陶瓷金屬鹵化物燈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種陶瓷金屬鹵化物燈，其具備瞬時地切斷導(dǎo)致發(fā)光管損壞的過大的燈電流的功能。在外球的內(nèi)部具備陶瓷制發(fā)光管（12）的陶瓷金屬鹵化物燈（8）中，該陶瓷制發(fā)光管（12）是將發(fā)光部與分別接合在其兩端的細(xì)管部一體成型的發(fā)光管，所述陶瓷金屬鹵化物燈（8）具備與所述發(fā)光管串聯(lián)連接的過電流控制單元，該過電流控制單元由熔斷器（24）構(gòu)成，該熔斷器（24）具有在流過超過由（式1）規(guī)定的熔斷極限的燈電流時瞬時熔斷的特性，熔斷極限特性：I=6.0（I0）0.5+4……（式1）在此，I0：額定燈電流（單位為A）I：燈電流（實際流過燈的電流，單位為A）。
【專利說明】陶瓷金屬鹵化物燈
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷金屬鹵化物燈。更具體地講，本發(fā)明涉及具備防止發(fā)光管破裂的單元的陶瓷金屬鹵化物燈。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1是示出以往的陶瓷金屬鹵化物燈照明裝置100的電路的圖。陶瓷金屬鹵化物燈照明裝置100從商用交流頻率的商用交流電源2，經(jīng)由具備熔斷器4的穩(wěn)定器6，向陶瓷金屬鹵化物燈8供給電力而點亮。該熔斷器4在有過電流流過穩(wěn)定器6、燈8時熔斷，防止它們損傷。
[0003]但是，在由于穩(wěn)定器6的壽命等而致使內(nèi)部線圈發(fā)生短路的情況下，有時在燈8中流過過大的電流。在熔斷器4由于這樣的過大的電流而熔斷之前，可能在燈8中流過過電流。陶瓷金屬鹵化物燈的發(fā)光管12與高壓汞燈、高壓鈉燈等其它的高亮度燈(HID燈)相比，處于高溫高壓狀態(tài)。因此，在陶瓷金屬鹵化物燈中，產(chǎn)生了通過設(shè)置在穩(wěn)定器6中的熔斷器4無法完全防止的發(fā)光管12破裂的問題。
[0004]具備陶瓷制的發(fā)光管的金屬鹵化物燈特別稱為陶瓷金屬鹵化物燈。陶瓷制發(fā)光管與在以往的金屬鹵化物燈中使用的石英玻璃制發(fā)光管相比，具有對于溫度變化的耐受性較脆弱的一面，因此發(fā)光管的破裂進(jìn)一步成為問題。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2004-281098號公報“ J夕；4 K 7 > 7° ”(
【公開日】:2004年10月07日)，(日本特許第4471070號)
[0008]在專利文獻(xiàn)I中，與穩(wěn)定器的熔斷器獨立地在燈內(nèi)設(shè)置熔斷線，并記載了如下內(nèi)容:所述“熔斷線13的閾值電流Ith應(yīng)設(shè)置在圖2所示的直線Tl與直線T2之間的點陰影的區(qū)域中。”(段落0032)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明所要解決的課題
[0010]在本 申請人:所使用的陶瓷制發(fā)光管中，細(xì)管與發(fā)光部一體成型，與在專利文獻(xiàn)I中記載的燈所使用的發(fā)光管(錐形端型)相比不易破裂，但在破裂時具有從細(xì)管與發(fā)光部的邊界附近破裂的傾向。
[0011]即，該陶瓷制發(fā)光管在兩端具有插入了電極的細(xì)管，發(fā)光部由透光性陶瓷構(gòu)成，細(xì)管與發(fā)光部一體成型，以發(fā)光部與細(xì)管部的邊界附近為起點而發(fā)生發(fā)光管的破裂。
[0012]想必這是當(dāng)在細(xì)管部中流過顯著的過電流時，穿過內(nèi)部的電流供給體(鑰線圈棒)被急速地加熱而膨脹，高溫的電流供給體與靠近發(fā)光管細(xì)管部的部分接觸或者進(jìn)行急劇加熱，從而在發(fā)光管中產(chǎn)生裂紋，并造成破裂。
[0013]關(guān)于具備這樣的發(fā)光管的燈，由于發(fā)光管自身不同，因此利用專利文獻(xiàn)I中公開的熔斷線(熔斷器)無法保證可靠地防止燈破裂，需要建立新的熔斷線(熔斷器)的規(guī)定方法。
