JP2007525804A - 低圧水銀蒸気放電ランプ - Google Patents

Abstract

低圧水銀蒸気放電ランプが第一動作モード（通常モード）及び第二動作（緊急動作）モードで動作可能である。放電ランプは、水銀及び希ガスの充填物を備える放電空間（１３）を封入する放電管（１０）を含む。放電ランプが第一動作モードで動作する間、放電空間内に放電を維持するために、放電管は複数の電極（５；６）を含む。本発明によれば、複数の電極の少なくとも１つは、放電ランプが第二動作モードで動作する間、電極を越えて放電電流（Ｄ_１；Ｄ_２）を引き出すために、直流又は交流電源で動作する。好ましくは、双方の電極は、放電ランプが第二動作モードで動作する間、直流又は交流電源、好ましくは、電池で動作する。本発明に従って動作される低圧水銀蒸気放電ランプは、比較的長い寿命を有する。

Description

本発明は、第一動作モード及び第二動作モードで動作可能な低圧水銀蒸気放電ランプに関する。

水銀蒸気放電ランプにおいて、水銀は、紫外線（ＵＶ）光の（効率的な）発生のための主要成分を構成する。ＵＶを他の波長、例えば、日焼け目的（太陽パネルランプ）のためのＵＶ−Ｂ及びＵＶ−Ａ、又は、一般的な照明目的のための可視的な放射線に変換するために、発光材料を含む発光層が放電管の内壁上に存在し得る。従って、そのような放電ランプは、蛍光灯とも呼ばれる。代替的に、殺菌ランプ（ＵＶ−Ｃ）を製造するために、生成される紫外線を用い得る。低圧水銀放電ランプの放電管は、普通、円形であり、細長い実施態様及びコンパクトな実施態様の双方を含む。一般的に、コンパクトな蛍光灯の管状放電管は、比較的小さな直径を有する比較的短い直線部分の集まりを含み、その直線部分は、ブリッジ部分を用いて或いは屈曲部分を介して相互に接続される。コンパクトな蛍光灯は、普通、（一体化された）ランプキャップを備える。通常、放電空間内の放電を維持するための手段は、放電空間内に配置された電極である。代替的な実施態様において、低圧水銀放電ランプは、所謂無電極低圧水銀放電ランプを含む。

多くのビル内に、緊急照明システムが据え付けられている。緊急照明システムは、一般的に、蛍光灯、安定器、及び、低電圧電源、例えば、電池パックを含む。通常の条件の下で、蛍光灯は、ビルの本線電力系統から電力を得る。本発明の記載及び請求項中、この動作の「通常モード」を「第一動作モード」とも呼ぶ。緊急の期間中、本線電力故障が発生するとき（例えば、火災、火災警報、又は、他の惨禍の場合）、低圧電源（電池パック）は電源に取って代わり、蛍光灯は依然として燃焼する。本発明の記載及び請求項中、この動作の「緊急モード」を「第二動作モード」とも呼ぶ。第二動作モードにおいて、緊急状況の場合に、ビル内の人物を安全な場所に案内するために、蛍光灯は光を発光する。

冒頭段落中に述べられるような低圧水銀蒸気放電ランプは当該技術分野において既知である。既知の低圧水銀蒸気放電ランプの不利点は、緊急モードにおいて、放電ランプの寿命が比較的低いことである。

本発明の目的は、上記の不利点を完全に或いは部分的に解消することである。

本発明によれば、冒頭段落において述べられている種類の低圧水銀蒸気放電ランプは、
水銀及び希ガスの充填物を備える放電空間を気密に封入する放電管を含み、
放電管は、第一動作モードで動作する間、放電空間内で放電を持続するために、放電空間内に配置された複数の電極を含み、
複数の電極の少なくとも１つは、第二動作モードで動作する間、複数の電極を横断して放電電流を引き出すために、直流又は交流電源で動作する。

本発明によれば、放電ランプが第二動作モード（「緊急モード」）で動作するとき、電流が電極の一方の側面と電極の他方の側面との間で引き出される。これは所謂アーク放電効果である。この電極アーク放電は、電極を直流又は交流電流条件の下で動作することによって達成される。電極を通じて電流を送り且つ同調することによって、電極はその「通常」レジームで動作される。このようにして、緊急動作中の過剰な電極劣化が低減され、放電ランプの寿命の減少が回避される。

