【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒用光源として可視光線および紫外線を放射する高圧ナトリウムランプおよびこのランプを用いた照明器具に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、照明用のランプから放射される紫外線を利用して有機物を分解する光触媒作用が注目されている。

【０００３】光触媒作用は、その活性度が光触媒を構成する金属酸化物からなる半導体に照射される紫外線の強度に比例している。 すなわち、紫外線の強度が高いほど光触媒の活性度が高く、消臭、殺菌などの光触媒作用の効果が大きくなることが実験により確かめられている。

【０００４】光触媒作用を応用した照明器具として、例えば特開平７−１１１１０４号公報に蛍光ランプに対向して設けられた透光性カバーに透明な光触媒膜を形成し、光触媒作用によって室内の消臭を行うとともに照明器具から放射される紫外線を遮断する構成が開示されている。 また、国際公開ＷＯ９４／１１０９２には、室内照明用光源から放射された微量な紫外線によって酸化チタン（ＴｉＯ2）が励起され、光触媒作用によって室内の有機物などを分解する技術が開示されている。

【０００５】一方、屋外用照明器具の透光性カバーの外面側に光触媒膜を形成し、セルフクリーニング機能を付加した構成が例えば特開平９−２３７５１１号公報に開示されている。 この構成は、光源から放射された紫外線によって光触媒膜が透光性カバーの外表面に付着した汚れ物質を分解・除去して、透光性カバーの清掃作業を低減させたものである。

【０００６】こうした屋外用照明器具の中でも、特に汚れの度合いが大きいトンネル内に設置される照明器具は、清掃作業にかかる手間および費用も多大であるため、光触媒作用によるセルフクリーニング機能が一層期待されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般にトンネル内照明は、走行車輌の運転者がトンネルに入出坑する際に明暗順応により視覚による認識力が低下するため、できるだけトンネル内照度とトンネル外照度との差が小さくなるように調整している。

【０００８】このため、トンネル内に設置された照明器具は、昼間は設置された全て照明器具を点灯させ、夜間は一部の照明器具のみが点灯するように間引き点灯させて調整している。

【０００９】しかし、夜間の間引き点灯によって消灯された照明器具はランプが点灯したいないため紫外線も放射されなくなり、透光性カバーに光触媒膜が形成されていても十分な光触媒効果は得られない。 また、間引き点灯を行うと同時に設置された照明器具の間でランプ点灯時間のばらつき生じ、ランプ交換時期が大幅にずれるためにメンテナンスの機会が増加してしまうことになる。

【００１０】そこで、夜間の光触媒効果の低下およびランプ点灯時間のばらつきをなくすために、間引き点灯に代わってランプを調光する手段が着目されている。

【００１１】しかし、トンネル用の照明器具に主に用いられている高圧ナトリウムランプを調光すると、全光時の紫外線放射量を１００としたとき、５０％調光時には紫外線放射量は約４５、２５％調光時には紫外線放射量は約２０になってしまう。 すなわち、従来の高圧ナトリウムランプでは、調光すると紫外線放射量が低下してしまうので、光触媒効果が予想以上に少なくなってしまうことが分かった。

【００１２】本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、調光による光束の低下以上に紫外線放射量が低下することを極力抑えて光触媒効果が損なわれることのない高圧ナトリウムランプおよびこのランプを用いた照明器具を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を達成するための手段】請求項１の高圧ナトリウムランプは、両端に電極を有し、不活性ガスが封入された透光性セラミックスからなる発光管と；この発光管内に封入されており、主として水銀およびナトリウムから構成されるとともにナトリウムが常温で２〜１４ｗｔ％
の組成比率を有するアマルガムと；を具備していることを特徴とする。

【００１４】本請求項および以下の請求項において、特に限定していない限り用語の定義は以下の説明による。

【００１５】発光管は、管内の放電によって発生する可視光線および紫外線を透過でき、１０００℃以上の温度に耐え得る透光性セラミックスである。 一般的に、工業的、経済的理由から放電ランプに使用されるアルミナが好ましいが、これに限定されるものではない。

【００１６】発光管内には、ナトリウムおよび水銀から構成されているアマルガムが封入されているが、本発明の作用に影響しない程度であれば，その他の金属蒸気やキセノンなどの希ガスが若干封入されていてもよい。

【００１７】アマルガムは、ナトリウムガスおよび水銀ガスを発光管内に放出するものである。 アマルガムの組成は、発光管内に封入された常温の状態でナトリウム組成比率が２〜１４ｗｔ％（重量比）となるように構成されている。

【００１８】アマルガムのナトリウム組成比率が１４％
を超えると、点灯時における水銀の蒸気圧が低く、調光時に水銀の輝線である波長３６５ｎｍなどの紫外線放射量が著しく低下することが実験により確認された。

