JPS639987Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

この考案は外管内に収容した発光管の外表面に
近接導体を接触させ、かつ正弦波状電圧に尖頭電
圧を重畳した始動電圧を発光管に印加して始動さ
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、水銀灯など
に較べてその光効率がきわめて優れているが、始
動電圧が高いので始動手段が複雑である。その原
因は、発光管バルブに石英ガラスなどを用いるこ
とができないから透光性単結晶体または多結晶
体、つまりアルミナセラミツクやサフアイアなど
からなるバルブを使用しており、このため水銀灯
のごとく発光管バルブ内に補助電極を配置できな
いこと、光効率を高めるためのキセノンガスを用
いているがキセノンガスは始動電圧が高く要求さ
れることなどが挙げられる。上記始動電圧を低く
する手段として従来種々の改善工夫がなされてい
るが、近時においては、外管内にフイラメントお
よびこのフイラメントによつて加熱されるバイメ
タルスイツチを発光管とともに収容し、フイラメ
ントとバイメタルスイツチを直列に接続するとと
もにこの直列回路を発光管に対して並列に接続
し、始動時の常温においてバイメタルスイツチが
閉じているときに通電させてフイラメントを加熱
し、この熱によつてバイメタルスイツチを開動作
させ、この開放時のキツク電圧による高電圧パル
スを発光管に印加させて、外部に接続した安定器
からの正弦波状電圧に重畳させることにより高い
始動電圧で点灯させる手段が採用されつつある。
この手段によると、ランプ定格にもよるがバイメ
タルスイツチから発生する高電圧パルスがきわめ
て高いため、安定器に格別な高電圧パルス発生手
段を必要とせず、水銀灯用の安定器が転用できる
などの利点がある。 しかしながら単に高電圧パルスを発光管に印加
するだけでは確実な始動ができないので、例えば
特開昭50−153479号公報に示されたように発光管
の外表面に近接導体を接触させ、この近接導体を
一方の電極に近接させるとともにこの近接導体を
他方の電極と同電位に保つて、これら近接導体と
これに近接する上記一方の電極との間に急激な電
位傾度を生じさせることにより始動を容易化する
ようにしている。このようにすればこの近接導体
の作用と前述の高電圧パルスの印加とを並用する
ことにより、200V以下の商用電圧で点灯使用す
ることが可能になるものである。 ところが、近接導体は、ランプ点灯中において
も発光管に近接したままであると、発光管内のナ
トリウムイオンを吸引してアルミナとナトリウム
との反応を促進させる。このためアルミナチユー
ブが黒化したり最悪の場合はクラツクを生じるな
どの不具合がある。これを避けるため前述の公報
においては近接導体を一対のバイメタル片によつ
て構成し、始動前におけるランプの冷却時にはバ
イメタル片を発光管に接触させ、安定点灯時には
発光管の熱を受けてバイメタル片が彎曲すること
からこのバイメタル片を発光管から離間させるよ
うにしてある。 しかしながら、上記公報に記載された近接導体
は発光管の管軸方向に沿つて一箇所しか設けられ
ていないので始動時における電位傾度が１箇所し
か発生せず、始動性が必ずしも万全でない。この
ため、近接導体を発光管の管軸に沿つて長尺状に
形成することにより、対向電位の電極と近接導体
とを順次離間するか連続的に離間させることが考
えられており、このようにすれば電位傾度の発生
箇所が多数かつ連続的に形成されるので始動の機
会が多くなり、一箇所で良好な電位傾度を発生し
なくても他の箇所で始動を促すので確実な始動が
行える。 このような長尺形近接導体も、始動前の低温時
には発光管に近接もしくは接触し、かつ安定点灯
時には発光管から離間されることが望まれ、この
ため近接導体の両端をそれぞれバイメタル片によ
り発光管支持部材もしくは導電部材に取着したも
のが提案されている。しかしながら近接導体の両
端をバイメタル片にてそれぞれ支持すると高価な
バイメタル片の使用数が多いばかりでなく、外管
内部においては実際上管軸方向に温度分布のばら
つきがあることから、両バイメタル片の熱応動性
が同等にならず、近接導体が確実に発光管に接離
しなくなる。 これに対し近接導体の一端をバイメタル片で支
持し、他端を発光管支持部材に溶接などの手段で
固定してしまうと、この固定箇所が近接導体の他
端の動きを拘束してしまつて接離動作を阻害する
不具合がある。 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、近接導体にお
ける外管の口金側の端部はバイメタルで支持する
とともに、他の端部はコイルばねで支持するよう
にして、組立が簡単であり、コストダウンも可能
となり、かつ近接導体の発光管バルブへの密接性
も良好となる金属蒸気放電灯を提供しようとする
ものである。 以下この考案の一実施例を第１図ないし第８図
