专利名称：高压放电灯点灯装置和照明装置的制作方法
技术领域：
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Is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Is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。
当高压放电灯启动时，包括微小间隙内的电极轴及端部的电极主体在内的整个部分作为电极起作用，在其周围产生辉光放电。这时，辉光-弧光转移功率的一部分消耗于放电媒体的蒸发，放电媒体其绝大部分一下子蒸发。这相对使得温度上升到辉光-弧光转移所需要的温度即辉光-弧光转移温度的上升速度放慢，延长了辉光-弧光转移时间。若辉光-弧光转移时间过长，则电极溅射显著，产生黑化。因此，辉光-弧光转移也会受放电媒体量及种类的影响。但是，放电媒体中的发光金属考虑组合使用Na、Tl、In或Na、Tl、Dy等，而这些对于辉光-弧光转移基本上没有什么差别。
因此，为了不使辉光-弧光转移时间延长，也考虑增加启动时给高压放电灯的全部投入功率并多于最小辉光-弧光转移功率，但过度供给辉光功率，会导致电极过度加热，导致电极过度蒸发，这仍然成为促使黑化的原因。
然后，高压电放灯从辉光放电转移至弧光放电后，由于电极主体形成电弧斑点，因此剩余的放电媒体又凝聚在微小间隙的深处，以液态滞留，其表面形成最冷部位，高压放电灯就稳定点灯。
另外，具有石英玻璃放电容器的高压放电灯，多数情况下最冷部位在包围放电空间的包围部分内表面距离电极一定间隔的一部分形成，因此尽可能缩短辉光-弧光转移时间对于减少黑化是有效的。另外，关于使用荧光灯用高频点灯的点灯电路手段对高压放电灯点灯时的黑化进行的讨论，至少在本发明者所知道的范围内还没有看到。
但是，为了使高压放电灯稳定点灯，必须要不产生常见的音响共鸣现象。下面说明音响共鸣现象。
至今对于避免该音响共鸣现象，提出了各种方案。其中简单又有效的手段是以明显低于高压放电灯的共振频率的工作频率使高压放电灯点灯。
高压放电灯的共振频率因透光性放电容器的放电空间形状及大小而变化。因而，特别是放电空间形状复杂例如圆筒形状，则会出现多种模式的共振频率。
因此，若不是以明显低于共振频率的多种模式中最低频率即基频模式的工作频率使高压放电灯点灯，就不能避免音响共振现象。
但是，若想要满足上述条件，则必须大大降低工作频率，相应却不能实现点灯电路手段的小型化。
与此相反，若以明显高于音响共振现象的基频例如10倍左右的工作频率使高压放电灯点灯，则也可知能够避免音响共振问题。但是，若这样提高工作频率，则幅射干扰及线路干扰非常厉害。若利用电屏蔽来解决这一问题，则结果问题是高压放电灯点灯装置仍然不能小型化。
本发明的主要目的在于改进高压放电灯及/或其点灯电路手段，以实现小型化，同时提供在辉光-弧光转移时不易产生因电极物质蒸发而导致黑化的小型高压放电灯点灯装置和使用它的照明装置。
另外，本发明的第二目的在于提供还能避免音响共鸣现象且实现小型化的高压放电灯点灯装置和使用它的照明装置。
本发明高压放电灯点灯装置，其特征在于，包括高压放电灯及具有从2次开启电压至2次短路电流的连续负载特性、并以高频使高压放电灯点灯的点灯电路手段，所述高压放电灯包括具有包围放电空间的包围部分及与该包围部分连通配置的内径小于包围部分的凹洼部分的透光性放电容器、与透光性放电容器凹洼部分内表面之间形成微小间隙并插入凹洼部分内而前端突出在透光性放电容器包围部分内的细长电极、前端与电极后端部连接且至少中间部分与透光性放电容器封接而后端部从透光性放电容器露出在外面的引入导体、以及封入透光性放电容器内至少含有氖和氩的放电媒体。
本发明以及下各发明中，只要不特别指定的用语，其定义使技术性意义如下所述。<关于透光性放电容器>
透光性放电容器具有包围部分及凹洼部分，可以利用石英玻璃或透光性陶瓷等构成。另外，所谓“透光性”是指由于放电而发出的光能够透射引导至外部这样程度的光透射性，不仅透明，也可以具有光扩散性。另外，至少包围部分具有透光性即可，如果需要，凹洼部分也可以是遮光性的。
包围部分主要包围点灯时在电极间产生的阳极光柱。另外，包围部分允许是球形、椭圆球形或纺锤形等各种形状。
凹洼部分在包围部分的两端或一端形成，电极插入其内部，通过这样，在其内表面与后述的电极之间形成微小间隙。
另外，在透光性放电容器是由石英玻璃构成时，由于石英玻璃能够使其加热软化而进行加工，因此能够利用压封等封接手段进行气密封接。
而与此不同的是，在透光性放电容器由透光性陶瓷构成时，由于不能使其加热软化来进行加工，因此可以采用陶瓷封接用混合物(compound)密封进行封接。
<关于电极>
电极的材料采用钨或掺杂的钨，做成细长形，插入凹洼部分内，与凹洼部分内表面之间形成微小间隙，同时前端突出于包围部分内。
电极的前端部，为了增大表面积便于散热，根据需要，可以将钨卷绕成螺旋状。电极的中间部分为了与透光性放电容器凹洼部分内表面之间形成尽可能均匀的微小间隙即毛细管，最好是粗细一定。
电极的后端部的作用是用来相对于透光性放电容器固定在所需要的位置处，并且从外部引入电流。在透光性放电容器是由石英玻璃结构时，将电极后端部与具有封接金属箔的引入导体的封接金属箔焊接，形成电气连接，同时能够将前端一侧部分从焊接部分慢慢支持在石英玻璃上。
而与此不同的是，在透光性放电容器由透光性陶瓷构成时，电极后端部通过焊接等与引入导体电气连接，并通过这样加以机械固定。另外，为了减少焊接时的热冲击，可以在引入导体与电极后端之间隔有相等的零件。
<关于引入导体>
引导入体的作用是用来将电压加在电极之间，将电流提供给电极，而且与透光性放电容器封接，其前端与电极的后端部连接，后端露出在透光性放电容器的外部。另外，所谓“露出在透光性放电容器的外部”，可以从透光性放电容器向外部突出，另外也可以不突出，意思是只要朝着外部能够达到从外部馈电的程度即可。
另外，引入导体也可以用来通过支持它来支持整个高压放电灯。
在透光性放电容器是由石英玻璃构成时，可以利用封接金属箔及前端与封接金属箔焊接的导丝构成引入导体。
而在透光性放电容器是由透光性陶瓷构成时，可以利用铌等封接性金属的棒状体、管状体或螺旋状体等构成引入导体。这种情况下，由于铌等的氧化性很强，在将高压放电灯与大气连通的状态下点灯时，必须再将耐氧化性导体与引入导体连接，同时不使引入导体与大气接触，例如通过密封等加以覆盖。
<关于放电媒体>
放电媒体至少含有氖及氩作为启动气体及缓冲气体，将其封入透光性放电容器内，使点灯中呈现约1个大气压以上的压力。
另外，根据需要，放电媒体可以采用金属卤化物及/或汞等作为发光物质或缓冲蒸气。
氖及氩中，氩相对于氖可以分压为0.1～10％的范围混合。
另外，氖及氩一般以50-580torr的封入压使用。若封入压小于50torr，则辉光-弧光转移时间变长，由于电极物质钨的蒸发而导致的黑化变多。反之，若封入压超过580torr，则高压放电灯的启动电压升高，辉光功率增加，不能达到本发明的目的。
放电媒体中采用金属卤化物时，构成金属卤化物的卤素可以采用碘、溴、氯或氟的任一种或几种。
