JP2001093473A - 高圧放電ランプ点灯装置、高圧放電ランプ装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電極スパッタを抑え、黒化を低減することので
きる高圧放電ランプ点灯装置およびこれを用いた照明装
置を提供する。 【解決手段】高圧放電ランプＨＤが始動する以前は、発
振周波数が限流インダクタＬ２およびコンデンサＣ６が
形成する直列共振回路の共振周波数に相対的に接近した
周波数でハーフブリッジ形高周波インバータが作動する
ため、その２次開放電圧は約５５０Ｖ（実効値）すなわ
ち約１．５ｋＶp-pで、高圧放電ランプＨＤの放電開始
電圧とほぼ同じ値に設定されている。また、２次短絡電
流は約５５０ｍＡである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は透光性セラミックス
からなる放電容器を備えた高圧放電ランプ点灯装置、高
圧放電ランプ装置および照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、従来の石英ガラス放電容器に比較
して、長寿命、高効率の利点を有する透光性セラミック
ス放電容器を備えた高圧放電ランプが開発され、広く普
及しつつある。高圧放電ランプは、蛍光ランプに比べ
て、ランプ自体を小型化することが可能だが、反対に点
灯回路が大きくため、一般に、点灯装置としてみた場合
の大きさは、蛍光ランプに劣る。ところが、上記従来電
極と、点灯回路を組み合わせて使用するとランプが次第
に黒化し、大幅な光束低下を招くことが判明した。調査
の結果、この黒化はランプの始動時及び点灯時に生じ
る、タングステンなどの電極物質のスパッタ、あるいは
蒸発によるものであることがわかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】発明者らは詳細な研究
の結果、上記黒化を防止するには、グロー・アーク転移
時のスパッタリングを低減すること。すなわち、グロー
・アーク転移時間をできるだけ短くし、さらにグロー放
電時の電極電流密度を低下させるべく、電極表面積を大
きくすることを両立させる必要があることを突き止め
た。これは従来電極では実現できなかったものである。
すなわち、電極径を大きくして、電極表面積を大きくす
ると、電極熱容量が増大して、グローアーク転移時間が
長くなるからである。本発明は、簡単な構成でありなが
ら電極物質のスパッタが少なく、黒化の生じることが少
ない高圧放電ランプ点灯装置、高圧放電ランプ装置およ
び照明装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の高圧放
電ランプ点灯装置は、放電空間を包囲する包囲部および
包囲部に連通して配置された小径筒部を備えた透光性セ
ラミックス放電容器と； 透光性セラミックス放電容器
の小径筒部内に挿入されて耐火性部分と小径筒部の内面
との間にわずかな隙間を形成しながら延在する給電導体
と； 給電導体の耐火性部分の先端に配設された電極
と； 透光性セラミックス放電容器の小径筒部および給
電導体の封着性部分の間を少なくとも封着性部分が略球
状の面へ露出しないように包囲して封止しているシール
と； 透光性セラミックス放電容器内に封入されたイオ
ン化媒体と；を備えた高圧放電ランプと： 短絡電流Ｉ
Ｓとランプ定格電流ＩＬとの比がＩＳ／ＩＬ≦２．０と
なるように高圧放電ランプを点灯する安定器と：具備し
ている。

【０００５】請求項２の発明の高圧放電ランプ点灯装置
は、放電空間を包囲する包囲部および包囲部に連通して
配置された小径筒部を備えた透光性セラミックス放電容
器と； 透光性セラミックス放電容器の小径筒部内に挿
入されて耐火性部分と小径筒部の内面との間にわずかな
隙間を形成しながら延在する給電導体と； 給電導体の
耐火性部分の先端に配設された電極と； 透光性セラミ
ックス放電容器の小径筒部および給電導体の封着性部分
の間を少なくとも封着性部分が略球状の面へ露出しない
ように包囲して封止しているシールと； 透光性セラミ
ックス放電容器内に封入されたイオン化媒体と；を備え
た高圧放電ランプと：２次開放電圧ＶＳとランプ定格電
圧ＶＬとの比がＶＳ／ＶＬ≦１０．０となるように高圧
放電ランプを点灯する安定器と：を具備している。

【０００６】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【０００７】（透光性セラミックス放電容器について）

【０００８】「透光性セラミックス放電容器」とは、単
結晶の金属酸化物たとえばサファイヤと、多結晶の金属
酸化物たとえば半透明の気密性アルミニウム酸化物、イ
ットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）、イ
ットリウム酸化物（ＹＯＸ）と、多結晶非酸化物たとえ
ばアルミニウム窒化物（ＡｌＮ）のような光透過性およ
び耐熱性を備えた材料からなる放電容器を意味する。な
お、光透過性とは、放電による発光を放電容器を透過し
て外部に導出できる程度に透過すればよく、透明および
光拡散性のいずれであってもよい。

【０００９】また、透光性セラミックス放電容器は、放
電空間を包囲する包囲部および電極を支持し、わずかな
隙間を形成するとともに、透光性セラミックス放電容器
を給電導体との間でシールするために、小径筒部を一体
に備えている。

【００１０】さらに、透光性セラミックス放電容器の内
容積は制限されるものはないが、０．０５ｃｃ以下好適
には０．０４ｃｃ以下の小形のものにおいて特に効果的
である。このような小形の透光性セラミックス放電容器
は、その全長を３０ｍｍ以下、好適には２５ｍｍ以下に
形成することができる。さらに、定格ランプ電力を２０
Ｗ以下にするのがよい。 （給電導体について）

