JPH11509679A - 高圧放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、セラミック壁を持つ放電容器と少なくとも希ガス及び金属を有する充填物とを具備する高圧放電ランプに関する。本発明はまた、上記高圧放電ランプを点火し動作させるために適する電気回路ユニットにも関する。本発明によると、上記ランプは、電気回路ユニットをさらに具備する。

Description

【発明の詳細な説明】 高圧放電ランプ 技術分野 本発明は、放電空間を封止するセラミック壁を具備する放電容器と、少なくと も希ガス及び金属を有する充填物とを具備する高圧放電ランプに関する。 本発明はまた、この高圧放電ランプを点火し動作させるのに適する電気回路ユ ニットにも関する。 背景技術 冒頭に述べた種類のランプは、ヨーロッパ特許公報A-0215524から知られてい る。この既知のランプは、少なくとも一つのハライド金属を含む放電容器を持つ メタルハライドランプである。この既知のランプは、その比較的小さな大きさ等 のため、例えばショーウィンドウ、スポーツ施設等のためのインテリア照明とし てとても適している。このランプにより放射される光は、色温度が３０００Ｋ乃 至４０００Ｋの範囲内であり、演色評価数Ｒａが８０又はそれ以上であり、且つ 高い照明効率であるような非常に良好な光学的特性を持つ。 明細書及び請求の範囲で、「セラミック壁」という言葉は、例えばサファイア 又は濃密に焼結した多結晶質のＡｌ₂Ｏ₃のような酸化金属、又は例えばＡＩＮの ような窒化金属で出来た壁を言うと理解されたい。放電容器は、充填材料として １つ以上のハライド金属と少なくとも１つの希ガスとを含む。加えて、この既知 のランプは、充填物として水銀を含む。このランプは、放電容器の小さな寸法を 考慮すると小型化にとても適しているように見えるけれども、分離した回路ユニ ットがこのランプを動作させる必要のために残っている。これは、ランプの広範 な応用を妨げる不具合である。 発明の開示 本発明は、上記不具合を除去する手段を提供することを目的とする。本発明に よると、冒頭に述べた種類のランプは、この目的のためにさらに、電気的回路ユ ニットを具備することを特徴とする。前記ランプ内にこの電気回路を組み込むこ とは、このランプが公的電源に直接接続できることを達成する。このことは、ラ ンプの応用の可能性を飛躍的に増大させる。しかしながら、前記回路ユニットが 電気的ユニットであることがこのための要件である。これらの条件の下だけで前 記回路ユニットの小型化、従って前記ランプの充分な小型化が実現できるからで ある。 前記回路ユニットからの高周波供給源により高い周波数でランプを動作するこ とは、小型化の可能な最適利用のために好ましい。好ましくは、前記ランプは、 音響共振によるランプの不安定性が起こる可能性をできるだけ防ぐために最大４ ０ｋＨｚの周波数で動作される。他方、前記ランプは、好ましくはノイズの害を 防止するために少なくとも１９ｋＨｚの周波数で動作される。 メタルハライドランプの場合のように放電容器の複雑な充填の場合でも、放電 容器の製造時にとても正確で再製できる寸法合わせを通じて音響共振なしに動作 できるような再製できるやり方で、ランプを製造できることがわかった。放電容 器の製造時にとても正確で再製できる寸法合わせのこの要件は、放電容器がセラ ミック壁を持つならば所望の程度の小型化と協力してやっと満足できることがわ かった。この観点から、放電容器は放電空間を封止し内長Ｌを持つ円柱部を持ち 、上記放電容器が上記放電空間の領域で内径Ｄである円形の横断面を持ち、Ｌ≦ Ｄ≦１．２Ｌを満たすことが、好ましいことがわかった。ランプの動作中放電容 器に生じ得る最小の長手方向共振周波数は、可能な最小の周波数を持つ半径又は アジマス共振と匹敵する値を持つことがわかった。 小型化及び応用可能性の更なる拡がりは、ランプが３０Ｗを越えない定格を好 ましくは持つことで実現できる。放電容器により封止された放電空間が、最大３ ３ｍｍ³の容積を持つことが好ましい。ランプの有利な実施例では、放電容器は 、放電空間を封止し最大３．５ｍｍの内長Ｌを持つ円柱部を有する。この場合、 可能な最小の長手方向の共振周波数が６０ｋＨｚより低くないことがわかった。 半径又はアジマス共振は、放電容器が放電空間の領域で最大３．５ｍｍの内径Ｄ である円形横断面を持つならば、６７ｋＨｚまたはそれ以上の可能な最小周波数 を 持つことがわかった。 本発明による上記ランプに使用される特に適した回路ユニットは、ハーフブリ ッジコンバータを有する回路ユニットである。