【００１９】また、ナトリウム組成比率が２％未満では、通常点灯時における可視光線の放射量が低下するため、照明用光源としては不向きである。

【００２０】請求項１の高圧ナトリウムランプによれば、ナトリウムの組成比率が常温で２〜１４ｗｔ％となるアマルガムを発光管内に封入するようにしたので、点灯時における水銀の蒸気圧が高くなり、水銀の輝線である波長３６５ｎｍなどの紫外線放射量を増やすことができ、調光時の紫外線量の低下を抑えることができる。

【００２１】請求項２は、請求項１記載の高圧ナトリウムランプにおいて、可視光線から紫外線までの波長領域の透過率変化が連続的でかつ紫外線領域で透過率が減衰し始めて３３０ｎｍの波長で透過率が６０％以上となる特性を有するホウケイ酸ガラス製の外管バルブで発光管が覆われていることを特徴とする。

【００２２】請求項３は、請求項２記載の高圧ナトリウムランプにおいて、外管バルブは、可視光線および波長３００〜３２０ｎｍの範囲の紫外線の最大透過率が５０
％以上であることを特徴とする。

【００２３】外管バルブは、可視光線を透過するものであって、その直線透過率が８０％以上有するものが望ましい。

【００２４】外管バルブの形状はＢＴ形、Ｔ形などに制限されることなく任意の形状であることを許容し、その肉厚も可視光線および紫外線の透過率が本発明で定義する範囲にあれば特に制限されない。

【００２５】請求項４の照明器具は、請求項１ないし３
いずれか一記載の高圧ナトリウムランプと；このランプが配設されるとともに、可視光線を透過する光触媒膜が少なくとも外面側に形成されたカバーガラスを有した器具本体と；を具備していることを特徴とする。

【００２６】照明器具は、室内用の天井吊下げ形または直付形の器具や、屋外用の道路用、トンネル用などの照明器具が挙げられる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。 なお、図面中同一または相当部分には同一符号を付している。

【００２８】図１は本実施形態の光源としての高圧ナトリウムランプの要部断面図である。 １は高圧ナトリウムランプ、２は発光管である。 発光管２は、透光性アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックスにより密閉円筒状に形成されていて、この発光管２の両端部には電極軸に巻回された電極コイルからなる一対の電極手段（図示しない）が封装されている。

【００２９】発光管２内には、ナトリウム（Ｎａ）および水銀（Ｈｇ）から構成されているアマルガム（図示しない）が封入されている。 このアマルガムは、ナトリウムガスおよび水銀ガスを発光管内に放出するものである。 アマルガムの組成は、発光管内に封入された常温の状態でナトリウム組成比率が２〜１４ｗｔ％（重量比）
となるように構成されている。

【００３０】発光管２内には、ナトリウムおよび水銀の他に、始動用希ガスとしてキセノン（Ｘｅ）からなるペニングガスを適量封入している。

【００３１】２２は、ホウケイ酸ガラスからなる透光性の外管バルブであり、発光管２を収容している。 高圧放電ランプ１は、外管バルブ２２の長手方向中間部には膨出部が形成されており、その上下部に小径なトップ部２
３ａとネック部２３ｂを形成して、いわゆるＴ形をなしている。 ネック部２３ｂ端部には口金２４を被着している。 外管バルブ２２内は真空に保たれている。

【００３２】外管バルブ２２内は発光管２を収容しており、この発光管２は外管バルブ２２内において、サポートワイヤ２５により支持されている。 サポートワイヤ２
５はステンレスワイヤを四角の枠状に形成したものであり、上部が弾性片２６を介して外管バルブ２２のトップ部２３ａ内に係止されているとともに、下部はステム２
７に封着した一方の封着線２８ａに溶接されている。 外管バルブ２２は半硬質ガラスで形成されており、特に酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）の含有率を低めに調整しながら、熱膨張係数α＝３９×１０-7／℃としている。

【００３３】発光管２の上端から導出された一方の導電体４ａは、導電線を兼用する上部導電性ホルダ２９ａを介して上記サポートワイヤ２５に電気的および機械的に接続されている。

【００３４】発光管２の下端から導出された他方の導電体４ｂは他の下部ホルダー２９ｂに機械的に支持されており、この下部ホルダー２９ｂは絶縁体を介してサポートワイヤ２５に機械的に取り付けられている。 したがって、発光管２は上下端部でホルダー２９ａ，２９ｂに支持され、これらホルダー２９ａ，２９ｂを介してサポートワイヤ２５に支持されている。

【００３５】発光管２の下部導電体４ｂは、ホルダー２
９ｂを介してステム２７に封着した他の封着線２８ｂに電気的に接続されている。 これら封着線２８ａ，２８ｂ
は口金２４のシェル２４ａおよ外部端子２４ｂに接続されている。

