JPH0211717Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本考案は、高効率高圧ナトリウム（HPS）ア
ーク放電ランプに関する。この種のランプは、ナ
トリウムおよび水銀ならびに始動ガスを含む充填
物質を包含するアルミナのような非ガラス質発光
管を有する。本考案は、特に、管壁温度を約1100
℃以上に維持しながら、管壁負荷を減じかつ平均
アーク電流を減ずるような設計の変更により、こ
の種ランプの効率を改善することに関する。 ［従来技術、考案が解決すべき問題点］ ナトリウムおよび水銀混合蒸気内におけるアー
ク放電から生ずる有用な可視放射線は、この種の
アークによるエネルギ消散の数値のモードのうち
のほんの１種に過ぎないことは、斯界においてよ
く知られている。この種のアークを包含する高圧
ナトリウムランプの効率を最適化するためには、
アーク温度、ナトリウムおよび水銀圧力、単位長
当りの電力入力、管径および管壁温度のような変
数の総合的作用の結果としてすべての非有用モー
ドのエネルギ消散を最小にすることが必要であ
る。このような確認の結果として、本考案者等
は、従来技術に周知の経験的技術により直径、管
壁負荷、ナトリウムおよび水銀蒸気圧について最
適化されたHPSランプの現在の設計は、斯界に
おいて最も博識の研究者がこれまで推測しなかつ
た多数の固有の妥協を受けていることを見出し
た。例えば、所与の寸法の管に対して一定の電力
入力とナトリウム圧力を与えたとき、効率は、管
壁温度の増加とともに100〓当り６〜10％増加す
ることが分かつた。この増加の理由は、ナトリウ
ムＤ線の放射の自己吸収が、その自己反転部分に
おいて、一定ナトリウム圧力においては管壁温度
T_Wが増加するにつれて減少するからであり、そ
してこれは、管壁近傍におけるより冷たい中性ナ
トリウム原子の密度が、P_Na／kTwに従つて、
T_Wが増大するにつれて減少するからである。こ
こで、P_Naはナトリウム蒸気圧、ｋはボルツマン
定数である。第１図には、一定のアーク温度およ
びナトリウム蒸気圧力にて1500〓の管壁温度で放
射される追加の放射線が、1300〓の場合との比較
において、スペクトルパワ分布に陰を付した領域
として示されている。同時に、管壁への熱伝導に
よりアークから失われる単位面積当りのエネルギ
の損失は、T_Wが増大するにつれて減少する。こ
れは、アークおよび管壁間の温度勾配が減少する
からである。第２図は、軽負荷発光管の管壁温度
を、独立的に制御可能な炉内部において操作する
ことにより変化させる実験から発光管管壁温度の
関数として測定された効率の依存性を例示するも
のである。 したがつて、すべての他の変数が一定に保持さ
れるならば、このフアクターは、管壁負荷（外壁
表面の単位面積当りの電力）が増加するにつれ、
効率を増加せしめるであろう。何故ならば、管壁
温度は管壁負荷が増加するにつれ増すからであ
る。高管壁負荷は、小管径の管において単位アー
ク長当り高い入力にて動作させることによつて最
もよく達成される。これは、実験的に開発された
設計のHPSランプが約14W／cm²またはそれ以上
の管壁負荷で動作することを要求する傾向があ
り、そしてこれは単位アーク長当り約30W／cmま
たはそれ以上の入力と普通１cm以下の管内径を必
要とした。 このような動作条件からもたらされるアーク温
度は、普通約4000〓であり、単位長当りの入力の
増大とともに増加する。本考案者の研究の結果、
アークの主たる無益な放射エネルギ損失のうちの
内の二種のエネルギ損失（赤外線スペクトルおよ
び赤外連続スペクトル）のアーク温度に関する依
存性は、ナトリウムＤ線における有用な可視放射
のそれよりも相当に大きいことが分かつた。した
がつて、アーク温度が増大するにつれて、これら
