JPH07272680A - セラミックス放電灯、放電灯点灯装置および照明器具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水銀の使用を極力抑えつつ、十分な発光を得、
立消え防止すること。 【構成】発光管1の両端部は閉塞体2,2をカ゛ラスソルタ゛によっ
て気密に接合され構成される。閉塞体2,2には電気導入体
3,3がカ゛ラスソルタ゛などの接着剤4を介して気密に貫通されて
いる。これら閉塞体2,2にはそれぞれ電極6,6が接合され
ている。これら発光管1、閉塞体2、2および電気導入体3,3
により気密容器Aは構成されている。内部容積は7.1ccで
ある。発光管1内には、緩衝用金属としての水銀は封入さ
れておらず、ナトリウムが4.5mg、およびキセノンカ゛スまたはネオン-アルコ
゛ンのヘ゜ニンク゛カ゛スからなる始動用希カ゛スが26660Pa封入され
ている。よってナトリウムは、気密容器Aの内容積1cc当り0.63m
g封入されていることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は透光性セラミックスから
なる発光管内にナトリウムを封入したセラミツク放電
灯、放電灯点灯装置および照明器具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、高圧ナトリウム放電灯は、多
種の放電灯の中でも発光効率が最も高いことから、道路
照明など屋外照明として広く使用されている。

【０００３】高圧ナトリウム放電灯は、例えば透光性ア
ルミナセラミックスからなる発光管の両端部に電子放射
物を含侵させた電極を電気導入体を介して取付け、内部
に発光金属としてのナトリウムＮａ、緩衝用金属として
の水銀Ｈｇ、および始動用希ガスとしてのキセノンＸ
ｅ、ネオンＮｅ−アルゴンＡｒなどを封入した後、酸化
物ソルダーを用いて気密に封止している。

【０００４】発光金属としてのナトリウムおよび緩衝用
金属としての水銀は、アマルガム合金になっており、こ
のアマルガム合金は点灯中に蒸発する量よりも過剰に封
入されている。この余剰のアマルガム合金は発光管内部
または電気導入体内部に溜められている。

【０００５】ところで、近年、環境問題から水銀を使用
しない製品化が要望されており、例えば、水銀を使用し
ない電池が実施化されている。そこで、本発明者らは、
発光管内に水銀を極微量封入したり、あるいは水銀を封
入しない発光管の開発を行ってきた。

【０００６】ここで、特開昭５３−１２９４６９号公報
には高圧ナトリウム放電灯の開示がる。このものは、発
光効率を高めるために発光管内に封入したナトリウムお
よびキセノンの封入圧を規制した発明であるため、発光
管内に封入した水銀の量についての開示はない。したが
って、水銀が封入されているか否か不明である。また発
光管の内容積についても開示がないため、ナトリウムが
単位容積１ｃｃ当りどの程度封入されているかも不明で
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の高圧
ナトリウム放電灯の発光は、ナトリウムに依存している
が、ナトリウム原子の発光に寄与するための放電アーク
のエネルギー（これは電位傾度として測定される。）を
得るため、水銀を封入して水銀原子の衝突を利用するこ
とで電位傾度を高めている。水銀原子は、直接発光には
寄与しないが、ナトリウムに比べて原子エネルギーが高
いので電位傾度を高められるのである。

【０００８】しかしながら、このような高圧ナトリウム
放電灯は、発光管に電気導入体を封着する際に、酸化物
等のソルダーを用いて気密に封止しており、経時的にナ
トリウムとこの酸化物ソルダーとが反応して、ナトリウ
ムが減少してしまう。このナトリウムの減少に伴って、
点灯時のナトリウムと水銀との蒸気圧が変化し、水銀の
蒸気圧が高まることで、電位傾度が大きくなる。電位傾
度の増大に伴って、点灯維持に必要なランプ電圧が高く
なるため、放電灯の立消えの問題が生じる。

