JPS60107256A - 高圧ナトリウムランプ - 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】 本発明は透光性セラｉ　−ｔりからなる発光管内部にナ
トリウム、水銀、及び希ガスとともにカリウム、ルビジ
ウム、セシウムのうち少なくともｔ！ｆＭを封入し１こ
高圧水銀ランプ用安疋器に適合可能な省電力型の高圧ナ
トリウムランプに関するものである。

最近、始動器を内蔵し、高圧水銀ランプ用安定器で点灯
１ｌｒｒ能とし１こ高圧ナトリウムランプが長寿命・高
効率である為、高圧水銀ランプの分野に大きく浸透して
きている。しかしながら、従来高圧水銀ランプで照明さ
れてい１こ所に安定器を交換せずに高庄ナトリウムラッ
プを適用すると高圧ナトリウムランプの効率が高圧水銀
ランプと比べ約２倍以上を有しているので大幅な照度ア
ップとなるが、省電力の効果は余り得られない。そこで
従来の高圧水銀ランプによる照明とほぼ同一の照度にし
、省電力の効果を得る方法として間引き点灯するか、既
設の高圧水銀ランプの約半分のランプ電力の高圧ナトリ
ウムランプに取り替える方法がとられている。ｔｒｊｍ
ｆは特に安定器の交換は必要としないが照明対象物に照
度むらを生じ、照明環境上問題かあ・り好ましい方法と
は言えない。又、メ者は安定器を既設の高圧水銀ランプ
の光束に略当するより低ワ・ソトの高圧ナトリウムラン
プに適しＴコものに取１１替えるか、又は既設の安定器
に別途安定器を付加し、低ワ・ソトの島田ナトリウムラ
ンプを設置する方法がとられているが、この方法は安定
器本体、安定器取り付は及び配線工事を新１こに必要と
する、これらの点から従来高圧水根ランプが用いられて
いγこ所への切り替えは、新設される場合と比べその酋
及が遅′Ｉｔているうそこで、従来高圧水銀ランプで照
明していＴコ所を高圧ナトリウムランプでの照明に切り
替えるには、既設高圧水銀ランプ用安定器はそのままに
してランプを交換するだけで明るさ＼盲はぼ同一で省電
力が計れる方法が好ましいと言える。このような目的に
使用できろ高圧ナトリウムランプを省１を方形高圧ナト
リウムラ゛／ブと１！義することにする。

本発明はこのような事情に基づきなされＴこもので、透
光性セラミ°ツクからなる発光管内部にナトの安定点灯
時は前記封入物の全量が蒸発気化する不飽和蒸気玉形高
圧ナトリウムランプにおいて高圧水銀ランプ用安定器と
組み合わせて点灯すると・−ともに、当該高圧水銀ラン
プ用安定器の２広照負荷ｔ［ＥをＶ２（ボルト〕、適合
する高圧水銀ランプの定格ランプ電力をＷｌ（ワウト）
、適合する前記不飽和蒸気田形高田ナトリウムラップの
ランプ電圧を■（ボルト）としｆこ時 Ｗｇ≧２５０のｌＩ’ｊ　（１１，ｏ０８Ｗｌ−１４２
）・Ｖ２／２００≦Ｖ≦（０，００８Ｗｌ−１５７）・
Ｖ２／２００Ｗ（１＜２５０の時　（０，０ＴＷｌ＋Ｌ
２５）−Ｖ２／２００≦Ｖ≦（０，０７Ｗｇ＋１４０Ｊ
・ｖ２／２００のいずれかを満足することによす、省電
力に適し１ご＋＊　ＥＥ　ナトリウムラ′ノブを提供し
ようとするものである。

以下、本発明を実施例及び実験結果に基づき説明する。

図１は、通常広く用いられている４００ワ・１１・高圧
水銀ランプ用安定器で電源電圧が２００ｖの場合におけ
る高１王水銀ランプと烏１王ナトリウムラ′／ブのラン
フ電力とう゛ノブ′成田の関係を表わしＴこものでアル
、−が、この安定器は高圧水銀ランプのう゛ソフｔ　峰
カｔａｏ　ｖの時定格ランプ電力４００　Ｗがでるよう
に設定されている。尚圧水−ランプのランプ電圧は一般
的に定格値±１５　Ｖに設定されている。

