JPS587030B2 - ア−ク放電ランプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の背景 本発明は、アーク放電ランプ、たとえばけい元ランプに
係り、これは比較的に高い周波数で動作し、そしてとく
に本発明は、円形のけい元ランプに係り、このランプは
中央に配設されるバラストを有する。

重要な経済上の要求が、電気エネルギを保護することで
あるため、現在にますます必要とされることは、電気照
明システムの効率を増加することである。

とくに、望まれることは、可能な範囲にわたって、ワッ
ト当りほぼｌ５ルーメンの効率で動作する白熱バルブを
、もつと効率の良いけい元ランプ装置に置き換えること
である。

現在のけい元ランプ装置は、ワット当りほぼ４０ルーメ
ン以上の効率で動作する。

しかしながら、アーク放電の性質から、特別な電力供給
の問題が、けい元ランプの場合に存在する。

こうしたランプの電圧供給回路は一般に、バラストの技
術に関する。

これらのバラストは、けい元ランプの技術に共通なもの
で、一般に異なった電力レベルを、ランプに与える。

というのは、ランプの特性がスタートアップ（ｓｔａｒ
ｔ ｕｐ）中、ならびに通常の動作中で異なるからであ
る。

あるけい元ランプの場合、スタートアップは、バラスト
の個別回路によって加熱されるフィラメントを採用する
ことにより、容易に行なわれ得る。

こうしたランプは、ランプの各端部とバラストとの間の
２つの導体を採用する。

これらは、急速起動ランプとして知られる。

他のランプの場合は、単一の電流供給が第一に、フィラ
メントを加熱するために使用されると共に、放電に電力
を供給するために切り換えられる。

スイッチング作用は、手動で操作されるスイッチによっ
て行なわれるか、あるいは自動の、グロー放電の熱スイ
ッチ、スタークとして知られるスイッチによって行なわ
れる。

こうしたランプは、ランプの各端部とバラストとの間に
ひとつの導体を採用し、そしてランプの各端部と起動用
スイッチとの間にひとつの導体を採用する。

これらは、スイッチ起動のランプとして知られる。

第３のタイプのランプでは、起動が、高い電圧を与えて
、ランプの各端部に配置される電極間の放電を開始する
ことによって遂行される。

これらは、瞬時スタートのランプとして知られる。

最近、決められたことは、バラストに必要な重さと物質
が、もしランプが１５，０００ＫＨｚを越える周波数で
作動されると、低減されることが重要であることである
。

こうした動作は、ランプの増加される効率を促進するこ
とで見い出された。

しかしながら、さらに知られることは、ランプがこうし
た高い周波数で動作する場合、すなわち、１５，０００
Ｈｚを越える周波数で動作する場合、ラジオならびにテ
レビの受信を乱す潜在的な可能性のある電磁干渉（ｉｎ
ｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を生み出し得ることである。

もし電子変換用のバラストの基本周波数は、ＡＭ放送の
バンド（５３５ＫＨｚから１，６０５ＫＨｚ）以下にあ
れは、もつとも重大な干渉問題が、ランプ／バラストシ
ステムによって放射される磁気界により起因される。

電気界は、干渉問題のそれよりも小さい。

というのは、ＡＭのラジオ受信機が一般に家庭で使用さ
れ、この受信機は、電磁波の磁界成分に応答するように
設計されると共に、電気界の成分に対しては相対的に感
度がない。

磁気界の放射は、導体を流れる電流によって発生され、
そしてとくに、ここで意図される応用製品の場合、磁界
の放射が、放電ランプそれ自身に流れる電流によって発
生される。

放射される磁界の強さは、回路に流れる電流に比例し、
この回路は、電流ループの領域によって複合される。

この量は一般に、磁気モーメントとして関連づけされる
。

磁界干渉の放射は一般に、いくつかの方法で制御される
。

たとえは、導電シールドが、阻正用（ｏｆｆｅｎｄｉｎ
ｇ）電流ループのまわりに配設される。

かくして、容易なことは、単純に導電シールドを採用す
ることによって、バラスト自身から発散する電磁気干渉
を制御することである。

しかしながら、重要で困難なことは、ランプ自身に適切
なシールドを与えることである。

というのは、望ましいことが、ある物質を採用し、この
物質が、高い電気の導通性を有するのみならず、高い元
透過性を有することであるからである。

電磁気干渉を制御するもうひとつの手段は、バラストの
出力波形をフィルクして、ＡＭ周波数バンドの周波数成
分を取り除くことである。

一方で、大部分の電子バラストの基本周波数が、５３５
ＫＨｚ以下でもなお、干渉は、基本周波数の調波 （ｈａｒｍｏｎｉｅｓ〕によって引き起され、これらは
、バラストあるいはランプによって発生されると共に、
ランプ外包内の電流ループによって放射される。

