JP3076711B2 - 始動器内蔵形高圧ナトリウムランプ - Google Patents

始動器内蔵形高圧ナトリウムランプ

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JP3076711B2
JP3076711B2 JP05332595A JP33259593A JP3076711B2 JP 3076711 B2 JP3076711 B2 JP 3076711B2 JP 05332595 A JP05332595 A JP 05332595A JP 33259593 A JP33259593 A JP 33259593A JP 3076711 B2 JP3076711 B2 JP 3076711B2
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隆幸 村瀬
準 富永
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松下電子工業株式会社
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は始動器内蔵形高圧ナトリ
ウムランプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】高圧ナトリウムランプは高効率であるこ
とから、工場照明や道路照明、トンネル照明などの広い
分野に用いられている。
【0003】高圧ナトリウムランプは商用電源電圧で始
動させることが困難であるため、これを始動させるには
高圧パルスが必要となり、従来は安定器内部にパルス発
生装置を内蔵したものが用いられている。しかし、近年
は高圧水銀ランプ用安定器との組合せで点灯することが
できるように、外管内にパルス電圧を発生させる装置を
内蔵した始動器内蔵形の高圧ナトリウムランプが主流と
なっている。図7はかかるランプの回路図である。この
ランプは発光管1に、フィラメント2と常閉のバイメタ
ルスイッチ3との直列体からなる始動器9を並列に接続
し、また始動補助として発光管1に近接して近接補助導
体7を取り付けている。そして、この回路に安定器を介
して電源電圧を印加することにより、始動器9に電流が
流れ、フィラメント2の発熱でバイメタルスイッチ3が
加熱される。一定時間経過後、バイメタルスイッチ3が
開放となり、この時、電流の急激な変化により安定器の
チョークコイルから高圧パルスが発生し、このパルスが
電源電圧とともに発光管1と近接補助導体7とに印加さ
れ、ランプは始動する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような始動器内蔵
形高圧ナトリウムランプは、安価な高圧水銀ランプ用安
定器を使用できる反面、寿命末期に生じる現象を配慮す
る必要がある。すなわち、一般に高圧ナトリウムランプ
は寿命末期において、例えば発光管1の電極封着部でリ
ークが発生し、このリーク箇所から発光管1内に封入さ
れた始動用希ガス、緩衝ガス用金属やナトリウムが外管
8内にリークすることがある。通常、このようなリーク
現象が発生した場合は、一旦ランプを消灯して再度点灯
すると、外管内の始動器のフィラメント間で放電が発生
し、これによってフィラメントが断線し、始動不能とな
ることが大半であるが、始動器のフィラメントが断線せ
ずに点灯する場合もある。
【0005】このような場合はランプ電圧が徐々に低下
し、これにともないランプ電流が増加する。そして、こ
のような状態が持続すると、安定器が焼損してしまう。
また、温度ヒューズや電流ヒューズを内蔵した安定器の
場合はヒューズが溶断し、安定器としての機能を果たす
ことができなくなるということがある。
【0006】本発明は以上の点に鑑みてなされたもの
で、ランプの寿命末期に安定器の焼損等の安定器の機能
破壊を誘発するという問題を解決するために、安定器保
護などの安全機能を持たせた高圧放電ランプを提供する
ものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の始動器内蔵形高
圧ナトリウムランプは、内部に始動用希ガス、緩衝ガス
用金属およびナトリウムが封入された発光管が外管内に
設けられ、前記発光管にフィラメント,バイメタルスイ
ッチおよび電流ヒューズの直列体からなる始動器を並列
