JPH03194849A - 放電燈とその熱スイッチ点燈装置 - 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】 ［発明の背景］ 本発明は放電燈の改良構造に関し、特に、比較的コンパ
クトな熱スイツチ形状を有する補助点燈電極装置を備え
た放電燈に関する。

熱応答性開閉装置は放電燈に今日普通に使われ、電圧を
放電燈に最初にかける時に点燈電極を働かせる。代表的
な放電燈では、点燈電極はアーク管の対向端に物理的に
配置した一つの放電燈主電極に抵抗器を介して電気的に
接続されているので、放電燈への電圧印加時に高電界が
点燈電極とそれに隣接する他の主電極との間に発生する
。そこでグロー放電が生じ、これに続いて放電燈の両生
電極間の主放電が生じる。点燈電極は、そのような点燈
手段を用いる代表的なハロゲン化金属放電燈において主
放電の発生後はもはや機能を果たさず、作用的に関連す
る隣接主電極に対して普通に短絡されてそれとの間の大
きな電圧勾配の発生を防止する。もしこのような勾配が
発生すると、それは放電燈の主放電から蒸発成分を除去
して放電燈の密封を損なうことなどにより放電溶性能に
悪影響を及ぼす。常開バイメタル開閉装置が現在上記の
放電燈作用に用いられ、これは電源と隣接主電極とに電
気的に接続される。この開閉装置はアーク管により発生
する熱によって閉じ、消燈時に開く。

このような放電燈の構造と作用に関するさらに詳しい説
明は、本発明の譲受人に譲渡されたスチュアート（ＳＩ
ＵＩ■）等の米国特許第３９６５３８７号に記載されて
おり、参照によりここに包含される。この引例に開示さ
れているように、このような熱開閉装置はしばしば高強
度放電燈に用いられ、溶融シリカまたは他の耐火ガラス
材料で作った内部アーク管と、やはり一般にガラス材料
で作られる光透過性外囲器との間の環状空間内に物理的
に配置される。

上述の引用特許に開示された特定のバイメタル開閉装置
は、曲りバイメタル片を用い、この曲りバイメタル片は
、一端が一つの主電極の導入手段に物理的に固定され、
他端にはばね状の導体が固定されて補助電極の導入手段
と係合する。この導体素子はバイメタル片の表面に沿う
方向に延びそして同表面から前方に突き出ているように
配置され、熱作用を受けた時、補助電極の導入手段と係
合する。この導体素子のばねのようなたわみ性は、一般
に予想されるスイッチの設計閉動作温度を超える温度変
化を許容し、ばね状導体は一時的にゆがんで弾性限度を
超える大きな変形を防ぐようになっている。この種の商
用放電燈に現在用いられている他のバイメタル開閉装置
は、次の様な曲りバイメタル片、すなわち、各端に直角
曲げ部分を有するが、バイメタル片と主電極の固定導入
手段との物理的接合がバイメタル片のほぼ中央点で生じ
るような曲りバイメタル片を特徴とする。

最近の放電燈開発の一傾向は、比較的小さな寸法の放電
燈外囲器を既存寸法のアーク管とともに用いることであ
る。その結果、放電燈部品の収納に利用し得る環状自由
空間はかなり減っているので、比較的コンパクトな熱ス
イツチ部品形状を利用することが望ましい。比較的短い
バイメタル片を用いて上述のバイメタル開閉装置の寸法
を減らすだけでは効果がない。なぜなら短いバイメタル
片は大して曲がらず、その結果、もしバイメタルがある
放電燈動作状態の下でアーク管から十分な熱を受けなけ
れば、確実な閉接触が起こり得ない。

従って、比較的コンパクトな型の放電燈で利用する熱開
閉装置つまり熱スイッチの形状を改良して、熱スイッチ
が燈内で比較的少ない空間を占めしかも確実に動作する
ようにすることが今や望ましくなっている。