既知の低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、第二動作モード（「緊急モード」）の放電ランプは、比較的低電流（公称電流の１０％未満）で動作する。「通常モード」におけると同様に、既知の放電ランプにおける「緊急モード」における低電流は、電極間に維持される。しかしながら、放電ランプ内の電極は、そのような低電流のために設計されていない。主としてスパッタリングの故に、これは電極材料の迅速且つ実質的な劣化を招く。そのような電極劣化は、既知の放電ランプの寿命をかなり減少する。もし緊急光が緊急条件の間だけに動作可能であるならば、これは問題ではないであろう。しかしながら、（政府）安全規制は、緊急照明システムが規則的に且つ頻繁に（典型的には月１回）検査されることを要求する。検査中、既知の緊急照明システムは、ある時間に亘って緊急モードで動作される。この頻繁な検査は、通常の蛍光ランプに比べると、緊急照明システムの早期不良を生じさせる。

本発明に従って動作される低圧水銀蒸気放電ランプは、比較的長い寿命を有する。

好ましくは、放電ランプが第二動作モードで動作する間、双方の電極は、直流又は交流電源で動作する。放電ランプが第二動作モード（「緊急モード」）で動作するとき、電流が各電極の一方の側面と各電極の他方の側面との間に引き出される。この好適な実施態様では、アーク放電は双方の電極で同時に達成される。各電極を通じて電流を送り且つ同調することによって、各電極はその「通常」レジームにおいて動作し得る。このようにして、緊急動作中の過剰な電極劣化が削減され、放電ランプの寿命の減少が回避される。双方の電極を直流又は交流電源で動作することによって、放電ランプの光出力は、放電ランプが第二動作モードで動作する間に電極の１つだけが電源で動作されるときの状況に対して、ほぼ倍加される。

本発明に従った低圧水銀蒸気放電ランプの好適実施態様は、ランプが第二動作モードで動作する間、電極は相互に独立していることを特徴とする。放電ランプが第一動作モードで動作するとき、放電ランプは通常所謂ブリッジ回路組立体で動作される。そのようなブリッジ回路組立体は、放電管中の１つの電極の一方の側面と他の電極の一方の側面との間の電気的相互接続を暗示する。

低圧水銀蒸気放電ランプの他の好適実施態様において、放電ランプは、第二動作モードで動作する間、放電ランプを第一動作モードで動作させる電源から電気的に分離される。このようにして、放電ランプは、第二動作モードで動作する間、放電ランプを第一動作モードで動作させる回路組立体との干渉がない。

本発明に従った低圧水銀蒸気放電ランプの好適実施態様は、放電ランプが第一動作モードで動作中に電力故障が生じるとき、第二動作モードが放電ランプを第二動作モードで動作させる。好ましくは、放電ランプが第一動作モードにあるとき、第二動作モードに関連する手段が電力故障を検出する。この手段は、第一動作モード中に電力故障を検出し、第二動作モードの開始を引き起こす。好ましくは、この手段は、放電ランプを第一動作モードで動作させる電源からの放電ランプの分離を引き起こし或いは開始する。

本発明に従った低圧水銀蒸気放電ランプのさらに他の好適実施態様は、放電ランプが、第二動作モードで動作する間、放電ランプが第一動作モードで動作するときの公称電流の２０％未満である電流で動作することを特徴とする。

本発明に従った低圧水銀蒸気放電ランプは、追加的な利点を有する。もし既知の放電ランプが第二動作（「緊急動作」）モードで動作されるならば、放電管内の電極間の比較的低い電流及び放電の負電圧−電流特性の故に、ランプに亘る電圧は比較的高い。本発明に従った低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、放電ランプが第二動作（「緊急動作」）モードで動作する間、電極はそれらの公称ランプ電流で動作される。電極の２つの側面の間に引き出される放電（「アーク」）の長さは、放電管の反対端部にある２つの電極間に引き出される放電の長さよりもずっと短い。本発明に従った放電ランプにおいて、これはランプに亘る電圧の減少を招く。そのような比較的低いランプ電圧は、放電ランプが第二動作モードで動作するとき、安定器及び電池パックを実質的に単純化する。このために、本発明に従った低圧水銀蒸気放電ランプの好適実施態様は、第二動作モードで動作する間、放電ランプが電池によって電力供給されることを特徴とする。

