JPH0696740A - 金属蒸気放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱応動スイッチを用いないで始動器を構成
し、長期間に亘って安定した点灯動作を行えるようにし
た金属蒸気放電灯を提供する。 【構成】 発光管１に並列に、キュリー温度をランプの
再始動時の温度より高くランプの点灯動作中の保持温度
より低い温度に設定したＦＥＣを接続し、外球内に収納
して高圧ナトリウムランプ３を構成する。これにより始
動時及び再始動時にはパルス電圧を発生して容易に始動
させると共に、点灯動作後はパルス電圧の発生を停止さ
せて安定した点灯動作が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、強誘電体からなる非
線形コンデンサ（以下、ＦＥＣと略称する）を用いた始
動器を内蔵した金属蒸気放電灯に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、放電灯の始動装置として、グロー
ランプを用いた高圧パルス発生回路を備えた始動装置の
動作の安定性や寿命等の問題点を解消するため、図４に
示すような角型ヒステリシスカーブのＶ−Ｑ特性をもつ
ＦＥＣを利用したものが用いられている。これはＦＥＣ
の飽和特性を利用して、直列に接続したインダクタンス
により半サイクル毎に高圧パルスを発生させ、これを放
電灯に印加して始動させるようにしたものである。

【０００３】図４は、かかるＦＥＣを有する始動器を備
えた金属蒸気放電灯の構成例を示す図である。図におい
て、101 は高圧ナトリウムランプ等の発光管、102 はＦ
ＥＣ、103 は熱応動スイッチであり、ＦＥＣ102 と熱応
動スイッチ103 とは直列に接続されて始動器を構成し、
発光管101 と並列に接続して外球内に収納され金属蒸気
放電灯104 を構成している。なお図において、105 はチ
ョーク型安定器、106は交流電源である。

【０００４】このように構成した金属蒸気放電灯におい
て、電源106 が投入されると、始動器を構成するＦＥＣ
102 に電源電圧が印加され、充電電流が流れ始めるが、
その飽和特性により急激に充電電流が変化するのを利用
して、直列接続された安定器105 のインダクタンスによ
り、半サイクル毎に高圧パルスを発生させ、金属蒸気放
電灯104 を点灯させる。そして点灯後は、発光管101 の
熱を受けて熱応動スイッチ103 が開放し、ＦＥＣ102 へ
のランプ点灯中の電圧印加を遮断する。これによりパル
スの発生を停止すると共に、ＦＥＣ102 の銀膜で形成さ
れている電極から、銀がＦＥＣセラミック基体の粒界に
マイグレーションすることを防止し、ＦＥＣのスイッチ
ング特性の劣化を防止するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ＦＥＣと熱応動スイッチとからなる始動器を備えた金属
蒸気放電灯においては、次のような問題点がある。 （１）始動器の熱応動スイッチの接点圧の調整のばらつ
きが、再始動時間のばらつきになる。すなわち接点圧が
低いと再始動時間が長くなり、接点圧が高いと再始動時
間が短くなる。 （２）熱応動スイッチの接点圧が高すぎると、放電灯の
点灯姿勢によっては熱応動スイッチの切り離しができ
ず、始動パルスの停止ができなくなる。 （３）放電灯の大きさや形状に応じて、熱応動スイッチ
の配置位置を設定しなければならず、その位置設定が煩
雑である。 （４）放電灯を温度の高い雰囲気中に設置した場合、熱
応動スイッチが閉成せず、始動器がパルスの発生を行え
ないことがある。 （５）その他、放電灯が長期間に亘って安定した点灯動
作を行うには、熱応動スイッチが確実に動作する必要が
あり、したがって熱応動スイッチの信頼性が放電灯の寿
命を決めてしまうという問題点がある。

