JPH03219594A

JPH03219594A - メタルハライドランプ始動装置

Info

Publication number: JPH03219594A
Application number: JP1373490A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hayakawa; 早川　弘幸; Shunichi Sasaki; 俊一佐々木
Original assignee: Iwasaki Electric Co Ltd
Current assignee: Iwasaki Electric Co Ltd
Priority date: 1990-01-25
Filing date: 1990-01-25
Publication date: 1991-09-26

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】［産業上の利用分野］本発明は、ベース（口金）部を上にし発光管を収納した
外球を下方に向けて点灯するメタルハライドランプの始
動装置、特にそのスイッチの改良に関する。

［従来の技術］メタルハライドランプは可視部全域にわたるスペクトル
を有し、優れた演色性を有するとともに、発光効率も良
好であるため、スポーツ、商業施設などの照明分野に広
く用いられている。

ところで、このメタルハライドランプを始動させるため
に、従来より、第５図に示すような始動装置が組込まれ
て用いられていた。

まず、第５図（Ａ）に示す始動装置は、熱応動スイッチ
１２と、該スイッチ１２と直列に接続された非線形強誘
電性セラミックコンデンサ（以下ＦＥＣという）１４と
、該ＦＥＣＩ４と並列的に接続された始動抵抗１６と、
を含む。

そして、熱応動スイッチ１２及びＦＥＣＩ４の直列回路
と並列に発光管１８が接続され、該発光管１８の始動補
助電極２０は前記始動抵抗１６に接続されている。

図示例にかかる始動装置は概略以上のように構成されて
いるので、発光管１８が消灯している状態でチョークコ
イル２２を介して始動装置に電圧が印加されると、熱応
動スイッチ１２を介してＦＥＣ１４が発振を開始する。

これと同時に始動抵抗１６を介して始動補助電極２０に
ＦＥＣＩ４の発振によって発生したパルス電圧及びチョ
ークコイル２２の二次電圧が印加され、始動補助電極２
０と主電極２４ａの間に放電が行なわれる。従って、発
光管１８の主電極２４ａ、２４ｂ間は放電を生じやすい
状態となり、前記ＦＥＣによるパルス発振により両生電
極２４ａ、２４ｂ間に放電が開始され、発光管１８が点
灯する。なお、２５は外球を示す。

一方、発光管が発生する熱によって熱応動スイッチ１２
が加熱され、該スイッチ１２がＯＦＦ作動する。この結
果、ＦＥＣ１４の発振も停止される。

なお、第５図（Ｂ）には中高ワット用の始動装置が示さ
れ、ＦＥＣ１４と直列に、半導体スイッチ２６及び抵抗
２８の並列回路が接続されている。

ところが、第５図（Ａ）や第５図ＣＢ）に示す始動装置
では、発光管１８が点灯し、その熱で熱応動スイッチ１
２のＯＦＦ状態が継続されたとしても、始動補助電極２
０、始動抵抗１６を介してＦＥＣ１４に第６図に示すよ
うな電圧が印加されてしまうため、ＦＥＣの劣化が促進
されてしまうという課題があった。

そこで、従来においても、第７図（Ａ）に示すような始
動装置が開発されている。

同図に示す始動装置は、ＦＥＣ１４に対応したＦＥＣ側
熱応動スイッチ１２とは別個に始動抵抗１６に対応した
補助電極側熱応動スイッチ３０を設けている。

このため、発光管１８が点灯してしまえば、同熱応動ス
イッチ１２．３０がＯＦＦ作動し、ＦＥＣ１４には前記
第６図に示したような電圧が印加されなくなり、該ＦＥ
Ｃ１４の劣化も抑えられるのである。

なお、第７図（Ｂ）には中高ワット用の始動装置が示さ
れ、ＦＥＣ１４と直列に、半導体スイッチ２６及び抵抗
２８の並列回路が接続されている。

［発明が解決しようとする課題］ところが、前記第７図に示したような始動装置において
は、ランプの再始動時に始動パルスは発生するもののラ
ンプを点灯することができなくなる場合があるという課
題があった。