【００３６】発光管２の下部にはフィラメントおよびバイメタル等から構成される始動器３０が配設されている。

【００３７】発光管２の外面には始動補助のための近接導体３１が接近して配置さている。

【００３８】近接導体３１は高融点金属からなり、一端がバイメタル３３片に支持されていると共に、他端は上部ホルダー２９ａに形成した係止部に支持されている。
３２はゲッターである。

【００３９】発光管２は、定格ランプ入力および電極間距離との関係で、定格ランプ入力７０〜１１０Ｗに対しては管壁負荷が５〜３０Ｗ／ｃｍ2、定格ランプ入力１
５０〜４００Ｗに対して管壁負荷が１０〜３０Ｗ／ｃｍ
2、定格ランプ入力６６０〜１０００Ｗに対して管壁負荷が１０〜２５Ｗ／ｃｍ2で点灯されるように構成される。

【００４０】なお、発光管２の内表面に窒素原子を含む保護層を形成してもよい。 この窒素原子を含む保護層は、発光管２を構成するアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）中の酸素（Ｏ2）成分を窒素（Ｎ2）に置換した反応構造からなる窒素原子を含む層であり、この層の深さは例えば０．０
５μｍ以上であればよい。

【００４１】次に、本実施形態および比較例の高圧ナトリウムランプについて実験した結果を説明する。 本実験は、発光管２内に封入されたアマルガムの組成比率を変えた高圧ナトリウムランプを４種類試作して行った。 この試作ランプを全光点灯、５０％調光および２５％調光で点灯したときの紫外線放射量について測定した。 この測定結果を表１に示す。

【００４２】

【表１】

は試作１を、線（２）、（３）、（４）はそれぞれ試作２、３、４を示している。

【００４３】図２から分かるように、試作１（アマルガムのナトリウム組成比率１５ｗｔ％）の高圧ナトリウムランプは、全光点灯時のランプ効率こそ１００ｌｍ／Ｗ
と高いが、５０％調光および２５％調光における紫外線放射量は、全光点灯時を１００としてそれぞれ４５、２
０と調光レベルよりも低下していることがわかる。

【００４４】これに対して、試作２（アマルガムのナトリウム組成比率１４ｗｔ％）、試作３（同組成比率３ｗ
ｔ％）および試作４（同組成比率２ｗｔ％）の高圧ナトリウムランプは、調光時における紫外線放射量が、調光レベルと同等かそれを上回っているおり、紫外線放射量に問題がないことが分かる。 なお、試作４（同組成比率２ｗｔ％）の高圧ナトリウムランプのランプ効率は４２
ｌｍ／Ｗと低くなっているが、このランプ効率では実用上問題となる程度ではなく、これより低下すると照明用光源としては不向きであるので、アマルガムのナトリウム組成比率は２ｗｔ％を下回らないようにしなければならない。

【００４５】また、試作２ないし４の高圧ナトリウムランプを透光性カバーの外面に光触媒膜が形成された照明器具の光源として使用し、この透光性カバーの汚れ分解度について測定したところ、いずれも良好な結果が得られた。

【００４６】図３は、上記実施形態の高圧ナトリウムランプ１を取付けた道路灯の一実施形態を示す概略断面図である。

【００４７】４０は道路灯であり、４１は器具本体で、
沿道に立設されたポールに取付けられる。 高圧ナトリウムランプ１は器具本体４１に配設されたソケットに取付けることで器具本体４１内に収容される。 ４２は反射体で、ランプ１に対向して器具本体４１内に配設されている。 ４３はガラスで成形された透光性グローブであり、
外表面に酸化チタン（ＴｉＯ2）を主体とした光触媒膜が形成されている。

【００４８】高圧ナトリウムランプ１からは、可視光線および紫外線が放射されるが、特に、外管バルブ２２が波長３３０ｎｍの紫外線を最大で６０％以上透過して放射する。 また、高圧ナトリウムランプ１の発光スペクトルである波長３１３ｎｍ、３３５ｎｍおよび３６５ｎｍ
の紫外線も有効に放射され、光触媒膜に照射される紫外線の強度が大きくなり、活性度が向上する。

【００４９】図４は、上記実施形態の高圧ナトリウムランプ１を取付けたトンネル用照明器具を示す斜視図である。

【００５０】トンネル用照明器具５０は、中空の薄箱直方体の器具本体５１を有し、この器具本体５１の下面に投光開口５２が形成され、器具本体５１の背面には取付用の板状の取付脚５３が形成されている。 また、器具本体５１内には開口５２に対向して開口５２方向に向けて光を反射する曲面上の反射板が取り付けられている。 この反射板の長手方向の一端側にはランプソケットが取付けられており、このランプソケットには、上記実施形態の高圧ナトリウムランプ１（外管バルブＴ形）が着脱自在に取付けられる。

