JP3278429B2 - 蛍光ランプ - Google Patents
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Description
に関する。
の有効利用の問題から、省エネルギーはあらゆる分野で
多くの努力がなされている。蛍光ランプの照明に関して
も、点灯回路のインバータ電子回路化により消費電力の
低減化が進められている。従来、蛍光ランプ自体には低
電力機能はなく、蛍光灯照明器具において低電力を実現
するには、例えば下記の2つの方法があった。つまり、
部分的に消灯する間引き点灯と、調光機能付き照明
器具を用いる方法である。以下、この2つの従来技術に
ついて説明を加える。
務所、工場、倉庫など蛍光ランプを大量に使用する場所
では、価格の比較的安価な銅鉄形安定器を持つ蛍光灯器
具が大量に使用されている。これらの施設では、蛍光ラ
ンプ自身に省電力機能が無いため、不必要なとき・場所
での消灯や大量に使用されているところでは、部分的に
消灯する間引き点灯が実施されている。
蛍光灯照明器具を用いて、低電力で点灯する方法であ
る。
引き点灯の方法では、より消費電力の低い照明器具に変
更するなどの新たな設備投資を必要とせず容易に実施で
き、節電の度合いをある程度調整できるが、照明の部分
的な欠落は、照度の不均一による陰うつ感や、見通しの
悪さによる危険性の増大などの問題があった。
では、先に示した普及している安価な照明器具、つま
り、調光機能のない照明器具では、高価な調光機能付き
蛍光ランプ照明器具に置き換える以外、省電力を達成で
きないという問題があった。
た照明器具か、調光機能のない照明器具かによらず、装
着する蛍光ランプを置き換えるだけで、容易に照明器具
の消費電力の低減を実現する蛍光ランプを提供すること
にある。
ための手段を以下に示す。即ち、請求項1に係る本発明
の蛍光ランプは、第1の電極ピンと、第2の電極ピン
と、前記第1の電極ピンと前記第2の電極ピンとに電気
的に接続されたフィラメントとを備え、前記第1の電極
ピンおよび前記第2の電極ピンは、点灯器具の給電側ソ
ケットおよび点灯管側ソケットにそれぞれ接続可能に構
成されており、さらに前記第2の電極ピンと前記フィラ
メントの間に、電流を制限する素子と感熱サーミスタと
が並列に接続された構成であって、前記第1の電極ピン
が前記給電側ソケットに接続され、かつ、前記第2の電
極ピンが前記点灯管側ソケットに接続されている第1の
接続状態である場合には、蛍光ランプが第1の電力を消
費する第1の電力モードで動作し、前記第1の電極ピン
が前記点灯管側ソケットに接続され、かつ、前記第2の
電極ピンが前記給電側ソケットに接続されている第2の
接続状態である場合には、前記蛍光ランプが前記第1の
電力より低い第2の電力を消費する第2の電力モードで
動作するものである。
ば、ユーザが点灯器具の給電側ソケットおよび点灯管側
ソケットに対して第1の電極ピンおよび第2の電極ピン
を反転させて接続すると、異なる電力モードで使用でき
ることとなる。
においては、請求項1または2に記載の前記電流を制限
する素子と前記感熱サーミスタとが、前記第1の電極ピ
ンおよび前記第2の電極ピンを固定するための口金の内
部に設けられている。このことで、調光機能の付いた照
明器具か、調光機能のない照明器具かによらず、装着す
る蛍光ランプを置き換えるだけで、容易に照明器具の消
費電力の低減を実現できることとなる。
においては、前記第1の接続状態か前記第2の接続状態
かを判別するマークが蛍光ランプに付けられている。
ば、ユーザが蛍光ランプに付けられたマークを蛍光ラン
プの装着時に活用することで、所望とする電力モードを
一目で間違いなく選択することができることとなる。
は、第1の電極ピンと、第2の電極ピンと、前記第1の
電極ピンと前記第2の電極ピンとに電気的に接続された
フィラメントと、前記第1の電極ピンに電気的に接続さ
れた第1の電流制限回路と、前記第2の電極ピンに電気
的に接続された第2の電流制限回路とを備え、さらに前
記第1および2の電流制限回路は、それぞれ電流を制限
する素子と感熱サーミスタとが並列に接続された構成で
あって、前記第1の電流制限回路によって制限される電
流量と前記第2の電流制限回路によって制限される電流
量とは実質的に同一である。
ば、ユーザが点灯器具の給電側ソケットおよび点灯管側
ソケットに第1の電極ピンおよび第2の電極ピンを反転
させて接続しても同一の電力モードで使用できることに
なる。
においては、請求項5に記載の前記第1の電流制限回路
および第2の電流制限回路が、前記第1の電極ピンおよ
び前記第2の電極ピンを固定するための口金の内部に設
けられている。このことで、調光機能の付いた照明器具
か、調光機能のない照明器具かによらず、装着する蛍光
