JPH0133900B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は過剰のナトリウムおよび水銀を含み、
かつキセノンも含んでいる放電管を具え、ランプ
の動作状態での放電管内のナトリウム蒸気圧を
300Torr以上とし、かつ水銀を緩衝ガスとして作
用させ、放電管内の水銀の重量を該放電管内の水
銀とナトリウムの総重量の50％と90％との間の値
とした高圧ナトリウム蒸気放電ランプに関するも
のである。

上述した形式の高圧ナトリウム蒸気放電ランプ
は、例えば米国特許第3716743号に開示されてい
る。かかる従来のランプの場合には2100〓よりも
遥かに高い色温度および約78の演色評価数Raが
得られる。これがため、かかる従来ランプの利点
はその光が相当に白色光に近い色となる点にあ
る。水銀が緩衝ガスとして作用する高圧ナトリウ
ム蒸気放電ランプの場合、放電管内の水銀とナト
リウムの総量に対するナトリウムの含有量を重量
％で50〜90％の範囲内とするのが普通である。し
かし従来ランプにはそのランプを交流電流で動作
させる場合に、その再点弧電圧が相対的に高くな
ると云う欠点がある。

上述した形式のランプは一般に交流で動作させ
ることは明らかである。その理由は、これらのラ
ンプを直流で動作させると、特に放電管内で金属
が移動（電気泳動とも称される）すると云う欠点
が生ずるからである。

再点弧電圧とはここでは、交流電源の各半サイ
クルの開始時に放電管の放電を再始動させるのに
必要な短期間の電圧のことを意味するものとす
る。一般にこの再点弧電圧は交流電源の残りの半
サイクル部分に必要とされる放電管のアーク電圧
よりも高い。相対的に大きな再点弧電圧とはアー
ク電圧よりも遥かに高い再点弧電圧を意味するも
のとする。

再点弧電圧を相対的に大きいと云うことは、給
電幹線の通例の電圧降下でランプが消灯するリス
クが大きくなるか、または商用給電幹線の電圧に
対してアーク電圧を低く選定する必要があると云
うことになる。アーク電圧が低いと云うことは動
作電圧が低いことをも意味する。なお動作電圧と
はここでは放電管の実効電圧値を意味するものと
する。

本発明の目的は、白色光に発光し続けるも、再
点弧電圧が低い前述した種類の高圧ナトリウム蒸
気放電ランプを提供せんとするにある。

本発明は過剰のナトリウムおよび水銀を含み、
かつキセノンも含んでいる放電管を具え、ランプ
の動作状態での放電管内のナトリウム蒸気圧を
300Torr以上とし、かつ水銀を緩衝ガスとして作
用させ、放電管内の水銀の重量を該放電管内の水
銀とナトリウムの総重量の50％と90％との間の値
とした高圧ナトリウム蒸気放電ランプにおいて、
演色評価数Raが70以上で、色温度Tcが2250K
Tc2750Kの範囲内に位置する白色光に発光し、
かつ相対的に低い再点弧電圧を有するように、
300〓でのキセノン封入圧を300Torrと1000Torr
との間の値とし、かつランプの動作状態でのナト
リウム蒸気圧を300Torrと800Torrとの間の値と
したことを特徴とする。

このようなランプの利点は白色光の発光が低再
点弧電圧でも得られる点にある。

なおつぎのような点にも留意すべきである。す
なわち、許容発光効率にて白色光を得るために
は、C.I.E（Commission Internationale de
Leclairage）の色三角形におけるランプの色度点
を黒体曲線の近く、すなわち、約2250〓と2750〓
との間の範囲内とする必要がある。色度点のｙ座
標は0.39と0.43との間の値とする必要がある。こ
の範囲は第２図に斜線を付した平行四辺形によつ
て示す範囲である。放電管のナトリウム蒸気圧を
300〜800Torrの範囲内とする場合、色温度は
2250〓〜2750〓の上記範囲内に位置する。
800Torr以上のナトリウム蒸気圧では発光効率が
低くなり過ぎる。

放電管の水銀蒸気圧を高くすると色度点のｙ−
座標が小さくなる。このことは水銀蒸気圧を適当
に選定すれば上述した限定範囲内のｙ座標を得る
ことができることを意味する。

本発明は放電管内のキセノンガスの封入圧力を
高くすると、ランプの色度点のｙ座標が大きくな
り、従つて水銀蒸気圧とキセノンガスの圧力を
種々組合せることによつてｙ座標を0.39と0.43と
の間の値とし得ると云う認識に基ずいて成したも
のである。これにより圧力の組合わせを適当に選
択すれば、再点弧電圧の低いランプを得ることが
できる。この圧力の選択組合せは、ランプの動作
状態におけるキセノンガスが約800〜8000Torrの
相対的に高い圧力となるようにする。