【０００６】本発明は、従来の始動器を備えた金属蒸気
放電灯における上記問題点を解消するためになされたも
ので、熱応動スイッチを用いないで始動器を構成し、長
期間に亘って安定した点灯動作を行えるようにした金属
蒸気放電灯を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、キュリー温度を放電灯の再始動
時の温度より高く放電灯の点灯動作中の保持温度より低
い温度に設定した強誘電体からなるＦＥＣを含む始動器
を、発光管と常時並列に接続して放電灯内に内蔵させ金
属蒸気放電灯を構成するものである。

【０００８】このように構成した金属蒸気放電灯内に設
けた始動器を構成するＦＥＣは、図１に示すような温度
に対する比誘電率の変化特性をもっており、その最大比
誘電率の温度はキュリー温度Ｔ_CPと称されている。そし
て、温度の変化に対して結晶構造の転移が起こり、キュ
リー温度以下では強誘電性でヒステリシスＶ−Ｑ特性を
示し、キュリー温度以上では常誘電性になり、このヒス
テリシスＶ−Ｑ特性をもつ強誘電性領域が通過電流に対
してスイッチング特性をもち、パルス電圧を発生させ
る。キュリー温度では上記のように最大の比誘電率を示
し、ＦＥＣは最大容量になるが、キュリー温度を超える
とキュリーワイスの法則に従って比誘電率は下がり、放
電灯の点灯中の保持温度（200 ℃〜300 ℃）では、通常
のサイズで数千pFの容量になる。そしてＦＥＣを構成す
る誘電体のキュリー温度はセラミックの組成に依存し、
純粋なチタン酸バリウムでは120 ℃付近にあり、ＦＥＣ
の代表的な特性である非線形特性を高めるために、その
組成の一部を変えるとキュリー温度を変えることができ
る。

【０００９】そこで、本発明のように、キュリー温度を
放電灯の再始動時の温度（70〜80℃）より高い温度で、
放電灯の点灯動作中の保持温度（200 ℃〜300 ℃）より
低い温度に設定したＦＥＣを用いて始動器を構成し、熱
応動スイッチを介さずに常時発光管に並列に接続してお
くことにより、始動時あるいは再始動時には、ＦＥＣは
強誘電性を示してパルス電圧を発生させ、放電灯を点灯
させることができ、また点灯動作中においてはＦＥＣは
常誘電性を示しパルス電圧の発生を停止すると共に、極
めて小容量のコンデンサが発光管に並列に接続されるの
みであるから、放電灯の動程特性に悪影響を与えること
なく、点灯を持続させ得る。したがって熱応動スイッチ
を用いずに始動させ、また点灯後はパルス電圧の発生を
停止させることができるので、熱応動スイッチを用いた
場合の欠点を除去し、安定した点灯動作を行う始動器を
備えた金属蒸気放電灯を実現することができる。

【００１０】

【実施例】次に実施例について説明する。図２は、本発
明に係る金属蒸気放電灯の第１実施例を示す回路構成図
である。図において、１は110 Ｗの高圧ナトリウムラン
プ発光管、２は始動器を構成するＦＥＣで発光管１に並
列に接続して、これらを外球内に収納し、高圧ナトリウ
ムランプ３を構成する。そしてＦＥＣ２としては、次の
ように構成したものを用いる。すなわち、チタン酸バリ
ウム（BaTiＯ₃ ）を主成分とし、該チタン酸バリウム
（Ba）の一部（0.１モル％）をストロンチウム（Sr）で
置換し、チタン（Ti）の一部（９モル％）をジルコニウ
ム（Zr）で置換し、これらにマンガン（Mn）とクロム
（Cr）の鉱化剤を0.１重量％加えた粉末をプレス成形・
焼成して、直径15.5mm，厚さ0.65mmの円板状に成形して
強誘電性セラミック基板を形成し、該基板の両面に直径
14.5mmの銀電極を形成して、リード線接続部を除いて無
機ガラスで被覆したのちリード線を接続してＦＥＣを構
成する。このように構成したＦＥＣのキュリー温度は約
90℃であり、200 ℃〜300 ℃のランプ点灯動作中の保持
温度では、3000〜4000pFの容量を示す。

