JPS5923422B2

JPS5923422B2 - メタルハライドランプ

Info

Publication number: JPS5923422B2
Application number: JP15331979A
Authority: JP
Inventors: 博昭奥村; 俊彦島谷
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1979-11-26
Filing date: 1979-11-26
Publication date: 1984-06-01
Also published as: JPS5676159A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はメタルハライドランプに関するものである。

メタルハライドランプは、高効率ですぐれた演色性を有
する白色光源であるが、メタルハライドランプでは電子
放射性の高いアルカリ土類酸化物を含む電子放射性物質
を使用すると、添加物であるハロゲン化物と反応してし
まうために、その使用ができない等の理由によって始動
電圧が高い。

そして、この始動電圧は高圧水銀ランプのそれよりも高
いために、一般に普及している安価な高圧水銀ランプ用
のチョーク形安定器を利用可能とすべく、これまでいく
つかの提案がなされている。

すなわち、第１の例としては、発光管の補助電極とこれ
に近接しない主電極との間に、タングステンフィラメン
トとバイメタルスイッチとの直列体を接続し、そのタン
グステンフィラメントは通電時に１５０Ω〜１０００Ω
の抵抗値を有し、この時に補助電極を流れる電流を０．
２Ａ以上、安定器の短路電流の１１５以下に制限したメ
タルノ・ライドランプが提案されている。

しかしながら、この構成では、タングステンフィラメン
トの発熱部が外管内に露呈されているためニ、赤熱した
フィラメントからの熱電子放出によって、このフィラメ
ントとマウント部品との間等でアーキングが発生しやす
い。

なぜならば、外管内が高真空に維持されている場合は、
このアーキングは容易に発生しないが、メタルノ・ライ
ドランプでは、よく知られているように、光電効果によ
るアルカリ金属の発光管からの消失を防止するために、
外管内に不活性ガスが封入されているからである。

そして、発光管に封入される始動用ガスがアルゴンであ
る場合は、外管内には不活性ガスとして窒素ガスが封入
される。

他方、高圧水銀ランプ用のチョーク形安定器で点灯可能
なメタルハライドランプでは、発光管内に始動用ガスと
して、始動電圧を低下すべく、ネオンを主体とするペニ
ングガスが封入されるが、この場合には、点灯中石英の
発光管が高温となってネオンが発光管を透過するので、
これを防ぐだめに、外管内には不活性ガスとしてネオン
と窒素との混合ガスが封入される。

しかるに、かかる混合ガス中では、フィラメントが赤熱
されると、その熱電子放出によって、フィラメントコイ
ル間や、フィラメントと他の金属部品との間でアーキン
グが発生し、その結果フィラメントの溶断や、金属部品
の溶断が発生することがしばしばあった。

まだ、第２の例としては、発光管の補助電極とこれに近
接しない主電極との間に、数百Ωの固体抵抗素子からな
る抵抗体を接続したメタルハライドランプも提案されて
いる。

ところで、この固体抵抗素子、例えば炭素または酸化金
属被膜の抵抗体では、下記の式で示される抵抗温度係数
θの値が、高々、０．２Ｘ１０ ”℃−１程度である
。

ただし、Ｒｏ：常温〔ｔｌ（°Ｃ）〕における抵抗
値（Ω）Ｒｔ：試験温度〔ｔ２（℃）〕における抵抗値（Ω
）しかるに、この構成では、始動時の出補電極間放電が持
続した場合、固体抵抗素子は抵抗温度係数θが上記のご
とく小さいのも、低抵抗の場合には主補電極間電流が多
くなり、抵抗体が赤熱して焼損の危険性が発生する。

一般には、主補電極間放電が長期間持続することはなく
、ランプ電圧印加後、瞬時に主補電極間放電から主電極
間放電へ移行するものであるが、寿命末期のランプや、
発光管内の不純ガス濃度が高くなった始動困難なメタル
ハライドランプでは、主補電極間放電の長期間接続が発
生することがある。

したがって、本発明の目的は、高圧水銀ランプ用の安価
な安定器が使用でき、外管内でのアーキングの発生がな
く、抵抗体の焼損の危険がなく、始動電圧が低く、長寿
命のメタルノ・ライドランプを提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は発光管の両端部に
設けた主電極の少なくとも一方に近接して補助電極を設
けるとともに、前記発光管の内部に水銀、・・ロゲン化
物およびペニングガスを封入し、前記発光管を内蔵する
外管内に不活性ガスを封入したメタル・・ライドランプ
であって、前記補助電極とこの補助電極と近接しない主
電極との間に、発熱部がセラミックで被覆された構造で
かつ４０Ω〜９５Ωの冷間抵抗値を有する抵抗体と熱応
動スイッチとの直列体を接続したメタル・・ライドラン
プを特徴とするものである。