[0014]另外，在專利文獻(xiàn)I中，沒有關(guān)于直到熔斷器熔斷為止的時間的記載，因此關(guān)于這點也需要研究。
[0015]因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種陶瓷金屬鹵化物燈，其具備在流過導(dǎo)致發(fā)光管損壞那樣的過大的燈電流時瞬時地進(jìn)行切斷的功能。
[0016]而且，本發(fā)明的目的在于，提供一種陶瓷金屬鹵化物燈，其具備如下功能:在流過導(dǎo)致發(fā)光管損壞那樣的過大的燈電流時瞬時地進(jìn)行切斷，并且對于一般的燈電流的波動維持燈點亮。
[0017]用于解決課題的手段
[0018]鑒于上述目的，本發(fā)明的陶瓷金屬鹵化物燈具備:陶瓷制發(fā)光管，其是在外球的內(nèi)部將發(fā)光部與分別接合在發(fā)光部兩端的細(xì)管部一體成型而成的；以及過電流控制單元，其與所述發(fā)光管串聯(lián)地連接，所述過電流控制單元由熔斷器構(gòu)成，所述熔斷器具有在流過超過由(式I)規(guī)定的熔斷極限的燈電流時瞬時熔斷的特性。
[0019]熔斷極限特性:I=6.0 (10) ο.5+4……(式I)
[0020]在此，10:額定燈電流
[0021 ] 1:燈電流(實際流過燈的電流)
[0022]另外，在上述陶瓷金屬鹵化物燈中，所述熔斷器可以進(jìn)一步具有即使流過由(式2 )規(guī)定的誤動作極限的燈電流也不熔斷而不會發(fā)生誤動作的特性。
[0023]誤動作極限特性:1=5.2 (10) °_5……(式2)
[0024]在此，10:額定燈電流
[0025]1:燈電流(實際流過燈的電流)
[0026]另外，在上述陶瓷金屬鹵化物燈中，所述熔斷器可以是鎳N1、鎳合金或者鎳鉻合金制的單線或者絞合線。
[0027]在上陶瓷金屬鹵化物燈中，所述發(fā)光管的壁厚可以為0.6~1.3mm。
[0028]另外，在上述陶瓷金屬鹵化物燈中，所述陶瓷金屬鹵化物燈的額定燈功率可以為35~1000W，額定燈電壓可以為85~150V。
[0029]發(fā)明效果
[0030]根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明能夠提供一種陶瓷金屬鹵化物燈，其具備在流過導(dǎo)致發(fā)光管損壞那樣的過大的燈電流時瞬時地進(jìn)行切斷的功能。
[0031]而且，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種陶瓷金屬鹵化物燈，其具備如下功能:在流過使發(fā)光管損壞那樣的過大的燈電流時瞬時地切斷，并且對于一般的燈電流的波動維持燈點売。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是示出以往的陶瓷金屬鹵化物燈照明裝置的電路的圖。
[0033]圖2是陶瓷金屬鹵化物燈的沿著中心軸線的要部截面圖。
[0034]圖3是示出陶瓷金屬鹵化物燈照明裝置的電路的圖。
[0035]圖4A是在額定點亮中的燈中流過過電流而使發(fā)光管破裂的實驗的數(shù)據(jù)。[0036]圖4B是在起動時(溫度低時)的燈中流過過電流而使發(fā)光管破裂的實驗的數(shù)據(jù)。
[0037]圖4C是示出熔斷器的熔斷極限特性和誤動作極限特性的圖。
【具體實施方式】
[0038]下面，參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的陶瓷金屬鹵化物燈的實施方式。另外，在圖中，對于相同的要件附上相同的符號，省略重復(fù)的說明。另外，希望明白，本實施方式為用于說明本發(fā)明的例示，不對本發(fā)明的技術(shù)范圍進(jìn)行任何限定。
[0039][陶瓷金屬鹵化物燈]
[0040](燈的結(jié)構(gòu))
[0041]圖2是陶瓷金屬鹵化物燈8的沿著中心軸線的要部截面圖。陶瓷金屬鹵化物燈8在形成有燈頭14的外管16內(nèi)配置有由固定于芯柱(stem)20的支柱18支承的發(fā)光管12、以及向發(fā)光管供給起動電壓的非線性陶瓷電容器FEC22等燈內(nèi)起動器。外管16內(nèi)保持真空。
