JPH11135073A

JPH11135073A - 金属蒸気放電灯

Info

Publication number: JPH11135073A
Application number: JP29472397A
Authority: JP
Inventors: Taku Sumitomo; 卓住友; Koji Nishioka; 浩二西岡; Atsunori Okada; 淳典岡田; Naoki Saito; 直樹齋藤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-10-28
Filing date: 1997-10-28
Publication date: 1999-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】発光管の気密性を維持しつつ簡単な構造で始動
電圧を低減できる金属蒸気放電灯を提供する。【解決手段】発光管の端部のキャップ２４がセラミック
により形成され、補助電極２２が導電性セラミックによ
り形成される。ここに、補助電極２２は、キャップ２４
と同時一体に焼結され、発光管１の内部に配置された一
方の主電極１１の近傍に配置されている。主電極１１は
導電体９により保持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光物質として金
属単体あるいは金属のハロゲン化物が封入されている金
属蒸気放電灯に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より提供されている金属蒸気放電灯
として、図８に示す構造のメタルハライドランプがあ
る。このメタルハライドランプは、口金３を一端に設け
た外管２内に発光管１を収納してあり、発光管１と口金
３とは２本のステム線４，５により電気的に接続され、
かつステム線４，５を介して発光管１が外管２に支持さ
れている。一方のステム線５の一部は発光管１の側方を
通るように配置され、この部位は絶縁スリーブ３２によ
り覆われている。

【０００３】発光管１は、石英ガラスにより円筒状に形
成され、希ガスと、発光物質としての数種類の金属ハロ
ゲン化物（主としてヨウ化物）と、緩衝ガスとしての水
銀が封入されている。発光管１の長手方向の両端部内に
は、それぞれ主電極１０，１１が配設されている。主電
極１０，１１は電極棒とコイルとからなるコイル電極で
あって線状の導電体８，９を介して外部回路に接続され
る。また、発光管１の一方の端部内には主電極１１に隣
接して補助電極２２が配設され、補助電極２２は導電線
１５を介して外部回路に接続される。主電極１０，１１
ないし導電体８，９および補助電極２２ないし導電線１
５は発光管１に対して気密的に封止される。主電極１
０，１１は点灯中に放電を維持する電極であって、補助
電極２２は始動時に主電極１１との間で始動を補助する
ための放電を生成する。つまり、主電極１０，１１の間
で放電を開始しようとすれば、主電極１０，１１の間に
非常に高い電圧を印加する必要があるが、主電極１１と
補助電極２２とは距離が小さいから放電開始に要する電
圧は低くなる。主電極１１と補助電極２２との間で放電
が開始されると発光管１内にイオンが生成されるから、
その後に主電極１０，１１間の放電を開始させる際の印
加電圧を低減することができる。

【０００４】一方、金属蒸気放電灯としての高圧ナトリ
ウムランプは、図９に示す構造を有しており、発光管１
には、始動補助用の希ガスと、発光物質であるナトリウ
ムと、緩衝ガスとしての水銀が封入される。したがっ
て、発光管１は高温かつ高圧のナトリウム蒸気に対して
化学的に安定な材料である半透明の多結晶アルミナセラ
ミック（もしくは透明の単結晶アルミナ）を用いて円筒
状に形成される。発光管１として用いるこの種の材料に
対してタングステンを気密的に封止するのは困難である
から、主電極１０（図９に示していないが図８と同様で
ある），１１を外部回路に接続する導電体８，９を発光
管１に挿通し、導電体８，９をフリット２１により封止
している。つまり、高圧ナトリウムランプの点灯中には
発光管１の長手方向の両端部は１０００℃に近い高温に
なるから導電体８，９としては耐熱性が要求され、さら
にナトリウムに対して化学的に安定かつ膨張率が発光管
１とほぼ等しいことが要求されるから、このような条件
を満たす材料として９９％Ｎｂ−１％Ｚｒ合金が用いら
れる。また、フリット２１は発光管１を形成するアルミ
ナと一体に焼結するから耐熱性に優れかつ膨張率が発光
管１とほぼ等しいことが要求される。

