JPH0973875A - メタルハライドランプとその点灯装置および照明装置 - Google Patents

メタルハライドランプとその点灯装置および照明装置

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JPH0973875A
JPH0973875A JP22652595A JP22652595A JPH0973875A JP H0973875 A JPH0973875 A JP H0973875A JP 22652595 A JP22652595 A JP 22652595A JP 22652595 A JP22652595 A JP 22652595A JP H0973875 A JPH0973875 A JP H0973875A
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JP
Japan
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lamp
metal halide
cesium
sodium
ballast
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JP22652595A
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English (en)
Inventor
Makoto Nishizawa
誠 西沢
Shinji Inukai
伸治 犬飼
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Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Lighting and Technology Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】水銀ランプ用安定器を用いて点灯するメタルハ
ライドランプにおいて、光束維持率を高め、立消え特性
を向上させて寿命特性を改善する。 【解決手段】電極4a,4bが封装されるとともに少な
くともハロゲン化ナトリウムを含む金属ハロゲン化物が
封入された発光管1を備え、水銀ランプ用安定器27で
点灯されるメタルハライドランプ100において、上記
ハロゲン化ナトリウムに加えてハロゲン化セシウムを封
入し、ハロゲン化ナトリウムの封入量をAmg/cc、ハロ
ゲン化セシウムの封入量をBmg/ccとした場合、0.0
1≦B/A≦0.3としたことを特徴とする。ハロゲン
化セシウムがナトリウムの消失を抑制するから、光束維
持率を高くし、水銀ランプ用安定器で点灯されるメタル
ハライドランプであっても、ランプ電圧の上昇を抑えて
立消えを防止し、初期光束値を高くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水銀ランプ用安定
器に接続されて点灯され、金属ハロゲン化物として少な
くともハロゲン化ナトリウムを封入してなるメタルハラ
イドランプとその点灯装置およびこれを用いた照明装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】発光管内に水銀と金属ハロゲン化物およ
び希ガスを封入したメタルハライドランプは、水銀ラン
プに比べて高効率および高演色性であるため、省資源ラ
ンプとして広く普及している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、メタル
ハライドランプは高効率および高演色性などの優れた特
性をもつが、その反面、水銀ランプや高圧ナトリウムラ
ンプなどのような他のHIDに比べて光束維持率や立消
え電圧の点で劣るという問題がある。
【0004】メタルハライドランプが水銀ランプや高圧
ナトリウムランプなどに比べて光束維持率および立消え
電圧の点で劣る理由は種々考えられるが、金属ハロゲン
化物としてハロゲン化ナトリウム、例えばヨウ化ナトリ
ウムNaIを用いたランプの場合は、ヨウ化ナトリウム
NaIが放電空間中でヨウ素I2 とナトリウムNaに分
解し、そのナトリウムイオンが発光管を構成する石英か
ら抜け出し、このためナトリウムが次第に消失する。こ
のため、光束の低下を招き、かつランプ電圧が上昇して
立消え特性が悪化する。
【0005】特に、最近では、メタルハライドランプの
外管内に始動器を内蔵し、水銀ランプ用の単コイル形チ
ョーク安定器に接続して点灯する構造のランプが開発さ
れている。この種のメタルハライドランプは専用安定器
