(57)【要約】【課題】  従来の始動器内蔵形高圧放電灯は、ランプが点灯するまでに数秒以上かかる場合において、始動器の誤動作によりスイッチング素子の動作が停止し、正常なランプでありながら不点の状態になるという欠点があった。【解決手段】  外管と口金とを備えた外囲器９内に発光管１と始動器とが収納され、前記発光管１と前記始動器とは並列に接続されている。前記始動器は負特性サーミスタ７と該負特性サーミスタ７に流れる電流を制限するための抵抗６との直列体がスイッチング素子８と並列に接続された第１の並列体を備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外管と口金とを備えてなる外囲器内に始動器と発光管とが収納され、前記始動器と前記発光管とは並列に接続された始動器内蔵形高圧放電灯において、前記始動器は負特性サーミスタと抵抗との直列体がスイッチング素子と並列に接続された第１の並列体を備えることを特徴とする始動器内蔵形高圧放電灯。
【請求項２】
外管と口金とを備えてなる外囲器内に始動器と発光管とが収納され、前記始動器と前記発光管とは並列に接続された始動器内蔵形高圧放電灯において、前記始動器はバイメタルスイッチと抵抗とを並列に接続してなる第２の並列体と、負特性サーミスタとスイッチング素子とを並列に接続してなる第３の並列体とを備えるとともに、前記第２の並列体と前記第３の並列体とは直列に接続されていることを特徴とする始動器内蔵形高圧放電灯。
【請求項３】
外管と口金とを備えてなる外囲器内に始動器と発光管とが収納され、前記始動器と前記発光管とは並列に接続された始動器内蔵形高圧放電灯において、前記始動器は負特性サーミスタと抵抗との直列体がスイッチング素子と並列に接続された第１の並列体と、バイメタルスイッチと抵抗とを並列に接続してなる第２の並列体とを備えるとともに、前記第１の並列体と前記第２の並列体とは直列に接続されていることを特徴とする始動器内蔵形高圧放電灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は外管と口金とを備えてなる外囲器内に始動器を内蔵した始動器内蔵形高圧放電灯に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光管に透光性アルミナセラミックを用いた高圧ナトリウムランプや、透明石英管を用いた高圧水銀ランプあるいはメタルハライドランプは効率が優れていることから、工場照明や道路照明等の用途に広く使用されている。
【０００３】
ところで、高圧水銀ランプはランプの始動に高電圧パルスを必要としないが、高圧ナトリウムランプやメタルハライドランプは、ランプの始動に高電圧パルスを必要とするのが一般的である。特に、近年商品化された発光管に透光性アルミナセラミックを用いた、いわゆるセラミックメタルハライドランプにおいては、発光管に始動用補助電極を設けることが難しく、始動のために高電圧パルスを必要とする。
【０００４】
ランプ始動時に高電圧パルスを発光管両端に印加する方法としては、パルス発生装置を内蔵した安定器を用いる方法と、ランプ外囲器内に始動器を内蔵した始動器内蔵形ランプを用いる方法とがある。前者はパルス発生装置を内蔵した専用の安定器が必要であるのに対して、後者は最も広く普及している安価な高圧水銀ランプ用安定器で点灯できるという利点がある。そのため、高圧ナトリウムランプにおいては始動器内蔵形のランプが一般に普及している。また、最近ではセラミックメタルハライドランプにおいても始動器内蔵形とするのが一般化されつつある。
【０００５】
ところで、始動器内蔵形高圧放電灯の例としては図４に示すような特許文献１に記載のものが知られている。図４において、１は発光管、１２は抵抗、４はバイメタルスイッチ、７は負特性サーミスタ、８はたとえばグロー管のようなスイッチング素子、９は外囲器である。そして、抵抗１２およびバイメタルスイッチ４はスイッチング素子８と負特性サーミスタ７との並列回路と直列に接続され、これら４個の部品で始動器を形成している。ここで、負特性サーミスタとは温度が上がれば抵抗値が減少する素子のことである。なお、バイメタルスイッチ４はランプ非点灯時には閉じており、ランプが点灯すると発光管からの熱で開となるように付設されている。このランプの正常に点灯する場合と正常に点灯しない場合の動作原理は次のとおりである。
【０００６】
＜ランプが正常に点灯する場合＞
