JPH1031979A - 始動器内蔵形メタルハライドランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 どのような非線形セラミックコンデンサを用
いても、始動に必要なパルス電圧が発生し、かつ不点時
に確実にパルスの発生を停止させることの可能な非線形
セラミックコンデンサ加熱用抵抗体を容易に選択設定で
きるようにしたランプ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。 【解決手段】 発光管１に非線形セラミックコンデンサ
２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、前記始動器は非線形セラミックコンデンサ
２を含む回路に接続され、前記始動器動作時に前記非線
形セラミックコンデンサ２の温度をキュリー温度まで加
熱可能な加熱用抵抗体３を前記非線形セラミックコンデ
ンサ２の端子リードに３±２ｍｍ接近対向させて配置
し、かつ前記端子リードの溶接点と前記加熱用抵抗体３
のリードとの距離を３±２ｍｍとすると共に、前記非線
形セラミックコンデンサ２の体積と前記加熱用抵抗体３
の消費電力の比が５１〜１７４ｍｍ³／ｗとなるように
設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、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
ルス発生回路を備えた始動器の動作の安定性や寿命等の
問題点を解消するため、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用いたものが、使用されるように
なっている。これは、非線形セラミックコンデンサの飽
和特性を利用して、この非線形セラミックコンデンサに
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
ルごとにパルス電圧を発生させ、これをメタルハライド
ランプに印加して始動させるようにするものである。

【０００３】このようなランプは、発光管と非線形セラ
ミックコンデンサと加熱用抵抗体と半導体スイッチとの
直列回路で始動器を構成し、該発光管と並列に接続され
て外球内に収納されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】又、特開平５−２９０
９８５号として、非線形セラミックコンデンサに並列に
加熱用抵抗体を接続すると共に近接して配置し、ランプ
不点時に該加熱用抵抗体からの熱放射により、非線形セ
ラミックコンデンサをキュリー温度以上に加熱し、非線
形セラミックコンデンサを常誘電性にしてスイッチング
特性を消失させ、パルスの発生を停止させるようにした
始動器内蔵形高圧ナトリウムランプが提案されている。

【０００５】ところで、このように構成したランプにお
いては、非線形セラミックコンデンサ加熱用抵抗体の抵
抗値が小さいと、不点時は発熱量が大きいためにパルス
停止時間は短くなるが、発生パルス電圧は小さくなる。
一方、加熱用抵抗体の抵抗値が大きいと発生パルス電圧
は大きくなるが、不点時の発熱量が少ないためパルス停
止時間が長くなる。そのためパルス電圧をあまり下げず
にパルスを停止させる必要がある。

【０００６】また、上記のように構成したランプにおい
ては、ランプの種類、ワット数、安定器、その他の条件
の差異により、点灯に必要なパルス電圧が異なり、また
高ワットになるほど、同一特性の非線形セラミックコン
デンサを用いてもパルス電圧は低下する。このため、直
径（電極膜の径）が異なる複数種類の非線形セラミック
コンデンサを用意して、ランプの種類、ワット数等の条
件に対応させて、非線形セラミックコンデンサとその加
熱用抵抗体の抵抗値を選択して用いなければならないと
いう問題がある。そして、高圧ナトリウムランプにおい
ては、非線形セラミックコンデンサの体積と加熱用抵抗
体の消費電力の比を１１０〜３０５ｍｍ³/ｗに設定する
ことにより、始動に必要なパルス電圧を発生し、なおか
つランプ不点時に始動器のパルス発生を確実に停止する
ことができるという提案がなされている。（特願平８ー
９１７９９号）

【０００７】しかし、高圧ナトリウムランプは外球内が
真空であるのに対しメタルハライドランプでは外球内に
窒素ガス等の不活性ガスが封入されているため抵抗体の
熱が対流により奪われてしまう。そのため、上記提案で
は、メタルハライドランプにおいて、ランプ不点時に始
動器のパルス発生を確実に停止することができないとい
う問題点があった。

