WO2023181333A1 - 高圧ナトリウムランプ - Google Patents

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WO2023181333A1
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Inventor
聖 佐久間
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岩崎電気株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/54—Igniting arrangements, e.g. promoting ionisation for starting

Definitions

  • the present invention relates to a high-pressure sodium lamp suitable for growing plants.
  • High-pressure sodium lamps for plant growth require high intensity photosynthetically active radiation (PAR), which is the energy source for plant growth. Furthermore, in order to improve the startability of a discharge lamp, a method is known in which a conductive structure is provided near the inner wall surface of the arc tube and a corona discharge generated by an electric field concentrated at the tip of the structure is utilized.
  • PAR photosynthetically active radiation
  • JP 2017-45584 “High Pressure Sodium Lamp” (Publication date: 2017.03.02)
  • JP 7-122241 Metal halide lamp with reflector and its lighting device” (Publication date: 1995.05.12)
  • JP 2004-55416 “Short arc discharge lamp and light source device” (Publication date: 2004.02.19) Applicant: USHIO INC.
  • the upper limit for xenon pressure is 600 Torr (80 kPa), and the PPF for a 1,000W high-pressure sodium lamp is approximately 2,100 [ ⁇ mol/s].
  • the high-pressure sodium lamp according to the present invention is a high-pressure sodium lamp for growing plants that includes a discharge tube inside the lamp.
  • a discharge vessel made of translucent alumina ceramics filled with an active gas, a pair of electrodes attached to both ends of the discharge vessel, an electrode support tube that supports each of the pair of electrodes, and an inside of the discharge vessel.
  • a conductive member arranged on the outer peripheral surface of the discharge vessel near one of the electrodes and electrically connected to the other electrode support tube; an antenna, the conductive member extending from an end of the discharge tube toward the antenna.
  • the shortest distance between one end of the conductive member and the antenna may be shorter than the shortest distance between one of the electrodes and the antenna.
  • the antenna has an annular portion surrounding the discharge vessel and a linear portion extending from the annular portion in the lamp axis direction, and the annular portion extends from the tip of the electrode. It may also be formed on the end side of the discharge tube.
  • the method for manufacturing a high-pressure sodium lamp includes: A: A process of preparing a pair of electrode mounts in which electrodes are welded to electrode support tubes, B: forming a conductive member that is electrically connected to one of the electrode support tubes and extends outward; C: Step of preparing the pipe and disk that will become the discharge vessel, D: Inserting one of the electrode mounts on which the conductive member is formed from the inside of the discharge container of one of the disks; E: inserting the other electrode mount into the other disk; F: setting a frit for sealing the discharge vessel between the electrode mount, the pipe, and the disk; G: heating and melting the frit and welding the discharge vessel and the electrode mount; H: Step of enclosing amalgam which is a luminescent substance, I: sealing the end of one of the electrode support tubes in a xenon gas atmosphere; It is equipped with
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a high-pressure sodium lamp according to this embodiment.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of the discharge tube used in the high-pressure sodium lamp shown in FIG. 1 taken along the lamp axis direction.
  • FIG. 2B is a diagram showing the appearance of the discharge tube shown in FIG. 2A.
  • FIG. 2C is a diagram illustrating the structure of the portion where the right end of the discharge tube of the high-pressure sodium lamp is located.
  • FIG. 2D is a partially enlarged view illustrating the internal structure near the left end of the discharge tube shown in FIG. 2B.
  • FIG. 3A is a diagram showing the flow of the assembly process of the discharge tube shown in FIGS. 2A and 2B.
  • FIG. 3A is a diagram showing the flow of the assembly process of the discharge tube shown in FIGS. 2A and 2B.
  • FIG. 3B shows a schematic diagram of the discharge tube at each step of the assembly process shown in FIG. 3A.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the pressure of xenon sealed in a high-pressure sodium lamp and the photosynthetically effective photon flux (PPF).
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a high-pressure sodium lamp 1 according to the present embodiment.
  • the high-pressure sodium lamp 1 of this embodiment includes an outer bulb 10 and a discharge tube 20 arranged in a closed space 10a inside the outer bulb 10.
  • Crush sealing portions 11A and 11B are formed at both ends of the outer tube 10, and metal foils 26A and 26B are sealed, respectively.
  • the outer tube 10 has a cylindrical shape, but the crushing sealing parts 11A and 11B are formed into thin plate shapes.
  • a high-pressure sodium lamp for growing plants a double-ended lamp with a relatively long lamp length in the axial direction as shown in the figure is preferable.
  • the discharge tube 20 is energized by internal lead wires 25A and 25B connected to both ends thereof, and is mechanically held at a predetermined position within the outer tube 10.
  • the internal lead wires 25A, 25B are connected to metal foils 26A, 26B, respectively, and the metal foils 26A, 26B are connected to external lead wires 27A, 27B, respectively.