安定器を介して交流電圧が口金端子ａ及びｂに印加されると、スイッチング素子８が動作して、始動器に流れる電流の値はスイッチング素子接点の開閉に応じて増加と減少を繰り返し、その結果チョークからなる安定器（図示せず）の両端に高電圧パルスが発生する。安定器の両端に発生した高電圧パルスは口金端子ａ及びｂを介して発光管１の両端の電極に印加され、ランプは点灯する。ランプが点灯すると発光管からの熱でバイメタルスイッチ４は開状態となり、前記始動器の動作は停止する。
【０００７】
＜ランプが正常に点灯しない場合＞
ランプが正常に点灯しない場合、例えば発光管の始動電圧が上昇し、ランプが不点状態になった場合の動作原理は次のとおりである。安定器を介して交流電圧が口金端子ａ及びｂに印加されると、スイッチング素子８が動作して、前記始動器に流れる電流の値はスイッチング素子接点の開閉に応じて増加と減少を繰り返し、その結果チョークからなる安定器（図示せず）の両端に高電圧パルスが発生する。安定器の両端に発生した高電圧パルスは発光管１の両端の電極に印加されるが、発光管の始動電圧が高いためランプは点灯しない。ランプが点灯しないと始動器には電流が流れ続けるため、その電流による自己発熱により負特性サーミスタ７は温度が上がり、抵抗値が減少する。負特性サーミスタ７の抵抗値が減少するとスイッチング素子８に加わる電圧値が低下する。スイッチング素子８に加わる電圧値がある値以下になるとスイッチング素子の動作は停止する。すなわち、発光管が何らかの原因で始動不良となった場合には、ある一定時間経過後、スイッチング素子の動作は停止し、高電圧パルスの発生は自動的に停止する。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２５００７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図４に示す従来の始動器内蔵形高圧放電灯において、正常なランプでも次のような始動器に起因する誤動作により、ランプが不点状態になるという欠点があった。
【００１０】
＜誤動作１＞
ランプが正常な場合でも、スイッチング素子８の動作のタイミングによっては負特性サーミスタ７の抵抗値が低下してスイッチング素子８が不動作状態になることがあった。すなわち、負特性サーミスタの抵抗値は流れる電流による自己発熱により電圧印加後数秒以内の短時間で低下するので、ランプが点灯するまでに数秒以上かかる場合にはランプが点灯しないままスイッチング素子８の動作は停止してしまうことになる。スイッチング素子８の動作が停止するとランプは点灯できず不点の状態となる。このように、ランプ外囲器内に内蔵した始動器に起因する誤動作で、正常なランプが点灯できないという問題があった。
【００１１】
＜誤動作２＞
ランプが正常な場合でも、ランプ再始動時に発光管１の温度が充分下がっていない状態ではランプの始動電圧が高いのでバイメタルスイッチ４が閉じると、スイッチング素子８が動作してもランプは点灯しない。そのため、ランプが不点の状態となり、負特性サーミスタ７の抵抗値が低下し、スイッチング素子８の動作は停止する。スイッチング素子８の動作が停止するとランプは点灯できず不点となる。このように、ランプ外囲器内に内蔵した始動器に起因する誤動作で、正常なランプが再始動できないという問題があった。
【００１２】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、上述した始動器に起因する誤動作を生じない始動器内蔵形高圧放電灯を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１記載の発明は、外管と口金とを備えてなる外囲器内に始動器と発光管とが収納され、前記始動器と前記発光管とは並列に接続された始動器内蔵形高圧放電灯において、前記始動器は負特性サーミスタと抵抗との直列体がスイッチング素子と並列に接続された第１の並列体を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、外管と口金とを備えてなる外囲器内に始動器と発光管とが収納され、前記始動器と前記発光管とは並列に接続された始動器内蔵形高圧放電灯において、前記始動器はバイメタルスイッチと抵抗とを並列に接続してなる第２の並列体と、負特性サーミスタとスイッチング素子８とを並列に接続してなる第３の並列体とを備えるとともに、前記第２の並列体と前記第３の並列体とは直列に接続されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、外管と口金とを備えてなる外囲器内に始動器と発光管とが収納され、前記始動器と前記発光管とは並列に接続された始動器内蔵形高圧放電灯において、前記始動器は負特性サーミスタと抵抗との直列体がスイッチング素子と並列に接続された第１の並列体と、バイメタルスイッチと抵抗とを並列に接続してなる第２の並列体とを備えるとともに、前記第１の並列体と前記第２の並列体とは直列に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、始動器を構成する第１の並列体において、負特性サーミスタと抵抗とが直列に接続されているので、負特性サーミスタに流れる電流の大きさを抵抗により制御できる。