JP2000091089A - 無電極放電灯を起動する方法と装置 - Google Patents

無電極放電灯を起動する方法と装置

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JP2000091089A
JP2000091089A JP11237662A JP23766299A JP2000091089A JP 2000091089 A JP2000091089 A JP 2000091089A JP 11237662 A JP11237662 A JP 11237662A JP 23766299 A JP23766299 A JP 23766299A JP 2000091089 A JP2000091089 A JP 2000091089A
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William Newell Schultz
ウィリアム・ニューエル・シュルツ
Robert J Thomas
ロバート・ジェイムズ・トーマス
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】手動による作動並びに起動後の取外しを必要と
しない、無電極金属ハロゲン化物放電灯に対する同調式
起動回路を提供する。 【解決手段】 無電極金属ハロゲン化物放電灯に対する
起動装置が、固定キャパシタ及び起動誘導子を含むと共
に、一旦放電灯が起動したら、回路を離調するために起
動誘導子に適用される導電板をも含む並列同調式LC式
回路を含む。離調した起動回路は、放電灯の継続運転
中、起動プラズマを保つ程の電圧を発生しない。導電板
は、放電灯の起動の際、ソレノイド又はその他の機械的
なアクチュエータにより、起動誘導子から遠ざけられ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の背景】この発明は全般的に無電極金属ハロゲン
化物放電灯、更に具体的に言えば、その起動装置に関す
る。無電極金属ハロゲン化物放電灯では、アーク管の中
に入っているガス内に、ソレノイド状電界を設定するこ
とにより、アーク放電が発生する。ソレノイド状電界
は、アーク管の周りに配置された励振コイルの時間的に
変化する磁界によって作り出される。アーク管及び励振
コイルの集成体が実質的に変圧器として作用し、この変
圧器がRFエネルギをプラズマに結合する。事実上、励
振コイルが1次コイルとして作用し、プラズマが1ター
ンの2次側として作用する。励振コイルのRF電流が時
間的に変化する磁界を発生し、それがプラズマ内にそれ
自体で完全に閉じた電界、即ち、ソレノイド状電界を作
り出す。この電界の結果として電流が流れ、アーク管に
トロイダル形アーク放電が生じる。
【0002】室温では、励振コイルによって発生された
ソレノイド状電界は、典型的には、ガス状充填物を電離
してアーク放電を開始する程強くない。そのため、起動
装置が必要である。無電極金属ハロゲン化物放電灯は、
起動管内にプラズマを開始するのに必要な高い電圧を発
生する受動形共振回路を使うことにより、起動すること
ができる。1つの方式は、起動回路を共振状態に同調さ
せる調節自在のキャパシタを持つ並列LC回路を使うこ
とである。現在利用し得る起動回路は手作業で働き、放
電灯が起動したら、完全に取外さなければならない。そ
うしないと、もし起動後も起動回路をその場所に置いた
ままにすると、プラズマが起動管内に保たれ、起動管と
主放電灯の空所の間の放電灯の外被が短い時間の内に、
例えば、数時間の動作後に、損傷を受ける。起動回路を
手作業で取外さなければならないことにより、こういう
放電灯はこの回路が接近が可能であるような用途に限ら
れている。
【0003】従って、手動による作動並びに起動後の取
外しを必要としない同調式起動回路を提供することが望
ましい。
【0004】
【発明の要約】無電極金属ハロゲン化物放電灯に対する
起動回路が、固定キャパシタ及び起動誘導子を含むと共
に、一旦放電灯が起動したら、その回路を離調するため
に起動誘導子に適用される導電板を含む並列同調式LC
回路を有する。離調した起動回路は、起動プラズマを保
つほどの電圧を発生しない。このため、起動後に起動プ
ラズマが消滅し、放電灯の外被は、そうしない場合に放
電灯の動作中に起動プラズマを保ったことによって起こ
る侵食から保護されるようになる。導電板は、放電灯を
起動する際、ソレノイド又はその他の機械的なアクチュ
エータにより、起動誘導子から遠ざけられる。
【0005】
【発明の詳しい説明】図1は、J.C.ボロヴィエッチ
及びS−Aエルハマンジに付与された米国特許第5,0
47,692号に記載されているような無電極金属ハロ
ゲン化物放電灯10及び関連した安定器12の回路図で
ある。典型的な金属ハロゲン化物放電灯は、溶融石英の
ような高温硝子又は多結晶アルミナのような光学的に透
明なセラミックで形成された主アーク管又は室14を含
む。
【0006】主アーク管14には、放電灯の動作中、そ
の中にソレノイド状のアーク放電が励振される充填物が
入っている。適当な充填物が、P.D.ジョンソン、
J.T.ダキン及びJ.M.アンダーソンに1989年
3月7日に付与され、出願人に譲渡された米国特許第
4,810,938号に記載されているが、可視放射を発
生し、高い効率を持ち、白色温度で良好な演色性を持つ
