JPH10162785A - 始動器内蔵型メタルハライドランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は非線形セラミックコンデンサを用い
た始動器を内蔵したメタルハライドランプにおける上記
問題点を解決するためになされたもので、発光管内の遊
離ヨウ素や水分の影響を受けやすい比較的低ワットのメ
タルハライドランプにおいて、ランプ再点灯時の始動遅
れがなく短時間で確実にランプを点灯できる始動特性が
優れた始動器内蔵形メタルハライドランプを提供するこ
とを目的とする。 【構成】 本発明は、両端に主電極を封着し一方の主電
極に近接して補助電極を封着し、内部に少なくとも金属
ハロゲン化物を封入してなる発光管を、不活性ガスを封
入してなる外球内に保持してなり、前記発光管に並列に
接続された非線形セラミックコンデンサと該コンデンサ
に並列に接続された第一の抵抗とからなるパルス発生回
路と、前記補助電極と対向する主電極との間に、非線形
セラミックコンデンサとダイオードとの直列回路よりな
る倍電圧回路を接続すると共に該直列回路に点灯時の始
動電極への電流を制限するための第二の抵抗を接続する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、始動器内蔵型メタ
ルハライドランプに関し、特に内部始動器として非線形
セラミックコンデンサを用いたメタルハライドランプの
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、メタルハライドランプ等の金属蒸
気放電灯の内部始動器として、グローランプを用いた高
圧パルス発生回路が利用されている。近年、前記始動器
の動作の安定性や寿命特性等の問題点を解決するため
に、始動器として、非線形Ｖ−Ｑ特性を有するチタン酸
バリウム等を主体とする強誘電体からなる非線形セラミ
ックコンデンサを利用したものが、使用されるようにな
っている。これは、非線形コンデンサの飽和特性を利用
して、この非線形コンデンサに直列に接続した安定器の
インダクタンスにより反サイクル毎にパルス電圧を発生
させ、これを金属蒸気放電灯の発光管に印加して始動さ
せるようにするものである。

【０００３】次に、かかる始動器を備えたメタルハライ
ドランプの構成例を図４に基づいて説明する。図中、1
１は発光管、1２は非線形セラミックコンデンサ、1３は
ランプ不点時に作動する非線形セラミックコンデンサの
加熱用抵抗、１４はＳＳＳ素子のような半導体スイッ
チ、１５は半導体スイッチ１４に並列に接続された、該
半導体スイッチのＯＮ位相を安定化するための抵抗であ
る。そして、非線形セラミックコンデンサ１２と半導体
スイッチ１４との直列回路で内部始動器を構成し、発光
管１１と並列に接続されて外球１６内に収納されてい
る。また、発光管１１は両端に主電極１１ａ，１１ｂを
封着し、少なくとも一方の主電極１１ａに近接して補助
電極１１ｃが封着されている。更に、補助電極１１ｃと
対向する主電極１１ｂとの間には始動補助抵抗１７と熱
応動スイッチ１８とが直列に接続されている。なお、半
導体スイッチ１４は外球１６内には配置されず、外球の
端部に固定した口金部分に配置されるようになってい
る。

【０００４】次に、このように構成したメタルハライド
ランプの動作について説明する。安定器を介してランプ
に電源電圧が印加されると前記内部始動器によりパルス
電圧が発生し、そのパルスは主電極１１ａと補助電極１
１ｃおよび主電極１１ａと主電極１１ｂとの間にかか
る。そして、まず主電極１１ａと補助電極１１ｃとの間
の補主極間放電が生じた後、主電極１１ａと主電極１１
ｂとの間の主極間放電に移行し、ランプが始動すること
となる。

【０００５】又、特開昭５３−６７５号公報には、高圧
蒸気放電灯としての高圧水銀ランプ、メタルハライドラ
ンプあるいは高圧ナトリウムランプの始動電圧の低下を
目的として、発光管の主電極間を強誘電性セラミック材
料の非線形コンデンサーで接続し、補助電極にはコンデ
ンサー及びダイオードよりなる倍電圧の補助放電始動装
置を接続することが開示されている。これは、補助電極
には補助放電を確実に誘起する補助放電始動装置を付与
し、かつ主電極間には強誘電性セラミックコンデンサー
を接続してパルスを発生させることにより、始動電圧を
低下させ、確実にランプを点灯することができる。

