JPS6047699B2 - high pressure metal vapor discharge lamp - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高圧金属蒸気放電ランプに関し、とくに色温度
が高く、かつ演色性のすぐれた新規な高圧ナトリウムラ
ンプを提供するものてある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to high-pressure metal vapor discharge lamps, and in particular provides a novel high-pressure sodium lamp that has a high color temperature and excellent color rendering properties.

高圧ナトリウムランプに関して、その発光管内径かｄ（
−）のときに管の平均電位傾度Ｅ（Ｖ／ｃｗＬ）が、Ｅ
≧３７．７−２．０５ｄ （ただし、Ｅはランプ電圧を発光管の両電極間距離て除
した値）の範囲て点灯せしめた高圧金属蒸気放電ランプ
は、すぐれた演色性を呈することが既に知られている。Regarding high-pressure sodium lamps, the inner diameter of the arc tube d(
-), the average potential gradient E (V/cwL) of the tube is E
It has already been shown that high-pressure metal vapor discharge lamps operated in the range of 37.7-2.05d (where E is the lamp voltage divided by the distance between the two electrodes of the arc tube) exhibit excellent color rendering properties. Are known.

しかしながら、かかる高圧金属蒸気放電ランプは効率、
ランプ電圧などの実用上の問題を考慮すると、色温度を
高めることは困難であつて、色温度２５００に以上のも
のを実用化することは困難てあつた。つまり、発光管内
のナトリウム蒸気圧を高めたり、管壁負荷を増加させた
りすることによつて色温度２５００〜３５００にの放電
ランプを実験的に得ることはできるが、この場合は効率
の低下が大きく、かつランプ電圧も高くなりすぎるなど
の欠点があつた。本発明の目的は上記の欠点を除去して
、色温度が約２５００に以上においてもランプ電圧を低
い値に保持したままで、高演色性て高効率なる高圧金属
蒸気放電ランプを実現することにある。However, such high pressure metal vapor discharge lamps have low efficiency and
Considering practical problems such as lamp voltage, it is difficult to increase the color temperature, and it has been difficult to put a color temperature higher than 2500 into practical use. In other words, it is possible to experimentally obtain a discharge lamp with a color temperature of 2,500 to 3,500 by increasing the sodium vapor pressure inside the arc tube or increasing the tube wall load, but in this case, the efficiency will decrease. It had drawbacks such as being large and requiring too high a lamp voltage. The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and to realize a high-pressure metal vapor discharge lamp that has high color rendering properties and high efficiency while keeping the lamp voltage at a low value even when the color temperature is about 2500 or higher. be.

本発明者らは、発光管を断面が同心円状の２重管構造と
なし、内側の管内から放射されたパワーを内側の管と外
側の管との間に形成したナトリウム蒸気層に吸収せしめ
ることにより色温度を高め、かつ高演色、高効率の高圧
金属蒸気放電ランプを得ることができた。The present inventors created an arc tube with a double tube structure with a concentric circular cross section, and the power radiated from inside the inner tube was absorbed into the sodium vapor layer formed between the inner tube and the outer tube. As a result, we were able to obtain a high-pressure metal vapor discharge lamp with increased color temperature, high color rendering, and high efficiency.

以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する
。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第１図に示すように、発光管１は透光性の多結晶体アル
ミナまたは単結晶アルミナからなる内径４〜１１．５Ｔ
ｗＬの内側容囲器２と、この内側容囲器との間に空間を
有してこれと同心円状に設けられた内径５．５〜１５Ｔ
ｗＬの外側容囲器３との２重管構造になつている。As shown in FIG. 1, the arc tube 1 is made of translucent polycrystalline alumina or single crystal alumina with an inner diameter of 4 to 11.5T.
wL inner container 2 and an inner diameter 5.5 to 15T provided concentrically with a space between the inner container 2 and this inner container.
It has a double pipe structure with the outer container 3 of wL.

