JPH0527221B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は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装置が提案され
一部はすでに実用化されている。第１図にその一
例を示す。細長いガラス管をダブルＵ字形に折り
曲げた発光管１が外管グローブ２の内部に保持さ
れている。外管グローブ２の内面には白色の拡散
物質３が塗布されており、外管グローブ２の内部
は外部大気と導通状態になつている。ランプ装置
としては、ケース４と口金５が設けられており、
ケース４の内部には発光管点灯用の安定器６と始
動用のグロースタータ７が組み込まれている。そ
して、安定器６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装置に用いられ
る発光管１の構成は、基本的には通常の螢光ラン
プの仕様に準じものである。唯一の相違点は、点
灯時の水銀蒸気圧の規制方法にある。すなわち、
螢光ランプのランプ効率は、点灯時の水銀蒸気圧
が６×10^-3Torr近傍で最大となる。そして、通
常の螢光ランプでは水銀を金属単体で封入して、
常温状態で点灯したとき管内の最冷点温度（水銀
蒸気圧を規定）が約40℃になり、水銀蒸気圧が上
記最適範囲になるように設計されている。一方、
コンパクト形螢光ランプ装置では、発光管がコン
パクト化されて高負荷で点灯され、さらに外管グ
ローブ２の内部に保持されるため、発光管の最冷
点温度、すなわち水銀蒸気圧が最適範囲より過度
に上昇して、基本的にランプ効率が低下する。し
たがつて、このようなコンパクト形螢光ランプ装
置を製品化するには、何んらかの手段で水銀蒸気
圧を規制することが必要であり、それに関する
種々の方式がこれまでに提案されている。 第２図は、そのうちの典型的なアマルガム封入
方式を採用した発光管１′を示している。ダフル
Ｕ字形の発光管１′の両端部には、電極８，９が
リード線１０，１１とステム１２，１３でもつて
保持されており、発光管１′の内面には螢光体１
４が被着されている。また、発光管１′の内部に
は水銀とアルゴンなどの希ガスが封入されてい
る。さらに、水銀蒸気圧を規制するために、いず
れか一方のステム、たとえばステム１２の後法の
ガラス細管１６の内部に、In，BiInまたは
BiPbSnなどのアマルガム形成用の金属物質１５
が設けられている。点灯時においては、金属物質
１５が水銀とアマルガムを形成する。このアマル
ガムの水銀蒸気圧は水銀単体のときに比べて低く
なるので、たとえ最冷点個所の温度が100℃以上
に上昇しても、水銀蒸気圧を最適範囲に保つこと
ができる。 上記のごときコンパクト形螢光ランプ装置の総
合効率は電球の３倍弱の約40ｍ／Ｗと高く、ま
たランプは電球用ソケツトにそのまま装着して点
灯できるという簡便さも備えている。 しかし、かかるコンパクト形螢光ランプを照明
用光源の主力のひとつにまで発展させるには、解
決すべき種々の問題点がある。第１の問題点は、
電球に比べて螢光ランフ装置の重量が約400gと
著しく重いことである。これは、安定器９のチヨ
ークコイルの重量が約250gと重いからである。
このようにランプ装置の重量が重いということ
が、その本格的な普及を阻害しているひとつの要
因になつている。第２の問題点は、特に周囲温度
が０〜10℃の低い領域でランプを点灯したとき、
始動直後数分間にわたつて光のチラツキが発生し
て不快感を覚える場合があることである。これ
は、かかる折り曲げられた細い発光管を用いたラ
ンプで顕著に発生する現像である。発明者の解折
決結果によると、このチラツキ現象は、ランプを
通常の交流で点灯した場合、再点弧時に放電アー
クが安定する時間がサイクル毎に変動し、そのた
めに放電電流が変動することに起因している。現
行ランプでは、チラツキ防止のためにランプ電圧
を低いレベルに設定しているが、完全には防止で
きていない。 上記のように、現時点において軽量でチラツキ
を完全に防止した螢光ランプ装置は実現されてい