本発明のこれらの及び他の特徴は、以下に記載される実施態様を参照することで明瞭に解明されよう。

図面は純粋に概略的であり、原寸で描写されていない。顕著に、明瞭性の故に、一部の寸法は、強く誇張された形態で示されている。図面中の類似の構成素子は、可能な限り同一の参照番号で指し示されている。

図１Ａは、管状部分を有するガラス放電管を含む低圧水銀蒸気放電ランプを極めて概略的に示しており、放電管１０はその内部で生成される放射線を伝える。放電管１０は、水銀、及び、例えば、アルゴンを含む希ガス混合物を含む放電空間１３を気密に封入している。蛍光放電ランプにおいて、放電空間１３に面する管状部分の側面は、励起水銀のフォールバックによって生成される紫外線（ＵＶ）光を（概ね）可視光に変換する発光材料（例えば、蛍光粉末）を含む発光層（図１Ａ中に図示せず）で被覆されている。加えて、放電空間１３に面する管状部分１１の側面は、より保護的な層又は複数の層の１つ（図１Ａ中に図示せず）を備える。

低圧水銀蒸気放電ランプは、第一動作モード及び第二動作モードで動作可能である。第一動作モードは、通常、動作の「通常モード」と呼ばれるのに対し、第二動作モードは、通常、動作の「非常モード」と呼ばれる。図１Ａの実施例において、放電管１０は、放電ランプが第一動作モードで動作する間、放電空間１３内に放電を維持するために、放電空間１３内に配置された電極５；６を含む。電極５；６は、放電管１０の端部部分によって支持されている。電極５；６は、電子放射物質、この場合には、酸化バリウム、酸化カルシウム、及び、酸化ストロンチウムの混合物で被覆されたタングステンの巻線である。電極５；６の電流供給導体７，７'；８，８'が端部部分を通過し、放電管１０から外部に出ている。

図１Ａは、第一動作モード（通常モード）で動作する放電ランプを示している。即ち、放電Ｄが電極５；６間で引かれている。図１Ｂは、第二動作モード（緊急モード）で動作する放電ランプを示している。即ち、放電ランプが第二動作モードで動作する期間中、電極５；６を横断して放電電流Ｄ_１；Ｄ_２を引き出すために、電極５；６は直流電源又は交流電源で動作している。図１Ｂの実施例において、放電電流Ｄ_１；Ｄ_２が電極５；６の双方を横断して引き出されている。

好ましくは、ランプが第二動作モードで動作する期間中、電極は相互に対して独立している。放電ランプが第一動作モードで動作するとき、放電ランプは、通常、所謂完全ブリッジ回路組立体又は所謂中間ブリッジ回路組立体で動作する。そのような回路組立体は当業者に既知である。双方の動作スキームは、放電管内の１つの電極の一側面と他の電極の一側面との間の相互電気接続を包含し、通常、１つの電極の一側面は、キャパシタを介して、他の電極の一側面に接続される。

好ましくは、放電ランプは、第二動作モードで動作中、放電管を第一動作モードで動作させる電源から電気的に分離される。このような方法で、放電ランプは、第二動作モードで動作中、放電ランプを第一動作モードで動作させる回路組立体との干渉がない。

放電ランプが第一動作モードで動作中に電力故障が起こるとき、好ましくは、第二動作モードは、放電ランプを第二動作モードで動作させる。加えて、放電ランプが第一動作モードにあるとき、第二動作モードに関連する手段が電力故障を検出する。この手段は第一動作モード中に電力故障を検出し、第二動作モードを開始させる。好ましくは、この手段は、放電ランプを第一動作モードで動作させる電源からの放電ランプの分離を引き起こさせ或いは開始する。

好ましくは、放電ランプは、第二動作モードでの動作中、放電ランプが第一動作モードで動作するときの公称電流の２０％未満の電流で動作する。

既知の緊急照明システムにおいて、緊急モードにおける光束は、通常動作モードの光束の凡そ１０％である。本発明に従った緊急照明システムでは、各電極のために、５〜４０ｌｍの範囲内の光束が得られる。光束は、放電ランプの種類に依存する。

