JPS6171541A - 高圧放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は高圧放電灯に関し、特に高圧放電灯の発光管の
形状に関する。

（背景技術） 第１図は従来の高圧放電灯の一例を示し、石英等で形成
された発光管１の両端には電極２ａ、２ｂが対向して配
設され、該両電極２ａ、２ｂは封止部３ａ、３ｂに封入
されたモリブデン箔等の金属箔４ａ、４ｂに接続されて
いる。金兄’；＠　４　ａ　。

４ｂは発光管１の支持も兼ねる支持導線５ａ、５ｂに接
続されており、発光管１は固定治具６ａ。

６ｂを介して支持導線５ａ、５ｂに固定されている。支
持導線５ａ、５ｂは口金７を介して外部回路に接続され
る。また、発光管１内には希ガス及び発光物質が３！！
ｌ量封入されており、発光管１を被う外管８内にはガス
が封入され、外管８の内面には螢光体９が塗布されてい
る。

かかる従来の高圧放電灯を高周波点灯すると、放電灯の
発光効率の向上、点灯回路の電子化による安定器の小型
・軽量化、低損失化という利点がある一方、特定の周波
数（発光管内の封入物質等で決まる発光管内の音速と、
発光管形状で決まる共鳴周波数）で音響的共鳴現象が往
じ、アーク柱の湾曲、揺らぎ、立ち消え、発光管の破損
等が発生するといった欠点がある。

安定に点灯するためには、高圧放電灯が安定して点灯す
る周波数領域で点灯させれば良いが、この安定領域はラ
ンプの種類によって異なり、また、同−Ｊｆｆｍのラン
プでもランプ間によるばらつきがあるため、特定の点灯
周波数を設定することは難しい。

また、１００ｋＨｚ以上の周波数での点灯、直流点灯、
矩形波点灯等により音響的共鳴現象を回避する方法があ
るが、かかる点灯方法においては、回路構成の複雑化や
放射電波雑音の発生等の問題がある。

（発明の目的） 本発明は、上記欠点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、高周波点灯した場合にも音響的共鳴現
象の生じない高圧放電灯を提供するにある。

（発明の開示） まず、音響的共鳴現象について説明する。音響的共鳴現
象は、発光管形状と封入物で決まる固有振動数と、入力
電力の時間的変化による発光管内の圧力変動とが一致し
た時に定在波が立つために生じる現象である。

発光管内の封入物と発光管内の温度で決まる発光管内の
音速をＣ１発光管長をし、発光管の半径をＲとし、発光
管を円筒と仮定し円筒座標系（ｒ、θ、ｚ）で共鳴が起
こる基本周波数Ｆを計算すると次式のようになり、 ２方向共鳴：　Ｆ　ｚ　＝Ｃ／　（２Ｌ）θ方向共鳴：
Ｆθ−１．８４Ｃ／　（２πＲ）ｒ方向共鳴：　Ｆ　ｒ
　＝３．８３Ｃ／　（２πＲ）この基本周波数Ｆの整数
倍の周波数で共鳴が起こる。基本周波数Ｆの高さは、Ｆ
ｚ＜Ｆθ＜Ｆｒとなる。

高圧放電灯を高周波点灯する場合には、実用上可聴周波
数領域を避けなければならない。可聴周波数以上の周波
数で点灯した場合、２方向の高次モード共鳴は減衰して
しまい、音響的共鳴現象を起こすのはθ方向とｒ方向の
共鳴、つまり発光管の断面′方向の共鳴現象である。

従来のように円筒形状の発光管を有する高圧放電灯に、
周波数がその発光管の共鳴周波数と同一の高周波電力を
印加した場合（ただし、可聴周波数以上）には、発光管
内の全部分でθ方向、ｒ方向、言い換えれば発光管の断
面方向の共鳴が起こり、その結果生じた力が、アーク柱
自体が有する安定に放電を持続させようとする力に打ち
謄ち、アーク柱が変形する。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、発光管内に
音響的共鳴現象回避手段を設け、定在波の発生を抑制し
たものである。

以下、本発明に用いる音響的共鳴現象回避手段を、図面
を参照して説明する。

実施例１　（第２図参照） 本実施例は、発光管１の管壁に石英ウール等より成る柔
構造体１０を設けたものである。

一般に、共鳴音波は疎密波であり、管壁での反射波と、
加振源による音波との位相が揃って成長するものである
。従って、管壁を柔構造にしておけば、管壁で音波が吸
収されるため、共鳴音波は成長しきれなくなる。従って
、アーク柱自体が有する安定放電を持続させようとする
力が、音響的共鳴による力を上回るため、アークは安定
に存在することが可能となる。なお、前記柔構造体１０
は発光管１の内壁に一様に設けたが、一部分のみ設けて
もよく、この場合、反射波の位相が不揃いになるため、
共鳴音波は立ちにくくなる。

実施例２　（第３図参照） 本実施例は、発光管１の管壁に突起１１を形成し、反射
波の位相を不揃いにさせることにより、音響的共鳴現象
を回避したものである。

実施例３（第４図参照） 本実施例は、管内への挿入長が互いに異なる４本の電極
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを発光管１内に配設し
たものである。

