JPH0644517B2 - 金属蒸気放電灯 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は金属蒸気放電灯、特にその始動装置の改良に関
する。

［従来の技術］ 高圧ナトリウムランプ等の金属蒸気放電灯は、その始動
時に高い放電開始電圧が必要となるため、従来より各種
の放電灯始動装置が用いられている。

第８図に従来装置の回路構成の一例を示す。

まず、電源１０に安定器１９を介して発光管１２が接続
され、該発光管１２と並列にバイメタルスイッチのごと
きサーマルスイッチ１４と非線形セラミックコンデンサ
（以下、「ＦＥＣ」という）１６の直列回路が接続され
ている。前記サーマルスイッチ１４は常温閉であり、高
温になるとＯＦＦ作動するものである。

そして、前記発光管１２のほぼ全長にわたって該発光管
の外壁表面に接触させた始動補助導体１８が設けられて
いる。該始動補助導体１８の一端１８ａは開放されてお
り、他端１８ｂはサーマルスイッチ１４とＦＥＣ１６と
の中点に接続されている。２５はランプ外球である。

このランプを点灯する際（始動時）は、電源１０より電
流が供給され、常温閉であるサーマルスイッチ１４を介
し、ＦＥＣ１６へ電荷が蓄積され、該ＦＥＣの１６の発
振により高いパルス電圧が発生し、これが電源電圧とと
もに発光管に加わり発光管１２内での放電を開始させ
る。

そして、発光管１２が点灯し、サーマルスイッチ１４が
ＯＦＦ作動すると、ＦＥＣ１６の発振も停止し、ランプ
は通常の点灯動作を維持する。

なお、サーマルスイッチ１４とＦＥＣ１６の中点にその
一端１８ｂを接続されている始動補助導体１８は、発光
管１２（他結晶アルミナ管で構成されている）の外壁よ
り管内に電界を与え、始動電圧を低下させる効果があ
り、ランプ始動時の発光管１２内の放電を補助するもの
である。

第９図に他の従来例を示す。これは、第８図に示す従来
例におけるサーマルスイッチ１４のかわりに、始動補助
導体１８の両端にそれぞれサーマルスイッチ１４ａ，１
４ｂを設け、ランプ始動後に始動補助導体１８を電気回
路から完全に切り離してしまうものである。始動補助導
体１８の一端のサーマルスイッチ１４ａは電源１０と直
列に接続される。また、他端のサーマルスイッチ１４ｂ
はＦＥＣと接続される常温閉のスイッチである。従っ
て、ランプ点灯中（安定時）には温度が上昇するので、
サーマルスイッチ１４ａ，１４ｂがＯＦＦ作動し、始動
補助導体１８への回路が遮断される。また、この従来例
ではサーマルスイッチ１４ａ，１４ｂ及びＦＥＣ１６と
直列に半導体スイッチ３０を接続し、該半導体スイッチ
３０と並列に抵抗１５を接続している。該抵抗１５はス
イッチングの位相を安定化させるものである。

ところが、第８図及び第９図にかかる従来装置では、発
光管１２の点灯中に始動補助導体１８が発光管１２と密
着したままであるので該密着部が高温となり、しかも始
動補助導体１８に若干の電位がかかるため、発光管１２
内部のナトリウムが発光管壁を通して外部にリークした
り、発光管外壁が温度ムラによりクラックするという問
題がある。

特に、第８図に示す従来例の場合には、ランプ点灯中に
ＦＥＣ１６を介して若干の電位が発光管１２の管壁に与
えられることにより、動作温度の高いランプにおいては
殊更ナトリウムロスを伴うため高ワットのランプには使
用不可能であった。さらに、発光管１２の管壁が高温に
なると、該管壁の絶縁抵抗が低下して発光管内のアーク
放電柱とＦＥＣ１６とをあたかも抵抗体を介して電気的
に接続した状態となり、ＦＥＣ１６に高電位が加わるた
め、メタライズ膜電極の銀がマイグレーションを生じ、
パルス電圧の低下、さらにはＦＥＣ１６自体の早期劣化
を招くこともあった。

