JPS61121297A - 高圧放電灯 - 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】 （技術分野） 本発明は、高圧放電ランプを高周波点灯する高圧放電灯
に関する。

（背景技術） 第１図は従来の高圧放電ランプの一例を示し、石英ガラ
ス等で形成された発光管１の両端には電極”ｌａ、　　
２ｂが対向して配設され、該両電極２ａ、２ｂは封止部
３ａ、３ｂに封入されたモリブデン箔等の金属箔４ａ、
４ｂに接続されている。金属箔４ａ、４ｂは発光管ｌの
支持も兼ねる支持導線５ａ、５ｂに接続されており、発
光管１は固定治具６ａ、６ｂを介して支持導線５ａ、５
ｂに固定されている。支持導線５ａ、５ｂは口金７を介
して外部回路に接続される。また、発光管１内には希ガ
ス及び発光物質が適量封入されており、発光管１を被う
外管８内にはガスが封入され、外管８の内面には螢光体
９が塗布されている。

かかる従来の高圧放電ランプを高周波電源で点灯すると
、発光効率が向上すると共に、点灯回路の電子化による
安定器の小型・軽量化、低損失化が図れるという利点が
ある。しかし、一方では発光管内の音速と発光管形状で
決定される特定の周波数で音響的共鳴現象が発生し、ア
ーク柱の湾曲、揺らぎ、立ち消え、発光管の破壊等が発
生するといった欠点がある。

安定に点灯するためには、高圧放電ランプが安定に点灯
する周波数域を選択して点灯すれば良いが、安定に点灯
する周波数域はランプの種類によって異なり、また、同
一種類のランプに対しても、ランプ個体間にばらつきが
有るため、特定の周波数を設定するのは困難であった。

また、１００ｋＨｚ以上の周波数での高周波点灯、直流
点灯、矩形波点灯等により音響的共鳴現象を回避する方
法が提案されているが、かかる点灯方法においては、回
路構成の複雑化や放射電波雑音の発生等の問題がある。

（発明の目的） 本発明は、上記欠点を除去するために成されたもので、
その目的とするところは、高周波点灯時に、音響的共鳴
現象による不安定なアークが発光管に発生しない高圧放
電灯を提供するにある。

（発明の開示） まず、音響的共鳴現象について説明する。音響的共鳴現
象は、発光管形状と封入物質で決まる固有振動数と、入
力電力の時間変化による発光管内の圧力変動とが一致し
た時に定在波が立つために生じる共鳴現象である。

発光管を円筒形状と仮定し、円筒座標系（ｒ。

θ＋　　ｚ）を考える。なお、ｒは径方向、θは周方向
、２は軸方向の座標を表す。かかる場合、上記各方向に
対する共鳴現象の基本周波数Ｆｒ、Ｆθ、Ｆｚは、次の
ようになる。

ｒ方向共鳴：　Ｆ　ｒ＝３．８３Ｇ／　（２ｙｃＲ）θ
方向共鳴：Ｆθ＝　Ｌ８４Ｃ／　（２πＲ）２方向共鳴
：　Ｆ　ｚ　＝Ｃ／　（２Ｌ）ただし Ｌは発光管長。

Ｒは発光管の半径。

Ｃは発光管内の音速であり、管内封入物と管内温度で決
まる。

ｃ＝Ｊロ富フ逼 γ一定圧比熱／定積比熱 Ｐ＝気体定数 Ｔ＝発光管内温度 Ｍ＝封入気体の平均質量 そして、この基本周波数の整数倍の周波数で共鳴現象が
発生する。音響的共鳴現象が発生すると、共鳴現象によ
って生じた力が、アーク柱自体が有する安定放電を持続
させようとする力に打ち勝って、アーク柱が変形する。

一般に、高周波点灯をするときには、可聴周波数領域を
避けて点灯する。可聴周波数は約１８ＫＨｚ以下であり
、この周波数付近で発生する音響的共鳴現象は周方向が
主なものである。そこで、本発明は周方向の定在音波の
特徴に注目し、音響的共鳴現象が発生していても、アー
クが安定であるように発光管の最大径を設定したもので
ある。

