JPS6052007A - パルス発生器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高圧ナトリウムランプのような高圧金属蒸気
放電灯を始動点灯させるのに用いられるパルス発生器の
改良に関する。

高圧ナトリウムラングのような高圧金属蒸気放電灯は一
般に始動電圧が高く、通常の商用電源電圧で始動させる
ことは困難であるため、例えば、放電灯の内部にパルス
発生器を組み込んで、該パルス発生器によシ高電圧パル
スを発生させ、これを電源電圧と共に放電灯に印加して
始動点灯させることが行われている。

第１図は上記のような高圧金属蒸気放電灯の回路構成の
一例を示すものである。この回路は、交流電源１にチョ
ークコイルのごとき誘導性素子２を介して発光管３を接
続するとともに１該発光管３と並列に、半導体スイッチ
ング素子４及びダイオード５の並列回路と非線形コンデ
ンサー素子６と熱応動開閉器１とを直列に接続してなる
始動回路８を接続したものである。９は発光管３及び始
動回路８を収納した外球を示す。

かかる回路において、交流電源１を投入すると、電源電
圧周波の半サイクルにおいて非線形コンデンサー素子６
が充電され、次の半サイクルにおいて半導体スイッチン
グ素子４がブレークオーバーし非線形コンデンサー素子
６に充電された電荷は誘導性素子２及びコンデンサー１
０を通して急激２− に放電する。このとき非線形コンデンサー素子６の非線
形特性により圧電効果を伴う弛張発振が生じ誘導性素子
２の中に高電圧パルスが発生し、これが電源電圧と共に
発光管３に印加されるため放電灯が始動する。放電灯が
始動した後は始動回路８には低電圧しか印加されずかつ
熱応動開閉器７も開くため高電圧パルスの発生は停止す
る。

前記動作から明らかなように、非線形コンデンサー素子
６は誘導性素子２とともにパルス発生器を構成している
わけである。

ところで、上記のようなパルス発生器に使用する非線形
コンデンサー素子として現在のところ最も適当であると
考えられるものは、チタン酸バリウムを主体とした強誘
電体セラミックコンデンサーであるが、これを放電灯に
組み込んで使用する場合には、コンデンサー基板の構成
材料の選定のみならず、コンデンサー基板に対するリー
ド線の接続構造及びコンデンサー素子の外装等、構造上
程々の工夫を施さなければ実用的なパルス発生器は得ら
れない。なぜなら、これらは、発生する高電圧パルスの
大きさ、コンデンサー素子の耐熱性、耐圧性及び機械的
強度等に大きな影響を及ぼすからである。

例えば、従来から一般の電子部品として用いられている
セラミックコンデンサーは、セラミック基板の両面に銀
膜の電極を被着し、これにリード線を鉛−錫合金半田で
接続したうえ、全体を樹脂でオーバーコートしたものが
多い。ところが、このような構造のものはせいぜい１５
０℃程度の耐熱性しかなく、とても高圧金属蒸気放電灯
に組み込んで使用することはできない。捷た、セラミッ
ク基板上の電極に直接にリード線を接続しであるので、
コンデンサー素子の圧電効果に伴う振動を十分に吸収し
えず、その結果高電圧パルスの発生を抑制してしまい、
しかも機械的疲労も太きいという難点があった。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、誘導性素
子と非線形コンデンサー素子とからなるパルス発生器に
おいて、非線形コンデンサー素子の構造を改良・工夫す
ることにより、高圧金属蒸３− 気散電灯を確実に始動させることができる高電圧パルス
を発生させることができる一方、耐熱性、耐圧性及び機
械的強度等も十分に大きく、従って放電灯に組み込んで
実用に供しうるパルス発生器を提供せんとするものであ
る。