の二種の無益なエネルギ損失は、所望のＤ線放射
よりも迅速に増加し、非有用赤外線に対する有用
可視放射の比を減し、それとともに効率を減ず
る。したがつて、一定管壁温度、一定ナトリウム
蒸気圧力および一定管径では、効率は、単位長当
りの入力、したがつて管壁負荷の増大とともに減
ずるであろう。対応的に、このフアクタから、単
位長当りの入力およびアーク温度が減ずるにつ
れ、効率は増大しよう。 それゆえ、直ちに、従来技術のランプにおける
固有の妥協を認めることができる。すなわち、一
つのフアクターは、単位長当りの入力したがつて
管壁負荷の増大につれて効率を増大させ、他のフ
アクターは、単位長当りの入力したがつて管壁負
荷の増大につれて効率を減ずる。単位長当りの入
力の低減における効率の増大およびより高い管壁
温度における効率の増大という２つの別個の効果
を利用することは従来可能でなかつた。何故なら
ば、従来技術において、単位長当りのランプ入力
と管壁温度は、不変的に結合されていたからであ
る。実際には、管壁温度の効果が、単位長当りの
入力の効果よりも若干大きいから、実際の従来技
術のランプにおける正味の効果として、効率は、
測定が最適のナトリウム圧力にてなされるとき、
発光管材料の温度容量により許容される最大値ま
で単位長当りの入力に関して緩やかに増大するよ
うな効率となつた。 一定の管径および単位長当り入力おける効率の
ナトリウム圧力に関する依存性は、斯界において
実験的に周知であり、自己反転ナトリウムＤ線の
赤側ピークおよび青側ピーク間の間隔が80〜100
オングストロームとなるようなナトリウム圧力で
最大効率となる。これは、二つの効果の競合から
生ずる。すなわち、ナトリウム圧力が非常に低い
レベルに向かつて減ずるとき、ナトリウムＤ放射
線の単位放射パワ当りのルーメンは、一定の525
ｍ／Ｗに近づく。しかしながら、総ナトリウム
Ｄ線放射は、ナトリウム圧力の減少とともに減
じ、したがつて、全効率は減少する。他方、最適
値を越えるナトリウム圧力では、それに付随する
ナトリウムＤ線の拡幅のため、この放射線は、目
に不感知性の遠赤および近赤外の領域において増
大することとなる。従つて、平均ルーメン／ナト
リウムＤ線放射の放射パワーは300ｍ／Ｗに向
かつて減ずる。しかしながら、ナトリウムＤ線に
おいて放射される入力エネルギの総割合は、ナト
リウム圧力の増大とともに飽和値に近付く傾向が
あり、したがつて、全ランプ効率は、この領域に
おいてはナトリウム圧力の増大とともに減ずるは
ずである。そこで、ランプ効率の最大値は、低圧
力領域と高圧力領域の中間の最適圧力にて見出さ
れる。 本考案者等の研究の結果、最大効率に対する最
適のナトリウム圧力は、下記のように管径ｄに依
存して変わることが分かつた。最大効率は、管径
と無関係に80〜100オングストロームのＤ線間隔
にて見出されるが、このＤ線間隔を生ずるに必要
とされるナトリウム圧力P_oaは、P_Naが１／√ｄに
比例するという式に従つて管径の増大につれて減
少する。本考案者等は、さらに、アークからの
種々のエネルギ損失モードが、一定のアーク温度
および管壁温度においては、下記のようにナトリ
ウム圧力および管径に依存して変わることを見出
した。すなわち、 アークの単位長当りのナトリウムＤ放射線は、 P² _Nad²に比例する。 アークの単位長当りの赤外線スペクトルは P_Nad^3/2に比例する。 アークの単位長当りの赤外連続スペクトルは P² _Nad²に比例する。 アークの単位長当りの熱伝導損失は、おおむね P_Naおよびｄに無関係である。 １／√ｄに従つて変わるP_Naがその最適値に制
限されると、一定のアークおよび管壁温度におけ
る種々のエネルギ消散モードの直径依存性は、下
記のごとくである。 アークの単位長当りのナトリウムＤ放射線は、
ｄに比例する。 アークの単位長当りの赤外線スペクトルは、ｄ