ない。 発明の目的 本発明は、基本的に光のチラツキがなく軽量化
できる螢光ランプ装置を提供するものである。 発明の構成 発明者は、上記目的を満たした螢光ランプ装置
について検討した。その結果、まず、基本的に発
光管を直流で点灯することを案出した。すなわ
ち、第１図および第２図に示すような細管の発光
管を交流点灯したときには、半サイクル毎の再点
弧電圧が高くなるので、発光管のランプ電圧を高
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、基本的に安
定器損失が大きく大形で重い安定器となつてい
る。これに対して、発光管を直流で点灯するなら
ば、再点弧電圧が基本的に存在しなくなるので、
電源電圧に対するランプ電圧の比率を高めること
が可能となり、それだけ安定器損失が削減され
て、安定器の小形軽量化を図ることができる。さ
らに、直流点灯であれば、光のチラツキの発生も
完全に防止することができる。 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
るカタフオレシス現象が発生し、これにより水銀
が陽極領域から陰極領域へと片寄つていき、水銀
放電による明るい発光領域が陰極に近い発光管部
分のみに存在して、陽極に近い部分が暗くなるこ
とはよく知られている。 発明者は、次の段階として、直流点灯でもカタ
フオレシス現象が発生しない発光管と点灯装置に
ついて種々検討した。その結果、第２図に示す発
光管において、水銀とアマルガムを形成する物質
を発光管のいずれか一方の端部の近傍に設け、そ
の物質を設けている側の電極を陽極として直流で
発光管を点灯するならば、上記カタフオレシス現
象の発生を抑制することができることを発見し
た。この新しい知見にもとづいて直流で点灯する
ことが可能となり、基本的に安定器が軽量化で
き、また光のチラツキのない螢光ランプ装置が実
現された。 実施例の説明 以下、本発明の実施例について図面を用いて説
明する。 最初に検討した螢光ランプ装置は、基本的に第
１図に示すものに準じており、また発光管として
は第２ずに示したアマルガム封入方式の発光管
１′を用いた。 さて、第２図に示す発光管１′を直流点灯する
とき、水銀とアマルガムを形成するIn，BiIn，
BiPbSnなどの金属物質１５が設けられている発
光管端部側の電極８を陰極として点灯すると、短
時間のうちにカタフオレシス現象が発生するのが
観測された。この場合、カタフオレシス現象の発
生は周囲温度が低くなる程顕著になる。たとえ
ば、０〜10℃の周囲温度状態では点灯後数分でカ
タフオレシス現象が発生し、しかも発光管１′の
全域の3/4以上の部分において発光が暗くなるよ
うな顕著なカタフオレシス現象がみられた。 ついで、直流電源の極性を逆転して、発光管
１′の金属物質１５が設けられている発光管端部
側の電極８を陽極として点灯すると、上記のカタ
フオレシス現象の発生がほとんど抑制されること
が発見された。発明者の観測結果では、周囲温度
が０℃でも発光管１′の全域にわたつて均一な発
光状態が得られた。発明者がこの新しい現象の機
構について検討した結果では、カタフオレシス現
象の発生で水銀がイオンとして陽極領域から陰極
領域へ移動して片寄つていくのに対して、陽極側
にアマルガム形成用の金属物質１５が存在する
と、発光管１′内の水銀蒸気圧が陰極側に比べて
陽極側の方で低くなり、その水銀蒸気圧差による
陰極領域から陽極領域への水銀の拡散現象が起こ
る。その結果、蒸気のカタフオレシス現象の発生
による陽極領域から陰極領域への水銀の移動が、
この移動方向と反対方向の上記拡散現象による水
銀の移動で相殺されていると考えられる。 ところが、先に述べたように、金属物質１５が
存在する発光管端部側の電極８を陰極として点灯
させたときは、カサフオレシス現象と拡散現象の
発生による水銀の移動がともに陽極領域から陰極
領域へと行われるので、ますますカタフオレシス
現象が促進されるものと考えられる。 第３図は本発明の一実施例である螢光ランプ装
置の点灯回路図を示す。この螢光ランプ装置は、
第１図に示すものに準じて構成されている。すな