内側容囲器２および外側容囲器３の両端には気密封着用
のセラミックス製エンドキヤヨツプ４、５が設けられて
いる。内側容囲器２の両端には、エンドキャップ４、５
を貫通するニオブ管６、７の先端にそれぞれ設けられた
電極８、９を有しており、かつその内部に発光物質とし
てのナトリウム３〜３０ｍｇ、緩衝ガス用金属としての
水ク銀３〜８０ｍｇまたはカドミウム１０〜１００ｍｇ
からなる添加物１０が封入されている。さらに、内側容
囲器２内に主にキセノン、またはネオンとアルゴン（Ｎ
ｅ＋０．１〜１．０％Ａｒ）からなる始動補助用希ガス
が封入されている。また、外側容囲器３にはアトリウム
１１が１〜２０ｍ９封入されている。外側容囲器３の両
端部外周には熱保温板１２が付設されて、点灯中の発光
管最冷点部の温度を高めている。かかる発光管１を点灯
すると、内側容囲器２から放射された可視放射パワーは
、内側容囲器２から伝導および輻射により外側容囲器３
内に蒸発したナトリウム１１の蒸気により吸収される結
果、ランプは高色温度で高演色性かつ高効率となる。Ceramic end caps 4 and 5 for airtight sealing are provided at both ends of the inner container 2 and the outer container 3. End caps 4 and 5 are provided at both ends of the inner container 2.
It has electrodes 8 and 9 provided at the tips of niobium tubes 6 and 7, respectively, which penetrate through the niobium tubes, and contains 3 to 30 mg of sodium as a luminescent substance and 3 to 80 mg of mercury as a buffer gas metal. or cadmium 10-100mg
An additive 10 consisting of the following is enclosed. Furthermore, inside the inner container 2, mainly xenon or neon and argon (N
A rare gas for starting aid consisting of e+0.1 to 1.0% Ar is sealed. Furthermore, an atrium 11 of 1 to 20 m9 is enclosed in the outer container 3. Heat insulating plates 12 are attached to the outer periphery of both ends of the outer envelope 3 to increase the temperature of the coldest point of the arc tube during lighting. When the arc tube 1 is turned on, the visible radiation power emitted from the inner envelope 2 is transferred from the inner envelope 2 to the outer envelope 3 by conduction and radiation.
As a result of the absorption by the sodium 11 vapor evaporated within, the lamp has a high color temperature, high color rendering and high efficiency.

上記現象につき本発明者らは詳細に調べた。その結果、
高圧ナトリウム蒸気からの発光は、アーク中心部では充
分に広がつていない発光（輝線に近い）が、管壁まで通
過する間に、管壁付近に多く分布するナトリウム分子に
吸収されその再放射の過程を経て広がつていくことは周
知の事実であるが、外側容囲器３内に充満した内側容囲
器２内のナトリウム蒸気層より少なくとも低温のナトリ
ウム蒸気層によつて、内側容囲器２からの可視放射パワ
ーの吸収、再放射の確率が高くなり、広がりが大きくな
るためである。次に実施例について述べる。The inventors investigated the above phenomenon in detail. the result,
The light emitted from high-pressure sodium vapor is not sufficiently spread at the center of the arc (close to the emission line), but while it passes to the tube wall, it is absorbed by the sodium molecules that are abundantly distributed near the tube wall and is re-emitted. It is a well-known fact that the sodium vapor layer spreads through the process of This is because the probability of absorption and re-emission of visible radiation power from the device 2 increases, and the spread becomes larger. Next, an example will be described.

実施例１ 内側容囲器２は内径が８．０醜、肉厚が０．７５？の単
結晶アルミナからなり、両電極間距離は８３７ｍである
。Example 1 The inner container 2 has an inner diameter of 8.0 mm and a wall thickness of 0.75 mm. The distance between both electrodes is 837 m.

その内部にはナトリウム８ｍ９、水銀３０ｍ９、，始動
補助用希ガスとしてキセノンを約２０Ｔ０ｒｒ封入した
。外側容囲器３は単結晶アルミナからなり内径が１１．
５ＴＩＴ：！ｎてあり、その内部にナトリウムを５ｍｇ
封入した。発光管の両端部外周には幅１４．５７ＷＬ１
厚さ０．１Ｔ＄ｔのタンタルからなる保温板を付設した
！（以下、このランプを本発明ランプ１という）。なお
、比較のため、内側容囲器２と全く同仕様の１重管形発
光管を備えたランプ（以下、これを比較ランプ１という
）も準備した。本発明ランプ１と比較ランプ１を共に入
力Ｊ４ＯＯＷで点灯し、ランプ電圧を共に９５■に保つ
たところ、第１表に示すとおりの特性結果が得られた。Inside, 8 m9 of sodium, 30 m9 of mercury, and about 20 T0rr of xenon as a rare gas for starting aid were sealed. The outer container 3 is made of single crystal alumina and has an inner diameter of 11mm.
5TIT:! n and contains 5 mg of sodium inside it.
Enclosed. The outer periphery of both ends of the arc tube has a width of 14.57WL1.
A heat insulating plate made of tantalum with a thickness of 0.1T$t is attached! (Hereinafter, this lamp will be referred to as the lamp of the present invention 1). For comparison, a lamp (hereinafter referred to as comparative lamp 1) equipped with a single-tube arc tube having exactly the same specifications as the inner envelope 2 was also prepared. When both the lamp 1 of the present invention and the comparative lamp 1 were turned on with an input of J4OOOW and the lamp voltage was maintained at 95 cm, the characteristic results shown in Table 1 were obtained.

・実施例２ 内側容囲器２は内径が５．４Ｔ！Ｒｍ、肉厚が０．７ｍ
ｍの単結晶アルミナからなり、両電極間距離は４７Ｔｗ
ｔである。・Example 2 The inner diameter of the inner container 2 is 5.4T! Rm, wall thickness 0.7m
The distance between both electrodes is 47Tw.
It is t.

