JPS5927445A - 高圧ナトリウム蒸気ランプ - 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】 本発明は、改良された電極構造を有する高圧ナトリウム
（蒸気）ランプに関する。

発　　明　　の　　背　　景 高圧ナトリウム蒸気ランプに通常用いられる電極構造は
、タングステンコイルが巻回されたタングステンシャン
クよりなり、これらコイルは通常イオン化物質の封入さ
れた管状透光性セラミック）７−り管の各端ａｌｌに密
封されでいる。この普通の型式のランプが、共に本出願
人に譲渡された米国特許第４，０２５，８１２号および
第４．０６５゜６Ｓ）１角に開示されている。

レラミックアーク管は細長形状のガラス製外部外囲器ま
たはジトケッｌ〜内に支持され、外部外囲器には普通そ
の一端に慣用ねじ切口金が設けられる。高圧ナトリウム
ランプは真空に保って、熱を保持し効率を高めるのが普
通である。

高圧プトリウムランブ用の慣用全タングステン電極構造
を製造する際の高コス１〜と回動から、この耐火金属を
苛酷なランプ作動条件が許す範囲で適当な金属に置き換
えることが提案される。」−記電極構造のコイル部品の
製造に通常用いられるタングステンワイヤは表面および
内部欠陥を生じやすく、か）る欠陥は電極製作中にワイ
ヤの破断や機械の摩耗につながるとともに、ランプ作動
中に種々の難点を生じる。他方、タングステンは、ナト
リウムランプのアーク管内で遭遇する極めて高い電極作
動温度および腐食性環境に耐えることが−〇　− 認められている。全タングステン電極構造ではランプ作
動中に多少のスパッタリングが経験されるが、これらの
電極は相当な期間にわたって許容できるルーメンを維持
する。

発　　明　　の　　要　　旨 驚くべきことには、タングステンシャンクのまわりに巻
回したモリブデン電極コイルが、高圧すＩ〜リウムラン
プに電極構造体として使用されたとき、予想されるよう
な異常な劣化を示さないことを見出した。ざらに驚くべ
きことには、このような改良電極構造は、同じランプ作
動条件下の全タングステン電極構造と比べて、初期ルー
メンを高めるとともに許容できるルーメン維持を示す。

従って本発明によれば、ランプ製造工程をはなはだしく
変更したりコストを増加したりすることなく、このタイ
プのランプの作動を改良することができる。　本発明の
改良された熱電子電極構造の好適実施例においては、モ
リブデン金属ワイヤコイルをタングステンシャンクの先
端のまわりに巻回し、モリブデンワイヤコイルを重ね合
わせた螺旋状外４一 層と内層とから構成し、螺旋状内層の各巻を互に離間す
る。この好適実施例ではさらに、混合酸化物発光物質を
一方の電極構造の螺旋状内層コイルの離間した巻回に分
散させる。

上記好適実施例の他の変更例では、モリブデンワイヤコ
イルそれぞれをタングステンシャンクの先端のまわりに
巻回し、螺旋状内層コイルの巻回ピッチを螺旋状外層コ
イルの巻回ピッチとは逆方向にする。このように重ね合
わせた螺旋状コイルを互に逆に巻くことにより、電極劣
化につながる、従ってルーメン維持に損失につながるお
それのあるコイル間の相互のかみ合いを防止できる。上
述した改良を導入した、約４００ワツトの所定型ツノ入
力でかつ約１００ポル１〜の所定ランプ電圧降下で作動
する代表的な高圧ナトリウムランプは、（ａ　）両端に
熱電子電極が密封され、平常作動時に蒸発する量より過
剰のナトリウム−水銀アマルガム充填材料が始動を容易
にするだめのキセノンガスとともに封入された管状透光
性アルミナセラミックアーク管、および （ｂ）前記アーク管を包囲し、一端にステムプレスシー
ルを有し、前記熱電子電極に電気接続された１対の引込
導線が前記ステムプレスシールを貫通している排気され
た透光カラス製副長外部外囲器を具え、 （０）前記電極それぞれが１対の耐火金属の螺旋状コイ
ルをタングステンシャンクの先端のまわりに重ね合わせ
てかつ互に反対の巻回ピッチ方向に巻回してなり、螺旋
状内側コイルの各巻が互に離間しており、前記電極の一
方の螺旋状内側］イルの離間した巻回に混合酸化物発光
物質が分散されており、 前記改良として前記螺旋状］イルをモリブデン製として
許容できるルーメン維持率にて初期ルーメンを増加する
。この改良ランプ構造にａ３いて、発光物質をタングス
テン酸カルシウムニバリウムとするのが好ましい。

