JP2009283466A - 蛍光ランプ及びコンパクト蛍光ランプに関するグロースタータ並びにそれに関連する蛍光ランプ固定具 - Google Patents

Abstract

【課題】非放射性で環境を保護する蛍光ランプに関するグローボトル又はグロースタータを提供する。
【解決手段】一意的なグローボトルは、短いリード線２、前記短いリード線にスポット溶接されたバイメタル・シート３、及び長いリード線を備えたステムアセンブリ１と、前記ステムアセンブリ１を内部に密閉するエンベロープ５と、前記エンベロープ５を真空にした後に満たされる放電ガス６とを有し、短いリード線２が、セシウム・ベース化合物８で被覆され、ガラス、セラミックス、又は金属のランタン・リング９が短いリード線２の周りに配置される。本発明では、低仕事関数の金属セシウムが採用され、完全に暗い状態下での始動が電界放出により実行され、従来技術の放射性材料をセシウム・ベース化合物と置換するので、環境保護の要求を完全に満たす。
【選択図】図３

Description

本発明は、蛍光ランプ及びコンパクト蛍光ランプ並びに関連する蛍光ランプ固定具に関し、特に、１５時間以上完全に暗い状態に格納した後に始動性能要求を満たすことができ、放射性アイソトープを用いない環境保護タイプのグロースタータ、及び、対応する蛍光ランプ固定具に関する。

従来の蛍光ランプ又はコンパクト蛍光ランプは、図１に示すようなグローボトルを使用し、その構造は、短いリード線または電極（２）、短いリード線にスポット溶接されたバイメタルシート（３）、長いリード線又は電極（４）を有するステムアセンブリ（１）と、ステムアセンブリ（１）を密封し配置するエンベロープ（５）と、エンベロープ（５）の中に満たされた放電ガス（６）とからなる。

動作電圧が短いリード線（２）と長いリード線（４）との間に印加されたとき、長いリード線（４）とバイメタルシート（３）との間にグロー放電が発生する。異なる膨張係数の２つのシートを一緒に圧力融解により形成されたバイメタルシート（３）と長いリード線（４）とが、放電電極として作用する。グロー放電から生成された熱により、バイメタルシート（３）は、バイメタルシート（３）と長いリード線（４）とが互いに接触するまで、長いリード線（４）に向かって変形し、それにより、蛍光ランプの始動要求が満たされる。

ガス放電に関して、電圧を印加するための開始では少数の空間自由電子の存在が必要である。電界の加速下で、これらの自由電子は、イオン及び電子に放電ガスをイオン化するために放電ガスと衝突し、「なだれ（アバランシェ；ａｖａｌａｎｃｈｅ）」放電を形成する。日中では、エンベロープ（５）内の少数の空間自由電子をイオン化することができる太陽からの宇宙線があるので、日中に「アバランシェ」放電を形成するのは非常に容易であり、スタータの性能指数（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎｄｅｘ）は要求を容易に満たす。

しかしながら、蛍光ランプが、発光電子装置及びその開始状態となるのは夜であり、ナショナルスタンダードＱＢ２２７６−９６及びインターナショナルスタンダードＩＥＣ１５５：１９９３は、蛍光ランプのスタータの性能テスト状態は完全に暗い状態でなければならないと明記され、サンプルのテストは、テストの前１５時間以上完全に暗い状態に置かなければならない。

完全に暗い状態では、宇宙線は大部分が弱められ、空間自由電子の数は大きく減少し、蛍光ランプに関するスタータの始動性能は通常要求を満たすことが出来ない。
上記問題を解決するために、従来のグロースタータは、以下の３つの方法を採用する：
１．短いリード線の表面に放射性アイソトープＰｍ−１４７を含む材料を加える；
２．エンベロープ内のある場所（通常はステム）にＰｍ−１４７を含む夜光パウダーを被覆する；
３．トリチウム又はクリプトン８５を包含する放電ガスを満たす、又は、エンベロープにトリチウムを包含する材料を被覆する。