を参照して説明する。 図面は400W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７ａ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１４，１
４を閉止し、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の外面に接触もしくはきわめて
近接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１
６のバルブトツプ側の位置する他端は、サポート
７ａの先端部位、たとえば外管１の管軸と直交す
るように配置されている部分１８に、コイルばね
１９を介して支持されている。この場合、第３図
に詳図されるように、コイルばね１９の軸線が近
接導体１６の延長線に沿うようにしてコイルばね
１９は位置されており、このコイルばね１９は近
接導体１６の端部を一体にコイルリングしてもよ
く、また別体のコイルばねであつてもよい。そし
てコイルばね１９とサポート７ａの上記部分１８
とは互に溶接されているものである。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、ステム５に固定棒２１を
介して設けられており、この基台２０上には抵抗
発熱体となるフイラメント２２およびこのフイラ
メント２２によつて加熱されるバイメタルスイツ
チ２３が設けられている。上記フイラメント２２
は第４図および第５図に示されるようにたとえば
多数本のコイル体２４…を管軸方向に沿つてすだ
れ状に並置し、これらコイル体２４…を直列に接
続して面状の発熱体としたものであり、各コイル
体２４…はそれぞれコイル外径がたとえば1.5〜
２mmに形成され、コイル長が25mm程度に形成され
ている。そして各コイル体２４…は互に２mm程度
の間隔を存して並べられている。なお各コイル体
２４…をこのように配置構成するために、基台２
０にアンカー線２５…を植設してこのアンカー線
２５…によつてコイル体２４…を保持している。
このようなフイラメント２２は、第５図のように
発光管１２から半径方向に向つて間隙l₁＝５〜10
mmを存して離間された位置に設けられており、こ
のフイラメント２２の半径方向外方には上記バイ
メタルスイツチ２３が設けられている。バイメタ
ルスイツチ２３は、基台２０に貫通支持された導
電支持棒２６の上端に熱応動部としてのバイメタ
ル片２７を固定し、この支持棒２６と離間して配
置された固定接触棒２８に上記バイメタル片２７
の先端のタングステンなどからなる可動接点棒２
７ａが接離されるようになつている。そして上記
バイメタル片２７は前記フイラメント２２とはl₂
＝10mm程離間してこのフイラメント２２に対面
し、フイラメント２２の外側、つまりフイラメン
ト２２と外管壁との間に配置されている。したが
つてバイメタルスイツチ２３はフイラメント２２
を挾んで発光管１２と対向されており、結局発光
管１２、フイラメント２２、バイメタルスイツチ
２３は外管１の第１図の図示上下方向に沿う管軸
とは直交して半径方向に向つて上記の順に並べら
れているものである。また上記バイメタルスイツ
チ２３のバイメタル片２７は、これが熱応動変形
されたときには第５図のように、外管１の内壁面
に当るようになつている。すなわち、後述するが
フイラメント２２からの加熱および発光管１２か
らの加熱により上記バイメタル片２７は熱変形し
てその可動接点棒２８から離れるものであるが、
この熱変形量は外管１の内壁面に当接することに
よつて規制されているものである。またこのバイ
メタル片２７の一側面、つまり外管１の内壁面に
向う面は、第６図に示されるように粗面２９に形
処されている。この粗面２９はバイメタル片２７
自身をサンドブラストまたはデライホーニングも
しくは化学処理などの手段によつて形成されてい
るものであり、これによりバイメタル片２７の上
記一側面は他側面に比べて表面積が増大されてい
る。このようなフイラメント２２およびバイメタ
ルスイツチ２３は、フイラメント２２の一端と導
電支持棒２６とを電気的に接続することにより、
第７図にも示されるように直列に接続され、フイ
ラメント２２の他端を一方の内部導線６ａに接続
しかつ固定接触棒２８を他方の内部導線６ｂに接
続するなどの手段で、発光管１２に対して並列に
接続されている。 そしてこのような構成のランプは、第７図のよ
うに、安定器３０を介して商用電源に接続される
が、安定器３０はチヨークコイル３１を備えた通
常の水銀灯用安定器である。 このようなランプ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のバイメタ
ル片２７の可動接点棒２７ａは固定接触棒２８に
接してこのバイメタルスイツチ２３は閉じられて
いる。 しかしてランプを第７図のような安定器を介し
て商用電源に接続すると、フイラメント２２へ通
電がなされるため、このフイラメント２２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１
