JPH0157462B2 - - Google Patents

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JPH0157462B2
JPH0157462B2 JP58123431A JP12343183A JPH0157462B2 JP H0157462 B2 JPH0157462 B2 JP H0157462B2 JP 58123431 A JP58123431 A JP 58123431A JP 12343183 A JP12343183 A JP 12343183A JP H0157462 B2 JPH0157462 B2 JP H0157462B2
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JP
Japan
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coil
cathode
arc
electrode
lamp
Prior art date
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JP58123431A
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English (en)
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JPS6017849A (ja
Inventor
Yasuki Mori
Shinji Inukai
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Toshiba Electric Equipment Corp
Original Assignee
Toshiba Electric Equipment Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Electric Equipment Corp filed Critical Toshiba Electric Equipment Corp
Priority to JP58123431A priority Critical patent/JPS6017849A/ja
Publication of JPS6017849A publication Critical patent/JPS6017849A/ja
Publication of JPH0157462B2 publication Critical patent/JPH0157462B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/04Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/06Main electrodes
    • H01J61/073Main electrodes for high-pressure discharge lamps
    • H01J61/0732Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the construction of the electrode

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  • Discharge Lamp (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕 本発明はたとえば直流などの極性の反転のない
電源で点灯される小形金属蒸気放電灯に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 近年、省エネルギーの観点から発光効率の低い
白熱電球と代替して使用できるようなたとえばメ
タルハライドランプ等の発光効率の優れた金属蒸
気放電灯の開発が積極的に進められている。これ
等金属蒸気放電灯は商用周波数50Hzまたは60Hzの
交流100Vまたは200Vの一般供給電源で安定器を
介して点灯するのが常であり、また安定器は放電
灯とは別の位置に設置するという方法がとられて
いる。しかしながら一般家庭および店舗等の屋内
用として多用される白熱電球の代替として考える
と、ランプと安定器とは一体化し、さらに安定器
を小形、軽量、低価格にすることが欠かせない条
件である。ところが、現在一般的であるチヨーク
コイルを使用した安定器では上記条件を満足させ
ることは困難視されている。近年、トランジス
タ、IC等の発達により上記条件を満足させ得る
安定器としての電子回路を構成することが可能と
なつてきた。このような電子回路の方式としては
直流点灯方式や高周波点灯方式等が考えられる
が、高周波点灯方式によると特定の周波数帯域で
は音響共振という現象を生じでアークがゆらぎ、
立消えの原因となる。特にメタルハライドランプ
の場合は、その発光管形状、封入物の影響で音響
共振を生じる周波数帯域が非常に広くなるため高
周波点灯方式は不適当となる。したがつて、特に
はメタルハライドランプ用の電子安定器としては
直流など極性の反転のない電源での点灯方式が望
ましい。 本発明者等は直流など極性の反転のない電源を
