JPH0260048A - 高光度放電ランプ用始動電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は無電極形の高光度放電（ＨＩ　Ｄ）ランプに関
するものであり、更に詳しくは無電極形ＨＩＤランプの
アーク空間の中でプラズマ放電を開始するための新規な
電極に関するものである。

ＨＩＤランプのエンベロープの中にドーナツ形の発光プ
ラズマを生じさせることは現在周知である。誘起アーク
・プラズマの維持はソレノイドの無発散電界に依存する
。この電界は通常ソレノイドの形をとる励起コイルによ
る変化する磁界によって作成される。プラズマ放電を開
始するためにはアーク管の両端間に非常に高い電界勾配
を作る必要がある。充分に高い電界勾配を作ることは難
しい。特に付設された励起コイルではそうである。

パルス形式でのみ与えるにしてもコイル電流が異常に高
くなることがあるからである。更に、励起コイルの１タ
ーン当りの所要電界はそのコイルのターン相互間の電気
降伏定格を超えることがあるので、非常に高い電界勾配
を形成することが不可能になることがある。したがって
、誘起駆動式ＨＩＤランプを始動するための何らかの手
段を設けることは難しく、同じ型式のランプを高温再始
動することも難しい。したがって正常な周囲条件のもと
で、市販のランプに容易に使用できるような、ＨＩＤラ
ンプのプラズマ放電を開始するための何らかの始動手段
を設けることが非常に望まれている。

発明の要約 本発明によれば、励起コイルの内側空間の中に配置され
たエンベロープを有し、励起コイルによってエンベロー
プの内部に放電プラズマを形成するようにした無電棒形
高光度放電ランプにおいて、一対の始動電極が設けられ
、各始動電極は対向する一対のエンベロープ端部のうち
のそれぞれ対応する表面に隣接して配置されるか、対応
する端部を貫通してエンベロープの中まで延在する。始
動電極対の間に高電圧パルスを結合することにより、各
電極と他方の電極または励起コイルとの間に電界が作ら
れる。この電界の大きさと位置はランプのエンベロープ
の中の物質が少なくとも１つの火花チャネルを作るのに
充分なものである。励起コイルの形成する正常な電界に
応答して、火花チャネルにプラズマを形成することがで
きる。

現在の好ましい実施例では、始動電極はほぼ円筒形のラ
ンプエンベロープの軸に沿って軸方向に配置された、端
部を丸めた導電性部材である。

したがって、本発明の１つの目的は無電橋形高光度放電
ランプ用の新規な始動電極を提供することである。

本発明のこの目的および他の目的は図面を参照した以下
の詳細な説明からより明らかとなろう。

まず第１図に於いて、誘起式すなわち無電極形の高光度
放電（ＨＩ　Ｄ）ランプ１０はほぼ円筒形のアーク管す
なわちエンベロープ１１を含んでいる。アルゴン、キセ
ノン等の始動ガスおよびヨウ化ナトリウム等のハロゲン
化金属を含む実質的にガス状の物質１１ａがエンベロー
プ１１の中に封入されている。対向するコイル端１４ａ
と１４ｂとの間に印加される無線周波（ＲＦ）信号に応
答して励起コイル１４により発生される電界によって、
エンベロープ１１の中にほぼドーナツ形のプラズマ・ア
ーク放電１２が維持される。エンベロープ１１はその軸
が全体的にコイル１４の軸に沿うように配置される。

本発明の一面によれば、一対の始動電極１６ａおよび１
６ｂがアーク管の上下両端部の表面１１ｂおよびｌｌｃ
の外側にあって、はぼ中心線に沿ってアーク管のエンベ
ロープに向って伸びる細長の導電性部材で構成される。

