JP2009537942A - 安全始動装置 - Google Patents

Abstract

グロースイッチスターター（５）、少なくとも１つの抵抗要素（９）及び熱制御スイッチ素子（８）の直列配置を含むガス放電ランプ用の安全始動装置が記述される。抵抗要素（９）内に発生した熱により熱制御スイッチ素子（８）が効果的に加熱されるように熱制御スイッチ素子（８）が抵抗要素（９）と熱伝導関係にある。熱制御スイッチ素子（８）は、その温度が所定の遮断温度を超えた時伝導状態から非伝導状態に遷移するように設計される。
本発明に拠れば、熱制御スイッチ素子（８）がガス密封ケーシング（７a）内に配置される。

Description

本発明は、一般的にガス放電ランプを点火するための始動装置に関する。特に本発明は、蛍光灯のための安全点灯管に関する。

ブレークスルー（breakthrough)電圧として示される閾値電圧よりも高い電圧を印加することにより放電ランプを点火する必要がある。放電を維持するためには、低い電圧で十分である。ブレークスルー電圧のレベルは、ランプ電極の温度のようなある条件に依存する：より高い温度では、ブレークスルー電圧は低い。点火電圧パルスを発生させるために、ランプに直列の誘導子を含む安定器及びランプに並列のスイッチを配置する事が知られている。最初の段階でスイッチが閉じられる（即ち導通状態）ので、電極を暖めるため及び誘導子を充電するため電流が誘導子とランプ電極を通って流れる。第２段階で、スイッチが開放される（即ち非導通状態）ので、誘導子はランプ電極間に高電圧パルスを発生する。その高電圧パルスは、可視の閃光を伴うランプ中の放電を引き起こす。もし放電チャネル内の伝導性が十分であると、放電は、本線電圧により維持しうる。実際には、ランプが点火する前に時間が２，３スイッチングサイクルかかる可能性がある。

そのような始動器の従来例は、グロースイッチである。グロースイッチは基本的に、通常状態で開放されているバイメタル接点からなる。電圧が印加されるとスイッチを通って小グロー電流が流れ、グロー放電が接点を暖めるので、接点は、閉じる。閉じた状態では、スイッチは、ランプ電極を暖めるためより大きい電流を流すが、バイメタル接点は、冷えるので２，３秒後に接点は、再び開放される。

ランプの作動寿命の終わりには、簡単に言うと、電極が消耗するので、点火がより難しくなる。もし予防措置が取られないと、通常の点灯管は、スイッチングを繰り返し、ランプのちらつきとして見えるランプ内の放電閃光を繰り返す結果となる。このちらつきは、煩わしさとして人々に経験される。加えて、大電流の継続的な印加の結果として、始動器、ランプ管及び安定器が熱くなり、これは、潜在的に危険である。

この問題は、既に業界では認識されていて、この問題に対する数種類の解決法が、既に提案されている。

US-2003/0.085.668は、スイッチがランプを始動させようとする時間を制限する半導体タイマーと組み合わされる半導体スイッチの使用を開示する。
GB2.254.970は、グロー点火器、リセット可能バイメタルスイッチ、直列に接続された負温度係数抵抗器更に負温度係数抵抗器と並列に配置されたオーム抵抗器を含む蛍光ランプ用の始動装置を開示する。グロー点火器を通る電流は、抵抗器内に熱の進行を起こす。この熱は、バイメタルスイッチに伝えられる。通常、ランプは、２，３スイッチングサイクル後点火し、始動器回路には点火の瞬間から電流のない状態を維持し熱の発生は、停止する。通常、この瞬間までに発達した熱は、バイメタルスイッチを作動させるには、十分ではない。ランプが点火し損なう場合には、抵抗器に発生した持続熱は、バイメタルスイッチの温度を十分に上げるので、そのスイッチは、開放し、それにより電極加熱回路を中断する。この場合、バイメタルスイッチは、冷えたときに自動的には閉じないタイプである：スイッチは、ユーザーによって手でリセットする必要がある。このように、ユーザーがリセットしない限り、ランプの煩わしいちらつきは停止する。

