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発明の名称 高圧放電ランプ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−243841
公開日 平成6年(1994)9月2日
出願番号 特願平5−30119
出願日 平成5年(1993)2月19日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 等々力 勝彦 / 成清 謙爾 / 品田 眞一
要約 目的


構成
青緑色蛍光体3を内面に塗布した外管2内に、高圧ナトリウムランプ1b及び高圧水銀ランプ1aの発光管を共に収容して構成した。
特許請求の範囲
【請求項1】蛍光体を塗布した共通の外管内に高圧水銀ランプ発光管と高圧ナトリウムランプ発光管を共に収容し、同時に点灯することを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項2】請求項1において、前記蛍光体が波長400nmから550nmの領域に主要な発光をなす高圧放電ランプ。
【請求項3】請求項2において、波長400nm〜550nmの青色ないし緑色領域に主要な発光をなす蛍光体がY(P,V)O4,(Y,Gd)(P,V)O4で代表される自己付活の燐バナジン酸塩系蛍光体並びにBaMg2Al1627,BaMgAl1423で代表されるバリウム・マグネシウムのアルミン酸塩系母体に2価のEuと2価のMnを共付活した蛍光体から選ばれた少なくとも一つである高圧放電ランプ。
【請求項4】請求項1において、高圧水銀ランプ発光管及び前記高圧水銀ランプによって励起された蛍光体からの発光のランプ全光束に寄与する割合qが0.2<q<0.6を満たすことを特徴とする高圧放電ランプ。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の異種高圧放電ランプを1個のランプに纏め、均一な配光特性を持つ混光照明を工場やスポーツ施設等に供給する高圧放電ランプに関する。
【0002】
【従来の技術】単体の異種ランプを組み合わせた従来の混光照明では、広い空間ではマトリックス状に配置したり、一方、比較的狭い空間では、2灯用照明器具に入れて照明を行っている。この方法に依れば、ランプ対称軸上では均一な光色を保つが、軸から外れると光色のむらが生じていた。
【0003】また従来の複数の内管をもつ高圧放電ランプは、特開平4−51452号公報に示されるように点灯毎に同種の発光管をバイメタルスイッチにより切り替えて放電させ、消灯直後の瞬時点灯を可能としたり、寿命の延長を図ったり、異種の発光管を用いて1本ずつ点灯し、光色の可変などを目的としていた。古くは実開昭52−102867号公報に示された様に、高圧ナトリウムランプ及び高圧水銀ランプの発光管を直列に繋いで構成した混光照明用ランプが試みられたが、水銀ランプ用耐熱蛍光体の開発により、蛍光高圧水銀ランプの演色性が改善されたために商品化には至らなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来、混光照明は複数の単体ランプの組み合わせで行っていたが、この場合、照明する方向や場所によって光色が異なる配光の不均一性が問題であった。
【0005】本発明の目的は、高圧ナトリウムランプと高圧水銀ランプの発光管を1個のランプに収容し、外管に蛍光体を塗布することにより、発光管から出た双方の光を蛍光体で散乱させて配光の不均一性を解消し、光源の色むらを減少させることにある。また、もう一つの目的は、高圧ナトリウムランプと高圧水銀ランプの発光に加え、さらに蛍光体の発光を加えることにより、演色性を大幅に改善することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明は、蛍光高圧水銀ランプの外管内に同時に発光する高圧ナトリウムランプ発光管を収容して1個のランプを構成し、混光照明を実現した。また高圧ナトリウムランプの外管バルブ内面に400nm〜550nmの青色ないし緑色領域に発光する蛍光体を塗布することで水銀の発光線を吸収,抑制し、演色性を改善することができる。
【0007】
【作用】本発明は前述したように混光照明用の異種ランプを同一外管内に設け、該外管内には青緑色蛍光体を塗布することにより不足発光成分を総合的に補うため、単体の蛍光高圧水銀ランプまたは高圧ナトリウムランプよりも演色性が改善でき、蛍光高圧水銀ランプ単体に比べて効率も改善することができる。また、2本の発光管を共通の外管内に収容して設けることで、蛍光体皮膜の光散乱効果により、光色のむらが少ない混光照明が可能となる。このとき蛍光体は水銀の発光を吸収・抑制して効率良く光り、ナトリウムの発光を吸収せずに適度な散乱体となって均一に混合された光を作り出す。
【0008】
【実施例】本発明を実施例により説明する。図1は本発明による高圧放電ランプの一実施例を示す部分断面図である。図1において1aは石英ガラスからなる400W高圧水銀ランプの発光管であり、内部には水銀及び始動用ガスが封入されている。1bはアルミナ・セラミックスからなる220W高圧ナトリウムランプの発光管であり、内部にはNa−Hgアマルガム及び始動用ガスが封入されている。2本の発光管は電力導入線を兼ねた支持金属棒4によって硬質ガラスからなる共通の外管バルブ2の内部に固定されている。両発光管の一端はリード線によって直列に接続され、他端はステムから出た電力導入線に接続されている。外管バルブ2の内面には蛍光体3が塗布されており、外管内はランプが周囲の環境に左右されないように10-4Pa程度の高真空に排気し、場合によってはアルゴンなどの希ガスを封入し、口金6が付けられている。
