JPS59198699A - 高圧放電灯の点灯方法 - Google Patents
高圧放電灯の点灯方法Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は直流、または、高周波で点灯する、メタルハラ
イドランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀灯などの
ような高圧放電灯の点灯装置の改良に係り、特に、この
種の放電灯点灯装置において常に輝点が電極の先端に生
じるようにして安定な出力を得るに好適な回路構成に関
する。
イドランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀灯などの
ような高圧放電灯の点灯装置の改良に係り、特に、この
種の放電灯点灯装置において常に輝点が電極の先端に生
じるようにして安定な出力を得るに好適な回路構成に関
する。
メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ。
高圧水銀灯などのような高圧放電灯は、従来、用途が照
明用に限定されていたために商用周波数の電源で点灯さ
れるのが普通であった。ところが、近年になって、計測
用、産業用などの用途にこのような高圧放電灯が用いら
れ始めた。これらの用途のためには光出力の脈動の無い
方が好ましい場合が多く、直流電源か、あるいは、１０
ＫＨ２以上の高周波電源を用いて点灯することが多い。
明用に限定されていたために商用周波数の電源で点灯さ
れるのが普通であった。ところが、近年になって、計測
用、産業用などの用途にこのような高圧放電灯が用いら
れ始めた。これらの用途のためには光出力の脈動の無い
方が好ましい場合が多く、直流電源か、あるいは、１０
ＫＨ２以上の高周波電源を用いて点灯することが多い。
しかしながら、その場合、電極輝点が正常な位置にでき
ず、それがランプ特性に悪影響を与えることがしばしば
ある。第１図（ａ）、（ｂ）は６０Ｗのメタルハライド
ランプの発光管を例に上げてその電極輝点の発生位置を
示したものである。２１．２１’は放電プラズマ、２２
はタングステンなどで作られた両電極、２３．２３’は
電極輝点である。第１図（ａ）は正常な放電状態を示し
たものであり、両電極２２の先端に電極輝点２３が生じ
ている。これに対して、第１図（ｂ）は異常な放電状態
を示したものであシ、電極輝点２３′が両電極２２の根
本に生じている。このように、電極輝点２３′の位置が
正常位置でないと、光強度が不安定になる問題が生じる
。とくに、第１図（ｂ）のように電極２２の根本に電極
輝点２３′が生じると、発光管の端部の電極封止部が異
常に加熱されることとなるため、光強度の変動が問題に
なるだけでなく、発光管の寿命も短かくなるという問題
点も発生する。
ず、それがランプ特性に悪影響を与えることがしばしば
ある。第１図（ａ）、（ｂ）は６０Ｗのメタルハライド
ランプの発光管を例に上げてその電極輝点の発生位置を
示したものである。２１．２１’は放電プラズマ、２２
はタングステンなどで作られた両電極、２３．２３’は
電極輝点である。第１図（ａ）は正常な放電状態を示し
たものであり、両電極２２の先端に電極輝点２３が生じ
ている。これに対して、第１図（ｂ）は異常な放電状態
を示したものであシ、電極輝点２３′が両電極２２の根
本に生じている。このように、電極輝点２３′の位置が
正常位置でないと、光強度が不安定になる問題が生じる
。とくに、第１図（ｂ）のように電極２２の根本に電極
輝点２３′が生じると、発光管の端部の電極封止部が異
常に加熱されることとなるため、光強度の変動が問題に
なるだけでなく、発光管の寿命も短かくなるという問題
点も発生する。
このように、従来の直流、または、ｌ０ＫＨ２以上の高
周波による点灯装置には大きな欠点があシ、何らかの改
善が望まれている。
周波による点灯装置には大きな欠点があシ、何らかの改
善が望まれている。
したがって、本発明の目的は電極輝点が常に、安定に、
電極の先端部に発生し、光強度の安定性が得られる直流
、または、高周波の高圧数′亀灯点灯装置を提供するこ
とにある。
電極の先端部に発生し、光強度の安定性が得られる直流
、または、高周波の高圧数′亀灯点灯装置を提供するこ
とにある。
上記目的を達成するために本発明においては、放電の始
動に必要な高電圧の発生手段と、点灯維持に必要な電力
を供給する直流、または、高周波の電源と、低周波の交
流放電を行うた検の電源と、この低周波の交流放電を放
電開始後所定の時間の後に停止させるための手段とから
高圧放電灯点灯装置を構成したことを特徴としている。
動に必要な高電圧の発生手段と、点灯維持に必要な電力
を供給する直流、または、高周波の電源と、低周波の交
流放電を行うた検の電源と、この低周波の交流放電を放
電開始後所定の時間の後に停止させるための手段とから
高圧放電灯点灯装置を構成したことを特徴としている。
か＼る本発明の特徴的な構成によシ、光強度の安定化、
長寿命化が可能となシ、計測用、産業用などの用途に適
した高圧放電灯点灯装置の提供が可能となる。
長寿命化が可能となシ、計測用、産業用などの用途に適
した高圧放電灯点灯装置の提供が可能となる。
以下、本発明を図によフ詳しく説明する。
まず、初めに、本発明の原理について述べる。
直流のアーク放電の維持には陰極からの熱電子放射を必
要とする。放電電流で陰極の加熱を行う方式の放電では
陰極に高温に加熱された輝点が発生する。放電開始直後
の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。しかし、一度、陰極の先端に輝点が生じると、
その輝点けそこから動きにくい性質を持っている。
要とする。放電電流で陰極の加熱を行う方式の放電では