ランプを置き換えるだけで、容易に照明器具の消費電力
の低減を実現できることとなる。
する。図1は、銅鉄形安定器と点灯管(グロー放電管)
を用いた蛍光ランプ点灯装置の回路図である。
電極ピン2とが発光管3内のフィラメント4に電流制限
手段5を介して電気的に接続されている。第1の電極ピ
ン1および第2の電極ピン2は、蛍光灯点灯器具の給電
側ソケット9および点灯管側ソケット10にそれぞれ接
続可能に構成されている。蛍光灯点灯器具は、電源スイ
ッチ6、安定器7および点灯管8を含む。
時間が経過した後、蛍光ランプが点灯している期間中、
発光管3を流れるランプ電流を制限する。電流制限手段
5は、第1の電極ピン1および第2の電極ピン2を固定
するための口金11の内部に設けられている。
す抵抗タイプ、図4(a)に示す感熱素子タイプ、図5
(a)に示すリレータイプ、図13に示すサイリスタタ
イプなどがある。以下、順次、(1)電流制限手段のな
い従来の蛍光ランプ、(2)図3(a)に示す抵抗タイ
プを電流制限手段5として用いた蛍光ランプ、(3)図
4(a)に示す感熱素子タイプを電流制限手段5として
用いた蛍光ランプ、(4)図5(a)に示すリレータイ
プを電流制限手段5として用いた蛍光ランプ、(5)図
13に示すサイリスタタイプを電流制限手段5として用
いた蛍光ランプについて説明する。
プ まず、電流制限手段のない従来の蛍光ランプ、すなわち
図1の電流制限手段5の接点Aと接点C、および接点B
と接点Dを短絡した場合の始動について説明する。
ンプに流入する電流の、始動時の時間変化を示したもの
である。まず、電源スイッチ6が投入されると、点灯管
8のバイメタル電極間に電源電圧に近い電圧がかかり、
点灯管8のバイメタル電極間でグロー放電が発生し(グ
ロー動作期間)、この放電により温度が上昇したバイメ
タル電極は、しだいに接近し接触する(バイメタル電極
ON)。バイメタル電極がONになると給電側ソケット
9から第2の電極ピン2、フィラメント4、第1の電極
ピン1、点灯管8と大きな電流(FL20蛍光ランプの
場合約700mA)が流れ、フィラメント4が赤熱し、
フィラメント4に塗布された電子放射物質(エミッタ)
から電子が熱電子放出される。このとき点灯管8はグロ
ー放電していないため、次第にバイメタル電極の温度が
低下し、やがてバイメタル電極がOFFとなる。このと
き、点灯管8のバイメタル電極間および発光管3の対向
するフィラメント4間に電源電圧より高い電圧(始動電
圧)がかかり、フィラメント4の近傍の熱電子が十分で
あれば、発光管3内で放電が開始される(ランプ点
灯)。このとき電流は、給電側ソケット9から第2の電
極ピン2、フィラメント4、発光管3内の放電、対向す
るフィラメント4と流れ、点灯管8に電流は流れなくな
り、点灯管8の動作を停止する。このとき発光管3の放
電により流れる電流をランプ電流といい、FL20蛍光
ランプでは350mA程度となる。なお、フィラメント
4による予熱が不十分で発光管3内での放電が持続しな
い場合には、再び点灯管8内でグロー放電が開始され
る。フィラメント4に流れる電流が少ない場合や、周囲
温度が低い場合には熱電子放出が少ないため、予熱時間
が長くなり、フィラメント4が損耗し、ランプの寿命が
短くなる。
制限手段5として用いた蛍光ランプ このタイプは、図3(a)に示すように電流制限手段5
の接点Bと接点Dの間に電流を制限する抵抗を接続した
場合である。
電側ソケット9を通して蛍光ランプに流入する電流の、
始動時の時間変化を示す。抵抗により流入する電流が少
なくなるため、フィラメントの予熱期間が長くなる。し
かし、図2に示す電流制限手段のない従来の蛍光ランプ
に比べて、電源投入後から所定の時間が経過した後(こ
の場合は、電源投入後)、蛍光ランプが点灯している期
間中、電流制限手段5はランプ電流を制限するので、消
費電力を抑えることが可能となる。
電流制限手段5として用いた蛍光ランプ このタイプは図4(a)に示すように、電流制限手段5
の接点Bと接点Dの間に電流を制限する抵抗を接続し、
さらにその抵抗と並列に感熱サーミスタ(PTCサーミ
スタ)を接続する。このタイプの電流制限手段5は、電
流制限手段5のインピーダンスを可変にする手段として
感熱素子を含み、温度をパラメータとしてランプ電流を
制限する。ランプ始動時には、十分な電流が供給されな
いと、ランプのフィラメントの予熱時間が長くなり、ラ
ンプの始動性が悪くなると共に、ランプの寿命も短くな
る。そのため、このタイプの電流制限手段5では、電源
投入からランプが点灯するまでは、PTCサーミスタが
電流制限回路(この場合抵抗)の電流制限機能を抑え、
ランプが点灯後にランプ電流を制限する電流制限回路
(この場合抵抗)を動作させて、消費電力を抑えるよう
な蛍光ランプを構成できる。
の倍の値となる温度)が80℃、抵抗値が5ΩのPTC
