JPS6113545A

JPS6113545A - 高圧ナトリウム放電灯

Info

Publication number: JPS6113545A
Application number: JP60130059A
Authority: JP
Inventors: コルネリス・アドリアヌス・ヨハネス・ヤコブス; フベルタス・マテイアス・ヨゼフ・チエルミン
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1984-06-18
Filing date: 1985-06-17
Publication date: 1986-01-21
Also published as: EP0168087A1; HUT38780A; US4769578A; CA1253913A; EP0168087B1; HU192229B; DE3573501D1

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、２個の主電極を設けた放電容器を具え、前記
主電極間に作動状態で安定な放電が延在し、前記放電容
器にはさ、らに外部補助電極を設け、放電灯にさらに、
−法度圧器コイル、第１コンデンサ及び半導体スイッチ
ング素子から成る電気回路を含む電気起動回路を設け、
前記電気回路が、２個の主電極間には電気的に並列に第
１抵抗器とは曜列に接続され、かつ二次変圧器コイルを
経て外部補助電極に電気的に接続される高圧す）　＋Ｊ
ウム放電灯に関するものである。

冒頭の段落に記載された種類の放電灯は、オランダ特許
出願第８００６８０２号、すなわち、特開昭５７−１２
４，８９３（’ｌ’！ｉ願昭５［’−２０１，０５３ｆ
号（昭５６．１２．１５）から知られている。そのよう
な放電灯は一般に交流電圧によって作＋ＩＪする。この
既知の放電灯では、半導体スイッチング素子が、二方向
性のシイリスク型の制御されろ゛１′−導体スイッチン
ク素ｊ′−である。

この既知の回路は、小なくとも２ｍＡである、この半導
体スイッチング−ＪＬ’＋−Ｊ’をスイッチングするの
に必要なスイッチンク電流が、放電灯の起動中に供給さ
れるようになっている。。しかしながら、これは、この
放電灯の作動状態で放電灯電流に平行の起動回路を通し
ても流れる比較的大きな電流をもたらし、それは放電灯
効率に悪影響を及ぼず。

そのほかに、直ちに起動しない放電灯の場合には、起動
回路が長時間に比較的大きい電流を伝え、その結果可成
りの量の熱を発する。この熱の発生は、実際の場合に非
常に大きいことが見出され、第１コンデンサ及び／又は
半導体スイッチング素子の区域における温度が許容でき
る最大値を越え、これは、第１コンデンサ及び／又は半
導体スイッチング素子に欠陥を生じさせ、それ故にこの
放電灯の寿命が早く終わることになる。

本発明の目的は、前記の欠点を回避することができる手
段を提供することである。この目的のため、本発明によ
れば、冒頭の段落に記載した種類の放電灯は、半導体ス
イッチング素子が１０μｓよりも短かい破壊時間におい
て］ｍＡよりも小さい破壊電流を有するｔト一方向性又
は二方向性サイリスタ型の制御されない電圧に依存する
破壊素子、つまり、非制御電圧−依存性破壊素子である
ことを特徴とする。この小さな破壊電流は、一方におい
ては、この電気回路と直列の抵抗器を非常に大きなもの
にすることができ、他方においては、この電気回路の比
較的小さな第１コンデンサが十分であるという利点を有
する。この電気起動回路の抵抗器の大きな値は、作動状
態でほんの極く僅かな電流しかこの電気回路を通して流
れないで、それがこの放電灯の効率に好都合な影響を及
ぼすということを保証する。比較的小さな第１コンデン
サは、このコンデンサを横切る電圧が、印加される電圧
のあとにほんの僅か遅れ、その結果半導体素子の破壊、
それ故夕１部補助電極における起動パルスが印加される
電圧が大きい場合に一般に起こるきいう付加的の利点を
有する。これは、この放電灯の急速な起動に有益である
。

「電圧−依存破壊素子」、つまり「電圧に依存する破壊
素子」という表現は、この記載においては、この素子を
横切る電圧がこの素子の開時性を越えるとき破壊する素
子を意味するものと理解されるべきであり、さらに破壊
電圧として示される。