ソノ理由はランプ電圧の変化によるランプ電力、つまＣ
〕光栄の差をできるだけ少なくすることと、上限値（ｔ
こついてはう゛ノブ寿命中におけるランプ１Ｅ［ＥのＬ
昇を考岨のうえ電源電圧の変動があっＴコ場合にｉ６い
てもう゛ノブ立ち市えを生じにくくシ、野命を確保する
為であり、まＴコ下限値はランプ肛千が低下する桿安疋
器に流れる電流値が増え、その１こめに安定器を大きく
する必要があるが安定器のコスト及びランプ製造上にお
けろう′ノブ電圧のバラツキ、不良率を考慮して設定さ
れている。この高圧水銀ランプ用安定器に毘王ナトリウ
ムランプを適用し１こ場合は、上記の理由からランプ電
圧の下限値は高圧水銀ラップと同−値尽上にする必要が
ある他、ナトリウム放電を利用している１こめ力率が悪
くなり高圧水銀ラップとランプ電圧、及びランプ電流が
同一でもランプ成力は高１王水銀ランプよりも少ない。

本発明は図１における同圧ナトリウ□ムランプのランプ
′Ｉｔ圧−ランプ電力特性からランプ電圧を高く設定す
ることによｔ）省電力１ｂを計ろうとするものである。

現在、商品化されている４００ワ７ト尚土水根ランプ…
安疋器適合形毘圧す１ヘリウムランプは、光疋格う゛／
ノブ電圧８０　Ｖでランプ電力８６０　Ｗ　、光束５．
０００ルーメンとなる。キセノンカス　封入１王を上げ
る程光束は増加し、かつ豆ち浦えしにくくなるがランプ
始動に要するパルス電圧が高くなる為通常キセノンガス
封入圧は８００トール以下である。

このような従来の高圧水銀灯用安定器適合形高圧ナトリ
ウムランプは発光管内に過剰のナトリウム。

水銀が封入されており、発光管内の最冷部温度によって
蒸気圧、つまりランプ電圧が左右される飽和蒸気印形Ｗ
電灯である。このことは灯具による反射光あるいは寿命
中における発光管内最冷部温度の変化、その他によりラ
ンプ電圧が影響を受けの これらはいずれもランプ電圧が趙くなる装置とし−動き
立ち消えを防ぎ寿命を確保する１こめこれらの要因を考
慮すると初期におけるランプｔ［ＩＩＥの上限値は１４
０　Ｖ以下とすべきで、よって省電力形錘圧ナトリウム
ランプの実現は不可能である。そこで特公昭５８−１８
７４２号公報で記述されているような不飽和蒸気玉形高
圧ナトリウムランプ、即ちランプ安定点灯中は封入金属
の全喰が蒸発気化し、ヤ、寿命中においてランプ°厄壬
が上昇 しないようにするとランプル王の上限は１４８　Ｖと改
善され、ある程度の省電力化が計れ、かつランプ電圧の
バラツキ５少なくできる特長があるが、発光管内キセノ
ンガス封入圧が高い１こめ、ランプの始動に約ｓ、　ｏ
ｏｏ　ｖのパルスｔＩｆを必要とし、ン朽化している高
Ｌ−Ｅ、／に＠灯用安定器及び配線に対して電気絶縁上
好ましくない。ランプ始動に委するパルス電圧を下げる
目的でキセノンガス封入圧を下げると先にｙトベ１こよ
うに立ち消えしやすくなる為、ランプ屯田の上限値を低
くしなければならず、省電力効果は得られない。そこで
この不飽和蒸気玉形高圧ナトリウムランプの特長を生か
し、ランプ電圧上限値を縄く設定する方法について実験
し１こ結果、発光管内にナトリウム、水銀および始動用
希ガスとともに、カリウム、ルビジウム、セシウムのう
ち少なくとも１種を封入することによりランプ！王の上
限値を低くすることなくキセノンガス封入圧を下げるこ
とが可能であることを見い出シｆこ。前記カリウム、ル
ビジウム、およびセシウムはいずれもすｌ・リウムより
も電ｌ１１１１ｉＸ、圧が低く、ランプ再点弧電圧を大
幅に下げ立ち消えしに（くする効果がある。一般に電圧
ナトリウムランプの立ち消え特性は発光管内に封入する
希ガスの種類及び封入圧に関係するが、カリウム、ルビ
ジウム。

