JPS5820457B2 - ア−ク放電ランプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発光金属を含み、所望の輻射線がスペクトルの
可視領域にあるアーク放電ランプに関する。

放電ランプの分野においては、望ましい可視輻射線を透
過するが望ましくない輻射線、例えば赤外輻射線を反射
するフィルタあるいは反射体を使用することが知られて
いる。

このような目的のために薄い金属層、酸化錫の被膜およ
び酸化チタンの被膜を使用することが、例えば、米国特
許第３２２１１９８号、第３４００２８８号および第３
６６２２０３号に開示されている。

このような反射体は一般に広帯域であシ、反射した輻射
線を発光管管壁に戻し、あらかじめ定められた最低の管
壁温度を維持するのに必要な電力量を減少させることに
よってランプ効率を改善するものである。

しかしながら、このような反射体は広帯域特性を有する
のでアークプラズマそれ自体に直接輻射線を効率良く反
射することができない。

すなわち、アークプラズマが光学的に厚いように作用す
る（アークプラズマによって良好に吸収される）輻射線
を効率良く反射しない。

従って、ランプ効率が依然として悪いという欠点があっ
た。

本発明の目的は特定の所望しない輻射線をアークプラズ
マに直接反射することによって従来の広帯域反射体より
も一段とランプ効率を改善する反射フィルタを有する高
輝度放電ランプを提供することにある。

次に、本発明の詳細な説明する。

、 任意の輻射物質、すなわち固体、液体あるいは気体
、は次式で与えられる割合Ｐでエネルギを輻射する。

Ｃ！ Ｐ＝ｅλＴ（） （ｅ ””” ’ ） ’λ５ ここでＴは絶対温度０に１ｅλＴは物質のスペクトル輻
射率で波長λと温度Ｔの関数、Ｃ１およびＣ２は定数で
ある。

輻射率は０と１．０の間で変化し得る。

任意の波長帯域での輻射量は輻射体の温度およびその波
長帯域での輻射体の輻射率によって決定される。

ランプ設計者はランプからの輻射線のできるだけ多くを
特定の波長帯域に集中させようと努力している。

一般照明の場合の波長帯域は視感度によって決定され約
４００ないし７００ ｎｍにある。

光重合のような他の応用分野では特定の波長帯域は照射
された物質の反応スペクトルによって決定される。

アーク放電は、輻射率が波長によって顕著に変化する点
でタングステンフィラメントのような固体輻射源とは異
なる。

放電ガス用物質としては必要な波長帯域に高い輻射率（
強いスペクトル線）を有するものが選ばれる。

輻射率は必要な波長帯域において高く、それ以外の波長
帯域では零になるのが理想的である。

このような条件では無用なふく射として損失するエネル
ギーは最小になされる。

残念なことに、アーク放電ランプに通常使用される多く
の物質は必要な波長域以外にも強いスペクトル線、従っ
て高い輻射率を有する。

この点に鑑み、本発明は無用で所望しない輻射線を反射
してアーク放電中に戻すことにより必要な所望する波長
帯域以外の波長帯域におけるランプの実効輻射率を減少
させようとするものである。

反射体は波長に対し選択性を有し、アークの輻射率が高
いがそれが無用な波長帯域にある波長のエネルギのみを
反射する。

この反射体はランプからの所望する波長帯域のエネルギ
を通過させる。

アークプラズマへ反射されるエネルギーは、アークプラ
ズマが強い吸収体となる波長のエネルギのみが有効であ
る。

アークプラズマはそれが高い輻射率を有する波長のエネ
ルギーの強い吸収体である、すなわち、高い輻射率を有
する波長において光学的に厚い。

従って、選択性を有する反射体は、エネルギーをアーク
中へ効率良く戻すために、高い輻射率を有する波長を反
射しなければならない。

一般的には、所望する波長の輻射線を通過させるととも
に所望する波長帯域以外の高い輻射率を有する波長の輻
射線を反射するに充分な選択性がある唯一の反射体はダ
イクロイック反射体である。

概して、ダイクロイック反射体は、比較的狭い波長帯域
を強く反射することのみが要求される場合には構造が単
純で安価となる。

本発明の一つの利点は、このダイクロインク反射体がア
ークから強く放出される無用の波長のみを強く反射する
必要□があること、すなわち構造が簡単で安価なことで
ある。

