JPH0151022B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は始動用希ガスとして100torr以上の
キセノンガスを封入してなる金属蒸気放電灯の始
動回路に関する。

一般に高圧ナトリウムランプやメタルハライド
ランプは高圧水銀灯に比べて効率が優れ、省電力
光源として有利である。このため近時高圧水銀灯
に代替して高圧ナトリウムランプやメタルハライ
ドランプを使用することが頻繁に行われている。
この場合、高圧ナトリウムランプやメタルハライ
ドランプを既設の高圧水銀灯用安定器をそのまゝ
使用して点灯できることが望まれる。

しかしながら高圧ナトリウムランプやメタルハ
ライドランプは高圧水銀灯に比べて始動電圧が高
いので、単に高圧水銀灯用安定器だけで始動させ
ることは困難であり、格別な始動手段を必要とす
る。そこで従来外管内に、バイメタルスイツチ
と、このバイメタルスイツチと直列に接続されて
このバイメタルスイツチを加熱するヒータからな
る始動回路を発光管と並列に接続して収容した金
属蒸気放電灯が開発されている。このものは高圧
水銀灯用安定器を介して電源電圧を投入すると、
バイメタルスイツチが閉じているからヒータに通
電がなされ、このヒータの発熱によつてバイメタ
ルスイツチを加熱し、このバイメタルスイツチの
開放時におけるキツク電圧を安定器の二次電圧に
重畳させて高電圧パルスを発生させ、この高電圧
パルスを発光管内の対向電極間に印加して放電を
生起させるものであつた。ところで高圧放電灯を
始動させるための条件として、始動用希ガスが充
填されている放電空間内に電離された通電可能な
放電路を形成させることおよび電極をその印加さ
れた高電圧パルスエネルギーで十分に加熱して安
定したカソードスポツトを形成させることが必要
である。しかしながら上記従来の始動回路は、ヒ
ータの加熱によつてバイメタルスイツチを開くも
のであるから、バイメタルスイツチの開閉繰り返
し時間に数10秒の長い時間を要し、１回のパルス
発生から次のパルス発生までの間に電極および放
電通路が冷えてしまい、実質上１回のパルスで始
動させなければならないものである。このため、
パルス波高値はきわめて高い値を必要とし、3500
〜5000Vの高電圧パルスを発生させる必要があ
る。しかしながら高圧ナトリウムランプやメタル
ハライドランプを既設の高圧水銀灯用安定器を備
えた照明施設に置き換える場合、古い施設にあつ
ては上記高いパルス電圧を発生させると、絶縁破
壊や焼損などの不具合を生じ、耐電圧性に制約を
受けるものであつた。

特に近時にあつては、高圧ナトリウムランプに
おいて、始動用希ガスとしてキセノンガスを使用
し、しかもこのキセノンガスの封入圧を100torr
以上にすることによつてランプの再点弧電圧を低
く抑えるとともに発光効率の向上を図つたランプ
が開発されている。この高キセノン高圧ナトリウ
ムランプはキセノンガスの封入圧が高いために始
動性がきわめて悪く、きわめて高いパルス電圧を
必要とするものである。しかしながら高電圧パル
スを発生させることは前述の通り照明施設の耐電
圧性の見地から好ましくない。

この発明はこのような事情にもとづきなされた
もので、その目的とするところは、改良した点灯
管と限流抵抗との組合せにより、低いパルス電圧
を短時間内で複数回繰り返し発生させることによ
り、100torr以上のキセノンガスを封入したラン
プの始動および再始動時間が短かくて確実な点灯
を可能にし、かつ照明施設などの絶縁破壊等を生
じることがない金属蒸気放電灯を提供しようとす
るものである。

以下この発明の具体例について図面を参照して
説明する。

第１図は高圧ナトリウムランプを回路構成的に
示し、１は外管、２は透光性アルミナ管またはサ
フアイヤ管などのごとき単結晶体もしくは多結晶
体からなる発光管である。発光管２内には電極
３，３が互に対向して配置されている。またこの
発光管２内には緩衝ガス用金属としての水銀と、
発光金属としてのナトリウムと、始動用希ガスと
してのキセノンガスがガス圧100torr以上にして
封入されている。また外管１内には点灯管４と限
流抵抗５とを直列に接続してなる始動回路が収容
されており、この始動回路は発光管２に対して直
列に接続されている。さらに外管１内には発光管
２の外表面に接触または近接して始動用補助近接
導体６が設けられており、この近接導体６はバイ
メタル片７を介して一方の電極３と同一極性とな
るように接続されている。このようなランプは、
高圧水銀灯用安定器、つまり単チヨーク形安定器
８を介して電源９に接続される。

しかして上記点灯管４は、たとえば第２図に示
されるように、気密容器１０内に一対のバイメタ
ル片１１，１１を対向して設け、これらバイメタ
ル片１１，１１の先端に接点１２，１２を取着し
たものであつて、この気密容器１０内には、５〜
9torrのアルゴンガスを主体とした希ガスが封入
されている。

また限流抵抗５は詳図しないが、たとえばカー
ボン被膜抵抗体とし、その表面に、発光管２など
から放出される不純ガスとの反応を防止するとと
もに抵抗体自身からのガス放出を少くするため
に、炭化硅素SiC薄膜を被着したものである。こ
の限流抵抗５はその抵抗値が150〜600Ωの範囲に
規制されている。