サーミスタと75Ωの抵抗を並列に接続した場合の合成
抵抗の、周囲温度特性を示す。この組み合わせの回路を
蛍光ランプFL20SSW/18の口金11に、図1に
示すように組み込んだ場合、ランプ始動時はランプの口
金11の内部は80℃以下のため、ランプのフィラメン
ト4と第2の電極ピン2の間に約5Ωの抵抗が入った状
態、すなわちほとんど電流を制限しない状態で点灯す
る。図4(b)にこのときの給電側ソケット9を通して
蛍光ランプに流入する電流の、始動時の時間変化を示
す。この場合図4(b)で明らかなように、フィラメン
トの予熱は、ほぼ電流制限を行わないときと同程度の電
流で行われるため、予熱期間は従来と同程度に短く、フ
ィラメントの損耗も少なく点灯できる。
い、ランプの放電の発熱とPTCサーミスタと抵抗に電
流が流れることによる発熱が、口金11の内部が密閉構
造となるためPTCサーミスタの温度を上昇させるとP
TCサーミスタの抵抗値が上昇し、ランプ電流は抵抗を
通って発光管3に供給され発光管3は電流を制限された
状態、すなわちランプ電力を抑えた状態での点灯とな
る。
ンプ電力の変化を示したものである。図7に示すように
始動後3分前後で口金11内部のPTCサーミスタの温
度がキュリー点を越えて上昇し、ランプ電流は抵抗に流
れ、抵抗の電力消費を含めたランプ電力は約14.5W
と一定の値となる。これはランプ電力18Wの蛍光ラン
プを14.5W(電流制限抵抗の消費電力も含めた値)
で点灯した状態である。
流の低減が、安定器の銅損を低減しているため、安定器
の電力損を含めた消費電力は、従来の21.3Wが本発
明では17.2Wに抑えられる。なお、この電力の低減
量は抵抗の抵抗値を変えることにより、自在に変更可能
である。また、瞬時再始動の場合には、PTCサーミス
タの温度は高い状態で始動することになるが、この場
合、蛍光ランプの温度は充分高く、ランプ内部の水銀蒸
気圧も充分高い状態のため、フィラメントの予熱期間は
短く始動性を損なうことはない。
る場合、ランプの放電が安定するまでPTCサーミスタ
の温度は高くならないため、ランプへの供給電流が制限
されることによる立ち消えは発生しない。さらにPTC
サーミスタのキュリー点温度を選択することにより、例
えば5℃以下では、PTCサーミスタの動作を抑制し
て、ランプへの供給電流の抑制をなくすことにより、5
℃以下は通常点灯、5℃を越えると省エネ点灯という動
作が容易に実現でき、蛍光ランプ特有の低温での光束の
低下を補う効果が得られる。一例として図8にPTCサ
ーミスタの動作温度を変えた場合の蛍光ランプの全光束
の温度特性を、また図9にこのときのランプ電力の温度
特性を示す。図8は温度25℃での全光束で規格化した
特性である。図8においてAは5℃以下ではPTCサー
ミスタの温度がそのキュリー点を越えないようにしたも
ので、Bは20℃以下でPTCサーミスタの温度がその
キュリー点を越えないようにしたもので、通常のFL2
0SSW/18と比べ、周囲温度に対する全光束の変化
はいずれも小さくなっている。この温度特性も、使用す
るPTCサーミスタで変更が可能である。図9に示すよ
うに低温では、従来の蛍光ランプも温度の低下とともに
ランプ電力が低下しており、PTCサーミスタが動作し
ない場合でも充分消費電力は小さい。
素子として抵抗を使用した例を示したが、抵抗の代わり
に、コンデンサ、コイル(インダクタンス)あるいはそ
れらを複合した素子を使用することも可能である。
流制限手段5として用いた蛍光ランプ このタイプは、図5(a)に示すように、電流制限手段
5の接点Bと接点Dの間に電流制限回路としてICリレ
ー12とコンデンサ13を使用した例である。このタイ
プの電流制限手段5は、電流制限手段5のインピーダン
スを可変にする手段を含み、電流をパラメータとしてラ
ンプ電流を制限する。
Bと接点Dにコンデンサ13を接続し、そのコンデンサ
13に並列に、回路を短絡できるようにICリレー12
のリレー点を接続する。さらに電流制限手段5の接点A
と接点Cの間に抵抗14とダイオード15により、ラン
プ始動時の点灯管8に流れる電流を検出し、電圧信号に
変換してICリレー12の駆動信号とする。このことに
より、ランプ始動時には点灯管8に流れる電流によりリ
レー接点が短絡し、ランプ電流は電流制限回路(この場
合コンデンサ13)を通らず、すなわち電流制限を受け
ずに直接供給され容易に始動する。始動後、ランプ電圧
は点灯管の放電開始電圧以下となるため、点灯管へ電流
が流れなくなり、ICリレー12の駆動信号は無くな
り、リレー接点は開放され、ランプ電流は電流制限回路
(この場合コンデンサ13)を通じて供給され、ランプ
は消費電力を抑えた状態での点灯となる。ソリッドステ
ートリレーなどのICリレーの駆動信号は通常直流であ
るため、ダイオード15で点灯管8に流れる交流電流の
