JPS5821797B2 - High pressure steam discharge lamp lighting device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高圧蒸気放電灯、特に高圧水銀ランプ、メタ
ルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ等の点灯装置
に関するものであり、更に詳細には主電極および補極を
有する発光管を具備した高圧蒸気放電灯にグローランプ
スイッチを使用した簡単な始動回路を付属せしめること
により低電圧始動を可能とした高圧蒸気放電灯点灯装置
に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a lighting device for a high-pressure vapor discharge lamp, particularly a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a high-pressure sodium lamp, etc., and more specifically, it relates to a lighting device for a high-pressure vapor discharge lamp, such as a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a high-pressure sodium lamp, etc., and more specifically to a lighting device having a main electrode and a complementary electrode. The present invention relates to a high-pressure steam discharge lamp lighting device that enables low-voltage starting by attaching a simple starting circuit using a glow lamp switch to the high-pressure steam discharge lamp.

従来一般に知られている高圧水銀ランプおよびメタルハ
ライドランプの構造および接続方法を示すと第２図のご
とくである。The structures and connection methods of conventionally known high-pressure mercury lamps and metal halide lamps are shown in FIG.

すなわち、石英発光管１の両端には、タングステン棒の
まわりにタングステンコイルを巻いてなる一対の主電極
２，３が封着されており、少なくともその一方の主電極
（図においては主電極３）の近傍に細いタングステン線
からなる起動用の補極４が設けられている。That is, a pair of main electrodes 2 and 3 made of a tungsten coil wound around a tungsten rod are sealed at both ends of the quartz arc tube 1, and at least one of the main electrodes (main electrode 3 in the figure) A starting commutator pole 4 made of a thin tungsten wire is provided near the tungsten wire.

この補極４は通常２０〜３０にΩ程度の抵抗値を有する
抵抗５を介して他方の主電極２側に接続されている。This commutator pole 4 is connected to the other main electrode 2 via a resistor 5 having a resistance value of usually 20 to 30 Ω.

そして、この発光管１と抵抗５とは通常外管パルプ（図
示せず）の内部に封入されていて、２本の導入線は安定
器を介して電源（図示せず）の両端に接続されている。The arc tube 1 and the resistor 5 are usually sealed inside an outer tube pulp (not shown), and the two lead-in wires are connected to both ends of a power source (not shown) via a ballast. ing.

そして、高圧水銀ランプにあっては、上記発光管１内に
は約２５Ｔｏｒｒのアルゴンガスと所定量の水銀とが封
入されており、またメタルハライドランプにあっては約
２５ Ｔｏｒｒのアルゴンガスと所定量の水銀と適量の
金属ハロゲン化物とが封入されている。In a high-pressure mercury lamp, the arc tube 1 is filled with about 25 Torr of argon gas and a predetermined amount of mercury, and in a metal halide lamp, about 25 Torr of argon gas and a predetermined amount of mercury are sealed in the arc tube 1. of mercury and an appropriate amount of metal halide are enclosed.

このランプの点灯は次のようにして行なわれる。The lighting of this lamp is performed as follows.

すなわち、電源電圧が安定器を介して発光管１の両端間
に印加されると、まず起動用補極４と一方の主電極３と
の間で補助放電が行なわれるが、抵抗５によりこの補助
放電電流は通常５ｍＡ前後に制限される。That is, when a power supply voltage is applied between both ends of the arc tube 1 via the ballast, an auxiliary discharge is first generated between the starting commutative electrode 4 and one of the main electrodes 3; The discharge current is usually limited to around 5mA.

ついで放電は主電極２，３間に移行し、両生電極が充分
に加熱され、主放電（アーク放電）に移行する。Then, the discharge shifts between the main electrodes 2 and 3, the amphib electrodes are sufficiently heated, and the discharge shifts to the main discharge (arc discharge).

しかしながら、メタルハライドランプでは一般に補極４
と一方の主電極３との間の補助放電、および両生電極２
，３間の主放電の開始電圧は２００Ｖ以上であるため、
通常の２００■商用文流電源では直接始動させることが
困難であり、このため一般には昇圧型の安定器を用いて
高電圧を発生させ、これを発光管両端間に印加するとい
う方法が採られている。However, in metal halide lamps, the interpolation is generally 4
and one main electrode 3, and the amphibious electrode 2
Since the starting voltage of the main discharge between , 3 is 200V or more,
It is difficult to start the lamp directly with a normal 200cm commercial power supply, so the general method is to use a step-up ballast to generate a high voltage and apply this across both ends of the arc tube. ing.