に接続するとともに、前記電流ヒューズと前記フィラメ
ントとの間、または前記バイメタルスイッチと前記電流
ヒューズとの間に発光管リーク時に放電するリーク時放
電用電極の一端部が接続され、かつ前記リーク時放電用
電極の他端部を前記フィラメントに近接させて設けた構
成を有する。また、本発明の始動器内蔵形高圧ナトリウ
ムランプは、内部に始動用希ガス、緩衝ガス用金属およ
びナトリウムを封入された発光管が外管内に設けられ、
前記発光管にフィラメント,バイメタルスイッチおよび
電流ヒューズの直列体からなる始動器を並列に接続する
とともに、前記バイメタルスイッチと前記フィラメント
との間、または前記バイメタルスイッチと前記電流ヒュ
ーズとの間に発光管リーク時に放電するリーク時放電用
電極の一端部が接続され、かつ前記リード時放電用電極
の他端部を前記フィラメントに近接させて設け、さらに
前記バイメタルスイッチと前記フィラメントとの間、ま
たは前記バイメタルスイッチと前記電流ヒューズとの間
にゲッタを接続した構成を有する。
【0008】
【作用】かかる構成により、ランプの寿命末期に発生す
る例えば発光管の電極封着部のリークから、発光管内に
封入された始動用希ガスや緩衝ガス用金属、ナトリウム
が、外管内にリークした場合、一旦このランプを消灯し
て再度点灯すると、外管内の始動器のフィラメントとこ
のフィラメントに近接して設けたリーク時放電用電極と
の間で放電を確実に発生させ、または、始動器のフィラ
メントとゲッタとの間で放電を確実に発生させ、この放
電電流により電流ヒューズを溶断させて高圧パルス電圧
の発生を停止させることができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。
【0010】図2および図3に示すように、本発明の一
実施例の220W始動器内蔵形高圧ナトリウムランプ
は、内容積2.7cc、長さ81mmの透光性アルミナ管か
らなり、内部にナトリウム比13%のナトリウム/水銀
アマルガム32mgと始動用希ガスとしてキセノンガス2
50Torrが封入された発光管1が、内容積750cc
の外管8内に設けられている。そして、発光管1には、
全長220mmの消費電力150Wのフィラメント2と、
バイメタルスイッチ3と、線径0.26mm、長さ10mm
のモネル線からなる電流ヒューズ4との直列体からなる
始動器6が並列に接続され、バイメタルスイッチ3と電
流ヒューズ4との間に発光管リーク時に放電するリーク
時放電用電極5の一端部が接続され、かつこのリーク時
放電用電極5の他端部がフィラメント2に近接して設け
られている。
【0011】図1は始動器6の回路構成図を示し、発光
管1には、フィラメント2、バイメタルスイッチ3、お
よび電流ヒューズ4からなる直列体が並列に接続されて
おり、バイメタルスイッチ3と電流ヒューズ4との間に
リーク時放電用電極5の一端部が接続され、かつリーク
時放電用電極5他端部が前記フィラメントに近接して設
けられている。
【0012】このリーク時放電用電極5は線径1.2mm
のタングステン棒に線径0.6mmのタングステン線を2
層に巻き、Ba−Ca−ThO2系の電子放射性物質を
塗布焼き付けした400W水銀灯用電極を使用してい
る。なお、近接導体7は始動補助として発光管1に近接
して取り付けられている。
【0013】外管8内は、通常、真空に保持されている
が、発光管1に封入されたキセノンガスが外管8に完全
にリークした場合、外管8の内容積は750ccであるか
ら外管8内のガス圧は0.9Torrとなる。
【0014】本発明はこのリークの初期段階において、
始動器6のフィラメント2とこのフィラメント2に近接
して設けたリーク時放電用電極5との間で放電を確実に
発生させ、この放電電流により電流ヒューズ4を溶断さ
せ、高圧パルス電圧の発生を停止させることを目的とし
ているため、外管8内には発光管1のリークを想定して
あらかじめ0.9Torrのキセノンガスを封入してあ
る。
【0015】かかるランプを製作し、250Wの水銀灯
用安定器に接続して電源を印加したところ、フィラメン
ト2が赤熱すると同時にフィラメント2とリーク時放電
用電極5との間で放電が発生し、数秒後には約4Aの放
電電流が電流ヒューズ4に流れ、電流ヒューズ4が赤熱
して溶断し、ランプは点灯しなかった。また、一旦電源
を切り、ランプを長時間放置した後、再度電源を印加し
