JP3863332B2 - Metal vapor discharge lamp - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属蒸気放電灯の始動特性の向上に関するものである。特に、メタルハライドランプの始動特性の向上に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
メタルハライドランプなどの金属蒸気放電灯は、水銀ランプに比べて高い演色性を有する一方で、高い始動電圧が必要であるという欠点がある。このため、安全性を考慮して始動電圧をできるだけ低減することが望まれている。
この点、始動電圧を低下させる手段として、特開昭61−216230号公報に記載の技術が知られている。これは、外管内に金属フィラメントコイルを設け、かかる金属フィラメントコイルが発する紫外線を発光管に照射することによって始動電圧を下げるものである。
【0003】
図2及び図3は、特開昭61−216230号公報に記載されたメタルハライドランプの回路図である。
図中の1は硬質ガラスからなる外管、2は石英ガラスなどから成る発光管、3は紫外線放射用の金属フィラメント、4は金属フィラメントの加熱電力を調整するための抵抗器、5はグロー放電用の抵抗器、6はバイメタルスイッチ、7及び8は主電極、9は補助電極、10は安定器、11は交流電源、12は点灯管であり、蛍光ランプの点灯管と同じ原理でパルス電圧を発生させる。
【0004】
次に、動作について説明する。
交流電源11より電圧が印加されると、金属フィラメント3に電流が流れ、金属フィラメントは加熱される。加熱された金属フィラメント3は発光し、紫外線を放射する。ここで、金属フィラメント3はこの放射された紫外線が発光管2に当たる位置に配置されているため、紫外線が発光管に照射される。
そして、紫外線が照射された発光管内では補助放電が始まり、やがて補助放電は主放電に発達し、発光管が発光することとなる。
ここで、紫外線の照射によって補助放電が発生する理由を特開昭61−216230号公報の記載を引用して説明する。
メタルハライドランプの始動電圧が高い理由は、ハロゲン化物が発光管内に持ち込んだ水分などが原因となって生じる不純ガス(例えばHIなど)が自由電子を捕獲することが原因と考えられる。ところで、紫外線が発光管に照射されると、電極から電子が放出され、また、水銀や希ガスの電離も起って自由電子の発生個数が多くなる。さらに、紫外線はHIなどの不純ガス分子を解離するものと考えられる。その結果、解離された不純ガスは発光管の管壁に付着しやすくなり、したがって、放電空間中の不純ガスの量が少なくなる。以上述べた二つの効果によって、始動電圧は低下するものと考えられる(以上、引用終わり)。
【0005】
以上のように、従来技術は金属フィラメント3から発せられる紫外線の作用により高圧パルスを用いることなく、低い始動電圧でメタルハライドランプを始動することを可能にしている。
他方で、発光管内の不純ガスが多い場合には、補助放電が生じても主放電に移行しない場合がある。
そこで、この場合に備えて、図3に示すように、点灯管12が配設されている。つまり、金属フィラメント3による紫外線放射では不十分なので、点灯管の作動に伴って発生するパルス電圧を追加して、補助放電を主放電に移行させている。
【0006】
また、図4は、特開昭55−130064号公報に示されたメタルハライドランプである。以下、特開昭55−130064号公報の記載を引用して、図4を説明する。
図4においては、始動用直列回路が接続されている。この直列回路は、点灯管17、インピーダンス素子として、例えば、限流抵抗4及び常閉形熱応動開閉器としてのバイメタルスイッチ6を直列に結んだものである。従って、この直列回路は、点灯中の発光管2に対しては並列となるように介装されている。上記点灯管17は、グロー放電によって電極バイメタルが加熱されると、接点17a,17b間が閉じ、しかる後、電極バイメタルが冷えるので、接点17a,17bを開くような公知の点灯管であり、内部にはネオン、アルゴン、ヘリウムの少なくとも1種のガスが封入されており、この点灯管17は、1000V以上のパルス電圧を発生させるように、上記封入ガスのガス圧を15Torr以下に規制してある。また、バイメタルスイッチ6は、外管バルブ1内において、上記点灯管17よりも発光管2側に近接した位置に配置されており、発光管2側からの熱を受けて開動作するようになっている。
このような構成に基づくメタルハライドランプは、水銀ランプ用安定器10に接続されて点灯使用されるが、始動時にあっては周囲温度が低いため、バイメタルスイッチ6が閉じており、従って、このバイメタルスイッチ6、抵抗4及び点灯管17に、安定器10からの供給電圧に対応した電流が流れる。そして、点灯管17にあっては、グロー放電のために、電極バイメタルが加熱されて変形し、一旦接点17a,17bを閉じて、やがて電極バイメタルが冷えて復帰するので、接点17a,17b間を開放する。この接点17a,17bの開動作に伴うキック電圧が発光管2の電極7,8間にパルス電圧として印加され、このパルス電圧は、前記安定器10のインダクタンス成分Lに対応したパルス電圧が発生し、供給電圧に重畳されるので、発光管2の電極7,8間に放電が開始されることになる。
