JP2817359B2

JP2817359B2 - 蛍光ランプ装置

Info

Publication number: JP2817359B2
Application number: JP2139953A
Authority: JP
Inventors: 勝秀御園
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1998-10-30
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JPH0434896A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は液晶表示パネルのバックライト等に好適な蛍
光ランプ装置に係り、特に、熱陰極型蛍光ランプの電極
寿命の向上を図った蛍光ランプ装置に関する。

（従来の技術）平成元年の照明学会全国大会No.7において、ランプ電
流が10〜40mAで動作する熱陰極蛍光ランプでは、陰極降
下電圧が電極寿命と負の相関関係にあり、その陰極降下
電圧が14V以下であれば2000時間以上の寿命が確保でき
るということが報告されている。

また、同報告では陰極降下電圧を下げるために、熱陰
極蛍光ランプの封入ガス圧やコイル寸法等の設計パラメ
ータをどのように選定すべきかも検討されている。

これによると、封入ガス圧は高くなる程、コイルの寸
法（線径、表面積、熱容量）は小さくなる程、小さな電
流域でも安定したアーク放電が維持できるということが
示されている。

例えば、電極として3.6MGのタングステンワイヤで表
面積が4.3mm²のシングルコイルを作り、アルゴンガスを
20Torrで封入した熱陰極型蛍光ランプをランプ電流15mA
で動作させると、その陰極降下電圧は13Vであり、3000
時間以上の電極寿命が可能である。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、封入アルゴンガス圧が高くなると、陽
光柱内での弾性衝突損が増大して電子温度が低下し、25
4nmの紫外線の発生効率が低下する結果、ランプの発光
効率（lm/W）が低下する。

また、電極コイルが小さくなると、エミッタが十分に
塗布できないので、大幅な長寿命化は困難であるという
課題がある。

さらに、陰極降下電圧はランプ寿命中必ずしも一定値
を維持しているものではなく、長時間点灯していると、
電極のエミッタの表面状態が劣化して仕事関数が高くな
る。

さらにまた、ランプの点滅を頻繁に繰り返した場合
も、やはりエミッタの表面がスパッタリングにより激し
いイオン衝撃を受けるので、その表面状態が劣化し、仕
事関数が高くなる。

その結果、ランプの初期状態では陰極降下電圧が低く
ても、寿命中に陰極降下電圧が上昇し、予想外に短寿命
になる場合がある。

そこで本発明は前記事情を考慮してなされたもので、
その目的は陰極降下電圧を下げてランプの発光効率を低
下させずに電極寿命の長寿命化を図ることができる蛍光
ランプ装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は、電極温度を高くすると、陰極降下電圧を低
くすることができるという点に着目してなされたもので
あり、次のように構成される。

つまり本発明は、エミッタを塗布した一対の電極を内
蔵する蛍光ランプと；この一対の電極を予熱して前記蛍光ランプを点灯する
点灯回路と；蛍光ランプの点灯中に前記一対の電極のうち少なくと
も一方の陰極降下電圧を検出する陰極降下電圧検出手段
と；この陰極降下電圧検出手段により検出された陰極降下
電圧が設定電圧より高いときに、前記一対の電極に与え
られる予熱電流を増大させる制御手段と；を具備していることを特徴とする。

（作用）一対の電極が点灯回路により予熱されて蛍光ランプが
点灯すると、その点灯中に、この蛍光ランプの一対の電
極の少なくとも一方の陰極降下電圧が陰極降下電圧検出
手段により検出される。

この検出された陰極降下電圧は制御手段により設定電
圧と比較され、陰極降下電圧の方が高いときは制御手段
により蛍光ランプへの予熱電流が増大される。

このために、一対の電極は増大した予熱電流により一
層加熱されて昇温するので、その陰極降下電圧が低下す
る。電極の陰極降下電圧が低下するので、電極つまり蛍
光ランプの長寿命化が図られる。

つまり本発明によれば、蛍光ランプの長寿命化を図る
ことができる。

（実施例）以下本発明の実施例を第１図〜第５図に基づいて説明
する。

第１図は本発明の一実施例の全体構成を示す全体構成
図であり、図において、蛍光ランプ装置１は熱陰極型蛍
光ランプ２とこれを予熱して交流点灯させる点灯回路３
とを有する。

蛍光ランプ２は２本一対の熱陰極型の電極3a,3bをバ
ルブ2a内に内蔵しており、バルブ2aのほぼ全内周面に図
示しない蛍光膜を被着すると共に、バルブ2a内に水銀と
アルゴンガス等の希ガスを封入している。

これら一対の電極3a,3bは第２図に示すように例えば
ガラス製のボタンステム４上に所要の間隔を置いて立設
された左右一対のウェルズ5a,5bの上端間に架設されて
いる。

各電極3a,3bは例えばタングステンより成るコイルに
（Ba,Ca,Sr）Ｏ等より成るエミッタを塗布した熱陰極型
に形成されている。

そして、各電極3a,3bに例えば約３〜5mm程度離れた位
置にてプローブ6a,6bを各ボタンシステム４上に立設し
ている。

各プローブ6a,6bは各電極3a,3bの陰極降下電圧を検出
する電極端子であり、ボタンステム４を板厚方向に貫通
するジュメット線７の内端部の先端部を若干（例えば約
1mm程度）内方へ突出させた状態でガラススリーブ８に
より被覆して構成される。

各対のウェルズ5a,5bは点灯回路３にそれぞれ接続さ
れ、その一方例えば5aが図示しない予熱回路側に、その
他方例えば5bが図示しない電源回路側に接続され、点灯
回路３から各電極3a,3bに常時予熱電流を通電して予熱
すると共に、交流のランプ電圧を印加して蛍光ランプを
点灯させるようになっている。

