JPS6360504B2 - - Google Patents
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- JPS6360504B2 JPS6360504B2 JP16053582A JP16053582A JPS6360504B2 JP S6360504 B2 JPS6360504 B2 JP S6360504B2 JP 16053582 A JP16053582 A JP 16053582A JP 16053582 A JP16053582 A JP 16053582A JP S6360504 B2 JPS6360504 B2 JP S6360504B2
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- JP
- Japan
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- discharge space
- temperature
- tube
- discharge
- sodium
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Links
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- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 26
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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
- H01J61/70—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr
- H01J61/74—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr having a main light-emitting filling of difficult vaporisable metal vapour, e.g. sodium
Landscapes
- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、高輝度で且つ大光束が得られる全く
新規な低圧ナトリウムランプに関する。
新規な低圧ナトリウムランプに関する。
（背景技術）
高輝度でしかも大光束が得られる放電灯として
は、例えば水銀ランプ、高圧ナトリウムランプの
如き高圧金属蒸気放電灯が実現され実用化されて
いる。
は、例えば水銀ランプ、高圧ナトリウムランプの
如き高圧金属蒸気放電灯が実現され実用化されて
いる。
しかしながら、このタイプの放電灯は、定常点
灯時は高気圧、高温で動作するように設計されて
いるため、第１図に示すように点灯開始後数分間
は管内が低温、低気圧であるため光が十分でな
い、所謂ウオームアツプの時間（同図において０
〜t1の時間）を必要とし、また、点灯後一旦消灯
して即再点灯させようとすると、管内が高温、高
圧となつているため再始動できず、再始動可能に
なるまでに消灯後、数分間（同図においてt2〜
t3）を要するという欠点がある。更に、所望の光
色、色温度を得ようとしても、実用的に使える放
電（発光）物質は数種以下に限定されるため、特
定の光色、色温度となつてしまい、自由な設計が
し難いという欠点もある。更にまた、高温となる
ため一般の軟質ガラスが使えず加工も困難で、特
に高圧ナトリウムランプにおいては、高気圧にな
るとナトリウムの活性がより強くなり、管材とし
て石英すらも使えなくなり、極めて高価な多結晶
アルミナ・セラミツクを使わざるを得ず、極めて
高価になる欠点がある。
灯時は高気圧、高温で動作するように設計されて
いるため、第１図に示すように点灯開始後数分間
は管内が低温、低気圧であるため光が十分でな
い、所謂ウオームアツプの時間（同図において０
〜t1の時間）を必要とし、また、点灯後一旦消灯
して即再点灯させようとすると、管内が高温、高
圧となつているため再始動できず、再始動可能に
なるまでに消灯後、数分間（同図においてt2〜
t3）を要するという欠点がある。更に、所望の光
色、色温度を得ようとしても、実用的に使える放
電（発光）物質は数種以下に限定されるため、特
定の光色、色温度となつてしまい、自由な設計が
し難いという欠点もある。更にまた、高温となる
ため一般の軟質ガラスが使えず加工も困難で、特
に高圧ナトリウムランプにおいては、高気圧にな
るとナトリウムの活性がより強くなり、管材とし