さらに一般に真実であることは、高い効率の変換器が、
出力波形を発生し、これらが、これらの好ましくない調
波を含むことである。

これらの干渉は、調波をつくると共に、それがランプに
供給される前に、バラストの波形からフィルクされて出
るが、しかし、こうしたフィルタは通常、電力を消費し
、物理的に大きく、そして高価である。

本発明の要約 本発明の望ましい実施例によると、アーク放電装置が、
長手になる真空の外包を備えて、各端に配設される電極
を有すると共に、イオン化可能な放電媒体を含む。

この放電装置は、反対方向にある電極間に、交互に導通
する電流によって作動する。

本発明は、ランプ外包の外部に、電磁気放射の低減手段
を与え、これは、導電性の電流路を備え、これの中の電
流流れの方向は一般に、外包内の放電の電流流れ方向に
逆である。

放電によってつくられる磁界に反対の磁界をつくりだす
ためである。

本発明はとくに、けい元放電ランプに適用可能なもので
、この場合、放電アークは、ある路を描き、この路はほ
とんどそれ自身を閉じる。

たとえば、商標「ｃｉｒｃｌｉｎｅ」のけい元ランプの
場合である。

取り消し（ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ〕界が、望ましく
はランプと同じ平面にある電流ループによって発生され
ると共に、取り消しの磁界が、放電によって発生される
磁界と位相で１８００違うように、構成される。

取り消し（ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）のループは、放
電の電流ループとほぼ同じ磁気モーメントを有する。

干渉の取り消しの最大を遂行するためである。

一方で、本発明が、円形のけい元ランプにより適用可能
であり、さらに適用可能なのは、普通の直線状のけい元
ランプならびに、ほぼ１５，０００Ｈｚを越える周波数
で作動する他のアーク放電装置に対してである。

したがって、本発明の目的とすることは、ある効率の良
いけい光の元源を提供して、電磁気干渉の大きく低減さ
れたレベルを有して、相対的に高い周波数で作動する。

第１図は、本発明が特に適用できる種類のけい元ランプ
を図示している。

このランプ内には、イオン化され得る放電媒体１８が、
例えば水銀蒸気および例えはアルゴンの希ガスが放電外
被体１０内に含まれている。

この放電外被体は、紫外線で励起できる発光性合成物で
被膜されたガラスを具備している。

この外被体内そしてそのどちらかの端で、電極１５と１
６（図示せず）は放電電流が流れる間にある。

ランプ外被体１０は、くも形の脚部１１（ｓｐｉｄｅｒ
ｌｅｇｓ）によって支持されていて、それは好ましく
は幾分耐熱性のある軽量プラスチック材でできている。

スパイダの脚部１１は、その中に、スライドスイッチ１
４の動作によって動かすことができる安定器１２を含む
中央のハブ（ｈｕｂ）にとりつけられている。

スライドスイッチ１４は、スパイダの脚部１１ａに配置
され、それは安定器１２をランプ電極１５および１６に
接続している電気リード線を含んでいる。

安定器は、また、従来の白熱ランプのりセプタクルに挿
入するための従来のねじ込口金１３（ｓｃｒｅｗ−ｉｎ
ｂａｓｅ）を有する。

従って、安定器は６０サイクルの交流あるいは他の周波
数の電流を、ランフ泪身に電力を供給するために、１５
，０００Ｈｚを越える周波数の交流に変換するために機
能する。

外被体の壁の内側を被膜している発光性合成物１７（第
２図に図示）にぶつかる紫外線放射を発生するようにイ
オン化する媒体１８を通って交流放電は一般的に作動す
る。

可視波長の照明になるのはこの発光性合成物の励起によ
る。

第２図は相殺ループ（ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ ｌｏ
ｏｐ）がランプに対し外部に配置されている本発明の一
実施例を図示する。

第２図には、また、点線として示されている平均アーク
放電路１９が示されている。

この実施例において、相殺コイルの径は実質的に放電路
の径に等しいように選択される。

フィラメント１５に接続されているリード線は、放電外
被体１０の外部の表面に沿って配設されている。

放電ランプの通常の運転中、相殺ループ２０の電流は一
般的に放電路の電流のそれに相対する方向に流れる。

この相対する電流は実質的に放電外被体１０の電流によ
って生じる磁気モーメントと等しい磁気モーメント、し
かし相対する方向、を生じる。

この様に、ランプの高周波作動によって生じる電磁干渉
は非常に減じられる。

第２図はランプの各端からの２つの導体が安定器に接続
されている急速始動のランプを図示している。

ランプの一端から一端への放電電流の流れが、ランプの
その端にとり付けられている導体の一つを通って流れる
のは、ランプのその端への放電電流の残りが、ランプの
その同じ端にとり付けられている他の導体を通って流れ
る間であるので、相殺ループは、対としてランプの一端
からの両方のリード線によって形成される。

