JP3355605B1

JP3355605B1 - 放電ギャップ及びランプ点灯装置

Info

Publication number: JP3355605B1
Application number: JP2002052962A
Authority: JP
Inventors: 哲也木村; 中村　　剛; 正行豊島
Original assignee: Suga Test Instruments Co Ltd
Current assignee: Suga Test Instruments Co Ltd
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2002-12-09
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: JP2003257683A

Abstract

【要約】【課題】キセノンランプやメタルハライドランプなど
の放電灯を有する耐候光試験装置の点灯に用いられるラ
ンプ点灯装置及び、その回路中に配置される放電ギャッ
プに関するものであって、製造上組み立てが容易で、保
守管理も容易に可能であって、コンパクトで、放熱性が
高く、しかも、放電面を常に新しい放電面に保持して点
灯不全を排除し安定した放電を行うことができる放電ギ
ャップ及びランプ点灯装置を提供すること。【解決手段】基板上に、複数個の円柱形の電極を、各
電極間に等間隔の細隙を設けて水平方向に配列して円柱
形の電極の中心軸を中心として回転可能に係止し、当該
円柱形の電極の側面である曲面部分を放電面とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電ギャップ及び
ランプ点灯装置に関する。更に詳しくは、キセノンラン
プやメタルハライドランプなどの放電灯を有する耐候光
試験装置の点灯に用いられるランプ点灯装置及びその回
路中に配置される放電ギャップに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】耐候光試験装置に用いられる人工光源に
は、大別してカーボン電極によるカーボン放電式と、キ
セノンランプやメタルハライドランプ、蛍光灯などの放
電灯式の２種類がある。放電灯式の場合、放電灯点灯初
期には高電圧を必要とする。たとえば、７．５ｋＷのキ
セノンランプの場合、約７万ボルトの高電圧を付加する
ことによって放電させ、ランプを点灯させる。したがっ
て、放電灯式の耐候光試験装置には、それぞれの放電灯
の定格電圧に応じた点灯回路を有する点灯装置が搭載さ
れている。かかる点灯装置として、例えば、特開平９−
５０８９４号公報に記載されているように、高周波発振
回路が典型的に用いられる。高周波発振回路を点灯回路
として用いる場合、通常、放電ギャップが回路中に搭載
されている。

【０００３】従来の放電ギャップは、特開昭５９−２０
３３８８号公報に記載されているように、上下に一対の
放電電極を所定長のギャップで対向配置するものであ
る。つまり、円板形状の中心軸すなわち放電ギャップの
上下面中央に端子部を有するものである。実開昭５３−
４４１６号公報に記載されているスタートギャップのよ
うに、トリガ電極を介して上下に電極を配したものもあ
る。電子式もあるが、耐候光試験機用に用いるには電圧
が高すぎ、また、コストもかかるので、全ての放電灯に
向いているわけではない。放電ギャップは点灯時のみに
使用するため、装置の中でもコンパクト性を要求される
部品である。

【０００４】放電ギャップには、コンパクト性の他に
も、電極間で均一に放電を行うことができることが要求
される。しかし、上記のような従来の放電ギャップは、
電極の円板平面と突起部平面が平行でなければならな
い。しかも、組み立て後に電極の間の距離や平行度を確
認することもできなかった。したがって、製造加工が非
常に困難で、歩留まりが悪いという問題があった。

【０００５】また、放電後に酸化した電極を取り外して
磨いて組み立て直すという作業をする際にも、正確な埋
め込みと平行保持が求められ、保守管理も困難であると
いう問題があった。

【０００６】さらに、放電による表面劣化のため、放電
面を常に新しい放電面に保持することが困難で、よっ
て、点灯不全を引き起こし、ひいては不安定な放電とな
るという問題があった。また、碍子中に組み込まれてい
るため放熱性が悪いという問題もあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
を鑑みてなされたものであり、したがって、本発明の目
的は、製造上組み立てが容易で、保守管理も容易に可能
であって、コンパクトで、放熱性が高く、しかも、放電
面を常に新しい放電面に保持して点灯不全を排除し安定
した放電を行うことができる、放電ギャップ及びランプ
点灯装置を提供することにある。本発明者らは、上記の
目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、本発明を完
成するに至った。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の放電ギャップは、基板上に、複数個の円柱
形の電極を、各電極間に等間隔の細隙を設けて水平方向
に配列して円柱形の電極の中心軸を中心として回転可能
に係止し、当該円柱形の電極の側面である曲面部分を放
電面とすることを特徴とするものである。

