JPS6072153A - 高圧ナトリウムランプ - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は高圧ナトリウムランプにおける発光管の破裂防
止技術に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に高圧金属蒸気放電灯は９発光管自身で電流を制限
する機能を持たないので、限流器としての安定器と組み
合せて使用される。安定器は、鉄心の上に絶縁被覆を施
した金属線を多層に巻回したチョークコイルが多用され
、その他コンデンザを並用したものなどが使用されてい
る。

ところで安定器の寿命は通常８ないし１０年とされてお
り、寿命原因の多くは絶縁物の劣化による限流機能の低
下である。特に高圧す）　ＩＪウムランプは始動電圧が
高いので安定器またはランプの外管内に収容したパルス
発生器から始動用高圧パルスを印加して起動させるよう
になっており、この高圧パルスのために、高圧水銀ラン
プやメタルハライドランプ等に比べて安定器の絶縁物劣
化を早める傾向にあり、かつ、劣化を始めた安定器を高
圧パルスによって強制的に絶縁破壊させることがある。

安定器が寿命末期あるいは他の原因で限流機能を失うと
ランプには多大な電流が流れる。この結果９発光管に投
与されるランプ入力が急増し１発光管内の的入物の圧力
が急速に高まるため発光管が破裂し、さらに外管も破損
させて、ランプ自身または破片が落下するなどが心配さ
れる。

このような危険を防止するため、「特開ａＢ　５１−９
６１８６号公報」にみられるような手段が開発されてい
る。すなわちこのものは外管のステム力・ら口金のアイ
レット端子に至るリード線の一部にヒユーズ機能をもつ
導電線を使用したものであり。

過電流が流れた場合に上記ヒユーズ機能をもつ導電線が
１瞬時に溶断して発光管の破裂を防止したものである。

しかしながらこのようなヒユーズ機能をもつ導電線を選
定する場合には、単プよる過電流に対する溶断性だけで
判断することはできす、高圧ナト１ノウムランプにおい
ては発光管内に封入されて℃・る始動用布ガスのガス圧
力との関係を考慮する必要かある。すなわち発光管に′
）ｆＡ電流か投与されると。

発光管内の温度が急激に上昇し、これに伴って管内のガ
ス圧力も上昇する。このガス圧上外に伴って発光管の管
壁が耐え切れなくフエろので、亀裂や破裂を生じるもの
である。そしてガス圧の上昇具合は、入力されるランプ
電流の大きさと、封入されたガス圧との関係に左右され
る。ところか、高圧ナトリウムランプの始動用希ガスの
封入圧力はランプ効率を決定する要因であるため、ラン
プ定格値により、また同一定格値であっても封入圧力を
異らせる場合があり、したがってヒユーズ機能は単に過
電流値だけの溶断能力では選定でき７ｊいものである。

〔発明の目的〕

本発明は上述の事情にもとづきンエさ、ｌｔだもので。

その目的とするところは、外管のステムから外管内に導
入され発光管に接続される内部リード線の少なくとも一
部に発光管内に封入された始動用希ガスと所定の関係を
もったヒユーズ機能な壱する導電線を使用し、ランプに
過大電流が流れた場合に発光管の破裂を未然に防止する
ことができる高圧ナトリウムランプを提供しようとする
ものである。

〔発明の概要〕

すなわち本発明は、外管のステムから外管内に導入され
発光管に接続される内部リード線の少なくとも一部か８
００°Ｃ以上２０００℃以下の融点の導電線で構成され
るとともに、この導電線の断面積なＳ（ｍ４）、ランプ
電流を工（アンペア）１発光管内の始動用希ガスの封入
圧力をＰ　（Ｔｐｒｒ）とした場合に ｌｏｇＰ≦０．４　（Ｉ／３　）＋０．９を満足するよ
うにしたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を図面にもとつき説明する。

図において］は外管であり、ネック部２をステム３で閉
封しである。このステム部には後述する口金４を被着し
である。外管１に収容された発光管５は透光性セラミッ
クチューブからなり９両端内部に主電極５ａ、６ｂを対
設しである。発光管５内には所定量の水銀とナトリウム
および所定圧のキセノンガス等の始動用希ガスか封入さ
れている。

発光管５は両端をホルダ７ａ、７ｂによって支持されて
〜・る。この場合、一方のホルダ７ａは主電極６ａと電
気的に接続されているか、他方のホルダ７ｂは主電極６
ｂに対して絶縁物８を介して支持している。上記ホルダ
７ａ、’Ｉｂは導電線兼用のサポート９に接続されてお
り、このサポート９はステム３に封着したウェルズ１０
に溶接されている。

なおステム３には他のウェルズ】１も封着されており、
このウェルズ１１には内部リード線１２を介して上記他
の主電極６ｂが接続されている。

上記一方のホルダ７ａには近接導体１３の一端が遊動自
在に支持されており、この近接導体１３σ〕他端はバイ
メタル片１４を介してサポート９に支持されている。上
記近接導体はランプ始動前に発光管５の外面に接触もし
くは接近されており、ランプ点灯後には発光管５０発熱
にもとづ＜ノ（イメクル片１４の熱変形により発光管５
から離間される。