を必要としないから、既存の水銀ランプ用の単コイル形
チョーク安定器で水銀ランプに替わって用いることがで
きるばかりなく、安定器を含む点灯装置や器具が安価に
なるなどの利点がある。
【0006】しかしながら、この種の単コイル形チョー
ク安定器の2次電圧は、専用安定器の2次電圧に比べて
低くなっている。このため、上記ナトリウムイオンの抜
けによりナトリウムが消失してランプ電圧が上昇した場
合、専用安定器を用いた場合よりも立消えし易いという
欠点がある。
【0007】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、水銀ランプ用の単
コイル形チョーク安定器を用いて点灯するランプにおい
て、ナトリウムの消失を防止し、光束維持率を高め、か
つ立消え特性を向上させて寿命特性を改善したメタルハ
ライドランプとその点灯装置および照明装置を提供しよ
うとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(構成)請求項1の発明は、電極が封装された気密容器
と;この気密容器に封入され、ハロゲン化ナトリウムお
よびハロゲン化セシウムを含み、ハロゲン化ナトリウム
量をAmg/cc、ハロゲン化セシウム量をBmg/ccとした
場合、 0.01≦B/A≦0.3 の関係を満足する
放電媒体と;を具備し、2次側の定格実効電圧が200
〜220Vとなるチョーク形安定器で点灯されることを
特徴とするメタルハライドランプである。この場合、気
密容器は発光管を含み、また放電媒体は放電により発光
する発光媒体を含む。
【0009】請求項2の発明は、ハロゲン化セシウムの
封入量Bは、0.025(mg/cc)≦B≦1.6(mg/
cc) であることを特徴とする請求項1に記載のメタ
ルハライドランプである。
【0010】請求項3は、上記チョーク形安定器は水銀
ランプ用安定器であることを特徴とする請求項1または
請求項2に記載のメタルハライドランプである。請求項
4の発明は、上記気密容器は外管に収容されており、こ
の外管には上記気密容器とともに始動器が収容されてい
ることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか
一に記載のメタルハライドランプである。
【0011】請求項5の発明は、上記始動器は点灯管を
有することを特徴とする請求項4に記載のメタルハライ
ドランプである。請求項6の発明は、請求項1ないし請
求項5のいずれか一に記載のメタルハライドランプと;
2次側の定格実効電圧が200〜220Vとなるチョー
ク形安定器(水銀ランプ用安定器)を有し、上記ランプ
を点灯させる点灯回路と;を具備したことを特徴とする
メタルハライドランプの点灯装置である。
【0012】請求項7の発明は、請求項1ないし請求項
5のいずれか一に記載のメタルハライドランプと;この
ランプを保持した照明器具と;を具備したことを特徴と
する照明装置である。
【0013】(作用)請求項1の発明によれば、ハロゲ
ン化セシウムがナトリウムの消失を抑制する作用を奏す
る。すなわち、ハロゲン化セシウムはハロゲン化ナトリ
ウムに比べて低温で分解し易い特性があり、ア−ク中で
ハロゲンから分離されたセシウムがバルブ壁付近に拡散
して多く集まり、管壁近くではセシウムの存在比率が高
くなる。セシウムはナトリウムに比べて原子が大きいの
で発光管壁を構成する石英を透過することがない。そし
て、管壁付近でセシウムの存在比率が高くなると、結果
としてナトリウムの存在割合が低くなり、よってナトリ
ウムの抜けを防止することができる。しかも、ハロゲン
化セシウムの封入量が適当な量であればメタルハライド
ランプ本来の光束値を変化させない。
【0014】また、水銀ランプ用安定器に接続して点灯
されるメタルハライドランプの場合、ランプ電圧が上昇
してこの上昇ランプ電圧が上記安定器の2次側電圧のば
らつき許容値をこえると立消えすることがあるが、0.
01≦B/A≦0.3の範囲であれば、ナトリウムの消
失を防止してランプ電圧の上昇を抑えることができ、立
消えを防止することができる。
【0015】すなわち、ハロゲン化ナトリウムの封入量
Aに耐するハロゲン化セシウムの封入量BがB/A<
0.01の場合、ハロゲン化セシウムを封入する効果が
低く、初期の目的を達成できず、また0.3<B/Aの
場合は、ナトリウムの消失を防止してランプ電圧の上昇
を抑えることができるが、赤外線域に発光領域をもつセ
シウムの発光量が増すため、割合として可視光の発光割
合が低下し、初期の光束値が低下する。
【0016】請求項2の発明によれば、ハロゲン化セシ
ウムの封入量Bを、 0.025(mg/cc)≦B≦1.
