JPS6164061A

JPS6164061A - 低い始動電圧の金属蒸気ランプ

Info

Publication number: JPS6164061A
Application number: JP18436185A
Authority: JP
Inventors: ジヨン・エイ・シヨルツ; エリオツト・オフ・ウイナー
Original assignee: GTE Products Corp
Current assignee: Osram Sylvania Inc
Priority date: 1984-08-24
Filing date: 1985-08-23
Publication date: 1986-04-02
Also published as: EP0175937A3; EP0175937A2; CA1267188A

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】本発明は金属蒸気ランプに関し、詳しくいうと、金属蒸
気ランプおよびこの金属酒気ランプを低電圧源で始動す
るための装置に関する。

従来の技術金属蒸気ランプは両端部に電極が位置付けされている細
長いアルミナまたは石英の発光管をしばしば含んでいる
。この発光管内には水銀、ナトリウム、カドミウム、タ
リウムあるいは亜鉛のような金属および通常はキセノン
のような希ガスが約１４〜３０トルの範囲内の圧力で充
填されている０通常、この金属添加物は蒸発させてラン
プに対する放射核種とするために加熱される。この発光
管はある形式の安定器手段を介して電圧源に接続するよ
うに形成されている外囲器内に封入される０好ましい形
式の金属蒸気ランプは高圧ナトリウムランプとして知ら
れており、水釧およびナトリウムの充填物を有する。既
知の高圧ナトリウムランプは、例えば、米国特許第４．
４４５．０７５号、第！ｉ、９００，７５３号および第
４．１７９．６４０号に記載されている。

高圧ナトリウムランプは低圧ナトリウムランプの場合の
黄色の単色光と比較して演色性にすぐれかつ比較的高効
率であるため過去数年内に商業上有用になっている０こ
れら高圧ナトリウムランプは数ｖｍＨｙから約１００１
００Ｏまでの任意の圧力である動作圧力がよく知られた
低圧ナトリウムランプよりも高いのでこれら低圧ナトリ
ウムランプと区別されている０高圧ナトリウムランプに関連する主な問題はこれらラン
プを始動することがむずかしいということ、詳しくいう
と、所望の始動を行なうためには望ましくない比較的高
い電位源を必要とするということである。この望ましく
ない高い電位源の必要をなくすためにしばしば使用され
ている１２）の手段はいわゆる始動補助装置を使用する
ことである。始動補助装置を使用する高圧放電ランプの
例は米国特許第４，４４５，０７３号、第４９０へ７５
３号および第３，７２１，８４６号に示されている。し
かしながら、始動補助装置によって与えられる追加の始
動能力は、電位源から利用される電位を不所望に増大さ
せることなしに、ランプの所望の始動を行なうのには不
十分である場合があるということが分っている。電位を
増大させることは実行可能とＦｉ限らないし、また確か
に好ましくない。

必要とする始動電圧を低下させようとして始動補助装置
を使用する高圧ナトリウムランプの他の例は米国特許第
４．５１へ１２２号、１９８０年の［シー・アイ・ビー
−ニス１ナシヨナル・ライティング・コンフエランス（
ＣｌＢ５　Ｎａｔｉｏｎａｌ　ＬｉｇｈｔｉｎｇＣｏｎ
ｆｅｒｅｎｃｅ　）　Ｊにおいて頒布されたジエイ・エ
イ・ジエイ・エム・パンΦブライエツトおよびシー中エ
イ・ジエイｑジエイコブスの論文「デペロープメンツ嗜
イン・ハイ９プレッシャー−ソデイクム・ディスチャー
ジｅランブス（Ｄｓｖｅｌｏｐｍａｎｔａ　　ＩｎＨｉ
ｇｈ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　　Ｓｏｄｉｕｍ　Ｄｉｓｃｈ
ａｒｇｅ　　Ｌａｍｐｓ　）　ｊおよび松下電子工業■
のナショナル・テクニカル・レポート・第２７巻第５号
１９８１年６月におけるサイト−−ナオキおよびギオン
拳ヒロシの論文「インベスチケイションψオンービルト
イン・スターター・ユニット壷フォー〇ノ１イΦプレッ
シャー・ソデイクＡ−ランプス（Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔ
ｉｏｎ　０ｎＢｕｉｌｔ−Ｉｎ　　５ｔａｒｔｅｒ　　
Ｕｎｉｔ　　Ｆｏｒ　　Ｈｌｇｈ　　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ
Ｓｏｄｉｕｍ　Ｌａｍｐｓ　）　Ｊ　に示されている。

