JPH0658828B2 - 放電灯の点灯方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はメタルハライドランプのような放電灯の点灯方
法に関し、特に低電圧でランプを点灯開始するのに好都
合な放電灯の点灯方法に関する。

〔発明の背景〕

理化学機器、たとえば液体クロマトグラフの紫外線光源
として、実開昭56−186348号公報に記載のように、タン
タルのハロゲン化物を封入したメタルハライドランプが
あるが、この用途に用いるメタルハライドランプは高気
圧に設計されたものであり、そのためには、発光管の内
容積に比して多量に封入した水銀、沃化タンタル等が、
ランプ消灯時に電極に付着する現象が生じる。こうして
付着した封入物はランプ点灯直後に急激に蒸発するため
に、付着物の量が多い場合にはランプが立消えるという
欠点があつた。一般照明用光源にあつてもやはり電極に
水銀、メタラハライドが付着し、チヨークバラストを用
いた商用数波数での始動時には、発生頻度は低いものの
ランプが立消えることがあり、立消えに至らないまでも
半波放電が生じ、このとき異常に多い電流が名有れ、ラ
ンプの信頼性を損うことが生じる。このように、電極に
付着物が付いている場合、又は放電灯の始動時に極性の
切換があると、これに伴ない放電休止期間が生じ、ラン
プが立消えを起こし易くなるが、電極が加熱されて熱陰
極となる前に極性切換を行ない、同時に電極に付着した
封入物の突沸的蒸発が生じるならば、ランプの種類に関
係なくほとんどの場合放電灯は立消えを生じる。

また、ランプの点灯装置としては、特開昭57−19961 号
公報に記載のように種々の方式が知られているが、いず
れもランプ始動の難易については配慮されていなかつ
た。

〔発明の目的〕

したがつて、本発明の目的はランプの立消えが生じ難い
放電灯の点灯方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明による放電灯の点灯方
法は放電灯を直流で始動させるが、又は、商用電源の周
波数よりも充分に低い１０Ｈｚ以下の低周波交流で始動
させ、極性の切換えに伴なう放電休止期間をなくし、放
電灯の立消えを防止する。また、発光管の内容積に比し
て封入物の多いメタルハライドランプを垂直にて点灯さ
せる場合にあつては、上側電極を陰極とし、下側電極を
陽極とした直流、又は、商用電源の周波数よりも充分に
は低い低周波交流にて点灯を開始することにより、封入
物の付着が少ない陰極は速やかに加熱されて熱陰極とな
り、安定な放電に移行することが可能となり、放電灯の
立消えを防止することができる。

又、直流あるいは１０Ｈｚ以下の低周波交流で放電灯を
始動させた場合には、熱陰極アーク放電が形成された後
に、１ＫＨｚ以下の交流放電に切換えることにより、陰
極スポツトが電極の先端以外に位置することを防止する
と共に、ランプの立消えを防止し、安定な放電を維持す
ることができる。この場合、陰極スポツトが電極の先端
に形成された後は光出力の脈動をなくすため直流又は高
周波交流に切り換えてもよい。

本発明の要旨は、発光管（１）の一の端部に第一の電極
（２）、他の端部に第二の電極（２′）を有し、かつ、
前記発光管（１）に始動用希ガス、水銀および金属ハロ
ゲン化物が封入された放電灯を前記第一の電極（２）が
上側で、前記第二の電極（２′）が下側になるように実
質的に垂直に立てた状態で点灯させるさせるようにし、 前記放電灯を前記第一の電極（２）が陰極となる前記第
二の電極（２′）が陽極となるように直流電力で始動さ
せるか又は１０Hz以下の交流電力で始動させ、 前記始動後に１ｋHz以下の交流電力で前記放電灯の放電
を継続することを特徴とする放電灯の点灯方法にある。

〔発明の実施例〕

つぎに本発明の実施例を図面と共に説明する。第１図に
示す実施例は高輝度紫外線放電灯を示し、肉厚１．７m
m、円径４mmの無水石英管で形成した紫外線を通過する
発光管１を内管とし、上記発光管１の上下にタングステ
ンからなる主電極２，２′を互いに１０mm隔てて封止
し、上記主電極２，２′はモリブデン箔３，３′を介し
てリード線４，４′にそれぞれ接続されている。発光管
１の内部には５ｍｇの水銀と、０．５mgの沃化タンタル
と、始動用の希ガスとしてキセノンガスを２００Torr封
入し、少なくとも一部が紫外線を通過する外管５の中に
固定バンド６，６′で固定している。

この放電灯の点灯装置のブロツク結線図は第２図に示す
通りであり、放電灯の始動には、スタータ１２により約
4000Ｖの高電圧が放電灯に印加され、放電灯始動後は電
源１３により約４５０Ｖの電圧が放電灯に印加されて、
放電灯１は６０Ｗ入力で直流又は交流点灯される。な
お、第２図に示した実施例ではスタータ１２は放電灯１
と直列に接続されているが、並列であつてもかまわな
い。電源１３の出力端は高周波バイパス用コンデンサー
１４により、スタータ１２の高電圧が電源１３に印加さ
れることを防止しているが、ランプの始動電圧が低い場
合には電源１３の耐電圧を高くすることによりコンデン
サー１４を省略することができる。又、電源１３は内蔵
したタイマーにより直流から交流への変換あるいは交流
から直流への変換を行なえる機構を具備している。

