JP2013235803A - Electrode for discharge lamp, fluorescent lamp for exclusive use for high-frequency lighting, and illuminating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、放電ランプ用電極、この電極を備えた高周波点灯専用蛍光ランプ及びこの蛍光ランプが装着された照明装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to an electrode for a discharge lamp, a fluorescent lamp dedicated to high-frequency lighting provided with the electrode, and a lighting device equipped with the fluorescent lamp.
近年、照明用の放電ランプとして、その効率の高さから例えば、高周波点灯専用蛍光ランプの普及が進んでいる。このような蛍光ランプの場合、蛍光ランプの交換頻度を低減するため、さらなる長寿命化が期待されている。 In recent years, as a discharge lamp for illumination, for example, a fluorescent lamp dedicated for high-frequency lighting has been widely used because of its high efficiency. In the case of such a fluorescent lamp, a longer life is expected in order to reduce the replacement frequency of the fluorescent lamp.
一般的に、蛍光ランプの点灯寿命は、電極としてのフィラメントに被着されている電子放射性物質(エミッタ)の被着量に比例することが知られている。このエミッタは、ランプの始動時及び点灯時において、飛散、蒸発して点灯時間とともに消耗していく。 In general, it is known that the lighting life of a fluorescent lamp is proportional to the amount of electron-emitting material (emitter) deposited on a filament as an electrode. The emitters are scattered and evaporated at the time of starting and lighting of the lamp and are consumed with the lighting time.
そこで、フィラメントにおけるエミッタの被着量を増加して長寿命化するため、フィラメントの容積を大きくすることが考えられる。つまり、フィラメントにおけるエミッタを保持する容積を大きくしてエミッタの被着量を増加するものである。 Therefore, it is conceivable to increase the volume of the filament in order to increase the deposition amount of the emitter on the filament to extend the life. That is, the volume for holding the emitter in the filament is increased to increase the deposition amount of the emitter.
一方、このような蛍光ランプを現行の点灯装置(インバータ)に適合するためには、フィラメントの冷抵抗値や電流を流したときの抵抗値は、現状と同等の値であることが望ましい。 On the other hand, in order to adapt such a fluorescent lamp to the current lighting device (inverter), it is desirable that the cold resistance value of the filament and the resistance value when a current is passed are values equal to the current values.
しかしながら、上記のようにフィラメントの容積を大きくすると、熱容量が増加するため、従来と同じ電流を流したときのフィラメントの昇温が不十分となり、始動が適正に行われにくく、また、フィラメントの特性においてJIS(日本工業規格)規格、JIS C 7617−2及びJIS C 7618−2で定める規定値を満足しない虞が生じる。 However, when the volume of the filament is increased as described above, the heat capacity increases, so that the temperature of the filament is insufficient when the same current as before is supplied, and it is difficult to start properly, and the characteristics of the filament However, there is a risk that the specified values defined in JIS (Japanese Industrial Standards) standard, JIS C 7617-2 and JIS C 7618-2 may not be satisfied.
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、電極の容積を大きくして電子放射性物質の被着量を増加するとともに電流を流したときの電極の昇温を確保し得る放電ランプ用電極、高周波点灯専用蛍光ランプ及び照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and increases the volume of the electrode to increase the deposition amount of the electron-emitting material, and at the same time, ensures the temperature rise of the electrode when a current is passed, An object of the present invention is to provide a high-frequency lighting-only fluorescent lamp and a lighting device.
本発明の実施形態による放電ランプ用電極は、メインワイヤ径が0.050〜0.063mm、1次マンドレルワイヤ径が0.07〜0.13mm、2次マンドレルワイヤ径が0.20〜0.35mm、サブワイヤの巻回によるファーストコイルピッチが0.07〜0.13mmであって、電子放射性物質が被着されたトリプルコイルで構成されている。 The discharge lamp electrode according to the embodiment of the present invention has a main wire diameter of 0.050 to 0.063 mm, a primary mandrel wire diameter of 0.07 to 0.13 mm, and a secondary mandrel wire diameter of 0.20 to 0.03 mm. 35 mm, the first coil pitch by winding the sub wire is 0.07 to 0.13 mm, and it is composed of a triple coil to which an electron-emitting material is deposited.