【００１１】給電導体は、透光性セラミックス放電容器
の少なくとも一方の小径筒部に対して用いられる。

【００１２】「給電導体」とは、電源から安定器を介し
て電極間に電圧を印加して、高圧放電ランプを始動し、
電流を導入して点灯するために、機能するものであっ
て、透光性セラミックス放電容器の小径筒部内に後述す
るシールにより気密に封止される。

【００１３】次に、「耐火性部分」とは、高圧放電ラン
プの作動中の高温に十分耐える高い融点を備えるととも
に、透光性セラミックス放電容器内に存在するイオン化
媒体に対する耐腐食性を備えている導電性物質からなる
部分であることを意味する。たとえば、タングステン、
モリブデンまたはこれらを主成分とする合金、さらには
白金などからなるが、単一種の金属だけでなく、上記の
複数の金属を接合して構成してもよい。さらにまた、サ
ーメットなどであってもよい。

【００１４】（電極について）

【００１５】電極は、給電導体の耐火性部分の先端に配
設されている。一般的に、電極は、透光性セラミックス
放電容器の包囲部の内部に位置するが、これは必須要件
ではなく、小径筒部内に位置していてもよい。すなわ
ち、電極は、包囲部に望むように配設されていればよ
い。

【００１６】また、電極は、耐火性部分と別体に形成さ
れているだけでなく、必要に応じて給電導体の耐火性部
分と一体に形成されていること、たとえば耐火性部分の
先端が直接電極として作用する構成や、反対に電極軸が
耐火性部分を構成していて、直接封着性部分の先端に接
続されている構成などであることが許容される。その場
合、交流点灯形においては一対の電極を耐火性部分と一
体に形成することができるが、直流点灯形においては陰
極は一体に形成してもよい。しかし、陽極は、熱容量を
大きくすることが望ましいことから、別に形成すること
ができる。

【００１７】さらに、電極を円筒体などの形状をなすタ
ングステンなどの板材によって構成することができる。
これにより、電極の表面積が増大し、グロー・アーク転
移においてグロー放電モードでスパッタリングの割合を
決定する要因の一つである電極表面電流密度が低下し、
これに伴い陰極降下電圧が低下するので、スパッタリン
グが軽減する。

【００１８】（シールについて）

【００１９】シールは、給電導体の封着性部分と、透光
性セラミックス放電容器の小径筒部との間において、少
なくとも封着性部分が透光性セラミックス放電容器内の
放電空間側に露出しないように封着性部分の先端を包囲
して透光性セラミックス放電容器を封止する。

【００２０】また、シールは、点灯中高温になる透光性
セラミックス放電容器を給電導体とともに封止するため
に、一般的に融点が１５００℃以上で、熱膨張係数が透
光性セラミックスのそれに接近しているセラミックス封
止用コンパウンドを用いて形成することができる。セラ
ミックス封止用コンパウンドは、フリットとも称される
が、予め調合されたガラス質の原料を成形して環状のペ
レットにされる。

【００２１】（イオン化媒体について）

【００２２】本発明において、イオン化媒体は、特に限
定されない。

【００２３】イオン化媒体として、水銀および希ガスを
用いて高圧水銀蒸気放電ランプ（いわゆる水銀ランプ）
を得ることができる。

【００２４】また、少なくとも発光金属を含む金属のハ
ロゲン化物を封入することにより、高圧メタルハライド
放電ランプ（いわゆるメタルハライドランプ）を得るこ
とができる。この場合、さらにバッファ媒体として水銀
および適当圧力の希ガスを封入することができる。

【００２５】さらに、金属ハロゲン化物を構成するハロ
ゲンとしては、よう素Ｉ、臭素Ｂｒ、塩素Ｃｌまたはフ
ッ素Ｆのいずれか一種または複数種を用いることができ
る。発光金属の金属ハロゲン化物は、発光色、平均演色
評価数Ｒａおよび発光効率などについて所望の発光特性
を備えた放射を得るため、さらには透光性セラミックス
放電容器のサイズおよび入力電力に応じて、既知の金属
ハロゲン化物の中から任意所望に選択することができ
る。たとえば、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、スカン
ジウムＳｃ、および希土類金属からなるグループの中か
ら選択された一種または複数種のハロゲン化物を用いる
ことができる。

【００２６】（その他の構成について）

【００２７】本発明の実施に際して、必要に応じて以下
に示す構成を付加することができる。しかし、これらの
構成は、全く任意に、しかも選択的に採用できることで
あって、採用によってさらに格別性を発揮し得るが、本
発明の技術的範囲を規制するものではない。

【００２８】（１）わずかな隙間について

【００２９】透光性セラミックス放電容器の小径筒部の
内面と給電導体との間に形成されるわずかな隙間の幅寸
法は、本発明において特段制限されないが、比較的小形
の高圧放電ランプすなわち透光性セラミックス放電容器
の内容積が０．１ｃｃ以下、好適には０．０５ｃｃ以下
およびまたは定格消費電力が２０Ｗ以下の場合には、
０．２１ｍｍ以上であることが好ましい。

