JPH0258734B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は透光性の単結晶アルミナからなる発光
管を備えた高圧放電ランプ、特にその発光管に関
するものである。

白熱電球は、演色性がよく、一般家庭において
も容易に取付け、取外しができるところから、屋
内照明用の主力ランプのひとつとして広く普及し
て来たものである。しかし、省エネルギー時代を
迎えて、白熱電球の低効率が問題となりつつあ
り、最近では電球に代わる小形で高輝度の放電ラ
ンプの開発が強く要望されるようになつて来た。
具体的にはたとえば、単結晶アルミナからなる発
光管を用いた高圧ナトリウムランプ、特に高演色
性高圧ナトリウムランプである。この高圧ナトリ
ウムランプの発光管は、発明者らが先に提案した
第１図に示すような構成が採られる。すなわち、
単結晶アルミナからなる発光管１の両端部内面
に、直接、電極導体２，３を封着した構成が採用
される。

ところで、このような構成を採用する第１の理
由は、ランプの小形化（低電力化）に伴つて必然
的に発光管端部の熱損失（電極損失も含む）のラ
ンプ電力に占める割合が大きくなるものである
が、これをできるだけ軽減し、ランプの小形化に
伴うランプ効率の低下をできるだけ抑制するため
であり、第２の理由は、発光管１の両端部の構造
を単純にしてランプの製造コストを安くしようと
するためである。実際、発明者らが単結晶アルミ
ナ管を用い、第１図の構成を採用して試作した平
均演色評価数Raが75以上の高圧ナトリウムラン
プすなわち高演色性高圧ナトリウムランプの小形
50Wランプでは、45ｍ／Ｗの高いランプ効率を
得た。これは従来このランプで一般的に採用され
て来た構成、すなわち、発光管端部に多結晶アル
ミナからなるエンドキヤツプを介して電極、ある
いは電極導体が封止られた構成で、同一の管壁負
荷で設計試作した発光管からなる50Wの高演色性
高圧ナトリウムランプの最大ランプ効率37ｍ／
Ｗを大幅に上まわるものである。したがつて、こ
のランプは本来このランプが備えている優れたラ
ンプ光色とあいまつて屋内とりわけ店舗や一般家
庭の白熱電球に置きかわる可能性を十分に秘めて
いるランプであるということができる。

しかしながら、このような構成の発光管を備え
た小形ランプでは、ランプ点灯後短時間のうちに
場合によつては発光管の製造段階、すなわち、発
光管１と電極導体２，３との封着の段階において
発光管１の電極導体２，３との封着端部がクラツ
クし、封入気体（Xe，Ne，Ar等）がリークして
点灯不能に至るという由々しい事態を招くことが
多い。このようなクラツク発生の原因は、発光管
１の単結晶アルミナ管の端部にあらかじめ残留し
ている歪や微少クラツクに存在するものであり、
直接には電極導体２，３の封着の際、加熱溶融さ
れる封着セメント４，５に残留する内部応力や、
ランプ点灯の際、放電アークから電極６，７、お
よび電極導体２，３を介して発光管１の端部に至
る熱伝導に起因する熱応力が引金となつてひき起
こされるものである。単結晶アルミナ管の現在あ
るいは近い将来の製造および切断加工の技術をも
つてしても、この端部に残留する歪や微少クラツ
クを完全に除去することは至難なことである。

本発明は、単結晶アルミナからなる発光管を備
えた高圧放電ランプの発光管の製造中またはラン
プ点灯中における単結晶アルミナ発光管のクラツ
ク事故を防止することのできる高圧放電ランプを
提供することを目的とするものである。

以下、本発明の実施例について図面を参照して
詳細に説明する。

第２図は本発明にかかる50Wの高演色性高圧ナ
トリウムランプの発光管の構成を示すものであ
る。同図に示すように、本発明実施例の高圧ナト
リウムランプは、内径4.1mmの単結晶アルミナ発
光管１と、先端部に電極６，７をそれぞれ保持し
た電極導体であるニオブ管９，１０とを備えてい
る。発光管１の端部は端面近傍とこの端面近傍よ
り内側に位置する内側部分とからなつている。ニ
オブ管９，１０には外径4.0mmの径大部１１，１
２と外径3.0mmの径小部１３，１４とがそれぞれ
形成されている。そして、ニオブ管９，１０の径
大部１１，１２は発光管１の内側部分の内面に封
着セメント４，５によりそれぞれ封着され、径小
部１３，１４と発光管１の端面近傍の全内面との
間には間隙が設けられている。発光管１とニオブ
管９，１０の径大部１１，１２との封着の際、加
熱溶融される封着セメント４，５は、その毛細管
現象により、ニオブ管９，１０の径大部１１，１
２と発光管１の内面とによつて形成される0.05mm
という非常に狭い円筒状の間隙に流れ込んでその
両者を固着するものであつて、発光管１の端面や
この端面近傍の内面に流れることはない。

発光管１の内部にはナトリウムアマルガム８と
ともに、始動または緩衝気体として、ネオンとア
ルゴンとの混合ガスまたはキセノンガスが封入さ
れている。さらに発光管１の両端部外周面には、
タンタルからなる熱保護膜１５，１６が付設され
ていて、ランプ動作時には発光管１の内部、特に
電極６，７から放射される熱や光を電極後方のニ
オブ管９，１０と発光管１の前記封着部境界に存
在する管内最冷点部閉じ込めてこの最冷点部の温
度を高める働きをなす。したがつて、発光管１の
管内ナトリウム蒸気圧が高められ、ナトリウムＤ
線の自己反転、および可視域すべてのスペクトル
線幅が大きくなり、このランプでは通常の高圧ナ
トリウムランプより高い色温度、よい演色性を実
現できるものである。なお、発光管１の管内ナト
リウム蒸気圧は熱保護膜１５，１６の発光管１の
長手方向の長さにより、かなり広範囲にわたり調
節することができるものである。

