JP3143984B2 - 高圧放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外管内に２本の発光管
を収容した高圧放電灯とその点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧ナトリウムランプやメタルハライド
ランプ等の高圧金属蒸気放電灯は、点灯中に発光管の内
圧が１気圧以上になるためランプ消灯後再始動させる場
合は、発光管がある程度冷えて内部の水銀や封入発光金
属が凝集し、内圧が下がるのを待つ必要がある。例え
ば、外部に始動器をもつ高圧ナトリウムランプの場合は
再始動時間として約１分、メタルハライドランプの場合
は１０分以上も待たなければならず、しかも再始動して
も安定点灯状態に達するまでにさらに数分待たなければ
ならない。

【０００３】したがって、例えば一瞬の停電などがある
と、白熱電球やけい光ランプの場合は直ちに復帰点灯す
るが、上記高圧金属蒸気放電灯の場合はフルパワ−を発
揮するまで１０分以上待たなければならず、道路照明、
トンネル内照明等に用いた場合は不便である。

【０００４】これを改善するため、ＵＳＰ４，２８７，
４５４号明細書に記載されているように、外管内に２本
の発光管を収容し、これら発光管を電気的に並列に接続
した高圧ナトリウムランプが提案されている。

【０００５】このようなランプの場合、正常時にはいづ
れか一方の発光管が点灯しており、一瞬の停電により消
灯して停電が解消された時には、内部圧力の低い他方の
発光管が点灯する。この場合、この他方の発光管は上記
一方の発光管の点灯時に余熱されており、若干内部圧力
が上がっているので２〜３分で安定点灯状態に達する。
よって、再始動時間がきわめて短く、前記の道路照明や
トンネル内照明に好都合である。

【０００６】しかもこのようなランプは、一方の発光管
が点灯困難に陥っても他方の発光管が点灯するので、ラ
ンプ寿命が大幅に伸び、理論的には１本の発光管を収容
したタイプのランプに比べ２倍の寿命になる。ところ
で、上記のように外管に２本の発光管を並列に接続して
収容したランプは、通常の室温で始動する場合は始動し
易い方の発光管から点灯する。つまり、２本の発光管は
製造ばらつきにより始動電圧に若干のばらつきを有し、
始動電圧の低い方の発光管が始動することになる。この
ため、通常の始動では必ず始動し易い側の発光管が片寄
って始動する。

【０００７】つまり、通常の始動毎に２本の発光管のう
ち始動し易い一方の発光管が集中的に始動し、この発光
管の使用頻度が高くなるのでこの発光管だけナトリウム
の消失が進み、ランプ電圧の上昇を招き、早期に劣化す
る。

【０００８】この発光管が使用不能になると、他方の発
光管が始動し点灯することになるが、この状態に至ると
瞬時再点灯は期待できず、この種ランプの目的とする機
能を失ってしまう。

【０００９】そして、片寄って始動される一方の発光管
が使用不能になる原因はほとんどランプ電圧の上昇に支
配されるものであり、したがってこの種ランプの寿命後
半は上記立消えを起こす一方の発光管が先に点灯し、こ
の発光管が立消えると他方の発光管に切り換え点灯され
るが、このような立ち消えを繰り返すうち、一方の発光
管がリ−クを生じ、このため外管内に希ガスが漏れ出し
て始動パルスが希ガスに吸収され、他方の発光管が始動
不能になったり、例え始動しても漏れた希ガスの熱伝導
により発光管温度が上昇せず、ランプ電圧が上昇しな
く、かつ効率が低下する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】これを解決するため
に、２つの発光管に相対向する電位が印加された始動補
助導体を付設することによって２つの発光管は正負の電
位に対し異なった放電開始特性を有するようになる。こ
の状態に於いて外部より正負のパルスを同時に印加する
と、２本の発光管はほぼ同じの割合で点灯するため、実
質的にランプの寿命が２倍になる。しかしながら、上述
の点灯装置において２つの発光管の点灯確率を様々な条
件下で調査したところ、ランプと安定器の間に接続され
たケ−ブル線の長さが極端に短く及びまたはパルスの高
さが発光管の放電開始電圧の上限に近い場合に、一方の
発光管に偏って点灯する傾向が見出だされた。

