JPH043623B2 - - Google Patents
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- JPH043623B2 JPH043623B2 JP24211083A JP24211083A JPH043623B2 JP H043623 B2 JPH043623 B2 JP H043623B2 JP 24211083 A JP24211083 A JP 24211083A JP 24211083 A JP24211083 A JP 24211083A JP H043623 B2 JPH043623 B2 JP H043623B2
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- Japan
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- lamp
- ferroelectric
- ceramic substrate
- pressure
- capacitor
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/56—One or more circuit elements structurally associated with the lamp
Landscapes
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
- Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
Description
イ 産業上の利用分野
この発明は一般照明に使用される高圧ナトリウ
ムランプのごとき高圧放電ランプの改良に関し、
特に外球の内部に始動装置を収納した高圧放電ラ
ンプの改良に関するものである。 ロ 従来技術 高圧ナトリウムランプのごとき高圧放電ランプ
は通常の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電圧
の印加が必要である。このようなパルス電圧を発
生させる装置をランプの外球内に設置し、一般の
高圧水銀ランプ用安定器と組み合せて使用するよ
うにしたランプが普及してきた。第１図及び第２
図はかかるランプの回路図である。このランプは
基本的には発光管１と並列に強誘電体セラミツク
コンデンサー２を接続したもので、これに半導体
スイツチ３やダイオード４と組み合せることによ
つて高圧パルス電圧を発生させ、それを電源電圧
とともに発光管１に印加してランプを始動させる
ものである。ところで、このような高圧ナトリウ
ムランプを始動させるのにはこのランプを構成す
る発光管１内のキセノンガス圧にもよるが、一般
的には2000V以上のピーク値を有するパルス電圧
を印加する必要がある。かかる高圧パルス電圧を
安定に発生させる手段として、強誘電体セラミツ
クコンデンサーを用いるのが効果的である。この
コンデンサーは第４図のごときＤ（電荷）−Ｅ（抗
電界）特性を有する。このコンデンサーの矩形特
性を利用しスイツチング作用を行わせることによ
り前記のような高圧パルス電圧を発生することが
できる。 このような高圧パルス電圧の発生は高圧ナトリ
ウムランプを始動させるには非常に有効である反
面、高圧ナトリウムランプの寿命末期に生じる問
題を考慮する必要がある。すなわち、高圧ナトリ
ウムランプは一般に寿命末期に発光管１の電極シ
ール部のリークが生じやすく、これにより発光管
１内のキセノンガスやナトリウムや水銀が外球５
内に出てくることが多い。この場合、ランプの外
球内は高真空であるため、ランプにパルス電圧が
印加されると、ランプの外球内全体で放電が開始
し、当然のこととしてアーク放電に伴う大電流が
流れる。このような状態を長く続けるとランプの
外部に設置されている安定器６を焼損させること
もありうるし、又、最も危険なこととして外球内
のアークにより外球５が破損することがある。 ハ 発明の目的 本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、ラ
ンプの寿命末期にガラス球の破損や安定器の焼損
を招くことがないように、安全機能を持たせた高
圧放電ランプを提供することを目的とする。この
目的を達成するために、本発明は寿命末期に生じ
る発光管リークに伴うキセノンガスの外球内部へ
の漏出に対して始動装置を構成する強誘電体セラ
ミツクコンデンサーを破壊させる機構を持たせた