【００３０】（本発明の作用について）

【００３１】請求項1の発明の高圧放電ランプ点灯装置
は、短絡電流ＩＳとランプ定格電流ＩＬとの比がＩＳ／
ＩＬ≦２．０のとなるように高圧放電ランプを点灯する
ので、グロー・アーク転移がし易くスパッタ等が生じに
くい黒化の少ない高圧放電ランプ点灯装置を提供するこ
とができる。上記範囲以外では、定格電流に対して短絡
電流が大きすぎてしまい、グロー・アーク転移がスムー
スに移行しないので電極スパッタが生じ易く黒化してし
まう。

【００３２】請求項２の発明の高圧放電ランプ点灯装置
は、２次開放電圧ＶＳとランプ定格電圧ＶＬとの比がＶ
Ｓ／ＶＬ≦１０．０となるように高圧放電ランプを点灯
するので、グロー・アーク転移がし易くスパッタ等が生
じにくい黒化の少ない高圧放電ランプ点灯装置を提供す
ることができる。上記範囲以外では、定格電圧に対して
2次開放電圧が大きすぎてしまい、グロー・アーク転移
がスムースに移行しないので電極スパッタが生じ易く黒
化してしまう。

【００３３】次に、本発明において用いることができる
安定器について説明する。

【００３４】本発明において、使用可能な安定器の負荷
特性は、いわゆる蛍光ランプ用安定器に代表される負荷
特性である。そして、本発明は、このような負荷特性を
備えた安定器を用いて既述の構成を加えた高圧放電ラン
プを点灯すると、始動時の黒化が発生しないという新規
な知見に裏打ちされている。

【００３５】以上のように構成することにより、高圧放
電ランプの指導が一層容易になる。

【００３６】ところで、安定器の基本的回路構成は、上
記負荷特性を備えていれば、どのようなものであっても
よい。たとえば、ハーフブリッジ形インバータ、フルブ
リッジ形インバータ、並列インバータ、一石式インバー
タたとえばブロッキング発振形インバータなどを主体と
する回路構成であってもよい。

【００３７】本発明において、「照明装置」とは、高圧
放電ランプの発光を何らかの目的で用いるあらゆる装置
を含む広い概念である。たとえば、電球形高圧放電ラン
プ、照明器具、移動体用ヘッドライト、光ファイバー用
光源、画像投射装置、光化学装置、指紋判別装置などに
適用することができる。

【００３８】なお、「照明装置本体」とは、上記照明装
置から高圧放電ランプを除いた残余の部分をいう。

【００３９】さらにまた、高圧放電ランプの高い輝度を
低減するために、反射鏡に代えて、または反射鏡に加え
て光拡散性のグローブまたはカバーを備えることができ
る。

【００４０】さらにまた、口金は、所望の仕様のものを
用いることができる。したがって、在来の光源ランプと
の代替を図る目的の場合には、在来の光源ランプの口金
と同じ口金を採用すればよい。

【００４１】さらにまた、放電ランプ点灯装置を適当な
ケースに収納することにより、外観を良好に整えること
ができるとともに、取扱いが容易で、しかも安全にする
ことができる。

【００４２】さらにまた、電球形高圧放電ランプにおい
ては、高圧放電ランプの点灯により、高圧放電ランプか
らの発熱による温度上昇が懸念されるが、熱反射性の反
射鏡を備えることにより、所要の集光を行いながら、熱
が放電ランプ点灯装置側に輻射されるのを軽減できる。

【００４３】ところで、高圧放電ランプを点灯するのに
用いる放電ランプ点灯装置としては、インバータを用い
た高周波点灯回路および限流手段を備える構成のものが
小形化および軽量化の点で好ましい。この場合の限流手
段はインダクタ、抵抗器またはコンデンサを用いること
ができる。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００４５】図１は、図面を参照しながら本発明の高圧
放電ランプの第１の実施形態を示す一部切欠正面図であ
る。

【００４６】図２は、同じく上端部のみを封止した状態
を示す一部切欠縦断面図である。

【００４７】各図において、ＣＥは透光性セラミックス
放電容器、ＦＣは給電導体、ＸＷはクロスワイヤ、ＯＬ
は外部リード線、Ｅは電極、Ｓ１は第１のシール、ＣＷ
はセラミックスワッシャ、Ｓ２は第２のシールである。

【００４８】透光性セラミックス放電容器ＣＥは、ＹＡ
Ｇからなり、包囲部ＣＥａおよび小径筒部ＣＥｂ、ＣＥ
ｂを備えている。包囲部ＣＥａの最大内径は４．５ｍｍ
最小内径は約４．３ｍｍ、小径筒部ＳＥｂの内径は０．
７ｍｍ、全長２５ｍｍ、内容積は約０．０３ｃｃであ
る。

【００４９】包囲部ＣＥａは、両端が連続的な曲面によ
って絞られている中空のほぼ球状をなしている。小径筒
部ＣＥｂは、包囲部ＣＥａと連続した曲面によってつな
がり一体成形によって透光性セラミックス放電容器ＣＥ
を形成している。なお、小径筒部と包囲部の境界はエッ
ジを設けてあってもよい。この場合、包囲部の面積が多
くなり、より球に近くなる。

【００５０】給電導体ＦＣは、封着性部分ＦＣａおよび
耐火性部分ＦＣｂからなる。

【００５１】封着性部分ＦＣａは、コイル状部分ＦＣａ
１および外部突出部ＦＣａ２からなる。

【００５２】コイル状部分ＦＣａ１は、直径０．１５ｍ
ｍのニオブの素線を１０ターン巻回して、直径０．６ｍ
ｍ、内径０．３０ｍｍ、全長１．７ｍｍのコイルを形成
している。