セシウムのうち少なくとも１種を添加しｆこランプでは
これらの添加金属の効果が支配的となり希ガスの種類や
封入圧にはほとんど関係せず、シｆコがって始ｉＩ＋ｌ
ｌ電圧を約１．００θＶ以下にして立ち消えの生じにく
いランプを得ることができろ。ま１こ不飽和蒸気圧形高
圧ナトリウムランプは発光管内のナトリウムが化学的に
活性であるｆこめ、その設ａ１゜製造及び材料管理等に
細心の注意をはらう必要があるが、ナトリウムと同じア
ルカリ金属であるカリウム、ルビジウム、セシウムのう
ち少なくとも１種が発光管内に封入されている為、ナト
リウムの消耗が抑制され発光管の設計、製法および寿命
等に関する改善に対し、その効果は大きい。

以下、本発明にかかる実施例を図２に基づき説明する。

ランプ外球り内には発光脣２とその夕）表面に近接して
外部始動補助導体８が設けられている。又、発光管始動
用の抵抗体、フィラメント及びバイメタルのＩＢ列回路
からなるサーマルスタータ４が発光管２と並列に接読さ
れている。発光管２は例えば４００ワツト高圧水銀灯用
安定器に適合する省′Ｅ九力形高圧ナトリウムランプの
場合、内径８順、長び始動用希ガスとしてキセノンガス
が２０トール封入されている。こ几らの封入金属はラン
プ安定点灯中は金遣が蒸発気化し１こ状態で所望の特性
が得られるように設ボさ゛れろ。このランプに高圧水銀
灯用安定器を介して電源が印加されると、まずサーマル
スタータ４にｔａが流れ、フィラメントが赤熱する。す
るとバイメタルが加熱され、サーマルスタータ回路を断
ち、同１侍に発光ば２の両端に尚電圧パルスが印加され
、発光管２が点灯する。

発光管２が点灯するとその熱でバイメタルは開放状態を
保ち、高電圧パルスは発生しない。

図３は４００ワ・１ト高圧水根灯用安疋器で点灯しｆコ
とき、電源電圧が２００■から急激に低下し１こ場合に
おけるランプ！王と立ち消えを生じ１こ時の電源電圧と
の関係を表わし１こものである。実線四はキセノンガス
封入圧２０トールおまび２５０トールで封入アルカリ金
属はナトリウム０．０５＃、セシウムｏ、ｏ２ｍｙトレ
ｒ：場合、ｍ線ｔＢｌはキセノンガス封入１ｆ２５０ト
ール、破線（（ｌは同じ＜２０　トールでそれぞ０封入
アルカリ金属はナトリウム０．０５”Ｆのみでセシウム
を含まないものである。尚、ランプ電圧の調整は、光東
立ち湾え特性に特に影＃を与えない７Ｊｆ：銀の封入承
を変えることにより行ない、又、封入ナトＩＪウム風は
段高効率が得られるｌＪ、０５１１１−疋とし、セ゛ン
ウム量は必要以上に添加しても効率の低下をもｆコらす
為、立ち消え特性にズｊして光分な効果が得られる最適
量として、０．０２１＃ｊ’一定としｆこ。一般に（踪
′直圧の急減はマイナス５パーセントを考慮する必要が
あψ１、通宮に圧放直灯の電砿として最も広く使用され
ている電源屯１±２００　Ｖの場合、余裕を１パーセン
ト多く見込／しで屯源電匝が１８８　Ｖ　Ｋ低下しても
点灯を維持するようにする必ｅがある。１図３から明ら
かなように本発明に係るセシウム封入ランプは立ち消え
防止に対ずろ効果が大きく、がっキセノ゛／ガス封入圧
に左右されないことがわかる。先にも述べ１こようＶｃ
爪飽和蒸気圧形毘庄ナトリウムランプは飽和形高匝ナト
リウムラ′ノブ及び他の不飽和蒸気玉形放電灯例えば高
ｌ：Ｅ水銀ランプのように点灯条件あるいは奇命中にお
けるランプを圧の上昇は全くみられない１こめ、４００
ワツト高王水銀ランプ用安疋器に適合する省電力］杉高
圧ナトリウムランプのランプ電圧の上限は約１６０Ｖま
で可能である。よって先の図１とからランプ電圧を晶く
設定することにより、本り６明にかかる省電方形高圧ナ
トリウムランプの実現は０ＪｈＥとなる。その定格（１
１１を他の種類のランプと比して表１にポす。

