JP3664199B2

JP3664199B2 - 始動器内蔵型メタルハライドランプ

Info

Publication number: JP3664199B2
Application number: JP33035596A
Authority: JP
Inventors: 繁幸青木; 稔杉浦
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1996-11-26
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2016-11-26
Also published as: JPH10162785A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、始動器内蔵型メタルハライドランプに関し、特に内部始動器として非線形セラミックコンデンサを用いたメタルハライドランプの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、メタルハライドランプ等の金属蒸気放電灯の内部始動器として、グローランプを用いた高圧パルス発生回路が利用されている。
近年、前記始動器の動作の安定性や寿命特性等の問題点を解決するために、始動器として、非線形Ｖ−Ｑ特性を有するチタン酸バリウム等を主体とする強誘電体からなる非線形セラミックコンデンサを利用したものが、使用されるようになっている。
これは、非線形コンデンサの飽和特性を利用して、この非線形コンデンサに直列に接続した安定器のインダクタンスにより反サイクル毎にパルス電圧を発生させ、これを金属蒸気放電灯の発光管に印加して始動させるようにするものである。
【０００３】
次に、かかる始動器を備えたメタルハライドランプの構成例を図４に基づいて説明する。
図中、1１は発光管、1２は非線形セラミックコンデンサ、1３はランプ不点時に作動する非線形セラミックコンデンサの加熱用抵抗、１４はＳＳＳ素子のような半導体スイッチ、１５は半導体スイッチ１４に並列に接続された、該半導体スイッチのＯＮ位相を安定化するための抵抗である。
そして、非線形セラミックコンデンサ１２と半導体スイッチ１４との直列回路で内部始動器を構成し、発光管１１と並列に接続されて外球１６内に収納されている。
また、発光管１１は両端に主電極１１ａ，１１ｂを封着し、少なくとも一方の主電極１１ａに近接して補助電極１１ｃが封着されている。更に、補助電極１１ｃと対向する主電極１１ｂとの間には始動補助抵抗１７と熱応動スイッチ１８とが直列に接続されている。
なお、半導体スイッチ１４は外球１６内には配置されず、外球の端部に固定した口金部分に配置されるようになっている。
【０００４】
次に、このように構成したメタルハライドランプの動作について説明する。
安定器を介してランプに電源電圧が印加されると前記内部始動器によりパルス電圧が発生し、そのパルスは主電極１１ａと補助電極１１ｃおよび主電極１１ａと主電極１１ｂとの間にかかる。そして、まず主電極１１ａと補助電極１１ｃとの間の補主極間放電が生じた後、主電極１１ａと主電極１１ｂとの間の主極間放電に移行し、ランプが始動することとなる。
【０００５】
又、特開昭５３−６７５号公報には、高圧蒸気放電灯としての高圧水銀ランプ、メタルハライドランプあるいは高圧ナトリウムランプの始動電圧の低下を目的として、発光管の主電極間を強誘電性セラミック材料の非線形コンデンサーで接続し、補助電極にはコンデンサー及びダイオードよりなる倍電圧の補助放電始動装置を接続することが開示されている。
これは、補助電極には補助放電を確実に誘起する補助放電始動装置を付与し、かつ主電極間には強誘電性セラミックコンデンサーを接続してパルスを発生させることにより、始動電圧を低下させ、確実にランプを点灯することができる。
【０００６】
ところで、前記した補助放電始動装置に用いるコンデンサーは１００００ｐＦのチタコンである旨記載されているが、その具体的な形状、作用あるいは処理方法等について記載されていない。
実際にランプ外球内の発光管の近傍に配置するためには、ランプ製造の際の温度や、点灯中の温度を考慮して、耐熱性を有するコンデンサを選択する必要がある。
【０００７】
更に、前記公報に開示されている補助電極に接続された抵抗として、ランプ電力が４００Ｗで、２０ｋΩの抵抗値を有する酸化物抵抗を用いている。
また、一般に始動補助抵抗は、１００Ｗ程度の低ワットから４００Ｗ以上の中、高ワットのランプでは、２０ｋΩ〜１００ｋΩの抵抗値を有する金属被膜抵抗を用いている。
【０００８】
しかし、ランプ電力が比較的低ワットのランプの場合、短時間で主電極間放電に移行しないという問題がある。
これは、前記抵抗値が１００ＫΩ以下の場合、一方の主電極と補助電極との間の補主極間放電は比較的容易となるが、主極間放電におけるパルス電圧（エネルギー）が一部吸収されるので、主極放電に移行しにくくなるためと考えられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、ランプ電力が５０Ｗ〜２００Ｗの比較的低ワットのメタルハライドランプが、屋内照明器具用ランプあるいは街路照明器具等用ランプとして用いられている。
そして、前記した比較的低ワットのメタルハライドランプでは、前記のような内部始動器よりなる始動補助回路を有するランプを点灯させる場合、始動時間にバラツキがあるという問題がある。
【００１０】
これは、低ワットのランプでは、中、高ワットのランプに比べて、発光管内の遊離ヨウ素や水分の影響を受けやすいために、主電極と補助電極間に放電が起きにくくなる。そのため、前記始動器の非線形セラミックコンデンサから発生するパルスは、そのエネルギーが小さく補主極間放電が発生するまでには時間がかかるからである。なお、補主極間放電が生じると、非線形セラミックコンデンサから発生するパルスにより瞬時に主極間放電に移行する。
【００１１】
本発明は、非線形セラミックコンデンサを用いた始動器を内蔵したメタルハライドランプにおける上記した問題点を解決するためになされたもので、発光管内の遊離ヨウ素や水分の影響を受けやすい比較的低ワットのメタルハライドランプにおいて、ランプ点灯時の始動遅れがなく短時間で確実にランプを点灯できる等の始動特性が優れた始動器内蔵形メタルハライドランプを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は両端に主電極を封着し一方の主電極に近接して補助電極を封着してなる発光管に非線形セラミックコンデンサを含む始動器を並列に接続し、不活性ガスを封入する外球内に前記発光管と始動器を保持してなるメタルハライドランプにおいて、前記始動器の他に非線形セラミックコンデンサとダイオードとの直列回路による倍電圧が補助電極と該補極とは異極となる主電極間に印加するように構成されている始動器内蔵型メタルハライドランプとする。又、両端に主電極を封着し一方の主電極に近接して補助電極を封着し、内部に少なくとも金属ハロゲン化物を封入してなる発光管を、不活性ガスを封入してなる外球内に保持してなり、前記発光管に並列に接続された非線形セラミックコンデンサと該コンデンサに並列に接続された第一の抵抗とからなるパルス発生回路と、前記補助電極と該補極とは異極となる主電極との間に、非線形セラミックコンデンサとダイオードとの直列回路よりなる倍電圧回路が接続され、該倍電圧回路の共通接点に始動補助抵抗として、該直列回路に点灯時の始動電極への電流を制限するための第二の抵抗を接続することを特徴とする。更に、前記ランプは定格入力電圧が２００Ｖ〜２２０Ｖで、ランプ電力が２００Ｗ以下で点灯されるか、また、前記第二の抵抗の抵抗値は１００ｋΩを超え１ＭΩ以下であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１に基づき説明する。図１は始動器内蔵形メタルハライドランプの一実施例の回路構成図である。
