JPH09147794A

JPH09147794A - 無水銀不飽和形高圧ナトリウムランプ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09147794A
Application number: JP30529095A
Authority: JP
Inventors: Taku Sumitomo; 卓住友; Naoki Saito; 直樹齋藤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-11-24
Filing date: 1995-11-24
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ナトリウムの封入のために排気管を要せず、
容易に製造できると共に水銀灯用の定電力形安定器で点
灯できるようにする。【解決手段】無水銀不飽和形高圧ナトリウムランプで
あって、透光性部材よりなりキセノンガスが封入されて
気密封止された発光管２内の放電空間に、点灯中に放電
空間内に蒸発、気化するナトリウムが不飽和状態となる
ように、クロム酸ナトリウムと、四硫化二ナトリウム、
二硫酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、硝酸ナトリウ
ム、メタバナジン酸ナトリウム、二バナジン酸ナトリウ
ム、モリブデン酸ナトリウム、シュウ酸ナトリウム、及
びアジ化ナトリウムからなる群より選ばれた少なくとも
１つの所定量のナトリウム無機化合物と、ジルコニウム
−アルミニウムからなる所定量のゲッタとを封入した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無水銀不飽和形高
圧ナトリウムランプ及びその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高圧ナトリウムランプとして
は、飽和形のランプと、不飽和形のランプの２種類が知
られている。飽和形高圧ナトリウムランプは、透光性ア
ルミナセラミック、または単結晶アルミナからなる発光
管の内部の放電空間内に、キセノンガスと発光物質とし
てのナトリウム、及び緩衝ガス用金属としての水銀を、
ランプ点灯中に発光管内でナトリウム及び水銀が蒸発、
気化する量以上に封入すると共に、発光管の内部両端に
は電極を設けた発光管を、内部が高真空に保たれた外管
に収納して形成されている。

【０００３】しかしながら、このような飽和形高圧ナト
リウムランプは、定電力形の水銀灯安定器を使用できな
いほか、使用する照明器具の大きさや形状等によりラン
プ電圧が上昇して立ち消えを起こす恐れがあり、また、
動程中のランプ電圧上昇により最終的にはランプが点灯
と消灯を繰り返して寿命に至る。

【０００４】そこで、上述の問題を解決するために、ナ
トリウムと水銀の封入量を少なくして、ランプ点灯中に
も不飽和状態に保つ不飽和形高圧ナトリウムランプも実
用化されるようになってきた。

【０００５】図２及び図３は、特開昭５２−３２７９号
公報に開示された従来の不飽和形高圧ナトリウムランプ
の要部を示すものである。この不飽和形高圧ナトリウム
ランプは、両端に電極１が配設された発光管２の内部の
放電空間に、始動用希ガスであるキセノンガスと、発光
物質としてのナトリウム、及び緩衝ガス用金属としての
水銀を、点灯中に発光管２内でナトリウム及び水銀が不
飽和状態に保たれるように、つまり、発光管２の最冷部
の温度が変化しても発光管２の内部蒸気圧が殆ど変化し
ないように少量封入して構成されている。発光管２は、
略円筒状であって透光性多結晶アルミナ、またはサファ
イアからなり、その両端が閉塞体３により気密封止され
ており、閉塞体３には、発光管２の内部側に電極１が設
けられた排気管４が貫通するように設けられている。

【０００６】このような不飽和形高圧ナトリウムランプ
では、発光管２の内部へのナトリウムの封入量を微量に
調整するために、以下のようにして封入がなされる。ま
ず、ナトリウムと窒素の化合物である所定量のアジ化ナ
トリウムを溶剤であるメチルアルコールに溶かし、小型
のカップ状に形成された封入物容器５内に注入する。次
に、これを空気中乾燥、次に真空乾燥させてメチルアル
コールを完全に蒸発させ、さらに、その封入物容器５内
にアルミニウム−ジルコニウム−水銀合金を入れる。ま
た、発光管２の排気管４は、始めは開口しているため、
一方の排気管４の開口から排気管４内に上述の封入物容
器５を挿入し、その端部を封止させる。そして、他方の
排気管４から排気して内部を真空にすると共に、封入物
容器５の部分を加熱してアジ化ナトリウムをナトリウム
と窒素に分離させて窒素を排気させ、封入物容器５の部
分をさらに高温に加熱させて、アルミニウム−ジルコニ
ウム−水銀合金から水銀を分離させる。このとき、ナト
リウムと水銀は、封入物容器５が挿入された排気管４か
ら発光管２の内部に移動し、低温に保たれた発光管２の
内部に溜まる。そして、排気管４を冷却してキセノンガ
スを封入し、排気管４を所定の長さに切断して封止し、
封入物容器５の部分を切除する。そして、このように構
成した発光管２を、内部が高真空に保たれた外管に収納
してランプが構成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように構成された従来の不飽和形高圧ナトリウムランプ
においては、発光管２に排気管４を設けなければナトリ
ウムの封入を行うことができず、また、その封入のため
の工程数が多く、製造がしにくいという問題点があっ
た。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、ナトリウムの封入のた
めに排気管を要せず、製造が容易で水銀灯用の定電力形
安定器を用いて点灯できる無水銀不飽和形高圧ナトリウ
ムランプを提供することにあり、また、別の目的とする
ところは、その製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を
解決するため、請求項１記載の発明にあっては、無水銀
不飽和形高圧ナトリウムランプであって、透光性部材よ
りなりキセノンガスが封入されて気密封止された発光管
２内の放電空間に、点灯中に放電空間内に蒸発、気化す
るナトリウムが不飽和状態となるような所定量のナトリ
ウム無機化合物と、所定量のゲッタとを封入したことを
特徴とするものである。