導体のこの対は一巻きの相殺ループを構成する。

もし瞬間の始動あるいはスイッチ始動ランプが用いられ
ていると、相殺ループは安定器とランプの一端との間に
接続されている一つの導体の一方によって形成される。

スイッチ始動ランプを用いている本発明の一実施例は第
７図に関して以下に述べられている。

導電性の相殺ループのリード線それ自身はいくつかの方
法のうちの１つで与えられ得る。

たとえは、特に、もしコーティングが十分に低い電気的
抵抗を有するならば、ガラス自身の上に導電性のコーテ
ィングが配設され得る。

また電気的なコーティングが半透明であることが望まし
い。

例えは、酸化錫あるいはインジウムおよび酸化錫の合金
があるランプ作動状能のもとで使用され得る。

かわりに、このリード線は外被体の壁に粘着的にとり付
けられている導電性のテープによって与えられ得る。

相殺ループを形成するこのリード線は、ランプ外被体そ
れ自身のまわりにらせん状に巻かれる。

もし導電性のコーティングが用いられているならば、ガ
ラス表面の実質的な部分を被膜している広いコーティン
グは狭いコーティングよりもより効果的な相殺を与える
。

もし導電性のコーティングがスイッチ始動あるいはただ
一つの導体の相殺ループだけを必要とする瞬間始動ラン
プで用いられているならは、好ましい実施例は実質的に
全ランプ表面を被膜している導電性のコーティングであ
る。

これは相殺の磁界にランプの磁界を最も接近してつり合
わせる。

相殺の導体２０は通常の作動中では典型的にはほぼ０．
６アンペアの電流を通す。

これらの導体の絶縁は衝撃の危険性（ｓｈｏｃｋ ｈａ
ｚａｒｄｓ］を減じるために好ましい。

また、第２図で注目すべきことはフィラメント１５と１
６からの導電性のリード線が例えは第１図に示されてい
るようにその安定器のハブに対してランプの中心の方向
に向けられていることである。

特に、安定器に対するリード線が第１図のスパイダの脚
部１１ａに沿って導通される。

しかし、本発明は、また、ランプの中心より他の位置に
置かれた安定器で用いることができる。

第３図は本発明の他の実施例を図示するもので、そこで
は相殺ループはアーク放電路ＤＬの径よりも小さい径Ｄ
。

を有している。しかし、上記に与えられた磁気モーメン
トの限定から見ることができるように相殺は、ループ路
の区域の差のためにこの実施例に自動的には起こらない
。

しかし相殺ループ２２は変流器２３を介して示されるよ
うに巻線ｃｗｉｎｄｉｎｇｓ）に連結されている。

第１次巻線と第２次巻線の巻き比（ｔｕｒｎｓ ｒａｔ
ｉｏ）は以下の公式によって調整される。

第３図に示される巻き比が上記公式によって選択される
かぎり、磁気モーメントの相殺は達成される。

特に、本発明では、変流器２３をまた含む安定器のハブ
１０内に全体的に相殺の電流ループが含まれるようにＤ
Ｃの値を設計することが望ましい。

しかし、明瞭化のために、この構成要素のこの物理的な
位置は図示されていない。

なぜならば第３図は本質的に概略図であるからである。

かわりに、放電外被体１０の内径に沿って相殺ループを
位置するためにＤＣは選択され得る。

その場合には、それは急速な始動ランプの効果的な放電
の開始のために必要な始動補助（接地平面）としてまた
機能し得る。

公式１による電流ループの区域の比較的小さな差を変流
路が補償するはかりではなく、それはまた相殺ループと
ランプの電極との間に電気的絶縁（ｅｌｅｃｔｒｉｃａ
ｌ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）を与え、それは相殺ループと
電極１５および１６との間に比較的高い電位を印加する
ために設計された安定器内で共通回路あるいは電源電圧
にこの相殺ループを接続されることを許容する。

この電位の印加はこのループを通る電流の流れに影響し
ない。

そしてそれ故、この相殺ループによって生じる磁界を変
化しない。

もし、瞬間の始動あるいはスイッチ始動ランプが用いら
れているならば、変流器は、このランプの一端から一つ
の導体に接続されているただ一つの第１次巻線だけを有
している。