【0009】蛍光体の調合は、例えば、バリウム・マグネシウムのアルミン酸塩母体に2価のユーロピウムと2価のマンガンを共付活した青緑色螢光体Ba0.8Mg1.97Al16O27:Eu0.2Mn0.03 (発光ピーク波長は445nm及び515nm)200gに1.75% のニトロセルロース酢酸ブチル溶液で濃度調整を行って螢光塗料を得る。この塗料を卵型外管内に注入して外管内面に蛍光膜3を形成する。蛍光膜付きの外管2の可視透過率は95%とする。
【0010】高圧放電ランプの動作原理を図2を用いて説明する。図は簡略化した等価回路を表す。電源1を接続した安定器2から供給される電力は、高圧放電ランプ内に直列に接続された高圧水銀ランプ発光管3及び高圧ナトリウムランプ発光管4の両端、及びこれに並列に接続された熱応動スイッチ5及びフィラメントコイル6に加えられる。始動電圧が加わると熱応動スイッチ5が閉じ、フィラメントコイル6が加熱する。熱応動スイッチ5が開くとその瞬間に高圧パルスが発光管3,4の間に加わり、抵抗器7及び始動補助電極8により高圧水銀ランプ発光管3は点灯され、高圧ナトリウムランプ発光管4はコイルの加熱によって点灯する。なお、熱応動スイッチ9及び補助導体10は発光管内のNaの消失を防ぐ。
【0011】高圧放電ランプの高圧水銀及び蛍光体発光と高圧ナトリウム発光の光量(照度,光束等)比をおよそ50%とした場合、発光特性は光色が3900K、平均演色評価数Raが50、発光効率が79lm/Wとなる。両光量比が約50%となる発光管のサイズは、例えば、高圧水銀発光管及び高圧ナトリウム発光管がそれぞれ400W及び220W、或いは200W及び85Wなどの組合せが適当である。これを点灯するための安定器は水銀ランプ用とした場合、前者の組合せで700W及び後者で300Wが使用可能である。また専用安定器としても良い。尚、これらを収容するための外管バルブは従来の単体ランプのものでは熱的に問題が有るため、大きめのもの、例えば、前者の組合せを用いるとBT形バルブで外径150mm及び後者では116mm程度のものとすれば良い。
【0012】高圧ナトリウムランプ発光の光色は2000K前後であるが、これと混光を行う場合、蛍光高圧水銀ランプ部分の光色は6000K以上が好ましい。ここで図3のxy−色度座標を用いて混光照明に適する光色の範囲を説明する。太い曲線で示した1が黒体放射軌跡、これと交わる細い直線が等色温度線を表す。220W高効率形高圧ナトリウムランプNH−220FLの色度点を四角形2で示し、透明の400W高圧水銀ランプH−400の色度点を丸印3で示した。一般に用いられる蛍光高圧水銀ランプの色温度が3500K〜4500Kであることを考慮して、高圧ナトリウムランプ色度点から3500Kと4500Kの黒体色度点を通過する破線4,5を引いた。図から混光照明に用いる蛍光高圧水銀ランプ単体の色度点は、2本の破線4,5と黒体軌跡で囲まれた斜線部6が望ましいことがわかる。さらに、混光比率のマージンを取るには斜線領域の中の左側、すなわち、丸印3で表される色温度(5700〜5800K)よりも左側の6000K以上の領域に選ぶのが望ましい。何故ならば2000K前後の高圧ナトリウムランプ(四角形2)の色度域と斜線領域6の左側領域でほぼ補色関係が成立するからである。少なくとも主成分発光色は青色または緑色でなければならないことになる。ランプ動作温度〜250℃において室温よりも良好な輝度特性を示す6000K以上を実現する蛍光体としてはY(P,V)O4,(Y,Gd)(P,V)O4で代表される自己付活の燐バナジン酸塩系蛍光体並びにBaMg2Al1627, BaMgAl1423で代表されるバリウム・マグネシウムのアルミン酸塩系母体に2価のEuと2価のMnを共付活したものが適する。
【0013】次に諸特性の改善を実現するための混光比率を図4を用いて説明する。図4は8000Kの蛍光高圧水銀ランプと高効率形高圧ナトリウムランプの混光照明効果曲線であり、縦軸に演色評価数,発光効率,相関色温度,黒体放射軌跡からの外れの四つの特性を同時に示し,横軸には8000Kの蛍光水銀ランプの混光比率(以下単に混光比と呼ぶ)を示す。先ず平均演色評価数Raの混光効果曲線1において、混光による演色性改善の効果を維持するには蛍光水銀ランプ100%のRa=35以上にする必要があるので混光比は約25%(Ra=37)以上とするのが望ましい。また黒体放射軌跡からの外れΔuvの混光効果曲線4において、光色に違和感を生じないためのΔuvの値は0.004 以下であるため、混光比はおよそ55%以下とするのが望ましい。この条件より、その他の効果も考慮した最適混光比の範囲を20〜60%とした。因みにこの時の発光効率ηは効果曲線2より76〜92lm/W、相関色温度Tcは効果曲線3より2500〜4500Kの範囲内に設定できる。
【0014】本実施例において蛍光体としてはY(P,V)O4,(Y,Gd)(P,V)O4で代表される自己付活の燐バナジン酸塩系蛍光体並びにBaMg2Al1627, BaMgAl1423で代表されるバリウム・マグネシウムのアルミン酸塩系母体に2価のEuと2価のMnを共付活したものを用いたが、これに限定されることなく、通常の蛍光水銀ランプに用いられる蛍光体を使用してもよい。
【0015】
【発明の効果】混光照明用として個々のランプ単体を用いる場合と比較して、本発明のランプは光色のむらが少なくでき、理想的な混光照明が実現できる。また、外管に螢光体を塗布したことで単独の蛍光高圧水銀ランプよりも演色性の改善が可能であり、光色はメタルハライドランプ並みのすっきりとした印象が得られる。さらに、高圧ナトリウムランプと高圧水銀ランプの組合せであるため、双方とも寿命が長く、単体同士を組み合わせる場合に比較して、特に専用の照明器具を必要とせず汎用性が有ることなどから、メタルハライドランプと比べても維持経費が削減可能で経済的である。




 

 


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