JPS6349342B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6349342B2 JPS6349342B2 JP60092178A JP9217885A JPS6349342B2 JP S6349342 B2 JPS6349342 B2 JP S6349342B2 JP 60092178 A JP60092178 A JP 60092178A JP 9217885 A JP9217885 A JP 9217885A JP S6349342 B2 JPS6349342 B2 JP S6349342B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- lamp
- pressure
- xenon gas
- arc tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/12—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
- H01J61/18—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having a metallic vapour as the principal constituent
- H01J61/22—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having a metallic vapour as the principal constituent vapour of an alkali metal
Landscapes
- Discharge Lamp (AREA)
- Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、透光性セラミツクからなる発光管を
備えた高圧ナトリウムランプの改良に関するもの
で、特に公称200Vの商用電源電圧で、高圧水銀
灯に用いられるような安価小形の安定器を用いて
立消えを起さずに確実に点灯させることができる
ようにした高圧ナトリウムランプに関する。
備えた高圧ナトリウムランプの改良に関するもの
で、特に公称200Vの商用電源電圧で、高圧水銀
灯に用いられるような安価小形の安定器を用いて
立消えを起さずに確実に点灯させることができる
ようにした高圧ナトリウムランプに関する。
透光性セラミツクからなる発光管の内部に、一
定量のナトリウムとともにキセノンガスを約
20torr前後の圧力で封入した従来報告されている
ところの高圧ナトリウムランプは、第３図Ｂ線で
示すように120lm／ｗ程度の高い発光効率を有す
るが、反面、点灯時における再点弧電圧が高く、
立消電圧が高いため、電流容量の大きい大形の専
用安定器を用いて点灯しないと立消を起し易い欠
点がある。
定量のナトリウムとともにキセノンガスを約
20torr前後の圧力で封入した従来報告されている
ところの高圧ナトリウムランプは、第３図Ｂ線で
示すように120lm／ｗ程度の高い発光効率を有す
るが、反面、点灯時における再点弧電圧が高く、
立消電圧が高いため、電流容量の大きい大形の専
用安定器を用いて点灯しないと立消を起し易い欠
点がある。
また、点灯直後に電極の加熱が十分でないこと
に起因して、バツクアークと称する電極基部から
の放電が生じ、これによつて発光管端部の気密シ
ール部が過度に加熱されてリーク発生の原因とな
るおそれもあつた。
に起因して、バツクアークと称する電極基部から
の放電が生じ、これによつて発光管端部の気密シ
ール部が過度に加熱されてリーク発生の原因とな
るおそれもあつた。
本発明は、ナトリウムのほかに水銀を加え、さ
らにキセノンガスを封入してなる高圧ナトリウム
ランプにおいて、ランプ電圧との関連において発
光管に封入すべきキセノンガスの封入圧、ならび
に発光管の壁面負荷を適当な範囲に選択すること
によつて、再点弧電圧ひいては立消電圧が低く、
したがつて、高圧水銀灯に用いられるような安価
小形な安定器を用いても立消を起しにくく、しか
もバツクアークによる発光管端部のリーク発生が
殆ど生じない高圧ナトリウムランプを提供するこ
とを目的とする。
らにキセノンガスを封入してなる高圧ナトリウム
ランプにおいて、ランプ電圧との関連において発
光管に封入すべきキセノンガスの封入圧、ならび
に発光管の壁面負荷を適当な範囲に選択すること
によつて、再点弧電圧ひいては立消電圧が低く、
したがつて、高圧水銀灯に用いられるような安価
小形な安定器を用いても立消を起しにくく、しか