发光金属的金属卤化物，为了得到具有发光色、平均显色评价指数Ra及发光效率等所希望的发光特性的发射，还要根据透光性陶瓷放电容器的大小及输入功率，可以从已知的金属卤化物中任意选择所希望的。例如，可以使用从钠Na、锂Li、钪Sc及稀土类金属中选择的一种或几种卤化物。
另外，还可以封入蒸气压比较高、在可见光区域发光少或不发光的金属例如铝等的卤化物代替适量的汞作为缓冲蒸气。
再有，根据需要，可以封入其它惰性气体代替氖及氩。
<关于其它构成>
(1)关于外管本发明的高压放电灯的结构，可以是在透光性放电容器暴露在大气中的状态点灯。但是，如果需要，可以将透光性放电容器气密密封在外管内。另外，可以将外管的内表面形成以高压放电灯发光部分为焦点的反射面，通过这样，能够得到具有指向性的高压放电灯。
(2)关于反射镜本发明的高压放电灯，由于可以将发光部分做得很小，因此容易聚光，在光学上是有利的。根据需要，能够与反射镜构成一体使用。这种情况下，可以将内部装有透光性放电容器的外管的内表面形成反射镜，也可以将高压放电灯与另外设置的反射镜组装在一起。本发明中规定的点灯电路手段的负载特性是所谓荧光灯用点灯电路手段所代替的负载特性。因而，本发明若采用具有这样的负载特性的点灯电路手段使具有所述结构的高压放电灯点灯，则根据启动时不发生黑化的新见解而避免。
因而，在本发明中可以借用荧光灯用而制造的点灯电路手段。但是，当然可以采用作为高压放电灯用而设计及制造的点灯电路手段，使得满足本发明中规定的负载特性。
在本发明中，所谓“高频”是指5KHz以上的频率。
另外，在本发明中，可以在自由度比较大的范围内设定点灯电路手段的2次开路电压V20。即一般可以设定点灯电路手段的2次开路电压V20相对于高压放电灯的放电开始电压Vs之比V20/Vs(％)在以下的范围内。
110≤V20/Vs≤300高压放电灯的放电开始电压Vs，统计上是很分散的，因此关于它的确定必须要特别注意。
另外，镇流器的基本电路构成，只要具有上述负载特性，任何电路都行。例如以半桥式逆变器、金桥式逆变器、并联逆变器、单管逆变器例如间歇振荡式逆变器等为主体的电路构成均可。为了完成辉光-弧光转移，前提是辉光放电必须从正常辉光放电向异常辉光放电迁移。产生该迁移用的条件与阴极电压降Vk及电极换算电流密度J/P2相关(式中，j为辉光放电电流(mA)，P为电极表面积(mm2))，同时因缓冲气体种类而变。
在本发明的高压放电灯点灯装置中，高压放电灯的放电媒体包含氖及氩作为缓冲气体，同时电极插入与透光性放电容器的包围部分连通的凹洼部分内，另外点灯电路手段具有与荧光灯用点灯电路手段同样的负载特性即从2次开路电压至2次短路电流的连续的负载特性，同时2次开路电压至少接近高压放电灯的放电开始电压，因此根据以下的理由，可以减小辉光-弧光转移时的辉光功率。
(1)电极换算电流密度小首先，缓冲气体为氖及氩，而仅与氩比较，即使是相同阴极电压降，从正常辉光放电迁移至异常辉光放电时的辉光电流变小，随之辉光功率减小。
再有，辉光放电时除了突出于透光性放电容器包围部分内的电极前端部分，露出在凹洼部分内微小间隙的电极中间部分也作为电极起作用，因此电极实际有效表面积增大。为此，即使阴极电压降一定，电极换算电流密度也变小。
(2)放电开始电压降低缓冲气体为氖及氩，而仅与氩比较，众所周知放电开始电压降低，因此辉光-弧光转移时从点灯电路手段供给的电压可以降低，随之辉光功率减小。另外，放电开始电压有可能在2KVp-p以下。
(3)阳极光柱损耗增加缓冲气体为氖及氩，而仅与氩比较，阳极光柱损耗增加，提供给电极的功率降低。
根据上述结果，仅与氩的情况比较，辉光功率可以减少至约1/5左右。可以确认，随之辉光-弧光转移时间适当延长，抑制了电极物质钨的蒸发，黑化显著减少。另外，通过优化缓冲气体的封入压，能够使辉光-弧光转移时间处于实用上的允许范围内。
另一方面，由于在透光性放电容器凹洼部分内表面与电极之间形成微小间隙，因此可以确保微小间隙最深处为所希望温度的最冷部位。另外，未蒸发的放电媒体在点灯中以液态滞留在微小间隙的内底部。
这样，根据本发明，可以得到采用无点火器的小型点灯电路手段的小型高压放电灯点灯装置。
本发明高压放电灯点灯装置，其特征在于，包括高压放电灯及具有2欠开路电压至少接近高压放电灯的放电开始电压同时从2次开路电压至2次短路电流的连续负载特性、并以高频使高压放电灯点灯的点灯电路手段，所述高压放电灯包括具有包围放电空间的包围部分及与该包围部分端部连通配置的内径小于包围部分的凹洼部分的透光性放电容器、与透光性放电容器凹洼部分内表面之间形成微小间隙并插入凹洼部分内而前端突出在透光性陶瓷放电容器包围部分内的细长电极、前端与电极后端部连接且至少中间与透光性放电容器封接而后端部从透光性放电容器露出在外面的引入导体，以及封入透光性陶瓷放电容器内的至少含有氖和氩的放电媒体。
本发明的构成是，其点灯电路手段的2次开路电压接受高压放电灯的放电开始电压，能够更减少启动时的辉光功率。
所谓“2次开路电压接近放电开始电压”，是指2次开路电压V20为高压放电灯的放电开始电压的110％以上、200％以下。
高压放电灯的灯功率在50W以下时，最好镇流器具有的负载特性是，2次开路电压V20为2.5KVp-p以下，理想的是2KVp-p以下，2次短路电流Is为1.0A以下。
本发明高压放电灯点灯装置，其特征在于，包括高压放电灯及以具有LC谐振电路的高频逆变器为主体的点灯电路手段，所述高压放电灯包括具有包围放电空间的包围部分及与该包围部分端部连通配置的内径小于包围部分的凹洼部分的透光性放电容器、与透光性放电容器凹洼部分内表面之间形成微小间隙并插入凹洼部分内而前端突出在透光性放电容器包围部分内的细长电极、前端与电极后端部连接且至少中间与透光性放电容器封接而后端部从透光性放电容器露出在外面的引入导体、以及封入透光性放电容器内的至少含有氖和氩的放电媒体。
作为满足上述条件的逆变器可以用半桥式逆变器、单管逆变器例如间歇振荡式逆变器、并联逆变器等构成。
逆变器的起振控制可以自激，也可以他激。另外，逆变器的振荡频率可以一定，也可以可变。
在使逆变器工作频率相对于LC谐振电路的谐振频率根据情况发生变化时，通过改变逆烃器的工作频率，可以控制点灯电路手段的输出电压。即若启动时使工作频率接近LC谐振电路的谐振频率，则输出电压高，可以使2次开路电压接近高压放电灯的放电开始电压。然后，点灯后反过来，若使工作频率离开谐振频率，则输出电压降低。这样，能够使点灯电路手段的负载特性其2次开路电压接受高压放电灯的放电开路电压，同时从2次开路电压至2次短路电流连续形成。
另外，在工作频率一定时，可以使LC谐振电路的谐振频率根据情况来变化，通过这样的结构能够控制点灯电路手段的输出电压。即空载时LC谐振电路的电感L饱和，其电感量减少，谐振频率提高，接近工作频率，因此点灯电路手段的输出电压提高。另外，有负载时，对应于灯电流，LC谐振电路的电感不饱和，谐振频率离开工作频繁，随之输出电压降低。
在本发明中，点灯电路手段的电路构成简单，能够得到更小型、价廉的高压放电灯点灯装置。
另外，由于点灯电路手段具有LC谐振电路，可以使输出电压的波形为正弦波。