  • the outer tube 10 is made of quartz glass.
  • a closed space 10a within the outer tube 10 is filled with an inert gas such as nitrogen gas.
  • the discharge tube 20 is made of translucent alumina ceramics (polycrystalline alumina: PCA).
  • the internal space 20a of the discharge tube 20 is filled with a luminescent material such as amalgam and an inert gas such as xenon or argon.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of the discharge tube 20 used in the high-pressure sodium lamp 1 shown in FIG. 1, taken along the lamp axis direction.
  • the discharge tube 20 has a cylindrical inner tube 20C and ceramic disks 23A and 23B that close both ends of the inner tube 20C, and has a sealed space 20a formed inside.
  • Electrode support tubes 22A and 22B are provided so as to penetrate through the disks 23A and 23B, respectively, and a pair of electrodes 21A and 21B are supported and fixed by the electrode support tubes 22A and 22B, respectively.
  • FIG. 2B is a diagram showing the appearance of the discharge tube 20 shown in FIG. 2A.
  • a metal band 24 is wound around the outer circumferential surface of the inner tube 20C, and one end of a bimetal 29 is attached to this metal band 24. The other end is connected to the internal lead wire 25A.
  • a thick film conductive line (referred to as an "antenna" in this application) 28 is formed on the outer peripheral surface of the discharge tube 20 by screen printing.
  • the antenna 28 includes an annular antenna annular portion 28a formed to match the position (in the direction of the lamp axis) of the left electrode 21B, and a straight line extending from this annular portion toward the right end in the axial direction of the arc tube.
  • the antenna wire portion 28b is electrically connected to the metal band 24.
  • FIG. 2C is a diagram illustrating the structure of the portion of the high-pressure sodium lamp 1 where the right end of the discharge tube 20 is located.
  • An internal lead wire 25A connected to the electrode support tube 22A is connected to the metal foil 26A.
  • the internal lead wire 25A has a portion 25A-1 that is bent diametrically inside the outer tube and contacts the inner surface of the outer tube 10, and is used to position the discharge tube and furthermore to prevent the discharge tube from being heated in the lamp axis direction. It has the function of absorbing the expansion and contraction of Similarly, a horizontally extending metal piece 25A-2 is welded to the middle of the vertically extending portion 25A-1 (although it is difficult to understand in the figure), and both ends thereof are welded to the inner circumferential surface of the outer tube 10.
  • the portion 25A-1 extending in the vertical direction and the metal piece 25A-2 extending in the horizontal direction form a cross shape with the same cross section inside the outer tube 10, and each end is located on the inner periphery of the outer tube 10.
  • the discharge tube 20 is positioned within the outer tube by contacting the surface.
  • a metal foil 26A is sealed within the crush sealing portion 11A.
  • An internal lead wire 25A and an external lead wire 27A are connected via a metal foil 26A. In this way, the electrode 21A, the electrode support tube 22A, the internal lead wire 25A, the metal foil 26A, and the external lead wire 27A are electrically connected.
  • Getters are attached to appropriate locations on the internal lead wires, but their illustrations are omitted.
  • the structure of the portion on the opposite side, where the left end of the discharge tube 20 is located, has a symmetrical structure except for the metal band 24 and the bimetal 29.
  • the electrode support tube 22A is typically made of niobium. Further, the internal lead wire 25A is typically made of niobium, the metal foil 26A is typically made of molybdenum, and the external lead wire 27A is typically made of nickel. However, it is not limited to these.
  • FIG. 2D is a partially enlarged view illustrating the structure near the left end of the discharge tube 20 shown in FIG. 2B.
  • the end portion is closed with a disk 23B.
  • An electrode support tube 22B passes through the center of the disk 23B, and an electrode 21B is formed at the tip thereof.
  • an antenna 28 is formed.
  • the antenna 28 includes an antenna annular part 28a formed to match the position (in the lamp axis direction) of the electrode 21B, and a linear antenna part 28a extending from the annular part to the right end of the arc tube in the axial direction. It is formed from the antenna linear portion 28b.
  • One end of a wire-shaped conductive member 31 is welded to the electrode support tube 22B and electrically connected. The other end extends toward the antenna annular portion 28a of the antenna 28.
  • the position of the antenna annular portion 28a of the antenna in the direction of the lamp axis is closer to the end of the discharge tube than the tip of the electrode 21B.
  • the gap between the tip portion 31P of the wire-like conductive member 31 and the antenna annular portion 28a is very short compared to the distance between the electrode 21B and the antenna annular portion 28a.
  • the wire-shaped conductive member 31 preferably extends from the electrode support tube 22B located at the center of the lamp axis to the inner peripheral surface of the cylindrical inner tube 20C, so that (and electrodes) also functions as a positioning member.
