JPS59224044A - 高圧蒸気放電灯 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高圧蒸気放電灯に係り、特にその始動補助用と
して改良された点灯管を具備した高圧蒸気放電灯に関す
るものである。

２／′−コ゛ 従来例の構成とその問題点 一般に、点灯管は易放電気体を充填した気密容器内に、
ステムに植立された内部導入線に溶接などにより支持さ
れだ熱応動素子からなる電極を有し、この電極間での放
電による発熱によって電極同士が接触して放電が断たれ
て、電極が離間する際に電流の瞬断によって安定器の両
端にパルス電圧を発生させる目的に使用されるものであ
る。特に、１５００Ｖ以上の高いパルス電圧を発生させ
る点灯管は、メタルハライドランプや高圧ナトリウム灯
の始動補助用に用いることが可能になる。

点灯管の封入ガスがアルゴンの場合はガス圧を１０Ｔｏ
ｒｒ以下に低くすることによって１５００Ｖ以上の高い
パルス電圧を得ることができるが、封入ガス圧を低くす
ると、点灯管の放電開始電圧が３００Ｖ近くまで高くな
り、点灯管の特性を安定させるために、エージング工程
で、放電開始電圧を２００Ｖ以下に低下させようとする
と、長時間のエージングを必要とする。また封入ガス圧
が低いと、点灯管のグロー放電電流が少なくなり、電３
　　ｌ−−ｉ 極である熱応動素子の加熱が遅くなり、電極接点が閉じ
るまでの初期グロ一時間が長くなってしまう欠点があっ
た。

螢光灯の点灯管などとして一般に用いられているアルゴ
ン−ネオン−ヘリウム系の混合ガスを用い、数１０Ｔｏ
ｒｒの封入ガス圧とした点灯管においては、前記の閉路
時間は短縮され、螢光灯用としての実使用において問題
はなくなるが、パルス電圧は６００〜１４００Ｖと低く
、メタルハライドランプや高圧ナトリウム灯などの高圧
蒸気放電灯の始動用には不適であった。

メタルハライドランプや高圧ナトリウム灯に点灯管を組
合せて使用する場合の他の問題点は、点灯管が外管内に
組込まれるため、点灯管の周囲温度が高く、１５０〜３
５ｏ′Ｃの高温にさらされることである。このような高
温でランプ寿命（９０００〜１２０００時間）を通じて
安定した点灯管の特性を維持させることが必要になって
くる。外管内に組込まれた点灯管は、高温に長時間さら
されると、点灯管の各部材から徐々に不純ガスが放出さ
れ、点灯管の特性を劣化させる問題が発生する。たとえ
ば、点灯管の動作が開始する電圧（以下閉路電圧という
。）がランプ動程中に上昇し、２ｏｏｖ以上の閉路電圧
となってランプが始動不能に陥る問題が発生する場合が
ある。

発明の目的 本発明はこのような問題点にかんがみて々されたもので
、パルス電圧が高く、パルス発生回数が多く、初期グロ
一時間が短く、かつ長期動程中を通じて閉路電圧が低い
点灯管を外管内に具備することによって始動性にすぐれ
、長寿命で信頼性の高い高圧蒸気放電灯を実現するもの
である。

発明の構成 本発明は気密容器内に、少なくとも一方に熱応動素子を
有する電極を具備し、かつヘリウム−アルゴン−水素、
または、ヘリウム−水素の混合気体を封入し、その封入
ガス圧を２０’Ｃにおいて３６〜７０Ｔｏｒｒに選定し
、さらに前記気密容器の内壁にジルコニウム、チタン、
バリウム、バリウム−アルミニウム合金、ジルコニウム
−アルミ、ニラ５　ｌ　−：ク ム合金、ジルコニウム−ニッケルの混合焼結物から選択
された一種または複数種のゲッタ材を被着させた構成の
点灯管を外管内に設け、ランプ点灯時の高温でも特性変
化を僅少に抑えた高圧蒸気放電灯である。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。

第１図は本発明の一実施例である高圧蒸気放電灯（ここ
ではメタルハライドランプ）の点灯回路の一例を示すも
ので、発光管１の両端に一対の主電極２，３が封着され
、主電極３に近接して補助電極４が封着されている。点
灯管６は低抵抗６とバイメタルスイッチ７とに直列接続
され、これが発光管１と並列に接続されている。補助電
極４には高抵抗８を通じて、主電極３と反対電位の電圧
が印加される回路構成になっている。電源１ｏの投入に
よって、バイメタルスイッチ７、点灯管５、低抵抗６の
直列体に電圧が印加されて点灯管５が動作し、電流の遮
断に応じてインダクタンス素子６７−　　ζ・ （安定器）９の両端にパルス電圧を発生させ、発光管６
を始動させるものである。

発明者らは、このような高圧蒸気放電灯の外管内に組込
む点灯管について、そのガス組成、封入ガス圧、および
点灯管の内壁に被着するゲッタ材について実験を行なっ
た。

点灯管は、第２図に示すように、軟質ガラスからなる外
径が約１２咽の＃苧≠幸寺牟キ気密容器１１の一端にス
テム１２が設けられており、これに植立された内部導入
線１３にバイメタル板からなる熱応動素子１４が溶接さ
れ、その先端部に直径０．８ｍｍの丸棒からなるタング
ステン接点１５が溶接された電極を内部に有している。

