(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管に非線形セラミックコンデンサの電極膜上が無機ガラスでオーバーコートされたチタン酸バリウムを主成分とする非線形セラミックコンデンサを含む始動器を並列接続してなる始動器内蔵形であり、かつ外球内に窒素ガスを含む不活性ガスが封入されたメタルハライドランプにおいて、前記始動器は非線形セラミックコンデンサを含む回路に並列に接続され、前記始動器動作時に前記非線形セラミックコンデンサの温度をキュリー温度まで加熱可能な加熱用抵抗体を前記非線形セラミックコンデンサの端子リードと前記加熱用抵抗体の端部との距離Ｌを１〜５ｍｍとし、かつ前記端子リードの溶接点と前記加熱用抵抗体のリードとの距離ｄを１〜５ｍｍとして前記非線形セラミックコンデンサに近接対向させて配置すると共に、前記非線形セラミックコンデンサの体積と前記加熱用抵抗体の消費電力の比が５１〜１７４ｍｍ３／Ｗとなるように設定されていることを特徴とする始動器内蔵形メタルハライドランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、非線形セラミックコンデンサを用いた始動器を内蔵したメタルハライドランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、メタルハライドランプ等の金属蒸気放電灯の始動器として、グローランプを用いた高圧パルス発生回路を備えた始動器の動作の安定性や寿命等の問題点を解消するため、非線形Ｖ−Ｑ特性を有するチタン酸バリウム等を主体とする強誘電体からなる非線形セラミックコンデンサを用いたものが、使用されるようになっている。これは、非線形セラミックコンデンサの飽和特性を利用して、この非線形セラミックコンデンサに直列に接続した安定器のインダクタンスにより反サイクルごとにパルス電圧を発生させ、これをメタルハライドランプに印加して始動させるようにするものである。
【０００３】
このようなランプは、発光管と非線形セラミックコンデンサと加熱用抵抗体と半導体スイッチとの直列回路で始動器を構成し、該発光管と並列に接続されて外球内に収納されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
又、特開平５−２９０９８５号として、非線形セラミックコンデンサに並列に加熱用抵抗体を接続すると共に近接して配置し、ランプ不点時に該加熱用抵抗体からの熱放射により、非線形セラミックコンデンサをキュリー温度以上に加熱し、非線形セラミックコンデンサを常誘電性にしてスイッチング特性を消失させ、パルスの発生を停止させるようにした始動器内蔵形高圧ナトリウムランプが提案されている。
【０００５】
ところで、このように構成したランプにおいては、非線形セラミックコンデンサ加熱用抵抗体の抵抗値が小さいと、不点時は発熱量が大きいためにパルス停止時間は短くなるが、発生パルス電圧は小さくなる。一方、加熱用抵抗体の抵抗値が大きいと発生パルス電圧は大きくなるが、不点時の発熱量が少ないためパルス停止時間が長くなる。そのためパルス電圧をあまり下げずにパルスを停止させる必要がある。
【０００６】
また、上記のように構成したランプにおいては、ランプの種類、ワット数、安定器、その他の条件の差異により、点灯に必要なパルス電圧が異なり、また高ワットになるほど、同一特性の非線形セラミックコンデンサを用いてもパルス電圧は低下する。このため、直径（電極膜の径）が異なる複数種類の非線形セラミックコンデンサを用意して、ランプの種類、ワット数等の条件に対応させて、非線形セラミックコンデンサとその加熱用抵抗体の抵抗値を選択して用いなければならないという問題がある。
そして、高圧ナトリウムランプにおいては、非線形セラミックコンデンサの体積と加熱用抵抗体の消費電力の比を１１０〜３０５ｍｍ３／ｗに設定することにより、始動に必要なパルス電圧を発生し、なおかつランプ不点時に始動器のパルス発生を確実に停止することができるという提案がなされている。（特願平８ー９１７９９号）
【０００７】