  • FIG. 3A is a diagram showing the flow of the assembly process of the discharge tube shown in FIGS. 2A and 2B.
  • FIG. 3B shows a schematic diagram of the discharge tube at each step of the assembly process shown in FIG. 3A. This will be explained with reference to both FIGS. 3A and 3B.
  • step S1 of FIG. 3A the electrode 21 is prepared.
  • the electrode 21 is welded to the electrode support tube (niobium tube) 22.
  • the wire-shaped conductive member 31 is welded to one electrode support tube 22.
  • the welding position of the wire-like conductive member 31 is such that the end of the wire-like conductive member 31 hits the surface of the disk 23, which is the inner end of the discharge tube.
  • the electrode 21 and wire-shaped conductive member 31 are welded to this electrode support tube 22 to form an electrode mount.
  • step S2 the electrode mount and frit (shown in black; the same applies hereinafter) are set on the disk 23.
  • the wire-shaped conductive member 31 is connected to the electrode mount, it is inserted from the right side of the disk 23 (inside the discharge tube). At this time, by arranging the electrode mount with the electrode support tube 22 side facing downward, the wire-shaped conductive member 31 functions as a stopper that comes into contact with the disk 23 .
  • step S3 the discharge tube 20 is set. As shown in (C), set the alumina pipe 23C, frit, and electrode mount. Note that an antenna (thick film conductive line) 28 is previously formed on the outer surface of the pipe 23C by screen printing.
  • the cylindrical pipe 23C and the disc 23 are formed separately before being sealed. Therefore, before closing the end of the cylindrical pipe 23C with the disk 23, the electrode mount to which the wire-like conductive member 31 is attached can be inserted into the pipe 23C, so that the wire-like conductive member 31 can be inserted into the discharge tube 20. Can be installed inside.
  • step S4 it is sealed. As shown in (D), the frit is heated and melted under high vacuum conditions to hermetically seal the discharge tube.
  • step S5 the discharge tube is evacuated.
  • a luminescent material such as amalgam
  • xenon gas xenon gas
  • step S6 an inspection is performed. Perform a visual inspection to check for leaks in the discharge tube. Note that a description of the subsequent step of assembling the discharge tube 20 into the lamp outer bulb 10 will be omitted.
  • Table 1 shows data on the discharge starting voltage depending on the presence or absence of a wire-like conductive member.
  • the corona discharge inducing structure (a combination of the wire-like conductive member 31, the antenna 28, and the bimetal 26), it was possible to lower the discharge starting voltage of 3.1 kV in the conventional configuration to 2.1 kV.
  • the discharge starting voltage drop was 1.0 kV.
  • the lamp of this embodiment which adopts the corona discharge induction structure, has a margin of 1.0 kV for the discharge starting voltage, so it is difficult to start the discharge.
  • the xenon pressure inside the lamp can be increased from 2.1 kV to 3.1 kV, making it possible to increase the PPF (Photosynthetically Effective Photon Flux).
  • PPF Photosynthetically Effective Photon Flux
  • This embodiment has the following features, advantages, effects, etc. (1) In this example, it was confirmed that by adopting a corona discharge inducing structure to solve the problem of lamp starting characteristics, a lamp with a lower firing voltage than conventional lamps could be realized.
  • the lamp of this embodiment which adopts the corona discharge inducing structure, has a lower discharge starting voltage compared to the conventional lamp.
  • PPF photosynthetically effective photon flux
  • the corona discharge inducing structure a combination of the wire-like conductive member 31 and the antenna 28 is employed as the corona discharge inducing structure.
  • the gap between the wire-like conductive member 31 and the antenna 28 is approximately the same as the thickness of the cylindrical inner tube 20C of the discharge tube 20, and is very short. Therefore, a relatively low discharge starting voltage can be achieved.
  • the corona discharge inducing structure is not limited to this.
  • Any desired structure may be used as long as it is formed in a location where there is no.
  • the wire-shaped conductive member 31 preferably extends from the electrode support tube 22B located at the center of the lamp axis to the inner peripheral surface of the cylindrical inner tube 20C, It also functions as a positioning member for the electrode support tube (and electrode). That is, the wire-shaped conductive member 31 functions as a discharge inducing member and a positioning member.
  • Physiologically Active Radiation Physiologically Active Radiation
  • PAR Photosynthetically Active Radiation
  • Photosynthetically active radiation is within the wavelength range of physiologically effective radiation (400 to 700 nm) and is an energy source for plant growth, so it requires strong light intensity.
  • the unit is the human eye and Technically, illuminance (lux) is not used because it is different.Since it is mediated by photochemical reactions, it is expressed as the total photon flux within the wavelength range.In this case, the energy radiated from the light source is expressed as the photosynthetic effective photon flux (lux). It is called Photon Flux (PPF).

