JP2011519140A

JP2011519140A - 放電ランプの点灯方法ならびに放電ランプを備えた照明システム

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Publication number: JP2011519140A
Application number: JP2011506628A
Authority: JP
Inventors: フクス、キルステン; ヒルシャー、アヒム; ノル、トーマス
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2008-04-29
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2011-06-30
Also published as: DE102008021351A1; WO2009132890A1; EP2277362A1; US20110037408A1; KR20110013432A; EP2277362B1; CN102017810A; CN102017810B

Abstract

【課題】放電ランプの寿命を延長することができる放電ランプの点灯のための方法ならびに放電ランプを備えた照明システムを提供する。
【解決手段】本発明は、放電ランプ（１）の点灯時に１つの電極（６，７）に少なくとも一時的に加熱電流（Ｉ_H）及び放電電流（Ｉ_d）が導入される放電ランプ（１）の点灯方法において、放電ランプ（１）の減光なしの点灯時に、１つの電極（６，７）に接続されたリード線（８，９，１０，１１）に導入される電流（Ｉ₁，Ｉ₂）の２乗の和の値（ＳｏＳ1，ＳｏＳ２）が、放電ランプ（１）に対して予め与えられたテスト電流（Ｉ_T）の２乗の１．２倍とそのテスト電流（Ｉ_T）の２乗の２倍との間の範囲内に調整される。本発明は、放電ランプ（１）と、放電ランプ（１）のための点灯装置（３）とを備えた照明システムにも関する。
【選択図】図２

Description

本発明は、放電ランプの点灯時に放電ランプの電極に少なくとも一時的に加熱電流及び放電電流が導入される放電ランプの点灯方法に関する。更に、本発明は、放電ランプと、放電ランプための点灯装置とを備え、この点灯装置により放電ランプの電極に少なくとも一時的に加熱電流及び放電電流が導入可能である照明システムに関する。

放電ランプは、多様な実施形態及び用途で知られている。放電ランプの点灯時に多数の物理的作用が進行し、それによって放電ランプの発光が起きる。これに関連して、放電管内に存在する封入ガスの放電とランプ電極との共同反応も生じる。これらの物理的作用は、多かれ少なかれ放電ランプ又は放電ランプ部品の寿命に対して強い影響も有する。

本発明の課題は、放電ランプの寿命を延長することができる放電ランプの点灯方法ならびに放電ランプを備えた照明システムを提供することにある。

この課題は、請求項１記載の特徴を有する方法ならびに請求項９記載の特徴を有する照明システムによって解決される。

本発明による放電ランプの点灯方法においては、放電ランプの点灯時にこの放電ランプの少なくとも１つの電極に少なくとも一時的に加熱電流及び放電電流が導入される。本発明の主要な技術的思想は、放電ランプの定格点灯時において、当該電極に接続されたリード線を介して導入される放電ランプ点灯時の電流の２乗の和の値が、放電ランプに対して予め与えられたテスト電流の２乗の１．２倍とこのテスト電流値の２乗の２倍との間の範囲内に調整されることにある。この点灯方法と、電気的な点灯パラメータ、即ち諸電流の特別な調整とによって、放電ランプの明確に特定された点灯段階において、すなわち（一般には定格電流での）定格点灯もしくは減光なしの点灯において、放電ランプの寿命の著しい延長をもたらす点灯方法が達成可能である。

好ましくは、１つの電極の両リード線を介して導入される電流が、放電ランプに対して予め与えられたテスト電流の２乗の１．３倍とこのテスト電流の２乗の１．８倍との間の範囲内に調整されるとよい。特に好ましくは、当該電極の両リード線を介して導入される電流が、放電ランプに対して予め与えられたテスト電流の２乗の１．３５倍とこのテスト電流の２乗の１．５倍との間の範囲内に調整されるとよい。まさにこれは、特に好ましい値範囲であり、これにより一方ではランプ寿命が著しく高められ、他方ではシステム効率が非常に大きい。なぜならば、電極加熱のために比較的少ない供給エネルギー需要しか必要としないからである。

従って、適切な方法で適合化された電子的な点灯パラメータ、諸電流、特に加熱電流及び放電電流によってランプ寿命を高めることができ、しかもこれを定格点灯において達成することができる。