【０００５】上述のように高圧ナトリウムランプは電極
部分の封止構造が複雑であり、また封止作業も面倒であ
るから、発光管１の端部と主電極１０，１１を保持する
導電体８，９とをフリット２１により封止するのに加え
て、補助電極もフリット２１で封止するのは生産上困難
である。したがって、高圧ナトリウムランプでは発光管
１の内部に補助電極を設けず、発光管１の管壁外側面に
沿って始動補助導体１８を配設する構成が一般的であ
る。このような始動補助導体１８を設けておけば主電極
１０，１１間に高電圧を印加したときに、発光管１の内
面を伝って始動補助導体１８に沿う形で微放電が生じ、
微放電によりイオンが生成されるから、主電極１０，１
１間のアーク放電への移行が容易になり、始動補助導体
１８がない場合よりも始動電圧を低減することができる
のである。

【０００６】金属蒸気放電灯としては、図１０に示す構
造のセラミックメタルハライドランプもある。セラミッ
クメタルハライドランプは、発光管１として高圧ナトリ
ウムランプと同様の材料を用いたものであって、透光性
のセラミックよりなる発光管１はタングステンのような
金属を封止するのが困難であって、高圧ナトリウムラン
プと同様の封止構造が必要になるから、発光管１に石英
ガラスを用いたメタルハライドランプのような補助電極
は設けていない。また、発光管１に封入され高温になる
金属のヨウ化物と高圧ナトリウムランプで用いているフ
リット２１とは非常に反応しやすいから、このことから
も補助電極を設けるのは困難である。さらに、主電極を
接続している線状の導電体８，９についてもフリット２
１による封止が必要であるから、発光管１の長手方向の
両端部を中央部よりも細径にし、発光管１の中央部から
離れた部位で導電体８，９をフリット２１により封止し
て、フリット２１と高温の金属ヨウ化物との接触機会を
低減させる構成が採用されている。

【０００７】上述のように、高圧ナトリウムランプやセ
ラミックメタルハライドランプのような透光性のセラミ
ックよりなる発光管１を備えた金属蒸気放電灯では、主
電極のみが発光管１内に配設されており、補助電極を発
光管１内に設けたものは商品化されていない。もちろ
ん、高圧ナトリウムランプについて説明したように、始
動補助導体１８を発光管１の外部に設けることによって
始動性を改善することはセラミックメタルハライドラン
プにおいても提案されているが、発光管１の外部に始動
補助導体１８を設けたものは、発光管１の内部に補助電
極を設けたものに比較すると始動性の改善効果は小さ
い。

【０００８】このような始動性の問題を解決すべく、特
開昭５５−５９６５０号公報には、発光管における主電
極の近傍の側壁部に導電性セラミックよりなる補助電極
を貫通させたものが開示され、特開昭６２−１５０６４
６号公報には、主電極の材料として導電性セラミックを
用いることによって発光管と電極とを同時一体に焼結し
たものが開示されている。特開昭６２−１５０６４６号
公報に記載のものでは、発光管の両端部にセラミックよ
りなるキャップを設け、導電性セラミックよりなる主電
極をキャップと同時一体に焼結するとともに、導電性セ
ラミックにより形成された補助電極の周囲に絶縁性セラ
ミックを同時一体に焼結し、さらに絶縁性セラミックを
キャップにフリットを用いて封着した構成になってい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前者の構成のように、
発光管の側壁部に導電性セラミックにより形成した補助
電極を貫通しているものでは、補助電極の発光管への導
入部とランプの点灯中に両主電極間に生成される放電ア
ークとの距離が近くなるから、補助電極の導入部が高温
になる。その結果、発光管と補助電極との熱膨張率の差
が無視できなくなり、発光管と補助電極との気密性を維
持するのが困難になる。

【００１０】また、後者の構成のようにキャップに絶縁
性セラミックを介して補助電極を設けたものでは、補助
電極となる導電性セラミックの周囲に絶縁性セラミック
を同時一体に焼結し、さらに絶縁性セラミックと発光管
とをフリットにより封止するものであるから、構造が複
雑であり大量生産には適していないという問題がある。