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  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

本発明は、キセノン圧を高めても始動に問題のない高圧ナトリウムランプを提供することを目的とする。本発明に係る高圧ナトリウムランプは、ランプ内部に放電管を有し、該放電管は、内部に発光物質と不活性ガスが封入され透光性アルミナセラミックス製の放電容器と、前記放電容器の両端に夫々取り付けられた一対の電極と、コロナ放電誘発構造とを備え、前記コロナ放電誘発構造は、前記放電管の外表面に形成され、前記一対の電極の一方に電気的に接続されたアンテナと、該放電管の内部空間に配置され、前記一対の電極の他方に電気的に接続された導電性部材と、を有し、前記放電容器に封入された不活性ガスのガス圧を高めても始動特性に問題が生じない。

Description

高圧ナトリウムランプ
　本発明は、植物育成用に好適な高圧ナトリウムランプに関する。
　植物育成用の高圧ナトリウムランプでは、植物の成育のエネルギー源となる強い光強度の光合成有効放射(PAR)を必要とする。
　また、放電ランプの始動性を改善するために、発光管内壁面付近に導電性の構造物を設け、構造物先端に集中した電界により発生するコロナ放電を利用する方法が知られている。
特開2017-45584「高圧ナトリウムランプ」（公開日：2017.03.02）出願人：岩崎電気株式会社 特開平7-122241「反射体付メタルハライドランプおよびその点灯装置」（公開日：1995.05.12）出願人：松下電器産業株式会社 特開2004-55416「ショートアーク放電ランプおよび光源装置」（公開日：2004.02.19）出願人：ウシオ電機株式会社
　高圧ナトリウムランプに封入するキセノンガスの圧力（以下、キセノン圧とする）を高めると、光合成有効光量子束(PPF)が上昇することが知られている。従って、キセノン圧を高めて、PPFを増加することが望まれている。なお、PAR, PPF等に関しては、明細書の最後で簡単な説明を行う。
　しかし、ランプ内のキセノン圧を高めると、始動時に絶縁破壊しにくくなり、ランプの始動性が低下するという問題が生じる。良好な始動特性を確保する観点から、実際問題としてキセノン圧は600 Torr (80 kPa)が上限であり、1,000Wの高圧ナトリウムランプにおいてPPFは2,100 [μmol/s]程度である。
　そこで、本発明は、キセノン圧を高めても始動に問題のない高圧ナトリウムランプを提供することを目的とする。
　上記発明の目的に鑑みて、本発明に係る高圧ナトリウムランプは、ランプ内部に放電管を備えた植物育成用の高圧ナトリウムランプであって、一面において、該放電管は、内部に発光物質と不活性ガスが封入された透光性アルミナセラミックス製の放電容器と、前記放電容器の両端に取り付けられた一対の電極と、前記一対の電極を夫々支持する電極支持管と、前記放電容器の内部に配置され、一方の前記電極支持管に電気的に接続された導電性部材と、一方の前記電極近傍の前記放電容器の外周面に形成され、他方の前記電極支持管に電気的に接続されたアンテナと、を有し、前記導電性部材は、前記放電管の端部から前記アンテナに向かって延びている。
　更に、上記高圧ナトリウムランプでは、前記導電性部材の一端と前記アンテナの間の最短距離は、一方の前記電極と該アンテナの間の最短距離より短くてもよい。
　更に、上記高圧ナトリウムランプでは、前記アンテナは、前記放電容器を取り巻く環状部と、該環状部からランプ軸線方向に延在する線状部とを有し、該環状部は、前記電極の先端よりも放電管端部側に形成されていてもよい。
　更に、本発明に係る高圧ナトリウムランプの製造方法は、一面において、
　Ａ：電極支持管に電極を溶接した一対の電極マウントを準備する工程、
　Ｂ：一方の前記電極支持管と電気的に接続され、外側に延びる導電性部材を形成する工程、
　Ｃ：放電容器となるパイプとディスクを準備する工程、
　Ｄ：前記導電性部材が形成された一方の前記電極マウントを、一方の前記ディスクの放電容器内側となる方向から挿入する工程、
　Ｅ：他方の前記電極マウントを他方の前記ディスクに挿入する工程、
　Ｆ：前記放電容器を封止するためのフリットを前記電極マウント及び前記パイプと前記ディスクの間にセットする工程、
　Ｇ：前記フリットを加熱溶融し、前記放電容器と前記電極マウントを溶着する工程、
　Ｈ：発光物質であるアマルガムを封入する工程、
　Ｉ：キセノンガス雰囲気で一方の前記電極支持管の端部を封止する工程、