上記米国特許第４．３１６１２２号に記載されているよ
うに、得ることのできる最低の始動電圧は電極延長部が
ない場合には約１．３ＫＶであり、電極に延長部が加え
られ六ときには非常に低い９５０ｖであった。上記パン
・ブライエツトおよびジエイコブスの論文の第６図には
高圧ナトリウム（ＨＰＳ、１ランプにおける約１１４　
トルの圧力で１．３ＫＶないし１．４ＫＶの範囲の始動
電圧が示されている。

さらに、サイト−およびギオンの論文の第２図の下側の
曲線は始動補助装置が既知の高圧す）　ＩＪウムランブ
に使用されたときに始動電圧が約ｔ　Ｉ　ＫＶであるこ
とを示している。従って、上記した特許および論文は高
圧ナトリウムランプの所望の動作をもたらすには少なく
とも約９５０ｖの電圧が必要であるということを示して
いる。

高圧ナトリウムランプの始動能力を改善するための他の
既知の技術は始動補助装置および径の犬きな発光管とと
もにいわゆる「ペニング効果」を生じるガス混合物を使
用することである。しかしながら、この「ペニング効果
」のガス混合物を使用することにより始動能力を改善し
た場合には効率が低下し、ランプの寿命が短かくなると
いう欠点をもたらす。上記構造のランプは米国特許第４
９００．７３５号および第４．０５７．１２９号に示さ
れている。

さらに、高圧ナトリウムランプおよび付楓の安定回路に
対して補助の高圧発生手段を設けることも知られている
。そのようなランプは本出願人に譲渡された１９８３年
１月１０日付米国特許出願Ｊ４５６，６７９号に示され
ているｏしかしながら、この出願に記載されているよう
に、このランプの所望の始動を生じさせるには約１０Ｑ
ＱＶを越える始動電圧を必要とした。

発明が解決しようとする問題点このように、従来はたとえ始動補助装置を使用しても金
属蒸気ランプを低電圧源によって所望の始動を行なうこ
とができないという難点があった。

発明の目的本発明の目的は改善された全屈ｆ気ランプを提供するこ
とである。本発明の他の目的は金属蒸気ランプを始動さ
せるのに低電位源を使用することである。本発明の他の
目的は低電圧源によって動作し得る改良された金属蒸気
ランプおよび始動装置を提供することである。本発明の
さらに他の目的は非直線性誘電体素子およびチョークコ
イルを含むベース部材に接続できる金属蒸気ランプを提
供することである。

問題点を解決するための手段これらおよび他の目的、利点ならびに能力は、本発明の
一面においては、一対の離間された電極を有するガス充
填発光管を含む外囲器と、離間された電極間で発光管の
まわ夛にらせん状に巻かれたワイヤの形式にちゃ、かつ
電極の一方に接続可能な始動補助装置と、発光管の一方
の電極をベース部材に結合する安定器手段と、発光管の
他方の電極をベース部材に結合する電気導体と、離間さ
れた電極に接続され、発光管を分路する非直線性誘電体
素子とを含む金属蒸気ランプおよび始動装置によって達
成される。