上記構成の放電灯点灯装置により放電灯をほぼ垂直状態
で点灯した場合について、発光管に封止した上下各電極
に消灯時に付着した封入物の量を、電極近傍を石英ウー
ル又はアルミナ等の金属酸化物で充分に保温した場合
と、保温しない場合とについての実験結果を表１に示
す。保温の有無にかかわらず、上側電極に付着する封入
物の量は少なく、特に、保温した場合の上側電極の付着
物は少ないので、この場合には、上側電極を陰極とし、
下側電極を陽極として、直流で始動させるか、又は１０
Ｈｚ以下の交流で始動させると、陰極は始 動直後から赤熱が始まり、安定な熱陰極アーク放電が維
持できる。又、保温しない場合についても、上側電極に
付着する封入物の量は下側電極に付着するものより大幅
に少なく、上側電極を陰極とし、下側電極を陽極として
振動させた場合は、この逆極性で始動させた場合に比べ
て、陰極の赤熱に要する時間は１／２〜１／３と短縮さ
れて、又、付着物の急激な蒸発も少なく、放電灯が立消
える確率は大きく減少する。

第３図は第２図に示した放電灯点灯装置で、電源１３の
出力を交流として放電灯１を始動させた場合に、周波数
と放電灯の立消率との関係を示す図である。周波数の
０．０１Ｈｚでの立消率は直流で始動させた場合の立消
率と同じであり、このときの立消えは電極に付着した封
入物の突沸的な蒸発に伴なうものであり、周波数が高い
場合の立消えは極性切換時の放電休止期間に引き続いて
発生し、この場合、電極が充分に赤熱される前に極性切
換が頻繁に行なわれると、それだけ立消える確率は高く
なつており、電極が充分に赤熱され、又、電極に付着し
ていた封入物が蒸発し終つた後ならば、極性切換を伴な
う放電灯の立消えは生じない。このように放電灯始動時
の立消えを防止するには放電灯を直流で始動させるか、
又は、周波数１０Ｈｚ以下の交流で始動させるのが良
く、この場合も、始動開始時に上側電極が陰極となるサ
イクルで始動させる方が、逆極性で始動させる場合に比
べると良い。

しかしながら、放電灯を直流で始動させた場合には、陰
極輝点の位置は偶然で決まるかの如く一定しておらず、
必ずしも陽極に一番近い陰極の先端に生じるとは限らな
いから、光強度は不安定となり、又、輝点が電極の根本
部分に位置した場合には発光管の端部が異常に加熱され
て、放電灯の寿命が短くなるという問題が生じる。これ
らの問題点を解決するためには、放電灯を直流で始動さ
せた場合には、電極が充分に赤熱されて熱陰極アーク放
電が形成された後に１ＫＨｚ以下の低周波交流で所定時
間放電灯を点灯すれば良い。更に、その後、直流、又は
高周波点灯に切換えるならば光出力の脈動がなくなり、
理化学機器等に用いる場合には好都合である。

以上述べたごとく、放電灯の立消えは始動時の極性切換
え、ならびに放電灯消灯時に電極に付着する封入物の量
に大きく依存しており、発光管の内容積に比して封入物
の量が多いメタルハライドランプにあつては立消えが生
じ易く、特に、発光管の単位内容積当り１０ｍｇ・cm^-3
以上の水銀ならびに金属ハロゲン化物とを封入したメタ
ルハライドランプでは顕著であるが、４ｍｇ・cm^-3程度
であつても立消える場合があり、上述のごとく、直流、
又は１０Ｈｚ以下の交流で始動させるのが好ましい。

〔発明の効果〕

以上述べたごとく、本発明によれば放電灯始動時の立消
えを防止することが可能となり、したがつて、放電灯を
始動し易くすると共に、電極輝点を正常な位置に形成す
ることが可能となり、ランプ寿命が長く信頼性の高い放
電灯の点灯方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられた放電灯の一例を示す構成
図、第２図は本発明による点灯回路のブロツク図、第３
図は上記実施例の電源の周波数と放電灯の立消率との関
係を示す図である。 １……発光管、２，２′……主電極、３，３′……モリ
ブデン箔、４，４′……リード線、５……外管、６，
６′……固定バンド、１２……スタータ、１３……電
源、１４……コンデンサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 要次 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日立 製作所那珂工場内 (72)発明者 山田 冨士夫 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日立 製作所那珂工場内 (56)参考文献 特開 昭59−198699（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−148084（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−110996（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−114497（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−121294（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−121293（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−114497（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−85829（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭44−17836（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭44−14315（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭56−41360（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光管（１）の一の端部に第一の電極
   （２）、他の端部に第二の電極（２′）を有し、かつ、
   前記発光管（１）に始動用希ガス、水銀および金属ハロ
   ゲン化物が封入された放電灯を前記第一の電極（２）が
   上側で、前記第二の電極（２′）が下側になるように実
   質的に垂直に立てた状態で点灯させるさせるようにし、 前記放電灯を前記第一の電極（２）が陰極となる前記第
   二の電極（２′）が陽極となるように直流電力で始動さ
   せるか又は１０Hz以下の交流電力で始動させ、 前記始動後に１ｋHz以下の交流電力で前記放電灯の放電
   を継続することを特徴とする放電灯の点灯方法。