JPH0684504A - 起動補助装置内蔵放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高圧ナトリウムランプの近接導体やメタルハラ
イドランプの補助電極の弊害作用をなくして信頼性を上
げるとともに、組立時間を短くすること。 【構成】上記弊害作用を軽減するため、従来使用されて
いたバイメタルスイッチに代わって放電間隙を使用す
る。 【効果】バイメタルスイッチの応答速度の遅さに起因す
る上記弊害作用防止の不完全さ、同じく組立精度に起因
する故障がなくなり信頼性が向上する。また、バイメタ
ルスイッチに比べ組立時間を短縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般照明に使用されてい
る起動補助装置を内蔵し水銀ランプ用安定器で点灯可能
な高圧ナトリウムランプやメタルハライドランプの改良
に関わるものである。

【０００２】

【従来の技術】普及率の高い高圧水銀ランプ用安定器で
高圧ナトリウムランプやメタルハライドランプを使用可
能にするため、電流を制限するための抵抗体と熱応動ス
イッチ等からなる起動補助回路が発光管と共に一つの外
管に内蔵される。これらは低始動電圧形と呼ばれてい
る。

【０００３】例えば高圧ナトリウムランプでは特開昭５
３−１３４７５に記載のように抵抗体とバイメタルスイ
ッチとタングステンフィラメントとを直列に接続してな
る起動補助回路を発光管と並列に接続し、同一外管に内
蔵している。この回路によりパルスを発光管に印加し起
動を容易にする。更に、実開昭５２−１３０４８４に記
載のように放電路に沿って発光管外壁に金属線等の導電
体を密着させ、この導電体はバイメタルスイッチを介し
てどちらか一方の電極に接続されている。この導電体は
近接導体と呼ばれている。ランプ起動時、先ず近接導体
と近接導体が接続された電極に対向する電極との間に放
電が起こり、これが放電路に沿って進展して電極間の放
電に至る。即ち近接導体もまたランプの起動を容易にす
るための補助手段である。ところで近接導体はランプ点
灯中発光管の熱でバイメタルスイッチが開き、接続され
た電極とは電気的に絶縁される。点灯中も電極と接続さ
れていると、近接導体が負の半サイクル時、発光管の内
から外に向かう電界が生じる。その結果、発光管内に封
入されているナトリウムイオンが発光管容器である多結
晶アルミナ磁器中を電界方向に移動し外に漏れ出てしま
い、発光管としての機能を果たせなくなる。また特開昭
５５−６７２４のようにバイメタルを使って点灯中は近
接導体を発光管から空間的に離す方法もとられている。

【０００４】一方、メタルハライドランプでは特開昭５
２−１０１８７６に記載のように抵抗体とグロースター
タとバイメタルスイッチを直列に接続して起動補助回路
を構成し、この回路を発光管に並列に接続して同一外管
に収納する。更に、発光管内の電極に近接して補助電極
が設けられ、数十ｋΩの抵抗を介して近接電極と対向す
る電極に接続されている。起動時、まず補助電極とこれ
に近接する主電極との間に微放電が起こり、次いで両主
電極間の放電に至る。メタルハライドランプの場合でも
補助電極は点灯中バイメタルスイッチを使って電気的に
きりはなされる。補助電極と近接主電極間をバイメタル
スイッチで短絡する方法もとられる。このようにしない
と、補助電極と近接主電極間に直流電界が生じ、封入物
のナトリウムハロゲン化物と発光管容器の石英が電極封
止部で反応し破損する。

【０００５】以上述べた通り高圧ナトリウムランプにお
ける近接導体、メタルハライドランプにおける補助電極
はランプ起動後上記のような方法でナトリウムの漏出や
発光管容器の破損を防止しているが、いずれもバイメタ
ルが使われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように近接導体
や補助電極は常温において閉じたバイメタルスイッチを
使用している。その為常温においてバイメタル板には適
当な曲げの力が加わった状態にしておかなければならな
い。例えばバイメタルスイッチの接点の圧力が弱いと周
囲温度が高くなった場合にスイッチが開いてしまった
り、ランプの再始動に時間がかかる。特開昭５５−６７
２４のようにスイッチでなく近接導体を発光管から空間
的に離す場合も、バイメタル板は常温において適当に撓
ませた状態に設定される。

【０００７】一方、接点圧が強すぎると周囲温度が低く
なった場合にランプが消灯状態に置かれると温度に反比
例して接点圧が強くなりバイメタル板が永久変形してし
まいスイッチの機能を果たさなくなる場合がある。従っ
てランプの組立時、バイメタル板の曲げの程度を精度よ
く調整する必要があり、組立上の大きな難点になってい
た。