第２図は周方向定在波のモードを表現したものであり、
θ１は基本モード、θ２は第２次モード、θ３は第３次
モード、・・・・・・である。図中＋は高音圧を、−は
低音圧を表現している。境界線は音圧ゼロ（ｚｅｒｏ）
を表現している。しかも、この境界線は一定平面内で任
意に回転している。従って、発光管の中心部は常に音圧
ゼロになる。

第３図はθ方向の径方向音圧分布を示す図であり、図中
、実線は°発光管管径が太い場合［以下、Ｒ（太）とい
う］の音音圧布であり、破線は細い場合［以下、Ｒ（細
）という］の音音圧布である。同図より明らかなように
、音圧は管壁へ近づくほど高くなっており、中心はゼロ
である。また、アーク柱自体が有する安定放電を持続さ
せようとする力と、音響的共鳴により発生した音圧によ
りアークを乱そうとする力とが釣り合う音圧レベルを闇
値とする。この闇値以下の音圧ではアークは乱れない。

闇値以下の音圧領域に対応する中心からの距離は、Ｒ（
太）に対してＲ（１）、Ｒ（ｍ＞に対してＲ（２）とな
り、Ｒ（１１＞　Ｒ（２１となる。

ここで、アーク柱自体の太さを考える。アーク柱の半径
をＲ（アーク）とする。もし、Ｒ（アーク）が［Ｒ（１
）＞Ｒ（アーク）＞Ｒ（２）］なる関係を持てば、アー
ク柱は、発光管管径がＲ（太）であれば発光管中心付近
に安定に存在し、発光管管径がＲ（細）であれば存在し
得ないため、高音圧によってアークは乱されてしまう。

何故ならば、Ｒ（太）の場合は、闇値以下の音圧レベル
の存在領域がアーク存在領域より大きいため、アークは
この領域の中で安定に存在することができるが、Ｒ（ｍ
）の場合は、閾値以下の音圧レベルの存在領域内よりア
ーク存在領域の方が大きいため、アークはこの領域の中
に入れず、闇値以上の音圧レベルの領域に存在しなけれ
ばならず、この音圧によって乱されてしまうからである
。

そこで、発光管径の異なる種々のランプを試作し、アー
ク存在領域より、闇値以下の音圧レベル存在領域の方が
大きくなる管径を抽出すると、発光管直径が１８１以上
であればよいことが判明した。一方、周方向音響的共鳴
現象が発生する周波数は、前述のように発光管径が太く
なると低くなり、第４図に示すように発光管直径が２５
ｍ以上になると可聴周波数領域に入ってくる。逆に、発
光管直径が２５酊以下であれば可聴周波数以上になる。

従って、発光管直径を１８鶴〜２５顛の範囲にすると、
周方向の音響的共鳴現象の発生の有無にかかわらず、ア
ークが安定であり、かつ、点灯周波数を可聴周波数以上
に設定することができる。

（発明の効果） 本発明は上記のように、発光管の最大直径が１８ｆｆｌ
Ｉ１１〜２５ｍｍの範囲にある高圧放電ランプを、約２
０ＫＨｚの高周波で点灯したことにより、音響的共鳴現
象の発生の有無にかかわらず、アークが安定な高圧放電
灯を提供することができる。従って、本発明によれば、
アーク柱の湾曲、揺らぎ、立ち消え、発光管の破壊等が
防止でき、安定した点灯を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高圧放電ランプの正面図、第２図は周方
向音響的共鳴モードを表す図、第３図は本発明の詳細な
説明する図、第４図は本発明の限定条件を説明する図で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光管の最大直径が１８ｍｍ〜２５ｍｍの範囲に
   ある高圧放電ランプを、約２０ＫＨｚの高周波で点灯し
   たことを特徴とする高圧放電灯。