JPS62168337A - 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】 〔発明の技術分野〕 １　本発明は高圧ナトリウムランプに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

高圧ナトリウムランプは始動用希ガスとともに水銀およ
びナトリウムを封入した発光管を内部を真空とした外管
内に収容して構成される。始動用希ガスとしてはキセノ
ンＸｅが熱伝導損失が小さく。

したがって発光効率を高めることができるため通常用い
られる。しかしながら、　ＸｅはアルゴンＡｒ等と相違
してペニング効果が起らぬため発光管の始動電圧が高く
なり、商用の電源電圧では始動させることができず、高
圧パルスを発生する専用の始動装置付安定器を心上とし
４７′：１３これに対し、熱応動スイッチとコイルフィ
ラメントの直列回路からなる熱応動スイッチ式始動装置
を発光管と並列に外管内に収容し、さらに始動電圧を下
げるために発光管の管壁に近接して近接導体を付設する
ことにより、安価な水銀灯用安定器で点灯させることを
可能としたランプも開発された。

このようなランプは点灯中に万−発光管がリークすると
、高真窒に保たれた外管内には発光管内に封入しである
Ｘｅ、水銀およびす）　ＩＪウム等が漏出し、ランプ電
圧が下がり安定器に短絡に近い電流が流れて過熱し、焼
損を生じたり、あるいは外管内で放電を生じ、この放電
により溶けた金属部品等が外管に接触して、外管の破損
、落下を生じる等の危険がおこることもあり、その対策
が望まれていた。

ところで、始動装置内蔵形高圧ナトリウムランブにおい
て９発光管がリークした状態で熱応動スイッチ式始動装
置が動作し１発光管が点灯して安定器が損傷するのを防
止する手段は６例えば特開昭５５−１２２３５１号公報
に示されている。この手段は、上記熱応動スイッチ式始
動装置の動作時にお小る抵抗体（コイルフィラメントに
相当するもの）の最高温度が１６００℃以上となるよう
に設定することにより０発光管子点灯時に上記抵抗体か
ら放出される熱電子によって外管内に漏出したＸｅを１
［ＩＩさせ、これによって生じるＸｅイオンを媒体とし
て放電を起こさせて抵抗体を溶断し、始動回路を遮断し
てリークランプが点灯しないようＫしたものである。し
たがって、この手段はランプが点灯中に発光管がリーク
した場合には全く効果がなく、また始動装置がランプ外
にあるタイプのものには適用することができないもので
ある。

さらに、％公昭５２−４５４３０号公報には真空外管に
僅かな空気漏れを生じたり１発光管がリークして封入物
が外管内に漏れ出したりした場合に。

外管内に生じるアーク放電を消滅させるために外管内の
反対極性の電流導体間に自己短絡アークヒユーズを設け
、このヒユーズの溶融によって両市流導体間を短絡させ
る手段が示されている。しかしながら、この手段では安
定器の焼損に至る危険が極めて大きい。

さらにまた、他の対策として安定器の異常な温度上昇を
検知して安定器の内部で電気回路を断つようにしたもの
も知られているが、この対策でも動作のバラツキ、発光
管のリーク状態および安定器の絶縁性能（％に経年変化
による劣化）等で安定器が焼損することがあった。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に対処してなされたもので。

ランプの安定点灯中忙発光管がリークしても、確実に電
気回路を遮断し、安定器やソケット等のランプ以外の装
置に不都合が及ぶのを防止できる高圧ナトリウムランプ
を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は高圧す）　ＩＪウムランプの発光管の導電体の
一部に定常点灯時に２２００　’に以上となる高温部を
介在させることによって、ランプ点灯中に万一発光管が
リークして外管内圧封入物である始動用希ガスや水銀、
す）　ＩＪウム等の蒸気が漏出した場合、上記漏出した
封入物が上記高温部で熱電離し、さらに高温部から放出
される熱電子と共同して漏出ガス、蒸気中に放電路を形
成して上記高温部にアークスポットを生じ、このアーク
スポット部は局所的忙極めて高温となって蒸発、断線す
るに至り、ランプ内の電気回路は遮断される。

