JPH06203805A

JPH06203805A - 高圧放電ランプ

Info

Publication number: JPH06203805A
Application number: JP5267327A
Authority: JP
Inventors: Jagannathan Ravi; ラビジャガナタン; Gerardus M J F Luijks; マリヌスヨセフスフランシスカスルエイクスヘラルダス
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV; Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1992-10-26
Filing date: 1993-10-26
Publication date: 1994-07-22
Also published as: EP0595398A2; US5327046A; EP0595398A3; CA2108997A1; CA2108997C

Abstract

(57)【要約】【目的】ランプ外側外囲器内の高温度環境でも信頼性
よく動作するフューズを備えた高出力放電ランプを提供
する。【構成】本発明の高圧放電ランプはその安定器の過電
流保護用に抵抗フューズ（３０）を含み、そのフューズ
はランプの放電容器（１）と直列に接続され、ランプ動
作中連続して電力を消費する。抵抗フューズはランプ動
作中動作電流によりほぼ制御される温度まで放電容器
（１）を介する動作電流の通過により加熱される。動作
電流の予定の過電流への増加に応じて、予定の時間期間
内に放電容器をその電源から遮断するような温度までそ
の抵抗フューズは到達する。そのフューズには短期間高
い始動電流が流れ、すくなくとも動作電流がランプ寿命
の間予定の過電流に達するまでランプ始動毎に放電容器
を遮断しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はフューズを備えた高圧
ガス放電ランプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高強度放電（ＨＩＤ）ランプは典型的に
は外側外囲器内に配置された放電容器を含んでいる。こ
の放電容器は放電維持用充填ガスと、ガス放電がランプ
動作中にその間に発生する一対の放電電極と、その電極
から放電容器の壁を介して気密状態で外部に延在する導
電性貫通リードを含んでいる。水銀蒸気や金属ハライド
ランプの場合放電容器が典型的には溶融シリカ（石英ガ
ラス）であるのに対し、高圧ナトリウム（ＨＰＳ）ラン
プの場合には放電容器は典型的には多結晶アルミナのよ
うなセラミック材料からなっている。

【０００３】すべてのＨＩＤランプは放電容器のガス放
電の負性抵抗特性の故に電流制限安定器で動作する。Ｈ
ＩＤランプと安定器のある組合せでは、その貫通リード
間で測定される放電容器の動作電圧が削減されて安定器
とランプを流れる電流が増加するという状態が発生する
だろう。かかる状態は例えばナトリウム損失に起因する
不飽和ＨＰＳランプやアーク管リークを表わす何か別の
ＨＰＳランプで発生する。

【０００４】ＨＰＳランプのよく知られた問題は、セラ
ミック放電容器とか放電容器の端部をフリットシールす
るシーリングとか電極上の放射材料とかとナトリウムの
反応および／または吸収に起因して定格ランプ寿命（約
２４，０００時間）にわたりナトリウムの損失が進行す
ることである。

【０００５】飽和ＨＰＳランプと比較して、不飽和ラン
プは動作中ナトリウムや水銀が完全に蒸発するようにご
く少量のナトリウムや水銀が選択される。ナトリウムの
損失はランプ電圧を削減する。このいわゆる“ナトリウ
ムの削減”を除去することが大いに強調されるにもかか
わらず、不飽和ＨＰＳランプは未だナトリウム損失進行
の課題をかかえており、それは定格ランプ寿命にわたり
放電容器の動作電圧を次第に減少させる（“電圧の落込
み”）。

【０００６】約１３０ボルトの初期動作電圧を有する典
型的なＨＰＳランプについていえば、ランプの寿命中電
圧の落込みは２５−３０ボルト程度である。最もよい安
定器を使用するときは、放電容器を介する電気電流は動
作電圧が減少するにつれて増加する。動作電圧の落込み
が大きい時は、ランプおよび安定器を介する増加された
電流（“過電流”）の故に例えば数百時間の期間以上安
定器を傷める危険がある。

【０００７】ある予定の過電流で安定器から放電容器を
遮断するようランプ外側外囲器にフューズを設けるのが
望ましいだろう。しかしながら市販のＨＩＤランプはか
かる保護を備えていない。安定器の危険性は過電流が公
稱ランプ電流を越えた約１５と３０％間に増加した時の
み発生する。過電流で溶融してはなれる金属性箔のよう
な典型的なフューズにかかる過電流を備えたアーク管を
信頼性高く遮断する機能をもたせるのは不可能である。
加うるにＨＩＤランプは典型的にランプ点弧時に定格ラ
ンプ電流の２から３倍の電流が流れる。電流はほんの数
分のウォームアップ期間後には正規の動作値に減少す
る。この状態は立ち上るアーク管電圧のために必要とさ
れる時間の故に存在する。アーク管と直列のフューズに
は、点弧やウォームアップ時（今後“始動”と稱する）
の高電流状態とランプ電圧の落込みに起因するランプ動
作時の引延ばされた高電流とを区別する必要があるかも
しれない。