て石英すらも使えなくなり、極めて高価な多結晶
アルミナ・セラミツクを使わざるを得ず、極めて
高価になる欠点がある。
（発明の目的）
本発明は上記欠点に鑑みなされたもので、その
目的とするところは、従来の放電灯とは全く異な
る原理からなる、定常点灯時も低気圧で動作し、
コンパクトで瞬時点灯可能でしかも高輝度、大光
束で光色、色温度も良好なナトリウムランプを提
供するにある。
目的とするところは、従来の放電灯とは全く異な
る原理からなる、定常点灯時も低気圧で動作し、
コンパクトで瞬時点灯可能でしかも高輝度、大光
束で光色、色温度も良好なナトリウムランプを提
供するにある。
（発明の開示）
本発明の基本的構成を第２図に示す。本発明に
係るナトリウムランプは、気密空間を形成する円
筒状の外管１と、該外管１内の略中心に配設され
た同心円筒状の内管２と、外管１を覆う保温用の
透明のガラス管よりなるカバー管３とより成り、
該内管２の両端は開口し、該両開口部には１対の
電極４，４が配設され、内管２内を放電空間Ａと
し、外管１内のその他の空間を非放電空間Ｂとす
る。そして、放電空間Ａを形成する外表面積すな
わち内管２の外表面積Saに対する非放電空間Ｂ
を形成する外表面積すなわち外管１の外表面積
Sbを Sb≧５・Sa とし、放電空間Ａ内の放電維持時の平均陽光柱電
位傾度Ｅを Ｅ≧1.5V／cm とし、主放電（発光）物質をナトリウム蒸気とす
る。
係るナトリウムランプは、気密空間を形成する円
筒状の外管１と、該外管１内の略中心に配設され
た同心円筒状の内管２と、外管１を覆う保温用の
透明のガラス管よりなるカバー管３とより成り、
該内管２の両端は開口し、該両開口部には１対の
電極４，４が配設され、内管２内を放電空間Ａと
し、外管１内のその他の空間を非放電空間Ｂとす
る。そして、放電空間Ａを形成する外表面積すな
わち内管２の外表面積Saに対する非放電空間Ｂ
を形成する外表面積すなわち外管１の外表面積
Sbを Sb≧５・Sa とし、放電空間Ａ内の放電維持時の平均陽光柱電
位傾度Ｅを Ｅ≧1.5V／cm とし、主放電（発光）物質をナトリウム蒸気とす
る。
なお、外管１、内管２及びカバー管３の形状は
上記のように円筒状である必要はなく、外管１及
びカバー管３は例えば現行の高圧ナトリウムラン
プの如き形状でもよく、内管２は屈曲していても
よく、また開口部は上記構成に限定される必要は
なく、外管１と内管２が同一気密になるような開
口を具備すればよい。
上記のように円筒状である必要はなく、外管１及
びカバー管３は例えば現行の高圧ナトリウムラン
プの如き形状でもよく、内管２は屈曲していても
よく、また開口部は上記構成に限定される必要は
なく、外管１と内管２が同一気密になるような開
口を具備すればよい。
次に、かかるナトリウムランプの動作原理及び
効果を説明する。まず本発明に係るナトリウムラ
ンプは、前述のように低圧金属蒸気放電であるの
で、螢光ランプとその動作原理は本質的に同一で
あり、始動後直ちに十分な明るさに達し、消灯後
の再点灯も直ちにできる。また、放電空間Ａに対
し非放電空間Ｂが極端に広く（Sb≧５・Sa）、且
つ、各放電空間Ａ，Ｂは同気密であるため金属蒸
気の最冷温度は、放電空間内温度に比し十分低く
なり高効率な放射を維持できる。つまり、放電空
間Ａに対する非放電空間Ｂの比（Ｂ／Ａとする）
を変えると、勿論、放電空間Ａ及び非放電空間Ｂ
の外表面積Sa，Sbや包絡形状にも左右されるが、
これらを典型的な形状として固定すると、第３図
に示す如き特性が得られる。なお、同図において
Taは放電空間Ａの表面温度を、Tbは非放電空間
Ｂの表面温度を、Tcは周囲温度をそれぞれ示す。
効果を説明する。まず本発明に係るナトリウムラ
ンプは、前述のように低圧金属蒸気放電であるの
で、螢光ランプとその動作原理は本質的に同一で
あり、始動後直ちに十分な明るさに達し、消灯後
の再点灯も直ちにできる。また、放電空間Ａに対
し非放電空間Ｂが極端に広く（Sb≧５・Sa）、且
つ、各放電空間Ａ，Ｂは同気密であるため金属蒸
気の最冷温度は、放電空間内温度に比し十分低く
なり高効率な放射を維持できる。つまり、放電空
間Ａに対する非放電空間Ｂの比（Ｂ／Ａとする）
を変えると、勿論、放電空間Ａ及び非放電空間Ｂ
の外表面積Sa，Sbや包絡形状にも左右されるが、
これらを典型的な形状として固定すると、第３図
に示す如き特性が得られる。なお、同図において
Taは放電空間Ａの表面温度を、Tbは非放電空間
Ｂの表面温度を、Tcは周囲温度をそれぞれ示す。
従つて、放電空間Ａのみよりなる単一管放電灯
に比べ放電空間温度はより高温になるものの、最
冷温度は非放電空間Ｂで規制されるため、より低
温になる。そして、その差は上記Ｂ／Ａが大きく
