JPH0468743B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はヒユーズを内蔵した高圧金属蒸気放電
灯に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に高圧金属蒸気放電灯は発光管自体で電流
を制限する機能をもたないので、限流器として安
定器と組み合わせて使用される。安定器は鉄心の
上に絶縁被覆を施した金属線を多層に巻回したチ
ヨークコイルが多用され、その他コンデンサを並
用したもの等が使用されている。

ところで安定器の寿命は通常８〜10年とされて
おり、寿命原因の多くは絶縁物の劣化による限流
機能の低下である。たとえば高圧ナトリウムラン
プは始動電圧が高いので安定器またはランプの外
管内に収容したパルス発生器から始動用高圧パル
スを印加して起動させるようになつており、この
高圧パルスのために安定器の絶縁物の劣化を早め
る傾向があり、かつ劣化をはじめた安定器を高圧
パルスによつて強制的に絶縁破壊させることがあ
る。

安定器が寿命末期あるいは他の原因で限流機能
を失うとランプには多大な電流が流れ、この結
果、発光管に投入されるランプ入力が急増して発
光管内の封入物の圧力が急速に高まるため発光管
が破壊し、さらに外管までも破損させてこれらの
破片が落下するに至ることもある。

このため、発光管の破壊を防止する手段とし
て、たとえば特開昭57−138767号公報、特開昭58
−146353号公報などは発光管への給電回路の途中
にヒユーズを挿入して過大電流突入時にこのヒユ
ーズが発光管が破壊するよりも先に溶断するよう
にした方法が提案されている。

ヒユーズはこれ等公報にも示されているように
内部が不活性ガス雰囲気または真空となつている
外管内に収納した方が口金内に収納するよりも変
質することが少なく、さらに組立作業も容易で、
動作の確実性において優れている。

しかしながら、このようにヒユーズを発光管の
点灯回路に対して直列に接続し、かつ同一の外管
内に収納したものにおいても、次のような不都合
を生じることが本発明等の試験の結果判明した。
すなわち、上記特開昭57−138767号公報所載のヒ
ユーズの溶断電流をＩ〔Ａ〕、溶断時間をｔ〔秒〕
としたとき、 log₁₀I＋0.33log₁₀t≦1.85（ただし0.05秒≦ｔ≦３
秒）の領域に溶断点を持つたヒユーズを用いて
種々のランプを作り実用試験を行つたところ、ヒ
ユーズの本来の機能においては問題は生じなかつ
たが、長時間点灯後において通常の点灯時すなわ
ち過大電流が流れなくてもヒユーズが溶断する現
象を生じた。この現象は早いものでは2000時間を
越えると、また遅いものでも8000時間を越えると
発生した。

この溶断の原因について種々調査したところ、
ヒユーズがランプの長時間点灯の間に劣化が進
み、通常の点灯における電流においても溶断が生
じたものであることが判つた。この寿命中の劣化
は、発光管への給電回路に過大電流が流れた場合
に、ヒユーズは発光管が破壊するより先に確実に
溶断するように比較的小径（たとえば660Wのラ
ンプでニツケル線からなるヒユーズの径は0.6mm）
に設計してあるため、ランプ寿命中に繰返えされ
る始動時の電流（通常安定時電流の約1.5倍）に
より劣化すなわち線径が細ることによるものであ
る。

このランプ寿命中の通常点灯でのヒユーズ溶断
は、外管内のヒユーズ取付け位置を変えてもさし
て効果はなかつた。すなわち、ヒユーズをステム
近傍などの比較的点灯中に低温となる個所に取付
けた場合はヒユーズの溶断が生じるまでの時間は
遅くはなるが、ランプの寿命までには上記溶断が
生じてしまい、一方、ヒユーズを発光管近傍に取
付けた場合は点灯中に発光管からの熱を受けてヒ
ユーズは高温となりヒユーズの通常の電流におけ
る溶断までの時間はより短かくなる傾向にある。

このように安定器の絶縁劣化による過大電流が
ランプに流れた場合、発光管の破壊を確実に防止
し、しかもこの作用がランプの寿命末期に至るま
で他の悪影響を受けることなく確実に維持するこ
とができるようなヒユーズを得ることは困難であ
つた。

〔発明の目的〕

本発明は上期事情に対処してなされたもので、
安定器の絶縁劣化が生じてもヒユーズ機能がラン
プの始動時および点灯時のいづれの場合でもラン
プの寿命末期まで確実に作用して発光管の破壊を
防止することができる高圧金属蒸気放電灯を提供
することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は外管内に発光管および発光管の給電回
路に直列に過電流によつて溶断するヒユーズを収
納した高圧金属蒸気放電灯において、上記ヒユー
ズは周囲温度を常温にて作動させた場合にランプ
始動時には過大電流が突入しても発光管の破壊前
に溶断し、一方、ランプ安定点灯時には過大電流
が突入しても発光管の破壊前には溶断しない特性
を有し、かつこのようなヒユーズを発光管の近傍
に設置したことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

