JPS6129060A - 金属蒸気放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高圧ナトリウムランプ等の金属蒸気放電灯に関
する。

〔従来の技術〕

最近、発光管に耐熱性、耐食性に優れた金属酸化物の結
晶体材料を用いた金属蒸気放電灯が開発されている。こ
のような結晶体材料としては，たとえばルビー、サファ
イヤ等の金属酸化物の単結晶体，または透光性のアルミ
ナセラミックス等の金属酸化物の多結晶体が多く用いら
れており，いずれも高い耐熱性を有し、発光管の温度や
内圧を高めることができ、高効率が得られるものである
。

しかし、一般にこのようにして効率ケ高めると，これに
伴って始動電圧も上昇してしまうことが知られている。

たとえは、高圧ナトリウムランプでは始動ガスとしてキ
セノンが用いられ、このキセノンの封入圧を高めること
によって効率が高くなるが，同時に始動電圧も上昇する
。

たとえば、キセノンの封入圧が１００Ｔｏｒｒの場合は
効率が１　２　８１ｍｌＷ　　に達するものの、始動電
圧も３０００Ｖに達する。そして、この高圧ナトリウム
ラング用の安定器で発生する始動電圧は通常３０００Ｖ
であるから、製造誤差等全考慮すると、キセノンを１０
０　’ｌ’ｏｒｒ以上封入した場合は既設の安定器では
確実に点灯することができなくなる。

最近において、発光管の外面に沿って近接導体を設ける
ことにより始動電圧を低下させる工夫もなされている。

しかしながら、このような近接導体を用いても、キセノ
ンを１５０　’ｌ’ｏｒｒ以上封入した場合は上記と同
様の問題が生じる。

一方、フィラメント等の抵抗とバイメタルスイッチを直
列に接続した始動回路を外管内に組み込んで発光管と並
列に接続し、始動時にはこの抵抗の熱でバイメタルスイ
ッチを開成し、その際に安定器のインダクタンスによっ
て生じるノ４ルス状の高電圧によってラングを始動させ
るとともに、上記近接導体も共用したものも開発されて
いる。このようなものは水銀灯用の安定器にも使用でき
、しかも高い始動電圧を得ることができるから、キセノ
ンの封入圧を高めることができる。

しかしながら、この糧のものでもキセノンの封入圧を２
５０　Ｔｏｒｒにするとその始動電圧は４６００Ｖにも
達し、安定器の耐圧の限界に近くなり、これ以上キセノ
ンの封入圧を高めると安定器の絶縁破壊を生じる。すな
わちキセノンの封入圧を高めることは始動電圧の点から
制限を受け、このため効率の向上にも限度があった。

また、既設の安定器の共用を考Ｍせず、高い始動電圧を
発生しあるいは高い始動電圧に耐えうる専用の安定器を
使用する場合であっても。

始動電圧が高くなればそこに比例して安定器のコストも
高くなる。したがって、始動電圧を低くすることができ
ればその分だけ効率を向上させることができるもので、
この始動電圧の低下が強く望まれているものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は以上の事情にもとづいてなされたもので、その
目的とするところは、近接導体を用いたものでもなおか
つ始動電圧を低下させることができ、その分だけ効率を
向上させることができる金属蒸気放電灯を得ることにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち本発明は、発光管の外面に沿って近接導体を設
けたものにおいて、発光管の内表面を滑らかにし、上記
近接導体と表面の滑らかさによりアークの移動を円滑に
させて始動電圧を低下させたものである。

〔実施例〕

以下本発明を実施例にもとづき説明する。

第１図には本発明の第１実施例を示す。この第１実施例
は高圧ナトリウムラングであって、図中１は硬質ガラス
製の外管である。この外管１の一端部には口金２が取付
けられている。外管Ｉ内には発光管３が収容されており
、この発光管３ＩＩ′ｉ支持と給電を兼用する内部導線
４．５およびホルダ６．７によって機械的に支持され。

かつ口金２に電気的に接続されている。

発光管３は透光性アルミナセラミック等の金属酸化物の
多結晶体で形成され、内径７．９ｍｇ。

肉厚０．７５１１１％全長１１４ｍｍの管状をなしてい
る。発光管３の両端はニオブ製のエンドキャップ８．９
で閉塞され、またその両端部には電極１０．１１が封入
されている。この発光管３内にはナトリウム１０　ｍｌ
　、水銀３０ｍノのアマルガムが封入され、また始動ガ
スとして所定圧のキセノンが封入されている。