本発明に従った放電ランプは追加的な利点を有する。もし既知の放電ランプが第二動作（「緊急動作」）モードで動作するならば、放電管内の電極間の比較的低い電流及び放電の負電圧−電流特性の故に、ランプに亘る電圧は比較的高い。本発明に従った放電ランプにおいて、放電ランプが第二動作（「緊急動作」）モードで動作する間、電極はそれらの公称ランプ電流で動作している。電極の２つの側面間に引き出される放電（「アーク」）の長さは、放電管の両端部で２つの電極間に引き出される放電の長さよりもかなり短い。本発明に従った放電ランプにおいて、これはランプに亘る電圧の減少につながる。好ましくは、この電圧は、ほぼ１５〜ほぼ２０Ｖの範囲内である。放電ランプが第二動作モードで動作するとき（変圧器の不存在の故に）、そのような低ランプ電圧は安定器を実質的に単純化する。好ましくは、第二動作モードで動作中、放電ランプは（バッテリ）によって電力供給される。好ましくは、直列に接続された２つの９Ｖ電池が、第二動作モード（「緊急モード」）でランプを動作するために用いられる。

上述の実施態様は本発明を制限するというよりもむしろ例証するものであること、並びに、当業者は添付の請求項の範囲から逸脱せずに多くの代替的な実施態様を設計し得ることが留意されるべきである。請求項において、括弧内に配置される如何なる参照記号も請求項を制限するものと解釈されるべきではない。「含む」という動詞及びその活用形の使用は、請求項内で述べられている素子又はステップ以外の素子又はステップの存在を排除しない。素子に先行する不定冠詞は、そのような素子が複数存在することを排除しない。幾つかの離散的な素子を含むハードウェアを用いて、適切にプログラム化されたコンピュータを用いて、本発明を実施し得る。幾つかの手段を列挙する装置の請求項において、これらの手段の数を単一且つ同一アイテムのハードウェアによって具現化し得る。特定の手段が相互に異なる従属請求項において列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に用い得ないことを指し示さない。

第一動作モードにある低圧水銀蒸気放電ランプを示す断面図である。 第二動作モードにある低圧水銀蒸気放電ランプを示す断面図である。

Claims (8)

1. 第一動作モード及び第二動作モードで動作可能な低圧水銀蒸気放電ランプであって、
   水銀及び希ガスの充填物を備える放電空間を気密に封入する放電管を含み、
   該放電管は、前記第一動作モードで動作する間、前記放電空間内で放電を持続するために、前記放電空間内に配置された複数の電極を含み、
   該複数の電極の少なくとも１つは、前記第二動作モードで動作する間、前記複数の電極を横断して放電電流を引き出すために、直流又は交流電源で動作する低圧水銀放電ランプ。
2. 当該低圧水銀蒸気放電ランプが前記第二動作モードで動作する間、双方の電極は、直流又は交流電源で動作する、請求項１に記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
3. 当該低圧水銀蒸気放電ランプが前記第二動作モードで動作する間、前記複数の電極は相互に独立している、請求項１又は２に記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
4. 当該低圧水銀蒸気放電ランプは、前記第二動作モードで動作する間、当該低圧水銀蒸気放電ランプを前記第一動作モードで動作させる電源から電気的に分離される、請求項１又は２に記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
5. 当該低圧水銀蒸気放電ランプが前記第一動作モードで動作する間に電力故障が生じるとき、前記第二動作モードは、当該低圧水銀蒸気放電ランプを前記第二動作モードで動作させる、請求項１又は２に記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
6. 前記第二動作モードに関連する手段は、当該低圧水銀蒸気放電ランプが前記第一動作モードにあるときに前記電力故障を検出する、請求項５に記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
7. 当該低圧水銀蒸気放電ランプは、前記第二動作モードで動作する間、当該低圧水銀蒸気放電ランプが前記第一動作モードで動作するときの公称電流の２０％未満の電流で動作する、請求項１又は２に記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
8. 当該低圧水銀蒸気放電ランプは、前記第二動作モードで動作する間、電池によって電力供給される、請求項１又は２に記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。

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