なればなる程大きくなる。このことは、ランプ入
力を増し高輝度、大光束を図つていく場合、非常
に効果的となる。
に比べ放電空間温度はより高温になるものの、最
冷温度は非放電空間Ｂで規制されるため、より低
温になる。そして、その差は上記Ｂ／Ａが大きく
なればなる程大きくなる。このことは、ランプ入
力を増し高輝度、大光束を図つていく場合、非常
に効果的となる。
第４図は、589nｍ、590nｍ（Ｄ線）可視光の
発光効率を示す図、第５図はナトリウム原子のエ
ネルギー準位図であり、低気圧時におけるＤ線だ
けの発光効率を最大とするには、周知の如く管内
温度約270℃（それに相当するナトリウム蒸気圧
は数mmTorr）にする必要があり、このようにし
たのが現行の低圧ナトリウムランプである。かか
るランプは効率は高いが、純黄色で白色感がなく
演色性が極めて悪く、しかも低輝度で大型という
欠点がある。かかる欠点を改善して高輝度、大光
束化するためには、放電部を小さくすると共にラ
ンプ入力を大きくする必要があるが、このままで
は管内温度が異常に上がり、低気圧を維持できず
瞬時点灯が不可能になる。しかるに、本発明は上
記のように非放電空間Ｂを設けることにより、管
最冷温度を所望の270℃近くにとるのが極めて容
易になり、低圧放電を維持でき瞬時点灯が可能に
なるのである。
発光効率を示す図、第５図はナトリウム原子のエ
ネルギー準位図であり、低気圧時におけるＤ線だ
けの発光効率を最大とするには、周知の如く管内
温度約270℃（それに相当するナトリウム蒸気圧
は数mmTorr）にする必要があり、このようにし
たのが現行の低圧ナトリウムランプである。かか
るランプは効率は高いが、純黄色で白色感がなく
演色性が極めて悪く、しかも低輝度で大型という
欠点がある。かかる欠点を改善して高輝度、大光
束化するためには、放電部を小さくすると共にラ
ンプ入力を大きくする必要があるが、このままで
は管内温度が異常に上がり、低気圧を維持できず
瞬時点灯が不可能になる。しかるに、本発明は上
記のように非放電空間Ｂを設けることにより、管
最冷温度を所望の270℃近くにとるのが極めて容
易になり、低圧放電を維持でき瞬時点灯が可能に
なるのである。
次に、上記Sb≧５・Saなる数値限定の根拠を
説明する。発熱体の外表面の温度は、発熱部分
（本発明においては放電空間Ａ）における発熱量
（本発明においては実質的には放電電力）が一定
であれば略発熱体の外表面積に相関するので、非
放電空間Ｂの外表面温度をTbとし、外表面積を
Sbとし、周囲温度をTcとすると、非放電空間Ｂ
を略真空に近付ければ非放電空間Ｂの外表面での
温度上昇ΔTbはおおよそ ΔTb＝Tb−Tc∝１／Sb となる。従つて、非放電空間Ｂの外表面積Sbが
大であればある程、非放電空間Ｂの外表面温度
Tbは周囲温度Tcに近付くわけである。
説明する。発熱体の外表面の温度は、発熱部分
（本発明においては放電空間Ａ）における発熱量
（本発明においては実質的には放電電力）が一定
であれば略発熱体の外表面積に相関するので、非
放電空間Ｂの外表面温度をTbとし、外表面積を
Sbとし、周囲温度をTcとすると、非放電空間Ｂ
を略真空に近付ければ非放電空間Ｂの外表面での
温度上昇ΔTbはおおよそ ΔTb＝Tb−Tc∝１／Sb となる。従つて、非放電空間Ｂの外表面積Sbが
大であればある程、非放電空間Ｂの外表面温度
Tbは周囲温度Tcに近付くわけである。
また、放電空間Ａは非放電空間Ｂの外表面を新
な周囲温度とみなしての関係となるので、放電空
間Ａのみよりなる単管での温度上昇をΔTaoとす
ると、非放電空間Ｂで囲われている場合には、そ
の温度上昇ΔTaはおおよそ ΔTa≒ΔTao＋ΔTb となる。すなわち、非放電空間Ｂの外表面積Sb
が大になればなる程、放電空間Ａの外表面温度
Taは放電空間Ａのみよりなる単管での外表面温
度に近付くことになる。
な周囲温度とみなしての関係となるので、放電空
間Ａのみよりなる単管での温度上昇をΔTaoとす
ると、非放電空間Ｂで囲われている場合には、そ
の温度上昇ΔTaはおおよそ ΔTa≒ΔTao＋ΔTb となる。すなわち、非放電空間Ｂの外表面積Sb
が大になればなる程、放電空間Ａの外表面温度
Taは放電空間Ａのみよりなる単管での外表面温
度に近付くことになる。
このように、非放電空間Ｂの放電空間Ａに対す
る外表面積が大になればなる程（第３図において
Ｂ／Ａが大になればなる程）、非放電空間Ｂの外
表面温度Tbは周囲温度Tcに、放電空間Ａの外表
面温度Taは放電空間Ａのみによる単管での外表
面温度に近付くことになり、（非放電空間Ｂの外
表面積Sb）≒（放電空間Ａの外表面積Sa）のと
き、すなわち第３図においてＢ／Ａが１のときは