【００５１】開口５２は器具本体５１の一部をなす枠体５４に形成されており、枠体５４の開口５２には平板状の強化ガラス製の透光性部材としての透光性カバー５５
が装着されている。 透光性カバー５５はソーダライムガラス製であるが、ホウケイ酸ガラスなどの他の材質によって構成されていてもよい。 枠体５４は一側に設けられた蝶番５６により器具本体５１に開閉可能に取付けられ、開口５２の他側に設けられたラッチにて、枠体５４
が閉塞した状態で器具本体５１に保持される。 さらに、
器具本体５１には、枠体５４を器具本体５１に閉塞した状態で水密にシールするパッキング５７が取付けられている。

【００５２】透光性カバー５５の外表面側には、上記実施形態と同様に、光触媒膜が形成されている。 そして、
本実施形態も、高圧ナトリウムランプ１を点灯させることにより、上記実施形態と同様の作用および効果を奏する。

【００５３】図３、４に示すようにグローブまたはカバーの外面には光触媒膜が構成された照明器具の場合に、
グローブまたはカバーの汚れを防止して、長期間にわたり明るさの低減が少なく、したがってメンテナンスの容易な照明器具を提供できる。

【００５４】光触媒膜は、アナターゼ形酸化チタンを主成分とするのが好ましい。 主成分とは、光触媒の５０重量％以上がアナターゼ形チタンであることを意味する。
光触媒作用は酸化チタン以外にも知られているが、光触媒作用が強く、無色透明な膜を得ることができて、しかも工業的規模において比較的安価に入手できるという理由から、アナターゼ形酸化チタンを主成分とする。 副成分としてはアナターゼ形酸化チタン以外の既知の各種光触媒物質（たとえばルチル形またはアモルファス状のＴ
ｉＯ2、ＺｎＯ、ＷＯ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＦｅＴｉＯ3、Ｓｒ
ＴｉＯ3、ＣｅＯ2、Ｔｂ2Ｏ3、ＭｇＯ、Ｅｒ2Ｏ3など）、光触媒作用を助長する貴金属（たとえばＰｔ、Ａ
ｇ、Ｐｄ、Ａｕなど）またはその化合物およびその他適宜の物質を許容する。

【００５５】本発明の光触媒膜は、その膜厚が０．０１
μｍないし０．３μｍの範囲である。 膜厚が０．０１μ
ｍを下回ると、光触媒膜による光の吸収が極端に低下するため、また光触媒膜を必要な範囲でなるべく均一に形成することが困難となり、したがって光触媒の活性が低下するので、不可である。 また、膜厚が０．３μｍを越えると、光触媒を透過して外面近傍の光触媒にまで到達する光の割合が減少するために、やはり光触媒の活性が低下するので、不可である。

【００５６】

【実施例】高圧ナトリウムランプの好ましい実施例を以下に示す。

【００５７】・外管バルブ：ホウケイ酸ガラス製（全長８８ｍｍ、外径８．５５ｍｍ、内径φ６．８５ｍｍ、肉厚０．８５ｍｍ）、熱膨張係数α＝３９×１０-7／℃、
３１３ｎｍの透過率６０％、３３５ｎｍの透過率８２％ ・発光管：透光性アルミナ製（全長８８ｍｍ、外径８．
５５ｍｍ、内径φ６．８５ｍｍ、肉厚０．８５ｍｍ） ・放電媒体：ペニングガスとしてのキセノン（Ｘｅ）２
５ｋＰａ、常温でのナトリウム組成比率が１０ｗｔ％のアマルガムから放出されるナトリウム（Ｎａ）および水銀（Ｈｇ）ガス ・電極：電極コイルにエミッタ物質（ＢａＯ−ＣａＯ−
ＷＯ3）を塗布、電極間距離６２ｍｍ ・保護層：５０μｍ ・定格ランプ入力：３６０Ｗ ・管壁負荷：２５Ｗ／ｃｍ2

【００５８】

【発明の効果】本発明の高圧ナトリウムランプによれば、ナトリウムの組成比率が常温で２〜１４ｗｔ％となるアマルガムを発光管内に封入するようにしたので、点灯時における水銀の蒸気圧が高くなり、水銀の輝線である波長３６５ｎｍなどの紫外線放射量を増やすことができ、調光時の紫外線量の低下を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のの要部断面図。

【図２】上記実施形態および比較例の高圧ナトリウムランプの調光レベルと紫外線放射量との関係を示すグラフ。

【図３】同上高圧ナトリウムランプを取付けた道路灯の概略断面図。

【図４】同上高圧ナトリウムランプを取付けたトンネル用照明器具の斜視図。

【符号の説明】

１・・・高圧ナトリウムランプ、２・・・発光管、２２・・・外管バルブ、４１，５１・・・器具本体。