[0042]在發(fā)光管12中，在截面上看大致形成為橢圓形狀的發(fā)光部12a與分別接合在該發(fā)光部12a的兩端的細(xì)管部12b、12c—體成型。發(fā)光管12的壁厚為0.6?1.3mm左右。發(fā)光部12a由陶瓷形成，從中央部朝向細(xì)管接合部，內(nèi)徑逐漸變小。在各細(xì)管部12b、12c中插入有電極和電流供給體。
[0043]該陶瓷金屬鹵化物燈的額定燈功率PO在35?1000W的范圍，額定燈電壓VO在85?150V的范圍。
[0044](燈電路)
[0045](電路結(jié)構(gòu))
[0046]圖3是示出使用了圖2所示的陶瓷金屬鹵化物燈的照明裝置10的電路的圖。與圖1的以往的陶瓷金屬鹵化物燈照明裝置100的電路相比，不同點在于，針對發(fā)光管12設(shè)置了過電流控制單元(又稱為“熔斷器”。)24。
[0047]如圖3所示，對于商用交流電源2，穩(wěn)定器6和圖2所示的陶瓷金屬鹵化物燈8串聯(lián)連接。在陶瓷金屬鹵化物燈8內(nèi)，發(fā)光管12和過電流控制單元24串聯(lián)連接，與該串聯(lián)電路并聯(lián)連接著非線性陶瓷電容器FEC22和電阻Rs28的串聯(lián)電路，同樣并聯(lián)連接著電阻Rc26。表示陶瓷金屬鹵化物燈8的虛線框的入口相當(dāng)于燈的燈頭部分。
[0048]關(guān)于過電流控制單元(熔斷器)24，將在后面進(jìn)行說明。
[0049]在起動時，向FEC22施加交流電壓，利用其特性，作為開關(guān)元件而產(chǎn)生脈沖電壓。即，每半個周期產(chǎn)生急劇的電流變化(dl/dt)而產(chǎn)生脈沖電壓。通過FEC22的作用，在起動電路中產(chǎn)生的高電壓脈沖從支柱18 (參照圖2)被施加到發(fā)光管12。在被施加了高電壓脈沖的發(fā)光管12的內(nèi)部引起絕緣破壞，產(chǎn)生電弧放電而將發(fā)光管12點亮。
[0050][過電流控制單元]
[0051](燈電流和過電流控制單元)
[0052]穩(wěn)定器6以扼流圈6a為主體，設(shè)置于I次側(cè)(商用交流電源側(cè))與2次側(cè)(燈側(cè))之間而對流過燈8的電流進(jìn)行控制。為了使穩(wěn)定器(具體為扼流圈)6小型化/低價格化，需要將燈電流I抑制得小。但是，當(dāng)燈電流I小時，在燈側(cè)，為了獲得所需的功率值而需要提高燈電壓V，但是當(dāng)燈電壓V過高而接近電源電壓時，會出現(xiàn)燈自滅等問題。[0053]另一方面，在燈側(cè)，相反想要提高燈電流I，但在該情況下，會導(dǎo)致穩(wěn)定器6的線圈的大型化/高價格化。[0054]因此，根據(jù)陶瓷金屬鹵化物燈照明裝置的設(shè)計思想的不同，即使是相同的額定燈功率Po，也存在多個“額定燈電流ItlX額定燈電壓Vtl的組合”。例如，對于額定燈功率為150W的燈而言，存在額定燈電壓為130V規(guī)格、90V規(guī)格、70V規(guī)格等的燈，與此對應(yīng)地，額定燈電流成為1.15A、1.67A、2.14A這樣的不同的電流值。
[0055]作為過電流控制單元的熔斷器(也稱為“熔斷線”。)24可以是熔斷特性良好的鎳N1、鎳合金、鎳鉻合金等的單線或者絞合線。在本實施方式中，使用Ni線。
[0056]過電流控制單元24根據(jù)由焦耳熱I2R引起的溫度上升而熔斷。即，溫度上升與在熔斷器中流過的電流(即，實際流過燈的燈電流)1的平方成比例。因此，在以額定燈功率Ptl為基準(zhǔn)來規(guī)定熔斷電流值時，由于存在多個與該額定燈功率對應(yīng)的“額定燈電流ItlX額定燈電壓Vtl的組合”，因此存在燈電流I不固定的問題。額定燈電流Itl是在燈為正常狀態(tài)時流過燈的電流值，在額定燈電流Itl大的燈中，異常時流過的燈電流I也變大。
[0057]因此，關(guān)于熔斷器24的熔斷特性，有必要以額定燈電流Itl為基準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)定。