本発明者等は発光管の破壊特性について詳細に
検討した結果、破壊特性は第１図に示すようにラ
ンプの始動時と安定点灯時とでは異なることを発
見した。第１図は横軸に過大電流値〔Ａ〕、縦軸
に発光管の破壊に至るまでの時間（秒）およびヒ
ユーズの溶断に至るまでの時間（秒）をとり、実
線ａは定格電力660Wの高圧ナトリウムランプの
安定点灯時における発光管の破壊特性を、実線ｂ
は同じく始動時の破壊特性を示す。図から明らか
な通り発光管に過大電流が流れた場合でも、安定
点灯時よりも始動時の方が破壊しにくいことが判
る。

この理由は、始動時には発光管が冷えた状態に
あるから過大電流が流れても発光管の温度上昇に
は時間を要し、したがつて発光管が昇温している
安定点灯時に較べて破壊に至るまでの時間が長く
なり破壊しにくくなつているものと考えられる。

本発明者等は上記破壊特性の差を利用すること
によつて、長時間使用しても問題なく、かつ確実
に発光管の破壊を防止することができるヒユーズ
内蔵の高圧金属蒸気放電灯を得られるようにし
た。

次に上記発光管の角破壊特性とヒユーズの溶断
特性との関係について上記第１図を参照して説明
する。同図において各破線ｃ，ｄはヒユーズの溶
断特性を示し、破線ｄは径1.1mmのニツケル線か
らなるヒユーズ、破線ｃはより細い径0.6mmのニ
ツケル線からなるヒユーズの溶断特性である。

いま破線ｃに示す細いヒユーズの溶断特性を実
線ａに示す安定点灯時の発光管の破壊特性に近づ
けようとするほどヒユーズの径は太くする必要が
あり、したがつてランプ寿命中のヒユーズの劣化
（線径の細り）は減少する。しかしながら、実線
ａを越えるほどにヒユーズ線径を太くし、たとえ
ば破線ｄの溶断特性を持つほどに太くすると、ヒ
ユーズ自体の劣化の問題は解消するとしても、ラ
ンプ安定点灯時に過大電流が流れた場合にこのヒ
ユーズでは発光管の破壊前には溶断しなくなり、
本来の目的が達成できなくなつてしまう。もつと
も、この破線ｄのヒユーズ溶断特性は実線ｄより
下方にあるから始動時の発光管破壊防止には十分
役立つものである。

このような実線ａとｂとの中間に溶断特性を有
するたとえば破線ｄのヒユーズ、すなわちランプ
の安定点灯時にはヒユーズとしての役目は果たさ
ないが、ランプの始動時には発光管の破裂を防止
することができるヒユーズを選び、このヒユーズ
をランプ外管内の各部位にその取り付け位置を変
えて試験したところ次のことが判明した。

すなわち、上記ヒユーズをランプ外管内の比較
的低温部であるたとえばステムの近傍に取り付け
た場合は、ランプの長期寿命中においても通常電
流による溶断は発生しなかつたが、ヒユーズ本来
の機能である安定点灯時に異常な過大電流が流れ
た場合の発光管破壊防止には役立たなかつた。と
ころが、ヒユーズを発光管の近傍部つまりランプ
外管内の高温部に取り付けると、上記低温部に取
り付けた場合と同様にランプの長期寿命中におい
ても通常電流による溶断が発生しないばかりか、
安定点灯時に過大電流が流れた場合にも確実にヒ
ユーズが先に溶断して発光管の破壊を防止するこ
とができた。また、ランプ始動時においても発光
管の破壊を防止できたことは言うまでもないこと
である。このような結果が得られた理由は次のよ
うに考えられる。

まず、ヒユーズの長期寿命中の劣化については
上記ヒユーズの線径が従来のものに較べ太いため
ランプ始動時の電流による劣化の進行が少なくな
り、このためランプの長期寿命にわたり通常の電
流による溶断を生じない。また、点灯中に発光管
からの熱によりヒユーズの温度は高くなるが、こ
れによるヒユーズの劣化は問題とならない程度の
ものである。

一方、安定点灯時の過大電流については、ヒユ
ーズ自体の周囲温度が低いときは、その溶断特性
は第１図ｄに示す通りであるが、発光管の近傍に
設置し、発光管の熱により高温となつた場合はヒ
ユーズ自体の溶断特性が変化して、より溶断しや
すくなるためである。すなわち、ヒユーズを高温
で作動させる場合、より小径のヒユーズと同様の
溶断特性となり、安定点灯中に過大電流が流れる
と発光管の破壊よりも先にヒユーズが溶断するも
のである。

第２図は本発明の一実施例〔実施例１〕である
定格電力660Wの高圧ナトリウムランプを示す。

図において１は一端に口金２を装着した外管、
３は透光性アルミナセラミクスからなる発光管
で、その両端部には一対の電極４ａ，４ｂを対設
し、内部には始動用希ガス、水銀およびナトリウ
ムが封入されている。発光管３の両端はホルダ５
ａ，５ｂによつて支持され、一方のホルダ５ａは
電極４ａと電気的に接続され、他方のホルダ５ｂ
は絶縁物６を介して支持している。

