(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グロースタータ、抵抗発熱体及び常閉の熱応動スイッチを含む直列回路を発光管に並列に接続し、外管内に収容し、前記発光管の放電開始後は、前記発光管からの熱によって前記熱応動スイッチが開放され、前記発光管が不動作の場合に、前記抵抗発熱体の熱により前記グロースタータの接点が閉成し、かつ前記熱応動スイッチは閉成を保持する高圧放電ランプであって、
前記熱応動スイッチのスイッチング温度が１００〜３５０℃の範囲内であり、
前記抵抗発熱体と前記熱応動スイッチとの間における、前記抵抗発熱体からの熱を妨げて前記熱応動スイッチが熱を受け難くする位置であって、前記発光管が不動作の場合に前記抵抗発熱体からの熱で温度が１５０℃以上となる位置に前記グロースタータを設置した高圧放電ランプ。
【請求項２】
前記抵抗発熱体はセラミックヒーターである請求項１記載の高圧放電ランプ。
【請求項３】
前記抵抗発熱体の冷抵抗値が１００Ω〜５００Ωである請求項１又は２に記載の高圧放電ランプ
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高圧放電ランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば高圧ナトリウムランプ等の高圧放電ランプでは、キセノンガス等の始動用希ガスを発光管内に封入し、その封入圧を高くすることにより効率を向上させている。高圧放電ランプは始動電圧が高いため、例えば図４に示すように、バイメタルスイッチ１２と加熱用抵抗体１３の直列回路で構成された始動器１４が発光管１と並列に接続され、外管４内に収容されている。始動器１４では、加熱用抵抗体１３が赤熱することによりバイメタルスイッチ１２を加熱し、バイメタルスイッチ１２の開放により安定器１０に流れていた電流を急激に遮断し、パルス電圧を発生させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の高圧放電ランプでは、放電ランプの寿命末期において発光管の始動電圧が著しく上昇した場合や、外部からの機械的衝撃等の何らかの理由により発光管への接続が切断された場合、発光管が始動せず、始動ユニットに電源電圧の印加が続き、パルス電圧が発生し続ける。このような状態で電源スイッチを投入したまま放置すると、パルス電圧の継続した印加により安定器の寿命を短縮したり、安定器とランプとの間の配線の絶縁低下を引き起こすおそれがある。
【０００４】
本発明は、上記従来例の問題点を解決するためになされたものであり、発光管が何らかの理由で始動しない場合にパルス電圧を発生させない、安全性の高い高圧放電ランプを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の高圧放電ランプは、グロースタータ、抵抗発熱体及び常閉の熱応動スイッチを含む直列回路を発光管に並列に接続し、外管内に収容し、前記発光管の放電開始後は、前記発光管からの熱によって前記熱応動スイッチが開放され、前記発光管が不動作の場合に、前記抵抗発熱体の熱により前記グロースタータの接点が閉成し、かつ前記熱応動スイッチは閉成を保持する高圧放電ランプであって、前記熱応動スイッチのスイッチング温度が１００〜３５０℃の範囲内であり、前記抵抗発熱体と前記熱応動スイッチとの間における、前記抵抗発熱体からの熱を妨げて前記熱応動スイッチが熱を受け難くする位置であって、前記発光管が不動作の場合に前記抵抗発熱体からの熱で温度が１５０℃以上となる位置に前記グロースタータを設置したものである。
上記構成において、前記抵抗発熱体はセラミックヒーターであることが好ましい。
また、上記構成において、前記抵抗発熱体の冷抵抗値が１００Ω〜５００Ωであることが好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の高圧放電ランプについて、図面を参照しつつ説明する。図１は第１の実施例の高圧放電ランプの回路構成を示す模式図であり、図２は高圧放電ランプの要部の構成を示す正面図である。
【０００７】
