JPS62295396A - 高圧ナトリウムランプの点灯方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 本発明は高圧ナトリウムランプに関するものである。更
に詳しく言えば本発明は、ルーメン出力およびランプ効
率を全く低下させずに色温度の大幅な上昇を可能にし、
また効率の多少の低下を犠牲にするならば更に高い色温
度および優れた演色性をもたらすような上記ランプの改
良された点灯方法に関する。

高圧ナトリウムランプは当業界において公知であって、
街路、道路および地域照明用途のために広く使用されて
いる。かかるランプは一定量のナトリウムまたはナトリ
ウムと水銀を封入したアルミナセラミック管から成り、
そして一般にガラス製外管または外波の内部に収容され
ている。かかるランプは、通例、電流を制限してランプ
の定格ワット数を越えない入力を供給するように設計さ
れた安定器を使用しなから６０ｔｌｚの交流電力によっ
て点灯される。

ナトリウムまたはナトリウムと水銀の蒸気を通しての放
電によって発生する光は、そのほとんどが５８９０！１
１におけるナトリウムＤ線の自己反転および広がりに起
因するものである。水銀を封入したかかるランプの場合
、その水銀は電圧勾配従って効率を向上させるのに役立
つのであって、それ自体が励ｉされて発光を行うことは
ほとんどない。

その結果、ルーメン／ワット値で見ると極めて効率的な
ランプが得られる二とになる。その場合の効率はたとえ
ばランプの大きさに応じて７５〜１３０ルーメン／ワツ
トにわたり、しかも７０〜１０００ワツトの範囲内では
大きさと共に増加する。

しかし、かかるランプは色温度が低く（２０００〜２１
００６ＩＯかつ演色評価数が低い（１０〜２０）。スペ
クトル中のあらゆる部分における物体色が認識可能であ
るけれど、「冷色」端の物体色たとえば紫色、青色、そ
してまた部分的には緑色がくすんで灰色がかって見える
。かかるランプは大部分の屋外用途に適することが判明
しているが、屋内用途とりわけ厳密な色の識別が要求さ
れる屋内用途のためには一般に適しない。

米国特許第３２４１３５９０号明細書中においては、効
率を犠牲にしながらもナトリウム蒸気圧を上昇させれば
、高圧ナトリウムランプに関する演色性を改善させ得る
ことが認められている。ランプの色温度および演色性を
改善しようというある系統の試みは、シュミットによっ
て示唆された方針すなわち何らかの手段によってナトリ
ウム蒸気圧を上昇させるという方針に沿ったものであっ
た。

たとえば米国特許第３７１６７４３号によると、ランプ
の両端を取巻く遮熱材によってそれを行うことが提唱さ
れている。ナトリウム蒸気圧を上ｙ７させることは、ラ
ンプのワット数を過大にすること、すなわちその設計定
格を越えて点灯することと同様である。そうすれば、色
温度を上昇させることはできるが、２１００°Ｋを越え
て色温度が１００’にずつ増加する毎に約１０ルーメン
／ワツトの効率損失が起ることになる。また、ワット数
を過大にするとナトリウムの損失が著しく促進され、そ
のため短時間電圧の上昇および外管の暗色化、従って寿
命の短縮が起ることもある。

色温度および演色性を改善しようとするその他の試みは
、ランプの封入金属に他種の元素を添加するというもの
であった。たとえば米国特許第３５２１１０８号による
と、ナトリウムおよび水銀にカドミウムおよび所望に応
じたタリウムを添加することが提唱されている。しかし
現在までのところ、これらの試みが実用商品としてのラ
ンプまたは点灯装置を生み出したことは全くなかった。

その理由は、得られる改善が軽微であったり、あるいは
同時に生じる不利益の方が改善を上回ったりすることに
あった。

さて本発明の一般的な目的は、実質的に効率の損失やラ
ンプ寿命の短縮なしに色温度の上昇や演色性の改善が達
成されるようにして高圧ナトリウムランプを点灯する方
法を提供することにある。