今、点灯を電極１２ａ−１２ｄ間、あるいは電極１２ｂ
−１２Ｃ間で行うと、アークは発光管１の長手方向に対
して平行でなくなる。従って、ｒ方向、θ方向の定在波
の形成に必要な境界条件が成立しなくなり、これらの音
波によるアーク柱の変形は防止できる。さらに、放電を
電極１２ａ−１２ｄ間、電極１２ｂ−１２ｃ間、電極１
２ｂ−１２ｄ間と順次切り換えて点灯することにより、
２方向の定在波に擾乱を与える。音響的共鳴現象が成立
するには、０，１秒、〜１０秒以上発生条件が継続する
必要がある。従って、放電の切り換えをこの値以上で切
り換えて点灯すれば、２方向の音響的共鳴現象を防止す
ることができる。

実施例４　（第５図、第６図参照） 本実施例は、発光管ｌ内に長さの異なる複数個の円筒状
の透光性を有する圧電セラミ７クス（例えば、ＰＬＺＴ
）　　１３　ａ、　　１３　ｂ、　　１３　ｃ−・・−
を配設し、これらの圧電セラミックス１３を電気的に直
列に接続し、モリブデンｉ１４，１５を介して外部回路
と接続できるように構成したものである。

圧電セラミックス１３は印加される電圧に比例した振幅
で振動し、振幅は例えば第６図に示すように、形状によ
って認定される周波数範囲で大きさが変化する。換言す
ると、形状によって圧電セラミックス１３の振動する周
波数域が異なる。従って、それぞれ形状の異なる圧電セ
ラミックス１３に電圧を印加すると、形状に依存した音
波が発生されることになる。

そこで、高周波点灯により発光管内に共鳴音波が存在し
ている高圧放電灯に対して、管内に配設した圧電セラミ
ックス１３に電圧を印加すると、圧電セラミックス１３
から音波が発生する。この音波の発生周波数を、高圧放
電灯の音響的共鳴現象の発生周波数と異なるように、圧
電セラミックス１３の形状を設計しておけば、発光管内
では音響的共鳴現象による音波と、圧電セラミックス１
３から発生ずる音波とが干渉し合って音圧レベルが低下
する。従って、音響的共鳴現象に基づくアーク柱の変形
は存在しなくなる。

実施例５　（第７図参照） 本実施例は、石英等の透光性を有する材料で形成され、
両端開口で周面に多数の小孔１６を有する内管１７を発
光管１内に配設したものである。

なお、１８は内管１１を発光管１に固定するための支持
具である。

この場合、共鳴現象の際に位相の異なった波が生じ、そ
の結果、互いに干渉し定在波が立たず音響的共鳴現象を
回避できる。

実施例６　（第８図参照） 本実施例は、発光管１の内壁に複数の突条１９を設け、
前記θ方向の音響的共鳴の低次モードを生じさせないよ
うにしたものである。

第８図に示すように、２つの突条１９の間の角度を１２
０度にすると、前記θ方向の１次、２次の音響的共鳴現
象は生じず、３次以降も３次、６次、・・・、３ｎ次（
ｎ−１，２，・・・）以外のθ方向の音響的共鳴現象は
住じない。

点灯周波数をｒ方向の共鳴が生ずる点灯周波数を除（周
波数に設定すると、前述の如くｚ方向の共鳴は高次であ
るため生じず、共鳴を起こすのはθ方向の共鳴のみであ
り、θ方向の３次以降の共鳴は高次のために減衰が大き
いので、実質共鳴を起こすのは１次、２次の共鳴である
。

本実施例によれば、１次、２次等の低次のθ方向の共鳴
を生じさせないので、音響的共鳴現象を回避できる。

（発明の効果） 本発明は上記のように、発光管内に音響的共鳴現象を回
避する手段を設けたことにより、共鳴音波の発注が抑制
され、アーク柱の変形が発生することはない、従って、
本発明に係る高圧放電灯を高周波点灯した場合、音響的
共鳴現象によって住しるアーク柱の湾曲、揺らぎ、立ち
消え、発光管の破損等が防止でき、安定した点灯を維持
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高圧放電灯の一例を示す正面図、第２図
乃至第８図は本発明に係る発光管のそれぞれ異なる実施
例を示すもので、第２図（ａ）は一部断面の正面図、第
２図（ｂｌは同上の断面図、第３図ｆａｔは一部断面の
正面図、第３図山）は同図ｔａ＋におけるＡ−Ａ″線断
面図、第４図は正面図、第５図は一部断面の正面図、第
６図は周波数に対する振幅を示す特性図、第７図（ａｌ
は正面図、第７図山）は同上に用いる内管の一部断面の
正面図、第８図ｔａ＋は正面図、第８図山）は同図（ａ
ｌにおけるＡ−Ａ″線断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光管内に音響的共鳴現象回避手段を設けたこと
   を特徴とする高圧放電灯。