JP4517261B2 - 高圧放電ランプ始動用グロースタータ、高圧放電ランプおよび高圧放電ランプ点灯装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧放電ランプ始動用グロースタータ、これを用いた高圧放電ランプおよび高圧放電ランプ点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水銀灯安定器適合形のメタルハライドランプは、水銀灯に較べて高効率であるとともに、高演色であることから、近時徐々に増加してきている。また、メタルハライドランプは、たとえば希土類金属などの発光金属のハロゲン化物をイオン化媒体として発光管内に封入しているため、その封入時に放電を妨げるＨ２Ｏといった不純物が混入しやすく、水銀灯に較べて始動しにくい。また、メタルハライドランプにおいては、始動ガスおよびバッファガスとしてアルゴンが封入されているが、始動性を向上させるために、希ガスの封入圧を低下させることが考えられる。ところが、希ガスの封入圧を下げると、点灯したときに電極物質のスパッタリングが生じやすく、そのため寿命中に発光管が黒化し、その結果として光束低下を招く。すなわち、ガス圧低下は、始動性の改善のためには有効であるが、光束維持率については問題がある。
【０００３】
以上のような事情から、たとえば水銀灯安定器適合形のメタルハライドランプのような高圧放電ランプにおいては、発光管を収納する外管の内部にグロースタータを発光管に対して並列的に接続してなる始動器を内蔵し、始動に際してグロースタータの動作によって安定器から始動パルス電圧を発生させて、これを発光管に印加するように構成したものが用いられている。しかし、点灯管のスイッチ動作により安定器から発生する始動パルス電圧を印加するだけでは始動に不十分であることから、始動を確実にするために、初期電子源として１４７Ｐｍを発光管内に封入することが知られている。ところが、１４７Ｐｍは放射性同位元素であるから、その管理および破棄などが容易でないという問題がある。
【０００４】
一方、発光管に紫外線を照射すると、発光管内に光電子が発生して高圧放電ランプの始動性が向上することが従来から知られている。たとえば、特開平１−１３４８４８号公報には、紫外線源を発光管に近接させて外管内に配置することが記載されている。この紫外線源は、ホウケイ酸ガラスまたは高シリカガラスからなる紫外光透過物質製の容器の内部に紫外線放射性の媒体を封入するとともに、単一の電極を封装してなり、たとえば紫外光透過物質製の容器の一部に容量結合された発光管の戻りリード線と、上記電極との間で高圧放電ランプの始動中に紫外線を発生し、この紫外線を発光管に照射して始動性を向上させている。（従来技術１）
また、実公昭６３−３０８６号公報には、グロースタータの内部に水銀を封入し、グロースタータの動作によって比較的低い始動パルス電圧を発生してメタルハライドランプを始動させるとともに、水銀蒸気放電によって紫外線を発生し、この紫外線を発光管に照射して始動電圧を低下させることが記載されている。（従来技術２）
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術２は、グロースタータ内に水銀を封入して水銀蒸気放電により紫外線を発生させるので、水銀封入工程が必要になるとともに、これを廃棄するときに問題がある。
【０００５】
なお、従来技術２においては、グロースタータの放電容器に石英ガラスを用いているため、グロースタータの製造設備の大幅な変更が必要になる。このため、グロースタータの製造が困難になるばかりでなく、高価になるという問題もある。この点については、石英ガラスに代えて通常の軟質ガラスを用いることにより水銀蒸気放電による波長２９７ｎｍ、３０２ｎｍおよび３１３ｎｍの紫外線を利用することも示唆されているが、従来から用いられている通常の軟質ガラスは、波長３００ｎｍ前後の紫外線を殆ど透過しないため、水銀を封入して多量の紫外線が発生するようにしない限り、波長３００ｎｍ以下で、しかも有効な量の紫外線を外部に透過させて発光管に照射することができない。このため、上述した理由をも勘案すると、実際上実施は困難である。
【０００６】
次に、従来技術１においては、たとえば水銀灯用安定器のように２次開放電圧が低い安定器を用いて高圧放電ランプを点灯する場合には、発光管に対する紫外線照射だけで確実に始動させることが困難である。そのため、紫外線照射に加えて始動パルス電圧を発生させたい場合には、紫外線源とグロースタータとを外管内に組み込む必要があり、部品点数が増加して高価になるばかりか、組み立てが面倒になる。
【０００７】
なお、従来技術１に用いられている紫外線透過物質製の容器には、硬質ガラスであるところのホウケイ酸ガラスまたは石英ガラスを用いている。いずれのガラスも軟質ガラスに較べると、加工性が悪く、しかも高価である。
【０００８】
本発明は、水銀を封入することなく、光電効果による始動性の向上に効果的な波長３００ｎｍ以下の紫外線を発生するとともに、安定器から始動パルス電圧を発生させることができる高圧放電ランプ始動用グロースタータ、これを用いた高圧放電ランプおよび高圧放電ランプ点灯装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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始動用グロースタータは、希ガス放電により発生する波長３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に透過し、波長３００ｎｍの紫外線の透過率が２０％以上である放電容器と；放電容器内に封装された少なくとも一方がグロー放電による発生熱で変位して互いに接触し得る一対の電極と；放電容器内に封入されてグロー放電により少なくとも波長３００ｎｍ以下を含む紫外線を放射するアルゴンを含む希ガスを主体とし、水銀を含まないイオン化媒体と；を具備していることを特徴としている。
【００１０】
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。
【００１１】
＜放電容器について＞
放電容器は、希ガス放電により発生する波長３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に透過し得るとともに、可視光透過性、耐火性および気密性を備えた材料であればどのようなものであってもよい。なお、「波長３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に透過し得る」とは、希ガス放電により発生する紫外線であって、かつ波長３００ｎｍ以下の紫外線の少なくとも一部の波長領域に該当する波長の紫外線を、発光管内に光電効果生じさせることができる程度の割合で透過するような紫外線透過性を有していればよいことを意味する。そして、このようなガラスの紫外線に対する透過性について透過率を用いて表現すれば、波長３００ｎｍの紫外線に対する透過率が約２０％以上である。ただし、好適には４０％以上である。また、「可視光透過性」とは、利用しようとする波長の可視光に対して実質的な透過率を有していることを意味し、したがって必ずしも一般的な可視光の波長域である３８０〜７８０ｎｍの全域にわたって実質的に透過しなければならないというようなものではない。
【００１２】
波長３００ｎｍの紫外線の透過率が２０％以上であれば、波長３００ｎｍ以下の紫外線が放電容器を透過して、発光管を照射することで光電効果により高圧放電ランプの始動を容易にするのに必要な２次電子を放出させることができる。
【００１３】
なお、上記の光学特性を有する材料が軟質ガラスである場合には、比較的製造が容易で安価に得ることができる。さらに、波長３００ｎｍの紫外線の透過率が４０％以上であると、放電容器を透過する紫外線の量が多くなるので、高圧放電ランプの始動が一層容易になるとともに、発光管からの離間距離を相対的に大きくすることができる。したがって、たとえば配光特性を低下させないためなどに対する高圧放電ランプ内におけるグロースタータの配置の自由度が大幅に増加する。
【００１４】
次に、上記のような所要の光学的特性を備えた材料の一例を以下に示す。すなわち、組成を特別に調整した軟質ガラス、硬質ガラス、石英ガラスおよび透光性セラミックスなどである。組成を特別に調整した軟質ガラスとしては、たとえばＮａ２Ｏ・ＣａＯ・５ＳｉＯを主成分とした組成を有するソーダライムガラスが好適し、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｋ２Ｏなどの副成分を含むことができる。しかし、Ｆｅ２Ｏ３などの不純物成分を少なく、たとえばＦｅ２Ｏ３を０．００１重量％以下にすれば、十分な紫外線透過性を示す。実用的には、Ｆｅ２Ｏ３は０．０１重量％程度であってもよい。さらに、２０ｐｐｍ程度にまで低減すれば、紫外線透過性は極めて良好になる。また、ＰｂＯ成分も紫外線透過性を阻害するので、実質的に含まないようにするとよい。
【００１５】
さらに、高圧放電ランプ始動用グロースタータの放電容器を波長３００ｎｍ以下の紫外線を透過し得る軟質ガラスを用いて形成する場合には、ガラスを相対的に安価に入手できる。また、従来、一般に使用されている高圧放電ランプ始動用グロースタータの製造設備および製造方法を基本的な変更なしに使用して製造することができる。このため、高圧放電ランプ始動用グロースタータを安価に供給することができる。
【００１６】
＜一対の電極について＞
一対の電極は、放電容器内に封装されていて、少なくとも一方がグロー放電による発生熱で変位して互いに接触し得るように構成されている。電極がグロー放電の発生熱で変位するように構成するためには、たとえば変位部分にバイメタルを用いることができる。
【００１７】
また、一対の電極は、グロー放電の持続時間がなるべく短くなるような適当な電極間距離に設定する。
【００１８】
さらに、一対の電極を所定の電極間距離を保持して放電容器内の所定の位置に封装するために、ステムを用いて予め所定の電極間距離に組み立てたマウントを使用することができる。ステムは、フレアステム、ビードステムなど適宜用いることができる。
【００１９】
さらにまた、ＢａＯなどの２次電子放出性の電子放射性物質およびまたはＢａ、Ｌａなどの電極活性剤を必要に応じて電極の表面に被着させることができる。
【００２０】
＜イオン化媒体について＞
イオン化媒体は、アルゴンを含む希ガスを主体とし、グロー放電により少なくとも波長３００ｎｍ以下を含む紫外線を放射し、水銀を含まないで、放電容器内に封入される。なお、「少なくとも波長３００ｎｍ以下を含む紫外線」とは、波長３００ｎｍ以下の紫外線を含んでいれば、波長３００ｎｍ超の波長域の紫外線を含んでいてもよいし、波長３００ｎｍ以下の紫外線のみであってもよいという意味である。
【００２１】
アルゴンは、波長３００ｎｍ以下の紫外線としてアルゴンイオンスペクトルであるところの２９６ｎｍを主として放射する。この波長域の紫外線は、放電容器を実質的に透過して、高圧放電ランプの発光管内の電極などに照射されると、電極などを構成するタングステンの仕事函数は４．５５ｅＶであるから、光電効果により２次電子を放出する。
【００２２】
また、波長２９６ｎｍの紫外線が発光管内のイオン化媒体のアルゴンに照射されると、アルゴンは共鳴により励起されて発光管内が非常に放電しやすくなり、高圧放電ランプの始動性を一層向上させる。このため、高圧放電ランプ始動用グロースタータにおいて、アルゴンを含む希ガスを主体とするイオン化媒体は、波長３００ｎｍ以下の紫外線発生源として甚だ効果的である。これに対して、水銀蒸気によって発生する紫外線は、波長がアルゴンの波長と一致しないため発光管内のアルゴンを励起することができない。
【００２３】
また、アルゴンを含む希ガスとしては、一般的にはアルゴンを用いるのが好適であるが、グロー放電電流を増加させる目的でアルゴンに水素またはプロパンなどの有機ガスなどを混合することができる。あるいは、アルゴンにネオンを加えた混合ガスにより、ペニング効果を利用することもできる。
【００２４】
＜その他の構成について＞
本発明の必須構成要件ではないが、本発明の実施に際して必要に応じて以下の構成を加えることができる。
【００２５】
１ ケースについて
機械的に保護したり、高圧放電ランプの外管内の所定の位置に支持したりするために、所望によりグロースタータをケースに収納することができる。ただし、放電媒体のグロー放電によって放射された波長３００ｎｍ以下の紫外線を外部に導出できるように窓や孔隙などを配設するなどの適当な手段を講じる必要がある。
【００２６】
２ 支持手段について
放電容器を金属のバンド材や線材により抱持することにより、グロースタータを高圧放電ランプ内の所定の位置に支持しやすくなる。ただし、放電媒体のグロー放電によって放射された波長３００ｎｍ以下の紫外線を外部に導出できるように構成されている必要がある。
【００２７】
＜本発明の作用について＞
