JPS598951B2 - 金属蒸気放電灯 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は再始動時の特性を改善した金属蒸気放電灯に関
する。

一般に高圧ナトリウムランプは水銀灯等に比較してその
効率が高いので各種の光源として多用されている。

しかしこの高圧ナトリウムランプは始動電圧が高く、水
銀灯用の安定器では点灯できず専用の安定器を必要とす
る不具合があった。

これを改善するためフィラメント等の抵抗発熱体と常閉
のバイメタルスイッチを直列に接続した始動電圧発生回
路を発光管と並列に接続し、始動時にはバイメタルスイ
ッチを介して抵抗発熱体に電流を流してこれを発熱させ
、その熱でバイメタルスイッチを開成してその瞬間に安
定器のインダグタンスによって発生する高圧のキック電
圧を発光管に印加するように構成するとともに発光管に
近接し一方の電極側に接続された近接導体を設け、この
近接導体と他方の電極間の比較的小さな間隙間に上記の
キング電圧を印加して大きな電位傾度を生ぜしめ発光管
内でアーグ放電を生起させるようにし、水銀灯用安定器
で点灯可能としたものが開発されている。

ところで、このようなものは点灯中に発光管内のナトリ
ウムイオンが近接導体に吸引され発光管を構成する材料
と反応して発光管の黒化等を生じる不具合があるため、
点灯後はこの近接導体を発光管から引離すかあるいは＝
方の電極側から電気的に遮断する必要があり、この近接
導体を発光管から機械的に離間させあるいは一方の電極
側から電気的に遮断するための近接導体切離バイメタル
が設けられている。

ところが、従来このようなランプはランプを消灯してこ
れが完全に冷却しない状態から始動させる場合すなわち
再始動させた場合に設計値よりはるかに高いキッグ電圧
が発生し、安定器が焼損したりソケットでの短絡や絶縁
破壊を生じることがあった。

そして、この原因について調査したところ消灯後のラン
プの冷却過程において近接導体切離バイメタルより早く
バイメタルスイッチが後帰することによってこのような
不具合を生じることが判明した。

すなわち、上記バイメタルスイッチが開成した瞬間に生
じるキッグ電圧はかなりの高圧が発生する可能性がある
ものであるが、このキッグ電圧は他方の電極と近接導体
間に印加されてこれらの間で放電が生起されるので、結
局この他方の電極と近接導体間の放電開始電圧以上の電
圧は発生しない。

そして、常温状態からの始動の場合は近接導体切離バイ
メタルおよびバイメタルスイッチの両方が復帰した状態
で給電が開始されるので、抵抗発熱体の熱体の熱によっ
てまずバイメタルスイッチが開成して放電が開始され、
この後に発光管からの熱によって近接導体切離バイメ′
タルが変形して近接導体が発光管から引離されあるいは
一方の電極側から電気的に遮断されるので、この近接導
体が発光管に近接しあるいは一方の電極側に電気的に接
続されている状態におけるこの近接導体と他方の電極間
の放電開始電圧以上のキッグ電圧は発生しない。

しかし、再始動時において発光管からの熱によって開成
状態にあったバイメタルスイッチが近接導体切離バイメ
タルより先に復帰し、この状態で姶電が再開されると抵
抗発熱体が発熱し、近接導体切離バイメタルが完全に復
帰しない状態でバイメタルスイッチが開成する。

したがってこのような場合には近接導体が発光管に完全
に近接していない状態あるいは近接導体が一方の電極か
ら遮断されている状態における放電開始電圧に相当する
高いキック電圧が発生し、安定器の焼損等の不具合が発
生するものであつへそして従来はこの近接導体切離バイ
メタルとバイメタルスイッチの復帰速度の関係について
ほとんど配慮されておらず、しかもランプの使用雰囲気
は寒冷地における裸点灯に近い使用状態から放熱の悪い
密封形の投光器内に収容する場合に至るまでその放熱条
件が一定していないため、上述の如き不具合が生じるも
のであつ總 本発明は以上の事情にもとづいてなされたもので、その
目的とするところは抵抗発熱体とバイメタルスイッチと
を直列に接続した始動電圧発生回路と近接導体を備えた
ものにおいてその再始動時における過大なキッグ電圧の
発生を確実に防止することのできる金属蒸気放電灯を得
ることにある。

以下本発明を図面に示す一実施例にしたがって説明する
。

この一実施例は本発明を３６０Ｗの高圧ナトリウムラン
プに適用したものであって、図中１は外管、２はステム
、３は口金である。

そしてこの外管１内には発光管４が収容されている。

この発光管４は透光性アルミナセラミッグ材料から形成
され、その両端にはニオプ製のエンドキャップ５，６が
封着され、これらのエンドキャップにはそれぞれ電極１
，８が取付げられている。