6(mg/cc) の範囲にしたから、点灯中に管壁付近で
セシウムの存在比率が多くなり、ナトリウムの存在割合
を低くしてナトリウムの抜けを防止することができる。
ハロゲン化セシウムの封入量BがB<0.025(mg/
cc)の場合、ハロゲン化セシウムを封入する効果が低
く、初期の目的を達成できず、またB>1.6(mg/c
c)の場合は、ナトリウムの消失を防止してランプ電圧
の上昇を抑えることができるが、赤外線域に発光領域を
もつセシウムの発光量が増すため、割合として可視光の
発光割合が低下し、初期の光束値が低下する。
【0017】請求項3の発明によれば、安定器が水銀ラ
ンプ用安定器であっても、つまり2次電圧が低くても、
ランプ電圧の上昇を抑えることができるから確実な始動
を可能にする。
【0018】請求項4の発明によれば、水銀ランプ用安
定器に接続して点灯されるメタルハライドランプであっ
ても、始動器を内蔵しているから始動が促進され、確実
な始動が可能になる。
【0019】請求項5の発明によれば、始動器は点灯管
を含むから、点灯管にて発生するパルス電圧により放電
を開始させることができ、構造が簡単である。請求項6
の発明および請求項7の発明によれば、請求項1ないし
請求項5のメタルハライドランプのもつ有効性を活用し
た点灯装置および照明装置を提供することができる。
【0020】
【発明の実施の態様】以下本発明について、図面に示す
一実施例にもとづき詳細に説明する。図において100
はメタルハライドランプであり、このメタルハライドラ
ンプ100は、外管10に発光管1を収容して2重管構
造をなしている。
【0021】発光管1は、石英ガラスからなるバルブ2
の両端に封止部3,3を形成し、これら封止部3,3に
主電極4a、4bおよび一方の主電極4aに近接して始
動用補助電極5を封装して構成されている。バルブ2内
には、水銀と、金属ハロゲン化物と、希ガスが封入され
ている。金属ハロゲン化物は、少なくともハロゲン化ナ
トリウムとハロゲン化セシウムを用いており、ハロゲン
化ナトリウムの封入量をAmg/cc、ハロゲン化セシウム
の封入量をBmg/ccとした場合、 0.01≦B/A≦0.3 ……(1) とされている。また、ハロゲン化セシウムの封入量B
(mg/cc)は、 0.025≦B≦1.6 ……(2) とされている。
【0022】このような発光管1は上記外管10に収容
されている。外管10は硼珪酸ガラスなどからなり、一
端に小径ネック部11を有し、他端に小径トップ部12
を形成した紡錘形をなしている。上記ネック部11はス
テム13にて封止されており、外側には口金14が被着
されている。
【0023】外管10に収容された前記発光管1は、両
端封止部3,3が金属製ホルダ−15,15により挟持
されており、これらホルダ−15,15はそれぞれサポ
−ト16,17に固定されている。
【0024】一方のサポ−ト16は前記ステム13に封
着したウエルズ18に溶接されているとともに、他方の
サポ−ト17は前記トップ部12に弾性片20…を介し
て弾着されている。
【0025】そして、発光管1の一方の主電極4aは上
記一方のサポ−ト16に接続されており、他方の主電極
4bは発光管1から遠ざかるように迂回して配置された
リード線21を介して他のウエルズ19に接続されてい
る。
【0026】そして始動用補助電極5は、始動器に接続
されている。すなわち、補助電極5は図2にも示すよう
に、補助抵抗22を介して常閉型バイメタルスイッチ2
3に接続されている。これら補助抵抗22と常閉型バイ
メタルスイッチ23との接続部分には限流抵抗24と点
灯管25からなる直列回路が接続されている。
【0027】常閉型バイメタルスイッチ23は他のウエ
ルズ19に接続されており、点灯管25は一方のサポ−
ト16に接続されている。このため、図2に示すよう