【０００９】なお、前記細隙が０．１ｍｍ以上０．３ｍ
ｍ以下であることが好ましい。内部昇圧トランスとコン
デンサー容量との関係から隙間を開け過ぎると放電管が
点灯しないからである。

【００１０】さらに、本発明の放電ギャップは、前記円
柱形の各電極は隣接する電極と配列角度が６０°より大
きく１８０°以下であることが好ましい。ここで、配列
角度とは、３個以上の電極を用いる場合であって、隣接
する電極のそれぞれの円部分の中心を結ぶ２線で形成さ
れる角度のうち、狭角の方のことをいう。かかる角度
は、小さい方が長手方向のコンパクト化を図れるが、６
０°未満の場合、電極の大きさを揃えるときには、電極
同士がぶつかるという欠点がある。また、６０°の場
合、隣接する３つの電極がトライアングルの位置関係に
なり、電極同士の３つの間隙が同じになり、放電が起き
ない。

【００１１】また、本発明において、電極としては、導
電体、特にタングステンやモリブデンが好ましい。これ
らが耐高温材料だからである。また、基板としては、絶
縁体、特に高絶縁体であるガラスエポキシ樹脂が好まし
い。

【００１２】また、本発明において、同一面に並べる電
極の数は、２個以上６個以下、特に５個が好ましい。個
数は、回路設計乗数つまりＬＣＲ定数によって決まる
が、個数が多いほど各電極間の隙間のばらつきが大きく
なる。

【００１３】また、電極の厚み、つまり電極の高さは、
２．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下、特に３．４ｍｍ以上
６．０ｍｍ以下が好ましい。電極の表面積が大きいと冷
却速度は速いが放電しにくくなり、一方、小さすぎると
温まってしまって放電しにくくなる。

【００１４】電極の直径は、８ｍｍ以上１２ｍｍ以下、
特に１０ｍｍが好ましい。小さすぎると電極数が多くな
り、隙間にばらつきが生じる一方、大きすぎると全体が
大きくなりコンパクト性に欠け、使用できなくなる。

【００１５】また、電極は面取りしてある円柱状であ
る。表面積を大きくして熱放出させながら、放電面を少
なくしてスパークしやすくするためである。円柱の側面
の高さ、すなわち、放電面の高さは、２ｍｍとするのが
好ましい。

【００１６】本発明のランプ点灯装置は、パルス昇圧ト
ランス、リーケージトランス及び請求項１から３記載の
放電ギャップを有することを特徴とするものである。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して詳細に説明する。

【００１８】本発明の放電ギャップは、基板上に、複数
個の円柱形の電極を、各電極間に等間隔の細隙を設けて
水平方向に配列して円柱形の電極の中心軸を中心として
回転可能に係止し、当該円柱形の電極の側面である曲面
部分を放電面とすることを特徴とするものである。

【００１９】図１は、本発明の実施例１の放電ギャップ
の断面図である。図１に示した本発明の実施例１の放電
ギャップ（１９）は、電極（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、
１ｅ）、基板（２）及び各電極を基板に回転可能に係止
するための金具（３）を有する構成となっている。

【００２０】ここで、基板（２）はガラスエポキシ樹脂
を材料とする絶縁板であって、電極（１）はモリブデン
とした。

【００２１】また、電極の数は５個とし、電極の厚みは
３．４ｍｍ、電極の直径は１０ｍｍとし、電極の、放電
を行う側面部分の高さ方向の長さは、２ｍｍとした。つ
まり、電極は、その上下各０．７ｍｍずつ面取りしてあ
る。本発明の放電ギャップの実施例１によれば、放電ギ
ャップの長手方向の長さは６２ｍｍ内に収まる。