陰極に高温に加熱された輝点が発生する。放電開始直後
の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。しかし、一度、陰極の先端に輝点が生じると、
その輝点けそこから動きにくい性質を持っている。
一方、陽極にも陽極輝点が生じるが、これは、陰極に最
も近く、電子が流入し易い陽極の先端に生じやすい。
も近く、電子が流入し易い陽極の先端に生じやすい。
これに対して、交流放電では半サイクル毎に陰極と陽極
とが入れ換る。しかし、この場合も電極輝点が生じる。
とが入れ換る。しかし、この場合も電極輝点が生じる。
特に周波数がｌ０ＫＨ２以上の高周波では電極輝点がし
ばしば゛電極の根本に発生する。
ばしば゛電極の根本に発生する。
ところが、周波数を徐々に下げて行くと、電極輝点が′
電極先端で起とシ易くなり、特に、ｌＫＨ２以下の低周
波では、放電の始動時に電極の根本に輝点が生じても、
１分以内に必ず輝点の位置が電極先端に移動し、そこで
落ち着くことを見出した。
電極先端で起とシ易くなり、特に、ｌＫＨ２以下の低周
波では、放電の始動時に電極の根本に輝点が生じても、
１分以内に必ず輝点の位置が電極先端に移動し、そこで
落ち着くことを見出した。
これは、低周波の放電では、陽極降下電圧が大きく、陽
極サイクルで電極先端が加熱されるため、次の陰極サイ
クルでは輝点が電極先端にでき易くなるためである。
極サイクルで電極先端が加熱されるため、次の陰極サイ
クルでは輝点が電極先端にでき易くなるためである。
以上述べた実験事実をもとにし、本発明では点灯装置を
始動時のみＩＫＨｚ以下の低周波の交流放電を行い、電
極先端に輝点を移動させた後、所定の直流、または、高
周波の放電にする回路構成とすることによって、輝点が
電極先端の正常位置に生じないで電極の根本などに発生
するという従来の問題点を解消することができた−もの
である。
始動時のみＩＫＨｚ以下の低周波の交流放電を行い、電
極先端に輝点を移動させた後、所定の直流、または、高
周波の放電にする回路構成とすることによって、輝点が
電極先端の正常位置に生じないで電極の根本などに発生
するという従来の問題点を解消することができた−もの
である。
次に、本発明の一実施例を第２図により説明する。同図
において、１は直流、または、高周波の主電源部であシ
、通常、直流、または、高周波の電源と、電流制限回路
から成る。このうち、電流制限回路には定電流回路を用
いるのが良い。２は低周波電源部でアシ、商用周波数な
どの低周波電源と電流制限回路と放電起動手段とから成
る。３はタイマーでアシ、リレー４を所定の時間に動作
させるためのものである。５は主電源部１、低周波電源
部２、およびタイマー３を制御する制御部であシ、主電
源部１．低周波電源部２．およびタイマー３を動作状態
にする機能を持つ。６はメタルハライドランプの発光管
である。
において、１は直流、または、高周波の主電源部であシ
、通常、直流、または、高周波の電源と、電流制限回路
から成る。このうち、電流制限回路には定電流回路を用
いるのが良い。２は低周波電源部でアシ、商用周波数な
どの低周波電源と電流制限回路と放電起動手段とから成
る。３はタイマーでアシ、リレー４を所定の時間に動作
させるためのものである。５は主電源部１、低周波電源
部２、およびタイマー３を制御する制御部であシ、主電
源部１．低周波電源部２．およびタイマー３を動作状態
にする機能を持つ。６はメタルハライドランプの発光管
である。
この高圧放電灯点灯装置の動作は次の如くである。
制御部５により、主電源部１．低周波電源部２゜および
タイマー３を動作状態にする。促周波電源部２の放電起
動手段である高電圧発生回路によシ高電圧を発生させ、
メタルハライドランプの発光管６を起動し、低周波電源
２により低周波の放電を１０秒ないし６０秒間持続させ
る。この間に、電極輝点は電極の先端の正常な位置に生
じる。その後、タイマー３によυリレー４を働かせ、電
源を主電源部１の方に切υ換える。本実施例によれば、
正常位置に確実に電極輝点が生じ、安定な放電が得られ
、特に、計測用光源などへ応用する場合には、光出力を
極めて安定化できる。
タイマー３を動作状態にする。促周波電源部２の放電起
動手段である高電圧発生回路によシ高電圧を発生させ、
メタルハライドランプの発光管６を起動し、低周波電源
２により低周波の放電を１０秒ないし６０秒間持続させ
る。この間に、電極輝点は電極の先端の正常な位置に生
じる。その後、タイマー３によυリレー４を働かせ、電
源を主電源部１の方に切υ換える。本実施例によれば、
正常位置に確実に電極輝点が生じ、安定な放電が得られ
、特に、計測用光源などへ応用する場合には、光出力を
極めて安定化できる。
なお、本実施例では放電起動手段は低周波電源部２に設
けられているが、主電源部１の中に設けることもできる
。その場合はリレー４により、最初、主電源部１をメタ
ルハライドランプの発光管６に接続し、放電が起動した
後、低周波電源部２に切り換える。それ以後の動作は前
述した通シである。
けられているが、主電源部１の中に設けることもできる
。その場合はリレー４により、最初、主電源部１をメタ
ルハライドランプの発光管６に接続し、放電が起動した
後、低周波電源部２に切り換える。それ以後の動作は前
述した通シである。
また、リレー４には電子回路を用いて良いことは勿論で
ある。
ある。
第３図は主電源が高周波の場合の他の実施例を示す。最
初、制御部５によｐ主電源部１．低周波電源部２．およ
びタイマー３を動作状態とし、リレー４′の接点を閉じ
、リレー４″の接点を開いておく。低周波電源部２に設
けられた放電起動手段でメタルノ・ライドランプの発光
管６を起動する。
初、制御部５によｐ主電源部１．低周波電源部２．およ
びタイマー３を動作状態とし、リレー４′の接点を閉じ