【０００８】放電容器からの熱に起因する約２５０℃の
高い周囲温度とか外側のバルブ内の真空雰囲気の可能性
とかはランプの内におかれるフューズに対しては考えな
くてよい。市販のフューズは一般に周囲温度について定
格を設けており、フューズの溶断能力はより高い温度で
はほとんど削減してしまう。２５０℃で動作する市販の
フューズはほとんど存在しそうもない。さらに、正規の
動作中零に近い抵抗を有するフューズに対する典型的な
設計要求はこのランプに適用可能なフューズの設計を非
常にむずかしいものにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】フューズ要素の積載は
製作とコストの両観点から、また他のランプ部品がフュ
ーズの動作について有するであろう効果の故に重要な考
慮の対象である。放電容器とか放電容器を支持する支持
フレームに加えて、多くのＨＩＤランプはすでにその外
側外囲器内に例えば始動回路の部品のような多様な要素
を含んでいる。

【００１０】金属ハライドランプや水銀蒸気ランプにお
いては、始動回路は典型的には放電容器内に放電電極の
１つに隣接した補助電極を含み、その補助電極は電流制
限抵抗体を介してもう一方の放電電極と接続されてい
る。しばしばバイメタルスイッチは電流制限抵抗体と直
列にされその抵抗体と補助電極は放電アークの始動と安
定後取去られる。ＨＰＳ用の普通始動回路は電流制限抵
抗体とバイメタルと直列のグロー始動スイッチを含み、
そのすべてはアーク管と並列の回路である。ＨＰＳ始動
回路のこの型に使用される抵抗体は百Ωを越える抵抗を
有し、数百ワット程度の高電力を消費する。それらは放
電アークの点弧後短時間グロースイッチによりアーク管
回路と電気的に遮断され、その短時間は典型的にはラン
プへの電気電位のはじめの印加後約２０秒以内である。
かくて放電容器からの加熱に加うるに始動抵抗体からの
加熱はこれらランプにおけるフューズの選択と積載に際
してまた考慮されねばならぬことである。

【００１１】厚膜抵抗体はそれがランプ始動に丁度先立
つ期間（２０秒位）要求される数百ワットの電力を信頼
性よく消費し、さらに長寿命を有するから始動回路用に
は適切である。これは例えば高圧ナトリウム放電ランプ
用始動回路の厚膜抵抗体を示すＵＳ−Ａ第５，００８，
５８３号に開示されている。また特開昭５６−７３８５
６号は金属ハライドランプや高圧ナトリウム放電ランプ
用始動抵抗体として厚膜抵抗体を開示している。

【００１２】付加的抵抗体がランプの振舞いを改良する
ためランプ動作時に放電容器に電気的に接続されてもよ
い。例えばＵＳ特許第４，２５８，２８８号（Ｍichael
他）はコンデンサと直列の２次巻線を備えた変成器を有
する型の一定ワット（ＣＷＡ）安定器と接続した金属ハ
ライドランプを開示している。このランプはバイメタル
スイッチと直列の２つの抵抗体を備えた内部電圧が倍の
始動回路を有している。バイメタルスイッチはランプの
始動後始動回路と補助電極とを遮断する。このランプは
またランプのウォームアップ時にランプ電圧と安定器開
放回路電圧との間の位相変倚を削減する放電容器と直列
の第３の電力抵抗体を有している。この抵抗体はランプ
電流が零の時ランプへの最大維持電圧を増加し、それに
よってフリッカおよびアークの消光を防止する。

【００１３】特開平１−２１１，８９６号はＣＷＡ安定
器の動作用不飽和型ＨＰＳランプを示している。このラ
ンプはもしそうでなければ安定器とランプのある動作條
件のもとに発生するアークのフリッカを妨止するため、
放電電圧の再点弧電圧を削減すべく放電容器と直列に抵
抗体を有している。この抵抗体は放電容器と直列の故
に、放電アークの点弧後のランプ動作時に連続して動作
し、著しい電力、１５０ワットランプで約１５ワットも
消費する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の目的の１つはラ
ンプ外側外囲器内の高温度環境でも信頼性よく動作する
フューズを有するＨＩＤランプを提供せんとするもので
ある。

【００１５】本発明の他の目的はランプ始動時の短期間
高電流と、ナトリウム損失とか漏洩気味の放電容器の故
の電圧落ち込みに起因するランプ動作電流の長期間の増
加とを信頼性よく区別するヒューズを提供せんとするも
のである。

【００１６】またさらに本発明の他の目的は、ランプ始
動および／またはランプ振舞いの改善のため、すでに多
様の抵抗体部品を有するＨＩＤランプにおいて、ランプ
部品の数を増加しなくてすむフューズを提供せんとする
ものである。

