JPS60208048A - 螢光ランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、螢光ランプ装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 最近、白熱電球に代わる省エネルギー光源として種々の
コンパクト形螢光ランプ装置が提案さべ一部はすでに実
用化されている。第１図に、そのうちの典型的なひとつ
のランプ構造を示す。細長いガラス管をダブルＵ字形に
折り曲けた発光管１が外管グローブ２の内部に保持され
ている。外管グローブ２の内面には白色の拡散物質３が
塗布されており、外管グローブ２の内部は外部大気と導
通状態になってい゛る。ランプ装置としては、ケース４
と口金６が設けられておシ、ケース４の内部には発光管
点灯用の安定器６と始動用のグロースタータフが組み込
まれている。そして、安定器６としては通常チョークコ
イルが用いられている。

さて、かかる発光管１は、基本的には通常の螢光ランプ
の仕様に準じたものである。唯一の相違点は、点灯時の
水銀蒸気圧の規制方式である。つまり、コンパクト形螢
光ランプでは、発光管１がコンパクト化されて高負荷で
点灯され、さらに外管グローブ２の内部に保持されるた
め、発光管の温度が異常に高くなって水銀蒸気圧がラン
プ効率面での最適領域（６Ｘ１０−５−１０Ｘ１０−５
Ｔｏｒｒ）より過度に上昇する。その結果、ランプ効率
は低下する。したがって、コンパクト形螢光ランプでと
くに高光束タイプのものを製品化するには、何らかの水
銀蒸気圧を規制する方式が必要であり、事実それに関し
て種々の方式がすでに報告されている。

第２図は、そのうちのアマルガム封入方式を採用した発
光管１の構造を示している。ダブルＵ字形の発光管１′
の両端部には、電極８，９がリード線１０．１１とスチ
ム１２，１３でもって保持されており、発光管１′の内
面には螢光体１４が被着されている。また、発光管１の
内部にはアルゴンなどの希ガスと水銀が封入されている
。さらに、水銀蒸気圧を規制するために、少なくともい
ずれか一方のスチム、たとえばスチム１２の後方の細管
１６の内部に、Ｉｎ、Ｂ１Ｉｎ　あるいはＢ１Ｐｂ５ｎ
などのアマルガム形成用の金属物質１６が保持されてい
る。点灯時には、上記金属物質１６が水銀とアマルガム
を形成する。かかるアマルガムの水銀蒸気圧は水銀単体
のときに比べて低くなるので、たとえ発光管の温度が上
昇しても、水銀蒸気圧を最適領域に保つことができる。

ところで、上記のごときコンパクト形螢光ランプ装置の
総合効率は電球の３倍弱の約４０かＩＷと高く、またラ
ンプは電数用ソケットにそのまま点灯できるという簡便
さも備えている。しかしながら、かかるコンパクト形螢
光ランプにも種々の解決すべき問題点がある。第１の問
題点として、電球に比べてその重量が約４００ｇと著し
く重くなることがあげられる。これは、安定器９のチョ
ークコイルの重量が約２６０９と大きくなるからである
。そのほかの問題点としては、特に周囲温度が低い領域
でランプを点灯したとき、始動直後数分間にわたって光
のチラッキが発生して不快感を覚える場合がある。この
チラッキ現象は、かかる折り曲げられた発光管を用いた
ランプで顕著に発生する。本発明者の解析結果では、こ
れはう／プを交流点灯した場合、再点弧時に放電アーク
が安定する時間がサイクル毎に変動して、そのために放
電電流が変動することに起因している。現行ランプでは
、チラッキ防止のため、ランプ電圧を低いレミルに設計
しているが、完全には防止されていない。

上記のように、現時点において軽量でチラッキを完全に
防止した螢光ランプ装置は実現されていない。

発明の目的 本発明は、軽量でチラッキを完全に防止した螢光ラング
装置を提供するものである。

発明の構成 本発明者は、上記目的を満たした螢光ランプ装置の構成
について検討した。その結果、まず基本的に発光管を直
流で点灯することを案出した。つまり、第１図および第
２図のような細管の発光管を交流点灯したときには、半
サイクル毎の再点弧電圧が高くなシ、前述のチラッキが
発生するのでランプ電圧を高く設計することが難しく、
それだけ安定器にかかる電圧降下が大きくなる。その結
果、基本的に損失の大きい大形で重い安定器となる。こ
れに対して、発光管を直流で点灯するならば、再点弧電
圧が基本的に存在しないので、電源電圧に対するランプ
電圧の比率を高めることができて、それだけ損失が削減
された小形軽量の安定器を用いることができる。さらに
、直流点灯であれは光のチラッキ現象も完全に防止する
ことができる。