、リレー４″の接点を開いておく。低周波電源部２に設
けられた放電起動手段でメタルノ・ライドランプの発光
管６を起動する。
７は低周波を遮断し、高周波を通すノ・イノくス（ＨＰ
）フィルター、８は高周波を遮断し、低周波を通すロウ
パス（ＬＰ）フィルター、９は低周波の放電を行なって
いる間、高周波電流を制限するためのリアクタンスであ
る。１０秒ないし３０秒の間、０．５Ａないし３Ａの低
周波放電を行なう。
）フィルター、８は高周波を遮断し、低周波を通すロウ
パス（ＬＰ）フィルター、９は低周波の放電を行なって
いる間、高周波電流を制限するためのリアクタンスであ
る。１０秒ないし３０秒の間、０．５Ａないし３Ａの低
周波放電を行なう。
この間、高周波電流も０．０５Ａないし０．５Ａ程度重
畳される。この１０秒ないし３０秒の間に電極の先端に
輝点が生じるようになる。その後、タイマー３によυ、
リレー４′の接点を開き、リレー４“の接点を閉じる。
畳される。この１０秒ないし３０秒の間に電極の先端に
輝点が生じるようになる。その後、タイマー３によυ、
リレー４′の接点を開き、リレー４“の接点を閉じる。
これにより、安定な高周波放電を維持できる。
第４図は主放電が直流放電の場合の他の実施例を示す。
端子Ａ、Ａ’を商用周波数電源に接続し、制御部５のス
イッチをＯＮにすると、高電圧発生回路１０．主電源部
１．低周波電源部２．およびタイマー３が動作状態とな
る。高電圧発生回路１０により発生した高電圧によシメ
タルハライドランプの発光管６る内部が弱電離状態とな
シ、放電が起動する。そして、タイマー３によシ、リレ
ー４′の接点を開いて高電圧発生回路１０の動作を停止
させ、低周波電源部２からの電力で低周波放電を行なう
。１０秒ないし３０秒間の低周波放電によシ、電極輝点
は電極先端の正常位置に来る。
イッチをＯＮにすると、高電圧発生回路１０．主電源部
１．低周波電源部２．およびタイマー３が動作状態とな
る。高電圧発生回路１０により発生した高電圧によシメ
タルハライドランプの発光管６る内部が弱電離状態とな
シ、放電が起動する。そして、タイマー３によシ、リレ
ー４′の接点を開いて高電圧発生回路１０の動作を停止
させ、低周波電源部２からの電力で低周波放電を行なう
。１０秒ないし３０秒間の低周波放電によシ、電極輝点
は電極先端の正常位置に来る。
その後、タイマー３によリレー４”の接点を開き、リレ
ー４″′の接点を閉じて直流放電を行なう。
ー４″′の接点を閉じて直流放電を行なう。
これによυ、光の出力Ｇ安定な光源が得られる。
本実施例ではリレー４′、４” ４／／／はタイマー３
で所定の時間に動作するよう構成されているが、たとえ
ば、リレー４′はメタルハライドランプの発光管６に流
れる低周波放電の電流を検知して動作させても良いし、
リレー４“ ４／／／は電極輝点をフォトダイオードな
どで観測して、輝点の位置が電極先端に生じたのを検知
して動作させても良い。また、フォトダイオードによる
光の観測の代シに電極輝点の位置とランプ電圧との間に
・相関がおること利用して、ランプ電圧を検知する構成
であってもよい。
で所定の時間に動作するよう構成されているが、たとえ
ば、リレー４′はメタルハライドランプの発光管６に流
れる低周波放電の電流を検知して動作させても良いし、
リレー４“ ４／／／は電極輝点をフォトダイオードな
どで観測して、輝点の位置が電極先端に生じたのを検知
して動作させても良い。また、フォトダイオードによる
光の観測の代シに電極輝点の位置とランプ電圧との間に
・相関がおること利用して、ランプ電圧を検知する構成
であってもよい。
なお、上述した実施例はすべてメタルハライドラン−プ
についてのものであるが、これに限らず、例えば、高圧
ナトリウムランプ、高圧水銀灯であっても同様の効果が
得られることは言うまでもない。
についてのものであるが、これに限らず、例えば、高圧
ナトリウムランプ、高圧水銀灯であっても同様の効果が
得られることは言うまでもない。
以上述べたように本発明によれば、電極輝点の位置が常
に正常な電極先端になシ、その結果、光強度が安定にな
ると同時に、光強度が安定するに要する時間も短縮され
、また、ランプの寿命も長くなシ、メタルハライドラン
プなどの高圧放電灯の性能向上に大きな効果がある。
に正常な電極先端になシ、その結果、光強度が安定にな
ると同時に、光強度が安定するに要する時間も短縮され
、また、ランプの寿命も長くなシ、メタルハライドラン
プなどの高圧放電灯の性能向上に大きな効果がある。
第１図（→、（ｂ）は電極輝点の正常、異常発生状態を
それぞれ示す図、第２．３．４図は本発明の一実施例を
示す回路構成図である。 １・・・主電源部、２・・・低周波電源部、３・・・タ
イマー、４．４’ 、４“ ４／／／・・・リレー、５
・・・制御部、６聞 １ 図 兄 ２ 区 第 ４ 口 第１頁の続き （鷲）発 明 者 木下如意 小田原市国府津２８８０番地株式会 社日立製作所小田原工場内 手続補正書 事件の表示 昭和５８年特許願第 ７２８９２ 号発明の名称 高圧放電灯点灯装置 補正をする者 ■所と帷係 特許出願人 名 称 （５１０）株式会ｉ＋ 日 立
製 作 折代 理 人 補正０対象明細書全文および図面 ”−＝−Ｅ−ＯＥｙ−ｐｐ−容牌紡の１虫補正の内容 １、本願明細書を別添の「補正明細書」の如く全文補正
する。 ２、本願添付図面中の「第４図」を別添訂正図面の如く
補正する。 ３、本願添付図面として別添の「第５図Ｊを追加する。 以上 補正明細書 発明の名称 高圧放電灯点灯装置 特許請求の範囲 ニ一対の主電極間に直流あるいは高周波放電を行なわせ
ることによって発光管の点灯を維持させる高圧放電灯点
灯装置において、上記発光管における少なくとも放電開
始時の所定時間は上記主電極間に低周波放電を主に行な
