JPS6161362A - 高圧金属蒸気放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術的背景とその問題点〕 〜〒金属蒸気放電灯９例えばメタルノ・ライドランプや
高圧ナトリウムは発光効率が優れ、かつ、高光・。

％卑薫でコンパクトな光源数、近年の省エネルギー化の
傾向から年々普及率が高まってきている。しかしながら
、その始動電圧が高い為、始動時に十分に高い電圧を印
加する安定器が必要となるが。

市場要求として低価格で軽量で、かつ、普及率の高い水
銀灯用安定器を使用して始動させることによシ、高圧水
銀灯との互換性を有するランプが必要となってきておシ
、低い電圧で始動を可能にする手段が要求される。

発光管が小形になると、相対的に不純ガス濃度が高まシ
、始動電圧が上昇したり、始動電圧引き下げの手段の一
つである始動用補助電極の設置がスペース的に困難とな
る問題が生じる。

このような始動電圧の気１ぺ下げの一手段としてｑ！ｆ
開昭５６−’１２６２４８号公報、特開昭５７−９０４
７号公報には、放射性物質あるいは取扱い上の安全性か
ら放射性物質を例えばセラミクス体に分散密封させたも
のを発光管内に封入すること罠よっテ１゜大きな効果を
挙げたものがそれぞれ示されている。

しかしながらこのような手段をとった場合上記放射性物
質分散のセラミクス体の製造上のバラツキによって、そ
の形状が大きすぎたシ、又は発光管が小形化され、それ
につれて電極の高さが低くなった場合等には、遊動自在
に封入されている放射性物質とランプ点灯中に高温とな
る電極とが接触することが起）得る。さらに、又、始動
時、放電は一般的にすでに電極の先端から発生するので
はなく、電極の根元から生じ、放電によυ電極が加熱さ
れ、かつ７発光管内の蒸気圧が高くなるにつれ、放電の
スポットが先端に移行する為１点灯中下側の電極近傍に
前記放射性物質を含有したセラミクス体が位置した場合
、放電の輻射熱や電極軸に接している場合はその伝導熱
も加わってかなシの高温にさらされることになる。この
場合、上記セラミクス体或いは放射性物質が溶融したシ
。

電極構成物質であるタングステンやモリブデン等の高融
点金属と反応し発光管内面に飛散し早期黒化な生じて光
束低下の原因となる。

このような欠点に対処して１例えば特開昭５９−８３３
３８号公報には前記放射性物質を含有するセラミクス体
を発光管容器にあらかじめ形成した収容部に収容するこ
とによって１１極との接触を防止する手段が示されてい
る。この手段は効果は優れてはいるものの２発光管容器
に収納部を形成する製造工程が複雑になるため、さらに
簡略な手段が望まれていた。

また、特開昭５７−１３４８５８号公報には前記放射性
物質を含有するセラミクス体をさらに非放射性、耐熱、
耐蝕性の被覆体たとえば酸化硅素を主成分とするガラス
またはセラミクス、アルミニウムまたはタングステン等
の金属で被覆する手段が示されている。この目的は放射
性物質に対する安全対策にある。

ところで、近時その開発が活発化しているランプの小形
化あるいは高効率化のために９発光管の負荷を高めたシ
、電極の小形化、保温手段の改良等を講じることによシ
発光管最冷部温度の上昇や電極温度の上昇をきたし、た
とえば前記被覆体として酸化硅素を使用した場合にこれ
が高温の電極に接触したシすると、被覆体が溶融し露出
した放射性物質が電極構成物質と反応して発光管内面に
飛散し２早期黒化を生じて光束低下の原因となる。

また、被覆体に上記金属を使用した場合には電極と接触
すると被覆体金属自体より放電が開始するようなことも
あシ、前記酸化硅素の場合と同様に不都合を生じること
もある。特にランプ始動時において２発光管内圧力は始
動直後は未だ低圧状態にあるためアーク放電はその放電
距離が長くなる状態で開始する。つまシ、アークスポッ
トは電極先端部ではなくして電極軸の封止端部側に形成
される。したがって、この封止端部の近傍または接触し
た状態にある放射性物質含有セラミクス体はきわめて高
温のアークの影響を受けて前記不都合を生じやすくなる
。

前記アークスポットは発光管内圧力の上昇に伴なって、
電極軸の封止端側からその先端へ移行するが、ランプ寿
命の中期から末期にかけては前記移行時間が長くかかり
、また電極コイルを設けたタイプの電極においてはその
熱容量が大きいので。