に、常閉型バイメタルスイッチ23と限流抵抗24と点
灯管25は直列回路を構成しており、この直列回路は発
光管1に対して並列に接続されている。
【0028】このような構成のメタルハライドランプ1
00は、図2に示すように、水銀ランプ用安定器、すな
わち単コイル形チョーク安定器27に接続されて点灯さ
れるようになっており、この単コイル形チョーク安定器
27は商用電源28に接続されている。単コイル形チョ
ーク安定器27は、ランプ電圧が130±15Vの場
合、安定器の定格2次電圧は200〜220Vでランプ
を点灯させるものである。したがって、図2に示す点灯
回路が本発明の点灯装置に相当する。
【0029】また、上記メタルハライドランプ100
は、図3に示すように、照明器具30に収容されて使用
される。本例の照明器具30は下面が開放された反射体
31を有し、この反射体31の天井面にソケット32を
備えており、上記メタルハライドランプ100はその口
金14を上記ソケット32に螺合することにより照明器
具30に取り付けられる。なお、33は放熱孔である。
したがって、図3の構造が本発明の照明装置に該当す
る。
【0030】このような構成の実施例について作用を説
明する。ランプ100を安定器27を介して電源28に
つなぐと、安定器27の2次側電圧がランプに印加され
る。すると、主電極4a、4b間に上記安定器27の2
次側電圧が印加されると同時に、常閉型バイメタルスイ
ッチ23が閉じているので常閉型バイメタルスイッチ2
3、限流抵抗24および点灯管25の直列回路に電流が
流れる。点灯管25は点灯管自身のグロー放電にて接点
が開閉され、電流の通断を繰り返す。このため常閉型バ
イメタルスイッチ23、限流抵抗24および点灯管25
の直列回路に、安定器27のインダクタンスによるパル
ス電圧が発生する。このパルス電圧は安定器の2次電圧
に重畳されて上記主電極4a、4b間に印加されるとと
もに、一方の主電極4aとこれに近接して配置された始
動用補助電極5との間にも印加される。主電極4aと始
動用補助電極5は距離的に近いからこれら主電極4aと
始動用補助電極5の間にグロ−放電が発生する。このグ
ロ−放電は、主電極4a,4b間のア−ク放電を誘起
し、よって主電極4a,4b間でア−ク放電が発生し、
発光管1が始動点灯される。
【0031】発光管1の始動後は、発光管1からの輻射
熱を受けて、また外管10内の対流熱を受けて常閉型バ
イメタルスイッチ23が加熱されるから開放される。こ
のため、点灯管25への通電が停止され、よって、点灯
管25は発光管1の点灯中は作動しない。
【0032】ランプが点灯すると、ハロゲンサイクルに
より金属ハロゲン化物が金属とハロゲンとに分解され、
またその結合を繰り返す。本実施例では金属ハロゲン化
物として、少なくともハロゲン化ナトリウムとハロゲン
化セシウムが用いられており、すなわちヨウ化ナトリウ
ムNaIとヨウ化スカンジウムScI3 およびヨウ化セ
シウムCsIが用いられている。
【0033】ヨウ化セシウムCsIはヨウ化ナトリウム
NaIに比べて低温でも分解し易い特性があるから、バ
ルブ壁付近ではヨウ化セシウムがヨウ素IとセシウムC
sに分解され、よって管壁付近にセシウムCsが多量に
存在することになる。セシウムはナトリウムに比べて原
子が大きいので石英を透過することはない。そして、管
壁付近でセシウムCsの存在比率が高くなると、ナトリ
ウムの存在割合が低くなる。よって管壁付近のナトリウ
ムの量が少なくなり、よってナトリウムが石英を抜け出
るのが防止されるようになる。
【0034】このため、可視光の発光に寄与するナトリ
ウムが長期に亘り消失を抑止されるから光束維持率が高
くなり、またランプ電圧の上昇を抑えて安定点灯を維持
し、立消えを防止することができる。よって、寿命特性