キセノンガスの封入圧力についてはつぎの点に
も留意すべきである。ランプの動作状態における
キセノンガスの圧力も、このランプの動作状態に
おける放電管の平均温度Tb（〓）によつて決まる
ことは勿論である。これがため、放電管内のキセ
ノンの300〓での（冷）封入圧力を、例えば
xTorrとする場合には、放電管内のキセノンの圧
力は、例えばｘ・Tb／300Torrとなる。本発明によ るランプの場合、キセノンの封入圧力は300〓で
300Torrと1000Torrの間とする。これがため約
2400〓の平均温度Tbの場合、ランプの動作状態
でのキセノンの封入圧力は約2400Torrと
8000Torrとの間の値となる。

このことはつぎのように要約することができ
る。2250〓と2750〓との間の所望な色温度を得る
にはナトリウム蒸気圧を300〜800Torrと高くす
る必要がある。このようにナトリウム蒸気圧が高
いと、それにより再点弧電圧が不所望に高くな
る。しかし、キセノンガスの封入圧力を相対的に
高く選定すれば再点弧電圧は低くなり、この場合
水銀蒸気圧は色度点のｙ座標が0.39〜0.43の所望
範囲内にあるように選定する。

上に規定したナトリウム蒸気圧の範囲に対し
て、水銀に課すべき要件は、アマルガム組成を明
確に表示することにより満足される。

本発明によるランプと場合には再点弧電圧が上
述したように低くなる。これによりこの放電ラン
プに対する動作電圧Ｖを高く、すなわち、ランプ
を安定器を介して動作させる給電幹線の実効値電
圧の約1/2に選定し得る。このような動作電圧の
場合、幹線電圧の変動がランプの輝度に及ぼす影
響は既知の如く低くなる。

ナトリウム以外に、水銀およびキセノンも含
み、キセノンの圧力を300〓で1000Torr以下とす
る放電管を具えている高圧ナトリウム蒸気放電ラ
ンプは本願人の出願に係る特願昭53−42234号に
記載されている。しかしこの場合にはナトリウム
蒸気圧を200Torrよりも高くしなかつた。

本発明によるランプの放電管はその内側断面が
大きくなり、従つて、アーク電圧が低くなる。

本発明によるランプの放電管では、３つの各封
入材料の成分、すなわち、ナトリウム、水銀およ
びキセノンの関連するガス蒸気圧が相対的に高い
ので、電気的な比率、すなわち、放電管の動作電
圧と放電管の２つの主電極間の間隔との比率も高
くなる。

そこで本発明による高圧ナトリウム蒸気放電ラ
ンプの好適な実施に当つては、放電管を細長形と
し、かつこの放電管の各両端部にそれぞれ内部電
極を設け、Ｖを動作電圧（ボルト）とし、Ａを内
部電極間の間隔（mm）とする場合に、Ｖ／Ａが3.5と ７との間の値を呈するようにする。

このようにすれば電気的な比率Ｖ／Ａが大きくな るので、放電管を短くすることができ、従つてラ
ンプの全長も短くすることができる。

さらに本発明の好適な実施に当つては、放電管
を円筒形状とし、この放電管の内径をＤ（mm）と
する場合に、Ｄを３〜６とする。

このようにすれば放電管の長さおよびその直径
も小さくできるので、放電管全体を小さくするこ
とができる。このように放電管を小さくできれ
ば、それを製造するのに必要な材料も僅かで済む
ことになる。

本発明のさらに好適な実施に当つては、放電ラ
ンプの電力を50±５ワツトとし、内部電極の間隔
Ａを16±３mmとし、放電管の内径Ｄを3.5±0.3mm
とする。

このようにすればこのランプを約250ワツトの
白熱電球の代りに用いることができる。すなわち
約50ワツトの本発明によるランプのルーメン値は
約250ワツトの白熱電球のルーメン値にほぼ相当
する。さらに、本発明によるランプは白味がかつ
た光を放ち、演色評価数Raも高く、すなわち約
82を呈する。本発明によるランプは例えばルーメ
ン／ワツトで表わす発光効率が、比較すべき白熱
電球の発光効率に比べて約５倍も高くなる。