ことを特徴とするものである。 ニ 発明の構成 本発明に係る高圧放電ランプの回路構成例は第
１図及び第２図に示すとおりであり、その具体的
構成例は第３図に示すとおりである。何れも、発
光管１と並列に強誘電体セラミツクコンデンサー
２と接続し、これらを内部を高真空にした外球５
の中に収納してある。前記の強誘電体セラミツク
コンデンサー２は一般に、チタン酸バリウム粉末
に数モル％のチタン酸ストロンチウムやジルコニ
ウム酸バリウムや錫酸バリウム等と微量の希土類
酸化物粉末を加え、造粒し円板状にプレス成形
し、気中で焼成して第５図に示すようなセラミツ
ク基板７をつくり、このセラミツク基板７の両面
に銀ペースト等で電極膜８ａ，８ｂを形成する。
これに強誘電性結晶化ガラスペースト９でリード
端子部を除いてオーバーコートしたうえリード線
端子部にリード端子１０ａ，１０ｂを接着させて
仕上げる。前記のオーバーコート用の強誘電性結
晶化ガラスペースト９は基本的にはxBaTiO3＋
（１−ｘ）BaAl2Si2O8の構造からなり、焼成温度
とその保持時間により比誘電率εsを300〜1200と
することができる。前記のようなオーバーコート
をしない状態でコンデンサーを外球内に収納する
と、高圧パルス電圧の発生時に銀膜電極全面又は
エツジ部からの放電が生じ、電極膜を損耗させる
ばかりか、セラミツク基体を破壊させてしまう。
これは高電界がせまい電極膜に集中し、かつ銀膜
電極自体に酸化物すなわちガラスフリツトが混合
してあるため銀膜電極自体の仕事函数が低くなつ
ており、電子の電界放射が容易になつているため
である。このような電界放射を防ぐためには、先
に述べたように、セラミツクコンデンサーの基本
をこれよりも誘電率の高い材料でオーバーコート
することによつて電極膜面の電界を下げればよ
い。つまり、このようなコンデンサーを使用する
場合は、銀膜電極の周縁とセラミツク基板の周縁
との距離、強誘電性結晶化ガラス膜の厚さ、そし
て雰囲気としてのキセノンガス圧等の要素を適宜
選択することによつて、高圧放電ランプの通常点
灯時にはセラミツクコンデンサーにおける放電を
防止し、ランプの寿命末期には逆に放電を起させ
て高圧パルス電圧の発生機能を破壊させることも
できるわけである。そこで発明者等は上記要素の
うち、銀膜電極の周縁とセラミツク基体の周縁と
の距離がとりわけ影響が大きいことに着目し次の
ごとくコンデンサーの放電破壊の実験を行つた。
第５図に示すセラミツク基体７として前記したよ
うなチタン酸バリウム系の非線形特性をもつ材料
を焼成し直径26.0mm、厚さ0.5mmの円板状のもの
を使用し、このセラミツク基板７の周縁と銀膜電
極８ａ，８ｂの周縁との距離ｄ、強誘電性結晶化
ガラス９の膜厚ｔ、及びこのコンデンサーを設置
する外球内部のキセノンガス圧を変えて、高圧パ
ルス電圧を発生させ、コンデンサーの放電破壊の
状態を調べた。実験の結果は以下に示すとおりで
あつた。なお、実験結果を示す表における、×、
○、△の記号はそれぞれ次のような状態であつた
ことを示す。 ×：放電破壊しない。 ○：放電破壊した。 △：エツジ放電するが破壊まで到らない。
ムランプのごとき高圧放電ランプの改良に関し、
特に外球の内部に始動装置を収納した高圧放電ラ
ンプの改良に関するものである。 ロ 従来技術 高圧ナトリウムランプのごとき高圧放電ランプ
は通常の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電圧
の印加が必要である。このようなパルス電圧を発
生させる装置をランプの外球内に設置し、一般の
高圧水銀ランプ用安定器と組み合せて使用するよ
うにしたランプが普及してきた。第１図及び第２
図はかかるランプの回路図である。このランプは
基本的には発光管１と並列に強誘電体セラミツク
コンデンサー２を接続したもので、これに半導体
スイツチ３やダイオード４と組み合せることによ
つて高圧パルス電圧を発生させ、それを電源電圧
とともに発光管１に印加してランプを始動させる
ものである。ところで、このような高圧ナトリウ
ムランプを始動させるのにはこのランプを構成す
る発光管１内のキセノンガス圧にもよるが、一般
的には2000V以上のピーク値を有するパルス電圧
を印加する必要がある。かかる高圧パルス電圧を
安定に発生させる手段として、強誘電体セラミツ
クコンデンサーを用いるのが効果的である。この
コンデンサーは第４図のごときＤ（電荷）−Ｅ（抗
電界）特性を有する。このコンデンサーの矩形特
性を利用しスイツチング作用を行わせることによ