この破壊電圧は、この放電灯の安定な作動中に破壊が起
こらないように選ぶべきである。他方において、この放
電灯の主電極に印加される供給電圧の最小のピーク値よ
りも小さくすることが、破壊電圧にとって必要である。

破壊電圧をできるだけ低く選ぶことが、放電灯の急速な
起動に対して有利である。これは、放電灯が接続される
交流電圧の半サイクル当り２個以上の起動パルスを生じ
る可能性を提供し、それは放電灯の急速な起動に一般的
に非常に有益である。２２０ｖの実効値と約３１０ｖの
最小のピーク値とを有し、実際にしばしば用いられる交
流供給電圧において作動する放電灯に対しては、その破
壊電圧は、好ましくは、２２０ｖ〜約２８０ｖの範囲に
おいて選ばれる。

短い破壊時間は高い起動パルスの生成に有益である。こ
の起動パルスの高さに対する破壊時間の影響は、第１コ
ンデンサが小さいのでそれだけ大きい。

本発明による放電灯に好適である半導体スイッチング素
子は、例えば、米国特許第３．８６６、０８８号明細書
から知られている。該特許明細書には、半導体スイッチ
ング素子が放電灯に対する起動回路に示されているけれ
ども、すべての場合に、その放電灯から分離された起動
回路に関係している。

さらに、高圧す）　ＩＪウム放電灯の場合に、外部補助
電極のない放電灯は、回路において生じかつ回路によっ
て生じる起動パルスがそれぞれの放電灯の主電極に直接
供給されるように関係している。

さらに、そのような起動パルスは又、この放電灯を作動
させる安定化バラストに供給される。しかしこのことは
、かくして用いられる安定化パラストが起動パルスによ
る過負荷から保護されなければならないということを後
に残すことになる。

好ましくは、本発明による放電灯においては、この電気
回路における半導体スイ・ソチング素子は、第１コンデ
ンサと一次変圧器コイルとの間に配列され、かつ第１コ
ンデンサが第１抵抗器に直接接続される。この選ばれた
配置は、半導体スイ・ンチング素子が破壊する瞬間は一
次変圧器コイルに無関係であることを保証する。

この放電灯が起動すると、この起動回路によって生ずる
電圧パルスは、放電容器にグロー放電が得られることを
保証する。放電灯電流のそのあとの増加のためには、放
電灯が接続される供給源からの供給によって、生じたグ
ロー放電を維持しなければならない。しかしながら、半
導体スイ・ソチング素子の破壊後直ちに、この放電灯を
横切る電圧が突然の降下を示し、その結果グロー放電の
維持及びそれ故に放電灯電流の別の増加が悪影響を受け
るということが見出された。

本発明による放電灯の別の選ばれた実施例においては、
放電容器が、第２抵抗器と第２コンデンザとの直列配列
によって、電気的に分路を形成される。この直列配列に
よって、半導体スイッチング素子の破壊後直ちに、放電
容器を横切る電圧が略々一定に保たれる。さらに、放電
容器中のイオン化が、接続された供給源からくる電流の
供給を開始するのに十分である２〜３μｓの時間にわた
って維持される。かくして、この放電灯の電流の増加及
びそれ故起動が、加速される。それは一般に放電灯の寿
命に対し好都合に影響を及ぼす。

本発明による放電灯の実施例を添付図面につき例によっ
てさらに説明する。

第１図において、参照数字１は、ネック部１０を取付け
た放電灯の外側バルブを表わし、前記ネック部１０には
スリーブ２０を取付けた放電灯キャップ２が固着されて
いる。前記外側バルブ１は放電容器３を取り囲み収納し
ている。この放電容器３には２本の主電極４及び５を設
け、これらの電極４及び５の間に、この放電灯の作動状
態では安定な放電が延在する。電極４は、金属薄片６に
よって、供給導体７を経て、スリーブ２０に電気的及び
機械的に接続される。電極５は、金属薄片８によって、
供給導体９を経て、放電灯キャップ２の接点９００に電
気的に接続される。放電容器３には外部補助電極１１を
設ける。

外側バルブ１には、さらに、放電容器３とネック部１０
との間にアルミニウムの熱遮蔽１６が取付けられる。こ
の熱遮蔽１６は、放電容器３から発生する赤外放射を反
射し、かくして、この赤外放射が放電灯キャップ２中に
存在する電気回路素子の温度上昇を生じさせないように
する。