【００２２】図２は、本発明の実施例１の放電ギャップ
の正面図である。図３は、本発明の実施例１の放電ギャ
ップの右側面図である。図４は、本発明の実施例１の放
電ギャップの左側面図である。図５は、本発明の実施例
１の放電ギャップの上面図である。図６は、本発明の実
施例１の放電ギャップの底面図である。図７は、本発明
の実施例１の放電ギャップの背面図である。実施例１に
おいて、円柱形の各電極と隣接する電極と細隙の距離は
０．３ｍｍであり、電極の配列角度は１２０°である。
細隙の距離は隙間ゲージで確認して電極の固定位置を調
節することにより調整する。

【００２３】実施例１の放電ギャップのように電極を配
列したとき、電極の密集側すなわち狭角の側面がジュー
ル熱で熱せられ、電極の過疎側すなわち広角の側面で放
熱する。かかる構造を有することにより、上下に電極を
積み重ねる従来の放電ギャップより、放熱性が向上す
る。

【００２４】図８は、本発明の実施例１のランプ点灯装
置の回路図である。図８に示した本発明のランプ点灯装
置の実施例１は、本発明の放電ギャップの実施例１を利
用した回路である。この点灯回路（７）は、７．５ｋＷ
定格のキセノンランプ用である。かかる回路は、起動回
路（１５）及び電力制御回路（１６）からなる。点灯開
始時、起動回路（１５）が作動し、２００Ｖ電源の入力
に対し、リーケージトランス（９）の二次側に約７２０
０Ｖが出力され、これをコンデンサー（４）と本発明の
実施例１の放電ギャップ（１９）を介して高周波を印加
する発振回路である。コンデンサー（４）にためた電流
は、放電ギャップ（１９）を介してランプ（５）側に送
られる。そして、点灯中は電力制御回路（１６）が作動
する。

【００２５】かかる点灯回路（７）について、より詳し
く説明する。ランプ（５）は、一端を電源（６）のプラ
ス側に、他端をマイナス側に接続している。電源（６）
としては、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電源を用いる。

【００２６】まず、点灯開始時、電源（６）から２００
Ｖの交流電圧が発生し、リレー（１４）を介してリーケ
ージトランス（９）に電流が流れる。鉄芯が入ったテス
ラーコイル（８）からなり、焼き切れ防止用にスペーサ
ーが入っている。リーケージトランス（９）の二次電圧
７２００Ｖが放電ギャップ（１９）とパルス昇圧トラン
ス（１８）の一次側巻線を通してコンデンサー（４）に
印加される。この印加電圧が０Ｖから徐々に高くしてコ
ンデンサー（４）に電荷を蓄える。コンデンサー（４）
と放電ギャップ（１９）の放電開始電圧を越えると、放
電ギャップ（１９）が放電を開始する。この時、放電ギ
ャップ（１９）、パルス昇圧トランス（１８）の一次側
巻線及びコンデンサー（４）によって閉回路が構成さ
れ、コンデンサー（４）がパルス昇圧トランス（１８）
の一次側巻線によって短絡状態になり、コンデンサー
（４）に充電されていた電荷が放出され、Ｌ−Ｃ直列共
振回路が形成され、充電電圧が急激に減衰する。この電
荷放出時間は数マイクロ秒である。

【００２７】放電ギャップ（１９）に流れる電流が放電
維持電流以下になると、放電は停止し、放電ギャップ
（１９）が開放状態になり、再び電源（６）から、放電
ギャップ（１９）とパルス昇圧トランス（１８）の一次
側巻線を通してコンデンサー（４）への充電が開始され
る。即ち、放電ギャップ（１９）がスイッチング動作を
することによって、パルス昇圧トランス（１８）とコン
デンサー（４）の定数で決まる充・放電の繰り返しによ
る鋸歯状の共振高周波電圧がパルス昇圧トランス（１
８）の一次側で発生する。

【００２８】この共振高周波電圧がパルス昇圧トランス
（１８）の二次側巻線に誘起される。パルス昇圧トラン
ス（１８）の二次側巻線数は一次側巻線数の１０倍であ
り、一次側に発生した電圧約７２００Ｖを約７２０００
Ｖに昇圧し高圧パルス電圧にする。かかる高圧パルス電
圧がキセノンランプに供給されると、ランプの両端子間
でスパークが発生し、このスパークをトリガーにして、
放電を開始・発光を開始する。