【００５３】外部突出部ＦＣａ２は、直径０．２ｍｍ、
長さ０．７ｍｍのニオブ製の棒状体からなり、先端をコ
イル状部分ＦＣａ１の基端から全長の約半分を挿入し、
さらに溶接してコイル状部分ＦＣａ１に接続されてい
る。

【００５４】耐火性部分ＦＣｂは、直径０．２ｍｍのタ
ングステン棒からなり、基端をコイル状部分ＦＣａ１の
先端に挿入し、さらに溶接して封着性部分ＦＣａに接続
されている。

【００５５】そうして、給電導体ＦＣは、外部突出部Ｆ
Ｃａ２の基端側を透光性セラミックス放電容器ＣＥから
外部に突出させて小径筒部ＣＥｂ内に挿入され、後述す
る第１のシールＳ１によって封止されることにより、透
光性セラミックス放電容器ＣＥに支持される。その結
果、透光性セラミックス放電容器ＣＥの小径筒部ＣＥｂ
の内面と、耐火性部分ＦＣｂの外面との間には、わずか
な隙間ｇが形成される。

【００５６】外部リード線ＯＬは、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合
金からなり、その先端が封着性部分ＦＣａの外部突出部
ＦＣａ２の基端に９０゜交差して溶接されている。

【００５７】電極Ｅは、肉厚約５０μｍのタングステン
の薄板を内径０．２９ｍｍ、長さ１．２ｍｍの円筒に湾
曲して、軸方向に平均約２μｍのわずかな隙間を有する
接合線ｊｌを備えた円筒状をなし、給電導体ＦＣの耐火
性部分ＦＣｂの先端に嵌合により接続している。

【００５８】第１のシールＳ１は、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ
２−Ｄｙ２Ｏ３系のセラミックス封止用コンパウンドす
なわちフリットガラスからなり、融点が１５５０℃であ
る。

【００５９】また、第１のシールＳ１は、透光性セラミ
ックス放電容器ＣＥの小径筒部ＣＥｂと封着性部分ＦＣ
ａおよび耐火性部分ＦＣｂの基端との間に形成されたわ
ずかな隙間内およびコイル状部分ＦＣａ１の内部に進入
させることにより、透光性セラミックス放電容器ＣＥを
封止するとともに、給電導体ＦＣを所定の位置に支持し
ている。そして、コイル状部分ＦＣａ１の中間部の内部
空間に厚いシールの膜Ｓ１ａを形成する。

【００６０】セラミックスワッシャＣＷは、アルミナセ
ラミックスからなり、外径が小径筒部ＣＥｂと同一で、
中心に軸孔ＣＷａを備えている。

【００６１】また、第２のシールＳ２は、セラミックス
ワッシャＣＷの軸孔ＣＷａの内部において封着性部分Ｆ
Ｃｂの基端および外部リード線ＯＬの先端の接続部を被
覆して、これらが外部に露出しないように封止してい
る。

【００６２】図３は、本発明の高圧放電ランプ装置の第
１の実施形態を示す中央断面正面図である。

【００６３】図において、図１と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【００６４】また、図において、ＨＤは高圧放電ラン
プ、１１は反射鏡である。

【００６５】反射鏡１１は、基体１１ａ、反射面１１
ｂ、一対の透孔１１ｃ、１１ｃ、支持台１１ｄを備えて
いる。

【００６６】基体１１ａは、支持台１１ｄとともにガラ
スにより一体に成形されていて、頂部１１ａ１および投
光開口１１ａ２をそれぞれ備えている。

【００６７】反射面１１ｂは、回転放物面形状をなして
おり、基体１１ａの内面にアルミニウムを蒸着すること
により形成されていている。

【００６８】一対の透孔１１ｃ、１１ｃは、反射面１１
ｂの側面のほぼ焦点位置に対向する位置に形成されてい
て、反射面１１ｂの内側と基体１１ａの外側とを連通し
ている。

【００６９】支持台１１ｄは、反射面１１ｂの頂部１１
ｂ１に対向して基体１１ａの背面に形成されており、筒
状をなしている。

【００７０】そうして、高圧放電ランプＨＤの一対の小
径筒部ＣＥｂが反射鏡１１の一対の透孔１ｃに挿入さ
れ、第１および第２のシールの主要部が反射鏡１１の反
射面１１ｂ側には露出していない。

【００７１】図４は、本発明の高圧放電ランプ装置の第
２の実施形態を示す中央断面正面図である。

【００７２】図において、図３と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【００７３】本実施形態は、高圧放電ランプＨＤおよび
反射鏡１１の支持構造が異なる。

【００７４】すなわち、反射鏡１１を支持するために支
持基板１３が配設され、高圧放電ランプＨＤおよび反射
鏡１１を保護するために保護手段１４が配設されてい
る。

【００７５】また、高圧放電ランプＨＤは、図１に示す
のと同様な構造を備え、外部リード線ＯＬが透光性セラ
ミックス放電容器ＣＥの軸方向に延在している。

【００７６】支持基板１３および保護手段１４は、ステ
アタイトによって一体に成形されている。

【００７７】支持基板１３は、中央に凹窪部１３ａおよ
びリード線挿通孔１３ｂを備え、その凹窪部１３ａ内に
反射鏡１１の支持台１１ｄを収容し、かつ無機質接着剤
Ｂにより固定している。導体線挿通孔１３ｂには、高圧
放電ランプＨＤの外部リード線ＯＬに接続する導体（図
示しない。）を挿通する。