従って、本発明の目的は比較的コンパクトな放電燈に特
に適用し得る改良熱スイツチ形状を提供することである
。

本発明の他の目的は、比較的コンパクトな設計で、かつ
また熱スイッチの予想される設計閉動作温度を超える大
きな温度変化を許容する設計の改良熱スイツチ形状を提
供することである。

本発明の他の目的は、熱変形可能な金属素子を用い、こ
の素子のほぼ全長が曲がるようにして開閉装置の動作を
改良した比較的コンパクトな熱開閉装置を提供すること
である。

本発明の上記および他の目的は本発明の以下の詳述から
明らかになろう。

［発明の要約１ 全長は先行技術の熱開閉装置より短いが、同じ長さの熱
変形可能な金属を用いる熱開閉装置の新規形状を発見し
た。さらに詳述すると、本発明の改良常開開閉装置は、
全長は比較的短いが使用金属の長さは先行技術の曲り金
属片に従来用いられた金属の長さと同じになるように曲
げられた熱変形可能な金属片を用いる。概説すると、本
発明による改良熱開閉装置は在来のバイメタルで形成し
得る熱変形可能な曲り金属片を用い、この金属片は一端
に、装着時に放電燈主電極の固定導入手段と接合する第
１曲り部分を有し得るとともに、他端に第２曲り部分を
有し得、この第２部分にはたわみ導体が物理的に接合さ
れている。このたわみ導体は第２部分のほぼ全体に沿っ
て延在し、さらに金属片の中間部分に沿って延在し、そ
して第１部分の前方に突出して放電燈補助電極の固定導
入手段と係合するようになっている。代替形状として、
バイメタルを補助電極用導入線に取付は主電極用導入線
と係合させてもよい。

このような改良常開開閉装置を用いる放電燈は、（ａ）
光透過性外囲器と、（ｂ）両端に電極を有し、一端にお
いて、挟封域に密封したそれぞれの導入線に接続した主
電極と補助点燈電極を有する内部アーク管と、（ｃ）前
記外囲器内の熱スイッチとからなる。熱スイッチは熱変
形可能な曲り金属片を含み、この曲り金属片は一つの主
電極の導入手段または前記補助電極の導入手段に物理的
に接合された一端における第１部分と、他端における第
２曲り部分とを有し、第２曲り部分にはたわみ導体が物
理的に接合されている。このたわみ導体はまず第２部分
のほぼ全体の表面に沿って延在し、次に前記金属片の中
間部分に沿って延在し、さらに第１曲り部分の前方に突
出しており、スイッチ閉動作時に前記補助電極の導入手
段と係合して前記主電極と前記補助電極間の短絡をなす
ようになっている。前記導体は前記的り金属片のほぼ全
長の熱変形に応じて動かされる。

本発明によるスイッチ作用は次のように進む。

まず本開閉装置のたわみ導体素子は放電燈の温度が周囲
温度である間は補助電極の導入線から隔たっている。こ
のような常開スイッチ位置は燈放電が始まるまで保たれ
、放電開始時に前記導体素子が加熱により生じる熱変形
可能な金属片の変形によりゆがむ。導体素子は同じ方向
に動き続け、結局補助電極用導入線との電気的接触を起
こし、これによりスイッチを閉ざし、作用的に関連し合
う１対の主電極と補助電極間に短絡を起こす。好適実施
態様では、従来のバイメタルを用いた熱変形可能な金属
片の構造により、既に引用した米国特許第３９６５３８
７号の第３図〜第５図に開示されている弧状変形経路に
類似の変形経路が生じる。

