JPH10302728A

JPH10302728A - 高圧金属蒸気放電灯

Info

Publication number: JPH10302728A
Application number: JP12146697A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Sasaki; 俊一佐々木; Takenobu Iida; 武伸飯田
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】停電等でランプ消灯後直ちに電源が復帰した
場合でも、電源復帰と同時に点灯することの可能な、始
動器内蔵型の高圧金属蒸気放電灯を提供する。【解決手段】ランプ外球３内に電気的に並列に接続し
た２本の発光管１ａ，１ｂを配設し、該発光管１ａ，１
ｂと並列に非線形セラミックコンデンサ２からなる始動
器を接続すると共に、前記非線形セラミックコンデンサ
２を、ランプ点灯中において非線形セラミックコンデン
サ２のキュリー温度以下の温度となるようなランプ外球
内の部位に配設して、高圧ナトリウムランプを構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、始動器を内蔵し
た高圧金属蒸気放電灯に関し、特に停電などによって放
電灯が消え、そして短時間の内に電源が復帰したとき
に、直ちに始動点灯できるようにした高圧金属蒸気放電
灯に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高圧金属蒸気放電灯は、一度消
してから短時間の内に再び該放電灯を始動させる場合に
は、非常に高いパルス電圧等が必要である。これは点灯
中の高圧金属蒸気放電灯の発光管内の蒸気圧力が高くな
っているため、絶縁破壊を起こすのに非常に高いパルス
電圧が必要とするからである。このような超高電圧パル
スをランプ内蔵始動器で発生させることは難しく、また
放電灯の外部に始動器を設置して超高電圧パルスを発生
させるようにしたとしても、そのような始動器は非常に
高価であると共に、点灯回路にも十分な絶縁性が要求さ
れ、システムとして高価になってしまい一般的ではな
い。

【０００３】そこで従来、ランプ外球内に発光管を並列
に２本配設し、一方の発光管が点灯していて停電等でラ
ンプが消え直ちに電源が復帰した場合、他方の発光管内
の圧力は高くないので、始動器が動作すると直ちに始動
するように構成した放電灯が実用化されている。そし
て、この種の放電灯においては、始動器は放電灯の外部
に配設されているのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、始動器
が放電灯の外部に配設されている場合には、放電灯が照
明器具に取り付けられていないときでも、始動器が動作
してしまう。また、放電灯が高圧ナトリウムランプのよ
うに外球内が真空となっている放電灯においては、発光
管がリークした場合などに、外部始動器により発生した
パルス電圧で外球内において異常な放電が発生してしま
うことがある。

【０００５】また、ランプ外球内に始動器が配設され、
且つ２本の発光管が並列に配設されている放電灯もある
が、この場合、内蔵始動器は放電灯点灯中動作しないよ
うにするために、熱応動バイメタルスイッチ等を始動器
に直列に配設し、バイメタルスイッチをランプ点灯中は
開となるようにしている。しかし、このようにバイメタ
ルスイッチを用いている場合、停電等でランプが消えた
後直ぐに電源が復帰しても、バイメタルスイッチは直ち
に復旧して閉とはならず、したがって始動器は動作せ
ず、他方の発光管を直ちに始動させることはできない。

【０００６】本発明は、従来の放電灯における上記問題
点を解決するためになされたもので、停電等でランプが
消えた後直ぐに電源が復帰した場合でも、電源復帰と同
時に点灯することの可能な、始動器内蔵型の高圧金属蒸
気放電灯を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明は、例えば特公平５−８７９４０号あるいは
特開平５−２９０９８５号等において開示されている高
圧ナトリウムランプの内蔵型始動器として用いられてい
る、非線形Ｖ−Ｑ特性を有するチタン酸バリウム等を主
体とする強誘電体からなる非線形セラミックコンデンサ
を、始動器に利用するものである。そして、更に、上記
問題点を解決するために、ランプ消灯後直ちに始動が可
能となるように複数の発光管を並列に接続して用い、ま
た上記始動器として用いる非線形セラミックコンデンサ
は何時でもパルス電圧を発生できるように、その温度を
キュリー温度より低い温度に保持しておくようにするも
のである。したがって請求項１記載の発明は、ランプ外
球と、該ランプ外球内に配設された電気的に並列に接続
されている複数の発光管と、前記発光管と並列に接続さ
れた非線形セラミックコンデンサを含む始動器とを備
え、該始動器を構成する非線形セラミックコンデンサ
は、ランプ点灯中において該非線形セラミックコンデン
サのキュリー温度以下の温度となるランプ外球内の部位
に配設して高圧金属蒸気放電灯を構成するものである。