本発明を十分に理解できるように、以下添付図面を参照
して本発明の好ましい実施例について詳細に説明する。

実施例第１図を参照すると、本発明による低ワット数の金属蒸
気ランプおよび始動装置は、この実施例では、ベース部
材７に取付けるように形成された高圧ナトリウムランプ
５を含む。ベース部材７は例えば１１０ｖの主ライン電
源のような低電圧源に接続するためのソケット（図示せ
ず）にはまるように形成されている。

高圧ナトリウムランプ５は一端部に凹部１１を有し、か
つ反対端部に通常のガラスステム部材１５を伽えた封止
部１５を有するカラス外囲器９を含むっ一対の導電性リ
ード１７および１９はステム部材１５により封止され、
か、つこのステム部材１５を貫通している。また、ねじ
山を形成した金属部材２１がガラス外囲器９に取付けら
れており、リード１７および１９に電気的に接続されて
いる。

アルミナの発光管２３はその両端部に一対の離間された
電極２５および２７が配置されており、各電極２５．２
７はニオブの管体２９および３１に取付けられている。

これらニオブの管体２９．３１は発光管２３の端部によ
り封止されてこれら端部を貫通している。スプリングの
ような部材３３が一方のニオブの管体２９を取囲み、か
つガラス外囲器？の凹部１１にはめ込まれており、発光
管　２３の一端部を支持し、整列させている。支持ロッ
ド３５が発光管２５０反対端において他方のニオブの管
体５１におよび一対の導電性リード１チ、１９の一方１
９にそれぞれ溶接されているｏｔた、比較的硬い支持ワ
イヤ５７が一対の導ｆｆ１ｌＪ−ド１７．１９の他方１
７におよびスプリングのような部材３３が取付けられて
いるニオブの管体２９にそれぞれ取付けられている。シ
ールド部材３９および４１が電極２５および２７の領域
において発光管２５の端部を取囲んでいる０重要なことは、らせん状ワイヤ４３の形式の始動補助装
置が離間された電極２５および２７間で発光管２３を取
巻いていることである。必ずしも必要ではないが、らせ
ん状ワイヤ４３は導体４７を介して電極２５．２７の一
方２７に電気的に接続されているバイメタルスイッチ手
段４５と電気接続を行なうおよび電気接続を断つように
形成されることが好ましい。また、重要なこととして、
非直線性誘電体素子または非直線性コンデンサ４９がね
じ山の形成された金属部材２１内に位置付けされ、かつ
導電性リード１７および１９に接続されて発光管２５を
分路することが好ましい。

さらに、ベース部材７はねじ山の形成された金属部材２
１を受は入れるために、かつ電位源（図示せず）に接続
される通常のソケットに取付けるために、内側および外
側金属ねじ山３５および３５をそれぞれ有するソケット
部材５１を含む。また、実質的に円形形状のチョークコ
イル５７の形式の安定器手段がソケット部材５１に取付
けられ、かつこのソケット部材５１に電気的に接続され
ており、従って高圧ナトリウムランプ５がベース部材７
内に配置されたときにねじ山の形成された金属部材２１
、導電性リード１７、支持ワイヤ３７およびニオブの管
体２９を介して発光管２５０寛極２５に接続可能である
。