【０００９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、その目的は、水銀の使用を極力抑えつつ、
十分な発光が得られ、立消えの生じにくいセラミックス
放電灯、放電灯点灯装置および照明装置を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１は、透光性セラ
ミックスからなる発光管およびこの発光管の両端側に封
止された一対の電気導入体を含む気密容器と、気密容器
内で対向するように各電気導入体にそれぞれ配設された
電極と、気密容器内に封入された、始動用希ガス、１ｃ
ｃ当り０．１１mg以上の量のナトリウムおよび１ｃｃ当
り０．０１mg以下の量の水銀と、を具備したことを特徴
とするセラミックス放電灯である。ナトリウム量が０．
１１mg未満であると、水銀量を０．０１mgとしても、放
電灯を点灯するに十分な電位傾度を得られない。また、
水銀は気密容器に封入しないことが好ましいが、０．０
１mg以下であれば電位傾度変化にはほとんど影響がな
い。請求項２は、上記電気導入体のうち少なくとも一方
は、発光管側に開口した管状をなし、電気導入体内部に
余剰のナトリウムを貯蔵可能に構成したことを特徴とす
る請求項１記載のセラミックス放電灯である。管状と
は、内部に余剰のナトリウムを貯蔵可能に構成されれば
よく、直管以外のものも含む。

【００１１】請求項３は、請求項１または２記載のセラ
ミツク放電灯と、この放電灯の電極間に放電を生起させ
る安定装置と、を具備したことを特徴とする放電灯点灯
装置である。

【００１２】請求項４は、請求項１または２記載のセラ
ミツク放電灯と、この放電灯の放電によって輻射される
光を制御する反射体と、を具備したことを特徴とする照
明器具である。請求項４の照明器具には、別設の安定装
置を接続してもよい。

【００１３】請求項５は、請求項３記載の放電灯点灯装
置と、セラミツク放電灯の放電によって輻射される光を
制御する反射体と、を具備したことを特徴とする照明器
具である。光を制御する反射体とは、所望の方向に放電
灯から入射した光を反射し、投光することである。

【００１４】

【作用】請求項１によれば、気密容器内には、水銀を１
ｃｃ当り０．０１mg以下の微量封入するか、または水銀
を全く封入しないので、水銀が電極間の電位傾度に寄与
しなくなる。しかしながら、ナトリウムを１ｃｃ当り
０．１１〜１．１０mg封入するので、電極間の電位傾度
は、十分得られ、また、水銀が電極間の電位傾度に寄与
していないため、ナトリウムの消失があっても電位傾度
はほとんど変化しない。請求項２によれば、上記電気導
入体のうち少なくとも一方は、発光管側に開口した管状
をなし、電気導入体内部に余剰のナトリウムを貯蔵でき
るので、多量にナトリウムを封入しても酸化物ソルダー
等が存在する封着部とナトリウムとが反応するのを抑え
られ、封着部の侵食が抑えられる。なお、電気導入体内
部に貯蔵される余剰のナトリウムは、点灯状態におい
て、液相をなす。

【００１５】請求項３によれば、安定装置は、電源に接
続し、電源から電力供給を受け、放電灯の電極間に放電
を生起させる。

【００１６】請求項４および５によれば、反射体は、放
電灯の放電によって輻射される光を制御し、所望方向に
光を投光する。

【００１７】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００１８】図１は本発明に係るセラミックス放電灯の
第１実施例を示す高圧ナトリウム放電灯の断面図であ
る。

【００１９】図１に示すセラミックス放電灯は、２５０
Ｗクラスの放電灯であり、発光管１は多結晶アルミナま
たは単結晶アルミナなどからなる内径３ないし４．５ｍ
ｍ、管長８０ｍｍのセラミックスチューブにより形成さ
れ、この発光管１の両端部は閉塞壁としてアルミナディ
スクまたはニオビウムからなる閉塞体２，２をアルミナ
および酸化カルシウムを主成分とするガラスソルダによ
って気密に接合することにより閉塞されている。なお、
発光管１は、閉塞体２，２が一体成形されたモノリシッ
クチューブであってもよい。

【００２０】これら閉塞体２，２にはニオブチーブから
なる電気導入体３，３がガラスソルダなどの接着剤４を
介して気密に貫通されている。これら閉塞体２，２には
それぞれ電極６，６が接合されている。これら発光管
１、閉塞体２、２および電気導入体３，３により気密容
器Ａは構成されており、内部容積は７．１ｃｃである。
電気導入体３に対する電極６の接合は、電極６の軸部を
一端封止の電気導入体３に挿入し押圧・挟持した状態と
しその両側の隙間を介して発光管１と連通し、電気導入
体３の封止部側空間が発光用金属類の過剰分を凝集・貯
留する最冷部として機能する構成となつている。

【００２１】各電極６は、タングステンからなる電極軸
７と、この電極軸７に巻回されたタングステンからなる
電極コイル８とで構成されており、この電極コイル８に
は電子放射物として酸化イツトリウム、酸化ランタンな
どの希土類酸化物が含侵されている。