以上のように、本発明実施例によれば、ニオブ
管９，１０の径大部１１，１２が発光管１の内側
部分の内面に封着セメント４，５により封着さ
れ、その径小部１３，１４と発光管１の端面近傍
の内面との間には間隙が設けられているので、封
着セメント４，５と発光管１の端面および端面近
傍の内面との接触が回避される。このため、単結
晶アルミナ発光管１の端面やこの端面近傍に少々
の歪や微少なクラツクが残留していても、封着セ
メント４，５の溶融固着後にこれに残留する応力
や、ランプ点灯の際に発生する熱応力によつて引
き起こされる発光管１の端面および端面近傍にお
けるクラツクの発生を完全に防止することができ
る。

なお、本実施例においては、内径4.1mmの発光
管１に対して、ニオブ管９，１０の径小部１３，
１４の外径を3.0mmとし、両者間の間隙を0.55mm
とした例について説明したが、前記毛細管現象に
よる封着セメントの溶融条件は間隙の大きさのみ
ならず、封着セメント４，５の性質、さらには電
極導体として使用される金属の種類にも依存する
ものであるが、発光管１の端面やその近傍の内面
における封着セメント４，５の溶融、固着を防止
するために、前記間隙の大きさを0.2mm以上にす
るのが好ましい。

さらに、本発明によれば、次のような効果を得
ることができる。第２図に示す発光管１の両端部
外周面に付設される熱保護膜１５，１６の働きは
既に説明したとおりである。ところで、本発明に
よれば、ニオブ管９，１０の表面積、およびその
一部の横断面積は、従来の発光管１（第１図）の
それよりも小さくなつている。したがつて、ラン
プ動作時における発光管１の両端部における、熱
輻射、熱伝導による熱損失も従来のものに比して
軽減されることになり、最冷点の温度が高められ
る。よつて、既に述べたところの理由により、所
定のランプ光色、すなわち所定の管内ナトリウム
蒸気圧を実現するための熱保護膜１５，１６の発
光管長手方向の長さは、第１図に示した構成の発
光管の場合より短かくすることができる。熱保護
膜１５，１６はもともと発光管１内の放電アーク
からの発光を遮蔽するものであるから、この長さ
が短かくなるということは直接ランプ全光束の増
大に導くものである。第２図に示す発光管１を備
えた50Wの高演色性ナトリウムランプでは約３
ｍ／Ｗの改善をみた。すなわち、本発明にもとづ
く高圧放電ランプは、最初に述べた効果に加え
て、ランプ効率の増大という効果をも奏するもの
である。

第３図は本発明にかかる50Wの高演色性高圧ナ
トリウムランプの発光管の別の構成を示すもの
で、第２図のものとはニオブ管の構成が相違する
のみで、他は全く同じである。この場合は、ニオ
ブ管１７，１８が径大部１９，２０と、径小部２
１，２２とを有することは第２図のものと同様で
あるが、端部にも別の径大部２３，２４を有して
いることが異なつている。この第３図のものも第
２図のものと同様、上述した効果を有するもので
ある。

なお、上記各実施例においては、電極導体とし
てニオブ管を使用する例を説明したが、タンタル
管、ジルコニウム管、チタン管、モリブデン管等
が適宜使用されるものである。

また、本発明は高圧ナトリウムランプのみなら
ず、メタルハライドランプ等の高圧放電ランプに
も実施することができるものである。

以上説明したように、本発明の高圧放電ランプ
は、端部が端面近傍とこの端面近傍より内側に位
置する内側部分とからなる透光性の単結晶アルミ
ナ発光管と、先端部に電極を保持した電極導体と
を備え、前記電極導体には径大部と径小部とが形
成されており、この径大部が前記発光管の内側部
分の内面に封着セメントにより封着され、前記電
極導体の径小部と前記発光管の端面近傍の内面と
の間に間隙が設けられているものであり、したが
つて発光管と電極導体との封着の際、発光管の端
面や、この近傍発光管内面に封着セメントが溶融
固着することがなく、発光管製造中またはランプ
点灯中において発光管がクラツクするというこれ
まで頻発した事故を完全に防止することができ、
またランプ効率をも向上することができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は先に提案された高圧ナトリウムランプ
の発光管の縦断面図、第２図および第３図はそれ
ぞれ本発明の実施例である高圧ナトリウムランプ
の発光管の縦断面図である。 １…発光管、４，５…封着セメント、６，７…
電極、９，１０，１７，１８…ニオブ管、１１，
１２，１９，２０…径大部、１３，１４，２１，
２２…径小部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 端部が端面近傍とこの端面近傍より内側に位
   置する内側部分とからなる透光性の単結晶アルミ
   ナ発光管と、先端部に電極を保持した電極導体と
   を備え、前記電極導体には径大部と径小部とが形
   成されており、この径大部が前記発光管の内側部
   分の内面に封着セメントにより封着され、前記電
   極導体の径小部と前記発光管の端面近傍の内面と
   の間に間隙が設けられていることを特徴とする高
   圧放電ランプ。