【００１０】請求項２記載の発明にあっては、請求項１
記載の無水銀不飽和形高圧ナトリウムランプにおいて、
前記ナトリウム無機化合物が、クロム酸ナトリウムと、
四硫化二ナトリウム、二硫酸ナトリウム、亜硝酸ナトリ
ウム、硝酸ナトリウム、メタバナジン酸ナトリウム、二
バナジン酸ナトリウム、モリブデン酸ナトリウム、シュ
ウ酸ナトリウム、及びアジ化ナトリウムからなる群より
選ばれた少なくとも１つのナトリウム無機化合物であ
り、前記ゲッタが、ジルコニウム−アルミニウムである
ことを特徴とするものである。

【００１１】請求項３記載の発明にあっては、請求項２
記載の無水銀不飽和形高圧ナトリウムランプにおいて、
前記ゲッタの封入量を、前記発光管２の内容積に対し
て、０．０４ｍｇ／ｃｍ³乃至１．２ｍｇ／ｃｍ³とし
たことを特徴とするものである。

【００１２】請求項４記載の発明にあっては、請求項
１、乃至請求項３のうちの１つの請求項記載の無水銀不
飽和形高圧ナトリウムランプの製造方法であって、前記
ナトリウム無機化合物とゲッタとを前記発光管２外で混
合させた後に、キセノンガス雰囲気中で前記発光管２に
封入したことを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の無水銀不飽和形
高圧ナトリウムランプ及びその製造方法の一実施の形態
を示すものであり、この無水銀不飽和形高圧ナトリウム
ランプは、両端に電極１を備えてなる発光管２を、外管
６内に収納して構成されている。

【００１４】発光管２は、透光性アルミナセラミックに
より略円筒状に形成され、その内径は４．５ｍｍ、外径
が５．９ｍｍ、全長が７１ｍｍであって、内容積が１ｃ
ｍ³とされている。そして、発光管２の両端の開口に
は、ニオビウム（Ｎｂ）と１％のジルコニウム（Ｚｒ）
からなる導電管７が挿入され、その導電管７は、酸化ア
ルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ
₃）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化カルシウム
（ＣａＯ）からなるフリット８により発光管２に接着さ
れて、発光管２が気密に封止されるようにされている。
また、導電管７の発光管２内部側の先端には電極１が設
けられており、発光管２の内部の両端に保持された電極
１間の距離は５３ｍｍとされている。

【００１５】そして、発光管２の内部には、水銀を含ま
ない封入物として所定量のナトリウム無機化合物と、所
定量のゲッタが封入され、また、緩衝ガスとしてキセノ
ンガスが４×１０⁴Ｐａ封入されている。ナトリウム無
機化合物は、クロム酸ナトリウム（Ｎａ₂Ｃｒ₂Ｏ₄）
と、四硫化二ナトリウム（Ｎａ₂Ｓ₄）、二硫酸ナトリ
ウム（Ｎａ₂Ｓ₂Ｏ₇）、亜硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ
₂）、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ₃）、メタバナジン酸
ナトリウム（ＮａＶＯ₃）、二バナジン酸ナトリウム
（Ｎａ₄Ｖ₂Ｏ₇）、モリブデン酸ナトリウム（Ｎａ₂
ＭｏＯ₄）、シュウ酸ナトリウム（Ｎａ₂Ｃ₂Ｏ₄）、
及びアジ化ナトリウム（Ｎａ₂Ｎ₃）からなる群より選
ばれた少なくとも１つの無機化合物とされ、ゲッタは、
８４重量％のジルコニウム（Ｚｒ）と１６重量％のアル
ミニウム（Ａｌ）により形成されている。このような封
入物は、発光管２をキセノンガス雰囲気中に入れ、発光
管２の一方の開口から、所定量のナトリウム無機化合物
と所定量のゲッタとを混合した粉末を発光管２の内部に
封入し、その開口に電極１を設けた導電管７を挿入し
て、フリット８により接着させて発光管２を気密封止す
ることにより発光管２に封入されて製造される。