このハーフブリッジコンバータは 、切換周波数で導通、非導通を択一的に行う２つの主切換手段を有する。この主 切換手段のこの切換周波数は同時に上記ハーフブリッジコンバータの切換周波数 を形成する。この回路ユニットは、たった２つの主切換手段を持つ簡易な構成の ため、小型化に良く、したがってランプに組み込むことができる。 ランプ点火のために、上記ハーフブリッジコンバータは、ランプが点火されな いときに共振周波数近くの振動状態に入るＬＣ回路を具備する。好ましくは、こ の振動は、上記ハーフブリッジコンバータの切換周波数の第３次高調波で起こる 。これにより生じる電流の値が比較的に制限されたままになるからである。 本発明による上記ランプのさらに好ましい実施例では、回路ユニットは、ハー フブリッジコンバータを制御するための制御回路を具備し、この制御回路は上記 ハーフブリッジコンバータの切換周波数に影響を与える手段を具備する。このこ とで、ＬＣ回路間の高電圧の発生が生じることをランプ点火中徐々に生じるさせ るようにできる。このことは、長いランプ寿命、特に電気回路ユニットの上記制 御回路の長い寿命を達成するために良い。好ましくは、上記ハーフブリッジコン バータの上記切換周波数の第３次高調波は、上記ＬＣ回路の共振周波数より僅か に高い。上記ハーフブリッジコンバータの切換周波数に影響を与えるための手段 により切換周波数は始めに一時的に高い値が与えられるということで、上記ＬＣ 回路間に起こる電圧が始めに制限されたままであり、上記ＬＣ回路は常時上記ハ ーフブリッジコンバータのための誘導負荷を形成することが達成される。 主切換手段を持つハーフブリッジコンバータを有する上記電気的回路ユニット は、ランプから分離できる別個のアダプタに組み込まれるためと同様にランプに 組み込まれるためにも適している。 放電容器への複数の電流導体が等しくない長さであるならば、ＬＣ回路の共振 を通じて発生する高電圧がより短い長さを持つ電流導体に与えられるべきである という信頼性のあるランプ点火を達成するために好ましい。 放電容器の充填物は、ハライド金属の代わりに、動作状態で白光を放射する高 圧ナトリウムランプをランプが形成するような量のＮａを有してもよい。このよ うなランプは、例えば米国公報第4,475,061号及び第5,097,176号から知られてい る。 好ましくは、本発明による上記ランプは、反射型ランプである。この反射型は 同時に、電気回路ユニットに対する適切な熱除けを構成する。 他の有利な実施例では、電気回路ユニットは、本発明による高圧放電ランプを 点火し動作させるために適していて、この電気回路ユニットは放電容器を通る一 定極性の電流を生成するための主切換手段を具備する。従って直流（ＤＣ）動作 するランプは、回路ユニットが非常に簡易な構成であり、従ってとてもコンパク トであり、ランプに組み込むのに非常に適しているという利点を持つ。ランプの 直流電流動作のための電気回路ユニットはまた、ランプから着脱可能な別個のア ダプタに組み込まれるためにも適している。 本発明の上述の及び他の特徴は、図を参照して、以下に詳細に説明されるだろ う。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明に係るランプを示し、第２図は、第１図のランプの放電容器 を示し、第３図は、第１図のランプの回路ユニットの回路図である。第１図及び 第２図は、実寸ではない。 発明を実施するための最良の形態 第１図では、参照番号１は、セラミック壁３１を持つ放電容器３と、少なくと も希ガス及び金属を有する充填物と、電気回路ユニット１００とを具備する高圧 放電ランプを示す。 上記放電容器は、透明なプレート１２により閉じられて反射板１３により形成 される空間１１０内に位置する。この反射板は、カップ１４によりランプキャッ プ１５に留められている。電気回路ユニット１００は、カップ１４、反射板１３ 及びランプキャップ１５により区切られる空間内に収容されている。電気回路ユ ニット１００は、電気的導体８０、９０によりランプキャップ１５の接続接触部 ８１、９１に接続されている。 放電容器３は、第２図に詳細に示される。上記放電容器は、電極４、５それぞ れの電気的リード素子用にセラミックプラグ３４、３５を両端に有するセラミッ ク壁３１を有する。これらリード素子は、例えばＭｏで出来たハライド抵抗部４ １、５１と、溶融セラミックシール１０によりガス封止して各プラグ３４、３５ に接続される部分４０、５０とをそれぞれ有する。上記部分４０、５０は、これ ら突き出ているプラグのものととても良く対応する膨脹係数を持つ金属から出来 ている。例えばＮｂは、非常に適した金属である。