【００７８】保護手段１４は、高圧放電ランプＨＤの充
電部および反射鏡１１の外側を包囲するように支持基板
１３の周縁から筒状に起立しているとともに、外部リー
ド線ＯＬの嵌合溝１４ａを一対備えている。

【００７９】高圧放電ランプＨＤの外部リード線ＯＬ
は、嵌合溝１４ａに嵌合し、かつ無機質接着剤Ｂによっ
て保護手段１４に固着されている。

【００８０】次に、本発明の高圧放電ランプ点灯装置の
第１の実施形態について説明する。

【００８１】高圧放電ランプは、図１に示す高圧放電ラ
ンプとほぼ同様であって、以下の仕様である。

【００８２】透光性セラミックス放電容器：ＹＡＧ製
で、全長２４ｍｍ、中空部１ａの外径が４．８ｍｍ、内
径４．５ｍｍ（肉厚０．５ｍｍ）、小径筒部１ｂが外径
１．７ｍｍ、内径０．７５ｍｍ（肉厚０．５０ｍｍ）

【００８３】電極：直径０．２０ｍｍ、電極間距離３ｍ
ｍ

【００８４】導入導体：ニオブ、直径０．６８ｍ

【００８５】わずかな隙間ｇ：０．２５ｍｍ。 本発明と従来電極２種（直径０．２ｍｍ、直径０．４ｍ
ｍ）との特性比較を行った結果が下記のとおり。

【００８６】 グローアーク転移時間 ２０００時間光束維持率％

【００８７】 （１）本発明 ０．３５秒 ９３

【００８８】 （２）従来０．２ｍｍ ０．３０秒 ７４

【００８９】 （３）従来０．４ｍｍ ０．７０秒 ６８ 図５は、本発明の高圧放電ランプ点灯装置の第１の実施
形態における安定器を示す回路図である。

【００９０】図は、ハーフブリッジ形高周波インバータ
を主体とする安定器を用いた高圧放電ランプ点灯装置を
示している。

【００９１】また、図において、ＡＳは交流電源、ｆは
過電流ヒューズ、ＮＦはノイズフィルタ、ＲＤは整流化
直流電源、Ｑ１は第１のスイッチング手段、Ｑ２は第２
のスイッチング手段、ＧＤはゲートドライブ回路、ＳＴ
は始動回路、ＧＰはゲート保護回路、ＬＣは負荷回路で
ある。

【００９２】交流電源ＡＳは、商用１００Ｖ電源であ
る。このものの動作周波数１５０ｋＨｚランプ電圧７０
ｖ、ランプ電流２６０ｍＡである。

【００９３】過電流ヒューズｆは、配線基板に一体に形
成したパターンヒューズであり、過電流が流れた際に溶
断して回路が焼損しないように保護する。

【００９４】ノイズフィルタＮＦは、インダクタＬ１お
よびコンデンサＣ１からなり、高周波インバータの動作
に伴って発生する高周波を電源側に流出しないように除
去する。

【００９５】整流化直流電源ＲＤは、ブリッジ形整流回
路ＢＲおよび平滑コンデンサＣ２からなり、ブリッジ形
整流化色ＢＲの交流入力端がノイズフィルタＮＦおよび
過電流ヒューズｆを介して交流電源Ａに接続し、また直
流出力端が平滑コンデンサＣ２の両端に接続していて、
平滑化直流を供給する。

【００９６】第１のスイッチング手段Ｑ１は、Ｎチャン
ネル形ＭＯＳＦＥＴからなり、そのドレインが平滑コン
デンサＣ２のプラス側に接続している。

【００９７】第２のスイッチング手段Ｑ２は、Ｐチャン
ネル形ＭＯＳＦＥＴからなり、そのソースが第１のスイ
ッチング手段Ｑ１のソースに接続し、ドレインが平滑コ
ンデンサＣ２のマイナス側に接続している。

【００９８】したがって、第１および第２のスイッチン
グ手段Ｑ１、Ｑ２は、順方向に直列接続されて、その両
端が整流化直流電源ＲＤの出力端間に接続していること
になる。

【００９９】ゲートドライブ回路ＧＤは、帰還回路ＦＢ
Ｃ、直列共振回路ＳＯＣおよびゲート電圧出力回路ＧＯ
からなる。

【０１００】帰還手段ＦＢＣは、後述する限流インダク
タＬ２に磁気結合している補助巻線からなる。

【０１０１】直列共振回路ＳＯＣは、インダクタＬ３お
よびコンデンサＣ３の直列回路からなり、その両端は帰
還手段ＦＢＣに接続している。

【０１０２】ゲート電圧出力手段ＧＯは、直列共振回路
ＳＯＣのコンデンサＣ３の両端に現れる共振電圧をコン
デンサＣ４を介して取り出すように構成されている。そ
して、コンデンサＣ４の一端は、コンデンサＣ３とイン
ダクタＬ３との接続点に接続し、コンデンサＣ４の他端
は第１および第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のそれ
ぞれのゲートに接続している。さらに、コンデンサＣ３
の他端が第１および第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２
のソースに接続している。その結果、コンデンサＣ３の
両端に現れた共振電圧は、ゲート電圧出力回路ＧＯを介
して第１および第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲ
ート・ソース間に印加される。

