてランプの始動を容易にするための近接導体１０が設けられており、この近接導体１０の一端側は、バイメタル１４を介して支持棒１５に接続されており、近接導体１０がランプ点灯中は発光管１の外壁に接触しないように構成されている。
【００４６】
このように構成された高圧ナトリウムランプを、イグナイタを内蔵したチョーク式安定器を用いて点灯させたところ、ランプ入力（ランプ電力）が１５０Ｗのとき、ランプ効率ηが５６１ｍ／Ｗ、色温度が２５７０Ｋ、平均演色評価数Ｒａが８５と良好な点灯特性が得られた。なお、このとき、点灯時のランプ電圧をＶ（Ｖ）、発光管１の内径をφ（ｍｍ）、電極６，７間の距離をｄ（ｍｍ）としたとき、Ｖ／ｄ＝２．０、Ｗ／φ＝２５であつた。
【００４７】
そこで本願発明者らは、同様の構成の高圧ナトリウムランプを２０本試作し、イグナイタを内蔵したチョーク式安定器を用いて５．５時間点灯、０．５時間消灯の点滅サイクルで点灯評価を行なった結果、点灯時間の累計が１２０００時間経過後も、全数点灯可能であって、ランプが立ち消えを起こすことも、発光色が桃色側に変化（シフト）することもなく、点灯中のランプ電圧上昇は、平均で３．６Ｖ、最大でも８．９Ｖという良好な結果を得た。
【００４８】
また、同様に発光管１の内径φを６ｍｍ、両電極間距離ｄを４０ｍｍとし、封入されるキセノンのガス圧を、表１０に示すように、２５℃で２．３×１０4 Ｐａ〜５．３×１０4 Ｐａの間の５水準に変化させて、Ｖ／ｄ＝２．０、Ｗ／φ＝２５としたときの平均演色評価数Ｒａと色温度を測定し、封入されたキセノンのガス圧の差による光学特性への影響を測定した。
【００４９】
【表１０】
【００５０】
また、発光管１へ封入されるキセノンのガス圧を４．０×１０4 Ｐａの一定とし、発光管１の内径φと両電極間距離ｄとを変化させたランプを試作して、ランプに印加する電圧（ランプ電圧）Ｖと安定器のインピーダンスとを変化させて点灯評価を行ない、表１１に示す測定結果を得た。
【００５１】
【表１１】
２．０≦Ｖ／ｄ≦２．７
および
２０≦Ｗ／φ≦２８
の両式を満足させるようにすれば、平均演色評価数Ｒａが８０以上、ランプ効率ηが５０ｌｍ／Ｗ以上、色温度が２４００Ｋ以上の光学特性を有する高演色性の高圧ナトリウムランプが得られることが判る。
【００５２】
従って、本実施形態における高圧ナトリウムランプにおいては、発光管１内に２５℃で２．５×１０4 Ｐａ以上のキセノンガスを封入した高圧ナトリウムランプで、点灯時のランプ電圧をＶ（Ｖ）、ランプ電力をＷ（Ｗ）、発光管１の内径をφ（ｍｍ）、両電極間の距離をｄ（ｍｍ）としたとき、それらが下記の２つの式
２．０≦Ｖ／ｄ≦２．７
および
２０≦Ｗ／φ≦２８
を満たす関係にすることにより、白熱電球の光色に似た暖かみのある高演色性を有する高圧ナトリウムランプが得られる。また、発光管１の内径が比較的小さくなるため、発光管１の端部に、発光管１の最冷点温度を上昇させるための保温材を設ける必要がなくなってランプ構造が簡単となり、高演色性の高圧ナトリウムランプのコストを安くできる。
【００５３】
（実施形態５）
次に、本発明に係る第５の実施形態について、第４の実施形態と同様に図２を参照して詳述する。この高演色性高圧ナトリウムランプにおける、上述の実施形態４と異なる点は、発光管１の内部にナトリウムとキセノンの他に、ごく少量の水銀を封入した点であり、他は前記実施形態４と同様に構成されている。
【００５４】
つまり、この高演色性高圧ナトリウムランプは、第４の実施形態と同様に形成された発光管１の内部空間( 内容積１．５ｃｍ3 ）である放電空間に、金属ナトリウム５ｍｇと２５℃で４．０×１０4 Ｐａの圧力のキセノンの他に０．７ｍｇの水銀が封入されて構成されており、この発光管１を第４の実施形態と同仕様の外管９内に配設される。
【００５５】