当該電極に、第１のリード線を介して、第２のリード線を介して導入される第２の放電電流成分とは値の異なる第１の放電電流成分が導入されるとよい。従って、好ましくは当該電極への放電電流の非対称な導入が行なわれ、それによって一方ではランプ寿命の延長に対する極めて好ましい影響が達成され、そして付加的に必要とされるエネルギー供給を顧慮したシステム効率が達成される。

特に好ましい方法では、放電電流が、少なくとも９０％、当該電極の一方のリード線を介して導入され、特に完全に（１００％）、当該電極のリード線の一方のみを介して導入される。

好ましい方法では、加熱電流も放電電流も、それぞれ完全に１つの同じリード線を介して導入される。これは、ランプ寿命の延長及び最小の更なるエネルギー供給を顧慮して点灯方法を改善するための特に効率的な方法である。

特に、テスト電流は、４．７５なる熱間対冷間抵抗比の値まで電極を加熱する電流として、ランプ固有に予め与えられる。これはＩＥＣ（国際電気標準会議）規格の基準値である。

テスト電流はランプ固有に定められた電流値であり、それによって、この基礎とされるパラメータに基づく簡単な方法を用いて、テスト電流の２乗の１．３倍から２倍までの範囲内に、好ましくは１．３倍から１．５倍までの範囲内に、なおも好ましくは１．３５倍から１．５倍までの範囲内に電流の２乗の和の値を調整することを簡単かつ安価なやり方で可能にすることができる。

放電ランプの定格点灯は、特に、放電電流が放電ランプのテスト電流の８０％以上の大きさである放電電流の範囲によって特徴づけられ、これもＩＥＣ規格の基準値である。定格点灯のこの固有の範囲に関して、その際に発生する物理的作用に基づいてランプ寿命の延長を達成することができるように加熱電流及び放電電流の固有の調整を行なうことは、これまでは全く予定されておらず、もしくは全く知られていない。

好ましくは加熱電流が放電ランプ点灯時に電極に連続的に導入される。連続的な電極加熱もしくはコイルフィラメント加熱によって、ランプ寿命の延長に対する特に好ましい作用を獲得することができる。

電極の一方のリード線を介して導入される電流が加熱電流及び／又は放電電流を有するとよい。特に、１つの電極が２つのリード線に接続され、両リード線を介してエネルギー、特に電流がその電極へ導入される。従って、導入される電流の合計値は、一方では第１のリード線を介して当該電極へ導入される電流によって、他方では第２のリード線を介して当該電極へ導入される電流によって形成される和から成る。特に、非対称に設計された点灯及び電流導入に応じて、例えば、第１のリード線を介して導入される電流は加熱電流成分と放電電流成分とを有し得る。この非対称設計に基づいて、第１のリード線を介するこの電流が１００％の加熱電流及び１００％の放電電流を含むことが好ましい。この種の設計の場合には、第２のリード線を介して導かれる電流は加熱電流に等しい。

しかし、第１のリード線を介して導入される電流が、放電電流の１００％よりも小さい成分だけを当該電極に導入し、第２のリード線を介して当該電極に導入される電流が、１００％に対して不足している放電電流成分と、加熱電流とを、この電極に導入することも可能である。

従って、本発明により、放電ランプの電子点灯時の好ましくは連続的なコイルフィラメント電流のための範囲が指定され、この範囲が放電ランプのランプ寿命を著しく延長することを可能にする。この場合に、その電流は、電極に接続されたリード線を介して導入される電流の２乗の和の値である所謂ＳｏＳ（＝ＳｕｍｏｆＳｑｕａｒｅｓ）値によって表される。好ましくは、電極もしくはコイルフィラメントをとりわけ４．５７に等しい熱間対冷間抵抗比Ｒ_W／Ｒ_Kに加熱する電流の２乗を基に、このＳｏＳ値を基準化することによって、最適化されたランプ寿命のためのＳｏＳ範囲を、この電流値が既知であるあらゆる放電ランプについて、普遍的に指定することができる。この電流値は一般にテスト電流Ｉ_Tと呼ばれ、ＩＥＣ６００８１及びＩＥＣ６０９０１のデータシートに多くの放電ランプについてリストアップされている。

減光なしのランプ点灯時、従ってランプの定格点灯時のＳｏＳ値に関する本発明による適切な範囲選択によって、ランプ設計の変更を必要とせずに、ランプ寿命を２倍まで延長ことができる。このＳｏＳ値の好ましい範囲、特にテスト電流の２乗の１．３倍からテスト電流の２乗の１．５倍までの範囲においては、放電ランプのための点灯装置と放電ランプとを含む照明システムにおいて、電極の付加的加熱のために必要とされる見積損失電力が１ワットよりも小さい。

