JPS59196551A - 小形高圧金属蒸気放電灯 - Google Patents
小形高圧金属蒸気放電灯Info
- Publication number
- JPS59196551A JPS59196551A JP58070979A JP7097983A JPS59196551A JP S59196551 A JPS59196551 A JP S59196551A JP 58070979 A JP58070979 A JP 58070979A JP 7097983 A JP7097983 A JP 7097983A JP S59196551 A JPS59196551 A JP S59196551A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- electrode
- diameter
- lamp
- arc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/82—Lamps with high-pressure unconstricted discharge having a cold pressure > 400 Torr
- H01J61/827—Metal halide arc lamps
Landscapes
- Discharge Lamp (AREA)
- Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は直流点灯される100ワツト以下の小形高圧金
属蒸気放電灯に係り、特にその陰極側の電極構造に関す
る。
属蒸気放電灯に係り、特にその陰極側の電極構造に関す
る。
近年省エネルギーの要請により、発光効率および演色性
に優れた金属蒸気放電灯を、白熱電球に代替して使用す
る技術の開発が進められており、一般家庭などの室内照
明に使用できる100ワツト以下の小形金属蒸気放電灯
、たとえば40ワット級のメタルハライドランプなどが
研究されている。
に優れた金属蒸気放電灯を、白熱電球に代替して使用す
る技術の開発が進められており、一般家庭などの室内照
明に使用できる100ワツト以下の小形金属蒸気放電灯
、たとえば40ワット級のメタルハライドランプなどが
研究されている。
高圧金属蒸気放電灯の場合には、その放電を維持するた
めに安定器が必要であり、従来はランプとは別個に安定
器を設置している。しかしながら白熱電球との代替を考
えると、ランプと安定器は一体化されることが望ましく
、シかもランプが小形化されるゆえに安定器も小形軽量
および低コストにすることが望まれる。従来のチョーク
コイル形安定器ではこのような要望を満すことは困難で
ある。近時、トランジスタやIC等の発達によシ上記小
形、軽量および低コスト化を実現できる安定器の開発技
術も急速に進歩しつつある。
めに安定器が必要であり、従来はランプとは別個に安定
器を設置している。しかしながら白熱電球との代替を考
えると、ランプと安定器は一体化されることが望ましく
、シかもランプが小形化されるゆえに安定器も小形軽量
および低コストにすることが望まれる。従来のチョーク
コイル形安定器ではこのような要望を満すことは困難で
ある。近時、トランジスタやIC等の発達によシ上記小
形、軽量および低コスト化を実現できる安定器の開発技
術も急速に進歩しつつある。
電子回路式安定器としては高周波点灯方式および直流点
灯方式等が開発されているが、高周波点灯方式の安定器
を使用すると、高周波共鳴によりアークの揺れを招き立
消えを生じる(アコースティック・レゾナンスと称す)
ことがある。特にメタルハライドランプにおいては、発
光管形状や封入ハロダン化金属の種類などの影響により
アコースティック・レゾナンスを起し易くなり、したが
って直流点灯電子回路式安定器が有利である。
灯方式等が開発されているが、高周波点灯方式の安定器
を使用すると、高周波共鳴によりアークの揺れを招き立
消えを生じる(アコースティック・レゾナンスと称す)
ことがある。特にメタルハライドランプにおいては、発
光管形状や封入ハロダン化金属の種類などの影響により
アコースティック・レゾナンスを起し易くなり、したが
って直流点灯電子回路式安定器が有利である。
しかしながら直流点灯式安定器を用いて、元元交流用に
設計されたランプを直流点灯させると以下のごとき問題
が発生する。すなわち、始動時にアークが陰極側電極の
根元部分よシ発生した場合、安定点灯状態になってもア
ークが陰極側電極の先端部に移行せず、したがってアー
ク発生点が発光管を構成する石英ガラスに近い状態が持
続されるので、陰極付近の石英ガラスの温度が異常に上
昇し過ぎ、クラックの発生を招き、リークの原因となる
。
設計されたランプを直流点灯させると以下のごとき問題
が発生する。すなわち、始動時にアークが陰極側電極の
根元部分よシ発生した場合、安定点灯状態になってもア
ークが陰極側電極の先端部に移行せず、したがってアー
