JPH0527217B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、コンパクト形螢光ランプ装置に関す
るものである。 従来例の構成とその問題点 最近、白熱電球に代わる省エネルギー光源とし
て種々のコンパクト形螢光ランプが提案され一部
はすでに実用化されている。第１図は、その一例
を示す。ガラス細管を折り曲げてなる２つのＵ字
形の発光管１，２が外管グローブ３の内部に保持
され封着されており、発光管１，２と外管グロー
ブ３は図からわかるように空間的に導通状態にあ
つて、内部には希ガスと水銀が封入されている。
発光管１，２の一端部にはそれぞれ電極コイル
４，５が保持され、その両電極間に放電路が形成
される。発光管１，２の内面には螢光体６が被着
されており、螢光体６が水銀放電からの253.7nm
紫外線で励起されて発光管１，２から可視光が放
射される。そして、ランプとしてはケース７と口
金８が設けられており、ケース７の内部には発光
管点灯用の安定器９が組み込まれている。この場
合、安定器９としては通常チヨークコイルが用い
られている。 かかるコンパクト形螢光ランプは、効率が電球
のそれの３倍弱の約40ｍ／Ｗと高く、また電球
用ソケツトにそのまま点灯できるという使用上の
簡便さも備えている。しかし、使用上のひとつの
問題点として、電球に比べてその重量が400〜
500gと著しく重いことがあげられる。これは安
定器９のチヨークコイルの重量が250〜300gと大
きいからであり、このようにコンパクト形螢光ラ
ンプの重量が大きいことがその本格的な普及化を
阻害しているひとつの要因といえる。安定器９と
してチヨークコイルの代わりにいわゆる軽量の電
子バラストを組み込んだコンパクト形螢光ランプ
も発表されているが、これには価格が高くなると
いう別の問題点が生じる。また、安定器９として
抵抗バラストを用いることも考えられるが、この
ときの総合効率は抵抗バラスト損失が大きくなる
ので、20ｍ／Ｗ以下まで低下する。さらに、か
かるランプのように細管がＵ字形に折り曲げられ
た発光管からなる螢光ランプは抵抗バラストで交
流点灯したときは、異常な光のちらつきが発生し
て、致底実用に供することはできない。これはラ
ンプの交流点灯時の各半サイクル毎の再点弧時間
が一定とならずたえず変動するからである。 第１図に示した以外のコンパクト形螢光ランプ
でも、ほとんどが安定器にチヨークコイルを用い
ている。現在のところ、軽くて安価で高効率のコ
ンパクト形螢光ランプはまだ実現されていない。 発明の目的 本発明の目的は、軽くて高効率で、しかもコス
トも比較的低く、かつ光のちらつきもなく、従来
に比べて普及性が高いコンパクト形螢光ランプを
備えた装置を提供することにある。 発明の構成 発明者らは、上記目的を満たすコンパクト形螢
光ランプの構成について検討した。その結果、ま
ず、基本的に発光管を直流点灯で点灯することを
案出した。第１図のような細管の発光管を交流点
灯したときは、半サイクル毎の再点弧電圧が高く
なるので、発光管の管電圧を高く設計することが
難しく、それだけ安定器にかかる電圧降下が大き
くなる。その結果、安定器損失が大きく大形で重
い安定器となる。これに対して、発光管を直流で
点灯すると、再点弧電圧が基本的に存在しないの
で、電源電圧に対するランプ電圧の比率を高める
ことが可能となって、それだけ安定器損失が削減
されて、安定器の小形軽量化が図れる。 ところで、上記の基本的発想を具現するには、
直流で点灯できる発光管が必要となる。ちなみに
通常の螢光ランプを直流点灯すると、いわゆるカ
タフォレシス現象により水銀が陽極領域から陰極
領域へと片寄つていき、水銀による効率が高く明
るい発光領域が陰極に近い発光管部分のみに存在
することは、よく知られている。第２段階とし
て、発明者らはこの点について種々検討した。そ
の結果、第１図において発光管と外管グローブと
を空間的に導通する部分を陽極近傍領域に設ける