しかし、高圧ナトリウムランプは外球内が真空であるのに対しメタルハライドランプでは外球内に窒素ガス等の不活性ガスが封入されているため抵抗体の熱が対流により奪われてしまう。そのため、上記提案では、メタルハライドランプにおいて、ランプ不点時に始動器のパルス発生を確実に停止することができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、従来の非線形セラミックコンデンサを用いた始動器を内蔵したメタルハライドランプにおける上記問題点を解消するためになされたもので、どのような非線形セラミックコンデンサを用いても、始動に必要なパルス電圧が発生し、かつ不点時に確実にパルスの発生を停止させることの可能な非線形セラミックコンデンサ加熱用抵抗体を容易に選択設定できるようにしたランプ特性が優れた始動器内蔵形メタルハライドランプを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１記載の発明は、発光管に非線形セラミックコンデンサの電極膜上が無機ガラスでオーバーコートされたチタン酸バリウムを主成分とする非線形セラミックコンデンサを含む始動器を並列接続してなる始動器内蔵形であり、かつ外球内に窒素ガスを含む不活性ガスが封入されたメタルハライドランプにおいて、前記始動器は非線形セラミックコンデンサを含む回路に並列に接続され、前記始動器動作時に前記非線形セラミックコンデンサの温度をキュリー温度まで加熱可能な加熱用抵抗体を前記非線形セラミックコンデンサの端子リードと前記加熱用抵抗体の端部との距離Ｌを１〜５ｍｍとし、かつ前記端子リードの溶接点と前記加熱用抵抗体のリードとの距離ｄを１〜５ｍｍとして前記非線形セラミックコンデンサに近接対向させて配置すると共に、前記非線形セラミックコンデンサの体積と前記加熱用抵抗体の消費電力の比が５１〜１７４ｍｍ３／Ｗとなるように設定されていることを特徴とする始動器内蔵形メタルハライドランプとするものである。
【００１０】
始動器を構成する非線形セラミックコンデンサのパルス発生機能は、安定器の２次開放電圧と非線形セラミックコンデンサの体積とその加熱用抵抗体の抵抗値、並びに非線形セラミックコンデンサと加熱用抵抗体との配置態様により決まる。
そこで、本発明においては、非線形セラミックコンデンサと加熱用抵抗体との対向距離、並びに非線形セラミックコンデンサと加熱用抵抗体との消費電力との関係を検討し、上記のように設定するもので、これにより通常の始動時には十分な大きさのパルス電圧を発生させると共に、不点時にはパルス電圧の発生を完全に停止させることが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、実施の形態について説明する。図１は本発明にかかる始動器内蔵形メタルハライドランプの実施の形態を示す構成図である。１は発光管、２は非線形セラミックコンデンサで、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を主成分とする直径１８．０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの円板上の焼結体の両面に直径１６．０ｍｍの銀電極膜を形成し、これに電極端子を接続した上、電極膜上を無機ガラスでオーバーコートしたものであり、キューリー温度は約９０℃のものを用いる。３は非線形セラミックコンデンサ２の加熱用抵抗体であり、その抵抗値は２０ＫΩである。４はブレークオーバー電圧が約１５０Ｖの双方向２端子サイリスタからなる半導体スイッチ、５は半導体スイッチ４に並列に接続され該半導体スイッチのＯＮ位相を安定化するための抵抗値３０ＫΩの抵抗である。
【００１２】
半導体スイッチ４のみは外球内には配置されず、口金部分に配置されるようになっている。又、６は熱応動スイッチ、７は始動補助抵抗である。なお、図中８ａ、８ｂは発光管１の両端に封着された主電極であり、又、一方の主電極８ａに近接して補助電極９が封着してある。非線形セラミックコンデンサ２、加熱用抵抗体３、半導体スイッチ４、並列抵抗５、熱応動スイッチ６、抵抗値１００ＫΩの始動補助抵抗７とで始動器を構成し、半導体スイッチを除いて、窒素ガスが封入された外球内に収容されてメタルハライドランプを構成している。
【００１３】
次に、このように構成されているメタルハライドランプの動作について説明する。電源電圧が印加されると始動器によりパルス電圧が発生し、そのパルスは主電極８ａと補助電極９及び主電極８ａと８ｂとの間にかかる。
【００１４】
そして、まず主電極８ａと補助電極９との間にグロー放電が生じた後、主電極８ａと８ｂとの間にアーク放電が生じる。
このように、主電極８ａと補助電極９との間の狭いギャップから放電が始まるため、９００Ｖ程度の比較的低いパルス電圧で容易に始動することができる。
【００１５】
このように構成した４００Ｗの始動器内蔵形メタルハライドランプは、非線形セラミックコンデンサの体積と加熱用抵抗体の消費電力の比は５１〜１７４ｍｍ３／ｗとなるものであるが、始動時には始動器から１１５０Ｖの高圧パルスが発生し容易に始動点灯し、一方、発光管への接続を外し不点状態で電源電圧を印加したところ、始動器のパルスの発生は２分５秒で停止した。