すなわち、ランプ点灯中は同熱応動スイッチ１２．３０
ともにＯＦＦ状態にあるが、ランプ消灯・再始動時に冷
却され、ＦＥＣ側熱応動スイッチ１２が補助電極側熱応
動スイッチ３０よりも早くＯＮ状態になってしまうと、
主電極２４ａと始動補助電極２０との間での放電が行な
われないままにＦＥＣ１４が発振を開始する。このため
、主電極２４　ａ、　　２４　ｂ間は放電を開始するの
が困難な状態が継続し、ＦＥＣ１４により始動パルスは
発生するものの、ランプ１８は点灯しないという事態を
生じてしまうのである。

本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり
、その目的はＦＥＣの早期劣化を防止すると共に、ラン
プの再始動を確実に行なうことができ、かつ、製造の簡
易なメタルハライドランプの始動装置を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］前記目的を達成するために、本発明は、最も一般的な形
態で使用するメタルハライドランプ、すなわち、ベース
部を上にし発光管を収納した外球を下方に向けて点灯す
るメタルハライドランプの始動装置であって、発光管の
始動補助電極に電流供給可能な補助電極側熱応動スイッ
チと、発光管に並列に接続された非線形コンデンサに電
流供給可能なＦＥＣ側熱応動スイッチと、を有するメタ
　５− ６ルハライドランプ始動装置において、前記２つの熱応動
スイッチは、それぞれ接触圧力の略等しいバイメタルで
構成されており、ＦＥＣ側熱応動スイッチはランプのベ
ース側に設置され、一方、補助電極側熱応動スイッチは
外球のトップ側に設置されることを特徴とする。

［作用］本発明にかかるメタルハライドランプ始動装置は前述し
た手段を有するので、２つの熱応動スイッチがＯＮ作動
する際に時間差が生じる。

すなわち、ランプの消灯・再始動時に冷却されると、Ｆ
ＥＣ側熱応動スイッチはランプ内の高温域にあるため、
低温域にある補助電極側熱応動スイッチよりも遅れてＯ
Ｎ状態となる。この結果、始動補助電極と主電極との間
での放電が可能な状態となった後、ＦＥＣによる始動パ
ルス発生が開始され、ランプの再始動が確実に行なわれ
る。

また、点灯中は点灯補助電極を介してＦＥＣに電圧が印
加されないため、ＦＥＣの早期劣化を防止可能である。

［実施例コ以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

第１図は、本発明のメタルハライドランプ始動装置の熱
応動スイッチである。同図（Ａ）は上面図、同図（Ｂ）
は側面図である。また、第２図には本実施例装置と共に
用いられるメタルハライドランプを示す。本実施例では
、４００Ｗのメタルハライドランプを照明器具に収めず
、裸のままベースを上方にして垂直点灯で使用した。な
お、前記従来技術対応する部分には符号１００を加えて
示し、説明を省略する。

ＦＥＣ側熱応動スイッチ１１２．補助電極側熱応動スイ
ッチ１３０はそれぞれバイメタルであり、両者は同一材
質、同一寸法かつ同一接触圧力で構成されている。

そして、該２つの熱応動スイッチ１１２，１３０は、本
実施例ではアルミナ基板１５０上に設置され、ＦＥＣ側
熱応動スイッチ１１２はランプの高温域であるベース１
４０側、補助電極側熱応動スイッチ１３０はランプの低
温域である外球１２５のトップ側に設置されている。こ
うすることにより、ランプ内の温度差を利用して、ラン
プ再始動時にＦＥＣ側熱応動スイッチ１１２を補助電極
側熱応動スイッチ１３０よりもおくれでＯＮ作動させる
ことができる。

第３図にＦＥＣ側熱応動スイッチ１１２と補助電極側熱
応動スイッチ１３ｏのランプ消灯後の温度変化を示す。

同図より明らかなように、ランプのベース１４０側は外
球１２５のトップ側よりも高温であるという温度差によ
り、ベース１４０側に配置されたＦＥＣ側熱応動スイッ
チ１１２は、外球１２５のトップ側に配置された補助電
極側熱応動スイッチ１３０よりも温度低下が遅れる。従
って、同熱応動スイッチ１１２，１３０は同一接触圧力
にて構成されているので、先に所定温度まで低下する補
助電極側熱応動スイッチ１３０の方が早＜ＯＮ作動する
こと゛になる。