３つの全ての方法は、放射性アイソトープが完全に暗い状態で空間自由電子を生成することができるという特徴を利用し、完全に暗い状態での始動条件を満たす。それらの欠陥は、より条件が厳しくなっている環境保護の条件を満たさない放射性アイソトープを含んでいることである。

上述のとおり当該技術分野に存在する欠点を克服するために、本発明の目的は、非放射性で環境を保護する蛍光ランプに関するグローボトル又はグロースタータを提供することであり、セシウム・ベース化合物を利用し、放電電極の周りにランタン・リングを配置した構造を有する。

本発明の別の目的は、本発明による一意的なグロースタータ又はグローボトルを備えた単一チューブ又はデュアルチューブ直列蛍光ランプの蛍光ランプ固定具を提供することである。

本発明の蛍光ランプに関するグローボトルの構造は、短いリード線、該短いリード線にスポット溶接されたバイメタル・シート、及び長いリード線を備えたステムアセンブリと、該ステムアセンブリを密封するエンベロープと、真空にした該エンベロープ内に満たされる放電ガスとを有し、セシウム・ベース化合物が短いリード線に被覆される。

本発明の蛍光ランプに関するグロースタータはまた、短いリード線の周りにガラス、セラミックス、又は金属のランタン・リングが取り付けられる。
本発明の蛍光ランプ固定具は、バラストと、蛍光ランプ、グローボトル、及びキャパシタが各々並列に包含された並列ブランチを直列に接続した１又は２の並列ブランチとを有し、前記１又は２の直列に接続された並列ブランチが、前記バラストと直接に接続され、前記グローボトルが、短いリード線、該短いリード線にスポット溶接されたバイメタル・シート、及び長いリード線を備えたステムアセンブリと、該ステムアセンブリを密封するエンベロープと、真空にされた該エンベロープ内に満たされる放電ガスとを有し、本発明のグロースタータ又はグローボトルに使用されることを特徴とする。

セシウム・ベース化合物を使用することにより、本発明による蛍光ランプ及び対応する蛍光ランプ固定具に関するグロースタータは、電界放出による所望の数の空間自由電子を生成することができ、完全に暗い状態での始動の問題が解決される。ところで、空間自由電子を生成するための材料として放射性材料を採用する従来の技術を用いないことにより、本発明は、環境保護要求の安全性を満たすものである。

以下に、蛍光ランプに関するグロースタータの実施形態を、図面を参照して説明する。
図２は、本発明に関する蛍光ランプのためのグローボトルの構造を示す。基本的なコンポーネントは、蛍光ランプの従来のグローボトルのものと同じであり、即ち、短いリード線（２）と、短いリード線にスポット溶接されたバイメタルシート（３）と、長いリード線（４）とを備えたステムアセンブリ（１）と、ステムアセンブリ（１）を密封し配置するエンベロープ（５）と、エンベロープ（５）内に満たされた放電ガス（６）とを有する。

従来の構造と本発明の差は、クロム酸セシウムのようなセシウム・ベース化合物（８）が、短いリード線（２）に被覆されていることである。本発明に関するグローボトルの動作原理及びプロセスは以下の通りである：空気を排気し、放電ガスを満たした後、グロースタータ・エンベロープ（５）は、少ない電子が短いリード線に衝撃を与える間、放電が放電電極（３）及び（４）の間で生じるように電圧を印加し、被覆されたセシウム・ベース化合物（８）をそこで純粋金属セシウムに分解する。セシウムの仕事関数が非常に低いため、放電電極（３）及び（４）でのセシウムの存在は、電流スタータ動作電圧下で空間的に電子を放出するように電界放出を生成する。それ故、本発明によれば、完全に暗い状態下での始動は、「アバランシェ」放電のために欠くことの出来ない最初の電子として低い仕事関数材料であるセシウムから電界放出された電子の供給により実現する。この場合、セシウムは、放射性材料を置換するために導入され、環境保護に大きく利する。完全に暗い状態でのテストに関するＱＢ２２７６−９６及びＩＥＣ１５５：１９９３の条件は、セシウム・ベース化合物の被覆量を良好に制御することにより満たすことが出来、セシウムの量を解放することが出来る。