ニッケル薄片１７が、供給導体７に溶接され、熱遮蔽１
６の周りをつかむ一方、それを締め付けるように取り囲
み、かくして簡単かつ効果的にこの熱遮蔽１６の位置決
めをする。

放電灯キャップ２は第２図にてその断面が示され、この
図面では金属リング１２が、セメント１３によって、放
電灯の外側バルブｌのネック部１０に固着されている。

この金属リング１２は、ネック部１０から離れた側にお
いて、合成材料から成る電気絶縁成形体１４の端部を、
締付は接合によって取り囲む。この成形体１４に対して
好適の他の電気絶縁材料は、例えば、セラミック材料及
びガラスである。

スリーブ２０が、ねじ山によって、合成材料から成る成
形体１４の他の端部に固着される。この合成材料から成
る成形体１４が、中に回路板１５を収納し、この回路板
１５上には電気起動回路の素子３０が配置されている。

この電気起動回路は電気的に、それぞれ、接点７０１お
よび９０１を経て、それぞれ、供給導体７及び９に接続
され、さらに、供給導体１１０を経て、外部補助電極１
１に接続される。供給導体７は接点７００　によってス
リーブ２０に接続される。

第３図は、第１図による放電灯の電気回路図を示し、そ
こでは放電容器３の主電極５が供給導体９を経て接点９
００に電気的に接続されている。もう一方の主電極４は
供給導体７を経て接点　７００に電気的に接続される。

電気起動回路が主電極４及び５間に電気的に並列に接続
される。この起動回路は、一方においては、接点７０１
を経て供給導体７に接続され、他方においては、接点９
０１を経て供給導体９に接続される。この起動回路は、
第１コンデンザ３３、変圧器３５の一次変圧器コイル３
５ａ及び半導体スイッチング素子３４から成る１つの電
気回路と、直列の第１抵抗器３２とを具える。第１コン
デンサ３３と半導体スイッチング素子３４とは、第１抵
抗器３２に直接接続され、第１コンデンサ３３と一次変
圧器コイル３５ａ　とは、接点７０１　に直接接続され
る。変圧器３５の二次変圧器コイル３５ｂは、別のブロ
ッキングコンデンサ３６及び供給導体１１０を経て、外
部補助電極１１に電気的に接続される。

この電気回路の変形例においては、半導体スイッチング
素子３４が、抵抗器３２と接点７０１　　との間に接続
され、かつ−法度圧器コイル３５ａが、半導体スイッチ
ング素子３４を横切って平行に配列された直列−結合を
形成する。この半導体スイ・ンチング素子は、サイリス
タ型　Ｎ、八、の電圧−依存破壊素子である。ここで記
載される回路装置の作動は次の如くである。すなわち、
供給電圧として交流電圧が接点７００及び９００　に印
加されると、第１コンデンサ３３は、第１抵抗器３２を
経て、荷電すなわち充電される。この第１コンデンサ３
３の電圧が、半導体スイッチング素子３４の破壊電圧に
到達する程高くなってくると、この半導体スイッチング
素子３４は破壊して導電性になる。この第１コンデンサ
３３はそのとき変圧器３５の一次変圧器コイル３５ａを
経て突然放電される。これは、二次変圧器コイル３５ｂ
に誘導される電圧パルスをもたらす。その結果、別のブ
ロッキングコンデンサ３６を経て、外部補助電極１１と
放電容器３との間に、過大な瞬間電圧が印加される。

放電灯スイッチング素子３４を通して流れる電流が零に
減少するや否や、このスイッチング素子は再び非導電性
になり、その後は、ここに記載される過程が繰返される
。この繰返しは、放電容器中の主電極間に安定な放電が
形成されるまで継続するだろう。しかしてこの時点にお
いては、アーク電圧、それ故起動回路を横切る電圧は、
第１コンデンサ３３を横切る電圧が依然として半導体ス
イッチング素子３４の破壊電圧よりも低いままにとどま
るような値をとる。この半導体スイッチング素子３４が
単一方向性のサイリスタ型である場合には、この過程は
印加された交流電圧の相等しい信号によってのみ繰返さ
れるだろう。二方向性サイリスタ型の半導体スイッチン
グ素子３４を具える回路装置の実施例の場合には、この
過程は又、印加電圧の反対信号によって繰返されるだろ
う。