したがって、安定器は大型かつ高価となるため、この種
ランプの普及が妨げられている一因となっている。Therefore, the ballast becomes large and expensive, which is one of the reasons why this type of lamp is not popularized.

また、始動電圧を低下させる他の一方法として、主電極
の一方に予熱電極を用い、この予熱電極と他方の主電極
とをバイメタルを介して接続し、始動に際してはバイメ
タルスイッチを通して予熱電極を通電加熱し、しかる後
にバイメタルスイッチを開かせることによって発生する
パルス電圧によりランプを点灯せしめるという方法も提
案されて。Another method for reducing the starting voltage is to use a preheating electrode on one of the main electrodes, connect this preheating electrode to the other main electrode via a bimetal, and then energize the preheating electrode through a bimetal switch during starting. A method has also been proposed in which the lamp is lit using a pulsed voltage generated by heating and then opening a bimetallic switch.

いるが、この方法では予熱電極は細い金属線で作られて
いるため、始動時に生じるアークスポットによる消耗が
はげしく、比較的短時間で焼断してしまうため、ランプ
が短寿命となるという欠点がある。However, in this method, the preheating electrode is made of thin metal wire, so it is subject to rapid wear due to the arc spot that occurs during startup, and burns out in a relatively short period of time, resulting in a short lamp life. be.

本発明は、これら従来の点灯方式における欠点を除去す
るためになされたもので、主電極および補極を有する発
光管と並列にグローランプスイッチを使用した簡単な始
動回路を接続することにより、低電圧始動を可能とする
改良された高圧蒸気放電灯点灯装置を提倶せんとするも
のである。The present invention was made in order to eliminate the drawbacks of these conventional lighting methods, and by connecting a simple starting circuit using a glow lamp switch in parallel with an arc tube having a main electrode and a complementary electrode, It is an object of the present invention to provide an improved high-pressure steam discharge lamp lighting device that enables voltage starting.

以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

第１図は本発明の一実施例の回路接続図で、１は石英製
の発光管で、その内部には２５Ｔｏｒｒのアルゴン、所
定量の水銀、およびそれぞれ数〜の、□沃化タリウムと
沃化デイスプロツウムとが封入してあり、両端にはタン
グステン棒とそのまわりに巻回しであるタングステンコ
イルとからなる主電極２，３が設置され、一方の主電極
３に近接して細いタングステン線の起動用補極４が設置
されて。FIG. 1 is a circuit connection diagram of one embodiment of the present invention. 1 is a quartz arc tube, inside of which 25 Torr of argon, a predetermined amount of mercury, and several □ thallium iodide and iodine Main electrodes 2 and 3 are installed at both ends, each consisting of a tungsten rod and a tungsten coil wound around it. The subpole 4 has been installed.

いる。There is.

主電極３と補極４の間隙は約１〜１．５ｉｍである。The gap between the main electrode 3 and the complementary electrode 4 is approximately 1 to 1.5 mm.

５は２０にΩ程度の抵抗で、その一端は補極４に、他端
はバイメタルスイッチ６を介して主電極２側に接続され
ている。5 is a resistor of about 20Ω, one end of which is connected to the commutative pole 4 and the other end connected to the main electrode 2 side via a bimetal switch 6.

なお、この抵抗５は必ずしもバイメタルスイッチ６を介
して主電極２゜側に接続される必要はなく、バイメタル
６を介さずに直接主電極２側に接続されていてもよいも
のである。Note that this resistor 5 does not necessarily need to be connected to the main electrode 2° side via the bimetal switch 6, and may be directly connected to the main electrode 2 side without via the bimetal switch 6.

７はグローランプスイッチで、一例として２００■商用
電源に対しては約１５０■でグ治−放電が開始するもの
（ＦＧ−４Ｐ）を用いると。7 is a glow lamp switch, and for example, when using a glow lamp switch (FG-4P) that starts to discharge at about 150 cm for a 200 cm commercial power source.

よい。good.