第２図を参照すると、本発明の高圧ナトリウムランプお
よび始動装置が概略的に例示されており、発光管５９が
一対の離間された電極６１および６３を有する。発光管
５９Ｆｉ離間された電極６１および６３の中間で始動補
助装置、すなわちらせん状ワイヤ６５により取巻かれて
いる。バイメタルスイッチ６７が始動補助装置６５に隣
接して位置付けされている。電気導体６９は一方の電極
６１およびバイメタルスイッチ６７を低電圧源〔図示せ
ず〕の−側７１に接続している。安定器手段、すなわち
チョークコイル７３は他方の電極６３を低電圧源の他側
７５に接続している。その上、非直線性誘電体素子７７
が発光管５９の電極６１および６３間に接続され、これ
ら電極を分路している０作用動作に関して、代表的な高圧す）　ＩＪウムランプは、
電極を発光管中に封入する際にそうぐうする困難さのた
めに始動用プローブを組み入れることに適していないと
いうことは知られている。その結果、低ワット数、すな
わち、例えば約３５．５０または７０ワットのワット舷
の高圧ナトリウムランプを始動させるために約２５００
ないし４０００Ｖの範囲の１ないし２マイクロ秒のパル
スを与えるのが通常であり、かつ必要がある。しかしな
がら、そのような比較的高い始動電圧、すなわち２５０
口ないし４０００Ｖの始動電圧を生じさせるためにはイ
グナイタを使用する電子回路またはトランスを使用する
磁気回路を用意するのが通例である。イグナイタを使用
する電子回路の場合には、電子回路が信頼性に欠ける傾
向があり、一方磁気回路を使用する場合には、磁気回路
が重く、扱いにくくて煩わしく、その上利用できる取付
は真向に簡単に挿入できない烈点があった。

しかしながら、比較的低い電圧源から２５００ないし４
０００Ｖの電位を兄生するための霜５子的または磁気的
安定装置を使用する必要のない低ワット数の高圧す）　
ＩＪウムランプおよび始動装置を製造することができる
ことが分った。詳しくいうと、長さ約４８鯛、アーク要
約２．３ｍおよび内径約４閣の発光管を有する高圧ナト
リウムランプに約３０トルの圧力で所定量の水欽、ナ）
　ＩＪウムおよびキセノンが充填された。この発光管は
第３図の曲線人で指示された点弧電圧を生じさせるアー
クパルス発生器に接続された。容易に理解できるように
、点弧電圧は供給される電位のパルス巾に依存して約１
８５０Ｖから約１３８０Ｖまでの範囲にある０その後、発光管の長手方向の中点のまわりを中心として
発光管を取巻き、約２０鋼の直線距離をカバーする約４
ターンのタングステンワイヤの形式の始動補助装置を付
加したところ、始動電圧の要件は大巾に低下された。第
３図の曲線Ｂから容易に理解できるように、必要とする
点弧電圧は約１８５０ないし約１３８０Ｖの範囲からパ
ルス巾（マイクロ秒〕に依存して約７００ないし約４５
０ｖという非常に低い値に降下した。

その上、例えばティーディーケイ株式会社によって製造
、販売されているＮＬＢ　１２５０のような非直線性誘
電体素子または非直線性コンデンサは約１００マイクロ
秒の半波高パルス中で約５２０ピークＶのピーク電圧を
提供できることが分った。

従って、始動補助装置および非直線性誘電体素子を含む
低ワット数の高圧ナトリウムランプは単純なチョークコ
イルを使用することによって例えば１２０ｖのライン電
源のような低電圧源からこの高圧ナトリウムランプの始
動を行なうことができるということが確認された。

さらに、高圧ナトリウムランプの寿命は非直線性誘電体
素子の独特の特性のために大巾に長くできることが分っ
た。また、高圧ナトリウムランプの寿命の終了はランプ
がある期間の間点火し、消え、冷却し、そして再び点弧
するというサイクル現象を特徴としていることは知られ
ている。また、ランプの再点弧電圧は利用できる安定器
電圧よりも高いということも知られている。かくして、
非直線性防電′体素子を組み入れることによりこの非直
線性誘笥１体素子はランプの再点弧が生じようとするの
と同じときに好都合にもあるパルス電位を提供しようと
するので、上記寿命の終了現象を事実上除去することが
できる。このようにして、ランプの再点弧が要求される
ときに追加のパルス電位が提供され、従ってたとえ寿命
の終了現象が除去されないとしても、「ドロップアウト
」のようなランプ動作の中断は阻止される。

また、電位源に接続可能なソケット内に挿入するように
形成されたチョークコイル安定器およびベース部材を組
み入れることは有益であることが分った。その上、この
高圧ナトリウムランプは上記ベース部材内に挿入するよ
うに形成されかつ非直線性誘電体素子を含むようになさ
れたねじ山を有する金属部材を具備するように形成され
ている。

