JPH05225956A - 高圧放電ランプ - Google Patents

高圧放電ランプ

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JPH05225956A
JPH05225956A JP31068192A JP31068192A JPH05225956A JP H05225956 A JPH05225956 A JP H05225956A JP 31068192 A JP31068192 A JP 31068192A JP 31068192 A JP31068192 A JP 31068192A JP H05225956 A JPH05225956 A JP H05225956A
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capacitor
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voltage pulse
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Takenobu Iida
武伸 飯田
Kijirou Shiina
城治郎 椎名
Shunichi Sasaki
俊一 佐々木
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Iwasaki Denki KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高圧ナトリウムランプの寿命末期における発
光管からのガス漏れによるアーク放電の問題に向けられ
ている。 【構成】 発光管を囲む真空の外球内に、漏れた放電ガ
スがアーク放電を生ずるレベルになったときに応答して
発光管始動用高圧パルスの発生を停止させる手段を収容
している。該停止させる手段はアーク放電の発生によっ
て高圧パルスの発生装置を不動作にしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は一般照明に使用される
高圧ナトリウムランプのごとき高圧放電ランプの改良に
関し、特に外球の内部に始動装置を収納した高圧放電ラ
ンプの改良に関するものである。
【0002】
【従来技術】高圧ナトリウムランプのごとき高圧放電ラ
ンプは通常の商用電源電圧で始動させることが困難であ
るため、これを始動させるには高圧パルス電圧の印加が
必要である。このようなパルス電圧を発生させる装置を
ランプの外球内に設置し、一般の高圧水銀ランプ用安定
器と組み合せて使用するようにしたランプが普及してき
た。ランプは基本的には発光管と並列に強誘電体セラミ
ックコンデンサーを接続したもので、これに半導体スイ
ッチやダイオードと組み合せることによって高圧パルス
電圧を発生させ、それを電源電圧とともに発光管に印加
してランプを始動させるものである。ところで、このよ
うな高圧ナトリウムランプを始動させるのにはこのラン
プを構成する発光管内のキセノンガス圧にもよるが、一
般的には2000V以上のピーク値を有するパルス電圧
を印加する必要がある。かかる高圧パルス電圧を安定に
発生させる手段として、強誘電体セラミックコンデンサ
ーを用いるのが効果的である。このコンデンサーは図4
のごときD(電荷)−E(抗電界)特性を有する。この
コンデンサーの矩形特性を利用しスイッチング作用を行
わせることにより前記のような高圧パルス電圧を発生す
ることができる。
【0003】このような高圧パルス電圧の発生は高圧ナ
トリウムランプを始動させるには非常に有効である反
面、高圧ナトリウムランプの寿命末期に生じる問題を考
慮する必要がある。すなわち、高圧ナトリウムランプは
一般に寿命末期に発光管の電極シール部のリークが生じ
やすく、これにより発光管内のキセノンガスやナトリウ
ムや水銀が外球内に出てくることが多い。この場合、ラ
ンプの外球内は高真空であるため、ランプにパルス電圧
が印加されると、ランプの外球内全体で放電が開始し、
当然のこととしてアーク放電に伴う大電流が流れる。こ
のような状態を長く続けるとランプの外部に設置されて
いる安定器を焼損させることもありうるし、又、最も危
険なこととして外球内のアークにより外球が破損するこ
とがある。
【0004】
【発明の概要】本発明は以上の点に鑑みてなされたもの
で、ランプの寿命末期にガラス球の破損や安定器の焼損
を招くことがないように、安全機能を持たせた高圧放電
ランプを提供することを目的とする。この目的を達成す
るために、本発明は通常は発光管始動用高圧パルスを発
生しているがランプの寿命末期に生じる発光管リークに
伴うキセノンガスの外球内部への漏出を検出し発光管始