また、第９図に示す従来例の場合、始動補助導体１８の
電気回路が遮断されるものの、発光管１２内部のアーク
電位が管壁からリークして始動補助導体１８に印加され
るため、やはりナトリウムロスの問題を伴う。のみなら
ず、始動補助導体１８両端のサーマルスイッチ１４ａ，
１４ｂはその接点圧の調整が困難であるばかりでなく、
外球の小さいランプではサーマルスイッチを設置するス
ペースが狭く組立作業が煩雑で実用的とは言えない。

そこで、第８図，第９図に示す装置の始動補助導体の少
なくとも一端にバイメタルのごとき熱応動片を設け、そ
の非補助導体側を支柱に溶接固定する。そして、ランプ
点灯中は、発熱による温度上昇を利用して、発光管の外
壁より始動補助導体が離れるように前記熱応動片を接点
圧調整するという構造が考えられた（特公昭６３−１７
５４４６５号公報）。

この結果、発光管内部のナトリウムのリーク、発光管外
壁のクラック等を生じにくくなるという利点を有する。

［考案が解決しようとする問題点］ ところが、前述したような熱応動片を設けた従来装置で
は、ランプ点灯中は始動補助導体が熱応動片により良好
に離隔されるが、ランプを一旦消灯して再始動する際
に、始動補助導体が発光管の外壁に密着するのが、ＦＥ
Ｃのパルス発生開始よりも遅れてしまうことがあった。
このため、始動補助導体による点灯補助が行われない状
態で、ＦＥＣのパルス発生が行われてしまい、ＦＥＣの
早期劣化を招く要因となるという課題があった。また、
始動補助導体が発光管の外壁に密着するのを、ＦＥＣの
パルス発生開始より早くしても、ＦＥＣの動作時温度が
該ＦＥＣのキューリー点温度以下でないと、ランプを確
実に始動・再始動させられるパルスが得られないいう課
題もあった。

本発明は、前記従来技術の課題に鑑み為されたものであ
り、その目的はランプ点灯中（安定時）は始動補助導体
が確実に離隔されて発光管のナトリウムロスやクラック
発生を防ぎ、ランプ再始動時には始動補助導体による点
灯補助が行われる状態でＦＥＣが発振を開始し、しかも
ＦＥＣはそのキューリー点温度以下の温度で動作するよ
うにして確実に始動・再始動させることができる金属蒸
気放電灯を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために本発明にかかる金属蒸気放電
灯は、始動補助導体の少なくとも一端に熱応動片を設け
ている。そして、該熱応動片は、ランプ再始動時に、サ
ーマルスイッチがＯＮ作動する前に前記始動補助導体を
発光管外壁に密着させるように構成してある。また、始
動器を構成するＦＥＣはそのキューリー点温度以下の温
度で動作するようにしてあることを特徴とする。

［作用］ 本発明にかかる金属蒸気放電灯は前述した手段を有する
ので、ランプ点灯中は熱応動片が、外部補助導体と発光
管を離隔させ非接触状態とするため、ナトリウムロスあ
るいは発光管外壁のクラック等を確実に排除することが
できる。

そして、始動器を構成するＦＥＣは該ＦＥＣのキューリ
ー点温度以下の温度で動作し、かつランプ再始動時に
は、前記始動器を電源に接続するサーマルスイッチがＯ
Ｎ作動する前に、前記熱応動片により始動補助導体が発
光管に密着した状態となるので、ＦＥＣの発振するパル
スを効率よく生かすことができ、ランプの確実な再始動
が可能となる。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を説明する。

第１実施例 第１図は、本発明の一実施例にかかる金属蒸気放電灯の
回路図、第２図は発光管マウント図である。なお、前記
従来技術と対応する部分には符号１００を加えて示し、
その説明を省略する。

両図により明らかなように、本実施例装置は始動補助導
体１１８の両端に熱応動片１２０ａ，１２０ｂを備えて
いる。該熱応動片１２０ａ，１２０ｂは第２図のように
それぞれ一端が支柱１２２に溶接固定されている。そし
て、本実施例装置は、サーマルスイッチ１１４を介して
電源１１０に接続されたＦＥＣ１１６が始動器を構成し
ている。第２図において、１２４は過電流防止用のフュ
ーズ機能をもったタングステンコイル、１２６はサーマ
ルスイッチ１１４等を設置した絶縁板、１２８ａ，１２
８ｂはランプ口金を介して電源に接続されるリード線で
ある。また、発光管１１２は１１０Ｗの高圧ナトリウム
ランプである。