に比例する。 アークの単位長当りの赤外線連続スペクトル
は、ｄに比例する。 アークの単位長当りの熱伝導損失は、おおむね
ｄに無関係である。 それゆえ、従来技術の400ワツトのHPSランプ
においては入力電力の約1/3にもなる発光管管壁
への熱伝導により消散される入力エネルギの割合
が、より大直径発光管の使用によつて有効に減ず
ることができることが分かつた。全放射線損失は
管径とともに増加するが、熱伝導損失は一定に留
まり、それにより総損失に対してより小割合とな
る。熱伝導損失は主たる非発光エネルギ損失であ
るから、熱伝導分が低減されるとき、発光効率は
増加するはずである。すなわち、発光効率は管径
の増大につれて増大する（ただしナトリウム圧力
が各管径にて最適値に調節されることを条件とす
る）。 また、ランプ設計者に課せられているが斯界の
スペシヤリストによつて確認されないままにこれ
まで通用してきた固有の妥協が存在することも直
ちに分かる。すなわち、管径が増すとき、一定温
度を維持するに必要な管壁に対する熱入力は、管
径に比例して増加するはずであるが、この熱入力
の主成分であるアークからの熱伝導は、一定に留
まる。したがつて、管壁の熱絶縁を改善する特別
の手段なしには、管壁温度は、管径が増すにつれ
減少する。すでに述べたように効率の管壁温度に
関する依存性が大きいため、管径の増大に伴う管
壁温度の減少は、一定の管壁温度で観察されたで
あろう利得を相殺し、逆転してしまう。 さらに、管径が増すとき同時に入力／単位長を
増すことによつて管壁温度を一定に維持しようと
試みることは価値がないことににも注目したい。
これは、可視ナトリウムＤ線よりも無用な赤外線
スペクトルおよび赤外連続エネルギの増大をより
大きくするが、これは、必要とされるアーク温度
の増大と、前者の方が温度係数がより高いためで
ある。 この結果、本考案者等により発見された単位長
当り入力および管径の効率に及ぼす影響は、実際
のランプにおいては、管壁の逆作用によつて否認
されて来たものであり、普通の経験的技術により
HPSランプ設計の問題に挑戦している全世界の
多くのスペシヤリストによつて発見されずに残さ
れていたものである。 本考案者の研究成果は、下記のように要約でき
る。 １ 管壁温度が増すと（すべての他のフアクタは
一定に保持される）、ナトリウムＤ線の中心の
放射の自己吸収が減ずるため、発光効率は増
す。このスペクトル領域において放出せしめら
れる放射線の各追加のワツト毎に、総光出力に
対して約500Wが賦与される。 ２ 単位長当りの入力が減ずるにつれ（他のすべ
てのフアクタは一定に保持される）、発光効率
は従来技術のランプよりも増大する。何故なら
ば、無益の赤外放射線が、有用なナトリウムＤ
線放射よりも大きな割合で減少するからであ
る。単位長当り入力の減少に伴う効率のこの上
昇は、単位長当り入力の消失まで、無限に継続
すわけではないことに留意されたい。効率の継
続的増加は制限され、そして究極のところ、熱
伝導損失それ自体は、どの放射損失よりもアー
ク温度に対する依存係数が低いという事実のた
め逆転される。ある低い単位長当り入力におい
ては、熱伝導に起因するエネルギ損失は、所望
のＤ線放射に比して大きくなりぎ、効率の増加
を制限し、逆転する。それゆえ、20〜25W／cm
の近傍に最適の単位長当り入力が存在し、そし
てこれは多くの従来技術による高圧ナトリウム
ランプの動作値よりも相当に低い。 ３ 管径が増大するにつれ（ナトリウム圧力は最
適値に調節され、他のすべてのフアクタは一定
に保持される）、効率は増大する。何故ならば、
無益な熱伝導損失が、有用な放射損失に比して
低減されるからである。 第３図は、管径をパラメータとして単位長当り
の入力に対する効率の関係をプロツトした図であ
る（内径0.7cmの従来形式の400ワツトランプの効