【００１１】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、発光管の気密性を維持しつつ簡単な
構造で始動電圧を低減できる金属蒸気放電灯を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、発光
物質として金属が封入され管壁の一部がセラミックより
なるキャップで形成された発光管と、発光管の内部空間
に配置された少なくとも２つの主電極と、キャップを通
して発光管に挿入され主電極を保持する導電体と、少な
くとも１つの主電極の近傍に配置される補助電極とを備
え、前記補助電極が導電性セラミックにより形成され前
記キャップと同時一体に焼結されて成ることを特徴と
し、補助電極が導電性セラミックであるから、主電極を
保持する導電体が挿入されるキャップと補助電極とを連
続一体に形成することが可能であり、補助電極のキャッ
プに対する気密性が高く、また、発光管への補助電極の
挿入部の構造が簡単になるから、発光管の気密性を維持
しつつ簡単な構造で始動電圧を低減でき、しかも、製造
が容易になる。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、発光物質として金属が封入された発光管と、発光管
の内部空間に配置された少なくとも２つの主電極と、発
光管の管壁の一部を通して発光管に挿入され主電極を保
持する導電体とを備え、前記発光管の管壁の一部が導電
性セラミックにより形成されて成ることを特徴とし、前
記発光管の管壁の一部が導電性セラミックであるから、
前記発光管の管壁の一部が補助電極として作用し、発光
管への補助電極の挿入部を設ける必要がなく、発光管の
気密性を維持しつつ簡単な構造で始動電圧を低くするこ
とができ、しかも製造が容易になる。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２の発明において、導電体が金属よりなるので、導電体
を発光管に対してフリットにより封止することができ
る。請求項４の発明は、請求項１または請求項２の発明
において、導電体が導電性セラミックよりなるので、導
電体を発光管に対してフリットにより封止することがで
きる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本実施形態では、金属蒸気放電灯
として高圧ナトリウムランプを例示する。図２に示すよ
うに、一端部に口金３を設けた外管２内に発光管１が収
納される。口金３には導電線である２本のステム線４，
５の一端部が接続され、ステム線４，５の他端部にそれ
ぞれ支持体６，７を介して発光管１に設けた導電体８，
９が接続される。導電体８，９は発光管１の内部空間に
配置された主電極（後述する）を保持する。つまり、口
金３と主電極とはステム線４，５と支持体６，７と導電
体８，９とを介して電気的に接続される。ステム線４，
５が発光管１を支持するのに十分な強度を有しているこ
とはいうまでもない。外管２は硬質ガラスにより形成さ
れ、内部はバリウムゲッタ１９を用いて高真空状態に保
たれている。

【００１６】発光管１は、耐アルカリ性を有する透光性
材料により円筒状に形成される。この種の材料として
は、たとえば多結晶アルミナや多結晶イットリアのよう
な透光性セラミック、あるいは単結晶アルミナなどがあ
る。発光管１の両端部は多結晶アルミナにより形成され
たキャップ２４により気密的に封止し、キャップ２４に
は９９％Ｎｂ−１％Ｚｒ合金を用いて形成された導電体
８，９を挿通してある。導電体８，９はキャップ２４に
対してフリット２１により封止される。導電体８，９に
おいて発光管１の内部に挿入された一端部には主電極
（図示せず）が接続される。発光管１内には始動補助用
のキセノンガス、発光物質としてのナトリウム、緩衝ガ
スとしての水銀を封入してある。

【００１７】支持体６，７はタンタル板よりなり一端部
がステム線４，５に固着される。また、口金３側の導電
体９は中空に形成されており、支持体６の他端部に固着
された導電棒１２が挿入される。導電棒１２は導電体９
に挿入されるだけであって固着されておらず、発光管１
とステム線４，５との膨張率の差を導電体９と導電棒１
２とにより吸収することができるようにしてある。ま
た、この構造を採用すると導電体９と導電棒１２との間
の電気抵抗が増加するから、ステム線４と導電体９とを
導電線２０を介して接続することで電気的性能を確保し
ている。

【００１８】上述のようにキャップ２４は絶縁性セラミ
ックである多結晶アルミナにより形成されており、この
キャップ２４には、図１に示すように、導電性セラミッ
クよりなる補助電極２２が挿通される。ところで、本実
施形態では、補助電極２２を主電極１１の近傍まで延設
して補助電極２２と主電極１１との距離を小さくしてあ
り、補助電極２２と主電極１１との距離が小さいほど小
さい印加電圧で放電を開始することができる。ここにお
いて、発光管１の管壁２３と、キャップ２４と、補助電
極２２とは同時一体に焼結されて形成されている。な
お、主電極１０，１１は、タングステンよりなる電極棒
とコイルとからなる。

【００１９】ところで、補助電極２２は電流制限用の抵
抗１４とバイメタル１３とを介してステム線５に接続さ
れる。バイメタル１３は点灯前および点灯直後にはオン
になっている。したがって、通電開始時には主電極１１
と補助電極２２との間で放電が生じ、発光管１の内部で
イオンが生成される。ステム線５と補助電極２２との間
には抵抗１４が挿入されているから、主電極１１と補助
電極２２との間で生じる放電により流れる電流は抵抗１
４により制限されており、主電極間のインピーダンスが
小さくなると主電極間でアーク放電が生じる状態に移行
する。点灯状態が安定すると外管２の内部温度が上昇
し、バイメタル１３がオフになって補助電極２２への給
電が停止する。なお、図２中の１８は発光管１の管壁２
３の外側面に沿って配設された始動補助導体１８であっ
て、バイメタル１７を介してステム線５に接続される。