本発明の実施形態によれば、電極の容積を大きくして電子放射性物質の被着量を増加するとともに電流を流したときの電極の昇温を確保し得る放電ランプ用電極、高周波点灯専用蛍光ランプ及び照明装置を提供することができる。 According to the embodiment of the present invention, the electrode volume is increased to increase the amount of the electron-emitting material, and the discharge lamp electrode capable of ensuring the temperature rise of the electrode when a current is passed, the high-frequency lighting dedicated fluorescence Lamps and lighting devices can be provided.
以下、本発明の実施形態について図1乃至図6を参照して説明する。図1及び図2は、高周波点灯専用蛍光ランプを示し、図3乃至図5は、放電ランプ用電極を示している。また、図6は、照明装置を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. 1 and 2 show a high-frequency lighting-only fluorescent lamp, and FIGS. 3 to 5 show discharge lamp electrodes. FIG. 6 shows a lighting device.
図1及び図2に示すように蛍光ランプ1は、高周波点灯専用蛍光ランプの例えば、32W形の「FHF32」である。蛍光ランプ1は、ガラスバルブ2と、蛍光体層3と、電極4と、口金5とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ガラスバルブ2は、ソーダライムガラス等の軟質ガラスにより形成され、管外径が25.5mm、管内径が24.0mm、肉厚が0.75mm、管長が1198mmの寸法を有している。このガラスバルブ2の軸方向の両端部には、一対のガラス製のステム21が気密的に設けられている。
The
なお、ガラスバルブ2は、ソーダライムガラス等の軟質ガラスにより形成されるが、ほうケイ酸ガラスや石英ガラス等の硬質ガラスによって形成される場合であってもよい。
The
蛍光体層3は、ガラスバルブ2の内面における略全長にわたって形成されている。蛍光体層3は、例えば、三波長発光形の蛍光体から形成されていて、赤色発光形蛍光体、緑色発光形蛍光体及び青色発光形蛍光体のそれぞれの蛍光体微粒子を混合して加色混光により白色発光を生じるように構成されている。
The phosphor layer 3 is formed over substantially the entire length of the inner surface of the
三波長発光形の蛍光体としては、具体的には、610nm付近にピーク波長を有する赤色発光形蛍光体としてY2O3:Eu3+、540nm付近にピーク波長を有する緑色発光形蛍光体として(La,Ce,Tb)PO4、450nm付近にピーク波長を有する青色発光形蛍光体としてBaMg2Al16O27:Eu2+、等が適用可能である。 Specific examples of the three-wavelength emission type phosphor include Y 2 O 3 : Eu 3+ as a red emission type phosphor having a peak wavelength near 610 nm, and a green emission type phosphor having a peak wavelength around 540 nm ( La, Ce, Tb) PO 4 , BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu 2+ , and the like are applicable as a blue light emitting phosphor having a peak wavelength near 450 nm.
なお、ガラスバルブ2の内面と蛍光体層3との間に保護膜を介在させてもよい。保護膜としては金属酸化物微粒子から構成したものが好適であり、金属酸化物微粒子には、アルミナ(Al2O3)やシリカ(SiO2)等を用いることができる。
A protective film may be interposed between the inner surface of the
また、ガラスバルブ2の内部には、放電媒体として希ガスと水銀とが封入されている。希ガスには、本実施形態においては、アルゴン(Ar)が用いられているが、ネオン(Ne)又はクリプトン(Kr)を混合して封入してもよい。
In addition, rare gas and mercury are sealed inside the
水銀は、液体水銀を封入するか、又は液体水銀に略近い水銀蒸気圧特性を示すアマルガム、例えば、Zn−HgやTi−Hg系のアマルガムとして封入する。アマルガムとして封入する場合には、ペレット状に成形したり、金属板にアマルガムを担持させたりすることができる。 Mercury encapsulates liquid mercury or an amalgam exhibiting mercury vapor pressure characteristics substantially similar to liquid mercury, such as Zn-Hg or Ti-Hg amalgam. When encapsulating as an amalgam, it can be formed into a pellet or amalgam can be supported on a metal plate.