以上のような構成の２つの熱応動スイッチを従来の回路
にそのまま用いた状態を第４図に示す。

ランプ再始動時にＦＥＣ側熱応動スイッチ１１２は、補
助電極側熱応動スイッチ１３０よりも遅れてＯＮ作動す
るので、まず主電極１２４ａと始動補助電極１２０との
間で放電が可能な状態となった後に、ＦＥＣ側熱応動ス
イッチ１１２がＯＮになりランプの始動に必要なパルス
が発生するので、主電極１２４ａと始動補助電極１２０
との間で放電が開始し、次に放電が主電極間１２４ａ、
１２４ｂに移りランプを確実に点灯させることができる
。

しかもＦＥＣ１１４での無駄なパルス発生を阻止でき、
かつＦＥＣ側熱応動スイッチ１１２がＯＦＦの時は、必
ず補助電極側熱応動スイッチ１３０がＯＦＦなので、Ｆ
ＥＣ１１４に始動抵抗１１６を介して電圧が印加される
ことはなく、該ＦＥＣ１１４の早期劣化を防止できる。

次に２つの熱応動スイッチ１１２，１３０の具体的な構
成について説明する。

　９１０− 前記２つの熱応動スイッチ１１２，１３０を設計するに
あたり、ランプの特性上以下の条件を満たすことが必要
である。

■ランプ点灯状態で一旦電源を切り、すぐに電源を入れ
てランプが始動（点灯）するまでの時間を再始動時間と
いうが、ランプを裸で点灯している場合、無風、３０℃
の状態で再始動時間は１５分以下でなくてはならない。

■ＦＥＣ素子の特性上、ＦＥＣ１１４のパルス発生開始
温度は７０℃以下、理想的には５０℃以下が望ましい。

さらに、以下の特性が周知である。

（ｉ）ランプの寿命までに消灯時のバイメタルの接点の
接触圧力は±５ｇ程度変化する。

（ｉｉ）バイメタル製造時の接触圧力のばらつきは±５
ｇ程度である。

（Ｌｉｔ）バイメタルが接点等に接触して動けない状態
で温度をＴ℃変化させた時に発生する接触圧力Ｐ［ｋｇ
］は以下の式によって求められる。

Ｐ＝ｋＴＥ　ｂ　　ｔｋ：湾曲定数。

Ｅ：弾性係数。

ｔ：厚さ。

２／４ＬＴ：温度変化。

ｂ１幅Ｌ：長さ前述した条件■〜■及び特性（ｉ）〜（ｉｉｉ）に基づ
き次に示す熱応動スイッチを設計した。その構造は、第
１図の通りである。また、使用したバイメタルは、以下
の特性を有する。

湾曲定数（ｋ）　−１，１８Ｘ　１０−５　［’Ｃ−’
］弾性係数（Ｅ）＝１，７０Ｘ１０’　　［ｋｇ／ｍｍ
］幅（ｂ）　＝４．０［ｍｍ］厚さ　（ｔ）＝０．２５［ｍｍ］有効長（Ｌ）　＝　１５　［ｍｍ’］特性（ｉ）、　　（ｉｉ）を考慮して、両スイッチ１１
２゜１３０の接触圧力の範囲は、３３ｇを基準とすると
２３ｇ〜４３ｇの範囲となる。

前述の範囲では、特性（ｉｉｉ）の式と第３図に示す温
度変化により、必ずＦＥＣ側熱応動スイッチ１１２が補
助電極側熱応動スイッチ１８０よりも遅れてＯＮ作動し
、ＦＥＣ側熱応動スイッチ１１２は１５分以内にＯＮ作
動すること及びＦＥＣ側熱応動スイッチ１１２が７０°
Ｃ以下でＯＮ作動することが理解される。よって、条件
■、■をクリアする。