【０００８】このように構成された高圧金属蒸気放電灯
が誘導性を示す安定器を介して交流電源に接続される
と、非線形セラミックコンデンサの飽和特性に基づくス
イッチング作用によって、安定器のインダクタンスによ
り半サイクル毎にパルス電圧を発生させ、これを発光管
に印加して、いずれかの発光管を始動させる。ランプ点
灯中、非線形セラミックコンデンサはそのキュリー温度
以下の温度に保持されているので、そのスイッチング特
性は常に有している。したがって、瞬間的な停電等で点
灯していた発光管が消え、直ちに電源が復帰した場合に
は、キュリー温度以下に保持されている非線形セラミッ
クコンデンサは直ちに高電圧パルスを発生する。この場
合、直前まで点灯していた発光管は、その内部の蒸気圧
が高くなっているために、その発光管は非線形セラミッ
クコンデンサにより発生するパルス電圧では始動できな
いが、直前まで点灯していなかった他方の発光管は直ち
に容易に始動することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に実施の形態について説明す
る。図１は、本発明に係る高圧金属蒸気放電灯の第１の
実施の形態を示す概略平面図で、図２はその回路構成図
である。図１及び図２において、１ａ，１ｂは電気的に
並列に接続された70Ｗの高圧ナトリウムランプ発光管、
２は始動器を構成する非線形セラミックコンデンサで、
一般にチタン酸バリウム粉末にチタン酸ストロンチュウ
ムやジルコニウム酸バリウム等と微量の希土類酸化物粉
末を加えて造粒し、円板状にプレス成形して大気中で焼
成し、両面に銀電極膜を形成したもので、ここでは直径
約18mm，厚さ0.7mm で、キュリー温度90℃のものを用い
ている。非線形セラミックコンデンサ２は発光管１ａ，
１ｂに並列に接続されて、排気された硬質ガラス製のラ
ンプ外球３内に収容され、高圧ナトリウムランプを構成
している。

【００１０】この実施の形態では、ランプ外球３として
は、最大外径Ｄが 116mmで、口金を含めた長さＬが 290
mmの寸法のものが用いられ、２本の発光管１ａ，１ｂは
ランプ外球３の長さ方向に沿って平行に配列され、それ
らの中心部分がランプ口金端よりＬ′＝185mm に位置す
るように配置されている。また、円板状の非線形セラミ
ックコンデンサ２は、点灯中の温度がそのキュリー温度
以下となるような位置、この実施の形態では発光管１
ａ，１ｂの口金方向の端部より円板の端面までの距離ｄ
＝50mm離れた部分に配置されている。そして、このよう
に構成されている高圧ナトリウムランプは、チョークコ
イル等の安定器４を介して交流電源（例えば、 200Ｖ／
50ＨZ ）５に接続され、点灯されるようになっている。

【００１１】次に、このように構成された高圧ナトリウ
ムランプの動作について説明する。電源５が投入される
と、安定器４を通して正の半サイクルの電圧が非線形セ
ラミックコンデンサ２に印加され、充電電流が流れる。
その充電電流は充電電荷が飽和する時点、すなわち非線
形セラミックコンデンサ２の飽和電圧に達した時点で急
激に零になる。このとき安定器４のインダクタンスによ
り大きな正のパルス電圧が発生し、発光管１ａ，１ｂに
電源電圧と共に印加される。次に負の半サイクルにおい
ても同様にして負のパルス電圧が発生し、これらのパル
ス電圧により、発光管１ａ，１ｂのいずれか例えば発光
管１ａが始動点灯される。

【００１２】このような点灯状態において、瞬間的な停
電等により点灯していた発光管１ａが消え、直ちに電源
が復帰した場合、例えば 0.5秒間程度ＯＦＦした後電源
がＯＮしたような場合には、非線形セラミックコンデン
サ２はキュリー温度より低い温度の部位に配置されてい
るため、直ちにそのスイッチング動作を再開し、パルス
電圧を発生させる。この場合、その直前まで点灯してい
た発光管１ａは、発光管内の蒸気圧が高くなっているた
めに、非線形セラミックコンデンサ２によるパルス電圧
では再始動できないので、それまで点灯していなかった
他方の発光管１ｂが直ちに始動点灯する。