マイナス成分をカットし、抵抗14でICリレー12を
駆動する電圧に変換する。この状態では、交流ランプ電
流のプラス側半波にのみリレー接点が閉じる。ICリレ
ーが駆動信号に対して16.7m秒以上のリレー接点復
帰遅延機能を持つものを使用するか、ダイオードに並列
にコンデンサを接続し、駆動電圧波形を鈍らせることに
より、点灯管8に電流が流れている間の交流ランプ電流
全波に対して接点を閉じさせることができる。
を通して蛍光ランプに流入する電流の、始動時の時間変
化を示す。この方式は、フィラメント4の予熱はICリ
レー12のリレー接点がONのため、電流制限を行わな
いときと同程度の電流で行われるため、予熱期間は従来
と同程度に短く、フィラメント4の損耗も少なく点灯で
きる。ランプ点灯後、点灯管8へ電流が流れなくなる
と、すぐにランプ電流はコンデンサ13を流れるように
なり、蛍光ランプは即座に省電力点灯状態となる。
素子としてコンデンサを使用した例を示したが、コンデ
ンサの代わりに、抵抗、コイル(インダクタンス)ある
いはそれらを複合した素子を使用することも可能であ
る。
流制限手段5として用いた蛍光ランプ このタイプは、図13に示すように、電流制限手段5の
接点Bと接点Dとの間に電流制限回路として双方向性サ
イリスタ16(2極双方向2端子サイリスタ、SSS
(Silicon Symmetrical Swit
ch)素子ともいう)と抵抗17とを使用した例であ
る。このタイプの電流制限手段5は、ランプ電流の位相
に応じてランプ電流の大きさを制御する手段を含み、ラ
ンプ電流の位相をパラメータとしてランプ電流を制限す
る。このタイプの電流制限手段5は、20W用の蛍光ラ
ンプ(FL20蛍光ランプ)にも40W用の蛍光ランプ
(FL40蛍光ランプ)にも適用することが可能であ
る。
接点Dに抵抗17を接続し、その抵抗17に並列に、双
方向性サイリスタ16を接続する。
式としては、毎サイクル制御方式と始動補助方式とがあ
る。毎サイクル制御方式では、VBO<Vp2<Vp1という
条件式を満たす双方向性サイリスタ16が使用される。
始動補助方式では、Vp2<V BO<Vp1という条件式を満
たす双方向性サイリスタ16が使用される。ここで、V
BOは双方向性サイリスタ16のブレークオーバー電圧を
示し、Vp1は蛍光ランプの始動時に抵抗17にかかるピ
ーク電圧を示し、Vp2は蛍光ランプの点灯時に抵抗17
にかかるピーク電圧を示す。ピーク電圧Vp1、Vp2は、
抵抗17の抵抗値に応じて決定される。
および(b)を参照して、毎サイクル制御方式を説明す
る。
ル制御方式において蛍光ランプの始動時に抵抗17にか
かる電圧VRの時間変化を示す。
ル制御方式において蛍光ランプの点灯時に抵抗17にか
かる電圧VRの時間変化を示す。
おいて、破線は、双方向性サイリスタ16を接続しない
場合に抵抗17にかかる電圧VRの時間変化を比較例と
して示す。双方向性サイリスタ16を接続しない場合に
抵抗17にかかる電圧VRは、時間の経過につれて周期
的に変化する。図14(a)に示されるように、VBO<
Vp1であり、図15(a)に示されるように、VBO<V
p2である。
イリスタ16のブレークオーバー電圧VBOを越えると、
双方向性サイリスタ16はターンオンするため、抵抗1
7の両端が短絡する。その結果、抵抗17にかかる電圧
VRがゼロになる。抵抗17にかかる電圧VRの極性が変
化すると、双方向性サイリスタ16はターンオフする。
電源電圧の周期(サイクル)に応じてターンオン/ター
ンオフを繰り返す。これにより、ランプ電流の位相に応
じてランプ電流の大きさを制御することが可能になる。
に蛍光ランプの点灯時の倍程度の電圧がかかるため、グ
ロー動作時の始動電流の位相制御は小さい。従って、蛍
光ランプの始動性が損なわれることはない。
ける蛍光ランプの始動時のランプ電流の時間変化を示
す。蛍光ランプの始動時には、点灯管8が動作するため
ランプ電流は流れない。
ル制御方式における蛍光ランプの点灯時のランプ電流の
時間変化を示す。なお、破線は、電源制限手段5のない
従来の蛍光ランプのランプ電流を比較例として示す。図
15(b)から、蛍光ランプの点灯時には、双方向性サ
イリスタ16によってランプ電流が低減されることが分
かる。
および(b)を参照して、始動補助方式を説明する。
方式において蛍光ランプの始動時に抵抗17にかかる電
圧VRの時間変化を示し、図17(a)において、実線
は、始動補助方式において蛍光ランプの点灯時に抵抗1
7にかかる電圧VRの時間変化を示す。
の双方向性サイリスタ16の動作は、毎サイクル制御方
式における蛍光ランプの始動時の双方向性サイリスタ1
6の動作と同一である。上述したように、蛍光ランプの
始動時に、双方向性サーミスタ16がターンオンする。
これにより、蛍光ランプを始動させることが容易にな