【０００６】ところで、前記した補助放電始動装置に用
いるコンデンサーは１００００ｐＦのチタコンである旨
記載されているが、その具体的な形状、作用あるいは処
理方法等について記載されていない。実際にランプ外球
内の発光管の近傍に配置するためには、ランプ製造の際
の温度や、点灯中の温度を考慮して、耐熱性を有するコ
ンデンサを選択する必要がある。

【０００７】更に、前記公報に開示されている補助電極
に接続された抵抗として、ランプ電力が４００Ｗで、２
０ｋΩの抵抗値を有する酸化物抵抗を用いている。ま
た、一般に始動補助抵抗は、１００Ｗ程度の低ワットか
ら４００Ｗ以上の中、高ワットのランプでは、２０ｋΩ
〜１００ｋΩの抵抗値を有する金属被膜抵抗を用いてい
る。

【０００８】しかし、ランプ電力が比較的低ワットのラ
ンプの場合、短時間で主電極間放電に移行しないという
問題がある。これは、前記抵抗値が１００ＫΩ以下の場
合、一方の主電極と補助電極との間の補主極間放電は比
較的容易となるが、主極間放電におけるパルス電圧（エ
ネルギー）が一部吸収されるので、主極放電に移行しに
くくなるためと考えられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ラン
プ電力が５０Ｗ〜２００Ｗの比較的低ワットのメタルハ
ライドランプが、屋内照明器具用ランプあるいは街路照
明器具等用ランプとして用いられている。そして、前記
した比較的低ワットのメタルハライドランプでは、前記
のような内部始動器よりなる始動補助回路を有するラン
プを点灯させる場合、始動時間にバラツキがあるという
問題がある。

【００１０】これは、低ワットのランプでは、中、高ワ
ットのランプに比べて、発光管内の遊離ヨウ素や水分の
影響を受けやすいために、主電極と補助電極間に放電が
起きにくくなる。そのため、前記始動器の非線形セラミ
ックコンデンサから発生するパルスは、そのエネルギー
が小さく補主極間放電が発生するまでには時間がかかる
からである。なお、補主極間放電が生じると、非線形セ
ラミックコンデンサから発生するパルスにより瞬時に主
極間放電に移行する。

【００１１】本発明は、非線形セラミックコンデンサを
用いた始動器を内蔵したメタルハライドランプにおける
上記した問題点を解決するためになされたもので、発光
管内の遊離ヨウ素や水分の影響を受けやすい比較的低ワ
ットのメタルハライドランプにおいて、ランプ点灯時の
始動遅れがなく短時間で確実にランプを点灯できる等の
始動特性が優れた始動器内蔵形メタルハライドランプを
提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は両端に主電極を封着し一方の主電極に近接
して補助電極を封着してなる発光管に非線形セラミック
コンデンサを含む始動器を並列に接続し、不活性ガスを
封入する外球内に前記発光管と始動器を保持してなり、
前記補助電極と対向する主電極との間に、非線形セラミ
ックコンデンサとダイオードとの直列回路よりなる倍電
圧回路を接続することを特徴とする。又、両端に主電極
を封着し一方の主電極に近接して補助電極を封着し、内
部に少なくとも金属ハロゲン化物を封入してなる発光管
を、不活性ガスを封入してなる外球内に保持してなり、
前記発光管に並列に接続された非線形セラミックコンデ
ンサと該コンデンサに並列に接続された第一の抵抗とか
らなるパルス発生回路と、前記補助電極と対向する主電
極との間に、非線形セラミックコンデンサとダイオード
との直列回路よりなる倍電圧回路を接続すると共に該直
列回路に点灯時の始動電極への電流を制限するための第
二の抵抗を接続することを特徴とする。更に、前記ラン
プは定格入力電圧が２００Ｖ〜２２０Ｖで、ランプ電力
が２００Ｗ以下で点灯されるか、また、前記第二の抵抗
の抵抗値は１００ｋΩを超え１ＭΩ以下であることを特
徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図１に基づき説明する。図１は始動器内蔵形メタルハ
ライドランプの一実施例の回路構成図である。図中１は
石英製発光管であり、両端に主電極２ａ,２ｂと共に一
方の主電極２ａに近接して補助電極２ｃが封着されてい
る。３は非線形セラミックコンデンサで、チタン酸バリ
ウム（ＢａＴｉＯ₃）を主成分とする直径１８．０ｍ
ｍ、厚さ１．０ｍｍの円板状の焼結体の両面に直径１
６．０ｍｍの銀電極膜を形成し、これに電極端子を接続
した上、電極膜上を無機質ガラスでオーバーコートした
ものであり、このコンデンサはキューリー温度が約９０
℃のものを用いている。