本発明においては、高圧放電ランプの始動時にグロースタータに安定器の２次開放電圧が印加されると、グロースタータの放電容器内において、一対の電極間にイオン化媒体のグロー放電が生起する。そして、グロー放電に伴なって発生した熱により一対の電極が加熱されて、その少なくとも一方が変位するので、やがて一対の電極が接触する。このとき、電源から安定器を介してグロースタータの電極間に電流が流れる。しかし、一対の電極の接触によりグロー放電が停止し、熱の発生がなくなるので、一対の電極が冷却しだすのに伴なって、変位がなくなる方向の力が生じて元に戻ろうとする動きが生じる。やがて、一対の電極は速動的に解離するので、流れていた電流が遮断される。その際に、安定器内において逆起電力による始動パルス電圧が発生し、これが高圧放電ランプの電極間に印加されるので、高圧放電ランプは始動しやすくなる。
【００２８】
以上の動作に加えて、放電容器内にグロー放電が発生すると、希ガスから紫外線が放射される。放電容器は、波長３００ｎｍの紫外線の透過率が２０％以上であるから、波長３００ｎｍ以下の紫外線も放電容器を透過するので、グロースタータの放電容器を透過した紫外線が高圧放電ランプの発光管の少なくとも一部を照射する位置に本発明の高圧放電ランプ始動用グロースタータを配置すれば、発光管内には光電効果によって電極などから２次電子が放出される。この２次電子放出によって高圧放電ランプは、始動パルス電圧の印加と相まって極めて始動しやすくなる。すなわち、本発明の高圧放電ランプ始動用グロースタータを用いることにより、高圧放電ランプの始動性が著しく向上する。
【００２９】
しかも、本発明の高圧放電ランプ始動用グロースタータは、イオン化媒体に水銀を用いないで紫外線を発生するので、製造および廃棄が容易であるとともに、環境に優しい。
【００３０】
請求項２の発明の高圧放電ランプは、内部に放電空間が形成される透光性放電容器、透光性放電容器内に封装されて透光性放電容器の放電空間内に臨在する少なくとも一対の電極、透光性放電容器内に封入されたイオン化媒体を備えた発光管と；発光管を収納する外管と；請求項１記載の高圧放電ランプ始動用グロースタータを含み、高圧放電ランプ始動用グロースタータのグロー放電により発生した紫外線が放電容器を透過して発光管を照射するように外管内に配設された始動器と；を具備していることを特徴としている。
【００３１】
＜発光管について＞
発光管は、少なくとも透光性放電容器、一対の電極およびイオン化媒体を含んで構成されている。
【００３２】
（透光性放電容器について）
透光性放電容器は、たとえば石英ガラスのような透光性、耐火性、気密性を備えるとともに、可視光および波長３００ｎｍ以下の紫外線透過性材料によって構成され、電極の封装のために両端に封止部が形成されている。なお、「波長３００ｎｍ以下の紫外線透過性材料」とは、少なくとも波長３００ｎｍ以下の一部の波長域の紫外線、好ましくは希ガス放電によって発生する紫外線の主波長に対する実質的透過が行われ得るような紫外線透過特性を有ずる材料であればよく、加えて波長３００ｎｍ超の波長域の紫外線に対しても紫外線透過特性を有することは問わない。封止部は、透光性放電容器が石英ガラスからなる場合には、ピンチシールや減圧封止法などによる封止構造を採用することができる。ピンチシール構造や減圧封止構造の封止部には、内部にモリブデン箔が気密に埋設され、モリブデン箔の一端に電極の軸の基端が溶接され、他端には導入線が溶接される。
【００３３】
また、透光性放電容器を透光性セラミックスによって構成することができる。透光性セラミックスとしては、アルミナ、ＹＡＧ、ＹＯＸなどの多結晶セラミックスまたは単結晶を用いることができる。
【００３４】
さらに、透光性放電容器は、その放電空間を包囲する包囲部が円筒状、球状、回転楕円体状、紡錘状など所望の形状であることを許容する。
【００３５】
さらにまた、透光性放電容器は、両端封止および片端封止のいずれの構成であってもよい。
【００３６】
（電極について）
電極は、透光性放電容器の両端の一対の封止部または片端の単一の封止部に少なくとも一対が封装されて透光性放電容器の内部に臨在している。透光性放電容器の両端には、一対の主電極が封装される。
【００３７】
また、要すれば、一方の主電極の近傍に補助電極を封装することができる。電極の構造は、特に限定されないが、一般的にはタングステンまたはドープドタングステンの軸とその先端部に巻装された同材質のコイルとによって構成される。
【００３８】
（イオン化媒体について）
イオン化媒体は、高圧放電ランプがメタルハライドランプの場合、少なくとも発光金属のハロゲン化物および希ガスを含んでいる。さらに好適には、水銀がバッファガスとしてイオン化媒体に含まれ、また発光金属としてＮａと希土類金属たとえばＤｙ、Ｓｃなどが用いられる。ハロゲンとしては、一般的にはＩが用いられ、要すればさらに適量のＢｒが添加される。
【００３９】
また、本発明は、上記以外の適宜の高圧放電ランプに適応し得るものであるが、それぞれの高圧放電ランプに対応したイオン化媒体を用いることができる。
【００４０】
＜外管について＞
外管は、その内部に発光管を気密に収納してそれらを機械的に保護し、発光管の作動温度を所望の範囲に維持する。外管内は、必要に応じて排気されて真空ないし低圧または不活性ガスたとえば希ガスや窒素を封入することができる。外管には適当な透光性、気密性、耐熱性および加工性を備えている材料たとえば硬質ガラスを用いて構成することができる。
【００４１】
また、透光性放電容器に透光性セラミックスを用いて発光管を形成する場合、外管には透光性放電容器および導入導体の封止のために用いているセラミックス封止用コンパウンドのシールとの相対的な熱的関係において、所定の条件を満足するようにその材料、封止構造およびサイズなどを設定する。
【００４２】
さらに、外管を気密に封止する場合は、片封止および両端封止のいずれの構造をも所望により採用することができる。なお、「片封止」とは、外管の一端にのみピンチシールなどによる封止部が形成されていて、他端が封止部を形成しないで閉塞されている構造をいう。これに対して、「両端封止」とは、外管の両端にピンチシールなどによる封止部が形成されている構造をいう。
【００４３】
＜グロースタータの配設について＞
グロースタータを外管内に配設するに際して、グロースタータの放電容器を透過した紫外線が発光管の一部または全部を照射することによって、発光管の内部で光電効果により所要の２次電子放出が行われるように配慮する必要がある。すなわち、グロースタータを支持するために、従来から一般的に行われているように、金属バンドや金属線を放電容器の周囲に巻き付け、それらをセラミックス基板に固定することは許容されるが、紫外線を遮断しないようにする必要がある。また、発光管とグロースタータとの間を、放電容器を透過した紫外線が発光管に照射されるような距離に設定する必要がある。なお、この適切な距離は、グロースタータの放電容器から透過する紫外線の量の多寡により変化する。十分な紫外線の量があれば、１０ｃｍ程度にしても所要の２次電子を放出させることができる。
【００４４】
＜その他の構成について＞
以上の説明の構成に対して、必要に応じて以下に示す各構成を単独で、または複数をまとめて組み合わせることができる。
１ 安価な安定器に適合させる構成について
高圧放電ランプがメタルハライドランプであって、水銀灯安定器のように相対的に安価な安定器に適合するように構成するためには、ランプ力率をある程度高い値にする必要がある。これは、上記のように二次電圧をあまり高くしない安定器は、一般に小形ではあるが、寿命中のアーク立ち消えの懸念があり、これを克服するためである。ランプ力率を高くするには、たとえばイオン化媒体の発光金属にＳｃ−Ｎａを主成分として用いることにより実現可能になる。
２ 専用安定器点灯形の構成について
高圧放電ランプがメタルハライドランプであって、ランプ電圧が高い従来の専用安定器点灯形に構成する場合は、発光金属はＳｃ−Ｎａ以外であってもよい。したがって、発光金属として一般的には希土類金属およびＮａを用いることができる。
【００４５】
＜本発明の作用について＞
本発明においては、グロースタータからの始動パルス電圧の印加と、紫外線照射による２次電子放出とにより、高圧放電ランプの始動電圧が低下するため、始動性が向上する。
【００４６】
請求項３の発明の高圧放電ランプ点灯装置は、請求項２記載の高圧放電ランプと；定格電圧が１００Ｖで、かつ二次電圧が２００〜２２０Ｖであるか、あるいは定格電圧が２００Ｖであり、交流電源および高圧放電ランプの間に直列に介在して、高圧放電ランプを安定に点灯する安定器と；を具備していることを特徴としている。
【００４７】
本発明は、水銀灯安定器のように相対的に安価な安定器に適合するように構成された高圧放電ランプと、これを点灯する水銀灯安定器のように安価な安定器とによって構成される高圧放電ランプ点灯装置を規定している。
【００４８】
本発明において、「二次電圧」とは、出力端間に高圧放電ランプを接続しないで安定器の入力端間に定格電圧を印加したときに、出力端間に現れる出力電圧をいう。また、「定格電圧」とは、安定器の入力端間に印加すべき入力電圧の定格値をいう。
【００４９】
一方、周知のように高圧放電ランプ用の安定器には、チョークコイル形と漏れ変圧器形とがある。そして、前者はチョークコイルを主体とする構成なので、二次電圧は定格電圧と同じになる。このため、定格電圧が２００Ｖの場合に採用される。これに対して、後者は漏れ変圧器を主体とする構成なので、昇圧作用により定格電圧より高い２００〜２２０Ｖの二次電圧を得ることが可能である。このため、定格電圧が１００Ｖの場合に採用される。
【００５０】
そうして、本発明においては、水銀灯安定器のように安価な安定器を用いて高圧放電ランプを安定に点灯することができるので、高ランプ効率の高圧放電ランプ点灯装置を低いトータルコストで得ることができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００５２】
図１は、本発明の高圧放電ランプ始動用グロースタータの一実施形態を示す拡大要部断面正面図である。
【００５３】
図において、１は放電容器、２、２は一対の電極、３、３は外部導入線である。
【００５４】
＜放電容器１について＞
放電容器１は、Ｆｅ２Ｏ３を少なくして希ガス放電による波長３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に透過する軟質ガラスからなり、Ｔ形バルブ１ａおよびフレアステム１ｂを封着して製作されている。
【００５５】
すなわち、Ｔ形バルブ１ａは、一端が開口し、他端が閉鎖している。
【００５６】
フレアステム１ｂは、ピンチシール部１ｂ１、フレア部１ｂ２、細管１ｂ３および内部導入線１ｂ４を備えている。ピンチシール部１ｂ１およびフレア部１ｂ２とは、上記軟質ガラスにより一体に形成されている。細管１ｂ３は、ピンチシール部１ｂ１の基部にガラス溶着され、放電容器１内に連通している。そして、放電容器１内を排気し、イオン化媒体を放電容器１内に封入するのに用いられ、封入後にフレアステム１ｂから外部に突出している部分で封止切られている。そうして、フレアステム１ｂのフレア部分とＴ形バルブ１ａの開口端とを加熱溶融して封着することにより、放電容器１が形成されている。内部導入線１ｂ４は、その一対が互いに離間した状態でピンチシール部１ｂ１内に封着されたジュメット線（図示しない。）に接続して、放電容器１内に突出している。
【００５７】
＜一対の電極２、２について＞
一対の電極２、２は、バイメタル板からなり、基端がフレアステム１ｂの内部導入線１ｂ４の先端に溶接されて、互いに離間対向しているが、加熱されたときに互いに接近する方向に偏倚して接触する。
【００５８】
＜イオン化媒体について＞
放電容器１内には、イオン化媒体としてアルゴンが封入されている。
【００５９】
＜外部導入線３、３ついて＞
外部導入線３、３は、その一対が互いに離間した状態で放電容器１のピンチシール部１ｂ１内に封止されたジュメット線に接続して、放電容器１から外部へ突出している。そして、外部導入線３、３を用いて高圧放電ランプ始動用グロースタータを高圧放電ランプ内において所要に接続する。
【００６０】
図２は、本発明の高圧放電ランプの第１の実施形態としてのメタルハライドランプを示す正面図である。
【００６１】
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。また、高圧放電ランプＨＰＬは、発光管１１、外管１２、口金１３、上部支持構体１４、下部支持構体１５、接続導体１６、１７およびパルス始動器１８を備えて構成されている。
【００６２】
＜発光管１１について＞
発光管１１は、透光性放電容器１１ａ、一対の主電極１１ｂ、補助電極１１ｂＳ、図示しないイオン化媒体、モリブデン箔１１ｃおよび導入線１１ｄ、１１ｅを備えている。
【００６３】
透光性放電容器１１ａは、石英ガラス管の両端を封止して構成され、放電空間部１１ａ１および一対の封止部１１ａ２、１１ａ３を備えている。なお、１１ａ４は、排気チップオフ部である。封止部１１ａ２は、点灯中上側となり、放電空間部１１ａ１の上端部が半球状をなすようにピンチシールにより形成されている。すなわち、放電空間部１１ａ１の内径を２ｒとし、半球状部分の深さをｌとしたとき、ｒ＝ｌになっている。封止部１ａ３は、点灯中下側となり、放電空間部１ａ１の下端部が切頭円錐形状をなすようにピンチシールにより形成されている。そして、切頭円錐形状の開角が７０゜に設定されている。
【００６４】
