JPS6314461B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は正弦波状電圧に尖頭始動電圧を重畳
した始動電圧を使用しかつ発光管の外部に設けた
近接導体を用いて始動させる金属蒸気放電灯に関
する。

たとえば高圧ナトリウムランプは、透光性多結
晶または単結晶、たとえばアルミナセラミツクか
らなる発光管バルブの両端をニオブやタンタルな
どからなるキヤツプで閉封し、これらキヤツプに
主電極を装着し、かつこの発光管バルブ内に発光
性金属として水銀およびナトリウムを封入しさら
に始動用希ガスとしてキセノンガスを封入して発
光管を構成し、この発光管を、一端に口金を備え
た外管内に収容して構成されている。この種高圧
ナトリウムランプは水銀ランプなどに比べて光効
率がきわめて高いため省電力光源として種々の光
源に多用されているが、このものは始動電圧が高
いので200V商用電圧の正弦波状電圧に高電圧パ
ルスを発生させる格別な手段で尖頭始動電圧を重
畳して始動させる必要がある。たとえば始動用希
ガスとしてキセノンガスを10〜20torr封入したも
のは始動電圧が1500〜2500Vも必要とするもので
ある。したがつてこの種ランプの最大課題は始動
電圧をいかに低下させるかに係つており従来種々
の改善工夫がなされている。たとえば始動用希ガ
スとして使用されるキセノンは、始動電圧を高め
る一因となつているので、キセノンに代つてネオ
ン−アルゴンの混合ガスなどのペニングガスを使
用すれば始動電圧を約500V程度に引下げること
ができるものである。しかしながら前記キセノン
ガスは光効率の向上に大きく寄与しているもので
あるため、キセノンガスに代つてペニングガスを
使用することはこの種高圧ナトリウムランプの最
大の利点を損うことになるから得策ではない。そ
こで主電極に近接して補助電極を用いることが考
えられるが、この種発光管はアルミナセラミツク
で構成するもので、バルブ内に補助電極を装備す
ることは加工上および寿命上からほとんど不可能
である。このため近時においては、発光管の外側
に始動用の近接導体を接触させ、この近接導体と
主電極との間に発生する電位差を利用して放電開
始を容易にならしめ、もつて始動電圧を低下させ
る手段が開発されている。このように近接導体を
使用すると始動電圧の引下げに大きく寄与しこの
手段に加えて前述した正弦波状電圧に尖頭始動電
圧を重畳して始動させるようにすれば始動が容易
になるので、逆にキセノンガスを用いしかも数百
torrの圧力で封入することによつて、従来よりも
さらに高い光効率のランプが得られることにもな
る。

しかしながら近接導体を発光管に接触させたま
まで点灯を接続すると、発光管から放出される光
が近接導体に遮ぎられて近傍導体の陰影が生じる
ばかりでなく、発光管に接触している近接導体に
よるバルブ内のナトリウムイオンが吸引されてア
ルミナセラミツクと反応しバルブ壁が浸蝕されて
早期黒化の原因となり、また近接導体が発光管か
らの熱を受けて変形するなどの劣化原因となる。

このため、近接導体をバイメタル片などの熱応
動金属によつて構成し、点灯前の常温ではバイメ
タル片よりなる近接導体が発光管に接触してお
り、点灯後の昇温によつてバイメタル片の熱変形
にもとづき発光管から離れるようにしたものが開
発されている。

しかしながらこのような構造の場合、バイメタ
ル片よりなる熱応動金属が帯状のもので形成され
ており、これが点灯中に発光管から離れたとして
も遮光面積が大きいため依然として陰影を生じ
る。このことから近接導体を棒もしくは箔状の長
尺体となし、この長尺状近接導体を発光管の軸方
向、つまり長手方向に配置することが考えられ
る。このような長尺近接導体は、点灯中に発光管
から遠ざけるためにバイメタルなどの熱応動金属
により支持する構造となるが、上記長尺状近接導
体の両手方向両端をそれぞれバイメタルで支持す
ると、高価なバイメタルの使用数が増し、かつ近
接導体自身が発光管の熱を受けて長手方向に膨張
するため彎曲したり、バイメタルを不所望に変形
させるなどの不具合がある。

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、高価な熱応動金
属の使用数を少くするとともに、長尺な近傍導体
が長手方向に熱膨張・収縮してもこれを吸収して
変形を防止することができ、よつて近接導体の確
実な動作が行える金属蒸気放電灯を提供しようと
するものである。