本発明による放電ランプ（殆ど凡ゆる放電ラン
プについて）は一般に安定器と直列に接続して動
作させる必要があることに留意すべきである。

本発明のさらに好適な実施に当つては、Ｖ／Ａを 3.5〜７とする場合に、放電ランプに放電管を囲
む外管を設け、この外管の一部に反射器を設け
る。

このようにすれば、放電管を小さくして、ラン
プの体積を小さくするも、ランプの光集中度は極
めて良好となる。

図面につき本発明を説明する。

第１図に示す本発明による高圧ナトリウム蒸気
放電ランプにおいて、１は比較的扁平な光透過部
分２を有している回転対称に圧縮したガラスバル
ブ（外管）を示す。３はこのバルブ１の内側に被
着した光反射アルミニウム被膜を示す。ガラスバ
ルブ１の内部には、壁部が稠密に焼結した酸化ア
ルミニウムから成る縦長の円筒状放電管４を設け
る。この放電管４の縦軸はバルブ１の対称軸線と
一致させる。５はねじ込み式の口金を示す。

ランプの全長は約134mmとし、その最大直径は
約121mmとする。放電管４は２個の内部主電極６
および７と、外側の始動ストリツプ８とを具えて
いる。電極６をリード線９を介して口金５の一側
に接続し、電極７を口金５の中央接点１０に接続
する。１１はゲツター環を示す。

上記ランプを約0.8ヘンリーの誘電的に安定な
安定器（図示せず）と直列にして約220ボルトで、
50Hzの交流電圧幹線に接続する。このランプをグ
ロースタータまたは電子式のスタータによつて始
動させるが、これらのスタータは図示してない。

主電極６と７との間隔Ａは16mmとする。放電管
４の内径Ｄは3.5mmとする。これがため、この放
電管の寸法は同様な構成の従来の白熱電球のフイ
ラメントの寸法とほぼ同じ大きさである。放電管
４にはキセノンガス以外にナトリウムおよび水銀
を含んでいるアマルガムを10ミリグラム封入す
る。アマルガム中の水銀の重量は水銀とナトリウ
ムとの総重量の78％、すなわち50％と90％との間
の値とする。ランプの動作状態では、放電管４内
にナトリウムの一部分および水銀の一部分だけが
蒸気として存在するだけであり、従つてこれらの
金属は過剰に存在する。ランプの動作状態におけ
る放電管４の最冷点温度は約1100〓である。これ
に相当するナトリウム蒸気圧は約600Torrであ
る。すなわち、ナトリウム蒸気圧は300〜
800Torrとする。

300〓でのキセノン封入圧力は300Torrとする。
ランプの動作状態における放電管４の平均温度は
約2400〓である。従つて、動作状態における放電
管内のキセノン圧力は約2400Torrに達する。
300Torrのキセノン封入圧力は300〜1000Torrの
限定圧力範囲内の値とする。

上述したランプの電力は約50ワツトであり、そ
の光束は約3000ルーメンであつた。動作電圧は約
100ボルトとした。色の三角形（カラートライア
ングル）、すなわち色度図においてこのランプの
光の色度点（カラーポイント）は座標系のｘ＝
0.487とｙ＝0.410に位置した。色温度は約2400〓
であつた。また、演色評価数Raは約82であつた
（この点については第２図の点Ｃ参照）。

放電管の上述した1100〓の最冷点温度は特に電
極６および７の各上側端部と、これらの端部に最
も近い放電管４の内側端部との間の短い距離、即
ち４mmの距離によつて実現することができる。こ
の所謂頂部から底部までの長さが４mmの電極を使
用し得る理由は、上述したようにキセノン封入圧
を高くするために、電極６及び７の寸法を小さく
することができるからである。最冷点温度を1100
〓とするのに熱遮蔽体は必要としなかつた。

上述した放電ランプの場合にはＶ／Ａ＝100／16≒6.4 であつた。従つて、この比率は3.5〜７の範囲内
の値である。

さらに放電管４の内径Ｄ＝3.5mmも３〜６mmの
範囲内にある。

上述したランプの発光効率は約60ルーメン／ワ
ツトであつた。これは約3000ルーメンを呈する
250ワツトの白熱電球の発光効率の約５倍である。

上述したランプの再点弧電圧は、給電幹線の10
％の電圧降下でランプの立消が生じないような値
となる。

反射器３による光ビームはランプの縦軸線に対
して８度の角度を成す方向の光度がランプの縦軸
に沿う光度の半分となるような特性を呈した。縦
軸方向の発光効率は6000カンデラ以上であつた。

本発明によるランプの他の例では放電管の軸線
を外管１の縦軸に対して直角に横方向に配置する
こともできる。

第２図のC.I.E.色三角形のｘ−ｙ座標系には黒
体曲線の一部をＢにて示してある。斜線を付した
平行四辺形は2250〓と2750〓との間で、しかも
0.39＜ｙ＜0.43をも満足する色度点の範囲を示
す。第２図に×印にて示す点Ｃは第１図のランプ
の色度点ｘ＝0.487；ｙ＝0.410を示す。この色度
点は平行四辺形によつて示される好適範囲内に位
置する。

