JP4053855B2 - 高圧放電ランプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧放電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧放電ランプ、例えば、メタルハライドランプとしては、特開平６−１９６１３１号公報や特開平１０−２９４０８５号公報などに記載されたものが知られている。
メタルハライドランプの構造について、図３を用いて説明する。
【０００３】
図３に示すように、メタルハライドランプは、内部の放電空間に一対の電極（不図示）が対向配置されてなる発光管１３０と、この発光管１３０を囲む防爆用としてのスリーブ１５０とを有しており、その発光管１３０がスリーブ１５０を支持するために設けられた一対の支持部材１４０、１４５の間で支持されている。支持部材１４０、１４５は、ともに金属製の薄板である。
【０００４】
発光管１３０は、上下の各細管部１３２、１３３からそれぞれ延出された給電体１３４、１３５を備えており、支持部材１４０、１４５の外側でステム線１２１、１２２がそれぞれ接続されて給電されるようになっている。
さらに、発光管１３０の表面には、ランプの始動を補助するための始動用導線１６５が近接または接触して配されている。始動用導線１６５の上側の端は、上側の支持部材１４０と細管部１３２との間の領域で給電体１３４に溶接されている。始動用導線１６５は、上下の細管部１３２、１３３に略１／２ターン巻回されることにより、発光管１３０に架設されている。始動用導線１６５の下側の端は、細管部１３３に巻回された状態で自由端の形で止められており、電気的にどことも接続されていない状態におかれている。
【０００５】
このように、メタルハライドランプは、発光管１３０、支持部材１４０、１４５および上記他の部品が、下端部に口金１２０が取り付けられた外管１１０内に収納され構成されている。
ところで、上記図３のように架設された始動用導線１６５は、劣化などにより発光管１３０が破損してしまった場合に、露出した電極と始動用導線１６５との間で不所望の放電を生じ、外部に接続された安定器などを破損してしまう場合がある。そこで、メタルハライドランプにおいては、始動用導線１６５と給電体１３４との間に抵抗素子などの限流素子やヒューズが挿入された構造を有するものが開発されつつある。この構造について、図４を用いて説明する。
【０００６】
図４に示すように、発光管１３０の細管部１３２から延出された給電体１３４は、支持部材１４０を貫いて上方向に挿通されている。この給電体１３４における支持部材１４０を貫通した部分には、抵抗素子１６２の一方のリードが接続されている。そして、抵抗素子１６２のもう一方のリードには、始動用導線１６１が接続されている。
【０００７】
始動用導線１６１は、支持部材１４０と接しないように、そこに設けられている孔１４０ａを通って、支持部材１４０の下部領域（発光管１３０の本体部１３１が設けられている領域）に導出されている。ここで、発光管１３０の本体部１３１と支持部材１４０を挟んだ反対側に抵抗素子１６２が配されているのは、ランプ点灯時に本体部１３１が発する熱から抵抗素子１６２を保護するためである。
【０００８】
このように始動用導線１６５と給電体１３４との間に抵抗素子１６２などの限流素子が挿入されたメタルハライドランプでは、劣化などにより発光管１３０が破損してしまった場合にも、発光管１３０内に収納された電極１３７と始動用導線１６５との間で不所望の放電が発生するのをある程度抑制することができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−１９６１３１号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開平１０−２９４０８５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構造のメタルハライドランプでは、発光管１３０の本体部１３１が破損した場合、始動用導線１６１と支持部材１４０との間で放電を生じることがある。このように始動用導線１６１と支持部材１４０との間で放電を生じた場合には、本体部１３１の破損時に始動用導線１６１と電極１３７との間の放電を抑制するために設けられた抵抗素子１６２が機能しないことになり、始動用導線１６１と電極１３７との間でも放電を生じてしまう。
【００１２】
そして、メタルハライドランプにおいて、始動用導線１６１と電極１３７との間で放電を生じた場合には、過大な電流が流れることになり、ランプの外部に接続されている安定器などの破壊に至ることもある。