【００２２】このような発光管１内には、緩衝用金属と
しての水銀は封入されておらず、ナトリウムが４．５m
g、およびキセノンガスまたはネオン−アルゴンのペニ
ングガスからなる始動用希ガスが２６６６０Ｐａ封入さ
れている。よって、ナトリウムは、気密容器Ａの内容積
１ｃｃ当り０．６３mg封入されていることになる。

【００２３】ところで、本実施例の発光管１内へのナト
リウム封入量を変え、所望の電位傾度を得るのに必要最
小限の量を求めた結果、発光管１の内容積に対して０．
１mg／ｃｃであることが判った。すなわち、これはナト
リウム封入量が水銀を加えた場合と比較して２倍以上の
量が所望の特性を得るための必要最小限の量ということ
が判明した。

【００２４】また、同時に寿命中に消失されるナトリウ
ム量を求めるため、ナトリウムが最も消失され易い条件
を考慮し、ナトリウムと封着部とを液相で接触する構造
の放電灯を試作し、放電灯を定格点灯させることにより
寿命中の消失量を測定した。その結果、ナトリウム消失
量は上記の必要最小量の１０倍に相当する１mg/ｃｃで
あることが判明した。

【００２５】一方、ナトリウムが最も消失されにくい条
件を考慮し、ナトリウムと封着部とを気相のみで接触さ
せる放電灯を試作し、上記と同様にナトリウム消失量の
測定を行ったところ、必要最小量の１／１０に相当する
０．０１mg/ｃｃであることが判明した。

【００２６】上記のように、水銀を封入しない発光管１
において、放電の構成はナトリウム消失があっても変化
がない。したがって、寿命中を通して従来の高圧ナトリ
ウム放電灯と同等の特性を維持するためには、０．１１
〜１．１０mg/ｃｃのナトリウム量が最小限必要である
ことが判明した。

【００２７】なお、本実施例では寿命中に余剰ナトリウ
ムが移動し、寿命途中にナトリウムと封着部との反応が
気相から液相に変化する構造などの場合にも上記ナトリ
ウムの封入量は満足する。

【００２８】このように本実施例によれば、発光金属で
あるナトリウムの封入量は、発光管の内容積１ｃｃ当り
０．１１〜１．１０mg／ｃｃとしたことにより、発光管
内に水銀を封入しないで、封入するナトリウム量を最小
限にしても、従来と同様な効率、光色などの特性を寿命
末期まで維持することができる。

【００２９】また、本実施例ではナトリウム消失を促進
させるバリウム、カルシウムなどの金属を含まない希土
類酸化物からなる電子放射物を使用したので、より少な
いナトリウムの封入量で済む。この場合、バリウム、カ
ルシウムなどの金属は酸化物状態で非常に安定なため、
発光管１内において酸素を存在させ易く、その酸素はナ
トリウムをＮａＯとしてナトリウムの消失を促進させ
る。

【００３０】さらに、本実施例では図２に示すように水
銀を封入しない放電灯において、点灯中余剰のナトリウ
ム９を発光管１内よりも表面張力を受け易い電気導入体
３の内端部に溜めている。この電気導入体３は発光管１
よりも細いので、余剰ナトリウム９の表面張力が受け易
い。したがって、流動性の高い余剰のナトリウム９を電
気導入体３の内端部に溜めているので、ナトリウムは点
灯中の衝撃や振動でも移動しにくく、実用化されている
ナトリウムアマルガムを発光管１内に封入した高圧ナト
リウム放電灯と同等の耐力を有することとなる。

【００３１】図３は本発明に係るセラミツク放電灯の第
２実施例を示す高圧ナトリウム放電灯の要部断面図であ
る。なお、前記実施例と同一の部分には同一の符号を用
いて説明する。

【００３２】この実施例では水銀を封入しない放電灯に
おいて、電気導入体３の内面を粗面加工し、点灯中余剰
のナトリウム９を電気導入体３の内端部に溜めている。
そして、電気導入体３の内面を粗面加工するには、例え
ばアルミナの細かい粒子を電気導入体３の内面に高速で
当てて凹凸面３ａを形成したり、フェリシアン化カリウ
ム水溶液でエッチング処理して内面にエッチピッドを設
け、凹凸面３ａ化したりする。

【００３３】この凹凸面（粗面）３ａは、電気導入体３
における端部から電極支持部までを１０ｍｍとすると、
その半分の５ｍｍ程度まで形成することが望ましい。

【００３４】したがって、本実施例では電気導入体３の
内面を粗面加工したので、余剰ナトリウム９に接する表
面積が増加して表面張力を受け易くなる。その結果、ナ
トリウム９は点灯中の衝撃や振動でも一段と移動しにく
くなる。その他の構成および作用は前記実施例と同一で
あるのでその説明を省略する。