表１から本発明に係る省電力形晶１土すトリウムランプ
は蛍光高圧水銀ランプと同等以上の光束が得らｎｌかつ
ランプ電力は蛍光高圧水銀ランプの７５％でよいことが
わかる。

欠に池のワットの高田水鏝うンプ用安疋滞について同様
の実験を行なつγこ結果を図４にホす。

この図は疋烙うンプ五カが８０〜ｌｏｏｏｗの高子水銀
ラップ用安定鱒に適合する。藷匝水・張ラップのワット
数を）黄軸に、ランプ電１王を縦ｉ＋ｉ＋ｌにとってあ
り、折線ａ及びｂは４々Ｋ　＃　醒１−Ｅ　２００　Ｖ
におけろ本９色明に係る省゛亀力形尚１王ナトリウムラ
ップのランプ電子の上限１直と下限値を示している。こ
こでランプ電圧上限値は醒源或王が２００ｖからマイナ
ス６バーセント急減しｆコ場合においても点灯維持ＯＪ
能なランプ醒圧の値である。又ランプ厄匝下限ｆｕＴは
省電力効果を得ろｆコめに実用上許容できろランプ電圧
の最低値を遁味し、上限値と下限値におけろランプ電力
の差６ジ少なくとも３ｏ　パーセント以下となるように
すると、いずれの高圧水銀灯のワット数においてもう゛
ノブ電子上限値と下限値の差は約１５　Ｖとなる。こｉ
’Ｌらの関係は高圧水銀灯用安定器に適合する高圧水銀
灯の定格ランプ電力をＷβ（ワフトン、当該高圧水銀灯
用安定器に適合する不弁明にかかる省’ｆ　ｆ１７Ｐａ
高圧ナトリウムランプのラランプ電圧をＶ（ボルト〕と
しγこときＷ（１’：）、　２５０　ノドき　０．００
８Ｗｔｌ＋　１４２≦Ｖ≦ｏ、ｏｏｓＱ＋ｔ５７　（１
１Ｗｅ　＜　２５０　ノドき　０．０７Ｗ１１２５≦Ｖ
≦０．０７Ｗｌ１４０　（２１の２式で表イ〕さ７’Ｌ
ろ５さころで、立ち消え特注は安定器の２ｒＸ無負荷’
＋［ｉ王に関係し、当然２次無負荷１１１王が萬い程、
発光計の放電は維持じやすくなり、立ち満えしにくくな
る。先の説明はいずれもｔ源電圧、即ち２欠Ｎ１１荷を
王が２００　Ｖの時におけるものであり、ランプ電圧上
１Ｉｌｉｉ値及び下限（１αとも２広照負荷電工とほぼ
正比例関係になることから安定器の２次無負荷電圧をＶ
２（ボルト〕とすると上記（１１，（２１式はそれぞれ
ケの（８１、（４１式で表ゎさｌる。

Ｗｌｌ＞２５００とき　＜０．０ｏ８Ｗｌ！−Ｈ４２）
−Ｖ２／２００−５Ｖ≦（０，００８Ｗｌ−１５７）・
Ｖ２／２００　＋８１Ｍ＜２５０のａき　（０，（１７
Ｗ６＋１２５Ｊ・Ｖ２／２００≦ｙ≦（０，０７Ｗ＃＋
１４０）−Ｖ２／２００　（４１尚、センラム以外のカ
リウム、ルビジウムについても同様の実験を行な″）Ｔ
こが同一の結果であっＴこ。