図中１は石英製発光管であり、両端に主電極２ａ,２ｂと共に一方の主電極２ａに近接して補助電極２ｃが封着されている。３は非線形セラミックコンデンサで、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）を主成分とする直径１８．０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの円板状の焼結体の両面に直径１６．０ｍｍの銀電極膜を形成し、これに電極端子を接続した上、電極膜上を無機質ガラスでオーバーコートしたものであり、このコンデンサはキューリー温度が約９０℃のものを用いている。
【００１４】
図中４は非線形セラミックコンデンサ３の加熱用抵抗であり、その抵抗値は３０ｋΩである。この抵抗はランプ不点時に非線形セラミックコンデンサから発生するパルスを停止するためにキュリー温度以上に加熱するためのものである。
又、前記補助電極２ｃと対向する主電極２ｂとの間には始動補助抵抗５と熱応動スイッチ６とが直列に接続されている。なお、始動補助抵抗として抵抗値が３００ｋΩの金属被膜抵抗を用いている。
【００１５】
また、発光管１と並列に非線形セラミックコンデンサ７とダイオード８とよりなる倍電圧回路が接続されており、該倍電圧回路の共通接点に前記始動補助抵抗５が接続されている。
そして、前記非線形セラミックコンデンサ７はチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）を主成分とする直径１５．５ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの円板状の焼結体の両面に直径１３．５ｍｍの銀電極膜を形成し、これに電極端子を接続した上、電極膜上を無機ガラスでオーバーコートしたものであり、静電容量は５０００ｐＦである。また、ダイオード８としては耐高温用（保存温度３００℃）、逆耐電圧１２００Ｖのガラスダイオードを用いている。なお、ダイオード８の順方向は非線形セラミックコンデンサ７を正に充電するように接続されている。
【００１６】
前記のように、発光管１と並列に、非線形セラミックコンデンサ３と加熱用抵抗４、始動補助抵抗５と熱応動スイッチ６及び非線形セラミックコンデンサ７とダイオード８とで構成される内部始動器を接続し、窒素ガスが封入された外球９内に各部品を電気的かつ機械的に保持し、始動器内蔵型メタルハライドランプを構成している。
【００１７】
次に、前記ランプの始動動作について説明する。
図１に示すメタルハライドランプは誘導性安定器に接続されており、これに交流電圧（例えば２００Ｖ／５０Ｈｚ）が印加されると、発光管１に並列に接続された倍電圧回路より生じる電圧と非線形セラミックコンデンサー３のスイッチング特性により発生する高電圧パルスが、主電極２ａと補助電極２ｃとの間に同時に加わり、補主極間放電が生じ、さらに前記高圧パルスは主電極２ａ，２ｂ間にも印加されているので、主電極間放電に移行して、ランプが始動することとなる。その後、発光管の輻射熱により熱応動スイッチ６が開放して、前記内部始動器に電流が流れなくなる。
【００１８】
なお、ランプ寿命末期等のランプ不点時に、ランプ交換を行なわず、電圧が印加され続けている場合、前記非線形セラミックコンデンサよりの高圧パルスが発生し続けて、不慮の事故が生じる場合があるが、これを防止するために、前記加熱用抵抗により該コンデンサの温度が上昇し、該コンデンサのキューリ温度である９０℃以上となると、該コンデンサの非線形特性がなくなり、高圧パルスは発生しなくなる。
【００１９】
次に実験結果について説明する。
前記のように構成したランプ電力１００Ｗの始動器内蔵形メタルハライドランプと、前記公知の始動器内蔵形メタルハライドランプとのランプ始動特性を比較するために、発光管の補主極間放電が開始する時間（秒）とランプ始動時間（主極間放電が開始する時間／秒）とを測定した。その結果を表１に示す。
なお、各ランプ共に定格電圧２００Ｖ、ランプ電力１００Ｗで、水銀ランプ用安定器を用いて点灯した。又、表１中Ａは発光管の補主極間放電が開始する時間（秒）を、Ｂはランプ始動時間（主極間放電が開始する時間／秒）をあらわす。更に、表１中、Ａ，Ｂいずれの時間（秒）も定格電圧が印加されてからの時間を示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
表１から明らかなように、本発明に係るメタルハライドランプは非線形セラミックコンデンサとダイオードとの倍電圧回路により主電極と補助電極間との放電が数秒で生じ、ほぼ同時にランプも点灯することがわかる。
【００２２】
また、図１の回路において、一方の主電極２ａと補助電極２ｃ間に印加される電圧波形図を図２に示し、一方の主電極２ａと他方の主電極２ｂ間に印加される電圧波形図を図３に示す。
図２及び図３から明らかなように、主電極２ａと補助電極２ｃに印加される電圧は、非線形セラミックコンデンサとダイオードとの倍電圧回路により高くなっていることがわかる。
【００２３】
【発明の効果】
以上実施の形態に基づいて説明したように、本発明によれば、発光管に非線形セラミックコンデンサを含む始動器を並列接続してなるメタルハライドランプにおいて、前記始動器の他に非線形セラミックコンデンサとダイオードとの倍電圧回路による高いエネルギーを有する倍電圧が補助電極と該補極とは異極となる主電極間に印加するように構成されているので、ランプの始動時間が早く、バラツキも少なくできる。
また、低ワットのランプだけではなく、中、高ワットのランプにも本発明の始動回路は有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る始動器内蔵形メタルハライドランプの一実施示す回路構成図である。
【図２】図１の回路構成図において主電極と補助電極との間に印加される電圧波形図である。
【図３】図１の回路構成図において両主電極間に印加される電圧波形図である。
【図４】公知の始動器内蔵形メタルハライドランプの回路構成図である。
【符号の説明】
１発光管
２ａ，２ｂ主電極
２ｃ補助電極
３非線形セラミックコンデンサ
４加熱用抵抗
５始動補助抵抗
６熱応動スイッチ
７非線形セラミックコンデンサ
８ダイオード
９外球