従来の高圧ナトリウムランプの封入金属はナトリウムお
よび通例ならば水銀を含むが、放電によって発生する水
銀輻射はほんの（ｍかである。ところで本発明は、急速
な立上りを示す波頭をランプに印加した最中および直後
の期間においてはナトリウムがより高い電子状態に励起
されて実質的な発光を行ない、また水銀を封入したラン
プの場合には水銀からの輻射も現われるという発見に基
づいている。ランプのパルス点灯によれば、幾つかのナ
トリウム線およびスペクトルの可視部分特に青緑色部分
における実質的な連続輻射並びに水銀線の放射の結果と
して色温度の上昇および演色評価数の改善が起る。この
ような光がナトリウムＤ線の自己反転および広がりに起
因する通常の光に加わることになる。

「電離保持」電流によってプラズマの電離か維持されか
つパルス印加時に見られる特異な特性が排除されるため
、パルス間における入力はほとんどないし全くないはず
である。使用できるパルスの繰返数は５００１１ｚを越
えて約２０００！Ｉｚまでであり、また衝撃係数は１０
〜３０％である。そうすることによって、従来の交流点
灯に比べて効率が約２０％低下するのみでかつランプ寿
命に何等認めうる程度の低下を生ずることなく、色温度
は４００°に以上も、即ち、約２０５０″Ｋから約２５
００３Ｋまで容易に上昇できる。更に効率の低下が許容
できるなら、色温度は２５００　″Ｋをかなり越えて上
昇しうる。

ところで、効率またはスペクトル品質が負荷と共に上昇
するのに外管材料やその他の構造特性によってランプの
耐え得る平均負荷が制限されるようなランプの場合、パ
ルス点灯に手段を求めることは公知である。パルス状の
波形によれば、ランプへの平均人力エネルギーを定格レ
ベルの範囲内に維持しながら瞬時負荷を達成することが
できる。

それを行うためのランプおよび回路の組合せの初期の実
例は「アークランプ用のパルス回路」と題する米国特許
第２９３８１４９号（１９６０年）明細書中に記載され
ており、また最近の実例は「改善された効率を有する高
圧放電ランプの点灯方法」と題する同第３６２４４４７
号（１９７１年）明細書中に記載されている。これらの
実例の場合、パルス点灯は単に低い平均入力レベル下で
大きい瞬時負荷を達成するための手段に過ぎない。

１回のパルス中に総合的なランプ温度をほとんど上昇さ
せない程度に短かければ、パルスの持続時間は重要でな
い。それ故、かかるパルスの繰返数は低くて、通例は普
通の電力線周波数に対応した６０１１ｚあるいは電力線
周波数の半サイクル毎に１つのパルスが発生する１２０
１１ｚのいずれかであった。衝撃係数すなわち間欠動作
の１周期中におけるオン時間と周期との比率を小さくす
れば、瞬時負荷は増加する。かかる回路における典型的
なパラメーターを挙げれば、パルス繰返数は１２０Ｈｚ
（従って周期は８３３３マイクロ秒）であり、衝撃係数
は２０％（従ってオン時間は１６６７マイクロ秒）であ
り、また入力はパルス間においてプラズマの電離を維持
するのに十分なものである。

なお、このようなパラメーターを用いても本発明の点灯
方式は達成されない。

本発明はパルスを用いてこれまで知られていない別種の
効果を得るもので、そのためには遥かに短かいパルス周
期またはオン時間が必要とされる。

高い励起状態のナトリウムからのナトリウム線および連
続輻射は、波頭が印加されてから最初の２００マイクロ
秒はどの間に高い強度に上昇する。

ところが、約５００マイクロ秒を越えるパルス持続時間
中には、かかる輻射が減衰を始めるのである。また水銀
を封入したランプの場合、可視水銀線は最初の１００マ
イクロ秒の間に上昇するが、上部レベルのナトリウム輻
射よりもずっと急速に減衰する。他方、自己反転および
広がりを示すナトリウムＤ線はパルス持続時間を通じて
増強するのであって、パルスが終了するまで減衰するこ
とはない。色温度の上昇および演色評価数の改善は、こ
のように約５００マイクロ秒を越えないオン時間を持っ
たパルスにより新しく強化されたナトリウム線および連
続輻射並びに水銀線に関連するものである。パルスオン
時間が約５００マイクロ秒を越えると、プラズマは減衰
して定常状態となり、強化されたナトリウム線および連
続輻射並びに水銀線は消失して、色温度の上昇および演
色評価数の改善（ま失われてしまう。