そして、発光管2は、アーク放電を開始すると、このときの発光管2における放電電圧は、点灯管17のグロー放電開始電圧よりも低いので、点灯管17が再びグロー放電を開始することはない。そして、上記発光管2の放電が安定してくると、発光管2は発熱し、この発光管2に近接して配置されているバイメタルスイッチ6がこの発光管2により加熱されて接点を開く。従って、点灯管17への通電回路、つまり、前記直列回路が開かれた状態を維持するため、この点灯管17が閉じても何らパルス電圧を発生させることはなく、ランプの立ち消えや抵抗4の熱損を防止する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭61−216230号公報は、始動時にフィラメントを加熱した光(紫外線)を発光管に当て、始動を容易にするものであるが、主に電極のバラツキによる始動性のバラツキを抑えることはできない。
また、特開昭55−130064号公報には、グロー管、或いは、熱応動スイッチ(バイメタルスイッチ)を用いたメタルハライドランプが開示されているが、電極のバラツキや封入ガスや混在する不純ガスのバラツキによる始動性のバラツキを抑えることができない。
即ち、従来のメタルハライドランプは、実用的に製造上のバラツキがあるため、始動特性にバラツキが出てしまう。
【0008】
一般にメタルハライドランプ始動は、主電極間にグロー放電が生じ、それにより、放電電流が増加し、主電極を熱して電極の電子放出が増大し、異常グロー放電電圧よりランプ印加電圧が高くなると、アーク放電へ移行し、ランプが始動する。ここで、補助電極、補助電極と隣接する主電極との間の補助放電は、片側だけであるが、異常グロー放電電圧を低下させる。また、発光管に紫外線(特に、Hgの共鳴線は有効)が発光管の主電極間の放電を容易にする電離状態を作る。また、ランプ印加電圧は、パルスでない方が好ましいが、実際上高価格になり、始動パルスを用いる。ランプ印加電圧が200V(AC)だけでは始動しないものが出てくる(バラツキが大きい)。
【0009】
そこで、本発明では、金属蒸気放電灯の始動特性を向上させることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る金属蒸気放電灯は、外管と、この外管内に配置され、一対の主電極と、これらの主電極間の放電を補助する補助電極とを有する発光管と、外管内に配置され、発光管からの熱により開閉する常閉型バイメタルスイッチと、外管内に配置され、常閉型バイメタルスイッチと、紫外線放電管電流制限抵抗とを介して発光管に並列に接続され、発光管に紫外線を放射する紫外線放電管と、外管内に配置され、紫外線放電管電流制限抵抗と紫外線放電管との直列回路に、電流制限抵抗を介して並列に接続され、発光管を始動させる始動部品とを備え、補助電極は一方の主電極に隣接して設けられ、外管内にて補助放電電流制限抵抗と常閉型バイメタルスイッチとを介して他方の主電極に接続していることを特徴とする。
【0011】
また、紫外線放電管電流制限抵抗の抵抗値を60KΩ以上400KΩ以下としたことを特徴とする。
【0012】
また、紫外線放電管電流制限抵抗の抵抗値をRdとし、紫外線放電管電流制限抵抗と補助放電電流制限抵抗との並列接続合成抵抗の抵抗値をRo(Ro=(Ra×Rd)/(Ra+Rd))とした場合、Roを15KΩ以上45KΩ以下にしたことを特徴とする。
【0013】
この発明に係る金属蒸気放電灯は、紫外線放電管は、少なくとも水銀が封入され、両端に冷陰極を有し、紫外線透過ガラスを有する低圧水銀放電灯であることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係る電気蒸気放電灯の回路図である。
図中の1,2,4,5,6,7,8,9,10,11は、従来例と同じ部品又は相当部品である。
ここでは、メタルハライドランプの始動性(始動電圧、始動時間)の改善に関する例を示す。
図1は、外管1内に、片端に主電極7及び補助電極9及び他端に主電極8を有し、金属ハロゲン化物、アルゴンガスなどの希ガス及び水銀が封入された発光管2と、この発光管2を始動させるためのパルス電圧を発生する始動部品となるグロー管12(もしくは、グロー管12と同一機能を持つ図示していない熱応動スイッチ)が配設され、補助電極9は、補助放電電流制限抵抗5を介して発光管2の片端に接続され、電流制限抵抗4を介して始動部品となるグロー管12(もしくは、熱応動スイッチ)が上記発光管に並列に接続されたメタルハライドランプを示している。
そして、上記外管1内に紫外線を放射する紫外線放電管13を、上記紫外線放電管13からの紫外線が上記発光管2に当たるように配設し、かつ、紫外線放電管13が紫外線放電管電流制限抵抗14とバイメタルスイッチ6とを介して上記発光管に並列に接続されるようにしている。
【0015】
また、紫外線放電管電流制限抵抗の抵抗値をRdとし、補助放電電流制限抵抗の抵抗値をRaとしたとき、Rdを60KΩ以上400KΩ以下とし、RaとRdの並列接続合成抵抗の抵抗値Ro(Ro=(Ra×Rd)/(Ra+Rd))の値を15KΩ以上45KΩ以下としている。
【0016】
この実施の形態のメタルハライドランプは、紫外線放電管からの紫外線が発光管内放電空間を常に安定した電離状態に保ち、補助放電電流制限抵抗Raと紫外線放電管電流制限抵抗Rdの並列接続合成抵抗Roの選択された値が、補助電極と主電極間の放電による電極の放電開始電圧の低下を促し、主電極間放電に足りる始動パルスを供給するように作用するものである。
【0017】
また、上記紫外線放電管13は、少なくとも水銀が封入され、両端に冷陰極を有する低圧水銀放電灯である。
紫外線放電管13は、例えば、紫外線透過ガラスからなる紫外線透過部を有している。