率に標準化されている）。各直径に対して、管壁
温度は一定、ナトリウム圧力は最適値と仮定す
る。この簡単化されたエネルギ平衡図において、
管径に対するアークの輻射温度分布の形状の変化
は無視されてる。このフアクタがより詳細な計算
において含まれるとき、管径に関する効率の増大
は含まないものほど大きくないが、傾向は同一で
ある。最適の単位長当り入力における効率の増大
値の存在は、これらの計算において明らかに見る
ことができる。最適単位長当り入力は、25〜25ワ
ツト／cmの近傍にあるように見受けられ、そして
これは多くの従来形式のランプの値よりも相当に
低い。 ［問題点を解決するための手段］ 本明細書に記述される概念および原理は、最大
効率を得るように高圧ナトリウムランプを最適化
する手段についての従来技術における理解と相違
している。例えば、米国特許第3906272号の第１
図には、各ワツト数のランプに対する最適の発光
管内径および設計中心アーク電圧降下について開
示されているが、この特許は、この最適直径が本
考案者等が発見した２つの競合する機構から生ず
ることを認識していない。本考案者等は、管壁温
度を十分に高く保持するに適当な熱絶縁手段を用
いれば、効率は、上記特許において最適であると
開示されている直径の少なくとも２倍まで直径の
増大とともに増加し続けることを見出した。 本考案の目的は、発光管材料により許容される
最大値（多結晶質アルミナに対して約1500〓）よ
り低い範囲においてHPSランプの動作管壁温度
を増大させる手段を設け、それにより管壁温度の
100〓の増加当り約６〜10％効率を増加せしめる
発光管を提供することである。動作管壁温度は、
発光管の改良された熱絶縁によつて、あるいは発
光管材料の一次的熱輻射や熱伝導の減少によつて
増加できる。ナトリウム−水銀アマルガムため温
度を最適のナトリウム蒸気圧力を生ずる値に維持
する手段が設けられねばならない。 本考案の特定の目的は、動作管壁温度を増大さ
せる手段を従来技術の発光管より相当に大管径の
発光管と結合し、管壁負荷の低減に拘りなく、管
壁温度を発光管管壁材料により許容される最大値
（多結晶質アルミナの場合約1500〓）またはその
近傍に維持することによつて、前記大管径と関連
する効率の利得を達成しようとするものである。
従来の発光管は、約0.6〜1.0cmの管外径を有し、
約14〜20W／cm²の管壁負荷で動作した（最適に設
計された場合）。従来の発光管はまた、一般に、
アークの単位長当り約25〜50W／cmで動作した。
本考案においては、アーク長の単位cm当りの電力
消費は、一般にそれよりも小さい。 本考案の技術からもたらされるランプ設計にお
ける変化を示すために、1960年代の後半以来市販
商品であり、ほぼ1973年以来機械的寸法、製造材
料または性能規格に関して実質的に変更されてい
ないような400WのHPSランプについて考察す
る。この種のランプは、普通50000ｍ、125
ｍ／Ｗに規格され、平均でその性能規格を越さな
い。すべての製造業者により使用される発光管
は、寸法においてほぼ類似である。かくして、こ
の種のランプは、従来技術の教示にしたがつて十
分に最適化されていた考えることができる。 ［実施例］ 以下の実施例１は、従来技術のランプの性能と
本考案の教示に従つて、発光管材料としてアルミ
ナに代つて透光性の多結晶質酸化イツトリウム
（イツトリア）を使用して製造されたランプの性
能との比較を例示するものである。 両透光性セラミツクとも、赤外スペクトル領域
においては不透明になるという性質を有してい
る。アルミナは、約４ミクロンないし約７ミクロ
ンの間で吸収性となり、イツトリアは、約７ミク
ロンないし約９ミクロンの間で吸収性となる。し
たがつて、イツトリアは、約1200℃の温度にてア