従って、安定器および電圧源に対する接続手段が単一ユ
ニットとして単独に交換可能である高圧ナトリウムラン
プから容易に分離される。

発明の効果上述のように、本発明によれば、約７００ｖないし約４
５０ｖという非常に低い点弧電圧で高圧金属蒸気ランプ
を始動できるから、非常に効率が良く、経済的である。

また、非直線性誘電体素子を組み入れることによって、
点弧電圧を高くすることができるので１２０ｖのような
ライン電源での始動が可能となるだけでなく、ランプの
寿命を延ばすことができる利点もある。また、構造も簡
単であるので製造が容易である等の多くの利点がある。

なお、現在本発明の好ましい実施例とみなされるものを
図示し、記載したけれど、特許請求の範囲によって定義
される本発明から逸脱することなしに種々の変形および
変更がなし得ることはこの分野の技術者には明らかであ
ろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の金属蒸気ランプおよび始動装置の好ま
しい一実施例を示す一部分断面にした分解図、第２図は
第１図の全極蒸気ランプおよび始動装い−の回路構成図
、第５図は始動補助装置を具備する高圧ナトリウムラン
プと具備しない高圧ナトリウムランプとの点弧電圧を比
較する曲線図である。５：高圧ナトリウムランプ７：ベース部材１７．１９：導電性リード２１　：ねじ山の形成された金属部材２３．５９二発光管２５．２７：電極４３．６５：らせん状ワイヤ（始動補助装置〕４５．６
７：バイメタルスイッチ部材４９．７７：非直線性誘電体素子またはコンデンサ５１
　：ソケット部材５７．７３：チョークコイル（安定器）６１．６３：電
極同　　　　　　　　風　　間　　弘　　（ｉ）楽が１１
ｊｔｌ…（寛公−）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）低電圧源に接続できるように形成されたベース部
材と、一対の離間された電極を有する発光管と、該発光管を前
記一対の離間された電極間で取巻き、かつこれら離間さ
れた電極の一方に接続可能ならせん状ワイヤの形式の始
動補助装置とを含む封止された外囲器を有する金属蒸気
ランプと、前記一対の離間された電極の一方を前記ベース部材に結
合する安定器手段と、前記一対の離間された電極の他方を前記ベース部材に結
合する電気導体と、前記一対の離間された電極に結合され、前記発光管を分
路する非直線性誘電体素子とを具備することを特徴とする金属蒸気ランプおよび始
動装置。
（２）前記安定器手段がチョークコイルの形式にある特
許請求の範囲第１項記載の金属蒸気ランプおよび始動装
置。
（３）前記発光管が約３０トルの圧力のキセノン充填ガ
スを含む特許請求の範囲第１項記載の金属蒸気ランプお
よび始動装置。
（４）前記非直線性誘電体素子が前記ベース部材内に配
置されている特許請求の範囲第１項記載の金属蒸気ラン
プおよび始動装置。
（５）前記安定器手段が前記ベース部材に取付けられ、
かつ前記金属蒸気ランプの前記一対の離間された電極の
一方に電気的に接続可能な実質的に円形形状のチョーク
コイルの形式にある特許請求の範囲第１項記載の金属蒸
気ランプおよび始動装置。
（６）前記ベース部材、安定器手段および非直線性誘電
体素子が前記金属蒸気ランプにおよび前記低電圧源にそ
れぞれ結合された一体のユニットである特許請求の範囲
第１項記載の金属蒸気ランプおよび始動装置。
（７）前記発光管の非導通中、前記始動補助装置を前記
一対の離間された電極の一方に接続するためのバイメタ
ルスイッチを有する特許請求の範囲第１項記載の金属蒸