励起コイル１４へのＲＦ雷電圧印加と同時に、高電圧パ
ルス発生手段１７がエンベロープ外部の電極１６に交流
電圧を対応する接続手段１７ａおよび１７ｂを介して印
加して、アーク管内部１１ａに始動予備放電１８を生じ
させる。この始動予備放電は一方の始動電極の丸めた端
部に隣接した容積から他方の始動電極の丸めた端部に隣
接した容積まで伸びる所謂「火花チャネル」たとえば第
１の火花チャネル１８ａを形成するとともに、各始動電
極の近傍から励起コイルのターン全体までランダムにア
ーク管内に同じ予備放電火花チャネルを形成する。した
がって、上側始動電極１６ａの近傍から励起コイル１４
の下側ターンに向って始動チャネル１８ｂが形成され、
励起コイルの他の部分に向って他の始動チャネルが形成
され、上側始動電極１６ａから励起コイルの上側ターン
に向って最上部の始動チャネル１８ｃが形成される。同
時に、下側始動電極１６ｂの近傍から励起コイル１４の
上側部分に向って他の始動チャネル１８ｄが形成され、
下側始動電極１６ｂから励起コイル１４の下側部分に向
って他のチャネル１８ｅが形成され、チャネル１８ｄと
１８ｅとの間に他のチャネルが形成される。火花チャネ
ルすなわち始動電極と励起コイル１４との間に形成され
るチャネル１８ｂから１８ｅの大半は、高電圧パルス発
生手段１７から電極１６に印加される高周波交流電圧に
応答して、はぼドーナツ形のアーク・プラズマ１２で充
たすためのアーク管内の容積の中に火花放電を形成する
。したがって、火花放電が充分な大きさであれば、プラ
ズマが形成され、これは所望のドーナツ形のアークを成
すように拡散し、この拡散プラズマは所望のドーナツ形
放電１２を形成する。発明者は始動電源すなわち高電圧
パルス発生手段１７の供給するＲＦ周波数が高いと火花
チャネル１８が広くなり、プラズマ１２を形成しやすく
なることを見出した。

次に第２図はもう１つの実施例を示し、第２のランプ１
０′はほぼ励起コイルの軸に沿って軸方向に配置された
エンベロープ１１′をそなえている。アーク管のエンベ
ロープ１１′の内部には対向する始動電極２０が設けら
れる。第１の、すなわち上側始動電極２０ａは球根状等
の形状の端部２２、およびアーク管の上側壁１１′　ｂ
の部分１１’　ｄを貫通して、ガスを通さないように密
封した電極部分２０ｃをそなえている。同様に、第２の
、すなわち下側の始動電極２０ｂは丸めた端部２２をそ
なえ、また下側壁１１′　ｄを貫通して、ガスを通さな
いように密封した部分２０ｄをそなえている。内部始動
電極２０は適当な高電圧高周波パルス発生手段１７′に
接続される。パルス発生手段は共通回路電位接続部１７
ｄに対して高電位の出力リード線１７ｃをそなえている
。リード線１７ｃが第１の始動電極リード部分２０ａに
接続され、かつ他方の始動電極２０ｂが回路共通電位に
接続されて、始動高電圧回路を完成する。内部始動電極
２０の動作はアーク管外の始動電極１６の場合における
アーク放電１２の始動の動作に類似している。但しこの
場合、第１図の外部電極構成の場合のようにアーク管の
エンベロープの上下の壁１１ｂおよびｌｌｃを構成する
誘電体を通る変位電流に依存しない。したがって、ラン
プ１０′の始動電流は一般により高くすることができる
。これにより一層活発な火花放電を生じさせて主放電の
始動を一層容易にするだけでなく、始動電極をエンベロ
ープ外部に設けるよりもエンベロープ内部に設けること
により始動電極の分離を注意深く維持することも可能と
なる。

始動電極１６または２０の使用により、ＲＦ励起信号の
コイル１４への導入と同時にパルス発生手段１７が短時
間の間、非常に大きな始動電流（１００アンペア以上ま
で）を供給することができる。このときアーク管の動作
はフラッシュランプの動作に類似している。フラッシュ
ランプでは、放電が火花チャネルとして始まり、半径方
向に拡がるアーク柱に拡大し、そして主アーク円環体が
最終的に形成される。プラズマの半径方向の拡大が比較
的早くなって、衝撃波が生じ、これによってその伴流内
に充分な高い値の電子密度が残り、ソレノイド状アーク
が始動される。始動電極の使用により（少なくとも２０
０トル（Ｔｏｒｒ）の圧力の）バッファ・ガスとしてキ
セノンを使用するランプの場合のような高圧力ＨＩＤア
ークの低温始動が可能となるとともに、水銀をバッファ
・ガスとして使用するランプのようなランプの点弧直後
の高温再始動が可能となる。励起コイル１４による主誘
起電界によって始動電極が過熱されないように、ソレノ
イド状放電の場合、始動電極１６および２０は一般に充
分に細く作られる。したがって、殆んどの場合、始動電
極２０はアーク空間にほんの少しの距離だけ入り、主ア
ーク電気機能を妨害しない。始動電極は通常タングステ
ンで作られるが、他の金属を使ってもよいことは勿論で
ある。始動電極は（塩素等の）化学反応性のあるアーク
物質と強く反応しないように選択しなければならないが
、正常動作中は始動電極がアーク物質と反応してしまう
程高温にはならないと思われる。