紫外線放電管13は、全体が紫外線透過ガラスにより形成されていてもよいし、紫外線放電管13の一部に紫外線透過ガラス部が設けられていてもよい。本実施の形態では、紫外線放電管13全体が紫外線透過ガラスである場合を想定している。
そして、紫外線放電管13は、放出する紫外線が発光管に当たる位置に配置されている。
紫外線放電管13に電圧が印加されると、紫外線放電管13は放電を開始し、紫外線を放射する。紫外線放電管13は、紫外線透過ガラスにより形成されているため、この紫外線を発光管2に照射することができる。
ここで、紫外線放電管13は、従来の金属フィラメントに比べて多くの紫外線を放出することができるため、発光管2に照射される紫外線量が多くなり、始動電圧をより低く押さえることができ、また始動時間の短縮を図ることができる。その後、従来例と同様の原理により、照射された紫外線が発光管内で補助放電発生を助長させるとともに、グロー管12の作動によって発生したパルス電圧が補助放電を主放電に移行させる。
ここで、紫外線放電管13は、250〜260nmの紫外線の分光透過率を10%以上の紫外線透過ガラスから形成されるとともに、グロー放電中の電力が0.5ワット以上となるようにすることが望ましい。
水銀原子を電離するには、電離電圧よりも少し高いエネルギーの光を照射することが必要であるが、この光は真空紫外線に近い波長となり、現実的な使用には適さない。
このため、水銀原子を電離させる方法として、最低励起レベルの光を当てて累積電離を起こす方法が考えられる。これは、最低励起レベルの光を水銀原子に当てると、最外殻電子の励起が起こり、この電子が他の原子と連続的に衝突し、更にこの衝突によって新たに別の電子が励起されるというように、励起が次々と起こり最終的に電子が電離する現象(累積電離)を利用するものである。
水銀原子においては、励起レベルの光の波長が253.7nmであることから、ここでは250〜260nmの光を発光管内の水銀に当てこととしている。また、励起レベルの光として185.0nmの波長の光を当てるようにしてもよい。
【0018】
以下に、実施例を述べる。
発光管の内径1.95cm、主電極間長4.5cmの石英製発光管内に沃化スカンジウム及び沃化ナトリウム水銀及び希ガスアルゴン50Torrを封入した。外管内にグロー管、紫外線放電管及び紫外線放電管電流制限抵抗(Rd=100KΩ)、補助放電制限抵抗(Ra=30KΩ)、グロー管の電流制限抵抗(200KΩ)を設けた400Wメタルハライドランプを試作した。また、この実施例と同じ仕様で紫外線放電管のない比較例も試作した。また、この実施例と同じ仕様で補助電極を使用しない比較例も試作した。
実験は、一般チョークコイル式バラスト、AC60Hz、電源電圧180Vで始動試験を周囲温度室温(25℃)及び−10℃で行った。メタルハライドランプを商用周波数の200V電源で点灯させることが必要であるが、電源の電圧低下を見込んで実質180Vで、安価なチョーク式安定器で点灯させることが必要であるとし、実験は180Vで行った。
その結果、実施例の試作品は全て確実に始動した。
一方、実施例と同じ仕様で紫外線放電管のない比較例は、室温では全て始動したが、−10℃では約30%のランプが始動しなかった。
また、実施例と同じ仕様で補助電極を使用しない比較例においては、室温で約10%,−10℃で55%のものが始動しなかった。

Figure 0003863332
【0019】
この実施例は、
(1)補助電極に隣接した主電極の異常グロー放電電圧の低下と、
(2)紫外線放電管による主電極間の電離と、
(3)グロー管により主電極間に印加されるパルス電圧と
により、始動の可否が決定され、これら三者の相乗効果に始動性が改善されたと考えられる。
【0020】
また、各抵抗の値を変化させて実験をした結果、以下のことが判明した。
(1)紫外線放電管電流制限抵抗のRdが400KΩを越えると、始動パルスが出ていないとき、電源電圧180Vのみで放電が持続しなくなるため、また、紫外線放電管電流制限抵抗のRdが60KΩ未満では、紫外線放電管の寿命がランプ寿命より短くなるため、紫外線放電管電流制限抵抗のRdは、60KΩ以上400KΩ以下が望ましい。
(2)RaとRdの並列接続合成抵抗のRo(Ro=(Ra×Rd)/(Ra+Rd))を15KΩ未満とすると始動パルス電圧が低下し、発光管の主電極放電が起こらなくなり、また、RaとRdの並列接続合成抵抗のRoが45KΩを越えると、補助電極の主電極間放電移行への寄与が低下し、いずれも始動電圧が上昇することがわかった。従って、Roは15KΩ以上45KΩ以下が望ましい。
【0021】
【発明の効果】
以上のように、この発明の好適な実施の形態によれば、外管内に金属ハロゲン化物が封入され、補助極を持つ発光管とこの発光管を始動させるためのグロー管が配設されたメタルハライドランプにおいて、紫外線を放射する紫外線放電管をその電流制限抵抗(RdKΩ)を介して発光管に並列に接続してなり、発光管の補助放電電流制限抵抗を(RaKΩ)としたとき、Rdを60KΩ〜400KΩとし、RaとRdの並列合成抵抗Roを15KΩ〜5KΩとしたので、発光管製造上の放電空間の放電の容易性のバラツキ及び電極のグロー放電からアーク放電へのバラツキを同時に解決し、始動電圧の低下及び始動時間のバラツキを小さくすることができる。
具体的には、AC200Vの電源及びチョークコイルバラストを使用して点灯させるメタルハライドランプにおいて、始動電圧を低くでき、始動時間のバラツキを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態を示す回路図。