【００１３】次に、第２の実施の形態について説明す
る。図３は第２の実施の形態の高圧ナトリウムランプを
示す回路構成図である。図１及び図２に示した第１の実
施の形態は、発光管の始動に高いパルス電圧を必要とし
ない高圧ナトリウムランプに適用できるもので、通常 1
10Ｗ以下の高圧ナトリウムランプに適用されるものであ
るが、この図３に示した第２の実施の形態は、比較的高
いパルス電圧を印加しないと始動できない 150Ｗ以上の
高圧ナトリウムランプや、インダクタンスが小さい高ワ
ット用の安定器と組み合わせて点灯される場合に適用さ
れるものである。

【００１４】図３に示すように、この実施の形態は、始
動器を構成する第１の実施の形態で用いたものと同様な
構成の非線形セラミックコンデンサ２に、ＳＳＳ素子の
ような双方向性二端子半導体スイッチ11を直列に接続し
たもので、ここでは、ブレークオーバ電圧Ｖ_BOが 220Ｖ
のものを用いている。なお12は半導体スイッチ11に並列
に接続されたパルス位相制御用抵抗素子で、ここでは 1
00ｋΩで１／４Ｗ定格の炭素被膜抵抗器が用いられてい
る。また、半導体スイッチ11は通常ランプ外球３内には
配置されず、口金部分に配置されるようになっている。

【００１５】このように構成された高圧ナトリウムラン
プは、交流電源電圧の各半サイクルにおいて半導体スイ
ッチ11のブレークオーバ電圧を越えた時点で、非線形セ
ラミックコンデンサ２の急激な充電が行われ、直ちに飽
和電圧に達して電流を急激に遮断する。このため、より
振幅の大きいパルス電圧を発生し、高ワットのランプを
容易に始動させることができる。瞬間的な停電等による
消灯直後に電源が復帰した場合の動作は、第１の実施の
形態と同様である。

【００１６】ところで、第２の実施の形態においても、
非線形セラミックコンデンサは外球内において点灯中の
温度がキュリー温度以下となる部位に配設するものであ
るが、半導体スイッチのブレークオーバ電圧（ＯＮ動作
開始電圧）Ｖ_BOが低い場合には、第１の実施の形態と同
じように、ランプ点灯中の電圧で始動器が動作し、非線
形セラミックコンデンサが自己発熱する。ランプが密閉
器具内で点灯されるなどの点灯条件によっては、非線形
セラミックコンデンサの温度がキュリー温度を越えてし
まう場合がある。このような状態の発生を防止するた
め、密閉器具内で点灯されるランプの場合には、ランプ
のワット数に拘らず第２の実施の形態の半導体スイッチ
を合わせ用いた始動器を用い、且つ始動器の動作開始電
圧がランプ電圧以上になるように、ブレークオーバ電圧
を選択した半導体スイッチを用いる。

【００１７】本実施の形態の場合、始動器の動作開始電
圧（半導体スイッチのブレークオーバ電圧Ｖ_BOと非線形
セラミックコンデンサの抗電圧Ｖ_Cとを加えた電圧）
は、室温（25℃）において実効値で約 190Ｖ（ピーク値
では約 270Ｖ）であった。またランプ点灯中の状態、す
なわち非線形セラミックコンデンサの温度が約60℃の場
合は、始動器の動作開始電圧は実効値で約 180Ｖ（ピー
ク値では約 255Ｖ）であった。そして、本実施の形態の
高圧ナトリウムランプのランプ電圧は実効値で80〜90Ｖ
（ピーク値では 130〜150 Ｖ）であったので、ランプ電
圧によって始動器が動作することはなかった。

【００１８】次に、第３の実施の形態について説明す
る。この実施の形態は、図１及び図２に示した第１の実
施の形態の高圧ナトリウムランプにおいて、万一ランプ
が始動しなくなった場合に、始動器の発生するパルス電
圧を停止させる機能をもたせるようにしたものである。
すなわち、図４に示すように、発光管１ａ，１ｂに並列
に抵抗素子21とランプ点灯時開となるバイメタルスイッ
チ22の直列回路を接続し、且つ抵抗素子21のリード線に
非線形セラミックコンデンサ２を取り付けるなどして、
抵抗素子21の発生熱が輻射や伝導によって非線形セラミ
ックコンデンサ２に伝わって加熱するように構成されて
いる。この非線形セラミックコンデンサ加熱用の抵抗素
子21としては、55ｋΩで１／４Ｗ定格の炭素被膜抵抗器
が用いられる。

【００１９】このように構成した高圧ナトリウムランプ
を、チョークコイル型の安定器４を介して交流電源５に
接続して始動点灯しようとしたときに、ランプが始動し
なかった場合、バイメタルスイッチ22を介して抵抗素子
21に電流が流れ発熱する。そして、その発熱が輻射や伝
導によって非線形セラミックコンデンサ２へ伝わって加
熱され、その温度がキュリー温度を越えた時点で非線形
セラミックコンデンサ２はスイッチング特性を消失し、
パルス電圧の発生を終止する。したがって、ランプの異
常時における安全機能をもたせることかできる。