一対の主電極１１ｂは、タングステンからなり、軸１１ｂ１とその先端部に巻装されたコイル１１ｂ２とを備えている。そして、軸１１ｂ１の基端がそれぞれ封止部１１ａ２、１１ａ３内に埋設され、モリブデン箔１１ｃに溶接されている。モリブデン箔１１ｃは、封止部１１ａ２、１１ａ３内に気密に埋設されている。
【００６５】
補助電極１１ｂＳは、タングステン線からなり、その基端が封止部１１ａ２内に埋設されるとともに、モリブデン箔１１ｃ１に溶接され、先端が主電極１１ｂに小距離を隔てて対向した位置にある。
【００６６】
導入線１１ｄは、モリブデン箔１１ｃに先端が溶接され、封止部１１ａ２から外部に導出されている。
【００６７】
導入線１１ｅは、平行な一対の脚部を有するＵ字状に折曲されて、その一方の脚部がモリブデン箔１１ｃに先端が溶接され、他方の脚部がそのまま封止部１１ａ３内に埋設されて、封止部１１ａ３から下方に導出されている。
【００６８】
イオン化媒体は、発光金属のハロゲン化物、希ガスおよび水銀からなる。
【００６９】
＜外管１２について＞
外管１２は、硬質ガラスからなり、中央部に紡錘状の膨出部、上端にネック部、下端に短円筒状の頭部を有するＢＴ形の形状をなしていて、ネック部にフレアステム１２ａを封着して備えている。フレアステム１２ａは、一対の導入線１２ａ１、１２ａ２を気密に導入しているとともに、アンカー線１２ａ３を植設している。
【００７０】
＜口金１３について＞
口金３は、Ｅ３９形口金であり、外管２のネック部１２ａに固着され、一対の導入線１２ａ１、１２ａ２の一方がシェル部に、他方がセンターコンタクトに、それぞれ接続している。
【００７１】
＜上部支持構体１４について＞
上部支持構体１４は、枠形導体１４ａ、金属バンド１４ｂおよびリボン導体１４ｃを備えている。枠形導体１４ａは、倒立Ｕ字状に折曲された導電性金属棒からなり、上辺部を導入線１２ａ１およびアンカー線１２ａ３に溶接することによって外管１２内に支持されている。金属バンド１４ｂは、発光管１１の封止部１１ａ２を抱持することにより、発光管１１の上側を支持するとともに、枠形導体１４ａの両脚部の下端に溶接されている。リボン導体１４ｃは、基端が枠形導体１４ａに溶接され、先端が発光管１の導入線１１ｄに溶接されている。これにより、発光管１１の上側の主電極１ｂは、モリブデン箔１１ｃ、導入線１１ｄ、リボン導体１４ｃ、枠形導体１４ａおよび導入線１２ａ１を直列に介して口金１３のシェル部に接続している。
【００７２】
＜下部支持構体１５について＞
下部支持構体１５は、発光管１の下部を支持するとともに、下側の電極１１ｂに電気的に接続するもので、枠形導体１５ａ、スプリング片１５ｂ、金属バンド１５ｃ、リボン導体１５ｄおよびゲッタ１５ｅを備えている。枠形導体１５ａは、Ｕ字状に折曲され、発光管１１の下部を外管１２内に支持する。スプリング片１５ｂは、その一対の中央部が枠形導体１５ａの下部の両側に溶接され、両端が外管２の頭部の内面に圧接することによって、枠形導体１５ａを外管１２内に定置している。金属バンド１５ｃは、発光管１１の封止部１１ａ３を抱持することにより、発光管１１の下側を支持するとともに、枠形導体１５ａに溶接されている。リボン導体１５ｄは、枠形導体１５ａおよび発光管１１のＵ字状の導入線１１ｅの間を接続している。ゲッタ１５ｆは、外管１２内を清浄化するもので、その支持体が枠形導体１５ａに溶接されて支持されている。
【００７３】
＜接続導体１６、１７について＞
接続導体１６は、側面から見たときに逆Ｌ字状に折曲されていて、一辺が導入線１２ａ２に溶接されて外管２内に上部支持構体１４と離間して支持されている。これに対して、他方の接続導体１７は、径の細い導線からなり、上端が接続導体１６の他辺に溶接され、中間が外管１２の内面側に沿って湾曲して延在するとともに、下端が下部支持構体１５の枠形導体１５ａに溶接されている。これにより、発光管１の下部の主電極１１ｂは、モリブデン箔１１ｃ、導入線１１ｅ、枠形導体１５ａ、接続導体１７、１６および導入線１２ａ２を直列に介して口金１３のセンターコンタクトに接続している。
【００７４】
＜始動器１８について＞
始動器１８は、点灯管１８ａ、抵抗器１８ｂ、１８ｃ、絶縁子１８ｄ、１８ｅ、バイメタル接点１８ｆおよび金属バンド１８ｇを備え、始動時にのみ作動して図３に示す安定器Ｂと協働して始動パルス電圧および光電効果を発光管１１内に生じさせる。
【００７５】
すなわち、点灯管１８ａは、図１に示す構造であり、その一方の外部導入線３が上部支持構体１４の枠形導体１４ａに接続され、他方の外部導入線４が絶縁子１８ｄの一方のリード線ｌ１に接続されている。
【００７６】
抵抗器１８ｂは、図２においては必ずしも明瞭に示されているわけではないが、その一方のリード線が接続導体１６の一辺に接続され、他方のリード線が絶縁子１８ｄの他方のリード線ｌ２に接続されている。
【００７７】
抵抗器１８ｃは、その一方のリード線が絶縁子１８ｄの一方のリード線ｌ１に接続され、他方のリード線が補助電極１ｂＳにモリブデン箔１１ｃ１を介して接続している導入線１１ｆに接続されている。
【００７８】
絶縁子１８ｄ、１８ｅは、それぞれ絶縁体の両端にリード線を植立した構造を有している。絶縁子１８ｄは、上記したように一方のリード線ｌ１と、他方のｌ２とを有している。絶縁子１８ｅは、抵抗器１８ｂの他方のリード線を上部支持構体１４の枠形導体１４ａに導電的に絶縁しながら機械的に固定している。
【００７９】
バイメタル接点１８ｆは、常閉形であり、バイメタル板１８ｆ１および接点棒１８ｆ２からなる。バイメタル板１８ｆ１は、その基端が絶縁子１８ｄの他方のリード線ｌ２に溶接されている。接点棒１８ｆ２は、その基端がバイメタル板１８ｆ１の自由端に溶接され、先端がバイメタル板１８ｆ１の変位にしたがって絶縁子１８ｄの一方のリード線ｌ１に接離する。すなわち、バイメタル接点１８ｆは、絶縁子１８ｄに支持されるとともに、絶縁子１８ｄと協働して接点機構を構成している。
【００８０】
金属バンド１８ｇは、点灯管１８ａの放電容器１の頭部を包持して、点灯管１８ａを枠形導体１４ａに溶接することによって点灯管１８ａを外管１２内の所定の位置に支持している。
【００８１】
次に、以上の構成を備えた始動器１８について、電気回路の観点から図３を参照して説明する。
【００８２】
図３は、本発明の高圧放電ランプの第１の実施形態における内部の電気接続および本発明の高圧放電ランプ点灯装置の第１の実施形態を示す回路図である。
【００８３】
図において、図２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。
【００８４】
すなわち、始動器１８は、全体を一言でいえば、発光管１１と並列的に接続されている。さらに詳細にいえば、抵抗器１８ｂ、絶縁子１８ｄの他方のリード線ｌ２、バイメタル接点１８ｆ、絶縁子１８ｄの一方のリード線ｌ１および点灯管１８ａの直列回路が発光管１１に並列接続している。また、図において上方の主電極１ｂと補助電極１ｂＳとの間に、抵抗器１８ｂ、リード線ｌ２、バイメタル接点１８ｆ、リード線ｌ１および抵抗器１８ｄの直列回路が接続している。
【００８５】
さらに、点灯回路ＯＣについて説明する。点灯回路ＯＣは、交流電源ＡＳと高圧放電ランプＨＰＬとの間に安定器Ｂを介在させることによって構成されている。すなわち、安定器Ｂの入力端子ａ、ｂを定格電圧２００Ｖの商用の交流電源ＡＳの両極に接続し、出力端子ｃ、ｄを高圧放電ランプＨＰＬの口金１３に図示しないランプソケットを介して接続する構成である。
【００８６】
安定器Ｂは、インダクタを主体として構成されていて、定格電圧が２００Ｖで、高圧放電ランプに所定のランプ電圧を形成して、高圧放電ランプを安定に点灯するように構成されている。
【００８７】
次に、回路動作について説明する。
【００８８】
交流電源ＡＳを投入すると、安定器Ｂの２次開放電圧が高圧放電ランプＨＰＬに印加される。しかし、高圧放電ランプＨＰＬは、この２次開放電圧が印加されただけでは始動することができない。高圧放電ランプＨＰＬに２次開放電圧が印加されると、抵抗器１８ｂおよび常閉形のバイメタル接点１８ｆを介して点灯管１８ａの一対の電極間に２次開放電圧が印加され、点灯管１８ａの電極２、２間にグロー放電が生じる。このとき発生する波長３００ｎｍ以下の紫外線は、放電容器１を透過して発光管１１を照射する。この紫外線照射により、発光管１１内には光電効果が生じて、主電極１ｂなどから２次電子が放出されるので、始動しやすい状態となる。
【００８９】
一方、点灯管１８ａ内においては、グロー放電による発熱により一対の電極２、２が加熱され、変位してやがて互いに接触し、主として抵抗器１８ａにより適当な値に制限された電流が安定器Ｂに流れる。次に、一対の電極２、２間が冷却により解離した瞬間に、安定器Ｂ内に逆起電力によって発生した始動パルス電圧が図２において下方の主電極１ｂと補助電極１ｂＳとの間に始動パルス電圧が印加される。その結果、下方の主電極１ｂと補助電極１ｂＳとの間に最初に補助放電が生起し、次に主電極１ｂ、１ｂ間の主放電へ発展して高圧放電ランプＨＰＬが始動する。高圧放電ランプＨＰＬが始動し、アーク放電へ転移して点灯すると、その放射熱によってバイメタル接点１８ｆが加熱されるので、変位して抵抗器１８ｃの一方のリード線ｌ１から解離してオフする。これにより、点灯管１８ａは、交流電源ＡＳに対して開放されるので、再動作するようなことはない。また、補助電極１ｂＳは、バイメタル接点１８ｆのオフにより開放されるとともに、補助電極１ｂＳ、抵抗器１８ｃおよび点灯管１８ａの直列回路が放電を介して下部の主電極１ｂに対して並列的な関係になるが、抵抗値が高いので、点灯管１８ａが再動作しないから、補助電極１ｂＳは開放状態を維持する。すなわち、補助電極１ｂＳは、点灯中影響を与えなくなる。
【実施例１】
図２および図３に示す高圧放電ランプおよび高圧放電ランプ点灯装置において、以下に示すとおりである。
１ 高圧放電ランプ ：メタルハライドランプ
定格ランプ電力 ：４００Ｗ
発光管 ：形状；円筒形で上側が丸形、下側がＶ形
内径；２０ｍｍ
電極間距離；３６ｍｍ
管壁負荷；１７．７Ｗ／ｃｍ２
イオン化媒体 ：ハロゲン化物；ＳｃＩ＋ＮａＩ＝３０ｍｇ、ＮａＢｒ
＝２．７ｍｇ、希ガス；Ａｒ６．７×１０３Ｐａ、および
Ｈｇ適量
その他の構造 ：図２に示すとおり
２ 安定器 ：４００Ｗ用水銀灯安定器
３ 高圧放電ランプ始動用グロースタータ
イオン化媒体 ：アルゴン；１．２×１０３Ｐａ
始動パルス電圧 ：１．２ｋＶ
発光管との間の距離：約１０ｃｍ
図４は、本発明の高圧放電ランプ始動用グロースタータおよびこれを備えた高圧放電ランプの第１の実施形態の実施例において放電容器に用いた２種類のガラスの分光透過率特性を比較例のそれとともに示すグラフである。
【００９０】
図において、横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は透過率（％）を、それぞれ示す。また、曲線Ａは第１のガラス、曲線Ｂは第２のガラス、曲線Ｃは比較例で第３のガラス、をそれぞれ示す。なお、ガラスの測定片は、いずれも肉厚０．８ｍｍである。
【００９１】
図から理解できるように、第１のガラスは、殺菌ランプに用いられているのと同じ紫外線透過性のＦｅ２Ｏ３の含有量が０．０１重量％以下のソーダライムガラスであり、波長３００ｎｍにおける透過率が８８％である。また、第２のガラスは、鉛ガラスからＰｂＯを実質的に除去した軟質ガラスであり、同じく４８％である。これに対して、比較例は、蛍光ランプ用のフレアステムに用いられているのと同じ鉛ガラスであり、同じく４％にすぎない。
【００９２】
次に、第１および第２のガラスを用いた高圧放電ランプ始動用グロースタータを備えた高圧放電ランプの各実施例と、第３のガラスを用いた他は実施例と同一仕様の高圧放電ランプ始動用グロースタータおよびこれを備えた高圧放電ランプの比較例と、をそれぞれ２０灯試作して、交流電源電圧１８０Ｖ、常温下で始動試験を行った結果、実施例１（第１のガラスを使用）および実施例２は、いずれも１０秒以内に始動した。これに対して、比較例はいずれも始動しなかった。
【００９３】
図５は、本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態としてのメタルハライドランプにおけるマウントを示す正面図である。
【００９４】
図６は、同じく右側面図である。
【００９５】
各図において、図２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。本実施形態は、発光管１１が透光性セラミックスからなる点で異なる。
【００９６】
マウントは、図示しない外管内に封装する各部品、すなわち発光管１１´、フレアステム１２ａ、上部支持構体１４´、下部支持構体１５´、接続導体１７´、始動器１８および始動補助導体１９を予めフレアステム１２ａに対して所定の位置関係になるように組み立てた外管に封装される部品の組立構体である。
【００９７】
＜発光管１１´について＞
発光管１１´は、その透光性放電容器１１ａが透光性アルミナセラミックスからなり、包囲部１１ａ１および一対の小径筒部１１ａ２、１１ａ２を一体的に備えている。包囲部１１ａ１は、円筒部の両端に切頭円錐部が連続した形状であり、内部に放電空間が形成される。一対の小径筒部１１ａ２、１１ａ２は、内部に包囲部１１ａ１の内部に連通する小径の貫通孔が形成されていて、それぞれ包囲部１１ａ１の切頭円錐部に一体的に連続している。
