JP2006100089A - セラミックメタルハライドランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 長寿命のセラミックメタルハライドランプを提供する。また、再始動時間の短いまたは瞬時再始動が可能なセラミックメタルハライドランプを提供する。
【解決手段】 このセラミックメタルハライドランプは、透光性の外管３内に、複数のセラミック製発光管１、２を収納する。この発光管には水銀および水銀以外の金属ハロゲン化物が封入されている。外管３の軸に対して発光管１、２の軸を傾けて配置し、また発光管１、２の口金４からの距離が互いに異なるように配置する。この発光管１、２が交互またはほぼ均等に点灯するように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は照明用のメタルハライドランプに係り、特に発光管にセラミック製発光管を用いたセラミックメタルハライドランプに関するものである。

メタルハライドランプは、ＨＩＤランプの１種であり、発光管内に水銀および各種のハロゲン化金属を封入し、発光管を外管内に収納してある。点灯時は発光管内でアーク放電が発生し、封入した金属からの可視光の発光により照明用ランプとして働く。従来のメタルハライドランプの発光管は石英ガラスでできていた。近年、石英ガラスよりも高温度に耐え、封入金属との反応も小さいセラミックでできた発光管を用いたランプが普及しだしている。セラミックメタルハライドランプは、例えば電気学会光応用・視覚研究会資料、ＬＡＶ−０２−１〜５、ｐ．５〜２１（２００２年１０月）に記載されている。

また、ＨＩＤの１種である高圧ナトリウムランプの１例として、例えば特開平１０−１２３８８号公報に記載のものがある。この公報には、外管内に発光管が２本収納されて、瞬時再始動が可能な高圧ナトリウムランプが開示されている。高圧ナトリウムランプは発光効率は高いものの、演色性がメタルハライドランプに比べ悪いものである。
特開平１０−１２３８８号公報 電気学会光応用・視覚研究会資料、ＬＡＶ−０２−１〜５、ｐ．５〜２１（２００２年１０月）

従来のセラミックメタルハライドランプは、外管内に発光管が１個入っているのみであった。一般にＨＩＤは高天井や道路上などのランプ交換の困難な場所に設置されることが多い。このためランプの寿命が長くなると交換の費用が低減されるので、大きなメリットとなる。
また、従来のセラミックメタルハライドランプは、消灯直後は封入物の蒸気圧が高く、特に始動器内蔵の低始動電圧形ではすぐには点灯できず、点灯するまで数分以上必要とするという問題点があった。

上述したように、高圧ナトリウムランプでは、外管内に発光管を２本収納したものが開示されているが、メタルハライドランプについては何ら述べられていない。高圧ナトリウムランプは発光効率は優れているものの、演色性が悪く、そのため演色性の良いメタルハライドランプを用いて複数の発光管を収納したランプが望まれていた。
メタルハライドランプで、複数の発光管を収容することが困難であったのは次のことによる。従来の石英製発光管のメタルハライドランプでは、始動のために、片側に主電極と近接して補助極を設けていた。この構成では補助電極との間で放電が開始するため、外管内に複数の発光管を収容しても、これらを均等に点灯させることが難しかった。また、発光管に近接導体を設置すると、近接導体から発生した電子によって、発光管内に封入されたＮａなどの封入物が、点灯中に石英ガラス壁内を移動して外部に出て行くという現象があり、近接導体を設置することができなかった。

さらに、従来のセラミック製発光管のメタルハライドランプでは、セラミック製発光管の中心部の径が大きいため、外管内に同じ高さ（口金からの距離）で配置したとき、中心位置から大きくずれること、また一方の発光管が点灯した時、他方の発光管で光がさえぎられるため、複数の発光管を外管内に設置することは困難であると考えられていた。２つの発光管を交互に始動したり、また均等の割合で始動させることが困難であったためである。

本発明の目的は、長寿命のセラミックメタルハライドランプを提供することにある。また、本発明の他の目的は、再始動時間の短いまたは瞬時再始動が可能なセラミックメタルハライドランプを提供することにある。

上記目的は、透光性の外管内に、複数のセラミック製発光管を収納し、前記発光管には水銀および水銀以外の金属ハロゲン化物を封入したセラミックメタルハライドランプにより、達成される。

ここで、前記外管の軸に対して前記発光管の軸を傾けて配置することができる。また、前記複数の発光管の口金からの距離が互いに異なるように配置することができる。さらに、前記外管内に始動パルスを発生する始動器を備えることができる。