放電ランプ用電極4は、詳細を後述するように、タングステンワイヤを三重に巻回して形成されたフィラメントであり、トリプルコイルで構成されている。電極4は、このコイル状部分に電子放射性物質が被着されている熱陰極形のフィラメント電極である。
As will be described in detail later, the
電極4は、ガラスバルブ2の内部に放電を生起するように、ガラスバルブ2内の両端部に一対封装されている。具体的には、電極4は、ステム21を気密的に貫通してガラスバルブ2内に導入された一対の内部導入線41の先端部間に架設するように配設され、その両端部が内部導入線41にクランプされて保持されている。
A pair of
口金5は、G13型であり、口金本体51及び一対の口金ピン52を備えている。口金本体51は、キャップ状をなしていて、ガラスバルブ2両端部に接着されている。一対の口金ピン52は、口金本体51に互いに絶縁的に支持されているとともに、それぞれ図示しない外部導入線に接続されている。
The
次に、放電ランプ用電極4について図3乃至図5を参照して詳細に説明する。図3乃至図5は、電極4の製作状況の概略を示しており、図3は、第1段階、図4は、第2段階、図5は、第3段階(完成段階)を示している。電極4は、タングステンワイヤによってトリプルコイルで構成されている。なお、製作工程は格別下記に限定されるものではない。
<第1段階(ファーストコイル)>
Next, the
<First stage (first coil)>
図3に示すように、モリブデンから形成された1次マンドレルワイヤ11にタングステンから形成されたメインワイヤ10が同軸方向に添うように配設されている。これらメインワイヤ10及び1次マンドレルワイヤ11の外周には、これらより線径寸法が小さく、タングステンから形成されたサブワイヤ12が所定のファーストコイルピッチP1をなしてコイル状に巻かれる。
このようにメインワイヤ10及び1次マンドレルワイヤ11の外周にサブワイヤ12が巻回されることによりファーストコイル13が構成される。
<第2段階(セカンドコイル)>
As shown in FIG. 3, a
Thus, the
<Second stage (second coil)>
上記のように構成されたファーストコイル13は、図4に示すように、1次マンドレルワイヤ11よりも線径寸法が大きいモリブデンから形成された2次マンドレルワイヤ14の外周に所定のセカンドコイルピッチP2をなしてコイル状に巻かれる。
このように2次マンドレルワイヤ14の外周にファーストコイル13が巻回されることによりセカンドコイル15が構成される。
<第3段階(サードコイル)>
As shown in FIG. 4, the
Thus, the
<Third stage (third coil)>
上記のように構成されたセカンドコイル15は、図5に示すように、2次マンドレルワイヤ14よりも線径寸法が大きいピアノ線から形成された3次マンドレルワイヤ16の外周に所定のサードコイルピッチP3をなしてコイル状に巻かれる。ピアノ線から形成された3次マンドレルワイヤ16は、セカンドコイル15が巻回された後、すぐに抜き取られる。
As shown in FIG. 5, the
続いて、このコイルを、モリブデンを溶解させるがタングステンを溶解させない酸溶液中に浸漬し、モリブデンから形成された1次マンドレルワイヤ11及び2次マンドレルワイヤ14を溶解させて除去されてサードコイル17が構成される。
Subsequently, the coil is immersed in an acid solution that dissolves molybdenum but does not dissolve tungsten, and the
このように形成されたサードコイル17、すなわち、トリプルコイルをステム21を気密的に貫通してガラスバルブ2内に導入された一対の内部導入線41の先端部間に架設し、電子放射性物質(エミッタ)を被着させる。電子放射性物質は、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、カルシウム(Ca)の酸化物を主体として構成されている。この電子放射物質は、電子放射性物質の炭酸化物溶液中にトリプルコイルを浸漬して、ファーストコイル13及びセカンドコイル15が形成する空間内、すなわち、ピッチ間及び巻回ターン内に充填、塗布され、乾燥させることにより被着される。
The third coil 17 formed in this way, that is, a triple coil, is erected between the tips of a pair of internal lead-in
以上のように構成される電極4においては、トリプルコイルの内側空間の容積、いわゆるバスケットボリュームを大きくしてコイルに被着される電子放射性物質の被着量を増加するとともに、電流を流したときの電極の昇温を確保し、フィラメントの特性においてJIS規格で定める規定値を満足するように各寸法関係を所定値に設定している。
In the
具体的には、メインワイヤ10の線径D1は、0.050〜0.063mm、1次マンドレルワイヤ11の線径MD1は、0.07〜0.13mm、2次マンドレルワイヤ14の線径MD2は、0.20〜0.35mm、ファーストコイルピッチP1は、0.07〜0.13mmに設定されている。