その結果、負特性サーミスタの抵抗値が低下するまでの時間が自由に設定でき、従来の始動器内蔵形高圧放電灯の欠点となっていた、ランプが点灯するまでに数秒以上かかる場合において、スイッチング素子の動作が停止するという誤動作、すなわち前記の誤動作１を防止できる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、始動器はバイメタルスイッチと並列に抵抗を接続してなる第２の並列体とスイッチング素子８と並列に負特性サーミスタ７を接続してなる第３の並列体とを直列に接続しているので、バイメタルと並列に接続した抵抗の発熱を利用してバイメタルを加熱でき、ランプ再始動時のバイメタルの復帰時間を自由に設定できる。これにより従来の始動器内蔵形高圧放電灯の欠点であった、発光管の温度が充分に下がっていない状態でバイメタル４が閉じて負特性サーミスタ７の抵抗値が低下し、スイッチング素子８の動作が停止するという誤動作、すなわち前記の誤動作２を防止できる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、始動器は負特性サーミスタと抵抗との直列体がスイッチング素子と並列に接続された第１の並列体と、バイメタルスイッチと抵抗とを並列に接続してなる第２の並列体とを直列に接続しているので、バイメタルと並列に接続した抵抗の発熱を利用してバイメタルを加熱でき、ランプ再始動時のバイメタルの復帰時間を自由に設定できるとともに、負特性サーミスタに流れる電流の大きさを抵抗により制御できる。これにより従来の始動器内蔵形高圧放電灯の欠点であった、発光管の温度が充分に下がっていない状態でバイメタル４が閉じて負特性サーミスタ７の抵抗値が低下し、スイッチング素子の動作が停止するという誤動作、すなわち前記の誤動作２及びランプが点灯するまでに数秒以上かかる場合において、スイッチング素子の動作が停止するという誤動作、すなわち前記の誤動作１の両方を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を図により説明する。図１は本発明の始動器内蔵形高圧放電灯の第1の実施形態を示す回路構成図である。図１において、９は外管と口金とを備えてなる外囲器で、その内部にはその両端部に電極を備えた発光管１が電気導入線ａ及びｂと接続し、固定されている。さらに電気導入線ａ及びｂとの間には発光管１と並列に始動器が接続されている。
【００２０】
始動器はスイッチング素子８と並列に、負特性サーミスタ７と抵抗６との直列体が接続された第１の並列体と、該第１の並列体と直列に接続された抵抗５と、該抵抗５と直列に接続されたバイメタルスイッチ４と該バイメタルスイッチ４と直列に接続されたフィラメント抵抗１０とから構成されている。ここで、負特性サーミスタとは温度が上がれば抵抗値が低下する素子のことである。例えば、室温２５℃では約１０ＫΩであるが２５０℃では約５５Ωであるような特性を持つものが負特性サーミスタとして使用できる。
【００２１】
始動器において、抵抗６は負特性サーミスタ７に流れる電流を調整するためのものである。この抵抗６により、負特性サーミスタ７に流れる電流の大きさを制御して自己発熱により負特性サーミスタ７の抵抗値が低下するまでの時間を調整する。これにより、ランプの点灯に数秒以上かかる場合でも、確実にランプを始動させることができる。さらに、抵抗５はスイッチング素子８に流れる電流を調整するためのものである。この抵抗５により、ランプ始動時にスイッチング素子８に流れる電流を制限し、高電圧パルスの高さを調整できる。バイメタルスイッチ４はランプ非点灯時は閉じており、ランプ点灯後は発光管からの熱で開となるように付設されている。これにより、ランプ点灯中は始動器が動作しないので、余分な高電圧パルスの発生を防止できる。
【００２２】
図２は本発明の始動器内蔵形高圧放電灯の第２の実施形態を示す回路構成図である。図２において、９は外管と口金とを備えてなる外囲器で、その内部にはその両端部に電極を備えた発光管１が電気導入線ａ及びｂと接続し、固定されている。さらに電気導入線ａ及びｂとの間には発光管１と並列に始動器が接続されている。
【００２３】