本発明は、このような問題を解決しようとなされたものであって、発光管の外囲器などが破損した場合にあっても、限流素子またはヒューズを十分に機能させることができて、ランプ内部で不所望の放電が生じず、安全性および経済性に優れる高圧放電ランプを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る高圧放電ランプは、内部に一対の電極が配置されるとともに、各電極に給電する一対の給電体が両端部から延出された発光管と、前記発光管を囲むスリーブと、前記スリーブの少なくとも一方の端部に設けられ、且つ前記スリーブを支持するための導電性を有する支持部材と、前記発光管に近接または接触して配置された始動用導線とが外管内に収納されてなる高圧放電ランプであって、始動用導線は、絶縁された状態で前記支持部材を挿通しているとともに、限流素子またはヒューズを介した状態で前記給電体と電気的に接続されており、発光管の外囲器は、セラミック材料からなることを特徴とする。
【００１４】
この高圧放電ランプでは、絶縁された状態で始動用導線が支持部材を挿通しているので、劣化や誤使用が原因で発光管の外囲器が破損した場合にも、始動用導線と支持部材との間で不所望の放電を生じることがなく、もって、限流素子またはヒューズが十分な機能を果たし、発光管の破損により露出した電極と始動用導線との間でも不所望の放電を生じることがない。よって、本発明の高圧放電ランプは、発光管の外囲器などが破損した場合であっても、安定器などを破損することがなく、安全性および経済性に優れる。
【００１５】
なお、ここでいう絶縁とは、発光管の外囲器が破損した場合にも始動用導線と支持部材との間で放電が発生しないためのものであって、通常のランプ点灯時における絶縁だけを指すものではない。
また、上記高圧放電ランプにおいては、始動用導線と支持部材との間における絶縁をより確実なものとするために、支持部材に設けられた絶縁体を始動用導線が貫通しており、始動用導線と支持部材との間に絶縁体が介在していることが望ましい。
【００１６】
上記構成の高圧放電ランプでは、発光管の破損時に電極と始動用導線との間で不所望の放電が生じるのをより確実に抑制するために、電極と始動用導線との間の直線距離を電極間の距離よりも短くしておくことが望ましい。
【００１７】
上記高圧放電ランプにおいて、限流素子とは、抵抗素子やコンデンサ素子のことを指している。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の実施の形態に係るメタルハライドランプについて、図１および図２を用いて説明する。図１は、メタルハライドランプ１の構成を示す側面図（一部断面図）であり、図２は、その中で発光管３０およびその周辺の構成を示す詳細図である。
【００１９】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係るメタルハライドランプ１は、対向する一対の支持部材４０、４５の間の空間に後述のステム線２１，２２により発光管３０が支持され、この状態で外管１０に収納されている。一対の支持部材４０、４５の間における発光管３０の外側には、防爆用としての石英ガラスからなるスリーブ５０が、支持部材４０、４５のそれぞれの爪部４０ａ、４５ａを用いて取り付けられている。支持部材４０、４５は、金属製の薄板からなるものであって、発光管３０との位置関係については、後述する。
【００２０】
外管１０には、その下端部にＥ型の口金２０が取り付けられており、メタルハライドランプ１は、これにより外部ソケットに取り付けられるようになっている。
発光管３０は、その外囲器が円筒型をした本体部３１と、その両端部に設けられた細管部３２、３３とからなる。細管部３２、３３の寸法は、例えば、外径が２〜５ｍｍ、厚みが０．５〜２．０ｍｍである。細管部３２、３３は、アルミナを含有するセラミック製の材料からなる。
【００２１】
本体部３１の内部空間（放電空間）には、互いに間隔をあけた状態で対向配置されたタングステン（Ｗ）からなる２つの電極３６、３７が配置されているとともに、緩衝ガスとしての水銀、始動用希ガスとしてのアルゴンガスおよび発光金属としての金属ハロゲン化物が封入されている。
なお、内部空間内への封入物質中にランプ始動性向上のために放射性物質であるプロメシウム（Ｐｍ）が混在されることがあったが、現在では、環境問題などから使用されないようになってきており、本実施の形態に係るメタルハライドランプ１にあっても、プロメシウムを内部空間中に混在させていない。
【００２２】
細管部３２、３３内には、一端部が電極に電気的に接続され、且つ他端部が細管部３２、３３の外部に導出した給電体３４、３５がガラスフリットによって封着されている。ただし、細管部３２、３３の内部において、ガラスフリットが封着されているのは、本体部３１とは反対側の端部のみである。よって、細管部３２、３３における本体側３１の内面とそれぞれの給電体３４、３５もしくは電極３６、３７との間には、約０．０５ｍｍの隙間が存在する。
【００２３】