本发明高压放电灯点灯装置，其特征在于，高压放电灯包括具有包围放电空间的包围部分及与该包围部分端部连通配置的细管部分的透光性陶瓷放电容器、与透光性陶瓷放电容器的凹洼部分内表面之间形成微小间隙并插入凹洼部分内而前端突出在透光性陶瓷放电容器包围部分内的细长电极、前端与电极连接并支持电极而后端从透光性陶瓷放电容器露出在外面的引入导体、封接在透光性陶瓷放电容器的细管部分与引入导体之间的陶瓷封接用混合物密封、以及封入透光性放电容器内的至少含有氖和氩的放电媒体，而所述细管部分为内径小于包围部分的形成凹洼部分的细管部分。
<关于透光性陶瓷放电容器>
所谓“透光性陶瓷放电容器”意味着由具有单晶氧化物如蓝宝石、多晶金属氧化物如半透明气密性铝氧化物、钇-铝-石榴石(YAG)、钇氧化物(YOX)、以及多晶非氧化物如铝氮化物(AlN)那样的光透射性及耐热性的材料构成放电容器。
另外，为了制造透光性陶瓷放电容器，在两侧封接的情况下，可以将中间的包围部分及在包围部分的两端或一端形成凹洼部分的细管部分从开始就形成一体。但是也可以例如分别将形成包围部分的球形部分及与球形部分两端连接形成细管部分的细管体进行预烧结，然后根据需要粘合，再对整体进行烧结，通过这样形成一个整体的透光性陶瓷放电容器。或者也可以例如将形成包围部分的圆筒、嵌入圆筒两端面加以封闭的一对端盖、以及嵌入端盖中心孔形成细管部分的细管体进行预烧结，然后根据需要嵌入，再对整体进行烧结，通过这样形成一个整体的放电容器。
另外，对于单侧封接结构的情况，与两端封接结构相同，可以从一开始就将整个形成一体。也可以分别将具有开口部分的球状体或有底的筒状体及形成细管部分的管状体或有底的筒状体及形成细管部分的管状体进行预烧结，然后根据需要嵌入，再对整体进行烧结形成一体。另外，细管部分对于一对电极可以是公用的一个，也可以是分别形成一对。在设置公用的一个细管部分情况下，将形成一对通孔的陶瓷制成的中间管状体插入细管部分，然后插入馈电导体封接，如果这样就可以确保馈电导体与电极之间的所需要的间隙。
另外，在本发明，对透光性陶瓷放电容器的内容积没有限制，但为了得到小型高压放电灯，最好使透光性陶瓷放电容器在0.05cc以下，理想的是0.04cc以下。这种情况下，透光性陶瓷放电容器的全长为35mm以下，理想的是10-30mm。
<关于引入导体>
引入导体可以采用热膨胀系数与透光性陶瓷相近似的导电性金属，如铌、钽、钛、锆、铪及钒等。当透光性陶瓷放电容器的材料采用氧化铝陶瓷等铝氧化物时，铌及钽的平均热膨胀系数与铝氧化物几乎相同，因此适宜封接，钆氧化物及YAG的情况下，差别也很小。而采用氮化铝作为透光性陶瓷放电容器时，最好采用锆作为引入导体。
<关于陶瓷封接用混合物密封>
陶瓷封接用混合物密封，是在细管部分端面加在引入导体及细管部分之间，通过加热熔融后，浸透细管部分与引入导体之间，再利用冷却固化，使两者之间形成气密密封。引入导体利用该密封固定在规定位置。
插入细管部分内的引入导体最好被上述密封完全覆盖。再有，与引入导体连接的细长电极后端部也覆盖了密封稍微有一点长度，最好有0.2-3mm的范围，如果这样构成的话，引入导体不易被卤化物等放电媒体腐蚀。
<关于本发明的作用>
在透光性陶瓷放电容器的细管部分内将细长电极的后端部与引入导体的前端连接，在引入导体与细管部分之间形成陶瓷封接用混合物密封，这样透光性陶瓷放电容器被气密封接，同时在细管部分形成的凹洼部分深处由于密封形成封闭的底部，或者在凹洼部分的内表面与细管部分内部插入的电极之间形成微小间隙。
由于采用透光性陶瓷作为透光性放电容器的材料，因此得到具有高效率、长寿命的高压放电灯的高压放电灯点灯装置。
另外，由于氖不透过透光性陶瓷放电容器，因此即使长时间点灯，氖也不易消失，在长时间内发挥所希望的独特作用。
本发明高压放电灯点灯装置，其特征在于，高压放电灯点灯装置中，高压放电灯以100-200torr的压力封入氖及氩。
本发明规定了高压放电灯的氖及氩的理想封入压。
即由于启动气体及缓冲气体的封入压的不同，辉光-弧光转移时间及黑化程度会变化。发现了下述的趋势，即随着封入压增加，辉光功率会增加，电极加热速度上升，因此辉光-弧光转移时间缩短。
但是，若氖及氩的封入压过大，则黑化增加，而反之，若过小，则由于辉光-弧光转移时间增加，导致电极蒸发量增加。
因此，将氖及氩的封入压规定为上述范围，通过这样，辉光-弧光转移时间为2-3秒，同时黑化显著减少。这样程度的辉光-弧光转移时间可以说处于实用的允许范围。
本发明高压放电灯点灯装置，其特征在于，其构成包括高压放电灯及以高频使高压放电灯点灯的点灯电路手段，所述高压放电灯包括具有包围放电空间的包围部分及与包围部分端部连通配置的内径小于包围部分的细管部分的透光性陶瓷放电容器、与透光性陶瓷放电容器的细管部分内表面之间形成微小间隙并插入细管部分内的细长电极、以及封入透光性陶瓷放电容器内的放电媒体，而且高压放电灯的辉光-弧光转移时间在0.5-3.0秒范围内。
关于高压放电灯的透光性陶瓷放电容器、电极和馈电导体，以及点灯电路手段，由于与前面已经说到的相同，因此在此省略。放电媒体至少含有惰性气体作为启动气体及缓冲气体，并以点灯中呈现约1个大气压以上的压力封入透光性陶瓷放电容器内，另外根据需要，还可以采用金属卤化物及/或汞等作为发光物质或缓冲气体，有关这些方面与前面的权利要求相同。
另外，关于惰性气体，在要使得从正常辉光放电向异常辉光放电迁移时的辉光电流减少时，或要使得放电开始电压降低即调整辉光-弧光转移时间时，可以将氖及氩混合后封入。这种情况下，氩相对于氖查以分压为0.1-10％范围混合。另外，氖及氩一般可以采用50-580torr的封入压，最好为100-200torr的封入压。若封入压小于50torr，则辉光-弧光转移时间延长，由于电极物质钨的蒸发而导致的黑化增加。另外，若封入压超过580torr，则高压放电灯的启动电压升高，辉光功率增加。
在本发明中，其构成必须使辉光-弧光转移时间在0.5-3秒范围内。该辉光-弧光转移时间是利用示波器测量灯电压波形的下降点，然后测量5次再求取平均值而得到。另外，灯电压波形的下降点必须是两电极在辉光-弧光转移时的下降点。因而，当一对电极不仅同时辉光-弧光转移，而且时间上有错开时，是后面进行辉光-弧光转移的电极的下降点。
但是，若辉光-弧光转移时间小于0.5秒，则辉光-弧光转移功率在短时间内投入过多，电极过度加热，因此电极过度蒸发，促进了黑化，使光通量维持率过度下降，所以是不允许的。
另外，若辉光-弧光转移时间超过3.0秒，则辉光-弧光转移时间增加，电极溅射显著。促进了启动时的黑化，光通量维持率下降，所以也是不允许的。
这样，若辉光-弧光转移时间在0.5-3.0秒范围内，就能够确保点灯3000小时具有80％以上的光通量维持率。另外，上述点灯时间是指对高压放电灯进行165分钟点灯、15分钟熄灯的开关循环试验的时间。
再有，通过适当与高压放电灯的规格及/或点灯电路手段进行匹配，能够使辉光-弧光转移时间在上述范围内。在本发明中，其构成使得具有透光性陶瓷放电容器的高压放电灯的辉光-弧光转移时间在规定范围内，通过这样，能够减少启动时的黑化，因此能够提高光通量维持率。
另外，若辉光-弧光转移时间在3秒以内，则可以说是在通常以照明为目的的没有特别不舒服感觉的允许范围内。
本发明高压放电灯点灯装置，其特征在于，在所述的高压放电灯点灯装置中，高压放电灯的灯功率为50W以下。
本发明由于是小型的高压放电灯，因此适宜用作光纤用光源等，同时根据灯功率规定为能够代替卤钨灯的高压放电灯点灯装置。