逆の極限で、非放電空間Ｂの外表面温度Tbは放
電空間Ａのみによる単管での外表面温度に近付
き、放電空間Ａの外表面温度Taは上記単管での
外表面温度に、非放電空間Ｂの外表面温度Tbと
周囲温度Tcの温度差分を足したレベルになる。
そして、Sb≧５・Saになると、放電空間Ａのみ
による単管での温度上昇の約1/5以下となる。し
かるに、今、コンパクトで高輝度、高出力のラン
プを得ようとすると、一般に放電空間Ａのみによ
る単管で推定すると、放電空間Ａの温度は、数
100℃という極端に高い値となるが、上記のよう
にSb≧５・Saとすることにより、非放電空間Ｂ
の外表面温度Tbを普通に単管が設計、使用され
るときの管温度に近くなる訳である。
る外表面積が大になればなる程（第３図において
Ｂ／Ａが大になればなる程）、非放電空間Ｂの外
表面温度Tbは周囲温度Tcに、放電空間Ａの外表
面温度Taは放電空間Ａのみによる単管での外表
面温度に近付くことになり、（非放電空間Ｂの外
表面積Sb）≒（放電空間Ａの外表面積Sa）のと
き、すなわち第３図においてＢ／Ａが１のときは
逆の極限で、非放電空間Ｂの外表面温度Tbは放
電空間Ａのみによる単管での外表面温度に近付
き、放電空間Ａの外表面温度Taは上記単管での
外表面温度に、非放電空間Ｂの外表面温度Tbと
周囲温度Tcの温度差分を足したレベルになる。
そして、Sb≧５・Saになると、放電空間Ａのみ
による単管での温度上昇の約1/5以下となる。し
かるに、今、コンパクトで高輝度、高出力のラン
プを得ようとすると、一般に放電空間Ａのみによ
る単管で推定すると、放電空間Ａの温度は、数
100℃という極端に高い値となるが、上記のよう
にSb≧５・Saとすることにより、非放電空間Ｂ
の外表面温度Tbを普通に単管が設計、使用され
るときの管温度に近くなる訳である。
次に、放電空間Ａ内の放電維持時の平均陽光柱
電位傾度Ｅについて述べる。陽光柱電位傾度Ｅが
高いということは、放電中の電子温度すなわち電
子エネルギーが大きいことを意味する。ところ
が、現行の低圧ナトリウムランプでは周知の如
く、陽光柱電位傾度Ｅが0.5〜1V／cm程度である
ため、第５図に示すエネルギー準位置において最
低のエネルギー準位（32P）への励起が殆どで、
その励起準位から基底準位（32S）への発光（Ｄ
線）のみであつた。しかるに、陽光柱電位傾度Ｅ
を1.5V／cm以上に上げると、より高い準位（32D
以上、42P以上、42S以上）への励起度合が増え、
そこからの放射が盛んになる。すなわち、Ｄ線以
外に300nｍ台の近紫外線、Ｄ線近傍の緑〜赤の
る可視発光が強くなる。従つて、近紫外線は螢光
体を介して可視変換させる一方、Ｄ線近傍の緑〜
赤のる可視発光はそのまま使えば、現行の低圧ナ
トリウムランプに比べ余り全効率を損なわない
で、より白色感の増した、より演色性の向上した
ナトリウムランプを提供できる。
電位傾度Ｅについて述べる。陽光柱電位傾度Ｅが
高いということは、放電中の電子温度すなわち電
子エネルギーが大きいことを意味する。ところ
が、現行の低圧ナトリウムランプでは周知の如
く、陽光柱電位傾度Ｅが0.5〜1V／cm程度である
ため、第５図に示すエネルギー準位置において最
低のエネルギー準位（32P）への励起が殆どで、
その励起準位から基底準位（32S）への発光（Ｄ
線）のみであつた。しかるに、陽光柱電位傾度Ｅ
を1.5V／cm以上に上げると、より高い準位（32D
以上、42P以上、42S以上）への励起度合が増え、
そこからの放射が盛んになる。すなわち、Ｄ線以
外に300nｍ台の近紫外線、Ｄ線近傍の緑〜赤の
る可視発光が強くなる。従つて、近紫外線は螢光
体を介して可視変換させる一方、Ｄ線近傍の緑〜
赤のる可視発光はそのまま使えば、現行の低圧ナ
トリウムランプに比べ余り全効率を損なわない
で、より白色感の増した、より演色性の向上した
ナトリウムランプを提供できる。
また、かかる場合の放電部の温度は、高々、数
100℃に保てるのでナトリウムの活性も高圧ナト
リウムランプ程ではなく、従つて石英管、場合に
よつては硬質ガラス管で十分対処できる。
100℃に保てるのでナトリウムの活性も高圧ナト
リウムランプ程ではなく、従つて石英管、場合に
よつては硬質ガラス管で十分対処できる。
（発明の効果）
本発明に係る低圧ナトリウムランプは上記のよ
うに、気密に形成され外管内に一部に開口を有す
る内管を設け、該内管を放電空間とすると共にそ
の回りに相対的に大きな非放電空間を設け、放電
空間内の放電維持時の平均陽光柱電位傾度を
1.5V／cm以上とし、主放電物質をナトリウム蒸
気としたので、高輝度、大光束の放電灯であるに
もかかわらず、瞬時点灯が可能で、瞬時に十分な
光束が得られ、しかも光色、色温度も良好な従来