ところで、上記の基本的発想を具現するには、直流で点
灯できる発光管が必要となる。ちなみ國通常の螢光ラン
プを直流点灯すると、いわゆる電気泳動にもとづくカタ
フォレシス現象が発生して水銀が陽極領域から陰極領域
へと片寄っていき、水銀放電による明るい発光領域が陰
極に近い陽光柱領域のみに存在して、陽極に近い領域が
暗くなることはよく知られている。本発明者は、次の段
階として、直流点灯でもカタフォレシス現象のない発光
管と点灯装置について種々検討した。その結果、第２図
の発光管に関して、アマルガム形成用の金属物質を発光
管端部のいずれか一方の近傍に保持して、その金属物質
を保持している側の電極を陽極として直流で動作せしめ
るならば、上記力タフォレシス現象を抑制できることを
発見した。

ついで、本発明者は上記の直流点灯方式の軽量化を図る
検討を行ない、その安定器としては電球が最適であるこ
とを見いだした。電球は軽量であるほかに、熱放散の処
理が容易であシ、さらに電球からの光出力をランプ光束
に若干寄与せしめることができる。また、電源電圧変動
特性もすぐれている。

このように、アマルガム封入発光管でカタフォレシス現
象を抑制できる直流点灯方式と、電球安定器を組み合わ
せることによって、軽食で光チラッキがなく、かつ総合
効率も改善された螢光ランプ装置が実現された。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する
。

まず、使用した発光管は、基本的に第２図のものと同じ
である。この発光管１′を直流点灯するとき、水銀とア
マルガムを形成するＩｎ、Ｂ１Ｉｎ。

Ｂ１Ｐｂ５ｎ　などのアマルガム形成用の金属物質１６
が保持されている端部側の電極８を陰極として点灯する
ならば、短時間のうちにカタフォレシス現象が発生する
のが観測された。この場合、カタフォレシス現象は周囲
温度が低くなる程顕著として点灯させるならば、上記の
カタフォレシス現象が防止されることが発見された。本
発明者の観測結果では、周囲温度が０℃近傍の低いとき
でも発光管１′の全域にわたって均一な発光状態が得ら
れた。この現象の解析結果では、電気泳動によるカタフ
ォレシス現象で水銀がイオンとして陽極から陰極へ移動
して片寄っていくのに対して、陽６ 極側にアマルガム形成用の金属物質重が存在する七基本
的に水銀蒸気圧が陰極側に比べて陽極側の方で低くなり
、この水銀蒸気圧差による陰極から陽極への水銀の拡散
現象が存在している。つ１す、結果的に上記の電気泳動
による陽極から陰極への水銀の移動が、反対方向の上記
拡散現象による水銀の移動で相殺されていると考えられ
る。はｂ しめに述べたように、金属物質せ名が存在する側の電極
８を陰極として点灯させたときは、電気泳動と拡散現象
による水銀の移動がともに陽極領域から陰極領域へと行
なわれるので、ますますカタフォレシス現象が促進され
るといえる。

さて、上記の新しい現象にもとづいて、本発明が目的と
する軽量で光のチラッキのない螢光ランプ装置について
検討した。第３図は本発明の一実施例である螢光ランプ
装置の構造を示す。また、第４図にその回路図を示す。

第３図において、安定器としてはフィラメントコイル電
球１７を従来のチョークコイルに代って用いている。さ
らに、１８．１９は整流ブリッジおよび平滑用コンデン
サ、２０は発光管始動用デバイスである。発光管始動用
デバイス２ｏとしては、たとえば第６図に示すようなパ
ルストランス２１とサイリスタ２２を組み合わせた電子
スタータを用いた。なお、かかる電子スタータを用いる
ときは、始動パルスエネルギーが発光管に最大限吸収さ
れるように第６図に示すようにダイオード２３を挿入す
るのが好ましい。

