JPS5923421B2 - 金属蒸気放電灯 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は外管内に発光管、フィラメントおよヒハイメ
タルスイッチを収容し、バイメタルスイッチのキック電
圧による高電圧パルスを発光管に印加して外部に設けた
安定器の正弦波状電圧に重畳して始動させる金属蒸気放
電灯に関する。

たとえば高圧ナトリウムランプは、水銀灯などに較べて
その光効率がきわめて良好であるが、始動電圧が高いの
で始動手段が複雑である。

その原因は、発光管バルブに石英ガラスなどを用いるこ
とができないから透光性単結晶体または多結晶体、つま
りアルミナセラミックやサファイアなどからなるバルブ
を使用しており、このため水銀灯のごとく発光管バルブ
内に補助電極を配置できないこと、光効率を高めるため
キセノンガスを用いているがキセノンガスは始動電圧が
高く要求されることなどが挙げられる。

上記始動電圧を低くする手段として従来様々の改善工夫
がなされているが、近時においては、外管内にフィラメ
ントおよびこのフィラメントによって加熱されるバイメ
タルスイッチを発光管とともに収容し、フィラメントと
バイメタルスイッチを直列に接続するとともにこの直列
回路を発光管に対して並列に接続し、始動時の常温にお
いてバイメタルスイッチカ閉シているときに通電させて
フィラメントを加熱し、この熱によってバイメタルスイ
ッチを開動作させ、この開放時のキック電圧による高電
圧パルスを発光管に印加させて、外部に接続した安定器
からの正弦波状電圧に重畳させることによシ高い始動電
圧で点灯させる手段が採用されつつある。

この手段によると、ランプ定格にもよるがバイメタルス
イッチから発生する高電圧パルスがきわめて高いため、
安定器に格別な高電圧パルス発生手段を必要とせず、水
銀灯用の安定器か転用できるなどの利点があり、確実な
始動が可能となる。

しかしながら外管内に発光管とともにフィラメントおよ
びバイメタルスイッチを収容する場合、ランフ点灯後の
安定時にバイメタルスイッチカ閉止してはならないため
、バイメタルスイッチは発光管からの熱影響を受けるよ
うに配置する必要がある。

ところがランプを消灯すると、バイメタルスイッチは発
光管の余熱のだめ、復帰が遅く、この結果再点灯したい
場合には消灯後から再点灯までに要する時間、すなわち
再始動時間が長くなり、従来のものは再始動時間が１０
分以上も必要となる不具合があった。

この発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その
目的とするところは、外管内において発光管側から外管
壁に向ってフィラメント、バイメタルスイッチの順に並
置することによりフィラメントによって発光管からの余
熱を遮断するようにし、消灯後におけるバイメタルスイ
ッチの閉止全迅速に行え、再始動時間が短くなる金属蒸
気放電灯を提供しようとするものである。

以下この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

図面は４００Ｗ定格の高圧す） ＩＪウムランプを示し
、１は外管、２はこの外管１の一端に被着した口金、３
はこの口金２に設けたアイレット端子を示す。

上記外管１のネック部４端部にはステム５が封着されて
おり、このステム５には内部導線６ａ、６ｂが封止され
ている。

一方の内部導線６ａは上記口金２に接続されているとと
もに他方の内部導線６ｂはアイレット端子３に接続され
ている。

これら内部導線６ａ、６ｂには、それぞれ発光管支持部
材の一部を兼用する導電性サポート７ａ、７ｂが溶接さ
れており、内部導線６ａを介して口金２と接続されたサ
ポー）７ａは外管１内を他端に向って延び、この外管１
の先端に形成した小径トップ部８に弾性板９，９を介し
て弾着されている。

これらサポー）７ａ、７ｂにはそれぞれ導電性のホルダ
ーｉｏ、ｉｏが取着されている。

この場合、一方のホルダー１０は一端が他方のサポーＢ
ｂに電気的に接続され、他端は一方のサポー）７ａに絶
縁ガラスチューブ１１を介して支持されている。

上記ホルダー１０．１０間には発光管１２が外管１の管
軸上に位置するようにして架は渡されている。

この発光管１２は、内径８ｍｒｃ、全長１１４ｍｍのア
ルミナセラミックチューブからなる発光管バルブ１３の
両端開口部をニオブやタンタル等のキャップ１４．１４
で閉止し、これらキャップ１４．１４に主電極１５ａ、
１５ｂを相対向するように取付けて構成しである。