点灯管の内壁にはゲッタ材１６が被着されている。かか
る構造の点灯管を用いて、充填気体の種類、封入ガス圧
、ゲッタの材質を変化させた。充填気体の種類ハ、アル
ゴン（Ａｒ）、ヘリウム−アルゴン（Ｈｅ−Ａｒ）、ア
ルゴン−ネオン−ヘリウム（Ａｒ　−Ｎｏ　−Ｈｅ）、
ヘリウム−水素（Ｈｅ−Ｈ２）、ヘリウム−アルゴン−
水素（Ｈｅ　Ａｒ　Ｈ２）について検討し７　ｌ　：・ たが、これらの中でパルス電圧が高く、かつパルス発生
回数の多いのは、水素を含む、Ｈｅ　Ｈ２および、Ｈｅ
−Ａｒ−Ｈｅであった。これらは水素を含むために、消
弧特性が良く電極接点の離間によっておこる電流の瞬断
速度が大きくなったものと考えられる。したがって以下
の実験はＨｅ　９３％。

Ａ　ｒ　２％、Ｈ２５％の混合ガスを用いて行なった。

封入ガス圧を変化させたときのパルス電圧と閉路電圧を
測定するために、点灯管に４００Ｗ用チヨーク安定器と
３０００の抵抗との直列体を接続して行なった。点灯管
のエージングは３０分間行なった後に供試したものであ
る。その結果を下表に示す。

なお、同表の結果はＨｅ　９３％ｅ　Ａ　ｒ　２　％　
＊　Ｈ２５％混合ガスの場合であるが、Ｈｅ　９５　％
　、　Ｈ２５ｑ６の混合ガスでも、はぼ同等の結果が得
られることを確認している。

以下余白 上表から明らかなように、２０″Ｃでの封入ガス圧が３
６〜７０Ｔｏｒｒの範囲では、点灯管の閉路電圧が１　
ｓｏｖ以下となり、まだノ（ルス電圧も高圧蒸気放電灯
の始動に必要な１５００Ｖ以上を得ることができだ。初
期グロ一時間についても測定しだが、ガス圧３５Ｔｏｒ
ｒ以上では、すべて２．６秒以内の短時間であり満足す
べき特性であった。

９’ニー” 次に、点灯管を高圧蒸気放電灯の外管内に組込んだ際に
高温状態で長時間さらされることによる閉路電圧が徐々
に上昇する問題について検討した。

点灯管の温度は外管の取付は位置、外管内の封入ガス圧
などによって変化するが、通常１５０〜３５０’Ｑであ
る。Ｈｅ９３％−Ａｒ２％−Ｈ２５％（７）混合ガスを
５０Ｔｏｒｒ封入した点灯管を４００Ｗのメタルハライ
ドランプの外管に組込んで、動程中の点灯管の閉路電圧
を測定した結果を第３図に示す。

曲線ａは点灯管の内壁にゲッタ材を被着しなかった場合
を、曲線すはバリウムのゲッタ材を被着した場合をそれ
ぞれ示す。点灯管は温度約２４０’Ｃとなるように、外
管内において発光管の上側部位に取付けたものである。

第３図から明らかなように、点灯管の気密容器内壁にゲ
ッタ材を被着することによって動程中の閉路電圧上昇を
抑制することができる。閉路電圧上昇には、温度が大き
く影響することが明白であるので、強制テストとして、
温度を変えた熱処理テストを行なった。その結果を第４
図に示す。曲１０ページ 線Ｃおよびｄはゲッタ材を被着していない点灯管の場合
で、それぞれ、３７０℃および１６０’Ｃで熱処理した
場合の結果である。同図から明らかに温度が閉路電圧上
昇に大きく影響を与えていることがわかる。次にゲッタ
材を種々変えた点灯管を試作し、同様の熱処理テストを
行なった。その結果を第４図に併記している。曲線ｅは
バリウムからなるゲッタ材、曲線ｆはバリウムｅｓｏ％
−アルミニウム６０％合金、曲線ｑはジルコニウム８４
チーアルミニウム１６係合金、曲線りはジルコニウム８
０チーニツケル２０％の混合焼結物、曲線ｉはチタンま
たはジルコニウムのパウダを気密容器内壁に被着させた
点灯管の各場合で、熱処理温度はいずれも３７０′Ｃで
ある。この結果から明らかなように、ランプ動程中の点
灯管の温度が高いときには、前述のゲッタ材を必要とす
る。

高圧ナトリウム灯の低ワツトタイプ、例えば１１０Ｗラ
ンプでは、外管内が真空であることと、低ワツトのこと
のため、点灯管を外管内に組込んでも、約１４０″Ｃの
温度であり、この場合はゲッ１１　　ｌ′− タ材を用いなくても閉路電圧の上昇はわずかであること
を実験で確かめている。

