説明

メタルハライドランプ

【課題】 セラミック発光管に封入する始動用希ガスの圧力を低下させることなく、高ワットなメタルハライドランプにあっても、その始動電圧を低下させることが可能なメタルハライドランプを提供する。
【解決手段】 メタルハライドランプは、一対の電極をもち、金属ハロゲン化物を封入したセラミック発光管1と、セラミック発光管1を始動するための始動器10と、セラミック発光管1に接触して配置した近接導体11と、セラミック発光管1、始動器10および近接導体11を収容する外管バルブ2とを備える。近接導体11は、前記一対の電極とは電気的に絶縁されており、かつ、セラミック発光管1に沿って前記一対の電極間に渡り複数の線条を有するように構成される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はメタルハライドランプに係り、特に低電圧始動形のセラミックメタルハライドランプに関するものである。
【背景技術】
【0002】
メタルハライドランプは、発光管内に水銀、希ガスのほかに発光金属をハロゲン化合物の形で封入し、これにより効率、演色性等を改善したランプである。このメタルハライドランプは、ハロゲン化合物が封入されていることから、始動性が悪く、始動のために高いパルス電圧を印加する方法が用いられてきている。この始動性を向上させ、低い始動電圧で確実に、かつ、短時間に始動させることが電極の消耗を防ぎ、また、光束維持率を高める上で重要である。
【0003】
このため、石英ガラスからなる発光管を用いたメタルハライドランプでは、従来、始動補助極が多く用いられてきている。しかし近年、ランプの効率を高めるために、耐熱性の高いセラミックスを用いたセラミックメタルハライドランプが用いられるようになると、石英ガラスに比べてアルミナ等のセラミックスは熱伝導率が高いために電極封止部近傍の形状を小さく設計することとなり、そのために、始動補助極を設けることが困難となっている。そこで、ランプの始動性を高めるために、始動補助極に代わる手段として、近接導体を設けることが検討されている。例えば、非特許文献1には、一般照明用150Wセラミック発光管メタルハライドランプの発光管に近接導体を取り付けた例が示されている。また、特許文献1には、メタルハライドランプの発光管に近接または接触して近接導体を配置した例が示されている。
【非特許文献1】平成10年度照明学会第31回全国大会、No.32、「一般照明用150Wセラミック発光管メタルハライドランプの検討」
【特許文献1】特開平10−294085号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、メタルハライドランプは、高ワットになるにつれて電極間距離が長くなり、ますます始動性が悪くなる。そこで、始動性を改善するために、ランプ始動時に高電圧を印加することが考えられる。しかし、低電圧始動形のセラミックメタルハライドランプを始動するために高電圧を利用することは、ランプに悪影響を与えるのみならず、本来、高いパルス電圧を必要としない水銀ランプ用に開発された安定器にも大きなリスクを負わせることとなり、好ましくない。したがって、高ワットのセラミックメタルハライドランプでは、低いパルス電圧で始動することができる近接導体が特に重要となる。また、一方で、発光管内に封入する始動用希ガスの圧力を低くすることが、電極間距離の長いランプの始動電圧を低くすることは良く知られているが、始動用希ガスの圧力を低くすることは同時に電極の消耗を高めることも良く知られている。
【0005】
従って本発明の目的は、セラミック発光管に封入する始動用希ガスの圧力を低下させることなく、高ワットなメタルハライドランプにあっても、その始動電圧を低下させることが可能なメタルハライドランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的は、一対の電極をもち、金属ハロゲン化物を封入したセラミック発光管と、前記セラミック発光管を始動するための始動器と、前記セラミック発光管に接触して配置した近接導体と、前記セラミック発光管、前記始動器および前記近接導体を収容する外管バルブとを備えたメタルハライドランプであって、前記近接導体が前記一対の電極とは電気的に絶縁されており、かつ、前記発光管に沿って前記一対の電極間に渡り複数の線条を有するように構成されたメタルハライドランプにより、達成される。ここで、本発明では、近接導体を電極と電気的に絶縁することにより、発光管内部にナトリウムハロゲン化物を封入した場合においても、ホトエレクトロンに起因するナトリム金属の漏出を防止することが出来る。また、発光管に沿って電極間に渡り近接導体を設けることにより、電位勾配の急峻な一端の電極近傍で生じる微放電を効率的に他端の電極まで誘導することが出来、従って、低い始動用パルス電圧で始動させることが可能となる。さらに、近接導体が複数の線条を有することにより、確率的に発生し、また、確率的に消滅する微放電とその進展をより確実に電極間の放電へと伸張させることが可能となり、結果的に、より低い始動用パルス電圧で始動させることが可能となる。
【0007】
