(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英管の端部に一対の主電極と、少なくとも一方の主電極に近接して補助電極を封着し、内部に始動補助ガスと共に金属ハロゲン化物を封入してなる発光管と、非線形セラミックコンデンサと半導体スイッチとを直列に接続した始動補助回路とを、不活性ガスを封入し、一端に口金を固定してなる外球内に収納してなるメタルハライドランプにおいて、前記始動補助回路は前記発光管の一方の主電極と当該主電極に近接する補助電極との間に接続し、かつ前記始動補助回路の動作時に非線形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該非線形コンデンサと並列に接続してなり、ランプ不点時に前記始動補助回路より発生するパルス電圧を短時間で停止させるために、前記非線形コンデンサの表面を前記加熱用抵抗体に対向させて前記加熱用抵抗体よりも口金側の上方に配置すると共に前記円板状の非線形コンデンサの両面の中央部から垂直方向に突出してなる端子部と前記加熱用抵抗体とのなす角度を±３０°の範囲に選定したことを特徴とする口金を上向きにして点灯するメタルハライドランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はメタルハライドランプの改良に関し、ランプ内の始動器として非線形セラミックコンデンサと半導体スイッチとよりなる始動補助回路を用いたメタルハライドランプの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非線形セラミックコンデンサを始動器として内蔵したメタルハライドランプにおいて、ランプ点灯中に、このコンデンサの特性を劣化させないように始動器の回路構成を改良した発明が特開平３−１１４２００号公報、特開平３−１１６６８７号公報として開示されている。
【０００３】
図６は、従来のランプ内の始動回路を有するメタルハライドランプの回路図であり、図中１１はメタルハライドランプ用発光管で両端に主電極１２ａ，１２ｂを封着し少なくとも一方の主電極１２ａに近接して補助電極１３を封着してなり、内部に始動補助ガスと共に金属ハロゲン化物を封入している。又、補助電極１３と対向する主電極１２ｂとの間には抵抗１４とバイメタルスイッチ１５を直列に接続した始動回路が設けられている。そして、発光管１１と並列に、非線形セラミックコンデンサ１６と半導体スイッチ１７との直列回路が第２のバイメタルスイッチ１８を介して接続されている。又、前記非線形セラミックコンデンサ１６と半導体スイッチ１７との直列回路に並列に抵抗１９（Ｒｃ）が、かつ半導体スイッチ１７と並列に抵抗２０（Ｒｓ）が接続されている。
【０００４】
そして、電源電圧を印加す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１２ａと補助電極１３及び主電極１２ａと１２ｂとの間にかかる。
そして、まず主電極１２ａと補助電極１３との間にグロー放電が生じた後、主電極１２ａと１２ｂとの間にアーク放電が生じる。
このように、主電極１２ａと補助電極１３との間の狭いギャップから放電が始まるため、１ＫＶ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。
【０００５】
このように、従来の始動器内蔵型のメタルハライドランプは、始動補助回路として二つ以上の接点を有しており、バイメタルスイッチを二つ使用している。
ここで、始動補助回路に電気的接点を二つ以上設けるのは、次の理由による。
第１はランプ点灯中に補助電極に電位をかけないためである。これは補助電極と近接する主電極との間に電位差が生じると、発光管内の金属ハロゲン化物が分解して電極近傍の石英ガラスを腐蝕してしまうからである。
【０００６】
第２はランプ点灯中に非線形セラミックコンデンサに電位をかけないためである。これはランプ点灯中に非線形セラミックコンデンサに該素子のキュリー温度以上の高温状態で３〜５Ｖ以上の電位がかかると、同素子の特性が劣化して発生するパルス電圧が低下することとなる。
この主な原因はランプ点灯中に補助電極と主電極との間には約１５Ｖの電位がかかっており、この電気回路に非線形セラミックコンデンサを挿入すると、この電圧が該素子の両極間にかかることとなり、この電位により該素子の電極膜物質の主成分である銀が素子内に拡散して、非線形特性が劣化するためである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
又、特開平５−２９０９８５号として図７に示すような始動器内蔵型高圧ナトリウムランプが提案されている。