【０１０３】始動回路ＳＴは、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３
からなる。

【０１０４】抵抗器Ｒ２は、その一端が平滑コンデンサ
Ｃ２のプラス側に接続し、他端が第１のスイッチング手
段Ｑ１のゲートに接続しているとともに、抵抗器Ｒ２の
一端およびゲートドライブ回路ＧＤのゲート電圧出力回
路ＧＯのゲート側の出力端すなわちコンデンサＣ４の他
端に接続している。

【０１０５】抵抗器Ｒ２の他端は、直列共振回路ＳＯＣ
のインダクタＬ３および帰還回路ＦＢＣの接続点に接続
している。

【０１０６】抵抗器Ｒ３は、その一端が第１および第２
のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２の接続点すなわちそれぞ
れのソースおよびゲート電圧出力回路ＧＯのソース側に
接続し、他端が平滑コンデンサＣ２のマイナス側に接続
している。

【０１０７】ゲート保護回路ＧＰは、一対のツェナーダ
イオードを逆直列接続してなり、ゲート電圧出力回路Ｇ
Ｏに並列接続している。

【０１０８】負荷回路ＬＣは、高圧放電ランプＨＤ、限
流インダクタＬ２および直流カットコンデンサＣ５の直
列回路と、高圧放電ランプＨＤに並列接続した共振コン
デンサＣ６とからなり、一端が第１および第２のスイッ
チング手段Ｑ１、Ｑ２の接続点に、他端が第２のスイッ
チング手段Ｑ２のドレインに接続している。

【０１０９】高圧放電ランプＨＤは、図１に示す構成と
前記仕様を備えている。

【０１１０】限流インダクタＬ２と共振コンデンサＣ６
とは、直列共振回路を形成する。なお、直流カットコン
デンサＣ５は、容量が大きいので、直列共振に大きくは
影響しない。

【０１１１】Ｑ２のドレイン・ソース間に接続されたコ
ンデンサＣ７は、第２のスイッチング手段Ｑ２のスイッ
チング中の負荷を軽減する。

【０１１２】次に、回路動作について説明する。

【０１１３】交流電源ＡＳを投入すると、整流化直流電
源ＲＤにより平滑化された直流電圧が平滑コンデンサＣ
２の両端に現れる。そして、直列接続された第１および
第２のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２の両ドレイン間に直
流電圧が印加される。しかし、両スイッチング手段Ｑ
１、Ｑ２は、ゲート電圧が印加されてないので、オフし
ている。

【０１１４】上記直流電圧は、同時に始動回路ＳＴにも
印加されるので、抵抗器Ｒ２の両端には主として抵抗器
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗値の案分比に応じた電圧が現れ
る。そして、抵抗器Ｒ２の端子電圧は、第１および第２
のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲート・ソース間に正
極性の電圧として印加される。

【０１１５】その結果、第１のスイッチング手段Ｑ１
は、スレッシュホールド電圧を超えるように設定されて
いるため、オンする。これに対して、第２のスイッチン
グ手段Ｑ２のゲート・ソース間に印加される電圧は、所
要のゲート電圧とは逆極性であるため、オフ状態のまま
である。

【０１１６】第１のスイッチング手段Ｑ１がオンする
と、整流化直流電源ＲＤから第１のスイッチング手段Ｑ
１を介して負荷回路ＬＣに電流が流れる。これにより限
流インダクタＬ２および共振コンデンサＣ６の直列共振
回路が共振して共振コンデンサＣ６の端子間に高い共振
電圧が現れ、高圧放電ランプＨＤに印加される。

【０１１７】一方、限流インダクタＬ２に電流が流れた
ことにより、磁気結合している帰還回路ＦＢＣに電圧が
誘起される。これにより直列共振回路ＳＯＣが直列共振
して、コンデンサＣ３には昇圧された負電圧が発生する
ので、ゲート保護回路ＧＰにより一定電圧にクリップさ
れ、ゲート電圧出力回路ＧＯを介して第１および第２の
スイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲート・ソース間に印加
される。

【０１１８】これにより、第２のスイッチング手段Ｑ２
はスレッシュホールド電圧を超えるため、オンする。

【０１１９】これに対して、今までオンしていた第１の
スイッチング手段Ｑ１は、ゲート電圧が逆極性になるの
で、オフする。

【０１２０】第２のスイッチング手段Ｑ２がオンする
と、負荷回路ＬＣの限流インダクタＬ２に蓄積されてい
る電磁エネルギーおよびコンデンサＣ６の電荷が放出さ
れて、限流インダクタＬ２から第２のスイッチング手段
Ｑ２を介して負荷回路ＬＣ内を逆方向に電流が流れ、コ
ンデンサＣ６の両端には極性が反転した共振による高い
電圧が現れ、高圧放電ランプＨＤに印加される。以後、
以上説明した動作を繰り返す。

【０１２１】ところで、高圧放電ランプＨＤが始動する
以前は、発振周波数が限流インダクタＬ２およびコンデ
ンサＣ６が形成する直列共振回路の共振周波数に相対的
に接近した周波数でハーフブリッジ形高周波インバータ
が作動するため、その２次開放電圧は約５５０Ｖ（実効
値）すなわち約１．５ｋＶp-pで、高圧放電ランプＨＤ
の放電開始電圧とほぼ同じ値に設定されている。また、
２次短絡電流は約５５０ｍＡである。