しかし、あるタイプのグロースタータに関しては、歩留まりを改善するために、セシウム・ベース化合物の格納量及びセシウムの解放量を制御することが容易ではないので、被覆された材料のまわりにランタン・リング（９）を配置する構造もまた、図３に示すように使用される。構造は、以下のような２つの実施形態で実装される：
１．電界は遮蔽しないが、通過する電子はブロックすることができる絶縁体であるガラスリング又はセラミックリングを被覆材料の周りに配置し、電子はバイパスする必要があり、それによりセシウム・ベース化合物の電子の衝撃エネルギを低減させる。この方法では、セシウム・ベース化合物の分解速度が低下し、分解されたセシウムがランタン・リングの内側に付着し、放電電極に向かう分解したセシウムの移動速度は、より低くなり、スタータの作動寿命を長くすることに利する。

２．導電性であり、電界を遮蔽することができる金属リングを被覆材料の周りに配置し、それにより、セシウムの分解速度を低下させ、特に大パワースタータに関して、セシウムの移動速度を低下させるのに利する。

本件発明に関するランタン・リング構造体は更に、生産歩留まり、及び、セシウム・ベース化合物を導入した後の性能安定性を改善する。
かかる実施形態の特徴は以下の通りである：
セシウム・ベース化合物は、短いリード線（２）に被覆される。短いリード線（２）での電界強度は、バイメタルシート（３）のシールドのためにより弱くなり、そこでの放電電子衝撃のエネルギが低くなり、それにより、少量の金属セシウムを生成するために、セシウム・ベース化合物の分解速度を制御することが出来る。分解されたセシウムは放電電極（３）及び（４）に付着し、セシウムが非常に低い仕事関数を有するため、放電電極の間に電圧を印加したとき、電界放出電子を生成することが出来る。電界により加速された後、電界放出電子により、「アバランシェ」放電をおこす。この仕方により、最初の空間自由電子を生成するために放射性アイソトープを使用する従来技術に存する仕方を本発明により置換することが出来る。ところで、電界放出は、暗いか暗くないかに拘わらず、電界強度及び放出材料のみに依存する。それ故、新規な電子放出材料−セシウムを使用し、適当な電界強度−金属ランタン・リング構造を備えた構造を利用することにより、電界放出を介して自由電子を生成させるための動作モード及び新規な原理が利用され、かくして、放射能なしで、且つ、完全に暗い条件下で、開始の目標を達成することが出来る。

ランタン・リング構造を採用することは更なる利点を有する、即ち、短いリード線（２）で弱い電界強度のため、セシウムが、大量に生成されることを防ぎ、スタータの他のパラメータに不利益な過剰なセシウムの問題を取り除くことが出来る。それ故、高い電圧スタータに関しては、本発明は製品歩留まりを改善する効果を有する。

本発明に関するグローボトルは、従来の蛍光ランプ又はコンパクト蛍光ランプのグロースタータを形成するように既存のスタータキャップに取り付けることができ、その構造を図４に示す。キャパシタ（１０）と一緒にグローボトル（７）は、キャップ（１１）及びピン・ベース（１２）の内側に取り付けられ、電気伝導のために銅の留め金のような伝導性金属ピン（１３）に配列される。上記の全てのコンポーネントは、蛍光ランプ（１４）のためのグロースタータを形成し、蛍光ランプを使用したライト固定具に適用することができる。

本発明の別の実施形態は、蛍光ランプ又はコンパクト蛍光ランプの照明固定具を構成するために、前記一意的なグロースタータ（１４）又はグローボトル（７）を用いることはなく、その構造は、従来のグローボトル又はスタータを置換することを除いて、従来のライト固定具のものと同様であり、本発明に関するグローボトル（７）又はグロースタータ（１４）を使用する。その回路構造は、従来技術のものと同じパーツの記載については省略したものを以下に示す：
図５は、本発明に関するグロースタータ又はグローボトルを採用する単一チューブ蛍光ランプ又はコンパクト蛍光ランプ固定具の概略構成図である。ライト固定具は、バラスト（１５）、蛍光チューブ（１６）、グローボトル（７）又はグロースタータ（１４）、及びキャパシタ（１０）を有する。ライト固定具は、１１０ボルト乃至１３０ボルト、又は、２００ボルト乃至２４０ボルトの電圧で作動する。

