JPH0527222B2 - - 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、
そのうちの典型的なひとつのランプ構造を示す。
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。 さて、かかる発光管１は、基本的には通常の螢
光ランプの使用に準じたものである。唯一の相違
点は、点灯時の水銀蒸気圧の規制方式である。つ
まり、コンパクト形螢光ランプでは、発光管１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
温度が以上に高くなつて水銀蒸気圧がランプ効率
面での最適領域（６×10^-3〜10×10^-3Torr）よ
り過度に上昇する。その結果、ランプ効率は低下
する。したがつて、コンパクト形螢光ランプでと
くに高光束タイプのものを製品化するには、何ら
かの水銀蒸気圧を規制する方式が必要であり、事
実それに関して種々の方式がすでに報告されてい
る。 第２図は、そのうちのアマルガム封入方式を採
用した発光管１の構造を示している。ダブル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とスチム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１４が
被着されている。また、発光管１の内部にはアル
ゴンなどの希ガスと水銀が封入されている。さら
に、水銀蒸気圧を規制するために、少なくともい
ずれか一方のスチム、たとえばスチム１２の後方
の細管１５の内部に、In，BiInあるいはBiPbSn
などのアマルガム形成用の金属物質１６が保持さ
れている。点灯時には、上記金属物質１６が水銀
とアマルガムを形成する。かかるアマルガムの水
銀蒸気圧は水銀単体のときに比べて低くなるの
で、たとえ発光管の温度が上昇しても、水銀蒸気
圧を最適領域に保つことができる。 ところで、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40ml／Ｗと
高く、またランプは電救用ソケツトにそのまま点
灯できるという簡便さも備えている。しかしなが
ら、かかるコンパクト形螢光ランプにも種々の解
決すべき問題点がある。第１の問題点として、電
球に比べてその重量が約400ｇと著しく重くなる
ことがあげられる。これは、安定器９のチヨーク
コイルの重量が約250gと大きくなるからである。
そのほかの問題点としては、特に周囲温度が低い
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。このチラツキ現象は、かかる折り曲
げられた発光管を用いたランプで顕著に発生す
る。本発明者の解折結果では、これはランプを交
流点灯した場合、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て、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、ランプ電圧を低いレ
ベルに設計しているが、完全には防止されていな
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、軽量でチラツキを完全に防止した螢
光ランプ装置を提供するものである。 発明の構成 本発明者は、上記目的を満たした螢光ランプ装
置の構成について検討した。その結果、まず基本
的に発光管を直流で点灯することを案出した。つ
まり、第１図および第２図のような細管の発光管
を直流点灯したときには、半サイクル毎に再点弧
電圧高くなり、前述のチラツキが発生するので、
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下降が大きくなる。その結
果、基本的に損失の大きい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なら
ば、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で
きて、それだけ損失が消滅された小形計量の安定
器を用いることができる。さらに、直流点灯であ
れば光のチラツキ現象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、通常の蛍光ランプを直流点灯すると、いわゆ
る電気泳動にもとづくカタフオレシス現象が発生
して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
陽光柱領域のみに存在して、陽極に近い領域が暗
くなることはよく知られている。本発明者は、次
の段階として、直流点灯でもカタフオレシス現象
の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図の発光管に関して、アマルガム
形成用の金属物質を発光端部のいずれか一方の近
傍に保持して、その金属物質を保持している側の
電極を陽極として直流で動作せしめるならば、上
記カタフオレシス現象を抑制できることを発見し
た。 ついで、本発明者は上記の直流点灯方式の軽量
化を図る検討を行ない、その安定器としては電球
が最適であることを見いだした。電球は軽量であ
るほかに、熱放散の処理が容易であり、さらに電
球からの光出力をランプ光束に若干寄与せしめる
ことができる。また、電源電圧変動特性もすぐれ
ている。 このように、アマルガム封入発光管でカタフオ
レシス現象を抑制できる直流点灯方式と、電球安
定器を組み合わせることによつて、軽量で光チラ
ツキがなく、かつ総合効率も改善された螢光ラン
プ装置が実現された。 実施例の説明 以下、本発明の一実施例について図面を用いて
説明する。 まず、使用した発光管は、基本的に第２図のも
のと同じである。この発光管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などのアマルガム形成用の金属物質１６
が保持されている端部側の電極８を陰極として点