上記点灯管４のアルゴンガス圧値と、限流抵抗
値との組合せは実験結果にもとづくものであつて
以下実験について説明する。

内径８mm、長さ114mmの透光性アルミナ管の両
端に電極を設け、所定量の水銀とナトリウムとキ
セノンガスとを封入した発光管２を構成した。キ
セノンガスのガス圧を種々変えたものについて、
従来のバイメタルスイツチとヒータとからなる始
動回路を用いてその始動に必要なパルス電圧につ
いて調べてみた。従来のバイメタルスイツチおよ
びヒータを用いたのは、１回のパルスの印加によ
つて点灯させるに必要なパルス波高値を調べるた
めである。この結果は第３図に示されている。

第３図から判ることは、再点弧電圧の引き下げ
および発光効率の向上を目的としてキセノンガス
を100torr以上封入した高圧ナトリウムランプは、
１回のパルスで点灯させようとすると、少なくと
も3500V以上の高電圧パルスを必要とするという
ことである。しかしながら前述した通り、上記の
ような高電圧パルスは照明施設の破損を招くので
好ましくない。

つぎに第１図の構成による点灯管４と限流抵抗
５との組合せにもとづく始動回路を使用し、点灯
管４のアルゴン封入圧と限流抵抗値との変化によ
つてパルス波高値およびパルス発生回数がどのよ
うに変化されるかについて調べてみた。その結果
を第４図に示す。

第４図から判ることは、一般的な傾向として、
限流抵抗値が大きくなるにつれて、パルス波高値
は低くなるが逆にパルス発生回数は増大すること
が判る。

そこで点灯管４内に封入されるアルゴンガスの
ガス圧を種々変化させて、ランプの始動性につい
て調べてみた。この結果、アルゴンガスを9torr
封入した点灯管の特性を第４図中実線で示し、ア
ルゴンガスを5torr封入した点灯管の特性を第４
図中波線で示す。もちろん10torr以上および
4torr以下の点灯管についても実験したが、ラン
プが始動可能な組合せは、点灯管のアルゴンガス
が破線と実線で示された範囲、つまり5torrない
し9torrの範囲であり、しかも限流抵抗値が150〜
600Ωの範囲のものに限られた。

アルゴンガスを10torr以上封入した点灯管を用
いたものは、限流抵抗値をいくら変化させても、
100torr以上のキセノンガスを封入してなる発光
管を始動させることが不可能であり、またアルゴ
ンガスを5torr未満に封入した点灯管は、第２図
に示されるバイメタル片１１，１１がステム１３
の近傍でパルス放電を生じて、ステム１３にクラ
ツクが生じ単寿命になることが確認され、使用で
きないものであり、かつグロー放電時間が長くな
つて相対的にパルス発生回数が少くなりすぎるも
のであつた。

また限流抵抗値が150Ω未満のものは、パルス
電圧波高値が高くなるけれどもパルス発生回数が
少ないために始動できず、600Ωを超えると逆に
パルス発生回数は多いがパルス波高値が小さくな
つて始動できないものである。

したがつてアルゴンガスを５〜9torr封入した
点灯管４と、抵抗値が150〜600Ωの範囲に規制し
た限流抵抗５とを直列に接続した始動回路を用い
れば、3500V以下のパルス電圧でありながら短時
間のうちに多数のパルスが発生するため、
100torr以上のキセノンガスを封入した高圧ナト
リウムランプであつても始動させることが可能と
なる。このことから、パルス電圧を低く抑えるこ
とができ、平均的にはパルス電圧1500V程度であ
つてもランプ始動が可能となるから、既存の施設
に大電圧を与えることがなく、施設の破損を防止
できることになる。

なお上記実施例においては高圧ナトリウムラン
プについて説明したが、近時メタルハライドラン
プにあつてもキセノンガスを100torr以上封入し
たものが開発されており、本発明はこのものにあ
つても適用できるから上記実施例に制約されるも
のではない。

また点灯管にあつては５〜9torrのアルゴンガ
スを封入することに加えて、メタンガスのごとき
有機ガスを混入するようにしてもよく、このよう
にすれば点灯管の放電開始電圧を引き上げる効果
がある。

以上詳述したこの発明によれば、始動回路とし
て、アルゴンガスを主体として全圧が５〜9torr
の希ガスを封入してなる点灯管と、150〜600Ωの
抵抗値をもつ限流抵抗とを直列に接続して構成し
たので、比較的低いパルス波高値でありながらパ
ルス発生回数が多く、発光管に投与されるエネル
ギーが増大するから、100torr以上のキセノンガ
スを封入した発光管であつても確実に始動および
再始動させることができる。そしてこのものはパ
ルス波高値が従来よりも低く押えられるから、既
存の高圧水銀灯用施設であつても、絶縁破壊や焼
損などを生じることなく、安全に使用できる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明についての具体例を示すもの
で、第１図は高圧ナトリウムランプの回路構成
図、第２図はその点灯管の１例を示す構成図、第
３図は発光管封入キセノンガス圧と始動に要する
パルス電圧との関係を示す特性図、第４図は限流
抵抗値とパルス波高値およびパルス発生回数とに
ついて点灯管封入アルゴンガス圧との関係を示す
特性図である。 １……外管、２……発光管、３，３……電極、
４……点灯管、５……限流抵抗、８……安定器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 両端に電極を備えた発光管内に緩衝ガス用金
   属と発光金属および100torr以上のキセノンガス
   を封入し、この発光管を始動するために、アルゴ
   ンガスを主体とした全圧が５〜9torrの希ガスを
   封入してなる点灯管と、150〜600Ωの限流抵抗と
   を直列に接続した始動回路を、上記発光管と並列
   に接続してなることを特徴とする金属蒸気放電
   灯。 ２ 上記発光管は、透光性単結晶体または多結晶
   体からなるバルブの両端に電極を備え、水銀とナ
   トリウムおよび100torr以上のキセノンガスを封
   入してなる高圧ナトリウムランプであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項の金属蒸気放電
   灯。