始動器はスイッチング素子８と並列に負特性サーミスタ７が接続された第３の並列体と、該第３の並列体と直列に接続された抵抗５と、該抵抗５と直列に接続されたバイメタルスイッチ４と抵抗３とを並列に接続してなる第２の並列体と、該第２の並列体と直列に接続されたフィラメント抵抗１０とから構成されている。ここで、負特性サーミスタとは温度が上がれば抵抗値が低下する素子のことである。例えば、室温２５℃では約１０ＫΩであるが２５０℃では約５５Ωであるような特性を持つものが負特性サーミスタとして使用できる。
【００２４】
始動器において、バイメタルスイッチ４と並列に接続する抵抗３は、ランプ点灯中にバイメタルスイッチ４を加熱するためのものである。この抵抗３の働きにより、ランプ再始動時に発光管が充分に冷却され、ランプが始動可能となった状態でバイメタルスイッチ４が復帰するので、ランプを確実に再始動させることができる。さらに、抵抗５はスイッチング素子８に流れる電流を調整するためのものである。この抵抗５により、ランプ始動時にスイッチング素子８に流れる電流を制限し、高電圧パルスの高さを調整できる。バイメタルスイッチ４はランプ非点灯時は閉じており、ランプ点灯後は発光管からの熱で開となるように付設されている。
【００２５】
図３は本発明の始動器内蔵形高圧放電灯の第３の実施形態を示す回路構成図である。図３において、９は外管と口金とを備えてなる外囲器で、その内部にはその両端部に電極を備えた発光管１が電気導入線ａ及びｂと接続し、固定されている。さらに電気導入線ａ及びｂとの間には発光管１と並列に始動器が接続されている。
【００２６】
始動器はスイッチング素子８と並列に、負特性サーミスタ７と抵抗６との直列体が接続された第１の並列体と、該第１の並列体と直列に接続された抵抗５と、該抵抗５と直列に接続されたバイメタルスイッチ４と抵抗３とを並列に接続してなる第２の並列体と、該第２の並列体と直列に接続されたフィラメント抵抗１０とから構成されている。ここで、負特性サーミスタとは温度が上がれば抵抗値が低下する素子のことである。例えば、室温２５℃では約１０ＫΩであるが２５０℃では約５５Ωであるような特性を持つものが負特性サーミスタとして使用できる。
【００２７】
始動器において、抵抗６は負特性サーミスタ７に流れる電流を調整するためのものである。この抵抗６により、負特性サーミスタ７に流れる電流の大きさを制御して自己発熱により負特性サーミスタ７の抵抗値が低下するまでの時間を調整する。これにより、ランプの点灯に数秒以上かかる場合でも、確実にランプを始動させることができる。
【００２８】
始動器において、バイメタルスイッチ４と並列に接続する抵抗３は、ランプ点灯中にバイメタルスイッチ４を加熱するためのものである。この抵抗３の働きにより、ランプの再始動時に発光管が充分に冷却され、始動可能となった状態でバイメタルスイッチ４が復帰するので、ランプを確実に再始動させることがきる。さらに、抵抗５はスイッチング素子８に流れる電流を調整するためのものである。この抵抗５により、ランプの始動時にスイッチング素子８に流れる電流を制限し、高電圧パルスの高さを調整できる。バイメタルスイッチ４はランプの非点灯時は閉じており、ランプの点灯後は発光管からの熱で開となるように付設されている。
【００２９】
なお、第１、２及び３のそれぞれの実施形態において、スイッチング素子としてはグロー管、非線形セラミックコンデンサー、バイメタルスイッチあるいは半導体スイッチ等を用いることができる。また、始動器を構成する部品の一部は口金内に配置しても良い。さらに、発光管の始動性を良くするために、発光管に近接して始動補助導体を付設しても良い。始動器において、フィラメント抵抗１０は発光管がスローリークを発生した場合に生じる可能性のある安定器に対する過電流負荷を防止するためのものである。安定器に対する過電流負荷を防止するフィラメント抵抗１０の動作原理については特開昭５５−１２４９４１号公報に詳しく述べられている。なお、フィラメント抵抗１０は 必ずしも使用しなくて良い。さらに、外管内は真空にすることにより発光管からの熱損失が抑制されるが、窒素ガスあるいはアルゴンガス等の不活性ガスを封入することもできる。
【実施例】
【００３０】
次に実施例について説明する。なお、実施例ではスイッチング素子８としてグロー管を使用しているので、以後の説明ではスイッチング素子８はグロー管８として説明する。
【００３１】
＜実施例１＞
ランプの大きさが３６０Ｗのセラミックメタルハライドランプの実施例について説明する。