り前記のような高圧パルス電圧を発生することが
できる。 このような高圧パルス電圧の発生は高圧ナトリ
ウムランプを始動させるには非常に有効である反
面、高圧ナトリウムランプの寿命末期に生じる問
題を考慮する必要がある。すなわち、高圧ナトリ
ウムランプは一般に寿命末期に発光管１の電極シ
ール部のリークが生じやすく、これにより発光管
１内のキセノンガスやナトリウムや水銀が外球５
内に出てくることが多い。この場合、ランプの外
球内は高真空であるため、ランプにパルス電圧が
印加されると、ランプの外球内全体で放電が開始
し、当然のこととしてアーク放電に伴う大電流が
流れる。このような状態を長く続けるとランプの
外部に設置されている安定器６を焼損させること
もありうるし、又、最も危険なこととして外球内
のアークにより外球５が破損することがある。 ハ 発明の目的 本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、ラ
ンプの寿命末期にガラス球の破損や安定器の焼損
を招くことがないように、安全機能を持たせた高
圧放電ランプを提供することを目的とする。この
目的を達成するために、本発明は寿命末期に生じ
る発光管リークに伴うキセノンガスの外球内部へ
の漏出に対して始動装置を構成する強誘電体セラ
ミツクコンデンサーを破壊させる機構を持たせた
ことを特徴とするものである。 ニ 発明の構成 本発明に係る高圧放電ランプの回路構成例は第
１図及び第２図に示すとおりであり、その具体的
構成例は第３図に示すとおりである。何れも、発
光管１と並列に強誘電体セラミツクコンデンサー
２と接続し、これらを内部を高真空にした外球５
の中に収納してある。前記の強誘電体セラミツク
コンデンサー２は一般に、チタン酸バリウム粉末
に数モル％のチタン酸ストロンチウムやジルコニ
ウム酸バリウムや錫酸バリウム等と微量の希土類
酸化物粉末を加え、造粒し円板状にプレス成形
し、気中で焼成して第５図に示すようなセラミツ
ク基板７をつくり、このセラミツク基板７の両面
に銀ペースト等で電極膜８ａ，８ｂを形成する。
これに強誘電性結晶化ガラスペースト９でリード
端子部を除いてオーバーコートしたうえリード線
端子部にリード端子１０ａ，１０ｂを接着させて
仕上げる。前記のオーバーコート用の強誘電性結
晶化ガラスペースト９は基本的にはxBaTiO3＋
（１−ｘ）BaAl2Si2O8の構造からなり、焼成温度
とその保持時間により比誘電率εsを300〜1200と
することができる。前記のようなオーバーコート
をしない状態でコンデンサーを外球内に収納する
と、高圧パルス電圧の発生時に銀膜電極全面又は
エツジ部からの放電が生じ、電極膜を損耗させる
ばかりか、セラミツク基体を破壊させてしまう。
これは高電界がせまい電極膜に集中し、かつ銀膜
電極自体に酸化物すなわちガラスフリツトが混合
してあるため銀膜電極自体の仕事函数が低くなつ
ており、電子の電界放射が容易になつているため
である。このような電界放射を防ぐためには、先
に述べたように、セラミツクコンデンサーの基本
をこれよりも誘電率の高い材料でオーバーコート
することによつて電極膜面の電界を下げればよ
い。つまり、このようなコンデンサーを使用する
場合は、銀膜電極の周縁とセラミツク基板の周縁
との距離、強誘電性結晶化ガラス膜の厚さ、そし
て雰囲気としてのキセノンガス圧等の要素を適宜
選択することによつて、高圧放電ランプの通常点
灯時にはセラミツクコンデンサーにおける放電を
防止し、ランプの寿命末期には逆に放電を起させ
て高圧パルス電圧の発生機能を破壊させることも
できるわけである。そこで発明者等は上記要素の
うち、銀膜電極の周縁とセラミツク基体の周縁と
の距離がとりわけ影響が大きいことに着目し次の
ごとくコンデンサーの放電破壊の実験を行つた。
第５図に示すセラミツク基体７として前記したよ
うなチタン酸バリウム系の非線形特性をもつ材料
を焼成し直径26.0mm、厚さ0.5mmの円板状のもの
を使用し、このセラミツク基板７の周縁と銀膜電
極８ａ，８ｂの周縁との距離ｄ、強誘電性結晶化
ガラス９の膜厚ｔ、及びこのコンデンサーを設置
する外球内部のキセノンガス圧を変えて、高圧パ
ルス電圧を発生させ、コンデンサーの放電破壊の
状態を調べた。実験の結果は以下に示すとおりで
あつた。なお、実験結果を示す表における、×、
○、△の記号はそれぞれ次のような状態であつた
ことを示す。 ×：放電破壊しない。 ○：放電破壊した。 △：エツジ放電するが破壊まで到らない。
【表】
これらの実験は第６図に示す回路で行つた。