また、上記ホルダ５ａ，５ｂは導電線兼用のサ
ポート７に接続し、このサポート７はステム８に
封着した一方のウエルズ９に接続し、他方のウエ
ルズ１０には導電線１１を介して電極４ｂが連続
している。１２は発光管３に沿わせた近接導体、
１３は始動装置でフイラメント１４と常閉形バイ
メタルスイツチ１５との直列回路からなり、この
直列回路は発光管３と並列に接続されている。１
６はたとえば径1.1mmのニツケル線からなるヒユ
ーズで、絶縁被覆管１７内に収納され、その両端
はたとえばタングステン製の取出し線１８，１８
を介して電極４ｂと導電線１１との間、つまり発
光管３の点灯回路に対して直列に接続されてい
る。ヒユーズ１６の取付け位置は発光管３の近傍
にすることが必要で、通常の点灯状態でヒユーズ
１６自体の温度が400℃を越え、特には500℃以上
になるような位置に設置されることが望ましい。

このランプはチヨークコイル形安定器を介して
交流電源に接続して使用される。

このように構成されたランプ50本につき点灯試
験をした結果、定格寿命12000時間の点灯におい
て、ヒユーズ１６の劣化にもとづく通常点灯時の
ヒユーズ溶断は発生しなかつたし、またランプ寿
命の初期、中間および末期において、安定点灯中
のものに過大電流を流して試験したところ、全数
が発光管の破壊よりも先にヒユーズが溶断して十
分にその目的を達成することができた。

なお、ヒユーズとしては第１図の実線ａとｂと
の間に溶断特性を有するものであれば、いずれも
ランプ寿命中のヒユーズ劣化による溶断もなく、
かつ安定点灯中の過大電流による発光管の破壊も
確実に防止することができる。

次に他の実施例〔実施例２〕として定格電力
220Wの高圧ナトリウムランプの場合について説
明する。

第３図はこのランプの破壊特性を示すもので、
横軸に過大電流値Ａ、縦軸には発光管の破壊に至
るまでの時間（秒）およびヒユーズの溶断に至る
までの時間（秒）をとり、実線ａは上記ランプの
安定点灯時における発光管の破壊特性を、実線ｂ
は同じく始動時の破壊特性を、破線ｃはたとえば
径0.6mmのニツケル線からなるヒユーズの溶断特
性を示す。

この〔実施例２〕の場合も〔実施例１〕と同様
に発光管に過大電流が流れた場合、発光管は安定
点灯時（実線ａ）よりも始動時（実線ｂ）の方が
破壊しにくいことが判る。

したがつて、実線ａとｂとの中間に溶断特性を
有する破線ｃのようなヒユーズを使用し、かつ発
光管近傍に設置するようにすれば、〔実施例１〕
と同様にランプ寿命中のヒユーズ劣化による溶断
もなく、かつ安定点灯中の過大電流による発光管
の破壊も確実に防止することができた。

なお、本発明は上記実施例に限られるものでは
なく、ヒユーズとしては周囲温度を常温にて作動
させた場合にランプ始動時には過大電流が流れる
と発光管の破壊前に溶断し、ランプ安定点灯時に
は過大電流が流れても発光管の破壊前には溶断し
ない特性を有するものを選定し、しかもこのよう
なヒユーズを発光管の近傍の高温となる位置に設
置すれば良いのであるから、ヒユーズの形状は線
状に限らず箔状、板状のものでも良く、また材質
もニツケルに限らずニツケル合金、コンスタンタ
ン、モネルメタル等他のものでも良い。さらにラ
ンプ品種についても上記実施例に示した品種に限
定されるものでなく、他の大きさの高圧ナトリウ
ムランプにも適用でき、さらにメタルハライドラ
ンプ等の他の高圧金属蒸気放電灯にも適用できる
ものである。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明は外管内の発光管の
給電回路に直列に組込むヒユーズの特性とその設
置位置とを規制することによつて、安定器の絶縁
劣化による限流機能の低下によつて上記給電回路
に過大電流が流れるような事態が発生しても、ヒ
ユーズ機能がランプの始動時および点灯時のいづ
れの場合でもランプの寿命末期まで確実に作用し
て発光管の破壊を防止して、ランプの破片の飛散
による危険を未然に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における発光管の破
壊特性とヒユーズの溶断特性との関係説明図、第
２図は同実施例の正面図、第３図は他の実施例に
おける発光管の破壊特性とヒユーズの溶断特性と
の関係説明図を示す。 １……外管、３……発光管、４ａ，４ｂ……電
極、１１……導電線、１６……ヒユーズ、１７…
…絶縁被覆管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外管内に発光管および発光管の給電回路に直
   列に過大電流によつて溶断するヒユーズを収納し
   た高圧金属蒸気放電灯において、上記ヒユーズは
   周囲温度を常温にて作動させた場合に、ランプ始
   動時には過大電流が流れると発光管の破壊前に溶
   断し、またランプ安定点灯時には過大電流が流れ
   ても発光管の破壊前には溶断しない特性を有し、
   かつこのようなヒユーズを発光管の近傍に設置し
   たことを特徴とする高圧金属蒸気放電灯。