実際の場合には、この放電灯は５０Ｈｚ、　２２Ｖの交
流供給電圧を用いて作動され、この放電灯によって消費
された電力は１１３Ｗであった。この放電灯は、１２５
Ｗ高圧水銀放電灯の作動のために向けられたバラストと
協力して作動された。この放電灯の放電容器は、３００
Ｋにおいて］０ＫＰａの圧ツノにおけるキセノンのほか
、１８％重量％のＮａを含む２５ｍｇの水銀−す）　Ｉ
Ｊウムアマルガムを含んだ。作動中の、この放電灯の光
束は１１０００ルーメン（１ｍ〉であり、主電極間のア
ーク電圧は１１５ｖであった。電気起動回路は次の如く
割当てられた。ずなわら、・抵抗器３２　　　　　　　
　　５６　ＫΩ・第１コンデンザ３３　　　　　　団ｎ
Ｆ・ブロッキングコンデンサ３６２．２ｎＦ・半導体破
壊素子３４　　　破壊電圧２４０ｖ破壊電流０．２ｍＡ破壊時間０．５　μ５ＳＩＤＡＣｌｔ、ｙｐｅ　　Ｔｅｃｃｏ丁　Ｋ２４００
Ｆ　　　又は新電元ＫＩＶ２４である。

・変圧器３５　　　−次コイルの巻回数２５二次コイル
の巻回数６００この放電灯の起動中は、第１コンデンザの充電電流は、
最大で５０μｓ間に最大で６ｍＡであった。

作動状態では、この起動回路を通して流れる電流は、０
．３５ｍＡであった。この起動回路に生ずる起動パルス
は１５００Ｖであった。この放電灯が１７０ｖの交流供
給電圧の実効値において容易に点弧することを実験が示
した。

他の実際の場合では、５０’Ｈｚ、２２０Ｖの交流供給
電圧において好適の安定化バラストを経て作動させた高
圧す）　ＩＪウム放電灯に関するものであった。

この放電灯によって消費される電力は７５Ｗであつた。

その光束は７１００踊で、アーク電圧は１００Ｖであっ
た。この放電容器は、３００Ｋにおいて１０　ＫＰａの
圧力におけるキャノンと、１８重量％のＮａを含む２５
ｍｇのアマルガｌ、とを含む。この放電灯の電気起動回
路は、前述の放電灯の起動回路と同一であった。

この放電灯の作動中にこの回路を通して流れる電流は０
．３ｍＡであった。起動回路に生ずる起動パルスは１５
００νであった。この放電灯にも又、１７０ｖの供給電
圧の実効値においてこの放電灯が容易に点弧することを
実験が示した。

第４図においては、電気起動回路の変形例が示され、そ
こでは、第３図における部品に相当する部品に同様の参
照数字を設ける。ここに示す変形例においては、放電容
器は、第２抵抗器３８と第２コンデンザ３７との直列配
列によって分路を形成される。

第５図は、第４図による回路を供給された７１Ｉｉ、電
灯の起動中におりる電圧変動の一部を示す。曲線ａはこ
の放電灯に印加された供給電圧の変動を示し、曲線ｌ）
は−１：、電極４及び５間の電圧の変動を示ず。比較の
ために、曲線Ｃは、第３図に示す型の起動回路を具える
放電灯の主電極４及び５の間の電圧変動を表わす。第３
図による起動回路の場合に、主電極間に印加される電圧
が、半導体スイッチング素子が破壊する瞬間において突
然の降下４０を示すことがこの図面から見られる。第４
図に示す回路の使用によると、そのような突然の電圧変
動は起こらない。

実際の場合に、この放電灯は５０　Ｉｆ　ｚ、２２０ｖ
の交流供給電圧において作動され、この放電灯によって
消費された電力は］１０１’ｌであった。この電気起動
回路は次のように割当てられた。すなわち、・抵抗器３
２　　　　　　　５６　ＫΩ・抵抗器３８　　　　　　
１　ＫΩ ・第１コンデンサ３３　　　１０　ｎＦ・第２コンデン
サ３７　　　３３ｎＦ・ブロンキングコンデンザ２．２ｎＦ破壊時間０．５　μ５ＳＩ１１八Ｃ，ｔｙｐｅＴｅｃｃｏｒ　ｋ２４００Ｆ又
は新電元Ｋｌν２４　　である。