上記部分４０、５０は、詳細 には示されていないやり方で電気回路ユニット１００と導通する電流導体８、９ とそれぞれ接続される。上記放電容器は、放電空間１１を封止する円柱部３２を 有する。円柱部３２は、最大３．５ｍｍの内長Ｌを持つ。上記放電容器は、上記 放電空間の領域で最大３．５ｍｍの内径Ｄを持つ円形の横断面を持つ。 上記放電容器によりこのように封止された上記放電空間は、最大３３ｍｍ³の 容積を持つ。Ｌ≦Ｄ≦１．２Ｌの関係は、上記放電容器にも満足される。 電気回路ユニット１００は第３図に詳細に示され、参照番号８１、９１は、前 記ランプキャップの前記接続接触部を示す。Ｉはハーフブリッジコンバータであ り、ＩＩはこのハーフブリッジコンバータを制御するための制御回路であり、こ の制御回路は、上記ハーフブリッジコンバータの切換周波数に影響を与える手段 ＩＩＩを具備する。上記制御回路は、上記ハーフブリッジコンバータの主切換手 段の切換を止めるための手段ＩＶも具備する。これにより、ランプ間、特に上記 主切換手段と前記ＬＣ回路との間の電圧が、上記ＬＣ回路の共振の結果として受 け入れられない程高くなることが防止できる。 上記ハーフブリッジコンバータは、前記制御回路から来る切換信号により、導 通、非導通を択一的に為す２つの主切換手段２１、２２を有する。上記ハーフブ リッジコンバータはまた、ブリッジキャパシタ２３、２４も有する。ＬＣ回路２ ５は、点Ａと点Ｂとの間に接続され、インダクタンス２６及びキャパシタ２７を 有する。放電容器３は、キャパシタ２７と電気的に並列に接続される。インダク タンス２６及びキャパシタ２７の値は、上記ＬＣ回路の共振周波数が前記２つの 主切換手段の切換周波数の第３次高調波とほぼ対応するが、より小さいように選 ばれる。 前記制御回路は、切換信号の基を形成する制御ＩＣ３０を有し、この切換信号 により前記主切換手段は、導通、非導通を択一的に為す。インダクタンス２６は 、前記ハーフブリッジコンバータの前記主切換手段の切換を止めるための手段Ｉ Ｖの一部を形成する。この目的のため、インダクタンス２６は、２次巻き２６ａ を持つ変成器２８の１次巻きを形成する。２次巻き２６ａにより検出される電圧 は、スイッチ３３を導通させるための制御信号を形成し、これにより整流器ネッ トワーク及びＲＣフィルタの組み合わせ３６を介して、制御ＩＣ３０は遮断され る。 例えば供給電源電圧の低下により消えたランプを素早く再点灯するために、上 記組み合わせ３６は好ましくは、付加のタイマー回路３７を具備し、このタイマ ー回路３７によりある期間後非導通となって、前記制御ＩＣが再び動作可能にな る。 前記主切換手段の切換周波数において、始めの一時的な増大を達成するために 役立つ前記手段ＩＩＩは、前記制御ＩＣと接続されるタイマー回路を有する。実 際上、前記タイマー回路は、スイッチ４８により部分的に短い回路となるＲＣ回 路４５により形成される。前記手段ＩＩＩは、スイッチ４８により短い回路とで きる前記ＲＣ回路の部分間の電圧降下が、前記部分が短い回路となっていない間 切換周波数の増大を導くように、設計されている。 スイッチ４８は、前記制御ＩＣに供給するのにも役立つ補助の電圧源５５から 遅延ネットワーク４９を介して供給される。 上述のランプの実施例は現実的には、定格２０Ｗのランプである。 前記放電容器は、内長３ｍｍ、内径３ｍｍである円形の横断面の円柱部を有す る。このように封止された放電空間は、Ｈｇに加えて、ハライド金属ＮａＪ、Ｔ ＩＪ及びＤｙＪ₃を有する。前記放電容器はさらに、点火ガスとしてＡｒを有す る。 反射板１３により形成され、透明プレート１２により閉じられた空間は、Ｎ₂ 及びＫｒの混合物を含む充填物を有する。前記放電容器は、（図示されない）石 英ガラスのスリーブにより狭く封止される。前記ランプにより放射された光は、 通常の演色評価数Ｒａが８７であり、色温度Ｔ_cが３０００Ｋである。照明効率 は、６５１ｍ／Ｗである。 電気回路ユニット１００のハーフブリッジコンバータＩは、ランプ動作中２４ ｋＨｚの切換周波数を持つ。このランプが適切な供給源と接続されるとき、前記 切換周波数は、始めに２８ｋＨｚまで上昇する。遅延ネットワーク４９は、一時 的に上昇した切換周波数が１０ｍｓ後に２４ｋＨｚの切換周波数に変化するよう な大きさである。International Rectifier製ＩＲ２１５１が、制御ＩＣ３０と して用いられる。本発明によるランプに用いるのにとても適した他のＩＣは、SG S Thomson製Ｌ６５６９である。 主切換手段２Ｌ２２は各々、International Rectifier製ＩＲＦ７２０のＭＯ ＳＦＥＴにより形成される。