GB2.254.970の装置は、数個の欠点を有する。重大な欠点は、この装置が、特に石油、ガス又は化学工業環境で安全性リスクをもたらすことである。スイッチが、開放されるとき、ぼろぼろの接点により苦労して電流が、中断され、フラッシュオーバー(flashover)が起きる可能性があり、特に引火性ガスが存在する状況で不安全である。更に、バイメタルスイッチが塞がれ、即ち開かないことが起こりうる；その場合、点火プロセスは継続するので、ランプ部品が加熱されうる。これもまた不安全な状況を引き起こす可能性がある。

本発明の目的は、その作動において本来的に安全なガス放電ランプ用の始動器を提供することにある。

そのために、本発明は、少なくともガス密封ハウジング内に配置されたスイッチ要素を有する事を提案する。スイッチ開放時にフラッシュオーバーが起きたとしても、ガス密封ハウジングが、可燃性ガスがスイッチの接点に到達するのを防ぎ、ガスがそのようなフラッシュオーバーにより点火される可能性から予防する。好ましくは、スイッチング素子は、温度フューズとして提供される；温度フューズの重要な長所は、フラッシュオーバーのリスクが減らすように、それが機械的切換を提供しないことである。

原則的に、加熱抵抗器は、ガス密封ハウジングの外に配置することもできるが、加熱抵抗器は、できる限りスイッチング素子の近くでガス密封ハウジング内に配置されることが好ましい。

好ましい実施例において、温度フューズ組み立て素子は、温度フューズ抵抗器で、互いに良い熱接触の関係にある抵抗器と直列の温度フューズとからなる。スイッチング組み立て素子と直列の温度フューズ抵抗器は、始動回路を過熱から守る簡単で、その上効果的な方法を提供する。
温度フューズ抵抗器は、それ自体知られている事に注意されたい。例えば、温度フューズ抵抗器は、JP 2001-023492に開示されている。

これら及び他の側面から、本発明の特徴及び長所は、更に添付図面を参照とともに以下の記述により説明され、その中においては、同じ参照番号は、同じ又は類似の部品を示す。

図１は、本発明による安全始動装置１０に接続された蛍光ランプ１の電気回路図を示す。蛍光ランプ１は、２つの電極２，３を含み、点火後ランプを通る電流を制限する役割を果たす安定器４経由で電圧Ｕ_Ｂを供給することができる。各電極は、２つの電極端子を持つ。電極２，３の第１の電極端子は、電圧供給源Ｕ_Ｂに接続される。電極２，３の第２の電極端子は、安全始動回路１０の接続端子１１，１２に接続される。

安全始動回路１０は、バイメタルグロースイッチ５及び温度フューズ抵抗器７を含み、これらは、端子１１，１２の間で互いに直列に接続される。温度フューズ抵抗器７は、抵抗器９と直列に接続される温度フューズ８を含む。温度フューズ８と抵抗器９は、互いに接触熱伝導が良い関係で、１つの共通のケーシング（casing）７aで密封されている。コンデンサー６は、グロースイッチ５と並列に配置されている。代替的に、コンデンサーは、グロースイッチ及び温度フューズ抵抗器の両方と並列に配置することができる。

本発明による安全始動回路付きの蛍光ランプ１の作動は、以下のようである。

蛍光ランプ１がオフで回路の接続リード間に電圧Ｕ_Ｂが印加されている時、２，３ｍＡの小電流が、電極２，３、グロースイッチ５、抵抗器９及び温度フューズ８を通って流れる。グロースイッチ５内では、グロー放電が、それらが閉じるまでバイメタル接点を加熱する。接点が閉じた状態では、ランプ型及び他の組み立て素子によるが、電流は、０．５Aから１．５A程度に増加し、この電流が、ランプ１内の電極２，３を加熱する。そのスイッチのバイメタル接点は、冷えスイッチが再び開く。安定器４は、ランプ電極２，３間に高電圧パルスを発生する。通常、ランプ１が点火する前に、グロースイッチ１の接点は、２，３回開き、又閉じる。ランプ１の点火後、グロースイッチの接点は開放された状態で、始動回路１０を通って流れる電流はもはや無い。