【０００８】また、バイメタルは点灯してから発光管か
らの熱で変形するので応答速度が遅い。バイメタル板が
変形するまでは発光管の内部から近接導体に向かう電界
が存在し、この間はナトリウムイオンの発光管外への移
動を防げなかった。

【０００９】本発明が解決しようとしているのは上記欠
点に鑑み、組立が簡単で、ランプが起動したら近接導体
を速やかに切り離してナトリウムの消失を極力少なくす
ることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
はバイメタルスイッチに代わって放電間隙を使用する方
法である。放電間隙とは微小な間隙を置いて電極を対向
させたものである。

【００１１】

【作用】図１により説明する。電源電圧が投入されると
炭素皮膜抵抗５、常温で閉じているバイメタルスイッチ
６、タングステンフィラメント７からなるスタータ回路
に電流が流れる。タングステンフィラメントが赤熱しバ
イメタル板を加熱する結果バイメタルスイッチ６が開
く。その瞬間、誘導性安定器９に蓄えられたエネルギー
により図４に示す波形のパルスがスイッチの接点間に発
生する。パルスの周波数は１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨ
ｚ、波高値は３〜４ｋＶである。このパルスは５０Ｈｚ
または６０Ｈｚの電源電圧に重畳して発光管１の両電極
２，２´間に印加される。同時に高周波であるパルス成
分のみは放電間隙を電磁波の形で近接導体３に伝わる。
低周波で電圧も低い電源電圧成分は近接導体に伝わらな
い。近接導体は放電間隙を介して一方の電極に接続され
ているので両電極間に高周波パルスが印加されると、高
周波パルスのみは放電間隙を伝わり近接導体をパルスの
電位にする。この時近接導体と対向電極の間に微小放電
が発生し両電極間の放電に至る。一方、５０Ｈｚまたは
６０Ｈｚの電源電圧は放電間隙を伝わらないのでスイッ
チが開いたのと等価になる。即ち、ランプが点灯しパル
スが発生しなくなると近接導体は電気的に絶縁状態とな
るので、放電間隙は電界の存在によるナトリウムの消失
を防止する機能を果たす。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１３】〈実施例１〉図１は本発明を高圧ナトリウ
ムランプに適用した例である。同図において１は内径８
ｍｍ，長さ約１００ｍｍの管状セラミック製容器にナト
リウム、水銀、キセノンガスを封入した３６０Ｗ高圧ナ
トリウムランプ発光管である。両端には電極２，２´が
設けられている。発光管１の外壁に密着して細いニオブ
線を巻きつけ近接導体３とした。近接導体３の一端は放
電間隙４を介して発光管の一方の電極２に接続し、他端
は対向電極２´の近傍まで巻回しているがいずれにも接
続はされていない。

【００１４】放電間隙４の構造は図２に示した通りであ
る。コバールガラス１２にコバール金属線１１，１１´
を封止し、近接導体３をコバール線１１，１１´に溶接
した後、１１，１１´の間にある近接導体３の一部を切
断して0.5〜1.0mmの間隙を作る。即ち、コバール線１１
は近接導体３に接続し、コバール線１１´は支持金具１
３に溶接により接続した。この支持金具１３はリード線
の機能も果たし、電極２および電源に接続されている。
従って近接導体３はコバール線１１，１１´の間の放電
間隙４を介して発光管の一方の電極２に接続されてい
る。

【００１５】更に、約３００Ωの炭素皮膜抵抗器５、常
温で閉じたバイメタルスイッチ６、タングステンフィラ
メント７を直列に接続してなる起動補助回路を発光管と
並列に接続して、これらを外管ガラス８内に収納した。
外管ガラスの内部は高真空に排気した。この放電ランプ
を４００Ｗ水銀ランプ用安定器９を介して２００Ｖ，５
０Ｈｚの商用電源１０に接続して点灯する。

【００１６】この放電ランプの動作を説明する。電源電
圧が印加されると、まず抵抗５、バイメタルスイッチ
６、フィラメント７に電流が流れる。次いでフィラメン
ト７が赤熱し、その輻射熱でバイメタルスイッチ６が開
く。その瞬間、誘導性安定器９に蓄えられたエネルギー
により図４に示すような、波高値３〜４ｋＶの高周波パ
ルスが発生し、発光管の両電極間に印加される。高周波
パルスは放電間隙４を通じて近接導体３に伝わり、先ず
電極２´とこの電極近くの近接導体の間で微放電を開始
し、ここが起点となって発光管の両電極間の放電に至
る。即ちランプが起動した状態となる。起動後は両電極
間には５０Ｈｚ、２００Ｖ以下の電圧しかかからないの
で放電間隙４を通じて近接導体３にこの電圧が伝わるこ
とはない。即ち、近接導体３と電極２は絶縁された状態
となるので発光管内部から外部の近接導体に向かう電界
は存在しない。