たが、ランプは再点灯しなかった。
【0016】また、本実施例ではフィラメント2、バイ
メタルスイッチ3、電流ヒューズ4を順次接続した直列
体を用い、バイメタルスイッチ3と電流ヒューズ4との
間にリーク時放電用電極5の一端部を接続し、かつリー
ク時放電用電極5の他端部をフィラメント2に近接して
設けた始動器6を用いて実験したが、電流ヒューズ4、
フィラメント2、バイメタルスイッチ3と順次接続した
直列体を用い、電流ヒューズ4とフィラメント2との間
にリーク時放電用電極5の一端部を接続しかつ、リーク
時放電用電極5の他端部をフィラメント2に接続した始
動器6を用いても同様の結果が得られた。同様の実験を
各々のランプ10本について繰り返し行ったが、同様の
結果が得られた。
【0017】次に、本発明の他の実施例について図面を
用いて説明する。図5および図6に示すように、本発明
の他の実施例の220W始動器内蔵形高圧ナトリウムラ
ンプは、上記の本発明の一実施例と同様のランプ構成に
おいて、発光管1には、全長220mmの消費電力150
Wのフィライメント2と、バイメタルスイッチ3と、線
径0.26mm、長さ10mmのモネル線からなる電流ヒュ
ーズ4との直列体からなる始動器6が並列に接続され、
バイメタルスイッチ3と電流ヒューズ4との間に発光管
リーク時に放電するリーク時放電用電極5の一端部が接
続され、かつこのリーク時放電用電極5の他端部がフィ
ラメント2に近接して設けられている。さらに、バイメ
ルスイッチ3と電流ヒューズ4との間にバリウムからな
るリングゲッタ9が接続されている。
【0018】図4はこの始動器6の回路構成図を示し、
発光管1には、フィラメント2、バイメタルスイッチ3
および電流ヒューズ4の直列体が並列に接続されてお
り、バイメタルスイッチ3と電流ヒューズ4との間に発
光管リーク時に放電するリーク時放電用電極5の一端部
が接続され、かつこのリーク時放電用電極5の他端部が
フィラメント2に近接して設けられている。さらに、バ
イメルスイッチ3と電流ヒューズ4との間にバリウムか
らなるリングゲッタ9が接続されて設けられている。
【0019】かかるランプを試作し、250Wの水銀灯
用安定器に接続して電源を印加したところ、フィラメン
ト2の赤熱と同時にフィラメント2とリーク時放電用電
極5との間、およびフィラメント2とゲッタ9との間で
半波放電が発生し、数秒後には約4Aの放電電流が電流
ヒューズ4に流れ、電流ヒューズ4が赤熱して溶断し、
ランプは点灯しなかった。また、一旦電源を切り、ラン
プを長時間放置した後、再度電源を印加したが、ランプ
は点灯しなかった。
【0020】また、本発明の他の実施例ではフィラメン
ト2、バイメタルスイッチ3、電流ヒューズ4を順次接
続した直列体を用いバイメタルスイッチ3と電流ヒュー
ズ4との間にリーク時放電用電極5の一端部を接続し、
かつリーク時放電用電極の他端部をフィラメント2に近
接して設け、さらに、バイメタルスイッチ3と電流ヒュ
ーズ4との間にバリウムリングゲッタ9を接続して設け
た始動器6を用いて実験したが、電流ヒューズ4、フィ
ラメント2、バイメタルスイッチ3との順次接続した直
列体を用い電流ヒューズ4とフィラメント2との間にリ
ーク時放電用電極5の一端部を接続しかつ、リーク時放
電用電極5の他端部をフィラメント2に近接して設け、
さらに電流ヒューズ4とフィラメント2との間にバリウ
ムリングゲッタ9を設けた場合も同様の結果が得られ
た。同様の実験をランプ各々について10本繰り返し行
ったが、同様の結果が得られた。
【0021】また、本実施例は使用する電流ヒューズは
ランプ始動時に始動器のフィラメントに流れる電流で赤
熱すると、ヒューズ材料が蒸発し、溶断特性が変化しや
すいため、電流ヒューズの赤熱を抑制する必要がある。
また、寿命中のフィラメントの変形を防止するためラン
プ製造2A未満の過電流を流し、フィラメントの再結晶
をさせる行程がある。このような点を鑑み電流ヒューズ
の溶断電流は2A以上に設定する必要がある。
【0022】なお、本実施例では220Wの始動器内蔵
形高圧ナトリウムランプについて説明したが、ランプワ
ット数にかかわらずすべて同じ結果が得られることが認
められた。
【0023】また、リーク時放電用電極5は、Ba−C
a−ThO4系の電子放射性物質を塗布焼付けした40
0W水銀灯用電極を使用したが、BaやCa等の仕事関