る。
の双方向性サイリスタ16の動作は、毎サイクル制御方
式における蛍光ランプの点灯時の双方向性サイリスタ1
6の動作とは異なる。始動補助方式では、|VR|<|
VBO|という関係が成立するため、蛍光ランプの点灯時
には双方向性サイリスタ16は動作しないからである。
光ランプの始動時のランプ電流の時間変化を示す。蛍光
ランプの始動時には、点灯管8が動作するためランプ電
流は流れない。図17(b)において、実線は、始動補
助方式における蛍光ランプの点灯時のランプ電流の時間
変化を示す。なお、破線は、電源制限手段5のない従来
の蛍光ランプのランプ電流を比較例として示す。
において、蛍光ランプの始動時に給電側ソケット9を通
して蛍光ランプに流入する電流の時間変化は、図5
(b)に示される電流の時間変化(リレータイプの電流
の時間変化)と同様である。
サイリスタ16に並列に接続される素子として抵抗17
を使用した。双方向性サイリスタ16に並列に接続され
る素子としては、抵抗を使用することが好ましい。なぜ
なら、抵抗は、そのサイズを小さくできるため口金11
(図1)の中に収納することが容易であり、かつ、高い
耐熱性を有しているからである。
る素子としては、抵抗以外の素子(例えば、コンデン
サ、コイル(インダクタンス)あるいはそれらを複合し
た素子)を使用してもよい。例えば、双方向性サイリス
タ16に並列に接続される素子としてコンデンサを使用
する場合には、そのコンデンサと安定器7(図1)のイ
ンダクタンスとによってLC共振回路が構成される。こ
のLC共振回路によって双方向性サイリスタ16の両端
により高い電圧を印加することが可能になる。その結
果、より高い値のブレークオーバー電圧VBOを有する双
方向性サイリスタ16を使用することが可能になる。
接続される素子としてコンデンサを使用する場合には、
双方向性サイリスタ16に過電流保護用抵抗を直列に接
続し、この直列回路に並列にコンデンサを接続すること
が好ましい。双方向性サイリスタ16のターンオン時に
コンデンサからの放電電流が瞬時に双方向性サイリスタ
16に流れ込むことを防ぐことにより、この放電電流か
ら双方向性サイリスタ16を保護するためである。
手段5が、温度というパラメータまたは電流というパラ
メータに基づいてランプ電流を制限する例を説明した。
しかし、パラメータの種類は、温度または電流に限定さ
れない。電流制限手段は、少なくとも1つのパラメータ
に基づいて、ランプ電流を制限するように構成され得
る。その少なくとも1つのパラメータは、時間、温度、
光量、電流および電圧のうちの1つを表すパラメータを
含む。
明の蛍光ランプの電流制限手段5の実装方法を説明す
る。電流制限手段5としては上述した感熱素子タイプを
用いた場合を示す。
限抵抗とを含む電流制限手段5の回路図、図10(b)
はPTCサーミスタと電流制限抵抗とをランプの口金1
1に実装した例を示す図、図10(c)はPTCサーミ
スタの外形を示す図である。
℃での抵抗が5Ωで、キュリー温度が80℃の村田製作
所製PTH8Lパワーサーミスタ(ポジスタ)が使用さ
れ得る。このパワーサーミスタは、図10(c)に示さ
れるように、外形7mmφ、厚さ4mmの円盤状の素子
である。また、ランプ電流を制限する電流制限抵抗は約
70Ωの抵抗値を有している。
流が200mAのときの消費電力が約3Wとなること
や、口金11内のスペースから、2W150Ωの抵抗が
並列に2個(合成電力は4W)接続されている。勿論、
前述した図3(a)、図5(a)のタイプや、後述する
図11のタイプを用いた電流制限手段5をランプの口金
11の内部に実装しても良い。
の内部に設置する例を示したが、発光管3の内部に封入
しても構わない。
器具の電極ソケットの間に設置して使用する、いわゆる
アダプタとして独立に構成することも考えられる。この
場合、ランプの寿命より、使用している電子部品の寿命
が長いため、ランプの寿命末期にランプだけ交換でき、
より経済的である。
蛍光ランプの接続方法を説明する。電流制限手段5とし
て上述した図4(a)に示す感熱素子タイプを用いた場
合には、ユーザが点灯器具の給電側ソケット9および点
灯管側ソケット10に対して第1の電極ピン1および第
2の電極ピン2を反転させて接続すると、異なる電力モ
ードで使用できる。つまり、第1の電極ピン1が給電側
ソケット9に接続され、かつ、第2の電極ピン2が点灯
管側ソケット10に接続されている第1の接続状態であ
る場合には、蛍光ランプが第1の電力を消費する第1の
電力モードで動作する。また、第1の電極ピン1が点灯
管側ソケット10に接続され、かつ、第2の電極ピン2
が給電側ソケット9に接続されている第2の接続状態で
ある場合には、蛍光ランプが前記第1の電力より低い第
2の電力を消費する第2の電力モードで動作する。
熱素子タイプを用いた場合を示す。図1に示す接続状態