〔発明の実施例〕

以下０本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

図は２２０Ｗの始動装置内蔵形高圧ナトリウムランプの
構成説明図であり、（１）は一端に口金（２）を装着し
内部が高真空に保たれるたとえば硬質ガラスからなる外
管、（３）は透光性セラミックスたとえばアルミナセラ
ミックスからなる発光管で、その両端には一対の電極（
４ａ）、　（４ｂ）を対設し、内部には始動用希ガスた
とえば２５０　ＴｏｒｒのＸｅガス、１６■の水銀およ
び４ｒｎ９のナトリウムが封入されている。発光管（３
）の両端はホルダ（５ａ）、（５ｂ）　Ｋよって支持さ
れ、一方のホルダ（５ａ）は電極（４ａ）と電気的に接
続され、他方のホルダ（５ｂ）は絶縁物（６）を介して
支持している。上記ホルダ（５ａ）＊（５ｂ）は導電体
を兼ねるサポート（７）に接続し、このサボ−）（７）
ハステム（８）Ｋ封着した一方のウェルズ（９）に接続
し、他方のウェルズ（ｉｔ）には導電体住υを介して電
極（４ｂ）に接続し、かつ、上記導電体αυの一部には
定常点灯時に２２００”Ｋ以上となるたとえば線径０，
１罵翼のタングステンフィラメントからなる高温部ａり
が介在している。

餞は発光管（３）の管長方向に沿わせて設けた近接導体
、αａは始動装置でコイルフィラメント霞と常閉形バイ
メタルスイッチ（１ｅとの直列回路からなり。

この直列回路は発光管（３）と並列に接続されている。

このようなランプは２５０Ｗ水銀ランプ用の２００Ｖ級
安定器を介して交流電源に接続して点灯使用される。

すなわち、ランプ始動前は始動装置α乃の常閉形バイメ
タルスイッチ住ｅが閉じているからコイルフイラメント
霞に通電されてこれが発熱し、この熱によって常閉形バ
イメタルスイッチαｅが開放される。この開放時のキッ
ク電圧によって安定器に高圧パルスが発生し、この高圧
パルスは発光管（３）の両電極（４ａ）　、　（４ｂ）
間に印加されランプが始動する。なお、この際、近接導
体α沸は発光管（３）の外壁面に接触しているから、上
記高圧パルスの印加により対向電位側の電極（４ｂ）と
の間で急激な電位傾度を生じさせて発光管（３）内のア
ーク放電の発生を促進させランプは点灯する。

ランプの定常点灯時に発光管（３）の導電体αυの一部
に介在する高温部（ｌりは上記のように２２００°に以
上となり、常に熱電子を放出するが。周囲は真空状態で
あるから熱電子は単に外管（１）内忙拡散するだけであ
る。しかしながら、このような定常点灯状態において、
万一発光管（３）がリークして封入物であるＸｅガス、
水銀およびナトリウム等のガス。

蒸気が外管（１）内に漏出すると、これらの封入物は高
１富部α２で熱［ｌ１ｉｌｉ＃シ、高温部α２から放出
される熱電子と共同して漏出ガス、蒸気中に放電路が形
成される。放電路が形成されると上記高温部（：Ｌ２に
はアークスポットが生じ、このアークスポット部は局所
的に極めて高温となり、高温部αりを形成するタングス
テンフィラメントは蒸発が促進され。やがて断線し、放
電路は消滅する。かくして、安定器やソケット等の損傷
は防止される。

（試験１） 次に上記定常点灯時における高温部０の温度と発光管（
３）のリーク状態との関係について試験１〜だ結果を表
ＩＫ示す。

ランプは上記実施例と同一構成とし、タングステンフィ
ラメントからなる高温部α２の温度がそれぞれ異なる各
種ラングを作り、定常点灯中に外部から発光管（３）Ｋ
レーザー光を照射し、その照射強度を変えることにより
、発光管（３）管壁にクラックまたは穴をあけて各種の
リーク状態を人為的に作り出し、それぞれの組合せによ
る電気回路の遮断状態を調査した。

なお、上記試験に供したラングは発光管（３）が完全に
リークした状態のとき、外’Ｗ（１，１内に漏出するＸ
ｅガスのガス圧は約１．６　Ｔｏｒｒとなり、また点灯
袋イ〆は上記実施例と同じ（２５０Ｗ水銀ランプ用の２
（）θＶ級安定器を使用した。

表１ ｎ＝１０ 発光管リーク後、１分以内に高温部α２が断線する割合
。

Ｏは１００％断線 Δは５０〜９０％断線 ×は０〜４０％断線 表１から明らかなように、定常点灯時における高温部ａ
カの温度は２２００’に以上となるように設定すれば９
発光管（３）のリーク状態が大穴があいだ場合は勿論の
こと、微小なりラック程度の場合でも高温部ａのは１０
０％確実に断線させることができる。