を備えている。
　本発明によれば、キセノン圧を高めても始動に問題のない高圧ナトリウムランプを提供することができる。
図１は、本実施形態に係る高圧ナトリウムランプの一例を説明する図である。 図２Ａは、図１に示す高圧ナトリウムランプに使用されている放電管のランプ軸線方向に沿って切断した断面図である。 図２Ｂは、図２Ａに示す放電管の外観の状況を示す図である。 図２Ｃは、高圧ナトリウムランプの放電管の右端部が位置する部分の構造を説明する図である。 図２Ｄは、図２Ｂに示す放電管の左端部付近の内部構造を説明する部分拡大図である。 図３Ａは、図２Ａ及び図２Ｂに示す放電管の組立工程のフローを示す図である。 図３Ｂは、図３Ａに示す組立工程の各工程における放電管の略図を示している。 図４は、高圧ナトリウムランプの封入キセノン圧と光合成有効光量子束(PPF)との関係を示すグラフである。
　以下、本発明に係る高圧ナトリウムランプの実施形態に関して、添付の図面を参照しながら説明する。図示された同じ要素に対しては、同じ参照符号を付して、重複した説明を省略する。
　［高圧ナトリウムランプ］
　（ランプ全体の構造）
　図１は、本実施形態に係る高圧ナトリウムランプ１の一例を説明する図である。本実施形態の高圧ナトリウムランプ１は、外管１０と、その内部の密閉空間１０ａに配置された放電管２０とを備えている。外管１０の両端に圧潰封止部１１Ａ、１１Ｂが形成され、金属箔２６Ａ、２６Ｂが夫々封止されている。外管１０は、円筒状であるが、圧潰封止部１１Ａ、１１Ｂは薄板状に形成されている。例えば、植物育成用の高圧ナトリウムランプとしては、図示するような軸線方向のランプ長が比較的長い両口型ランプ（Double-Ended Lamp）が好ましい。
　放電管２０は、その両端部に夫々接続された内部リード線２５Ａ、２５Ｂによって通電されると共に、外管１０内の所定の位置に機械的に保持されている。内部リード線２５Ａ、２５Ｂは、金属箔２６Ａ、２６Ｂに夫々接続され、金属箔２６Ａ、２６Ｂは、外部リード線２７Ａ、２７Ｂに夫々接続されている。
　各要素に関して説明する。外管１０は、石英ガラス製である。外管１０内の密閉空間１０ａには、窒素ガス等の不活性ガスが封入されている。放電管２０は、透光性アルミナセラミックス（多結晶アルミナ：PCA）製である。放電管２０の内部空間２０ａには、アマルガムなどの発光物質とキセノン、アルゴン等の不活性ガスとが封入されている。
　（放電管の構造）
　図２Ａは、図１に示す高圧ナトリウムランプ１に使用されている放電管２０のランプ軸線方向に沿って切断した断面図である。放電管２０は、円筒状の内管２０Ｃとその両端を夫々閉塞するセラミックス製のディスク２３Ａ、２３Ｂとを有し、内部に密閉空間２０ａが形成されている。電極支持管２２Ａ、２２Ｂが、ディスク２３Ａ、２３Ｂを夫々貫通するように設けられ、電極支持管２２Ａ，２２Ｂによって一対の電極２１Ａ、２１Ｂが夫々支持され固定されている。
　図２Ｂは、図２Ａに示す放電管２０の外観の状況を示す図である。図２Ｃにも示されているように、放電管２０の図で見て右端部では、内管２０Ｃの外周面に金属製の帯２４が巻かれ、この金属帯２４にはバイメタル２９の一端が接続され、他端は内部リード線２５Ａに接続されている。
　放電管２０の外周面には、スクリーン印刷により厚膜の導電性ライン（本出願書類では「アンテナ」という。）２８が形成されている。アンテナ２８は、左側の電極２１Ｂの（ランプ軸線方向の）位置に整合して形成された環状のアンテナ環状部２８ａと、この環状部から発光管の軸線方向に右端部に向かって延在する直線状のアンテナ線状部２８bとから成り、金属帯２４に電気的に接続されている。
　図２Ｃは、高圧ナトリウムランプ１の放電管２０の右端部が位置する部分の構造を説明する図である。電極支持管２２Ａに接続された内部リード線２５Ａが、金属箔２６Ａに接続されている。内部リード線２５Ａは、外管内を直径方向に向かうように屈曲され外管１０の内面に接触する部分２５Ａ－１を有し、放電管の位置決めを行い、更に放電管等の熱によるランプ軸線方向の伸張・収縮を吸収する機能を有している。同様に、（図では分かりにくいが）上下方向に延在する部分２５Ａ－１の中間には水平方向に延在する金属片２５Ａ－２が溶接されており、両端が外管１０の内周面に接触している。上下方向に延在する部分２５Ａ－１と水平方向に延在する金属片２５Ａ－２とは、外管１０内の同じ断面で十字形を形成し、各々の端部が外管１０の内周面に接触して、外管内での放電管２０の位置決めを行っている。