わち、第１図において、発光管１の代わりに発光
管１′が用いられており、アマルガム形成用の金
属物質１５が存在する発光管端部側の電極（図示
せず）が陽極となるように構成されている。な
お、第３図では外管グローブの図示を省略してい
る。また、安定器としては従来のチヨークコイル
に代わり抵抗１７が用いられている。同図におい
て、１８は整流ブリツジ、１９は平滑用コンデン
サ、２０はたとえば電子スタータからなる発光管
始動用デバイスである。 上記の螢光ランプ装置の仕様と諸特性を従来の
螢光ランプ装置（第１図に示すもの）と比較して
下表に示す。

【表】

【表】 上表の結果において注目すべきことは、本発明
にかかる螢光ランプのランプ効率そのものが従来
のものに比べて約20％高くなつていることであ
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。他の理由は、直流点
灯方式では再点弧電圧が基本的に存在しないの
で、ランプ電圧を約80Vと高く設計でき、それゆ
え発光管を長くすることができ、かつランプ電流
を低く設定することができるからである。ランプ
効率は、長い発光管と低ランプ電流の設定によつ
てさらに約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。この結果、
上表に示すとおり、抵抗１４を用いた螢光ランプ
装置では37.5ｍ／Ｗという従来レベルに近い総
合効率が得られている。さらに、もちろん本発明
が目的とする螢光ランプ装置の軽量化と、光のチ
ラツキの完全防止という２つの課題も解決されて
いる。 本発明は、折り曲げた発光管を用いたコンパク
ト形螢光ランプ装置にのみ適用されるものでな
く、通常の直管形および環形などの螢光ランプ全
般に適用することができるものである。発明者の
検討でも、たとえば、高負荷で点灯する直管形複
写用螢光ランプに関して、アマルガム形成用金属
物質を発光管のいずれか一方の端部の近傍に設
け、これを設けた側の電極を陽極として直流点灯
した場合、カタフオレシス現象の発生を抑制する
ことができることを確認している。 さらに、第２ずにおいて、アマルガム形成用の
金属物質１５を設ける箇所は、必ずしも電極の後
方である必要はなく、要は陽極として動作する電
極の近傍であればよい。また、第１図に関連して
コンパクト形螢光ランプ装置としては、発光管部
と点灯回路部を必ずしも一体化する必要がなく、
両者は分離した形でたとえば照明器具に保持させ
た装置でも、本発明が目的とする軽量で光のチラ
ツキのない螢光ランプ装置が実現されるものであ
る。 発明の効果 以上説明したように、本発明はガラス管の両端
部に電極を設け、前記ガラス管内に水銀と希ガラ
スを封入し、かつ前記ガラス菅の内面に螢光体を
被着した発光管いずれか一方の端部の近傍にアマ
ルガム形成用物質を設けてなり、前記アマルガム
形成用物質が存在する側の電極を陽極として前記
発光管を直流で点灯することにより、カタフオレ
シス現象の発生を著しく抑制することができ、ま
た軽量化を図ることができ、さらに光のチラツキ
を防止することのできる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装置の
一部切欠正面図、第２図はアマルガム形成用金属
物質を備えた螢光ランプの一部切欠正面図、第３
図は本発明の一実施例である螢光ランプ装置の点
灯回路図である。 １′……発光管、８，９……電極、１４……螢
光体、１５……金属物質、１７……抵抗、１８…
…整流ブリツジ、１９……平滑用コンデンサ、２
０……発光管始動用デバイス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガラス管の両端部に電極を設け、前記ガラス
   管内に水銀と希ガスを封入し、かつ前記ガラス管
   の内面に螢光体を被着した発光管のいずれか一方
   の端部の近傍にアマルガム形成用物質を設けてな
   り、前記アマルガム形成用物質が存在する発光管
   端部側の電極を陽極として前記発光管を直流で点
   灯することを特徴とする螢光ランプ装置。