そして、各電極3a,3bは各対のウェルズ5a,5bの一方を
介して図中左右一対の陰極降下電圧検出回路9a,9bにそ
れぞれ電気的に接続されている。

これら一対の陰極降下電圧検出回路9a,9bは一対のプ
ローブ6a,6bにそれぞれ電気的に接続され、一対の電極3
a,3bに印加される交流電圧の負の半サイクル毎に各電極
3a,3bの陰極降下電圧を検出するようになっている。

これら陰極降下電圧検出回路9a,9bにより検出された
陰極降下電圧は制御器10にそれぞれ与えられ、ここで例
えば10Vの設定電圧と比較され、陰極降下電圧が設定電
圧よりも高い場合はその高さに応じた予熱電流に増大さ
せる制御信号を点灯回路３に与え、点灯回路３から一対
の電極3a,3bに与える予熱電流を増大させるようになっ
ている。

なお、第２図中、符号11は排気管である。

次に本実施例の作用を説明する。

蛍光ランプ２を点灯する場合は点灯回路３からランプ
電圧が蛍光ランプ２の一対の電極3a,3b間に印加される
とともに、これら電極3a,3bが予熱される。

これにより、一対の電極3a,3bが所定の温度に予熱さ
れると、これら電極3a,3b間で絶縁破壊し、アーク放電
を形成する。そして、蛍光ランプ２内の水銀原子を励起
して紫外線が発生し、この紫外線が蛍光膜を励起して可
視光を発光させ、蛍光ランプ２が点灯する。

この蛍光ランプ２の点灯時には一対の電極3a,3bに印
加される印加電圧の負の半サイクル毎に各プローブ6a,6
bを介して各陰極降下電圧検出回路9a,9bにより各電極3
a,3bの陰極降下電圧が検出される。

この検出された陰極降下電圧は制御器10において設定
電圧と比較され、検出された陰極降下電圧の方が高い場
合は、制御器10からその高さに応じた常時加熱の制御信
号が点灯回路３に与えられる。

このために、点灯回路３から一対の電極3a,3bに与え
られる予熱電流が増大するので、一対の電極3a,3bの温
度が上昇する。このために、一対の電極3a,3bの陰極降
下電圧が降圧される。その結果、蛍光ランプ２の長寿命
化が図られる。

このような冷陰極降下電圧V_Kと電極温度Tfとの相関関
係は例えば第３図に示すような関係にあり、例えば一対
の電極3a,3bの予熱電流Ifが100mAで陰極降下電圧が16V
であるときに、予熱電流を150mAに増大させると、一対
の電極3a,3bの電極温度Tfが例えば約900℃に昇温し、し
かも、そのために陰極降下電圧が16Vから8Vに降圧した
ことを示している。

そして、第３図で示すグラフを得るための実験結果で
は単にランプ電流15mAで蛍光ランプ２を点灯させた場合
は陰極降下電圧が16Vと高く、ランプ寿命も約1000時間
程度であったのに対し、本実施例のように陰極降下電圧
を制御する場合には電極寿命が約5000時間程度であり、
ランプ寿命が大幅に延長した点が認められた。

なお、前記実施例では一対の電極3a,3bの陰極降下電
圧を検出するために一対のプローブ6a,6bを設けた場合
について説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、一対のプローブ6a,6bを例えば第４図で示す一
対の導電体箔20a,20bにそれぞれ置換してもよい。

一対の導電体箔20a,20bは蛍光ランプ２の一対の電極3
a,3bに対応する位置において、バルブ2aの外周に所要幅
の帯状の銅箔を環状に巻き付けることにより構成されて
いる。

この導電体箔20a,20bによっても一対の電極3a,3bの冷
陰極降下電圧を検出することができるので、前記実施例
と同様の作用効果を奏するが、ランプ電圧の周波数が例
えば商用周波数（50Hzまたは60Hz）で低い場合には第５
図に示すようにコンデンサＣと抵抗Ｒより成る積分回路
21a,21bを陰極効果電圧検出回路9a,9bとの間に介装する
とよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、蛍光ランプの一対の電
極の少なくとも一方の陰極降下電圧が設定電圧よりも高
くなったことを検出したときには一対の電極に与えられ
る予熱電流を増大させることにより、これら電極の温度
を昇温させて陰極効果電圧を所定圧に降圧することがで
きる。

したがって本発明によれば、一対の電極の陰極降下電
圧を最適値に適宜制御することにより発光効率を低下さ
せずにランプ寿命の長寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る蛍光ランプ装置の一実施例の全体
構成図、第２図は第１図で示す電極周りの要部拡大斜視
図、第３図は第１図で示す実施例における陰極効果電圧
と予熱電流と電極温度との相関関係を示すグラフ、第４
図は本発明の他の実施例の全体構成図、第５図は第４図
の一部拡大図である。１……蛍光ランプ装置、２……蛍光ランプ、3a,3b……
電極、6a,6b……プローブ、9a,9b……陰極効果電圧検出
回路、10……制御器、20a,20b……導電体箔。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エミッタを塗布した一対の電極を内蔵する
蛍光ランプと；この一対の電極を予熱して前記蛍光ランプを点灯する点
灯回路と；蛍光ランプの点灯中に前記一対の電極のうち少なくとも
一方の陰極降下電圧を検出する陰極降下電圧検出手段
と；この陰極降下電圧検出手段により検出された陰極降下電
圧が設定電圧より高いときに、前記一対の電極に与えら
れる予熱電流を増大させる制御手段と；を具備していることを特徴とする蛍光ランプ装置。