【００１６】
本発明は、非線形セラミックコンデンサの体積と加熱用抵抗体の消費電力の比は５１〜１７４ｍｍ３／ｗとなるよう設定するものであるが、次に、このような設定にあたって行なった実験について説明する。
非線形セラミックコンデンサとしては、直径１８．０ｍｍ、電極膜直径１５．５ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのもの（ＦＥＣ１）、直径１５．５ｍｍ、電極膜直径１３．５ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのもの（ＦＥＣ２）、及び直径１８．０ｍｍ、電極膜直径１６．０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのもの（ＦＥＣ３）を用い、一方加熱用抵抗体としては、抵抗値が５５ＫΩ、３０ＫΩ、２０ＫΩ、１０ＫΩ、５ＫΩの１／４Ｐ型カーボン被膜抵抗体を用い、Ａ＝（非線形セラミックコンデンサの体積）／（加熱用抵抗体の消費電力）〔ｍｍ３／Ｗ〕と、Ｂ＝加熱用抵抗体の消費電力〔Ｗ〕＝Ｖ２／Ｒ（Ｖ：安定器の２次開放電圧２００Ｖ、Ｒ：加熱用抵抗体の抵抗値）を測定し、パルス停止の有無と発生パルス電圧の評価を行なった結果を、表１に示す。なお、表１中○印はパルス停止あり、×印はパルス停止なし、△印はパルス停止するが発生パルス電圧が不十分を意味する。経験的に、メタルハライドランプでは安定器品種や配線長を考慮すると発生パルス電圧は９００Ｖより高くすべきであることがわかっている。
【００１７】
【表１】
0003627778.tif 000002
【００１８】
表１から、Ａの値すなわち非線形セラミックコンデンサの体積と加熱用抵抗体の消費電力の比が１７４ｍｍ３／ｗ以下であると、不点時のパルス発生を完全に停止させることができることがわかる。また、Ａの値が５１ｍｍ３／ｗ未満であると加熱用抵抗体の抵抗値が小さくなり、発生するパルス電圧が低下し通常の始動が困難となる。そこで、Ａの値は、５１〜１７４ｍｍ３／ｗに規定することが必要となり、本発明ではＡの値を、このように設定するものである。
【００１９】
また、図２は図１に示した実施の形態における非線形セラミックコンデンサと加熱用抵抗体の配置態様を示す正面図及び側面図である。図中２は、非線形セラミックコンデンサ、２ａは同端子リード、３は加熱用抵抗体、３ａは同リードである。前記非線形セラミックコンデンサ２の端子リード２ａと前記加熱用抵抗体３の端部との距離Ｌを１〜５ｍｍとしているのは、Ｌが１ｍｍ未満では、非線形セラミックコンデンサのリード端子を抵抗のリードに溶接することは困難となり、非線形セラミックコンデンサを破損するおそれがあり、またＬが５ｍｍを越えると、対向位置がずれてパルスが停止するまでの時間が室温（２５℃）で５分を越えてしまうからである。なお、パルスの停止は室温で５分以内を目標としている。
【００２０】
また、非線形セラミックコンデンサ２の端子リード２ａの溶接点と加熱用抵抗体３のリード３ａとの距離Ｄを１〜５ｍｍとしている理由は、Ｄが１ｍｍ未満では非線形セラミックコンデンサの端子リードと加熱用抵抗体のリードの溶接が困難であって、非線形セラミックコンデンサを破損するおそれがあり、また、Ｄが５ｍｍを越えるとランプが輸送中などに置いて落下した場合などに、非線形セラミックコンデンサの端子リードが曲がってしまうおそれがあるので、上記範囲に設定している。
【００２１】
【発明の効果】
以上実施の形態に基づいて説明したように、本発明によれば、非線形セラミックコンデンサ加熱用抵抗体を該非線形セラミックコンデンサに対して近接して対向配置すると共に、非線形セラミックコンデンサの体積と加熱用抵抗体の消費電力の比が５１〜１７４ｍｍ３／ｗとなるように設定したので、始動に必要なパルス電圧を発生し、なおかつランプ不点時に始動器のパルス発生を確実に停止することができる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る始動器内蔵形メタルハライドランプの実施の形態を示す回路構成図である。
【図２】図１に示した実施の形態における非線形セラミックコンデンサと加熱用抵抗体の配置態様を示す正面図及び側面図である。
【符号の説明】
１．発光管
２．非線形セラミックコンデンサ
３．加熱用抵抗体
４．半導体スイッチ
５．抵抗体
６．熱応動スイッチ
７．始動補助抵抗
８ａ．主電極
８ｂ．主電極
９．補助電極
【図１】
0003627778.tif 000003
【図２】
0003627778.tif 000004