JP3216111B2 - メタルハライドランプ - Google Patents

メタルハライドランプ

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JP3216111B2
JP3216111B2 JP25610494A JP25610494A JP3216111B2 JP 3216111 B2 JP3216111 B2 JP 3216111B2 JP 25610494 A JP25610494 A JP 25610494A JP 25610494 A JP25610494 A JP 25610494A JP 3216111 B2 JP3216111 B2 JP 3216111B2
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俊一 佐々木
健治 三村
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はメタルハライドランプの
改良に関し、ランプ内の始動器として非線形セラミック
コンデンサよりなる始動補助回路を用いたメタルハライ
ドランプの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】非線形セラミックコンデンサを始動器と
して内蔵したメタルハライドランプにおいて、ランプ点
灯中に、このコンデンサの特性を劣化させないように始
動器の回路構成を改良した特開平3−114200号公
報、特開平3−116687号公報が開示されている。
【0003】図9は、従来のランプ内の始動回路を有す
るメタルハライドランプの回路図であり、図中11はメ
タルハライドランプ用発光管で両端に主電極12a,1
2bを封着し少なくとも一方の主電極12aに近接して
補助電極13を封着してなり、内部に始動補助ガスと共
に金属ハロゲン化物を封入している。又、補助電極13
と対向する主電極12bとの間には抵抗14とバイメタ
ルスイッチ15を直列に接続した始動回路が設けられて
いる。そして、発光管11と並列に、非線形セラミック
コンデンサ16と半導体スイッチ17との直列回路が第
2のバイメタルスイッチ18を介して接続されている。
又、前記非線形セラミックコンデンサ16と半導体スイ
ッチ17との直列回路に並列に抵抗19(Rc)が、か
つ半導体スイッチ17と並列に抵抗20(Rs)が接続
されている。
【0004】そして、電源電圧を印加すると始動器によ
りパルス電圧が発生し、そのパルスは主電極12aと補
助電極13及び主電極12aと12bとの間にかかる。
そして、まず主電極12aと補助電極13との間にグロ
ー放電が生じた後、主電極12aと12bとの間にアー
ク放電が生じる。このように、主電極12aと補助電極
13との間の狭いギャップから放電が始まるため、1K
V程度の比較的低いパルス電圧で容易に始動することが
できる。
【0005】又、図10は従来のメタルハライドランプ
の他の回路図であり、図中21はメタルハライドランプ
用発光管で両端に主電極22a,22bを封着し少なく
とも一方の主電極22aに近接して補助電極23を封着
してなり、内部に始動補助ガスと共に金属ハロゲン化物
を封入している。又、補助電極23と対向する主電極2
2bとの間には抵抗24とバイメタルスイッチ25を直
列に接続した始動回路が設けられている。そして、発光
管21と並列に、非線形セラミックコンデンサ26と半
導体スイッチ27との直列回路が前記バイメタルスイッ
チ25を介して接続されている。又、前記半導体スイッ
チ27と並列に抵抗28(Rs)が接続されている。
【0006】そして、電源電圧を印加すると始動器によ
りパルス電圧が発生し、そのパルスは主電極22aと補
助電極23及び主電極22aと22bとの間にかかる。
そして、まず主電極22aと補助電極23との間にグロ
ー放電が生じた後、主電極22aと22bとの間にアー
ク放電が生じる。このように、主電極12aと補助電極
13との間の狭いギャップから放電が始まるため、1K
V程度の比較的低いパルス電圧で容易に始動することが
できる。
【0007】このように、従来の始動器内蔵型のメタル
ハライドランプは、始動補助回路として二つ以上の接点
を有しており、図9の場合はバイメタルスイッチを二つ
使用し、図10の場合はバイメタルスイッチを一つ使用
している。ここで、始動補助回路に電気的接点を二つ以
上設けるのは、次の理由による。第1はランプ点灯中に
補助電極に電位をかけないためである。これは補助電極
と近接する主電極との間に電位差が生じると、発光管内
の金属ハロゲン化物が分解して電極近傍の石英ガラスを
腐蝕してしまうからである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、石英管の端部
に一対の主電極と、少なくとも一方の主電極に近接して
補助電極を封着し、内部に始動補助ガスと共に金属ハロ
ゲン化物を封入してなる発光管と、非線形セラミックコ
ンデンサと半導体スイッチとを直列に接続した始動補助
回路とを外球内に収納してなるメタルハライドランプに
おいて、前記始動補助回路は前記発光管の一方の主電極
と当該主電極に近接する補助電極との間に接続し、
た、ランプ点灯中に電気回路的に切り離すことがなく非