本発明は１つの径、ＤＣを有している相殺ループにまた
使用することができ、それは放電路の径よりも大きいも
のである。

変流路２３の第１次巻線と第２次巻線の巻き割合は上記
の公式１の補助により調整される。

第４図は本発明の他の実施例を示し、そこでは相殺ルー
プの径は放電ループの径よりも小さい。

つまりＤＣはＤＬよりも小さい。

しかし、相殺ループの巻き数を増大することによって、
磁気モーメントの相殺は容易に達成される。

特に、第４図の実施例では、最適相殺を実質的に達成す
るために、重要な設計パラメータが次のように述べられ
る。

ここでＮは相殺ループの巻き数である。

特に第４図はＮが２に等しい場合を図示している。

急速な始動ランプが用いられている場合には、独特なフ
ィラメントに接続されている２つの導体のそれぞれは放
電電流の一部分を通す。

この導体はそれ故、相殺ル一プを構成する場合には、対
として一致して用いられる。

上記公式２においで、巻き数Ｎは、この場合、導体の対
の巻き数を数えることによって決定される。

第５図は本発明の実施例を図示していて、これはこの実
施例では、相殺の電流ループが電極１５および１６のた
めの回路のそれぞれに与えられているということを除い
て第４図に示されているそれと等しい。

方程式２はまた第５図の実施例に適用でき、それはまた
Ｎが２に等しい場合を図示している。

本発明が放電電流によって生じる磁界の相殺を行う円形
の電流ループを使うことによって好ましく行なわれるか
ぎり、他の相殺ループのパターンが同じ目的を行うため
にまた使用され得る。

特に第６図は相殺ループの導体２８の対称的ならせん状
のパターンを示す。

これは、また電磁干渉を効果的に減じるために作用する
。

第７図は本発明の他の実施例を図示し、そこではスイッ
チ始動のけい元ランプが用いられている。

始動器３１はフィラメント１５および１６の間に接続さ
れている。

この独特の実施例では、一つの相殺ループのリード線３
０が用いられている。

第７図はまた電磁干渉の注目に値する量が、放電外被体
の内径に沿って相殺ループを配設することによって、均
一に除かれるという事実を図示している。

磁気モーメントの相殺は精密ではないけれど照明の望ま
しいレベルが最少の障害を生じる。

第８図および第９図はより従来的な直線状のけい元ラン
プ構成における本発明の相殺電流の導体３２および３４
の使用を図示している。

第８図と第９図に示される実施例の間の基本的な相異は
第８図のランプが急速始動のランプであり、第９図のラ
ンプが瞬間始動のランプであるということである。

これらの実施例では、相殺の導体がランプのまわりにら
せん状に巻かれていて、そして第２図に関して述べられ
ているように導電性のコーティングで構成されていると
いうことである。

第２図および第７図に示されている本発明の実施例のた
めに、相殺ループの導体２０および３０がそれぞれ放電
外被体１０に固定されていることが好ましい。

第４図および第５図に示されているこれらの実施例のた
めに、相殺ループ２４および２６がそれぞれ、安定器ハ
ブ１０内に完全にあるいは少なくとも実質的に含まれる
ように、十分な径であるように選はねることが好ましい
。

しかし、これらの導体はまたスパイダの支持物（ｓｐｉ
ｄｒ ｌｅｇ）１１によって支持されている離れた同心
の円形状の絶縁されたハウジング内に配設され得る，上
記より、本発明は、電磁放射の干渉の付随する問題なし
に、比較的高い周波数の交流でのけい元ランプの構成の
効果的な動作を許容する。

本発明の目的は最少の設計変更で達成され、そして容易
に製造できるものである。

ここで本発明を要約すると、 １．長手になる真空の外包を備え、この外包が電極を有
し、この電極は上記外包内で相対する端部に配設され、
上記外包は、イオン化可能な放電媒体を含み、上記ラン
プは、上記媒体を通る上記電極間に交流電流を導通する
ことによって作動され、そして、上記外包の外部に電磁
気放射の低減器を備えて、上記低減器が、ある導通性の
電流路を与え、この路で、上記外包内の電流流れ方向が
、ある磁界をつくり、この磁界は一般に、上記電極間の
放電電流流れによってつくられる磁界に逆であるように
したアーク放電ランプ。