【図2】 従来の技術を示す回路図。
【図3】 従来の技術を示す回路図。
【図4】 従来の技術を示す回路図。
【符号の説明】
1 外管、2 発光管、3 金属フィラメント、4 抵抗、5 抵抗、6 バイメタルスィッチ、7 主電極、8 主電極、9 補助電極、10 安定器、11 交流電源、12 点灯管、13 紫外線放電管、14 抵抗。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in starting characteristics of a metal vapor discharge lamp. In particular, the present invention relates to an improvement in starting characteristics of a metal halide lamp.
[0002]
[Prior art]
A metal vapor discharge lamp such as a metal halide lamp has a color rendering property higher than that of a mercury lamp, but has a drawback that a high starting voltage is required. For this reason, it is desired to reduce the starting voltage as much as possible in consideration of safety.
In this regard, as a means for reducing the starting voltage, a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-216230 is known. In this method, a metal filament coil is provided in the outer tube, and the starting voltage is lowered by irradiating the arc tube with ultraviolet rays emitted from the metal filament coil.
[0003]
2 and 3 are circuit diagrams of a metal halide lamp described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-216230.
In the figure, 1 is an outer tube made of hard glass, 2 is an arc tube made of quartz glass, 3 is a metal filament for ultraviolet radiation, 4 is a resistor for adjusting the heating power of the metal filament, and 5 is a glow discharge. Resistor 6, bimetal switch 6, main electrode 7 and 8, auxiliary electrode 10, ballast 10, AC power source 11, lighting tube 12, the same principle as the fluorescent lamp lighting tube Generate a pulse voltage.
[0004]
Next, the operation will be described.
When a voltage is applied from the AC power supply 11, a current flows through the metal filament 3 and the metal filament is heated. The heated metal filament 3 emits light and emits ultraviolet rays. Here, since the metal filament 3 is disposed at a position where the emitted ultraviolet light strikes the arc tube 2, the ultraviolet ray is applied to the arc tube.
Then, the auxiliary discharge starts in the arc tube irradiated with ultraviolet rays, and the auxiliary discharge eventually develops into the main discharge, and the arc tube emits light.
Here, the reason why the auxiliary discharge is generated by the irradiation of ultraviolet rays will be described with reference to the description of Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-216230.
