JPS6328522Y2

JPS6328522Y2 -

Info

Publication number: JPS6328522Y2
Application number: JP2381979U
Authority: JP
Priority date: 1979-02-26
Filing date: 1979-02-26
Publication date: 1988-08-01
Also published as: JPS55124168U

Description

【考案の詳細な説明】この考案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ので得策ではな
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、この主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接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
より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、また近接導体自身が発
光管からの熱を受けて変形するなどの不具合が生
じる。このため発光管の長手方向に沿つて配置し
た近接導体の両端を夫々熱応動金属部材、たとえ
ばバイメタルで固着支持し、点灯中の発光管から
の熱によつて熱応動金属部材を熱彎曲させ、これ
により点灯中に近接導体を発光管から遠ざけよう
とする手段が開発されている。この手段のもの
は、点灯中に近接導体が発光管から離れるのでバ
ルブの黒化やクラツクを防止できるが、長時間の
ランプ点灯において両端に固定した熱応動部材は
点灯中の高温による近接導体の熱膨張によつて必
要な熱彎曲以外に熱変形してしまい、常温に戻つ
ても熱変形が残つたままで、近接導体が発光管の
外表面に付着復帰しなくなり、始動補助の機能が
低下してしまつて始動電圧が高くなり、ランプ不
点になることがあつた。

このようなことから、本考案者は先に、近接導
体の長手方向一端のみを熱応動金属部材を介して
発光管支持部材に固着し、他端は発光管支持部材
に遊動自在に保持させるようにして、点灯中の熱
膨張に対して逃げを許容し、熱応動金属部材の不
所望な変形を防止するものを提案しており、この
ものは長時間のランプ寿命においても変形を生じ
ないことが判明している。しかしながら上記提案
のものは、近接導体の他端が遊動自在に保持され
ているため、近接導体の姿勢を一定に保持するこ
とが困難であり、特に組立時において近接導体を
発光管のほぼ全長に亘つて確実に接触させるよう
な姿勢に保つことがむづかしく、組立てに手間を
要す不具合があつた。

この考案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、常温において
は近接導体が発光管に確実に接触し、点灯中にあ
つてはこの近接導体が発光管から離れ、しかも熱
応動金属部材の不所望な熱変形を防止し、ランプ
寿命中においても確実に始動が行えて、製造時の
作業性も改善できる金属蒸気放電灯を提供しよう
とするものである。

以下この考案の第１実施例を第１図ないし第７
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。これら内部導線６ａ，６ｂには、それぞれ発
光管支持部材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１
４，１４で閉止し、これらキヤツプ１４，１４に
主電極１５ａ，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は難溶融性金属、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の外面に接触して配置されて
いる。そしてこの近接導体１６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、この一端には第２図にも示され
るように熱応動金属部材、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１５
ｂとは対向する他方の主電極１５ａに電気的に接
続された前記サポート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
他端はほぼクランク状に折曲されてサポート７ａ
の先端部位、たとえば外管の管軸と平行するよう
に配置されている部分７aaに遊動自在に支持さ
れている。この支持手段は第３図に示されるよう
に、サポート７ａの先端部位７aaに帯状の係止
具１８を溶着し、この係止具１８の先端に形成し
た貫通孔１８ａ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１
８ａ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。さらに近接導体１６の上記遊動
支持側の端部近傍は、他の熱応動金属部材、たと
えばバイメタル１９に押圧されるようになつてい
る。すなわちバイメタル１９は第４図にも示され
るように、その基端を前記サポート７ａに溶接さ
れており、その先端は上記近接導体１６の端部に
当接している。この場合大切なことは、バイメタ
ル１９の先端は近接導体１６と固定されているの
ではなく、単に弾圧しているだけであり、周囲温
度の上昇に伴つてバイメタル１９が納変形しても
近接導体１６の移動をこの熱変形で拘束しないよ
うになつている。したがつて近接導体１６は両端
のバイメタル１７，１９により発光管バルブ１３
の外表面に接触されている。

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応動スイツチ、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２
０に値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
２５に接触されている。そしてこれらフイラメン
ト２１とバイメタルスイツチ２３とは、第６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６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は発光管バルブ１３の外面に接触し
ており、またバイメタルスイツチ２３の熱応動可
動片２４は固定接触棒２５に接して閉じている。

しかしてランプを第６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、発光管バルブ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
電位傾度を発生させる。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７図のように商用電
源の正弦波状電圧に重畳されることによつて、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６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側を口金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の両端部に設けたバイメタル１７，１
９が加熱されて第２図および第４図の想像線のよ
うに彎曲される。すなわち、近接導体１６の口金
側端部はバイメタル１７と溶接されているので、
バイメタル１７が熱変形すると第２図の想像線で
示されるように、バイメタル１７の先端と一体に
変位されて発光管バルブ１３から離れる。一方、
近接導体１６の他端はバイメタル１９とは溶接さ
れていなく、単にバイメタル１９が弾圧されてい
たものであるから、バイメタル１９が彎曲しても
第４図に示されるように、近接導体１６はこのバ
イメタル１９には追従せず、単にバイメタル１９
のみが彎曲する。このとき近接導体１６は口金側
端部のバイメタル１７の熱彎曲だけで発光管バル
ブ１３から離れることになり、この場合、近接導
体１６の他端は係止具１８の貫通孔１８ａに遊貫
されているから、この貫通孔１８ａの部分を枢支
部として発光管バルブ１３から離れる。このよう
にして、近接導体１６は発光管バルブ１３から離
れるので、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の他端は、サポート７
ａの先端部７aaに設けた貫通孔１８ａ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
矢印方向に変位されると近接導体１６に捩り応力
が加わることになるが、貫通孔１８ａ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１８ａ内における近接導体１
６は軸方向に自由に動き得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。

