JPS6316544A - 高圧ナトリウムランプ - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は発光管バルブとして透光性セラミックスを使用
する高圧ナトリウムランプに関する。

（従来の技術） 透光性セラミックスたとえばアルミナ等の高密度多結晶
体からなるセラミックスあるいはルビー。

サファイア等の金属酸化物からなるセラミックスを発光
管バルブとして使用する高圧ナトリウムランプは発光効
率の極めて優れたランプとして知られている。このよう
なランプの発光管パルプは。

セラミックスが高融点物質であるため石英ガラス製発光
管バルブの場合のように七〇管端部を溶融して電極を封
着することができないので、セラミックスと熱膨張率が
近似するたとえばニオブやタンタル等の高融点金属また
は同種セラミックスからなる閉塞体を用い、ガラスソル
ダのような封着材を介して上記両管端部を封止し、この
閉塞体にそれぞれ電極を支持させている。

上記一対の電極の内、少なくとも一方は閉塞体を気密に
貫通するたとえばニオブからなる排気管を兼ねる金属管
の一端に固着して支持され、始動用希ガス、水銀および
ナトリウムを封入した後。

上記金属管の他端は圧着封止される。なお、上記。

ナトリウムや水銀等の封入金属はランプ点灯時に飽和蒸
気圧を得るためそれぞれの蒸発量の１０〜１００倍の過
剰量が封入され９点灯中は液状のナトリウムアマルガム
となってその大部分は上記金属管内に溜まる。

さらに、上記発光管は通常内部を真空にした外管内に封
装されてランプが構成される。

このような構成のランプは、過剰に封入した封入金属が
溜まる個所の金属管の温度つまり上記封入金属の表面温
度によって発光管内の封入金属の蒸気圧が変化し、これ
によってランプ電圧、全光束、光色等のランプ特性も変
化するので、封入金属の表面温度を適正な値に制御する
ことは重要なことであった。

ところが、平均演色評価数Ｒａ　＝　６０程度の中漬色
形ランプおよび高演色形ランプさらには入力１５０Ｗ以
下の小形ランプ等においては１発光管端部の熱損失が比
較的大きいため、金属管内に溜まる過剰アマルガムの表
面温度が不足しがちであった。また、上記以外のランプ
においても、程度の差こそあれ同様の問題があった。

このような過剰アマルガムの表面温度の上昇。

つまり発光管内のアマルガム蒸気圧を上昇させる手段と
しては従来から次のようなものが知られている。

０発光管端部を覆う保温板の幅を大きくして保温効果を
上げる。

■金属管の発光管外方への突出長を短かくする。

■封入金属量を更に多くする。

■電極のエミッションを下げて電極温度を上げる。

■発光管支持体を熱伝導の小さいものとする。

しかしながら、これ等の各手段のうち、■についてはコ
スト高となるばかりでなく、保温板が発光管からの光を
遮断して光束の低下をきたしたり。

発光管の封止端部の温度の過度の上昇をきたして気密性
を損なうこともあり、■は金属管の端部を圧着封じ切る
際１発光管の封止部に加わる応力が大きくなるため、封
止部の残留歪みも大きくなり。

ランプ寿命中に上記発光管封止部に致命的なリークを生
じ易くなるといった問題がある。■は振動によって金属
管に溜まっている大過剰のアマルガムが流動し易くなり
、当初の位置つまり最冷部から高温部へ多量に移動し、
これが急激に蒸発する結果１発光管内の蒸気圧が不所望
に、かつ急激に上昇し、ランプの立ち消えを生じたり、
あるいは発光管内に流動した場合にはセラミック管にク
ラックを発生させることもある。また■は始動性が着る
しく損なわれるので、実用上問題にならず。

さらに■は機械的強度が大幅に低下するので、これまた
実用性がない。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように最冷部である金属管内に溜まる過剰のアマ
ルガムの表面温度が見向不足しがちとなり１発光管内蒸
気圧が低く、所望のランプ特性が得られに＜＜、これを
解決する適当な手段が見当らなかった。

本発明は上記欠点を除去するもので、金属管内に溜まる
過剰の封入アマルガムの表面温度を制御し、所望のラン
プ特性を得ることができる高圧ナトリウムランプを提供
することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題を解決するための手段） 本発明の高圧ナトリウムランプでは、透光性セラミック
スからなる発光管パルプの端部において電極を支持する
金属管の内面を粗面としたものである。

（作用） 本発明の高圧ナトリウムランプは、最冷部である金属管
の封止端部側に溜まる過剰封入の水銀やナトリウム（通
常ナトリウムアマルガムとして存在する。）が、たとえ
ば毛細管現象により移動できるような粗面を上記金属管
の内面に設けたので。

過剰のナトリウムアマルガムはそれまでの最冷部位置よ
りもより高温の上記粗面部へ移動させることができ、こ
れによって過剰のナトリウムアマルガムの表面温度は上
昇し、したがって発光管内蒸気圧を上昇して所望のラン
プ特性を得ることができる。