Specifically, the wire diameter D 1 of the
因みに、サブワイヤ12の線径D1は、0.016〜0.020mm、セカンドコイルピッチP2は、0.270〜0.410mmの寸法範囲が好ましい。これらの値は、後述する試験、測定結果に基づいて導き出されたものである。
Incidentally, wire diameter D 1 of the
次に、本発明者らは、本実施形態の電極4を製作するにあたり、バスケットボリュームを大きくしてコイルに被着される電子放射性物質の被着量を増加し、長寿命化を実現するため各寸法関係を種々設定し、試験、測定を行った。
Next, when manufacturing the
その結果を下表に示しており、表1乃至表4は、本実施形態と比較例との代表例を示している。本実施形態と比較例とは、両者とも従来に比較しバスケットボリュームを大きくして電子放射性物質の被着量を増加することを試みたものである。 The results are shown in the following table, and Tables 1 to 4 show typical examples of the present embodiment and the comparative example. In the present embodiment and the comparative example, both attempt to increase the deposition amount of the electron-emitting material by increasing the basket volume as compared with the prior art.
材料データとしては、本実施形態及び比較例ともに同寸法であり、メインワイヤ10の線径D1が0.0585mm、サブワイヤ12の線径D2が0.0182mm、1次マンドレルワイヤ11の線径MD1が0.0935mm、2次マンドレルワイヤ14の線径MD2が0.3379mm、3次マンドレルワイヤ16の線径MD3が1mmである。
The material data, have the same size in both the embodiment and the comparative example, the wire diameter D 1 of the
コイリングデータとしては、本実施形態と比較例とは、ファーストコイルピッチP1が異なるが、他の寸法等は同じである。本実施形態では、ファーストコイルピッチP1が0.0990mmであるのに対し、比較例では、0.0600mmである。セカンドコイルピッチP2は、0.3125mm、サードコイルピッチP3は、1mm、サードコイルターン数N、すなわち、巻回数は4ターンである。 The coiling data, and the comparative example with the present embodiment, although first coil pitch P 1 is different, the other dimensions and the like are the same. In the present embodiment, with respect to first coil pitch P 1 that is 0.0990Mm, in the comparative example, a 0.0600Mm. Second coil pitch P 2 is, 0.3125Mm, third coil pitch P 3 is, 1 mm, a third coil turn number N, i.e., the number of turns is four turns.
マウントデータとしては、本実施形態及び比較例ともに同寸法であり、クランプ幅L1は、7.5mm、エミッタ非塗布幅L2は、1.5mmである。クランプ幅L1は、図2に示すように内部導入線41にクランプされたコイルにおける内部導入線41内側間の寸法である。エミッタ非塗布幅L2は、内部導入線41内側端からエミッタが塗布されていない所定幅である。
The mounting data is the same size in both the embodiment and the comparative example, clamp width L 1 is 7.5 mm, the emitter uncoated width L 2 is 1.5 mm. Clamp width L 1 is a dimension between the
以上のように本実施形態と比較例とは、寸法的にはファーストコイルピッチP1のみが異なっており、本実施形態では、比較例に対しファーストコイルピッチP1が大きく設定されている。 The comparative example with the present embodiment as described above, the dimensional have different only first coil pitch P 1, in the present embodiment, first coil pitch P 1 is larger compared with the comparative example.