・変圧’Ａコイル　一部コイルの巻回数２５二次コイル
の巻回数６００電極４及び５間の電圧変動は、起動中、第５図の曲線Ｃ
に示すとおりであった。　　　　　　　□第２抵抗器及
び第２コンデンサの直列配列がない場合には、電極４及
び５間の電圧変動は、第５図の曲線Ｃに示すとおりであ
った。そのときの突然の電圧降下は、約１００νまでの
値を持った。

以」１要するに、本発明は、外部補助電極（１１）を設
けた放電容器（３）と、変圧器コイル（３５ａ）　、コ
ンデンサ（３３）、及びは半導体スイッチング素子（３
４）から成る電気回路を含む内蔵の電気起動回路とを具
える高圧ナトリウム放電灯に関するものである。本発明
によれば、この半導体スイッチング素子（３４）が、１
０μｓよりも短い破壊時間において１ｍＡよりも小さい
破壊電流を有するザイリスタ型の非制御型ｊ「依存破壊
素子である。こうして１）られた放電灯は、はんの極く
僅かな電力を消費するにすぎない内蔵の起動器によって
高い信頼性をもって起動する（第３図参照）。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の放電灯を一部切欠して示す
正面図であり、第２図は第１図に示す放電灯の電灯キャップの断面図で
あり、第３図は第１図の放電灯の回路図を示し、第４図は第３
図の変形例を示し、さらに、第５図は本発明の放電灯の
始動期間中の電圧変動の一部を示す。１・・・外側バルブ　　　　２・−・放電灯キャップ３
・・・放電容器　　　　　４，５・・・主電極６・・・
金属薄片　　　　　７・・・供給導体８・・・金属薄片
　　　　　９・・・供給導体１０・・・ネック部　　　
　　１１・・・外部補助電極１２・・・金属リング　　
　　１３・・・セメント（接着剤）１４・・・電気絶縁
成形体　　１５・・・回路板１６・・・アルミニウドの
熱遮蔽１７・・・ニッケル薄片　　　２０・・スリーブ３０・
・・素子　　　　　　　３２・・・第１抵抗器３３・・
・第１コンデンサ３４・・・半導体スイッチング素子３５・・・変圧器３５ａ・・・変圧器：（５の一次変圧２にコイル３５ｂ
・・・変圧器３５の二次変圧器コイル３６・・・別のブ
ロッキングコンデンサ３７・・・第２コンデンサ　　３
８・・・第２抵抗器１１０・・・供給導体　　　　７０
０・・・接点７０１・・・接点　　　　　　９００・・
・接点９０１・・・接点

Claims

【特許請求の範囲】１、２個の主電極を設けた放電容器を具え、前記主電極
間に作動状態で安定な放電が延在し、前記放電容器には
さらに外部補助電極を設け、放電灯にさらに、一次変圧
器コイル、第１コンデンサ及び半導体スイッチング素子
から成る電気回路を含む電気起動回路を設け、前記電気
回路が、２個の主電極間には電気的に並列に第１抵抗器
とは直列に接続され、かつ二次変圧器コイルを経て外部
補助電極に電気的に接続される高圧ナトリウム放電灯に
おいて、半導体スイッチング素子が１０μＳよりも短か
い破壊時間において１ｍＡよりも小さい破壊電流を有す
る単一方向性又は二方向性サイリスタ型の非制御電圧−
依存破壊素子であることを特徴とする高圧ナトリウム放
電灯。２、電気回路において半導体スイッチング素子が、第１
コンデンサと一次変圧器コイルとの間に配置されること
と、第１コンデンサが、第１抵抗器に直接接続されるこ
ととを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放電灯。３、放電灯が第２抵抗器と第２コンデンサとから成る直
列配列によつて分路を形成されることを特徴とする特許
請求の範囲第１項又は第２項いずれかの記載の放電灯。