ク発生点が発光管を構成する石英ガラスに近い状態が持
続されるので、陰極付近の石英ガラスの温度が異常に上
昇し過ぎ、クラックの発生を招き、リークの原因となる
。
またアークが陰極の先端から出る場合と、根元から出る
場合とでは、アーク長に差が生じるので点灯ごとにラン
プ電圧が異なってしまうという不具合も生じる。
場合とでは、アーク長に差が生じるので点灯ごとにラン
プ電圧が異なってしまうという不具合も生じる。
交流用に設計された小形高圧金属蒸気放電灯は、通常一
対の電極がそれぞれ電極軸に電極コイルを巻装して互に
対称的な構造が採用される。
対の電極がそれぞれ電極軸に電極コイルを巻装して互に
対称的な構造が採用される。
そして交流点灯の場合であれば一方の電極は1サイクル
中に1回の陰極と陽極を交互に繰り返すので、たとえ始
動時にアークが一方の電極の根元部分よp発生しても、
この電極は直ちに陽極に変わり、この電極の先端が暖め
られてアークが発生し易い温度となるのでアークが先端
部へ移り易い。しかも高圧金属蒸気放電灯は、始動時に
比べて定常点灯状態の方が発光管内の圧力が高くなるの
で、アークはより短かい距離をとろうとして、上記極性
の繰り返し反転作用と相まって、はとんどの場合アーク
は電極の先端部 ゛から発生するようになる。
中に1回の陰極と陽極を交互に繰り返すので、たとえ始
動時にアークが一方の電極の根元部分よp発生しても、
この電極は直ちに陽極に変わり、この電極の先端が暖め
られてアークが発生し易い温度となるのでアークが先端
部へ移り易い。しかも高圧金属蒸気放電灯は、始動時に
比べて定常点灯状態の方が発光管内の圧力が高くなるの
で、アークはより短かい距離をとろうとして、上記極性
の繰り返し反転作用と相まって、はとんどの場合アーク
は電極の先端部 ゛から発生するようになる。
しかしながら、上述のごとき交流用に設計されたランプ
を直流点灯すると、アークが陰極の根元で発生した場合
に、この電極が陽極に変わることがないからこの電極の
アーク発生箇所のみが部分的に加熱され、しかも電極先
端部分の電極コイル部が放熱を促すごとき作用を生じ、
電極先端部の温度は上昇せず、したがってアークは最初
に発生した場所から移行することができず、前述のクラ
ック、リークの原因となる。
を直流点灯すると、アークが陰極の根元で発生した場合
に、この電極が陽極に変わることがないからこの電極の
アーク発生箇所のみが部分的に加熱され、しかも電極先
端部分の電極コイル部が放熱を促すごとき作用を生じ、
電極先端部の温度は上昇せず、したがってアークは最初
に発生した場所から移行することができず、前述のクラ
ック、リークの原因となる。
本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、そ
の目的とするところは、極性の変化しない電圧例えば直
流点灯または脈流点灯などした場合に安定点灯状態で陰
極となる電極の先端部に確実にアークを発生させること
ができ、石英ガラスのクラックやリークを防止して長寿
命となり、かつ点灯ごとにランプ雪1圧が変化するなど
の不具合を防止した小形金属蒸気放電灯を提供しようと
するものである。
の目的とするところは、極性の変化しない電圧例えば直
流点灯または脈流点灯などした場合に安定点灯状態で陰
極となる電極の先端部に確実にアークを発生させること
ができ、石英ガラスのクラックやリークを防止して長寿
命となり、かつ点灯ごとにランプ雪1圧が変化するなど
の不具合を防止した小形金属蒸気放電灯を提供しようと
するものである。
本発明は極性の変化しない電圧によって点灯5−
する小形高圧金属蒸気放電灯において点灯中に陰極と々
る電極は1本の高融点金属棒により構成するとともに、
上記陰極の金属棒の直径をd(、、)、始動時の放電電
流をto (アンイア)としたとき、 17≦I o / d≦440 としたことを特徴とする。
る電極は1本の高融点金属棒により構成するとともに、
上記陰極の金属棒の直径をd(、、)、始動時の放電電
流をto (アンイア)としたとき、 17≦I o / d≦440 としたことを特徴とする。
以下本発明の一実施例を第1図および第2図にもとづき
説明する。
説明する。
第1図は40ワット級メタルハライドランプの発光管を
示し、通常このような発光管は図示しない外管に収容さ
れて二重管構造とされる。
示し、通常このような発光管は図示しない外管に収容さ
れて二重管構造とされる。
1は最大内径r maxが約8閣の球状に成形された石
英ガラス製の発光管であシ、この発光管1内には陰極2
および陽極3が、電極間距離L = 4 mをへだでて
対設されている。上記陰極2は直径dl=0.1瓢の高
融点金属、たとえばタングステン棒からなり、また陽極
3は直径d2= 0.22■の高融点棒、たとえばタン
グステン6一 棒38に電極コイル3bを巻装して構成されている。電