また、前記近接導体は、1本の線条を途中で折り返すことにより前記複数の線条を形成することができる。前記1本の線条を途中で折り返すことにより形成される折返し部は、前記発光管端部の細管部に通して固定することができる。前記近接導体の複数の線条は、少なくとも1つの止め金具により固定することができる。これにより、前記近接導体の1つの線条近傍で発生した微放電が、電極間の放電に進展しないで確率的に消滅したとしても、その微放電で生じたイオンや電子が近傍の他の線条によって形成される電位勾配により、再度微放電を形成し、結局は電極間の放電へと進展することとなる。このとき、前記近接導体の複数の線条間の距離が離れると、微放電の継続性が悪くなり、その効果が大きく減じられることとなるので、複数の線条間の距離が離れないように止め金具で固定するのが好ましい。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、セラミック発光管に封入する始動用希ガスの圧力を低下させることなく、高ワットなメタルハライドランプにあっても、その始動電圧を低下させることが可能なメタルハライドランプを得ることができる。すなわち、本発明では、複数の線条で構成した近接導体の作用によりその効果を大きく発揮させることが可能となり、高ワットのメタルハライドランプにあっても始動用希ガスの圧力を減じることなく低いパルス電圧でランプを始動させることができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明の実施例について、添付図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係るメタルハライドランプの一実施例を示す図である。本図は始動器内蔵式の低電圧始動形セラミックメタルハライドランプの構成を示すものであり、同図では、その内部構造が分かるように、その一部を切り欠いて示している。
【0010】
セラミック発光管1は、図1に示すように、一例として、硬質ガラスからなる外管バルブ2の内部にステム5を介して気密に封止されており、そして、支持棒を兼ねたリード線4a、4bによって保持されている。リード線4a、4bは、発光管1の両端に設けられた細管部13a、13bを介して、発光管1の図示しない一対の電極にそれぞれ接続される。外管バルブ2の球状部2aの内面には蛍光膜3が塗布されている。また、口金6は、上記外管バルブ2のネック部2bに、機械的にかしめ固定されており、これによってリード線との間が電気的に接続されている。
【0011】
一方、グロー管7、電流制限用抵抗8、バイメタル(図示せず)からなる始動器10は、リード線4a、4bに電気的に接続され、固定されている。反射板9は、例えば白色セラミック板からなり、上記外管バルブの球状部2aとネック部2bと間の境界部分に配置されており、反射板9に設けた穴を貫通するリード線4a、4bによって固定されている。電流制限用抵抗8の一部は、反射板9に設けた穴を通じて、ランプ中心部に伸びている。図示のように、外管バルブの球状部2aと反射板9とで概略球状を形成する。
【0012】
外管バルブ2の内部には、窒素ガスが約二分の一気圧に減圧されて封入されている。一方、セラミック発光管1の内部には、始動ガスとして約15kPaのアルゴンガスと、バッファガスとして水銀70mg、発光金属としてナトリウム、タリウム、並びに、ディスプロシウム等の希土類ヨウ化物が適量封入されている。電極間距離は60mmである。
【0013】
近接導体11は、例えば太さ0.2mmのモリブデン線からなる。近接導体11は、1本の線条を途中で折り返して2本の線条とすることができ、発光管1の外形に沿って接触し設けられている。2本の線条は互いに離れないように、2つの止め金具12a、12bにより発光管1の上下の管端部近傍でそれぞれ相互に固定され、発光管端部の細管部13a、13bの太さ程度に保たれている。ここでは、近接導体11は2本の線条としているが、これに限定されず、3本以上の線条とすることもできる。また、本例では、近接導体11は1本の線条を折り返して複数の線条としているが、これに限定されず、所望の長さの複数の線条を所定間隔をもって発光管に沿って一対の電極間に渡り配置することもできる。また、止め金具12a、12bは、本例のように発光管1の上下の管端部近傍に設けることは好適であるが、必ずしもその必要はなく、複数の線条間の距離が離れないように、少なくとも1つの止め金具により複数の線条を固定することでもよい。本発明では近接導体を複数の線条で構成しているが、代替案として近接導体を幅広の導体とすることも考えられる。しかし、近接導体を幅広の導体とした場合、ランプ点灯時に幅広の近接導体の影が目立つこととなるので実用的ではない。通常、300Wのメタルハライドランプで使用される近接導体の線条の太さは0.2mm〜0.4mmであるが、それより高電圧の700Wでは0.4mm〜0.8mmとなる。したがって、複数の線条に代えて幅広の導体とする場合には、上述の影の影響を無視できなくなるのである。次に、本実施例に係る近接導体11の形状を詳細に説明する。
【0014】