動用高圧パルスの発生を停止する手段を外球内に含ませ
た構成を有するものである。
【0005】
【実施例の説明】本発明に係る高圧放電ランプの回路構
成例は図1及び図2に示すとおりであり、その具体的構
成例は図3に示すとおりである。何れも、発光管1と並
列に強誘電体セラミックコンデンサー2と接続し、これ
らを内部を高真空にした外球5の中に収納してある。前
記の強誘電体セラミックコンデンサー2は一般に、チタ
ン酸バリウム粉末に数モル%のチタン酸ストロンチウム
やジルコニウム酸バリウムや錫酸バリウム等と微量の希
土類酸化物粉末を加え、造粒し円板状にプレス成形し、
気中で焼成して図5に示すようなセラミック基板7をつ
くり、このセラミック基板7の両面に銀ペースト等で電
極膜8a、8bを形成する。これに強誘電性結晶化ガラ
スペースト9でリード端子部を除いてオーバーコートし
たうえリード線端子部にリード端子10a、10bを接
着させて仕上げる。前記のオーバーコート用の強誘電性
結晶化ガラスペースト9は基本的にはxBaTiO3
(1−x)BaAl2 Si28 の構造からなり、焼成
温度とその保持時間により比誘電率εS を300〜12
00とすることができる。
【0006】前記のようなオーバーコートをしない状態
でコンデンサーを外球内に収納すると、高圧パルス電圧
の発生時に銀膜電極全面又はエッジ部からの放電が生
じ、電極膜を損耗させるばかりか、セラミック基体を破
壊させてしまう。これは高電界がせまい電極膜に集中
し、かつ銀膜電極自体に酸化物すなわちガラスフリット
が混合してあるため銀膜電極自体の仕事函数が低くなっ
ており、電子の電界放射が容易になっているためであ
る。このような電界放射を防ぐためには、先に述べたよ
うに、セラミックコンデンサーの基本をこれよりも誘電
率の高い材料でオーバーコートすることによって電極膜
面の電界を下げればよい。つまり、このようなコンデン
サーを使用する場合は、銀膜電極の周縁とセラミック基
板の周縁との距離、強誘電性結晶化ガラス膜の厚さ、そ
して雰囲気としてのキセノンガス圧等の要素を適宜選択
することによって、高圧放電ランプの通常点灯時にはセ
ラミックコンデンサーにおける放電を防止し、ランプの
寿命末期には逆に放電を起させて高圧パルス電圧の発生
機能を破壊させることもできるわけである。そこで発明
者等は上記要素のうち、銀膜電極の周縁とセラミック基
体の周縁との距離がとりわけ影響が大きいことに着目し
次のごとくコンデンサーの放電破壊の実験を行った。
【0007】図5に示すセラミック基体7として前記し
たようなチタン酸バリウム系の非線形特性をもつ材料を
焼成し直径26.0mm、厚さ0.5mmの円板状のものを
使用し、このセラミック基板7の周縁と銀膜電極8a、
8bの周縁との距離d、強誘電性結晶化ガラス9の膜厚
t、及びこのコンデンサーを設置する外球内部のキセノ
ンガス圧を変えて、高圧パルス電圧を発生させ、コンデ
ンサーの放電破壊の状態を調べた。実験の結果は以下に
示すとおりであった。なお、実験結果を示す表におけ
る、×、〇、△の記号はそれぞれ次のような状態であっ
たことを示す。 ×:放電破壊しない。 〇:放電破壊した。 △:エッジ放電するが破壊まで至らない。
【表1】
【表2】
【表3】
【0008】これらの実験は図6に示す回路で行った。
この回路で交流電源11の入力を200V/50Hzとし
た時、チョークコイル6の出力側には2000〜260
0Vのピーク値を有する高圧パルス電圧が発生する。2
がセラミックコンデンサー、4はダイオード、12は抵
抗体、3はSSS素子である。次に、このセラミック基
板の銀膜電極の塗布面の直径と高圧パルス電圧のピーク
値の関係を測定したところ図7のようになった。銀膜電
極の直径が24mm小さくなり、同電極の周縁とセラミッ
ク基体の周縁間の距離dが1.0mmを超えたところから
パルス電圧が低下することから、電極の非着部を大きく
とることはランプを確実に点灯させるための高圧パルス
を発生させるうえでは不利となる。それ故前記周縁間の
非着距離は1.2mmまでにすることが望ましい。
【0009】又、強誘電体結晶ガラスの塗布膜の厚みt
が30μm を超えると発光管1のスローリークが始った
段階ではセラミックコンデンサーを破壊させることがで
きず、10-3〜10-2torrオーダーのガス圧の時に安定
器10に流れる電流は正常な時の1.2〜1.4倍にな
り、この時間が長くなると安定器の巻線に対し過電流と
なり、巻線を焼損させる可能性がある。それ故、強誘電
性結晶化ガラスの塗布膜の厚みは10〜20μm にする
ことが望ましい。
【0010】実際に本発明を定格入力360Wの高圧ナ
トリウムランプで実施してみた。発光管の内容積は5.
