JP3903767B2

JP3903767B2 - 両口金形高圧金属蒸気放電灯

Info

Publication number: JP3903767B2
Application number: JP2001334068A
Authority: JP
Inventors: 昭美前原
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: JP2003142034A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石英製の外管内に発光管を保持し、外管の両端に口金を有する両口金形高圧金属蒸気放電灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の両口金形高圧ナトリウムランプは図３に示すような構造をしており、図中３１は石英管からなる外管であり、この外管３１の両端部には圧潰封止部３２ａ、３２ｂが形成されている。この圧潰封止部にはモリブデン等からなるワイヤなどの内部リード３３ａ、３３ｂとモリブデン等からなる金属箔３４ａ、３４ｂおよびモリブデン等からなる外部リード線３５ａ、３５ｂとが溶接され、圧潰封止部に一体的に封着されている。また、外部リード線には給電端子３６ａ、３６ｂが固定され、口金を構成している。
【０００３】
前記外管３１内に保持される発光管３７は透光性アルミナセラミックスからなる筒状のパイプで、発光管３７内にはナトリウムおよび水銀等の放電媒体と希ガスが封入される。発光管３７の両端部は中央部に挿入孔を有する透光性アルミナセラミックス製の栓体(ディスク)３８ａ、３８ｂで塞がれる。前記挿入孔にはニオビウムからなる電気導入体３９ａ、３９ｂが挿入される。電気導入体３９ａ、３９ｂには電極４０ａ、４０ｂが溶接されている。発光管３７と栓体(ディスク)３８ａ、３８ｂおよび栓体(ディスク)３８ａ、３８ｂと電気導入体３９ａ、３９ｂはそれぞれフリット(図示せず)とよばれる封着材で封着されている。
【０００４】
そして発光管３７は、モリブデンよりなる内部リード３３ａ、３３ｂとニオビウムよりなる支持線４１ａ、４１ｂを介して外管３１内に保持されている。更に、外管内の少なくとも一方の内部リードにはゲッタ材４２が溶接されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電源の瞬時降下や遮断が起こって放電灯が消灯してしまった際、電源復帰と共に瞬時に放電灯が再点灯するように求められている。放電灯を瞬時再点灯させるためには、十数ＫＶ以上の高圧パルスが必要である。しかしながら、スクリューベースと呼ばれる口金を使用している一般的な片口金形高圧金属蒸気放電灯では、十数ＫＶ以上の高圧パルスを印加すると、口金部分で放電を起こしてしまうため、瞬時再点灯はできないという問題がある。
【０００６】
そこで十数ＫＶ以上の高圧パルスを印加できる両口金形高圧金属蒸気放電灯が要求されている。両口金形高圧金属蒸気放電灯は、スクリューベースと呼ばれる口金が取り付けられている片口形高圧金属蒸気放電灯よりも一般的にコンパクトな形状になっている。
【０００７】
しかし、コンパクトな形状にしすぎると外管内の熱的な負荷が上がってしまう。それに伴い発光管の壁面負荷も上がるため、点灯時間とともに発光管内に封入されているナトリウムが、アルミナパイプの粒界およびアルミナパイプとディスクを封着しているフリットおよびディスクと電気導入体を封着しているフリットから抜け出してくる。その結果、点灯初期に比べ発光管内に封入されているナトリウムと水銀の比率が変化し、水銀の比率が多くなるため、ランプ電圧上昇による立消えや光束値の低下およびランプの短寿命化を引き起こすという問題があった。
【０００８】
また、発光管内に封入されているナトリウムは、発光管とディスクを封着しているフリットおよびディスクと電気導入体を封着しているフリットと反応する。点灯時間に比例してナトリウムとフリットの反応が促進されてナトリウムが消失していくため、ランプ電圧上昇による立消え、短寿命を引き起こしてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、コンパクトな形状でありながらも、立消えや光束値の低下がなく、長寿命で安定なランプ特性を有する両口金形高圧金属蒸気放電灯を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、透光性アルミナセラミックス管の両端に電極を有する一対の電気導入体を封着し、前記透光性アルミナセラミックス管内にナトリウムを含む放電媒体と希ガスを封入して構成される発光管と、両端に封止部と口金を有する石英製の外管内に前記発光管を保持してなる両口金形高圧金属蒸気放電灯において、放電を発生させる電極間距離をＬ、透光性アルミナセラミックス管の内径をＤ１(ｃｍ)、石英製の外管の最大内径をＤ２(ｃｍ)、ランプ電力をＷ_Ｌ(Ｗ)としたとき、１．１７≦１０×Ｄ２／〔Ｗ_Ｌ／(π×Ｄ１×Ｌ)〕≦２.１０にしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、発光管の最冷部が、電気導入体の端部に存在することを特徴とするものであり、請求項３記載の発明は、ランプ電力が２５０Ｗ以上であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項１乃至請求項３記載の発明によれば、コンパクトな形状でナトリウム抜けが少なく、ランプ電圧上昇値が小さく、光束の低下が少ない等の特性を有し、立消えのない長寿命な両口金形高圧金属蒸気放電灯が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態である両口金形高圧金属放電灯の側面図である。前記従来の技術で説明した構成と同じ構成からなっている。電極１ａ、１ｂの電極間距離をＬ、透光性アルミナセラミックス管２の内径をＤ１(ｃｍ)、石英製の形状が直管形の外管３の最大内径をＤ２(ｃｍ)、ランプ電力をＷ_Ｌ(Ｗ)として次のような点灯実験を試みた。
【００１４】
両口金形高圧金属放電灯をコンパクトな形状にするには、２×Ｄ１＜Ｄ２が必要条件になる。そして石英製の外管の最大内径Ｄ２を一定にして、透光性アルミナセラミックス管２の内径Ｄ１と電極間距離Ｌを変化させ、ランプ電圧がほぼ同じ値になるように設計したランプ電力が４００Ｗのランプを多数試作し、実際に使用される照明器具の中でいちばんコンパクトな器具と組み合わせた点灯試験を行った。
式Ａ＝１０×Ｄ２／〔Ｗ_Ｌ／(π×Ｄ１×Ｌ)〕の値とランプの点灯時間(ｈ)におけるランプ電圧上昇値(Ｖ)を表１に示す。
【００１５】
【表１】