The reason why the starting voltage of the metal halide lamp is high is considered to be that an impurity gas (for example, HI) generated due to moisture or the like brought into the arc tube by the halide captures free electrons. By the way, when an arc tube is irradiated with ultraviolet rays, electrons are emitted from the electrodes, and ionization of mercury or a rare gas occurs, resulting in an increase in the number of generated free electrons. Furthermore, ultraviolet rays are considered to dissociate impure gas molecules such as HI. As a result, the dissociated impure gas tends to adhere to the tube wall of the arc tube, and therefore the amount of impure gas in the discharge space is reduced. The starting voltage is considered to decrease due to the two effects described above (end of citation).
[0005]
As described above, the prior art makes it possible to start a metal halide lamp with a low starting voltage without using a high voltage pulse due to the action of ultraviolet rays emitted from the metal filament 3.
On the other hand, when there is a lot of impure gas in the arc tube, even if auxiliary discharge occurs, it may not shift to main discharge.
Therefore, in preparation for this case, a lighting tube 12 is provided as shown in FIG. That is, since the ultraviolet radiation by the metal filament 3 is insufficient, a pulse voltage generated with the operation of the lighting tube is added to shift the auxiliary discharge to the main discharge.
[0006]
FIG. 4 shows a metal halide lamp disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 55-130064. Hereinafter, FIG. 4 will be described with reference to the description of Japanese Patent Laid-Open No. 55-130064.
In FIG. 4, a starting series circuit is connected. This series circuit is formed by connecting a lighting tube 17 and an impedance element, for example, a current limiting resistor 4 and a bimetal switch 6 as a normally closed thermoresponsive switch in series. Therefore, this series circuit is interposed so as to be parallel to the arc tube 2 that is lit. When the electrode bimetal is heated by glow discharge, the lighting tube 17 closes between the contacts 17a and 17b, and then the electrode bimetal cools. Therefore, the lighting tube 17 is a known lighting tube that opens the contacts 17a and 17b. Inside, at least one kind of gas such as neon, argon and helium is sealed, and the lighting tube 17 regulates the gas pressure of the sealed gas to 15 Torr or less so as to generate a pulse voltage of 1000 V or more. It is. Further, the bimetal switch 6 is arranged in the outer tube bulb 1 at a position closer to the arc tube 2 side than the lighting tube 17 so as to open by receiving heat from the arc tube 2 side. It has become.
The metal halide lamp based on such a configuration is connected to the mercury lamp ballast 10 and is used for lighting. However, since the ambient temperature is low at the time of starting, the bimetal switch 6 is closed. 6, a current corresponding to the supply voltage from the ballast 10 flows through the resistor 4 and the lighting tube 17. In the lighting tube 17, because of the glow discharge, the electrode bimetal is heated and deformed, and once the contacts 17a and 17b are closed, the electrode bimetal cools and then returns, so that between the contacts 17a and 17b. Is released. A kick voltage associated with the opening operation of the contacts 17a and 17b is applied as a pulse voltage between the electrodes 7 and 8 of the arc tube 2, and a pulse voltage corresponding to the inductance component L of the ballast 10 is generated. Since this is superimposed on the supply voltage, discharge is started between the electrodes 7 and 8 of the arc tube 2.
When the arc tube 2 starts arc discharge, since the discharge voltage in the arc tube 2 at this time is lower than the glow discharge start voltage of the lighting tube 17, the lighting tube 17 starts glow discharge again. There is no. When the discharge of the arc tube 2 becomes stable, the arc tube 2 generates heat, and the bimetal switch 6 disposed close to the arc tube 2 is heated by the arc tube 2 to open a contact. Therefore, in order to maintain the energization circuit to the lighting tube 17, that is, the state in which the series circuit is opened, no pulse voltage is generated even when the lighting tube 17 is closed, and the lamp is extinguished or the resistance is reduced. 4 heat loss is prevented.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61-216230 applies light (ultraviolet rays), which heats the filament at the time of starting, to the arc tube to facilitate the starting. However, it is mainly possible to suppress the starting variation due to electrode variations. Can not.
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 55-130064 discloses a metal halide lamp using a glow tube or a thermally responsive switch (bimetal switch). However, there are variations in electrodes, infilled gas, and mixed impure gas. It is not possible to suppress the variation in startability due to.
That is, since the conventional metal halide lamp has practical variations in production, the starting characteristics vary.
[0008]
In general, when starting a metal halide lamp, a glow discharge occurs between the main electrodes, which increases the discharge current, heats the main electrode, increases the electron emission of the electrode, and the arc applied voltage becomes higher than the abnormal glow discharge voltage. Transition to discharge and the lamp starts. Here, the auxiliary discharge between the auxiliary electrode and the auxiliary electrode adjacent to the auxiliary electrode is only on one side, but it reduces the abnormal glow discharge voltage. Also, ultraviolet rays (especially, Hg resonance lines are effective) in the arc tube create an ionization state that facilitates discharge between the main electrodes of the arc tube. In addition, it is preferable that the lamp application voltage is not a pulse, but it is actually expensive and a starting pulse is used. Some lamps do not start when the voltage applied to the lamp is 200V (AC) alone (the variation is large).