好適実施例の説明 第１図に本発明により改良された電極構造を組□゛込ん
だ高圧ノ°トリウム蒸気ランプを示す。この高圧す１〜
リウム蒸気ランプ１は４００ワツトの大きざに相当し、
ガラス製外部外囲器２、その一端１こ取付けられた標準
大形ねじ込口金３、およびくぼみ形ステムプレスシール
４を具える。ステムプレスシール４には１対の比較的重
い引込導線５および６が慣例の態様で貫通し、これら導
線の外端はそれぞれ口金のねＵ切シェルフおよびアイレ
ツ１−８に接続されている。内部外囲器、即ちアーク管
９が上記外部外囲器２内に心合わせ配置され、これはあ
る長さの透光性レラミツクチューブよりなり、半透明の
多結晶アルミナセラミック製とするのが好ましいが、無
色透明な単結晶アルミナとすることもできる。アーク管
９の上端はアルミナセラミック栓で閉じられ、この栓に
ニオブ製インリード１１が気密シール状態で異通してい
る。インリード１１は上部電極を皮持し、」二部電極は
通常後で第２図に関連して具体的に説明する下部電極と
はず同様とする。インリード１１の外側部分は側部ロッ
ド１４に取Ｎ　４−Ｊられた横方向支持ワイＡ７１３の
ループ１２を貫通ずる。この構成とずれば、７− 下端シールを所定位置に固定した場合にランプの作動中
にアーク管が熱１１！張でき、弾性金属リボン１５が確
実に良好な電気接続を持続する。側部ロッド１４は引込
導線６に溶接され、上端がガラス製外部外囲器２のドー
ム端に設けられた逆さニップル１７に係合したばねクラ
ンプ１６で緊締されている。金属製反射バンド１８をア
ーク管９の上端のまわりに設（プて、上端シールに所望
の温度を維持するのが好ましく、特に２５０ワツト以下
のような小型ランプの場合にそうである。ランプ用の下
端閉止兼電極支持アセンブリは肩部付きアルミナセラミ
ック栓２０を含み、このセラミック栓２０中心穴に排気
管およびインリード（内部導入線）として作用する薄壁
ニオブチューブ２１が貫通する。このニオブチューブ２
１はセラミック栓２０を通ってわずかな距離突出するだ
けで、第２図に太線２２で示されるシール材によりセラ
ミック栓の穴に気密シールされている。セラミック栓２
０の首部はセラミック外囲器９に差し込まれ、外囲器９
の末端が栓２０の肩部に当接する。これ９− 一〇− ら両部材間も第２図に２３および２４で示すシール材に
より気密にシールする。