【００３５】上記気密容器Ａは、図４に示すように内部
を高真空に保ち一端に口金１０を取付けた透光性外被と
しての外管バルブ１１内に収容して高圧ナトリウムラン
プ１３として構成される。また、この高圧ナトリウムラ
ンプ１３は、反射板１２のソケットなどの給電部１４に
取付けられて照明器具１５を構成する。

【００３６】照明器具１５は、別設の安定装置１６に接
続される。

【００３７】交流電源１７には安定装置１８と、パルス
発生装置１９とを備えている。

【００３８】安定装置１８は、同一のインピーダンスを
持つチョークコイル２１ａ，２１ｂおよび力率改善用コ
ンデンサ２１ｃからなる。

【００３９】気密容器Ａは、パルス発生装置１９により
始動時、パルスを受け放電破壊を生じ、安定装置１６に
よって、安定的に点灯する。

【００４０】このようにして構成した照明器具によれ
ば、ナトリウムの封入量が少なくなるので、破棄する場
合でも安全性が高まり、また封入されたナトリウムは点
灯中の衝撃や振動でも移動しにくいので、信頼性を向上
させることができる。

【００４１】

【発明の効果】請求項１、３ないし５によれば、気密容
器内には、水銀を１ｃｃ当り０．０１mg以下の微量封入
するか、または水銀を全く封入しないので、水銀が電極
間の電位傾度に寄与しなくなる。しかしながら、ナトリ
ウムを１ｃｃ当り０．１１以上封入するので、電極間の
電位傾度は、十分得られ、また、水銀が電極間の電位傾
度に寄与していないため、ナトリウムの消失があっても
電位傾度はほとんど変化しない。よって、経時的に始動
電圧が変化することがほとんどないから、立消えの問題
が生じにくくなる。

【００４２】請求項２ないし５によれば、上記電気導入
体のうち少なくとも一方は、発光管側に開口した管状を
な、電気導入体内部に余剰のナトリウムを貯蔵できるの
で、多量にナトリウムを封入しても酸化物ソルダー等が
存在する封着部とナトリウムとが反応するのを抑えら
れ、封着部の侵食が抑えられる。よって、放電灯の長寿
命化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るセラミックス放電灯の第１実施例
を示す高圧ナトリウム放電灯の断面図。

【図２】図１の高圧ナトリウム放電灯の要部構成を示す
断面図。

【図３】本発明に係るセラミツク放電灯の第２実施例を
示す高圧ナトリウム放電灯の要部断面図。

【図４】図１および図３の高圧ナトリウム放電灯を外管
バルブで包囲した高圧ナトリウムランプを示す概略正面
図。

【図５】本発明に係る照明器具を示す概略図。

【図６】本発明に係る放電灯点灯装置を示す概略図。

【符号の説明】

Ａ・・・気密容器、１・・・ 発光管、３・・・ 電気
導入体、６・・・ 電極、９・・・ナトリウム、１１・
・・ 外管バルブ、１２・・・ 反射体、１６・・・安
定装置 。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透光性セラミックスからなる発光管および
   この発光管の両端側に封止された一対の電気導入体を含
   む気密容器と；気密容器内で対向するように各電気導入
   体にそれぞれ配設された電極と；気密容器内に封入され
   た、始動用希ガス、１ｃｃ当り０．１１mg以上のナトリ
   ウムおよび１ｃｃ当り０．０１mg以下の水銀と；を具備
   したことを特徴とするセラミックス放電灯。
2. 【請求項２】上記電気導入体のうち少なくとも一方は、
   発光管側に開口した管状をなし、電気導入体内部に余剰
   のナトリウムを貯蔵可能に構成したことを特徴とする請
   求項１記載のセラミックス放電灯。
3. 【請求項３】請求項１または２記載のセラミツク放電灯
   と；この放電灯の電極間に放電を生起させる安定装置
   と；を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
4. 【請求項４】請求項１または２記載のセラミツク放電灯
   と；この放電灯の放電によって輻射される光を制御する
   反射体と；を具備したことを特徴とする照明器具。
5. 【請求項５】請求項３記載の放電灯点灯装置と；セラミ
   ツク放電灯の放電によって輻射される光を制御する反射
   体と；を具備したことを特徴とする照明器具。