そして、この発光管４は支持と給電を兼用するサポート
９，１０にホルダ１１，１２を介して取付けられている
。

サポー｝９，１０は前記ステム２に封入された導入線１
３．１４にそれぞれ溶接され、また一方のサポート９の
先端部は板ばね１５，１５によって外管１０頭部に保持
されている。

そして、この発光管４の一方の電極１はホルダ１１を介
して一方のサポート９に接続され、また他方の電極８は
ホルダ１２を介して他方のサポート１０に接続されてい
る。

なお、上記サポート１２は絶縁管１６Ｋよって一方のサ
ポート９とは電気的に絶縁されている。

そして上記発光管４内には水銀およびナトリウムと３０
０Ｔｏｒｒのキセノンガスが封入されている。

また、外管１内には始動電圧発生回路１１が内蔵されて
おり、この始動電圧発生回路１７はタングステンフィラ
メントからなる抵抗発熱体１８と常閉のバイメタルスイ
ッチ１９とを直列に接続して構成されている。

そしてこの始動電圧発生回路１７はサポー｝９．１ ０
間に接続され、発光管４と並列に接続されている。

また、２０はこれら抵抗発熱体１８およびバイメタルス
イッチ１９を支持する基板であって、この基板２０は電
気絶縁性材料で形成されている。

そして上記のフィラメントからなる抵抗発熱体１８はこ
の基板２０上に蛇行状に立設されている。

また、上記バイメタルスイッチ１９はバイメタル板２１
とこのバイメタル板２１の先端部に取付ゆられた可動接
点２２および固定接点２３から構成され、このバイメタ
ル板２１は抵抗発熱体１８に近接して基台２０上に取付
けられており、この抵抗発熱体１８からの熱および発光
管４からの熱を受けるように構成されている。

また、２４は近接導体であって、この近接導体２４はモ
リブデン、タンタル等の高融点金属材料からなる線材か
ら形成され、発光管４の外周面に近接しかつこの発光管
４の長手方向に沿って設けられている。

そしてこの近接導体２４の一端部はグラング状に折曲成
形されその先端部は一方のサポート９に取付けられた軸
支部材２５によって回動および軸方向に摺動自在に支持
されている。

また、この近接導体２４の他端は一方のサポート９から
突設された近接導体切離バイメタル２６の先端部に溶接
されている，そしてこの近接導体２４は軸支部材２５お
よび近接導体切離バイメタル２６を介して一方のサポー
ト９すなわち一方の電極１側に接続され、また上記近接
導体切離バイメタル２６が発光管４からの熱によって変
形すると軸支部材２５を中心として回動し発光管４から
離間するように構成されている。

そして、この近接導体切離バイメタル２６およびバイメ
タルスイッチ１９のバイメタル板２１は耐熱性の高いバ
イメタル板たとえば東京芝浦電気株式会社製のＴＮＹバ
イメタル（高膨張率側材料： Ｎｉ − Ｍｎ − Ｆ
ｅ 系合金、低膨張率側材料：Ｎｉ −Ｆｅ 系合
金、最高使用温度４５０℃）またはＨＴＹバイメタル（
高膨張率側材料二Ｎｉ一Ｃｒ−Ｆｅ系合金、低膨張率側
材科：Ｃｒ −Ｆｅ系合金、最高使用温度５５０℃）か
ら形成されている。

そして近接導体切離バイメタル２６の厚さｔ１はバンメ
タルスイッチ１９のバイメタル板２１の厚さｔ２ より
薄《形成され、かつこれらの厚さの比ｔ１ ／ ｔ２が ｔ１／ｔ２≦０．８ であり、またこれらの厚さ１，，１２がいずれも０．０
５ｍｍ以上０． ２ ｒｍ以下に形成されている。

以上の如く構成された本発明の一実施例は第３図に示す
如く水銀灯用の安定器Ａによって点灯される。

そして、低温状態では近接導体切離バイメタル２６およ
びバイメタルスイッチ１９のバイメタル板２１はいずれ
も復帰状態であり近接導体２４は発光管４に近接し、バ
イメタルスイッチ１９は閉成しているみそして、この状
態から始動させるため給電を開始すると抵抗発熱体１８
に電流が流れて発熱し、この熱によってバイメタル板２
１が変形してバイメタルスイッチ１９が開成する。

この瞬間に安定器八のインダグタンスによってキッグ電
圧が発生し、このキック電圧は近接導体２４と他方の電
極８間に印加されこれらの間の発光間内空間に放電が生
起される。

この場合、近接導体２４は発光管４に近接しており、他
方の電極８との距離が小さいのでこれらの間の放電開始
電圧は比較的低《、よって上記キッグ電圧は安定器Ａ等
の耐圧以下たとえば２５００Ｖ程度となる。