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to improve the starting characteristics of a metal vapor discharge lamp.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A metal vapor discharge lamp according to the present invention includes an outer tube, an arc tube disposed in the outer tube , a pair of main electrodes, and an auxiliary electrode for assisting discharge between the main electrodes, and the outer tube. A normally closed bimetal switch that opens and closes by heat from the arc tube, and is disposed in the outer tube, and is connected in parallel to the arc tube via the normally closed bimetal switch and an ultraviolet discharge tube current limiting resistor. A UV discharge tube that radiates UV light to the outer tube and a starter component that is connected to the series circuit of the UV discharge tube current limiting resistor and the UV discharge tube in parallel via the current limiting resistor to start the arc tube The auxiliary electrode is provided adjacent to one main electrode, and is connected to the other main electrode through an auxiliary discharge current limiting resistor and a normally closed bimetal switch in the outer tube. To do.
[0011]
In addition, the resistance value of the ultraviolet discharge tube current limiting resistor is 60 KΩ or more and 400 KΩ or less.
[0012]
The resistance value of the ultraviolet discharge tube current limiting resistor is Rd, and the resistance value of the parallel connection combined resistance of the ultraviolet discharge tube current limiting resistor and the auxiliary discharge current limiting resistor is Ro (Ro = (Ra × Rd) / (Ra + Rd). ), Ro is set to 15 KΩ or more and 45 KΩ or less.
[0013]
In the metal vapor discharge lamp according to the present invention, the ultraviolet discharge tube is a low-pressure mercury discharge lamp in which at least mercury is sealed, cold cathodes are provided at both ends, and ultraviolet transmissive glass is provided.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a circuit diagram of an electric vapor discharge lamp according to the present embodiment.
1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, and 11 in the figure are the same or equivalent parts as in the conventional example.
Here, an example relating to improvement of startability (starting voltage, starting time) of the metal halide lamp is shown.
FIG. 1 shows an arc tube 2 which has a main electrode 7 and an auxiliary electrode 9 at one end and a main electrode 8 at the other end, and is filled with a rare gas such as metal halide, argon gas, and mercury. A glow tube 12 (or a heat responsive switch (not shown) having the same function as the glow tube 12) serving as a starting part for generating a pulse voltage for starting the arc tube 2 is provided, and the auxiliary electrode 9 is The glow tube 12 (or a thermally responsive switch) serving as a starting part is connected in parallel to the arc tube via the current limiting resistor 4 and connected to one end of the arc tube 2 via the auxiliary discharge current limiting resistor 5. A metal halide lamp is shown.
Then, an ultraviolet discharge tube 13 that radiates ultraviolet rays into the outer tube 1 is disposed so that the ultraviolet rays from the ultraviolet discharge tube 13 strike the arc tube 2, and the ultraviolet discharge tube 13 is an ultraviolet discharge tube current limiter. The arc tube is connected in parallel via a resistor 14 and a bimetal switch 6.
[0015]
Further, when the resistance value of the ultraviolet discharge tube current limiting resistor is Rd and the resistance value of the auxiliary discharge current limiting resistor is Ra, Rd is 60 KΩ or more and 400 KΩ or less, and the resistance value Ro ( The value of Ro = (Ra × Rd) / (Ra + Rd)) is set to 15 KΩ or more and 45 KΩ or less.
[0016]
In the metal halide lamp of this embodiment, ultraviolet rays from the ultraviolet discharge tube always keep the discharge space in the arc tube in a stable ionization state, and the parallel connection combined resistance Ro of the auxiliary discharge current limiting resistor Ra and the ultraviolet discharge tube current limiting resistor Rd The selected value promotes a decrease in the discharge start voltage of the electrode due to the discharge between the auxiliary electrode and the main electrode, and acts to supply a start pulse sufficient for the discharge between the main electrodes.
[0017]
The ultraviolet discharge tube 13 is a low-pressure mercury discharge lamp in which at least mercury is enclosed and cold cathodes are provided at both ends.
The ultraviolet discharge tube 13 has an ultraviolet transmission part made of, for example, an ultraviolet transmission glass.
The ultraviolet discharge tube 13 may be entirely formed of ultraviolet transmissive glass, or a portion of the ultraviolet discharge tube 13 may be provided with an ultraviolet transmissive glass portion. In the present embodiment, it is assumed that the entire ultraviolet discharge tube 13 is an ultraviolet transmissive glass.