本発明の特徴は電極構造自体にあり、これを下部電極構
造および電極支持アセンブリについて第２図に詳しく示
す。具体的には、この電極構造は、２つのモリブデンワ
イヤ層２５および２６をタングステンシャンク２７の先
端のまわりに巻回しかつセラミック内部外囲器９内に配
置してなる。シャンク２７は下方へ延びてチューブ、即
らインリード２１を十分貫通し、従ってシャンクをかな
りの長さにわたってつまむようにチューブ２１をセラミ
ック内部外囲器９の外側の位置で変形することにより、
シャンクを所定位置に確実に留めることができる。変形
をチューブ２１の中間点で行って、中間変形部より先に
過剰のアマルガム用の溜めとして機能する部分を残１の
が好ましい。図示したかしめはこのような性格のもので
、ちょう形かしめ（ｂｕｔｔｅｒｆｌｙ　ｃｒｉｍｐ　
）としても知られており、このかしめはシャンク２７を
かなりの広さの平坦部分、即ち羽部２８にそってけん縮
する。同時にシャンク２７の両側に狭いチャンネル（図
示せず）を残して排気チューブの外側部分と先端３０ま
で連通させる。このような連通部は通常の作動条件下で
、ランプを逆さにした場合で・し、蒸気状態のす１〜リ
ウムー水銀アマルガムの通過をＷｒ　−＝Ｊが、液体状
態の同アマルガムの移動を妨げる。ここで説明している
改良型電極構造においては、２層のモリブデンワイヤコ
イル２５および２６をシャンク２７のまわりに、づ−べ
て−回の作業で重ね合せた螺旋層として巻く。内層２５
をシャンク２７に粗巻状態に巻ぎ、シャンクにクリンプ
溶接し、次いで密巻関係で逆巻きすることにより外層２
６を内層２５に重ねる。逆巻きの場合、シャンクを同じ
方向に回転ざゼ続（）、巻き旋回のピッチ、叩ら進行方
向を逆にし、外巻で内層を固定する。このような巻回作
業全体を（逆巻きし終ったコイルを適当な発光物質の懸
濁液に浸漬する工程まで含めて）機械で行うことができ
る。このような電極製作において残っている作業は、被
覆済み電極のシャンクをかしめ止めのためにニオブチュ
ーブ中所定位置に挿入ｌる作業だけである。上記螺旋状
内層２５にＨに離間した巻回を設けて発光物質を前関し
ｌ二巻間に分散さｌ！得るようにする。好適な発光物質
はタングステン酸カルシウムニバリウムである。上記下
部電極支持アセンブリの残りの構造部品は第１図に図示
されている。アーク管９自体は外部外囲器２内に連結部
月３１により支持されており、連結部月３１は管状イン
リード２１から、引込導線５（こ接合された支持ロッド
３２まで延在しこれらに溶接されている。

本発明の改良された複合電極描込を含む上述したランプ
実施例のランプ作動特性を測定した。具体的には、４０
０ワツトの大ぎさのランプについてランプ作動試験を行
って、従来の全タングステン電極と、タングステンコイ
ルの代りにモリブデンコイルを用いた同一幾何形状の電
極との性能比較を行った。この比較ランプ試験の結果を
次の第１表にまとめて示し、まＩこ第３図にグラフ表示
する。

１１− 第　　１　　表 ■　　ランプ数　　　　コイルの種類　　　ルーメン／
ワット　作動ボルトＮ０．１　　１５　　タングステン
（１００時間）　　　１１９．１　　　９５．８Ｎｏ、
２　　１５　　モリブデン　（１００時間）　　１２１
．２　　　９５．ＯＮｏ、３　　２５　　タングステン
（１００時間）　　　１２０．３　　１０７．０タング
ステン（１００時間）　　　１１９．８　　　９７．１
上記試験結果から明らかなように、最初の１００時間の
ランプ作動の間、相対的に高いルーメン／ワット値を得
るのに、モリブデンコイル電極の方がタングステンコイ
ル電極より均一に優れていることが確かめられた。

本発明による４００ワツトの大きざのランプで得られる
独特のルーメン維持特性を第３図に示す。

グラフ図示の通り、モリブデンコイル電極と全タングス
テン電極とを比較すると、モリブデンコイル電極の場合
に、初期ルーメン低下が大きいにも−１３−。

１２− か）わらず、最終ルーメン低下が著しく小さいことがわ
かる。この予期せざる結果をもたらづ一正確な機構は現
在のところ不明であるが、おそらくはランプ電極の製作
時ならびにその後のランプ作動中のこれらの耐火金属の
挙動の差によるものであろう。タングステンワイヤと比
べてモリブデン電極１７は延性が大きいので、前述した
通りの電極製作時に一層密なしつかりした外側コイル輪
郭を形成でき、酸化物発光物質を一層よく保持するとと
もに、最初の１００時間のランプ作動の間に一層高いル
ーメン出力を得ることができる。その後の約４．０００
時間までのランプ作動の間、前記特定ランプ作動環境に
おいて、タングステンコイルと比べてモリブデンコイル
は一層速い速度で劣化する。しかし、さらに長期のラン
プ作動の間ではモリブデン電極ははるかにゆっくりした
速度で劣化することが明らかであり、そして恐らくはそ
れに伴なう発光物質の損失も少なくなり、従って図示の
最終ルーメン維持率はタングステン電極の場合に見られ
るよりも良好である。