本発明によれば、発熱部がアルミナ等のセラミック材料
で被覆された構造を持つ抵抗体（以下セラミック抵抗体
という）を用いるので、上記のようなアーキングの問題
は完全に解消される。

また、主補電極間放電か持続した場合にも、抵抗体の焼
損の危険性は全くない。

なぜならば、セラミック抵抗体では５Ｘ１０−３℃−１
程度の大きな抵抗温度係数θを有しているために、冷間
時の抵抗値を４０Ω〜９５Ωのような低い値に設定して
殻主補電極間放電の接続によって抵抗値が増大して、十
分な電流制限が行なわれるからである。

さらに、セラミック抵抗体の採用で冷間抵抗値が４０Ω
〜９５Ωの低抵抗値の設定を可能としたことにより、高
ワツト例えば１００ＯＷのように電極間距離が長く、そ
れだけ始動が困難なメタルハライドランプでも、始動電
圧を容易に低下させることができ、よって２００Ｖ級の
単一チヨーク形安定器で点灯が可能になる利点を有する
。

第１図はタングステンフィラメントからなる抵抗体およ
びセラミック抵抗体の抵抗値変化の一例を示している。

タングステンフィラメント（曲線Ａ）では瞬時に抵抗値
が定常値に達するのに対し、セラミック抵抗体（曲線Ｂ
）では発熱部がセラミックで被覆されているために、抵
抗値は緩やかに増加する特性を示す。

このため、セラミック抵抗体を用いた場合には、始動に
必要な主補電極間電流が十分に流れて、前述のとおりメ
タルハライドランプの始動が容易となる。

また、第２図は固体抵抗素子からなる抵抗体（曲線Ｃ）
およびセラミック抵抗体（曲線Ｄ）の温度と抵抗値との
関係を示す。

以下本発明の一実施例について図面とともに説明する。

第３図は本発明のメタルハライドランプを２００Ｖ級の
単一チヨーク形安定器と組合せた電気的結線図を示し、
石英製の発光管１０両端部に設けた主電極２，３の少な
くとも一方に近接して補助電極４を設け、この補助電極
４とこれに近接していない方の主電極２との間に、冷間
抵抗値が４０Ω〜９５Ωのセラミック抵抗体５とバイメ
タルスイッチからなる熱応動スイッチ６との直列体を接
続する。

発光管１内には水銀、ハロゲン化物およびネオン、ネオ
ン−クリプトン等のネオンを主体とするペニングガスを
封入している。

そして、この発光管は外管γ内に設けられ、この外管内
には点灯中発光管が高温となってネオンが発光管を透過
するのを防止するために、ネオンと窒素との混合ガスを
封入している。

々お、図中８は２００ｖ単一チヨーク形安定器を示す。

上記のセラミック抵抗体５とバイメタルスイッチ６とは
近接して配設されており、例えば第４図に示すような構
成である。

すなわち、セラミック抵抗体５は発熱部９が円形のアル
ミナなどのセラミック基板１０に埋設され、すなわちア
ルミナで被覆された構造を有し、発熱部９が端子１１゜
１２間に設けられている。

端子１３はバイメタル板１４の取付端子である。

バイメタル板１４による開閉は接点１５で行なわれる。

バイメタル板１４とセラミック基板１．０との間隔は約
７ｍｍである。

第５図は通常の方法で製作されたメタル・・ライドラン
プの１００ＯＷ発光管を用い、これを第６図に示すよう
に、補助電極とこれに近接する主電極との間にのみ電圧
を印加し、近接しない主電極には電圧を印加しない状態
で、抵抗体１６の抵抗値を変化させた場合の主補電極間
電流を測定した結果を示している。

試料数は各６本である。なお、この測定に用いた抵抗体
は大容量の摺動抵抗であり、通電による抵抗値変化は無
視できる。

通常のランプでは補助電極に近接しない主電極にも電圧
が印加されるので、瞬時に主電極間の放電に移行し、第
６図に示す主補電極間電流が長期間にわたって流れるも
のではない。

第７図はセラミック抵抗体の冷間抵抗値を変化させた場
合の始動性を測定したものである。

この測定に用いたランプは、４０００時間以上点灯され
た寿命中のランプの外管を割って再マウントしたものを
用いた。

同図に示すように、セラミック抵抗体の冷間抵抗値が１
００Ωの場合は、始動電圧のばらつきが大きく、２００
ｖ級の単一チヨーク形安定器を用いると、電源電圧変動
で１９０Ｖ程度の電圧の場合、始動不良のランプが発生
する。