这种小型高压放电灯，其构成的各部分的规格最好如下所述。最好全部满足以下各规格，但根据需要，也允许是1种或任意数量的组合。
(1)引入导体的直径ΦS(mm)与电极直径Φe(mm)的关系要满足下式。
0.2≤Φe/Φs≤0.6
为了降低陶瓷封接用混合物密封的温度而防止密封受卤化物腐蚀，同时提高微小间隙温度而提高发光效率，只要一方面使引入导体尽可能粗以减少其热阻，而同时另一方面增大电极的热阻即可。若直径比Φe/Φs小于0.2，则电极过细；若超过0.6，则不能维持密封的温度及微小间隙的温度为所需要的值。
(2)透光性陶瓷放电容器的内容积与直线透过率的关系；使内容积为0.1cc以下，最好为0.05cc以下，同时使中空部分的平均直线透过率为20％以上，最好为30％以上。
直线透过率是在波长550nm时测量的。另外，所谓“平均直线透过率”是指相对于对象部分在5个不同位置测量的直线透过度数据相加求平均所得的值。
在上述那样内容积小的透光性陶瓷放电容器的情况下，若其包围部分的平均直线透过率为20％以上，则能够提高组合的光学系统例如与反射镜一起的光学效率(器具效率)，同时透光性陶瓷放电容器不易产生裂纹。
另外，透光性陶瓷放电容器的内容积的测量方法，是将该容器放在水中，在内部充满水之后，将两边的细管部分的开口部分封住，从水中取出，再测量内部的水，从而球出内容积。
(3)透光性陶瓷放电容器的全长为30mm以下。
(4)微小间隙为0.21mm以上。
为了得到灯功率为50W以下的小型、长寿命且高效率的高压放电灯，已经很清楚，采用将以往技术按比例缩小的方法是不适当的。
因此，如上所述通过设定微小间隙，以增加电极的热阻，减少来自放电等离子体及电极的热传导，使密封温度下降。这样，密封不易产生泄漏。
本发明高压放电灯点灯装置，其特征在于，包括灯功率为50W以下的高压放电灯及以工作频率40-80KHz的高频使高压放电灯点灯的点灯电路手段，所述高压放电灯包括具有圆球度为0.6以上近似球形的包围放电空间的包围部分的透光性陶瓷放电容器、存在于透光性陶瓷放电容器内的一对电极、以及封入透光性陶瓷放电容器内的包含氖和氩的放电媒体。<关于透光性陶瓷放电容器>
透光性陶瓷放电容器的特征在于，其包围部分为圆球度0.6以上的近似球形，下面参照图2说明圆球度。
图2是说明本发明放电灯装置中透光性陶瓷放电容器包围部分圆球度的说明图。
在图中，1为透光性陶瓷容器，1a为包围部分，1b为细管部分，X为中心轴，Y为与中心轴垂直的轴。
透光性陶瓷容器1是将透光性陶瓷经成形加工而形成，全长为L。
包围部分1a配置在透光性陶瓷容器1的中央部位，形成为具有给定圆球度Rb的近似球形，包围部分1a具有沿垂直于中心轴X的Y轴的最大内径a、最大外径Oa及沿中心轴X的轴长b。
细管部分1b沿包围部分1a的中心轴X从两端分别突出，形成一体，内部形成沿中心轴的通孔1b1，分别具有长度L1及L2。通孔1b1的内端与包围部分1a连通，外端与外部连通。
细管部分1b可以用来在其内部插入后述的电极而在其内表面与电极之间形成也称为毛细管的微小间隙，同时用来封接透光性陶瓷放电容器。
另外，一对细管部分1b的长度之和L1+L2为从透光性陶瓷放电容器1的全长L减去包围部分1a的轴长b之值。
而包围部分1a的轴长b是这样设定，将轴Y与包围部分1a的内表面交点P1与包围部分1a和细管部分1b的边界圆弧部分内表面P2之间连成直线1，设该直线1的延长线与中心轴X的交点为P3，此时左右P3与P3之间的距离即为所述轴长b。
圆球度Rb根据包围部分1的最大内径a及轴长b利用下式求出。
Rb＝a/b若透光性陶瓷放电容器1的包围部分1a与细管部分1的边界部分即内表面P2，而且细管部分1b的通孔1b1的内径小，另外包围部分1a形成完全的球形，则圆球度Rb的值接近1。但是，圆球度Rb若根据那样的定义，则内表面P2的圆弧大小及细管部分1b的内径大小对其有影响。而内表面P2的圆弧大小会受到透光性陶瓷放电容器制造方法的影响而变化。另外，细管部分1b的通孔1b1的内径根据灯的设计要受到电极直径及微小间隙的间隙大小的影响。由于这些量对于共振频率没有多大影响，因此在本发明中，考虑到设计上有一定余量，如上所述规定了圆球度Rb。
在本发明中，当圆球度Rb为0.6时，透光性陶瓷放电容器的包围部分形状一般为稍微近似于轴方向为长轴的旋转椭圆形的横向略长而近似球形的形状。
而圆球度Rb即使是超过1的值，在图2中成为Y轴方向比X轴方向稍微膨胀的近似球形，这个范围也是存在的。因此，一般圆球度Rb允许到1.2左右，最好允许到1.1。
下面对于透光性陶瓷放电容器的包围部分以外的构成没有特别限制。
<关于其它构成>
关于电极、放电媒体及灯功率，由于与前面的权利要求中已经谈到的相同，因此在此省略。点灯电路手段产生工作频率40-80KHz的高频，使高压放电灯。上述工作频率由于与电路构成无关，因此对于点灯电路手段，可以采用任意的电路构成。在本发明中，透光性放电容器的包围部分为圆球度0.6以上的近似球形，放电媒体包含氖及氩，灯功率为50W以下，而且点灯电路手段的工作频率为40-80KHz，通过这样，使高压放电灯的共振频率提高，而工作频率明显低于共振频率，因此不产生音响共振现象。
另外，如果是上述工作频率范围，则电路元件、特别是绕线元件体积小，因此对于点灯电路手段的小型化是有效的。
再有，由于产生高频，点灯电路手段所用的半导体开关手段也能够比较便宜，同时开关损耗也小，因此能够提高频率变换效率。
本发明高压放电灯点灯装置，其特征在于，高压放电灯点灯装置中，其构成使高压放电灯的辉光-弧光转移时间在0.5-3.0秒范围内。
本发明再将辉光-弧光转移时间规定在上述范围内，通过这样能够得到即使彩荧光灯点灯用的那样小型点灯电路手段点灯也不易在启动时产生黑化的高压放电灯装置。
本发明高压放电灯点灯装置，其特征在于，在高压放电灯点灯装置中，点灯电路手段具有LC谐振型高频逆变器。
本发明再加上具有能够以简单的电路产生启动时所需要的启动电压的构成。详细情况已在权利要求3中叙述。
本发明高压放电灯点灯装置，其特征在于，在高压放电灯点灯装置中，点灯电路手段的2次空载电压为1.0-3.0KVp-p。
在本发明中规定的构成是，利用点灯电路手段的2次空载电压为上述构成，能够不要点火器而能够可靠启动高压放电灯。
另外，如果是上述范围的2次空载电压，则点灯电路手段的构成简单，例如利用LC谐振型高频逆变器能够容易地得到所需要的2次空载电压。
本发明照明装置，其特征在于，具有照明装置本体及支持在照明装置本体上的高压放电灯点灯装置。
在本发明中，照明装置是包含将高压放电灯的发光用于某种目的的所有装置在内的广义概念。例如可以用于灯泡型高压放电灯、照明器具、移动体用前照灯、光纤用光源装置、图像投影装置、光化学装置、指纹识别装置等。
另外，所谓照明装置本体，是指从上述照明装置取下高压放电灯所剩下的部分。
在本发明中，所谓“灯泡形高压放电灯”，是指按下述方法构成的照明装置，即将高压放电灯及其镇流器形成一体，再附设馈电用的灯头，通过安装在与灯头相配的灯座上，用起来就能够感觉是使白炽灯泡点灯那样。
另外，在构成灯泡形高压放电灯时，可以配有聚光用的反射镜，以便使高压放电灯的发光具有所希望的布光特性。
再有，为了降低高压放电灯的高亮度，可以配置光扩散性泡壳或灯罩。