給電体３４、３５は、導電性のサーメットと、ニオブ（Ｎｂ）を主成分とする合金材料とからなる。
給電体３４、３５のうち、細管部３２、３３の外部に位置しているのは、ニオブである。
給電体３４は、支持部材４０よりも上部の空間において、ステム８０から延出されたステム線２１と接続されている。
【００２４】
また、支持部材４０よりも上部の空間における給電体３４には、抵抗素子６２の一方のリードが接続されている。抵抗素子６２におけるもう一方のリードには、モリブデン（Ｍｏ）からなる直径０．２ｍｍの始動用導線６１が接続されている。始動用導線６１と抵抗素子６２とは、ランプ始動時における始動の補助を行なうために設けられているものであって、あわせて始動用導体６０を構成するものである。始動用導線６１の取り回しについては、後述する。
【００２５】
なお、抵抗素子６２が支持部材４０よりも上部の空間に設けられているのは、ランプ点灯時において発光管３０の本体部３１から発せられる熱（約１０００℃）から抵抗素子６２を保護するためである。
給電体３５は、支持部材４５の下部空間において、ステム８０から延出されたステム線２２と接続されている。
【００２６】
（支持部材４０、４５と発光管３０との配置について）
次に、支持部材４０、４５と発光管３０および始動用導体６０との配置、取り回しに付いて、図２を用いて説明する。図２では、便宜上、スリーブ５０を省略している。
図２（ａ）に示すように、発光管３０は、本体部３１と細管部３２、３３とが支持部材４０と支持部材４５との間に位置している。支持部材４０、４５の縁端部には、折り曲げ部４０ｃ、４５ｃが形成されており、この折り曲げ部４０ｃ、４５ｃにより、外管１０内で支持部材４０、４５がガタツキを生じないようになっている。
【００２７】
発光管３０の給電体３４は、上側の支持部材４０を挿通して、その上部空間に導出されており、その挿通部分の近傍において支持部材４０に固着されている。支持部材４０への給電体３４の固着は、製造のし易さを確保するために溶接によりなされている。
また、支持部材４０の上方に導出された給電体３４には、ステム線２１が接続されているとともに、始動用導体６０を構成する抵抗素子６２の一方のリードが接続されている。抵抗素子６２のもう一方のリードには、始動用導線６１が接続されている。
【００２８】
支持部材４０には、穿設された孔（不図示）に絶縁体７５が嵌着されており、始動用導線６１は、この絶縁体７５を貫いて支持部材４０を挿通し、その下方に導出されている。支持部材４０の下方に導出された始動用導線６１は、上側の細管部３２に約１／２ターン巻回された後、本体部３１の外周面に沿って配され、下側の細管部３３に約１／２ターン巻回されている。始動用導線６１の下側の端部は、上述のように、電気的にどことも接続されていない。
【００２９】
一方、下側の給電体３５は、下側の支持部材４５の略中央を上下に貫くように設けられた絶縁体７０の内部を挿通して支持部材４５の下部空間に導出されている。導出された給電体３５は、溶接によりステム線２２と接続されている。
上記絶縁体７５は、セラミックなどの耐熱材料からなり、支持部材４０と始動用導線６１との絶縁距離を５ｍｍ以上確保できるような構成とした。
（始動用導体６０の取りまわしによる優位性）
上述のように配置、取り回しによって始動用導体６０が設けられたメタルハライドランプ１の優位性について、図２（ｂ）を用いて説明する。
【００３０】
図２（ｂ）に示すように、始動用導体６０を備えるメタルハライドランプ１では、ランプ始動時において、正弦波の交流電圧に重畳して印加されるパルス電圧によって始動用導線６１と給電体３５または電極３７との間で大きな電位差が生じ、給電体３５または電極３７と始動用導線６１とが互いの最接近部近傍で微放電を開始する。メタルハライドランプ１では、この放電を起点として、電極３６と電極３７との間で放電を発生する。
【００３１】
始動後におけるメタルハライドランプ１には、上記パルス電圧の印加が停止され、正弦波の交流電圧だけが印加されることになり、点灯中に始動用導体６０が実質的に機能することはない。つまり、正常に点灯しているメタルハライドランプ１にあっては、上記図４のように支持部材１４０と始動用導線１６１との間に絶縁体が挿設されていなくても、この間における放電の発生という問題を生じることはない。
【００３２】
一方、メタルハライドランプの使用が長期に及び、発光管３０の劣化が進展していくと、セラミック製の外囲器３０ａが破損することがある。外囲器３０ａが破損すると、内部に封入されていた希ガスおよび金属ハロゲン化物が外囲器３０ａ外に放出され、放電を維持することができなくなって、メタルハライドランプの点灯が停止する。
【００３３】