【００２０】本実施形態で説明した金属蒸気放電灯と、
図９に示した金属蒸気放電灯との始動性を比較するため
に、各金属蒸気放電灯をそれぞれ１０本ずつ作成し、始
動器（イグナイタ）を備える高圧ナトリウムランプ用に
市販されているバラスト（定格電圧２００Ｖ）に接続
し、電源投入後３秒以内に安定な放電が発光管１内に生
成されるか否かを試験した。また、バラストに印加する
電源電圧を上昇させると発光管１に印加される始動パル
スのエネルギが増加するから、電源電圧を１００Ｖから
徐々に上昇させて試験を行なった。ただし、各部の寸法
は以下のように設定した。外管２は外径を５０ｍｍと
し、発光管１は内径を６ｍｍ、外径を７．４ｍｍ、全長
を６０ｍｍとし、発光管１には２７００Ｐａのキセノン
ガスと４ｍｇのナトリウムと１６ｍｇの水銀とを封入し
た。また、支持体６，７は幅を３ｍｍ、厚みを０．５ｍ
ｍとした。この条件で試験を行なうとともに、３秒以内
に点灯するときの電源電圧の平均値を始動電源電圧とし
た。

【００２１】試験結果によると、図９に示した構成での
始動電源電圧はそれぞれ１６０Ｖであり、図１に示した
本実施形態の高圧ナトリウムランプでの始動電源電圧は
１２０Ｖであった。すなわち、本実施形態では図９の構
成に比較して始動電源電圧を小さくすることができ、始
動性を改善することができた。要するに、本実施形態の
高圧ナトリウムランプは、主電極１１を保持する導電体
９が挿入されるキャップ２４と補助電極２２とを連続一
体に形成することにより、発光管１への補助電極２２の
挿入部の構造が図９の構成に比較して簡単になるから、
発光管の気密性を維持しつつ簡単な構造で始動電圧を低
減でき、しかも、製造が容易になる。

【００２２】図３に示すものは、導電体８，９を導電性
セラミックにより形成したものであって、この構成でも
同様の結果を得ることができた。なお、図３に示す構成
では、主電極１０，１１は導電体８，９と連続一体に形
成されており、主電極１０，１１は、電子放射性物質を
含むコイルを備えている。また。導電体８，９をフリッ
ト２１によりキャップ２４に封着する構成では、発光管
１の長手方向の少なくとも一方の端部の導電体８，９を
フリット２１により封着すれば発光管１内に封入物（希
ガスを含む）を導入することができるので、いずれか一
方の導電体８，９はキャップ２４と同時一体に焼結して
もよい。

【００２３】図４に示すものは、導電体８，９を導電性
セラミックにより形成するとともに、導電性セラミック
よりなる補助電極２２と絶縁性セラミックよりなるキャ
ップ２４と導電体８，９とを同時一体に焼結したもので
ある。図４に示す構成の場合、導電体８，９とキャップ
２４との間のフリット２１は不要であるが、発光管１の
内部の空気を排気するとともに発光管１の内部に封入物
（希ガスを含む）を導入するために、キャップ２４に排
気孔２７を形成するとともに、排気孔２７に柱体２６を
挿入しフリット２１により封止してある。この構成でも
同様の効果を得ることができた。

【００２４】すなわち、図３に示す構成では、上述の始
動電源電圧は１２５Ｖであり、また、図４に示す構成で
は、始動電源電圧は１２４Ｖであった。ところで、発光
管１の内径が小さければ、図５に示す構成を採用するこ
とができる。この構成ではキャップ２４を導電性セラミ
ックにより形成してある。また、主電極１０，１１は９
９％Ｎｂ−１％Ｚｒ合金からなる導電体８，９により保
持され、導電体８，９はフリット２１によりキャップ２
４に封着される。このフリット２１は導電体８，９とキ
ャップ２４との絶縁を兼ねる。したがって、キャップ２
４が補助電極２４として機能するものである。この構成
において始動電源電圧は１４０Ｖに低減することができ
た。要するに、発光管１への補助電極２２の挿入部を設
けることなしに、発光管１の気密性を維持しつつ簡単な
構造で始動電圧を低くすることができ、しかも製造が容
易になる図６に示すものは、図５に示した構成におい
て、柱状の補助電極２２をキャップ２４と連続一体に形
成したものであって、この構成でも同様の結果を得るこ
とができた。この構成では、主電極と補助電極２２との
間の距離が小さくなるので、通電開始時の放電が起こり
やすくなり、始動性が向上する。