のナトリウムランプとは全く異なる新規な低圧ナ
トリウムランプを提供できる。また、放電空間の
温度が高々数100℃であるため、ナトリウムの活
性も高圧ナトリウムランプ程ではなく、従つて、
高価な多結晶アルミナ・セラミツクを用いること
なく、石英管、場合によつては硬質ガラス管で十
分対処できるといつた利点も有する。
うに、気密に形成され外管内に一部に開口を有す
る内管を設け、該内管を放電空間とすると共にそ
の回りに相対的に大きな非放電空間を設け、放電
空間内の放電維持時の平均陽光柱電位傾度を
1.5V／cm以上とし、主放電物質をナトリウム蒸
気としたので、高輝度、大光束の放電灯であるに
もかかわらず、瞬時点灯が可能で、瞬時に十分な
光束が得られ、しかも光色、色温度も良好な従来
のナトリウムランプとは全く異なる新規な低圧ナ
トリウムランプを提供できる。また、放電空間の
温度が高々数100℃であるため、ナトリウムの活
性も高圧ナトリウムランプ程ではなく、従つて、
高価な多結晶アルミナ・セラミツクを用いること
なく、石英管、場合によつては硬質ガラス管で十
分対処できるといつた利点も有する。
第１図は高圧金属蒸気放電灯の点灯特性図、第
２図は本発明の基本構成を説明する簡略図で、ａ
は断面図、ｂは斜視図、第３図は本発明に係るナ
トリウムランプの管内温度特性図、第４図は
589nｍ、590nｍ（Ｄ線）可視光の発光効率を示
す図、第５図はナトリウム原子のエネルギー準位
図である。 １……外管、２……内管、３……カバー管、４
……電極。
２図は本発明の基本構成を説明する簡略図で、ａ
は断面図、ｂは斜視図、第３図は本発明に係るナ
トリウムランプの管内温度特性図、第４図は
589nｍ、590nｍ（Ｄ線）可視光の発光効率を示
す図、第５図はナトリウム原子のエネルギー準位
図である。 １……外管、２……内管、３……カバー管、４
……電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 気密に形成され非放電空間Ｂを形成する外管
と、該外管内に配設され一部に開口を有し放電空
間Ａを形成する内管と、上記外管を覆う保温用の
カバー管とより成り、上記放電空間Ａの外表面積
Saに対する非放電空間Ｂの外表面積Sbを Sb≧５・Sa とし、放電空間Ａ内の放電維持時の平均陽光柱電
位傾度Ｅを Ｅ≧1.5V／cm とし、主放電物質をナトリウム蒸気としたことを
特徴とする低圧ナトリウムランプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16053582A JPS5968162A (ja) | 1982-09-14 | 1982-09-14 | 低圧ナトリウムランプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16053582A JPS5968162A (ja) | 1982-09-14 | 1982-09-14 | 低圧ナトリウムランプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5968162A JPS5968162A (ja) | 1984-04-18 |
| JPS6360504B2 true JPS6360504B2 (ja) | 1988-11-24 |
Family
ID=15717071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16053582A Granted JPS5968162A (ja) | 1982-09-14 | 1982-09-14 | 低圧ナトリウムランプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5968162A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0840353A3 (en) * | 1996-10-31 | 1998-06-17 | Toshiba Lighting & Technology Corporation | Low-pressure mercury vapour-filled discharge lamp, luminaire and display device |
-
1982
- 1982-09-14 JP JP16053582A patent/JPS5968162A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5968162A (ja) | 1984-04-18 |
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