[发明专利]高压放电灯点灯装置和照明装置

说明书

本发明涉及用小型点灯电路手段能够使高压放电灯启动点灯的高压放电灯点灯装置和照明装置。

近年来，作为光纤用光源及卤钨灯代替光源，开发了灯功率为10-30W左右的小型金属卤化物灯。这样的金属卤化物灯，灯效率与卤钨灯相比约为3-4倍，同时与灯泡形荧光灯相比，明显要小，可作为点光源使用。

因而，上述小型金属卤化物灯可以说具有卤钨灯及灯泡形荧光灯的优点。但是，由于是高压放电灯，因此必须采用装有启动时产生较高脉冲电压用的点火器的镇流器即点灯电路手段或采用不装有点火器的点灯电路手段加上另外设置的点火器。当然，由于灯泡形荧光灯也是放电灯，因此也必须要点灯电路手段，但高压放电灯用的点灯电路与灯泡形荧光灯的点灯电路相比，要大得多。为此，即使特意开发了小型的高压放电灯，但将光源、镇流器即点灯电路手段及照明器具作为一个系统装在一起，结果还是变得很大。

因此，本发明者为了避免这一问题，研究了荧光灯、特别是灯泡形荧光灯用的采用小型高频逆变器为主体的点灯电路手段的方法。该点灯电路手段，一般由于电路构成简单，而且以高频动作，因此体积小、重量轻、价格便宜。

但是，用荧光灯用小型点灯电路手段使高压放电灯点灯时，已经知道在启动忽亮忽灭时，会产生严重的黑化现象。

本发明者在详细研究了上述黑化的原因及对策之后，结果得到以下的结论。

(1)黑化物是以电极物质钨为主体的物质。

(2)黑化是由于启动时、特别是辉光-弧光转移时电极钨蒸发而附着在透光性放电容器的内表面上而产生的。

根据这些结论，再与启动忽亮忽灭时不产生黑化物的以往的高压放电灯用点灯电路手段相比，研究辉光-电弧转移时电极的工作情况，结果可知，原因之一是荧光灯用点灯电路手段与高压放电灯用点灯电路手段之间负载特性存在差别。

图1表示高压放电灯用点灯电路手段及荧光灯用点灯电路手段的负载特性曲线图。

在图中，横轴表示电流，纵轴表示电压。

图中曲线A表示高压放电灯用点灯电路手段的负载特性，曲线B表示荧光灯用点灯电路手段的负载特性。另外，高压放电灯的额定工作点对于两种点灯电路手段都产生在负载特性的电压72-75V、电流280-340mA的范围内，因此基本上相同。

但是，高压放电灯用点灯电路手段的负载特性如图中曲线A所示，2次开路电压V₂₀相对较低，而2次短路电流I_s大。这是因为，启动时由于点火器产生高的脉冲电压，并将其叠加在点灯电路手段的输出电压上，因此作为点灯电路手段，启动时不需要高电压，在高压放电灯中，由于启动时灯电压低，因此灯电流变大。

与此不同的是，荧光灯用点灯电路手段的负载特性如图中曲线B所示，2次开路电压V₂₀相对较高，而2次短路电流I_s小，在这两点之间连续形成。因此，在辉光-弧光转移时相应的低电流区，例如30mA以下的区域，2次供给电压比高压放电灯用点灯电路手段的负载特性要大得多。

再有，求出辉光-弧光转移时辉光功率，结果采用荧光灯用点灯电路手段时的辉光功率是采用高压放电灯用点灯电路手段时的数倍。

根据上述分析可以认为，前述黑化的一个原因是由于过剩的辉光功率导致电极物质钨的蒸发。

另外还知道了，无论辉光-弧光转移时间如何对前述黑化都有影响。

也就是说，对以往的具有石英玻璃放电容器的高压放电灯用以往一般的线圈及铁心式的高压放电灯用镇流器即点灯电路手段来点灯时，启动时的黑化可以认为是由于辉光放电中的汞离子及惰性气体离子使得钨电极溅射而产生的，因此为了减少黑化，辉光-弧光转移时间越短越好。

但是，根据本发明者的研究可知，在具有透光性陶瓷放电容器的高压放电灯中，由于其特有的构成及辉光放电时的独特的作用，因此若辉光-弧光转移时间过短，会促使黑化的产生。

另外还知道，反之辉光-弧光转移时间过长，对黑化也不利。下面说明辉光-弧光转移时间与黑化的关系。

也就是说，具有透光性陶瓷放电容器高压放电灯由透光性陶瓷放电容器包围放电空间的包围部分及与该包围部分连通的细管部分构成，在细管部分的内部插有电极轴，在细管部分内表面与电极轴之间形成环状的叫做毛细管的微小间隙。因而，在高压放电灯的稳定点灯状态下，剩余的放电媒体以液态滞留在微小间隙的深处，在其表面形成最冷部分，因此在高压放电灯熄灯时，放电媒体以液态或固态大量附着在微小间隙内部，而且保持与电极接触的状态。