　金属箔２６Ａが、圧潰封止部の１１Ａ内に封止されている。金属箔２６Ａを介して、内部リード線２５Ａと外部リード線２７Ａとが接続されている。こうして、電極２１Ａ、電極支持管２２Ａ、内部リード線２５Ａ、金属箔２６Ａ及び外部リード線２７Ａは、電気的に接続されている。
　内部リード線の適当な箇所には、ゲッタが装着されているが、図示を省略する。
反対側の、放電管２０の左端部が位置する部分の構造は、金属帯２４及びバイメタル２９を除き、その他の部分は対称形の構造となっている。
　各要素に関して説明する。電極支持管２２Ａは、典型的には、ニオブ製である。また内部リード線２５Ａは典型的にはニオブ製、金属箔２６Ａは典型的にはモリブデン製、外部リード線２７Ａは、典型的にはニッケル製である。しかし、これらに限定されるものではない。
　（コロナ放電誘発構造）
　図２Ｄは、図２Ｂに示す放電管２０の左端部付近の構造を説明する部分拡大図である。放電管２０の内部を見ると、端部は、ディスク２３Ｂで閉塞されている。ディスク２３Ｂの中央部を電極支持管２２Ｂが貫通し、その先端に電極２１Ｂが形成されている。放電管の外周面を見ると、アンテナ２８が形成されている。アンテナ２８は、電極２１Ｂの（ランプ軸線方向の）位置に整合して形成されたアンテナ環状部２８ａと、この環状部から発光管外周面を軸線方向に右端部に向かって延在する直線状のアンテナ線状部２８bとから形成されている。
　電極支持管２２Ｂには、ワイヤ状の導電性部材３１の一端が溶接され、電気的に接続されている。他端は、アンテナ２８のアンテナ環状部２８ａの方向に向かって延在している。アンテナのアンテナ環状部２８ａのランプ軸線方向の位置は、電極２１Ｂの先端より放電管端部に近い位置にある。電極２１Ｂとアンテナ環状部２８ａの間隔に比較して、ワイヤ状導電性部材３１の先端部３１Ｐとアンテナ環状部２８ａとの間隙は、非常に短い関係になっている。
　ワイヤ状の導電性部材３１は、好ましくは、ランプ軸線の中心に位置する電極支持管２２Ｂから円筒状の内管２０Ｃの内周面に接触又はごく近くまで延在しているので、電極支持管（及び電極）の位置決め部材としても機能している。
　上記構成により、電極間（２１Ａ，２１Ｂ）に電圧が印加されると、放電管内に電界が生じる。（電極２１Ｂに電気的に接続された）ワイヤ状導電性部材３１の先端部３１Ｐと（電極２１Ａに電気的に接続された）アンテナ環状部２８ａとの間隙が非常に短いため、先端部３１Ｐに著しく電界が集中し、先端部付近でコロナ放電が発生する。コロナ放電で生じた荷電粒子は、拡散により発光管内部全体に拡がり、電極間の導電率を高める。一般に、コロナ放電は、電界が局部的に集中することで発生するので、比較的小さな電位差で発生する。比較的小さな電圧を発生するコロナ放電から供給される荷電粒子によって、電極間の導電率が高められて電極間を絶縁破壊する。すなわち、ランプを始動することができる。
　［放電管の組立工程］
　図３Ａは、図２Ａ及び図２Ｂに示す放電管の組立工程のフローを示す図である。図３Ｂは、図３Ａに示す組立工程の各工程における放電管の略図を示している。図３Ａと図３Ｂを共に参照しながら説明する。
　図３ＡのステップＳ１で、電極２１を準備する。図３Ｂの（Ａ）に示すように、電極２１を電極支持管（ニオブ管）２２に溶接する。また、ワイヤ状導電性部材３１を一方の電極支持管２２に溶接する。ワイヤ状導電性部材３１の溶接位置は、ワイヤ状導電性部材３１の端部が放電管の内側端部であるディスク２３の表面に当たる位置とする。この電極支持管２２に電極２１とワイヤ状導電部材３１を溶接したものを電極マウントとする。
　ステップＳ２で、ディスク２３に電極マウントとフリット（黒色で表示。以下同じ。）をセットする。図３Ｂの（Ｂ）に示すように、電極マウントはワイヤ状導電部材３１が接続されているので、ディスク２３の右側（放電管内側）方向から挿入する。このとき電極マウントの電極支持管２２側を下側にして配置することで、ワイヤ状導電性部材３１がディスク２３に当たるストッパーとして機能する。
　ステップＳ３で、放電管２０をセットする。（Ｃ）に示すように、アルミナ製パイプ２３Ｃ、フリット、電極マウントをセットする。なお、パイプ２３Ｃの外表面には、予め、スクリーン印刷によりアンテナ（厚膜の導電性ライン）２８が形成されている。
　本出願人の生産する高圧ナトリウムランプでは、シール前は、円筒形状のパイプ２３Ｃとディスク２３とは別個に形成されている。このため、円筒形状のパイプ２３Ｃの端部をディスク２３で閉塞する前に、ワイヤ状導電性部材３１を取り付けた電極マウントをパイプ２３Ｃに挿入できるので、ワイヤ状導電性部材３１を放電管２０の内部に設置することができる。