前述のように構成された２つの熱応動スイッチ１１２．
１３０をメタルハライドランプ始動装置１１０に組み込
むと、ランプ再始動時に補助電極側熱応動スイッチ１３
０よりも遅れてＦＥＣ側熱応動スイッチ１１２がＯＮ作
動するので、始動補助電極１２０と主電極１２４ａの間
の放電が行なわれている状態で始動パルスが発生し、主
電極１２４ａ、１２４ｂ間での放電が確保され、確実に
ランプを点灯することが可能となる。また、同様の理由
により、ＦＥＣに余分な負荷かががらず、７０℃以下と
いうＦＥＣにとって適切な温度でパルス発生が行なえる
ので、ＦＥＣの早期劣化を防止できる。

そして、本発明ではＦＥＣ側熱応動スイッチ１１２と補
助電極側熱応動スイッチ１３０とを同一の部品を使用す
ることができ、簡易かつ迅速、さらに正確なメタルハラ
イドランプ始動装置の製造が実現可能となる。

なお、本実施例では、第４図に示す回路構成を採ったが
、他の実施例として、例えば、従来の中高ワット用の始
動装置（Ｆ　Ｅ　Ｃと直列に、半導体スイッチ及び抵抗
の並列回路が接続されている回路）にも応用可能である
。

また、ベース１４０の部分を下にし、外球１２５を上方
に向けた特殊な形態で使用するメタルハライドランプの
場合は、補助電極側熱応動スイッチ１３０とＦＥＣ側熱
応動スイッチ１１２とを」１記説明と逆の位置に設置す
ることにより、本発明を適用することができる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明にかかるメタルハライドラ
ンプ始動装置によれば、それぞれ同−接３− ４触圧力のバイメタルで構成されたＦＥＣ側熱応動スイッ
チをランプのベース側、補助電極側熱応動スイッチをト
ップ側に設置したので、両者の０Ｎ１０ＦＦ作動に時間
差が生じ、始動補助電極と主電極との間に放電が生じて
いる状態で始動パルスが印加され、確実なランプの再始
動が可能である。

また、ＦＥＣに余分な負荷がかからないので、ＦＥＣの
早期劣化を防止することができる。

さらに、画然応動スイッチが同一部品であるので、製造
の簡易化を図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかるメタルハライドランプ始動装
置の２つの熱応動スイッチの説明図であり、同図（Ａ）
は上面図、同図（Ｂ）は側面図、第２図は、本発明装置
を用いたメタルハライドランプの説明図、第３図は、ＦＥＣ側熱応動スイッチと補助電極側熱応動
スイッチの、ランプ消灯後の温度変化を示す説明図、第４図は、本発明の一実施例の回路図、第５図（Ａ）は
、従来の始動装置の回路図であり、同図（Ｂ）はその中
高ワット用の始動装置の回路図、第６図は、従来のＦＥＣに印加される電圧の波形図、第７図（Ａ）は、従来の他の始動装置の回路図であり、
同図（Ｂ）はその中高ワット用の始動装置の回路図であ
る。１２．１１１４　１１２０．１２２５．１２３０．１３４２・・・ＦＥＣ側熱応動スイッチ、４・・・ＦＥＣ。０・・・始動補助電極、５・・・外球、０・・・補助電極側熱応動スイッチ、０・・・ベース。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ベース部を上にし発光管を収納した外球を下方に
向けて点灯するメタルハライドランプの前記外球内に収
納された始動装置であって、発光管の始動補助電極に電流供給可能な補助電極側熱応
動スイッチと、発光管に並列に接続された非線形コンデ
ンサに電流供給可能なＦＥＣ側熱応動スイッチと、を有
するメタルハライドランプ始動装置において、前記２つの熱応動スイッチは、それぞれ接触圧力の略等
しいバイメタルで構成され、前記ＦＥＣ側熱応動スイッチは、ランプのベース側に設
置し、前記補助電極側熱応動スイッチは、外球のトップ側に設
置することを特徴とするメタルハライドランプ始動装置
。