JPH0467742B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、高圧放電灯に関に関する。

（背景技術） 第１図は従来の高圧放電灯の一例を示し、石英
ガラス等で形成された発光管１の両端には電極２
ａ，２ｂが対向して配設され、該両電極２ａ，２
ｂは封止部３ａ，３ｂに封入されたモリブデン箔
等の金属箔４ａ，４ｂに接続されている。金属箔
４ａ，４ｂは発光管１の支持も兼ねる支持導線５
ａ，５ｂに接続されており、発光管１は固定治具
６ａ，６ｂを介して支持導線５ａ，５ｂに固定さ
れている。支持導線５ａ，５ｂは口金７を介して
外部回路に接続される。また、発光管１内には希
ガス及び発光物質が適量封入されており、発光管
１を被う外管８内にはガスが封入され、外管８の
内面には螢光体９が塗布されている。

かかる従来の高圧放電灯を高周波電源で点灯す
ると、発光効率が向上すると共に、点灯回路の電
子化による安定器の小型・軽量化、低損失化が図
れるという利点がある。しかし、一方では発光管
内の音速と発光管形状で決定される特定の周波数
で音響的共鳴現象が発生し、アーク柱の湾曲、揺
らぎ、立ち消え、発光管の破壊等が発生するとい
つた欠点がある。

安定に点灯するためには、高圧放電灯が安定に
点灯する周波数域を選択して点灯すれば良いが、
安定に点灯する周波数域はランプの種類によつて
異なり、また、同一種類のランプに対しても、ラ
ンプ個体間にばらつきが有るため、特定の周波数
を設定するのは困難であつた。

また、100KHz以上の周波数での高周波点灯、
直流点灯、矩形波点灯等により音響的共鳴現象を
回避する方法が提案されているが、かかる点灯方
法においては、回路構成の複雑化や放射電波雑音
の発生等の問題がある。

（発明の目的） 本発明は、上記欠点を除去するために成された
もので、その目的とするところは、高周波点灯時
に、音響的共鳴現象による不安定なアークが発光
管に発生しない高圧放電灯を提供するにある。

（発明の開示） 本発明は、発光管の少なくとも一方の端部が中
央部よりも太い形状の発光管を具備したことによ
り音響的共鳴現象を回避したことを特徴とする。

まず、音響的共鳴現象について説明する。音響
的共鳴現象は、発光管形状と封入物質で決まる固
有振動数と、入力電力の時間変化による発光管内
の圧力変動とが一致した時に定在波が立つために
生じる共鳴現象である。

発光管を円筒形状と仮定し、円筒座標（ｒ、
θ、ｚ）を考える。なお、ｒは径方向、θは周方
向、ｚは軸方向の座標を表す。かかる場合、上記
各方向に対する共鳴現象の基本周波数Fr、Fθ、
Fzは、次のようになる。

ｒ方向共鳴：Fr＝3.83C／（2πR） θ方向共鳴：Fθ＝1.84C／（2πR） ｚ方向共鳴：Fz＝Ｃ／（2L） ただし Ｌは発行管長。

Ｒは発行管の半径。

Ｃは発行管の音速であり、管内封入物と管内温
度で決まる。

Ｃ＝√ γ＝定圧比熱／定積比熱 Ｐ＝気体定数 Ｔ＝発光管内温度 Ｍ＝封入気体の平均質量 そして、この基体周波数の整数倍の周波数で共鳴
現象が発生する。音響的共鳴現象が発生すると、
共鳴現象によつて生じた力が、アーク柱自体が有
する安定放電を持続させようとする力に打ち勝つ
て、アーク柱が変形する。

一般に高周波点灯する場合、可聴周波数領域を
避けて点灯するため、点灯周波数は数十ＫHzにな
る。この周波数域で発生する音響的共鳴現象で
は、径方向、周方向が主なものである。従つて、
本発明においては主として径方向、周方向の共鳴
現象について考えればよい。また、一般に発光管
内に立つ定在音波は、エネルギーが最小になるよ
うに、周波数が低くなるような箇所に対応して立
とうとする。

而して、発光管形状が従来例のように円筒状の
場合について、発光管の径方向、周方向の音圧分
布を計算機シミユレーシヨンにより求めると、第
２図に示すように管端部ほど大きくなる。また、
第３図に示すように、発光管１の中央部が管端部
よりも太い場合について音圧分布を求めると、管
中央部に音圧の高い部分が集まり、管端部の音圧
は零になる。更に、第４図に示すように、一方の
管端部のみを太くすると、太い方の管端部に対応
した部分にのみ音圧の高い部分が集まることが判
明した。図示していないが発光管の両管端部を太
い形状にすると、太い部分にのみ音圧の高い部分
が集まつてくる。このことより、発光管の管径を
管軸方向で変化させることにより、管径の太い所
に音圧の高い部分を集めることができることが判
る。

前述の径方向、周方向の周波数Fr、Fθの式よ
り明らかなように、径方向及び周方向の周波数
Fr、Fθは√／Ｒに比例する。ここで、第２図
に示す従来例に係る発光管の場合は、円筒形状の
ため発光管の半径Ｒは一定であり、発光管内温度
Ｔは電極部がアーク柱部よりも低温であるため
に、発光管内温度Ｔの低い所、即ち、径方向及び
周方向の周波数Fr、Fθの低い所に定在音波が立
つため、両管端部の音圧が大きくなる。第３図及
び第４図に示す形状の発光管の場合には、管軸方
向に半径Ｒの分布があるため、半径Ｒの太い所、
即ち、径方向及び周方向の周波数Fr、Fθの低い
所に定在音波が立つため、管径の太い部分の音圧
が大きくなる。

以上のように、発光管の管径を管軸方向に変化
させることにより、定在音波の発生箇所を制御す
ることができる。従つて、発光管の管端部のみ太
くすれば、定在音波の発生箇所を管端部に集める
ことができ、アーク柱への定在音波の影響を除去
することができる。

なお、第５図に示すように、管径の太い側の電
極長を伸ばし、定在音波発生領域から完全に外す
ことにより、アーク柱への定在音波の影響をより
完全に除去することができる。

（発明の効果） 本発明は上記のように、発光管の少なくとも一
方の管端部のみを太くしたことにより、かかる高
圧電灯を高周波点灯しても、音響的共鳴現象発生
箇所を避けてアーク柱が存在するため、アーク柱
の湾曲、揺らぎ、立ち消え、発光管の破壊等が防
止でき、安定した点灯を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の正面図、第２図乃至第５図は
発光管の形状と音圧分布を示す図で、第２図及び
第３図は従来例を示し、第４図及び第５図は本発
明の一実施例を示す。 １……発光管、２ａ，２ｂ……電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可聴周波数域を超えた高周波で点灯される高
   圧放電灯において、少なくとも一方の管端部が管
   中央部よりも太い発光管を具備したことを特徴と
   する高圧放電灯。 ２ 上記太い管端部より内側に電極を位置せしめ
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   高圧放電灯。