線形セラミックコンデンサに電圧を印加してなり、かつ
前記補助回路に並列に抵抗値を10kΩ〜100kΩに
選定した抵抗器Rcを接続することを特徴とする。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前記理由により、始動
補助回路に二つ以上の電気的接点を設けていたが、別の
問題点が生じることとなった。まず、始動補助回路の二
つの電気的接点が閉じないとランプが始動しないので、
バイメタルスイッチの接点圧のばらつきにより、ランプ
再始動時間のばらつきが大きくなるという欠点がある。
又、図10のように一つのバイメタルスイッチで二つの
接点を切り替えるようにした場合、一方の接点はタング
ステンコイルにより構成しているが、ランプの振動等に
より誤動作することが多くなる。更に、二つ以上の接点
を有するためその構造が複雑となり、外球バルブ内の容
量に制約があり、ランプの小形化が困難となる欠点があ
る。
【0010】本発明は前記に鑑みてなされたもので、メ
タルハライドランプの内蔵型始動器として、少なくとも
非線形セラミックコンデンサよりなる始動補助回路を有
するランプの寿命特性を大幅に改善することができる。
前記非線形セラミックコンデンサを用いることにより、
始動電圧が高いランプを比較的低いパルス電圧により起
動させることができ、ランプ始動特性を改善することが
でき、製造の際の歩留りも良く、長寿命で始動が容易か
つ確実なメタルハライドランプを提供することを目的と
する。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、石英管の端部
に一対の主電極と少なくとも一方の主電極に近接して補
助電極を封着し、内部に始動補助ガスと共に金属ハロゲ
ン化物を封入してなる発光管と、非線形セラミックコン
デンサと半導体スイッチとを直列に接続した始動補助回
路とを外球内に収納してなるメタルハライドランプにお
いて、前記始動補助回路は前記発光管の一方の主電極と
当該主電極に近接する補助電極との間に接続し、又、ラ
ンプ点灯中電気回路的に切り離すことがなく、かつ前記
補助回路に並列に抵抗値を10KΩ〜100KΩに選定
した抵抗器Rcを接続することを特徴とする。
【0012】
【作用】前記構成により、始動補助回路に電気的接点を
一つ設けるだけでよく、始動のばらつき等が生じること
はない。又、非線形セラミックコンデンサにより高いパ
ルス電圧が印加され、ランプの始動が容易かつ確実とな
る。更に、抵抗器の抵抗値を適切な範囲に選定すること
により、前記非線形セラミックコンデンサの諸特性を確
保することができるばかりでなく、十分なパルス電圧を
印加することができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づき説明す
る。図1は本発明に係わるメタルハライドランプの回路
構成図であり、図中1は、メタルハライドランプ用発光
管で石英ガラス管の両端に主電極2a,2bを封着し、
少なくとも一方の主電極2aに近接して補助電極3を封
着してなり、内部に始動補助ガスと共に水銀及び金属ハ
ロゲン化物を封入している。又、補助電極3と対向する
主電極2bとの間には抵抗4とバイメタルスイッチ5を
直列に接続した始動回路が設けられおり、かつ発光管1
と並列に、非線形セラミックコンデンサ6と半導体スイ
ッチ7との直列回路が接続されている。又前記非線形セ
ラミックコンデンサ6と半導体スイッチ7との直列回路
と並列に抵抗器8(Rc)が接続され、かつ半導体スイ
ッチ7と並列に抵抗器9(Rs)が接続されている。
【0014】そして、電源電圧を印加すると始動器によ
りパルス電圧が発生し、そのパルスは主電極2aと補助
電極3及び主電極2a,2bとの間にかかる。そして、
まず主電極2aと補助電極3との間にグロー放電が生じ
た後、主電極2a,2bとの間にアーク放電が生じる。
このように、主電極2aと補助電極3との間の狭いギャ
ップから放電が始まるため、1kV程度の比較的低いパ
ルス電圧で容易に始動することができる。ここで4は始
動補助抵抗として機能する。抵抗器8はランプ点灯中に
非線形セラミックコンデンサにかかる電圧を低下させ、
また、該コンデンサがキュリー温度を越える際に発生す
る焦電流を流して、その特性の劣化を防止するため、さ
らに、ランプ不点時に抵抗が発熱しこの熱を前記コンデ
ンサに伝導して、パルスを停止するための抵抗として機
能する。更に、抵抗器9は発生するパルス電圧の位相を
揃えるための抵抗として機能する。
【0015】前記のような始動補助回路において、ラン
プを点灯した場合、非線形セラミックコンデンサにかか
る電圧は抵抗器8の抵抗値によって規定される。そこ
で、抵抗器8の抵抗値と前記コンデンサにかかる電圧の
ピーク値との関係を表1に示す。又、その電圧波形図を
図2〜図7に示す。
【0016】
【表1】
【0017】なお、表1の電圧のピーク値においてパル
ス状の波形は無視した。表1から明らかなように、抵抗
器8の抵抗値を下げることにより、ランプ点灯中非線形
セラミックコンデンサにかかる電圧を下げることができ
る。これは、抵抗器8に対して補助電極3から流れてく
る電流をバイパスすることにより、補助電極3と主電極
2aとの間の電圧を下げることができるからである。