極コイル3bは線径が0.06mのタングステンワイヤ
を上記タングステン棒311に二重コイル状に巻いて構
成し、このコイル部3bの長さを1.5■としである。
英ガラス製の発光管であシ、この発光管1内には陰極2
および陽極3が、電極間距離L = 4 mをへだでて
対設されている。上記陰極2は直径dl=0.1瓢の高
融点金属、たとえばタングステン棒からなり、また陽極
3は直径d2= 0.22■の高融点棒、たとえばタン
グステン6一 棒38に電極コイル3bを巻装して構成されている。電
極コイル3bは線径が0.06mのタングステンワイヤ
を上記タングステン棒311に二重コイル状に巻いて構
成し、このコイル部3bの長さを1.5■としである。
各陰極2および陽極3の発光管1内への突出長h1およ
びh2はそれぞれ2−としである。
びh2はそれぞれ2−としである。
発光管1の封止部4,5にはモリブデンなどからなる金
属箔導体6,7が封着されており、上記陰極2および陽
極3はそれぞれこれら金属箔導体6.1に接続されてい
る。そしてこれら金属箔導体6,7はアウタウェルズ8
,9に接続されている。
属箔導体6,7が封着されており、上記陰極2および陽
極3はそれぞれこれら金属箔導体6.1に接続されてい
る。そしてこれら金属箔導体6,7はアウタウェルズ8
,9に接続されている。
発光管1内には、水銀10■、沃化スカンジウム(5c
I3)と沃化ナトリウム(NaI )が合計で2■、お
よびアルゴンガスがl Q Q Torr封入されてい
る。
I3)と沃化ナトリウム(NaI )が合計で2■、お
よびアルゴンガスがl Q Q Torr封入されてい
る。
このような構成の小形メタルハライドランプは、第2図
に示された直流点灯電子回路式安定器10を介して交流
電源11に接続される。安定器10はA C/D Cコ
ンバータZ2、電流検出回路13を備えている。14は
始動回路であシ陰他2と陽極3間に始動用・9ルス電圧
を印加する。上記安定器IOおよび始動回路14によっ
て、発光管1には始動時に放電電流I。が0.7アン硬
ア印加されるとともに、安定点灯時にはランプ入力が4
0ワツトとなるように制御される。
に示された直流点灯電子回路式安定器10を介して交流
電源11に接続される。安定器10はA C/D Cコ
ンバータZ2、電流検出回路13を備えている。14は
始動回路であシ陰他2と陽極3間に始動用・9ルス電圧
を印加する。上記安定器IOおよび始動回路14によっ
て、発光管1には始動時に放電電流I。が0.7アン硬
ア印加されるとともに、安定点灯時にはランプ入力が4
0ワツトとなるように制御される。
このような構成のメタルハライドランプを10本製作し
て各々100回の点滅試験を行ったところ、安定点灯時
におけるアークの陰極2根元部分より発生する現象は全
く見られなかった。その理由は以下の通シである。すな
わち上記構成の陰極2はコイル部を備えないタングステ
ン棒のみで形成したから、かりに始動時にアークが陰極
2の根元部分で発生しても、(第1図中想像線Aで示す
)、放熱作用を生じるコイル部が無いので陰極2の先端
部の温度が上昇し易くなり、先端部はアークの発生し易
い温度まで速やかに上昇する。そして安定点灯状態に移
るにつれて発光管1内の金属が蒸気されて蒸気圧が上昇
し、アークはできるだけその距離を短かくしようとして
ついには電極先端間のアークへと移行する。
て各々100回の点滅試験を行ったところ、安定点灯時
におけるアークの陰極2根元部分より発生する現象は全
く見られなかった。その理由は以下の通シである。すな
わち上記構成の陰極2はコイル部を備えないタングステ
ン棒のみで形成したから、かりに始動時にアークが陰極
2の根元部分で発生しても、(第1図中想像線Aで示す
)、放熱作用を生じるコイル部が無いので陰極2の先端
部の温度が上昇し易くなり、先端部はアークの発生し易
い温度まで速やかに上昇する。そして安定点灯状態に移
るにつれて発光管1内の金属が蒸気されて蒸気圧が上昇
し、アークはできるだけその距離を短かくしようとして
ついには電極先端間のアークへと移行する。
したがってこのような構成によれば、発光管1の石英ガ
ラスを異常に加熱するととがなくなり、石英ガラスの失
透、クラックが防止されるので長寿命となり、かつ点灯
ごとにアーク長が変化することがないのでランプ電圧が
変わるような不具合もなくなる。
ラスを異常に加熱するととがなくなり、石英ガラスの失
透、クラックが防止されるので長寿命となり、かつ点灯
ごとにアーク長が変化することがないのでランプ電圧が
変わるような不具合もなくなる。
ところで上記陰極2はタングステン棒の直径dlが太過
ぎるとグロー放電からアーク放電への移行に長時間を要
し始動時間が長くなり、また直径d1か細過ぎるとタン
グステン棒の温度が上昇し過ぎて溶融蒸発し、電極が短
かくなることが判った。そこでタングステン棒の直径d
1を、0.22,0.20,0.15.0.04゜0.