【００１６】外管６は、硬質ガラスからなり、直径が５
０ｍｍで一端が閉じられた略円筒状に形成され、他端に
は口金９が設けられている。そして、上述のように構成
された発光管２を収納すると共に、バリウムゲッタ１０
を用いて内部が高真空にされている。なお、図において
１１は、両電極１を結ぶ方向であって発光管２の外壁に
略沿って配設され、所定の電位が与えられて始動を容易
にする近接導体を示す。この近接導体１１には、一端に
バイメタル１２が接続されており、そのバイメタル１２
によりランプ点灯中は発光管２の外壁には接触しないよ
うにされている。

【００１７】また、ゲッタは、少量封入することは不可
欠ではあるが、多量に封入し過ぎると、ランプ点灯中に
ゲッタが発光管２の内壁に付着して、光が発光管２から
放出されるのを妨げるため、発光管２の内容積に対して
封入量を適量とすることが望まれる。そこで、本願発明
者等は、ナトリウム無機化合物としてクロム酸ナトリウ
ム（Ｎａ₂Ｃｒ₂Ｏ₄）を選択し、上述の内容積が１ｃ
ｍ³の発光管２内に、ナトリウム無機化合物であるクロ
ム酸ナトリウム（Ｎａ₂Ｃｒ₂Ｏ₄）０．０４２ｍｇに
対して、８４重量％のジルコニウム（Ｚｒ）と１６重量
％のアルミニウム（Ａｌ）からなるゲッタを、２ｍｇ、
１．５ｍｇ、１．２ｍｇ、０．８ｍｇ、０．１ｍｇ、及
び０．０４ｍｇと変化させて封入したランプを試作して
チョーク式安定器を用いてランプ入力１５０Ｗで点灯評
価を行い、表１に示すような結果を得た。

【００１８】

【表１】

【００１９】つまり、ゲッタの封入量は、発光管２の単
位容積（１ｃｍ³）あたり、１．５ｍｇ／ｃｍ³以上で
はランプ点灯中のランプ効率が低く、また、ランプ点灯
直後に、発光管２の内面の略全域にわたって黒い膜がみ
られ、略０．０４ｍｇ／ｃｍ ³以上１．２ｍｇ／ｃｍ³
以下では良好な点灯特性を示すというものである。な
お、ゲッタの封入量を０．０４ｍｇ／ｃｍ³未満とする
と、ランプ点灯初期には問題はないものの、動程中に発
光管内に吸着された不純ガスが放出されて、その結果ナ
トリウムが発光に寄与しなくなり、ランプ効率が低下す
る。

【００２０】このように構成されているため、本実施の
形態における無水銀不飽和形高圧ナトリウムランプにお
いては、封入物である所定量のナトリウム無機化合物
と、所定量のゲッタとを混合した粉末を、緩衝ガスであ
るキセノンガス雰囲気中で発光管２内に封入できるた
め、発光管２へのナトリウムを封入するための排気管を
必要とせず、発光管２を特殊なものとする必要がなくな
り、ナトリウム無機化合物の封入が容易に行えて製造が
し易くなる。また、ゲッタであるジルコニウム−アルミ
ニウムは、増量剤として働きナトリウム無機化合物の正
確な計量が容易に行えるようになると共に、ナトリウム
無機化合物の分解時に発生する物質、例えばクロム酸ナ
トリウムの分解時に発生する酸素を吸着するほか、発光
管２や電極１、及びフリット８等から発生する不純物を
も吸着して、ナトリウムが発光に寄与しなくなるのを防
ぐ。さらには、発光管２の温度が変化しても、発光管２
には水銀は封入されておらず、ナトリウム無機化合物か
ら気化するナトリウムが不飽和状態を保つように封入さ
れているため、発光管２内の蒸気圧はほとんど変化せ
ず、器具形状によってランプ電圧が上昇したり、動程中
にランプ電圧が上昇して寿命に至ることがなくなると共
に、水銀灯用の定電力形安定器を用いて点灯させること
ができる。

【００２１】なお、前記実施の形態においては、発光管
２を透光性アルミナセラミックにより形成したものを例
示したが、本発明はこれに限らず、例えば単結晶アルミ
ナにより形成されたものであっても良く、また、その発
光管の寸法も例示したものに限られるものではない。ま
た、発光管２に封入されるナトリウム無機化合物は、上
述の群から選ばれた１つのナトリウム無機化合物であれ
ば良いことは勿論、その群から２種以上のナトリウム無
機化合物を選択、混合して封入したものであっても良
い。