わせて後、直流あるいは高周波放電に移行させるための
放電制御手段を付加してなることを特徴とする高圧放電
灯点灯装置。 ２、上記高周波放電の周波数が１ＯＫＨｚ以上であるこ
とを特徴とする第１項の高圧放電灯点灯装置。 ３、上記低周波放電の周波数が ＩＫ肚を超えないこと
を特徴とする第１−項の高圧放電灯点灯装置。 二上記周波数が商用周波数であることを特徴とする第３
項の高圧放電灯点灯装置。 発明の詳細な説明 〔発明の利用分野〕 本発明は直流、または、高周波で点灯する、メタルハラ
イドランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀灯などの
ような高圧放電灯の点灯装置の改良に係り、特に、この
種の高圧放電灯点灯装置において、ｉｉ；に電極羅蒐が
電極の先端に生じるようにして安定な出力を得るに好適
な回路構成に関する。 〔発明の背景〕 メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水
銀灯などのような高圧放電灯は、従来、用途が照明用に
限定されていたために商用周波数の交流電源で点灯され
るのが普通であった。ところが、近年になって、計測用
、産業用などの用途にの ことような高圧放電灯が用いられ始めた。これらの用途
のためには光出力に脈動の無い方が好ましい場合が多く
、そのために直流電源が、あるいは、］、０ＫＨｚ以上
の高周波電源を用いて点灯することが多い。しかしなが
ら、その場合、電極輝点が正常な位置にできず、それが
ランプ特性に悪影響を与えることがしばしばある。第１
図（ａ）、（ｂ）は６゜Ｗのメタルハライドランプの発
光管を例に上げてその電極輝点の発生位置を示したもの
である。これらの図において２１．２１’は放電プラズ
マ、２２はタングステンなど、で作られた主電極、２３
゜２３′は電極輝点である。第１図（ａ）は正常な放電
状態を示したものであり、主電極２２の先端につまり正
常な位置に電極輝点２３が生じている。 これに刻して、第１図（ｂ）は異常な放電状態を示した
ものであり、電極輝点２３′が主電極２２の根本につま
り異常な位置に生じている。このように、電極輝点２３
′の位置が異常な位置に生じると１、光強度が不安定に
なると言う問題が生じる。 とくに、第１図（ｂ）のように＠極２２の根本に電極輝
点２３′が生じると、発光管の端部の電極封止部が異常
に加熱されることとなるため、光強度の変動が問題にな
るだけでなく、発光管の寿命も短かくなるという問題点
も発生する。 このように、従来の直流、または、ＬＯＫＨｚ以上の高
周波による点灯装置には大きな欠点があり、何らかの改
善が望まれている。 〔発明の目的〕 したがって、本発明の目的は電極輝点が常に、安定に、
電極の先端部に発生し、光強度の安定性の が得られる直流、または、高周波ｊ高圧放電灯点灯装置
を提供することにある。 上記目的を達成するために本発明においては、一対の主
電極間に直流あるいは高周波放電を行なわせることによ
って発光管の点灯を維持させる高圧放電灯点灯装置にお
いて、発光管における少な移行させるための放電制御手
段を付加して高圧放電灯点灯装置を構成したことを特徴
としている。 産業用などの用途に適した高圧放電灯点灯装置の提供が
可能となる。 〔発明の実施例〕 以下、本発明を図により詳しく説明する。 まず、初めに、本発明の原理について述べる。 直流はアーク放電の維持には陰極からのめ熱電子放射を
必要とする。放電電流で陰極の加熱を行う方式の放電で
は陰極に高温に加熱された陰極輝点が発生する。放電開
始直後の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。 しかし、一度、陰極の先端に陰極輝点が生じると、その
陰極輝点はそこから動きにくい性質を持っている。 一方、陽極にも陽極輝点が生じるが、これは、陰極に最
も近く、電子が流入し易い陽極の先端に生じやすい。 これに対して、交流放電では半サイクル毎に陰極と陽極
とが入れ換る。しかし、〃この場合も′電極輝点が生じ
る。特に周波数が１０ＫＨｚ以上の高周波では電極輝点
がしばしば電極の根本に発生する。 ところが、周波数を徐々に下ヴて行くと、電極キ 電極輝点が生じても、所定時間以内に必ず電極輝点の位
置が電極先端に移動し、そこで落ち着くことを見出した
。 これは、低周波の放電では、陽極降下電圧が大きく、陽
極サイクルで電極先端が加熱されるため、次の陰極サイ
クルでは電極゛輝点が電極先端にでき易くなるためであ
る。 以上述べた実験事実をもとにし、本発明では高圧放電灯
点灯装置を少なくとも始動時の所定時間は、例えばＩＫ
Ｈｚ以下の五層波の交流放電を主に行なわせ、電極先端
に電極輝点を移動させた後、所定の直流、または、高周
波の放電゛に移行させる回路構成とすることによって、
電極輝点が電極先端の正常位置に生じないで電極の根本
などに発生するという従来の問題点を解消することがで
きるようにしたものである。 次に、本発明の一実施例を第２図により説明する。同図
において、１は直流、または、高周波（３２，５ＫＨｚ
）の主電源部であり、通常、直流、または、高周波の電
源とチョークコイルのような電流制限回路から成る。こ
のうち、電流制限回路には定電流回路を用いるのが良い
。２は低周波電源部であり、商用周波数（５０Ｈｚある
いは６０Ｈｚ）などの低周波電源とチョークコイルのよ
うな電流制限回路と高電圧発生回路のような放電起動手
段とから成る。３はタイマーであり、リレー４を所定の
時間に動作させるためのものである。５は主電源部１２
．低周波電源部２、およびタイマー３を制御する制御部
であり、主電源部１、低周波電源部２、およびタイマー
３を動作状態にする機能を持つ。６はメタルハライドラ
ンプの発光管である。 この高圧放電灯点灯装置の動作は次の如くである。 制御部５により、主電源部１．低周波電源部２およびタ