が向上する。
【0035】しかも、セシウムCsの発光は主として赤
外線領域であるから、ヨウ化ナトリウムNaIやヨウ化
スカンジウムScI3 にヨウ化セシウムCsIを混ぜて
用いても、これらヨウ化ナトリウムNaIやヨウ化スカ
ンジウムScI3 の色温度、演色性などの光色への影響
は少ない。
【0036】特に、メタルハライドランプ100を、図
2に示すように、水銀ランプ用単チョークコイル形安定
器27を用いて点灯させる場合、水銀ランプ用単チョー
クコイル形安定器27の2次電圧はメタルハライドラン
プ専用の安定器に比べ低いことから、ランプ側でランプ
電圧が上昇すると立消えし易くなるという心配がある。
本発明の場合、上記した通り、ヨウ化ナトリウムNaI
やヨウ化スカンジウムScI3 にヨウ化セシウムCsI
を混ぜて用いたから、ヨウ化セシウムのハロゲン分離作
用によりナトリウムの石英抜けを防止し、もってランプ
電圧の上昇を抑えることができ、水銀ランプ用単チョー
クコイル形安定器27を用いても立消えを防止すること
ができる。
【0037】
【実施例】定格100Wクラスのメタルハライドランプ
について実験した結果を説明する。定格100Wクラス
のメタルハライドランプは、バルブ2の内径が10.0
mm、電極間距離が18mmに設定されており、よって内容
積はほぼ2ccである。このバルブ2内には、18mgの水
銀と、8.33mgのヨウ化ナトリウムNaI、1.67
mgのヨウ化スカンジウムScI3 および0.4mgのヨウ
化セシウムCsIが封入されており、かつアルゴンが3
0Torr封入されている。
【0038】よって、ヨウ化ナトリウムNaIの封入量
A(mg/cc)に対するヨウ化セシウムCsIの封入量B
(mg/cc)との封入比B/Aは、0.048であり、ヨ
ウ化セシウムCsIの封入量B(mg/cc)は0.2mg/
ccである。
【0039】このような100Wタイプのメタルハライ
ドランプ100の特性を、図4、図5および図6に示
す。図4は、ヨウ化ナトリウムNaIの封入量Aに対す
るヨウ化セシウムCsIの封入量Bの比(B/A)と、
6000時間点灯後における立消え電圧との関係を示す
図である。同図から、ランプ電圧の上昇を170V以下
に抑えるためにはB/Aを0.01以上にしなければな
らないことが確認される。
【0040】また、図5は、ヨウ化ナトリウムNaIの
封入量Aに対するヨウ化セシウムCsIの封入量Bの比
(B/A)と、6000時間点灯後における光束維持率
との関係を示す図である。同図から、光束維持率を80
%以上に維持するにはB/Aを0.01以上にしなけれ
ばならないことも確認される。
【0041】さらに、図6は、ヨウ化ナトリウムNaI
の封入量Aに対するヨウ化セシウムCsIの封入量Bの
比(B/A)と、ヨウ化セシウムCsIを全く封入しな
い場合を100として比較した初期光束値の割合を示す
図である。この図6から、初期光束値を90%以上に維
持しようとすれば、B/Aを0.3以下に抑える必要が
あることが判った。これは、以下の理由による。すなわ
ち、ヨウ化セシウムCsIは可視光に発光域をもたず赤
外線域に発光域を有するから、ヨウ化セシウムCsIを
あまり多く混合し過ぎるとこの発光は可視光の発光に寄
与せず、むしろ他のヨウ化ナトリウムNaIやヨウ化ス
カンジウムScI3 の発光比率を低下させることにな
り、この結果初期光束値が低くなる。
【0042】このようなことから、ヨウ化ナトリウムN
aIの封入量Aに対するヨウ化セシウムCsIの封入量
Bの比(B/A)は、0.01以上0.3以下に制限す
る必要がある。
【0043】そしてまた、ヨウ化セシウムの封入量B
は、0.025(mg/cc)〜1.6(mg/cc)の範囲に
規制する必要がある。ヨウ化セシウムの封入量Bが0.