発明者停は、先ず、コンデンサー素子を構成するセラミ
ック基板に対するリード線の接続構造が、高電圧パルス
の高さ及び機械的強度等に対してとりわけ大き彦関係が
あることに着目して次のような実験を行った。強誘電体
セラミック基板の材料として、チタン酸バリウム（Ｂａ
Ｔｌ０３　）　Ｋ数モル−〇ジルコニウム酸バリウム（
ＢａＺｒＯ３）及びチタン酸ストロンチウム（８ｒＴ１
０５　）　と微量の希十類金属酸化物とを添加してなる
粉末にバインダーとしてポリビニルアルコールを加えて
攪拌し、プレス成形した後、１４００℃の温度で２時間
気中焼成を行い、直径２６謔、厚み０．５１１１１の円
板状の基板を作った。この基板の両面に銀ペーストをス
クリーン印刷で直径２５．７１１１１に塗布し、乾燥後
７５０℃の温度で気中焼成して電極を形成した。

４− そしてこの電極部分に第２図に示すような、リード線１
１を備えた端子板１２を銀粉末と低融点ガラス粉末とか
らなるペーストで接着し、約５００℃の温度で気中焼成
を行って固定した。リード線１１には直径０．５鶴のニ
ッケル線を用い、端子板は鉄−ニッケルーコバルト−ク
ロム合金を用い、厚みを０．３鰭とし、直径は１鰭〜５
鰭の範囲で種々異るものを使用した。このようなコンデ
ンサー素子を第３図に示すように、半導体スイッチング
素子４とダイオード５並びに抵抗体１３の並列回路及び
誘導性素子２を介して交流電源１に接続したうえ、非線
形コンデンサー６の部分をフレオン液中に保持し、交流
２００Ｖ、５０Ｈｚの入力を加えて、常温におけるパル
スピーク電圧を測定した。第１表に、このときのリード
線端子板の直径とパルスピーク電圧の関係を示す。

第１表 第１表から明らかなように、端子板の直径が２１１１１
を越えると、パルスピーク電圧は急激に低下する傾向が
見られる。これは、端子板と導電性ガラス接着剤が強誘
電体セラミック板の直径方向の振動を抑制するためであ
ると考えられ、かかる理由からリード線の端子板の面積
はできるだけ小さくすることが望ましい。しかしながら
、端子板の面積を小さくするととは強誘電体セラミック
板及び電極に対するリード線の接続強度が小さくなるこ
とにつながる。放電灯への組み込みを考慮した場合、前
記端子板の直径は少なくとも３ｍ以上にする必要がある
。前記実験において端子板の直径を３ｍとした場合、第
１表から明らかなようにパルスピーク値は２０００Ｖで
アシ、高圧ナトリウムランプを始動させることは可能で
ある。

ところが、かかる端子板を具えたコンデンサー素子を実
際に放電灯の外球内部に組み込んで使用したところ、フ
レオン液中の動作ではみられなかった不都合な現象が発
生した。すなわち、基板の両面に接着し圧端子板間で耐
圧不要によるスパークが頻発した。この原因は、強誘電
体セラミックコンデンサーの基板自体の機械的振動の抵
抗となる媒体がないため、振動を抑える端子板接着部に
応力が集中して、その部分にクラックが入り、そこにス
パークが生ずるものと考えられる。また、コンデンサー
素子を組み込む外球の内部が真空であると、コンデンサ
ー素子の縁面に放電が生じたり、放電灯の点灯に伴う高
温によシコンデンサー基体中の酸素がうばわれてコンデ
ンサー素子の固有抵抗が低下する等の不都合も生ずる。