同様に前記移行時間が長くかかるため、放射性物質含有
セラミクス体が高温のアークの影響を受ける時間は長く
なシ、前記不都合を生じるおそれは一層増大する傾向に
ある。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に対処してなされたもので。

発光管内に放射性物質を封入することによって始動特性
を改善すると共に、簡単な手段によって放射性物質が直
接高温の電極やアークに触れて発光管管壁黒化による著
るしい光束低下をきたすようなことがない高圧金属蒸気
放電灯を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は始動特性改善のために高圧金属蒸気放電灯の発
光管内に封入する放射性物質をその取扱い上の安全性を
計るためセラミクス体に分散含有せしめ、さらにその表
面を融点が２０００℃以上の高耐熱性絶縁物で被覆する
ようにしたことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下２本発明の詳細を図示の一実施例を参照して説明す
る。

（実施例１．） 第２図は４０Ｗの小形メタルハライドランプの発光管を
示し、（１）は内径約８朋の球状に形成された石英ガラ
ス製の発光管容器で、その内部には始動用希ガス例えば
アルゴン１００トール、水銀１０■。

スカンジウムメタルｏ、ｏｓｍｐおよび金属ハロゲン化
物としてよう化スカンジウムおよびよう化ナトリウムが
計２ｍり封入されている。（２ａ）、　（２ｂ）は前記
発光管容器（１）の両端部に４酊の距離をへたてて対向
設置された一対の電極で、封止部（ｌａ）、　（ｌｂ）
にな 気密に封着され機幅１量、最大厚さ約２０μｍのモリブ
デン箔（３ａ）、　（３ｂ）を介して外部リード線（４
ａ）。

（４ｂ）に接続している。部）は排気管を封じ切った跡
のチップ部、（６）は第１図に拡大して示すように放射
性物質例えばプロメチウム１４７　（１４７Ｐｍ　）を
放射能量で０．０５マイクロキユリ一分散含有させたセ
ラミクス体で、その表面は融点が２０００℃以上の高耐
熱性絶縁物例えば融点２６７７℃の酸化ジルコニウムか
らなる被覆体（７）で覆われている。

このように形成された発光管は内部を真空または窒素、
不活性ガス等を封入した外管内に封装してランプができ
あがる。このランプは安定器を介して電極（２ａ）、　
（２ｂ）間に電圧が印加されて点灯するが、始動電圧が
通常の電源電圧よυ高い場合には必要に応じて始動時に
高圧パルスが更に印加される。前記ランプは発光管内に
放射性物質分散含有セラミクス体（６）が封入されてい
るので、これから放電のきっかけ、すなわち種となる初
期を子が発光管内部に放出され、始動が迅速に行なわれ
。

しかも始動電圧も低くなる。すなわち、放射性物質から
放射される初期電子によυその近傍のアルゴンガスが電
離され、この電離されたわずかなガスが存在するときに
パルス電圧が印加されると。

発光管内の絶縁破壊を生じ−Ｃ始動することになる。

前記放射性物質を使用しない場合（従来例１．）には、
電離ガスの発生がみもれず、始動が困難となる。つまシ
、この場合は宇宙線や大地等からの自然放射線によって
電離ガスが発生するまでは放電が開始されず、しかも前
記自然放射線は極めて少なくて始動時間は非常に長くな
り、これを短かくするには実質的に印加電圧をかなり上
げねばならなでなる。

一方、放射性物分散含有セラミクス体（６）を前記融点
が２０００℃以上の被覆体（力で被覆する方法を採らず
に２発光管内に移動自在に封入した場合（従来例２．）
２例えば垂直点灯すると放射性物質は下側に位置する電
極に直接接触することがあり。

このような事態を生じると放射性物質は電極構成物質で
あるタングステンやモリブデン等と反応して反応生成物
が発光管管壁に被着して黒化を生じ。

大巾なランプ光束の低下をきたすと共に、この黒化部が
保温膜としての作用も生じ、当初設計した最冷部温度の
不所望の上昇をもたらし、ランプ電圧等のランプ特性に
も変動をきたすものかあシ好ましくなかった。