もバツクアークによる発光管端部のリーク発生が
殆ど生じない高圧ナトリウムランプを提供するこ
とを目的とする。
発明者は、実験の結果、発光管に適量のナトリ
ウムおよび水銀とともにキセノンガスを約130V
以上のランプ電圧に対し立消電圧が180V以下に
なるよう約100torr以上の圧力で封入するととも
に、発光管の壁面負荷を15〜30w/cm2の範囲に選
定することによつて前記目的を達成しうることを
確認した。
ウムおよび水銀とともにキセノンガスを約130V
以上のランプ電圧に対し立消電圧が180V以下に
なるよう約100torr以上の圧力で封入するととも
に、発光管の壁面負荷を15〜30w/cm2の範囲に選
定することによつて前記目的を達成しうることを
確認した。
以下その内容について説明する。
第１図は実験に用いた高圧ナトリウムランプの
外観図である。１は一端に口金２を設けてなる外
球、３は外球１の内部にリード線を兼ねた支柱４
ａ，４ｂで支持せしめた透光性セラミツクからな
る発光管であつて、この発光管３は第２図に示す
ように、透光性セラミツク管５の両端に端キヤツ
プ６ａ，６ｂを通して電極７ａ，７ｂを封着する
とともに、内部に一定量のナトリウムおよび水銀
とともにキセノンガスを封入した構造を有する。
外観図である。１は一端に口金２を設けてなる外
球、３は外球１の内部にリード線を兼ねた支柱４
ａ，４ｂで支持せしめた透光性セラミツクからな
る発光管であつて、この発光管３は第２図に示す
ように、透光性セラミツク管５の両端に端キヤツ
プ６ａ，６ｂを通して電極７ａ，７ｂを封着する
とともに、内部に一定量のナトリウムおよび水銀
とともにキセノンガスを封入した構造を有する。
このような構造のランプにおいて、発光管の内
径を7.4mmφ、電極間距離を85mm、発光管に封入
すべきナトリウムを水銀との総量に対して重量で
23％に選定したうえで、発光管の内部にキセノン
ガスを20〜500torrの範囲で封入した10種類のラ
ンプを製作し、それらを15〜30w/cm2の壁面負荷
で点灯したところ、キセノンガスの封入圧と最大
発光効率の関係は第３図Ａ線で示すとおりであつ
た。
径を7.4mmφ、電極間距離を85mm、発光管に封入
すべきナトリウムを水銀との総量に対して重量で
23％に選定したうえで、発光管の内部にキセノン
ガスを20〜500torrの範囲で封入した10種類のラ
ンプを製作し、それらを15〜30w/cm2の壁面負荷
で点灯したところ、キセノンガスの封入圧と最大
発光効率の関係は第３図Ａ線で示すとおりであつ
た。
ここで発光管の壁面負荷を15〜30w/cm2とした
のは、壁面負荷が15w/cm2未満であると、ランプ
出力に対する熱伝導損失の割合が増大したり、ナ
トリウム蒸気圧が低下してナトリウムＤラインの
広がりが縮小する等の理由により発光効率が低下
し、反対に30w/cm2をこえると、発光管の壁面温
度が1300℃以上と高くなり過ぎて点灯中にリーク
やクラツクが発生し易くなり、またアルミナ管中
に不可避的に含まれている低級酸化物の蒸発がさ
かんとなつてランプ外球が黒化する等、長時間の
寿命を保障できないためである。
のは、壁面負荷が15w/cm2未満であると、ランプ
出力に対する熱伝導損失の割合が増大したり、ナ
トリウム蒸気圧が低下してナトリウムＤラインの
広がりが縮小する等の理由により発光効率が低下
し、反対に30w/cm2をこえると、発光管の壁面温
度が1300℃以上と高くなり過ぎて点灯中にリーク
やクラツクが発生し易くなり、またアルミナ管中
に不可避的に含まれている低級酸化物の蒸発がさ
かんとなつてランプ外球が黒化する等、長時間の
寿命を保障できないためである。
また、壁面負荷が30w/cm2をこえると、後述の
ように、キセノンガス封入圧と発光効率の関係が
異なつてくる。
ように、キセノンガス封入圧と発光効率の関係が
異なつてくる。
第３図Ａ線から明らかなように、キセノンガス
の封入圧を上げるとそれに伴つて最大発光効率は
段階的に上昇する。キセノンガスの封入圧を
150torr以上にすると、20torrで封入した場合に
比べて５％以上高い138lm／ｗ以上となり、また
300torr以上にすると、10％以上高い143lm／ｗ
以上となる。このような現象は、キセノンガスの
封入圧増大に伴う熱伝導損失の減少のためと思わ
れる。一方、ランプが立消えないためには、立消
電圧がランプ印加電圧（回路開放電圧とか無負荷
電圧とも表現するが、通常、ライン電圧と同一に
定めてある）をこえてはならない。
の封入圧を上げるとそれに伴つて最大発光効率は
段階的に上昇する。キセノンガスの封入圧を