　ステップＳ４で、シールする。（Ｄ）に示すように、高真空条件下で、フリットを加熱溶融して放電管を気密封止する。
　ステップＳ５で、放電管を排気する。（Ｅ）に示すように、発光物質（アマルガム等）を発光管内に投入し、キセノンガス中で一方の電極支持管の端部を封止して放電管を封止する。
　ステップＳ６で、検査を行う。放電管のリークの有無、外観検査を行う。
　なお、これに続く放電管２０をランプ外管１０に組み込む工程に関しては、説明を省略する。
　［比較的高いPPFのランプの実現］
　高圧ナトリウムランプでは、例えば、植物育成のためには、比較的高い光合成有効光量子束(PPF)を発光するランプが好ましい。このためには、図４に示すように、ランプのPPFは、ランプ内のキセノン圧（Xe圧）と比例関係にあるので、ランプ内のキセノン圧を高める必要がある。しかし、ランプ内のキセノン圧を高めると、始動時に絶縁破壊しにくくなり、ランプの始動性が低下するという問題があった。
　そのため、本実施例では、コロナ放電誘発構造を採用して、従来のランプに比較して低い放電開始電圧のランプの実現を目指した。
　ワイヤ状導電性部材の有無によるランプの始動性の変化を、実験により確認した。表１は、ワイヤ状導電性部材の有無による放電開始電圧のデータである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　この結果、コロナ放電誘発構造（ワイヤ状導電性部材３１、アンテナ２８及びバイメタル２６の組合せ）を採用することにより、従来の構成の放電開始電圧3.1 kVを2.1 kVに低くすることができた。放電開始電圧低下分は、1.0 kVであった。
　ランプの始動特性の要求仕様を従来のランプと同様とすると、コロナ放電誘発構造を採用した本実施形態のランプでは、放電開始電圧として1.0 kVの余裕（マージン）を有しているので、放電開始電圧が2.1 kVから3.1 kVになるまでランプ内のキセノン圧を高くすることができ、PPF（光合成有効光量子束）を増加することが可能となる。この結果、従来のランプ始動特性を維持しながら、植物の成育のエネルギー源となる一層強い光強度の光合成有効放射を行うことができるランプが完成できた。
　［本実施形態の特徴・利点・効果等］
　本実施形態は、次の特徴・利点・効果等を有している。
　(1)本実施例では、ランプの始動特性の問題に対してコロナ放電誘発構造を採用することにより、従来のランプに比較して低い放電開始電圧のランプが実現できることを確認した。
　(2)更に、ランプの始動特性の要求仕様を従来のランプと同様とすると、コロナ放電誘発構造を採用した本実施形態のランプでは、放電開始電圧低下分に対応して、従来のランプに比較して高いキセノン圧のランプを実現することができ、これにより、従来のランプより比較的高い光合成有効光量子束(PPF)を発光するランプを実現できた。
　(3)本実施形態では、コロナ放電誘発構造として、ワイヤ状導電性部材３１とアンテナ２８の組合せを採用している。この構造は、ワイヤ状導電性部材３１とアンテナ２８の間隙が、ほぼ放電管２０の円筒状の内管２０Ｃの厚みに近く、非常に短い。そのため、比較的低い放電開始電圧を実現できる。
　しかし、コロナ放電誘発構造は、これに限定されない。放電管の一対の電極の一方に電気的に接続した第１の部材と、他方に電気的に接続した第２の部材との組合せであって、一方の部材が放電管外に位置し、他方の部材が放電管内に位置して、両部材間の距離が短く、他方の部材が電界集中が起きやすい尖った端部を有し、且つ電極間の放電に移行した後でも放電に悪影響を与えない箇所に形成する限り、任意所望の構造であってよい。
　(4)ワイヤ状の導電性部材３１は、好ましくは、ランプ軸線の中心に位置する電極支持管２２Ｂから円筒状の内管２０Ｃの内周面に接触又はごく近くまで延在しているので、電極支持管（及び電極）の位置決め部材としても機能している。即ち、ワイヤ状の導電性部材３１は、放電誘発部材兼位置決め部材として機能する。
　［まとめ］
　以上、本発明に係る高圧ナトリウムランプの実施形態に関して説明したが、本発明は、これに限定されない。当業者が容易に想起しうる本実施形態に対する追加・削除・変更・改良は、本発明の範囲内である。例えば、本実施形態では、放電管に封入する不活性ガスとしてキセノンガスを挙げているが、アルゴン等の他の不活性ガスでも同様の傾向が見られる。本発明の技術的範囲は、添付の請求の範囲の記載に基づいて定められることを承知されたい。