イマー３を動作状態にする。低周波電源部 部２の放電起動手段である充電圧発生回路により高電圧
を発生させ、メタルハライドランプの発光管６を起動し
、低周波電源２により主電極間に低周波の放電を１０秒
ないし６０秒間持続させる。 この間に、電極輝点は電極の先端の正常な位置に生じる
。その後、タイマー３によりリレー４を働かせ、電源を
低周波電源部２から主電源部１の方に切り換える。この
ように本実施例によれば、電極の正常位置に確実に電極
輝点が生じ、安定な放電が得られ、特に、計測用光源な
どへ応用する場゛合には、光出力を極めて安定化できる
。 なお、本実施例では放電起動手段は低周波電源部２に設
けられているが、主電源部１の中に設けることもできる
。その場合はリレー４により、最初、主電源部１をメタ
ルハライドランプの発光管６に接続し、放電が起動した
後、低周波電源部２に切換える。それ以後の動作は前述
した通りである。 また、リレー４には電子回路を用いて良ことば勿論であ
゛る。 第３図は主電源が高周波（３２，５ＫＨｚ）の場合の他
の実施例を示す。最初、制御部５により主電源部１．５
０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの低周波電源部２、およびタイ
マー３を動作状態とし、リレー４′の接点を閉じ、リレ
ー４“の接点を開いておく。 低周波電源部２に設けられた高電圧発生回路のような放
電起動手段でメタルハライドランプの発光管６を起動す
る。 ７は低周波を遮断し、高周波を通すバイパス（ＨＰ）フ
ィルター、８は高周波を遮断し、低周波を通すロウパス
（ＬＰ）フィルター、９は主電極間に低周波の放電を行
なっている間、高周波電流を制限するためのリアクタン
スである。このようにして主電極間に１０秒ないし３０
秒の間、ないし０．５Ａ程度重畳されている。 この１
０秒ないし３０秒の間に発光管６の電極の先端には電極
輝点が生じるようになる。その後、タイマー３により、
リレー４′の接点を開き、リレー４″の接点を閉じる。 これにより、安定な高周波放電を維持できる。 第４図は主放電が直流放電の場合の他の実施例を示す。 入力端子Ａ、Ａ’ を商用周波数電源に接続し、制御部
５のスイッチをＯＮにすると、放電起動手段である高電
圧発生回路１０、主電源部１、低周波電源部２およびタ
イマー３が動作状態となる。コンデンサー１を介して発
生管６に接続された高電圧発生回路１０により発生した
高電圧によリメタルハライドランプの発光管６の内部が
弱電離状態となり、両電極間に放電が起動する。そして
、タイマー３により、リレー４′の接、売を開い低周波
電源部２からの電力で主電極間に低周波放電を行なう。 １０秒ないし３０秒間の低周波放電により、電極輝点は
電極先端の正常位置に来る。 その後、タイマー３によりリレー４″の接点を開き、リ
レー４″′の接点を閉じて主電源部１による直流放電を
行う。これらより、光の出力の安定な光源が得られる。 本実施例ではリレー４７．４′／ 、４／／／はタイマ
ー３で所定の時間に動作するよう構成されている動作さ
せても良いし、リレー４ ／／ 、 ４ ／／７は電極
輝点をフォトダイオードなどで観測して、輝点の位置が
電極先端に生じたのを検知して動作させても良い。また
、フォトダイオードによる光の観ｉ１＋！Ｉの代りに電
極輝点の位置とランプ電圧との間に相関があることを利
用して、ランプ電圧を検知する構成であってもよい。 上述した３つの実施例はいずれも主電源部１と低周波電
源部２とを備えているが、第５図に示した実施例は電源
として主電源部１のみからなる高圧放電灯点灯装置の回
路構成を示したものである。 同図において、主電源部１は少なくとも１個の直流電源
、電子回路などを用いた電流制限回路、電圧制御回路な
ど゛主電源部１から放電に供給される電圧、電流を所望
の値とするための俵回路から構成されている。 励時には制御部５からの信号によりスイッチ１４〜１７
を制御し、例えば、スイッチ１’４．１５とスイッチ１
６．１７とを交互に０．１８２％でＯＮ。 Ｏ・ＦＦさせることによ、り発光管６の主電極間に０．
１Ｈｚの交流電圧を自力りして交流放電を行なわせる。 このようにすると、１０秒〜２００秒以内に電極輝点は
電極の先端に移行して安定な放電が得られる。そして、
発光管６が安定点灯状態になった後、制ゝ御部５により
スイッチ１４〜１７の動作を停止させ５例えば、同図の
′ｉｌａ ＜スイッチ１４゜１５が○？Ｆでスイッチ１
６．１７がＯＮの状態で保持されると、発光管６には直
流電圧が印加されるので発光管６は直流放電に移行され
ることになる。 なお、上述した４つの実施例では電極輝点を正常位置に
生じさせた後は低周波放電を停止させているが、光出力
の脈動が許容される範囲内で低周波放電を続けても良い
ことは言うまでもない。さらに、低周波放電および高周
波放電の周波数が上述した各実施例の値以外のものでも
良いことは言うまでもない。 また、上述した各実施例はすべてメタルハライドランプ
についてのものである。が、これに限らず、例えば、高
圧ナトリウムランプ、高圧水銀灯あるいは、蒸気圧が１
０ Ｃ１丁ｏｒｒ以上の高圧放電灯であっても同様の効
果が得られ゛ることは言うまでもない。 以上述べたように本発明によれば、電極輝点の位置が常
に正常な電極先端になり、その結果、光強度が安定にな
ると同時に、光強度が安定するに要する時間も短縮され
、また、ランプの寿命も長くなり、メタルハライドラン
プなどの高圧放電灯゛の性能向上に大きな効果がある。 図面の簡単な説明 第１図（ａ）、 （ｂ）はそれぞれ高圧放電灯における
電極輝点の正常、異常発生状態を説明するための模式図
、第２図は本発明による高圧放電灯点灯装置の回路構成
図、第３図〜第５図はそれぞれ本発明による他の実施例