ルミナよりも本質的に熱放射が少い。 米国特許第4147744号および米国特許第4115134
号に開示されるように、透光性多結晶質イツトリ
ア発光管の熱輻射発散度は、約0.11と測定されて
おり、他方多結晶質アルミナの熱輻射発散度は普
通0.020である。これにより、イツトリア発光管
は、所与の単位面積当り電力消費でより高い管壁
温度に達することができ、そして本考案の目的に
より重要なことは、単位面積当りより低い電力に
てアルミナ発光管温度に等しい温度に達すること
ができる。かくして、本考案に従うと、従来技術
に従つて設計された発光管に等しい温度またはそ
れにほぼ等しい温度に維持され、管径がより大き
く、かつ管壁負荷がより低いイツトリア発光管に
よつて、効率がより高いランプが提供され得る。 ［実施例 １］

【表】 ここでは従来技術のランプに比して本考案ラン
プの電流密度および管壁負荷がともに相当減少し
ていること、および管壁温度の若干の低減に拘ら
ず効率が相当に増大していることに注意された
い。米国特許第3906272号は、従来技術の400ワツ
トランプに対する最適管径を開示していないこと
が注目される。しかしながら、400ワツトレベル
に対する曲線の外挿から、従来技術に従うと
0.732cmが最適値にきわめて近いと考えられるこ
とができることが確認される。 前表に掲げた管壁温度およびこの明細書中の管
壁温度は、deGroot，J.J.著「Comparison
Between the Caluculated and the Measured
Radiance at the Center the Ｄ−line in ａ
High Presuure Sodium Vaper Discharge」
Proc.2nd IEE Conference on Gas Discharge，
London，P.124（1972）で説明された輻射測定法
によつて測定されたものである。この方法は、±
20〜30゜の精度をもつと信じられている。 第２図は、本発明に従つて作られた150W、
55V、HPSランプを従来技術の150W、55V、
HPSランプに比較した結果を示すものである。
本発明によるランプは、８mmの内径のイツトリア
発光管を有しており、他方従来技術のランプは、
5.87mmの内径のアルミナ発光管を有した。これ
は、この種のランプに最適値であるとして米国特
許第3906272号に開示される5.75mmの直径に非常
に近い。 ［実施例 ２］

【表】 ここでは、本考案に従うランプは、従来のラン
プに比して、電流密度および管壁負荷とも相当に
減少しており、しかも直径が米国特許第3906272
号において最適値であるとして開示されているも
のより39％大きくても、同様により高い効率を有
していることの注目されたい。実施例２のランプ
に対する効率の利得は、実施例１のそれよりも大
きいが、これは実施例２の新しいランプの管壁温
度が従来のランプの管壁に近いためである。 実施例３は、熱放射損失低減のためイツトリア
発光管を採用した本考案に従う50Wランプと、従
来技術の50Wランプの２種ＡおよびＢとの効率の
比較を示すものである。従来ランプＡは、約１年
だけ製造されたもので、管壁負荷が非常に低くか
つ管壁温度が非常に低いため、従来技術に従つて
最適化されていないものとして知られている。同
一の寸法のイツトリア発光管を用いて本考案にし
たがつて製造された実験的ランプは、発光管管壁
温度が相当に増大され、効率もそれに対応して増
大されている。最近発表された従来技術のランプ
Ｂは、周知の従来技術の原理に従い、すなわち発
光管管径を減じ、アーク長を短縮し、管壁負荷を
増大することにより50Wランプをさらに最適化し
ようとの試みを示すものである。 ［実施例 ３］

【表】 発光管 イツ
トリア アルミナ アルミナ
アーク電圧降下 (V)
54. 52. 52.