【００１６】
また、透光性アルミナセラミックス管２の内径Ｄ１を一定にして、電極間の距離Ｌと石英製の外管の最大内径Ｄ２を変化させ、ランプ電圧をほぼ同じ値に設計した４００Ｗのランプを多数試作し、上記と同様な点灯試験を行った。
式Ａ＝１０×Ｄ２／〔Ｗ_Ｌ／(π×Ｄ１×Ｌ)〕の値とランプの点灯時間(ｈ)におけるランプ電圧上昇値(Ｖ)を表２に示す。
【００１７】
【表２】

【００１８】
上記の点灯試験において、表１と表２に示すように、ランプ電圧上昇値が１０(Ｖ)を超えてくると、透光性アルミナセラミックス管２内に封入されているナトリウムが石英製の外管内に付着し始めることが確認された。ナトリウムの外管への付着は、ランプ電圧上昇値が大きければ大きいほど多くなることも確認された。また、ランプ電圧上昇値が３０(Ｖ)を超えてくると、定格入力電圧でも放電を維持することが困難になってくるランプが出てくることも確認できた。
【００１９】
高圧金属蒸気放電灯は、実際に使用される電源電圧の値や変動を考慮するため、高圧ナトリウムランプは、定格入力電圧で０．５秒以内に１００％から９０％に降下した時、立消えてはならないとＪＩＳ規格に明記されている。更に、定格入力電圧の９０％の電圧にて、少なくとも５秒間立消えてはならないとＪＩＳ規格に明記されている。
【００２０】
そのため、定格寿命である１２０００時間まで不点とならずに点灯していたランプであっても、前記のＪＩＳ規格をクリアしなければならない。そこで、定格寿命の１２０００時間まで不点とならずに点灯していたランプの立消電圧試験をＪＩＳ規格にもとづき測定した。１本でも上記の立消電圧をクリアできないランプがあるものは不合格と判断した。その結果は表１および表２の通りである。
【００２１】
表１と表２の点灯試験結果と立消電圧試験結果から、式Ａ：１０×Ｄ２／〔Ｗ_Ｌ／(π×Ｄ１×Ｌ)〕の値が１．１７以上だと定格寿命の１２０００時間まで不点とならずに点灯し、ナトリウム抜けやナトリウムの消失が少なく、ランプ電圧上昇も実用上問題がないことが確認できた。また、式Ａ：１０×Ｄ２／〔Ｗ_Ｌ／(π×Ｄ１×Ｌ)〕の値が２.１０よりも大きくなると、ＪＩＳのランプ電圧の規格値(１００±１５Ｖ)内に入らなくなる。そして、外管封止も困難になり、製造上の問題が出てくるため、両口金形高圧金属蒸気放電灯の特徴の一つでもあるコンパクトな形状でなくなってしまう。
【００２２】
また、１．１７≦１０×Ｄ２／〔Ｗ_Ｌ／(π×Ｄ１×Ｌ)〕≦２．１０に設計し、発光管の最冷部が電気導入体の端部に存在し、ランプ電力が２５０Ｗ以上のときに、最も立消えのない長寿命な両口金形高圧金属蒸気放電灯が得られることも確認できた。
【００２３】
図２は、本発明の他の一実施形態である両口金形高圧金属放電灯の側面図である。石英製の外管４のみが太くなっている構造としても、
１．１７≦１０×Ｄ２／〔Ｗ_Ｌ／(π×Ｄ１×Ｌ)〕≦２．１０
であれば、コンパクトな形状で、ランプ電圧上昇値や光束値等を安定な特性にすることができ、立消えのない長寿命な両口金形高圧金属蒸気放電灯が得られる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、コンパクトな形状で、ナトリウム抜けやナトリウムの消失が少なく、ランプ電圧上昇が小さく、かつ光束の低下が少ない等の安定した特性が得られ、立消えのない長寿命な両口金形高圧金属蒸気放電灯が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である両口金形高圧金属放電灯の側面図。
【図２】本発明の他の一実施形態である両口金形高圧金属放電灯の側面図。
【図３】従来例の両口金形高圧金属放電灯の側面図。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ電極
２発光管
３、４外管

Claims

透光性アルミナセラミックス管の両端に電極を有する一対の電気導入体を封着し、前記透光性アルミナセラミックス管内にナトリウムを含む放電媒体と希ガスを封入して構成される発光管と、両端に封止部と口金を有する石英製の外管内に前記発光管を保持してなる両口金形高圧金属蒸気放電灯において、放電を発生させる電極間距離をＬ、透光性アルミナセラミックス管の内径をＤ１(ｃｍ)、石英製の外管の最大内径をＤ２(ｃｍ)、ランプ電力をＷL(Ｗ)としたとき、１．１７≦１０×Ｄ２／〔ＷL／(π×Ｄ１×Ｌ)〕≦２.１０にしたことを特徴とする両口金形高圧金属蒸気放電灯。
ランプ電力が２５０Ｗ以上である請求項１記載の両口金形高圧金属蒸気放電灯。