従来技術においてはまた、パルスの間にランプ中を流れ
る７ｕ離保持電流（典型的には平均電流の１５％）も使
用されていた。本発明の場合、電離保持電流は光色改善
の基礎となる高い励起状態からのナトリウムおよび水銀
輻射を損なうものであり、従って避けるべきである。

次に、添付の図面を参照しながら本発明が一層詳細に説
明される。

先ず第１図を見れば、ここに図示された高圧ナトリウム
ランプ１は本発明の着想に基づくパルス点灯によって光
色改善を行なうのにｑ利なランプの典型例である。この
ランプの大きさは１５０ワツトであるが、７０ワツトか
ら１００ワツトまでにわたる各種の大きさを持った同様
なランプを製造することが可能である。このランプはガ
ラス製外管２を有し、その頚部には標章的な大形ねじ込
み口３が取付けられている。外管２はくぼみ形ステム封
管部４を有し、それを通して通例のごとくに比較的太い
１対の導入線５．６が伸び、かつそれらの外端が口金の
シェルフおよびアイレット８に接続されている。

外管内部の中央に配置されたアーク管９は一定の長さの
アルミナセラミック管材から成る。それは半透明の多結
晶質セラミックであってもよいし、あるいは明澄透明の
単結晶アルミナまたは合成すファイヤであってもよい。

管９の両端には、アルミナセラミックの膨張率に合致し
たニオブ製の金属キャップ１０．１１から成る末端閉鎖
手段がガラス状封止組成物によって封着されている。金
属キャップ１０はそれを通して封着された金属管１２を
有するが、これはランプ製造時における排気および封入
用の管として役立つ。かかる排気管の外端は封じ切りに
なっていて、ランプの動作時には過剰のナトリウム金属
またはナトリウム−水銀アマルガムが凝縮するための貯
留器として役立つ。

なお、図示されたランプは口金を下にして点灯されるも
のとする。ランプ内部の電極１３は排気管１２の内部突
起に取付けられている一方、もう１つの電極１５は金属
キャップ１１を貫通するダミー排気管１４によって支持
されている。実例を挙げれば、アーク管内には始動用ガ
スとして約３０Ｔｏｒｒの圧力のキセノンが封入される
と同時に、２５（重量）％のナトリウムと７５（重量）
％の水銀とから成る２５ｍｇのアマルガムが封入される
。

排気管１２はコネクタ１６および短かい支柱１７によっ
て導入線６に接続されており、それによって口金のアイ
レット８までの回路接続が達成される。ダミー排気管１
４は側柱１９に固定された環状支持体１８を貫通してお
り、それによってアーク管の軸方向の膨張は許されるが
横方向への移動は制限される。ダミー排気管１４は柔軟
な金属ストリップ２０によって側柱１９に接続され、ま
た側柱１９は導入線５に溶接されており、それによって
口金のシェルフへの回路接続が達成される。

側柱１９の上端は、外管の円頂部の凹形ニップル２１に
はまったクリップ２２によって支持されている。

かかる公知のランプは、通例、鉄心上の巻線から成る通
常の安定器を使用しながら６０サイクルの交流電源によ
って点灯される。かかる安定器の中にはランプ点弧用の
高電圧低エネルギーパルスを発生させるための特別な回
路を含むものがある。