放電ランプの第１のコイルフィラメントに関するＳｏＳ値が放電ランプの第２のコイルフィラメントのＳｏＳ値に対して異なるならば、特に好ましいことが判明した。これにより、放電ランプの１つの電極もしくは１つのコイルフィラメントがランプ寿命を規定どおりに制限することが達成され、それによってより急峻な故障曲線が得られる。

放電ランプの定格点灯時に、放電ランプの第１の電極に接続されたリード線を介して導入される電流の２乗の和の値が、少なくとも部分的に、放電ランプの第２の電極に接続されたリード線を介して導入される電流の２乗の和の値に対して異なるように調整されるとよい。それによってもランプ寿命の延長とシステム効率と間の関係を改善することができる。なぜならば、このようなコイルフィラメント加熱の非対称設計によって、故障曲線の勾配を増大することができるからである。

本発明による照明システムは、少なくとも１つの放電ランプと、放電ランプのための少なくとも１つの点灯装置とを備え、この点灯装置により少なくとも１つの電極にこの放電ランプの点灯時に少なくとも一時的に加熱電流及び放電電流が供給可能である。本発明の主要な技術的思想は、放電ランプの定格点灯時に、１つの電極に接続されたリード線を介して導入される電流の２乗の和の値が、放電ランプに対して予め当てられたテスト電流の値の２乗の１．３倍とこのテスト電流の値の２乗の２倍との間の範囲内に調整可能であることにある。それによってランプ寿命を著しく高めることができ、更に、それにもかかわらずシステム効率を高く保つことができる。

本発明による方法の有利な実施形態は本発明による照明システムの有利な実施形態とみなすことができる。

本発明による照明システムの実施例の概略図である。ＳｏＳ値に依存したランプ寿命Ｌを示す簡略ダイアグラムである。定格点灯以外での公称放電電流に依存したＳｏＳ値を示す簡略ダイアグラムである。

以下において概略図面に基づいて本発明を更に説明する。

図１には簡単化された概略図で照明システムＩが示されている。照明システムＩは放電ランプ1を有し、この放電ランプ１は、この実施例では、コンパクト形蛍光ランプとして構成されている。放電ランプ１は、この実施例では管状に構成されている折り曲げ部分を有する放電管２を含む。更に、照明システムＩは、放電ランプ１を点灯するための点灯装置３を含む。点灯装置３は放電ランプに対して個別に構成されていてよいが、放電ランプ１の図示されていないハウジング内に組み込まれていてもよい。このハウジングの中には発光管２の端部４及び５も延びている。

放電ランプ１は、この実施例では、コイルフィラメント６及び７として構成された２つの電極を含む。第１の電極６が発光管２の端部４の領域に配置され、発光管２の内部空間もしくは放電空間の中に延びている。これと同様に、第２の電極７が発光管２の他の端部５の領域において、同様に気密に封着され、発光管２の放電空間の中に延びている。

第１のコイルフィラメント６が２つのリード線８及び９に接続され、更に、これらのリード線８及び９が、コイルフィラメント６への給電のために、点灯装置３に接続されている。更に、第２のコイルフィラメント７がリード線１０及び１１に接続され、これらのリード線１０及び１１も、コイルフィラメント７への給電ために、点灯装置３に接続されている。

照明システムＩは、電極６及び７が放電ランプの点灯中に少なくとも一時的に加熱電流Ｉ_H及び放電電流Ｉ_dが導入可能であるように設計されている。

放電ランプ１は、これに固有の設計において、放電ランプが規定されたもしくは基準化されたテスト電流Ｉ_Tを有することによっても特徴づけられているか、もしくはこのテスト電流Ｉ_Tによっても特徴づけられる。さらにまた、放電ランプ１は（照明システムＩも）、放電ランプ１が固有の定格電流もしくは公称放電電流を有するという意味において、個々に明確にされていて、それによって定格点灯を特徴付けることができる。定格電流Ｉ_d,ratedは、固有の放電ランプ１及び固有の照明システムＩに対して予め与えられている。