【００１１】このように構成したＦＥＣ２を内蔵した高
圧ナトリウムランプ３を、図２に示すように、125 Ｗ水
銀ランプ用チョーク型安定器４を用いて、ＡＣ220 Ｖ／
50Hzの電源５で点灯させると、ランプ始動時の雰囲気温
度は高くても50℃程度なので、ＦＥＣ２は強誘電性を示
し、その非線形特性によって始動パルス電圧を発生さ
せ、ランプを点灯させる。ランプ点灯後の保持温度（20
0 ℃〜300 ℃）においては、ＦＥＣ２は容量3000〜4000
pFの常誘電性コンデンサとなるので、パルス電圧の発生
は停止し、微小容量が発光管１に並列に接続されるのみ
であり、ランプの動程特性には悪影響を与えない。また
再始動時においても、再始動時の温度は70〜80℃程度で
あるから、ＦＥＣ２は強誘電性を保持しパルス電圧を発
生してランプを容易に再始動させることができる。

【００１２】なお、このように構成した高圧ナトリウム
ランプを、７時間点灯−１時間消灯のサイクルで、約15
000 時間動作試験を行ったところ、充分に良好な始動及
び点灯特性が維持されていることが確認された。

【００１３】次に第２実施例を図３に示した回路構成図
に基づいて説明する。この実施例は、ＦＥＣ２にＳＳＳ
素子などのような双方向性二端子半導体スイッチ11を直
列に接続して始動器を構成し、220 Ｗの高圧ナトリウム
ランプ発光管１に並列に接続して、発光管１とＦＥＣ２
は外球内に収納し半導体スイッチ11は口金部に収納して
高圧ナトリウムランプ３を構成したもので、ＦＥＣ２と
しては、図２に示した第１実施例と同一構成のものを用
いる。

【００１４】このように構成した高圧ナトリウムランプ
を、250 Ｗ水銀ランプ用チョーク型安定器４を用いて、
ＡＣ220 Ｖ／50Hzの電源で点灯させると、半導体スイッ
チ11を直列に設けたことにより、始動時においては、電
源電圧が半導体スイッチ11のブレーク・オーバ電圧を超
えた時点で、ＦＥＣ２に階段状の急峻な電圧を印加して
ＦＥＣ２に急激な充電を行い、直ちに飽和電圧に達して
電流を急激に遮断し、発生するパルス電圧をより高くし
てランプを容易に始動させる。始動後は、第１実施例と
全く同様な動作を行うものである。

【００１５】この実施例の場合も、第１実施例と同様な
サイクルで動作実験を行ったところ、約15000 時間後に
おいても、充分に良好な特性が得られた。

【００１６】

【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明によれば、キュリー温度を放電灯の再始動時の温
度より高く放電灯の点灯動作中の保持温度より低い温度
に設定したＦＥＣを含む始動器を、発光管と常時並列に
接続するように構成したので、熱応動スイッチを必要と
せずに、始動時及び再始動時にはパルス電圧を発生させ
て安定した始動を行い、また点灯動作後はパルス電圧の
発生を停止し安定した点灯動作を保持させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＦＥＣの温度に対する比誘電率の変化を示す特
性図である。

【図２】本発明に係る金属蒸気放電灯の第１実施例を示
す回路構成図である。

【図３】第２実施例を示す回路構成図である。

【図４】従来の始動器を備えた金属蒸気放電灯の構成例
を示す回路構成図である。

【符号の説明】

１ 発光管２ ＦＥＣ ３ 高圧ナトリウムランプ ４ チョーク型安定器 ５ 交流電源 11 二端子半導体スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キュリー温度を放電灯の再始動時の温度
   より高く放電灯の点灯動作中の保持温度より低い温度に
   設定した強誘電体からなる非線形コンデンサを含む始動
   器を、発光管と常時並列に接続して放電灯内に内蔵させ
   たことを特徴とする金属蒸気放電灯。