用いるメタルハライドランプ等の金属蒸気放電灯
の開発過程において、従来の交流点灯用に設計さ
れた電極軸の先端部にコイルを巻回した電極を有
する放電灯を上記極性の反転のない電源で点灯す
ると陰極近傍の発光管管壁に失透、クラツクを発
生し、発光管がリークし不点となるランプが多発
することを発見した。 しかも、この現象は陰極と発光管管壁とがより
接近してくる100W以下のような小形のランプほ
ど一層甚だしくなることが判明した。これらの現
象につき、さらに交流点灯のランプと比較観察し
たところ、ランプが定常状態で安定した場合で
も、極性反転のない電源で点灯した場合には陰極
の封止端側にアークスポツトが形成され、このス
ポツトが陰極先端に移行しない場合があることが
判り、このままの状態で長時間点灯を続けたもの
が殆んど上記のようなクラツクを発生させている
ことが判つた。これに対し、交流点灯の場合には
始動直後には電極の封止端側から放電を開始する
ものの短時間で全てのランプはアークスポツトが
電極先端に移行し、クラツクは発生しなかつた。
このような現象は次のような理由によるものと推
察される。すなわち、交流でも極性の反転のない
電源の場合でも、始動直後は1気圧以下の低圧状
態であるため放電距離が長くなる状態で放電は開
始する。しかし、時間と共に発光管内の温度が上
昇し、発光管内の圧力は上昇して定格点灯時には
1気圧以上の高圧たとえばメタルハライドランプ
では10気圧前後あるいはそれ以上にもなる。した
がつて、放電が安定を維持するため、よく知られ
ている法則Pd=const.(Pは圧力、dは放電距離)
を満足するようにアークスポツトは電極封止端側
から電極先端へ移行し、放電距離dが短かくなる
方向へ動く。この現象は交流の場合には両電極が
それぞれ陰極と陽極の両方の作用を各半サイクル
で繰返すので、陽極時にはアークがその電極全体
に集中して電極先端も加熱されるため、上記の圧
力の増加と共にアークは電極先端へ容易に移行す
るが、直流のように極性の反転のない場合には陰
極側はアークがスポツト状となり電極封止端側の
ごく一部にのみ集中し、その集中した個所のみが
加熱される。しかもコイル部が放熱フインのよう
な役割をするので電極先端は発光管内圧力が充分
高まつても電子放射を行うに充分なまでには昇温
せず、しかも極性の反転がないので一旦できたス
ポツト位置からのアークの移動は何等かのきつか
けが無いと起らない場合があるものと推察され
る。 したがつて、アークスポツトが陰極の封止端側
に生じ、しかもその陰極先端への移行がないと、
高温のアークの発光管管壁への接近、接触が長時
間続き、その結果管壁に失透、クラツクが発生す
ることになるわけである。そのうえ、アークが陰
極の封止端側または先端に発生することがあると
いうことは、アーク長が異なることであり、アー
ク長が異なればランプ電圧もそれにつれて相違す
るから点灯ごとにランプ電圧が一定しないという
不都合をも生じる結果となる。 〔発明の目的〕 本発明は上記事情る考慮してなされたもので、
直流などの極性の反転のない電源で点灯しても、
発光管に失透、クラツクが発生せず、しかもラン
プ電圧の変動の少ない長寿命で安定した特性を有
する100W(ワツト)以下の小形の金属蒸気放電灯
を提供することを目的とする。 〔発明の概要〕 本発明は陽極と異なる形状を呈する陰極をコイ
ルの一部が電極軸より突出するように形成し、コ
イルの外径をD(mm)、コイルの内径をd(mm)、電
極軸の径をd1(mm)、定常点灯時の放電電流をIL(A)
としたとき、 1.5≦D/d≦4 14≦IL/d2 1≦350 で、かつ、上記コイルの電極軸からの突出長lを
コイル全長Lの1/3以上にしたことを特徴とする。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の詳細を図示の実施例を参照して
説明する。第1図は40W(ワツト)の小形メタル
ハライドランプの発光管1を示し、最大内径8mm
のほぼ球状に成形された石英ガラスからなる発光
管バルブ2の内部には始動用希ガスとしてアルゴ
ンガス100トール、水銀10mgおよび金属ハロゲン
化物としてたとえば沃化スカンジウムと沃化ナト
リウムが合計2mg封入され、かつ、発光管バルブ
2の両端部には4mmの間隔をおいて陽極3と陰極
4とが対向封止されている。陰極4は径d1が0.15
mmの高融点金属たとえばタングステン製の電極軸
4aに全長Lが1.5mm、外径Dが0.35mm、内径d
が0.15mmのコイル4bを巻装して構成され、上記
コイル4bは線径0.1mmのタングステン線を電極
軸4aに一重に巻き、その一部は電極軸4aより
約1mm突出して内部が空洞の突出部4cを形成し
ている。すなわち、コイル外径D(mm)の同内径
d(mm)に対する比D/d≒2.33、またコイルの
電極軸よりの突出長l(mm)のコイル全長L(mm)
に対する比は約0.67となつている。一方、陽極3
は線径0.06mmのタングステン線を線径0.19mmのタ
ングステン線に巻いてコイル状にしたものを更に
径0.22mmのタングステン製電極軸3aに二重コイ
ル3b状に巻回して構成され、上記二重コイル3
bの全長は1.5mmである。陽極3と陰極4は発光
管バルブ2の両端封止部5,6内に気密に封着さ
れるモリブデン箔7,8を介して外部リード線
9,10にそれぞれ接続されて発光管1が形成さ