【表】 米国特許第3906272号に従うこのランプの最適
管径は、0.335cmである。本考案に従うランプは、
この最適管径から40％以上の偏差を有するに拘ら
ず、等しい効率を有することに留意されたい。さ
らに従来技術のランプＡは、その光束の維持と製
造の容易性を改善する目的で、故意にアルミナに
対する最適値以下の壁負荷で設計されている。こ
れらの利点は本考案のランプでは保持されている
が、最近の技術によるランプＢでは失われてい
る。 ここまで、本考案を例示するために使用された
特定の例では、イツトリア発光管を使用してき
た。しかしながら、本発明の主題であるところ
の、大管径、低管壁負荷、低アーク電流密度を有
し、管壁に対する単位面積当りの熱入力が減ぜら
れたに拘らず1100℃以上、好ましくは1200℃近傍
の発光管表面管壁温度を有する発光管を提供する
ために、熱放射損失を減ずるための他の手段も使
用できる。 以下の実施例４においては、熱放射損失を低減
するために、赤外線反射シールドの使用を説明す
る。 ［実施例 ４］ 従来形式の400Wランプを、7.3mmの内径および
8.9mmの外径を有するアルミナ発光管を通常の
7720型のガラス外被内に配置して構成した。しか
しながら、外被内に、内径29mm、外径33mmの石英
スリーブを発光管を囲むように配置した。石英ス
リーブの内表面上には、酸化インジウムと酸化ス
ズとより成る赤外線反射被覆を形成した。このラ
ンプの動作特性は下記のように集約される。 入力 400W 発光管管壁温度 1257℃ Ｄ線ピーク間の間隔 52オング ストローム 効率 123.8ｍ／Ｗ 10％の管壁反射損失 を較正した効率 136ｍ／Ｗ 400Wでは、管壁温度は、従来の7.3mmの内径設
計と通常関連して生ずる1200℃よりも高くなる。
かくして、石英スリーブを使用すると、管に関し
てより大管径の使用が可能になる。しかしなが
ら、このようなスリーブの使用は、発光管により
放射される光が通過しなければならない追加のガ
ラス障壁を設けることになる。２つのガラス障壁
から反射される放射線の大部分は、ランプ内の吸
収により失われる。約124ｍ／Ｗのこの観測さ
れた効率がこの損失について修正されると、発光
管の効率は、熱保護手段なしに取り付けられた同
じ発光管の効率以上に相当に増加されており、そ
して、実際に、従来の400ワツトランプから得ら
れる125ｍ／Ｗより相当に大きいことが分かる。
この効率の増加は、高い管壁温度の結果である管
壁近傍における低ナトリウム原子密度によつても
たらされるナトリウムＤ線射線の自己吸収の減少
によつて生じたものである。 以下の実施例５においては、熱絶縁体の輻射反
射器としての原理を大直径を有する発光管に応用
した例が説明される。 ［実施例 ５］ ランプ（ランプＣ）は、内径11.0mm、外径12.5
mmの大直径アルミナ発光管を、円筒状の7720型ガ
ラス外被内に配置して構成した。外被の内表面上
には、実施例４の被覆に類似の赤外線反射被覆を
配した。ランプＣの性能を、赤外線反射被覆をも
たない類似のランプ（ランプＤ）（ただし、発光
管端部温度、したがつてナトリウム−水銀アルマ
ガスの圧力を上げるため、発光管端部にニオブの
熱遮蔽体をもつ）の性能と比較した。ランプの性
能は下記のように集約される。

【表】 これらの結果は、赤外線反射膜が発光管温度を
上昇させることを示している。同様のＤ線におけ
る光束を比較すると、管壁温度の上昇から利益が
得られることが示される。従来設計のランプは、
400Wで125ｍ／Ｗで動作し、1000Wでは135
ｍ／Ｗで動作する。700におけるランプＣと比較
すると、本考案に依ると、従来のHPSランプ設
計法を利用するよりも高効率が得られることが示
されている。ランプＣは、700Wにて、1000Wの
従来ランプよりも高効率を有している。 本発明が、従来技術において具体化される
HPSランプ設計ルールと如何に異なるかを例示
するため、表−１にデータを提示する。表−１
は、従来技術の教示にしたがつて設計された現在
市販の70W以上の全ワツト数のランプを包含する
多数の高圧ナトリウムランプに対する、寸法、平
均電流密度、管壁負荷、アーク負荷を示してい
る。ここで、電流密度＝Ｉ／π（ID／２）²、管壁
負荷＝Ｐ／（π×OD×AL）、アーク負荷＝Ｐ／
ALとした。ただし、Ｉ＝ランプ電流、Ｐ＝ラン
プ入力、AL＝電極先端間距離、ID＝発光管内
径、OD＝発光管外径である。

【表】

【表】

【表】 注意すべき重要な点は、250と250Sランプとの