は第1の電力モードであり、この状態で蛍光ランプを点
灯すると、ランプ電力は14.5Wとなる。次に、上記
の蛍光ランプを蛍光ランプ点灯装置に対して、第1の電
極ピン1を給電側ソケット9に、また第2の電極ピン2
を点灯管側ソケット10に接続した場合、第2の電力モ
ードとなる。この場合、電流制限手段5の接点Aと接点
Cに電流を制限する抵抗を接続し、さらにその抵抗と並
列に感熱サーミスタ(PTCサーミスタ)を接続した形
となる。始動時はPTCサーミスタの温度が低いため十
分な予熱のための電流がフィラメント4を流れ、容易に
始動し、点灯時はランプ電流を制限されないため、18
Wでのランプ電力で点灯する。すなわち本発明の蛍光ラ
ンプは、蛍光ランプ点灯装置への接続を変えることで、
ランプ電力が14.5Wと18Wの2つのモードをユー
ザが選択できる。直管蛍光ランプの場合、管軸を中心と
して180°回して装着するかどうかで電力モードを選
択できる。
1に電気的に接続された第1の電流制限回路と第2の電
極ピン2に電気的に接続された第2の電流制限回路とを
含む電流制限手段5を用いた蛍光ランプを説明する。
Bと接点Dの間に第1の電流制限回路として電流を制限
する第1の抵抗R1を接続し、さらにその抵抗R1と並
列に第1の感熱サーミスタPTC1を接続している。接
点Aと接点Cの間に第2の電流制限回路として電流を制
限する第2の抵抗R2を接続し、さらにその抵抗R2と
並列に第2の感熱サーミスタPTC2を接続している。
に接続するように装着した場合にはR2による電流制限
によって決まる第1の電力モードで点灯でき、また、第
2の電極ピン2を給電ソケット9に接続するように装着
した場合にはR1による電流制限によって決まる第2の
電力モードで点灯できる。R1=R2ではないとき、第
1の電流制限回路によって制限される電流量と第2の電
流制限回路によって制限される電流量とは異なる。従っ
て、ユーザはランプの装着方法によってこれらの電力モ
ードの選択が可能となる。また、同様にPTC1とPT
C2のキュリー点(動作温度)が異なるようにすれば、
全光束の温度特性も選択できる。
TC1とPTC2として同じタイプの素子を使用する場
合には、第1の電流制限回路によって制限される電流量
と第2の電流制限回路によって制限される電流量とは実
質的に同一になる。この場合には、第1の電極ピン1を
給電側ソケット9と点灯管側ソケット10のいずれに接
続するようにランプを装着しても、常に同一の電力モー
ドが得られる構成となる。従って、ユーザが点灯器具の
給電側ソケットおよび点灯管側ソケットに第1の電極ピ
ンおよび第2の電極ピンを反転させて接続しても同一の
電力モードで使用できる。
の蛍光ランプのマーキングについて説明する。上述した
電力モードを区別するマークを蛍光ランプに付ける。図
12は第1の電力モードが18W、第2の電力モードが
15Wの例で、照明器具に蛍光ランプを装着した場合、
下から見えるマークの電力表示が、そのときの電力モー
ドを表すようにしてある。この場合、図12に示すよう
に発光管3に文字を、口金11に図1に示される第2の
電極ピン2の位置を示す矢印を付けている。図12の口
金11には上述した複数タイプの電流制限手段5の何れ
かが実装されている。
の装着時に活用することで、所望とする電力モードを一
目で間違いなく選択することができる。
両方にマーキングを施しているが、少なくとも一方にマ
ーキングを施しても有効である。
説明する。請求項10に記載のJIS Z9112「蛍
光ランプの光源色および演色性による区分」は、一般照
明用の蛍光ランプの色度範囲を規定するもので、ハロリ
ン酸カルシュウム蛍光体を用いた白色蛍光ランプは、従
来の集合住宅共用部や街路、工場、倉庫などにこれまで
多く使用されている。主としてハロリン酸カルシュウム
蛍光体を使用したこのランプのランプ効率は、70〜8
0[lm/W]のものである。これらの光色で上述した
電流制限手段5を用いた蛍光ランプを製作すると、ラン
プ効率は変わらないため、ランプの電力が約20%低く
なるに伴い、その全光束も20%低下する。この種の蛍
光ランプは、従来間引き点灯していたところに、間引き
せずに装着するだけで消費電力の低減を実現できる。
ンプの演色性はある程度に抑えて、発光効率を増加させ
た蛍光体を塗布した蛍光ランプにより、同一電力規格の
蛍光ランプで、同一ランプ電力で全光束を20〜30%
増加させることが可能である。文献:清水 他:2波長
域発光形蛍光ランプ、National Techin
ical Report, Vol.43 No.2
pp.174−180,1997参照。請求項11記載
の蛍光ランプは、上記したカテゴリカル色知覚理論を用
いた蛍光体の塗布により、ランプ効率を80[lm/
W]以上が実現できるもので、これを上述した電流制限