另外，灯头可以采用所希望的规格。因而在为了代替已有光源灯为目的情况下，只要采用与已有光源灯灯头相同的灯头即可。
另外，照明装置为照明器具时，照明器具可以具有点灯电路手段并安装高压放电灯而构成，也可以不具有点灯电路手段而安装灯泡形高压放电灯而构成。另外，具有点灯电路手段的照明器具的情况下，点灯电路手段可以配置在照明器具上，也可以配置在照明器具以外的其它位置例如顶棚内。
图1表示高压放电灯用镇流器及荧光灯用镇流器负载特性曲线图。
图2是说明本发明放电灯装置中透光性陶瓷放电容器包围部分圆球度的说明图。
图3表示本发明高压放电灯点灯装置第1实施形态中高压放电灯的部分剖视图。
图4表示本发明高压放电灯点灯装置第1实施形态中高压放电灯和比较例的电极换算电流密度与阴极电压降之关系的曲线图。
图5表示本发明高压放电灯点灯装置第1实施形态中高压放电灯和比较例的封入气体压力与放电开始电压之关系的曲线图。
图6表示本发明高压放电灯点灯装置第1实施形态中高压放电灯的封入气体压力与辉光-弧光转移时间和黑化度之关系的曲线图。
图7表示本发明高压放电灯点灯装置第1实施形态中高压放电灯和比较例的相对于不同封入后之光通量维持率特性的曲线图。
图8表示本发明高压放电灯点灯装置第1实施形态中的点灯电路手段电路图。
图9表示本发明高压放电灯点灯装置第2实施形态中的点灯电路手段电路图。
图10表示本发明高压放电灯点灯装置第3实施形态中的点灯电路手段电路图。
图11表示本发明高压放电灯点灯装置第4实施形态中的点灯电路手段主视图。
图12表示与上相同的在仅封接上端部状态下的高压放电灯纵向剖视图。
图13表示本发明高压放电灯点灯装置第4实施形态相关的辉光-弧光转移时间与光通量维持率之关系的曲线图。
图14是说明本发明高压放电灯点灯装置第4实施形态相关的高压放电灯辉光-弧光转移时间测量法的电路图。
图15是表示本发明高压放电灯点灯装置第4实施形态相关的高压放电灯的灯电压波形之典型波形图。
图16表示本发明高压放电灯点灯装置第5实施形态中的高压放电灯主视图。
图17表示本发明高压放电灯点灯装置第6实施形态中的高压放电灯主视图。
图18表示本发明高压放电灯点灯装置第7实施形态中仅装配上侧部分状态下的高压放电灯纵向剖视图。
图19表示作为本发明照明装置第1实施形态的灯泡型高压放电灯的中央剖视主视图。
图20表示作为本发明照明装置第2实施形态的灯泡型高压放电灯的中央剖视主视图。
图21为同上的纵向音视图。
图22表示作为本发明照明装置第3实施形态的聚光灯主视图。
图23表示作为本发明照明装置第4实施形态的聚光灯主视图。
下面参照
本发明的实施形态。
图3表示本发明高压放电灯点灯装置第1实施形态中高压放电灯的部分剖视图。
在图中，1为透光性陶瓷放电容器，2为电极，3为引入导体，4为密封，是上下对称构造，下侧的电极2、引入导体3及密封4在图中省略。
透光性陶瓷放电容器1具有包围部分1a、细管部分1b及1b、以及凹洼部分1c及1c、包围部分1a形成由两端连续曲面缩小的近似球形。
细管部分1b由与包围部分连续的曲面连接而形成一体，形成透光性陶瓷放电容器1。
凹洼部分1c形成在细管部分1b的内部。
电极2由掺杂钨制成，形成棒状，前端突出在包围部分1a内，插入凹洼部分1c内，在凹洼部分1c与电极2之间形成微小间隙g。
引入导体3由铌制成，形成棒状，前端与电极2的后端部焊接，后端突出在透光性陶瓷放电容器1的外部。
密封4是这样形成，先将陶瓷封接用混合物熔融，再使其固化，这样通过透光性陶瓷放电容器1的细管部分1b及封接部分2a之间将透光性陶瓷放电容器1加以气密封接，同时使引入导体3不露出在透光性陶瓷放电容器1的内部。另外，利用该封接将电极2固定在规定的位置。
为了形成密封3，在细管部分1b的端面沿引入导体3突出外部部分的周围施加陶瓷封接用混合物，使其加热熔融，进入引入导体3与凹洼部分1c内表面之间的间隙，覆盖插入细管部分1b内的整个引入导体3，再覆盖电极2的后端部，通过冷却使其固化。
这样，在透光性陶瓷放电容器1内封入包含氯和氩的启动气体及缓冲气体的发光金属的金属卤化物的放电媒体。
实施例1图3表示的高压放电灯有以下的规格。
透光性陶瓷放电容器由YAG制造，全长25mm，包围部分1a的外径5mm，内径4.5mm，(壁厚0.5mm)，细管部分1b的外径1.8mm内径0.75(壁厚0.53mm)。
电极直径0.25mm，电极间距离3mm引入导体铌，直径0.64mm微小间隙0.25mm放电媒体启动气体及缓冲气体为Ne3％+Ar500torr，其它为适量的示及卤化物。
灯功率20W图4表示本发明高压放电灯点灯装置第1实施形态中高压放电灯和比较例的电极换算电流密度与阴极电压降之关系的曲线图。
在图中，横轴表示电极换算电流密度j/p2(mA/mm2/torr2)，纵轴表示阴极电压降Vk(V)。曲线E为本实施形态，曲线D为比较例。比较例除缓冲气体仅为氩以外，规格与本实施形态相同。
由图可知，若启动气体及缓冲气体为氖及氩，则电极换算电流密度变小，辉光功率降低。
图5表示本发明高压放电灯点灯装置第1实施形态中高压放电灯和比较例的封入气体压力与放电开始电压之关系的曲线图。
在图中，横轴表示封入气体压力(torr)，纵轴为放电开始电压Vs(V)。曲线E为本实施形态，曲线F为比较例。比较例与图4相同。
由图可知，若启动气体及缓冲气体为氖及氩，则比仅为氩的时候，放电开始电压降低。
图6表示本发明高压放电灯点灯装置第1实施形态中高压放电灯的封入气体压力与辉光一弧光转移时间和黑化度之关系的曲线图。
在图中，横轴表示封入气体压力(torr)，右侧纵轴表示黑化度。由线G为辉光辉-弧光转移时间(sec)，右侧纵向表示黑化度。曲线G为辉光-弧光转移时间，曲线H为黑化度。黑化度是根据视觉评价求得，数值越大，黑化越多。
图中是采用氖及氩作为启动气体及缓冲气体，对于改变其封入后的高压放电灯测量辉光-弧光转移时间及黑化度，从而画出曲线。
由图可知，封入后最佳范围为100～200torr。
图7表示本发明高压放电灯点灯装置第1实施形态中高压放电灯和比较例的相对于不同封入压之光通量维持率特性的曲线图。
在图中，横轴表示点灯时间(hr)，纵轴表示光通量维持率(％)。曲线I为封入100torr的氖及氩的实施例，曲线J为封入150torr的氖及氩的实施例，曲线K为仅封入100torr的氩的比较例，曲线分别表示光通量维持率特性。
可知根据本发明，能够得到实用上良好的光通量维持率特性。
图8表示本发明高压放电灯点灯装置第1实施形态中的点灯电路手段的电路图。
图中所示为采用以半桥式高频逆变器为主体的荧光灯用点灯电路手段的高压放电灯点灯装置。在图中，AS为交流电源，f为过电流熔断器，NF为噪声滤波器，RD为整流直流电源，Q1为第1开关手段，Q2第2开关手段，GD为栅极驱动电路，ST为启动电路，GD为栅极保持电路，LC为负载电路。
交流电源AS为民用电源100V。
过电流熔断器f为与布线基板一体形成的图形熔断器，在过电流流过时熔断，以保护电路不烧坏。
噪声滤波器NF由电感器L1及电容器C1构成，除去高频道变器工作而伴随产生的高频，使其不流向电源侧。
整流直流电源RD由桥式整流电路BR及滤波器容器C2构成，桥式整流电路BR的交流输入端通过噪声滤波器NF及过电流熔断器f与交源电源AS相连，而直流输出端与滤波电容器C2两端相连，供给滤波的直流。