【００１７】本発明によれば、ＨＩＤランプは、ランプ
寿命の間予定の過電流まで放電容器を介して動作電流が
増加する際は、電源から放電容器を遮断する作用をする
放電容器と電気的に直列に接続された電力消費抵抗フュ
ーズを含んでいる。この抵抗フューズは動作電流により
ほぼ制御される温度までランプ動作時動作電流の通過に
より加熱される。この抵抗フューズは予定の過電流への
動作電流の増加に応じて、その抵抗フューズにクラック
がはいり放電容器を予定の時間期間内にその電源から遮
断する温度に到達するように選択され、さらに始動時に
は短期間高電流を通過させて、各始動ごとには放電容器
を遮断しないように選択される。ここに使用されるごと
く“電力消費”はランプ動作中１ワットかそれ以上の電
力を連続的に消費する抵抗性フューズ要素を意味する。

【００１８】本発明は、抵抗体が正規のランプ動作時に
放電容器を介して流れる電流により高温まで加熱される
時には、正規のランプ動作時に高温まで通常は加熱され
ない低抵抗の金属箔のようなフューズ部品よりはより小
さい公稱動作電流の％である過電流で欠損するよう抵抗
体を設計できるという認識に基づいてなされたものであ
る。

【００１９】一実施例によれば、そのフューズは基板に
接続される第１の金属性抵抗要素からなっている。ラン
プ電流の長い期間の増加に応じて、基板にはクラックが
入り第１の金属性抵抗要素が破損され、放電容器が電源
より遮断され、一方では上に述べたように短期間の高い
始動電流が通過する。好適な実施例では、フューズはセ
ラミック基板とその上に被着された厚膜タングステン抵
抗要素を有する厚膜セラミック抵抗体により構成され
る。かかるフューズはランプ寿命にわたり到達した公稱
動作電流より約２５％大という低い過電流で１００時間
以内に欠損するように設計でき、それは安定器を破損よ
り十分保護するということがわかってきた。

【００２０】ＨＩＤランプにおけるフューズのような連
続的に電力消費する抵抗体の使用は明らかにされていな
い。厚膜抵抗体がＨＩＤランプに今まで使用されてきた
が、その場合それはフューズとして使用されてこなかっ
た。ＥＰ−Ａ４９０，４２９号に開示されたもの以外そ
れは電力適用用連続作動抵抗体として使用されてはいな
い。厚膜抵抗体が始動に先立ちかなり高い電力消費用に
始動回路で使用されてきた時でさえ、別の抵抗体がより
低い電力連続作動用に使用されてきた。例えば前述の特
開昭５６−７３，８５６号は厚膜短期間作動始動抵抗体
に加うるに補助電極と直列の通常の炭素抵抗体を開示し
ている。

【００２１】水銀レトロフィット（retrofit）用不飽和
ＨＰＳランプのフリッカを除去するようなランプの振舞
いを改良するため、直列接続の抵抗体をすでに有するラ
ンプにおいて、この抵抗体がまた上述のようなフューズ
として機能すればそれは有益である。この時の溶断動作
はアーク管漏洩の場合にも要求されるだろう。好適に
は、厚膜抵抗体はかかるランプに存在するすべての抵抗
体／フューズ手段を具えており、それで１つの抵抗体部
品、一体化された厚膜抵抗体／フューズのみがランプ外
囲器内に積載される必要がある。一体化された抵抗体の
電力密度は、放電容器および第２の抵抗要素を介する動
作電流が予定の過電流に到達するとき、典型的な安定器
に欠損を与えないような時間期間内に基板にクラックが
入るよう選択される。

【００２２】この構成は、ランプに積載されねばならぬ
抵抗体部品の数がランプ内に要求される抵抗体手段の数
より少ないという利点を有する。積載構成を簡単化した
りランプのがんけんさを増加させるに加えて、１つの抵
抗体／フューズ部品の使用はランプ組立て時に取扱わね
ばならぬ部品の数を削減し、破損とか破損高を削減し、
従ってランプのコストをさげる。

【００２３】一体化れれた厚膜抵抗体に含まれる抵抗体
／フューズ手段は通常の金属性被着パターンのような対
応する金属性抵抗要素からなり、その要素のすべては一
つの基板に配置されてもよい。しかしながら、特別に有
利な実施例では、厚膜抵抗体は対応する層間に配置され
た金属性抵抗要素を備えた複数の一体化された基板層を
具える。このことは基板の長さや幅の大きさが最も高い
オーミック値を備えた抵抗要素の金属被着パターンによ
って要求される大きさのながで最小にとれるという利点
を有する。例えば、抵抗要素用のパターンが第１の基板
層に配置されてもよく、ほぼより小さな抵抗値の１つま
たは複数の要素が第２の基板層に、または同じ基板の反
対側により大きな抵抗パターンの大きさで配置されても
よい。また別に、各パターンがそれぞれの基板層の上に
配置されてもよい。