また、前記外管内に収納された２個の前記発光管が、交互またはほぼ均等に点灯するように構成することができる。さらに、前記外管内に収納された２個の前記発光管にそれぞれ始動用近接導体が設置され、前記近接導体がそれぞれの前記各発光管の逆極性側の電極に接続されるようにすることができる。

本発明によれば、これまで実現が出来なかった長寿命のセラミックメタルハライドランプを得ることができる。また、再始動時間の短いまたは瞬時再始動が可能なセラミックメタルハライドランプを得ることができる。

つぎに本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
（実施例１）
図１は本発明によるセラミックメタルハライドランプの一実施例を示す図である。１、２はセラミック製発光管、３は硬質ガラスでできた透光性の外管で、４は口金である。外管３の内面には拡散膜が塗布されている。５はステムで、外管の一部である。ステム５では膨張係数が外管の硬質ガラスとほぼ一致する金属線が埋め込まれて外管３の内部と外部との電気的接続がなされる。６、６’は支持線で、セラミック製発光管１、２を外管中心部付近に固定するとともに、ステム５を通って口金４に電気的に接続されている。支持線７、７’は発光管１を、支持線８、８’は発光管２を固定すると同時に電気的な導線になっている。９、１０は近接導体である。

近接導体９は支持線６に、近接導体１０は支持線６’に接続され、対向する電極付近で発光管外壁面に接触している。従って発光管１、２に印加される電圧が反対の極性時に始動するように構成されている。すなわち、近接導体９、１０はそれぞれ発光管１、２の逆極性側の電極に接続され、各発光管の電極に印加される電圧がお互い逆極性時に始動するように構成されている。

発光管１、２はそれぞれランプの軸に対して若干傾けて、お互いの端の部分が若干重なるように配置されている。すなわち、図示のように、外管３の軸１５に対して発光管１、２の軸１６、１７をそれぞれ傾け、そして発光管１と２の高さ（口金４からの距離）が互いに異なるように配置している。これは発光管同士の配光に与える影響を少なくし、なおかつ発光管をランプの中心部に集めランプを小形にするためである。従って、この趣旨を悦脱しない範囲で傾ける角度が選択され、また発光管１と２の口金４からの距離が決定される。その角度および距離は外管３および発光管１、２のそれぞれの大きさや形状により種々の値をとることができる。

図２は、点灯回路を含めた図１の実施例のセラミックメタルハライドランプを示す図である。１１は点灯回路であり、そのうち１２は安定器、１３は電源１４を投入した直後に高電圧の始動パルスを発生する始動器であり、ランプ外部から始動用パルスを印加する。始動器１３には電源投入のたびに始動パルスの向き（正負）が交互に変るようにメモリー機能がある。電源１４を投入した後は、発光管には半周期毎に印加される電圧の極性が反転するが、始動器１３から発生する始動パルスの極性が一致したときに発光管が始動する。従って、外管３内の発光管１と２は、電源投入のたびに交互に点灯される。

メタルハライドランプなどの高圧放電ランプは、動作中発光管が高温度になり、高温度での始動電圧は非常に高くなり、実質上瞬時再始動は、ほとんど不可能である。例えば、発光管１が点灯中に電源遮断などにより消灯した場合、発光管１内は蒸気圧が高くすぐに再点灯させることが困難である。しかし、発光管２は発光管１からの熱により若干温度上昇しているとはいえ、発光管１と比べ、十分低い温度にある。このため発光管１が消灯した直後であっても始動電圧は低いままである。予期しない電源遮断が発生した直後であっても、再度電源が復帰した場合、直前に点灯していなかった発光管２が始動する。本実施例では、再始動時間の短いまたは瞬時再始動が可能になるという効果がある。さらに、発光管が２個収納されているため、１個のみ収納されたランプと比べランプ寿命は２倍となり、ランプ交換の費用を半分にすることができる。