この実施態様のスイッチの作用に関して注意すべきこと
は、導体素子の動きが、曲り金属片のほぼ全長にわたっ
て起こる熱変形によって生じることである。

［好適実施例の詳細な説明］ 添付図面の第１図は本発明を実施し得る改良されたハロ
ゲン化金属型放電燈１を示し、この放電燈にはふくらん
だ管形または長円形のガラス製外囲器またはジャケット
２が含まれ、凹角ステム４により閉ざされた首部３を有
する。ステム４を貫通する剛性導入線５．６がそれぞれ
の外端においてねじ込み口金７の接点に接続され、また
それぞれの内端から内部アーム管８への接続手段を有す
る。アーク管８は好ましくは溶融シリカで形成され、管
内には両端部に主アーク電極１０，１１が封入され、ま
た１個の補助点燈電極１２も封入されている。これらの
電極はそれぞれの導入手段に支持され、各導入手段はア
ーク管の平地または挟封端に密封された中間の薄いモリ
ブデン箔片１３を含んでいる。アーク管８はさらに金属
製取付部１４により外囲器２内に部分的に支持され、取
付部１４は長平方向に延在する支持棒１５を有し、この
支持棒には金属帯１６が取付けられ、アーク管の一挟封
端付近を固定する。取付部１４のドーム端は逆向きニッ
プル１７により拘束されている。

主電極１１はわん曲線１８によって導入線６に接続され
、これに対し主電極１０は部材１９により導入線５に接
続されている。点燈電極１２は電流制限抵抗素子２０を
介して導入線６に接続されている。本発明の譲受人によ
り例示されかつ市販されているコンパクト型ハロゲン金
属燈に相当する放電燈では、アーク管に約２５１ｏｒｒ
の圧力のアルゴンと、作用中実質的に蒸発し１〜１５気
圧の分圧をかけるある量の水銀とを封入する。アーク管
にはさらに、作用温度で蒸発するより多い量のヨウ化ナ
トリウムをハロゲン物質として封入し、またそれより少
量のヨウ化スカンジウムも封入する。

代替的に、アーク管にヨウ化ナトリウムとヨウ化スカン
ジウムとヨウ化トリウムを封入してもよい。

外囲器２には不活性ガスが満たされ、その適当なものは
約半気圧の窒素である。

本発明は、放電燈が暖められた後補助電極１２を主電極
１０に短絡する熱スイッチ２１の特定形状に関するもの
である。放電燈のこのような短絡作用は、前記引用の米
国特許第３９６５３８７号に他の教示とともにさらに説
明されている。従つて、本発明の第２図は、第１図の放
電燈具体例において開閉作用のために協働する放電燈導
入手段とともに用いる開閉装置２１の拡大斜視図である
。

第２図に見られるように、スイッチ２１はバイメタル片
２２を備え、このバイメタル片は、好ましくは、（主電
極１０に接続した）導入線２３に物理的に接合される第
１直角曲り部分２２Ａを一端に有するように形成され、
また他端に第２直角曲り部分２２Ｂを有する。部分２２
Ａはそれと導入線２３との接続を助けるように曲がって
いるのが好ましいが、導入線２３との接合を可能にする
他の形状のものでもよい。画部分２２Ａ、２２Ｂは中間
部分２２Ｃにより連結されている。

たわみ導体２４がバイメタル片２２に第２曲り部分２２
Ｂの末端の位置２５で溶接、ろう付けまたはけん縮のよ
うな従来手段により物理的に接合されている。たわみ導
体２４は第２曲り部分２２Ｂのほぼ全長に沿いかつ中間
部分２２Ｃに沿って延在し、次いで第１曲り部分２２Ａ
の前方に部分２４Ａとして突出している。

バイメタル片２２はニッケル鉄合金とニッケルクロム鋼
合金で形成し得るものである。たわみ導体２４はタング
ステンとモリブデンからなる金属で製造可能である。第
２図に示した実施例では、たわみ導体２４はその休止位
置から約１ｍｍないし約５ｍｍ動くように曲げ作用を受
は得る。