たとえば、４００ワツトのランプに関する現行の規格に
おいては、最小娠幅２２５０ボルトかつ長さ１マイクロ
秒のパルスを少なくとも毎秒５０回印加することが要求
されている。ひとたびランプが始動すれば、パルス発生
回路は自動的に遮断され、従ってランプの長時間動作す
なわち定常動作にまでパルスが関与することはない。

高圧ナトリウムランプの中には外管内部のスナップスイ
ッチによって始動されるものがあるが、これは一部のヨ
ーロッパの製造業者が好んで用いる方式である。休止時
にはこのスイッチがランプを短絡しているが、ランプに
電圧が印加されると、発熱体がスイッチを開くため、安
定器からの誘導サージがアークを開始させることになる
。また、始動用ガスとしてキセノンではなくネオンある
いはネオンと極めて少量のアルゴンとのペニング（Ｐｅ
ｎｎｉｎｇ　）混合物を使用するランプもある。このよ
うにすれば、特にアーク管の外部に加熱手段または容量
性電極を併用する場合において始動電圧が低下する。

通常の交流点灯においては、ランプのスイッチを初めて
投入した場合、キセノンおよび水虫がアーク管内に青白
色のグローを発生する。発生した熱によってナトリウム
が気化するに従い、光は先ず黄色の単色光に変り、それ
から次第に金色または橙色がかった白色光に変る。その
場合、完全なウオーミングアツプには約１分の時間を要
する。

ペニング混合物を用いたランプは始動用ガスとしてのネ
オンのために最初赤色の光を発生するがウオーミングア
ツプを続けるに従って普通の光に変る。ウオーミングア
ツプ後におけるランプのスペクトルの典型例が第２図に
示されている。この場合、色温度は２０３０’に、モし
て演色評価数は１６．４である。７３，５ルーメン／ワ
ツトという効率は高圧ナトリウムランプとしては低いけ
れど、これはかかる低ワツト数のランプのアークギャッ
プが短かいため総合入力に比して電極損失が大きいから
である。その場合の光は、第一に自己反転を受けた５８
９ｎｍにおける黄色のナトリウムＤ線の両側に広がった
裾部に起因し、また第二に５６９．４９８および６１７
ｎｍにおけるもののごときナトリウム線に起因するもの
である。ランプの封入金属がナトリウムより多くの水銀
を含有するとは言っても、水銀からの輻射は取るに足ら
ない。ナトリウム原子の最初の励起電圧である２゜１電
子ボルトは、水銀原子の最初の励起電圧すなわち４６９
電子ボルトまたはナトリウムのより高い励起状態すなわ
ち４〜５．１電子ボルトよりもずっと低い。このような
事情の下では、Ｄ線以外のナトリウム輻射が弱いこと並
びに水銀からの輻射が存在しないことは、プラズマが局
部的な熱力学的平衡状態にあるため２．１電子ボルトを
越える状態を実質的に引起すのにはプラズマ温度が低過
ぎるということによって説明できる。水銀を封入したラ
ンプにおける水銀の機能は、単にアークの電圧勾配を上
昇させるのに役立つに過ぎない。

この結果、ランプおよびそれに関連した安定器はより大
きい電圧降下およびより少ない電流の下で一層効率的に
動作し得ることになる。

通常の高圧ナトリウムランプの効率は一般にランプの大
きさすなわち定格に伴なって増大する。

たとえば、１５０ワツトの大きさでは１０５ルーメン／
ワツト、４００ワツトの大きさでは１２５ルーメン／ワ
ツト、また１０００ワツトの大きさでは１４０ルーメン
／ワツトである。とは言え、色温度は一般に２０００〜
２１００８にであってほとんど変化がなく、また演色評
価数も一般に１０〜２０であってほとんど変化がない。