このように構成された高圧ナトリウムランプを、イグナイタを内蔵したチョーク式安定器を用いて点灯させたところ、ランプ入力（ランプ電力）が１５０Ｗのとき、ランプ効率ηが５４１ｍ／Ｗ、色温度が２５９０Ｋ、平均演色評価数Ｒａが８６の高演色性で、その色度点は黒体軌跡上にあり、発光色が緑がかることもない。なお、このとき、点灯時のランプ電圧をＶ（Ｖ）、ランプ電力をＷ（Ｗ）、発光管１の内径をφ（ｍｍ）、両電極間の距離をｄ（ｍｍ）としたとき、Ｖ／ｄ＝２．５、Ｗ／φ＝２５であった。
【００５６】
そこで本願発明者らは、同様の構成の高圧ナトリウムランプを２０本製作し、イグナイタを内蔵したチョーク式安定器を用いて５．５時間点灯、０．５時間消灯の点滅サイクルで点灯評価を行なった結果、点灯時間の累計が１２０００時間経過後も、全数点灯可能であって、ランプが立ち消えを起こすことも、発光色が桃色側( ピンキッシュ) に変化（シフト）することもなく、点灯中のランプ電圧上昇は、平均で４．１Ｖ、最大でも１０．４Ｖと良好な結果を得た。
【００５７】
また、同様に発光管１の内径φを６ｍｍ、両電極間距離ｄを４０ｍｍ一定( Ｖ／ｄ＝２．０、Ｗ／φ＝２５) とし、封入されるキセノンのガス圧を、表１２に示すように、２５℃で２．３×１０4 Ｐａ〜５．３×１０4 Ｐａの範囲で５水準に変化させて、光学特性への影響を測定した。なお、水銀は０．７ｍｇ一定とした。これより、２．５×１０4 Ｐａ未満ではキセノンが緩衝ガスの役割を十分に発揮しないため、平均演色評価数Ｒａや色温度等の光学特性が低下することが判る。また、色度点の黒体軌跡からのずれは±０．００２以内であった。
【００５８】
【表１２】
【００５９】
また、発光管１へ封入されるキセノンのガス圧を４．０×１０4 Ｐａの一定とし、発光管１の内径φと両電極間距離ｄとを変化させたランプを試作して、ランプに印加する電圧（ランプ電圧）Ｖと安定器のインピーダンスとを変化させて点灯評価を行ない、表１３に示す測定結果を得た。
【００６０】
【表１３】
２．０≦Ｖ／ｄ≦２．７
および
２０≦Ｗ／φ≦２８
の両式を満足させるようにすれば、平均演色評価数Ｒａが８０以上、ランプ効率ηが４５ｌｍ／Ｗ以上、色温度が２４００Ｋ以上の光学特性を有する高演色性の高圧ナトリウムランプが得られる。なお、このときの色度点の黒体軌跡からのずれは±０．００２以内であった。
【００６１】
さらに、同様の発光管１( 内容積１．５ｃｍ3 ）を用いて、キセノンのガス圧を４．０×１０4 Ｐａ一定とし、水銀の封入量を０ｍｇ〜１．５ｍｇ（０．８ｍｇ／ｃｍ3 ）の間で変化させて、色度点の黒体軌跡からのずれについて検討を行なって、表１４に示す結果を得た。
【００６２】
【表１４】
【００６３】
このように、本実施形態に係る高圧ナトリウムランプにおいては、前記第４の実施形態の効果に加えて、動程中に金属ナトリウムが発光管材料と反応、消失しても、水銀の封入量が極少量であるためナトリウムに対する水銀の比率の変化がごく小さく、発光色が桃色を帯びることはない。また、色度点の黒体軌跡からのずれは±０．００２以内となって、発光色が緑がかって見えるとことが防止されて、白熱電球の光色に似た暖かみのある高演色性を有する高圧ナトリウムランプが得られる。
【００６４】
なお、前記各実施形態において、キセノンガスの封入圧については、最高値を５．４×１０4 Ｐａとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｅ２６口金やＥ３９口金を使用した場合には、その耐圧から、好ましくは２．５×１０4 Ｐａ〜６．６×１０4 Ｐａ程度であればよい。これはキセノンガス圧が高くなると始動電圧が上昇して５０００Ｖを越え、通常のＥ２６やＥ３９タイプの口金では耐圧不足を生じるためであり、両口金タイプのように口金耐圧が問題にされないランプにおいては、キセノンガス圧をそれ以上の値としたものであってもよい。
【００６５】
【発明の効果】