この回路で交流電源１１の入力を200V／50Hz
とした時、チヨークコイル６の出力側には2000〜
2600Vのピーク値を有する高圧パルス電圧が発生
する。２がセラミツクコンデンサー、４はダイオ
ード、１２は抵抗体、３はSSS素子である。次
に、このセラミツク基板の銀膜電極の塗布面の直
径と高圧パルス電圧のピーク値の関係を測定した
ところ第７図のようになつた。銀膜電極の直径が
24mm小さくなり、同電極の周縁とセラミツク基体
の周縁間の距離ｄが1.0mmを超えたところからパ
ルス電圧が低下することから、電極の非着部を大
きくとることはランプを確実に点灯させるための
高圧パルスを発生させるうえでは不利となる。そ
れ故前記周縁間の非着距離は1.2mmまでにするこ
とが望ましい。 又、強誘電体結晶ガラスの塗布膜の厚みｔが
30μmを超えると発光管１のスローリークが始つ
た段階ではセラミツクコンデンサーを破壊させる
ことができず、10-3〜10-2torrオーダーのガス圧
の時に安定器１０に流れる電流は正常な時の1.2
〜1.4倍になり、この時間が長くなると安定器の
巻線に対し過電流となり、巻線を焼損させる可能
性がある。それ故、強誘電性結晶化ガラスの塗布
膜の厚みは10〜20μmにすることが望ましい。 ホ 実施例 実際に本発明を定格入力360Wの高圧ナトリウ
ムランプで実施してみた。発光管の内容積は5.1
c.c.であり、この中に適量の水銀及びナトリウムと
ともにキセノンガスを150torrの圧力で封入した。
外球は1000c.c.であるからこの発光管１のキセノン
ガスが全て外球５に漏出した場合0.8torrの圧力
となる。かかる外球内に第５図に示すような構造
を有しかつ前記実験で確認された条件、すなわ
ち、セラミツク基体と銀膜電極の周縁間距離を０
〜1.2mとした強誘電体セラミツクコンデンサー
を収納して高圧パルス電圧を発生させたところ、
ランプの寿命末期における発光管１のシール部リ
ークのキセノンガスで強誘電性セラミツクコンデ
ンサーを確実に破壊させることができた。 ヘ 発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば始動装置を構成する強誘電性セラミツクコンデ
ンサーの構造、寸法を適宜選択することにより、
ランプの寿命末期における高圧パルス電圧の印加
に伴うガラス球の破損や安定器の焼損を効果的に
防止することができる。
とした時、チヨークコイル６の出力側には2000〜
2600Vのピーク値を有する高圧パルス電圧が発生
する。２がセラミツクコンデンサー、４はダイオ
ード、１２は抵抗体、３はSSS素子である。次
に、このセラミツク基板の銀膜電極の塗布面の直
径と高圧パルス電圧のピーク値の関係を測定した
ところ第７図のようになつた。銀膜電極の直径が
24mm小さくなり、同電極の周縁とセラミツク基体
の周縁間の距離ｄが1.0mmを超えたところからパ
ルス電圧が低下することから、電極の非着部を大
きくとることはランプを確実に点灯させるための
高圧パルスを発生させるうえでは不利となる。そ
れ故前記周縁間の非着距離は1.2mmまでにするこ
とが望ましい。 又、強誘電体結晶ガラスの塗布膜の厚みｔが
30μmを超えると発光管１のスローリークが始つ
た段階ではセラミツクコンデンサーを破壊させる
ことができず、10-3〜10-2torrオーダーのガス圧
の時に安定器１０に流れる電流は正常な時の1.2
〜1.4倍になり、この時間が長くなると安定器の
巻線に対し過電流となり、巻線を焼損させる可能
性がある。それ故、強誘電性結晶化ガラスの塗布
膜の厚みは10〜20μmにすることが望ましい。 ホ 実施例 実際に本発明を定格入力360Wの高圧ナトリウ
ムランプで実施してみた。発光管の内容積は5.1
c.c.であり、この中に適量の水銀及びナトリウムと
ともにキセノンガスを150torrの圧力で封入した。
外球は1000c.c.であるからこの発光管１のキセノン
ガスが全て外球５に漏出した場合0.8torrの圧力
となる。かかる外球内に第５図に示すような構造
を有しかつ前記実験で確認された条件、すなわ
ち、セラミツク基体と銀膜電極の周縁間距離を０
〜1.2mとした強誘電体セラミツクコンデンサー
を収納して高圧パルス電圧を発生させたところ、
ランプの寿命末期における発光管１のシール部リ
ークのキセノンガスで強誘電性セラミツクコンデ
ンサーを確実に破壊させることができた。 ヘ 発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば始動装置を構成する強誘電性セラミツクコンデ