上記装置において、安定器としてとくにフィラメントコ
イル電球１７と発光管１′を組み合わせた利点として次
の４つがあげられる。

（１）軽量である。

（２）装置全体の熱放散の処理が容易である。つまシ、
電球であれば安定器入力エネルギーは可視および赤外の
放射として外管グローブ２から放散する。この結果、装
置の抵抗安定器を用いたときの温度上昇が軽減される。

（３）電球からの光出力もラングの全光束に若干寄与す
るので、その分装量の総合効率が改善される。

（４）電源電圧変動によるランプ入力、電流の変動率が
小さい。

つぎに、上記の実施ランプ装置の仕様と緒特性を従来装
置と比較して下表に示す。

以下余白 ここで注目すべきことは、安定器として熱損失の大きい
抵抗を採用しているのにか＼わらず、従来装置に近い約
４ｏｔｍ／Ｗ　の総合効率が達成されていることである
。この理由のひとつとしては、前述したように、電球１
７から約６０　Ａｍの光束寄与があることがあげられる
。もうひとつの理由は、本発明にかかる発光管のランプ
効率そのものが従来のものに比べて約２０％高くなるこ
とである。これは、螢光ランプを直流でしかも低いラン
プ電流で点灯させていることに起因している。このよう
に、本発明にかかる螢光ランプ装置は、軽量で光のチラ
ッキがなくしかも総合効率も比較的高いという特長を実
現している。

なお、本発明にがかるカタフォレシス現象を防止でき直
流点灯方式は、第２図のようなコンバク形発光管にのみ
適用されるものでなく、基本的には一連の放電路をなす
螢光ランプ全般に適用できる。たとえば、通常の直管形
および環形の螢光ランプ、さらには真空気密した外管の
内部に発光前二イ、組み込んだ二重管構造のランプにも
適用できる。

さらに、第２図において、アマルガム形成用の金属物質
１６を保持する箇所は、必ずしも電極の後方である必要
はなく、要は陽極として動作する電極の近傍であればよ
い。また、巣３図に関連したコンパクト形螢光ランプ装
置としては、発光管部と点灯回路部を必らずしも一体化
する必要はなく、両者を分離した形でたとえば照明器具
に保持させた装置でもよい。

発明の詳細 な説明したように、本発明は、アマルガム形成用物質を
端部電極のいずれか一方の近傍に設けた発光管を、アマ
ルガム形成用物質に近い電極を陽極として直流で点灯せ
しめることによって、カタフォレシス現象を防止し、さ
らに安定器として電球を組み合わせた結果、基本的に軽
量で光チラッキがなくかつ総合効率も比較的高い螢光ラ
ンプ装置を実現することができるものである。

【図面の簡単な説明】

た螢光ランプの一部切欠斜視図、第３図は本発明の一実
施例である螢光ランプ装置の正面図、第４図はその回路
図、第５図は電子スタータを用いた場合の回路図である
。 １′・・・・・・発光管、２・・・・・・外管グローブ
、３・・・・・・白色拡散物質、４・・・・・・ケース
、６・・・・・・口金、６・・・・・・安定器、７・・
・・・・グロースタータ、８，９・・・・・・電極、１
０．１１・・・・・・リード線、１２．１３・・・・・
ステム、１６・・・・・細管、１６・・・・金属物質、
１　・・・・電球、１８・・・・・・整流ブリッジ、１
９・・・・・・平滑用コンデンサ、２ｏ・・・・・・発
光管始動用デバイス、２１・・・・・・パルストランス
、２２・・・・・サイリスク、２３・・・・ダイオード
。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 両端部に電極を有し、内部に希ガスと水銀を封入し、さ
   らに内面に螢光体を被着した発光管を備え、前記発光管
   のいずｉか一方の電極の近傍にアマルガム形成用物質を
   設け、かつ前記アマルガム形成用物質が存在する箇所に
   近い電極を陽極として前記発光管を直流で点灯し、さら
   に安定器として電球を用いたことを特徴とする螢光ラン
   プ装置。