そしてこの近接導体２４と他方の電極８間の放電によっ
て発光管４内封入物の電離が生じ、電極１．８間のアー
グ放電が生起し点灯が開始される。

そして点灯後は発光管４からの熱によって近接導体切離
バソメタル２６が変形し、近接導体２４が発光管４から
離れる。

またバイメタルスイッチ１９のバイメタル板２１は発光
管４からの熱を受けて変形状態が維持され、バイメタル
スイッチ１９の開成状態が維持される。

そして、ランプを消灯するとランプ全体が徐々に冷却し
、これに対応して近接導体切離バイメタル２６およびバ
イメタルスイッチ１９のバイメタル板２１は徐々に復帰
する。

しかし、近接導体切離バイメタル２６の厚さｔ１はバイ
メタルスイッチ１９のバイメタル板２１の厚さｔ２ よ
り薄く形成されているのでその表面積に対する熱答量が
バイメタル板２１のそれより小さく、よってバイメタル
板２１より冷却速度が早い。

したがって近接導体切離バイメタル２６の方が確実に先
に復帰するので、ランプの冷却過程においてバイメタル
板２１が復帰してバイメタルスイッチ１９が閉成された
状態では必ず近接導体２４が発光管４に近接している。

したがって近接導体２４が発光管４に完全に近接してい
ない状態で抗抵発熱体１８に通電がなされこの抵抗発熱
体１８の発熱によりバイメタルスイッチ１９が開成して
上記の近接導体２４にキック電圧が印加されるようなこ
とはなく、このような場合に生じる過大なキッグ電圧の
発生は確実に防止できる。

そして、この近接導体切離バイメタル２６とバイメタル
スイッチ１９のバイメタル板２１の復帰の順序はそれら
の厚さを異ならせることによって与えられるものである
から、これら復帰の順序は確実に規制される。

すなわち、これらの復帰の順序を規制するにはそれらの
冷却速度を異ならせればよいわけであるから、たとえば
これらの配置場所を異ならせることによって冷却速度を
異ならせることも可能である。

しかし、外管１内にこれらの部品を収容す呑鳴合には発
光管４からの光を遮ぎらないことその他の条件から実用
上はその配置場所が外管１のネック部付近に限定されて
しまい、これらの制限のもとでその配置場所を多少異な
らせてもその冷却速度に大きな差は生ぜず、また前述し
たようにランプの使用条件は多種多様であるからランプ
全体の冷却条件も＝定せず、復帰の順序を確実に規制す
ることはできないものである。

しかるに前述の如《近接導体切離バイメタル２６とバイ
メタルスイッチ１９のバイメタル板２１の厚さを異なら
せればその冷却速度に明確な差が生じ、多少の冷却条件
の変化があってもその復帰順序を確実に規制できるもの
である。

このような効果を確認するため、上記一実施例のランプ
の近接導体切離バイメタル２６とバイメタルスイッチ１
９のバイメタル板２１の厚さ１，，１２を種々変えたも
のを多数試作し、これらのランプを＝定時間点灯したの
ち消灯し、その冷却過程で給電を再開して再始動させ、
その再始動時のキッグ電圧を調べた。

第１表にはこの実験結果の一例を示し、この一例はラン
プを常温で裸点灯した場合のものである。

この結果から明らかなように近接導体切離バイメタル２
６の厚さｔ，をバイメタルスイッチ１９のバイメタル板
２１の厚さｔ２より薄くすればこのバイメタルスイッチ
１９が復帰後開成してキッグ電圧が発生する際には近接
導体２４が発光管４に完全に近接しているため発生する
キッグ電圧が２ ５ ０ ０Ｖに安定しており、ｔ１
，ｔ２の厚さを等しくした場合に・はキッグ電圧が３０
００Ｖまで上昇し、この３ ０ ０ ０Ｖが安定器等の
耐圧の限界である。

そしてｔ１がｔ２ より厚くなるとキッグ電圧が３００
０Ｖ以上となり、安定器等の耐圧限界を超えるものであ
る。

したがってキッグ電圧が３０００Ｖを超えないようにす
るには少なくともｔ，をｔ２ より少なくする必要があ
る。

また、このようなランプの点灯条件を種々変えて実験し
た結果、ランプを密閉形の投光器内に収容した場合が最
も冷却速度が遅《、かつ近接導体切離バイメタル２６と
バイメタルスイッチ１９のバイメタル板２１の復帰速度
に差が生じ難いことが判明した。