電極特性値は、本実施形態及び比較例それぞれ冷抵抗値Rcは、2.35Ω及び2.37Ω、バスケットボリュームBvは、計算値として本実施形態が5.49mm3であり、比較例が5.41mm3である。この場合、差は僅かであり、同等と考えてよい。
温抵抗値Rh及び抵抗比Rh/Rcは、本実施形態が11.1Ω、4.72であるのに対し比較例では9.76Ω、4.12となっている。
The electrode characteristic values are 2.35 Ω and 2.37 Ω for the cold resistance values Rc of the present embodiment and the comparative example, respectively, and the basket volume Bv is 5.49 mm 3 in the present embodiment as a calculated value. 41mm 3. In this case, the difference is slight and may be considered equivalent.
The temperature resistance value Rh and the resistance ratio Rh / Rc are 11.1Ω and 4.72 in the present embodiment, and 9.76Ω and 4.12 in the comparative example.
ここで冷抵抗値Rcは、電極の抵抗値が変化しない程度の微小電流(例えば、5mA)を流したときの抵抗値である。温抵抗値Rhは、電極に試験電流として370mAの電流を流したときの抵抗値であり、抵抗比Rh/Rcは、温抵抗値Rhを冷抵抗値Rcで除した値である。 Here, the cold resistance value Rc is a resistance value when a minute current (for example, 5 mA) that does not change the resistance value of the electrode is passed. The temperature resistance value Rh is a resistance value when a current of 370 mA is passed through the electrode as a test current, and the resistance ratio Rh / Rc is a value obtained by dividing the temperature resistance value Rh by the cold resistance value Rc.
ところで、FHF32の場合、JIS規格 JIS C 7617−2(直管蛍光ランプ−第2部:性能仕様)には、試験電流370mA時の温抵抗値Rhは、8〜14Ωと定められている。また、現在規格化はされていなが、JIS C 7618−2(片口金蛍光ランプ−第2部:性能仕様)では、抵抗比Rh/Rcは、4.75±0.5と定められており、直管蛍光ランプの規格であるJIS C 7617−2においても、規格化が想定されている。将来JIS規格に適合するためには、これらの範囲以内であることが必要となると考えられる。 By the way, in the case of FHF32, according to JIS standard JIS C 7617-2 (straight tube fluorescent lamp-part 2: performance specification), the temperature resistance value Rh at a test current of 370 mA is defined as 8 to 14Ω. Although not standardized at present, the resistance ratio Rh / Rc is determined to be 4.75 ± 0.5 in JIS C 7618-2 (single-piece fluorescent lamp-part 2: performance specifications). Standardization is also assumed in JIS C 7617-2, which is a standard for straight tube fluorescent lamps. In order to conform to the JIS standard in the future, it is considered necessary to be within these ranges.
そこで、本実施形態及び比較例をJIS規格及び、JIS規格化が想定される抵抗比範囲と照合してみると、比較例では、抵抗比Rh/RcがJIS規格化が想定される範囲内に入っていない。一方、本実施形態では、抵抗比Rh/RcがJIS規格化が想定される範囲内に入っており、将来においてもJIS規格に適合するものとなっている。 Therefore, when comparing this embodiment and the comparative example with the JIS standard and the resistance ratio range where JIS standardization is assumed, in the comparative example, the resistance ratio Rh / Rc is within the range where JIS standardization is expected. Not in. On the other hand, in the present embodiment, the resistance ratio Rh / Rc is within the range where JIS standardization is assumed, and it will conform to the JIS standard in the future.