の回路構成図である。 １・・・主電源部、２・・・低周波電源部、３・・・タ
イマー、４ 、 、４ｔ 、 ４″、 ４／／／・・・
リレー、５・・・制御部、６・・・メタルハライドラン
プの発光管。 第４図 第、５′図 ＝４５５
それぞれ示す図、第２．３．４図は本発明の一実施例を
示す回路構成図である。 １・・・主電源部、２・・・低周波電源部、３・・・タ
イマー、４．４’ 、４“ ４／／／・・・リレー、５
・・・制御部、６聞 １ 図 兄 ２ 区 第 ４ 口 第１頁の続き （鷲）発 明 者 木下如意 小田原市国府津２８８０番地株式会 社日立製作所小田原工場内 手続補正書 事件の表示 昭和５８年特許願第 ７２８９２ 号発明の名称 高圧放電灯点灯装置 補正をする者 ■所と帷係 特許出願人 名 称 （５１０）株式会ｉ＋ 日 立
製 作 折代 理 人 補正０対象明細書全文および図面 ”−＝−Ｅ−ＯＥｙ−ｐｐ−容牌紡の１虫補正の内容 １、本願明細書を別添の「補正明細書」の如く全文補正
する。 ２、本願添付図面中の「第４図」を別添訂正図面の如く
補正する。 ３、本願添付図面として別添の「第５図Ｊを追加する。 以上 補正明細書 発明の名称 高圧放電灯点灯装置 特許請求の範囲 ニ一対の主電極間に直流あるいは高周波放電を行なわせ
ることによって発光管の点灯を維持させる高圧放電灯点
灯装置において、上記発光管における少なくとも放電開
始時の所定時間は上記主電極間に低周波放電を主に行な
わせて後、直流あるいは高周波放電に移行させるための
放電制御手段を付加してなることを特徴とする高圧放電
灯点灯装置。 ２、上記高周波放電の周波数が１ＯＫＨｚ以上であるこ
とを特徴とする第１項の高圧放電灯点灯装置。 ３、上記低周波放電の周波数が ＩＫ肚を超えないこと
を特徴とする第１−項の高圧放電灯点灯装置。 二上記周波数が商用周波数であることを特徴とする第３
項の高圧放電灯点灯装置。 発明の詳細な説明 〔発明の利用分野〕 本発明は直流、または、高周波で点灯する、メタルハラ
イドランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀灯などの
ような高圧放電灯の点灯装置の改良に係り、特に、この
種の高圧放電灯点灯装置において、ｉｉ；に電極羅蒐が
電極の先端に生じるようにして安定な出力を得るに好適
な回路構成に関する。 〔発明の背景〕 メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水
銀灯などのような高圧放電灯は、従来、用途が照明用に
限定されていたために商用周波数の交流電源で点灯され
るのが普通であった。ところが、近年になって、計測用
、産業用などの用途にの ことような高圧放電灯が用いられ始めた。これらの用途
のためには光出力に脈動の無い方が好ましい場合が多く
、そのために直流電源が、あるいは、］、０ＫＨｚ以上
の高周波電源を用いて点灯することが多い。しかしなが
ら、その場合、電極輝点が正常な位置にできず、それが
ランプ特性に悪影響を与えることがしばしばある。第１
図（ａ）、（ｂ）は６゜Ｗのメタルハライドランプの発
光管を例に上げてその電極輝点の発生位置を示したもの
である。これらの図において２１．２１’は放電プラズ
マ、２２はタングステンなど、で作られた主電極、２３
゜２３′は電極輝点である。第１図（ａ）は正常な放電
状態を示したものであり、主電極２２の先端につまり正
常な位置に電極輝点２３が生じている。 これに刻して、第１図（ｂ）は異常な放電状態を示した
ものであり、電極輝点２３′が主電極２２の根本につま
り異常な位置に生じている。このように、電極輝点２３
′の位置が異常な位置に生じると１、光強度が不安定に
なると言う問題が生じる。 とくに、第１図（ｂ）のように＠極２２の根本に電極輝
点２３′が生じると、発光管の端部の電極封止部が異常
に加熱されることとなるため、光強度の変動が問題にな
るだけでなく、発光管の寿命も短かくなるという問題点
も発生する。 このように、従来の直流、または、ＬＯＫＨｚ以上の高
周波による点灯装置には大きな欠点があり、何らかの改
善が望まれている。 〔発明の目的〕 したがって、本発明の目的は電極輝点が常に、安定に、
電極の先端部に発生し、光強度の安定性の が得られる直流、または、高周波ｊ高圧放電灯点灯装置
を提供することにある。 上記目的を達成するために本発明においては、一対の主
電極間に直流あるいは高周波放電を行なわせることによ
って発光管の点灯を維持させる高圧放電灯点灯装置にお
いて、発光管における少な移行させるための放電制御手
段を付加して高圧放電灯点灯装置を構成したことを特徴
としている。 産業用などの用途に適した高圧放電灯点灯装置の提供が
可能となる。 〔発明の実施例〕 以下、本発明を図により詳しく説明する。 まず、初めに、本発明の原理について述べる。 直流はアーク放電の維持には陰極からのめ熱電子放射を
必要とする。放電電流で陰極の加熱を行う方式の放電で
は陰極に高温に加熱された陰極輝点が発生する。放電開
始直後の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。 しかし、一度、陰極の先端に陰極輝点が生じると、その
陰極輝点はそこから動きにくい性質を持っている。 一方、陽極にも陽極輝点が生じるが、これは、陰極に最
も近く、電子が流入し易い陽極の先端に生じやすい。 これに対して、交流放電では半サイクル毎に陰極と陽極
とが入れ換る。しかし、〃この場合も′電極輝点が生じ
る。特に周波数が１０ＫＨｚ以上の高周波では電極輝点
がしばしば電極の根本に発生する。 ところが、周波数を徐々に下ヴて行くと、電極キ 電極輝点が生じても、所定時間以内に必ず電極輝点の位
置が電極先端に移動し、そこで落ち着くことを見出した
。 これは、低周波の放電では、陽極降下電圧が大きく、陽