ブリッジキャパシタ２３、２４は各々、２２０ｎＦ の容量値を持つ。インダクタンス２６は、自己誘導値３ｍＨを持ち、キャパシタ ２７は、１．８ｎＦの値を持つ。 前記ランプは、１２０Ｖ、６０Ｈｚの供給源で動作するのに適していて、この 目的のために前記電気回路ユニットは、ランプ接続接触部８１、９１とハーフブ リッジコンバータ１００との間に配された既知の（図示されていない）電圧上昇 ネットワークを有する。前記ハーフブリッジコンバータは、前記ランプが前記適 切な供給源に接続された後で２８ｋＨｚの高めの周波数でスイッチング（切換） を始める。前記ＬＣ回路の発振は、この間で５００Ｖの振幅を持つ前記放電容器 間電圧を導く。１０ｍｓ後、前記切換周波数は２４ｋＨｚまで徐々に減少し、前 記ＬＣ回路は共振状態に入り、１２００Ｖの振幅を持つ最大電圧が前記放電容器 間に生じる。前記制御ＩＣは、前記ランプが点火に失敗したならば５０ｍｓ後に 前記手段ＩＶにより切られる。４００ｍｓ後、タイマー回路３７は、スイッチ３ ３を非導通にし、前記制御ＩＣは再び動作可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リンデン アスウィン ヨハネス ゲルト ゥーダ オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ (72)発明者 キメルス アルチュール オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ (72)発明者 ファン デン ホーク ウィレム ヤコブ ス オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 放電空間を封止するセラミック壁を持つ放電容器と、少なくとも希ガス及 び金属を有する充填物を具備する高圧放電ランプにおいて、さらに、このランプ が電気回路ユニットを具備することを特徴とする高圧放電ランプ。 ２． 請求項１に記載のランプにおいて、このランプが最大４０ｋＨｚの周波数 で動作することを特徴とするランプ。 ３． 請求項１又は２に記載のランプにおいて、このランプが少なくとも１９ｋ Ｈｚの周波数で動作することを特徴とするランプ。 ４． 請求項１、２又は３に記載のランプにおいて、このランプが最大３０Ｗの 定格を持つことを特徴とするランプ。 ５． 請求項１、２、３又は４に記載のランプにおいて、前記放電容器が前記放 電空間を封止し内長Ｌを持つ円柱部を有し、前記放電容器が前記放電空聞の領域 で内径Ｄを持つ円形横断面を有し、Ｌ≦Ｄ≦１．２Ｌの関係が満たされているこ とを特徴とするランプ。 ６． 請求項１、２、３、４又は５に記載のランプにおいて、前記放電容器が最 大３３ｍｍ³の容積を持つことを特徴とするランプ。 ７． 請求項６に記載のランプにおいて、前記放電空間を封止する前記円柱部の 前記内長が最大３．５ｍｍであることを特徴とするランプ。 ８． 請求項６又は７に記載のランプにおいて、前記放電容器が、前記放電空間 の前記領域で最大３．５ｍｍの内径Ｄを持つ円形横断面を持つことを特徴とする ランプ。 ９． 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の高圧放電ランプを点火し動作させ るために適する電気回路ユニットにおいて、前記回路ユニットは主切換手段を具 備したハーフブリッジコンバータを有することを特徴とする電気回路ユニット。 １０．請求項９に記載の電気回路ユニットにおいて、前記ハーフブリッジコンバ ータは、切換周波数を持ち、前記ランプが点火されないときランプ点火のために 共振周波数近傍の振動状態に入るＬＣ回路を具備することと、前記共振周波数が 前記ハーフブリッジコンバータの前記切換周波数の第３次高調波近 傍にあることとを特徴とする電気回路ユニット。 １１．請求項９又は１０に記載の電気回路ユニットにおいて、前記切換周波数が 一時的に高めの値を始めに持つようにして、前記ハーフブリッジコンバータの前 記切換周波数に影響を与える手段があることを特徴とする電気回路ユニット。 １２．請求項９、１０又は１１に記載の電気回路ユニットにおいて、前記回路ユ ニットが前記主切換手段を切り換えるための制御回路を具備し、当該制御回路が 前記ハーフブリッジコンバータの前記主切換手段を止めるための手段を有するこ とを特徴とする電気回路ユニット。 １３．請求項１乃至８の何れか一項に記載の高圧放電ランプを点火し動作させる ために適する電気回路ユニットにおいて、前記放電容器を通る一定極性の電流を 生成するための主切換手段を具備することを特徴とする電気回路ユニット。