図６は、本発明によるグロースタータ又はグローボトルを採用したデュアルチューブ蛍光ランプ又はコンパクト蛍光ランプのライト固定具の概略構成図である。ライト固定具は、バラスト（１５）、バラストに直列に接続された２つの蛍光チューブ（１６）、及び、グローボトル（７）又はグロースタータ（１４）、及びキャパシタ（１０）を有し、かかるキャパシタは、２つの蛍光チューブ（１６）にそれぞれ並列に接続される。ライト固定具は、２００ボルト乃至２４０ボルトの電圧で作動する。

従来技術と比較して、本発明による上記技術的解決は、所望の自由電子が環境保護条件を満たしていない放射性材料を使用しなければ生成することができなかったという当該技術分野に長い間存在していた問題を取り除いた。本発明は、非放射性材料である低い仕事関数の金属セシウムを使用し、新しい原理、即ち、空間自由電子を生成するために電界放出を利用するという新しい原理に基づいたグロースタータの作動をさせる。更に、合理的且つ効果的な電界分布を形成するために一意的なランタン・リング構造を採用し、ナショナルスタンダード及びインターナショナルスタンダードの完全なくらい状態での要求を満たすことができる始動性能を保証する。

蛍光ランプに関する従来のグローボトルの概略構成図。 本発明に関するセシウム・ベース化合物を採用した蛍光ランプに関するグローボトルの概略構成図。 本発明に関するランタン・リング構造の放電電極を採用した蛍光ランプに関するグローボトルの概略構成図。 本発明に関する蛍光ランプに関するグローボトルを取り付けたグロースタータの概略構成図。 本発明に関する蛍光ランプに関するグローボトル又はグロースタータを採用した単一チューブライト固定具の概略構成図。 本発明に関する蛍光ランプに関するグローボトル又はグロースタータを採用デュアルチューブライト固定具の概略構成図。

Claims (13)