【００２９】放電・発光を開始すると、両端の電圧が、
例えば１８０Ｗ・ｍ^−２の場合、約２００Ｖに低下し、
電源（６）はランプ（５）が放電・発光するに必要な電
圧に制御される。

【００３０】この結果、コンデンサー（４）に供給され
る電圧が低下し、放電ギャップ（１９）の放電電圧に到
達することができず、放電ギャップ（１９）のスイッチ
ング動作が停止する。そして、ランプ（５）に対して、
点灯中は、電力制御回路（１６）が作動し、ＡＣリアク
トル（１０）、電力調整器（１３）、電磁接触器（１
７）、ＡＣリアクトル（コントロール）（１２）及びＡ
Ｃリアクトル（ベース）（１１）を介して電力制御がな
される。

【００３１】図９は、本発明のランプ点灯装置の実施例
１における電圧電流波形図である。本実施例１では、放
電ギャップの繰り返し放電間隔がほぼ一定で、コンデン
サーの充放電電圧波形も安定している。一方、図１０
は、本発明の放電ギャップの実施例２を利用した発振回
路における電圧電流波形図である。実施例２では、実施
例１と同様のものであるが、細隙が０．６ｍｍ程度で不
均一である。本発明の放電ギャップの実施例２を利用し
たランプ点灯装置では、放電ギャップの細隙が０．３ｍ
ｍより大きく不均一な場合の細隙が大きいために電圧差
が大きすぎ、また、細隙が不均一なために不規則な波形
となっている。

【００３２】

【発明の効果】本発明の放電ギャップは、上述した構成
からなるので、製造上組み立てが容易で、保守管理も容
易に可能であって、コンパクトで、放熱性が高く、しか
も、放電面を常に新しい放電面に保持して点灯不全を排
除し安定した放電を行うことができる。また、本発明に
よれば、電極間の距離の調整もゲージを用いて簡単にで
き、製造、保守点検が容易となる。

【００３３】さらに、本発明の放電ギャップを利用した
本発明のランプ点灯装置では、点灯不全を排除した安定
放電を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の放電ギャップの断面図であ
る。

【図２】本発明の実施例１の放電ギャップの正面図であ
る。

【図３】本発明の実施例１の放電ギャップの右側面図で
ある。

【図４】本発明の実施例１の放電ギャップの左側面図で
ある。

【図５】本発明の実施例１の放電ギャップの上面図であ
る。

【図６】本発明の実施例１の放電ギャップの底面図であ
る。

【図７】本発明の実施例１の放電ギャップの背面図であ
る。

【図８】本発明の実施例１のランプ点灯装置の回路図で
ある。

【図９】本発明のランプ点灯装置の実施例１における電
圧電流波形図である。

【図１０】本発明の放電ギャップの実施例２を利用した
発振回路における電圧電流波形図である。

【符号の説明】

１電極２基板３金具４コンデンサー５ランプ６電源７点灯回路８テスラーコイル９リーケージトランス１０ＡＣリアクトル１１ＡＣリアクトル（ベース）１２ＡＣリアクトル（コントロール）１３電力調整器１４リレー１５起動回路１６電力制御回路１７電磁接触器１８パルス昇圧トランス１９放電ギャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−23489（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−203388（ＪＰ，Ａ) 特開2001−289438（ＪＰ，Ａ) 実開昭48−5574（ＪＰ，Ｕ) 実公昭53−4416（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 41/02 H01T 14/00 - 21/06 H02M 9/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、複数個の円柱形の電極を、各
電極間に等間隔の細隙を設けて水平方向に配列して円柱
形の電極の中心軸を中心として回転可能に係止し、当該
円柱形の電極の側面である曲面部分を放電面とすること
を特徴とする放電ギャップ。
【請求項２】前記細隙が０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以
下であることを特徴とする請求項１記載の放電ギャッ
プ。
【請求項３】前記円柱形の各電極は隣接する電極と配
列角度が６０°より大きく１８０°以下であることを特
徴とする請求項１記載の放電ギャップ。
【請求項４】パルス昇圧トランス、リーケージトラン
ス及び請求項１から３記載の放電ギャップを有すること
を特徴とするランプ点灯装置。