以下、本発明の好ましい一実施例である高圧ナトリウム
アーク放電ランプについて、図面を参照して詳述する。

図示されるように、本発明によるアーク放電ランプは透
光性の円筒状ガラス外囲器２の中に配置された円筒状ア
ルミナ発光管１を含む。

発光管１には通常の高圧ナトリウムランプ（ＨＰＳ）の
封入物であるナトリウム、水銀および不活性始動ガスが
封入されている。

発光管１は通常の導入線構体３によって外囲器２の中に
保持されている。

この導入線構体３を介して通常のスクリュー型口金４か
ら発光管１の両端の電極７に電流が供給される。

外囲器２の外表面にはダイクロイック反射体５が配置さ
れておシ、この反射体５は可視輻射線を効率よく透過す
るが、アーク放電プ）ズマが光学的に厚い非可視輻射線
を効率よく反射するように構成されている。

代表的なＨＰＳランプでは、輻射線の４３％のみが可視
領域にあるにすぎず、可視領域以外の四つの波長域にか
なシの輻射線が存在する。

これは、８１０゜１１４０．１８４０および２２００ｎ
ｍ（ナノメートル）の波長域であシ、これらの波長にお
けるアーク放電プラズマの吸収係数はそれぞれ０．９５
゜０．６４ 、０．５０および０．８４である。

反射体５はこれらの波長域の輻射線を効率よく反射する
べく形成された。

従って反射体５は、従来白熱ランプ用として開示された
ような広範囲の赤外輻射線を反射する広帯域ダイクロイ
ック反射体よシも適用するのが簡単で安価であった。

また、このような従来の広帯域反射体は、たとえば８１
０および１１４０ ｎｍのような近赤外輻射線の反射効
率が不充分である。

反射体５は真空蒸着したＴｉＯ２およびＳｉＯ２の１１ 一波長の層を１３回交互に積層し、これを−波長８ のＳｉＯ２層でサンドウィッチして構成した。

この反射体５の反射特性曲線は、可視域（４００から７
００ｎｍ）では５係以下の反射、８００から１２００
ｎｍの範囲では約９５％の反射、そして１８００から２
２００ｎｍでは最大で約２５％の反射を有し、相当に狭
帯域であった。

算出されたランプの効率改善は２６．６％であった。

この反射体は」８４０および２２００ ｎｍの輻射線よ
りも８１０および１１４０ｎｍの輻射線を効率良くアー
クプラズマへ反射するけれど、発光管は前者より後者の
８１０および１１４０ｎｍの輻射線を強く放出する。

８１０，１１４０゜１８４０および２２００ ｎｍの輻
射線に対する相対的な輻射ピーク出力はそれぞれ０．４
３，０．０８゜０．０６および０．０４である。

実施例においては必要に応じて端部からの輻射を防止し
、ランプ効率をさらに向上するために発光管１の両端部
に不透明反射体６を取り付けることもできる。

上述のように、本発明では、発光管の周囲にＴｉＯ２と
Ｓ ｉ ０２の交互する層からなるダイクロインク反射
体を形成し、発光管から放出される輻射線のうち、所望
する輻射線を効率良く透過させ、寸だ所望しなρ輻射線
のうちの、発光管管壁を効率良く透過するが放電プラズ
マには強力に吸収される、８１０および１１４０ｎｍの
輻射線を含む輻射線を効率良く反射するように構成した
ので、発光管の強力に放出する不所望なしかもアークプ
ラズマが強力に吸収する８１０．１１４０ｎｍの輻射線
を効率良く発光管に戻すことができ、あらかじめ定めら
れた最低の発光管管壁温度を維持する・電力が大巾に少
なくて済み、従ってランプ効率が上記２６．６ ％のよ
うに著るしく改善される。

また、狭帯域の不所望な輻射線のみを反射するだけであ
るから、ダイクロイック反射体の構成が簡単であり、安
価に製造できる等の顕著な利点がある。

なお、本発明は高輝度高圧ナトリウムランプにおいて著
効があることを確認したが、各種高輝度アーク放電ラン
プにも適用できるものである。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明による高圧ナトリウムランプの一実施
例を示す一部切欠断面の正面図である。 １：発光管、２：外囲器、３：導入線構体、４：口金、
５：ダイクロイック反射体、６：不透明反射体、７：電
極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 両端部にそれぞれ電極を有するとともに発光金属を
   含み、所望する輻射線°と所望しない輻射線を放出する
   発光管と、 該発光管を取囲むダイクロイック被膜より構成された選
   択性反射体 とを具備し、 該反射体の前記ダイクロイック被膜かＴｉＯ２と５ｉｎ
   ２の交互する層から構成されており、所望の輻射線を効
   率良く透過させるとともに、所望しない輻射線のうちの
   、前記発光管の管壁は効率良く透過するが放電プラズマ
   には強力に吸収される、８１０および１１４０ナノメー
   トルの輻射線を含む輻射線を効率良く反射するものであ
   り、ランプ効率を著るしく改善したことを特徴とする高
   輝度アーク放電ランプ。