これに反して、９５Ω以下の冷間抵抗値を持つものを使
用すれば、２００ｖ級の単一チヨーク形安定器を使用す
ることができる。

しかし、４０Ωより小さくなると、始動の点ではよいが
、主補電極間電流が高くなって、電極の損傷が大きくな
り、スパッタも増大して光束低下が大きくなる。

しだがって、セラミック抵抗体の冷間抵抗値は４０Ω〜
９５Ωにすることが必要である。

一般に、抵抗体の抵抗値を低くすることにより、始動電
圧の低下を図ることができるが、再始動時間の長時間化
の問題が発生する。

すなわち、発光管は熱容量が大きいので、冷却に長時間
を要するのに対し、バイメタルスイッチはそれに比し小
形で熱容量が小さいために、冷却にあまり時間を要しな
い。

しかるに、発光管がまだ十分に冷却されていないうちに
、パイメチルスイッチが再閉成されると、主電極間に比
し距離のきわめて短い補助電極とこれに近接する主電極
との間に放電が行なわれるのみで、主電極間の放電には
移行しない。

それによって、発光管の冷却は遅れて、再始動時間が長
くなる。

これは、主補電極間放電の電流が増大するほど長くなる
傾向にある。

しかし、この問題はセラミック抵抗体に近接させてバイ
メタルスイッチを配設することによって緩和でき、２０
分以内の再始動時間に抑制できる。

なぜならば、再始動時、バイメタルスイッチに比し熱容
量の大きいセラミック抵抗体がバイメタルスイッチに近
接しているために、バイメタルスイッチの閉成時間が遅
くなることと、たとえバイメタルスイッチが閉成して、
主補電極間放電が開始しても、近接するセラミック抵抗
体の自己発熱によってバイメタルスイッチが再び開放さ
れて、長時間にわたって主補電極間放電が接続すること
が阻止され、そのだめ発光管の冷却を遅らせることがな
いので、それだけ再始動時間が短縮されることになるか
らである。

次に、本発明の具体的な実施例を説明する。

主電極間距離７５ｍｍ、内径２５ｍｍの石英ガラスから
なる発光管内に沃化ナトリウム、沃化タリウム、沃化イ
ンジウムの計算された量とともに、水銀およびネオンと
アルゴンとのペニングガスヲ封入し、かつ外管内にネオ
ン６０係と窒素４０係との混合ガスを３５０ｔｏｒｒ
封入し、第４図に示すような構造で常温における冷間抵
抗値が５０Ωのセラミック抵抗体とバイメタルスイッチ
との直列体を、補助電極とこれに近接しない主電極との
間に接続した１０００Ｗのメタルハライドランプを製
作し、これを２００Ｖ級の単一チヨーク形安定器と組合
せて点灯試験したところ、光束１００９００ｌｍ１効率
１０３１ｍ／Ｗ、始動電圧１４５Ｖとなり、また３０
００時間点灯後０光束維持率８３係、始動電圧１６０Ｖ
で、良好な結果が得られた。

また、１００ＯＷのものに限らず、７００Ｗ。

４００Ｗ、３００Ｗ、２５０Ｗ等のものについても同じ
ように良好な結果が得られた。

さらに、添加物が沃化ナトリウム、沃化タリウム、沃化
インジウムの組合せに限らず、他のハロゲン化物でも同
様の効果が得られた。

【図面の簡単な説明】第１図はタングステンフィラメントとセラミック抵抗体
の通電による抵抗値変化を比較して示す図、第２図は固
体抵抗素子とセラミック抵抗体の温度に対する３抵抗値
変化を比較して示す図、第３図は本発明の一実施例であ
るメタルハライドランプの電気的結線図、第４図はセラ
ミック抵抗体とバイメタルスイッチの取付構造の一例を
示す平面図、第５図は抵抗体の抵抗値と主補電極間電流
との関係図、第６図は第５図の関係を調べるだめの実験
用測定電気的結線図、第７図はセラミック抵抗体と始動
電圧との関係図である。１・・・・・・発光管、２，３・・・・・主電極、４・
・・・・・補助電極、５・・・・・・セラミック抵抗体
、６・・・・・・熱応動スイッチ、７・・・・・・外管
、９・・・・・・発熱部、１０・・・・・・セラミック
基板。

Claims

【特許請求の範囲】

１発光管の両端部に設けた主電極の少なくとも一方に
近接して補助電極を設けるとともに、前記発光管の内部
に水銀、・・ロゲン化物およびペニングガスを封入し、
前記発光管を内蔵する外管内に不活性ガスを封入したメ
タルハライドランプであって、前記補助電極とこの補助
電極と近接しない主電極との間に、発熱部がセラミック
で被覆された構造でかつ４０Ω〜９５Ωの冷間抵抗値を
有する抵抗体と熱応動スイッチとの直列体を接続したこ
とを特徴とするメタルハライドランプ。