図１において、発光管１は透光性アルミナ管からなり、内部には水銀、始動用希ガス及びメタルハライドが封入されている。外管と口金（図示せず）とを備えてなる外囲器９内には発光管１と並列に、第１の並列体と、抵抗５と、バイメタルスイッチ４と、フィラメント抵抗１０とを備えてなる始動器が接続されている。第１の並列体はグロー管８と並列に抵抗６と負特性サーミスタ７との直列体が接続されている。そして、外管内は高真空に保持されている。このランプは高圧水銀灯用のチョーク式安定器と組み合わせて点灯できる。
【００３２】
バイメタルスイッチ４はランプ非点灯時には閉状態、ランプ点灯後は開状態となるように付設されている。抵抗５はグロー管８に流れる電流を制御するためのもので、約３００Ωの抵抗値を有する。第１の並列体を構成する抵抗６は負特性サーミスタ７に流れる電流を制御するためのもので、約７００Ωの抵抗値を有する。負特性サーミスタ７は温度が上がれば抵抗値が小さくなる特性を有し、例えば室温２５℃では約１０ＫΩの抵抗値であるが、２５０℃になると抵抗値は約５５Ωに低下する。次にこのランプを４００Ｗ高圧水銀灯用のチョーク式安定器と組み合わせて点灯した時の、ランプが正常に点灯する場合と点灯しない場合について始動器の動作原理を説明する。
【００３３】
＜ランプが正常に点灯する場合＞
安定器（図示せず）を介して交流電圧が口金端子ａ及びｂに印加されると、スイッチング素子８が動作して、始動器に流れる電流の値はスイッチング素子接点の開閉に応じて増加と減少を繰り返し、その結果チョークからなる安定器（図示せず）の両端に高電圧パルスが発生する。安定器で発生した高電圧パルスは電流導入線ａ、ｂを介して発光管両端の電極間に印加される。電源投入時は負特性サーミスタ７の抵抗値は数１０ｋΩあり、ランプが正常な状態ではこの高電圧パルスでランプは点灯する。ランプが点灯すると、発光管からの熱でバイメタルスイッチ４は開状態となり、始動器は電源から切り離され、パルスの発生は停止する。
【００３４】
次に実験データの一例を表１に示す。実験に用いたランプは約６０００時間点灯後の、始動に１〜４秒を要するやや始動性の悪くなった３６０Ｗセラミックメタルハライドランプの発光管を使用した。実験に用いたランプは実施例１及び従来例とは始動器の構成が異なるだけで、発光管は同じものを使用した。また、ランプを点灯するための安定器には４００Ｗ高圧水銀灯用の２００Ｖ用チョーク式安定器を使用した。
【００３５】
表１は電源投入後、ランプが正常に点灯したかどうかをランプの個数で示している。表１から分かるように、実施例１のランプでは試験した２０個のランプ全てが正常に点灯した。これに対して、図４の始動器で構成した従来例のランプでは試験した２０個のランプのうち９個はランプが点灯するまでにグロー管８の動作が停止し、正常に点灯しなかった。すなわち、実施例１のランプは始動器の誤動作による不点率が０％であるのに対し、従来例のランプの不点率は４５％であった。
【００３６】
ランプ点灯後は前記始動器の両端に印加される電圧が発光管１の両端に印加される電圧、すなわちランプ電圧となるので、グロー管８は印加される電圧が低くなり動作は停止する。グロー管８の動作が停止すると高電圧パルスは発生しなくなる。以上のとおり実施例１のランプは、約６０００時間点灯した始動に数秒以上を要するランプにおいても、負特性サーミスタ７に流れる電流を抵抗６により調整して負特性サーミスタ７の抵抗値が低下するまでの時間を遅らせているので、ランプを確実に始動させることができる。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
＜ランプが点灯しない場合＞
ランプが点灯しない場合には、電源投入後、安定器を介してグロー管８に電圧が印加され続ける。その結果、グロー管８に並列に接続されている負特性サーミスタ７は電流調整用の抵抗６を介して電流が流れ、自己発熱により抵抗値が低下する。負特性サーミスタ７の抵抗値が低下するとグロー管８に印加される電圧が低下する。電源投入後、ある一定時間経過後、グロー管８にはグロー放電を維持するに必要な電圧が印加されなくなり、グロー管８の動作は停止する。グロー管８の動作が停止すると高電圧パルスは発生しなくなる。
【００３９】
ランプが点灯しない場合は、バイメタルスイッチ４は閉じたままの状態に維持されるので、フィラメント抵抗１０、グロー管８への電流制限用の抵抗５、負特性サーミスタ７への電流調整用の抵抗６、負特性サーミスタ７およびグロー管８からなる始動器に電流は流れ続ける。しかし、抵抗５、抵抗６及び負特性サーミスタ７を介して電流は流れるので、電流値は約０．１Ａ程度の値に規制される。これにより、無駄な電力消費が抑えられる。
【００４０】
以上のように、実施例１の始動器内蔵形高圧放電灯はランプが正常に点灯しない場合、電源投入後一定時間内に高電圧パルスは自動的に停止するので、寿命末期に不点となったランプを交換する際に感電の恐れがなく、安全性の高いランプである。