放電ランプ１の定格点灯において、従って照明システムＩの定格点灯においても、第１の電極６に接続されているリード線８及び９を介して導入される電流の２乗の和の値が、放電ランプ１のために予め与えられたテスト電流Ｉ_Tの２乗の１．３倍とこのテスト電流Ｉ_Tの２乗の２倍との間の範囲内で調整可能である。

第１の電極６についてのＳｏＳ１値によって予め与えられている２乗の和の値は、次式によって与えられている。
ＳｏＳ１＝−Ｉ₁₁ ²＋Ｉ₁₂ ²
但し、Ｉ₁₁＝Ｉ_11d＋Ｉ_11H
Ｉ₁₂＝Ｉ_12d＋Ｉ_12H

従って、ＳｏＳ１値は、リード線８及び９を介して第１の電極６に導入される電流を特徴づける。この関連において、電流Ｉ₁₁はリード線８を介して導入される電流であり、この電流は、このリード線８に導入される放電電流Ｉ_11dと、このリード線８を介して導入される加熱電流Ｉ_11Hとから成る。これと対応するように、電流Ｉ₁₂は第２のリード線９を介して第１の電極６に導入可能な電流であり、この電流は、同様にリード線９を介して導入される放電電流Ｉ_12dと、このリード線９を介して導入される加熱電流Ｉ_12Hとから成る。

好ましくは第１の電極６への電流の非対称な導入が行なわれとよい。これは、リード線８及び９を介して異なる放電電流成分が電極６に導入されることを意味する。両リード線８又は９のうちの一方を介して１００％の放電電流Ｉ_dが導入されるのが好ましい。

これと対応するようにして、放電ランプ１の定格点灯時において、第２の電極７に接続されているリード線１０及び１１を介して導入される電流Ｉ₂₁及びＩ₂₂の２乗の和の値を表す値ＳｏＳ２が考慮される。電流Ｉ₂₁はリード線１０を介して導入可能な電流を表し、電流Ｉ₂₂はリード線１１を介して導入可能な電流を表す。ＳＯＳ２値は次式で表すことができる。
ＳｏＳ２＝Ｉ₂₁ ²＋Ｉ₂₂ ²
但し、Ｉ₂₁＝Ｉ_21d＋Ｉ_21H
Ｉ₂₂＝Ｉ_22d＋Ｉ_22H

リード線１０を介して導入可能な電流Ｉ₂₁は、またしても、場合によって放電電流成分Ｉ_21dと、場合によって加熱電流成分Ｉ_21Hとから成る。同様に、リード線１１を介して導入可能な電流Ｉ₂₂は、放電電流成分Ｉ_22dと、場合によって加熱電流成分Ｉ_22Hとから成る。この場合にも、第１の電極６への電流導入の説明と同様に、第２の電極７への電流導入が非対称設計にて行なうことができ、これは、好ましくは１００％の放電電流が両リード線１０又は１１のうちの一方を介して第２の電極７に導入されることを意味する。

特に、少なくとも１つのリード線８及び／又は９を介して導入される放電電流及び加熱電流が、とりわけ少なくとも１つのリード線１０及び／又は１１を介して第２の電極７に導入される放電電流及び加熱電流に対して異なっていてもよい。それによって故障曲線の勾配を増大することができ、従ってランプ寿命を更に延長することができる。

電極６ないし７に接続されているリード線８，９ないし１０，１１を介して導入される電流の２乗の和の値が、放電ランプ１に対して予め与えられたテスト電流Ｉ_Tの２乗の１．３５倍と、そのテスト電流Ｉ_Tの２乗の１．５倍との間の範囲内にある。特に、
１．３５Ｉ_T ²＜ＳｏＳ＜１．５Ｉ_T ²
が当てはまる。

放電電流がテスト電流Ｉ_Tの８０％以上である定格点灯において、連続的なコイルフィラメント加熱も行なわれる。コイルフィラメント６及び７を熱間対冷間抵抗比Ｒ_W／Ｒ_K＝４．７５まで加熱する電流の２乗に基づいてＳｏＳ値を基準化することによって、この電流値が既知であるあらゆる放電ランプに対して普遍的に、最適化されたランプ寿命のためのＳｏＳ範囲を指定することができる。

図２には、基準化されたＳｏＳ値に依存したランプ寿命を示すダイアグラムが示されている。１．２と２との間、特に１．３と１．８との間の特定の値範囲においてランプ寿命の著しい延長を達成できることを明白に認識することができる。