[0058](熔斷器的特性)
[0059]請參照圖4A~4C。作為熔斷器24的特性，要求瞬時地切斷導(dǎo)致發(fā)光管12損壞那樣的過大的燈電流I。另外，作為熔斷器24的特性，要求對于導(dǎo)致發(fā)光管12損壞的過大的燈電流I瞬時地進(jìn)行切斷，并且對于一般的燈電流I的波動維持燈點亮。
[0060]最初，為了規(guī)定熔斷器24的特性，通過實驗而求出了使發(fā)光管12破裂的最小破裂電流。為此，進(jìn)行了兩種狀況的實驗。第I個是在圖4A所示的額定點亮中的燈8中流過過電流，使發(fā)光管12破裂的實驗。第2個是在圖4B所示的起動時(溫度低時)的燈8中流過過電流，使發(fā)光管12破裂的實驗。關(guān)于各額定電流的各燈的通過電流，分別對10個燈進(jìn)行了實驗。實驗的結(jié)果是，均在I~2秒之間發(fā)生了發(fā)光管的破裂。結(jié)合兩種狀況的實驗結(jié)果，求出了最小破裂電流(▲)(用圖4A和4B中的〇圈住了數(shù)據(jù)。)，在圖4C的圖表中進(jìn)行了描繪。
[0061]接著，以對于一般的燈電流I的波動維持燈點亮的方式，求出了在發(fā)光管12中無異常，但具有流過發(fā)光管12的可能性的最大正常電流。在發(fā)光管12中流過的最大電流為在燈的起動時流過的“起動時電流”。這是接近穩(wěn)定器二次短路電流的值。在燈規(guī)格中，電源電壓的最大波動被規(guī)定為額定電源電壓的±6%。因此，將穩(wěn)定器二次短路電流的1.06倍作為最大正常電流(?)而描繪在圖表中。
[0062]其結(jié)果可知，只要根據(jù)最小破裂電流(▲)特性和最大正常電流(?)來規(guī)定熔斷器24的特性即可。
[0063]具體地講，作為瞬時地切斷導(dǎo)致發(fā)光管12損壞那樣的過大的燈電流I的特性，規(guī)定了與低于最小破裂電流(▲)的燈電流I對應(yīng)的熔斷器的熔斷極限特性。
[0064]而且，作為對于導(dǎo)致發(fā)光管12損壞那樣的過大的燈電流I瞬時地進(jìn)行切斷，并且對于一般的燈電流I的波動維持燈點亮的特性，只要規(guī)定與低于最小破裂電流(▲)的燈電流I對應(yīng)的熔斷器的熔斷極限特性，并且規(guī)定與高于最大正常電流(?)的燈電流I對應(yīng)的熔斷器的誤動作極限特性即可。
[0065]流過超過熔斷極限特性的燈電流I的熔斷器要求具備瞬時(例如低于I秒)熔斷的特性。這是因為發(fā)光管的破裂在I~2秒之間發(fā)生，因此通過在發(fā)光管破裂之前使熔斷器熔斷而將發(fā)光管的破裂防患于未然。進(jìn)行了確認(rèn)熔斷器的熔斷響應(yīng)(response)的實驗的結(jié)果是，在流過一定的電流的情況下，成功確認(rèn)到存在多個響應(yīng)良好的、即瞬時(例如低于I秒)熔斷的熔斷器。
[0066]流過未達(dá)到誤動作極限特性的燈電流I的熔斷器要求具備60秒以上不熔斷的特性。這是因為如果燈和穩(wěn)定器為正常的狀態(tài)，則接近穩(wěn)定器二次短路電流的起動電流不會流過60秒以上。
[0067]在此，關(guān)于實際能夠在市場上獲得的Ni制熔斷器，拿多個制造商的熔斷器進(jìn)行調(diào)查可知，根據(jù)熔斷器的材料的純度的不同、制造上的偏差等，具有標(biāo)準(zhǔn)偏差的4倍(4σ )即最大±20%的偏差。因此，熔斷器24的熔斷極限特性被規(guī)定為即使是(熔斷極限+20%)也低于最小破裂電流(A)。熔斷器的誤動作極限特性被規(guī)定為即使是(誤動作極限-20%)也超過最大正常電流(令)。
[0068]其結(jié)果，當(dāng)流過超過在(式I)中規(guī)定的熔斷極限的燈電流I時，熔斷器24瞬時熔斷，發(fā)光管12不會破裂。
[0069]熔斷極限特性:I=6.0 (10) ο.5+4……(式I)
[0070]在此，10:額定燈電流
[0071 ] 1:燈電流(實際流過燈的電流) [0072]另外，即使流過在(式2)中規(guī)定的誤動作極限的燈電流I，也不會發(fā)生熔斷器24熔斷的誤動作。