このように本発明による透光性セラミックからパなる発
光管内にナトＩＪウム、水銀および始動用希ガスととも
にカリウム、ルビジウム、セシウムのうち少なくとも１
種を封入し、ランプ安疋点灯時は前記封入物の金環が蒸
発気化する不飽和蒸気王形高千ナトリウム灯において高
圧水銀灯の２広照負荷’［ＥをＶ２（ボルト）適合する
高圧水−−４ラン（ボルト）さし１ことき上記ｔ８１．
ｔ４１の２式のいずれかを橢足することにより、既設の
高圧水銀灯用安定器への補修に適しｆコ長寿命の省電力
形畠圧すＩ・リウムランブの実用化がＤＪ能となる。

【図面の簡単な説明】

図１は４００ワツト高圧水銀う゛／プ用安安定で電源電
圧が２００　Ｖの場合における高Ｉｆ水銀うレブ七高１
王ナトリウムランプのランプ電力とランプ？４１Ｅの関
係を示す図１図２は本発明省電力（ｌｉｄ高圧ナトリウ
ムランプの実施例の概略構成図１図８は４００ワリト高
圧水峨灯用安定器で点灯し１ことき電源電圧が２００ｖ
から急檄に低下しγこ場合におけるランプ電圧と立ち消
えを生じ１こ時の′４．源電圧との関係を表わす図、因
４は定格電力８０Ｗ乃至１０００Ｗまでの昆王水銀ラン
プ用安定器に適合する高圧水銀ランプのワリト数を横軸
に、ランプ電圧を縦軸にとり、°醒源屯１土２００　Ｖ
　ｖｃおける本発明に係る省゛直力高圧すトリウムラン
プのランプ電圧の上限値と下限値を示した因である。 １・・・・・・外球、２・・・・・・発光管。 ３・・・・・・補助導体、４・・・・・・サーマルスタ
ータ。 図　１ 図、　３ 巧−＞”７’常圧 回　Ｚ 図　４ ワット 手続ン市正腸（自発） １、事件の表示 昭和５８年　特　許願　第２１５２１６号２、発明の名
称 高圧す１ヘリウムランプ 代表者　那　須　信　雄 ４、代理人 ５、補正の対象 ６、補正の内容 （１）明細書第３負５行目〜同６行目の「略当する」を
「略相当づるＪと訂正する。 （２）明細書第６負１６行目の「、５，０００ルーメン
」をｌ　５０，０００ルーメンＪと訂正する。 （３）明細書第１゛１頁１９行目〜同第１２頁３行目の
［先にも述べたように・・・・・・・・・全くみられな
いため、」を次の通り訂正する。 「先にも述べたように不飽和蒸気正形高圧ナトリウムラ
ンプは電離しやすいナトリウム蒸気放電を利用している
ため、他の不飽和蒸気正形放電灯、例えば高圧水銀ラン
プにおいてみられるような寿命中に電離エミッションが
低下し、陰極降下が増大することによるランプ電圧上昇
、あるいは飽和蒸気圧形高圧すｉ〜リウムランブのよう
に点灯条件や寿命中におけるランプ電圧上昇などの現象
は全くみられないため、」 （４）明細書箱１５頁５行目の「＾圧水銀灯の」を高圧
水銀灯用安定器のｊと訂正する。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 透光性セラミックからなる発光管内部にナトリウム、水
   銀、および始動用希ガスとともにカリウム、ルヒジウム
   、センウムのうち少なくとも１種を封入し、ランプ安定
   時は目１１記封入物の全量が蒸発気化する不飽イｕ蒸気
   圧型毘任ナトリウムランプにおいて、高圧水銀ランプ用
   安定器と組み合わせて点灯するとともに、当該高圧水銀
   ランプ用安定器の２ｒＸ無負荷電圧をＶ２（ポルトン、
   適合するのランプ電１モを■（ボルト〕としγこ時Ｗｅ
   ≧２５０の時　（０，００８Ｗｌ＋１４２，１　・Ｖ２
   ／２００＜；Ｖ＜Ｑ（ｏ、ｏｏｓｗｇ＋ｉ＋ｂｙ）−ｖ
   ２／２ｏ。 Ｗ（１＜　２５０　）Ｒ（０，０７Ｗｇ　＋１２５　）
   　’　Ｖ２／２００’、、　Ｖ　≦（０，０７Ｗ（１＋
   　１４０　）・Ｖ２／２００のいず！１．かを満足する
   ことを特徴とする高圧ナトリウムラソプ。