【００９８】
また、発光管１１´は、その一対の電極（図示しない。）が細長いタングステン棒からなり、その基端部および中間部が小径筒部１１ａ２内において貫通孔の内面との間にわずかな隙間すなわちキャピラリーを形成して延在し、先端が包囲部１１ａ１の切頭円錐部内に突出している。なお、先端にはタングステン細線のコイルが巻装されている。そして、電極の基端部は、給電導体１１ｇの先端に溶接されて接続している。
【００９９】
給電導体１１ｇは、ニオブからなり、基端部を残して透光性放電容器１１ａの小径筒部１１ａ２の貫通孔に挿入され、セラミックス封止用コンパウンド（図示しない。）により小径筒部１１ａ２に封着されている。給電導体１１ｇの基端部１１ｇ１は、発光管１１´の外部に露出して、後述するように電極への給電および発光管１１´の機械的支持に寄与する。
【０１００】
セラミックス封止用コンパウンドは、加熱溶融により透光性放電容器１１ａの小径筒部１１ａ２の貫通孔と給電導体１１ｇとの間に進入して、小径筒部１１ａ２の貫通孔内に挿入されている給電導体１１ｇおよび電極の基端部を包囲した状態で冷却により固化する。これにより、セラミックス封止用コンパウンドは、透光性放電容器１１ａを封止するとともに、電極を固定して封装し、かつ給電導体１１ｇの小径筒部１１ａ２内に挿入された部分が放電空間内に露出しないように被覆する。
【０１０１】
＜フレアステム１２ａについて＞
フレアステム１２ａは、さらに排気管１２ａ３、一対の外部導入線１２ａ４、１２ａ４を備えている。
【０１０２】
【０１０３】
枠形導体１４ａ´は、縦長の変形ロ字状をなしていて、フレアステム１２ａに封着されている導入線１２ａ１に溶接されることによって電気的に接続し、かつ機械的に支持されている。そして、枠形導体１４ａ´のほぼ中心部に発光管１１´が位置されている。
【０１０４】
門形導体１４ｄは、倒立Ｕ字状をなし、枠形導体１４ａ´の枠内に位置する。
【０１０５】
絶縁子１４ｅ、１４ｆは、門形導体１４ｄの両脚を枠形導体１４ａ´に導電的に絶縁するとともに、機械的に支持している。
【０１０６】
リード線１４ｇは、その中間が発光管１１´の上部の給電導体１１ｇの基端部１１ｇ１に巻き付き、かつ溶接されるとともに、両端が門形導体１４ｄの両脚に溶接されることによって、発光管１１´の上部を支持している。
【０１０７】
＜下部支持構体１５´について＞
下部支持構体１５´は、枠形導体１４ａ´、一対のスプリング片１５ｂ、１５ｂ、ブリッジ導体１５ｅおよびリード線１５ｆからなる。
【０１０８】
枠形導体１４ａ´は、下部支持構体１５´の構成部品を兼ねている。
【０１０９】
ブリッジ導体１５ｅは、両端部が枠形導体１４ａ´に溶接され、中間部にＵ字状部分１５ｅ１が形成されている。
【０１１０】
一対のスプリング片１５ｂ、１５ｂは、枠形導体１４ａ´の下部両側に溶接されて、外管の内面に弾性的に当接して枠形導体１４ａ´の下部を外管に対して支持する。
【０１１１】
リード線１５ｆは、リード線１４ｇと同様な構造で、発光管１１´の下部の給電導体１１ｇの基端部１１ｇ１に巻き付き、かつ溶接されるとともに、両端がブリッジ導体１５ｅのＵ字状部分１５ｅ１に溶接されることによって、発光管１１´の下部を支持している。また、リード線１５ｆは、給電路をも兼ねている。したがって、発光管１１´の下部の給電導体１１ｇには導入線１２ａ１から枠形導体１４ａ´、ブリッジ導体１５ｅおよびリード線１５ｆを直列に介して給電される。
【０１１２】
＜接続導体１７´について＞
接続導体１７´は、リボン状をなしていて、一端がフレアステム１２ａの導入線１２ａ２に、また他端が門形導体１４ｄに、それぞれ溶接されている。これにより、導入線１２ａ２から発光管１１´ｂの上部の給電導体１１ｇに給電する。
【０１１３】
＜始動器１８´について＞
始動器１８´は、点灯管１８ａ、セラミックス抵抗器１８ｂ´、金属バンド１８ｇ´、接続導体１８ｈ、１８ｉ、１８ｊ、金属棒１８ｋおよびバイメタル接点１８ｆを備えている。
【０１１４】
点灯管１８ａは、金属線をほぼ環状に湾曲してなる金属バンド１８ｇ´により抱持されている。金属バンド１８ｇ´は、その両端が枠形導体１４ａ´に溶接されている。したがって、点灯管１８ａは、金属バンド１８ｇ´を介して上部支持構体１４´に支持されている。また、点灯管１８ａの外部導入線３、３の一方は、後述するセラミックス基板１８ｂ１´の表面に蝋着された接続導体１８ｈに溶接され、他方は枠形導体１４ａ´に溶接されている。
【０１１５】
セラミックス抵抗器１８ｂ´は、セラミックス基板１８ｂ１´内に埋設され、セラミックス基板１８ｂ１´の表面にろう付けされた接続導体１８ｉおよび１８ｊ間に接続している。
【０１１６】
接続導体１８ｉの他端は、上部支持構体１４´の門形導体１４ｄに溶接されている。
【０１１７】
金属棒１８ｋは、その一端がセラミックス基板１８ｂ１´の表面にろう付けされ、他端が枠形導体１４ａ´に溶接されている。そうして、セラミックス基板１８ｂ１´およびバイメタル接点１８ｆは、主として金属棒１８ｋおよび接続導体１８ｉにより枠形導体１４´に支持されている。
【０１１８】
バイメタル接点１８ｆは、その接点棒１８ｆ２が接続導体１８ｊの他端に接離することにより、熱動スイッチを構成している。
【０１１９】
＜始動補助導体１９について＞
始動補助導体１９は、発光管１１の始動を補助するために配設されている。すなわち、発光管１１´は、前述のように一対の電極を備えていて、補助電極を備えていないが、始動補助導体１９を備えている。始動補助導体１９は、金属細線からなり、図において上端が枠形導体１４ａ´に溶接され、中間が透光性放電容器１１ａの上側の小径筒部１１ａ２に２回巻き付けてから包囲部１１ａ１に接近して下方へ延在し、さらに先端が下側の小径筒部１１ａ２に１回巻き付けて固定されている。
【実施例２】
図５および図６に示す実施形態において、発光管１１の内部にイオン化媒体としてＮａ、ＤｙおよびＣｓからなる発光金属のヨウ化物、バッファガスの水銀、バッファガスおよび始動ガスのＡｒを封入した。
【０１２０】
ランプ電力：３６０Ｗ
ランプ効率：９０ｌｍ／Ｗ
色温度：４０００Ｋ
平均演色評価数：８５
図７は、本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態における内部の電気接続および本発明の高圧放電ランプ点灯装置の第２の実施形態を示す回路図である。
【０１２１】
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。
【０１２２】
すなわち、始動器１８は、全体を一言でいえば、発光管１１´と並列的に接続されている。さらに詳細にいえば、セラミックス抵抗器１８ｂ´、バイメタル接点１８ｆおよび点灯管１８ａの直列回路が発光管１１に並列接続している。
【０１２３】
また、始動補助導体１９の基端が図において下側の電極１１ｂに接続し、中間が発光管１１´に近接し、先端がセラミックス抵抗器１８ｂ´側すなわち図において上側の電極１１ｂ側まで延在している。
【０１２４】
次に、回路動作について説明する。
【０１２５】
交流電源ＡＳを投入すると、安定器Ｂの２次開放電圧が高圧放電ランプＨＰＬに印加される。しかし、高圧放電ランプＨＰＬは、この２次開放電圧が印加されただけでは始動することができない。高圧放電ランプＨＰＬに２次開放電圧が印加されると、点灯管１８ａの一対の電極２、２間にセラミックス抵抗器１８ｂ´およびバイメタル接点１８ｆを介して２次開放電圧が印加され、点灯管１８ａの電極２、２間にグロー放電が生じる。このとき発生する波長３００ｎｍ以下、すなわち主として２９６ｎｍの紫外線は、放電容器１透過して発光管１１´を照射する。この紫外線照射により、発光管１１´内には光電効果が生じて、主電極１１ｂなどから２次電子が放出されるので、始動しやすい状態となる。
【０１２６】
一方、点灯管１８ａ内においては、グロー放電による発熱により一対の電極２、２が加熱され、変位してやがて互いに接触し、主として抵抗器１８ａにより適当な値に制限された電流が安定器Ｂに流れる。次に、一対の電極２、２間が冷却により解離した瞬間に、安定器Ｂ内に逆起電力によって発生した始動パルス電圧が図７において下方の主電極１１ｂと始動補助導体１９との間に印加されるので、両者間の電界強度が非常に大きくなり、上方の主電極１１ｂと始動補助導体１９間の絶縁が破壊されて高圧放電ランプＨＰＬが始動する。高圧放電ランプＨＰＬが始動し、アーク放電へ転移して点灯すると、その放射熱によってバイメタル接点１８ｆが加熱されるので、接点棒１８ｆ２が変位して接続導体１８ｊから解離する。これにより、始動器１８´は開放されるので、点灯管１８ａが高圧放電ランプＨＰＬの点灯中に再動作するようなことはない。
【０１２７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、放電容器が希ガス放電により発生する波長３００ｎｍ以下の紫外線を２０％以上透過し得るものであり、その内部に一対の電極をグロー放電による発生熱で変位して互いに接触し得るように封装し、内部にグロー放電により少なくとも波長３００ｎｍ以下の紫外線を放射するアルゴンを含む希ガスを主体とし、水銀を含まないイオン化媒体を封入していることにより、高圧放電ランプの始動時に放電容器を透過した波長３００ｎｍ以下の紫外線を発光管に照射して光電効果による２次電子放出と、安定器から発生させた始動パルス電圧の印加と、によって高圧放電ランプの始動が著しく容易になるとともに、水銀を用いないので、環境に優しい高圧放電ランプ始動用グロースタータを提供することができる。
【０１２８】
請求項２の発明によれば、透光性放電容器、透光性放電容器内に封装された一対の電極および透光性放電容器内に封入されたイオン化媒体を備えた発光管と、発生した紫外線が発光管を照射するように配置された請求項１に規定された高圧放電ランプ始動用グロースタータとを具備していることにより、請求項１の効果を有する高圧放電ランプを提供することができる。
【０１２９】
請求項３の発明によれば、請求項２に規定した高圧放電ランプと、定格電圧が１００Ｖ、二次電圧が２００〜２２０Ｖであるか、あるいは定格電圧が２００Ｖで、高圧放電ランプおよび交流電源の間に直列に介在する安定器とを具備していることにより、請求項１および２の効果を有するとともに、水銀灯安定器のように安価な安定器を用いて高圧放電ランプを安定に点灯することができるので、高ランプ効率で、しかもトータルコストが安価な高圧放電ランプ点灯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始動用グロースタータの一実施形態を示す拡大要部断面正面図
【図２】 本発明の高圧放電ランプの第１の実施形態としてのメタルハライドランプを示す正面図
【図３】 本発明の高圧放電ランプの第１の実施形態における内部の電気接続および本発明の高圧放電ランプ点灯装置の第１の実施形態を示す回路図
【図４】 本発明の高圧放電ランプ始動用グロースタータおよびこれを備えた高圧放電ランプの第１の実施形態の実施例において放電容器に用いた２種類のガラスの分光透過率特性を比較例のそれとともに示すグラフ
【図５】 本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態としてのメタルハライドランプにおけるマウントを示す正面図
【図６】 同じく右側面図
【図７】 本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態における内部の電気接続および本発明の高圧放電ランプ点灯装置の第２の実施形態を示す回路図
【符号の説明】
１…放電容器
３…外部導入線
１１…発光管
１１ａ…透光性放電容器
１１ａ１…放電空間部
１１ａ２…封止部
１１ａ３…封止部
１１ｂＳ…補助電極
１１ｃ…モリブデン箔
１１ｄ…導入線
１１ｅ…導入線
１１ｆ…導入線
１２…外管
１２ａ…フレアステム
１２ａ１…導入線
１２ａ２…導入線
１２ａ３…アンカー線
１３…口金
１４…上部支持構体
１４ａ…枠形導体
１４ｂ…金属バンド
１４ｃ…リボン導体
１５…下部支持構体
１５ａ…枠形導体
１５ｂ…スプリング片
１５ｃ…金属バンド
１５ｄ…リボン導体
１５ｅ…ゲッタ
１６…接続導体
１７…接続導体
１８…パルス始動器
１８ａ…点灯管
１８ｂ…抵抗器
１８ｃ…抵抗器
１８ｄ…絶縁子
１８ｅ…絶縁子
１８ｆ…バイメタル接点
ｌ１…リード線
ｌ２…リード線
ＨＰＬ…高圧放電ランプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧放電ランプ始動用グロースタータ、これを用いた高圧放電ランプおよび高圧放電ランプ点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水銀灯安定器適合形のメタルハライドランプは、水銀灯に較べて高効率であるとともに、高演色であることから、近時徐々に増加してきている。また、メタルハライドランプは、たとえば希土類金属などの発光金属のハロゲン化物をイオン化媒体として発光管内に封入しているため、その封入時に放電を妨げるＨ２Ｏといった不純物が混入しやすく、水銀灯に較べて始動しにくい。また、メタルハライドランプにおいては、始動ガスおよびバッファガスとしてアルゴンが封入されているが、始動性を向上させるために、希ガスの封入圧を低下させることが考えられる。ところが、希ガスの封入圧を下げると、点灯したときに電極物質のスパッタリングが生じやすく、そのため寿命中に発光管が黒化し、その結果として光束低下を招く。すなわち、ガス圧低下は、始動性の改善のためには有効であるが、光束維持率については問題がある。