【００２４】始動回路の高電力短時間繰返えしは抵抗要
素による連続作動直列接続抵抗要素の前加熱と、放電容
器または抵抗体の加熱に応じた始動抵抗要素を遮断する
ためにバイメタルスイッチを設けるというような付加的
な利点および特徴はＥＰ−Ａ４９０，４２９号に全部記
載されており、本明細書で参照され説明されている。

【００２５】

【実施例】以下添付図面を参照し実施例により本願発明
を詳細に説明する。図１Ａに示すランプは、外側外囲器
２内に配置された不飽和型の細長い放電容器１からな
り、その外側外囲器２の一端にランプベース３を有する
高圧ナトリウム（ＨＰＳ）放電ランプである。その外囲
器は排気され、ステム４により通常の方法でシールされ
ている。放電容器は容器内の対をなす放電電極に電圧を
印加する対をなす導電性貫通リード１０，１１を有して
いる。通常の金属の熱シールド６が放電容器１の両端付
近で放電電極を取囲んでいる。

【００２６】或る量のナトリウム−水銀アマルガムがキ
セノンのような不活性緩衝ガスと共に放電容器１内に含
まれている。この放電容器は導電性の支持ロッド２０，
２１と絶縁性のガラス支持要素２２によってランプ外囲
器内に支持されている。ガラス支持要素２２はアーク管
を支持し貫通リード１１を導電性支持ロッド２１から電
気的に絶縁するために、支持ロッド２１の端部２１ａと
貫通リード１１とを受ける対向した孔を有している。

【００２７】放電容器の例えば外部点弧器による点弧
後、放電容器を流れるランプ電流は短期間ピーク時に定
常状態ランプ動作時に流れるランプ電流の２倍から３倍
である。この高い電流状態はランプが定常状態動作温度
に暖められるまで放電点弧後数分の短期間継続する。こ
のことはランプが始動されるごとに毎回生じる。

【００２８】この不飽和放電容器１は色改良型で標準の
ＨＰＳランプの約三倍の高いナトリウム圧を有する。ラ
ンプ寿命にわたって、放電素子からナトリウムが次第に
消失するとランプ電圧は減少し３０Ｖよりわずかに大き
い電圧程度落ちこむ。このことはランプ電流を２５％以
上の公称定格電流だけ対応して増加させる。この過電流
はランプが始動後安定してから到達される。

【００２９】フューズとしてのセラミック厚膜抵抗対３
０はステム付近で導電性支持ロッド間に備えられ、これ
は放電容器１と直列に電気的に接続された第１の金属性
抵抗要素を有している。説明のため図２が参照され、そ
れは本発明の他の実施例に係るフューズを示している。
図１Ａのランプ用抵抗体３０は基板３１ａと３１ｃ、第
１の金属性抵抗要素３３と２つの端子３４ａ，３４ｂの
みを含んでいる。抵抗要素３３はリード４５（図１Ａ参
照）を介して放電容器と直列に接続され、そのリード４
５は電流導電体２１、端子３４ｂ、リード３４ａを貫通
リード１１へ接続するリード４６へと接続される。抵抗
要素３３は通常の厚膜タングステン被着パターンであ
る。基板は“白”アルミナ（重量％でＡｌ₂Ｏ₃−９１
％；ＳｉＯ ₂ −５％；ＭｇＯ−２％；ＣａＯ−１％；他
−１％）からなる。

【００３０】ランプはまた始動回路の高電圧パルスの限
界内で放電容器にわたり点弧を誘発する始動補助を有す
る。この始動補助は通常のアンテナ６０と支持ロッド２
０に鎔接されるバイメタル要素６２と６３からなってい
る。ランプの動作しない状態では、バイメタル６２，６
３は放電容器の壁に対して始動開始アンテナを保持す
る。

【００３１】本発明によれば、ランプ動作電流がその公
称値の約２５％より大きく増加する時、導電体２０，２
１を介して供給されるごとき電源から放電容器を遮断す
るフューズとして有効に作用する。ランプがかかる増加
電流レベルで長時間動作すると過熱のため安定器に損傷
をもたらすかもしれない。出願人は、セラミック基板の
大きさと電力密度が適切に選択されると、ランプ電流の
長い期間の増加につれ予定される時間期間内に抵抗体基
板にクラックがはいるということを見い出した。クラッ
クが基板にはいると、第１の金属性抵抗要素のタングス
テン被着パターン３３が放電容器を電流供給導電体の安
定器から遮断してしまう。しかしながら、フューズはす
くなくともあらかじめ選択された過電流がランプの寿命
に到達するまで、ランプ点弧の際流れる高い始動電流を
確実に通過させる。

【００３２】抵抗要素３３は放電容器と直列であるか
ら、ランプ動作時は連続して電力を消費する。この要素
の抵抗は基板の温度が放電容器から放射される熱よりは
むしろこの要素により消費される熱によりほぼ決定され
るように選択することができる。かくてその温度はラン
プ内の位置にはほとんど依存しない。さらに、その抵抗
体はすでに高い温度にまで加熱されているから、低い抵
抗の通常の金属性箔状フューズより公称動作電流がずっ
とパーセンテージで小さい過電流で破損するよう設計す
ることができる。フューズがランプ動作中消費する電力
は例えば３ワット以下というかなり低い値に設計するこ
とができる。