【0018】次に、具体的な実験例について説明する。
図1に示す初期特性がランプ電力400W,ランプ電圧
130V,ランプ電流3.3Aのメタルハライドランプ
及び回路構成を用い、抵抗4の抵抗値を100kΩ、抵
抗器9(Rs)の抵抗値を30kΩとし、抵抗器8(R
c)の抵抗値を1MΩ,500kΩ,200kΩ,10
0kΩ,30kΩとして、ランプを構成しランプ点灯時
間経過に伴う非線形セラミックコンデンサが発生するパ
ルス電圧の変化を測定したところ、図8に示すような結
果が得られた。なお、点灯条件は7時間点灯、1時間消
灯による。
【0019】図8から明らかなように、抵抗器8の抵抗
値を200KΩより大きくすると、8000時間経過前
にパルス電圧が1KV以下となり、ランプの始動特性が
悪くなり、所期の目的を達成することができない。これ
に対して抵抗値を100KΩ以下とすることにより、1
0000時間点灯経過後でも1KV以上のパルス電圧を
維持することができ、かつ非線形セラミックコンデンサ
の劣化等が生じることがなく、寿命特性も良好であっ
た。しかし、抵抗値を10KΩ以下とすると、発生する
パルス電圧は900V以下となり、始動にばらつきが生
じて始動特性が悪くなる。このように、抵抗器8の抵抗
値を10KΩ〜100KΩの範囲に選定することによ
り、始動補助回路の電気的接点を一つとすることがで
き、非線形セラミックコンデンサを用いて始動を容易か
つ確実に行なうことができる。
【0020】なお、前記実験例では抵抗4の抵抗値を1
00KΩ及び抵抗器9の抵抗値を30KΩとした場合に
ついて説明したが、抵抗4の抵抗値を15KΩ〜200
KΩ及び抵抗器9の抵抗値を15KΩ〜100KΩとし
た場合でも、抵抗器8の抵抗値を10KΩ〜100KΩ
の範囲に選定すれば、非線形セラミックコンデンサの発
生パルス電圧を1KV以上となり、始動性は良好であっ
た。
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明に係わるメタルハ
ライドランプは、始動補助回路の電気的接点を少なく
し、かつ抵抗器の抵抗値を所定の範囲に規定することに
より、非線形セラミックコンデンサが発生するパルス電
圧を大きくすることでき、ランプの始動を容易かつ確実
とすることができる。又、ランプ寿命期間を通して始動
補助回路に使用する各点灯部品に劣化が生じることがな
く、ランプの寿命特性が良好である等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるメタルハライドランプの回路構
成を示す説明図である。
【図2】同じく抵抗器8の抵抗値を無限大にした場合の
非線形セラミックコンデンサの電圧波形を示す図であ
る。
【図3】同じく抵抗器8の抵抗値を1MΩにした場合の
非線形セラミックコンデンサの電圧波形を示す図であ
る。
【図4】同じく抵抗器8の抵抗値を500KΩにした場
合の非線形セラミックコンデンサの電圧波形を示す図で
ある。
【図5】同じく抵抗器8の抵抗値を200KΩにした場
合の非線形セラミックコンデンサの電圧波形を示す図で
ある。
【図6】同じく抵抗器8の抵抗値を100KΩにした場
合の非線形セラミックコンデンサの電圧波形を示す図で
ある。
【図7】同じく抵抗器8の抵抗値を30KΩにした場合
の非線形セラミックコンデンサの電圧波形を示す図であ
る。
【図8】同じく抵抗器8の抵抗値を変えたランプの点灯
時間経過に伴う非線形セラミックコンデンサの発生パル
ス電圧の変化を示す特性図である。
【図9】従来のメタルハライドランプの点灯回路図であ
る。
【図10】従来のメタルハライドランプの他の点灯回路
図である。
【図11】従来の図9に示すメタルハライドランプにお
ける点灯中にバイメタルスイッチが開放する際に主電極
と補助電極との間に発生する電圧波形図である。
【図12】図11におけるランプ電圧波形図である。
【符号の説明】
1 メタルハライドランプ用発光管 2a,2b 主電極 3 補助電極 4 抵抗 5 バイメタルスイッチ 6 非線形セラミックコンデンサ 7 半導体スイッチ 8 抵抗器(Rc) 9 抵抗器(Rs)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 41/14 - 41/234

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石英管の端部に一対の主電極と、少なく
    とも一方の主電極に近接して補助電極を封着し、内部に
    始動補助ガスと共に金属ハロゲン化物を封入してなる発
    光管と、非線形セラミックコンデンサと半導体スイッチ
    とを直列に接続した始動補助回路とを外球内に収納して
    なるメタルハライドランプにおいて、前記始動補助回路
    は前記発光管の一方の主電極と当該主電極に近接する補
    助電極との間に接続し、また、ランプ点灯中に電気回路
    的に切り離すことがなく非線形セラミックコンデンサに
    電圧を印加してなり、かつ前記補助回路に並列に抵抗値
    を10kΩ〜100kΩに選定した抵抗器Rcを接続す
    ることを特徴とするメタルハライドランプ。
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