以下、この発明の一実施例を第１図ないし第６
図を参照して説明する。

図面は360W定格の高圧ナトリウムランプを示
し、１は外管、２はこの外管１の一端に被着した
口金、３はこの口金２に設けたアイレツト端子を
示す。上記外管１のネツク部４端部にはステム５
が封着されており、このステム５には内部導線６
ａ，６ｂが封止されている。一方の内部導線６ａ
は上記口金２に接続されているとともに他方の内
部導線６ｂはアイレツト端子３に接続されてい
る。これらの内部導線６ａ，６ｂには、それぞれ
発光管支持体の一部を兼用する導電性サポート７
ａ，７ｂが溶接されており、内部導線６ａを介し
て口金２と接続されたサポート７ａは外管１内を
他端に向つて延びこの外管１の先端に形成した小
径トツプ部８に弾性板９，９を介して弾着されて
いる。これらサポート７ａ，７ｂにはそれぞれ導
電性のホルダー１０，１０が取着されている。こ
の場合、一方のホルダー１０は一端が他方のサポ
ート７ｂに電気的に接続され、他端は一方のサポ
ート７ａに絶縁ガラスチユーブ１１を介して支持
されている。上記ホルダー１０，１０間には発光
管１２が外管１の図示上下方向に沿う管軸上に位
置するようにして架け渡されている。この発光管
１２は、内径８mm、全長114mmのアルミナセラミ
ツクチユーブからなる発光管バルブ１３の両端開
口部をニオブやタンタル等のキヤツプ１４，１４
で閉止し、これらキヤツプ１４，１４に主電極１
５ａ，１５ｂを相対向するように取付けて構成し
てある。これら主電極１５ａ，１５ｂはホルダー
１０，１０を介して前記サポート７ａ，７ｂに電
気的に接続されている。そして上記発光管バルブ
１３内には発光性金属として水銀とナトリウムを
所定量封入しかつ始動用希ガスとしてたとえば
300torrのキセノンガスを封入してある。このよ
うな発光管１２の外側には近接導体１６を設けて
ある。この近接導体１６は離溶融性金属、たとえ
ばタングステン、モリブデン、タンタルなどから
なり、棒状または箔状の長尺形をなし、本実施例
では線径0.5mmのモリブデン線を用いている。こ
の近接導体１６は発光管１２の長手方向に沿つて
発光管バルブ１３の外面に接触もしくはきわめて
近傍して配置されている。そしてこの近接導体１
６の口金２側に位置する一端は口金２側に位置す
る主電極１５ｂに接近されており、この一端には
熱応動金属部材、つまりバイメタル１７の先端が
溶接されている。そしてこのバイメタル１７の基
端は上記口金側に位置する主電極１５ｂとは対向
する他方の主電極１５ａに接続されているサポー
ト７ａに溶接されている。また上記近接導体１６
のバルブトツプ側に位置する他端は、サポート７
ａの先端部位、たとえば外管の管軸と直交するよ
うに配置されている部分７aaに支持されている。
この支持手段は溶接等であつてもよいが、この実
施例の場合は、第３図に示されるように、サポー
ト７ａの先端部７aaに保持部であるΩ状の係止
具１８を溶着し、この係止具１８とサポート７ａ
の先端部位７aaとの間に形成した貫通孔１９内
に上記近接導体１６の他端を遊挿してあり、この
近接導体１６の他端は貫通孔１９内で自由に回動
および軸方向変位ができるようになつている。

さらに外管１内にはネツク部４に近接又はネツ
ク部４内に位置して絶縁基台２０が、配置されて
おり、この絶縁基台２０には抵抗発熱体としての
フイラメント２１がアンカー線２２…に支持され
て取付けられているとともに、このフイラメント
２１の熱によつて作動される熱反応スイツチ、た
とえばバイメタルスイツチ２３が設けられてい
る。フイラメント２１はたとえばＷ字状に屈曲配
置されて面状発熱体となるように、絶縁基台２０
に植設された上記アンカー線２２…で支持されて
いるとともに、バイメタルスイツチ２３の熱応動
可動片２４は上記フイラメント２１に対面するよ
うに配置され、点灯前の常温時には固定接点棒２
５に接触されている。そしてこれらのフイラメン
ト２１とバイメタルスイツチ２３とは、第５図に
示されるように互に直列に接続され、この直列回
路は内部導線６ａ，６ｂ間、またはサポート７
ａ，７ｂ間に電気的に接続されて発光管１２に対
して並列となるように接続されているものであ
る。

このような高圧ナトリウムランプは、安定器２
６を介して200V商用電源に接続されるものであ
るが安定器２６は第５図のように単にチヨークコ
イル２７のみを備えた水銀ランプ用安定器であ
る。この場合、安定器２６のチヨークコイル２７
側はアイレツト端子３を通じて口金２側に近接さ
れた主電極１５ｂに接続されるようになつてい
る。