【００３３】公称値より２５％大きい過電流で信頼性よ
く溶断しうる抵抗体の可能性をテストするために、以下
の特性を有する厚膜抵抗体が１５０ワットの不飽和ＨＰ
Ｓフィリップスレトロルックス（RETROLUX) ランプで
テストされた。図３は異なった電流レベルでのこの抵抗
体の表面電力消費および温度特性を示している。ランプ
は１．５Ａの公称ランプ電流を有し、抵抗体は公称値よ
り約２５％大きい１．９Ａの溶断電流で溶断するように
選択された。この実験に基づき以下の低電力消費用厚膜
抵抗体フューズを設計することができる。

【００３４】フューズ抵抗体例フューズ抵抗Ｒｆ＝１Ω（Ｉ＝１．５Ａで）とするその時、Ｒｆ＝Ｉ²Ｒ＝２．２５Ｗ１．５Ａでの基板動作温度Ｔ＝４７１℃（７４４Ｋ）タングステントラックの断面の大きさはほぼ４μm ×
０．８mm タングステントラックの断面積Ａ＝３．２５９×１０^-5
cm² 電力密度Ｐｄ＝１．２２ cm² タングステン比抵抗 ρ（Ｔ＝７４４Ｋ）＝１
６．９７μΩ−cm トラックのアスペクト比Ｌ／Ａ＝Ｒｐ／ρ＝０．０５
８９×１０⁶／cm トラック長＝１．９２cm アルミナ基板の表面積＝Ｐ／Ｐｄ＝１．８４４ cm² Ｒ低温＝Ｐ（Ｔ＝２７℃）×Ｌ／Ａはほぼ５．０μΩ−
cm×０．０５８９×１０⁶／cm＝０．２９５Ω

【００３５】１．９Ａの溶断電流レベルで、抵抗体は７
０１℃（９７４Ｋ）の温度に到達すると予想され、これ
は図３図示特性の抵抗体の設計と性能に基づくものであ
る。それ故、Ｒ（Ｔ＝９７４Ｋ）＝ρ（９７４Ｋ）×Ｌ／Ａ
＝２３．６８９μΩ−cm×０．０５８９×１０⁶／cm＝
１．３９５Ω １．９Ａ溶断での電力消費はＰ（Ｔ＝９７４Ｋ）＝５．
０４Ｗで電力密度はＰｄ＝２．７３Ｗ／cm²である。

【００３６】この電力密度で、この抵抗体は１．９Ａの
電流で１００時間以下で信頼性よくクラックがいること
がわかった。このことは典型的な安定器に損傷を与える
のを十分阻止する。かくて設計を注意深く選択すること
で、特定の過電流レベルで溶断すべき所望の時間が公称
電流で劣化なく得られるであろう。特定の過電流レベル
がランプ寿命にわたり到達されると、抵抗体フューズは
ランプが安定した後クラックがはいるだろう。このフュ
ーズは過電流だ２５％よりずっと大きい漏洩気味のアー
ク管のまれな場合においても有効であろう。

【００３７】“白アルミナ”基板は約０．５の放射率を
有している。この基板に関していえば、約５００℃以下
の動作温度では抵抗体フューズはランプ寿命にわたりク
ラックがはいらないだろうということがわかってきた。
約７００℃以上の動作温度では、基板は温度に依存する
時間期間でクラックがはいるだろう。溶断時間は例えば
抵抗体の大きさや形を変えることで修正できる。別の試
みは抵抗体の放射率を変えることである。排気された外
側外囲器内で使用される時には、熱伝達の原理形態は輻
射ということになる。基板の放射を低めると温度はより
高くなり溶断時間を短縮するだろう。放射率は例えば抵
抗体フューズの外側面に被着されたニッケルやアルミナ
の金属性被覆で低められるだろう。

【００３８】図１Ｂは他の実施例に係る積載構成を示し
ている。この実施例では、ランプはＣＷＡ安定器を動作
させる水銀レトロフィット（retro fit ）用不飽和ラン
プである。この放電容器の充填度はランプ寿命にわたり
電圧落込みがあってもそれはＣＷＡ安定器に損傷を与え
る程それ程大きくないような程度である。しかしながら
まれに漏洩気味のアーク管の場合には溶断動作は望まれ
るものである。このランプはフリッカ排除用に第２の抵
抗要素と第１の抵抗要素とを備えた始動回路を含み、両
抵抗要素は組合せ抵抗体３０のなかで実施される。