【０００８】本発明は、従来の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消するためになされたもので、ど
のような非線形セラミックコンデンサを用いても、始動
に必要なパルス電圧が発生し、かつ不点時に確実にパル
スの発生を停止させることの可能な非線形セラミックコ
ンデンサ加熱用抵抗体を容易に選択設定できるようにし
たランプ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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１記載の発明は、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始動器内蔵
形の外球内に窒素ガス等の不活性ガスが封入されたメタ
ルハライドランプにおいて、前記始動器は非線形セラミ
ックコンデンサを含む回路に並列に接続され、前記始動
器動作時に前記非線形セラミックコンデンサの温度をキ
ュリー温度まで加熱可能な加熱用抵抗体を前記非線形セ
ラミックコンデンサに接近対向させて配置すると共に、
前記非線形セラミックコンデンサの体積と前記加熱用抵
抗体の消費電力の比が５１〜１７４ｍｍ³／ｗとなるよ
うに設定するものである。また請求項２記載の発明は、
請求項１記載の始動器内蔵形メタルハライドランプにお
いて、前記非線形セラミックコンデンサの端子リードと
前記加熱用抵抗体の端部との距離Ｌを１〜５ｍｍとし、
かつ前記端子リードの溶接点と前記加熱用抵抗体のリー
ドとの距離ｄを１〜５ｍｍとするものである。

【００１０】始動器を構成する非線形セラミックコンデ
ンサのパルス発生機能は、安定器の２次開放電圧と非線
形セラミックコンデンサの体積とその加熱用抵抗体の抵
抗値、並びに非線形セラミックコンデンサと加熱用抵抗
体との配置態様により決まる。そこで、本発明において
は、非線形セラミックコンデンサと加熱用抵抗体との対
向距離、並びに非線形セラミックコンデンサと加熱用抵
抗体との消費電力との関係を検討し、上記のように設定
するもので、これにより通常の始動時には十分な大きさ
のパルス電圧を発生させると共に、不点時にはパルス電
圧の発生を完全に停止させることが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、実施の形態について説明す
る。図１は本発明にかかる始動器内蔵形メタルハライド
ランプの実施の形態を示す構成図である。１は発光管、
２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１８．０ｍｍ、厚
さ１．０ｍｍの円板上の焼結体の両面に直径１６．０ｍ
ｍ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、キューリー温度は約９０℃のものを用いる。３は非
線形セラミックコンデンサ２の加熱用抵抗体であり、そ
の抵抗値は２０ＫΩである。４はブレークオーバー電圧
が約１５０Ｖの双方向２端子サイリスタからなる半導体
スイッチ、５は半導体スイッチ４に並列に接続され該半
導体スイッチのＯＮ位相を安定化するための抵抗値３０
ＫΩの抵抗である。

【００１２】半導体スイッチ４のみは外球内には配置さ
れず、口金部分に配置されるようになっている。又、６
は熱応動スイッチ、７は始動補助抵抗である。なお、図
中８ａ、８ｂは発光管１の両端に封着された主電極であ
り、又、一方の主電極８ａに近接して補助電極９が封着
してある。非線形セラミックコンデンサ２、加熱用抵抗
体３、半導体スイッチ４、並列抵抗５、熱応動スイッチ
６、抵抗値１００ＫΩの始動補助抵抗７とで始動器を構
成し、半導体スイッチを除いて、窒素ガスが封入された
外球内に収容されてメタルハライドランプを構成してい
る。

【００１３】次に、このように構成されているメタルハ
ライドランプの動作について説明する。電源電圧が印加
されると始動器によりパルス電圧が発生し、そのパルス
は主電極８ａと補助電極９及び主電極８ａと８ｂとの間
にかかる。