手段5を用いた蛍光ランプと組み合わせることにより、
ランプ電力が従来の20%以上削減したにもかかわら
ず、全光束は従来と同等以上の蛍光ランプが実現でき、
従来の蛍光灯照明器具に装着するだけで、明るさや配光
などの照明条件を損なうことなく照明の消費電力が削減
できる。
着したFL20蛍光ランプをランプ電力20Wで点灯し
た場合に、全光束を従来の20〜30%増加させること
ができる。このことを利用して、同一電力規格の蛍光ラ
ンプで全光束は従来の白色蛍光ランプと同等で、ランプ
電力を従来の20〜30%抑え、かつ従来の銅鉄形安定
器照明器具で点灯可能な蛍光ランプを実現できる。
た各タイプの電流制限手段5を通してFL20SSW/
18蛍光ランプに給電することにより、蛍光ランプを点
灯した場合の蛍光ランプの光電気特性を示す。
の電流制限手段5は、内部にPTCサーミスタと抵抗を
含むが、蛍光ランプの消費電力の低減に寄与するのは、
抵抗である。同様に図3(a)に示す抵抗タイプの電流
制限手段5は、内部に抵抗のみを含むが、蛍光ランプの
消費電力の低減に寄与するのは、抵抗である。なお(表
1)において、抵抗のランプ電力は、抵抗自身の消費電
力(約2W)は含まれておらず、その消費電力を含める
と、抵抗のランプ電力は14.5Wとなる。
ることにより、実施の形態で説明した各タイプの電流制
限手段5によって従来技術(すなわち、電流制限手段無
し)に比べて消費電力が低減されることがわかる。
はコストが最も低いことを示し、○印は次にコストが低
いことを示す。
て、○印は20W用の蛍光ランプ(FL20蛍光ラン
プ)および40W用の蛍光ランプ(FL40蛍光ラン
プ)の双方の口金の中に電流制限手段5を収納すること
が可能であることを示し、△印は40W用の蛍光ランプ
(FL40蛍光ランプ)の口金の中に電流制限手段5を
収納することが可能であるが、20W用の蛍光ランプ
(FL20蛍光ランプ)の口金の中には電流制限手段5
を収納することができないことを示す。
すると、感熱素子タイプおよびサイリスタタイプ(毎サ
イクル制御方式)の電流制限手段5が優れている。
ム電力の低減効果が高い。毎サイクル制御方式のコンデ
ンサとしては耐電圧の低いものを使用することができる
ため、電流制限手段5を小型化することが可能になる。
(表1)には示されていないが、電源電圧変動特性につ
いては、双方向性サイリスタとコンデンサとが並列接続
されたサイリスタタイプ(始動補助方式)の電流制限手
段5およびリレータイプの電流制限手段5が優れてい
る。
1に係る本発明の蛍光ランプによれば、ユーザが点灯器
具の給電側ソケットおよび点灯管側ソケットに対して第
1の電極ピンおよび第2の電極ピンを反転させて接続す
ると、異なる電力モードで使用できる。
によれば、ユーザが蛍光ランプに付けられたマークを蛍
光ランプの装着時に活用することで、所望とする電力モ
ードを一目で間違いなく選択することができる。
によれば、ユーザが点灯器具の給電側ソケットおよび点
灯管側ソケットに第1の電極ピンと第2の電極ピンを反
転させて接続しても同一の電力モードで使用できること
になる。
光ランプの電極に流入する電流の時間変化を示した図
抗を接続した電流制限手段5を示した図 (b)給電側ソケット9を通して蛍光ランプに流入する
電流の始動時の時間変化図
抵抗を接続し、さらにその抵抗と並列に感熱サーミスタ
(PTCサーミスタ)を接続した電流制限手段5を示し
た図 (b)給電側ソケット9を通して蛍光ランプに流入する
電流の始動時の時間変化図
コンデンサ13を使用した電流制限手段5を示した図 (b)給電側ソケット9を通して蛍光ランプに流入する
電流の始動時の時間変化図
TCサーミスタと75Ωの抵抗を並列に接続した場合の
合成抵抗の周囲温度特性図
た図
光ランプの全光束の温度特性図
光ランプのランプ電力束の温度特性図
含む電流制限手段5の回路図 (b)PTCサーミスタと電流制限抵抗とをランプの口
金11に実装した例を示す図 (c)PTCサーミスタの外形を示す図
間に抵抗を接続し、さらにその抵抗と並列に感熱サーミ
スタ(PTCサーミスタ)を接続した電流制限手段5を
示した図
た例を示す図
6と抵抗17を使用した電流制限手段5を示した図
プの始動時に抵抗17にかかる電圧VRの時間変化を示
す図 (b)毎サイクル制御方式における蛍光ランプの始動時
のランプ電流の時間変化を示す図
プの点灯時に抵抗17にかかる電圧VRの時間変化を示
す図 (b)毎サイクル制御方式における蛍光ランプの点灯時
のランプ電流の時間変化を示す図
動時に抵抗17にかかる電圧VRの時間変化を示す図 (b)始動補助方式における蛍光ランプの始動時のラン
プ電流の時間変化を示す図
灯時に抵抗17にかかる電圧VRの時間変化を示す図 (b)始動補助方式における蛍光ランプの点灯時のラン
プ電流の時間変化を示す図