以上のように、本発明は一般に放電灯には有害とされる
水素を含む放電気体を封入して高いパルス電圧と多いパ
ルス発生回数を得るとともに、気密容器の内壁にゲッタ
拐を被着することによって長期動程中の閉路電圧の上昇
を抑制することができるものである。ゲッタ材は、水素
も吸着するので、封入ガスに水素を用いた場合、その効
果は疑問視されたが、実験の結果、効果を発揮すること
が判明したもので、アルゴン、ネオ≠、ヘリウムの通常
の組合せである希ガスを用いた場合のゲッタ効果とは異
方る特異な効果であると考えられる。

すなわち、ゲッタが水素を吸着して飽和した後も他の不
純ガス（Ｎ２．Ｃｏ、Ｃｏ２．Ｈ２Ｏ，ＣｘＨｙなど）
に対してゲッタ作用があり、ランプ動程中の閉路電圧上
昇を抑制する効果が発揮されたものと考えられる。

次に、本発明の一実施例である４００Ｗメタルハライド
ランプについて第５図を参照して説明する。発光管１が
外管１７の中心部に保持され、この外管１７内に、Ｈｅ
　９３％−Ｈ２５係−Ａ　ｒ　２係の混合ガスを６７　
Ｔｏｒｒ封入し、内壁にバリウムからなるゲッタを被着
した点灯管６、低抵抗６、バイメタルスイッチ７および
高抵抗８が組込捷れた構造に々っている。発光管１の内
部には沃化スカンジウム、沃化ナトリウム、沃化セシウ
ム、約５３ｍ９の水銀およびアルゴン３５　Ｔｏｒｒが
封入されている。外管１７内には、窒素ガス３６０Ｔｏ
ｒｒが封入されている。点灯管５の取付は位置が発光管
１の上側部位と々るため、外管１７内の対流によって点
灯管５の温度は約２４０°Ｃの高温であった。

このランプの始動電圧は２０ｏｖ級チョークコイルから
なる安価な安定器と組合せて、１６５■で、点灯管６の
閉路電圧は１５６ｖであった。寸だ９０００時間点灯後
でも、このランプの始動電圧は１７０Ｖ、点灯管６の閉
路電圧は１６ｏｖであり、２０ｏｖ級チョーク形安定器
で使用可能であった。

点灯管のゲッタ材をジルコニウム−ニッケルの混合焼結
物のパウダーを被着した別の点灯管を用１３　”−−コ
ｊ い、他を同一条件にしたメタルハライドランプでは、そ
の始動電圧は１６５ｖ１点灯管の閉路電圧１６ｏｖであ
り、９０００時間点灯後の始動電圧は１８０Ｖ、点灯管
の閉路電圧け１７５■であり、前述のバリウムゲッタと
同じ（２０ｏｖ級チョーク形安定器で使用可能であった
。

発明の詳細 な説明したように、本発明の高圧蒸気放電灯は、始動電
圧の高いメタルハライドランプや高圧ナトリウム灯を２
００Ｖの商用電源で点灯するため、パルス電圧が高く、
パルス発生回数が多く、初期グロ一時間の短い点灯管を
外管内に組込むことによって、始動電圧が低減され、２
００Ｖの商用電源で安価なチョーク形安定器と組合せて
使用可能になったものである。また点灯管を高温部に位
置させても動程中の閉路電圧上昇が僅少であるので、ラ
ンプのマウント構造が簡略化され、安価で信頼性が高い
という利点を有しているものである。

【図面の簡単な説明】

１４　”−” 第１図は本発明の一実施例であるメタル）・ライドラン
プの点灯回路の一例を示す図、第２図はこのメタルノ・
ライドランプに用いられる点灯管を示す図、第３図は４
００Ｗメタル・・ライドランプの外管に組込んだ点灯管
の閉路電圧の変化を示す図、第４図は点灯管を温度とゲ
ッタ材の種類を変化させて熱処理した場合の点灯管の閉
路電圧変化を示す図、第５図は本発明の一実施例である
メタルレノ・ライドランプの正面図である。 １・・・・発光管、２，３・・・・主電極、４・・・・
・補助電極、５−・・・点灯管、６・・低抵抗、７・・
・・・ノ（イメタルスイッチ、８・・−・・・高抵抗、
９・・・・インダクタンス素子、１１・・・・気密容器
、１４・・・・−熱応動素子、１６・・−・・ゲッタ材
、１７・・−・・外管。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名＠１
図 第２図 ５１Ｇ ｑ （３ｆｆ ２ 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 気密容器内に、少々くとも一方に熱応動素子を有する電
   極を具備するとともに、ヘリウム−アルゴン−水素、ま
   たは、ヘリウム−水素の混合気体を封入し、その封入ガ
   ス圧を２０°Ｃにおいて３５〜７０Ｔｏｒｒに選定し、
   さらに前記気密容器の内壁にジルコニウム、チタン、バ
   リウム、バリウム−アルミニウム合金、ジルコニウム−
   アルミニウム合金、ジルコニウム−ニッケルの混合焼結
   物から選択された一種または複数種のゲッタ材を被着し
   た点灯管を外管内に設けたことを特徴とする高圧蒸気放
   電灯。