灯するならば、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
オレシス現象は周囲温度が低くなる程顕著とな
る。ついで、直流電源の極性を逆にして、金属物
質１６を保持している端部側の電極８を陽極とし
て点灯させるならば、上記のカタフオレシス現象
が防止されることが発見された。本発明者の観測
結果では、周囲温度が０℃近傍の低いときでも発
光管１′の全域にわたつて均一な発光状態が得ら
れた。この現象の解折結果では、電気泳動による
カタフオレシス現象で水銀がイオンとして陽極か
ら陰極へ移動し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１６が存在すると
基本的に水銀蒸気圧が陽極側に比べて陽極側の方
で低くなり、この水銀蒸気圧差による陰極から陽
極への水銀の拡散現象が存在している。つまり、
結果的に上記の電気泳動による陽極から陰極への
水銀の移動が、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。はじめ
に述べたように、金属物質１６が存在する側の電
極８を陰極として点灯させたときは、電気泳動と
拡散現象による水銀の移動がともに陽極領域から
陰極領域へと行なわれるので、ますまカタフオレ
シス現象が促進されるといえる。 さて、上記の新しい現象にもとづいて、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
プ装置について検討した。第３図は本発明の一実
施例である螢光ランプ装置の構造を示す。また、
第４図にその回路図を示す。第３図において、安
定器としてはフイラメントコイル電球１７を従来
のチヨークコイルに代つて用いている。さらに、
１８，１９は整流ブリツジおよび平滑用コンデン
サ、２０は発光管始動用デバイスである。発光管
始動用デバイス２０としては、たとえば第５図に
示すようなパルストランス２１とサイリスタ２２
を組み合わせた電子スタータを用いた。なお、か
かる電子スタータを用いるときは、始動パルスエ
ネルギーが発光管に最大限吸収されるように第５
図に示すようにダイオード２３を挿入するのが好
ましい。 上記装置において、安定器としてとくにフイラ
メントコイル電球１７と発光管１′を組み合わせ
た利点として次の４つがあげられる。 (1) 軽量である。 (2) 装置全体の熱放散の処理が容易である。つま
り、電球であれば安定器入力エネルギーは可視
および赤外の放射として外管グローブ２から放
散する。この結果、装置の抵抗安定器を用いた
ときの温度上昇が軽減される。 (3) 電球からの光出力もランプの全光束に若干寄
与するので、その分装置の総合効率が改善され
る。 (4) 電源電圧変動によるランプ入力、電流の変動
率が小さい。 つぎに、上記の実施ランプ装置の仕様と諸特性
を従来装置と比較して下表に示す。

【表】

【表】 ここで注目すべきことは、安定器として熱損失
の大きい抵抗を採用しているのにかかわらず、従
来装置に近い約40ｍ／Ｗの総合効率が達成され
ていることである。この理由のひとつとしては、
前述したように、電球１７から約60ｍの光束寄
与があることがあげられる。もうひとつの理由
は、本発明にかかる発光管のランプ効率そのもの
が従来のものに比べて約20％高くなることであ
る。これは、螢光ランプを直流でしかも低いラン
プ電流で点灯させていることに起因している。こ
のように、本発明にかかる螢光ランプ装置は、軽
量で光のラチツキがなくしかも総合効率も比較的
高いという特長を実現している。 なお、本発明発明にかかるカタフオレシス現象
を防止でき直流点灯方式は、第２図のようなコン
パクト形発光管のみ適用されるものでなく、基本
的には一連の放電路をなす螢光ランプ全般に適用
できる。たとえば、通常の直管形および環形の螢
光ランプ、さらには真空気密した外管の内部に発
光管を組み込んだ二重管構造のランプにも適用で
きる。 さらに、第２図において、アマルガム形成用の
金属物質１６を保持する箇所は、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３図に関連し
た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らずしも一体化する必要はな
く、両者を分離して形でたとえば照明器具に保持
させた装置でもよい。 発明の効果 以上説明したように、本発明は、アマルガム形
成用物質を端部電極のいずれか一方の近傍に設け
た発光管を、アマルガム形成用物質に近い電極を
陽極として直流で点灯せしめることによつて、カ
タフオレシス現象を防止し、さらに安定器として
電球を組み合わせた結果、基本的に軽量でチラツ
キがなくかつ総合効率も比較的高い螢光ランプ装
置を実現することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は典型的なコンパクト形螢光ランプ装置
の正面図、第２図はアマルガム形成用物質を設け
た螢光ランプの一部切欠斜視図、第３図は本発明
の一実施例である螢光ランプ装置の正面図、第４
図はその回路図、第５図は電子スタータを用いた
場合の回路図である。 １′……発光管、２……外管グローブ、３……
白色拡散物質、４……ケース、５……口金、６…
…安定器、７……グロースタータ、８，９……電
極、１０，１１……リード線、１２，１３……ス
テム、１５……細管、１６……金属物質、１……
電球、１８……整流ブリツジ、１９……平滑用コ
ンデンサ、２０……発光管始動用デバイス、２１
……パルストランス、２２……サイリスタ、２３
……ダイオード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 両端部に電極を有し、内部に希ガスと水銀を
   封入し、さらに内面に螢光体を被着した発光管を
   備え、前記発光管のいずれか一方の電極の近傍に
   アマルガム形成用物質を設け、かつ前記アマルガ
   ム形成用物質が存在する箇所に近い電極を陽極と
   して前記発光管を直流で点灯し、さらに安定器と
   して電球を用いたことを特徴とする螢光ランプ装
   置。