ワット数を過大にすること、すなわち設計定格をずっと
越えた条件下でランプを点灯して高い蒸気圧を得ること
の効果は、第３図のスペクトルによって典型的に例示さ
れる。内径が大きいことを除けば、この場合のランプは
第２図のものと同様であるが、前回には入力が１００ワ
ツトであったのに対し今回の入力は６０１１ｚの交流で
２２０ワツトとなっている。ナトリウムの蒸気分圧が２
３５Ｔｏｒｒにまで至る結果、自己反転を受けたナトリ
ウムＤ線の裾部は更に広がることになる。色温度は２４
００’ｌ（に上昇するが、効率は５９．４ルーメン／ワ
ツトに低下する。かかる効率低下は、主として、Ｄ線の
長波長側の裾部いわゆる赤色１居部の」１昇によるもの
である。この領域内の輻射エネルギーは照明用として価
値の少ないものであり、また７００ｎｍを越えるエネル
ギーは赤外域にあって照明用には全く役立たない。ワッ
ト数を過大にした場合には、効率が低下するばかりでな
く、ナトリウムの損失が促進されて電圧の上昇、外管の
暗色化および寿命の短縮を引起すから、色温度を上昇さ
せる方法として許容できるものではない。

本発明に基づくパルス点灯は、通常の放電においては一
般に重要でなかった高エネルギー状態のナトリウム並び
に水銀を封入したランプの場合にはその水銀を励起する
という意外な効果を有している。かかる効果は第１図に
示された設備および回路構成を用いて実証しかつ研究す
ることができる。電源装置は、可変電圧変圧器２６を介
して２４０ボルト６０ヘルツの交流電源から電力を得る
全波整流器およびフィルタ２５である。ランプ１は抵抗
性安定器２７および電子スイッチ２８と直列に接続され
、かつ図示の極性を持った直流電源に接続されている。

便宜上、；１に列に接続された２個の１００ワツト白熱
電球が安定器２７として使用された。電子スイッチはエ
ミッターコレクタ経路ｈ＜ランプと直列に接続されかつ
ベースにＲ１１１御（Ｋ号が供給されるような１個のト
ランジスタとして示されているが、電源装置２５がら電
流の流れを制御下で開始させたり遮断したりできるもの
であれば任意の電子装置が使用できる。鋸歯状電圧３０
を発生する波形発生器２９がパルス発生器３１をトリガ
すると、パルス発生器３１は矩形パルス３２を供給して
トランジスタ２８をオン状態にする。トランジスタがオ
ン状態にある時間中には、電源装置２５の電圧がランプ
および安定器の組合せに対して印加されるが、その強さ
は可変電圧変圧器２６によって調節される。かかる設備
によれば、パルス繰返数、パルス持続時間およびパルス
振幅を随意に調節することができる。また、適当なｊｌ
゛器（図示されていない）の使用により、瞬時電圧、電
流および波形がｉｌ＋Ｊ定ないし表示され、入力が測定
され、かつルーメン出力が測定分析される。

先ず最ｉＪＪに、音波の周波数（たとえば１０００ｆｉ
ｚ）におけるパルス点灯によれば効率の損失なしに光色
の改善が生み出されることが認められた。

それとは対照的に、？ｄ力線の周波数（たとえば６０サ
イクル）におけるパルス点灯ではそれがなかった。典型
的なスペクトルが第４図に示されている。ナトリウムの
赤色裾部は、第２図に示された通常のごとき６０］１ｚ
での点灯に比べてほとんど変化していない。ところが全
く驚くべきことには、スペクトルの青色側のナトリウム
線たとえば４４９．４６７．４９８および５６８ｎｍの
もの並びに可視スペクトルの青色端から約４５０ｎｍに
までわたる以前には見られなからだ連続輻射が著しく増
強している。また、水銀を封入したランプの場合には、
４０４．４３６および５４６ｎａ＋における水銀線も光
色の改善に寄与することになる。ナトリウム放電におい
て目立った赤色裾部の存在なしにスペクトルの青緑色域
のナトリウム線および青色端の連続輻射がこのように増
強することは、これまで認められなかった新しい現象で
あった、それにより効率の低下なしに色温度の上昇が可
能となるのである。