【０００３】
以上のような事情から、たとえば水銀灯安定器適合形のメタルハライドランプのような高圧放電ランプにおいては、発光管を収納する外管の内部にグロースタータを発光管に対して並列的に接続してなる始動器を内蔵し、始動に際してグロースタータの動作によって安定器から始動パルス電圧を発生させて、これを発光管に印加するように構成したものが用いられている。しかし、点灯管のスイッチ動作により安定器から発生する始動パルス電圧を印加するだけでは始動に不十分であることから、始動を確実にするために、初期電子源として１４７Ｐｍを発光管内に封入することが知られている。ところが、１４７Ｐｍは放射性同位元素であるから、その管理および破棄などが容易でないという問題がある。
【０００４】
一方、発光管に紫外線を照射すると、発光管内に光電子が発生して高圧放電ランプの始動性が向上することが従来から知られている。たとえば、特開平１−１３４８４８号公報には、紫外線源を発光管に近接させて外管内に配置することが記載されている。この紫外線源は、ホウケイ酸ガラスまたは高シリカガラスからなる紫外光透過物質製の容器の内部に紫外線放射性の媒体を封入するとともに、単一の電極を封装してなり、たとえば紫外光透過物質製の容器の一部に容量結合された発光管の戻りリード線と、上記電極との間で高圧放電ランプの始動中に紫外線を発生し、この紫外線を発光管に照射して始動性を向上させている。（従来技術１）
また、実公昭６３−３０８６号公報には、グロースタータの内部に水銀を封入し、グロースタータの動作によって比較的低い始動パルス電圧を発生してメタルハライドランプを始動させるとともに、水銀蒸気放電によって紫外線を発生し、この紫外線を発光管に照射して始動電圧を低下させることが記載されている。（従来技術２）
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術２は、グロースタータ内に水銀を封入して水銀蒸気放電により紫外線を発生させるので、水銀封入工程が必要になるとともに、これを廃棄するときに問題がある。
【０００５】
なお、従来技術２においては、グロースタータの放電容器に石英ガラスを用いているため、グロースタータの製造設備の大幅な変更が必要になる。このため、グロースタータの製造が困難になるばかりでなく、高価になるという問題もある。この点については、石英ガラスに代えて通常の軟質ガラスを用いることにより水銀蒸気放電による波長２９７ｎｍ、３０２ｎｍおよび３１３ｎｍの紫外線を利用することも示唆されているが、従来から用いられている通常の軟質ガラスは、波長３００ｎｍ前後の紫外線を殆ど透過しないため、水銀を封入して多量の紫外線が発生するようにしない限り、波長３００ｎｍ以下で、しかも有効な量の紫外線を外部に透過させて発光管に照射することができない。このため、上述した理由をも勘案すると、実際上実施は困難である。
【０００６】
次に、従来技術１においては、たとえば水銀灯用安定器のように２次開放電圧が低い安定器を用いて高圧放電ランプを点灯する場合には、発光管に対する紫外線照射だけで確実に始動させることが困難である。そのため、紫外線照射に加えて始動パルス電圧を発生させたい場合には、紫外線源とグロースタータとを外管内に組み込む必要があり、部品点数が増加して高価になるばかりか、組み立てが面倒になる。
【０００７】
なお、従来技術１に用いられている紫外線透過物質製の容器には、硬質ガラスであるところのホウケイ酸ガラスまたは石英ガラスを用いている。いずれのガラスも軟質ガラスに較べると、加工性が悪く、しかも高価である。
【０００８】
本発明は、水銀を封入することなく、光電効果による始動性の向上に効果的な波長３００ｎｍ以下の紫外線を発生するとともに、安定器から始動パルス電圧を発生させることができる高圧放電ランプ始動用グロースタータ、これを用いた高圧放電ランプおよび高圧放電ランプ点灯装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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始動用グロースタータは、希ガス放電により発生する波長３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に透過し、波長３００ｎｍの紫外線の透過率が２０％以上である放電容器と；放電容器内に封装された少なくとも一方がグロー放電による発生熱で変位して互いに接触し得る一対の電極と；放電容器内に封入されてグロー放電により少なくとも波長３００ｎｍ以下を含む紫外線を放射するアルゴンを含む希ガスを主体とし、水銀を含まないイオン化媒体と；を具備していることを特徴としている。
【００１０】
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。
【００１１】
＜放電容器について＞
放電容器は、希ガス放電により発生する波長３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に透過し得るとともに、可視光透過性、耐火性および気密性を備えた材料であればどのようなものであってもよい。なお、「波長３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に透過し得る」とは、希ガス放電により発生する紫外線であって、かつ波長３００ｎｍ以下の紫外線の少なくとも一部の波長領域に該当する波長の紫外線を、発光管内に光電効果生じさせることができる程度の割合で透過するような紫外線透過性を有していればよいことを意味する。そして、このようなガラスの紫外線に対する透過性について透過率を用いて表現すれば、波長３００ｎｍの紫外線に対する透過率が約２０％以上である。ただし、好適には４０％以上である。また、「可視光透過性」とは、利用しようとする波長の可視光に対して実質的な透過率を有していることを意味し、したがって必ずしも一般的な可視光の波長域である３８０〜７８０ｎｍの全域にわたって実質的に透過しなければならないというようなものではない。
【００１２】
波長３００ｎｍの紫外線の透過率が２０％以上であれば、波長３００ｎｍ以下の紫外線が放電容器を透過して、発光管を照射することで光電効果により高圧放電ランプの始動を容易にするのに必要な２次電子を放出させることができる。
【００１３】
なお、上記の光学特性を有する材料が軟質ガラスである場合には、比較的製造が容易で安価に得ることができる。さらに、波長３００ｎｍの紫外線の透過率が４０％以上であると、放電容器を透過する紫外線の量が多くなるので、高圧放電ランプの始動が一層容易になるとともに、発光管からの離間距離を相対的に大きくすることができる。したがって、たとえば配光特性を低下させないためなどに対する高圧放電ランプ内におけるグロースタータの配置の自由度が大幅に増加する。
【００１４】
次に、上記のような所要の光学的特性を備えた材料の一例を以下に示す。すなわち、組成を特別に調整した軟質ガラス、硬質ガラス、石英ガラスおよび透光性セラミックスなどである。組成を特別に調整した軟質ガラスとしては、たとえばＮａ２Ｏ・ＣａＯ・５ＳｉＯを主成分とした組成を有するソーダライムガラスが好適し、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｋ２Ｏなどの副成分を含むことができる。しかし、Ｆｅ２Ｏ３などの不純物成分を少なく、たとえばＦｅ２Ｏ３を０．００１重量％以下にすれば、十分な紫外線透過性を示す。実用的には、Ｆｅ２Ｏ３は０．０１重量％程度であってもよい。さらに、２０ｐｐｍ程度にまで低減すれば、紫外線透過性は極めて良好になる。また、ＰｂＯ成分も紫外線透過性を阻害するので、実質的に含まないようにするとよい。
【００１５】
さらに、高圧放電ランプ始動用グロースタータの放電容器を波長３００ｎｍ以下の紫外線を透過し得る軟質ガラスを用いて形成する場合には、ガラスを相対的に安価に入手できる。また、従来、一般に使用されている高圧放電ランプ始動用グロースタータの製造設備および製造方法を基本的な変更なしに使用して製造することができる。このため、高圧放電ランプ始動用グロースタータを安価に供給することができる。
【００１６】
＜一対の電極について＞
一対の電極は、放電容器内に封装されていて、少なくとも一方がグロー放電による発生熱で変位して互いに接触し得るように構成されている。電極がグロー放電の発生熱で変位するように構成するためには、たとえば変位部分にバイメタルを用いることができる。
【００１７】
また、一対の電極は、グロー放電の持続時間がなるべく短くなるような適当な電極間距離に設定する。
【００１８】
さらに、一対の電極を所定の電極間距離を保持して放電容器内の所定の位置に封装するために、ステムを用いて予め所定の電極間距離に組み立てたマウントを使用することができる。ステムは、フレアステム、ビードステムなど適宜用いることができる。
【００１９】
さらにまた、ＢａＯなどの２次電子放出性の電子放射性物質およびまたはＢａ、Ｌａなどの電極活性剤を必要に応じて電極の表面に被着させることができる。
【００２０】
＜イオン化媒体について＞
イオン化媒体は、アルゴンを含む希ガスを主体とし、グロー放電により少なくとも波長３００ｎｍ以下を含む紫外線を放射し、水銀を含まないで、放電容器内に封入される。なお、「少なくとも波長３００ｎｍ以下を含む紫外線」とは、波長３００ｎｍ以下の紫外線を含んでいれば、波長３００ｎｍ超の波長域の紫外線を含んでいてもよいし、波長３００ｎｍ以下の紫外線のみであってもよいという意味である。
【００２１】
アルゴンは、波長３００ｎｍ以下の紫外線としてアルゴンイオンスペクトルであるところの２９６ｎｍを主として放射する。この波長域の紫外線は、放電容器を実質的に透過して、高圧放電ランプの発光管内の電極などに照射されると、電極などを構成するタングステンの仕事函数は４．５５ｅＶであるから、光電効果により２次電子を放出する。
【００２２】
また、波長２９６ｎｍの紫外線が発光管内のイオン化媒体のアルゴンに照射されると、アルゴンは共鳴により励起されて発光管内が非常に放電しやすくなり、高圧放電ランプの始動性を一層向上させる。このため、高圧放電ランプ始動用グロースタータにおいて、アルゴンを含む希ガスを主体とするイオン化媒体は、波長３００ｎｍ以下の紫外線発生源として甚だ効果的である。これに対して、水銀蒸気によって発生する紫外線は、波長がアルゴンの波長と一致しないため発光管内のアルゴンを励起することができない。
【００２３】
また、アルゴンを含む希ガスとしては、一般的にはアルゴンを用いるのが好適であるが、グロー放電電流を増加させる目的でアルゴンに水素またはプロパンなどの有機ガスなどを混合することができる。あるいは、アルゴンにネオンを加えた混合ガスにより、ペニング効果を利用することもできる。
【００２４】
＜その他の構成について＞
本発明の必須構成要件ではないが、本発明の実施に際して必要に応じて以下の構成を加えることができる。
【００２５】
１ ケースについて
機械的に保護したり、高圧放電ランプの外管内の所定の位置に支持したりするために、所望によりグロースタータをケースに収納することができる。ただし、放電媒体のグロー放電によって放射された波長３００ｎｍ以下の紫外線を外部に導出できるように窓や孔隙などを配設するなどの適当な手段を講じる必要がある。
【００２６】
２ 支持手段について
放電容器を金属のバンド材や線材により抱持することにより、グロースタータを高圧放電ランプ内の所定の位置に支持しやすくなる。ただし、放電媒体のグロー放電によって放射された波長３００ｎｍ以下の紫外線を外部に導出できるように構成されている必要がある。
【００２７】
＜本発明の作用について＞
本発明においては、高圧放電ランプの始動時にグロースタータに安定器の２次開放電圧が印加されると、グロースタータの放電容器内において、一対の電極間にイオン化媒体のグロー放電が生起する。そして、グロー放電に伴なって発生した熱により一対の電極が加熱されて、その少なくとも一方が変位するので、やがて一対の電極が接触する。このとき、電源から安定器を介してグロースタータの電極間に電流が流れる。しかし、一対の電極の接触によりグロー放電が停止し、熱の発生がなくなるので、一対の電極が冷却しだすのに伴なって、変位がなくなる方向の力が生じて元に戻ろうとする動きが生じる。やがて、一対の電極は速動的に解離するので、流れていた電流が遮断される。その際に、安定器内において逆起電力による始動パルス電圧が発生し、これが高圧放電ランプの電極間に印加されるので、高圧放電ランプは始動しやすくなる。
【００２８】