【００４１】
＜実施例２＞
ランプの大きさが３６０Ｗのセラミックメタルハライドランプの実施例について説明する。図２において、発光管１は透光性アルミナ管からなり、内部には水銀、始動用希ガス及びメタルハライドが封入されている。外管と口金（図示せず）とを備えてなる外囲器９内には発光管１と並列に、バイメタルスイッチ４と抵抗３とを並列に接続した第２の並列体と、グロー管８と負特性サーミスタ７とを並列に接続した第３の並列体と、抵抗５とを備えてなる始動器が接続されている。そして、外管内は高真空に保持されている。このランプは高圧水銀灯用のチョーク式安定器と組み合わせて点灯できる。
【００４２】
バイメタルスイッチ４はランプ非点灯時には閉状態、ランプ点灯後は開状態となるように付設されている。抵抗３はバイメタルスイッチ４を加熱するためのもので、約１０ＫΩの抵抗値を有する。抵抗５はグロー管８に流れる電流を制御するためのもので、約３００Ωの抵抗値を有する。負特性サーミスタ７は温度が上がれば抵抗値が小さくなる特性を有し、例えば室温２５℃では約１０ＫΩの抵抗値であるが、２５０℃になると抵抗値は約５５Ωに低下する。次にこのランプを４００Ｗ高圧水銀灯用のチョーク式安定器と組み合わせて点灯した時の、ランプが正常に点灯する場合と点灯しない場合について始動器の動作原理を説明する。
【００４３】
＜ランプが正常に点灯する場合＞
安定器（図示せず）を介して交流電圧が口金端子ａ及びｂに印加されると、スイッチング素子８が動作して、始動器に流れる電流の値はスイッチング素子接点の開閉に応じて増加と減少を繰り返し、その結果チョークからなる安定器（図示せず）の両端に高電圧パルスが発生する。安定器で発生した高電圧パルスは電流導入線ａ、ｂを介して発光管両端の電極間に印加される。電源投入時は負特性サーミスタ７の抵抗値は数１０ｋΩあり、ランプが正常な状態ではこの高電圧パルスでランプは点灯する。
【００４４】
ランプが点灯すると、発光管からの熱でバイメタルスイッチ４が開状態となり、始動器には抵抗３を介して電流が流れつづける。しかしながら、抵抗３が前記始動器に流れる電流を２０ｍＡ程度の微少なものに制限する。ゆえに、ランプ点灯中に始動器で消費される電力は２〜３Ｗであり、効率にはほとんど影響しない。ランプ点灯後は始動器にはランプ両端の電極間に加わる電圧、すなわちランプ電圧が印加されることになるので、もはやグロー管８は動作しなくなり、高電圧パルスは停止する。
【００４５】
ランプ点灯中は、バイメタルスイッチ４は高温になった発光管１と抵抗３との両方からの輻射熱を受ける。そのため、ランプ消灯時のバイメタルスイッチ４の冷却速度は抵抗３を有しない従来ランプに比べて遅くなる。一旦ランプを消灯して次に点灯する場合、すなわち、ランプ再始動時に抵抗３を有しない従来ランプではバイメタルスイッチ４の温度が下がり、接点が閉となったとき始動器は動作するが、発光管の温度が充分下がっていない可能性がある。発光管の温度が充分下がっていないと発光管の始動電圧が高く、ランプが確実に再始動しない。
【００４６】
ランプが再始動しないと始動器には電圧が印加されたままになるので、負特性サーミスタは自己発熱で温度が上がり、抵抗値が小さくなる。負特性サーミスタの抵抗値が小さくなるとその部分での電圧降下が小さくなり、グロー管８に加わる電圧も小さくなる。グロー管８に加わる電圧が小さくなるとグロー管８は動作を停止し、高電圧パルスの発生は停止する。高電圧パルスの発生が停止するとランプは点灯しない。
【００４７】
これに対して、本発明の実施例２のランプでは、前述のとおりランプ消灯時のバイメタルスイッチ４の冷却速度が遅いので、バイメタルスイッチ４の温度が下がり接点が閉となったとき、発光管の温度も充分下がり始動電圧も低くなっているのでランプは確実に再始動できる。
【００４８】
次に実験データの一例を表２に示す。実験に用いたランプは約６０００時間点灯したランプから取り出した発光管を使用した。すなわち、実験に用いたランプは実施例２及び従来例とは始動器の構成が異なるだけで、発光管は同じものを使用した。また、ランプを点灯するための安定器には４００Ｗ高圧水銀灯用の２００Ｖ用チョーク式安定器を使用した。表２はランプを安定に点灯させた状態から電源を切ってランプを消灯させ、直ちに電源を入れ、ランプが再始動するかどうかをランプの個数で示している。
【００４９】
【表２】
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【００５０】