６７７〜２ＱＯＯＩＩｚの範囲内のパルス繰返数および
１５〜３０％の範囲内の衝撃係数について研究が行われ
た。アーク管への平均入力は１５０ワツトに維持された
結果、ナトリウム分圧は発光効率にとってほぼ最適の約
６０Ｔｏｒｒに保たれた。２５（重量）％のナトリウム
および７５（重量）％の水銀から成る封入金属について
の対応する水銀分圧は約２００Ｔｏｒｒである。こうし
て得られた各実験条件についてのＣＩＥ　（国際照明委
口会）色度点が第５図中に黒点としてプロットされてい
る。

パルス点灯されたランプのあらゆる色度点は同じ温度範
囲にわたる空胴輻射体の色度軌跡である黒体曲線に近接
して位置し、しかも２５ＱＯ’Ｉ（の色温度をかなり越
えて広がっている。参考のため、通常のごとくに６０サ
イクル交流で点灯された同じランプについての色度点も
また示されている。

３つの変数すなわちピーク電流、パルスオン時間および
パルスオフ時間の一次関数として関係づけられる色温度
の観測値は、多重回帰分析法によって記述することがで
きる。ランプに印加された一連の矩形パルスを考えた場
合、ピーク電流を１、パルス幅をｔｌ、またパルス間の
オフ時間をｔ２で表わし、かつパルス中におけるランプ
電圧■が一定であると仮定すれば、各パルス中において
ランプに伝達されるエネルギーはＩ−Ｖ”ｔｌ　となる
。従って、平均ランプ人力Ｐは −Ｖ−ｔＩ Ｐ−□　　　　・・・・・・（１） １、　　＋１゜ によって与えられる。アーク管壁の負荷およびアマルガ
ムのコールドスポット温度が変化するのを避けるため、
パルスオン時間およびパルスオフ時間が変っても平均入
力は一定に維持された場合、１、ｔｌおよびｔ２の関係
は上記の式によって表わされる。その結果、観測される
色温度の変化を記述するためには、これら３つの変数の
内の任意の２つが与えられれば十分である。ランプのピ
ーク電流およびパルス間のオフ時間を変数として選べば
、次式が得られる。

Ｔ−２５１３−０，３７８（ｔ？　−８８８）＋３４．
５（１−１０，８）・・・・・・　（２） ただし、Ｔは色温度（’ｌ０１ｌはパルス間のオフ時間
（マイクロ秒）、そしてＩはパルスのピーク電流（アン
ペア）である。この関係は第６図のグラフに示されてい
る。図かられかる通り、ランプへの平均入力が一定であ
れば、色温度はピーク電流と共に上昇し、かつまたパル
ス間のオフ時間と共に上昇することになる。

式（２）および第６図のグラフによれば、最高の色；８
度はパルス幅が最小でパルス間のオフ時間が最大の場合
に達成されることがわかる。しかるに一定の人力下では
、これはピーク電流が最大となる状態であり、しかもピ
ーク電流を最大にすることが総合的なランプ性能を最適
化するわけてはない。□が一定となるようにして １、　＋１゜ ｔｌおよびｔ２の両方を増加させた場合、ｉ１２係数は
一定となり、そしてピーク電流１も一定となる。第７Ａ
および７Ｂ図においては、その場合のパターンを示すた
め、自己反転および広がりを受けたナトリウムＤ線並び
に青緑色連続輻射の一定人カワット数および＝定衝撃係
数に関する強度がパルス繰返数に対して定性的にプロ・
ソトされている。それによれば、パルス繰返数の減少と
共にナトリウムＤ線の強度は減少する一方、連続輻射の
強度は増加することがわかる。

他方、パルス繰返数が一定に保たれた場合、ピーク電流
はパルス幅または衝撃係数と逆の方向に変化する。その
場合のパターンは第８Ａおよび８Ｂ図に示されている。

これらの図においては、自己反転および広がりを受けた
ナトリウムＤ線および青緑色連続輻射の一定人カワット
数および一定パルス繰返数に関する強度が逆方向に目盛
られたパルス幅およびピーク電流に対して定性的にプロ
ットされている。この場合、ピーク電流の増加に対して
ナトリウムｐ線の強度はむしろ一定である一方、連続輻
射の強度は増加する。