２．上記第１項のランプであって、上記交はん電流流れ
が、１５，０００Ｈｚを越える周波数で生じるランプ。

３．上記第１項のランプであって、上記外包が一般に円
形であるランプ。

４，上記第」項あるいは第２項のランプであって、上記
ランプがけい元ランプであるランプ。

５．上記第４項のランプであって、このランプが環形で
あると共に、バラストか、この環形ランプの中央に配置
されるランプ。

６．上記第４項のランプであって、上記電極がフィラメ
ントを備えるランプ。

７ 上記第６項のランプであって、上記電磁気放射の低
減器が、１対の導電リードを備え、これらが、上記フィ
ラメントのひとつから、上記外包内の電流路とほぼ平行
な、上記外包の外側に沿って伸びるランプ。

８，上記第６項のランプであって、上記電磁気放射の低
減器が、ある導電ループを備え、このループは、アーク
放電路の直径よりも小あるいは犬の直径をもつと共に、
上記放電電流路の平面内に配置され、上記低減器はマツ
チされて、上記放電電流によってつくられる磁気モーメ
ントを、選択された巻き数比をもつ電流変成器の手段に
よって、排除（ｃａｎｃｅｌ）するランプ。

９．上記第６項のランプであって、上記電磁気放射の低
減器が、ある導電ループを備え、このループは、放電電
流路の直径より小の直径を有すると共に、複数の巻き数
を有するランプ。

１０．上記第９項のランプであって、導電ループが、ひ
とつの電極のみに直接、電気的に接続されるか、あるい
は導電電流ループが、各電極回路に与えるランプ。

１１．上記第６項のランプ装置であって、電磁気放射の
低減器が、ある対称的なスパイラルを備え、このスパイ
ラルが、上記アーク放電路の平面内に配置されるランプ
装置。

１２．上記第６項のランプであって、上記フィラメント
が、ある起動スイッチに直列に接続されると共に、ある
バラスト電力供給に直列に接続され、上記供給から上記
アーク放電路に沿って配置されるひとつの電気的な導通
体を有するランプ０ １３．上記第６項のランプがさらに、上記ランプの中央
に配置されるバラストを含むランプ。

１４．上記第１項のランプであって、上記電磁気放射の
低減器が、上記外包に配設される電気導通のコーティン
グを備えるランプ。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の白熱ランプのソケットに挿入するために
適合されている中央に配設された安定器（ｂａｌｌａｓ
ｔ）を有する円形のけい元ランプを図示する透視図、第
２図は電流相殺ループ （ｃｕｒｒｅｎｔ ｃａｎｃｅｌｉｎｇ ｌｏｏｐ）が
ランプ外被体に沿って配設されている本発明の第一実施
例を図示する概略図、第３図は相殺ループ（ｃａｎｃｅ
ｌｌａｔｉｏｎ ｌｏｏｐ）が放電電流ループ（ｄｉｓ
ｃｈａｒｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｏｏｐ）よりも小さ
い径を有し、前記大きさの差は変流器によって補償され
る、本発明の他の実施例を図示する概略図、第４図は電
流ループの径のこの差が相殺ループの巻数の増加によっ
て補償される本発明の他の実施例を図示する概略図、第
５図は各フイラメントに結合されている相殺ループがあ
る第４図に似ている概略図、第６図は相殺ループが多数
巻のらせんを具備する本発明の概略図、第７図は始動ス
イッチがランプフィラメントに直列に用いられている本
発明の一実施例を表わす図、第８図は直線状のけい元ラ
ンプに用いることができる本発明の一実施例を図示する
概略図、第９図は高電圧によって始動される直線状のけ
い元ランプに用いることができる本発明の一実施例を図
示する概略図である。 １０・・・（ランプ）外被体、外包、１２・・・安定器
（バラスト）、１３・・・ねじ込口金、１４・・・スラ
イドスイッチ、１５，１６・・・電極（フィラメント）
、１７・・・発光性合成物、１９・・・平均アーク放電
路、２０，２２，２４，２６・・・相殺ループ、低減器
、２３・・・変流器、２８．３０・・・相殺ループの導
体、３１・・・始動器、Ｄｃ・・・相殺ループの径、Ｄ
Ｌ・・・アーク放電路の径。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ランプが、長手になる真空の外包１０を備え、この
   外包が電極１５，１６を有し、この電極は上記外包内で
   相対する端部に配設され、上記外包はイオン化可能な放
   電媒体１８を含み、上記ランプは、上記媒体を通って上
   記電極間に交流電流を導通することにより作動され、そ
   して、上記外包１０の外部に電磁気放射の低減器２０を
   備え、上記低減器が、ある導通性の電流路を与えて、こ
   の路で、上記外包内の電流流れ方向カミある磁界をつく
   り、この磁界は一般に、上記電極間の放電電流流れによ
   ってつくられる磁界に対抗するようにしたアーク放電ラ
   ンプ。