比較である。後者は、従来技術の教示に従い前者
よりも高い効率を得るように最適化されたもので
ある。250Wランプは、14.6W／cm²の管壁負荷、
0.732cmのIDを有し、約26500ｍの光束を供給
し、他方250Sランプは、19.44W／cm²の管壁負荷、
0.587cmのIDを有し、約29000ｍの光束を供給す
る。米国特許第3906272号の教示に従うと、この
ランプに対する最適管径は約0.55cmである。した
がつて、従来技術の教示にしたがつて効率の増大
を得るように寸法パラメータを変更すると、発光
管の管径はより小さくなる方向に向かい、その結
果管壁負荷は増大する。この教示は、本発明の技
術思想と正反対である。 表１に示されるランプは、従来技術の教示にし
たがつて最大の効率をるように、普通に設計され
ている。どのランプも、電流密度が8.0A／cm²程
度に小さくなるように十分大きな直径で設計され
ていない。また、いずれのランプも、13W／cm²程
度に低い管壁負荷で設計されてもいない。さら
に、指示さらた効率は、一般に、管壁温度の上昇
とともに増大するように見受けられ、すべての管
壁温度は、約1100℃を越えているように見受けら
れる。かくして、米国特許第3906272号に引用さ
れる各ランプに対する最適管径は、従来技術によ
り構成された高圧力ナトリウムランプに対する
1100℃の最低温度をもたらし得る最大可能な直径
を表わすものに過ぎないと結論される。 本考案にに依るランプは、好ましい具体例にお
いては、電極２が端部に封止された非ガラス質発
光管１より成る。発光管１は、ナトリウム、水銀
および始動ガス、代表的にはキセノンを含んでい
る。金属枠体３は、発光管に対する支持体と、上
部電極に対する電路を提供する。支持線４が、ガ
ラスプレス部５に埋め込まれており、下部電極に
対する電気的接続を構成している。発光管アセン
ブリは、ガラス外被ないし外囲器６内に収納され
ている。管１はイツトリアより成り、これに依つ
て作られた150Wランプおよび400Wランプに対す
る結果は、それぞれ実施例１および２に示されて
いる。 再度繰り返すと、本考案に依れば、発光管表面
からに熱損失損失を減ずる適当な手段を設けて、
管壁表面の単位表面積当りの熱エネルギ入力が減
じてさえ管壁温度が1100℃以上に維持されるよう
にすれば、さらに高い効率をされに大きな管径で
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は1300〓および1500〓の管壁温度におい
てナトリウム共鳴輻射をスペクトル輻射束対波長
によりプロツトした特性図、第２図は最適ナトリ
ウム蒸気圧にて相対効率を発光管管壁温度の関数
として表わす特性図、第３図は内径2.0，1.5，
1.1，0.7cmの各発光管に対して、最適ナトリウム
蒸気圧および一定管壁温度（約1500〓）において
HPSランプの相対効率を単位アーク長（cm）当
り入力に対してプロツトした特性図、第４図は本
考案に依るHPSランプの透視図である。 １……発光管、２……電極、３……金属枠体、
４……支持線、５……ガラスプレス部、６……外
囲器または外被。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ (a) 両端に電極を具備し、ナトリウム、水銀
   および始動ガスを含む非ガラス質発光管を備
   え、 (b) 該発光管の内径が、下記の不等式、すなわ
   ち Ｉ／π（ID／２）²≦８アンペア／cm² ここにＩはランプの設計中心動作電流（アンペ
   ア）である、 を満足するに十分大きい設計値ID（cm）を有し、 (c) 前記発光管のアーク長（電極チツプ間の距
   離（cm））が、下記の不等式、すなわち Ｐ／π×OD×AL≦13ワツト／cm² ここに、Ｐはランプの設計中心動作電力
   （ワツト）、ODは前記非ガラス質発光管の外
   径（cm）で、ID値＋壁厚の２倍に等しい、 を満足するに十分の設計値ALを有し、そし
   て (d) ランプの前記発光管壁の表面の温度を1100
   ℃より高く維持するため、前記非ガラス質発
   光管表面からの熱損失を低減するための手段
   を包含し、該熱損低減手段が前記発光管の材
   料それ自体より成るか、発光管を取り囲むラ
   ンプ外囲器内部またはランプ外囲器上に配置
   された熱絶縁手段より成ることを特徴とす
   る、効率が改善された高圧ナトリウムラン
   プ。 (2) 前記発光管がイツトリアより成る実用新案登
   録請求の範囲第１項記載のナトリウムランプ。