気ランプおよび始動装置。
（８）前記始動補助装置および非直線性誘電体素子が組
み合わさつて約５００Ｖより低いピーク出力電圧で前記
ランプの始動を行なう特許請求の範囲第１項記載の金属
蒸気ランプおよび始動装置。
（９）前記金属蒸気ランプの導通中、常開（Ｎ／Ｏ）で
あり、かつ非導通中、常閉（Ｎ／Ｃ）であるバイメタル
スイッチが前記始動補助装置に隣接して位置付けされ、
かつ前記金属蒸気ランプの１つの電極に接続されている
特許請求の範囲第１項記載の金属蒸気ランプおよび始動
装置。
（１０）前記発光管が約４８ｍｍの長さを有し、電極間
のアーク長が約２３ｍｍであり、前記始動補助装置の前
記らせん状ワイヤが前記発光管のほぼ中点を中心として
約２０ｍｍの長さを有する特許請求の範囲第１項記載の
金属蒸気ランプおよび始動装置。
（１１）前記非直線性誘電体素子が前記発光管と前記ベ
ース部材との間に位置付けされている特許請求の範囲第
１項記載の金属蒸気ランプおよび始動装置。
（１２）前記発光管がナトリウムと水銀の充填物を含む
特許請求の範囲第１項記載の金属蒸気ランプおよび始動
装置。
（１３）前記発光管が水銀、ナトリウム、カドミウム、
タリウム、あるいは亜鉛よりなる金属から選択された充
填物を含む特許請求の範囲第１項記載の金属蒸気ランプ
および始動装置。
（１４）一対の離間された電極を有するキセノンを充填
した発光管と、該発光管を前記一対の離間された電極間
で取巻くらせん状ワイヤの形式の始動補助装置とを含み
、前記始動補助装置は前記発光管の非導通中前記一対の
離間された電極の一方に接続されかつ前記発光管の導通
中前記電極の一方との接続を断たれるように形成されて
いる封止された外囲器を有する高圧ナトリウム（ＨＰＳ
）ランプと、前記一対の離間された電極の一方に接続された安定器手
段と、前記一対の離間された電極に接続され、かつ前記発光管
を分路する非直線性誘電体素子と、低電圧源、前記安定
器手段、および前記一対の離間された電極の他方にそれ
ぞれ接続されるように形成されたベース部材とを具備することを特徴とする高圧ナトリウムランプお
よび始動装置。
（１５）前記ベース部材、非直線性誘電体素子および安
定器手段が前記高圧ナトリウムランプを低電圧源に結合
するように形成された一体のユニットである特許請求の
範囲第１４項記載の高圧ナトリウムランプおよび始動装
置。
（１６）前記安定器手段が実質的に円形形態を有しかつ
前記ベース部材に接続されるチョークコイルの形式にあ
る特許請求の範囲第１４項記載の高圧ナトリウムランプ
および始動装置。
（１７）前記非直線性誘電体素子が前記ベース部材内に
配置されており、前記安定器手段が前記ベース部材に取
付けられかつ電気的に接続されており、さらに前記高圧
ナトリウムランプに電気的に接続されている特許請求の
範囲第１４項記載の高圧ナトリウムランプおよび始動装
置。
（１８）前記高圧ナトリウムランプがバイメタルスイッ
チを含み、このバイメタルスイッチが前記発光管の導通
中前記一対の離間された電極の一方から前記始動補助装
置の接続を断つように動作する特許請求の範囲第１４項
記載の高圧ナトリウムランプおよび始動装置。
（１９）前記始動補助装置および前記非直線性誘電体素
子が組み合わさつて約５００Ｖより低い前記非直線性誘
電体素子からのピーク出力電圧で前記ランプの始動を行
なう特許請求の範囲第１４項記載の高圧ナトリウムラン
プおよび始動装置。
（２０）前記高圧ナトリウムランプが約３５ないし約７
０ワットの範囲にあるワット数のものである特許請求の
範囲第１４項記載の高圧ナトリウムランプおよび始動装
置。