バイメタル片２２は１０〜３０謔の範囲の有効長を有し
得る。これは、本発明の利点がなければ、バイメタル片
を本発明の概念によって放電燈境界内に挿入することを
多かれ少なかれ妨げる長さである。本発明は、曲り部分
２２Ｂをバイメタル片に含めることにより、その全長を
減らしてコンパクトな燈内への挿入を可能にすると同時
に、バイメタル材料の同じ全長を有する曲げてないバイ
メタル片２２による動きと同じ大きさに近いたわみ導体
２４の動きをもたらす。一実施例において、バイメタル
片２２の作用長は第２曲り部分２２Ｂと中間部分２２Ｃ
間に等分される。この形状の結果、たわみ導体２４の動
きの大きさは、同じ作用長の曲げてないバイメタルの動
きの大きさの約８０％になるが、曲り形状の全長は曲げ
のない形状の全長の半分より実質的に少ない。バイメタ
ルの曲り部分２２Ｂは、たわみ導体２４の端部の少量の
軸方向移動（第２図の矢印３１）を横方向移動とともに
発生される。この軸方向移動はアーク管導入線に対して
たわみ導体の掃除作用をもたらし、これはスイッチが閉
じる時のたわみ導体と導入線との接触を常に良くする助
けとなり得る。導体２４を取付けたバイメタル片２２の
改良曲げ作用を第３（ａ）図と第３（ｂ）図を参照して
説明する。

第３（ａ）図はバイメタル片２２とたわみ導体２４の休
止状態を示す。開閉装置２１のたわみ導体素子２４は、
放電燈の温度が周囲温度である時、補助電極用導入線２
６から隔たって休止状態にある。このような常開スイッ
チ位置は電圧を放電燈にかけるまで存続する。電圧によ
り放電燈が作用し始め、熱が発生してバイメタル片２２
を第３（ｂ）図に示す時計方向２８に曲げるので、たわ
み導体は第３（ｂ）図に示す時計方向３０に回転する。

導体２４の回転によりその外側部分２４Ａが補助電極用
導入線２６と確実に接触し係合する。

導体２４の係合により主電極１０の導入線が補助電極１
２に短絡する。

スイッチ２１の設計閉動作温度で、たわみ導体２４は反
対側の電極用導入線２６と接触する。もしバイメタルの
温度がこの点以上に上がれば、バイメタル片２２はさら
にたわんでたわみ導体２４を曲げることにより、バイメ
タル片２２に作用する応力をその弾性限度を超えないよ
うに緩和する。

さもないと損傷が起こるおそれがある。加えて、ひとた
びたわみ導体２４が電極用導入線２６に接触すると、バ
イメタル片２２、特にその第２曲り部分２２Ｂがさらに
たわんでたわみ導体２４を軸方向３１に動かすので、両
接触面間に掃除作用が生じてたわみ導体２４と電極用導
入線２６間の接触の長期信頼性を高める。

以上の説明から明らかなように、高強度アーク放電燈の
比較的コンパクトな寸法の構造を可能にする全体的に改
良された熱応答性開閉装置が提供された。ただし、ここ
に例示した放電燈形状に本発明の範囲内で様々な改変を
施し得ることはもちろんである。例えば、このような放
電燈は他の既知の口金構造、他のアーク管支持手段、外
囲器の他の形状と寸法、特殊な安定回路等を用い得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による熱スイッチを設けたコンパクトな
寸法のハロゲン化金属燈の一員体例を示す側面図、第２
図は第１図の放電燈で利用される開閉装置を示す拡大斜
視図、第３（ａ）図は熱スイッチの休止位置すなわち開
位置を示す図、第３（ｂ）図は熱スイッチの作用位置す
なわち閉位置を示す図である。 １：放電燈、５，６：導入線、８：アーク管、１０．１
１：主電極、１２：補助点燈電極、２１熱スイツチ、２
２：バイメタル片、２２Ａ：第１曲り部分、２２Ｂ：第
２曲り部分、２２Ｃ：中間部分、２３：主電極用導入線
、２４：たわみ導体、２６：補助電極用導入線。 Ｆｉｇ、　／ Ｆｉｇ、呪