（実施例） 以下１図面に示した実施例に基づいて本発明の詳細な説
明する。第１図は７５Ｗ級高圧ナトリウムランプの発光
管の縦断面図を示し、（１）は透光性セラミックスたと
えばアルミナセラミックスからなる長さ５０冨雪ｅ内径
４−５１１１＋肉厚ｏ、ｓｍｚの発光管パルプで、その
両端開口部は同じくアルミナセラミックスからなる閉塞
体（２Ａ）　、　（２Ｂ）によりガラスソルダ（３）を
介して気密に封止されている。上記一方の閉塞体（２人
）にはガラスソルダ（３）を介してたとえばニオブから
なる金属管（４）が気密に貫通し。

金属管（４）の一端には電極（５Ａ）が固着して支持さ
れ、他端は圧着して気密な封止部（４ａ）が形成されて
いる。また、他方の閉塞体（２Ｂ）には、ガラスソルダ
（３）を介してたとえばニオブからなるリード線（６）
が気密に貫通し、その一端には他方の電極（５Ｂ）が固
着支持され１両電極（ｓＡ）　、　（ｓＢ）の先端間距
離は３３朋に設定されている。なお、上記金属管（４）
は排気管も兼ねるものであって、その内部は排気孔（４
ｂ）を介して発光管内に連通し、かつ、閉塞体（２人）
から外方への突出長（１）は１０　ｍｍに設定されてい
る。

また２発光管内には始動用希ガスたとえばキセノンガス
と共にランプ点灯時に蒸発する量よりも過剰の水銀とナ
トリウム（通常ナトリウムアマルガムとして封入される
。）が封入され、上記過剰のナトリウムアマルガム（力
は最冷部となる金属管（４）内の封止部（４ａ）側へ溜
まり、その液面（７ａ）は金属管封止部（４ａ）の外端
部（４ａａ）から約２１１の位置にある。さらに、金属
管（４）の内面には上記外端部（４ａａ）からの長さく
Ｌ）が約７１１１１の位置まで表面平均粗さを約１５μ
とした粗面（８）が形成され。

その他の内面部分は平滑化されている。

発光管は図示しないが内部を真空とした外管内に封装さ
れて高圧ナトリウムランプが構成される。

このような構成のランプは点灯すると、上記最冷部つま
り金属管封止部（４ａ）側に溜まっている液状の過剰の
ナトリウムアマルガム（７）は、より高温の粗面（８）
へ毛細管現象によって移動し、蒸発するから発光管内の
蒸気圧は上昇し、ランプ特性を向上させることができる
。なお１発光管内蒸気圧が上昇すると初期ランプ電圧も
増加する関係にあるから１便宜上上記実施例の発光管内
蒸気圧を初期ランプ電圧で表示すると約１００Ｖとなる
のに対し、金属管（４）内面に粗面（８）を形成せず、
全面平滑な場合の初期ランプ電圧は約６８Ｖで、これよ
り本発明の効果が顕著であることが判る。

次に、同種ランプについて上記金属管内面に設ける粗面
（８）の長さＬを種々変化させた場合の発光管内蒸気圧
（初期ランプ電圧の平均値Ｘで示す）との関係を表Ｉに
示す。

表■ 表Ｉから明らかなように、粗面（８）の長さＬを長くす
るにつれて、初期ランプ電圧つまり発光管内蒸気圧を上
昇できることが判る。

なお、上記試験に供したランプでは１発光管（４）の閉
塞体（２人）から外方への突出長（１）は上記のように
１０間に設定されており、粗面（８）の長さＬを表■に
示す９目よりも長くすると、粗面（８）は急激に高温と
なる閉塞体（２人）の内部に位置する個所にまで達する
ことになり、多量のナトリウムアマルガム（力が発光管
（４）に設けた排気孔（４ｂ）から発光管本体内に入り
込み１発光管封止部のガラスソルダ（３）上に溜まり、
ランプ寿命中にナトリウムアマルガム（７）のナトリウ
ム成分とガラスソルダ（３）とが次第に反応し、ナトリ
ウムに成分が減少して光束、光色の低下、封止部のリー
ク発生さらには寿命中のランプ電圧の上昇をきたす等の
不都合を生じる。

次に高演色型の入力２５０Ｗ級の高圧ナトリウムランプ
について上記と同様の試験を行なった結果を表■に示す
。このランプは発光管パルプ（１）　カ長さ６８１１１
　＃内径９．０＋ｚ＋　肉厚０．７５１１と太くて短か
＜、ニオブ製発光管（４）の内径は２．６龍で閉塞体（
２人）から外方への突出長（りはｇ、□ｙ＋ｍｓ　金属
管（４）内に溜まる過剰ナトリウムアマルガム液面（７
ａ）は金属管封止部外端部（４ａａ）から約３１１１１
の位置にある。