ならば、上記カタフォレシス現象を防止できるこ
とを見い出した。この新しい知見にもとづき直流
点灯方式を導入して、安定器が小形軽量化された
コンパクト形螢光ランプを備えた装置が実現され
た。 すなわち、本発明のコンパクト形螢光ランプ装
置は、気密に封着されている外管グローブの内部
に発光管が設けられ、前記発光管の両端に電極が
設けられ、前記発光管の内面に螢光体が被着され
ており、さらに前記外管グローブおよび前記発光
管の内部に水銀および希ガスが封入されていると
ともに、前記発光管の一方の電極に近い領域に前
記外管グローブと空間的に導通する部分を設けて
なるコンパクト形螢光ランプを、前記導通部分に
近い電極を陰極として直流で点灯せしめることを
特徴とするものである。 実施例の説明 以下、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。 第２図は本発明のコンパクト形螢光ランプ装置
に用いる発光部の構造を示している。球状の外管
グローブ３の開口部にはステンレスからなる金属
基板１０がガラスフリツト（図示せず）気密に封
着されており、金属基板１０には、２つの電極コ
イル４，５を保持したステム１１，１２が同じガ
ラスフリツト（図示せず）で封着されている。そ
して、Ｕ字形ガラス細管を折り曲げたいわゆるダ
ブルＵ字形からなる発光管１′が金属基板１０に
同様にガラスフリツト（図示せず）を用いて封着
固定されている。この場合、発光管１′の両端に
は電極コイル４，５が位置するように、設計され
ている。発光管１′の内面には螢光体６が被着さ
れている。また、発光管１′および外管グローブ
３の内部には水銀のほかに、ネオンとアルゴンと
の混合希ガスが3.0Torr封入されている。さら
に、発光管１′には、一方の電極４の近傍に外管
グローブ３と空間的に導通する導通部分１３が設
けられている。ここでは導通部分１３は孔からな
る。なお外管グローブ３は球状のほかに、ドーム
状などの種々の形状が考えられる。 さて、第２図に示した発光管１′を直流点灯す
るとき、導通部分１３に近い電極４を陰極として
動作させると、数分間のうちにカタフオレシス現
象が発生した。なお、かかるカタフオレシス現象
は周囲温度が低くなる程顕著となる。 一方、電極の極性を逆転して導通部分１３に近
い電極４を陽極として動作させると、上記カタフ
オレシス現象が周囲温度が零度近傍になつても顕
著に発生しないことが見い出された。周囲温度が
約５℃以上では、ほぼ完全に通常の交流点灯のと
きと同じ発光管全域にわたる均一な発光状態が実
現された。発明者らは、この新しい現象が発生す
る理由について追究したところ、これは動作時の
発光管１′の管壁温度は外管グーブ３の温度約40
℃に比べて約150℃と高くなるので、カタフオレ
シス現象により陽極から陰極へ移動した水銀は上
記の温度差による対流現象を通じて、陰極から陽
極領域を経て外管グローブ３の内部に戻されてい
ることが判明した。いわば、電気的なカタフオレ
シス現象にもとづく水銀の移動が、温度による対
流現象で相殺されているのである。 上記のうちで、導通部分１３に近い電極４を陰
極として動作させたときは、前記温度差にもとづ
く対流現象によつても水銀が陽極から陰極領域へ
と移動するので、カタフオレシス現象が一層促進
される結果となる。本発明の基本は、カタフオレ
シス現象が電源の配線の極性を選ぶことによつて
相殺されるような水銀の対流現象を発生すること
を見い出したところにあるといえる。 なお、導通部分１３の形状としては上記対流現
象を適当に発生させるものであれば任意のもので
よい。たとえば、陽極側の発光管の端部をガラス
フリツトで封着せずに開放状態にしたものでもよ
い。 また、導通部分１３を設ける位置は、必らずし
も陽極に接近した個所に設ける必要はない。通常
の室温においては、導通部分１３を陽極コイル前
方から７cm前後離して設けた場合でも、陽極と導
通部分１３とではさまれた領域も比較的明るい発
光状態が得られた。これは、比較的短い距離であ