図2は、本発明による拡散形の低電圧始動形セラミックメタルハライドランプの近接導体の一例を示す図である。本図は、上記図1に示した近接導体11の詳細形状を示すものである。図示のように、2本の線条11−1a、11−1bは、1本の線条を途中の折返し部11−2で折り返して形成したものである。折返し部11−2は、発光管1の一方の端部の細管部13bとほぼ同じ曲率に形成され、細管部13bに通して固定される。線条11−1aおよび11−1bの折返し部11−2の反対側の端部はそれぞれ、発光管1の他方の端部の細管部13aとほぼ同じ曲率で鉤状部11−3a、11−3bとして形成されており、発光管1の端部の細管部13aにその弾性を利用して固定される。このように近接導体を構成することにより、近接導体の発光管への取り付けが容易かつ迅速にできるようになる。
【0015】
本発明に係る近接導体11により得られる性能を、従来例の近接導体で得られる性能と比較して、以下に説明する。ここで、従来例の近接導体とは、図2に示す近接導体11のうち線条11−1bおよび鉤状部11−3bを欠いた近接導体を意味する。
【0016】
まず、本実施例のランプ3本を、例えば、定格電力700Wの高力率形水銀灯安定器で200V入力電圧で始動試験したところ、電源投入後3秒以内に始動、点灯した。
【0017】
これに対し、上記従来例のランプ3本を、同様に、始動試験したところ、電源投入後5〜14秒以内に始動、点灯し、始動に要した時間の平均は9秒であった。すなわち、本実施例によれば、従来例と比べて、始動に要する時間を1/3程度に縮小することが出来る。従って、始動に伴う電極の消耗を1/3程度に縮小することが可能となった。なお、始動試験はJIS−C7623に則り実施した。
【0018】
また更に比較の為に低ワットメタルハライドランプを試作し始動試験を行った。セラミック発光管1の内部には、始動ガスとして約15kPaのアルゴンガスと、バッファガスとして水銀50mg、発光金属としてナトリウム、タリウム、並びに、ディスプロシウム等の希土類ヨウ化物が適量封入されている。電極間距離は20mmであり、定格入力270Wである。この発光管に本発明の近接導体を設けたランプ、並びに、従来例の近接導体を設けたランプを試作し、300W用高力率水銀灯安定器を用いて始動試験を行った。この場合は、本発明の近接導体を用いた場合も、従来例の近接導体を用いた場合も、どちらの場合も電源投入後3秒以内に始動、点灯した。
【0019】
これらの事実は、電極間距離の短い低ワットメタルハライドランプの場合には、局所的な電位勾配の大きな場所、すなわち、電極近傍で生じた微放電は比較的容易に電極間の放電に進展することを意味している。一方、電極間距離の長い高ワットメタルハライドランプの場合には、電極近傍で生じた微放電が電極間の放電に進展するには、その進展を促進する工夫が必要であることを示している。上述のように、複数の線条を有する近接導体を備えた本発明によれば、高ワットなメタルハライドランプにあっても始動用希ガスの圧力を減じることなく低いパルス電圧でランプを始動させることができるのである。
【産業上の利用可能性】
【0020】
本発明は、低電圧始動形セラミックメタルハライドランプにおいてランプ始動性の改善を図ると共に、その寿命性能を改善するものであり、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明に係る始動器内蔵式の低電圧始動形セラミックメタルハライドランプの一実施例を示す構成図である。
【図2】本発明で用いられる近接導体の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【0022】
1…セラミック発光管、2…外管バルブ、2a…球状部、2b…ネック部、3…蛍光膜、4a、4b…リード線、5…ステム、6…口金、7…グロー管、8…電流制限用抵抗、9…反射板、10…始動器、11…近接導体、12a、12b…止め金具、13a、13b…発光管端部の細管部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
一対の電極をもち、金属ハロゲン化物を封入したセラミック発光管と、前記セラミック発光管を始動するための始動器と、前記セラミック発光管に接触して配置した近接導体と、前記セラミック発光管、前記始動器および前記近接導体を収容する外管バルブとを備えたメタルハライドランプであって、前記近接導体が前記一対の電極とは電気的に絶縁されており、かつ、前記発光管に沿って前記一対の電極間に渡り複数の線条を有するように構成されたことを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項2】
前記近接導体が、1本の線条を途中で折り返すことにより前記複数の線条を形成したものであることを特徴とする請求項1記載のメタルハライドランプ。
【請求項3】
前記1本の線条を途中で折り返すことにより形成される折返し部が、前記発光管端部の細管部に通されて固定されることを特徴とする請求項2記載のメタルハライドランプ。
【請求項4】
前記近接導体の複数の線条が、少なくとも1つの止め金具により固定されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のメタルハライドランプ。

【図1】
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【図2】
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