第1开关手段Q1由N沟道MOSFET构成，其漏极与滤波电容器C2的正端相连。
第2开关手段Q2由P沟道MOSFET构成，其源极与第1开关手段Q1的源极相连，漏极与滤波电容器C2的负端相连。
因而，第1及第2开关手段Q1及Q2正向串联连接，其两端连接在整流直流电源RD的输出端之间。
栅极驱动电路GD由反馈电路FBC。串联谐振电路SOC及栅极电压输出电路GO构成。
反馈手段FBC由与后述的限流电感器L2磁耦合的辅助线圈构成。
串联谐振电路SOC由电感器L3及电容器C3的串联电路构成，其两端与反馈手段FBC相连。
栅极电压输出手段GO这样构成，它通过电容器C4取出的串联振电路SOC的电容器C3两端出现的谐振电压。电容器C4的一端与电容器C3及电感器L3的连接点相连，电容器C4的另一端与第1及第2开关手段Q1及Q2的各自的栅极相连。再有电容器C3的另一端与第1及第2开关手段Q1及Q2的源极相连。结果电容器C3两端出现的谐振电压通过栅极电压输出电路GO加在第1及第2开关手段Q1及Q2的栅极与源极之间。
启动电路ST由电阻器R1、R2及R3构成。
电阻器R1的一端与滤波电容器C2的正端相连，另一端与第1开关手段Q1的栅极相连，同时与电阻器R2的一端及栅极驱动电路GD的栅极电压输出电路GO的栅极侧输出端即电容器C4的另一端相连。
电阻器R2的另一端与串联谐振电路SOC的电感器L3及反馈电路FBC的连接点相连。
电阻器R3的一端与第1及第2开关手段Q1及Q2的连接点即各自的源极和栅极电压输出电路GO的源极侧相连，另一端与滤波电容器C2的负端相连。
栅极保护电路GP由一对齐纳二极管反向串联而构成，与栅极电压输出电路GO并联连接。
负载电路LC由高压放电灯HDL、限流电感器L2及隔直电容器C5的串联电路及与高压放电灯HDL并联连接的谐振电容器C6构成，一端与第1及第2开关手段Q1及Q2的连接点相连，另一端与第2开关手段Q2的漏极相连。
高压放电灯HDL具有图2所示的构成。
限流电感器L2与谐振电容器C6形成串联谐振电路。另外，由于隔直电容器C5的容量大，因此对串联谐振没什么大的影响。
接在Q2的漏极与源极之间的电容器C7是减轻第2开头手段Q2的开关中的负载。
下面说明电路动作。
一旦接通交流电源，则利用整流直流电源RD在滤波电容器C2两端出现经滤波的直流电压。然后，直流电压加在串联连接的第1及第2开关手段Q1及Q2的两个漏极之间。但是，由于没有加上栅极电压，因此两开关手段Q1及Q2截止。
由于上述直流电压也同时加在启动电路ST两端，因此电阻器R2两端出现主要按电阻器R1、R2及R3的电阻值比例分配的电压。而电阻器R2的端电压作为正极性的电压加在第1及第2开关手段Q1及Q2的栅极与源极之间。
结果，由于第1开关手段Q1设定为超过阀值电压，因此导通。而反之，加在第2开关手段Q2的栅极与源极之间的电压与所需要的栅极电压极性相反，因此维持原状，仍然截止。
一旦第1开关手段Q1导通，则电流浴整流直流电源RD通过第1开关手段Q1流向负载电路LC。因此，限流电感器L2与谐振电容器C6的串联谐振电路产生谐振，在谐振电容器C6两端之间出现高的谐振电压，加在高压放电灯HDL上。
另一方面，由于限流电感器L2有电流流过，在磁耦合的反馈电路FBC就感应出电压。因此，串联谐振电路SOC产生串联谐振，在电容器C3上产生升压的负电压，利用栅极保护电路GD限幅至一定电压，通过栅极电压输出电路GD加在第1及第2开关手段Q1及Q2的栅极与源极之间。
这样，第2开关手段Q2超过阈值电压，因此导通。
而相反，到现在为止导通的第1开关手段Q1，由于栅极电压变成反极性，因此截止。
一旦第2开关手段Q2导通，则负载电路LC的限流电感器L2所积蓄的电磁能量及电容器C6的电荷就放出，电流从限流电感器L2通过第2开关手段Q2沿反方向在负载电路LC内流动，在电容器C6两端出现极性相反、由于谐振而产生的高电压，加在高压放电灯HDL上。然后重复以上说明的动作。
高压放电灯HDL在启动以前，半桥式高频逆变器以振荡频率相对接近限流电感器L2及电容器C6形成的串联谐振电路的谐振频率而工作，因此其2次开路电压约为550V(有效值)即1.5KVp-p，设定为与高压放电灯HDL的放电开始电压近似相等。另外，2次短路电流约为550mA，负载特性与图1的曲线B所示相同，从2次开路电压至2次短路电流连续形成。
因而，即使不用产生脉冲电压的点火器，结果高压放电灯HDL也仍然启动，经过若干时间进行辉光-弧光转移，将负载特性曲线上额定灯电流值的位置作为工作点而稳定点灯。另外，高压放电灯由于具有图3所述的构成，因此启动时几乎不产生黑化。
图9表示本发明高压放电灯点灯装置第2实施形态中的点灯电路手段电路图。
在图中，与图8相同的部分附加相同符号并省略说明。
本实施形态的不同点在于，点灯电路手段是以全桥式高频逆变器FBI为主体。
BUT为升压斩波器，BDT为降压斩波器，FBI为全桥式高频逆变器。
升压斩波器BUT由电感器L4、开关手段Q3、二极管D1及滤波电容器C8构成。在滤波电容器C8两端产生相对于整流未滤波直流电源电压要升压的约580V的滤波直流电压。
降压斩波器BDT由开关手段Q4及电容器C9构成，通过改变开关手段Q4的导通占空比，利用电容器C9的积分作用进行控制，使得输出电压变化，同时进行恒功率控制。
全桥式高频逆变器，FBI由4个开关手段Q5～Q8接成桥式电路，输入端与降压斩波器BDT的电容器C9的两端相连，在输出端之间接入负载LC。负载电路LC的电感器L5的作用主要是在开关手段Q3和Q6导通时抑制电流峰值。全桥式逆变器的情况，不要限流电感器。
这样，全桥式高频逆变器FBI通过改变其输入电压，能够调整输出电压，在高压放电灯HDL起动时输出约580V，点灯时输出约75V。
图10表示本发明高压放电灯点灯装置第3实施形态中的点灯电路手段电路图。
在图中，AS为低频交流电源，SW为电源开关，HB为点灯电路手段，HDL为高压放电灯。
低频交流电源AS为100V民用交流电源。
电源开关SW用来接通及断开点灯电流手段HB的输入。
点灯电路手段HB由LC谐振型高频逆变器为主体构成，将高频电压供给高压放电灯HDL，同时具有限流阻抗。
图11表示本发明高压放电灯点灯装置第4实施形态中的高压放电灯主视图。
图12表示与上相同的在仅封接上端部状态下的高压放电灯纵向剖视图。
在两图中，与图3相同的部分附加相同符号并省略说明。高压放电灯HDL除了材料及大小外，与图3表示本发明高压放电灯点灯装置第1实施形态中的高压放电灯几乎相同。
馈电导体3的与细管部分1b的端面接触集团每隔120°一体形成3个放射状突起部分3a。该放射状突起部分3a分别沿轴向在外面有斜度，作为馈电导体3与透光性陶瓷放电容器1的细管部分1b的端面接触时的挡块，同时调整位置，使得馈电导体3及电极2相对于细管部分1b为同轴状态。
实施例2[高压放电灯]透光性陶瓷放电容器1由透光性氧化铝陶瓷制造，全长24mm，中空部分1a的外径6mm，内径5mm，(壁厚0.5mm)，细管部分1b的外径1.7mm，内径0.7mm(壁厚0.5mm)。
电极2以钨为主要成分，直径0.25mm，露出长7mm，电极间距离3mm。
馈电导体3封接部分由铌制成，直径0.64mm。
微小间隙g0.225mm.
