(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て外管内に収容し、前記熱応動スイッチの動作温度が１００〜３５０℃の範囲内であり、前記グロースタータの温度が前記抵抗発熱体からの熱で６００℃以上となった後に前記動作温度に達する位置に、前記熱応動スイッチを設置し、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が破壊される高圧放電ランプ。
【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または２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。一般的な従来の高圧放電ランプの構成を図３に示す。図３に示すように、高圧放電ランプは始動電圧が高いため、バイメタルスイッチ等の熱応動スイッチ１２と抵抗発熱体１３の直列回路で構成された始動ユニット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。始動ユニット１４では、抵抗発熱体１３が赤熱することにより熱応動スイッチ１２を加熱し、熱応動スイッチ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】
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１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１への接続が切断された場合、発光管１が始動せず、始動ユニット１４に電源１１の電圧の印加が続き、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１０の寿命を短縮したり、安定器１０とランプ１との間の配線の絶縁損傷を引き起こすおそれがある。
【０００４】
そこで、例えば特開平７−１０５９１３号公報に示された別の従来の高圧放電ランプでは、図４に示すように、始動ユニット１４の熱応動スイッチ１２と抵抗発熱体１３に、さらに別の熱応動スイッチ２２を直列接続し、抵抗発熱体２０と熱応動スイッチ２１からなる直列回路を発光管１及び始動ユニット１４に並列接続している。また、抵抗発熱体２０と熱応動スイッチ２２とが接近して配置されている。図４に示す構成において、発光管１が始動しない場合、抵抗発熱体２０の発熱により、接近して配置された熱応動スイッチ２２が開離し、始動ユニット１４への電圧の印加が停止される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示す回路構成では、発光管１が始動できない場合に始動ユニット１４を永久的に動作不能状態にするものではなく、放電ランプへの電源電圧の印加を停止すると、熱応動スイッチ２２が元の状態に復帰する。そのため、電源を再投入すると、一定期間のパルス電圧の発生が繰返され、パルス電圧の印加による安定器１０の寿命の短縮や、安定器１０とランプ１との間の配線の絶縁損傷を引き起こす等の問題点は解決されない。
【０００６】
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始動ユニットを破壊し、永久的に動作不能状態にすることにより、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。
【０００７】
【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て外管内に収容し、前記熱応動スイッチの動作温度が１００〜３５０℃の範囲内であり、前記グロースタータの温度が前記抵抗発熱体からの熱で６００℃以上となった後に前記動作温度に達する位置に、前記熱応動スイッチを設置し、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が破壊されるように構成されている。
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。
【０００８】
【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はグロースタータ、抵抗発熱体及び熱応動スイッチで構成された直列体の機器配置の一例を示す図である。
【０００９】
図１に示すように、本発明の高圧放電ランプでは、グロースタータ７、抵抗発熱体８及び熱応動スイッチ３の直列回路で構成された始動ユニット２が発光管１の両電極１ａと１ｂと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。
【００１０】
始動ユニット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、発光管１の放電開始後にグロースタータ７及び抵抗発熱体８への電流の供給を停止するための熱応動スイッチ３で構成されている。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。始動ユニット２を構成する機器の配置を図２に示す。図２に示すように、グロースタータ７は抵抗発熱体８に当接している。また、熱応動スイッチ３は、発光管１が不動作の場合に、グロースタータ７のバルブ耐熱温度以上になる時に抵抗発熱体８からの熱により動作する位置に設けられている。
【００１１】
次に、本発明の高圧放電ランプを、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、高圧放電ランプに安定器１０を介して電源電圧を印加すると、始動ユニット２に電流が流れる。始動ユニット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と始動ユニット２への電圧印加が停止される。
【００１２】
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、始動ユニット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に付設してあるバイメタル接点の動作温度を越えると、グロースタータ７が常時閉路する。そのため、電流遮断がなくなり、安定器１０によるパルス電圧の発生が停止する。その後、抵抗発熱体８への電圧印加により、抵抗発熱体８からグロースタータ７への加熱が続く。