次に前記本発明の（実施例１．）と（従来例１．）およ
び（従来例２．）の各ランプにつき２点灯ｌＯＯ時間な
らびに２，０００時間後の特性測定結果を第１表に示す
。

第　　　１　　　表 （パルス巾は約１μｓ、　） 第１表からも本発明の効果が顕著なものがあることが判
かる。このように本発明ランプに分いては、放射性物質
分散含有セラミクス体と電極あるいはアークとの接触で
溶融したシする心配がないので、始動電圧を引き下げる
のに充分な量の放射性物質を使用することができる。

（実施例２．） 内径２０間、電標間距離４２　ＭＬに設定した通常の円
筒形石英ガラス製発光管容器によう化ナトリウム、よう
化タリウム、沃化イノジウムを計３０ｍ９　＋　水銀５
０ｍｇおよびアルゴンガス２５トールヲ封入した４００
Ｗのメタルハライドランプについて。

放射性物質２２Ｎａを放射能量で０．０５マイクロキユ
リ一分散含有させたセラミクス体を融点が３，１００℃
の窒化タンタルからなる被覆体で被覆したものを発光管
容器内に封入した。なお２本実施例では一方の電極の近
傍に始動用補助電極を設けた。

このようなランプを放射性物質を全く使用しないランプ
（従来例３．）および放射性物質２２　Ｎ　ａ分散含有
セラミクス体を融点２，０００℃以上の被覆体で被覆せ
ずに発光管内に移動自在に封入したランプ（従来例４．
）と比較点灯試験を行なった結果を第２表に示す。

印加電圧は１，５００Ｖのパルス電圧でパルス巾１．２
５μｓのものであシ、また３、０００時間点灯後の光束
維持率は８５％を基卑とした。

第　　　２　　　表 第２表から放射性物質の使用（従来例４．訃よび実施例
２．）は始動電圧の引き下げに顕著な効果があシ、さら
に放射性物質分散含有セラミクス体を融点２，０００℃
以上の被覆体で被覆した実施例２．０ランプは従来例４
．０ランプよりも光束維持率が特に優れていることが判
かる。この光束維持率向上の原因は、前記実施例１．の
小形ランプと同様に放射性物質の移動によシミ砥あるい
はアークと接触するような事態を生じても、溶融するこ
とが防止できるためと考えられ、その効果は発光管が大
きいので実施例１．０場合はどではないが、明らかなも
のが認められる。

なお９本発明はメタルハライドランプに限られるもので
はなく、他の高圧金属蒸気放電灯例えば始動用希ガス、
緩衝金属としての水銀およびナトリウムを封入した高圧
ナトリウムランプ２、始動用希ガスと水銀を封入した高
圧水銀ランプにも適用できるものである。高圧水銀ラン
プの場合はメタルハライドランプや高圧ナトリウムラン
グ等に比スペース的に困難であること、また寒冷地使用
の場合には始動特性が低下するので、このような場合に
は本発明が有効となる。

しかも本発明によれば１％にランプを小形化する場合、
始動機会が増す点滅回数の多い個所に使用される場合等
に充分満足のいく結果をもたらすことができる。

なお、放射性物質としては半減期が比較的短かいものが
望ましく、半減期は０．５年〜１０年程度のもの例えば
炭素１４（１４Ｃ）ｊナトリウム２２　（２２Ｎａ）。

カルクラム’ｉ　ｓ　（４５Ｃａ）＋鉄５５　（５５Ｆ
ｅ）、　コバルト６０（”Ｃｏ）ｌ　二７ケ／１７６３
　（”Ｎｉ　）、亜鉛６５（”Ｚｎ）、　ｆンガ７５４
　（”Ｍｎ）、　ストロンチウム９０　（”Ｓｒ）。

ルテニウム１０６　（”’Ｒｕ）、銀１１０　（１１’
Ａｇ）、　７７　ｆセン１２５（１２’Ｓｂ）、セシウ
ム１３４　（１３’Ｃｓ　）、セシクＡ　１３７　（１
３７Ｃｓ）、バリウム１３３　（１３３Ｂａ）、　セリ
ウム１４４（”’Ｃｅ）、プロメチウム１４７（１１４
７Ｐｍ）、　　ユクロピウム１５４　（”Ｅｕ）、　ｓ
、ウロビウＡ　１５５　（１５５Ｅｕ）。