【００２０】なお、本実施の形態において、ランプの点
灯により開となるバイメタルスイッチ22を設けている理
由は、バイメタルスイッチを設けない場合には、正常に
ランプが点灯しているときに抵抗素子21にランプ電圧が
印加されて加熱され、したがって、非線形セラミックコ
ンデンサ２を点灯中温度がキュリー温度以下となる部位
に配置させておいても、発光管による加熱に抵抗素子の
発熱による加熱が加わって、非線形セラミックコンデン
サ２の温度がキュリー温度を越えてしまうことが発生す
るのを防止するためである。

【００２１】次に、第４の実施の形態を図５に基づいて
説明する。この実施の形態は、図３に示した第２の実施
の形態の比較的高ワットの高圧ナトリウムランプにおい
て、万一ランプの始動ができなくなった場合、第３の実
施の形態と同様に、始動器の発生するパルス電圧を停止
させる機能をもたせるようにしたもので、図３に示した
高圧ナトリウムランプに、図５に示すように、発光管１
ａ，１ｂに並列に抵抗素子21と点灯時開となるバイメタ
ルスイッチ22の直列回路を接続し、且つ抵抗素子21の発
生熱で非線形セラミックコンデンサ２が加熱されるよう
に配置して構成するものである。なお、この実施の形態
における非線形セラミックコンデンサ２，抵抗素子12及
び21，並びに半導体スイッチ11は、上記第１，２，３の
各実施の形態と同じ仕様の素子を使用している。

【００２２】このように構成した高圧ナトリウムランプ
の不点時における動作は、図４に示した第３の実施の形
態の高圧ナトリウムランプと同様である。なお、上記各
実施の形態においては、２本の発光管を用いて高圧ナト
リウムランプを構成したものを示したが、発光管は２本
に限らず、３本以上電気的に並列に接続して用いること
もでき、同様な作用効果を得ることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、ランプ外球内に配設した並列に接
続された複数の発光管と該発光管に並列に接続した非線
形セラミックコンデンサを有する始動器とを備え、非線
形セラミックコンデンサをランプ点灯中温度がキュリー
温度以下となるランプ外球内の部位に配設して高圧金属
蒸気放電灯を構成しているので、瞬間的な停電等で消灯
し直ちに電源が復帰した場合には、始動器が直ちに作動
し、直前まで点灯していた以外の発光管を直ちに始動さ
せ放電灯を点灯させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高圧金属蒸気放電灯の第１の実施
の形態を示す概略平面図である。

【図２】図１に示した第１の実施の形態の回路構成図で
ある。

【図３】第２の実施の形態を示す回路構成図である。

【図４】第３の実施の形態を示す回路構成図である。

【図５】第４の実施の形態を示す回路構成図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ高圧ナトリウムランプ発光管２非線形セラミックコンデンサ３ランプ外球４安定器５交流電源 11 双方向性二端子半導体スイッチ 12 パルス位相制御用抵抗素子 21 非線形セラミックコンデンサ加熱用抵抗素子 22 バイメタルスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ランプ外球と、該ランプ外球内に配設さ
れた電気的に並列に接続されている複数の発光管と、前
記発光管と並列に接続された非線形セラミックコンデン
サを含む始動器とを備え、該始動器を構成する非線形セ
ラミックコンデンサは、ランプ点灯中において該非線形
セラミックコンデンサのキュリー温度以下の温度となる
ランプ外球内の部位に配設されていることを特徴とする
高圧金属蒸気放電灯。
【請求項２】前記始動器は、非線形セラミックコンデ
ンサと直列に接続した半導体スイッチを備えていること
を特徴とする請求項１記載の高圧金属蒸気放電灯。
【請求項３】前記非線形セラミックコンデンサと該非
線形セラミックコンデンサと直列に接続した半導体スイ
ッチとを備えている始動器の動作開始電圧は、ランプ点
灯中の発光管両端間のランプ電圧以上に設定されてお
り、ランプ点灯中に該始動器が動作しないように構成さ
れていることを特徴とする請求項２記載の高圧金属蒸気
放電灯。
【請求項４】前記発光管に並列に接続された、冷間時
閉となる接点をもつ熱応動バイメタルスイッチと抵抗体
の直列回路を備え、前記抵抗体で発生する熱で前記非線
形セラミックコンデンサが加熱されるように構成されて
いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記
載の高圧金属蒸気放電灯。