【００１４】図中４は非線形セラミックコンデンサ３の
加熱用抵抗であり、その抵抗値は３０ｋΩである。この
抵抗はランプ不点時に非線形セラミックコンデンサから
発生するパルスを停止するためにキュリー温度以上に加
熱するためのものである。又、前記補助電極２ｃと対向
する主電極２ｂとの間には始動補助抵抗５と熱応動スイ
ッチ６とが直列に接続されている。なお、始動補助抵抗
として抵抗値が３００ｋΩの金属被膜抵抗を用いてい
る。

【００１５】また、発光管１と並列に非線形セラミック
コンデンサ７とダイオード８とよりなる倍電圧回路が接
続されており、該倍電圧回路の共通接点に前記始動補助
抵抗５が接続されている。そして、前記非線形セラミッ
クコンデンサ７はチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）を
主成分とする直径１５．５ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの円板
状の焼結体の両面に直径１３．５ｍｍの銀電極膜を形成
し、これに電極端子を接続した上、電極膜上を無機ガラ
スでオーバーコートしたものであり、静電容量は５００
０ｐＦである。また、ダイオード８としては耐高温用
（保存温度３００℃）、逆耐電圧１２００Ｖのガラスダ
イオードを用いている。なお、ダイオード８の順方向は
非線形セラミックコンデンサ７を正に充電するように接
続されている。

【００１６】前記のように、発光管１と並列に、非線形
セラミックコンデンサ３と加熱用抵抗４、始動補助抵抗
５と熱応動スイッチ６及び非線形セラミックコンデンサ
７とダイオード８とで構成される内部始動器を接続し、
窒素ガスが封入された外球９内に各部品を電気的かつ機
械的に保持し、始動器内蔵型メタルハライドランプを構
成している。

【００１７】次に、前記ランプの始動動作について説明
する。図１に示すメタルハライドランプは誘導性安定器
に接続されており、これに交流電圧（例えば２００Ｖ／
５０Ｈｚ）が印加されると、発光管１に並列に接続され
た倍電圧回路より生じる電圧と非線形セラミックコンデ
ンサー３のスイッチング特性により発生する高電圧パル
スが、主電極２ａと補助電極２ｃとの間に同時に加わ
り、補主極間放電が生じ、さらに前記高圧パルスは主電
極２ａ，２ｂ間にも印加されているので、主電極間放電
に移行して、ランプが始動することとなる。その後、発
光管の輻射熱により熱応動スイッチ６が開放して、前記
内部始動器に電流が流れなくなる。

【００１８】なお、ランプ寿命末期等のランプ不点時
に、ランプ交換を行なわず、電圧が印加され続けている
場合、前記非線形セラミックコンデンサよりの高圧パル
スが発生し続けて、不慮の事故が生じる場合があるが、
これを防止するために、前記加熱用抵抗により該コンデ
ンサの温度が上昇し、該コンデンサのキューリ温度であ
る９０℃以上となると、該コンデンサの非線形特性がな
くなり、高圧パルスは発生しなくなる。