【００１７】上記の本発明による高圧ナトリウムランプ
３６０Ｗの始動試験及び寿命試験を行ったところ両試験
とも結果は良好であった。

【００１８】〈実施例２〉図３は本発明をメタルハライ
ドランプに適用した例である。同図において１４は内径
２０ｍｍ，電極間距離が約４０ｍｍの管状石英製容器に
ナトリウムのハロゲン化物を含む金属ハロゲン化物、水
銀、希ガスを封入した４００Ｗメタルハライドランプ発
光管である。両端には電極１５，１５´が設けられてい
る。電極に近接して、発光管内に補助電極１６が設けら
れている。補助電極は両方の電極近くに設けられる場合
もある。補助電極は放電間隙４を介して隣接した電極に
対向する電極１５´に接続される。

【００１９】放電間隙４の構造は図２に示した通りであ
るが、この場合放電間隙を形成する金属細線は直径０．
３ｍｍのモリブデン線を使用した。

【００２０】更に、約３００Ωの炭素皮膜抵抗器５、グ
ロースタータ１７を直列に接続してなる起動補助回路を
発光管と並列に接続して、これらを外管ガラス８内に収
納した。外管ガラスの内部は数１００Ｔｏｒｒの窒素ガ
スを封入した。この放電ランプを４００Ｗ水銀ランプ用
安定器９を介して２００Ｖ，５０Ｈｚの商用電源１０に
接続して点灯した。

【００２１】この放電ランプの動作を説明する。電源電
圧が印加されると、まずグロースタータ１７が動作し、
パルス幅数μｓｅｃ、波高値２〜３ｋＶの高周波パルス
が発生し、発光管の両電極間に印加される。同時に高周
波パルスは放電間隙４を通じて補助電極１６に伝わり、
先ず補助電極と、これに隣接した電極１５の間で微放電
を開始し、ここが起点となって発光管の両電極間の放電
に至る。即ちランプが起動した状態となる。起動後は両
電極間には５０Ｈｚ、２００Ｖ以下の電圧しかかからな
いので放電間隙４を通じて補助電極にこの電圧が伝わる
ことはない。即ち、補助電極と両電極は絶縁された状態
となるのでナトリウムによる石英の電気分解は起こらな
い。

【００２２】上記の本発明によるメタルハライドランプ
４００Ｗの始動試験及び寿命試験を行ったところ両試験
とも結果は良好であった。

【００２３】

【発明の効果】本発明の効果は、 （１）ランプが始動すると近接導体や補助電極は直ちに
電気的絶縁状態となるので従来のランプに比べ寿命の信
頼性がたかまる。

【００２４】（２）ランプの組立工程においてバイメタ
ルの接点圧調整等の複雑な作業が不要となり組立時間が
短縮される。特に、組立の自動化上の隘路が解消され
る。

【００２５】（３）バイメタルの接点圧調整の誤りによ
る故障がなくなり、信頼性をあげることができる。

【００２６】等であり、経済的に、あるいは信頼性向上
の面で効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路構成図

【図２】放電間隙の構造例を示す斜視図

【図３】本発明の一実施例を示す回路構成図

【図４】パルス電圧波形

【符号の説明】

１…高圧ナトリウムランプ発光管、２,２´…電極、３
…近接導体、４…放電間隙、５…炭素皮膜抵抗、６…バ
イメタルスイッチ、７…タングステンフィラメント、８
…外管ガラス、９…誘導性安定器、１０…電源、１１，
１１´…コバール線、１２…コバールガラス、１３…支
持金具、１４…コバール線、１５，１５´…電極、１６
…補助電極、１７…グロースタータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも抵抗体と熱応動スイッチからな
   る起動補助回路を発光管と並列に接続して同一外管に収
   納し、該発光管に近接して設けられた導電体を、放電間
   隙を介して電極に接続してなる起動補助装置を内蔵した
   放電ランプ。
2. 【請求項２】放電管内に、電極に近接して設けられた補
   助電極を放電間隙を介して近接した電極に対向する電極
   に接続した請求項１の放電ランプ。