【００１４】そして、まず主電極８ａと補助電極９との
間にグロー放電が生じた後、主電極８ａと８ｂとの間に
アーク放電が生じる。このように、主電極８ａと補助電
極９との間の狭いギャップから放電が始まるため、９０
０Ｖ程度の比較的低いパルス電圧で容易に始動すること
ができる。

【００１５】このように構成した４００Ｗの始動器内蔵
形メタルハライドランプは、非線形セラミックコンデン
サの体積と加熱用抵抗体の消費電力の比は５１〜１７４
ｍｍ³／ｗとなるものであるが、始動時には始動器から
１１５０Ｖの高圧パルスが発生し容易に始動点灯し、一
方、発光管への接続を外し不点状態で電源電圧を印加し
たところ、始動器のパルスの発生は２分５秒で停止し
た。

【００１６】本発明は、非線形セラミックコンデンサの
体積と加熱用抵抗体の消費電力の比は５１〜１７４ｍｍ
³／ｗとなるよう設定するものであるが、次に、このよ
うな設定にあたって行なった実験について説明する。非
線形セラミックコンデンサとしては、直径１８．０ｍ
ｍ、電極膜直径１５．５ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのもの
（ＦＥＣ１）、直径１５．５ｍｍ、電極膜直径１３．５
ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのもの（ＦＥＣ２）、及び直径１
８．０ｍｍ、電極膜直径１６．０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ
のもの（ＦＥＣ３）を用い、一方加熱用抵抗体として
は、抵抗値が５５ＫΩ、３０ＫΩ、２０ＫΩ、１０Ｋ
Ω、５ＫΩの１／４Ｐ型カーボン被膜抵抗体を用い、Ａ
＝（非線形セラミックコンデンサの体積）／（加熱用抵
抗体の消費電力）〔ｍｍ³／Ｗ〕と、Ｂ＝加熱用抵抗体
の消費電力〔Ｗ〕＝Ｖ²／Ｒ（Ｖ：安定器の２次開放電
圧２００Ｖ、Ｒ：加熱用抵抗体の抵抗値）を測定し、パ
ルス停止の有無と発生パルス電圧の評価を行なった結果
を、表１に示す。なお、表１中○印はパルス停止あり、
×印はパルス停止なし、△印はパルス停止するが発生パ
ルス電圧が不十分を意味する。経験的に、メタルハライ
ドランプでは安定器品種や配線長を考慮すると発生パル
ス電圧は９００Ｖより高くすべきであることがわかって
いる。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１から、Ａの値すなわち非線形セラミッ
クコンデンサの体積と加熱用抵抗体の消費電力の比が１
７４ｍｍ³／ｗ以下であると、不点時のパルス発生を完
全に停止させることができることがわかる。また、Ａの
値が５１ｍｍ³／ｗ未満であると加熱用抵抗体の抵抗値
が小さくなり、発生するパルス電圧が低下し通常の始動
が困難となる。そこで、Ａの値は、５１〜１７４ｍｍ³
／ｗに規定することが必要となり、本発明ではＡの値
を、このように設定するものである。

【００１９】また、図２は図１に示した実施の形態にお
ける非線形セラミックコンデンサと加熱用抵抗体の配置
態様を示す正面図及び側面図である。図中２は、非線形
セラミックコンデンサ、２ａは同端子リード、３は加熱
用抵抗体、３ａは同リードである。前記非線形セラミッ
クコンデンサ２の端子リード２ａと前記加熱用抵抗体３
の端部との距離Ｌを１〜５ｍｍとしているのは、Ｌが１
ｍｍ未満では、非線形セラミックコンデンサのリード端
子を抵抗のリードに溶接することは困難となり、非線形
セラミックコンデンサを破損するおそれがあり、またＬ
が５ｍｍを越えると、対向位置がずれてパルスが停止す
るまでの時間が室温（２５℃）で５分を越えてしまうか
らである。なお、パルスの停止は室温で５分以内を目標
としている。