極サイクルで電極先端が加熱されるため、次の陰極サイ
クルでは電極゛輝点が電極先端にでき易くなるためであ
る。 以上述べた実験事実をもとにし、本発明では高圧放電灯
点灯装置を少なくとも始動時の所定時間は、例えばＩＫ
Ｈｚ以下の五層波の交流放電を主に行なわせ、電極先端
に電極輝点を移動させた後、所定の直流、または、高周
波の放電゛に移行させる回路構成とすることによって、
電極輝点が電極先端の正常位置に生じないで電極の根本
などに発生するという従来の問題点を解消することがで
きるようにしたものである。 次に、本発明の一実施例を第２図により説明する。同図
において、１は直流、または、高周波（３２，５ＫＨｚ
）の主電源部であり、通常、直流、または、高周波の電
源とチョークコイルのような電流制限回路から成る。こ
のうち、電流制限回路には定電流回路を用いるのが良い
。２は低周波電源部であり、商用周波数（５０Ｈｚある
いは６０Ｈｚ）などの低周波電源とチョークコイルのよ
うな電流制限回路と高電圧発生回路のような放電起動手
段とから成る。３はタイマーであり、リレー４を所定の
時間に動作させるためのものである。５は主電源部１２
．低周波電源部２、およびタイマー３を制御する制御部
であり、主電源部１、低周波電源部２、およびタイマー
３を動作状態にする機能を持つ。６はメタルハライドラ
ンプの発光管である。 この高圧放電灯点灯装置の動作は次の如くである。 制御部５により、主電源部１．低周波電源部２およびタ
イマー３を動作状態にする。低周波電源部 部２の放電起動手段である充電圧発生回路により高電圧
を発生させ、メタルハライドランプの発光管６を起動し
、低周波電源２により主電極間に低周波の放電を１０秒
ないし６０秒間持続させる。 この間に、電極輝点は電極の先端の正常な位置に生じる
。その後、タイマー３によりリレー４を働かせ、電源を
低周波電源部２から主電源部１の方に切り換える。この
ように本実施例によれば、電極の正常位置に確実に電極
輝点が生じ、安定な放電が得られ、特に、計測用光源な
どへ応用する場゛合には、光出力を極めて安定化できる
。 なお、本実施例では放電起動手段は低周波電源部２に設
けられているが、主電源部１の中に設けることもできる
。その場合はリレー４により、最初、主電源部１をメタ
ルハライドランプの発光管６に接続し、放電が起動した
後、低周波電源部２に切換える。それ以後の動作は前述
した通りである。 また、リレー４には電子回路を用いて良ことば勿論であ
゛る。 第３図は主電源が高周波（３２，５ＫＨｚ）の場合の他
の実施例を示す。最初、制御部５により主電源部１．５
０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの低周波電源部２、およびタイ
マー３を動作状態とし、リレー４′の接点を閉じ、リレ
ー４“の接点を開いておく。 低周波電源部２に設けられた高電圧発生回路のような放
電起動手段でメタルハライドランプの発光管６を起動す
る。 ７は低周波を遮断し、高周波を通すバイパス（ＨＰ）フ
ィルター、８は高周波を遮断し、低周波を通すロウパス
（ＬＰ）フィルター、９は主電極間に低周波の放電を行
なっている間、高周波電流を制限するためのリアクタン
スである。このようにして主電極間に１０秒ないし３０
秒の間、ないし０．５Ａ程度重畳されている。 この１
０秒ないし３０秒の間に発光管６の電極の先端には電極
輝点が生じるようになる。その後、タイマー３により、
リレー４′の接点を開き、リレー４″の接点を閉じる。 これにより、安定な高周波放電を維持できる。 第４図は主放電が直流放電の場合の他の実施例を示す。 入力端子Ａ、Ａ’ を商用周波数電源に接続し、制御部
５のスイッチをＯＮにすると、放電起動手段である高電
圧発生回路１０、主電源部１、低周波電源部２およびタ
イマー３が動作状態となる。コンデンサー１を介して発
生管６に接続された高電圧発生回路１０により発生した
高電圧によリメタルハライドランプの発光管６の内部が
弱電離状態となり、両電極間に放電が起動する。そして
、タイマー３により、リレー４′の接、売を開い低周波
電源部２からの電力で主電極間に低周波放電を行なう。 １０秒ないし３０秒間の低周波放電により、電極輝点は
電極先端の正常位置に来る。 その後、タイマー３によりリレー４″の接点を開き、リ
レー４″′の接点を閉じて主電源部１による直流放電を
行う。これらより、光の出力の安定な光源が得られる。 本実施例ではリレー４７．４′／ 、４／／／はタイマ
ー３で所定の時間に動作するよう構成されている動作さ
せても良いし、リレー４ ／／ 、 ４ ／／７は電極
輝点をフォトダイオードなどで観測して、輝点の位置が
電極先端に生じたのを検知して動作させても良い。また
、フォトダイオードによる光の観ｉ１＋！Ｉの代りに電
極輝点の位置とランプ電圧との間に相関があることを利
用して、ランプ電圧を検知する構成であってもよい。 上述した３つの実施例はいずれも主電源部１と低周波電
源部２とを備えているが、第５図に示した実施例は電源
として主電源部１のみからなる高圧放電灯点灯装置の回
路構成を示したものである。 同図において、主電源部１は少なくとも１個の直流電源
、電子回路などを用いた電流制限回路、電圧制御回路な
ど゛主電源部１から放電に供給される電圧、電流を所望
の値とするための俵回路から構成されている。 励時には制御部５からの信号によりスイッチ１４〜１７
を制御し、例えば、スイッチ１’４．１５とスイッチ１
６．１７とを交互に０．１８２％でＯＮ。 Ｏ・ＦＦさせることによ、り発光管６の主電極間に０．
１Ｈｚの交流電圧を自力りして交流放電を行なわせる。 このようにすると、１０秒〜２００秒以内に電極輝点は
電極の先端に移行して安定な放電が得られる。そして、