高い効率を犠牲にすることなしに最高の色温度を求める
ためには、第７および８図中に含まれた情報を総合しな
ければならない。それを行うには、第９図に示されるご
とく、様々なパルス繰返数および衝撃係数に関しランプ
効率を色温度に対してプロットすればよい。この場合に
は、２５（重量）％Ｎａ−７５（重Ｅｉｌ）　９ｉｉｔ
１ｇアマルガムを封入した所定のランプが１５０ワツト
の一定入力下で点灯された。一定のパルス繰返数に関す
る各点を通って曲線が描かれている。１０００１１ｚか
ら８３３１１ｚへ、そしてまた６６７１１ｚへの変化に
伴なって効率が低下するのは、第７Ａ図に示されたよう
にナトリウムからの輻射が減少することによる。また、
いずれの曲線においても衝撃係数の減少に佇なう効率の
低下がゆるやかであるのは、第８Ａ図に示されたような
ナトリウムからの輻射のパターンによる。

なお、通常のごとくにして６０１１ｚ交流で点灯された
同じランプは１０３ルーメン／ワツトの最適効率を有し
ていた。

第９図のグラフから明確にわかる通り、パルス繰返数が
約６５　Ｏｆｉｚよりも小さくなると、ランプの効率は
通常の６０Ｈｚ交流点灯を受ける場合よりも低くなる。

通常の点灯の場合と同程度の効率を要求条件として設定
すれば、最高の色温度は約６７０１１ｚのパルス繰返数
および２０％の衝撃係数の下あるいは８３３Ｈｚのパル
ス繰返数および１５％の衝撃係数の下で得られる。とこ
ろで、パルス繰返数が小さいことはピーク電流が少ない
ことを意味するから、安定器の費用および無線周波数の
妨害を最少限に抑えるためにはその方が好ましい。

従って、上記の要求条件に関して言えば、パルス点灯の
受けるパルスは約６７０１１ｚのパルス繰返数および２
０％の衝撃係数の下で最適化される。

本発明に従ってパルス点灯される本発明のランプは２５
００’にで１００ルーメン／ワツトより良い効率を有す
る。これに対し、パルス点灯することなくワット数を過
大にするなどしてナトリウム蒸気圧を増大する従来技術
によって色温度を２５００’Ｋまで上昇させると効率は
やつと７０ルーメン／ワツトとなり維持性に乏しく寿命
も短い。

第９ＩＡにおいては、全てのデータが傾斜した点線の左
側にあるが、この点線の勾配は色温度が１２ｏｏＫずつ
上昇する毎に約５ルーメン／ワツトの効率損失が起る場
合に相当している。効率を犠牲にして色温度を更に上昇
させること、言ってみれば一方を他方と交換することも
可能であるが、２７００　″Ｋを越えるとそれは次第に
有利でなくなる。色温度を更に上昇させるためのもう１
つの方法はたとえばワット数が過大にするなどしてナト
リウム蒸気圧を上昇させることであるが、この場合にも
またランプ効率の低下という犠牲が伴う。

多結晶質アルミナよりも透明な単結晶アルミナ製のアー
ク管を使用すれば、最適値を越えたすトリウム蒸気圧に
起因する効率低下の一部を回復することが可能である。

第１図に示されたものと同様でありかつこの材料を用い
て製造されたランプヲ衝撃係数２０９６の６６７１［ｚ
パルスによって１７５ワツトで点灯した場合、ナトリウ
ム蒸気圧は１０５Ｔｏｒｒであった。その結果、２７０
０°にの色温度、および４７の演色評価数が得られた。