外管１内には始動装置としてフィラメント１５およびバ
イメタルスイッチ１６が収容されている。

すなわち１７は絶縁台を示し、この絶縁台１７にはフィ
ラメント１５が面形状に張架して支持されているととも
にこのフィラメント１５に対面してバイメタルスイッチ
、１６が配設されている。フィラメント１５の一端は接
続線１８を介して前述の内部リード線１２［接続されて
いるとともに他端はバイメタルスイッチ１６の一端に接
続されている。このバイメタルスイッチ１６の他端は他
の接続線１９を介してサポート９に接続されている。し
たがって上記フィラメント１５とバイメタルスイッチ１
６は第２図に示すように直列回路を構成しており。

しかもこの直列回路は発光管５に対して並列に接続され
ている。なおバイメタルスイッチ１６は常閉形スイッチ
である。内部リード線１２はヒユーズ機能を有しており
、８００℃以上２０００℃以下の融点の導電線にて形成
されているとともに、この導電線の断面積をＳ（＋ｎｉ
）　、ランプ電流を■（アンペア）および発光管５内に
封入された始動用希ガスの封入圧力をＰ（ＴＯｒｒ）と
した場合。

ｌｏｇ　Ｐ≦０．４　（■Ｌ／／Ｓ）　＋　０．９・・
・（１）を満足するように形成されている。

なお、第１図中２０・・・はゲッターである。またこの
ような構成の高圧ナトリウムランプは、第２図に示され
るように、チョークコイル形安定器２ｊを介して交流電
源２２に接続して使用される。

上記ヒユーズ機能を有する内部リード線１２の条件は本
発明者らの実験によりめられたものであり、以下実験に
ついて説明する。

〔実験１〕 ランプ電力Ｗｒ、が３６０ワツト定格値の電圧ナトリウ
ムランプは、ランプ電圧Ｖｔ＝１３０ボルト。

ランフ電流Ｉ　＝　３．３アンペアである。このランプ
を４００ワツト水銀ランプ用チヨークコイル形安定器と
組合せて点灯している時に、安定器を短絡させる実験を
行った。この場合、以下の３つの現象が発生する。

（１）発光管が電極先端部刊近から中央部に亘って破裂
する。

（２）発光管の破裂と内部リード線１２の溶断が同時に
発生する。

（３）発光管の破裂が見られないが、内部リード線１２
の溶断が発生する。

安定器を使用せずにランプを直接電源に接続した場合、
電源側のもつイングクタンス成分により外管内の始動装
置の高電圧パルスによってランプは始動するが、始動直
後に上記（１）〜（３）の現象が発生する。このような
実験結果から内部リード線１２を発光管の破裂より早く
溶断させることが可能であり、このことから発光管の破
裂を防止できることが判る。

〔実験２〕 内ｆｊｌｉ　’Ｊ−ド１１ｉ１１２０羽質をニッケル（
Ｎｉ）とし。

単線あるいは撚線にて断面積Ｓ（ｍＪ）を種々変えたラ
ンプを作り、安定点灯中に安定器を短絡する試４験を行
ってリード線の溶断と発光管の破裂具合を調べた。この
結果は下表に示す。なお使用したランプは水釦ランプ用
安定器適合形の１８０ワツト。

３６０ワツ）、６６０ワツトで、いづれも始動用希ガス
としてキセノンカスを２５０　Ｔｏｒｒ封入したもので
ある。

上記表の結果から、定格電力が大ワットになる稚内部リ
ード線の断面積Ｓを大きくしても内部リード紛の溶断の
みでとどまる傾向が判る。これは過電流が流れた場合、
内部リード線の発熱、溶断の速度と９発光管封入物の圧
力上昇速度と２発光管に対する熱的衝撃の加わり方のバ
ランスによって発光管の破裂に至るか否かか決まること
を示す。

つまり、大ワットのランプは発光管形状を大きく設計す
るのが通例であり、同一過電流、同一封入ガス圧であっ
ても大形の発光管は小形に比べて内圧上昇に時間がかか
り、かつ発光管の単位面積当りの熱的衝撃も小さくなる
ので１発光管の破裂までには長時間を要することから、
断面積の大きな内部リード線を使用してもこの内部リー
ド線を先に溶断させてしまうことになると考えられる。

表の結果を同一レベルで評価するために内部リード線の
電流密度、つまり■Ａで評価すると、いづれのランプも
■／ｓ≧３．８の場合に内部リード線のみがＢ断し、■
／３　＝　３．８〜２の場合に内部リード線イ容断と発
光管の破裂が混在し、かつＩ／Ｓ〈２の場合に発光管の
破裂が見られる。このことから１／ｓ≧３．８の範囲に
規制すべきであるといえる。

同様な実験を２２０ワツ）、９４０ワツトのランプにつ
いて行い、いづれもＩ／ｓ≧３．８であれば内部リード
線の溶断だけにとどまることを確認（また。

なお、内部リード線は通常の正常な使用状態で溶断して
はならないので１周囲温度の高くなる器具内でランプを
過負荷点滅寿命試験を行い、内部リード線温度や酸化進
行状況を調べるとｓ’／ｓ＜２０なら実用上問題がない
ことを確かめた。