このグローランプスイッチ７は抵抗８、バイメタルスイ
ッチ６を介して主電極２，３間に接続されている。This glow lamp switch 7 is connected between the main electrodes 2 and 3 via a resistor 8 and a bimetal switch 6.

抵抗８には抵抗値として１００〜１０００Ω、かつ抵抗
温度係数の小さいカンタル線、ニクロム線などの巻線抵
抗が用いられる。For the resistor 8, a wire-wound resistor such as a Kanthal wire or a nichrome wire having a resistance value of 100 to 1000 Ω and a small temperature coefficient of resistance is used.

バイメタルスイッチ６は常温で閉、高温で開の機能を持
つものである。The bimetal switch 6 has a function of closing at normal temperature and opening at high temperature.

次に第１図の回路接続における始動・点灯時の動作につ
いて説明する。Next, the operation at the time of starting and lighting in the circuit connection shown in FIG. 1 will be explained.

両生電極２，３間に安定器を介して商用交流電圧が印加
されると、バイメタルスイッチ６は常温で閉状態である
から、グローランプスイッチ７でグロー放電が起り、こ
のグロー放電によりグローランプスイッチ７内のバイメ
タル電極が加熱され、電極間はショートし、バイメタル
スイッチ６、グローランプスイッチ７、抵抗８からなる
直列回路を通して電流が流れる。When a commercial AC voltage is applied between the bimetal electrodes 2 and 3 via the ballast, the bimetal switch 6 is closed at room temperature, so glow discharge occurs in the glow lamp switch 7, and this glow discharge causes the glow lamp switch to close. The bimetallic electrodes in 7 are heated, a short circuit occurs between the electrodes, and a current flows through a series circuit consisting of bimetallic switch 6, glow lamp switch 7, and resistor 8.

この電流は主として抵抗８によって制限されるようにな
っている。This current is primarily limited by the resistor 8.

次いでグローランプスイッチ７のバイメタル電極が冷却
すると開状態となり電流は遮断され、チョーク型安定器
によりパルス電圧を発生する。Next, when the bimetallic electrode of the glow lamp switch 7 cools down, it becomes open and the current is cut off, and a pulse voltage is generated by the choke type ballast.

電源電圧が２００■、安定器チョークのインダクタンス
が０． Ｉ Ｈで、抵抗８として１０００Ω〜１００Ω
の値をとると、４００〜６００■のパルス電圧を発生す
ることが確認された。The power supply voltage is 200μ, and the inductance of the ballast choke is 0. IH, 1000Ω to 100Ω as resistance 8
It was confirmed that a pulse voltage of 400 to 600 .mu. is generated when the value of .

このパルス電圧によりまず主電極３と補極４との間で補
助放電が誘起され、一旦誘起された補助放電は電源電圧
により持続されるようにムる。This pulse voltage first induces an auxiliary discharge between the main electrode 3 and the auxiliary electrode 4, and the auxiliary discharge once induced is sustained by the power supply voltage.

この補助放電の持続によって主電極２，３間に主放電が
誘起されないときは、グローランプスイッチ７がふたた
び動作し、前述と同じ過程でパルス電圧を発生しつづけ
、補助放電で発生している電子を加速して主電極２，３
間に主放電を誘起せしめる。When the main discharge is not induced between the main electrodes 2 and 3 due to the continuation of this auxiliary discharge, the glow lamp switch 7 operates again and continues to generate pulse voltage in the same process as described above, and the electrons generated by the auxiliary discharge are main electrodes 2 and 3 by accelerating
A main discharge is induced between the two.

なお一般にグローランプスイッチは湾曲したバイメタル
電極と、棒状固定電極からなり、棒状固定電極が陰極と
なっているときにより大きいパルス電圧を発生する。Generally, a glow lamp switch consists of a curved bimetallic electrode and a rod-shaped fixed electrode, and generates a larger pulse voltage when the rod-shaped fixed electrode serves as a cathode.

したがってグローランプスイッチ７の接続は、その棒状
電極側をランプの補助放電側の主電極３側に、また湾曲
バイメタル電極側を主電極２側に接続するようにすると
、補助放電によって生じている電子をより有効に加速し
て主電極間に主放電を容易に起こさせることができる。Therefore, when connecting the glow lamp switch 7, the rod-shaped electrode side is connected to the main electrode 3 side on the auxiliary discharge side of the lamp, and the curved bimetallic electrode side is connected to the main electrode 2 side. can be more effectively accelerated to easily cause a main discharge between the main electrodes.