数の低いアルカリ土類金属を主体とする物質を塗布焼付
けした電極やトリエーテッドタングステン等の電子放射
性物質を含有する金属を用いても同様の結果が得られ
た。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明の始動器内蔵
形高圧ナトリウムランプは、寿命末期に発生する例えば
発光管の電極封着部のリークから、発行管内に封入され
た始動用希ガスや緩衝ガス用金属、ナトリウムが外管内
にリークした場合、一旦このランプを消灯して再度点灯
すると、外管内の始動器のフィラメントとこのフィラメ
ントに近接して設けたリーク時放電用電極との間、また
は始動器のフィラメントとゲッタとの間でより確実に放
電を発生させ、この放電電流により電流ヒューズを溶断
させ、高圧パルス電圧の発生を停止させることができ
る。これによって、高圧パルス電圧を発生させる始動器
に自己破壊機能を持たせることができ、安定器を保護す
る安全機能を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である始動器内蔵形高圧ナト
リウムランプの回路図
【図2】同じく正面図
【図3】同じく始動器の正面図
【図4】本発明の他の実施例の始動器内蔵形高圧ナトリ
ウムランプの回路図
【図5】同じく正面図
【図6】同じく始動器の正面図
【図7】従来の始動器内蔵形高圧ナトリウムランプの回
路図
【符号の説明】
1 発光管 2 フィラメント 3 バイメタルスイッチ 4 電流ヒューズ 5 リーク時放電用電極 6 始動器 8 外管 9 ゲッタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−86152(JP,A) 特開 昭61−128444(JP,A) 特開 昭61−173438(JP,A) 特開 昭64−31345(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 61/56

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に始動用希ガス、緩衝ガス用金属お
    よびナトリウムが封入された発光管が外管内に設けら
    れ、前記発光管にフィラメント、バイメタルスイッチお
    よび電流ヒューズの直列体からなる始動器を並列に接続
    するとともに、前記電流ヒューズと前記フィラメントと
    の間、または前記バイメタルスイッチと前記電流ヒュー
    ズとの間に、発光管リーク時に放電するリーク時放電用
    電極の一端部が接続され、かつ前記リーク時放電用電極
    の他端部を前記フィラメントに近接させて設けたことを
    特徴とする始動器内蔵形高圧ナトリウムランプ。
  2. 【請求項2】 内部に始動用希ガス、緩衝ガス用金属お
    よびナトリウムを封入された発光管が外管内に設けら
    れ、前記発光管にフィラメント、バイメタルスイッチお
    よび電流ヒューズの直列体からなる始動器を並列に接続
    するとともに、前記バイメタルスイッチと前記フィラメ
    ントとの間、または前記バイメタルスイッチと前記電流
    ヒューズとの間に発光管リーク時に放電するリーク時放
    電用電極の一端部が接続され、かつ前記リード時放電用
    電極の他端部を前記フィラメントに近接させて設け、さ
    らに前記バイメタルスイッチと前記フィラメントとの
    間、または前記バイメタルスイッチと前記電流ヒューズ
    との間にゲッタを接続したことを特徴とする始動器内蔵
    形高圧ナトリウムランプ。
  3. 【請求項3】 電流ヒューズとして、真空中にて少なく
    とも2Aの正弦波電流で溶断するものを選択使用したこ
    とを特徴とする請求項1記載または請求項2記載の始動
    器内蔵形高圧ナトリウムランプ。
  4. 【請求項4】 リーク時放電用電極として、電子放射性
    物質もしくはアルカリ土類金属を主体とする物質を塗
    布、焼付けしたもの、または電子放射性物質を含有する
    金属を用いたことを特徴とする請求項1記載または請求
    項2記載の始動器内蔵形高圧ナトリウムランプ。
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