（以下余白） 表■ この試験結果も先の試験結果と同様に、粗面（８）の長
さＬを長くするにつれて、初期ランプ電圧つまり発光管
内蒸気圧を上昇できることが判る。

ついで、第２図に示すような構造の発光管を具備する７
５Ｗ級の高圧ナトリウムランプについて。

上記各試験と同様にＬと初期ランプ電圧との関係につい
て試験を行なった結果を表■に示す。このランプの発光
管は１発光管パルプ（１）の両端にそれぞれ金属管（４
Ａ）　、　（４Ｂ）を設けた点が先の第１図に示した場
合と異なるだけで、その他は全て同じである。一方の金
属管（４人）の閉塞体（２人）からの突出長１１は１０
　ｘｘであるのに対し、他方の金属管（４Ｂ）の突出長
１２は７ｎと短かく設定してあり。

かつ、上記一方の金属管（４Ａ）の内面に設けた粗面（
８）の長さをＬｌ、他方の金属管（４Ｂ）の内面に設け
た粗面（８）の長さをＬ２とする。

このように両金属管（４Ａ）　、　（４Ｂ）内面にそれ
ぞれ粗面（８）を設ける理由は次のような現象に起因す
る。すなわち、このような構成のランプは点灯時。

通常は過剰のナトリウムアマルガム（力は突出長の長い
方の金属管（４Ａ）の封止部（４Ａａ）側に溜まり。

突出長が短い方の金属管（４Ｂ）内には溜まらないもの
である。しかしながら、上記ナトリウムアマルガム（７
）の表面温度が上昇し、その温度が上記突出長の短い方
の金属管（４Ｂ）の封止部（４Ｂａ　）側の温度よりも
高くなると上記ナトリウムアマルガム（力の一部は突出
長の短い方の金属管（４Ｂ）内へ移動する。したがって
、このような場合には両方の金属管（４Ａ）、（４Ｂ）
の内面にそれぞれ粗面（８）を設げておかないとナトリ
ウムアマルガムの蒸気圧のより以上の上昇は望めないわ
けである。

（以下余白） 表Ｉ この試験結果も先の各試験結果と同様に、粗面（８）の
長さＬｌおよびＬ２を長くするにつれて、初期ランプ電
圧つまり発光管内蒸気圧を上昇できることが判る。

なお、上記各試験に供したランプ発光管の金属管内面の
粗面（８）の形成加工は、平滑面として残したい金属管
内面を詰め物を挿入して被覆し、残りの内面部分にたと
えばアルミナを主体とする研磨材を高圧空気によって吹
き付ける方法を採ったが。

この他にヤスリやバイトで上記内面に粗面（８）を形成
するようにしても良い。この場合、特に金属管の長手方
向にひっかき傷が入るようにするのが有効である。

また、内面の表面粗さＲａは、ＪＩＳＢＯ６０１で定め
る方法によって測定した値が６μを越えるようにするこ
とがナトリウムアマルガムの毛細管現象による移動に有
効である。

しかし、いずれの方法をとっても、平滑な部分と粗面と
の境界は明確にしてバラツキをできるだけ小さく押える
べきで、さもないと初期ランプ電圧つまり発光管内蒸気
圧のバラツキもまた大きくなり特性の安定したランプが
得られなくなる。

さらに、一般にニオブやタンタル等からなる上記金属管
の内面には、上記金属の加工性の悪さから、ナトリウム
アマルガムの移動を容易にする粗面たとえば細長溝状の
しわが初めから形成されていることがあるが、このよう
な場合には所望な初期ランプ電圧すなわち発光管内蒸気
圧が得られる長さの粗面部を残してより高温となるその
他の内面部分を研磨して平滑にすれば良い。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の構成によれば１発光管の最冷
部である金属管の村上部側に溜まる過剰封入金属の水銀
とナトリウム、（通常ナトリウムアマルガムとして存在
する。）は１毛細管現象等によってより高温の粗面部へ
移動するから９発光管内蒸気圧を上昇させることができ
、したがって優れた特性を有する高圧ナトリウムランプ
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の発光管の縦断面図。 第２図は他の実施例の発光管の縦断面図を示す。 （１）・・・・・発光管バルブ、　　（２Ａ）　、　（
２Ｂ）・・・・・・閉塞体。 （４）、　（４Ａ）、（４Ｂ）・・・・・・金属管。 （５Ａ）　、　（５Ｂ）・・・・・・電極、　　（４ａ
）・・・・・・金属管封止部。 （４ａａ）・・・・・・金属管封止部の外端部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 透光性セラミックスよりなる発光管バルブの端部に電極
   を支持する金属管を設けた発光管を具備し、上記金属管
   の内面を粗面としたことを特徴とする高圧ナトリウムラ
   ンプ。