このランプ始動の過程で重要な点は、抵抗８の抵抗値を
十分大きくとることにより、グローランプスイッチ７の
閉状態においても、主電極２．３間に殆ど電源電圧に等
しい十分な電圧が加わっており、それによりひとたび発
生した補助放電が持続されるということである。An important point in this lamp starting process is that by setting the resistance value of the resistor 8 sufficiently large, a sufficient voltage almost equal to the power supply voltage is applied between the main electrodes 2 and 3 even when the glow lamp switch 7 is in the closed state. This means that once the auxiliary discharge has occurred, it is sustained.

実施例では抵抗８として１００〜１０００Ωのカンタル
線、もしくはニクロム線を用いたが、この抵抗値は４０
０Ｗ水銀灯用の安定器のインピーダンス（０，ＩＨ，換
算して３１．５Ω）より十分大きく、したがってグロー
ランプスイッチ７の閉状態においてもほぼ電極電圧に近
い十分な電圧が主電極２゜３問および補極４と主電極３
との間に加わり、補助放電が消えることはなかった。In the example, Kanthal wire or nichrome wire of 100 to 1000 Ω was used as the resistor 8, but this resistance value was 40
The impedance of the ballast for 0W mercury lamps (0, IH, converted to 31.5Ω) is sufficiently larger, and therefore, even when the glow lamp switch 7 is in the closed state, a sufficient voltage close to the electrode voltage is applied to the main electrodes 2 and 3. Compensating electrode 4 and main electrode 3
The auxiliary discharge never disappeared.

したがって補助放電が持続された状態で、グローランプ
スイッチ７の開閉が反復され、主電極２，３間での主放
電への移行がよりよく促進される。Therefore, the glow lamp switch 7 is repeatedly opened and closed while the auxiliary discharge is maintained, and the transition to the main discharge between the main electrodes 2 and 3 is better promoted.

しかしながら抵抗８の抵抗値を低下し、安定器インピー
ダンスにほぼ等しい３０Ω程度としたときは、グローラ
ンプスイッチ７の閉状態ではランプ主電極２，３間には
電源電圧のほぼしｖ２の電圧しか印加されず、発生した
補助放電はその都度消滅してしまうようになる。However, when the resistance value of the resistor 8 is lowered to approximately 30Ω, which is approximately equal to the ballast impedance, only a voltage of approximately the power supply voltage v2 is applied between the lamp main electrodes 2 and 3 when the glow lamp switch 7 is closed. Instead, the auxiliary discharge that occurs will disappear each time it occurs.

このような状態になると、グローランプスイッチ７が開
くときに発生するパルスのエネルギーはほとんど補助放
電の再開始のために費されてしまい、グローランプスイ
ッチ７の開閉に伴い、補助放電の点滅を繰返すにすぎな
くなり、主放電への移行はできなくなってしまう。In such a state, most of the energy of the pulse generated when the glow lamp switch 7 opens is used to restart the auxiliary discharge, and as the glow lamp switch 7 opens and closes, the auxiliary discharge blinks repeatedly. , and the transition to main discharge is no longer possible.

したがって、※抵抗８のインピーダンスは使用する安定
器のインピーダンスよりも大きくしておくことが必要で
ある。Therefore, *The impedance of resistor 8 must be greater than the impedance of the stabilizer used.

本発明の効果を示す具体例として、アルゴン２５Ｔｏｒ
ｒｓ水銀７０ｍｇ、沃化タリウム、沃化ディスプロシウ
ムをそれぞれ数〜封入した定格４００Ｗのメタルハライ
ドランプを５本製作し、その始動特性を調べた。As a specific example showing the effects of the present invention, argon 25 Tor
Five metal halide lamps each having a rating of 400 W and containing 70 mg of rs mercury, thallium iodide, and dysprosium iodide were manufactured, and their starting characteristics were investigated.