[0073]誤動作極限特性:1=5.2 (10)0.5……(式2)
[0074]在此，10:額定燈電流
[0075]I:燈電流(實際流過燈的電流)
[0076](式I)和(式2)所示的意思為，例如，在額定燈電流1^=2.0OA的情況下，通過(式I)由熔斷極限特性獲得1=12.5A。具備如下特征:當(dāng)流過超過該熔斷極限特性的燈電流(超過1=12.5A的電流)時，該熔斷器24瞬時(例如低于I秒)熔斷。
[0077]另外，通過(式2)由誤動作極限特性獲得1=7.4A。具備如下特性:即使流過未達(dá)到該誤動作極限特性的燈電流(比1=7.4A小的電流)，熔斷器24會保持60秒以上而不熔斷，其結(jié)果不會發(fā)生熔斷。
[0078]在(式I)與(式2)之間的區(qū)域(即，燈電流1=12.5~7.4A的范圍)中，對于熔斷器24的特性，不進(jìn)行特別的規(guī)定。
[0079]另外，為供參考，將(熔斷極限+20%)和(誤動作極限-20%)也描繪在圖表中?？芍?熔斷極限+20%)低于最小破裂電流(▲)，另一方面，(誤動作極限-20%)高于最大正常電流(?)。
[0080][本實施方式的優(yōu)點/效果]
[0081]以上，雖然對本發(fā)明的陶瓷金屬鹵化物燈的實施方式進(jìn)行了說明，但是這些只是例示，并不對本發(fā)明的范圍進(jìn)行任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員對于本實施方式能夠容易進(jìn)行的追加、刪除、變更、改良等屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的技術(shù)范圍根據(jù)所附的權(quán)利要求書的記載而確定。
[0082]標(biāo)號說明[0083]2:商用交流電源，4:熔斷器，6:穩(wěn)定器，6a:扼流圈，8:陶瓷金屬劍七物燈，12:發(fā)光管、陶瓷制發(fā)光管，12a:發(fā)光部，12b、12c:細(xì)管部，14:燈頭，16:外管，18:支柱，20:芯柱，22:非線性陶瓷電容器FEC，24:過電流控制單元、熔斷線、熔斷器，26、28:電阻。
【權(quán)利要求】
1.一種陶瓷金屬鹵化物燈，其具備: 陶瓷制發(fā)光管，其是在外球的內(nèi)部將發(fā)光部與分別接合在發(fā)光部兩端的細(xì)管部一體成型而成的；以及 過電流控制單元，其與所述發(fā)光管串聯(lián)連接， 所述過電流控制單元由熔斷器構(gòu)成， 所述熔斷器具有在流過超過由(式I)規(guī)定的熔斷極限的燈電流時瞬時熔斷的特性， 熔斷極限特性:1=6.0 (10)°-5+4……(式I) 在此，10:額定燈電流 1:燈電流(實際流過燈的電流)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷金屬鹵化物燈，其中， 所述熔斷器進(jìn)一步具有即使流過由(式2)規(guī)定的誤動作極限的燈電流也不熔斷而不會發(fā)生誤動作的特性， 誤動作極限特性:1=5.2 (10) °_5……(式2) 在此，10:額定燈電流 1:燈電流(實際流過燈的電流)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陶瓷金屬鹵化物燈，其中， 所述熔斷器是鎳N1、鎳合金或 者鎳鉻合金制的單線或者絞合線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的陶瓷金屬鹵化物燈，其中， 所述發(fā)光管的壁厚為0.6~1.3mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的陶瓷金屬鹵化物燈，其中， 所述陶瓷金屬鹵化物燈的額定燈功率為35~1000W，額定燈電壓為85~150V。
【文檔編號】H01H85/06GK103688336SQ201280035573
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月9日
【發(fā)明者】笹井泰, 青木繁幸 申請人:巖崎電氣株式會社