表２において実施例２のランプは試験個数２０個のランプ全てが正常に再始動できたことを示している。これに対して、抵抗３を備えていない従来例のランプでは試験個数２０個のうち4個が再始動しなかった。すなわち、実施例２のランプは始動器の誤動作による再始動時の不点率が０％であるのに対し、従来例のランプの不点率は２０％であった。以上のように、実施例２の始動器内蔵形高圧放電灯は、確実にランプを再始動させることができる。
【００５１】
＜ランプが正常に点灯しない場合＞
ランプが正常に点灯しない場合には、電源投入後、安定器を介してグロー管８に電圧が印加され続ける。その結果、グロー管８に並列に接続されている負特性サーミスタ７には電流が流れ、負特性サーミスタ７は自己発熱により抵抗値が低下する。負特性サーミスタの抵抗値が低下するとグロー管８に印加される電圧も低下する。電源投入後、ある一定時間経過後、グロー管８にはグロー放電を維持するに必要な電圧が印加されなくなり、グロー管８の動作は停止する。グロー管８の動作が停止すると高電圧パルスは発生しなくなる。
【００５２】
ランプが正常に点灯しない場合は、バイメタルスイッチ４は閉じたままの状態に維持されるので、フィラメント抵抗１０、グロー管８への電流制限用の抵抗５、負特性サーミスタ７およびグロー管８からなる始動器に電流は流れ続ける。しかし、抵抗５及び負特性サーミスタ７を介して電流は流れるので、電流値は約０．３Ａ〜０．４Ａの値に規制される。これにより、無駄な電力消費が抑えられる。
【００５３】
以上のように、実施例２の始動器内蔵形高圧放電灯はランプが正常に点灯しない場合、電源投入後一定時間内に高電圧パルスは自動的に停止するので、寿命末期に不点となったランプを交換する際に感電の恐れがなく、安全性の高いランプである。
【００５４】
＜実施例３＞
ランプの大きさが３６０Ｗのセラミックメタルハライドランプの実施例について説明する。図３において、発光管１は透光性アルミナ管からなり、内部には水銀、始動用希ガス及びメタルハライドが封入されている。外管と口金（図示せず）とを備えてなる外囲器９内にはスイッチング素子８と並列に、負特性サーミスタ７と抵抗６との直列体が接続された第１の並列体と抵抗５と、バイメタルスイッチ４と抵抗３とを並列に接続した第２の並列体とフィラメント抵抗１０とを備えてなる始動器が接続されている。そして、外管内は高真空に保持されている。このランプは高圧水銀灯用のチョーク式安定器と組み合わせて点灯できる。
【００５５】
バイメタルスイッチ４はランプ非点灯時には閉状態、ランプ点灯後は開状態となるように付設されている。抵抗３はバイメタルスイッチ４を加熱するためのもので、約１０ＫΩの抵抗値を有する。抵抗５はグロー管８に流れる電流を制御するためのもので、約３００Ωの抵抗値を有する。抵抗６は負特性サーミスタ７に流れる電流を制御するためのもので、約７００Ωの抵抗値を有する。負特性サーミスタ７は温度が上がれば抵抗値が小さくなる特性を有し、例えば室温２５℃では約１０ＫΩの抵抗値であるが、２５０℃になると抵抗値は約５５Ωに低下する。次にこのランプを４００Ｗ高圧水銀灯用のチョーク式安定器と組み合わせて点灯した時の、ランプが正常に点灯する場合と点灯しない場合について始動器の動作原理を説明する。
【００５６】
＜ランプが正常に点灯する場合＞
安定器（図示せず）を介して交流電圧が口金端子ａ及びｂに印加されると、スイッチング素子８が動作して、始動器に流れる電流の値はスイッチング素子接点の開閉に応じて増加と減少を繰り返し、その結果チョークからなる安定器（図示せず）の両端に高電圧パルスが発生する。安定器で発生した高電圧パルスは電流導入線ａ、ｂを介して発光管両端の電極間に印加される。電源投入時は負特性サーミスタ７の抵抗値は数１０ｋΩあり、ランプが正常な状態ではこの高電圧パルスでランプは点灯する。
【００５７】
ランプが点灯すると、発光管からの熱でバイメタルスイッチ４が開状態となり、始動器には抵抗３を介して電流が流れつづける。しかしながら、抵抗３が前記始動器に流れる電流を２０ｍＡ程度の微少なものに制限する。ゆえに、ランプ点灯中に始動器で消費される電力は２〜３Ｗであり、効率にはほとんど影響しない。ランプ点灯後は前記始動器の両端に印加される電圧が発光管１の両端に印加される電圧、すなわちランプ電圧となるので、グロー管は印加される電圧が低くなり動作は停止する。グロー管８の動作が停止すると高電圧パルスは発生しなくなる。
【００５８】
実施例３のランプは、約６０００時間点灯し、始動に数秒以上を要するランプにおいても、負特性サーミスタ７に流れる電流を電流調整用抵抗６により調整して負特性サーミスタ７の抵抗値が低下するまでの時間を遅らせているので、ランプを確実に始動できる。さらに、実施例３のランプでは、前述のとおりランプ消灯時のバイメタルスイッチ４の冷却速度が遅いので、ランプの再始動時にバイメタルスイッチ４の温度が下がり接点が閉となった時、発光管の温度も充分下がり始動電圧も低くなっているのでランプは確実に再始動できる。