（試験２） 高温部ＱＢを形成するタングステンフィラメントの線径
とその溶断に要する時間との関係を調べたが、高温部α
ａの同一温度に対する上記線径が０．０５ｕ〜０．５　
ｔｇ程度では、タングステンフィラメントが既に高温に
なっているため。溶断時間九は大差ないことを確認した
。

（試験３） 定常点灯時における高温部（１りの温度と外管（１１内
Ｘｅ圧との関係を調べた。外管内Ｘｅ圧は発光管（３）
内に封入するＸｅ圧および外管（１）の大きさく容量）
を変えることＫよって種々変化させ、上記（試験１）の
場合と同様の試験を行なった。この試験では比較的高温
部（Ｌりが溶断しにくい発光管リーク状態が微小および
中程度のクラック発生状態で実施し、その結果を表２１
Ｃ示す。

（以下余白） 表２ ｎ＝１０ 発光管リーク後、１分以内に高温部αａが断線する割合
。

○は１００％断線 △は５０〜９０％断線 ×は０〜４０％断線 表２から明らかなように、定常点灯時における高温部■
の温度は２２００’に以上となるように設定すれば９発
光管（３）リークによる外管（１）内へのＸｅガスの漏
出量が多い場合は勿論のこと、少量の場合でも高温部（
１のは１００％確実に断線させることができる。

（試験４） ここでは、始動用希ガスのＸｅガス以外の封入物である
ナトリウムＮａと水銀Ｈｇの影響について調べた。（通
常ＮａとＨｇとはＮａアマルガムの形で封入される。）
発光管（３）がリークすると当然のことなからＸｅと共
にＮａおよびＨｇも外管（１）内に漏出し。

発光管（３）にあけられた穴が大きいほどそれ等の漏出
量も増大し、また点灯中はどそれ等封入物の圧力も高く
なっているので漏出量は増大する。そこで点灯時の発光
管（３）の最冷部温度（封入物の蒸気圧を決定する）を
６００℃、７００℃、８００°Ｇ、９００℃の４段階に
、アマルガム比率（Ｎａ／Ｎａ＋８ｇで示す重量比）を
７〜２９％、上記アマルガムの発光管内封入量を５〜３
０１Ｒ９の範囲にとり、これ等３つのパラメータについ
て上記（試験１）と同様の試験を行なった結果、これ等
のパラメータは外管（１）内Ｘｅ圧に比較して、はとん
ど無視できる程度の影響しか興えないことを確認した。

以上、（試験１）〜（試験４）の結果を総合すると、高
温部（ｌりの定常点灯時における温度を２２００・に以
上となるように設定すれば、定常点灯時に発光管（３）
がリークしても、高温部＠が断線することによって確実
ＫｌＦｌ囲気は遮断することができ。

したがって安定器やソケット等のランプ以外の装置に不
都合が及ぶのを防止できる、 なお１発光管リーク時に外管内に漏出したＸｅのガス圧
が低いときでも、上記高温部（１２を容易。

かつ、確実に断線させるためには次のような手段を付加
することが一層好ましい。その１は上記高温部αりまた
はその近傍部の少なくとも一方に易電子放射性物質を設
けること、そのＵは上記高温部（１２１に近接して対向
電位を有する部分を配することである。

次に上記１とｎの各実施例を第２図および第３図を参照
して説明する。なお、第１図に示した先の実施例１と同
一部分には同一符号を付してその説明は省略する。

（実施例２）　第２図を参照して説明する。

第２図は反射形高圧ナトリウムランプを示し。

このランプはｗ、１図示の一膜形ランプに較べその外管
の容積は大きく設計されている。図においてαＤは外管
（１）内面の一部に被着形成した反射膜、（１２はラン
プの定常点灯時に２２００°に以上となる高温部で、た
とえばタングステンフィラメントで形成される。α梯は
たとえば酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化ストロン
チウムからなる易電子放射性物質で、上記高温部＠の近
傍に位置するサポート（７）の一部に被着される。

このような構成であれば、ランプの定常点灯時九発光管
（３）がリークした場合、外管（１）内に漏出するＸｅ
ガス等のガス圧は外管（１）内容積が犬き（・ので−膜
形ランプの場合に比較して低く、シたがって外管内放電
路の形成が不確実になり勝ちなところ。