６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２２の発
熱が成長してバイメタルスイツチ２３を加熱する
と、このバイメタルスイツチ２３が開かれ、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８図のように商用電
圧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
とが可能である。しかも上記近接導体１６による
電位傾度の付与に伴ない、始動時は放電が近接導
体１６に沿つて進展するため始動はさらに確実に
行なわれる。 このようにして始動したランプの点灯が安定す
ると、発光管バルブ１３が昇温し、この熱により
近接導体１６に連結したバイメタル１７が加熱さ
れるから、バイメタル１７は第２図の想像線のよ
うに彎曲される。したがつて近接導体１６は発光
管バルブ１３から離れることになり、ナトリウム
イオンが近接導体１６に引寄せられてアルミナチ
ユーブと反応することがなくなり、黒化を防止す
るとともにバルブ１３から放射される光を遮ぎる
こともなくなり、また近接導体１６自身も熱変形
することがなくなる。このようにバイメタル１７
によつて一端が発光管１２から離間される上記近
接導体１６の他端は、サポート７ａの先端部１８
にコイルばね１９を介して支持してあるため、近
接導体１６に捩り応力が生じてもコイルばね１９
の弾性変形によつて吸収し、また熱膨張による軸
方向の伸長応力が生じてもコイルばね１９の軸方
の撓みによつて吸収する。すなわち、近接導体１
６の他端はコイルばね１９の弾性変形範囲内で自
由に動き得るため、捩り応力や伸長応力が作用す
るとこの応力に応じてコイルばね１９が撓むから
近接導体１６自身の変形が生じないものである。 一方、バイメタルスイツチ２３においては、面
状をなすフイラメント２２に正対してバイメタル
片２７を設けたため、フイラメント２２から発す
る熱を受け易く、よつてバイメタルスイツチ２３
の熱応動性が良好となる。そして、バイメタルス
イツチ２３が開かれたのちには、このバイメタル
スイツチ２３はフイラメント２２に比較的近接し
ているのでこのフイラメント２２の余熱によつて
熱変形姿勢を保ち、バイメタルスイツチ２３を開
状態に保持している。したがつて発光管１２が高
温になるまで開状態を維持することができる。 そして、発光管１２の温度が高くなつてくる
と、この発光管１２からの熱は、フイラメント２
２のコイル体２４…間の間隙を通じてバイメタル
スイツチ２３に輻射されるからバイメタルスイツ
チ２３は依然として開状態を持続できる。なおこ
の開状態にあつてはバイメタル片２７の先端が、
第５図の想像線に示されるように、外管１の内壁
面に当つており、必要以上のバイメタル片２７の
彎曲を防止している。 ついで、ランプを消灯したときには、発光管１
２からの放熱が停止されるのでバイメタルスイツ
チ２３は閉作動に移ることになる。この場合、バ
イメタルスイツチ２３と発光管１２との間にはフ
イラメント２２が介在しているので、発光管１２
の余熱はこのフイラメント２２で遮ぎることにな
るから、バイメタルスイツチ２３は発光管１２の
余熱を受ける割合がきわめて軽減される。しかも
バイメタルスイツチ２３におけるバイメタル片２
７は外管１の内壁面に当つているので、通常外気
によつて冷却されている外管１にバイメタル片２
７の熱が奪い取られるとともに、この可動片２７
の一側面は粗面２９に形成されていることから、
発光管１２とは背向する面の表面が大きくて熱放
散性が良く、よつてバイメタル片２７自身の温度
低下が迅速に行われることになる。さらにバイメ
タル片２７は外管１の内壁面に当接されていたこ
とにより、必要以上の彎曲が阻止されており、固
定接触棒２８との復帰距離も小さく規制されてい
る。このような理由によつてバイメタルスイツチ
２３の復帰作動はきわめて迅速になされ、消灯時
からバイメタル片２７が固定接触棒２８に接触す
るまでの時間、すなわち再始動時間が短縮される
ことになる。なお上記実施例のものは再始動時間
が４〜６分間に短縮されることが確認されてい
る。 またこのようにランプが消灯されると、近接導
体１６のバイメタル１７も復帰するので近接導体
１６は発光体バルブ１３の外表面に接触し、この
際コイルばね１９も弾性復帰するから近接導体１
６は発光管バルブ１３に確実に密接されることに
なり、しかも放電が近接導体に沿つて進むため再
始動が確実になされることになる。 次に本実施例に係る近接導体の構成を従来例と
比較してその効果について調べた結果を説明す
る。 第１表は組立ての容易性および価格面で比較し
たものであり、また第２表は点灯時間100時間お
よび1000時間における不良発生率を調べたもので
ある。 サンプルＡ：近接導体の両端をそれぞれバイメタ
ル片でサポートに支持させたもの
（従来例） サンプルＢ：近接導体の一端（口金側）をバイメ
タル片でかつ他端を溶接によりサポ