、１，１−１４− 上記の説明から明らかなように、本発明により得られる
高圧す１〜リウム蒸気ランプ用の改良電極構造は全般的
に有用である。従って、このタイプのランプにおいて通
常の全タングステン電極の代りに１記改良４Ｍ造を使用
できるが、上で特記しだ以外のランプの残りの構成要素
はそのま）使用することが、ランプ業界の通常の知識を
有する者には明らかであろう。例えば、具体的に説明し
た以外のセラミックアーク管の他端のシール構造は既知
であり、ここにも本発明の電極改良を利用することがで
きる。従って本発明は特許請求の範囲の記載によっての
み限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の改良電極構造を組込んだ高圧ナトリウ
ムランプの立面図、 第２図は第１図のランプに用いた電極の１例を示す拡大
図、そして 第３図はモリブデンおよびタングステン電極のルーメン
維持率を示すグラフである。 １・・・・・・高圧ナトリウムランプ、２・・・・・・
外部外囲器、 ３・・・・・・口金、 ４・・・・・・ステムブレスシール、 ５．６・・・・・・引込導線、 ９・・・・・・内部外ｆｉｌｌ器（アーク管）、２０・
・・・・・セラミック栓、 ２１・・・・・・ニオブチコープ（インリード）、２５
・・・・・・内層コイル、 ２６・・・・・・外層コイル、 ２７・・・・・・タングステフシ１１ンク、２８・・・
・・・かしめ羽部、 ３１・・・・・・連結部祠、 ３２・・・・・・支持ロッド。 特許出願人 ゼネラル・■レフ１〜リツク・カンパニイ代理人　（７
６３０）　　生　沼　砲　ニ（に）欅参Ｎ４メ−イｔ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、管状透光性セラミック外囲器の両端部に熱電子電極
   を密封し、前記セラミック外囲器内にイオン化物質を封
   入し、前記電極をタングステンシャンクのまわりに耐火
   金属ワイヤコイルを巻回して構成した高圧ナトリウムラ
   ンプにおいて、前記耐火金属ワイヤコイルをモリブデン
   類として許容できるルーメン維持率にて初期ルーメンを
   増加したことを特徴とする高圧ナトリウムランプ。 ２、前記モリブデンワイヤコイルが螺旋形状を有する特
   許請求の範囲第１項記載のランプ。 ３、前記モリブデンワイヤコイルが重ね合わせた螺旋状
   外層および内層よりなり、螺旋状内層の各巻が互に離れ
   ている特許請求の範囲第１項記載のランプ。 ４、前記電極の一方の前記螺旋状内層の離間した巷間に
   混合酸化物発光物質が含まれる特許請求の範囲第１項記
   載のランプ。 ５、前記発光物質がタングステン酸カルシウムニバリウ
   ムである特許請求の範囲第４項記載のランプ。 ６、前記モリブデンワイヤコイルがそれぞれタングステ
   ンシャンクの先端のまわりに巻回され、前記螺旋状内層
   コイルの巻回ピッチが前記螺旋状外層コイル巻回ピッチ
   とは逆方向である特許請求の範囲第３項記載のランプ。 ７、（ａ＞両端に熱電子電極が密封され、平常作動時に
   蒸発する量より過剰のすＩ〜リウムー水銀アマルガム充
   填材料が始動を容易にするためのキセノンガスとともに
   封入された管状透光性アルミナセラミックアーク管、お
   よび （ｂ）前記アーク管を包囲し、一端にステムプレスシー
   ルを有し、前記熱電子電極に電気接続された１対の引込
   導線が前記ステムプレスシールを貫通している排気され
   た透光ガラス製細長外部外囲器を具え、 （Ｃ）前記電極それぞれが１対の耐火金属の螺旋状コイ
   ルをタングステンシャンクの先端のまわりに重ね合わせ
   τかつ互に反対の巻回ピッチ方向に巻回してなり、螺旋
   状内側コイルの各巻が互に離間しており、前記電極の一
   方の螺旋状内側コイルの離間した巻回に混合酸化物発光
   物質が分散されている高圧ナトリウムランプにおいて、
   前記螺旋状コイルをモリブデン製として許容−Ｃぎるル
   ーメン維持率にて初期ルーメンを増加したことを特徴と
   する高圧す１〜リウムランブ。 ８、前記発光物質がタングステン酸カルシウムニバリウ
   ムである特許請求の範囲第７項記載のランプ。