以上の動作に加えて、放電容器内にグロー放電が発生すると、希ガスから紫外線が放射される。放電容器は、波長３００ｎｍの紫外線の透過率が２０％以上であるから、波長３００ｎｍ以下の紫外線も放電容器を透過するので、グロースタータの放電容器を透過した紫外線が高圧放電ランプの発光管の少なくとも一部を照射する位置に本発明の高圧放電ランプ始動用グロースタータを配置すれば、発光管内には光電効果によって電極などから２次電子が放出される。この２次電子放出によって高圧放電ランプは、始動パルス電圧の印加と相まって極めて始動しやすくなる。すなわち、本発明の高圧放電ランプ始動用グロースタータを用いることにより、高圧放電ランプの始動性が著しく向上する。
【００２９】
しかも、本発明の高圧放電ランプ始動用グロースタータは、イオン化媒体に水銀を用いないで紫外線を発生するので、製造および廃棄が容易であるとともに、環境に優しい。
【００３０】
請求項２の発明の高圧放電ランプは、内部に放電空間が形成される透光性放電容器、透光性放電容器内に封装されて透光性放電容器の放電空間内に臨在する少なくとも一対の電極、透光性放電容器内に封入されたイオン化媒体を備えた発光管と；発光管を収納する外管と；請求項１記載の高圧放電ランプ始動用グロースタータを含み、高圧放電ランプ始動用グロースタータのグロー放電により発生した紫外線が放電容器を透過して発光管を照射するように外管内に配設された始動器と；を具備していることを特徴としている。
【００３１】
＜発光管について＞
発光管は、少なくとも透光性放電容器、一対の電極およびイオン化媒体を含んで構成されている。
【００３２】
（透光性放電容器について）
透光性放電容器は、たとえば石英ガラスのような透光性、耐火性、気密性を備えるとともに、可視光および波長３００ｎｍ以下の紫外線透過性材料によって構成され、電極の封装のために両端に封止部が形成されている。なお、「波長３００ｎｍ以下の紫外線透過性材料」とは、少なくとも波長３００ｎｍ以下の一部の波長域の紫外線、好ましくは希ガス放電によって発生する紫外線の主波長に対する実質的透過が行われ得るような紫外線透過特性を有ずる材料であればよく、加えて波長３００ｎｍ超の波長域の紫外線に対しても紫外線透過特性を有することは問わない。封止部は、透光性放電容器が石英ガラスからなる場合には、ピンチシールや減圧封止法などによる封止構造を採用することができる。ピンチシール構造や減圧封止構造の封止部には、内部にモリブデン箔が気密に埋設され、モリブデン箔の一端に電極の軸の基端が溶接され、他端には導入線が溶接される。
【００３３】
また、透光性放電容器を透光性セラミックスによって構成することができる。透光性セラミックスとしては、アルミナ、ＹＡＧ、ＹＯＸなどの多結晶セラミックスまたは単結晶を用いることができる。
【００３４】
さらに、透光性放電容器は、その放電空間を包囲する包囲部が円筒状、球状、回転楕円体状、紡錘状など所望の形状であることを許容する。
【００３５】
さらにまた、透光性放電容器は、両端封止および片端封止のいずれの構成であってもよい。
【００３６】
（電極について）
電極は、透光性放電容器の両端の一対の封止部または片端の単一の封止部に少なくとも一対が封装されて透光性放電容器の内部に臨在している。透光性放電容器の両端には、一対の主電極が封装される。
【００３７】
また、要すれば、一方の主電極の近傍に補助電極を封装することができる。電極の構造は、特に限定されないが、一般的にはタングステンまたはドープドタングステンの軸とその先端部に巻装された同材質のコイルとによって構成される。
【００３８】
（イオン化媒体について）
イオン化媒体は、高圧放電ランプがメタルハライドランプの場合、少なくとも発光金属のハロゲン化物および希ガスを含んでいる。さらに好適には、水銀がバッファガスとしてイオン化媒体に含まれ、また発光金属としてＮａと希土類金属たとえばＤｙ、Ｓｃなどが用いられる。ハロゲンとしては、一般的にはＩが用いられ、要すればさらに適量のＢｒが添加される。
【００３９】
また、本発明は、上記以外の適宜の高圧放電ランプに適応し得るものであるが、それぞれの高圧放電ランプに対応したイオン化媒体を用いることができる。
【００４０】
＜外管について＞
外管は、その内部に発光管を気密に収納してそれらを機械的に保護し、発光管の作動温度を所望の範囲に維持する。外管内は、必要に応じて排気されて真空ないし低圧または不活性ガスたとえば希ガスや窒素を封入することができる。外管には適当な透光性、気密性、耐熱性および加工性を備えている材料たとえば硬質ガラスを用いて構成することができる。
【００４１】
また、透光性放電容器に透光性セラミックスを用いて発光管を形成する場合、外管には透光性放電容器および導入導体の封止のために用いているセラミックス封止用コンパウンドのシールとの相対的な熱的関係において、所定の条件を満足するようにその材料、封止構造およびサイズなどを設定する。
【００４２】
さらに、外管を気密に封止する場合は、片封止および両端封止のいずれの構造をも所望により採用することができる。なお、「片封止」とは、外管の一端にのみピンチシールなどによる封止部が形成されていて、他端が封止部を形成しないで閉塞されている構造をいう。これに対して、「両端封止」とは、外管の両端にピンチシールなどによる封止部が形成されている構造をいう。
【００４３】
＜グロースタータの配設について＞
グロースタータを外管内に配設するに際して、グロースタータの放電容器を透過した紫外線が発光管の一部または全部を照射することによって、発光管の内部で光電効果により所要の２次電子放出が行われるように配慮する必要がある。すなわち、グロースタータを支持するために、従来から一般的に行われているように、金属バンドや金属線を放電容器の周囲に巻き付け、それらをセラミックス基板に固定することは許容されるが、紫外線を遮断しないようにする必要がある。また、発光管とグロースタータとの間を、放電容器を透過した紫外線が発光管に照射されるような距離に設定する必要がある。なお、この適切な距離は、グロースタータの放電容器から透過する紫外線の量の多寡により変化する。十分な紫外線の量があれば、１０ｃｍ程度にしても所要の２次電子を放出させることができる。
【００４４】
＜その他の構成について＞
以上の説明の構成に対して、必要に応じて以下に示す各構成を単独で、または複数をまとめて組み合わせることができる。
１ 安価な安定器に適合させる構成について
高圧放電ランプがメタルハライドランプであって、水銀灯安定器のように相対的に安価な安定器に適合するように構成するためには、ランプ力率をある程度高い値にする必要がある。これは、上記のように二次電圧をあまり高くしない安定器は、一般に小形ではあるが、寿命中のアーク立ち消えの懸念があり、これを克服するためである。ランプ力率を高くするには、たとえばイオン化媒体の発光金属にＳｃ−Ｎａを主成分として用いることにより実現可能になる。
２ 専用安定器点灯形の構成について
高圧放電ランプがメタルハライドランプであって、ランプ電圧が高い従来の専用安定器点灯形に構成する場合は、発光金属はＳｃ−Ｎａ以外であってもよい。したがって、発光金属として一般的には希土類金属およびＮａを用いることができる。
【００４５】
＜本発明の作用について＞
本発明においては、グロースタータからの始動パルス電圧の印加と、紫外線照射による２次電子放出とにより、高圧放電ランプの始動電圧が低下するため、始動性が向上する。
【００４６】
請求項３の発明の高圧放電ランプ点灯装置は、請求項２記載の高圧放電ランプと；定格電圧が１００Ｖで、かつ二次電圧が２００〜２２０Ｖであるか、あるいは定格電圧が２００Ｖであり、交流電源および高圧放電ランプの間に直列に介在して、高圧放電ランプを安定に点灯する安定器と；を具備していることを特徴としている。
【００４７】
本発明は、水銀灯安定器のように相対的に安価な安定器に適合するように構成された高圧放電ランプと、これを点灯する水銀灯安定器のように安価な安定器とによって構成される高圧放電ランプ点灯装置を規定している。
【００４８】
本発明において、「二次電圧」とは、出力端間に高圧放電ランプを接続しないで安定器の入力端間に定格電圧を印加したときに、出力端間に現れる出力電圧をいう。また、「定格電圧」とは、安定器の入力端間に印加すべき入力電圧の定格値をいう。
【００４９】
一方、周知のように高圧放電ランプ用の安定器には、チョークコイル形と漏れ変圧器形とがある。そして、前者はチョークコイルを主体とする構成なので、二次電圧は定格電圧と同じになる。このため、定格電圧が２００Ｖの場合に採用される。これに対して、後者は漏れ変圧器を主体とする構成なので、昇圧作用により定格電圧より高い２００〜２２０Ｖの二次電圧を得ることが可能である。このため、定格電圧が１００Ｖの場合に採用される。
【００５０】
そうして、本発明においては、水銀灯安定器のように安価な安定器を用いて高圧放電ランプを安定に点灯することができるので、高ランプ効率の高圧放電ランプ点灯装置を低いトータルコストで得ることができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００５２】
図１は、本発明の高圧放電ランプ始動用グロースタータの一実施形態を示す拡大要部断面正面図である。
【００５３】
図において、１は放電容器、２、２は一対の電極、３、３は外部導入線である。
【００５４】
＜放電容器１について＞
放電容器１は、Ｆｅ２Ｏ３を少なくして希ガス放電による波長３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に透過する軟質ガラスからなり、Ｔ形バルブ１ａおよびフレアステム１ｂを封着して製作されている。
【００５５】
すなわち、Ｔ形バルブ１ａは、一端が開口し、他端が閉鎖している。
【００５６】
フレアステム１ｂは、ピンチシール部１ｂ１、フレア部１ｂ２、細管１ｂ３および内部導入線１ｂ４を備えている。ピンチシール部１ｂ１およびフレア部１ｂ２とは、上記軟質ガラスにより一体に形成されている。細管１ｂ３は、ピンチシール部１ｂ１の基部にガラス溶着され、放電容器１内に連通している。そして、放電容器１内を排気し、イオン化媒体を放電容器１内に封入するのに用いられ、封入後にフレアステム１ｂから外部に突出している部分で封止切られている。そうして、フレアステム１ｂのフレア部分とＴ形バルブ１ａの開口端とを加熱溶融して封着することにより、放電容器１が形成されている。内部導入線１ｂ４は、その一対が互いに離間した状態でピンチシール部１ｂ１内に封着されたジュメット線（図示しない。）に接続して、放電容器１内に突出している。
【００５７】
＜一対の電極２、２について＞
一対の電極２、２は、バイメタル板からなり、基端がフレアステム１ｂの内部導入線１ｂ４の先端に溶接されて、互いに離間対向しているが、加熱されたときに互いに接近する方向に偏倚して接触する。
【００５８】
＜イオン化媒体について＞
放電容器１内には、イオン化媒体としてアルゴンが封入されている。
【００５９】
＜外部導入線３、３ついて＞
外部導入線３、３は、その一対が互いに離間した状態で放電容器１のピンチシール部１ｂ１内に封止されたジュメット線に接続して、放電容器１から外部へ突出している。そして、外部導入線３、３を用いて高圧放電ランプ始動用グロースタータを高圧放電ランプ内において所要に接続する。
【００６０】
図２は、本発明の高圧放電ランプの第１の実施形態としてのメタルハライドランプを示す正面図である。
【００６１】
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。また、高圧放電ランプＨＰＬは、発光管１１、外管１２、口金１３、上部支持構体１４、下部支持構体１５、接続導体１６、１７およびパルス始動器１８を備えて構成されている。
【００６２】
＜発光管１１について＞
発光管１１は、透光性放電容器１１ａ、一対の主電極１１ｂ、補助電極１１ｂＳ、図示しないイオン化媒体、モリブデン箔１１ｃおよび導入線１１ｄ、１１ｅを備えている。
【００６３】
透光性放電容器１１ａは、石英ガラス管の両端を封止して構成され、放電空間部１１ａ１および一対の封止部１１ａ２、１１ａ３を備えている。なお、１１ａ４は、排気チップオフ部である。封止部１１ａ２は、点灯中上側となり、放電空間部１１ａ１の上端部が半球状をなすようにピンチシールにより形成されている。すなわち、放電空間部１１ａ１の内径を２ｒとし、半球状部分の深さをｌとしたとき、ｒ＝ｌになっている。封止部１ａ３は、点灯中下側となり、放電空間部１ａ１の下端部が切頭円錐形状をなすようにピンチシールにより形成されている。そして、切頭円錐形状の開角が７０゜に設定されている。
【００６４】
一対の主電極１１ｂは、タングステンからなり、軸１１ｂ１とその先端部に巻装されたコイル１１ｂ２とを備えている。そして、軸１１ｂ１の基端がそれぞれ封止部１１ａ２、１１ａ３内に埋設され、モリブデン箔１１ｃに溶接されている。モリブデン箔１１ｃは、封止部１１ａ２、１１ａ３内に気密に埋設されている。
【００６５】
補助電極１１ｂＳは、タングステン線からなり、その基端が封止部１１ａ２内に埋設されるとともに、モリブデン箔１１ｃ１に溶接され、先端が主電極１１ｂに小距離を隔てて対向した位置にある。
【００６６】
導入線１１ｄは、モリブデン箔１１ｃに先端が溶接され、封止部１１ａ２から外部に導出されている。
【００６７】
導入線１１ｅは、平行な一対の脚部を有するＵ字状に折曲されて、その一方の脚部がモリブデン箔１１ｃに先端が溶接され、他方の脚部がそのまま封止部１１ａ３内に埋設されて、封止部１１ａ３から下方に導出されている。