【００５９】
次に実験データの一例を表３及び表４に示す。実験に用いたランプは約６０００時間点灯したランプから取り外した発光管を使用した。実施例３のランプと従来例のランプとは始動器の構成が異なるだけで、発光管は同じものを使用した。この発光管は約６０００時間の点灯により始動に１〜４秒を要するやや始動性の悪くなったものである。また、ランプを点灯するための安定器には４００Ｗ高圧水銀灯用の２００Ｖ用チョーク式安定器を使用した。
【００６０】
表３は電源投入後、ランプが正常に点灯したかどうかをランプの個数で示している。表３から分かるように、実施例３のランプでは試験した２０個のランプ全てが正常に点灯した。これに対して、図４の始動器で構成した従来例のランプでは試験した２０個のうち９個はランプが点灯するまでにグロー管の動作が停止し、正常に点灯しなかった。
【００６１】
次に同じランプを用いて、ランプを安定に点灯させた状態から電源を切ってランプを消灯させ、直ちに電源を入れ、ランプが再始動するかどうかの再始動試験を行った。表４に再始動試験の結果を示す。
【００６２】
表４において実施例３のランプは試験個数２０個のランプ全てが正常に再始動できたことを示している。これに対して、抵抗３を備えていない従来例ランプでは試験個数２０個のうち４個が再始動しなかった。すなわち、実施例３のランプは始動器の誤動作による再始動時の不点率が０％であるのに対し、従来例のランプの不点率は２０％であった。
【００６３】
【表３】
2006040671.tif 000005
【００６４】
【表４】
2006040671.tif 000006
【００６５】
以上のように、実施例３の始動器内蔵形高圧放電灯は、始動に数秒以上を要するランプにおいても、確実にランプを始動させることができるとともに、確実にランプを再始動させることができる。すなわち、前述の始動器に起因する誤動作１及び誤動作２の両方を防止することができる。
【００６６】
＜ランプが点灯しない場合＞
ランプが点灯しない場合には、電源投入後、安定器を介してグロー管８に電圧が印加され続ける。その結果、グロー管８に並列に接続されている負特性サーミスタ７は電流調整用の抵抗６を介して電流が流れ、自己発熱により抵抗値が低下する。負特性サーミスタ７の抵抗値が低下するとグロー管８に印加される電圧も低下する。電源投入後、ある一定時間経過後、グロー管８にはグロー放電を維持するに必要な電圧が印加されなくなり、グロー管８の動作は停止する。グロー管８の動作が停止すると高電圧パルスは発生しなくなる。
【００６７】
ランプが点灯しない場合は、バイメタルスイッチ４は閉じたままの状態に維持されるので、フィラメント抵抗１０、グロー管８への電流制限用の抵抗５、負特性サーミスタ７への電流調整用の抵抗６、負特性サーミスタ７およびグロー管８からなる始動器に電流は流れ続ける。しかし、抵抗５、抵抗６及び負特性サーミスタ７を介して電流は流れるので、電流値は約０．１Ａ程度の値に規制される。これにより、無駄な電力消費が抑えられる。
【００６８】
以上のように、実施例３の始動器内蔵形高圧放電灯はランプが点灯しない場合、電源投入後一定時間内に高電圧パルスは自動的に停止するので、寿命末期に不点となったランプを交換する際に感電の恐れがなく、安全性の高いランプである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第1の実施の形態にかかる始動器内蔵形高圧放電灯を示す回路構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態にかかる始動器内蔵形高圧放電灯を示す回路構成図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態にかかる始動器内蔵形高圧放電灯を示す回路構成図である。
【図４】従来の始動器内蔵形高圧放電灯の一例を示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００７０】
１    発光管
３    抵抗
４    バイメタルスイッチ
５    抵抗
６    抵抗
７    負特性サーミスタ
８    スイッチング素子
９    外囲器
【図１】
2006040671.tif 000007
【図２】
2006040671.tif 000008
【図３】
2006040671.tif 000009
【図４】
2006040671.tif 000010