上記のように高温部α２の近傍には易電子放射性物質Ｃ
１８が配置されているので、これから活溌に熱電子が放
出される。この熱電子は上記高温部αりから放出される
熱電子と共同して放電路の形成を一層容易、かつ、確実
とし、それによって高温部αカにアークスポットを形成
させ、このアークスポット形成部を局所的忙さらに高温
とすることによって蒸発を促進させ、断線をより確実と
することができる。

なお、易電子放射性物質（１８の被着個所は上記高温部
（１ｚの近傍に限らず、高温部ａｚ自体に被着するよう
にしても良い。

（実施例３） 第３図を参照して説明する。第３図は上記実施例２と同
じ一膜形ランプに較べ外管容積の大きな反射形高圧ナト
リウムランプを示し、その特徴とする点は高温部住２に
近接して対向電位部分Ｃ１ｌを設けたことにある。上記
対向電位部分（１９は高温部α２と反対電位にあるサポ
ート（７）から突出して高温部α２との最短距離がたと
えば５朋となるように近接して設けられている。

このような構成であれば、ランプ定常点灯時の発光管（
３）リークにより外管（１）内に漏出したＸｅガス等の
ガス圧が、外管内容積が太きいためたとえ低くても、高
温部（１つと対向電位部分Ｃ１ｌとが近接しているので
０両者の間に容易かつ確実に放電路が形成され、高温部
へ２にアークスポットを生じ、このアークスポット形成
部は局所的にさらに高温となるので蒸発は促進され、断
線により確実とすることができる。

なお、高温部（１のと対向電位部分ａｌとの最短距離は
ｌＯｕ以内に設定することが、その効果を充分釦発揮さ
せるうえで望ましい。

また１本発明は上記実施例に限られるものではなく、入
力の異なる他の高圧ナトリウムランプにおいても同様の
効果を得ることができるし、さら忙上記高温部Ｕをタン
グステン以外のたとえばモリブデンで形成するとか、始
動用希ガスとしてたｙ とえはＮｅ　（ネオン）−ヤ（アルゴン）の混合ガス等
の他の希ガスを使用してもよい。

また、上記発光管の導電体の一部に介在させた高温部α
２はランプ点灯時には常ＫＷ力を消費して２２００’に
以上となるように設定したものであるが。

高温部の発光強度は発光管のそれと較べて効率が低いか
ら電力損を極力小さくするように形成するのが望ましく
、高温部での電圧降下を１〜５■程度にするのが好まし
い。すなわち、ＩＶ未満では充分な高温が得られにくり
、一方５■を越すようＫすると電力損が大きくなり、ラ
ンプ全体としての効率低下が大きくなるからである。

さらに０本発明は上記始動装置内蔵形ランプに限らず、
始動装置をランプの外に設けたタイプのものにも適用で
きるし、始動装置内蔵形ランプにあっては上記実施例の
ように高温部を、始動装置と外管のステムに植設したウ
ェルズとの間延位置する発光管導電体部分に介在させる
ようにすれば。

上記高温部の溶断と共に始動装置も作動できなくなるか
ら、高圧パルスが継続して発生するのも防止できて一層
好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成説明図、第２図および
第３図はそれぞれ異なる他の実施例の構成説明図を示す
。 （ｌｊ・・・・・・外管、（３）・・・・・・発光管。 （４ａ　）　＋　（４ｂ　）・・・・・・電ｊ、αυ・
・・・・・発光管の導電体。 ａ２・・・・・・高温部、　　　　α荀・・・・・・始
動装置。 １＋ｎ　　−・・・・・　４ム幅も　此　ｍ　　小　Ｍ
　　Ｊ　　ｎ、　　η　Ｊ　士　Ｊ　曳ノ　ｋ住Ｑ・・
・・・・始動装置の常閉形バイメタルスイッチ。 ｑａ・・・・・・易電子放射性物質。 ０・・・・・・対向電位部分

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一対の電極を設けた透光性セラミックス管内に始動用希
   ガス、水銀およびナトリウムを封入した発光管を、内部
   を真空にした外管内に収容し、上記発光管の導電体の一
   部に定常点灯時に２２００°Ｋ以上となる高温部を介在
   させたことを特徴とする高圧ナトリウムランプ。