放電が停止したメタルハライドランプには、外部に接続された駆動回路が自動的にランプ始動を開始させようとして、正弦波の交流電圧に重畳してパルス電圧を電極３６、３７間に印加する。このとき、電極３６、３７および始動用導線６１の全てが同一気体中に存在するので、放電は、これらの中で最短距離をおいて位置する電極３７と始動用導線６１との間で生じる。ただし、始動用導線６１と給電体３４との間には、抵抗素子６２が挿入されているので、抵抗素子６２の電流制限作用により、アーク放電に至ることがない。
【００３４】
発光管３０の破損時には、支持部材４０と始動用導線６１との間にも抵抗素子６２の両端子間の電位差に相当する電圧がかかるが、支持部材４０の孔に絶縁体７５が嵌着され、その内部を始動用導線６１が挿通されている構成であるので、支持部材４０と始動用導線６１との間の絶縁距離を大きく確保できることになり、始動用導線６１と支持部材４０との間にも放電を生じることがない。
【００３５】
なお、支持部材４０と始動用導線６１との間の絶縁距離は、抵抗素子６２の両端子間の空間絶縁距離以上にしておくことが望ましい。これによって、抵抗素子６２の両端子間で絶縁破壊が起こらない限り、抵抗素子６２の電流制限作用を機能させることができる。よって、本実施の形態に係るメタルハライドランプ１では、発光管３０における外囲器３０ａが破損した場合であっても、始動用導体６０と発光管３０内部の電極３７との間で不所望の放電を生じることがなく、ランプに過大な電流が流れることがない。
【００３６】
従って、上記メタルハライドランプ１は、発光管３０の外囲器３０ａが破損した場合であっても、外部接続された安定器などの駆動回路を破損することがなく、安全性および経済性に優れる。
（その他の事項）
上記実施の形態は、本発明の特徴を説明するための一例であって、始動用導体６０の取り回しに係る本質部分以外は、これに限定を受けるものではない。
【００３７】
例えば、始動用導線６１の構成材料は、モリブデン（Ｍｏ）以外にタングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、鉄（Ｆｅ）あるいはこれらを含有する合金などであっても良いし、その線径も上記実施の形態と異なっていても良い。
また、電極および給電体の構成も特に限定されない。例えば、電極と給電体とは、単一の部材でもよい。
【００３８】
さらに、上記実施の形態では、メタルハライドランプを一例に説明をしたが、水銀ランプおよび高圧ナトリウムランプなどの高圧放電ランプであれば、上記実施の形態と同様に本発明の技術を適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の高圧放電ランプは、絶縁された状態で始動用導線が支持部材を挿通しているので、劣化や誤使用が原因で発光管における外囲器などが破損した場合であっても、始動用導線が電極および支持部材の両方と不所望の放電を生じることがなく、この放電に起因する過大な電流によって外部に接続された安定器などが破損することがないことから、安全性および経済性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る高圧放電ランプの側面図（一部断面図）である。
【図２】図１における始動用導線６１の取り回しを示す詳細図である。
【図３】従来の高圧放電ランプの側面図（一部断面図）である。
【図４】始動用導線と給電体との間に抵抗素子を挿入した構成のメタルハライドランプを示す部分詳細図である。
【符号の説明】
１．高圧放電ランプ
１０． 外管
２０． 口金
３０． 発光管
３６、３７． 電極
４０、４５． 支持部材
５０． スリーブ
６０． 始動用導体
６１． 始動用導線
６２． 抵抗素子
７０、７５． 絶縁体

Claims (3)

1. 内部に一対の電極が配置されるとともに、各電極に給電する一対の給電体が両端部から延出された発光管と、前記発光管を囲むスリーブと、前記スリーブの少なくとも一方の端部に設けられ、且つ前記スリーブを支持するための導電性を有する支持部材と、前記発光管に近接または接触して配置された始動用導線とが外管内に収納されてなる高圧放電ランプであって、
   前記始動用導線は、絶縁された状態で前記支持部材を挿通しているとともに、限流素子またはヒューズを介した状態で前記給電体と電気的に接続されており、
   前記発光管の外囲器は、セラミック材料からなる
   ことを特徴とする高圧放電ランプ。
2. 前記始動用導線は、前記支持部材に設けられた絶縁体を貫通しており、
   前記始動用導線と前記支持部材との間には、前記絶縁体が介在している
   ことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ。
3. 前記電極と始動用導線との間の直線距離は、前記電極間の距離よりも短い
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の高圧放電ランプ。

Images