ような重量割合で組合されたハロゲン化ナトリウム、ハ
ロゲン化セリウム及びキセノンで構成される。例えば、
このジョンソン他の米国特許に記載された充填物は、約
500トルの分圧のキセノンと組合せて、等しい重量割
合の沃化ナトリウム及び塩化セリウムを含んでいてよ
い。H.L.ウィティングに1990年11月20日に
付与され、出願人に譲渡された米国特許第4,972,1
20号に記載される別の適当な充填物は、ハロゲン化ラ
ンタン、ハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化セリウム及
び緩衝ガスとしてのキセノン又はクリプトンの組合せで
構成されている。
【0007】主アーク管14の周りに配置され、RF信
号13から安定器12を介して駆動される励振又は駆動
コイル16により、金属ハロゲン化物放電灯に電力が加
えられる。適当な励振コイル16は、例えば、1991
年8月13日にG.A.ファラルに付与され、出願人に
譲渡された米国特許第5,039,903号に記載されて
いるような形を持つ2ターン・コイルで構成することが
出来る。このコイル形式により、非常に高い効率が得ら
れ、放電灯からの光の閉塞はごく少なくなる。このファ
ラル特許の励振コイルの全体的な形は、四辺形と同じ平
面内にあるコイル中心線の周りに左右対称四辺形を回転
させ、この中心線が四辺形と交らない場合にできる面と
全体的に同じである。しかし、1989年3月14日に
J.M.アンダーソンに付与され、出願人に譲渡された
米国特許第4,812,702号に記載されているよう
な、この他の適当なコイル形式も、この発明の起動装置
と共に使うことができる。特に、このアンダーソン特許
は6ターンを持つコイルを記載しているが、これはコイ
ル中心線の各々の側に略V字形の断面を持つように配置
されている。更にこの他の適当な励振コイルは、例えば
ソレノイド形であってよい。
【0008】通常の放電灯の継続運転の間、コイル16
のRF電流により、時間的に変化する磁界が生じ、それ
が完全にそれ自体で閉じる電界をアーク管14内に発生
する。このソレノイド状電界の結果として、アーク管1
4内の充填物の中に電流が流れ、アーク管14内にトロ
イダル形アーク放電を生ずる。この例としての無電極金
属ハロゲン化物放電灯の動作が、出願人に譲渡されたダ
キンの米国特許第4,783,615号に記載されてい
る。
【0009】しかし、前に説明したように、正常な継続
的な運転を達成する前に、起動プラズマを開始するため
の比較的高い電圧を発生する起動装置が必要である。励
振コイルによって発生される電界は、主アーク室内のア
ークを保つのに十分であるが、放電灯を起動するときに
アークを開始する程強力ではない。放電灯の起動を助け
るため、主アーク14の外側に起動管11が取付けられ
る。起動管は典型的には約20トルの圧力の希ガス充填
物を収納している。起動装置からこの管に沿って強い電
界が印加される。強い電界と低い充填圧力の組合せによ
り、起動管内にプラズマ放電が開始される。この放電
は、主アーク室内のガスが電離するのを助け、放電灯を
点灯させる。
【0010】一旦主アークが設定されたら、起動プラズ
マを消滅させなければならない。そうしないと、ひげ状
の放電が起動管と主アーク管の間の界面から出てきて、
主アーク管の石英壁を過熱し、それを破損させる。図1
の実施例に示すように、起動静電容量及び起動インダク
タンスを含むと共に、一旦放電灯が起動したら、即ち、
主アーク放電が開始したら、起動回路を離調させる機械
的な離調器をも含む起動回路で構成される起動装置を設
ける。
【0011】図1に示す場合、金属ハロゲン化物放電灯
安定器12が、例えばD級又はE級電力増幅器のような
電源13を有する。この電源の両端に共振負荷回路を接
続する。共振負荷回路は同調静電容量30で構成され、
図1では、これが1対の直列接続した同調キャパシタ3
2及び34で構成されるものとして示されている。回路
図では、励振コイル16が、図1で変圧器の「ファント
ム」1次巻線35と直列に接続されることが示されてい
る。ファントムの1次側は、実際には、励振コイルの近
辺に存在する漂遊電界で構成される。こういう漂遊電界
が起動コイル40に結合される。起動コイル40及び起
動キャパシタ42が並列共振回路を構成し、それが駆動
源13の動作周波数に同調する。起動キャパシタは、共
振回路の同調のために使われる。起動コイルに誘起され
た電流が、起動回路の端子に大きい電圧を発生する。図
1に示す場合、この電圧が起動管の両端に印加され、そ
の内部に起動プラズマを発生する。
【0012】起動装置が可動の導電素子50をも含み、
図2及び3では、これが導電板で構成されるものとして
示されている。特に、図2は、導電板50を並列LC回
路から十分な距離のところに位置ぎめして、小さな電流
iが、起動プラズマを開始するのに十分大きい電圧vを
発生するようにした放電灯の起動時の起動回路を示して
いる。一旦起動プラズマが開始されると、ソレノイド又
はその他の機械的なアクチュエータ52が導電板を起動
誘導子に十分近づけて、起動回路を離調し、こうして実
効的に、安定器から起動回路を取除く。離調した起動回
路は起動プラズマを保つほどの電圧を発生することがで
きない。その結果、起動プラズマが消滅し、放電灯の外
被は、放電灯の運転中にもし起動プラズマをそのままに