例えばランプ寿命によりランプ１が点火しない場合、グロースイッチ５は、長い時間の間、開閉を繰り返し行う。この期間の間、継続的に流れる電流は、抵抗器９内に熱を発生させ、これが今度は温度フューズ抵抗器７の温度を上昇させる。温度が、いわゆる遮断温度に達する時、温度フューズ８は溶け、これがゆっくりと始動回路を永久的に中断する。フラッシュオーバーが起こる可能性は少ない。たとえフラッシュオーバーが起きても、電流中断が本質的に安全な方法で起きる。というのは、そのようなフラッシュオーバーは、可能性ある可燃性ガスから効果的に遮蔽されているケーシング７a内で起きるだろうからである。

始動装置１０の構成部品が誤動作する可能性もある。グロースイッチの接点が互いにくっつき、グロースイッチ５が作動しなくなった場合、高電流が、継続的に始動回路を通り流れる。再び、この電流は、温度フューズ抵抗器７の温度を上昇させるので、結局は温度フューズ８は溶け、回路を永久的に中断する。コンデンサー６が駄目になりショートを起こす場合も同様である。

ランプ誤作動及び始動装置誤作動の両方の場合、始動回路は、永久にオフされ、ランプちらつき又は高電流は、起きない。本発明による始動回路は、リセットできないので、本質的に安全性につながり、特に石油及び／又はガスが処理されたり化学物質が使われる環境において評価される。

温度フューズ８は、所定時間後、例えば５分後に溶けることが望ましい。しかし、抵抗器９内の放熱は、ランプ電極の加熱段階では電流に依存し、これは今度は、ランプ型に依存する。温度フューズ抵抗器には、広い範囲の抵抗値及び遮断温度が存在することに注意が払われるべきである。熟練者は、特定の放電光システムの特性に適合させるように如何に温度フューズ抵抗器を選ぶべきかを理解しているので特定のスイッチオフ時間は達成される。実際上、温度フューズ抵抗器は、典型的には約２．２オームから４７オームの範囲の抵抗値を有する。

本発明は上述したような例示的な実施例には限られず、添付の請求の範囲に定義されているように数種類の変形例も本発明の保護範囲内でありうるということは、当業者には明瞭である。

ケーシング７aは、内部空間のある空洞ハウジングとして、又は例えばプラスチックの大きい塊として実施できる事に注意する。

本発明による安全始動回路付きの蛍光ランプの電気回路図を示す。

Claims (4)

1. ガス放電ランプ用の安全始動装置であって：
   グロースイッチスターター(starter)；
   少なくとも１つの抵抗要素；
   熱制御スイッチ素子；
   の直列配置を含み、
   抵抗要素内に発生した熱により熱制御スイッチ素子が効果的に加熱されるように熱制御スイッチ素子が抵抗要素と熱伝導関係にあり；且つ
   熱制御スイッチ素子は、その温度が所定の遮断温度を超えた時伝導状態から非伝導状態に遷移するように設計されていて；
   少なくとも熱制御スイッチ素子がガス密封ケーシング内に配置されるという特徴を有する安全始動装置。
2. 熱制御スイッチ素子が温度フューズとして提供されるという特徴を有する請求項１による安全始動装置。
3. 抵抗要素も又、ガス密封ケーシング内に配置されるという特徴を有する請求項１による安全始動装置。
4. 熱制御スイッチ素子と抵抗要素の組み合わせが温度フューズ抵抗器として提供されるという特徴を有する請求項１による安全始動装置。

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