第１表は各種点灯方式による始動電圧の測定値を記した
もので、この測定値には２０Ｖ前後のばらつきは認めら
れるが、抵抗８の抵抗値Ｒ８として５００Ωのものを用
いた本発明回路によれば、電源電圧２００■で十分始動
・点灯が可能になることが認められる。Table 1 shows the measured values of the starting voltage for various lighting methods, and although there is a variation of around 20 V in these measured values, the circuit of the present invention using a resistance value R8 of resistor 8 of 500 Ω. According to the above, it is recognized that a power supply voltage of 200 μm is enough to start and light the lamp.

ランプが点灯すると両生電極間電圧はほぼ３０Ｖまで低
下し、グローランプスイッチ７の動作は停止する。When the lamp is lit, the voltage between the two electrodes drops to approximately 30V, and the glow lamp switch 7 stops operating.

しかしランプは漸次加熱され、この熱によりグローラン
プスイッチ７も加熱されるため、。However, the lamp gradually heats up, and this heat also heats up the glow lamp switch 7.

グローランプスイッチ７が再び閉状態になるおそれがあ
る。There is a possibility that the glow lamp switch 7 will be closed again.

したがってグローランプスイッチ７と直列に常閉バイメ
タルスイッチ６（常温で閉、高温で開）を接続し、ラン
プ点灯後にグローランプスイッチ７が再び閉となるより
も前にバイメタル。Therefore, a normally closed bimetallic switch 6 (closed at normal temperature, open at high temperature) is connected in series with the glow lamp switch 7, and the bimetallic switch 6 is closed after the lamp is turned on and before the glow lamp switch 7 closes again.

スイッチ６が開状態となるように設定して、これら全体
をランプの外管パルプ内に設置すれば、点灯後にはグロ
ーランプスイッチ７は電源の両端から切り離され、ラン
プの安定動作を確実ならしめることができる。If the switch 6 is set to be in the open state and the entire lamp is installed inside the outer tube pulp of the lamp, the glow lamp switch 7 will be disconnected from both ends of the power supply after lighting, ensuring stable operation of the lamp. be able to.

以上はメタルハライドランプを商用２００■電源電圧に
より始動せしめる場合を例にとって示したが、他種の高
圧蒸気放電ランプへの適用も可能であり、例えば高圧水
銀ランプを商用１００■電源電圧で点灯する場合等にも
これと同一回路を適用し得ることは言うまでもない。The above example uses a case where a metal halide lamp is started with a commercial power supply voltage of 200μ, but it can also be applied to other types of high-pressure vapor discharge lamps. For example, when a high-pressure mercury lamp is started at a commercial power supply voltage of 100μ It goes without saying that the same circuit can be applied to the following.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の実施例を示す回路接続図、第２図は従
来回路の一例を示す回路接続図である。 図中、１・・・発光管、２，３・・・主電極、４・・・
補極、５・・・抵抗、６・・・バイメタルスイッチ、７
・・・グローランプスイッチ、８・・・抵抗。FIG. 1 is a circuit connection diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit connection diagram showing an example of a conventional circuit. In the figure, 1... arc tube, 2, 3... main electrode, 4...
Compensating pole, 5... Resistor, 6... Bimetal switch, 7
... Glow lamp switch, 8... Resistor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １ 両端に一対の主電極を設け、かつ少くとも一方の主
電極の近傍に補極を設け、該補極を第１の抵抗を介して
他方の主電極に接続すると共に、内部に稀ガスと、金属
もしくは金属化合物とを封入してなる発光管を具備した
高圧蒸気放電灯において、該発光管と並列に、常閉バイ
メタルスイッチ（常温で閉、高温で開）と、使用する安
定器のインピーダンスより十分大なるインピーダンスを
有する第２の抵抗と、グローランプスイッチとよりなる
直列回路を接続してなることを特徴とする高圧蒸気放電
灯点灯装置。1 A pair of main electrodes are provided at both ends, a commutative electrode is provided near at least one of the main electrodes, the commutative electrode is connected to the other main electrode via a first resistor, and a rare gas is provided inside. In a high-pressure steam discharge lamp equipped with an arc tube sealed with a metal or a metal compound, a normally closed bimetal switch (closed at normal temperature, open at high temperature) is installed in parallel with the arc tube, and the impedance of the ballast used. 1. A high-pressure steam discharge lamp lighting device comprising a series circuit consisting of a second resistor having a sufficiently larger impedance and a glow lamp switch.