本発明は上記のように、両端に電極を備えた透光性の発光管内に水銀を封入すること無く、希ガスと金属ナトリウムを封入し、希ガスであるキセノンガス（Ｘｅ）、クリプトンガス（Ｋｒ）又はアルゴンガス（Ａｒ）と金属ナトリウムを封入し、前記希ガスの封入圧力を２．５×１０ 4 Ｐａ≦Ｘｅ≦５．３×１０ 4 Ｐａ、３×１０ 4 Ｐａ≦Ｋｒ≦５．３×１０ 4 Ｐａ、３．３×１０ 4 Ｐａ≦Ａｒ≦５．３×１０ 4 Ｐａとすることにより、点灯中の発光管温度を適切に管理できるとともに、ＨＩＤランプの定格寿命である１２０００時間を異常なく点灯でき、しかも、色温度２４００Ｋ以上で平均演色評価数Ｒａが８０以上の高演色性高圧ナトリウムランプを提供できる。また、両端に電極を備えた透光性の発光管内に少なくとも希ガスと金属ナトリウムを封入し、前記発光管の外側に設けた外管と前記発光管とからなる二重構造として前記外管内を真空とすると共に、点灯時のランプ電圧Ｖ（Ｖ）、ランプ電力Ｗ（Ｗ）、前記発光管の内径をφ（ｍｍ）、両電極間距離ｄ（ｍｍ）としたとき、２．０≦Ｖ／ｄ≦２．７、且つ２０≦Ｗ／φ≦２８とすることで、平均演色評価数Ｒａを８０以上、色温度を２４００ｋ以上とする高演色性高圧ナトリウムランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高演色性高圧ナトリウムランプの一実施形態を示す一部切欠き正面図である。
【図２】本発明に係る高演色性高圧ナトリウムランプの異なる実施形態を示す一部切欠き正面図である。
【符号の説明】
１ 発光管
２ 導電管
３ 導電管
４ フリット
５ フリット
６ 電極
７ 電極
８ 金属ナトリウム
９ 外管
１０ 近接導体
１１ ジルコニウム−アルミニウムゲッタ
１２ 口金
１３ バリウムゲッタ
１４ バイメタル
１５ 支持棒
Claims (7)
- 両端に電極を備えた透光性の発光管内に水銀を封入すること無く、希ガスであるキセノンガス（Ｘｅ）、クリプトンガス（Ｋｒ）又はアルゴンガス（Ａｒ）と金属ナトリウムを封入し、前記希ガスの封入圧力を、２．５×１０ 4 Ｐａ≦Ｘｅ≦５．３×１０ 4 Ｐａ、３×１０ 4 Ｐａ≦Ｋｒ≦５．３×１０ 4 Ｐａ、３．３×１０ 4 Ｐａ≦Ａｒ≦５．３×１０ 4 Ｐａにすることにより、平均演色評価数Ｒａを８０以上、色温度を２４００ｋ以上としたことを特徴とする高演色性高圧ナトリウムランプ。
- 前記発光管内の管壁負荷は、希ガスがキセノンガスである場合に３４．７Ｗ／ｃｍ 2 ≦管壁負荷≦６２Ｗ／ｃｍ 2 、希ガスがクリプトンガスであ場合に３６．１Ｗ／ｃｍ 2 ≦管壁負荷≦５４．３Ｗ／ｃｍ 2 、希ガスがアルゴンガスである場合に３９．５Ｗ／ｃｍ 2 ≦管壁負荷≦５５．７Ｗ／ｃｍ 2 とし、発光管の管壁温度を１２００℃以下としたことを特徴とする請求項１記載の高演色性高圧ナトリウムランプ。
- 前記発光管の外側に設けた外管と前記発光管とからなる二重構造で、前記外管内に不活性ガスを封入したことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の高演色性高圧ナトリウムランプ。
- 前記外管内に封入した不活性ガスは、少なくとも窒素またはクリプトンの１種類以上を含んだものであることを特徴とする請求項３記載の高演色性高圧ナトリウムランプ。
- 両端に電極を備えた透光性の発光管内に少なくとも希ガスと金属ナトリウムを封入し、前記発光管の外側に設けた外管と前記発光管とからなる二重構造として前記外管内を真空とすると共に、点灯時のランプ電圧Ｖ（Ｖ）、ランプ電力Ｗ（Ｗ）、前記発光管の内径をφ（ｍｍ）、両電極間距離ｄ（ｍｍ）としたとき、２．０≦Ｖ／ｄ≦２．７、且つ２０≦Ｗ／φ≦２８とするとともに平均演色評価数Ｒａを８０以上、色温度を２４００ｋ以上としたことを特徴とする高演色性高圧ナトリウムランプ。
- 色度点の黒体軌跡からのずれが±０．００２（ＤＵＶ２）以内となるように水銀を封入したことを特徴とする請求項５記載の高演色性高圧ナトリウムランプ。
- 前記発光管内に０．３ｍｇ以上、０．８ｍｇ以下の水銀を封入したことを特徴とする請求項６記載の高演色性高圧ナトリウムランプ。
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