本発明によるランプの他の例ではランプの電力
を100ワツトとする。この場合には放電管の内径
Ｄを4.8mm以上とし、電極間の間隔Ａを30mmとし
た。動作電圧は123ボルトとした。アマルガムお
よびその組成の重量は第１図のランプの場合と同
様とした。動作時のナトリウム蒸気圧は約
550Torrとした。キセノン封入気圧は300〓で
400Torrとした。このランプのｘ座標は0.489で
あり、ｙ座標は0.412であることを確めた。Raは
約84であり、発光効率は約61ルーメン／ワツトで
あつた。

第３図は本発明による高圧ナトリウム蒸気放電
ランプの他の例を一部断面図にて示したものであ
る。

この第３図のランプは約50ワツトであり、これ
は第１図のランプの放電管４と同一寸法で、しか
も気体封入条件が同じ放電管３０を具えている。
外管３１はほぼ楕円体形状をしている。この外管
３１の内側には所要に応じ光を分散する被膜を被
着することができる。３２は口金（ランプベー
ス）を示し、３３はランプ始動用グロースタータ
ーを、３４はバイメタルスイツチを示す。グロー
スターター３３とバイメタルスイツチ３４との直
列回路によつて放電管３０の放電路を分路する。
このランプも特殊な放電管を考慮せずに、本願人
の出願に係る実願昭53−47111号に記載されてい
る形式のものとする。ランプの全長は152mmとし、
その最大直径は約70mmとした。放電管３０が発光
する光の光束および光の色は第１図に示したラン
プのそれ相当に大きくした放電管４のそれと同じ
であつた。

上述したような本発明によるランプは、例えば
店のシヨウウインドウのような照明における白熱
電球の代りに用いることができる。白熱電球ユニ
ツトの場合と同じ照明レベルの場合、本発明によ
る上述したランプの電力は白熱電球の電力の約20
％しか必要としなかつた。このことは顕著な省エ
ネルギーにつながることである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高圧ナトリウム蒸気放電
ランプの第１例を一部断面にて示す正面図、第２
図は第１図のランプの特に、黒体曲線並びに色度
点を含む色三角形のｘ−ｙ座標系を示す図、第３
図は本発明による高圧ナトリウム蒸気放電ランプ
の第２例を一部断面にて示す正面図である。 １……外管（ガラスバルブ）、２……光透過部
分、３……光反射体、４……放電管、５……口金
（ランプベース）、６，７……内部主電極、８……
始動ストリツプ、９……リード線、１０……中央
接点、１１……ゲツター環、３０……放電管、３
１……外管、３２……口金、３３……グロースタ
ーター、３４……バイメタルスイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 過剰のナトリウムおよび水銀を含み、かつキ
   セノンも含んでいる放電管を具え、ランプの動作
   状態での放電管内のナトリウム蒸気圧を300Torr
   以上とし、かつ水銀を緩衝ガスとして作用させ、
   放電管内の水銀の重量を該放電管内の水銀とナト
   リウムの総重量の50％と90％との間の値とした高
   圧ナトリウム蒸気放電ランプにおいて、演色評価
   数Raが70以上で、色温度Tcが2250KTc
   2750Kの範囲内に位置する白色光に発光し、かつ
   相対的に低い再点弧電圧を有するように、300〓
   でのキセノン封入圧を300Torrと1000Torrとの
   間の値とし、かつランプの動作状態でのナトリウ
   ム蒸気圧を300Torrと800Torrとの間の値とした
   ことを特徴とする高圧ナトリウム蒸気放電ラン
   プ。 ２ 放電管を細長形とし、かつこの放電管の各両
   端部にそれぞれ内部電極を設けた特許請求の範囲
   １記載の高圧ナトリウム蒸気放電ランプにおい
   て、Ｖを放電管の動作電圧（ボルト）とし、Ａを
   内部電極間の間隔（mm）とする場合に、Ｖ／Ａが3.5 と７との間の値を呈するようにしたことを特徴と
   する高圧ナトリウム蒸気放電ランプ。 ３ 特許請求の範囲２記載の高圧ナトリウム蒸気
   放電ランプにおいて、該放電ランプの電力を約50
   ±５ワツトとし、内部電極の間隔Ａを16±３mmと
   し、放電管の内径Ｄを3.5±0.3mmとしたことを特
   徴とする高圧ナトリウム蒸気放電ランプ。 ４ 特許請求の範囲２または３の何れか１つに記
   載の高圧ナトリウム蒸気放電ランプにおいて、該
   ランプに放電管を囲む外管を設け、外管の一部分
   に反射器を設けたことを特徴とする高圧ナトリウ
   ム蒸気放電ランプ。