本実施例では、ＦＥＣ１１６として、チタン酸バリウム
（BaTiO₃）を主成分とし、前記BaTiO₃のバリウム（Ba）
をストロンチウム（Sr）で置換し、チタン（Ti）の一部
をジルコニウム（Zr）とハフニウム（Hf）で置換し、か
つマンガン（Mn）とクロム（Cr）の鉱化剤を加えた粉末
をプレス成形・焼成した直径15.5mm，厚さ0.65mmの基板
を用いた。そして、該基板の両面に直径14.5mmの銀のメ
タライズを与えて電極としたうえ、該電極の取出し端子
部分を除いてガラスのオーバーコートを施し、リード端
子を設けている（米国特許4,807,085号参照）。

ところで、本発明装置の始動にはＦＥＣ１１６の良好な
パルス発生が不可欠であるが、第３図に１２５Ｗの水銀
ランプ用安定器と組み合わせた場合のＦＥＣ１１６の温
度変化によるパルス発生電圧を示した。同図により、該
ＦＥＣ１１６のパルス電圧Ｖ_ｐは約６５℃以下の温度範
囲において良好であると言える。

また、第４図に温度変化によるＦＥＣの比誘電率特性を
示す。ランプ始動時、ＦＥＣ１１６には良好な非線形特
性が要求されるが、同図によると、この場合キューリー
点（Ｔ_cp＝９０℃）以下が強誘電性領域であり、非線形
特性が得られる。特に、第３変態点（Ｔ_3rd＝５５℃）
以下では第５図に示すように、良好なＰ（分極）−Ｅ
（電界）ヒステリシス特性を有することから、電圧の変
化に対し大きな電流変化をもたらすためにVp＝−Ldi／d
t（Ｌ：インダクタンス，ｉ：電流，ｔ：時間）で決ま
る高いパルス電圧が得られるのである。第３図の温度−
パルス電圧特性と併せ考慮すれば、約６５℃以下でＦＥ
Ｃを動作させるのが実用的といえるが、それほど高いパ
ルス電圧を必要としない場合は、ＦＥＣのキューリー点
温度以下の温度でＦＥＣを動作させてもよい。本実施例
においてはＦＥＣ１１６が約６５℃以下となってサーマ
ルスイッチ１１４がＯＮ作動するように調整している。

次に、本実施例にかかる金属蒸気放電灯の作用について
説明する。

まず、ランプ始動時、サーマルスイッチ１１４がＯＮ作
動していることによりＦＥＣ１１６に高電圧が印加さ
れ、該ＦＥＣ１１６よりパルスが発生し、ランプを点灯
させる。

ランプが一旦点灯すれば、発光管１１２の熱によりサー
マルスイッチ１１４がＯＦＦ作動し、始動器を構成する
ＦＥＣ１１６を電源１１０から切り離す。また、熱応動
片１２０ａ，１２０ｂも作動して第１図中鎖線で示すよ
うに始動補助導体１１８を発光管１１２の外壁から離隔
させる。

そして、ランプを一旦消灯して再始動する時は、前記サ
ーマルスイッチ１１４が発光管１１２の温度低下に伴い
ＯＮ作動し、再びＦＥＣ１１６がパルス発生を行なう。

ところで、ランプが点灯した後、サーマルスイッチ１１
４がＯＦＦ作動するのは、ＦＥＣ１１６のキューリー温
度以下が望ましい。なぜならば、キューリー温度を越え
てさらにＦＥＣ１１６に電界が印加されると、ＦＥＣ１
１６の損失（tanδ）が増加し、ＦＥＣ１１６の劣化を
招きパルス電圧が著しく低下するので、ランプの始動不
良を起こす場合があるからである。このように、サーマ
ルスイッチ１１４をＦＥＣ１１６のキューリー温度以下
でＯＦＦ作動させることは、ランプの再始動時にサーマ
ルスイッチ１１４のＯＮ作動がキューリー温度以下にな
ることにもつながる。