【００６８】
イオン化媒体は、発光金属のハロゲン化物、希ガスおよび水銀からなる。
【００６９】
＜外管１２について＞
外管１２は、硬質ガラスからなり、中央部に紡錘状の膨出部、上端にネック部、下端に短円筒状の頭部を有するＢＴ形の形状をなしていて、ネック部にフレアステム１２ａを封着して備えている。フレアステム１２ａは、一対の導入線１２ａ１、１２ａ２を気密に導入しているとともに、アンカー線１２ａ３を植設している。
【００７０】
＜口金１３について＞
口金３は、Ｅ３９形口金であり、外管２のネック部１２ａに固着され、一対の導入線１２ａ１、１２ａ２の一方がシェル部に、他方がセンターコンタクトに、それぞれ接続している。
【００７１】
＜上部支持構体１４について＞
上部支持構体１４は、枠形導体１４ａ、金属バンド１４ｂおよびリボン導体１４ｃを備えている。枠形導体１４ａは、倒立Ｕ字状に折曲された導電性金属棒からなり、上辺部を導入線１２ａ１およびアンカー線１２ａ３に溶接することによって外管１２内に支持されている。金属バンド１４ｂは、発光管１１の封止部１１ａ２を抱持することにより、発光管１１の上側を支持するとともに、枠形導体１４ａの両脚部の下端に溶接されている。リボン導体１４ｃは、基端が枠形導体１４ａに溶接され、先端が発光管１の導入線１１ｄに溶接されている。これにより、発光管１１の上側の主電極１ｂは、モリブデン箔１１ｃ、導入線１１ｄ、リボン導体１４ｃ、枠形導体１４ａおよび導入線１２ａ１を直列に介して口金１３のシェル部に接続している。
【００７２】
＜下部支持構体１５について＞
下部支持構体１５は、発光管１の下部を支持するとともに、下側の電極１１ｂに電気的に接続するもので、枠形導体１５ａ、スプリング片１５ｂ、金属バンド１５ｃ、リボン導体１５ｄおよびゲッタ１５ｅを備えている。枠形導体１５ａは、Ｕ字状に折曲され、発光管１１の下部を外管１２内に支持する。スプリング片１５ｂは、その一対の中央部が枠形導体１５ａの下部の両側に溶接され、両端が外管２の頭部の内面に圧接することによって、枠形導体１５ａを外管１２内に定置している。金属バンド１５ｃは、発光管１１の封止部１１ａ３を抱持することにより、発光管１１の下側を支持するとともに、枠形導体１５ａに溶接されている。リボン導体１５ｄは、枠形導体１５ａおよび発光管１１のＵ字状の導入線１１ｅの間を接続している。ゲッタ１５ｆは、外管１２内を清浄化するもので、その支持体が枠形導体１５ａに溶接されて支持されている。
【００７３】
＜接続導体１６、１７について＞
接続導体１６は、側面から見たときに逆Ｌ字状に折曲されていて、一辺が導入線１２ａ２に溶接されて外管２内に上部支持構体１４と離間して支持されている。これに対して、他方の接続導体１７は、径の細い導線からなり、上端が接続導体１６の他辺に溶接され、中間が外管１２の内面側に沿って湾曲して延在するとともに、下端が下部支持構体１５の枠形導体１５ａに溶接されている。これにより、発光管１の下部の主電極１１ｂは、モリブデン箔１１ｃ、導入線１１ｅ、枠形導体１５ａ、接続導体１７、１６および導入線１２ａ２を直列に介して口金１３のセンターコンタクトに接続している。
【００７４】
＜始動器１８について＞
始動器１８は、点灯管１８ａ、抵抗器１８ｂ、１８ｃ、絶縁子１８ｄ、１８ｅ、バイメタル接点１８ｆおよび金属バンド１８ｇを備え、始動時にのみ作動して図３に示す安定器Ｂと協働して始動パルス電圧および光電効果を発光管１１内に生じさせる。
【００７５】
すなわち、点灯管１８ａは、図１に示す構造であり、その一方の外部導入線３が上部支持構体１４の枠形導体１４ａに接続され、他方の外部導入線４が絶縁子１８ｄの一方のリード線ｌ１に接続されている。
【００７６】
抵抗器１８ｂは、図２においては必ずしも明瞭に示されているわけではないが、その一方のリード線が接続導体１６の一辺に接続され、他方のリード線が絶縁子１８ｄの他方のリード線ｌ２に接続されている。
【００７７】
抵抗器１８ｃは、その一方のリード線が絶縁子１８ｄの一方のリード線ｌ１に接続され、他方のリード線が補助電極１ｂＳにモリブデン箔１１ｃ１を介して接続している導入線１１ｆに接続されている。
【００７８】
絶縁子１８ｄ、１８ｅは、それぞれ絶縁体の両端にリード線を植立した構造を有している。絶縁子１８ｄは、上記したように一方のリード線ｌ１と、他方のｌ２とを有している。絶縁子１８ｅは、抵抗器１８ｂの他方のリード線を上部支持構体１４の枠形導体１４ａに導電的に絶縁しながら機械的に固定している。
【００７９】
バイメタル接点１８ｆは、常閉形であり、バイメタル板１８ｆ１および接点棒１８ｆ２からなる。バイメタル板１８ｆ１は、その基端が絶縁子１８ｄの他方のリード線ｌ２に溶接されている。接点棒１８ｆ２は、その基端がバイメタル板１８ｆ１の自由端に溶接され、先端がバイメタル板１８ｆ１の変位にしたがって絶縁子１８ｄの一方のリード線ｌ１に接離する。すなわち、バイメタル接点１８ｆは、絶縁子１８ｄに支持されるとともに、絶縁子１８ｄと協働して接点機構を構成している。
【００８０】
金属バンド１８ｇは、点灯管１８ａの放電容器１の頭部を包持して、点灯管１８ａを枠形導体１４ａに溶接することによって点灯管１８ａを外管１２内の所定の位置に支持している。
【００８１】
次に、以上の構成を備えた始動器１８について、電気回路の観点から図３を参照して説明する。
【００８２】
図３は、本発明の高圧放電ランプの第１の実施形態における内部の電気接続および本発明の高圧放電ランプ点灯装置の第１の実施形態を示す回路図である。
【００８３】
図において、図２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。
【００８４】
すなわち、始動器１８は、全体を一言でいえば、発光管１１と並列的に接続されている。さらに詳細にいえば、抵抗器１８ｂ、絶縁子１８ｄの他方のリード線ｌ２、バイメタル接点１８ｆ、絶縁子１８ｄの一方のリード線ｌ１および点灯管１８ａの直列回路が発光管１１に並列接続している。また、図において上方の主電極１ｂと補助電極１ｂＳとの間に、抵抗器１８ｂ、リード線ｌ２、バイメタル接点１８ｆ、リード線ｌ１および抵抗器１８ｄの直列回路が接続している。
【００８５】
さらに、点灯回路ＯＣについて説明する。点灯回路ＯＣは、交流電源ＡＳと高圧放電ランプＨＰＬとの間に安定器Ｂを介在させることによって構成されている。すなわち、安定器Ｂの入力端子ａ、ｂを定格電圧２００Ｖの商用の交流電源ＡＳの両極に接続し、出力端子ｃ、ｄを高圧放電ランプＨＰＬの口金１３に図示しないランプソケットを介して接続する構成である。
【００８６】
安定器Ｂは、インダクタを主体として構成されていて、定格電圧が２００Ｖで、高圧放電ランプに所定のランプ電圧を形成して、高圧放電ランプを安定に点灯するように構成されている。
【００８７】
次に、回路動作について説明する。
【００８８】
交流電源ＡＳを投入すると、安定器Ｂの２次開放電圧が高圧放電ランプＨＰＬに印加される。しかし、高圧放電ランプＨＰＬは、この２次開放電圧が印加されただけでは始動することができない。高圧放電ランプＨＰＬに２次開放電圧が印加されると、抵抗器１８ｂおよび常閉形のバイメタル接点１８ｆを介して点灯管１８ａの一対の電極間に２次開放電圧が印加され、点灯管１８ａの電極２、２間にグロー放電が生じる。このとき発生する波長３００ｎｍ以下の紫外線は、放電容器１を透過して発光管１１を照射する。この紫外線照射により、発光管１１内には光電効果が生じて、主電極１ｂなどから２次電子が放出されるので、始動しやすい状態となる。
【００８９】
一方、点灯管１８ａ内においては、グロー放電による発熱により一対の電極２、２が加熱され、変位してやがて互いに接触し、主として抵抗器１８ａにより適当な値に制限された電流が安定器Ｂに流れる。次に、一対の電極２、２間が冷却により解離した瞬間に、安定器Ｂ内に逆起電力によって発生した始動パルス電圧が図２において下方の主電極１ｂと補助電極１ｂＳとの間に始動パルス電圧が印加される。その結果、下方の主電極１ｂと補助電極１ｂＳとの間に最初に補助放電が生起し、次に主電極１ｂ、１ｂ間の主放電へ発展して高圧放電ランプＨＰＬが始動する。高圧放電ランプＨＰＬが始動し、アーク放電へ転移して点灯すると、その放射熱によってバイメタル接点１８ｆが加熱されるので、変位して抵抗器１８ｃの一方のリード線ｌ１から解離してオフする。これにより、点灯管１８ａは、交流電源ＡＳに対して開放されるので、再動作するようなことはない。また、補助電極１ｂＳは、バイメタル接点１８ｆのオフにより開放されるとともに、補助電極１ｂＳ、抵抗器１８ｃおよび点灯管１８ａの直列回路が放電を介して下部の主電極１ｂに対して並列的な関係になるが、抵抗値が高いので、点灯管１８ａが再動作しないから、補助電極１ｂＳは開放状態を維持する。すなわち、補助電極１ｂＳは、点灯中影響を与えなくなる。
【実施例１】
図２および図３に示す高圧放電ランプおよび高圧放電ランプ点灯装置において、以下に示すとおりである。
１ 高圧放電ランプ ：メタルハライドランプ
定格ランプ電力 ：４００Ｗ
発光管 ：形状；円筒形で上側が丸形、下側がＶ形
内径；２０ｍｍ
電極間距離；３６ｍｍ
管壁負荷；１７．７Ｗ／ｃｍ２
イオン化媒体 ：ハロゲン化物；ＳｃＩ＋ＮａＩ＝３０ｍｇ、ＮａＢｒ
＝２．７ｍｇ、希ガス；Ａｒ６．７×１０３Ｐａ、および
Ｈｇ適量
その他の構造 ：図２に示すとおり
２ 安定器 ：４００Ｗ用水銀灯安定器
３ 高圧放電ランプ始動用グロースタータ
イオン化媒体 ：アルゴン；１．２×１０３Ｐａ
始動パルス電圧 ：１．２ｋＶ
発光管との間の距離：約１０ｃｍ
図４は、本発明の高圧放電ランプ始動用グロースタータおよびこれを備えた高圧放電ランプの第１の実施形態の実施例において放電容器に用いた２種類のガラスの分光透過率特性を比較例のそれとともに示すグラフである。
【００９０】
図において、横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は透過率（％）を、それぞれ示す。また、曲線Ａは第１のガラス、曲線Ｂは第２のガラス、曲線Ｃは比較例で第３のガラス、をそれぞれ示す。なお、ガラスの測定片は、いずれも肉厚０．８ｍｍである。
【００９１】
図から理解できるように、第１のガラスは、殺菌ランプに用いられているのと同じ紫外線透過性のＦｅ２Ｏ３の含有量が０．０１重量％以下のソーダライムガラスであり、波長３００ｎｍにおける透過率が８８％である。また、第２のガラスは、鉛ガラスからＰｂＯを実質的に除去した軟質ガラスであり、同じく４８％である。これに対して、比較例は、蛍光ランプ用のフレアステムに用いられているのと同じ鉛ガラスであり、同じく４％にすぎない。
【００９２】
次に、第１および第２のガラスを用いた高圧放電ランプ始動用グロースタータを備えた高圧放電ランプの各実施例と、第３のガラスを用いた他は実施例と同一仕様の高圧放電ランプ始動用グロースタータおよびこれを備えた高圧放電ランプの比較例と、をそれぞれ２０灯試作して、交流電源電圧１８０Ｖ、常温下で始動試験を行った結果、実施例１（第１のガラスを使用）および実施例２は、いずれも１０秒以内に始動した。これに対して、比較例はいずれも始動しなかった。
【００９３】
図５は、本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態としてのメタルハライドランプにおけるマウントを示す正面図である。
【００９４】
図６は、同じく右側面図である。
【００９５】
各図において、図２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。本実施形態は、発光管１１が透光性セラミックスからなる点で異なる。
【００９６】
マウントは、図示しない外管内に封装する各部品、すなわち発光管１１´、フレアステム１２ａ、上部支持構体１４´、下部支持構体１５´、接続導体１７´、始動器１８および始動補助導体１９を予めフレアステム１２ａに対して所定の位置関係になるように組み立てた外管に封装される部品の組立構体である。
【００９７】
＜発光管１１´について＞
発光管１１´は、その透光性放電容器１１ａが透光性アルミナセラミックスからなり、包囲部１１ａ１および一対の小径筒部１１ａ２、１１ａ２を一体的に備えている。包囲部１１ａ１は、円筒部の両端に切頭円錐部が連続した形状であり、内部に放電空間が形成される。一対の小径筒部１１ａ２、１１ａ２は、内部に包囲部１１ａ１の内部に連通する小径の貫通孔が形成されていて、それぞれ包囲部１１ａ１の切頭円錐部に一体的に連続している。
【００９８】
また、発光管１１´は、その一対の電極（図示しない。）が細長いタングステン棒からなり、その基端部および中間部が小径筒部１１ａ２内において貫通孔の内面との間にわずかな隙間すなわちキャピラリーを形成して延在し、先端が包囲部１１ａ１の切頭円錐部内に突出している。なお、先端にはタングステン細線のコイルが巻装されている。そして、電極の基端部は、給電導体１１ｇの先端に溶接されて接続している。
【００９９】
給電導体１１ｇは、ニオブからなり、基端部を残して透光性放電容器１１ａの小径筒部１１ａ２の貫通孔に挿入され、セラミックス封止用コンパウンド（図示しない。）により小径筒部１１ａ２に封着されている。給電導体１１ｇの基端部１１ｇ１は、発光管１１´の外部に露出して、後述するように電極への給電および発光管１１´の機械的支持に寄与する。