Claims

両端に主電極を封着し一方の主電極に近接して補助電極を封着してなる発光管に非線形セラミックコンデンサを含む始動器を並列に接続し、不活性ガスを封入する外球内に前記発光管と始動器を保持してなるメタルハライドランプにおいて、前記始動器の他に非線形セラミックコンデンサとダイオードとの直列回路による倍電圧が補助電極と該補極とは異極となる主電極間に印加するように構成されている始動器内蔵型メタルハライドランプ。
両端に主電極を封着し一方の主電極に近接して補助電極を封着し、内部に少なくとも金属ハロゲン化物を封入してなる発光管を、不活性ガスを封入してなる外球内に保持してなるメタルハライドランプにおいて、前記発光管に並列に接続された非線形セラミックコンデンサと該コンデンサに並列に接続された第一の抵抗とからなるパルス発生回路と、前記補助電極と該補極とは異極となる主電極との間に、非線形セラミックコンデンサとダイオードとの直列回路よりなる倍電圧回路が接続され、該倍電圧回路の共通接点に始動補助抵抗として、該直列回路に点灯時の始動電極への電流を制限するための第二の抵抗を接続してなる始動器内蔵型メタルハライドランプ。
前記ランプは定格入力電圧が２００Ｖ〜２２０Ｖで、ランプ電力が２００Ｗ以下で点灯される請求項１又は２記載の始動器内蔵型メタルハライドランプ。
前記第二の抵抗の抵抗値は１００ｋΩを超え１ＭΩ以下であることを特徴とする請求項１乃至３記載の始動器内蔵型メタルハライドランプ。