【００１３】
グロースタータ７の温度が、グロースタータ７のバルブの耐熱温度を越えた場合は、グロースタータ７のバルブがリークする。その後、熱応動スイッチ３が開路し、始動ユニット２への電流が遮断され、セラミックヒーター７の温度は常温に戻り、熱応動スイッチ３が閉路する。しかし、グロースタータ７のバイメタル接点が開路しても、グロースタータ７内の封入ガスが放出されているために、グロースタータ７でグロー放電は起こらず、安定器１０は２度とパルス電圧を発生しない。
【００１４】
【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に示す回路構成で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として、バイメタル接点の動作温度が約１００℃で、バルブの耐熱温度は約５５０℃のものを用いた。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２５ｍｍの正方形のセラミックヒータを用いた。セラミックヒータの室温での抵抗値（冷抵抗値）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、熱応動スイッチ３として、動作温度が約２００℃のバイメタルスイッチを用いた。
【００１５】
このように製作した高圧ナトリウムランプを２５０Ｗ高圧水銀灯用安定器を介して２００Ｖの交流電源に接続すると、先に述べた過程を経て発光管１が正常に始動し安定状態に移行した。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、放電灯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を始動不能な状態にした。この状態で電源電圧を印加すると、始動ユニット２に電流が流れ続け、抵抗発熱体８としてのセラミックヒーターの温度が急速に上昇し、セラミックヒーター８からのグロースタータ７への加熱が続き、グロースタータ７の温度がグロースタータ７に付設してあるバイメタル接点の動作温度を越え、グロースタータ７が閉路した。さらに、グロースタータ７の温度がグロースタータ７のバルブの耐熱温度を越えると、バルブがリークし、内部の封入ガスが放出され、グロースタータ７が破壊された。その後、熱応動スイッチ３が開路した。これにより、始動ユニット２の回路が遮断され、安定器１０からのパルス電圧の発生が停止した。また、グロースタータ７が破壊されたため、２度とパルス電圧は発生しなかった。
【００１６】
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。
【００１７】
さらに、熱応動スイッチ３の動作温度を約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。
【００１８】
また、上記実施例では高圧ナトリウムランプについて説明したが、メタルハライドランプについても同様な効果がある。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、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て外管内に収容し、発光管が不動作の場合に、抵抗発熱体の熱によりグロースタータを破壊するように構成されている。そのため、発光管が何らかの原因で始動しない場合でも、グロースタータの開閉動作により始動ユニットに電流が断続的に流れ続け、抵抗発熱体の温度が上昇し、グロースタータが加熱される。グロースタータの温度が、グロースタータに付設してあるバイメタル接点の動作温度を越えると、グロースタータが常時閉路する。そのため、電流遮断がなくなり、安定器によるパルス電圧の発生が停止する。しかし、その後も抵抗発熱体へ電圧が印加され、抵抗発熱体からグロースタータへの加熱が続き、グロースタータの温度が、グロースタータのバルブの耐熱温度を越えた時に、グロースタータのバルブがリークし、内部の封入ガスが放出される。その後、熱応動スイッチが開路し、始動ユニットへの電流が遮断され、セラミックヒーターの温度は常温に戻り、熱応動スイッチが閉路しても、グロースタータ内の封入ガスが放出されているために、グロースタータでグロー放電は起こらず、安定器は２度とパルス電圧を発生しない。従って、ランプ交換の際に感電のおそれのない、安全性の高い高圧放電ランプを提供することができるものである。
【００２０】
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、グロースタータの温度が抵抗発熱体からの熱で温度が６００℃以上となった後に、動作温度に達する位置に熱応動スイッチを設置することにより、グロースタータのバルブがリークする以前に熱応動スイッチが回路することはなく、確実にグロースタータを破損させることができる。
【００２１】
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、抵抗発熱体から熱応動スイッチまでの距離を、抵抗発熱体からグロースタータまでの距離よりも遠くすることにより、熱応動スイッチが開離するよりも早くグロースタータを閉路することができる。
【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始動ユニットの構成部品の配置図
【図３】従来の高圧放電ランプの回路構成を示す模式図
【図４】別の従来の高圧放電ランプの回路構成を示す図
【符号の説明】
１  ：発光管
２  ：始動ユニット
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    ：始動ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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