れている。この発光管1は図示しないが通常は一
端に口金を取着した外管内に封装され、上記外部
リード線9,10は口金及び端子にそれぞれ接続
されてランプが形成される。 このような構成のランプはたとえば第2図に示
すように直流点灯電子回路式安定器11を介して
交流電源12に接続される。安定器11はAC/
DCコンバータ13、電流検出回路14を備えて
いる。15は始動回路で陰極4と陽極3間に始動
用パルス電圧を印加する。上記安定器11および
始動回路15によつて、発光管1には定常時に放
電電流ILが0.56A(アンペア)印加されると共に、
安定点灯時にはランプ入力が40W(ワツト)とな
るように制御される。したがつて、軸径0.15mmの
上記電極断面の電流密度は放電電流IL/(軸径
d12=0.56A/(0.15mm)2≒25となつている。 上記ランプ10本につきこのような点灯装置によ
り100回の点滅試験を行なつたところ、安定点灯
時においてアークが陰極4の根元部分(封止端
側)より発生する現象は全く見られなかつた。こ
の理由は上記構成の陰極4は電極軸4aがコイル
4bを貫通せず、先端部に空洞のコイル突出部4
cが形成された形状であるから、上記電極先端部
に電極軸が存在する場合より熱容量が小さく、か
りに始動時にアークが陰極4の根元部分(封止端
側)で発生しても、陰極4の空洞先端部は温度が
上昇し易く、速やかにアークが発生し易い温度に
まで昇温する。そして安定点灯状態に移るにつれ
て発光管1内の金属が蒸発して蒸気圧が上昇し、
アークはできるだけその距離を短かくしようとし
て遂には電極3,4先端間のアークへと移行する
に至る。したがつて、安定点灯時には陰極4の根
元部分(封止端側)にはアーク発生個所がないの
で、発光管1の石英ガラスが異常加熱されて失
透、クラツクを生じることがなく、長寿命が得ら
れると共に、点灯のたびにアーク長が変化するこ
ともないのでランプ電圧が変化するという不都合
も生じない。 しかも電極軸にはコイルが設けてあるから、グ
ロー電圧が低下しグローからアークへの転移も良
好で始動特性も優れている。 次に好ましい陰極構造の範囲を求めるために、
上記実施例と同一の40Wメタルハライドランプに
ついて陰極4の構造を種々変えた場合のランプ特
性への影響につき試験を実施した。表はその試
験内容と結果を示すもので、陰極構造の変動要因
としては電極軸径d1(mm)、コイルの外径D(mm)、
内径d(mm)、全長L(mm)、電極軸4aからの突出
長l(mm)およびコイル形式(一層および複層)
を採り上げ、評価としてはグロー放電からアーク
放電への転移の難易度、アークスポツトの陰極根
元部(封止端側)から同先端部への移行の難易度
等を考慮した始動特性ならびに寿命特性を比較検
討して決定した。
【表】
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明によれば直流点灯
などの極性の反転のない電源で点灯しても、始動
特性、寿命特性の優れた小形金属蒸気放電灯が得
られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である小形メタルハ
ライドランプの正面図、第2図は同ランプの点灯
装置を示す図である。 1……発光管、2……発光管バルブ、3……陽
極、4……陰極、4a……陰極軸、4b……コイ
ル、11……安定器、12……電源、13……
AC/DCコンバータ、14……電流検出回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 発光管バルブの両端部に対向して陽極と陰極
    を封止し、内部に始動用希ガスと少くとも水銀を
    含む封入物とを封入してなる発光管を有し、極性
    の反転のない電源で点灯される100W(ワツト)以
    下の小形金属蒸気放電灯において、上記陰極は陽
    極と異なる形状を呈していると共に、コイルの一
    部が電極軸より突出する構造をなし、上記コイル
    の外径をD(mm)、コイルの内径をd(mm)、電極軸
    の径をd1(mm)、定常点灯時の放電電流をIL(A(ア
    ンペア))としたとき、 1.5≦D/d≦4 14≦IL/d1 2≦350 で、かつ、上記コイルの電極軸からの突出長を1
    (mm)コイルの全長をL(mm)としたとき、 1≧L/3 としたことを特徴とする小形金属蒸気放電灯。
JP58123431A 1983-07-08 1983-07-08 小形金属蒸気放電灯 Granted JPS6017849A (ja)

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JPS6017849A JPS6017849A (ja) 1985-01-29
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Families Citing this family (6)

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JPS6247941A (ja) * 1985-08-28 1987-03-02 Toshiba Corp 小形高圧金属蒸気放電灯
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