02(各ttIR)としたランプを各々10本試作して
実験してみた。
ぎるとグロー放電からアーク放電への移行に長時間を要
し始動時間が長くなり、また直径d1か細過ぎるとタン
グステン棒の温度が上昇し過ぎて溶融蒸発し、電極が短
かくなることが判った。そこでタングステン棒の直径d
1を、0.22,0.20,0.15.0.04゜0.
02(各ttIR)としたランプを各々10本試作して
実験してみた。
dlが0.20,0.15および0.04(mm)のも
のは、図示のd1=0.10mと同様な効果が9− 得られたが、d、を0.22■とした場合には放電開始
時の電流■。=0.7アン4アに対して軸径が太過ぎる
ためグロー放電からアーク放電への移行が円滑でなく、
10本中種本は全くアーク放電に移行せず、残りの6本
もグロー放電からアーク放電へ移るのに1分近くも必要
とした。
のは、図示のd1=0.10mと同様な効果が9− 得られたが、d、を0.22■とした場合には放電開始
時の電流■。=0.7アン4アに対して軸径が太過ぎる
ためグロー放電からアーク放電への移行が円滑でなく、
10本中種本は全くアーク放電に移行せず、残りの6本
もグロー放電からアーク放電へ移るのに1分近くも必要
とした。
またdlが0.02−のものは電極のU度上昇が大きす
ぎ、電極が短かくなった。
ぎ、電極が短かくなった。
この結果、タングステン棒の直径d1は0.04〜0.
20mの大きさに規制するべきであるとの結論に達した
。
20mの大きさに規制するべきであるとの結論に達した
。
グロー放電からアーク放電への移行、およびタングステ
ン棒の溶融蒸発は、電極軸の太さだけでなく、この電極
軸の電流、つまり電流密度に影響されるので、タングス
テン棒の直径dlと始動時の放電電流との関係で整理す
れば17≦Io/dt2≦440 −・−・・(1)と
なる。
ン棒の溶融蒸発は、電極軸の太さだけでなく、この電極
軸の電流、つまり電流密度に影響されるので、タングス
テン棒の直径dlと始動時の放電電流との関係で整理す
れば17≦Io/dt2≦440 −・−・・(1)と
なる。
したがって上記(1)式を満足すればよいことが判った
。
。
10−
上記実施例の場合は40ワット級のメタルハライドラン
プについて実験したが、同様にして100ワツトのメタ
ルハライドランプについて実験した結果を示す。100
ワツトのメタルハライドランプでは、直流点灯用の安定
器としては始動時の放電電流工。が1.6アンペア、安
定点灯状態でランプ入力が100ワツトになるものを使
用した。陰極のタングステン棒の直径d1叫は0.31
〜0.06mとすべきであるとの結果を得た。したがっ
てこの場合も 17≦Io/d12≦440 ・・−(2)にすべき
である。
プについて実験したが、同様にして100ワツトのメタ
ルハライドランプについて実験した結果を示す。100
ワツトのメタルハライドランプでは、直流点灯用の安定
器としては始動時の放電電流工。が1.6アンペア、安
定点灯状態でランプ入力が100ワツトになるものを使
用した。陰極のタングステン棒の直径d1叫は0.31
〜0.06mとすべきであるとの結果を得た。したがっ
てこの場合も 17≦Io/d12≦440 ・・−(2)にすべき
である。
(1)および(2)式から・
17≦Io / d 1 ≦440
を満たすことが必要である。
なお陰極に使用する1本の高融点金属棒2は第1図のよ
うに直線状のものには限らず、第3図に図示するように
先端部をたとえばスパイラル状などのように曲成してお
いてもよく、このようにすれば、陰極の先端部が蒸発さ
れても電極間距離tの変化が少ない利点がある。
うに直線状のものには限らず、第3図に図示するように
先端部をたとえばスパイラル状などのように曲成してお
いてもよく、このようにすれば、陰極の先端部が蒸発さ
れても電極間距離tの変化が少ない利点がある。
壕だ本発明はメタルハライドランプには限らず、白熱電
球と代替可能な100ワツト以下の小形であれば高圧水
銀ランプなどであっても実施できる。
球と代替可能な100ワツト以下の小形であれば高圧水
銀ランプなどであっても実施できる。
尚上記においては始動時の放電電流を0.7アンペアま
たは1.6アンペアの場合について17≦I 0/ d
≦440 ・・・・・・(1)の関係を具体的に示
したが始動時の放電電流Io、陰極の軸径d1をどのよ
うに変えても上記式(1)の関係は常に満される。また
陽極については前記具体例に示したコイル巻付は構造に
限らず例えば先端を膨大にした棒状のものなどでもよく
特に限定されない。
たは1.6アンペアの場合について17≦I 0/ d
≦440 ・・・・・・(1)の関係を具体的に示
したが始動時の放電電流Io、陰極の軸径d1をどのよ
うに変えても上記式(1)の関係は常に満される。また
陽極については前記具体例に示したコイル巻付は構造に
限らず例えば先端を膨大にした棒状のものなどでもよく
特に限定されない。
以上述べた通り本発明によれば、陰極側となる電極を1
本の高融点金属棒によシ構成したので、この先端部の温