【００１１】したがって本発明の目的とするのは、２本
の発光管が半分づつの割合で始動するようにし、片側の
発光管に始動が片寄るのを防止して瞬時再点灯の機能を
長期に亘り維持することができる高圧放電灯点灯装置を
提供しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、外管内に、高
圧パルスが印加されて始動する２本の発光管をこれら発
光管が電気的に並列に接続された状態で収容し、これら
発光管はそれぞれ始動補助のための近接導体を備えた高
圧放電灯と、前記高圧放電灯を点灯するための限流素子
からなる高圧放電灯点灯装置において、上記各発光管に
設けた近接導体は、互いに極性が異なるようにし、かつ
限流成分を構成するインピ−ダンス成分を２つに分割し
て電源供給の２線に各々接続したことを特徴とする。

【００１３】

【作用】発光管に沿って始動補助のための近接導体を備
えた高圧放電灯においては、上記近接導体にパルスを印
加する場合に比べて近接導体の対向側にパルスを印加す
る方が低い電圧で放電を開始することが知られている。
これは、近接導体の付設により、放電空間内の電位分布
が変化し、局所的に大きな電位勾配を生じ放電破壊を生
じやすくなるためと、更には、始動のために印加される
パルスは高周波成分を含むことから、パルス印加時に生
じる瞬時的な電位分布は当然静的な電界によって作りだ
されるそれとは異なるみとが予想される。この様な状態
では、発光管の電位分布は単に近接導体の配置のみなら
ず、外部に接続される限流素子のもつんインピ−ダンス
成分も係わってくることを見出だしたものである。

【００１４】上記した本発明の構成によれば、交流電源
を電源とするら始動パルス発生装置で発生されるパルス
は正と負の確率が５０％づつである時、各発光管に近接
して設けた近接導体の極性を互いに異なるようにしか
つ、限流素子を２つに分割して電源の２線に各々接続し
てあるから、上記確率が５０％づつのパルスにより、２
本の発光管が始動される割合も５０％づつとなる。

【００１５】

【実施例】以下本発明について、図１ないし図４に示す
一実施例に基づき説明する。図１は本装置を構成する２
５０Ｗの高圧ナトリウムランプの正面図、図２は点灯回
路とともに示す回路構成図である。

【００１６】図において１は高圧ナトリウムランプの外
管であり、硬質ガラスなどにより構成され、一端に口金
２を取付けたＢＴ形をなしている。口金２は、シェル３
とアイレット端子４を有する捩込み形口金である。この
外管１には２本の発光管５ａ、５ｂが収容されている。

【００１７】これら発光管５ａ、５ｂは、それぞれ内径
７．２mm，全長９１mmの多結晶アルミナまたは単結晶ア
ルミナなどのセラミックチュ−ブからなるバルブの端部
に閉塞壁としてアルミナセラミックからなるエンドキャ
ップを気密に接合し、これらエンドキャップに例えば、
Ｂａ−Ｃａ−Ｗ系酸化物エミッタが塗られた電極６…
（図２にしめす）を封着して構成されている。なお、電
極６…は導電構体７…に接続されており、これら導電構
体７…はエンドキャップから突出されている。このよう
な発光管５ａ、５ｂには、例えばナトリウム４．５mgと
水銀２５．５mgおよびキセノンガス１５０tor が封入さ
れている。

【００１８】図１の上側に位置する導電構体７…は、バ
ルブホルダ−８ａ、８ｂに電気的および機械的に接続さ
れている。この場合、２本の発光管３ａ、３ｂは外管１
内で例えば３mm間隔で互いに並設又は交差して配設され
ている。上記バルブホルダ−８ａ、８ｂは、それぞれ両
端部がサポ−トワイヤ９ａ、９ｂに連結されている。下
側の導電構体７…は絶縁ホルダー１０に支持されてお
り、この絶縁ホルダー１０の両端部はサポ−トワイヤ９
ａ、９ｂに固定されている。

【００１９】サポ−トワイヤ９ａ、９ｂは導電ワイヤか
らなり、上端部が絶縁ブリッジ１１で相互に連結されて
おり、これら上端部は弾性板１２ａ、１２ｂを介して外
管１のトップ部に係止されている。