密封4馈电导体3及电极2的覆盖长3.5mm。
放电媒体启动气体及缓冲气体为Ne 3％+Ar100torr，其它为汞1mg及Tl、Dy、In等发光金属的碘化物1.5mg。电路构成以LC谐振型高频逆变器为主体。
点灯频率45kHz[点灯条件]灯功率23W灯电压72V灯电流0.3A图13表示本发明高压放电灯点灯装置第4实施形态相关的辉光-弧光转移时间与光通量维持率之关系的曲线图。
在图中，横轴表示辉光-弧光转移时间(秒)，纵轴表示光通量维持率(％)。另外，图中是准备了各种不同辉光-弧光转移时间的高压放电灯点灯装置，并将高压放电灯进行165分钟点灯、5分钟熄灯的开关灯试验3000小时后，测量该辉光-弧光转移时间及光通量维持率，然后根据该测量结果画出曲线。
由图可知，在辉光-弧光转移时间与光通量维持率之间可以发现有明显的相关关系，若辉光-弧光转移时间在0.5～3.0秒范围内，则可以确认光通量维持率在80％以上。
另外还可知道，若辉光-弧光转移时间在1.0～2.5秒范围内，则光通量维持率在90％以上。
图14是说明本发明高压放电灯点灯装置第4实施形态相关的高压放电灯辉光-弧光转移时间测量法的电路图。
在图中，OSC为存储示波器。
即将示波器的测量端接在高压放电灯HDL的两端，从电源开关SW将镇流器HB接通电源时开始观察电压波形的变化，将两电极进行辉光-弧光转移时的经过时间作为辉光-弧光转移时间进行计时。然后将测量5次的平均值作为辉光-弧光转移时间。
图15表示本发明高压放电灯点灯装置第4实施形态相关的高压放电灯的灯电压波形之典型波形图。
在图中，横轴表示时间(秒)，纵轴表示电压。另外，图4是表示在时间0通电源开关SW，2秒种时一侧电极进行辉光-弧光转移，在2.5秒钟时另一侧电极进行辉光-弧光转移。因而在该图所示例子中，辉光-弧光转移时间为2.5秒。另外，在辉光-弧光转移后，过渡到稳定点灯状态。
图16表示本发明高压放电灯点灯装置第5实施形态中的高压放电灯主视图。
在图中，与图11相同的部分附加相同符号并省略说明。另外，5为连接导体，6为启动辅助导体。
连接导体5钼丝构成，在图中一端与上面的馈电导体3相连，末端与点灯电路手段相连。
启动辅助导体6同样由钼丝构成，末端利用焊接与连接导体5相连，前端卷绕在包围下面电极(未图示)周围的细管部分1b的中间部分。
这样，在本实施形态中，启动时在图中的下面电极与启动辅助导体6之间加上点灯电路手段的输出电压，因此它们之间的电场强度增大，促使放电媒体绝缘击穿。结果即使以相对较低的电压也能使高压放电灯启动。
另外，本实施形态的高太放电灯放置在未图示的外管内。
图17表示本发明高压放电灯点灯装置第6实施形态中的高压放电灯主视图。
在图中，与图16相同的部分附加相同符号并省略说明。另外，7为外管，8为灯头。
外管7为R形的灯泡状，在图中除底部外，在内表面具有反射面7a，同时内部气成为真空。反射面7a利用铝蒸镀形成。
另外，与图16所示相同的透光性陶瓷放电容器1放置在外管7的内部。透光性陶瓷放电容器1的包围部分1a固定在反射面7a的焦点位置处。
灯头8由E26型螺口灯头构成，利用无机粘接剂与外管7的颈部7b固定。
图18表示本发明高压放电灯点装置第7实施形态中仅装配上侧部分状态下的高压放灯纵向剖视图。
在图中，与图3相同的部分附加相同符号并省略说明。
高压放电灯如图所示具有透光性陶瓷放电容器1、一对电极2、馈电导体3、第1密封4及图中未表示的放电媒体、陶瓷垫圈7、外导丝8及第二密封9。另外，为了便于理解构成，图中所示为仅装配上侧部分的封接状态，而实际上上下是对称构造。另外，第1密封4与图3中的密封4相同。
透光性陶瓷放电容器1的包围部分1a如图2中说明的那样，具有近似球形形状。
陶瓷垫圈7具有中央通孔7a，包围馈电导体3与外导丝8的连接部分。
外导丝8由耐氧化性金属构成，与馈电导体3的后端部焊接，沿着馈电导体3的相同的方向延长。
第2密封9以陶瓷垫圈7的通孔7a内为中心从馈电导体3的细管部分1b包围露出在外部的后端部分。因此，馈电导体3完全被第1及第2密封4及9覆盖。
作为放电媒体，封入了发光金属卤化物、和及惰性气体。
实施例3[高压放电灯11]透光性陶瓷放电容器1材料-由透光性氧化铝陶瓷制造全长-28mm包围部分1a-外径a 6.5mm，内径5.5mm(壁厚0.5mm)，内容积0.087cc，圆球度0.68，轴长b(参照图1)7.2mm。
细管部分1b-外径1.7mm，内径0.7m(壁厚0.5mm)，长9mm。
重量-386mg电极2材料-主成分钨，直径0.25mm，长7.5mm，电极间距离3mm。
馈电导体3材料-铌，直径0.64mm，长4mm，插入细管部分1b的深度3.5mm。
外导丝8材料-Fe-Ni-Co合金，直径0.64mm，长55mm。
第1密封4材料-Al2O3-SO-Dy2O3系陶瓷封接用混合物即熔融玻璃，熔点1500℃。
陶瓷垫圈7材料-氧化铝陶瓷第2密封9材料-CaO-BaO-SiO系粘接用玻璃即熔融玻璃，熔点1045℃。
放电媒体启动气体及缓冲气体-分压为Ne3％+Ar97％的混合气体，150torr缓冲蒸气-汞1.5mg发光金属化合物-NaI∶TlI∶DyI3以莫尔比71∶8∶21的比率，1.4mg灯功率20W灯重量487mg灯功率(W)/透光性陶瓷放电容器重量(mg)0.0518(W/mg)灯功率(W)/高压放电灯重量(mg)0.0411(W/mg)单位包围部分内容积的发光媒体封入量16.09(mg/cc)电极间距离gE相对于包围部分1a的轴长b的比率0.427[点灯电路手段]电路构成为LC谐振型，同时以一对开关手段互补连接的半桥式高频逆变器为主体。
点灯频率45kHz[点灯条件]灯电压70V灯电流0.26A灯效率781m/W熄灯寿命7000小时图19表示作为本发明照明装置第1实施形态的灯泡型高压放电灯的中央剖视主视图。
在图中，与图18相同的部分附加相同符号并省略说明。
11为高压放电灯装置，12为固定手段，13为点灯电路手段，14为馈电手段，15为外壳，16为连接线，17为保持手段。
高压放电灯装置11由高压放电灯11a及反射镜11b构成。
高压放电灯11a采用图18所示的高压放电灯。
反射镜11b具有反射面11b1、一对通孔11b2及支持架11b3。
反射面11b1形成旋转抛物面形状。
一对通孔11b2相对形成在反射面11b1规定的位置处，将反射面11b1的内外连通。所谓规定位置是横穿反射面11b1的横方向并通过焦点的位置。
支持架11b3形成在反射面11b1的背面一侧，呈筒状突出。
这样，将高压放电灯11a的两端细管部分1b插入反射镜11b的一对通孔11b2，安装在反射镜11b上，两者形成一体。
固定手段由平板部分12a及栓体部分12b一体形成。
平板部分12a的边缘部分与后述的外壳15的盖体15b背面接触。
栓体部分12b插入高压放电灯装置11的反射镜11b的支持架11b3圆筒中，而且通过粘接，将高压放电灯装置11与盖体15b粘接。
点灯电路手段13具有荧光灯用的负载特性，包含高频逆变器及限手段，使高压放电灯11a高频点灯。点灯电路手段13配置在反射镜11b的背面。13a为布线基板。
馈电手段14由E11型螺口灯头构成，当该螺口灯头安装在通电状态的灯卒(未图示)上时，接受馈电，使放电灯点灯装置13通电。
外壳15内装有上述各构成要素，并保持规定的位置关系。外壳15由外壳本体15a及盖体15b构成，在图中，上部呈切头的圆锥状，下端为开口的圆筒状。点灯电路手段13装在外壳本体15a内。在外壳15的切头部分配置馈电手段14。
盖体15b嵌入外壳本体15a的下端，在此嵌入状态下用未图示的粘接剂粘接。另外，在盖体15b的中央形成开口15b1，放置前述的高压放电灯装置11。在盖体15b上另外还形成连接线1b通过的通孔15b2。
连接线16从安装在外壳15内部的放电灯点灯装置13延伸出来，通过盖体15b的能15b2，与高压放电灯11a的外导丝8连接。
保持手段17与盖体15b形成一体。
保持手段17呈球状竖立在高压放电灯装置11的周围，将反射镜12、高压放电灯11a露出在反射镜12外面的部分及连接线16包围起来加以保护。
图20表示作为本发明照明装置第2实施形态的灯泡型高压放电灯的中央剖视主视图。