このような構成に係る実施例の作用について説
明する。

始動前には外管１内が常温となつているので、
近接導体１６は発光管パルプ１３の外面に接触し
ており、またバイメタルスイツチ２３の熱応動接
触片２４は固定接触棒２５に接してこのバイメタ
ルスイツチ２３は閉じている。

しかしてランプを第５図のような安定器２６を
介して商用電源に接続すると、フイラメント２１
へ通電がなされるため、このフイラメント２１が
発熱する。また、蒸光管バルブ１３の外面に接触
している近接導体１６は口金２側とは離間する主
電極１５ａと同電位に保たれており、この近接導
体１６の口金２側端部は口金２側の主電極１５ｂ
に近接しているからこの主電極１５ｂの近傍に急
な電位角度を発生させる。上記フイラメント２１
の発熱が成長してバイメタルスイツチ２３が加熱
され、このバイメタルスイツチ２３が開かれると
この開作動に伴つて数1000Vの高電圧パルスが発
生し、この高電圧パルスは、第６図のように商用
電源の正弦波状電圧に重畳させることによつて、
対向する主電極１５ａ，１５ｂ間にきわめて高い
始動用電圧を印加する。このとき、近接導体１６
と口金側の主電極１５ｂとの間には大きな電位傾
度が生じているため上記高電圧、2000〜4000V程
度の始動電圧が印加されると始動がなされること
になる。すなわち、バイメタルスイツチ２３のキ
ツク電圧が始動電圧として使用されることおよび
近接導体１６が電位傾度を生じさせていることに
より、200torr以上のキセノンガスを封入したラ
ンプであつても、通常の水銀灯用安定器を用いる
ことにより、200V以下の商用電源で点灯させる
ことが可能になるものである。

なお、第５図に示される配線において、安定器
２６のチヨークコイル27個を口金２を介して、口
金側から離れた主電極１５ａに接続した場合に
は、始動電圧は高く必要とする。これは主電極１
５ａに高電圧パルスが印加されても、主電極１５
ｂの近傍には大きな電位傾度が形成されていない
ためである。

このようにして始動後において点灯が安定する
と、発光管バルブ１３が昇温し、この熱により近
接導体１６の口金側端部に設けたバイメタル１７
が加熱されて第２図の想像線のように彎曲され
る。このため、近接導体１６は発光管バルブ１３
の外表面から離れるように移動するので、ナトリ
ウムイオンが近接導体１６に吸引されてアルミナ
チユーブと反応することがなくなり黒化が解消さ
れるとともに、バルブ１３から放射される光を遮
ぎる割合も少なくなり、かつ近接導体１６がバル
ブ１３の熱を受け難くなり熱劣化も少くなる。し
かもこの近接導体１６は難融性金属にて形成され
ているから、バルブ１３の正常な昇温温度範囲で
は不所望な熱変形を生じることがなく、長期の使
用に耐え得るものである。さらにまた、上記近接
導体１６は口金側端部をバイメタル１７によつて
サポート７ａに固定してあり、口金側から離れた
他端をサポート７ａの先端部７aaに支持させて
あるから、高価なバイメタルの使用が１個です
み、経済的である。特に近接導体１６の他端を、
サポート７ａの先端部７aaに設けた貫通孔１９
に遊挿してあるので、第２図に示されるようにバ
イメタル１７の変形に伴つて近接導体１６の口金
側端部が矢印方向に変位させると近接導体１６に
捩り応力が加わることになるが、貫通孔１９内に
おいては近接導体１６が自由に回動できるので捩
り応力の発生を防止する。また発光管バルブ１３
からの熱によつて近接導体１６は軸方向に熱膨張
することになるが、貫通孔１９内における近接導
体１６は軸方向に自由に変位できるので熱膨張を
吸収し、無理な応力を生じさせない。このため不
所望な変形がなく、バイメタル１７の熱応動性を
阻害することもないから正常な作動を長期に亘つ
て持続できることになる。

このようなランプにあつては、発光管バルブ１
３内に300torrのキセノンガスを封入しても、
200Vの商用電源により水銀灯用安定器２６を用
いて2500Vの始動電圧で点灯可能であり、点灯安
定後においては140ml／Ｗの高効率が得られ、従
来の125ml／Ｗに比べて、その効果が確認されて
いる。

なお、近接導体１６の口金側から離れた端部を
保持する手段、つまり近接導体の回動を可能と
し、またその熱膨脹収縮を吸収するために長手方
向の遊動を可能とする保持部の構造としては、例
えば第７図および第８図のような構成であつても
よい。すなわちこのものは、サポート７ａにおけ
る先端部位の管軸と平行する部囲７abに帯状係
止具７０を環状に成形して溶接し、この係止具７
０に貫通孔７１を形成することによつて、バイメ
タル１７の彎曲変形中心線と近接導体１６の回動
変位中心線とを略一致させたものである。このよ
うにすれば、前記と同様の効果に加えて、近接導
体１６がクランク状に変化されるので、近接動体
１６の発光管パルプ１３の管軸方向に亘る略全長
において発光管バルブ１３とは均等に離間するこ
とになる。