【００２０】サポ−トワイヤ９ａ、９ｂの下端部は、封
着支持線１３ａ、１３ｂに溶接されており、これら封着
支持線１３ａ、１３ｂは外管１のステム１４に封着され
ている。これら封着支持線１３ａ、１３ｂは外部導線１
５ａ、１５ｂにより口金２のシェル３およびアイレット
端子４に接続されている。

【００２１】そして、各発光管３ａ、３ｂの外側には、
軸方向に沿って始動補助のための近接導体１７ａ、１７
ｂが設けられている。これら近接導体１７ａ、１７ｂは
各発光管３ａ、３ｂの外面の２本の発光管でなす平面を
挟んで互いに対面側に配設されている。それぞれ一端部
はバルブホルダ−８ａ、８ｂに回動自在に支持されると
ともに、他端部はバイメタル片１８ａ、１８ｂに溶接さ
れている。これらバイメタル片１８ａ、１８ｂはそれぞ
れサポ−トワイヤ９ａ、９ｂに溶接されている。なお、
１９はゲッターを示す。また、外管１内は１／１０００
０程度の高真空に保たれている。このような構成のラン
プは、図２に示す点灯回路に接続されて使用される。

【００２２】点灯回路は交流電源２０に接続された限流
素子２１と公知であるから詳しい構成を省略した始動パ
ルス発生装置２２を備えている。これら限流素子２１お
よび始動パルス発生装置２２は、ランプの外部で専用機
器として構成されている。限流素子は、等しいインピ−
ダンスを有するチョ−クコイル２１Ａ，２１Ｂ及び力率
改善用のコンデンサ２１Ｃから成る。チョ−クコイル２
１Ａ，２１Ｂは各々電源供給の２線に直列に挿入されて
いる。

【００２３】このような点灯回路は、ランプの始動時に
図３に示すように、交流電源２０からの交流電圧Ｖに、
始動パルス発生装置２２で発生されたパルスＰをそれぞ
れ重畳してランプに印加するようになっている。このパ
ルスは９０％のピ−ク幅が約２μｓである。

【００２４】このような構成においては、ランプの始動
前には、冷たいのでバイメタル片１８ａ、１８ｂの作動
により各近接導体１７ａ、１７ｂはそれぞれ発光管５
ａ、５ｂに接近している。

【００２５】そして、ランプの始動時には点灯回路の始
動パルス発生装置２２が、図３に示すように、交流電源
２０からの交流電圧Ｖに、この始動パルス発生装置２２
で発生したパルスＰを重畳してランプに印加する。この
場合、交流電圧の正および負にそれぞれ高圧パルスが加
えられ、つまり始動パルスは半サイクル毎に交互に発生
する。

【００２６】そして、ランプにおいては、近接導体と対
向する電極が近接導体に対して正の高圧になった時にそ
の発光管が始動し易い性質があるので、例えば口金２の
アイレット端子４に正のパルスが印加された場合は、一
方の近接導体１７ａに対向する電極に正の高圧がかか
り、したがってこれの接近している発光管５ａが始動す
る。逆に、口金２のシェル３に正のパルスが印加された
場合は、他方の近接導体１７ｂがマイナスとなり、した
がってこれが接近している発光管５ｂが始動する。

【００２７】このように、近接導体１７ａおよび１７ｂ
に正のパルスが印加される確率は５０％づつであり、し
たがって始動時に各発光管５ａおよび５ｂが始動する確
率は５０％づつになる。この比率は、点灯回数が増える
に応じて均等化されることになり、したがって、一方の
発光管が片寄って集中的に始動されることがなくなる。

【００２８】このため、一方の発光管の使用頻度が高く
なるのが防止され、一方の発光管でナトリウムの消失が
進んでランプ電圧の上昇が発生したり、早期に劣化する
等の不具合がなくなり、実質的に１本の発光管を収容し
たランプに比べて寿命が２倍に伸びることになる。

【００２９】しかも、一方の発光管の点灯時に一瞬の停
電によりこれが消灯し、この停電が解消された時には、
それまで点灯していなかった圧力の低い方の発光管が点
灯する。この場合、この他方の発光管は上記一方の発光
管の点灯時に予熱されており、若干内部圧力が上がって
いるので短時間で安定点灯状態に達する。よって、再始
動時間がきわめて短く、道路照明やトンネル内の照明に
使用すれば明るさが短時間に回復するので安全性を高め
ることができる。