一方、電源を切つてランプを消灯させたときに
は、発光管１２の放熱が停止されるので外管１内
は常温に戻る。この温度低下によつてバイメタル
スイツチ２３が聞じるとともに、各バイメタル１
７，１９が第２図および第４図の実線で示される
ように復帰変形するから近接導体１６は発光管バ
ルブ１３の外表面に接触される。すなわち一方の
バイメタル１７は先端に近接導体１６の一端を一
体的に固着しているから、近接導体１６の一端は
バイメタル１７の先端の動きに追従して復帰され
る。これに対して近接導体１６の他端は貫通孔１
８ａ内を遊動して上記バイメタル１７による一端
側の動きを許すだけではなく、他方のバイメタル
１９が復帰されることによつてこのバイメタル１
９に押圧されるため、この近接導体１６の他端も
発光管バルブ１３の外表面に強制的に押し付けら
れることになる。したがつて常温時には近接導体
１６が確実に発光管バルブ１３の外表面に接触す
るから、次の始動を容易に行うことができるもの
である。

そしてこのような構成によると、組立時におい
て、近接導体１６の一端は一方のバイメタル１７
と溶接されてこのバイメタル１７によつて位置規
制されるばかりでなく、他端は貫通孔１８ａに遊
貫されるとともに他方のバイメタル１９によつて
発光管１２に弾圧されることから、近接導体１６
の姿勢を決めることができ、したがつて近接導体
１６の姿勢、位置規制が容易となつて組立てが容
易となり、また高精度な組立ても可能になるので
近接導体１６の機能が確実に果せることにもな
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140lm／Ｗの高効率が得られ、従
来の125lm／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
遊動自在に支持する手段としては、第８図および
第９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
軸と直交する部位７abにΩ状係止具７０を溶接
し、この係止具７０とサポート７ａの部位７ab
との間に貫通孔７１を形成することによつて、近
接導体１６の他端をこの貫通孔７１内に遊動自在
に貫通させたものである。

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考案が適用可能で
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のキツク電圧の高電圧パルスを正
弦波状電圧に重畳するようにしたが、第１０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。

そしてまた前述の各実施例では近接導体１６の
バイメタル１７先端への固着を溶接によりなした
が、本考案はかしめまたはねじ止めなどの他の手
段によつて行つてもよい。

以上詳述したこの考案によれば、発光管の長手
方向に沿つて長尺状の近接導体を配し、この近接
導体の口金側に位置する電極側の一端をこの電極
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し、他端は上記一端と同
電位の発光管支持部材に支持させるとともに上記
発光管支持部材に取着した他の熱応動金属部材で
弾圧するようにし、常温では近接導体が発光管に
接触しており、点灯中は熱応動金属部材によつて
発光管から離れるようにしたものである。したが
つてこのものは、近接導体が発光管のほぼ全長に
亘つて接触するので正弦波状電圧に尖頭始動電圧
を重畳した始動電圧と上記近接導体の協働作用に
より、低い始動電圧であつても確実に始動できる
ことになる。しかも点灯後には近接導体が発光管
バルブから離れるので、発光管から放射される光
を遮ぎることがなくなり、黒化を防止しかつ近接
導体の熱劣化もなくなる。そして近接導体の一端
は一方の熱応動金属部材に固定され、他端は他の
熱応動金属部材で弾圧されるようにしたので、常
温時には近接導体が確実に発光管に接触する。し
かもこの近接導体の姿勢が一定に確立されるので
組立て時の規制が容易となり、組立作業が簡単に
なる。

また前述のように低い始動電圧で確実な始動が
可能なことからキセノンガスなどの光効率向上に
大きく寄与する始動用ガスを用いて高い効率のラ
ンプの提供も可能になるなどの利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図はこの考案の一実施例を示
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
第１図中−線に沿う断面図、第５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６図は点灯回路図、第７図は始動電圧を示
す特性図、第８図および第９図は変形例を示し、
第８図は全体の正面図、第９図は第８図中−
線に沿う断面図、第１０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、１７，１９……バイメタル（熱応動
金属部材）、１８ａ……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

【実用新案登録請求の範囲】

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
近接導体の上記口金側に位置する電極側一端を、
この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固着し、かつ近接導
体の他端は上記発光管支持部材に遊動自在に支持
させ、かつこの近接導体の上記他端近傍は上記発
光管支持部材に固定された他の熱応動金属部材で
弾圧されるようにし、常温においては近接導体が
発光管外表面に接触され、かつ点灯中にはこの近
接導体が発光管から離れるようにしたことを特徴
とする金属蒸気放電灯。