れば、水銀密度の濃度差にもとづく拡散現象によ
つて、導通部分１３から陽極へと水銀が移動し
て、上記カタフオレシス現象による水銀の片寄り
が緩和されているといえる。 さて、第２図に示す発光部を用い、その下端部
に第１図に示したものと同じケースおよび口金を
取付けて、本発明にかかるコンパクト形螢光ラン
プを製作した。 第３図に、安定器として抵抗バラスト１４を用
いた点灯回路を示す。ここで、１５は整流ブリツ
ジ、１６は平滑用コンデンサ、１７は発光管始動
用デバイスである。発光管始動用デバイスとして
は、グロースイツチとごく小形のコイルとを直列
に接続したものを用いている。かかる点灯方式を
採用したコンパクト形螢光ランプ装置の設計仕様
および諸特性を従来の装置（第１図に示す構造の
ランプ）と比較して第１表および第２表にそれぞ
れ示す。

【表】

【表】 第２表の結果において、注目すべきことは、本
発明にかかる装置のランプ効率そのものが、従来
のものに比べて約20％高いことである。この理由
は２つあり、ひとつは、螢光ランプを直流点灯す
ると、交流点灯に比べてランプ効率が約10％上昇
することである。もうひとつは、直流点灯方式で
はランプ電圧を約85Vと高く設計しているので、
同一ランプ入力であればランプ電流を低く設定で
きることである。すなわち、この低ランプ電流に
よつて、ランプ効率は約10％上昇している。この
ように、かかるコンパクト形螢光ランプを直流で
点灯することのもうひとつの利点がこの点にあ
る。これによつて第２表に示すように、たとえば
抵抗バラスト１４で動作させた本発明の装置で
も、約40ｍ／Ｗの従来のものと同一レベルの総
合効率と本発明の目的とする小形軽量化が実現さ
れているのである。また、第３図の点灯方式の構
成であれば、装置のコストも比較的低くすること
ができる。 その他の利点として、直流点灯ゆえにちらつき
のない発光が得られることがあげられる。 なお、装置としては、発光部と点灯回路部とを
必らずしも一体化する必要はなく、両者を分離し
た形でたとえば証明器具に保持させたものでもよ
く、これによつても本発明の目的とする軽くて高
効率でかつ光のちらつきがないコンパクト形螢光
ランプ装置を得ることができるものである。 発明の効果 以上説明したように、本発明はカタフオレシス
現象が温度差による水銀の対流現象で相殺される
ように、発光管の陽極寄りに外管グローブと空間
的に導通する部分を設け、この発光管を適切な電
源極性でもつて直流点灯することにより、小形軽
量化した安定器の使用が可能となり、その結果軽
くて高効率で光のちらつきがなく、かつコストも
比較的低いコンパクト形螢光ランプ装置を提供す
ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のコンパクト形螢光ランプの一部
切欠図、第２図は本発明のコンパクト螢光ランプ
装置に用いる発光部の一部切欠図、第３図は本発
明のコンパクト形螢光ランプ装置の点灯回路図で
ある。 １′……ダブルＵ字形発光管、３……外管グロ
ーブ、４，５……電極コイル、６……螢光体、１
０……金属基板、１１，１２……ステム、１３…
…導通部分、１４……抵抗バラスト、１５……整
流ブリツジ、１６……平滑用コンデンサ、１７…
…発光管始動用デバイス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 気密に封着されている外管グローブの内部に
   発光管が設けられ、前記発光管の両端に電極が設
   けられ、前記発光管の内面に螢光体が被着されて
   おり、さらに前記外管グローブおよび前記発光管
   の内部に水銀および希ガスが封入されているとと
   もに、前記発光管の一方の電極に近い領域に前記
   外管グローブと空間的に導通する部分を設けてな
   るコンパクト形螢光ランプを、前記導通部分に近
   い電極を陽極として直流で点灯せしめることを特
   徴とするコンパクト形螢光ランプ装置。