　［光合成有効放射(PAR)及び光合成有効光量子束(PPF)の簡単な説明］
　PAR及びPPFに関しては、インターネット上で開示されている、「岩崎電気株式会社－技術資料－植物工場の照明システム」(https://www.iwasaki.co.jp/tech-rep/technical/154/)における次の記載を参照されたい。
　「人間の視覚に必要な可視放射の範囲は380～780nmで視感度(明所視)のピークは555nmにある。植物にも同様に生理的に必要とされる放射の範囲がある。一方，植物に有効な放射には，生理的有効放射(Physiologically Active Radiation)と光合成有効放射(Photosynthetically Active Radiation：PAR)と呼ばれるものがある……。生理的有効放射は波長約300～800nmの帯域で，光合成や色素の生合成，光周性，屈光性，形態形成等，生理的に何らかの効果があるとされている……。生理的有効放射はその範囲を作用別に5帯域……に区分される。光合成有効放射(PAR)は，生理的有効放射の波長範囲内(400～700nm)にあって植物の成育のエネルギー源となるため強い光強度を必要とする。単位は，人間の眼と異なるため専門的には照度(ルクス)は使用されない。光化学反応を介しているため波長範囲内の総光量子束をもって表される。この場合，光源から放射されるエネルギーとして，光合成有効光量子束(Photosynthetic Photon Flux：PPF)と呼ばれる。」
　１：高圧ナトリウムランプ、　１０:外管、　１０ａ：密封空間、　１１Ａ，１１Ｂ：圧潰封止部、　２０:放電管、　２０Ｃ:内管、　２０ａ：密封空間、　２１Ａ，２１Ｂ：電極、　２２Ａ，２２Ｂ：電極支持管、　２３Ａ，２３Ｂ：ディスク、　２４：金属帯、 ２５Ａ，２５Ｂ：内部リード線、　２５Ａ－１：上下方向に延在する部分、　２５Ａ－２：水平方向に延在する金属片、　２６Ａ，２６Ｂ：金属箔、　２７Ａ，２７Ｂ：外部リード線、　２８：アンテナ、　２８ａ：アンテナ環状部、　２８ｂ：アンテナ線状部、　２９：バイメタル、　３１：ワイヤ状の導電性部材、　３１Ｐ：ワイヤ状の導電性部材の先端部、　
 

Claims (4)

  1. 　ランプ内部に放電管を備えた植物育成用の高圧ナトリウムランプにおいて、該放電管は、
    　内部に発光物質と不活性ガスが封入された透光性アルミナセラミックス製の放電容器と、
    　前記放電容器の両端に取り付けられた一対の電極と、
    　前記一対の電極を夫々支持する電極支持管と、
    　前記放電容器の内部に配置され、一方の前記電極支持管に電気的に接続された導電性部材と、
    　一方の前記電極近傍の前記放電容器の外周面に形成され、他方の前記電極支持管に電気的に接続されたアンテナと、を有し、
    　前記導電性部材は、前記放電管の端部から前記アンテナに向かって延びている、高圧ナトリウムランプ。
  2. 　請求項１に記載の高圧ナトリウムランプにおいて、
    　前記導電性部材の一端と前記アンテナの間の最短距離は、一方の前記電極と該アンテナの間の最短距離より短い、高圧ナトリウムランプ。
  3. 　請求項１に記載の高圧ナトリウムランプにおいて、
    　前記アンテナは、前記放電容器を取り巻く環状部と、該環状部からランプ軸線方向に延在する線状部とを有し、該環状部は、前記電極の先端よりも放電管端部側に形成されている、高圧ナトリウムランプ。
  4. 　高圧ナトリウムランプの製造方法において、
    　Ａ：電極支持管に電極を溶接した一対の電極マウントを準備する工程、
    　Ｂ：一方の前記電極支持管と電気的に接続され、外側に延びる導電性部材を形成する工程、
    　Ｃ：放電容器となるパイプとディスクを準備する工程、
    　Ｄ：前記導電性部材が形成された一方の前記電極マウントを、一方の前記ディスクの放電容器内側となる方向から挿入する工程、
    　Ｅ：他方の前記電極マウントを他方の前記ディスクに挿入する工程、
    　Ｆ：前記放電容器を封止するためのフリットを前記電極マウント及び前記パイプと前記ディスクの間にセットする工程、
    　Ｇ：前記フリットを加熱溶融し、前記放電容器と前記電極マウントを溶着する工程、
    　Ｈ：発光物質であるアマルガムを封入する工程、
    　Ｉ：キセノンガス雰囲気で一方の前記電極支持管の端部を封止する工程、
    を備える高圧ナトリウムランプの製造方法。
     
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