【００３９】前に述べたように、厚膜抵抗は３つのセラ
ミック基板層３１ａ，３１ｂと３１ｃを有している。図
２に概略示されているように、通常の被着タングステン
厚膜パターンからなる第２の抵抗要素３２は基板層３１
ｂの上に被着されており、これまた通常のタングステン
厚膜の第１の直列接続の抵抗要素３３は基板層３１ｃの
上に被着されている。第１の基板層３１ａは第２の抵抗
要素を保護している。基板３１ａ上の抵抗体端子３４
ａ，３４ｂは第１の抵抗要素３３へ接続され、端子３５
ａ，３５ｂは第２の抵抗要素３２へ接続されている。金
属性被着パターン自体は通常のもので、ＨＩＤランプで
必要とされるだろう与えられた抵抗値用のパターン数は
多数である。

【００４０】放電容器を始動させる始動回路は、それに
バイメタルの電極の対を有し、第２の抵抗要素３２と、
端子３４ｂに鎔接され、かつ端子３５ｂに対しては普通
閉じているバイメタルスイッチ４４と直列になっている
通常のグロー始動スイッチ４０からなっている（図１ｂ
参照）。グロー始動器４０は導電性支持体２０に鎔接さ
れているグロー始動器支持体４３により支持されてい
る。始動回路は放電容器１と並列な第１の導電性通路を
規定する。始動回路は導電性支持ロッド２０へ接続され
るグロー始動器の第１のリード４１と、グロー始動器
と、抵抗体端子３５ａへ接続される第２のグロー始動器
リード４２と、第２の抵抗要素３２と、抵抗端子３５ｂ
と、バイメタルスイッチ４４と、端子３４ｂと、導電性
支持体２１へ接続される支持体リード４５とからなって
いる。

【００４１】第２の導電性通路は、導電性支持ロッド２
１から支持体リード４５、第１の抵抗要素３３、他の端
子３４ａ、リード４６、放電容器１を介するニオビウム
の貫通リード１１、およびニオビウム貫通リード１０、
接続器２４ｂと導電性ロッド２０らを介して第２の抵抗
要素の端子３４ｂへと延在する。このランプは第１の実
施例で論じられているように始動補助を有している。ラ
ンプの点弧およびウォームアップの間の始動補助および
始動回路の機能はＥＰ−Ａ第４９０，４２９号に開示さ
れているそれに相当している。

【００４２】ＨＰＳランプがクラックがはいりまたは漏
洩気味のアーク管を有するまれな場合には、電圧の落込
みは５０Ｖ程度であるかもしれず、それはランプ電流を
公称値より２５％よりずっと以上に増加させてしまう。
かくて、ランプ寿命にわたり、ランプが点弧されウォー
ムアップされるごとに、放電容器が漏洩していると、公
称設計電流の２５％以上よりずっと大きい定常状態動作
電流となってしまう。

【００４３】上に論じてきたごとく、このランプの電圧
の落込みは安定器の破損を引きおこす程ではない。しか
しながら、抵抗体の電力消費能力のある程度のマージン
が供給電圧の増加および／またはランプの電圧の落込み
に起因するより高い電流を適用するために要求され、こ
の時電圧が落込んだこのＨＰＳランプはランプ寿命にわ
たってナトリウムが損失されている。上述のことを考慮
して、この出願におけるフューズが、たとえ公称のラン
プ電流がたったの１．５Ａであっても、溶断動作、すて
わち、基板へのクラックがない１．９Ａ以上の電流レベ
ルでも動作可能であるべきだということが決定されてき
た。１．９Ａで抵抗体電力消費は約２８Ｗ、すなわち、
第１の抵抗要素３３が約２．１Ωの値であるときのより
低い公称電流レベルにおける消費の約倍である。漏洩気
味のアーク管はより高い電流で溶断されるけれども、
１．５Ａから１．９Ａの範囲での溶断をさけるためにこ
の過負荷状態は抵抗体構成にきびしい要求を課する。

【００４４】溶断動作は１．４Ａから１．９Ａの期待さ
れる電流範囲を十分超えた抵抗体温度を削減することに
より避けることができる。抵抗体温度はより低い冷抵抗
を有しおよび／または表面積および／または表面放射を
増加させることにより低めることが可能である（輻射は
熱消費の形態のみであるから）。第１の実施例の通常の
“白”アルミナ面は抵抗体動作状態で約０．５の放射率
を有するものと評価される。（同じバッチからの）抵抗
体がグラファイト（放射率０．９以上）で被覆されてい
たとすると、抵抗の実質的な低下が観察されて、排気さ
れた外側外囲器内で輻射が全く熱消費の有力な手段であ
るということが確認された。１．９Ａの電流で被覆され
たものとされない抵抗体間で約１００℃以上の温度差が
ある。

【００４５】グラファイトで抵抗体表面を被覆すること
は抵抗体温度とオーミック値を削除するのに有効である
ということが示されてきたが、それは製作上最も有利で
あるとはいえない。好適な方法は高い放射率に到達する
ため抵抗体基板構成を変えることである。これは（Ａｌ
₂Ｏ₃−９１％；ＳｉＯ₂ −５％；ＭｇＯ−２％；Ｃａ
Ｏ−１％；ＴｉＯ₂ −１％）の重量％で構成される
“黒”アルミナで得られる。色は濃い紫色であるが、そ
れは通常“黒”アルミナと称せられている。