同ランプは、透光性アルミナ製の発光管２１に熱応動バイメタルスイッチ２２と非線形コンデンサ２３の直列回路からなる始動器を並列接続してなり、非線形コンデンサと並列に接続され、かつ前記始動器動作時に非線形コンデンサの温度をキュリー温度（約９０℃）まで加熱可能な加熱用抵抗体２４を、非線形コンデンサに接近して配置してなる。
【０００８】
前記構成により、非線形コンデンサを含む始動器とが動作しても発光管が点灯しない場合、始動器により高圧パルスが発生し続けることになるが、非線形コンデンサの自己発熱と共に、該コンデンサに接近して配置された加熱用抵抗体の発熱を受け、非線形コンデンサの温度は短時間でキュリー温度に達する。したがって、不点灯時における高圧パルスの発生を約５分程度の短時間で停止させることが可能となる。
このようにして、パルス停止機能付きの非線形コンデンサを内蔵した高圧ナトリウムランプが構成される。
一般に、高圧ナトリウムランプは硬質ガラスからなる外球内に発光管を保持しているが、この発光管の温度を高めてランプ特性を上げるために外球内を真空としている。
【０００９】
又、石英製発光管を硬質ガラス製外球内に保持したメタルハライドランプは、発光管の最冷部を上げ、又、発光物質の消失を防止するために外球内には窒素等の不活性ガスを封入している。
そこで、前記図６，７に示すような構成でパルス停止機能付きの非線形コンデンサを内蔵するメタルハライドランプを作成すると、不活性ガスにより加熱用抵抗体の熱が奪われてしまい、不点の際非線形コンデンサの熱を上昇させて発生するパルスを短時間に停止させることができないという問題がある。
【００１０】
本発明は前記に鑑みてなされたもので、内蔵型始動器として少なくとも非線形セラミックコンデンサよりなる始動補助回路を有するメタルハライドランプが不点の際発生するパルスを短時間で停止させることができ、安全性が高く、安定器等の損傷が生じることがなく、寿命特性が良好なメタルハライドランプを提供することを目的とする。
又、始動電圧が高いランプを比較的低いパルス電圧により起動させることができ、ランプ始動特性を改善することができ、製造の際の歩留りも良く、長寿命で始動が容易かつ確実なメタルハライドランプを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、石英管の端部に一対の主電極と、少なくとも一方の主電極に近接して補助電極を封着し、内部に始動補助ガスと共に金属ハロゲン化物を封入してなる発光管と、非線形セラミックコンデンサと半導体スィツチとを直列に接続した始動補助回路とを、不活性ガスを封入し、一端に口金を固定してなる外球内に収納してなり、前記始動補助回路は前記発光管の一方の主電極と当該主電極に近接する補助電極との間に接続し、かつ前記始動補助回路の動作時に非線形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該非線形コンデンサと並列に接続してなり、ランプ不点時に前記始動補助回路より発生するパルス電圧を短時間で停止させるために、前記非線形コンデンサの表面を前記加熱用抵抗体に対向させて前記加熱用抵抗体よりも口金側の上方に配置すると共に前記円板状の非線形コンデンサの両面の中央部から垂直方向に突出してなる端子部と前記加熱用抵抗体とのなす角度を±３０°の範囲として口金を上向きにして点灯するように構成してなる。
【００１２】
【作用】
前記構成により、不活性ガス雰囲気の外球内における非線形コンデンサと加熱用抵抗体との配置個所及びそれに伴う非線形コンデンサの温度の経時変化を確認して外球内の最適な範囲に設置することにより、不点の際の発生パルス電圧を約５分程度の短時間で停止させることが可能となる。又、非線形コンデンサにより高いパルス電圧が印加され、ランプの始動が容易、かつ確実となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づき説明する。
図１は本発明に係わるメタルハライドランプの回路構成図であり、図中Ｅは、メタルハライドランプ用発光管で石英ガラス管の両端に主電極Ｍ１，Ｍ２を封着し、少なくとも一方の主電極Ｍ１に近接して補助電極Ｓを封着してなり、内部に始動補助ガスと共に水銀及びスカンジウム、ナトリウム等の金属ハロゲン化物が封入されている。
又、補助電極Ｓと対向する主電極Ｍ２との間には始動補助抵抗５とバイメタルスイッチ６とを直列に接続した始動補助回路が設けられおり、かつ発光管Ｅと並列に、非線形セラミックコンデンサ１と半導体スイッチ３との直列回路が接続されている。
さらに、前記非線形セラミックコンデンサ１と半導体スイッチ３との直列回路と並列に加熱用抵抗器２（以下Ｒｃ抵抗という）が接続され、かつ半導体スイッチ３と並列に抵抗器４（以下Ｒｓ抵抗という）が接続されている。
【００１４】