150torr以上にすると、20torrで封入した場合に
比べて５％以上高い138lm／ｗ以上となり、また
300torr以上にすると、10％以上高い143lm／ｗ
以上となる。このような現象は、キセノンガスの
封入圧増大に伴う熱伝導損失の減少のためと思わ
れる。一方、ランプが立消えないためには、立消
電圧がランプ印加電圧（回路開放電圧とか無負荷
電圧とも表現するが、通常、ライン電圧と同一に
定めてある）をこえてはならない。
第４図は、ランプ電圧が100V、130Vおよび
140Vのときのキセノンガス封入圧と立消電圧と
の関係を示すものであるが、この図から明らかな
ように、立消電圧はランプ電圧が小さい程低く、
かつキセノンガス封入圧の上昇に伴つて低下す
る。この第４図は、立消電圧を低くするためには
ランプ電圧を小さくし、かつキセノンガス封入圧
を高くすればよいことを示している。しかしラン
プ電圧を小さくすると、安定器のインピーダンス
降下分を大きくしなければならないため安定器が
大形となる。
140Vのときのキセノンガス封入圧と立消電圧と
の関係を示すものであるが、この図から明らかな
ように、立消電圧はランプ電圧が小さい程低く、
かつキセノンガス封入圧の上昇に伴つて低下す
る。この第４図は、立消電圧を低くするためには
ランプ電圧を小さくし、かつキセノンガス封入圧
を高くすればよいことを示している。しかしラン
プ電圧を小さくすると、安定器のインピーダンス
降下分を大きくしなければならないため安定器が
大形となる。
つまり、安定器の小形化を図るためには、ラン
プ電圧をできるだけ高く設定したうえで立消電圧
を下げる必要があり、本発明はかかる事実の認識
及びその基礎となつている第４図に示すような現
象の発見に基づいてなされたものである。
プ電圧をできるだけ高く設定したうえで立消電圧
を下げる必要があり、本発明はかかる事実の認識
及びその基礎となつている第４図に示すような現
象の発見に基づいてなされたものである。
国内ではランプ電圧は200Vであり、かつ±10
％の変動があるとみなされている（これは高圧水
銀灯JISの始動電圧160V以下という規定からも明
らかである）。そこで、少くとも180Vのランプ印
加電圧で立消を起さないように、立消電圧は
180V以下とする必要がある。
％の変動があるとみなされている（これは高圧水
銀灯JISの始動電圧160V以下という規定からも明
らかである）。そこで、少くとも180Vのランプ印
加電圧で立消を起さないように、立消電圧は
180V以下とする必要がある。
一方、高圧ナトリウムランプを安価小形な高圧
水銀灯用安定器で点灯しようとするときは、ラン
プ電圧を高圧水銀灯と同じ130V±10Vとする必
要があり、したがつて第４図より、ランプ電圧
130Vで立消電圧180Vのときのキセノンガス封入
圧は約80torrであるが、キセノンガス封入圧がこ
の値以上であるならば、立消を生ずることなく高
圧水銀灯用安定器にて点灯できる。殊に、ランプ
電圧130Vで確実に180V以下が立消電圧とし、バ
ツクアーク現象の発生を少なく抑え、しかも
135lm／ｗ近くの高い発光効率を得るためには、
前記キセノンガス圧を約100torr以上にすること
が望ましい。なお、現在の高圧ナトリウムランプ
と同一の定格ランプ電圧時立消電圧とするなら
ば、現在の高圧ナトリウムランプと同様の、上記
例よりは高い立消安全性を確保できる。
水銀灯用安定器で点灯しようとするときは、ラン
プ電圧を高圧水銀灯と同じ130V±10Vとする必
要があり、したがつて第４図より、ランプ電圧
130Vで立消電圧180Vのときのキセノンガス封入
圧は約80torrであるが、キセノンガス封入圧がこ
の値以上であるならば、立消を生ずることなく高
圧水銀灯用安定器にて点灯できる。殊に、ランプ
電圧130Vで確実に180V以下が立消電圧とし、バ
ツクアーク現象の発生を少なく抑え、しかも
135lm／ｗ近くの高い発光効率を得るためには、
前記キセノンガス圧を約100torr以上にすること
が望ましい。なお、現在の高圧ナトリウムランプ
と同一の定格ランプ電圧時立消電圧とするなら
ば、現在の高圧ナトリウムランプと同様の、上記
例よりは高い立消安全性を確保できる。
発明者は、さらにキセノンガスの封入圧を
100torr以上にすると、他の設計要素の如何にか
かわらず、バツクアーク現象が極めて少なくな
り、150torr以上では殆ど生じず、また発生して
も直ちに消滅してしまうことを確認した。
100torr以上にすると、他の設計要素の如何にか
かわらず、バツクアーク現象が極めて少なくな