ンサーの構造、寸法を適宜選択することにより、
ランプの寿命末期における高圧パルス電圧の印加
に伴うガラス球の破損や安定器の焼損を効果的に
防止することができる。
第１図及び第２図は本発明を実施する高圧放電
ランプの回路図、第３図は同ランプの具体的構造
図、第４図は本発明に用いる強誘電性セラミツク
コンデンサーの電圧−電荷特性図、第５図は本発
明に用いる強誘電性セラミツクコンデンサーの断
面図、第６図は同コンデンサーの試験回路、第７
図は同コンデンサーのセラミツク基体と電極の周
縁間距離と高圧パルス電圧のピーク値との関係図
である。 第１図及び第５図において、１……発光管、２
……強誘電性セラミツクコンデンサー、５……外
球、７……セラミツク基板、８ａ，８ｂ……銀膜
電極、９……強誘電性結晶化ガラス。
ランプの回路図、第３図は同ランプの具体的構造
図、第４図は本発明に用いる強誘電性セラミツク
コンデンサーの電圧−電荷特性図、第５図は本発
明に用いる強誘電性セラミツクコンデンサーの断
面図、第６図は同コンデンサーの試験回路、第７
図は同コンデンサーのセラミツク基体と電極の周
縁間距離と高圧パルス電圧のピーク値との関係図
である。 第１図及び第５図において、１……発光管、２
……強誘電性セラミツクコンデンサー、５……外
球、７……セラミツク基板、８ａ，８ｂ……銀膜
電極、９……強誘電性結晶化ガラス。
Claims (1)
- １ セラミツク基板７の周縁とそのセラミツク基
板７の上に設けた導電膜電極８ａ，８ｂの周縁と
の距離ｄを０〜1.2mmに選定し、これらセラミツ
ク基板７及び電極８ａ，８ｂの外周全体をリード
端子部を除いて強誘電性結晶化ガラス９で完全に
オーバーコートした強誘電体セラミツクコンデン
サー２を外球５の内部に収納してなる高圧放電ラ
ンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24211083A JPS60136151A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 高圧放電ランプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24211083A JPS60136151A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 高圧放電ランプ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31068192A Division JPH05225956A (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 高圧放電ランプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60136151A JPS60136151A (ja) | 1985-07-19 |
| JPH043623B2 true JPH043623B2 (ja) | 1992-01-23 |
Family
ID=17084442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24211083A Granted JPS60136151A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 高圧放電ランプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60136151A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03134997A (ja) * | 1989-10-20 | 1991-06-07 | Iwasaki Electric Co Ltd | 金属蒸気放電灯 |
| JP2604260B2 (ja) * | 1990-04-02 | 1997-04-30 | 岩崎電気 株式会社 | 高圧蒸気放電灯 |
-
1983
- 1983-12-23 JP JP24211083A patent/JPS60136151A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60136151A (ja) | 1985-07-19 |
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