発光管６が安定点灯状態になった後、制ゝ御部５により
スイッチ１４〜１７の動作を停止させ５例えば、同図の
′ｉｌａ ＜スイッチ１４゜１５が○？Ｆでスイッチ１
６．１７がＯＮの状態で保持されると、発光管６には直
流電圧が印加されるので発光管６は直流放電に移行され
ることになる。 なお、上述した４つの実施例では電極輝点を正常位置に
生じさせた後は低周波放電を停止させているが、光出力
の脈動が許容される範囲内で低周波放電を続けても良い
ことは言うまでもない。さらに、低周波放電および高周
波放電の周波数が上述した各実施例の値以外のものでも
良いことは言うまでもない。 また、上述した各実施例はすべてメタルハライドランプ
についてのものである。が、これに限らず、例えば、高
圧ナトリウムランプ、高圧水銀灯あるいは、蒸気圧が１
０ Ｃ１丁ｏｒｒ以上の高圧放電灯であっても同様の効
果が得られ゛ることは言うまでもない。 以上述べたように本発明によれば、電極輝点の位置が常
に正常な電極先端になり、その結果、光強度が安定にな
ると同時に、光強度が安定するに要する時間も短縮され
、また、ランプの寿命も長くなり、メタルハライドラン
プなどの高圧放電灯゛の性能向上に大きな効果がある。 図面の簡単な説明 第１図（ａ）、 （ｂ）はそれぞれ高圧放電灯における
電極輝点の正常、異常発生状態を説明するための模式図
、第２図は本発明による高圧放電灯点灯装置の回路構成
図、第３図〜第５図はそれぞれ本発明による他の実施例
の回路構成図である。 １・・・主電源部、２・・・低周波電源部、３・・・タ
イマー、４ 、 、４ｔ 、 ４″、 ４／／／・・・
リレー、５・・・制御部、６・・・メタルハライドラン
プの発光管。 第４図 第、５′図 ＝４５５
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、放電の始動に必要な高電圧を発生させる手段と、゛
点灯維持に必要な電力を供給する直流、または、高周波
の電源と、低周波の交流放電を行うための電源と、上記
低周波の交流放電を放電開始後所定の時間の後に停止さ
せるための手段とからなることを特徴とする高圧放電灯
点灯装置。 ２、上記高周波電源が少なくともｌ０ＫＨ２の周波数か
らなるものである第１項の高圧放電灯点灯装置。 ３、上記低周波電源がｌＫＨ２を超えない周波数からな
るものである第１項の高圧放電灯点灯装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58072892A JPS59198699A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 高圧放電灯の点灯方法 |
| US06/603,431 US4587460A (en) | 1983-04-27 | 1984-04-24 | High-pressure discharge lamp operating circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58072892A JPS59198699A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 高圧放電灯の点灯方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59198699A true JPS59198699A (ja) | 1984-11-10 |
Family
ID=13502451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58072892A Pending JPS59198699A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 高圧放電灯の点灯方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4587460A (ja) |
| JP (1) | JPS59198699A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60148084A (ja) * | 1984-01-13 | 1985-08-05 | 松下電工株式会社 | 放電灯点灯装置 |
| JPS60243999A (ja) * | 1984-05-17 | 1985-12-03 | 松下電子工業株式会社 | 高圧ナトリウムランプの点灯方法 |
| JPS61121292A (ja) * | 1984-11-16 | 1986-06-09 | 株式会社日立製作所 | 放電灯の点灯方法 |
| JPS6293899A (ja) * | 1985-10-17 | 1987-04-30 | 東芝ライテック株式会社 | 高圧金属蒸気放電灯の点灯方法 |
| JPH0229200U (ja) * | 1988-08-17 | 1990-02-26 | ||
| JP2003531468A (ja) * | 2000-04-20 | 2003-10-21 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 中断期間を有するランプの始動手順 |
| JP2008171742A (ja) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Matsushita Electric Works Ltd | 高圧放電灯点灯装置、プロジェクタ用の光源点灯装置 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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