The ultraviolet discharge tube 13 is disposed at a position where the emitted ultraviolet rays hit the arc tube.
When a voltage is applied to the ultraviolet discharge tube 13, the ultraviolet discharge tube 13 starts to discharge and emits ultraviolet rays. Since the ultraviolet discharge tube 13 is made of ultraviolet transmissive glass, the luminous tube 2 can be irradiated with this ultraviolet ray.
Here, since the ultraviolet discharge tube 13 can emit more ultraviolet rays than a conventional metal filament, the amount of ultraviolet rays irradiated to the arc tube 2 is increased, and the starting voltage can be suppressed lower. In addition, the starting time can be shortened. Thereafter, according to the same principle as in the conventional example, the irradiated ultraviolet light promotes the generation of auxiliary discharge in the arc tube, and the pulse voltage generated by the operation of the glow tube 12 shifts the auxiliary discharge to the main discharge.
Here, the ultraviolet discharge tube 13 is made of ultraviolet transmissive glass having a spectral transmittance of ultraviolet rays of 250 to 260 nm of 10% or more, and the power during glow discharge is 0.5 watts or more. desirable.
In order to ionize mercury atoms, it is necessary to irradiate light with energy slightly higher than the ionization voltage. However, this light has a wavelength close to that of vacuum ultraviolet rays and is not suitable for practical use.
For this reason, as a method of ionizing mercury atoms, a method of causing cumulative ionization by applying light of the lowest excitation level is conceivable. This is because when the light with the lowest excitation level is applied to the mercury atom, excitation of the outermost electron occurs, this electron collides with other atoms continuously, and another electron is excited by this collision. As described above, a phenomenon (accumulation ionization) in which excitation occurs one after another and electrons are finally ionized is used.
In the mercury atom, the wavelength of light at the excitation level is 253.7 nm, and therefore light of 250 to 260 nm is applied to mercury in the arc tube here. Alternatively, light having a wavelength of 185.0 nm may be applied as excitation level light.
[0018]
Examples will be described below.
Scandium iodide, sodium mercury iodide, and rare gas argon 50 Torr were sealed in a quartz arc tube having an inner diameter of 1.95 cm and a length between main electrodes of 4.5 cm. A prototype 400W metal halide lamp with a glow tube, UV discharge tube and UV discharge tube current limiting resistor (Rd = 100KΩ), auxiliary discharge limiting resistor (Ra = 30KΩ), and glow tube current limiting resistor (200KΩ) in the outer tube was produced. . A comparative example without the ultraviolet discharge tube having the same specifications as this example was also prototyped. In addition, a comparative example in which the auxiliary electrode was not used with the same specifications as this example was also prototyped.
In the experiment, a start-up test was performed at a room temperature (25 ° C.) and −10 ° C. with a general choke coil ballast, AC 60 Hz, and a power supply voltage of 180 V. It is necessary to turn on a metal halide lamp with a 200V power supply at commercial frequency. However, it is necessary to turn it on with an inexpensive choke ballast in consideration of the power supply voltage drop, and the experiment was conducted at 180V. It was.
As a result, all of the prototypes in the examples were reliably started.
On the other hand, all of the comparative examples having the same specifications as the example and having no ultraviolet discharge tube started at room temperature, but about 30% of the lamps did not start at -10 ° C.
Moreover, in the comparative example which does not use an auxiliary electrode with the same specification as the example, about 10% at room temperature and 55% at −10 ° C. did not start.
Figure 0003863332
[0019]
This example is
(1) a decrease in the abnormal glow discharge voltage of the main electrode adjacent to the auxiliary electrode;
(2) ionization between main electrodes by an ultraviolet discharge tube;
(3) The possibility of starting is determined by the pulse voltage applied between the main electrodes by the glow tube, and it is considered that the startability is improved by the synergistic effect of these three.
[0020]
In addition, as a result of experiments with different resistance values, the following was found.
(1) If the Rd of the UV discharge tube current limiting resistor exceeds 400 KΩ, the discharge will not be sustained only with the power supply voltage of 180 V when no starting pulse is issued. Also, the Rd of the UV discharge tube current limiting resistor is less than 60 KΩ. Then, since the life of the ultraviolet discharge tube is shorter than that of the lamp, the ultraviolet discharge tube current limiting resistance Rd is preferably 60 KΩ or more and 400 KΩ or less.