【００３０】なお、発光管が点灯すると、バイメタル片
１８ａ、１８ｂが加熱されて変形し、近接導体１７ａ、
１７ｂはそれぞれ発光管５ａ、５ｂから離れる。よっ
て、発光管から放射される光を近接導体１７ａ、１７ｂ
が遮る割合が低減される。

【００３１】この様にして構成された点灯装置と、同じ
高圧放電灯を電源の１線側にのみチョ−クコイルを接続
した点灯装置とを比較した。なお、始動バルス発生装置
は同一のものを使い、又、２つのチョ−クコイルの合成
インピ−ダンスは１線側にのみ挿入したチョ−クコイル
のそれと同一になるようにした。電源は定格の９０％と
して、結果を図４に示す。数字は一方の発光管が点灯し
た割合を示す。なお、２つの発光管の放電開始電圧の最
小値の平均値は２０００Ｖであった。

【００３２】この様に、２線に分割してチョ−クコイル
を挿入することにより、２つの発光管の点灯割合をほと
んど等しくすることができた。この効果はランプのＷL
や寸法、封入物には関係ない。また、チョ−クコイルだ
けでなく、チョ−クコイル及びコンデンサの直列回路で
構成されたインピ−ダンス成分でも同じように得られ
た。又、分割の仕方は、インピ−ダンスが等しい様に行
うことが望ましいが、１０％程度の片寄があっても問題
ない。また、本発明は、高圧ナトリウムランプに限ら
ず、メタルハライドランプや高圧水銀灯などであっても
実施可能である。

【００３３】そして、本発明の近接導体は、発光管の外
面に軸方向に沿って配置されてバイメタル片１８ａ、１
８ｂの作動により発光管に接離するものには限らず、発
光管の外面に螺旋状に巻回されたものであってもよい。

【００３４】さらにまた、発光管を支持するサポートワ
イヤ等の金属部材が発光管と近接するものにあっては、
このサポートワイヤ等の金属部材を近接導体に兼用させ
てもよく、この場合は別体としての近接導体が不要とな
る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、交
流電源を電源とする始動パルス発生装置で発生されるパ
ルスは正と負の確率が５０％づつであり、したがって各
発光管に設けた近接導体の極性を互いに異なるようにし
て且つ点灯用限流素子を分割して電源の２線に各々接続
しておけば、確率が５０％づつのパルスにより、２本の
発光管が始動される割合も５０％づつとなる。このた
め、片側の発光管のみが片寄って点灯されることが防止
され、両方の発光管の使用頻度が均等になり、一方の発
光管が早期に劣化する等の不具合が解消されて寿命が２
倍になり、この寿命末期まで瞬時再点灯の機能を確実に
発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す高圧ナトリウムラ
ンプの全体を示す正面図。

【図２】回路構成図。

【図３】パルス発生状況のサイクル図。

【図４】本発明に係わる点灯装置と同じ高圧放電灯を電
源の１線側にのみチョ−クコイルを接続した点灯装置と
を比較する図。

【符号の説明】

１…外管、５ａ，５ｂ…発光管、６…電極、９ａ、９ｂ
…サポートワイヤ、１７ａ、１７ｂ…近接導体、２２…
始動パルス発生装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−17077（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−93260（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 61/54 H01J 61/56

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外管内に、高圧パルスが印加されて始動
   する２本の発光管をこれら発光管が電気的に並列に接続
   された状態で収容し、これら発光管はそれぞれ始動補助
   のための近接導体を備えた高圧放電灯及びそれを点灯す
   るための限流素子からなる高圧放電灯点灯装置におい
   て、 上記各発光管に設けた近接導体は、互いに極性が異なる
   様にすると共に、前記限流素子を構成するインピ−ダン
   ス成分はほぼ均等に２つに分割され電源供給の２線に各
   々接続されていることを特徴とする高圧放電灯点灯装
   置。
2. 【請求項２】 前記インピ−ダンス成分はインダクタン
   ス成分からなることを特徴とする請求項第１項記載の高
   圧放電灯点灯装置。