図１に示すように、本発明の高圧放電ランプでは、始動器２及び熱応動スイッチ３で構成された直列回路が発光管１の両電極１ａと１ｂの間に並列に接続され、外管４内に収納されている。高圧放電ランプが高圧ナトリウムランプの場合、一般に外管４内は高真空に維持されている。一方、高圧放電ランプがメタルハライドランプの場合、外管４内に窒素等の不活性ガスが封入されることもある。発光管１の一方の電極１ａは、始動補助用熱応動スイッチ６を介して始動補助導体５に接続されている。始動補助導体５は、発光管１の外面に沿って巻回され、発光管１に近接して設けられている。発光管１の両電極１ａ及び１ｂは、安定器１０を介して電源１１に接続されている。
【０００８】
始動器２は、グロースタータ７とグロースタータ７に流れる電流を制限するための抵抗発熱体８との直列回路で構成されている。熱応動スイッチ３は、発光管１の放電開始後に始動器２への電流の供給を停止するものである。熱応動スイッチ３の復帰時間は、ランプの再始動時、すなわち、ランプへの電流が遮断され再度投入された時の点灯を確実にするため、始動補助用熱応動スイッチ６の復帰時間よりも長くなるように設定されている。始動器２と熱応動スイッチ３の配置を図２に示す。図２に示すように、抵抗発熱体８にグロースタータ７が当接し、熱応動スイッチ３は抵抗発熱体８からの熱を受けにくくなるよう、グロースタータ７上方に配置されている。
【０００９】
次に、補助電極を有する発光管１を用いた場合の構成例を図３に示す。図１に示す構成例とは、始動補助導体５及び始動補助用熱応動スイッチ６が設けられていない点と、補助電極への電流を抑制するための抵抗体９が、発光管１の電極１ｂと、始動器２と熱応動スイッチ３との接続点との間に設けられている点が異なる。
【００１０】
次に、本発明の高圧ナトリウムランプを、誘導性を有する安定器１０及び電源１１を用いて点灯する場合の動作について説明する。まず、上記いずれかの構成を有する高圧ナトリウムランプに安定器１０を介して電源電圧を印加すると、始動器２に電流が流れる。始動器２のグロースタータ７が開閉動作を行うことにより、安定器１０に流れていた電流の急激な変化が起こり、安定器１０にパルス電圧が誘起される。そして、このパルス電圧と発光管１の外面に設けられた始動補助導体５の始動補助効果により、発光管１の放電が開始する。放電開始後は、発光管１からの熱によって、始動補助用熱応動スイッチ６と熱応動スイッチ３が開放され、始動補助導体５と始動器２への電圧印加が停止される。
【００１１】
発光管１が正常に動作する状態においては、電源電圧を印加してから発光管１の放電が開始するまでの時間は長くても数秒間であり、この期間中の抵抗発熱体８による加熱を受けてもグロースタータ７は閉路温度までには到達しない。ところが、ランプの寿命末期において発光管１の始動電圧が著しく上昇したり、外部からの機械的衝撃により発光管１への電流供給線の一部が切断される等のトラブルにより、発光管１が始動不能の状態になった場合、電源電圧を印加しても発光管１は放電を開始せず、グロースタータ７が開閉動作を続け、始動器２の回路には断続的に電流が流れ続け、抵抗発熱体８の温度が上昇していく。これにより、グロースタータ７が加熱される。グロースタータの温度が、グロースタータ７に付設してある接点の閉成温度を越えると、グロースタータ７が常時閉路する。そのため、電流の急激な変化がなくなり、安定器１０によるパルス電圧の発生が停止する。
【００１２】
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。図１に示す回路構成を図２のように配置し、２２０Ｗの高圧ナトリウムランプを作成した。発光管１の寸法は外径９ｍｍ、電極間距離５８ｍｍである。グロースタータ７の接点の閉成温度は約１００℃、バルブの耐熱温度は約５５０℃である。グロースタータ７に直列に接続する抵抗発熱体８として、１辺が３０ｍｍの正方形のセラミックヒーターを用いた。セラミックヒーターの室温での抵抗値は約１００Ωであり、約５００℃の飽和温度時での抵抗値は約５００Ωであった。また、これらの部品で構成した始動器２に直列に接続する熱応動スイッチ３として、開路温度が約２００℃のバイメタルスイッチを用いた。
【００１３】
ここでは抵抗発熱体８の冷抵抗値を約１００Ωとしたが、もし冷抵抗値が１００Ω以下の場合、始動器２に流れる電流が大きいために、グロースタータ７の劣化が非常に早くなる。一方、５００Ω以上の場合、始動器２に流れる電流が小さいために、発光管１を始動させるのに十分なパルス電圧が得られない。そのため、実用上は約１００〜５００Ωの範囲が適当である。
【００１４】