ートに取着したもの（従来例） サンプルＣ：近接導体の一端（口金側）をバイメ
タル片でかつ他端をコイルばねによ
りサポートに支持させたもの（本実
施例） なお各サンプルはそれぞれ100灯づつを用いて
その平均値により判定してある。

【表】

【表】 以上の結果からも本実施例に係る近接導体の支
持構造は各従来例に比べて優位であることが認め
られる。 なお、上記実施例においては高圧ナトリウムラ
ンプについて説明たが、本発明はこれに制約され
るものではなく、たとえばメタルハライドランプ
などにも適用できるものである。 また、バイメタルスイツチ２３における可動片
２７は必ずしも外管１の内壁面に当接されるもの
には限らず、かつ一側面に粗面２９を形成したも
のにも制約されるものではない。 そしてフイラメントにあつても、多数本のコイ
ル体２４…をすだれ状に並置したものに制約され
ず、たとえば単一のコイルをＷ字状に屈曲させる
などの手段によつて面状発熱体とすることがで
き、また必ずしも面状にする必要もない。 また、上記実施例のものは、外管１内にフイラ
メント２２およびこのフイラメント２２によつて
加熱されることにより熱応動するバイメタルスイ
ツチ２３の収容し、このバイメタルスイツチ２３
の開動作に伴つて発生するキツク電圧による高電
圧パルスを利用して発光管１２を始動させるよう
にしたものであるから、安定器３０内に格別な高
電圧パルスを発生させるような部品が不要となつ
て、通常の水銀灯用の安定器が使用できる利点を
有するが、この考案はこのように外管１内にフイ
ラメントおよびバイメタルスイツチを収容するも
のには制約されない。 つまり上述したように、かつ第９図に回路図と
して示された変形例のように、安定器９０内にチ
ヨークコイル９１とともにコンデンサ９２および
高い電圧の高周波を発生させる電気部品９３を内
蔵し、この安定器９０内自身で正弦波状電圧に高
周波などの尖頭電圧を重畳させて始動電圧を発生
させるようなものであつても実施できるものであ
るから、前記第１図ないし第８図に示される実施
例に限定されるものではない。 以上詳述したこの考案は、一端に口金を有する
外管内に収容された発光管に、この発光管の管軸
方向に沿つて添接される近接導体を設けたものに
おいて、近接導体の口金側に近接する端部はバイ
メタルを介して口金側とは離間する電極と同電位
の導電部材に接続され、かつ口金側とは離間した
端部はコイルばねを介して発光管支持部材に取付
けたものであるから、点灯時においてバイメタル
が発光管の熱により彎曲するため、近接導体を発
光管から離間させるようになり、よつて発光管の
黒化やクラツクが防止され、かつ発光管から放射
される光の遮蔽も防止される。しかもバイメタル
は近接導体の一端のみに使用しているから高価な
バイメタルの使用量が少く、かつ近接導体の他端
はコイルばねで支持されているため上記バイメタ
ルの彎曲によつて近接導体に捩り応力が作用して
もコイルばねの弾性で吸収でき、かつ近接導体が
熱膨張しても同じくコイルばねの弾性で吸収で
き、近接導体に無理な応力を与えず、変形などを
生じさせない。特にコイルばねの弾性により捩り
応力や熱膨張による伸び応力を吸収するのでバイ
メタルの彎曲、復帰の数が多くても近接導体の復
帰は確実であり、発光管に確実に密接することに
なり、近接導体を設ける所期の目的を充分に達成
できることになる。またコイルばねは取扱いも容
易であり、溶接などに際して方向性などに留意す
る必要もないから組立も容易に行え、安価になる
などの利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８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図は近接導体およびバイメタルを示す断
面図、第３図は要部を拡大した側面図、第４図は
第１図の背面側からみた要部の波面図、第５図は
第４図のＶ−Ｖ線に沿う矢視図、第６図はバイメ
タルスイツチを拡大した上面図、第７図は点灯回
路図、第８図は始動電圧の特性図、第９図は変形
例を示す点灯回路図である。 １……外管、１２……発光管、１３……発光管
バルブ、１５ａ，１５ｂ……電極、１６……近接
導体、１９……コイルばね、２２……フイラメン
ト、２３……バイメタルスイツチ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一端に口金を有する外管内に、両端部に電極を
   備え内部に発光金属と希ガスとを封入した透光性
   単結晶体または多結晶体からなる発光管を収容
   し、かつこの発光管の外表面に管軸に沿つて近接
   導体を添設し、始動時に、正弦波状電圧に尖頭電
   圧を重畳した始動電圧を前記発光管に印加して点
   灯させるようにしたものにおいて、上記近接導体
   は口金側に近接する端部がバイメタルを介して口
   金側とは離間する電極と同電位の導電部材に接続
   され、かつ口金側とは離間する端部がコイルばね
   を介して発光管支持部材に取付けられていること
   を特徴とする金属蒸気放電灯。