そして、ランプを再始動する際はＦＥＣ１１６がパルス
を発生し始める前（サーマルスイッチ１１４がＯＮ作動
する前）に始動補助導体１１８を発光管１１２に密着さ
せておかなければならない。

そこで、熱応動片１２０ａ，１２０ｂはサーマルスイッ
チ１１４のＯＮ作動より早く発光管１１２に密着させる
べく、本実施例においてはＦＥＣ１１６がキューリー点
温度に冷却するまでの時点で、始動補助導体１１８が発
光管１１２に接触するように設定した。

以上のように構成したランプを１２５Ｗの水銀ランプで
定格点灯したところ、まず始動後約２分でサーマルスイ
ッチ１１４がＯＦＦ作動し、始動補助導体１１８が発光
管１１２より離れた。

そして、十分に点灯した後で電源を切り、すぐに再投入
すると、約５分後に始動補助導体１１８は発光管１１２
に密着し、約１２分後にサーマルスイッチ１１４がＯＮ
作動した。この時、ＦＥＣ１１６の温度は６５℃であり
キューリー温度以下であるので、ＦＥＣ１１６は良好に
パルスを発生しており、ランプの確実な再始動が実現で
きた。

第２実施例 次に、第６図に基づき本発明の第２実施例を説明する。
なお、前記第１実施例と対応する部分には符号１００を
加えて付し、その説明を省略する。

本実施例では、第１実施例装置の熱応動片２２０を片側
（口金側）１ヵ所にのみ設けたものである。この場合、
始動補助導体２１８には高融点金属のコイル状のものが
使用される。

本実施例の作用は、前記第１実施例と同様であった。

第３実施例 本実施例は、第７図に示すごとく、始動器に該当する部
分としてサーマルスイッチ３１４，ＦＥＣ３１６及びラ
ンプ口金に内蔵した半導体スイッチ３３０の直列回路を
設け、半導体スイッチ３３０と並列に抵抗３１５を接続
した。

発光管３１２は４００Ｗの高圧ナトリウムランプであ
る。半導体スイッチ３３０と並列に接続された抵抗３１
５はスイッチングの位相を安定化させるものである。

本実施例においても、前述した第１実施例と同様の効果
を得ることができた。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明にかかる金属蒸気放電灯に
よれば、ランプ点灯中は熱応動片が外部補助電極を発光
管から確実に離すので、発光管外壁のクラックやナトリ
ウムのリークを防止できる。

そして、ＦＥＣはキューリー点温度以下で動作し、ラン
プ再始動時は、サーマルスイッチがＯＮ作動する前に熱
応動片によって始動補助導体が発光管に密着するので、
確実な始動・再始動を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の回路図、 第２図は、第１実施例の発光管マウント図、 第３図は、１２５Ｗの水銀ランプ用安定器と組み合わせ
た場合のＦＥＣの温度変化によるパルス発生電圧を示す
説明図、 第４図は、温度変化によるＦＥＣの比誘電率特性を示す
説明図、 第５図にＦＥＣのヒステリシス特性を示す説明図、 第６図は、本発明の第２実施例を示すマウント図、 第７図は、本発明の第３実施例を示すマウント図、 第８図は、第１の従来例の回路図、 第９図は、第２の従来例の回路図である。 １２，１１２，２１２，３１２……発光管、 １４，１４ａ，１４ｂ，１１４，２１４，３１４……サ
ーマルスイッチ、 １６，１１６，２１６，２１６……ＦＥＣ、 １８，１１８，２１８，３１８……始動補助導体、 １２０ａ，１２０ｂ，２２０，３２０ａ，３２０ｂ……
熱応動片。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光管と並列に非線形セラミックコンデン
   サを含む始動器と該始動器を電源に対して接続・切離し
   するサーマルスイッチとの直列回路を接続するととも
   に、前記発光管の外壁に始動補助導体を熱応動片によっ
   て密着・離隔可能に設置してなる金属蒸気放電灯におい
   て、 前記サーマルスイッチは、非線形セラミックコンデンサ
   のキューリー点温度より低い温度で開閉動作し、 また、前記熱応動片は、ランプ再始動時において前記サ
   ーマルスイッチがＯＮ作動する前に前記始動補助導体を
   発光管に密着させるように構成されていることを特徴と
   する金属蒸気放電灯。