その内部には、ナトリウム８ｍ９、水銀３０ｍ９、始動
補助用希ガスとしてキセノンを約２０Ｔ′０ｒｒ封入し
た。外側容囲器３は単結晶アルミナからなり内径が９．
２ＴｍＩｎであり、その内部にナトリウムを５ｍ９封入
した。外側容囲器２の両端部外周には幅１６．抽、厚さ
０．１？のタンタルからなる保温板を付設した（以下、
このランプを本発明ランプ２という）。なお、比較のた
め、内側容囲器２と全く同仕様の１重管形発光管を備え
たランプ（以下、これを比較ランプ２という）も準備し
た。Inside, 8 m9 of sodium, 30 m9 of mercury, and about 20 T'0rr of xenon as a rare gas for starting aid were sealed. The outer container 3 is made of single crystal alumina and has an inner diameter of 9.
It was 2TmIn, and 5m9 of sodium was sealed inside. The outer periphery of both ends of the outer container 2 has a width of 16 mm. Thickness 0.1? A heat insulation plate made of tantalum was attached (hereinafter referred to as
This lamp is referred to as the lamp of the present invention 2). For comparison, a lamp (hereinafter referred to as comparison lamp 2) equipped with a single-tube arc tube having exactly the same specifications as the inner envelope 2 was also prepared.

本発明ランプ２と比較ランプ２を共に入力１５０Ｗで点
灯し、ランプ電圧を共に９０Ｖに保つたところ、第２表
に示すとおりの特性結果が得られた。When both the lamp 2 of the present invention and the comparative lamp 2 were turned on with an input of 150 W and the lamp voltages were both kept at 90 V, the characteristic results shown in Table 2 were obtained.

なお、外側容囲器３内には、ナトリウム以外に、水銀お
よびカドミウムのうち１種以上を添加してもナトリウム
のみを封入したときとほぼ同じ特性が得られた。Note that even when one or more of mercury and cadmium was added in addition to sodium in the outer container 3, almost the same characteristics as when only sodium was sealed were obtained.

また、外側容囲器１３内に始動補助用希ガスを封入した
場合にも、同内に希ガスを封入していない場合と比較し
て特性に変化がない。Further, even when a rare gas for starting aid is sealed in the outer envelope 13, there is no change in characteristics compared to a case where no rare gas is sealed inside the outer envelope 13.

容囲器の材料としては、多結晶体アルミナまたは単結晶
アルミナのどちらでもよいが、２重管式にする関係上光
透過率のすぐれた単結晶アルミナを用いる方が効率上有
利てある。The material for the container may be either polycrystalline alumina or single-crystal alumina, but since it is a double tube type, it is more efficient to use single-crystal alumina, which has excellent light transmittance.

以上説明したように、本発明は発光管を２重管構造とな
し、内側容囲器から放射された可視放射パワーを、外側
容囲器内に発生させたナトリウム蒸気層に吸収させるこ
とにより、ランプ電圧を高めることなく、高色温度で高
演色性かつ高効率の高圧金属蒸気放電ランプを実現する
ことができるものてある。As explained above, the present invention has a double tube structure for the arc tube, and the visible radiation power emitted from the inner envelope is absorbed by the sodium vapor layer generated within the outer envelope. It is possible to realize a high-pressure metal vapor discharge lamp with high color temperature, high color rendering properties, and high efficiency without increasing the lamp voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明にかかる高圧金属蒸気放電ランプの発光
管の断面図、第２図Ａ，Ｂはそれぞれ本発明ランプ１お
よび比較ランプ１の分光エネルギー分布を示す図、第３
図Ａ，Ｂはそれぞれ本発明ランプ２および比較ランプ２
の分光エネルギー分布を示す図である。 １・・・・・・発光管、２・・・・・内側容囲器、３・
・・・・・外側容囲器、４，５・・・・・・エンドキャ
ップ、６，７・・・ニオブ管、８，９・・・・・・電極
、１０・ ・・添加物、１１・・・・・ナトリウム。FIG. 1 is a cross-sectional view of the arc tube of the high-pressure metal vapor discharge lamp according to the present invention, FIGS.
Figures A and B are inventive lamp 2 and comparative lamp 2, respectively.
FIG. 2 is a diagram showing the spectral energy distribution of FIG. 1... Arc tube, 2... Inner container, 3...
...Outer container, 4,5... End cap, 6,7... Niobium tube, 8,9... Electrode, 10... Additive, 11 ·····sodium.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １ 透光性の発光管が内側容囲器とこの内側容囲器との
間に空間を有して設けられた外側容囲器との２重管から
なり、前記内側容囲器は両端に電極を有するとともに内
部にナトリウム、緩衝ガス用金属および始動補助用希ガ
スを封入し、かつ前記外側容囲器内に少なくともナトリ
ウムを封入したことを特徴とする高圧金属蒸気放電ラン
プ。1. A light-transmitting luminous tube is composed of a double tube consisting of an inner container and an outer container provided with a space between the inner container, and the inner container has a wall at both ends. 1. A high-pressure metal vapor discharge lamp comprising an electrode, the interior of which is sealed with sodium, a metal for buffer gas, and a rare gas for starting aid, and at least sodium is sealed in the outer envelope.