（実施例２）
図３は、点灯回路を含めた本発明によるセラミックメタルハライドランプの他の実施例を示す図である。本実施例は、図示のように、外管３内に始動パルスを発生する始動器２０を備えたものである。２１はグローランプ、２２は抵抗、２３はバイメタルスイッチである。２４は水銀灯用安定器である。ランプには安定器２４を通して電源２５に接続される。ランプに電源電圧が印加されると、グローランプ２１、抵抗２２、バイメタル２３を通して通電され、グローランプがＯＮからＯＦＦになった時に、電流が急に遮断されるため、安定器２４に逆起電圧が発生し、これがランプ始動パルスとなって発光管に印加され、ランプが始動する。この時グローランプがＯＦＦになる瞬間は全く無作為であり、従って、逆起電圧の向きは、正負均等に発生する。従って、発光管１と２が点灯する確立は均等またはほぼ均等である。長期的に見れば発光管１と２は均等に点灯する。点灯中は発光管からの熱によりバイメタル２３が動作し、ＯＦＦ状態となるので始動パルスの発生はない。本実施例では、ランプ外管内に始動器を内蔵することにより、安価な水銀灯用安定器を使用できるようになるという効果がある。さらに、発光管が２個収納されているため、１個のみ収納されたランプと比べランプ寿命は２倍となり、ランプ交換の費用を半分にすることができる。なお、本実施例では、消灯直後もしばらくはバイメタルスイッチがＯＦＦであるため、始動器が働かず、瞬時再始動の機能は持っていない。

（実施例３）
図４は、点灯回路を含めた本発明によるセラミックメタルハライドランプの他の実施例を示す図である。本実施例では、図示のように、ランプ外部に取り出される電流導入線を３本とし、２個の発光管１と２の一方の電極は１本の導入線３３に共通に接続され、２個の発光管１と２の他方の電極は別の導入線３１と３２に個別に接続する。点灯時は、電源３５投入ごとに切り替わる選択スイッチ３０を通して２個の発光管１と２を交互に点灯させる。本実施例の変形として、例えば、この選択スイッチ３０をランプの外管３内に収納し、これを制御する信号を別途ランプに供給するように構成することができる。本実施例では、発光管が２個収納されているため、１個のみ収納されたランプと比べランプ寿命は２倍となり、ランプ交換の費用を半分にすることができる。

以上のように、本発明では、透光性の外管内に複数のセラミック製発光管を収納するように構成する。また、この外管の軸に対して発光管の軸を傾けて外管内に配置し、複数の発光管の高さ（口金からの距離）を異なるように配置する。これらの発光管が交互もしくはほぼ均等に点灯するように構成することにより、これまで実現が出来なかった長寿命のセラミックメタルハライドランプを得ることができる。また、直前に消灯していた発光管に適切な始動パルスを印加するように構成することにより、セラミックメタルハライドランプの再始動時間を短くまたは瞬時再始動可能とすることができる。

本発明は照明用のメタルハライドランプに係り、特に発光管にセラミック製発光管を用いたセラミックメタルハライドランプに関するものであり、産業上の利用可能性がある。

本発明によるセラミックメタルハライドランプの一実施例を示す図である。 点灯回路を含めた図１の実施例のセラミックメタルハライドランプを示す図である。 点灯回路を含めた本発明によるセラミックメタルハライドランプの他の実施例を示す図である。 点灯回路を含めた本発明によるセラミックメタルハライドランプの他の実施例を示す図である。

符号の説明

１、２：発光管、３：外管、４：口金、５：ステム、６、６’、７、７’、８、８’：支持線、９、１０：近接導体、１１：点灯回路、１２：安定器、１３：始動器、１４：電源、１５：外管の軸、１６、１７：発光管の軸、２０：始動器、２１：グローランプ、２２：抵抗、２３：バイメタルスイッチ、２４：水銀灯用安定器、２５：電源、３０：選択スイッチ、３１、３２、３３：導入線、３４：点灯回路、３５：電源

Claims (6)

1. 透光性の外管内に、複数のセラミック製発光管を収納し、前記発光管には水銀および水銀以外の金属ハロゲン化物を封入したことを特徴とするセラミックメタルハライドランプ。
2. 前記外管の軸に対して前記発光管の軸を傾けて配置したことを特徴とする請求項１記載のセラミックメタルハライドランプ。
3. 前記複数の発光管の口金からの距離が互いに異なるように配置したことを特徴とする請求項１または２記載のセラミックメタルハライドランプ。
4. 前記外管内に始動パルスを発生する始動器を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のセラミックメタルハライドランプ。
5. 前記外管内に収納された２個の前記発光管が、交互またはほぼ均等に点灯するように構成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のセラミックメタルハライドランプ。
6. 前記外管内に収納された２個の前記発光管にそれぞれ始動用近接導体が設置され、前記近接導体がそれぞれの前記各発光管の逆極性側の電極に接続されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のセラミックメタルハライドランプ。

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