しかし、多分２乃至３マイクロ秒程度の短い持続時間の
パルスで放電を適正に開始させるために使用されると予
想される１００アンペア以上までの始動電流を通すこと
ができるように、始動電極は充分な体積を持たなければ
ならない。

本発明の実施例を詳しく説明してきたが、当業者には多
くの変形および変更を行なえることは明らかであろう。

したがって、本発明は特許請求の範囲により限定され、
ここに説明した特定の細部や手段によって限定されるも
のではないことに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は始動電極の第１の実施例を示す、無電極形）Ｉ
ＩＤランプの部分断面側面図である。第２図は始動電極
の第２の実施例を示す、無電極形ＨＩＤランプの部分断
面側面図である。 ［主な符号の説明］ １０・・・ＨＩＤランプ、 １１・・・アーク管のエンベロープ、 １１ｂ、ｌｉｅ・・・アーク管の上下の表面、１２・・
・プラズマ、 １４・・・励起コイル、 １６・・・始動電極、 １８・・・火花チャネル、 ２０・・・始動電極、 ２２・・−始動電極の丸めた端部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高光度放電ランプに於いて、 励起コイルの内側空間の中に位置し、内部に上記励起コ
   イルによる電界に応答してプラズマ放電を維持する手段
   を収容したエンベロープ、ならびに 始動信号パルスを受ける始動電極手段であって、上記始
   動パルス信号を受けたとき、少なくとも放電プラズマの
   開始を助けるように上記エンベロープの中に少なくとも
   １つの火花チャネルを形成する始動電極手段、 を含むことを特徴とする高光度放電ランプ。 ２、上記エンベロープが対向した第１および第２の表面
   をそなえ、上記始動電極手段が、上記エンベロープに対
   して上記第１の表面から完全に離れていて上記第１の表
   面に隣接して配置された第１の導電性電極、および上記
   エンベロープに対して上記第２の表面から完全に離れて
   いて上記第２の表面に隣接して配置された第２の導電性
   電極を含んでいる、請求項１記載の高光度放電ランプ。 ３、上記第１および第２の電極のうちの少なくとも一方
   が上記エンベロープから離れる方向に伸びている、請求
   項２記載の高光度放電ランプ。 ４、上記エンベロープが対称軸を有し、上記少なくとも
   一方の電極がほぼ上記軸に沿って配置されている、請求
   項３記載の高光度放電ランプ。 ５、上記の各電極が上記エンベロープから離れるように
   互いに反対の方向に伸びた細長の電極である、請求項３
   記載の高輝度放電ランプ。 ６、上記エンベロープが対称軸を有し、上記の細長の各
   電極がほぼ上記軸に沿って配置されている、請求項５記
   載の高光度放電ランプ。 ７、上記の細長の各電極の、上記エンベロープに最も近
   い端部が丸められている、請求項５記載の高光度放電ラ
   ンプ。 ８、上記少なくとも一方の電極の、上記エンベロープに
   最も近い端部が丸められている、請求項３記載の高光度
   放電ランプ。 ９、上記エンベロープが対向する第１および第２の表面
   をそなえ、上記始動電極手段が、上記エンベロープの外
   側から上記第１の表面を通って上記エンベロープの内部
   まで伸びるように配置された細長の第１の導電性電極、
   および上記エンベロープの外側から上記第２の表面を通
   って上記エンベロープの内部まで伸びるように配置され
   た細長の第２の導電性電極を含んでいる、請求項１記載
   の高光度放電ランプ。 １０、上記エンベロープが対称軸を有し、上記細長の電
   極がほぼ上記軸に沿って配置されている、請求項９記載
   の高光度放電ランプ。 １１、上記の各電極が他方の電極の伸びる方向とはほぼ
   逆の方向に上記エンベロープから離れるように伸びてい
   る、請求項１０記載の高輝度放電ランプ。 １２、上記の細長の各電極が上記エンベロープの中で球
   根状の端部をそなえている請求項１１記載の高光度放電
   ランプ。 １３、上記の細長の各電極がガスを通さないように対応
   する上記表面を通り抜ける中間部分をそなえている、請
   求項１１記載の高光度放電ランプ。 １４、上記の各電極の少なくとも上記エンベロープ内に
   ある部分が放電持続手段の影響を殆んど受けない材料で
   作られている、請求項９記載の高光度放電ランプ。