(2) When Ro (Ro = (Ra × Rd) / (Ra + Rd)) of the combined resistance of Ra and Rd in parallel is less than 15 KΩ, the starting pulse voltage decreases, and the main electrode discharge of the arc tube does not occur. It has been found that when the combined resistance Ro of Ra and Rd exceeds 45 KΩ, the contribution of the auxiliary electrode to the discharge between the main electrodes decreases, and the starting voltage increases in any case. Therefore, Ro is preferably 15 KΩ or more and 45 KΩ or less.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to a preferred embodiment of the present invention, a metal halide in which a metal halide is enclosed in an outer tube and an arc tube having an auxiliary electrode and a glow tube for starting the arc tube are disposed. In the lamp, an ultraviolet discharge tube that emits ultraviolet rays is connected in parallel to the arc tube via its current limiting resistor (RdKΩ), and when the auxiliary discharge current limiting resistor of the arc tube is (RaKΩ), Rd is 60 KΩ. and ~400Keiomega, since the parallel combined resistance Ro of the Ra and Rd and 15KΩ~ 4 5KΩ, simultaneously solving the variation from a glow discharge to an arc discharge ease of dispersion and electrodes of the discharge in the discharge space on the arc tube production In addition, it is possible to reduce the decrease in the starting voltage and the variation in the starting time.
Specifically, in a metal halide lamp that is lit using an AC 200V power source and a choke coil ballast, the starting voltage can be lowered and the variation in the starting time can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional technique.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a conventional technique.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional technique.
[Explanation of symbols]
1 outer tube, 2 arc tube, 3 metal filament, 4 resistor, 5 resistor, 6 bimetal switch, 7 main electrode, 8 main electrode, 9 auxiliary electrode, 10 ballast, 11 AC power source, 12 lighting tube, 13 UV discharge Tube, 14 resistance.

Claims (4)

外管と、
この外管内に配置され、一対の主電極と、これらの主電極間の放電を補助する補助電極とを有する発光管と、
前記外管内に配置され、前記発光管からの熱により開閉する常閉型バイメタルスイッチと、
前記外管内に配置され、前記常閉型バイメタルスイッチと、紫外線放電管電流制限抵抗とを介して前記発光管に並列に接続され、発光管に紫外線を放射する紫外線放電管と、
前記外管内に配置され、前記紫外線放電管電流制限抵抗と紫外線放電管との直列回路に、電流制限抵抗を介して並列に接続され、前記発光管を始動させる始動部品とを備え、前記補助電極は前記一方の主電極に隣接して設けられ、前記外管内にて補助放電電流制限抵抗と前記常閉型バイメタルスイッチとを介して前記他方の主電極に接続していることを特徴とする金属蒸気放電灯。
An outer tube,
An arc tube disposed in the outer tube and having a pair of main electrodes and an auxiliary electrode for assisting discharge between the main electrodes ;
A normally closed bimetal switch disposed in the outer tube and opened and closed by heat from the arc tube;
An ultraviolet discharge tube disposed in the outer tube, connected in parallel to the arc tube via the normally closed bimetal switch, and an ultraviolet discharge tube current limiting resistor, and emitting an ultraviolet ray to the arc tube;
The auxiliary electrode, which is disposed in the outer tube, is connected in parallel to the series circuit of the ultraviolet discharge tube current limiting resistor and the ultraviolet discharge tube via a current limiting resistor, and starts the arc tube. Is provided adjacent to the one main electrode, and is connected to the other main electrode through the auxiliary discharge current limiting resistor and the normally closed bimetal switch in the outer tube. Steam discharge lamp.
前記紫外線放電管電流制限抵抗の抵抗値を60KΩ以上400KΩ以下としたことを特徴とする請求項1記載の金属蒸気放電灯。The metal vapor discharge lamp according to claim 1, wherein a resistance value of the ultraviolet discharge tube current limiting resistor is set to 60 KΩ or more and 400 KΩ or less. 前記紫外線放電管電流制限抵抗の抵抗値をRdとし、紫外線放電管電流制限抵抗と補助放電電流制限抵抗との並列接続合成抵抗の抵抗値をRo(Ro=(Ra×Rd)/(Ra+Rd))とした場合、Roを15KΩ以上45KΩ以下にしたことを特徴とする請求項2記載の金属蒸気放電灯。The resistance value of the ultraviolet discharge tube current limiting resistor and Rd, the resistance of the parallel connection combined resistance of the UV discharge tube current limiting resistor and the auxiliary discharge current limiting resistor Ro (Ro = (Ra × Rd ) / (Ra + Rd)) The metal vapor discharge lamp according to claim 2, wherein Ro is set to 15 KΩ or more and 45 KΩ or less. 紫外線放電管は、少なくとも水銀が封入され、両端に冷陰極を有し、紫外線透過ガラスを有する低圧水銀放電灯であることを特徴とする請求項1記載の金属蒸気放電灯。  2. The metal vapor discharge lamp according to claim 1, wherein the ultraviolet discharge tube is a low-pressure mercury discharge lamp in which at least mercury is sealed, cold cathodes are provided at both ends, and ultraviolet transmissive glass is provided.
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