【００２５】図７に示すものは、図６に示した構成にお
いて、導電体８，９を導電性セラミックにより形成した
ものであって、この構成でも同様の結果を得ることがで
きた。すなわち、図６に示す構成では、上述の始動電源
電圧は１２６Ｖであり、また、図７に示す構成では、始
動電源電圧は１３１Ｖであった。また、図６及び図７の
構成の場合に、補助電極２２を設けているキャップ２４
に対しては導電体９をフリット２１で封着する必要があ
るが、補助電極２２を設けていないキャップ２４につい
ては導電体８を連続一体に形成してもよい。

【００２６】上述の各構成例では、主電極１０，１１お
よび導電体８，９の両方を金属で形成した例と、両方を
導電性セラミックで形成した例とを示したが、主電極１
０，１１と導電体８，９との一方を金属で形成し他方を
導電性セラミックで形成する構成を採用してもよい。

【００２７】

【発明の効果】請求項１の発明は、発光物質として金属
が封入され管壁の一部がセラミックよりなるキャップで
形成された発光管と、発光管の内部空間に配置された少
なくとも２つの主電極と、キャップを通して発光管に挿
入され主電極を保持する導電体と、少なくとも１つの主
電極の近傍に配置される補助電極とを備え、前記補助電
極が導電性セラミックにより形成され前記キャップと同
時一体に焼結されており、主電極を保持する導電体が挿
入されるキャップと補助電極とを連続一体に形成するこ
とが可能であり、補助電極のキャップに対する気密性が
高く、また、発光管への補助電極の挿入部の構造が簡単
になるから、発光管の気密性を維持しつつ簡単な構造で
始動電圧を低減でき、しかも、製造が容易になるという
効果がある。

【００２８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、発光物質として金属が封入された発光管と、発光管
の内部空間に配置された少なくとも２つの主電極と、発
光管の管壁の一部を通して発光管に挿入され主電極を保
持する導電体とを備え、前記発光管の管壁の一部が導電
性セラミックにより形成されているので、前記発光管の
管壁の一部が補助電極として作用し、発光管への補助電
極の挿入部を設ける必要がなく、発光管の気密性を維持
しつつ簡単な構造で始動電圧を低くすることができ、し
かも製造が容易になるという効果がある。

【００２９】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２の発明において、導電体が金属よりなるので、導電体
を発光管に対してフリットにより封止することができる
という効果がある。請求項４の発明は、請求項１または
請求項２の発明において、導電体が導電性セラミックよ
りなるので、導電体を発光管に対してフリットにより封
止することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す要部断面図である。

【図２】同上の側面図である。

【図３】同上の他の構成例の要部断面図である。

【図４】同上の他の構成例の要部断面図である。

【図５】同上の他の構成例の要部断面図である。

【図６】同上の他の構成例の要部断面図である。

【図７】同上の他の構成例の要部断面図である。

【図８】従来例を示す側面図である。

【図９】他の従来例を示す側面図である。

【図１０】さらに他の従来例を示す側面図である。

【符号の説明】

１発光管８，９導電体１０，１１主電極２２補助電極２４キャップ

フロントページの続き (72)発明者齋藤直樹大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光物質として金属が封入され管壁の一
部がセラミックよりなるキャップで形成された発光管
と、発光管の内部空間に配置された少なくとも２つの主
電極と、キャップを通して発光管に挿入され主電極を保
持する導電体と、少なくとも１つの主電極の近傍に配置
される補助電極とを備え、前記補助電極が導電性セラミ
ックにより形成され前記キャップと同時一体に焼結され
て成ることを特徴とする金属蒸気放電灯。
【請求項２】発光物質として金属が封入された発光管
と、発光管の内部空間に配置された少なくとも２つの主
電極と、発光管の管壁の一部を通して発光管に挿入され
主電極を保持する導電体とを備え、前記発光管の管壁の
一部が導電性セラミックにより形成されて成ることを特
徴とする金属蒸気放電灯。
【請求項３】導電体が金属よりなることを特徴とする
請求項１または請求項２記載の金属蒸気放電灯。
【請求項４】導電体が導電性セラミックよりなること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の金属蒸気放
電灯。