図３には、公称放電電流Ｉ_d,ratedに依存したＳｏＳ値を示すダイアグラムが示されている。この表示において、Ｉ_Tの８０％よりも下にある定格点灯外の範囲については、代表的な３つの降下する直線的に経過する特性が描かれている。それに対して、本発明はＩ_Tの８０％以上の範囲に関係し、この範囲においてＳｏＳ値が、好ましくは１．３５×Ｉ_T ²と１．５×Ｉ_T ²との間に調整される。

１放電ランプ
２放電管
３点灯装置
４端部
５端部
６コイルフィラメント
７コイルフィラメント
８リード線
９リード線
１０リード線
１１リード線

Claims

放電ランプ（１）の点灯時に１つの電極（６，７）に少なくとも一時的に加熱電流（Ｉ_H）及び放電電流（Ｉ_d）が導入される放電ランプ（１）の点灯方法において、
放電ランプ（１）の減光なしの点灯時に、１つの電極（６，７）に接続されたリード線（８，９，１０，１１）を介して導入される電流（Ｉ₁，Ｉ₂）の２乗の和の値（ＳｏＳ1，ＳｏＳ２）が、放電ランプ（１）に対して予め与えられたテスト電流（Ｉ_T）の２乗の１．２倍とそのテスト電流（Ｉ_T）の２乗の２倍との間の範囲内に調整されることを特徴とする方法。
１つの電極（６，７）のリード線（８〜１１）を介して導入される電流（Ｉ₁，Ｉ₂）が、放電ランプ（１）に対して予め与えられたテスト電流（Ｉ_T）の２乗の１．３倍とそのテスト電流（Ｉ_T）の２乗の１．８倍との間の範囲内に調整されることを特徴とする請求項１記載の方法。
前記電極（６，７）のリード線（８〜１１）を介して導入される電流（Ｉ₁，Ｉ₂）が、放電ランプ（１）に対して予め与えられたテスト電流（Ｉ_T）の２乗の１．３５倍とそのテスト電流（Ｉ_T）の２乗の１．５倍との間の範囲内に調整されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
前記電極（６，７）に、付設の第１のリード線（８〜１１）を介して、付設の第２のリード線（８〜１１）を介して導入される第２の放電電流成分（Ｉ_d）とは値の異なる第１の放電電流成分（Ｉ_d）が導入されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の方法。
放電電流（Ｉ_d）が、少なくとも９０％、前記電極（６，７）に付設された一方のリード線（８〜１１）を介して導入されること、好ましくは完全に（１００％まで）、前記電極に付設された一方のリード線（８〜１１）のみを介して導入されることを特徴とする請求項４記載の方法。
放電ランプ（１）の定格点灯時に、放電ランプ（１）の第１の電極（６，７）に接続されたリード線（８〜１１）を介して導入される電流（Ｉ₁₁，Ｉ₁₂）の２乗の和の値（ＳｏＳ１，ＳｏＳ２）が、少なくとも一時的に、放電ランプ（１）の第２の電極（６，７）に接続されたリード線（８〜１１）を介して導入される電流（Ｉ₂₁，Ｉ₂₂）の２乗の和の値（ＳｏＳ１，ＳｏＳ２）とは異なるように調整されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の方法。
加熱電流（Ｉ_H）が、放電ランプ（１）の点灯時に当該電極（６，７）に連続的に導入されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の方法。
前記電極（６，７）の一方のリード線（８〜１１）を介して導入される電流（Ｉ₁，Ｉ₂）が、加熱電流（Ｉ_H）及び／又は放電電流（Ｉ_d）を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の方法。
放電ランプ（１）と、放電ランプ（１）のための点灯装置（３）とを備え、点灯装置（３）により放電ランプ（１）の１つの電極（６，７）に点灯時に少なくとも一時的に加熱電流（Ｉ_H）及び放電電流（Ｉ_d）が導入可能である照明システムにおいて、
放電ランプ（１）の減光なしの点灯時に、１つの電極（６，７）に接続されたリード線（８〜１１）を介して導入される電流（Ｉ₁，Ｉ₂）の２乗の和の値（ＳｏＳ１，ＳｏＳ２）が、放電ランプ（１）に対して予め当てられたテスト電流（Ｉ_T）の２乗の１．２倍とそのテスト電流（Ｉ_T）の２乗の２倍との間の範囲内に調整可能であることを特徴とする照明システム。