【０１２２】したがって、パルス電圧を発生するイグナ
イタを用いなくても、やがて高圧放電ランプＨＤは、始
動し、若干の時間を経てグロー・アーク転移が行われ
て、負荷特性曲線上の定格ランプ電流値の位置が動作点
となって安定に点灯する。なお、高圧放電ランプＨＤ
は、始動時に黒化は殆ど生じない。

【０１２３】図６は、本発明の照明装置の第１の実施形
態としての電球形高圧放電ランプを示す正面図である。

【０１２４】図７は、同じく縦断面図である。

【０１２５】各図において、ＨＤは高圧放電ランプ、Ｌ
Ｐは発光部、ＯＣは点灯回路、ＣＰはケース部である。

【０１２６】＜高圧放電ランプＨＤについて＞

【０１２７】高圧放電ランプＨＤは、図１に示すのと同
様構造である。

【０１２８】＜発光部ＬＰについて＞

【０１２９】発光部ＬＰは、反射鏡１１、前面保護板１
２、支持台１３および保護手段１４を備えている。

【０１３０】反射鏡１１は、基体１１ａ、反射面１１
ｂ、挿通孔１１ｃおよび支持部１１ｄからなる。

【０１３１】基体１１ａは、ガラスなどの耐火性物質を
成形して凹形をなし、内面に回転放物面を形成してい
る。

【０１３２】反射面１１ｂは、基体１１ａの内面の回転
放物面の上にアルミニウムを蒸着して形成されている。

【０１３３】挿通孔１１ｃは、反射鏡１１の焦点位置に
おいて反射鏡の光軸と直角な直線を中心として反射鏡１
１の両側面に形成されており、高圧放電ランプＨＤの透
光性セラミックス放電容器ＳＥの小径筒部ＳＥｂの端部
近傍が挿通するためのものである。

【０１３４】高圧放電ランプＨＤは、反射鏡１１にその
焦点が電極間に位置するように配設される。この状態で
高圧放電ランプＨＤの両端の小径筒部ＳＥｂ、ＳＥｂお
よび外部リード線ＯＬが挿通孔１１ｃを貫通して反射鏡
１１の外側に露出する。

【０１３５】支持部１１ｄは、基体１１ａの背面に一体
成形されていて、反射鏡１１を支持する際に用いられ
る。

【０１３６】前面保護板１２は、透光性耐熱部材からな
り、反射鏡１１の投光開口に耐熱性接着剤によって接着
されて、投光開口を閉塞している。

【０１３７】支持台１３は、耐熱性合成樹脂などの耐熱
性物質からなり、盤状をなしているとともに、前面中央
に反射鏡１１の支持部１１ｄを受け入れる支持溝１３ａ
および一対の導体挿通孔１３ｂ、１３ｂを備えている。
そして、支持溝１３ａに嵌合された反射鏡１１の支持部
１１ｄは、無機接着剤Ｂによって固着される。

【０１３８】保護手段１４は、耐熱物質からなり、支持
台１３の外周から一体に起立して筒状に形成されてい
る。そして、保護手段１４は、反射鏡１１および高圧放
電ランプＨＤの外側への露出部を包囲して保護する。

【０１３９】高圧放電ランプＨＤの外部リード線ＯＲ
は、支持台１３の導体挿通孔１３ｂを貫通して支持台１
３の裏側へ導出されている。

【０１４０】＜点灯回路ＯＣについて＞

【０１４１】点灯回路ＯＣは、発光部ＬＰの背面側に配
設され、その入力端は後述する受電手段に接続し、出力
端は高圧放電ランプＨＤの外部リード線ＯＬに接続して
いる。

【０１４２】また、点灯回路ＯＣは、配線基盤２１に実
装された高周波インバータを主体として構成されてい
る。

【０１４３】＜ケース部ＣＰについて＞

【０１４４】ケース部ＣＰは、ケース３１および受電手
段３２からなる。ケース３１は、耐熱性合成樹脂などの
耐熱物質を筒状に成形して形成され、下端に支持台１３
により閉塞される開口３１ａ、上端に受電手段装着部３
１ｂを備えている。また、ケース３１の内部には、点灯
回路ＯＣを収納するとともに、これを定置している。

【０１４５】受電手段３２は、Ｅ２６形の口金からな
り、ケース３１の受電手段装着部３１ｂに装着されてい
る。

【０１４６】図８は、本発明の照明装置の第２の実施形
態としてのスポットライトを示す正面図である。

【０１４７】図において、図７と同一部分についは同一
符号を付して説明は省略する。

【０１４８】２１は照明器具本体、２２は高圧放電ラン
プ装置である。

【０１４９】照明器具本体２１は、基台２１ａ、支柱２
１ｂおよび灯体２１ｃを備えている。

【０１５０】基台２１ａは、天井に直付けまたはライテ
ィングダクトを介して天井に吊り下げるように構成さ
れ、内部に放電ランプ点灯装置（図示しない。）を収納
している。

【０１５１】支柱２１ｂは、基台２１ａから垂下して灯
体２１ｃを支持している。内部に放電ランプ点灯装置か
ら灯体２１ｃに接続する絶縁被覆導線（図示しない。）
を収容している。

【０１５２】灯体２１ｃは、内部にランプソケット（図
示しない。）を収納している。

【０１５３】高圧放電ランプ装置２２は、高圧放電ラン
プＨＤ、反射鏡２２ａおよび口金２２ｂを備えている。

【０１５４】そうして、灯体２１ｃのランプソケットに
高圧放電ランプ装置２２の口金２２ｂを装着すれば、高
圧放電ランプＨＤが高輝度で点灯し、反射鏡２２ａによ
り集光されるので、所望のシャープな配光特性を得て被
照体を良好に照明することができる。