しておいたら起こるような侵食から保護される。
【0013】上に述べた起動装置及び方法が、起動のた
めの臨界的な同調が保たれるようにする為の何れかの同
調式起動部品の移動を必要としないことが有利である。
更に、同調式部品の移動する必要を避けたことは、寄生
静電容量が、起動静電容量のかなりの部分であるため
に、かなり有利である。即ち、起動回路を物理的に切離
すために導線を動かすことは、共振動作を再び行うため
に、導線を再び接続するときに、もう一度非常に精密に
位置ぎめすることを必要としよう。ここで説明した離調
方式は、起動の際、共振が回復されるように、導電板が
コイルから十分遠く離れていること、並びに継続的な動
作中は、起動回路を離調するのに十分な程度接近してい
ることを必要とするだけである。その他の点では、板の
精密な場所がどこであるかは問題ではない。
【0014】この発明の好ましい実施例を図面に示して
説明したが、これらの実施例が例に過ぎないことは言う
までもない。この発明の範囲を逸脱せずに、当業者であ
れば、種々の変更及び置換が考えられよう。従ってこの
発明は特許請求の範囲の記載のみによって限定されるこ
とを承知されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の好ましい実施例による起動回路を含
む無電極高強度放電灯に対する安定器を示す回路図。
【図2】この発明の好ましい実施例による放電灯起動モ
ードの間の起動回路を示す回路図。
【図3】この発明の好ましい実施例による放電灯継続運
転モードの間の起動回路を示す回路図。
【符号の説明】
12 安定器 14 主アーク管 16 励振コイル 40 起動コイル 42 起動キャパシタ 50 起動装置の可動の導電素子 52 機械的なアクチュエータ
フロントページの続き (72)発明者 ロバート・ジェイムズ・トーマス アメリカ合衆国、ニューヨーク州、レック スフォード、ダッチ・メドウ・レーン、5 番

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主アーク管、並びに高周波安定器によっ
    て励振されたとき、主アーク管に入っている電離し得る
    充填物内に主アーク放電を励振する励振コイルを持って
    いて、主アーク管が、その中で起動プラズマが開始され
    て放電灯を起動するような起動管に結合されている無電
    極放電灯を起動する方法に於て、起動インダクタンス及
    び起動静電容量を含む起動回路部品で構成された同調式
    起動回路を用意し、高周波安定器を励振することによ
    り、起動管内に起動プラズマを開始し、起動回路部品又
    はその導線を移動することを必要とせずに、機械的な離
    調器を用いて前記起動回路を離調する工程を含む方法。
  2. 【請求項2】 前記機械的な離調器が導電素子で構成さ
    れ、離調する工程が、放電灯を起動するときに、前記導
    電素子を前記起動インダクタンスに十分近づけて、起動
    回路が離調し、主アーク放電が開始された後に、起動プ
    ラズマが消滅するようにすることを含む請求項1記載の
    方法。
  3. 【請求項3】 離調する工程が、導電素子を位置ぎめす
    るための機械的なアクチュエータを使うことを含む請求
    項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 主アーク管、及び高周波安定器によって
    励振されたときに、主アーク管に入っている電離し得る
    充填物内にアーク放電を励振する励振コイルを持ってい
    て、主アーク管が、起動プラズマがその中で開始されて
    放電灯を起動する起動管に結合されている無電極放電灯
    を起動する起動装置に於て、起動インダクタンス及び起
    動静電容量を含む起動回路部品を有し、前記高周波安定
    器によって励振されたときに、前記起動管内に起動プラ
    ズマを発生する同調式起動回路と、前記起動回路部品又
    はその導線を移動することを必要とせずに、前記主アー
    ク放電の開始後、前記起動回路を離調して起動プラズマ
    を消滅させる機械的な離調器とを有する起動装置。
  5. 【請求項5】 前記機械的な離調器が導電素子を含み、
    該導電素子は放電灯を起動する際、前記起動回路を同調
    状態に保つのに十分な程度に、前記導電素子から離して
    位置ぎめされ、放電灯が起動されたとき、前記起動イン
    ダクタンスに十分近づけて位置ぎめされて、主アーク放
    電が開始された後、前記起動回路が離調し、前記起動プ
    ラズマが消滅するようにする請求項4記載の起動装置。
  6. 【請求項6】 前記機械的な離調器が、前記導電素子を
    位置ぎめする機械的なアクチュエータを有する請求項5
    記載の起動装置。
JP11237662A 1998-08-26 1999-08-25 無電極放電灯を起動する方法と装置 Withdrawn JP2000091089A (ja)

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US09/140100 1998-08-26
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