图21为同上的纵向剖视图。
在两图中，与图18及图19相同的部分附加相同符号并省略说明。
高压放电灯装置11由高压放电灯11a、反射镜11b及前面保持板11c构成。
高压放电灯11a具有与图18所示的高压放电灯类似构成。但是不同点在于，外导丝8相对于高压放电灯11a的轴呈直角方向引出。
反射镜11b的反射面11b1是在玻璃成形品构成的基体内表面形成的旋转抛物面上利用铝蒸镀而形成。
前面保护板11c由透光性耐热构件构成，利用耐热粘接剂与反射镜11的投光开口粘接，将投光开口封闭。
点灯电路手段13的输出端与高压放电灯11a的外导丝8相连。
馈电手段14由E26型螺口灯头构成。
外壳15由耐热性合成树脂成形加工而形成。
图22表示作为本发明照明装置第3实施形态的聚光灯主视图。
在图中，21为照明器具本体，22为高压放电灯装置。
照明装置本体21具有底座21a、支柱21b及灯体21c。
底座21a可以直接安装在顶棚上，或通过灯杆吊在顶棚下，将放电灯点灯装置(未图示)装在底座21a内部。
支柱21b从底座21a下垂，支持灯体21c。内部装有从放电灯点灯装置连接至灯体21c的绝缘护套导线(未图示)。
灯体21c内部装有灯座(未图示)。
高压放电灯装置22具有高压放电灯HDL、反射镜22a及灯头22b。
若将高压放电灯装置22的灯头22b装在灯体21c的灯座上，则高压放电灯HDL以高亮度点灯，由于利用反射镜聚光，因此能够得到所希望的轮廓清晰的布光特性，使被照物体有良好照明。
另外，安装卤钨灯也能够与以往的采用卤钨灯的聚光灯同样很好点灯。
图23表示作为本发明照明装置第4实施形态的聚光灯主视图。
在图中，与图17及图22相同的部分附加相同符号并省略说明。
照明器具本体21与图22相同。
高压放电灯HDL与图17所示的相同。
若将高压放电灯HDL的灯头装在照明器具本体21的灯体21c内部设置的灯座上，则高压放电灯HDL以高亮度点灯。由于利用其外管7的反射面7a聚光，因此能够得到所希望的轮廓清晰的布光特性，使被照物体有良好的照明。
本发明能够提供一种即使利用小型点灯电路手段使高压放电灯点灯也不容易产生启动时因电极物质蒸发而导致黑化的高压放电灯点灯装置。所述高压放电灯是形成与透光性放电容器包围部分端部连通的凹洼部分，将电极插入凹洼部分内，其前端突出在包围部分内，而且在凹洼部分内表面与电极之间形成微小间隙，同时封入放电媒体。
本发明能够提供一种启动时不容易产生因电极物质蒸发而导致黑化、同时能够采用小型点灯电路手段的高压放电灯点灯装置，这是由于还采用负载特性从2次开路电压至2次短路电流连续的荧光灯用点灯回路手段使高压放电灯点灯，从而减小了辉光放电时的电极换算电流密度而使辉光-弧光转移时的辉光功率能够减少。所述高压放电灯是形成与透光性放电容器包围部分端部连通的凹洼部分，将电极插入凹洼部分内，其前端突出在包围部分内，而且在凹洼部分内表面与电极之间形成微小间隙，同时封入氖及氩作为启动气体及缓冲气体。
本发明由于使点灯电路手段的2次开路电压接近高压放电灯的放电开始电压，所以能够提供一种更减小启动时辉光功率的高压放电灯点灯装置。
本发明由于采用具有LC谐振电路的高频逆变器为主体的点灯电路手段，所以能够提供一种平稳调节输出电压、电路构成简单、更加小型且价廉的高压放电灯点灯装置。
本发明由于高压放电灯具有透光性陶瓷放电容器，所述能够提供一种容易形成在电极周围具有微小间隙的凹洼部分、高效率且长寿命的高压放电灯点灯装置。
本发明由于以100～200torr的压力封入高压放电灯的放电媒体氖及氩，所述能够提供一种显著减少启动时黑化的高压放电灯点灯装置。
本发明还由于高压放电灯的辉光-弧光转移时间在0.5～3.0秒范围内，所述能够提供一种减少启动时黑化的高压放电灯点灯装置。
本发明由于高压放电灯的辉光-弧光转移时间在1.0～2.5秒范围内，就所述够提供一种显著减少启动时黑化的高压放电灯点灯装置。
本发明由于高压放电灯具有接近透光性陶瓷放电容器设置的启动辅助导体，所述能够提供一种启动电压低且点灯电路手段可更小型化的高压放电灯点灯装置。
本发明由于高压放电灯稳定时的频率为5～50kHz，所以能够提供一种具有实际高频点灯用的点灯电路手段的高压放电灯点灯装置。
本发明由于高压放电灯的灯功率为50W以下，所以能够提供一种适用于例如光纤用光源等小型照明装置，可代替卤钨灯的高压放电灯点灯装置。
本发明由于透光性陶瓷放电容器的圆球度为0.6以上，放电媒体包含氖及氩，灯功率为50℃以下，而且点灯电路手段的工作频率为40～80kHz，能够提供一种显著抑制启动时黑化、点灯电路小型化且不发生音响共振现象的高压放电灯点灯装置。
本发明由于辉光-弧光转移时间在0.5～3.0秒范围内，所以能够提供一种减少启动时黑化的高压放电灯点灯装置。
本发明由于点灯电路手段具有LC谐振型的高频逆变器，所以能够提供一种平稳调节输出电压、电路构成简单、更加小型且价廉的高压放电灯点灯装置。
本发明由于点灯电路手段的2次空载电压为1.0～3.0kVp-p，所以能够提供一种使点灯电路手段更小型化的高压放电灯点灯装置。
本发明能够提供一种具有前述高压放电灯点灯装置效果的照明装置。
权利要求
1.一种高压放电灯点灯装置，其特征在于，包括高压放电灯及具有从2次开路电压到2次短路电流的连续负载特性、并以高频使高压放电灯点灯的点灯电路手段，所述高压放电灯包括具有包围放电空间的包围部分及与包围部分端部连通配置的内径小于包围部分的凹洼部分的透光性放电容器、与透光性放电容器凹洼部分内表面之间形成微小间隙并插入凹洼部分内而前端突出在透光性放电容器包围部分内的细长电极、前端与电极后端部连接且至少中间部分与透光性放电容器封接而后端部从透光性放电容器露出在外面的引入导体、以及封入透光性放电容器内至少含有氖和氩的放电媒体。
2.一种高压放电灯点灯装置，其特征在于，包括高压放电灯及具有2次开路电压至少接近高压放电灯放电开始电压且从2次开路电压到2次短路电流的连续负载特性、并以高频使高压放电灯点灯的点灯电路手段，所述高压放电灯包括具有包围放电空间的包围部分及与包围部分端部连通配置的内径小于包围部分的凹洼部分的透光性放电容器、与透光性放电容器凹洼部分内表面之间形成微小间隙并插入凹洼部分内而前端突出在透光性放电容器包围部分内的细长电极、前端与电极后端部连接且至少中间部分与透光性放电容器封接而后端部从透光性放电容器露出在外面的引入导体、以及封入透光性放电容器内至少含有氖和氩的放电媒体。
3.一种高压放电灯点灯装置，其特征在于，包括高压放电灯及以具有LC谐振电路的高频逆变器为主体的点灯电路手段，所述高压放电灯包括具有包围放电空间的包围部分及与包围部分端部连通配置的内径小于包围部分的凹洼部分的透光性放电容器、与透光性放电容器凹洼部分内表面之间形成微小间隙并插入凹洼部分内而前端突出在透光性放电容器包围部分内的细长电极，前端与电极后端部连接且至少中间部分与透光性放电容器封接而后端部从透光性放电容器露出在外面的引入导体、以及封入透光性放电容器内至少含有氖和氩的放电媒体。
4.一种高压放电灯点灯装置，其特征在于，包括灯功率为50W以下的高压放电灯及以工作频率40～80kHz的高频使高压放电灯点灯的点灯电路手段，所述高压放电灯包括具有圆球度为0.6以上近似球形的包围放电空间的包围部分的透光性陶瓷放电容器、存在于透光性陶瓷放电容器内的一对电极、以及封入透光性陶瓷放电容器内的氖和氩的放电媒体。
5.一种照明装置，其特征在于，具有照明装置本体及支持在照明装置本体上的如权利要求1至4任一项所述的高压放电灯点灯装置。
全文摘要
本发明揭示一种高压放电灯点灯装置和照明装置,以具有荧光灯用点灯电路手段的负载特性的点灯电路手段启动点灯、并且在辉光—弧光转换时不易产生因电极物质蒸发而导致黑化。高压放电灯具有透光性放电容器1、电极2、引入导体3及放电媒体。点灯电路手段具有从2次开路电压到2次短路电流连续的负载特性。辉光—弧光转移时间在0.5～3.0秒范围内。
文档编号H05B41/38GK1277535SQ0011819
公开日2000年12月20日 申请日期2000年6月9日 优先权日1999年6月10日
发明者三田一敏, 本田久司, 芦田诚司 申请人:东芝照明技术株式会社