【００４６】対象とするランプ電流範囲で、“黒”アル
ミナ抵抗体はグラファイトを被覆した抵抗体と正に近い
振舞いを演じ、その表面放射率は後者のそれに近く、抵
抗体温度を削減する可能性が高い。

【００４７】より高い放射率に起因する温度の削減は
１．９Ａ動作における基板へのクラックいりに起因する
抵抗体破損を排除する。グラファイト被覆の抵抗体や
“黒”アルミナ抵抗体は両者ともなんら破損なく３００
０時間以上真空中で１．９Ａで動作を続けた。それとは
反対に“白”アルミナ基板を有する抵抗体は１００時間
以下でクラックがはいった。

【００４８】さらに安全性の別のマージンを備えるため
に、冷抵抗は公称値１．９Ωまで削減された。これらの
改良で、ランプ動作状態の拡大とか抵抗体許容範囲は約
２４，０００時間のＨＰＳランプ寿命まで１．９Ａの最
も高い期待値のランプ電流でも抵抗体破損による溶断が
なく取扱うことができる。

【００４９】これら内容を包含した図２図示のような実
際に一体化された抵抗体の設計を以下に要約する。この
抵抗体は２つの厚膜抵抗要素からなり、短期間の動作で
は高い値の（１６５オーム）の始動要素で、連続動作で
は低い値（１．９Ω）の抵抗を有する。高い放射率の
“黒”アルミナ基板が使用されてきた。１．９Ａ（公称
電流以上２５％）で欠損することはないが、この抵抗体
は漏洩気味のアーク管に関連したこれよりずっと高い電
流では欠損するだろう。

【００５０】図２の組合わせ抵抗体を有するランプで
は、第２の抵抗要素の値は２３℃で１６５Ωであり、始
動回路の動作中約２００ワットの電力を消費する。放電
アークがうまく点弧されると、第２の抵抗要素はランプ
に電気電位がはじめて印加されてほんの約１５から２０
秒後に動作可能となる。抵抗体基板がほぼ４２５℃°の
定常動作温度に到達した後の第１の抵抗要素の値は６か
ら８オームである。第１の抵抗要素はほぼ１５ワットの
電力消費で、ランプがＣＷＡ安定器のもとで動作する
時、放電アークの或る条件のもとでのフリッカ削減のた
めアーク管の再点弧アーク電圧を削減するのに有効であ
る。

【００５１】一体化された組合わせ抵抗体は始動回路用
にほんの１６５Ωの抵抗要素を有する同じ厚膜抵抗体の
大きさよりもはや大きくない幅と高さとを有する。直列
のフリッカ排除用抵抗体／フューズを同じ大きさの部品
に組こむと、直列のフリッカ排除要素用の負荷抵抗体部
品の積載を取除き、より簡単な積載構成を容易にする。

【００５２】図１図示でランプの一体化されたセラミッ
ク抵抗体を備えたものの積載および信頼性の利点に加う
るに、より低い電力消費のフリッカ排除／フューズ第１
の抵抗要素３３を備えた一体化基板上に高い電力消費始
動の第２の抵抗要素３２を設けると、始動時に第２の抵
抗要素からの熱が基板を加熱し、それでより低い抵抗要
素３３の抵抗が所望の動作値までより急速に上昇すると
いう利点を有する。このことは、放電容器の再点弧電圧
を削減し、分離された抵抗部品のものより急速にフリッ
カを削減する動作利点を有する。

【００５３】より低いワットのフリッカ排除された抵抗
体を一体化された基板上で高いワットの始動抵抗体と組
合わせると、また、より低いワットの第１の抵抗要素３
３がランプ電流の流れに先立って第２の抵抗要素により
ほぼ前加熱されるという利点を有し、かくて熱的シヨッ
クが削減される。

【００５４】本発明の好適な実施例としてここにいくつ
かの例を示してきたが、本発明はこれらに限定されるこ
となく、サブクレームとしして本発明の主クレームにさ
らに付加した請求項に規定した要旨も含んで要旨からは
ずれることなく各種の変更が可能なことは当業者に自明
であろう。例えば、セラミックアルミナとは別の基板を
有する抵抗体とか図１〜３に示されている平板状形態と
は別の形態も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａは厚膜抵抗体形態のフューズを有する本発明
に係る高圧ナトリウム蒸気放電ランプを示す図、Ｂは始
動抵抗体としての第２の抵抗要素およびフリッカ排除用
第１の抵抗体を含む、一体化された厚膜抵抗体／フュー
ズを有する他のＨＰＳランプ用積載配置例を示す図であ
る。