そして、電源電圧を印加すると始動補助回路によりパルス電圧が発生し、そのパルスは主電極Ｍ１と補助電極Ｓ及び主電極Ｍ１とＭ２との間にかかる。そして、まず主電極Ｍ１と補助電極Ｓとの間にグロー放電が生じた後、主電極Ｍ１とＭ２との間にアーク放電が生じる。
このように、主電極Ｍ１と補助電極Ｓとの間の狭いギャップから放電が始まるため、１ＫＶ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。
ここで、加熱用抵抗器２はランプ点灯中に非線形セラミックコンデンサ１にかかる電圧を低下させ、又、該コンデンサが約９０℃のキュリー温度を超える際に発生する焦電流を流して、その特性の劣化を防止するため、更にランプ不点時に抵抗が発熱しこの熱を前記コンデンサに伝導して、パルスを停止するための抵抗として機能する。
又、抵抗器４は発生するパルス電圧の位相を揃えるための抵抗として機能する。
【００１５】
【実施例】
次に、具体的な実施例について説明する。
図１に示す回路構成を外球を想定した窒素ガス雰囲気中の容器内に保持し、４００Ｗの水銀灯用安定器を介して、１８０Ｖ，５０Ｈｚの交流電圧を印加した場合の非線形セラミックコンデンサ（ＦＥＣ）の表面温度の経時変化を常温（２５℃）での変化を測定した。
この結果を図３に示す。
【００１６】
ここで、非線形セラミックコンデンサは円板状の直径１６ｍｍ、厚み０．７ｍｍのチタン酸バリウムを主体とする強誘電体セラミック基板の両面に直径１５ｍｍの金属電極膜を形成し、基板の両面中央部よりピン状の端子部を突出して構成している。又、加熱用抵抗器（Ｒｃ抵抗）はリード付の２２ｋΩ（１／４Ｗ定格）のカーボン皮膜抵抗よりなる。
そして、ＦＥＣは図２に示すように、Ｒｃ抵抗の上側、横側及び下側に配置して測定した。
又、ＦＥＣの配置は図４に示す外球内に配置する場合と同様に、Ｒｃ抵抗から３ｍｍの間隔をおいて配置し、かつＲｃ抵抗は発光管の両端の主電極を結ぶ線に対して垂直となるように配置した。
【００１７】
図３から明らかなように、ＦＥＣをＲｃ抵抗の上側に配置することにより、約９０℃以上のキュリー温度以上に達するのに５分以内で可能なことが認められ、この温度を効率的に上昇させることができる。
【００１８】
次に、図５のランプ模式図に示すように、Ｒｃ抵抗に対するＦＥＣの端子部の取付け角度について説明する。
図５に示すＲｃ抵抗の長手方向とＦＥＣの一方の端子部とのなす角度を左右１５〜６０°（±１５〜６０°）の範囲に設定して、パルス電圧の停止時間を測定した。この結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
0003551581.tif 000002
【００２０】
表１から明らかなように、Ｒｃ抵抗に対するＦＥＣの端子部の取付け角度を±３０°に規定することにより、パルス電圧を５分以内の短時間に停止することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係わるメタルハライドランプは少なくとも非線形セラミックコンデンサからなる始動補助回路を有するメタルハライドランプが不点の際に発生するパルスを短時間で停止させることができ、安全性が高く寿命特性が良好なランプを得ることができる。
又、始動電圧が高いランプを比較的低いパルス電圧により起動させることができ、ランプの始動を容易かつ確実と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】本発明に係わるメタルハライドランプの回路構成を示す図である。
【図２】Ｒｃ抵抗のＦＥＣに対する取付け位置を示す説明図である。
【図３】ＦＥＣの温度の経時変化を示す図である。
【図４】同じくランプ上向き点灯の場合のＲｃ抵抗とＦＥＣの取付け位置を示す要部説明図である。
【図５】同じくランプ上向き点灯の場合のＲｃ抵抗とＦＥＣの端子部のなす角度を説明するための模式図である。
【図６】従来のメタルハライドランプの回路構成を示す説明図である。
【図７】先に本発明者が提案した高圧ナトリウムランプの回路構成を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｅ    メタルハライドランプ用発光管
Ｍ１，Ｍ２    主電極
Ｓ    補助電極
１    非線形セラミックコンデンサ（ＦＥＣ）
２        加熱用抵抗器（Ｒｃ）
３        半導体スイッチ
４    抵抗器（Ｒｓ）
５      始動補助抵抗
６    バイメタルスイッチ
【図１】
0003551581.tif 000003
【図２】
0003551581.tif 000004
【図３】
0003551581.tif 000005
【図４】
0003551581.tif 000006
【図５】
0003551581.tif 000007
【図６】
0003551581.tif 000008
【図７】
0003551581.tif 000009