1. 短いリード線（２）と、前記短いリード線にスポット溶接されたバイメタル・シート（３）と、長いリード線（４）とを備えたステムアセンブリ（１）と、
   前記ステムアセンブリ（１）を内部に密封するエンベロープ（５）と、
   前記エンベロープ（５）内を真空にした後に前記エンベロープ（５）内に満たされる放電ガス（６）と、を有する、蛍光ランプに関するグローボトルであって、
   上記全てのコンポーネントが、前記蛍光ランプに関する前記グローボトル（７）を形成し、
   前記短いリード線（２）での電界強度が、バイメタル・シート（３）のシールドのためにより弱くなるように、前記短いリード線（２）とバイメタル・シート（３）とが配置され、
   セシウム・ベース化合物（８）コーティングが前記短いリード線（２）に被覆され、
   前記セシウム・ベース化合物（８）が、クロム酸セシウムコーティングであることを特徴とする、蛍光ランプに関するグローボトル。
2. ガラス又はセラミックスの絶縁材料のランタン・リング（９）が、前記短いリード線（２）の周りに配置されたことを特徴とする、請求項１に記載の蛍光ランプに関するグローボトル。
3. 金属の伝導材料のランタン・リング（９）が、前記短いリード線（２）の周りに配置されたことを特徴とする、請求項１に記載の蛍光ランプに関するグローボトル。
4. 前記グローボトル（７）及びキャパシタ（１０）がともに、キャップ（１１）及びピン・ベース（１２）の内側に配置され、伝導性金属ピン（１３）が、電気的に接続するために前記ピン・ベース（１２）に配置され、前記コンポーネントの全てが、蛍光ランプ（１４）に関するグロースタータを形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプに関するグロースタータ。
5. 前記グローボトル（７）及びキャパシタ（１０）がともに、キャップ（１１）及びピン・ベース（１２）の内側に配置され、伝導性金属ピン（１３）が、電気的に接続するために前記ピン・ベース（１２）に配置され、前記コンポーネントの全てが、蛍光ランプ（１４）に関するグロースタータを形成する、ことを特徴とする請求項２に記載の蛍光ランプに関するグロースタータ。
6. 前記グローボトル（７）及びキャパシタ（１０）がともに、キャップ（１１）及びピン・ベース（１２）の内側に配置され、伝導性金属ピン（１３）が、電気的に接続するために前記ピン・ベース（１２）に配置され、前記コンポーネントの全てが、蛍光ランプ（１４）に関するグロースタータを形成する、ことを特徴とする請求項３に記載の蛍光ランプに関するグロースタータ。
7. バラスト（１５）と、
   蛍光チューブ（１６）と、グローボトル（７）と、キャパシタ（１０）とを各々並列に包含した並列ブランチを直列に接続した１又は２の並列ブランチ（１７）と、を有し、前記１又は２の並列ブランチが、バラスト（１５）に対して直列に接続され、
   前記グローボトルが、
   短いリード線（２）と、前記短いリード線にスポット溶接されたバイメタル・シート（３）と、長いリード線（４）とを備えたステムアセンブリ（１）と、
   前記ステムアセンブリ（１）を内部に密封するエンベロープ（５）と、
   前記エンベロープ（５）内を真空にした後に前記エンベロープ（５）内に満たされる放電ガス（６）と、を有し、
   前記短いリード線（２）での電界強度が、バイメタル・シート（３）のシールドのためにより弱くなるように、前記短いリード線（２）とバイメタル・シート（３）とが配置され、
   セシウム・ベース化合物（８）コーティングが、前記グローボトル（７）の短いリード線（２）を被覆し、
   前記セシウム・ベース化合物（８）が、クロム酸セシウムコーティングであることを特徴とする蛍光ランプ固定具。
8. ガラス又はセラミックスの絶縁材料のランタン・リング（９）が、前記グローボトル（７）の前記短いリード線（２）の前記セシウム・ベース化合物（８）の周りに配置された、ことを特徴とする請求項７に記載の蛍光ランプ固定具。
9. 金属の伝導性材料のランタン・リング（９）が、前記グローボトル（７）の前記短いリード線（２）の前記セシウム・ベース化合物（８）の周りに配置されたことを特徴とする請求項７に記載の蛍光ランプ固定具。
10. 前記グローボトル（７）及びキャパシタ（１０）がともに、キャップ（１１）及びピン・ベース（１２）の内側に配置され、伝導性金属ピン（１３）が、電気的に接続するために前記ピン・ベース（１２）に配置され、前記コンポーネントの全てが、蛍光ランプ（１４）に関するグロースタータを形成し、前記グロースタータが、蛍光チューブ（１６）に並列に接続された、ことを特徴とする請求項７に記載の蛍光ランプ固定具。
11. 前記グローボトル（７）及びキャパシタ（１０）がともに、キャップ（１１）及びピン・ベース（１２）の内側に配置され、伝導性金属ピン（１３）が、電気的に接続するために前記ピン・ベース（１２）に配置され、前記コンポーネントの全てが、蛍光ランプ（１４）に関するグロースタータを形成し、前記グロースタータが、蛍光チューブ（１６）に並列に接続された、ことを特徴とする請求項８に記載の蛍光ランプ固定具。
12. 前記グローボトル（７）及びキャパシタ（１０）がともに、キャップ（１１）及びピン・ベース（１２）の内側に配置され、伝導性金属ピン（１３）が、電気的に接続するために前記ピン・ベース（１２）に配置され、前記コンポーネントの全てが、蛍光ランプ（１４）に関するグロースタータを形成し、前記グロースタータが、蛍光チューブ（１６）に並列に接続された、ことを特徴とする請求項９に記載の蛍光ランプ固定具。
13. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のグローボトルを包含するグロースタータ。

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