このような発光管３の外表面には軸方向に沿って近接導
体Ｉ２が設けられており、この近接導体１２の一端は内
部導Ｍ４に遊着されているとともに、他端はバイメタル
１３を介して内部導線４に支持されている。そして点灯
後は発光管３からの熱でバイメタル１３が変形し、この
近接導体Ｉ２が発光管３より離れるようになっている。

しかして発光管３の内外面は平均表面粗さがＲａ０．４
μ以下、本実施例の場合にはＲａ０．２６μに形成され
ている。このような発光管３は従来のセラミック部品を
製造する場合と同様の方法で形成され、形成された後た
とえば１０００’Ｑの溶融した硼酸ナトリウム洛中に浸
漬し、その６一 表面を化学研摩するものである。なお、従来の成形時の
表面粗さはＲａ０．５６μ程度のものであるが、これを
上記の化学研摩によって前記の如（Ｒａｏ、２６＃程度
まで研摩するものである。

以上の如く構成された本発明の第１実施例は。

始動電圧発生回路刊の安定器（図示せず）に使用され、
始動時には電極１０．１１間に数千？ルトの始動電圧が
印加されて点灯される。そして、このものは発光管３の
内面の表面粗さがＲａＯ，２６／ｌ程度に平滑に仕上げ
られているので。

始動電圧を低くすることができる。すなわち。

電極１ｏ、ｘｚ間に始動電圧が印加されると、まずこの
電極１０．１１とこれら電極Ｊ　Ｏ。

１１近傍の発光管３内面との間で放電が開始され、これ
らのアークの一端は発光管３の内面に沿ってそれぞれ中
央部に向って移動し、発光管３の中央部において両電極
１０．１１からのアークが連続して電極１０．１１間の
アーク放電に移行するものである。このようにアークが
発光管３の内面を移動する状態は内面の表面粗さ〆値響
され、内表面が円滑になればアークの移動も円滑となり
、始動電圧が低下するものである。

この現象は本発明者等の実験によって経験的に確認され
たもので、この発光管内面の表面粗さと始動電圧との関
係は線形とはならずＳ第４図に示すように発光管３の内
表面の粗さがある値すなわち平均表面粗さがＲａ０．４
μ　を境として段階的に始動電圧が変化するものである
。

しかも本実施例は近接導体１２の近接効果によって始動
電圧がより低くなるものである。つまり第４図に近接導
体を付設した場合の特性を示すように発光管内面粗さの
規制による始動電圧低下の効果と、近接導体１２の効果
が合わさって相乗的な効果が得られる。この原因として
は、近接導体１２の付設により、まず電極ＩＯ２１ノと
その近傍の発光管３内面間での放電量　　　　１始、発
光管３内面に沿ってアークの移動と云う始動時の過渡現
象がより端的にあられれるため。

発光管３内面の表向粗さの規制によるアーク移＝に’Ｈ
Ｍ滑化が強く始動電圧に影響するためと思われる。

この第１実施例において、キセノンの封入圧と発光管３
の内表面粗さの異なるもの全多数試作し、その効率と従
来一般に使用されている３０００Ｖの始動電圧発生回路
性の安定器による始動の確実性とを調査したところ第１
表に示す如き結果を得た。

第　　１　　表 この結果から明らかなように内面粗さを従来と同様にＲ
ａＱ、５６＃程度にしたものではキセノンの封入圧が１
５０　Ｔｏｒｒで始動が不確実となり、これ以上キセノ
ンの封入圧を高くすることができない。

これに対し、表面粗さ’（ｚＲａｏ、４μ以下のＲａＱ
、２６＃にすればキセノンの封入圧を２００ＴＯｒｒま
で高くしてもなお確実に始動し得るもので、効率を向上
し得るものである。

また、この第１実施例のものにおいて、発光管３の内面
の粗さをＲａ０．２６ｘにした場合とＲａ０．５６／７
　の場合とにおけるキセノンの封入圧に対する始動電圧
および効率の関係を第３図に示す。図中実線はＲａ０．
２６μの場合を示し、破線はＲａＱ、５６／ｌの場合を
示す。そして、この第３図から明らかなように、発光管
３内面の表面粗さを規制することによって、すべてのキ
セノン封入圧の範囲にわたって始動電圧の低下が認めら
れた。なお、発光管３の表面粗さＲａ００２６μにした
場合に効率が向上しているのは表面が円滑になったこと
による発光管３の光透過率の向上によるものである。

また、第２図には本発明の第２実施例を示す。

この第２実施例は、フィラメント等の抵抗Ｉ３と、バイ
メタルスィッチ１４全直列に接続し、これを外管Ｉ内に
収容するとともに発光管３と並列に接続したもので、他
の部分は前記第１実施例と同様である。