度が上昇し易くなってアークが先端部に発生する。した
がって石英ガラスの失透やクラックを防止し、また点灯
ごとにランプ電圧が変化するなどの不具合もなくなる。
本の高融点金属棒によシ構成したので、この先端部の温
度が上昇し易くなってアークが先端部に発生する。した
がって石英ガラスの失透やクラックを防止し、また点灯
ごとにランプ電圧が変化するなどの不具合もなくなる。
そして上記金属棒の直径d(■)は始動時の放電電流I
。アンペアに対して 17≦工。/d ≦440 としたから、グロー放電からアーク放電への移行が円滑
に行われ、陰極先端部の溶融、蒸発などが発生し難いな
どの効果がある。
。アンペアに対して 17≦工。/d ≦440 としたから、グロー放電からアーク放電への移行が円滑
に行われ、陰極先端部の溶融、蒸発などが発生し難いな
どの効果がある。
第1図および第2図は本発明の一実施例を示し、第1図
は小形メタルハライドランプの発光管を示す断面図、第
2図は点灯回路図、第3図は他の実施例を示す発光管の
断面図である。 1・・・発光管、2・・・陰極、3・・・陽極。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦13− 第1図 第 2 図 1゜
は小形メタルハライドランプの発光管を示す断面図、第
2図は点灯回路図、第3図は他の実施例を示す発光管の
断面図である。 1・・・発光管、2・・・陰極、3・・・陽極。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦13− 第1図 第 2 図 1゜
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 一対の電極を有する発光管内に発光金属と始動用希ガス
を封入し、上記一対の電極間に極性の変化しない電圧を
印加して点灯使用される100ワツト以下の小形高圧金
属蒸気放電灯において、上記一対の電極のうち陰極側の
電極は1本の連続な高融点金属棒によ多構成するととも
に、上記陰極側電極棒の直径をd (mm )、始動時
の放電電流をIO(アンペア)としたとき、17≦工。 /d ≦440 なる関係を満足したことを特徴とする小形高圧金属蒸気
放電灯。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58070979A JPS59196551A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | 小形高圧金属蒸気放電灯 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58070979A JPS59196551A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | 小形高圧金属蒸気放電灯 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59196551A true JPS59196551A (ja) | 1984-11-07 |
| JPH0450703B2 JPH0450703B2 (ja) | 1992-08-17 |
Family
ID=13447148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58070979A Granted JPS59196551A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | 小形高圧金属蒸気放電灯 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59196551A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10245000B4 (de) * | 2001-09-28 | 2009-12-03 | Koito Manufacturing Co., Ltd. | Quecksilberfreie Lichtbogenröhre für Entladungslampeneinheit |
-
1983
- 1983-04-22 JP JP58070979A patent/JPS59196551A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10245000B4 (de) * | 2001-09-28 | 2009-12-03 | Koito Manufacturing Co., Ltd. | Quecksilberfreie Lichtbogenröhre für Entladungslampeneinheit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0450703B2 (ja) | 1992-08-17 |
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