【００２０】また、非線形セラミックコンデンサ２の端
子リード２ａの溶接点と加熱用抵抗体３のリード３ａと
の距離Ｄを１〜５mmとしている理由は、Ｄが１mm未満で
は非線形セラミックコンデンサの端子リードと加熱用抵
抗体のリードの溶接が困難であって、非線形セラミック
コンデンサを破損するおそれがあり、また、Ｄが５mmを
越えるとランプが輸送中などに置いて落下した場合など
に、非線形セラミックコンデンサの端子リードが曲がっ
てしまうおそれがあるので、上記範囲に設定している。

【００２１】

【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、非線形セラミックコンデンサ加熱
用抵抗体を該非線形セラミックコンデンサに対して近接
して対向配置すると共に、非線形セラミックコンデンサ
の体積と加熱用抵抗体の消費電力の比が５１〜１７４ｍ
ｍ³／ｗとなるように設定したので、始動に必要なパル
ス電圧を発生し、なおかつランプ不点時に始動器のパル
ス発生を確実に停止することができる等の利点がある。

【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
プの実施の形態を示す回路構成図である。

【図２】図１に示した実施の形態における非線形セラミ
ックコンデンサと加熱用抵抗体の配置態様を示す正面図
及び側面図である。

【符号の説明】

１．発光管 ２．非線形セラミックコンデンサ ３．加熱用抵抗体 ４．半導体スイッチ ５．抵抗体 ６．熱応動スイッチ ７．始動補助抵抗 ８ａ．主電極 ８ｂ．主電極 ９．補助電極 整理番号 Ｐ０８０６２
ページ （１） 化学式等を記載した書面明細書

【表１】 測定 内容 加熱用抵抗体（KΩ） ５５ ３０ ２０ １０ ５ Ａ（mm3/ｗ） ２９１ １５７ １０２ ５１ ２５ ＦＥＣ１ Ｂ（ｗ） ０．７ １．３ ２．０ ４．０ ８．０204（mm3）ハ゜ルス 電圧(ｖ) １５８０ １４７０ １４４０ １１６０ ８７０ 評価 × × ○ ○ △ Ａ（mm3/ｗ） ３２３ １７４ １１３ ５７ ２８ ＦＥＣ２ Ｂ（ｗ） ０．７ １．３ ２．０ ４．０ ８．０226（mm3）ハ゜ルス 電圧(ｖ) １２１０ １１３０ １１００ ９２０ ７１０ 評価 × ○ ○ ○ △ Ａ（mm3/ｗ） ３６４ １９６ １２７ ６４ ３２ ＦＥＣ３ Ｂ（ｗ） ０．７ １．３ ２．０ ４．０ ８．０254（mm3）ハ゜ルス 電圧(ｖ) １５５０ １４７０ １４００ １１５０ ８８０ 評価 × × ○ ○ △

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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始動器内蔵形であり、か
   つ外球内に窒素ガス等の不活性ガスが封入されたメタル
   ハライドランプにおいて、前記始動器は非線形セラミッ
   クコンデンサを含む回路に並列に接続され、前記始動器
   動作時に前記非線形セラミックコンデンサの温度をキュ
   リー温度まで加熱可能な加熱用抵抗体を前記非線形セラ
   ミックコンデンサに接近対向させて配置すると共に、前
   記非線形セラミックコンデンサの体積と前記加熱用抵抗
   体の消費電力の比が５１〜１７４ｍｍ³／ｗとなるよう
   に設定されていることを特徴とする始動器内蔵形メタル
   ハライドランプ。
2. 【請求項２】 前記非線形セラミックコンデンサの端子
   リードと前記加熱用抵抗体の端部との距離Ｌを１〜５ｍ
   ｍとし、かつ前記端子リードの溶接点と前記加熱用抵抗
   体のリードとの距離ｄを１〜５ｍｍとすることを特徴と
   する請求項１項記載の始動器内蔵形メタルハライドラン
   プ。