これら主電極１５ａ、１ ｓｂはホルダー１０．１０を
介して前記サポー）７ａ、７ｂに電気的に接続されてい
る。

そして上記発光管バルブ１３内には発光性金属として水
銀とナトリウムを所定量封入しかつ始動用希ガスとして
たとえば３００ ｔｏｒｒ のキセノンガスを封入しで
ある。

このような発光管１２の外側には近接導体１６を設けで
ある。

この近接導体１６は難溶融性金属、たとえばタングステ
ン、モリブデン、タンタルなどからなり、棒状または箔
状の長尺形をなし、本実施例では線径０．５ｍｍのモリ
ブデン線を用いている。

この近接導体１６は発光管１２の長手方向に沿って発光
管バルブ１３の外面に接触もしくは、きわめて近接して
配置されている。

そしてこの近接導体１６０ロ金２側に位置する一端は、
口金２側に位置する主電極１５ｂに接近されており、こ
の一端には熱応動金属部材、つ捷りバイメタル１γの先
端が溶接されている。

そしてこのバイメタル１７０基端は上記口金側に位置す
る主電極１５ｂとは対向する他方の主電極１５ａに接続
されているサポート７ａに溶接されている。

また上記近接導体１６のバルブトップ側に位置する他端
は、サポー）７ａの先端部位、だとえは外管の図示上下
方向に沿う管軸と直交するように配置されている部分７
ａａに支持されている。

この支持手段は溶接等であってもよいが、この実施例の
場合は、第３図に示されるように、サポー）７ａの先端
部位７ａａにΩ状の係止具１８を溶着し、との係止具１
８とサポート７ａの先端部位７ａａとの間に形成した貫
通孔１９内に上記近接導体１６の他端を遊挿してあり、
この近接導体１６の他端は貫通孔１９内で自由に回動お
よび軸方向変位ができるようになっている。

さらに外管１内にはネック部４に近接又はネック部４内
に位置して絶縁基台２０が、ステム５に固定棒２１を介
して設けられており、この基台２０上には抵抗発熱体と
なるフィラメント２２およびこのフィラメント２２によ
って加熱されるバイメタルスイッチ２３が設けられてい
る。

上記フイラメント２２は第４図および第５図に示される
ようにたとえば多数本のコイル体２４・・・を管軸方向
に沿ってすだれ状に並置し、これらコイル体２４・・・
を直列に接続して面状の発熱体としたものであり、各コ
イル体２４・・・はそれぞれコイル外径がたとえば１．
５〜２ｍｍに形成され、コイル長が２５ｍｍ程度に形成
されている。

そして各コイル体２４・・・は互に２ｎＩＴＩＩ程度の
間隔を存して並べられている。

なお各コイル体２４・・・をこのように配置構成するた
めに、基台２０にアンカー線２５・・・全植設してこの
アンカー線２５・・・によってコイル体２４・・・を保
持している。

このようなフィラメント２２は、第５図のように発光管
１２から半径方向に向って間隙ｌに５〜１０ｍｍを存し
て難問された位ｔに設けられており、このフィラメント
２２の半径方向外方には上記バイメタルスイッチ２３が
設けられている。

バイメタルスイッチ２３は、基台２０に貫通支持された
導電支持棒２６の上端に熱応動可動片２７を固定し、こ
の支持棒２６と難関して配置された固定接触棒２８に上
記熱応動可動片２７の先端が接離されるようになってい
る。

そして上記熱応動可動片２７は前記フィラメント２２と
は１２二１０１７１１１１程難関してこのフィラメント
２２に対面し、フィラメント２２の外側、つまりフィラ
メント２２と外管壁との間に配置されている。

しだがってバイメタルスイッチ２３はフィラメント２２
を挾んで発光管１２と対向されており、結局発光管１２
、フィラメント２２、バイメタルスイッチ２３は外管１
の図示上下方向に沿う管軸とは直交して半径方向に向っ
て上記の順に並べられているものである。

寸だ上記バイメタルスイッチ２３の熱応動可動片２７は
、これが熱応動変形されたときには第５図のように、外
管１の内壁面に当るようになっている。

すなわち、後述するがフィラメント２２からの加熱およ
び発光管１２からの加熱により上記可動片２７は熱変形
して固定接触棒２８から離れるものであるが、この熱変
形量は外管１の内壁面に当接することによって規制され
ているものである。

寸たこの熱応動可動片２７の一側面、つまり外管１の内
壁面側の側面は、第６図に示されるように粗面２９に形
成されている。

この粗面２９は可動片２７自身をサンドブラストｔたは
ドライホーニングもしくは化学処理などの手段によって
形成されているものである。

このようなフィラメント２２およびバイメタルスイッチ
２３は、フィラメント２２の一端と導電支持棒２６とを
電気的に接続することにより、第７図にも示されるよう
に直列に接続され、フィラメント２２の他端を一方の内
部導線６ａに接続しかつ固定接触棒２８を他方の内部導
線６ｂに接続するなどの手段で、発光管１２に対して並
列に接続されている。