かかるランプの最高アーク管温度は１１５０°Ｃを慧え
ず、従って長い寿命が犠牲になることはない。このよう
なランプの色温度は、同じワット数の白熱電球の色温度
すなわち約２８００６Ｋに極めて近い。しかるに、白熱
電球の効率は１４ルーメン／ワツトより低いのであるか
ら、この場合のランプを本発明に従ってパルス点灯すれ
ば同等の色温度を持った光が数倍の効率で得られること
になる。

上記のデータは一方向性パルスを用いて得られたもので
ある。その理由は、主として、二方向性パルスを得る場
合に比べて電源設備なしいパルス発生設備が簡単なため
であった。一方向性パルスを使用する際には、ランプを
直立状態で点灯させるのであれば陽極を下側にすること
、すなわち第１図の場合ならば電極１３を陽極とするこ
とが望ましい、ナトリウム−水銀アマルガムのコールド
トスポット貯留器として役立つ排気管１２もまた下端に
位置するが、これはナトリウムの供給不足のためアーク
管の一端が他端よりも青くなるという光色分離を避ける
ために望ましいことである。

陰極１５は言うまでもなく効率的な電子放出を行うこと
に活性化されているが、陽極１３はいかなる電子放出物
質をも合釘する必要がない。実際、活性化は管壁の暗色
化を促進するから、一方向性パルスを使用するのであれ
ば陽極を活性化しない方が好ましい。

二方向性パルスを使用した場合、スペクトルに関する結
果は一方向性パルスの場合とほとんど同じである。勿論
、両端に陰極すなわち活性化された電極を有するランプ
を使用しなければならない。

前述の通り、電離保持電流は色温度上昇の基礎となる青
緑色域の改善された発光を損なうことになる。それ故、
電離保持電流は完全に避けることが好ましい。もしパル
ス発生用電源設備の設計における経済上の要求のために
使用しなければならない場合には、極めて微小な値に抑
えるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は通常の１５０ワツト高圧ナトリウムランプの部
分断面側面図とかかるランプをパルス点灯するのに適し
た回路のブロック図との組合せ図、第２図は通常の交流
点灯を受けたランプのスペクトルを示す線図、第３図は
ワット数を過大にしてナトリウム蒸気圧を増大させた場
合における第２図のランプと同様なランプの典型的なス
ペクトルを示す線図、第４図は本発明に基づくパルス点
灯を受けた第２図のランプのスペクトルを示す線図、第
５図は一定入力下での様々なパルス繰返数および衝撃係
数に対するランプのＣＩＥ色度座標を示すグラフ、第６
図は一定入力下における色温度のピーク電流およびオフ
時間依存性を示すグラフ、第７図はナトリウムＤ線およ
び連続輻射の強度の挙動をパルス繰返数の関数として定
性的に示すグラフ、第８図はナトリウムＤ線および連続
輻射の強度の挙動を衝撃係数の関数として定性的に示す
グラフ、そして第９図は（、ｌ々なパルス繰返数および
衝撃係数に関して色温度とランプ効率とを関係づけるグ
ラフである。 図中、１は高圧ナトリウムランプ、２は外管、３は口金
、９はアーク管、１３および１５は電極、２５は電源装
置、２６は可変電圧変圧器、２７は安定器、２８は電子
スイッチ、２９は波形発生器、そして３１はパルス発生
器を表わす。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 間隔をおいて配置された電極を備えた管の内部に封入さ
   れたナトリウムを有し、定格入力でナトリウム共鳴Ｄ線
   の自己反転と広がりを起すナトリウム蒸気圧を生じる高
   圧金属放電ランプの点灯方法において、略定格入力を生
   じる電気パルスをランプに供給し、前記電気パルスのパ
   ルス幅を５００μ秒以下の十分短かい値に調節して、前
   記ナトリウム共鳴Ｄ線の自己反転と広がりに起因する光
   に加えて、スペクトルの青緑色側に実質的に光を発生さ
   せ、前記パルスのパルス幅および電流振幅を調節して各
   パルスの開始直後に放出されるスペクトルの青緑色側の
   光が前記ランプから発生する光の大部分を占めるように
   することからなる点灯方法。