金１９５　（１９５Ａｕ）　＋タリウム２０４（２０’
ＴＡ）、　７クチニウム２２７（Ａｃ）、アメリシウム
２４１（Ａｍ）。

キュリウＡ　２４２　（”２０ｍ）、キュリウＡ　２４
４　（”’Ｑｎ）。

カリホルニウム２５２　（”Ｃｆ）、鉛２１０　（”０
Ｐｂ）　。

ラジウム２２６　（２２ｅＲａ）、ラジウム２２８　（
２２８Ｒａ）ｔトリウム２２８（２２８Ｔｈ）などのう
ち少くとも１種が選択使用される。

また、セラミクスとしては酸化けい素のような非金属酸
化物、酸化アルミニウム、酸化ナトリウム、酸化マグネ
シウム、酸化ベリリウム、酸化チタン、酸化カルシウム
などの金属酸化物、炭化アルミニウム、炭化ナトリウム
、炭化カルシウムなどの金属炭化物、窒化アルミニウム
、窒化ナトリウム、窒化マグネシウムなどの金属窒化物
等が使用される。

また、被覆体（力は融点が２，０００℃以上の高耐熱性
絶縁物であることが欠かせない条件であｊ９．　２，０
００℃未満であると特にランプ始動時にアークスポット
が電極軸の封止端側に形成されたとき、あるいは小形ラ
ンプで電極も小形になったシした場合には、高温アーク
に前記被覆体が触れるおそれが多くなυ、このとき被覆
体が溶融し、露出した放射性物質が電極構成物質と反応
するからである。

被覆体（７）は特には次の物から選ぶことが望ましい。

すなわち、酸化ジルコニウム（融点２６７７℃）。

酸化イツトリウム（２４１０℃）、酸化マグネシウム（
２８００°Ｃ）、酸化ランタン（２３１０℃）、酸化ハ
フニウム（２７７７℃＞１　酸化−ｈ：　！Ｊ　ラム（
２６００℃）、ｒＲ化化層ルシウム２５７０　’Ｃ）　
、酸化ベリリウム（２５５０℃）。

等の各酸化物、窒化ジルコニウム（２９８０℃）、窒化
チタン（２９５０°Ｃ）、窒化タンタル（３１００°Ｃ
）、窒化ハフニウム（３３１０℃）等の各窒化物であ凱
これ等は各単体で使用することは勿論のこと、２種以上
を混合使用しても良い。さらに、これ等各酸化物、窒化
物に他の物質が若干含まれても、それが絶縁性を保ち、
かつ融点が２，０００°Ｃ以上であれば使用に差し支え
はなく、たとえば上記酸化ジルコニウムＺ　ｒ　０２が
酸化バリウムＢａＯを含むＺｒＯ２・ＢａＯの場合、そ
の融点は２，６２０°Ｃであるから充分実用に適するも
のである。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、放射性物質を分散
含有させたセラミクス体を融点が２，００００Ｃ以上の
高耐熱性絶縁物からなる被覆体で被覆して発光管内に封
入するようＫしたので、従来のような複雑な製造工程を
要することなしに放射性物質の取扱い上の安全性を一層
向上するとともにランプ始動特性も著るしく敗勢され、
しかも放射性物質と電極構成物質との反応に基づく管壁
黒化を防止して著るしい光束の低下をきたすようなこと
かない高圧金属蒸気放電灯を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に使用した放射性物質を分散
含有したセラミクス体の断面図、＠２図は同じく一実施
例のメタルハライドランプの発光管の断口図を示す。 （１）・・・発光管容器、　　　（２ａ）、（２ｂ）・
・・電極。 （６）・・・放射性物質分散含有セラミクス体。 （７）・・・被覆体 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の電極を備えた発光管内に、少なくとも始動
   用希ガスおよび発光金属を封入し、かつ、この発光管内
   に放射性物質を分散含有してなるセラミクス体を封入し
   た高圧金属蒸気放電灯において、前記放射性物質を分散
   含有したセラミクス体は融点が２０００℃以上の高耐熱
   性絶縁物からなる被覆体で被覆されていることを特徴と
   する高圧金属蒸気放電灯。
2. （２）前記被覆体はジルコニウム、イットリウム、マグ
   ネシウム、ランタン、ハフニウム、セリウム、カルシウ
   ム、ベリリウムの酸化物およびジルコニウム、チタン、
   タンタル、ハフニウムの窒化物の少なくとも１種あるい
   はこれらを主成分とする高耐熱性絶縁物で形成されたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の高圧金
   属蒸気放電灯。