【００１９】次に実験結果について説明する。前記のよ
うに構成したランプ電力１００Ｗの始動器内蔵形メタル
ハライドランプと、前記公知の始動器内蔵形メタルハラ
イドランプとのランプ始動特性を比較するために、発光
管の補主極間放電が開始する時間（秒）とランプ始動時
間（主極間放電が開始する時間／秒）とを測定した。そ
の結果を表１に示す。なお、各ランプ共に定格電圧２０
０Ｖ、ランプ電力１００Ｗで、水銀ランプ用安定器を用
いて点灯した。又、表１中Ａは発光管の補主極間放電が
開始する時間（秒）を、Ｂはランプ始動時間（主極間放
電が開始する時間／秒）をあらわす。更に、表１中、
Ａ，Ｂいずれの時間（秒）も定格電圧が印加されてから
の時間を示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１から明らかなように、本発明に係るメ
タルハライドランプは非線形セラミックコンデンサとダ
イオードとの倍電圧回路により主電極と補助電極間との
放電が数秒で生じ、ほぼ同時にランプも点灯することが
わかる。

【００２２】また、図１の回路において、一方の主電極
２ａと補助電極２ｃ間に印加される電圧波形図を図２に
示し、一方の主電極２ａと他方の主電極２ｂ間に印加さ
れる電圧波形図を図３に示す。図２及び図３から明らか
なように、主電極２ａと補助電極２ｃに印加される電圧
は、非線形セラミックコンデンサとダイオードとの倍電
圧回路により高くなっていることがわかる。

【００２３】

【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、発光管に非線形セラミックコンデ
ンサを含む始動器を並列接続してなるメタルハライドラ
ンプにおいて、前記始動器の他に非線形セラミックコン
デンサとダイオードとの倍電圧回路による高いエネルギ
ーを有する倍電圧が補助電極と該補極とは異極となる主
電極間に印加するように構成されているので、ランプの
始動時間が早く、バラツキも少なくできる。また、低ワ
ットのランプだけではなく、中、高ワットのランプにも
本発明の始動回路は有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る始動器内蔵形メタルハライドラン
プの一実施示す回路構成図である。

【図２】図１の回路構成図において主電極と補助電極と
の間に印加される電圧波形図である。

【図３】図１の回路構成図において両主電極間に印加さ
れる電圧波形図である。

【図４】公知の始動器内蔵形メタルハライドランプの回
路構成図である。

【符号の説明】

１ 発光管 ２ａ，２ｂ 主電極 ２ｃ 補助電極 ３ 非線形セラミックコンデンサ ４ 加熱用抵抗 ５ 始動補助抵抗 ６ 熱応動スイッチ ７ 非線形セラミックコンデンサ ８ ダイオード ９ 外球

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【手続補正書】

【提出日】平成８年１１月２９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】着してなる発光管に非線形セラミックコン
   デンサを含む始動器を並列に接続し、不活性ガスを封入
   する外球内に前記発光管と始動器を保持してなるメタル
   ハライドランプにおいて、前記補助電極と対向する主電
   極との間に、非線形セラミックコンデンサとダイオード
   との直列回路よりなる倍電圧回路を接続してなる始動器
   内蔵型メタルハライドランプ。
2. 【請求項２】着し、内部に少なくとも金属ハロゲン化物
   を封入してなる発光管を、不活性ガスを封入してなる外
   球内に保持してなるメタルハライドランプにおいて、前
   記発光管に並列に接続された非線形セラミックコンデン
   サと該コンデンサに並列に接続された第一の抵抗とから
   なるパルス発生回路と、前記補助電極と対向する主電極
   との間に、非線形セラミックコンデンサとダイオードと
   の直列回路よりなる倍電圧回路を接続すると共に該直列
   回路に点灯時の始動電極への電流を制限するための第二
   の抵抗を接続してなる始動器内蔵型メタルハライドラン
   プ。
3. 【請求項３】プ電力が２００Ｗ以下で点灯される請求項
   １又は２記載の始動器内蔵型メタルハライドランプ。
4. 【請求項４】ることを特徴とする請求項１乃至３項記載
   の始動器内蔵型メタルハライドランプ。