【図２】複数の基体および抵抗要素を備えた厚膜抵抗体
／フューズの分解図である。

【図３】本発明に係る抵抗体／フューズの電流Ｉ対抵抗
Ｒのグラフを示す図である。

【符号の説明】

１放電容器２外側外囲器３ランプベース４ステム６熱シールド７熱偏向器１０，１１導電性貫通リード２０，２１導電性支持ロッド２１ａ２１の端部２２ガラス支持要素３０セラミック厚膜抵抗対３１ａ，３１ｂ，３１ｃセラミック基板層３２第２の金属性抵抗要素３３第１の金属性抵抗要素３４ａ，３４ｂ端子３５ａ，３５ｂ端子４０グロー始動器４１第１のグロー始動器リード４２第２のグロー始動器リード４３グロー始動器支持体４４バイメタルスイッチ４５，４６リード６０通常のアンテナ６２，６３バイメタル要素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ヘラルダスマリヌスヨセフスフランシスカスルエイクスオランダ国 5674 エルウェーヘルウェンエムヘーエルフレンケンストラート 26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外側外囲器と、当該外側外囲器内に配置
されランプ動作時に放電を維持するため付勢可能な放電
容器と、光放射用に放電容器を付勢するために電源に放
電容器を接続する手段とを具え、前記放電容器が放電を
維持する充填ガス用にナトリウムおよび水銀を含むとと
もに、ランプ動作時には動作電流を、ランプ始動時には
動作電流よりも大きな短期間の始動電流を有し、放電容
器の動作電流が公稱動作電流から当該公稱動作電流より
高い過電流までランプ寿命にわたって増加する高圧放電
ランプにおいて、当該ランプが、外側外囲器内に配置され、かつ、ランプ
寿命にわたって予定の過電流まで動作電流が増加する際
は電源から放電容器を遮断する働きをする、放電容器に
電気的に直列に接続された電力消費抵抗フューズを具
え、前記抵抗フューズが動作電流によりほぼ制御される
温度までランプ動作中動作電流の通過により加熱され、
前記抵抗フューズが予定の過電流への動作電流の増加に
応じるよう選択され、前記抵抗フューズが放電容器を電
源から遮断するような温度に到達され、前記抵抗フュー
ズがランプ始動ごとに短期間始動電流を通過させるとと
もに放電容器との接続を断つことを特徴とする高圧放電
ランプ。
【請求項２】請求項１記載のランプにおいて、前記抵
抗フューズが基板とその基板上に配置された第１の金属
性抵抗要素とを具え、当該第１の金属性抵抗要素がランプ動作時に第１の金属
性抵抗要素によりほぼ制御され、かつ、ランプ動作電流
に正方向に依存する温度まで基板を加熱し、さらに前記
基板が予定の過電流への動作電流の増加に応じるよう選
択され、かつ、前記基板が、基板にクラックがはいり、
第１の金属性抵抗要素を破損し、放電容器を電源から遮
断するような温度まで到達されることを特徴とする高圧
放電ランプ。
【請求項３】請求項１または２記載のランプにおい
て、前記抵抗フューズがセラミック基板とその上に被着
された厚膜タングステン抵抗要素を有する厚膜セラミッ
ク抵抗体を具えてなることを特徴とする高圧放電ラン
プ。
【請求項４】請求項２または３記載のランプにおい
て、当該ランプが高圧ナトリウム放電ランプで、ランプ
が一定ワット型の安定器で動作される時、放電素子から
放射される光のフリッカを除去するのにフューズを具え
た第１の金属性抵抗要素が有効に働くことを特徴とする
高圧放電ランプ。
【請求項５】請求項３または４記載のランプにおい
て、当該ランプがさらに放電容器を点弧する始動回路を
具え、その始動回路が一体化された厚膜抵抗体の第２の
金属性抵抗要素のように形成された始動抵抗体を含むこ
とを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項６】請求項２または３記載のランプにおい
て、前記抵抗フューズがそこからの熱伝達を削減するた
め基板の放射率よりより低い放射率を有する基板上の被
覆を具えたことを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項７】請求項３から６いずれか記載のランプに
おいて、前記一体化された厚膜抵抗体が３つの一体化さ
れた基板層を具え、第１のおよび第２の金属性抵抗要素
が交互の基板層の間に配置されたことを特徴とする高圧
放電ランプ。
【請求項８】請求項７記載のランプにおいて、前記一
体化された厚膜抵抗体が予定の温度を越えないよう第２
の抵抗要素を電気的に遮断する遮断手段をさらに具えた
ことを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項９】請求項８記載のランプにおいて、前記遮
断手段が厚膜抵抗体上に積載され、かつ、放電容器がう
まく点弧しなかった時には厚膜抵抗体からの加熱に応
じ、放電容器がうまく点弧した時には放電容器からの加
熱に応じて第２の抵抗要素を有効に遮断するバイメタル
スイッチを具えたことを特徴とする高圧放電ランプ。