Claims (11)
- 【請求項1】 第1の電極ピンと、第2の電極ピンと、
前記第1の電極ピンと前記第2の電極ピンとに電気的に
接続されたフィラメントとを備え、 前記第1の電極ピンおよび前記第2の電極ピンは、点灯
器具の給電側ソケットおよび点灯管側ソケットにそれぞ
れ接続可能に構成されており、さらに前記第2の電極ピンと前記フィラメントの間に、
電流を制限する素子と感熱サーミスタとが並列に接続さ
れた構成であって、 前記第1の電極ピンが前記給電側ソケットに接続され、
かつ、前記第2の電極ピンが前記点灯管側ソケットに接
続されている第1の接続状態である場合には、蛍光ラン
プが第1の電力を消費する第1の電力モードで動作し、 前記第1の電極ピンが前記点灯管側ソケットに接続さ
れ、かつ、前記第2の電極ピンが前記給電側ソケットに
接続されている第2の接続状態である場合には、前記蛍
光ランプが前記第1の電力より低い第2の電力を消費す
る第2の電力モードで動作する、蛍光ランプ。 - 【請求項2】 第1の電極ピンと、第2の電極ピンと、
前記第1の電極ピンと前記第2の電極ピンとに電気的に
接続されたフィラメントとを備え、 前記第1の電極ピンおよび前記第2の電極ピンは、点灯
器具の給電側ソケットおよび点灯管側ソケットにそれぞ
れ接続可能に構成されており、 さらに前記第1の電極ピンと前記フィラメントの間に、
電流を制限する素子と感熱サーミスタとが並列に接続さ
れ、かつ、前記第2の電極ピンと前記フィラメントの間
に、電流を制限する素子と感熱サーミスタとが並列に接
続された構成であって、 前記第1の電極ピンと前記フィラメントの間に設けられ
た電流を制限する素子と、前記第2の電極ピンと前記フ
ィラメントの間に設けられた電流を制限する素子とが制
限する電流量が異なる、蛍光ランプ。 - 【請求項3】 前記電流を制限する素子と前記感熱サー
ミスタとは、前記第1の電極ピンおよび前記第2の電極
ピンを固定するための口金の内部に設けられている、請
求項1または2に記載の蛍光ランプ。 - 【請求項4】 前記第1の接続状態か前記第2の接続状
態かを判別するマークが前記蛍光ランプに付けられてい
る、請求項1に記載の蛍光ランプ。 - 【請求項5】 第1の電極ピンと、第2の電極ピンと、
前記第1の電極ピンと前記第2の電極ピンとに電気的に
接続されたフィラメントと、前記第1の電極ピンに電気
的に接続された第1の電流制限回路と、前記第2の電極
ピンに電気的に接続された第2の電流制限回路とを備
え、さらに前記第1および2の電流制限回路は、それぞれ電
流を制限する素子と感熱サーミスタとが並列に接続され
た構成であって、 前記第1の電流制限回路によって制限される電流量と前
記第2の電流制限回路によって制限される電流量とは実
質的に同一である、蛍光ランプ。 - 【請求項6】 前記第1の電流制限回路および第2の電
流制限回路は、前記第1の電極ピンおよび前記第2の電
極ピンを固定するための口金の内部に設けられている、
請求項5に記載の蛍光ランプ。 - 【請求項7】 発光管と、電源投入後から所定の時間が
経過した後、蛍光ランプが点灯している期間中、前記発
光管を流れるランプ電流を制限する電流制限手段とを備
え、 前記電流制限手段は、抵抗またはコンデンサまたはコイ
ルまたはこれらを複合した素子の両端に、通常は開放
で、前記抵抗またはコンデンサまたはコイルまたはこれ
らを複合した素子に通電によって発生する電圧がある閾
値を越えると短絡するサイリスタを並列接続したもの
で、前記ランプ電流の位相に応じてランプ電流の大きさ
を制御する位相制御手段を含む 蛍光ランプ。 - 【請求項8】 前記サイリスタは、双方向性サイリスタ
である、請求項7に記載の蛍光ランプ。 - 【請求項9】 発光管と、電源投入後から所定の時間が
経過した後、蛍光ランプが点灯している期間中、前記発
光管を流れるランプ電流を制限する電流制限手段とを備
え、 前記電流制限手段は、抵抗またはコンデンサまたはコイ
ルまたはこれらを複合した素子の両端に、通常は開放
で、ランプ始動時に点灯管に流れる電流を検知して短絡
するリレーを並列接続したもので、ランプ始動時は前記
抵抗またはコンデンサまたはコイルまたはこれらを複合
した素子の両端を短絡し、ランプ始動後は 前記リレーが
前記抵抗またはコンデンサまたはコイルまたはこれらを
複合した素子の両端の短絡を開放する、蛍光ランプ。 - 【請求項10】 前記発光管の光源色の色度座標は、J
ISZ9112に記載の「蛍光ランプの光源色の色度範
囲」を満たす、請求項7から9までの何れか1つに記載
の蛍光ランプ。 - 【請求項11】 前記蛍光ランプの効率が80[lm/
W]以上である、請求項7から9までの何れか1つに記
載の蛍光ランプ。
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