【０１００】
セラミックス封止用コンパウンドは、加熱溶融により透光性放電容器１１ａの小径筒部１１ａ２の貫通孔と給電導体１１ｇとの間に進入して、小径筒部１１ａ２の貫通孔内に挿入されている給電導体１１ｇおよび電極の基端部を包囲した状態で冷却により固化する。これにより、セラミックス封止用コンパウンドは、透光性放電容器１１ａを封止するとともに、電極を固定して封装し、かつ給電導体１１ｇの小径筒部１１ａ２内に挿入された部分が放電空間内に露出しないように被覆する。
【０１０１】
＜フレアステム１２ａについて＞
フレアステム１２ａは、さらに排気管１２ａ３、一対の外部導入線１２ａ４、１２ａ４を備えている。
【０１０２】
【０１０３】
枠形導体１４ａ´は、縦長の変形ロ字状をなしていて、フレアステム１２ａに封着されている導入線１２ａ１に溶接されることによって電気的に接続し、かつ機械的に支持されている。そして、枠形導体１４ａ´のほぼ中心部に発光管１１´が位置されている。
【０１０４】
門形導体１４ｄは、倒立Ｕ字状をなし、枠形導体１４ａ´の枠内に位置する。
【０１０５】
絶縁子１４ｅ、１４ｆは、門形導体１４ｄの両脚を枠形導体１４ａ´に導電的に絶縁するとともに、機械的に支持している。
【０１０６】
リード線１４ｇは、その中間が発光管１１´の上部の給電導体１１ｇの基端部１１ｇ１に巻き付き、かつ溶接されるとともに、両端が門形導体１４ｄの両脚に溶接されることによって、発光管１１´の上部を支持している。
【０１０７】
＜下部支持構体１５´について＞
下部支持構体１５´は、枠形導体１４ａ´、一対のスプリング片１５ｂ、１５ｂ、ブリッジ導体１５ｅおよびリード線１５ｆからなる。
【０１０８】
枠形導体１４ａ´は、下部支持構体１５´の構成部品を兼ねている。
【０１０９】
ブリッジ導体１５ｅは、両端部が枠形導体１４ａ´に溶接され、中間部にＵ字状部分１５ｅ１が形成されている。
【０１１０】
一対のスプリング片１５ｂ、１５ｂは、枠形導体１４ａ´の下部両側に溶接されて、外管の内面に弾性的に当接して枠形導体１４ａ´の下部を外管に対して支持する。
【０１１１】
リード線１５ｆは、リード線１４ｇと同様な構造で、発光管１１´の下部の給電導体１１ｇの基端部１１ｇ１に巻き付き、かつ溶接されるとともに、両端がブリッジ導体１５ｅのＵ字状部分１５ｅ１に溶接されることによって、発光管１１´の下部を支持している。また、リード線１５ｆは、給電路をも兼ねている。したがって、発光管１１´の下部の給電導体１１ｇには導入線１２ａ１から枠形導体１４ａ´、ブリッジ導体１５ｅおよびリード線１５ｆを直列に介して給電される。
【０１１２】
＜接続導体１７´について＞
接続導体１７´は、リボン状をなしていて、一端がフレアステム１２ａの導入線１２ａ２に、また他端が門形導体１４ｄに、それぞれ溶接されている。これにより、導入線１２ａ２から発光管１１´ｂの上部の給電導体１１ｇに給電する。
【０１１３】
＜始動器１８´について＞
始動器１８´は、点灯管１８ａ、セラミックス抵抗器１８ｂ´、金属バンド１８ｇ´、接続導体１８ｈ、１８ｉ、１８ｊ、金属棒１８ｋおよびバイメタル接点１８ｆを備えている。
【０１１４】
点灯管１８ａは、金属線をほぼ環状に湾曲してなる金属バンド１８ｇ´により抱持されている。金属バンド１８ｇ´は、その両端が枠形導体１４ａ´に溶接されている。したがって、点灯管１８ａは、金属バンド１８ｇ´を介して上部支持構体１４´に支持されている。また、点灯管１８ａの外部導入線３、３の一方は、後述するセラミックス基板１８ｂ１´の表面に蝋着された接続導体１８ｈに溶接され、他方は枠形導体１４ａ´に溶接されている。
【０１１５】
セラミックス抵抗器１８ｂ´は、セラミックス基板１８ｂ１´内に埋設され、セラミックス基板１８ｂ１´の表面にろう付けされた接続導体１８ｉおよび１８ｊ間に接続している。
【０１１６】
接続導体１８ｉの他端は、上部支持構体１４´の門形導体１４ｄに溶接されている。
【０１１７】
金属棒１８ｋは、その一端がセラミックス基板１８ｂ１´の表面にろう付けされ、他端が枠形導体１４ａ´に溶接されている。そうして、セラミックス基板１８ｂ１´およびバイメタル接点１８ｆは、主として金属棒１８ｋおよび接続導体１８ｉにより枠形導体１４´に支持されている。
【０１１８】
バイメタル接点１８ｆは、その接点棒１８ｆ２が接続導体１８ｊの他端に接離することにより、熱動スイッチを構成している。
【０１１９】
＜始動補助導体１９について＞
始動補助導体１９は、発光管１１の始動を補助するために配設されている。すなわち、発光管１１´は、前述のように一対の電極を備えていて、補助電極を備えていないが、始動補助導体１９を備えている。始動補助導体１９は、金属細線からなり、図において上端が枠形導体１４ａ´に溶接され、中間が透光性放電容器１１ａの上側の小径筒部１１ａ２に２回巻き付けてから包囲部１１ａ１に接近して下方へ延在し、さらに先端が下側の小径筒部１１ａ２に１回巻き付けて固定されている。
【実施例２】
図５および図６に示す実施形態において、発光管１１の内部にイオン化媒体としてＮａ、ＤｙおよびＣｓからなる発光金属のヨウ化物、バッファガスの水銀、バッファガスおよび始動ガスのＡｒを封入した。
【０１２０】
ランプ電力：３６０Ｗ
ランプ効率：９０ｌｍ／Ｗ
色温度：４０００Ｋ
平均演色評価数：８５
図７は、本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態における内部の電気接続および本発明の高圧放電ランプ点灯装置の第２の実施形態を示す回路図である。
【０１２１】
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。
【０１２２】
すなわち、始動器１８は、全体を一言でいえば、発光管１１´と並列的に接続されている。さらに詳細にいえば、セラミックス抵抗器１８ｂ´、バイメタル接点１８ｆおよび点灯管１８ａの直列回路が発光管１１に並列接続している。
【０１２３】
また、始動補助導体１９の基端が図において下側の電極１１ｂに接続し、中間が発光管１１´に近接し、先端がセラミックス抵抗器１８ｂ´側すなわち図において上側の電極１１ｂ側まで延在している。
【０１２４】
次に、回路動作について説明する。
【０１２５】
交流電源ＡＳを投入すると、安定器Ｂの２次開放電圧が高圧放電ランプＨＰＬに印加される。しかし、高圧放電ランプＨＰＬは、この２次開放電圧が印加されただけでは始動することができない。高圧放電ランプＨＰＬに２次開放電圧が印加されると、点灯管１８ａの一対の電極２、２間にセラミックス抵抗器１８ｂ´およびバイメタル接点１８ｆを介して２次開放電圧が印加され、点灯管１８ａの電極２、２間にグロー放電が生じる。このとき発生する波長３００ｎｍ以下、すなわち主として２９６ｎｍの紫外線は、放電容器１透過して発光管１１´を照射する。この紫外線照射により、発光管１１´内には光電効果が生じて、主電極１１ｂなどから２次電子が放出されるので、始動しやすい状態となる。
【０１２６】
一方、点灯管１８ａ内においては、グロー放電による発熱により一対の電極２、２が加熱され、変位してやがて互いに接触し、主として抵抗器１８ａにより適当な値に制限された電流が安定器Ｂに流れる。次に、一対の電極２、２間が冷却により解離した瞬間に、安定器Ｂ内に逆起電力によって発生した始動パルス電圧が図７において下方の主電極１１ｂと始動補助導体１９との間に印加されるので、両者間の電界強度が非常に大きくなり、上方の主電極１１ｂと始動補助導体１９間の絶縁が破壊されて高圧放電ランプＨＰＬが始動する。高圧放電ランプＨＰＬが始動し、アーク放電へ転移して点灯すると、その放射熱によってバイメタル接点１８ｆが加熱されるので、接点棒１８ｆ２が変位して接続導体１８ｊから解離する。これにより、始動器１８´は開放されるので、点灯管１８ａが高圧放電ランプＨＰＬの点灯中に再動作するようなことはない。
【０１２７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、放電容器が希ガス放電により発生する波長３００ｎｍ以下の紫外線を２０％以上透過し得るものであり、その内部に一対の電極をグロー放電による発生熱で変位して互いに接触し得るように封装し、内部にグロー放電により少なくとも波長３００ｎｍ以下の紫外線を放射するアルゴンを含む希ガスを主体とし、水銀を含まないイオン化媒体を封入していることにより、高圧放電ランプの始動時に放電容器を透過した波長３００ｎｍ以下の紫外線を発光管に照射して光電効果による２次電子放出と、安定器から発生させた始動パルス電圧の印加と、によって高圧放電ランプの始動が著しく容易になるとともに、水銀を用いないので、環境に優しい高圧放電ランプ始動用グロースタータを提供することができる。
【０１２８】
請求項２の発明によれば、透光性放電容器、透光性放電容器内に封装された一対の電極および透光性放電容器内に封入されたイオン化媒体を備えた発光管と、発生した紫外線が発光管を照射するように配置された請求項１に規定された高圧放電ランプ始動用グロースタータとを具備していることにより、請求項１の効果を有する高圧放電ランプを提供することができる。
【０１２９】
請求項３の発明によれば、請求項２に規定した高圧放電ランプと、定格電圧が１００Ｖ、二次電圧が２００〜２２０Ｖであるか、あるいは定格電圧が２００Ｖで、高圧放電ランプおよび交流電源の間に直列に介在する安定器とを具備していることにより、請求項１および２の効果を有するとともに、水銀灯安定器のように安価な安定器を用いて高圧放電ランプを安定に点灯することができるので、高ランプ効率で、しかもトータルコストが安価な高圧放電ランプ点灯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始動用グロースタータの一実施形態を示す拡大要部断面正面図
【図２】 本発明の高圧放電ランプの第１の実施形態としてのメタルハライドランプを示す正面図
【図３】 本発明の高圧放電ランプの第１の実施形態における内部の電気接続および本発明の高圧放電ランプ点灯装置の第１の実施形態を示す回路図
【図４】 本発明の高圧放電ランプ始動用グロースタータおよびこれを備えた高圧放電ランプの第１の実施形態の実施例において放電容器に用いた２種類のガラスの分光透過率特性を比較例のそれとともに示すグラフ
【図５】 本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態としてのメタルハライドランプにおけるマウントを示す正面図
【図６】 同じく右側面図
【図７】 本発明の高圧放電ランプの第２の実施形態における内部の電気接続および本発明の高圧放電ランプ点灯装置の第２の実施形態を示す回路図
【符号の説明】
１…放電容器
３…外部導入線
１１…発光管
１１ａ…透光性放電容器
１１ａ１…放電空間部
１１ａ２…封止部
１１ａ３…封止部
１１ｂＳ…補助電極
１１ｃ…モリブデン箔
１１ｄ…導入線
１１ｅ…導入線
１１ｆ…導入線
１２…外管
１２ａ…フレアステム
１２ａ１…導入線
１２ａ２…導入線
１２ａ３…アンカー線
１３…口金
１４…上部支持構体
１４ａ…枠形導体
１４ｂ…金属バンド
１４ｃ…リボン導体
１５…下部支持構体
１５ａ…枠形導体
１５ｂ…スプリング片
１５ｃ…金属バンド
１５ｄ…リボン導体
１５ｅ…ゲッタ
１６…接続導体
１７…接続導体
１８…パルス始動器
１８ａ…点灯管
１８ｂ…抵抗器
１８ｃ…抵抗器
１８ｄ…絶縁子
１８ｅ…絶縁子
１８ｆ…バイメタル接点
ｌ１…リード線
ｌ２…リード線
ＨＰＬ…高圧放電ランプ
Claims (3)
- 希ガス放電により発生する波長３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に透過し、波長３００ｎｍの紫外線の透過率が２０％以上である放電容器と；
放電容器内に封装された少なくとも一方がグロー放電による発生熱で変位して互いに接触し得る一対の電極と；
放電容器内に封入されてグロー放電により少なくとも波長３００ｎｍ以下を含む紫外線を放射するアルゴンを含む希ガスを主体とし、水銀を含まないイオン化媒体と；
を具備したことを特徴とする高圧放電ランプ始動用グロースタータ。 - 内部に放電空間が形成される透光性放電容器、透光性放電容器内に封装されて透光性放電容器の放電空間内に臨在する少なくとも一対の電極、透光性放電容器内に封入されたイオン化媒体を備えた発光管と；
発光管を収納する外管と；請求項１記載の高圧放電ランプ始動用グロースタータを含み、高圧放電ランプ始動用グロースタータのグロー放電により発生した紫外線が放電容器を透過して発光管を照射するように外管内に配設された始動器と；
を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ。 - 請求項２記載の高圧放電ランプと；
定格電圧が１００Ｖで、かつ二次電圧が２００〜２２０Ｖであるか、あるいは定格電圧が２００Ｖであり、交流電源および高圧放電ランプの間に直列に介在して、高圧放電ランプを安定に点灯する安定器と；
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。
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