これは、本実施形態と比較例とは、バスケットボリュームBvが同等であり、材料データ、コイリングデータ及びマウントデータからしてファーストコイルピッチP1以外は同じであるからファーストコイルピッチP1に起因していることが分かる。 This is a comparative example with the present embodiment, the basket volume Bv is equivalent, material data, coiling and from the data and mounting data due because except first coil pitch P 1 is the same as first coil pitch P 1 I understand that
つまり、電極としてのフィラメントにおけるファーストコイルピッチP1を大きくすることにより、フィラメントの熱容量を少なくし、サブワイヤ12による熱吸収を抑制して昇温を確保し、この昇温に従い温抵抗値Rhが大きくなる結果、抵抗比Rh/RcがJIS規格で定める範囲内に入り適合することが可能となるものである。
In other words, by increasing the first coil pitch P 1 in the filament as the electrode, to reduce the heat capacity of the filament, ensuring the Atsushi Nobori by suppressing the heat absorption by the
よって、本実施形態は、バスケットボリュームBvを大きくしてコイルに被着される電子放射性物質の被着量を増加した場合であっても、ファーストコイルピッチP1を所定値(0.07〜0.13mm)に設定することにより、JIS規格に適合させることができる構成を見出したものである。 Therefore, in this embodiment, even when the basket volume Bv is increased and the deposition amount of the electron radioactive material deposited on the coil is increased, the first coil pitch P 1 is set to a predetermined value (0.07 to 0). .13 mm), a configuration that can be adapted to the JIS standard has been found.
次に、上記蛍光ランプ1が装着されている照明装置20について図6を参照して説明する。照明装置20は、天井直付け形蛍光灯器具であり、装置本体21を有していて、この装置本体21における下面側の両端部には、ランプソケット22が対向して設けられている。これらランプソケット22間には2本の蛍光ランプ1が電気的、かつ機械的に装着されるようになっている。また、装置本体21内には、蛍光ランプ1を点灯する点灯装置23が収納されている。
Next, the
点灯装置23は、例えば、商用交流電源を整流、平滑した直流電源に、40kHz以上の高周波を発生するインバータ回路が接続されて構成されている。そして、このインバータ回路は、インバータトランス等を介して蛍光ランプ1の電極4に接続されている。
The
蛍光ランプ1を点灯させる場合には、直流電源の直流電圧をインバータ回路で高周波交流に変換し、蛍光ランプ1の電極4を予熱しながら蛍光ランプ1の電極4間に電圧を印加して点灯させる。
When the
蛍光ランプ1を点灯させると、ランプ電流が0.25〜0.45Aで、例えば、定格点灯時は、ランプ電力が32W、ランプ電流が0.255A、高出力点灯時は、ランプ電力が45W、ランプ電流が0.425Aとなる。
なお、このような蛍光ランプ1は、定格寿命を18000時間以上とすることができ、長寿命化することが可能となる。
When the
In addition, such a
以上のように本実施形態によれば、電極4の容積を大きくして電子放射性物質の被着量を増加するとともに電流を流したときの電極4の昇温を確保し得、長寿命化が達成でき、かつJIS規格に適合させることが可能な放電ランプ用電極4、高周波点灯専用蛍光ランプ及び照明装置20を提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, the volume of the
1・・・蛍光ランプ、2・・・ガラスバルブ、
3・・・蛍光体層、4・・・電極、5・・・口金、
10・・・メインワイヤ、11・・・1次マンドレルワイヤ、
12・・・サブワイヤ、13・・・ファーストコイル、
14・・・2次マンドレルワイヤ、15・・・セカンドコイル、
16・・・3次マンドレルワイヤ、17・・・サードコイル、
21・・・ステム、41・・・内部導入線
1 ... fluorescent lamp, 2 ... glass bulb,
3 ... phosphor layer, 4 ... electrode, 5 ... base,
10 ... main wire, 11 ... primary mandrel wire,
12 ... subwire, 13 ... first coil,
14 ... secondary mandrel wire, 15 ... second coil,
16 ... tertiary mandrel wire, 17 ... third coil,
21 ... Stem, 41 ... Internal lead-in wire
Claims (3)
この本体に装着された請求項2に記載の高周波点灯専用蛍光ランプと;
この高周波点灯専用蛍光ランプを点灯する点灯装置と;
を具備していることを特徴とする照明装置。 A lighting device body;
The high-frequency lighting-only fluorescent lamp according to claim 2 attached to the main body;
A lighting device for lighting this high-frequency lighting dedicated fluorescent lamp;
An illumination device comprising:
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JP2016004750A (en) * | 2014-06-19 | 2016-01-12 | 日立アプライアンス株式会社 | Fluorescent lamp |
WO2016113787A1 (en) | 2015-01-16 | 2016-07-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Controller for internal combustion engine |
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