り、150torr以上では殆ど生じず、また発生して
も直ちに消滅してしまうことを確認した。
以上のような理由により、本発明は透光性セラ
ミツクからなる発光管の内部にナトリウムおよび
水銀とともにキセノンガスを約130V以上のラン
プ電圧に対し立消電圧が180V以下となるように
100torr以上の圧力で封入し、15〜30w/cm2の壁面
負荷で点灯するように構成するものである。
ミツクからなる発光管の内部にナトリウムおよび
水銀とともにキセノンガスを約130V以上のラン
プ電圧に対し立消電圧が180V以下となるように
100torr以上の圧力で封入し、15〜30w/cm2の壁面
負荷で点灯するように構成するものである。
なお、キセノンガス封入圧と最大発光効率の関
係（第３図Ａ線）およびキセノンガス封入圧と立
消電圧の関係（第４図）は、発光管と内径、ナト
リウムと水銀の比率等により若干異るがそれ程大
きな相違はない。
係（第３図Ａ線）およびキセノンガス封入圧と立
消電圧の関係（第４図）は、発光管と内径、ナト
リウムと水銀の比率等により若干異るがそれ程大
きな相違はない。
ただし、水銀が封入され壁面負荷が15〜30w/
cm2のときの第３図Ａ線と、水銀が封入されておら
ず壁面負荷が35〜80w/cm2のときの第３図Ｂ線の
相違が明らかなように、本発明の効果を得るため
には、水銀を封入することと、壁面負荷を15〜30
ｗ／cm2の範囲に選定することは必須不可欠の条件
である。
cm2のときの第３図Ａ線と、水銀が封入されておら
ず壁面負荷が35〜80w/cm2のときの第３図Ｂ線の
相違が明らかなように、本発明の効果を得るため
には、水銀を封入することと、壁面負荷を15〜30
ｗ／cm2の範囲に選定することは必須不可欠の条件
である。
先にも述べたように、キセノンガス封入圧増大
に伴う発光効率の増大は、熱伝導損失の減少に起
因すると考えられる。しかるに、熱伝導損失が放
電空間を形成する気体の熱伝導率に依存すること
は明らかであつて、したがつて、水銀が封入され
ているか否かが発光効率―キセノンガス封入圧特
性に大きい影響を与えることは容易に推定でき
る。
に伴う発光効率の増大は、熱伝導損失の減少に起
因すると考えられる。しかるに、熱伝導損失が放
電空間を形成する気体の熱伝導率に依存すること
は明らかであつて、したがつて、水銀が封入され
ているか否かが発光効率―キセノンガス封入圧特
性に大きい影響を与えることは容易に推定でき
る。
一方、第３図Ｂ線において、キセノンガス封入
圧約250torrあたりから発光効率が減少してくる
現象は、このあたりから電子の弾性衝突確率の増
大が顕著となつて熱伝導損失が増大することに起
因していると思われる。しかるに、電子の弾性衝
突確率は電子密度と気体原子密度の関係であつ
て、壁面負荷が高くかつ電流密度が高くて電子密
度の高いときは、キセノンガス封入圧が約
250torr程度の比較的低い気体密度で電子の弾性
衝突確率が増大し、他方、壁面負荷30w/cm2以下
のときのように、低い電子密度となる状態では、
より高いキセノンガス封入圧に至るまで弾性衝突
確率は増大せず、弾性衝突による損失が顕著とな
らないので第３図Ａ線のように発光効率が減少し
ないものと考えられる。
圧約250torrあたりから発光効率が減少してくる
現象は、このあたりから電子の弾性衝突確率の増
大が顕著となつて熱伝導損失が増大することに起
因していると思われる。しかるに、電子の弾性衝
突確率は電子密度と気体原子密度の関係であつ
て、壁面負荷が高くかつ電流密度が高くて電子密
度の高いときは、キセノンガス封入圧が約
250torr程度の比較的低い気体密度で電子の弾性
衝突確率が増大し、他方、壁面負荷30w/cm2以下
のときのように、低い電子密度となる状態では、
より高いキセノンガス封入圧に至るまで弾性衝突
確率は増大せず、弾性衝突による損失が顕著とな
らないので第３図Ａ線のように発光効率が減少し
ないものと考えられる。
なお、発光管を構成する透光性セラミツクとし
ては多結晶アルミナや単結晶アルミナ等を用いる
が、多結晶アルミナを用いると単結晶アルミナを
用いた場合に比較して発光効率が若干低下する。
ては多結晶アルミナや単結晶アルミナ等を用いる
が、多結晶アルミナを用いると単結晶アルミナを
用いた場合に比較して発光効率が若干低下する。
さらに、キセノンガスを100torr以上の圧力で
封入するとランプの起動電圧も高くなるが、高電
圧パルス発生装置等を使用することによつて比較
的容易に起動できる。
封入するとランプの起動電圧も高くなるが、高電
圧パルス発生装置等を使用することによつて比較