そこで、発明者等はコンデンサー素子の構造を以下のよ
うに工夫してみた。

先ず、前記実験と同様に、チタン酸バリウムを主体とす
る材料で、直径２６酩、厚み０．５訂の基体を形成した
。次にこの基体の両面に銀ペーストをスクリーン印刷で
直径２５．７１１１Ｋ塗布し、７５０℃の温度で気中焼
成して電極を形成した。次いで第４図に示すように、基
体１４及び電極１５ａ・１５ｂの周囲を電極１５ａｉ５
ｂの中心部の直径２ｎだけを除いて、低融点ガラスペー
スト１６で完全にオーバーコードン、乾燥させた後、５
５０℃の温度で気中焼成を行って基体の周囲を無機質ガ
ラスで被覆した。次に、第５図に示すように、無機質ガ
ラスの非被覆部分の外側に該非被覆部分の面積より大き
い面積を有する第２図に示すごとき構造の端子板１２ａ
・１２ｂを尚てがい、これを導電性ガラスペースト１７
１・１７ｂによって電極１５ａ・１５ｂに接着したうえ
、約５００℃の温度で気中焼成を行って固定した。

このように構成し九コンデンサー素子を前記実験と同様
に第３図に示すような回路に接続し、フレオン液中で交
流２０（１，５０Ｈｚの入力を加えて、常温におけるパ
ルスピーク電圧を測定した。

第２表は、そのときのリード線端子板の直径とパルスピ
ーク電圧の関係を示すものである。

第２表 第２表から明らかなように、第５図に示すような構造に
すると、リード線端子板の直径が２．５寓〜５Ｈの範囲
ではパルスピーク電圧の値が極めて安定しており、しか
も端子板を直接コンデンサー基体に接着した場合に比較
して、端子板直径を大きくしても高いパルスピーク値が
得られる。このことは、パルスピーク値を下げることな
くリード線の接続強度を□高め得ることを意味している
。因みに、上記構造によると、放電灯への組み込みを考
慮してリード線端子板の直径を３顛としｆｃ場合のパル
スピーク値は２５００ｖであυ、との値は、高圧ナトリ
ウムランプを確実に始動させるのに十分な値である。ま
た、上記構造によるとコンデンサー素子の基体は無機質
ガラスで完全に被覆された形となっているので、これを
放電灯の外球の中に組み込んだ場合にも、耐熱性は大き
く、縁面放電も生じにくく、さらにはコンデンサー基体
中の酸素がうばわれて固有抵抗が低下するといった現象
も防ぐことができる。

前記のような構成の非線形コンデンサー素子を１０− 有するパルス発生器を３６０Ｗの高圧ナトリウムランプ
に実施して点滅テストを行ったが、５０００回以上の始
動において、ランプは確実に始動し、しかもコンデンサ
ー素子の接続端子部に放電破壊が生ずることなく、耐振
性も十分でちった。

以上の説明から明らかなように、本発明は、誘導性素子
と非線形コンデンサー素子とからなるパルス発生器にお
いて、前記非線形コンデンサー素子として、強誘電体セ
ラミック基板の表面に電極を被着し、これら全体を前記
電極に対する通電部を除いて無機質ガラスで完全に被覆
するとともに、前記無機質ガラスの非被覆部分に該非被
覆部分の面積より大きい面積を有する端子板を設置して
これを導電性ガラスによシミ極に接着したうえ、端子板
にリード線を接続した構造のものを使用することを、特
徴としておシ、これにより、先に述べたような種々の効
果を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は　本発明に係るパルス発生器を具備した高圧金
属蒸気放電灯の回路図、第２図はパルス発生器のコンデ
ンサー素子に使用するリード線端子板の斜視図、第３図
はパルス発生器の試験回路図、第４図は本発明に係るパ
ルス発生器に用いるコンデンサー素子の完成途中の断面
図、第５図は同じく完成後の断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 誘導性素子と非線形コンデンサー素子とからなるパルス
   発生器において、前記非線形コンデンサー素子は、強誘
   電体セラミック基板の両面に金属膜からなる電極を被着
   し、これら全体を前記電極に対する通電部を除いて無機
   質ガラスで完全に被覆するとともに、前記無機質ガラス
   の非被覆部分の外側に該非被覆部分の面積よ）大きい面
   積を有する端子板を設置してこれを導電性ガラスによシ
   ミ極に接着したうえ、該端子板にリード線を接続した構
   成であることを特徴とするパルス発生器。