1ccであり、この中に適量の水銀及びナトリウムととも
にキセノンガスを150torrの圧力で封入した。外球は
1000ccであるからこの発光管1のキセノンガスが全
て外球5に漏出した場合0.8torrの圧力となる。かか
る外球内に図5に示すような構造を有しかつ前記実験で
確認された条件、すなわち、セラミック基体と銀膜電極
の周縁間距離を0〜1.2mとした強誘電体セラミック
コンデンサーを収納して高圧パルス電圧を発生させたと
ころ、ランプの寿命末期における発光管1のシール部リ
ークのキセノンガスで強誘電性セラミックコンデンサー
を確実に破壊させることができた。
【0011】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば始動装置を構成する強誘電性セラミックコンデ
ンサーの構造、寸法を適宜選択することにより、ランプ
の寿命末期における高圧パルス電圧の印加に伴うガラス
球の破損や安定器の焼損を効果的に防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の高圧放電ランプの回路図で
ある。
【図2】本発明の実施例2の高圧放電ランプの回路図で
ある。
【図3】同ランプの具体的構造図である。
【図4】本発明に用いる強誘電性セラミックコンデンサ
ーの電圧−電荷特性図である。
【図5】本発明に用いる強誘電性セラミックコンデンサ
ーの断面図である。
【図6】同コンデンサーの試験回路である。
【図7】同コンデンサーのセラミック基体と電極の周縁
間距離と高圧パルス電圧のピーク値との関係図である。
【符号の説明】
1 発光管、 2 強誘電性セラミックコンデンサー、 5 外球、 7 セラミック基板、 8a、8b 銀膜電極、 9 強誘電性結晶化ガラス。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放電ガスが密封されている発光管
    (1)、該発光管を収容する内部が真空の外球(5)、
    及び該外球内部に収容され該発光管始動用高圧パルスを
    発生するための手段(2、3、4)とからなる高圧放電
    ランプにおいて、 該発光管始動用高圧パルス発生手段は、該発光管から漏
    れた放電ガスによって該外球内が所定のガス圧以上にな
    ったことに応動して該発光管始動用高圧パルスの発生を
    停止するものであることを特徴とする高圧放電ランプ。
  2. 【請求項2】 請求の範囲第1項に記載の高圧放電ラン
    プにおいて、該所定のガス圧の値は該高圧パルス発生時
    に該外球内でアーク放電が生ずるガス圧以下に選ばれて
    いる高圧放電ランプ。
  3. 【請求項3】 請求の範囲第2項に記載の高圧放電ラン
    プにおいて、該発光管始動用高圧パルス発生手段は該所
    定のガス圧のとき放電する手段を含む高圧放電ランプ。
  4. 【請求項4】 請求の範囲第1項に記載の高圧放電ラン
    プにおいて、該高圧パルス発生手段は分極−印加電圧に
    対してヒステリシス特性を有するスイッチング用強誘電
    体セラミックコンデンサーを含み、該コンデンサーは該
    所定のガス圧時に該始動用高圧パルスによって放電破壊
    するものである高圧放電ランプ。
  5. 【請求項5】 請求の範囲第3項に記載の高圧放電ラン
    プにおいて、該コンデンサーは平板なセラミック基体
    (7)と該基板の両面上に該基板の周辺部を除いて付着
    された電極(8a、8b)とからなり、該放電破壊は該
    周辺部における放電によっているものである高圧放電ラ
    ンプ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005046293A1 (ja) * 2003-11-10 2005-05-19 Matsushita Electric Works, Ltd. 高圧放電灯点灯装置及び照明器具
JP2011238502A (ja) * 2010-05-12 2011-11-24 Iwasaki Electric Co Ltd 低始動電圧形高圧金属蒸気放電灯

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