また上記実施例は、高圧ナトリウムランプにつ
いて説明したが、発光管バルブをアルミナやサフ
アイヤなどのように透光性単結晶体もしくは多結
晶体で構成するランプは、バルブ内に補助電極を
設けることが困難であるため本発明が適用可能で
あり、たとえばメタルハライドランプなどにも実
施可能である。

さらに、上記実施例においては、外管１内にフ
イラメント２１およびバイメタルスイツチ２３を
設けて、フイラメント２１の発熱によるバイメタ
ルスイツチ２３のキツク電圧の高圧パルスを正弦
波状電圧に重畳するようにしたが、第９図の変形
例回路として示されるように、安定器８０内にチ
ヨークコイル８１、コンデンサ８２および適宜の
電子回路８３を組み込んで、安定器８０自身によ
つて、正弦波状電圧に高周波の尖頭電圧を重畳し
て高い始動電圧を発生させるように構成した高圧
ナトリウムランプ用の安定器が知られており、こ
のような安定器を使用すれば、外管１内にフイラ
メント２１およびバイメタルスイツチ２３を組込
まない構造であつても、前記実施例と同様に使用
することができ、したがつて外管１内にフイラメ
ント２１およびバイメタルスイツチ２３を収容し
たものには限定されるものではない。

以上詳述した通り本発明は、発光管の長手方向
に沿つて長尺状の近傍導体を配置したものにおい
て、この近傍導体の口金側の一端を、口金側に位
置する電極に対向する電極と同電位の発光管支持
部材に対して熱応動金属部材を介して取着すると
ともに、他端は上記発光管支持部材に設けられた
保持部に回動自在にかつ、長手方向に遊動可能に
保持されたものである。したがつてこのものによ
ると、点灯前の常温時もしくは熱応動部材により
近接導体は発光管に近接もしくは接触させられて
いるので始動を容易に促進させ、また点灯後にお
いては熱応動部材の変形により近接導体の少なく
とも一端が発光管から遠ざけられるので発光管内
のイオンを吸引するなどの不具合がない。そして
近接導体は長尺状であり、かつ点灯中に発光管か
ら引き離されるため、発光管からの光を遮ぎるこ
とも少なくなり陰影の発生もなくなる。また発光
管の熱を受けて近接導体が熱膨張した場合、この
近接導体の他端は発光管支持部材に設けられた保
持部にその長手方向に遊動可能に保持されている
からこの他端によつて膨張、収縮移動し、よつて
近接導体が変形することもなく、また一端が熱応
動金属部材により捩られるように変形されても捩
り応力を発生させるようなこともなくなる。この
ため近接導体の作動が確実に行えるなどの利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図はこの発明の一実施例を示
し、第１図は高圧ナトリウムランプ全体の正面
図、第２図は第１図中−線に沿う断面図、第
３図は第１図中−線に沿う断面図、第４図は
フイラメントとバイメタルスイツチとの関係を示
す上面図、第５図は点灯回路図、第６図は始動電
圧を示す特性図、第７図および第８図は変形例を
示し、第７図は全体の正面図、第８図は第７図中
−線に沿う断面図、第９図はさらに他の変形
例の回路図である。 １……外管、２……口金、７ａ，７ｂ……サポ
ート（発光管支持部材）、１２……発光管、１３
……バルブ、１５ａ，１５ｂ……主電極、１６…
…近接導体、１７……バイメタル（熱応動金属部
材）、１９……貫通孔、２１……フイラメント
（発熱抵抗）、２３……バイメタルスイツチ（熱応
動スイツチ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 両端に一対の相対する対向電極を設け、内部
   に少なくとも発光性金属と希ガスとを封入した透
   光性多結晶体または単結晶体からなる発光管を、
   一端に口金を取着した外管内に装着し、始動時に
   上記対向電極間に、正弦波状電圧に尖頭始動電圧
   を重畳して点灯する放電灯において、上記発光管
   の長手方向に沿つて長尺形の近接導体を配し、こ
   の近接導体の口金側に位置する一端は口金側に位
   置する電極に対向する電極と同電位の発光管支持
   部材に熱応動金属部材を介して取着するとともに
   他端は上記発光管支持部材に設けられた保持部に
   回動自在及び前記長手方向に遊動可能に保持され
   この近接導体が常温では発光管に近接もしくは接
   触しており、点灯中は少なくとも口金側電極近傍
   の発光管外表面から離れるように移動することを
   特徴とする金属蒸気放電灯。