この第２実施例のランプは水銀灯用安定器１５に使用さ
れ１通電によって抵抗１３が発熱し、この熱でバイメタ
ルスイッチ１４が開かれ、この際に安定器Ｉ５のインダ
クタンスＩ６によって生じるパルス状の高電圧が発光管
３に印加される。このようなものはノ々イメタルスイッ
チ１４等の構成によって安定器１５の耐圧に近い高電圧
を発生させることができる。したがってこの第２実施例
のごとく、近接導体１２によってキセノンの封入圧に対
する始動電圧を下げ、かつ安定器１５の耐圧近くまでの
始動電圧を加えることのできるものではキセノンの封入
圧ケきわめて高くすることができ％最も高い効率を得る
ことができる。

ただし、現在既設されている水銀灯用安定器はその定格
が多種多様であり％またこのようなパルス状の高電圧に
対する耐圧はパルスの波形等により異なるため、この耐
圧の値は明確に定め難いものであるが、代表的な既設の
安定器についてキセノン封入圧と発光管３の内面の粗さ
と安定器の絶縁破壊の可能性について調をした結果第２
表の如き結果を得た。なお、この場合。

前述の如く始動電圧は・平ルス状であり、その最高電圧
は直接には始動性、安定器の耐圧に影響しないので、バ
イメタルスイッチ１４の構成。

および抵抗１３の値を種々変え、安定器を破壊せずに始
動可能か否かを実験的に求めたものである。

：。

第　　２　　表 この第２表から明らかなように発光管３の内面の粗さが
従来と同様にＲａ　　０．５６μのものはキセノンの封
入圧３００’ｌ’ｏｒｒ以上では安定器が絶縁破壊する
可能性があり、これ以上封入圧を高くできない。これに
対し、表面粗さｅＲａｏ、４μ以下のＲａ０．２６μ程
度にしたものは安定器を破壊することな（５００’ｌ’
ｏｒｒまでキセノンの封入圧を高めることができる。

なお１本発明は必らずしも前記実施例には限１３一 定されない。

たとえば１発光管は必らずしも化学的な研摩によって表
面粗さを規制したものに限らず、その他機械的な研摩に
よるものでもよく、要はその内面の表面粗さがＲａＯ，
４μ以下であればよい０ また、前記実施例はいずれも既存の安定器に使用できる
ことを前提としたものであるが、既存のものより高圧の
始動電圧を発生でき、あるいはより高圧の始動電圧に耐
えうる安定器に使用するものでは始動電圧の点からキセ
ノンの封入圧が規制されることはないが、始動電圧が高
くなればそれに耐えうる安定器のコストも上昇すること
になるからこのようなものについても本発明を適用すれ
ば安定器のコストを下げることができる。

さらに本発明は高圧ナトリウムランプに限らずその他の
金属蒸気放電灯にも適用できる。そして、他の放電灯の
場合であっても発光管の内面の粗さと始動電圧の特性は
前記の場合と同様であった。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明は、金属酸化物の単結晶あるいは多結
晶体からなる発光管の外面に沿って近接導体を設けると
ともに、この発光管の少なくとも内面を平均表面粗さＲ
ａＯ，４ｐ　以下にしたものである。したがって、上記
近接導体の作用と表面の滑らかさにより始動の際のアー
クの移動が円滑となり、始動電圧ケ下けることができ、
その分だけ効率を向上することができる等その効果は犬
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の縦断面図、第２図は第２
実施例の配線図、第３図は第１実施例におけるキセノン
の封入圧に対する始動電圧と効率の特性を示すグラフ、
第４図は発光管内面の粗さと始動電圧との関係を示すグ
ラフである。 ｌ・・・外管、３・・・発光管、１０．１１・・・電極
、１２・・・近接導体、Ｉ３・・・抵抗、１４・・・バ
イメタルスイッチ。 出願人代理人　弁理士　鈴　江武　彦 第１図 ４’−−−−１ 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属酸化物の単結晶体または多結晶体からなる発
   光管の外面に沿って近接導体を設け、この発光管の少な
   くとも内面の平均表面粗さをＲａ０．４μ以下としたこ
   とを特徴とする金属蒸気放電灯。
2. （２）上記発光管内には始動ガスとしてキセノンを封入
   したことを特徴とする上記特許請求の範囲第１項記載の
   金属蒸気放電灯。
3. （３）上記キセノンガスの封入圧は１５０Ｔｏｒｒ以上
   であることを特徴とする上記特許請求の範囲第２項記載
   の金属蒸気放電灯。