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）光透過性外囲器と、（ｂ）両端に電極を有し
   、一端において、挟封域に密封したそれぞれの導入線に
   接続した主電極と補助点燈電極とを備えた内部アーク管
   と、前記外囲器内の熱スイッチとからなり、（ｃ）前記
   熱スイッチは熱変形可能な曲り金属片を含み、この曲り
   金属片は一つの主電極の導入手段に物理的に接合された
   一端における第１部分と、他端における第２曲り部分と
   を有し、これらの第１および第２部分は中間部分によっ
   て結合され、前記第２曲り部分にはたわみ導体が物理的
   に接合され、このたわみ導体は前記第２部分のほぼ全体
   に沿って延在し、さらに前記中間部分に沿って延在し、
   次いで前記第１部分の前方に突出しており、スイッチ閉
   動作時に前記補助電極の導入手段と係合して前記主電極
   と前記補助電極間の短絡をなすものであり、（ｄ）前記
   導体は前記曲り金属片のほぼ全長にわたる熱変形に応じ
   て動かされるようになっている放電燈。 ２、前記導体は曲りバイメタル片の弧状変形による方向
   に動かされる、請求項１記載の放電燈。 ３、前記第１部分は前記導入手段との接合をなしうるよ
   うに曲がった形を有する、請求項１記載の放電燈。 ４、前記金属片の前記第１および第２部分は前記中間部
   分に対して実質的に直角をなしている、請求項１記載の
   放電燈。 ５、前記外囲器にガスを満たし、また前記内部アーク管
   に不活性ガスとともにハロゲン物質を封入した請求項１
   記載の放電燈。 ６、放電燈用の比較的コンパクトな構造を有する常開熱
   スイッチであって、（ａ）熱変形可能な曲り金属片を含
   み、この曲り金属片は第１燈電極の固定導入手段に物理
   的に接合する第１部分と、対向端における第２曲り部分
   とを有し、これらの第１および第２部分は中間部分によ
   って結合され、前記第２曲り部分にはたわみ導体が物理
   的に接合され、このたわみ導体は前記第２部分のほぼ全
   体に沿って延在し、さらに前記中間部分に沿って延在し
   、次いで前記第１部分の前方に突出していて熱スイッチ
   の閉動作時に第２燈電極の固定導入手段と係合するもの
   であり、（ｂ）前記導体は前記曲り金属片のほぼ全長に
   わたる熱変形に応じて動かされるようになっている常開
   熱スイッチ。 ７、前記導体はバイメタル片の弧状変形による方向に動
   かされる、請求項６記載のスイッチ。 ８、前記第１部分は前記導入手段との接合をなしうるよ
   うに曲がった形を有する、請求項６記載のスイッチ。 ９、放電燈用の比較的コンパクトな構造を有しかつ設計
   閉動作温度を超える温度変化を許容する常開熱スイッチ
   であって、（ａ）熱変形可能な曲り金属片を含み、この
   曲り金属片は第１燈電極の固定導入手段に物理的に接合
   された一端における第１部分と、他端における第２曲り
   部分とを有し、これらの第１および第２部分は中間部分
   によって結合され、前記第２曲り部分にはたわみ導体が
   物理的に接合され、このたわみ導体は前記第２曲り部分
   のほぼ全体に沿って延在し、さらに前記中間部分に沿っ
   て延在し、次いで前記第１部分の前方に突出していて熱
   スイッチの閉動作時に第２燈電極の固定導入手段と係合
   するものであり、（ｂ）前記導体は前記曲り金属片のほ
   ぼ全長にわたる熱変形に応じて動かされ、（ｃ）前記た
   わみ導体は、前記第２燈電極用導入手段との係合後のゆ
   がみにより、設計閉動作温度を超える温度変化により生
   じる曲り金属片の過大変形を吸収し、前記曲り金属片と
   たわみ導体のいずれも弾性限度を超える応力を生じない
   ようになっている常開熱スイッチ。 １０、前記導体はバイメタル片の弧状変形による方向に
   動かされる、請求項９記載のスイッチ。 １１、前記第１部分は前記導入手段との接合をなしうる
   ように曲げられている、請求項９記載の放電燈。 １２、前記たわみ導体は前記曲り金属片の熱変形に応じ
   てアーク管導入線に接して軸方向に動かされる、請求項
   ９記載のスイッチ。