さらに、熱応動スイッチ３の開路温度を約２００℃としたが、実際にランプを使用する場合の周囲温度は、最高でもせいぜい５０℃程度であり、この場合に熱応動スイッチ３が確実に閉路している必要がある。また、ランプ点灯時の光放射を妨げることがないように、熱応動スイッチ３を配置しなければならない。さらに、ランプ点灯時に始動器２への電流供給を停止するため、熱応動スイッチ３を確実に開路させる必要がある。これらを考慮に入れると、実用上は約１００〜３５０℃の範囲内にあれば十分である。
【００１５】
グロースタータ７の接点間隔を広げることにより、接点の動作温度を上昇させ、高いパルス電圧を得ることができる。しかし、それに伴って、グロースタータ７の動作電圧の上昇や、性能の低下が起こる。このため、接点の動作温度を、実用上において最適の約１００℃にしている。この接点を確実に閉路させるためには、グロースタータ７を、温度が１５０℃以上になる位置に設置すればよい。
【００１６】
上記仕様で製作した高圧ナトリウムランプを、２５０Ｗの高圧水銀灯用安定器を介して２００Ｖの交流電源に接続したところ、先に述べた過程を経て、電源を投入してから数秒間で発光管１が正常に始動し、安定点灯状態に移行した。次に、発光管１が始動不能になった状態での実験を行うために、ランプを消灯して冷却後に、レーザー光線を利用して、外管４を破壊することなく外管４内で発光管１への電流供給線を切断し、発光管１を始動不能の状態とした。この状態で電源電圧を印加すると、始動器２に電流が流れ続け、セラミックヒーターの温度が急速に上昇し、約３０秒後にグロースタータ７の接点が閉成してパルス電圧の発生が停止した。すなわち、本発明の高圧放電ランプは、所期の目的どうりに作動することが確認された。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、外管内に、発光管と共に、グロースタータ、抵抗発熱体及び常閉の熱応動スイッチを含む直列体を発光管に並列に接続して収容したので、万一、ランプの寿命末期に発光管の始動電圧が著しく上昇したり、外部からの機械的衝撃で発光管への電流供給線の一部が切断される等のアクシデントにより発光管が始動不能の状態になった場合でも、抵抗発熱体の熱によりグロースタータが閉路し、かつ熱応動スイッチも閉成しているので、電流の急激な変化がなくなり、安定器によるパルス電圧の発生が停止する。その結果、安定器や点灯回路配線の絶縁低下を防止することができ、安全性の高い高圧放電ランプが得られる。
【００１８】
また、熱応動スイッチのスイッチング温度を１００〜３５０℃の範囲内とし、抵抗発熱体からの熱で温度が１５０℃以上となる位置にグロースタータを設置することにより、グロースタータが閉路する際に、熱応動スイッチを確実に閉路させることができる。また、ランプ点灯時に始動器への電流供給を停止するため、熱応動スイッチを確実に開路させることができる。
【００１９】
また、抵抗発熱体をセラミックヒーターとすることにより、室温で約１００Ω、約５００℃の飽和温度時で約５００Ωの抵抗値が得られる。また、抵抗発熱体を小型にすることができ、ランプ点灯時の光放射を妨げることもない。また、抵抗発熱体の冷抵抗値を１００〜５００Ωの範囲とすることにより、発光管を始動させるのに十分なパルス電圧が得られると共に、グロースタータを急激に劣化させることもない。さらに、抵抗発熱体と熱応動スイッチとの間にグロースタータを配置することにより、グロ−スタ−タが抵抗発熱体からの熱を妨げるために、熱応動スイッチが熱を受けにくくなり、常閉の状態を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高圧放電ランプの一実施例の回路構成を示す模式図
【図２】本発明の高圧放電ランプの一実施例における要部の部品配置を示す正面図
【図３】本発明の高圧放電ランプの他の実施例の回路構成を示す模式図
【図４】従来の高圧放電ランプの回路構成を示す模式図
【符号の説明】
１  ：発光管
２  ：始動器
３  ：熱応動スイッチ
４  ：外管
５  ：始動補助導体
６  ：始動補助用熱応動スイッチ
７  ：グロースタータ
８  ：抵抗発熱体
９  ：抵抗体
１０  ：安定器
１１  ：電源
１２  ：バイメタルスイッチ
１３  ：加熱用抵抗体
１４  ：始動器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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