的容易に起動できる。
本発明の実施例について説明すると、単結晶ア
ルミナセラミツクからなる発光管の内径を7.4mm
φ、電極間距離を85mmに設定し、同発光管の内部
にナトリウムを水銀との総量に対して重量で23％
封入し、かつキセノンガスを200torrで封入した
ものを、定格電力400W、壁面負荷20.3w/cm2で点
灯したところ、最大発光効率135lm／ｗ、色温度
2100゜K、立消電圧約165Vで、起動直後のバツク
アーク現象はまつたく見られず、12000時間の寿
命を通じて発光管のリークやクラツクは生じなか
つた。
ルミナセラミツクからなる発光管の内径を7.4mm
φ、電極間距離を85mmに設定し、同発光管の内部
にナトリウムを水銀との総量に対して重量で23％
封入し、かつキセノンガスを200torrで封入した
ものを、定格電力400W、壁面負荷20.3w/cm2で点
灯したところ、最大発光効率135lm／ｗ、色温度
2100゜K、立消電圧約165Vで、起動直後のバツク
アーク現象はまつたく見られず、12000時間の寿
命を通じて発光管のリークやクラツクは生じなか
つた。
第１図は本発明に係る高圧ナトリウムランプの
側面図、第２図は同ランプの発光管の断面図、第
３図はキセノンガス封入圧と最大発光率の関係を
示す曲線図、第４図はキセノンガス封入圧と立消
電圧の関係を示す曲線図である。 第１図および第２図において、１…外球、３…
発光管、７ａ，７ｂ…電極。
側面図、第２図は同ランプの発光管の断面図、第
３図はキセノンガス封入圧と最大発光率の関係を
示す曲線図、第４図はキセノンガス封入圧と立消
電圧の関係を示す曲線図である。 第１図および第２図において、１…外球、３…
発光管、７ａ，７ｂ…電極。
Claims (1)
- １ 両端に電極を備えた透光性セラミツク管の内
部にナトリウム及び水銀と共にキセノンガスが約
130V以上のランプ電圧に対し立消電圧が180V以
下になるよう約100torr以上のキセノンガス圧力
で封入されそして壁面負荷が15―30w/cm2の範囲
に選定されている発光管、及びランプを起動する
ための高電圧パルスを発生する手段とからなる高
圧ナトリウムランプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9217885A JPS6139359A (ja) | 1985-05-01 | 1985-05-01 | 高圧ナトリウムランプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9217885A JPS6139359A (ja) | 1985-05-01 | 1985-05-01 | 高圧ナトリウムランプ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4518875A Division JPS51121985A (en) | 1975-04-16 | 1975-04-16 | High pressure sodium lamp |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6139359A JPS6139359A (ja) | 1986-02-25 |
| JPS6349342B2 true JPS6349342B2 (ja) | 1988-10-04 |
Family
ID=14047178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9217885A Granted JPS6139359A (ja) | 1985-05-01 | 1985-05-01 | 高圧ナトリウムランプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6139359A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51121985A (en) * | 1975-04-16 | 1976-10-25 | Iwasaki Electric Co Ltd | High pressure sodium lamp |
-
1985
- 1985-05-01 JP JP9217885A patent/JPS6139359A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6139359A (ja) | 1986-02-25 |
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