そしてこの場合の実験結果を第２表に示す。

この結果から明確なように最も条件の悪い密閉形の投光
器内で点灯した場合にもキッグ電圧を３０００Ｖ以下に
するにはｔ１ とｔ２の比ｔ，／ｔ２を０．．８以下に
すればよいものである。

また、これら近接導体切離バイメタル２６とバイメタル
スイッチ１９のバイメタル板２１の厚さについて他の点
から検討を加えた結果、これらの厚さが０．０５ｍｍに
満たない場合には使用中に永久変形等を生じ、実用に耐
えないことが判明し丸また、バイメタルスイッチ１９の
バイメタル板２１の厚さとこれが復帰して再始動するま
での時間との関係を調べた結果第４図に示す如き結果を
得た。

なお、第４図中実線は裸点灯の場合を示し、破線は密閉
形の投光器内に収容した場合を示す。

そして、通常この種のランプの再始動時間は１０分以下
とする必要があるので少なくともバイメタル板２１の厚
さｔ２は０． ２ 一下とする必要がある。

そして上述の条件をすべて満足するようにすれば、いか
なる使用状態においても過大なキッグ電圧の発生を確実
に防止でき、かつ再始時間も従来のものと同等あるいは
それ以下にすることができるものである。

なお、本発明は上記の一実施例には限定されない。

たとえば外管の形状等が特殊な場合等、近接導体切離バ
イメタルとバイメタルスイッチの配置が自由になし得る
場合にはこれらの配置場所を変えてその復帰順序を規制
してもよい。

また近接導体切離バイメタルの表面を粗面あるいは黒色
等に形成して熱放散を大きくし、その冷却速度を太き《
して復帰順序を規制してもよい。

また、これらの構成を併用してもよい。

また、本発明は近接導体を発光管の外周に巻装し、近接
導体切離バイメタルによって点灯後これを一方の電極側
から電気的に切離すようなものにも適用できる。

また、バンメタルスイッチのバイメタル板や近接導体切
難バイメタルの厚さは場合によっては必らずしも上記の
範囲にな《でもよい。

さらに本発明は高圧ナトリウムランプに限らずメタルハ
ライドランプ等その他の金属蒸気放電灯に適用し得るも
のである。

上述の如く本発明は始動電圧発生回路のバイメタルスイ
ッチより先に近接導体切離バイメタルが復帰するように
これらの復帰速度を異ならせたものである。

したがって再始動時に近接導体切離バイメタノｋより先
にバイメタルスイッチが復帰して近接導体が発光管に完
全に近接していない状態あるいは他方の電極から電気的
に遮断されている状態でキング電圧が印加されることは
なく、過大なキック電圧が発生して安定器等が破壊する
ようなことが確実に放止できる等その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

一面は本発明の一実施例を示し、第１図は縦断面図、第
２図は第１図のＩＩ−ＩＩ矢視図、第３図は回路図、第
４図はバイメタル板と再始動時間との関係を示す図であ
る。 １・・・外管、４・・・発光管、１，８・・・電極、１
７・・・始動電圧発生回路、１８・・・抵抗発熱体、１
９・・・バイメタルスイッチ、２１・・・バイメタル板
、２４・・・近接導体、２６・・・近接導体切離バイメ
タル、Ａ・・・安定器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互に近接して設けられた抵抗発熱体および常閉のバ
   イメタルスイッチを直列に接続して構成された始動電圧
   発生回路を発光管と並列に接続して外管内に収容し、上
   記発光管に近接して設けられこの発光管の一方の電極側
   に接続された近接導体を設け、また点灯後に上記発光管
   からの熱によって変形し上記近接導体を上記発光管から
   離間させるかあるいは上記一方の電極側から電気的に遮
   断する近接導体切離バイメタルを設けたものにおいて、
   消．灯時上記近接導体切離バイメタルが上記始動電圧発
   生回路のバイメタルスイッチより早く復帰するようにこ
   れら近接導体切離バイメタルとバイメタルスイッチの復
   帰速度を異ならせたことを特徴とする金属蒸気放電灯。 ２ 上記近接導体切離バイメタルの厚さを上記バイメタ
   ルスイッチのバイメタル板の厚さより薄く形成して上記
   近接導体切離バイメタルとバイメタルスイソチの復帰速
   度を異ならせたことを特徴とする上記特許請求の範囲第
   １項記載の金属蒸気放電灯。 ３ 上記近接導体の厚さをｔ１ とバイメタルスイッ
   チのバイメタル板の厚さｔ２の比は ｔ，／ｔ２≦０．８ であり、かつ ０．０５＋＋＋ｓ＋≦ｔ， ＜ｏ． ２ｒｒａｎｏ，ｏ
   ５ｍｍ（ ｔ２≦０．２關 であることを特徴とする上記特許請求の範囲第２項記載
   の金属蒸気放電灯。