そしてこのような構成のランプは、第７図のように、安
定器３０を介して商用電源に接続されるが、安定器３０
はチョークコイル３１を備えだ通常の水銀灯用安定器で
ある。

このようなランプの作用について説明する。

始動前には外管１内が常温となっているので、近接導体
１６は発光管バルブ１６の外面に接触しておす、マだバ
イメタルスイッチ２３の熱応動可動片２７は固定接触棒
２８に接してこのバイメタルスイッチ２３は閉じられて
いる。

しかしてランプを第７図のような安定器を介して商用電
源に接続すると、フィラメント２１へ通電がなされるた
め、このフィラメント２１が発熱する。

まだ、発光管バルブ１３の外面に接触している近接導体
１６は口金２側とは離間する主電極１５ａと同電位に保
たれており、この近接導体１６の口金２側端部は口金２
側の主電極１５ｂに近接しているからこの主電極１５ｂ
の近傍に急な電位傾度を発生させる。

上記フィラメント２１０発熱が成長してバイメタルスイ
ッチ２３を加熱し、このバイメタルスイッチ２３が開か
れると、この開作動に伴って数１０００Ｖの高電圧パル
スが発生し、この高電圧パルスは、第８図のように商用
電源の正弦波状電圧に重畳されることによって、対向す
る主電極１５ａ、１５ｂ間にきわめて高い始動用電圧を
印加する。

このとき、近接導体１６と口金側の主電極１５ｂとの間
には大きな電位傾度が生じているため、上記高電圧、２
０００〜４０００Ｖ程度の始動電圧が印加されると始動
がなされることになる。

すなわち、バイメタルスイッチ２３のキック電圧が始動
電圧として使用されることおよび近接導体１６が電位傾
度を生じさせていることにより、２００ｔｏｒｒ以上の
キセノンガスを封入したランプであっても、通常の水銀
灯用安定器を用いることにより、２００ｖ以下の商用電
源で点灯させることが可能である。

このようにして始動したランプの点灯が安定すると、発
光管バルブ１３が昇温し、この熱により近接導体１６に
連結したバイメタル１７が加熱されるから、バイメタル
１７は第２図の想像線のように彎曲される。

したがって近接導体１６は発光管バルブ１３から離れる
ことになり、ナトリウムイオンが近接導体１６に引寄せ
られてアルミナチューブと反応することがなくなり、黒
化を防止するとともにバルブ１３から放射される光を遮
ぎることもなくなり、また近接導体１６自身も熱変形す
ることがなくなる。

このようにバイメタル１７によって一端が発光管１２か
ら離間される上記近接導体１６の他端は、サポー）７ａ
の先端部７ａａに形成した貫通孔１９に遊貫しであるた
め、近接導体１６に捩り応力が生じることはなく、まだ
熱膨張による軸方向の伸長応力も生じない。

すなわち、近接導体１６の他端は貫通孔１９内を自由に
動き得るため、捩り応力や伸長応力が作用するとこの応
力に応じて遊動し、よって近接導体１６の変形が生じな
いものである。

一方、バイメタルスイッチ２３においては、面状をなす
フィラメント２２に正対して熱応動可動片２７を設けた
ため、フィラメント２２から発する熱を受は易く、よっ
てバイメタルスイッチ２３の熱応動性が良好となる。

そして、バイメタルスイッチ２３が開かれたのちには、
このバイメタルスイッチ２３はフィラメント２２に比較
的近接しているのでこのフィラメント２２の余熱によっ
て熱変形姿勢を保ち、バイメタルスイッチ２３を開状態
に保持している。

したがって発光管１２０点灯が安定し、この発光管１２
が高温になるまで開状態を維持することができる。

そして、発光管１２の温度が高くなってくると、この発
光管１２からの熱は、フィラメント２２のコイル体２４
・・・間の間隙を通してバイメタルスイッチ２３に輻射
されるからバイメタルスイッチ２３は依然として開状態
を持続できる。

なおこの開状態にあっては熱応動可動片２７の先端が、
第５図の想像線に示されるように、外管１の内壁面に当
っており、必要以上の可動片２７の彎曲を防止している
。

ついで、ランプを消灯したときには、発光管１２からの
放熱が停止されるのでバイメタルスイッチ２３は閉作動
に移ることになる。

この場合、バイメタルスイッチ２２と発光管１２との間
には、フィラメント２２が介在しているので、発光管１
２０余熱はこのフィラメント２２で遮ぎることになるか
ら、バイメタルスイッチ２２は発光管１２０余熱を受け
る割合がきわめて軽減される。