【０１５５】なお、従来のハロゲンランプを用いるスポ
ットライトと同様にハロゲンランプを装着しても良好に
点灯することができる。

【０１５６】

【発明の効果】請求項１および２の発明によれば、簡単
な構成でありながら、グロー・アーク転移がスムースに
行え、電極スパッタを抑え黒化を低減することができる
高圧放電ランプ点灯装置を提供することができる。

【０１５７】請求項３ないし６の各発明によれば、高圧
放電ランプの発光を集光するように反射鏡を配設したこ
とにより、高圧放電ランプが定格消費電力２０Ｗ程度の
小形のものを用いることができるので、全体としてコン
パクトで、良好な集光作用を発揮する高圧放電ランプ装
置を得ることができる。

【０１５８】請求項７の発明によれば、請求項１または
２の効果を有する照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高圧放電ランプ点灯装置の第１の実施
形態を示す一部切欠正面図

【図２】同じく上端部のみを封止した状態を示す一部切
欠縦断面図

【図３】本発明の高圧放電ランプ装置の第１の実施形態
を示す中央断面正面図

【図４】本発明の高圧放電ランプ装置の第２の実施形態
を示す中央断面正面図

【図５】本発明の高圧放電ランプ点灯装置の第１の実施
形態における安定器を示す回路図

【図６】本発明の照明装置の第１の実施形態としての電
球形高圧放電ランプを示す正面図

【図７】同じく縦断面図

【図８】本発明の照明装置の第２の実施形態としてスポ
ットライトを示す正面図

【符号の説明】

ＣＥ…透光性セラミックス放電容器 ＣＥａ…膨出部 ＣＥｂ…小径筒部 ＦＣ…給電導体 ＦＣａ２…外部突出部 ＦＣｂ…耐火性部分 Ｅ…電極 ｊｌ…接合線 ｇ…わずかな隙間

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放電空間を包囲する包囲部および包囲部に
   連通して配置された小径筒部を備えた透光性セラミック
   ス放電容器と；透光性セラミックス放電容器の小径筒部
   内に挿入されて耐火性部分と小径筒部の内面との間にわ
   ずかな隙間を形成しながら延在する給電導体と；給電導
   体の耐火性部分の先端に配設された電極と；透光性セラ
   ミックス放電容器の小径筒部および給電導体の封着性部
   分の間を少なくとも封着性部分が略球状の面へ露出しな
   いように包囲して封止しているシールと；透光性セラミ
   ックス放電容器内に封入されたイオン化媒体と；を備え
   た高圧放電ランプと：短絡電流ＩＳとランプ定格電流Ｉ
   Ｌとの比がＩＳ／ＩＬ≦２．０となるように高圧放電ラ
   ンプを点灯する安定器と：を具備していることを特徴と
   する高圧放電ランプ点灯装置。
2. 【請求項２】放電空間を包囲する包囲部および包囲部に
   連通して配置された小径筒部を備えた透光性セラミック
   ス放電容器と；透光性セラミックス放電容器の小径筒部
   内に挿入されて耐火性部分と小径筒部の内面との間にわ
   ずかな隙間を形成しながら延在する給電導体と；給電導
   体の耐火性部分の先端に配設された電極と；透光性セラ
   ミックス放電容器の小径筒部および給電導体の封着性部
   分の間を少なくとも封着性部分が略球状の面へ露出しな
   いように包囲して封止しているシールと；透光性セラミ
   ックス放電容器内に封入されたイオン化媒体と；を備え
   た高圧放電ランプと：２次開放電圧ＶＳとランプ定格電
   圧ＶＬとの比がＶＳ／ＶＬ≦１０．０となるように高圧
   放電ランプを点灯する安定器と：を具備していることを
   特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の高圧放電ランプ点
   灯装置と；高圧放電ランプから発生した光を集光するよ
   うに配設された反射鏡と；を具備していることを特徴と
   する高圧放電ランプ装置。
4. 【請求項４】請求項１または２記載の高圧放電ランプ点
   灯装置と；高圧放電ランプが、そのシールの主要部が実
   質的に内面側に露出しないとともに、高圧放電ランプの
   軸が光軸に対してほぼ直交するように配設されている凹
   形の反射鏡と；を具備していることを特徴とする高圧放
   電ランプ装置。
5. 【請求項５】高圧放電ランプの作動中に透光性セラミッ
   クス放電容器の小径筒部および給電導体の間に形成され
   るわずかな隙間内に滞留する液相のイオン化媒体の放電
   空間側に位置する表面が反射鏡の内面側に位置している
   ことを特徴とする請求項４記載の高圧放電ランプ装置。
6. 【請求項６】反射鏡は、そのほぼ焦点位置において光軸
   とほぼ直交する直線を中心とする一対の透孔を備えてお
   り；高圧放電ランプは、その透光性セラミックス放電容
   器の一対の小径筒部が反射鏡の一対の透孔に挿入されて
   いる；ことを特徴とする請求項４または５記載の高圧放
   電ランプ装置。
7. 【請求項７】照明装置本体と；照明装置本体に支持され
   た請求項１または２記載の高圧放電ランプ点灯装置と；
   を具備していることを特徴とする照明装置。