025(mg/cc)未満であると、ヨウ化セシウムを封入
する初期の目的を達成できず、すなわちハロゲンと分離
したセシウムが石英の管壁付近に多量に存在してナトリ
ウムの存在を邪魔し、この結果ナトリウムの石英抜けを
防止するという作用が期待できず、よってランプ電圧が
上昇して立消えし易い。またヨウ化セシウムの封入量B
が1.6(mg/cc)を越えると、ナトリウムの消失を防
止してランプ電圧の上昇を抑える作用に優れるが、赤外
線域に発光領域をもつセシウムの発光量が増すため、割
合として可視光の発光割合が低下し、初期の光束値が9
0%以下にまで低下する。
【0044】なお、上記実施例では100Wクラスのメ
タルハライドランプについて説明したが、本発明のメタ
ルハライドランプは100W〜2kWクラスでも実施可
能である。
【0045】
【発明の効果】以上説明した通り請求項1の発明による
と、ハロゲン化セシウムがナトリウムの消失を抑制する
から、光束維持率を高くするとともに、水銀ランプ用安
定器に接続して点灯されるメタルハライドランプであっ
ても、ランプ電圧の上昇を抑え、立消えを防止すること
ができ、かつ初期光束値を高くすることができる。
【0046】また、請求項2の発明によれば、ハロゲン
化セシウムの封入量Bを適量に規制したから、光束維持
率を高くし、かつ立消えを防止することができ、さらに
初期光束値を高くすることができる。
【0047】請求項3の発明によれば、安定器として水
銀ランプ用安定器を用いても、つまり2次電圧が低くて
も、ランプ電圧の上昇を抑えることができるから確実な
始動を可能にする。
【0048】請求項4の発明によれば、水銀ランプ用安
定器に接続して点灯されるメタルハライドランプであっ
ても、外管内に始動器を内蔵しているから始動が促さ
れ、確実な始動が可能になる。
【0049】請求項5の発明によれば、始動器は点灯管
を含むから、点灯管にて発生するパルス電圧により放電
を開始させることができ、構造が簡単である。請求項6
の発明および請求項7の発明によれば、請求項1ないし
請求項5のメタルハライドランプのもつ有効性を活用し
た点灯装置および照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示し、メタルハライドラン
プの側面図。
【図2】同実施例の点灯回路を示す図。
【図3】同実施例のメタルハライドランプを用いた照明
装置の一部断面した側面図。
【図4】ヨウ化ナトリウムの封入量Aに対するヨウ化セ
シウムの封入量Bの比(B/A)と、6000時間点灯
後における立消え電圧との関係を示す図。
【図5】ヨウ化ナトリウムの封入量Aに対するヨウ化セ
シウムの封入量Bの比(B/A)と、6000時間点灯
後における光束維持率との関係を示す図。
【図6】ヨウ化ナトリウムの封入量Aに対するヨウ化セ
シウムの封入量Bの比(B/A)と、ヨウ化セシウムを
全く封入しない場合を100として比較した初期光束値
の割合を示す図。
【符号の説明】 1…発光管 2…バルブ 4a,4b…主電極 5…始動用補助電極 10…外管 25…点灯管 27…水銀ランプ用安定器 100…メタルハライドランプ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極が封装された気密容器と;この気密
    容器に封入され、ハロゲン化ナトリウムおよびハロゲン
    化セシウムを含み、ハロゲン化ナトリウム量をAmg/c
    c、ハロゲン化セシウム量をBmg/ccとした場合、
    0.01≦B/A≦0.3 の関係を満足する放電媒体
    と;を具備し、2次側の定格実効電圧が200〜220
    Vとなるチョーク形安定器で点灯されることを特徴とす
    るメタルハライドランプ。
  2. 【請求項2】 ハロゲン化セシウムの封入量Bは、 0.025(mg/cc)≦B≦1.6(mg/cc) であることを特徴とする請求項1に記載のメタルハライ
    ドランプ。
  3. 【請求項3】 上記チョーク形安定器は水銀ランプ用安
    定器であることを特徴とする請求項1または請求項2に
    記載のメタルハライドランプ。
  4. 【請求項4】 上記気密容器は外管に収容されており、
    この外管には上記気密容器とともに始動器が収容されて
    いることを特徴とする請求項1および請求項3のいずれ
    か一に記載のメタルハライドランプ。
  5. 【請求項5】 上記始動器は点灯管を有することを特徴
    とする請求項4に記載のメタルハライドランプ。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし請求項5のいずれか一に
    記載のメタルハライドランプと;2次側の定格実効電圧
    が200〜220Vとなるチョーク形安定器を有し、上
    記ランプを点灯させる点灯回路と;を具備したことを特
    徴とするメタルハライドランプの点灯装置。
  7. 【請求項7】 請求項1ないし請求項5のいずれか一に
    記載のメタルハライドランプと;このランプを保持した
    照明器具と;を具備したことを特徴とする照明装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011526411A (ja) * 2008-07-02 2011-10-06 オスラム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 高圧緩衝ガスを有するメタルハライド放電ランプ

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