【００２２】

【実施例】以下の表２に、本実施の形態と同様の発光管
２を用いて試作した無水銀不飽和形高圧ナトリウムラン
プの実施例１〜実施例１０と、そのランプをチョーク式
安定器を用いてランプ入力１５０Ｗで点灯させた時の点
灯特性を示す。表２中の各実施例とも、封入されるナト
リウム無機化合物の種類と量、及びゲッタの量を除いて
は上述の実施の形態と同様に構成されており、各実施例
のランプとも、電源電圧を定格値から１０％上下に変化
させてもランプ電圧は略一定であった。このことは各実
施例におけるランプが不飽和特性を有することを示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】なお、表中の各実施例におけるゲッタの封
入量は概略値であって、正確には封入物であるナトリウ
ム無機化合物とゲッタの混合物中で、ゲッタの封入量は
重量比でナトリウム無機化合物１に対してそれぞれ、実
施例１では５．１、実施例２では３．６、実施例３では
３．１、実施例４では４．５５、実施例５では３．５、
実施例６では２．５６、実施例７では５．０、実施例８
では２．７２、実施例９では４．７、実施例１０では
４．１２の比となるようにされている。また、実施例１
においてはランプ点灯中に０．００９ｍｇのナトリウム
が生ずる。また、実施例１０において、アジ化ナトリウ
ムが分解して生ずる窒素の量は、キセノンガスに対する
割合が無視できるほど小さい。

【００２５】

【発明の効果】このように構成されているため本発明
は、請求項１、乃至請求項３記載の発明にあっては、封
入物である所定量のナトリウム無機化合物と、所定量の
ゲッタとを混合した粉末を、緩衝ガスであるキセノンガ
ス雰囲気中で発光管内に封入できるため、発光管へのナ
トリウムを封入するための排気管を必要とせず、発光管
を特殊なものとする必要がなくなり、ナトリウム無機化
合物の封入が容易に行えて製造がし易くなる。また、ゲ
ッタは、増量剤として働きナトリウム無機化合物の正確
な計量が容易に行えるようになると共に、ナトリウム無
機化合物の分解時に発生する不純物を吸着するほか、発
光管等から発生する不純物をも吸着して、ナトリウムが
発光に寄与しなくなるのを防ぐ。さらには、発光管の温
度が変化しても、発光管には水銀は封入されておらず、
ナトリウム無機化合物から気化するナトリウムが不飽和
状態を保つように封入されているため、発光管内の蒸気
圧はほとんど変化せず、器具形状によってランプ電圧が
上昇したり、動程中にランプ電圧が上昇して寿命に至る
ことがなくなると共に、水銀灯用の定電力形安定器を用
いて点灯させることができる。

【００２６】また、請求項４記載の発明にあっては、請
求項１、乃至請求項３のうちの１つの請求項記載の無水
銀不飽和形高圧ナトリウムランプが容易に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無水銀不飽和形高圧ナトリウムランプ
の一実施の形態を示す一部断面の正面図である。

【図２】従来の不飽和形高圧ナトリウムランプの発光管
を示すもので、(a) は一部断面の正面図、(b) は(a) に
おけるＡ−Ａ断面図である。

【図３】同上の製造方法を説明するための発光管の一部
断面の正面図である。

【符号の説明】２発光管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性部材よりなりキセノンガスが封入
されて気密封止された発光管内の放電空間に、点灯中に
放電空間内に蒸発、気化するナトリウムが不飽和状態と
なるような所定量のナトリウム無機化合物と、所定量の
ゲッタとを封入したことを特徴とする無水銀不飽和形高
圧ナトリウムランプ。
【請求項２】前記ナトリウム無機化合物が、クロム酸
ナトリウムと、四硫化二ナトリウム、二硫酸ナトリウ
ム、亜硝酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、メタバナジン
酸ナトリウム、二バナジン酸ナトリウム、モリブデン酸
ナトリウム、シュウ酸ナトリウム、及びアジ化ナトリウ
ムからなる群より選ばれた少なくとも１つのナトリウム
無機化合物であり、前記ゲッタがジルコニウム−アルミ
ニウムであることを特徴とする請求項１記載の無水銀不
飽和形高圧ナトリウムランプ。
【請求項３】前記ゲッタの封入量を、前記発光管の内
容積に対して、０．０４ｍｇ／ｃｍ³乃至１．２ｍｇ／
ｃｍ³としたことを特徴とする請求項２記載の無水銀不
飽和形高圧ナトリウムランプ。
【請求項４】請求項１、乃至請求項３のうちの１つの
請求項記載の無水銀不飽和形高圧ナトリウムランプの製
造方法であって、前記ナトリウム無機化合物とゲッタと
を前記発光管外で混合させた後に、キセノンガス雰囲気
中で前記発光管に封入したことを特徴とする無水銀不飽
和形高圧ナトリウムランプの製造方法。