しかもバイメタルスイッチ２２における熱応動可動片２
７は外管１の内壁面に当っているので、通常外気によっ
て冷却されている外管１に可動片２７の熱が奪い取られ
るとともに、この可動片２７の一側面は粗面２９に形成
されていることから、発光管１２とは背向する面の表面
積が大きくて熱放散性が良く、よって可動片２７自身の
温度低下が迅速になされる。

さらに可動片２７は外管１の内壁面に当接されていたこ
とにより、必要以上の彎曲が阻止されておシ、固定接触
棒２８との復帰距離も小さく規制されている。

このような理由によってバイメタルスイッチ２２の復帰
作動はきわめて迅速になされ、消灯時から可動片２７が
固定接触棒２８に接触するまでの時間、すなわち再始動
時間が短縮されることになる。

なお上記実施例のものは再始動時間が４〜６分間に短縮
されることが確認されている。

またこのようにランプが消灯されると、近接導体１６の
バイメタル１７も復帰するので近接導体１６は発光管バ
ルブ１３に接触されることになり、よって再始動がなさ
れることになる。

なお、上記実施例においては高圧ナトリウムランプにつ
いて説明したが、本発明はこれに制約されるものではな
く、たとえばメタルハライドランプなどにも適用できる
ものである。

まだ、バイメタルスイッチ２３における可動片２７は必
ずしも外管１の内壁面に当接されるものには限らず、か
つ一側面に粗面２９を形成したものにも制約されるもの
ではない。

そしてフィラメントにあっても、多数本のコイル体２４
・・・をすだれ状に並置したものに制約されず、たとえ
ば単一のコイルをＷ字状に屈曲させるなどの手段によっ
て面状発熱体とすることができ、まだ必ずしも面状にす
る必要もない。

以上詳述したこの発明は、始動時に高圧パルスを発光管
に印加する目的で外管内に収容されたフィラメントおよ
びこのフィラメントによって加熱されるバイメタルスイ
ッチを、外管内における管軸と直交する方向に向って、
発光管側からフィンメント、バイメタルスイッチの順に
並置し、フィラメントとバイメタルスイッチとは互に離
間対面しているように構成しだので、ランプ点灯安定時
にはフィラメントの間隙を通じてバイメタルスイッチに
発光管の輻射熱が伝えられてバイメタルスイッチの閉止
が防止されるばかりでなく、消灯時にあってはフィラメ
ントが発光管の余熱を遮断するのでバイメタルスイッチ
の温度低下が迅速となり、よってバイメタルスイッチの
復帰が早くなる。

このため再始動時間が短縮化されることになる。

またこのような配置によると、バイメタルスイッチが開
作動しているときには外管に向って彎曲するので外管内
の他の部品に当るなどの不具合もなく、電気回路を不所
望に短絡させるなどの虞れもない。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、第１図は高圧す）
ＩＪウムランプ全体の正面図、第２図は近接導体および
バイメタルを示す断面図、第３図は第１図中［−１１Ｉ
線に沿う断面図、第４図は第１図の背面側からみだ要部
の背面図、第５図は第４図のＶ−ｖ線に沿う矢視図、第
６図はバイメタルスイッチを拡大した上面図、第７図は
点灯回路図、第８図は始動電圧の特性図である。 １・・・外管、１２・・・発光管、１３・・・発光管バ
ルブ、ｉ５ａ、１’５ｂ・・・電極、１６・・・近接導
体、２２・・・フィラメント、２３・・・バイメタルス
イッチ、２７・・・熱応動可動片、２８・・・固定接触
棒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外管内に発光管とともにフィラメントおよびこのフ
   ィラメントによって加熱されるバイメタルスイッチを収
   容し、始動時に上記フィラメントに通電してこのフィラ
   メントの発熱によるバイメタルスイッチの開動作に伴っ
   て発生する高電圧パルスを上記発光管に印加させ、外部
   に接続した安定器からの正弦波状電圧に上記高電圧パル
   スを重畳して始動させるようにしたものにおいて、上記
   フィラメントおよびバイメタルスイッチは外管の管軸と
   直交する方向に、発光管側からフィラメント、バイメタ
   ルスイッチの順に並置してフィラメントとバイメタルス
   イッチとは互に離間対面していることを特徴とする金属
   蒸気放電灯。