〔実験３〕 〔実験１〕と同様の３６０ワツト高圧ナトリウムランプ
においてキセノンのガス圧を５０ないし５００（Ｔｏｒ
ｒ）の範囲で変化させて〔実験１〕と同様な短絡試験を
行った。この結果、ガス圧が高くなる程、内部リード線
の溶断でとどめようとすれば線径を小さくしなければな
らないことが判った。

この理由は、ガス圧が高い程過電流が流れた場合に発光
管内のガス圧上昇が早＜、シたがってより短時間で内部
リード線を溶断させる必要があるためである。そこでさ
らに１８０ワツト、６６０ワツトのランプでガ・電圧を
変化させてリード線の溶断具合を調べたところ、〔実験
２〕と同様に、大ワット程リード線溶断でとどまる線径
が太くなることが判った。

そこで電流密度ｌ／ｓを用いて発光管が破裂や亀裂を発
生せずに内部リードねのみが溶断する場合についてキャ
ノンガス圧Ｐ（Ｔｏｒｒ）との関係を整理すると第３図
のようになった。第３図における綜は７０ｇＰ　＝　０
．４　（■／ｓ　）　＋　０．９であり、この線よりも
下方の領域が好ましい結果を生じる。したがって内部リ
ード線のみを溶断させるためには封入キセノンガス圧Ｐ
　（Ｔｏｒｒ　）と電流密度’／ｓ　（ア７６ア／−）
の関係を ７ｏｇ　Ｐ≦０．４　（工／ｓ　）　＋　０．９に規制
すれば良いことが判明した。

又、実施例に於ては内部リード線全体が上記式を満足す
る様な断面積を有する例が示されているが、内部リード
線の一部が上記式を満足する様な断面積を有し内部リー
ド線の他の部分がそれより大きい断面積を有した場合も
同じ効果が得られる。

なお上記式はキセノンガス圧が５０〜５００　Ｔｏｒｒ
の範囲で得られたものであるが、キセノンガス圧が低い
と立消電圧が高くなるとともにランプ効率の低下を招き
、逆にキセノンガス圧が高くなるとランプ始動に侠する
パルス電圧が高（なって始動性が低下することが判って
おり、実用的にはキセノンガス圧を１００ないし３５０
１”ｏｒｒの範囲が望ましい。

また発光管に封入する始動用希ガスとしてキセノンガス
に代えてキセノンとクリプトンとの混合ガス、ネオン、
アルゴンの混合ガスを使用しても前述の式の範囲であれ
ば内部リード線の溶断のみでとどまることを確認した。

さらに内部リード線の材質はニッケルばかりでなく、鉄
、銅、アルミニウムあるいはこれらに添加物を加えたも
の、もしくはこれらの合金等であってもよ（、これらの
材質はいづれも融点が８ｏＯ℃以上２０００℃以下であ
る。融点が２０ｏｏ℃を越えるものは電気比抵抗が大き
いので好ましくない。

また、融点が８００°Ｃ未満の材質の場合、ランプ作動
中のランプ内部品の温度は３００　’Ｃないし４００°
Ｃ程＃になろため、寿命中における信頼性に欠けろ。

〔発明の効果〕

以上述べた通り本発明によると、ランプに過大電流が流
れた場合に内部リード線が溶断じて発光管の破裂を防止
する。特に上記内部リード線は発光管内の始動用希ガス
の封入圧力との関係においてヒユーズ機能が規制されて
いるため発光管に亀裂すら発生させない。

また本発明におけるヒユーズ機能を有する内部リード線
は、ステムから発光管に亘る全線を従来の内部リード線
と交換して使用するので、従来の内部リード線と同様な
接続作業によって組立てが可能となり、一部分だけをヒ
ユーズと交換する場合に比べて作業工数が削減し、かつ
接続箇所の接続信頼性も犬となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は高圧ナトリウ
ムランプの全体を示す構成図、第２図は使用状態の回路
図、第３図はＩｖｊ性図である。 １・・・外管、３・・・ステム、４・・・口金、５・・
・発光管。 ５ａ、５ｂ・・・主電極、１２・・・内部リード線。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 透光性セラミックからなる発光管内に水銀とナトリウム
   および始動用希ガスを封入し、この発光管を一端に口金
   を・被着した外管に収容してなる高圧す）　ＩＪウムラ
   ンブにおいて、上記外管のステムから外管内に導入され
   上記発光管に接続される内部リード線の少なくとも一部
   が８００°Ｃ以上２０００℃以下の融点の導電線で構成
   されているとともに、この導電線の断面積をＳ（ｍｉ）
   、ランプ電流を■（アンペア）、上記発光管内に封入さ
   れた始動用希ガスの封入圧力なＰ　（Ｔｏｒｒ　）とし
   た場合。 ７１！ｏｇ　Ｐ≦０．４　（■／ｓ　）＋　０．９を満
   足するようにしたことを特徴とする高圧ナトリウムラン
   プ。