JPH09147807A

JPH09147807A - 低圧放電灯

Info

Publication number: JPH09147807A
Application number: JP31095595A
Authority: JP
Inventors: Tadao Uetsuki; 唯夫植月; Masaki Shinomiya; 雅樹四宮
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-11-29
Filing date: 1995-11-29
Publication date: 1997-06-06
Anticipated expiration: 2015-11-29
Also published as: JP3387294B2

Abstract

(57)【要約】【課題】始動後に始動用電極での無駄な電力消費をな
くす。【解決手段】端部に口金１を有する透光性のバルブ２
の内部に、電子放射性物質を担持し点灯寿命をまっとう
する主電極３ａと電子放射性物質を担持すると共に始動
時に通電加熱されて放電を開始する低熱容量の始動用電
極３ｂとが直列に接続されてなる電極３を備えた低圧放
電灯であって、口金１の内部に、放電灯の始動後に始動
用電極３ｂを短絡する短絡手段７を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低圧放電灯に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０乃至図１４は、従来の低圧放電灯
を示すものであり、この低圧放電灯は直管形の蛍光ラン
プであって、両端に口金１を有する透光性のバルブ２の
内部に、例えば水銀ガスやアルゴンガスを含む放電ガス
を封入して気密封止すると共に、その内部両端に、電子
放射性物質を塗布し活性化処理した電極３を一対の導入
線４により支持させて構成されている。

【０００３】一般に、低圧放電灯である蛍光ランプを点
灯させるには、その放電特性上から安定器と呼ばれる限
流要素が必要である。そこで、上述のように構成された
低圧放電灯を、例えば商用周波数のような低周波で点灯
させる際には、図１１に示すように安定器５としてチョ
ークコイル５ａが使用され、また、この蛍光ランプＬａ
を始動させるために、グロースタータと呼ばれる始動用
スイッチ６が用いられている。

【０００４】そして、始動用スイッチ６を閉じた状態で
電極３に、放電電流の約１．５倍の電流を流して電極３
を充分に加熱させ、その後、始動用スイッチ６が開かれ
ることにより、安定器５であるチョークコイルチョーク
コイル５ａの両端に発生するキック電圧を蛍光ランプＬ
ａ両端に印加させて、蛍光ランプＬａを始動させてい
る。この始動用スイッチ６としてグロースタータを用い
た場合では、電源ＡＣが投入されると、電極３に予熱電
流が流れて電極３が充分に加熱されて熱電子が放出され
ると共に、図１２に示すように電極３の両端部でそれぞ
れ放電Ａが生じ、蛍光ランプＬａは約１〜２秒で始動す
る。

【０００５】また、近年では、この始動用スイッチ６と
してグロースタータに代えて電子式のものも用いられる
ようになってきている。この電子スタータと呼ばれる電
子式の始動用スイッチは、予熱時間が制御されているた
めに、グロースタータでは数万回の点滅でランプ不点と
なるのに対して、電子スタータでは数十万回の点滅が可
能となり、点滅寿命を長くできる。この電子スタータを
用いた場合では、蛍光ランプＬａの始動に要する時間は
約０．８秒である。

【０００６】また、安定器としても高効率化等を目的と
して、電子安定器、またはインバータ安定器と呼ばれる
高周波点灯装置が使用されるようになってきている。こ
の高周波点灯装置の回路方式には種々のものがあるが、
回路の簡素化等を目的として、図１３に示すような、対
向する電極３の一端間にコンデンサＣを接続した回路方
式の高周波点灯装置５ｂが普及してきている。

【０００７】この種の回路方式の高周波点灯装置５ｂ
は、交流電源ＡＣを整流・平滑し、それを高周波に変換
して蛍光ランプＬａを始動、点灯させるもので、高周波
点灯装置５ｂの内部に制御部（図示せず）を備え、その
制御部で、始動時には蛍光ランプＬａの両端に印加され
る電圧をランプが始動しない程度に低下させて電極３を
加熱させ、その後に電圧を数百ボルトに上昇させて蛍光
ランプＬａを始動させるという制御を行うものと、回路
をさらに簡素化するために、制御部を設けないものとが
存在する。そして、この制御部を持たない高周波点灯装
置５ｂでは、電源ＡＣを投入すればすぐに、蛍光ランプ
Ｌａの両端である電極３間に数百ボルトの電圧が印加さ
れると同時に、電極３に予熱電流が流れて、蛍光ランプ
Ｌａは約０．３秒程度で始動する。

【０００８】つまり、この種の回路方式の高周波点灯装
置５ｂにおいては、電源ＡＣの投入と同時に、蛍光ラン
プＬａの両端間に数百ボルトの電圧が印加され、その電
圧により電極３の近傍に、図１４に示すように、グロー
スタータを用いた場合の熱電子の放電とは異なる放電
（プラズマ）Ｂが生じて、蛍光ランプＬａの始動に至る
のである。この放電は、グロースタータを用いた場合の
ような熱電子による放電ではなく、蛍光ランプＬａの両
端に印加される電圧により引き起こされたものと推定さ
れる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように構成された従来の低圧放電灯においては、ランプ
が、予熱時間を制御する制御部を持たない高周波点灯装
置５ｂにより点灯される場合にあっては、蛍光ランプは
約０．３秒程度と電極３を充分に加熱するには不十分な
短い時間で点灯してしまい、また、電極３近傍にプラズ
マが存在するため、本来ならば電極３を流れて電極３を
加熱する予熱電流も、その多くがプラズマを流れて電極
３がさらに加熱不足となって、イオン衝撃が増大し、ラ
ンプの点滅寿命が短くなるという問題点があった。

【００１０】そこで、本願発明者等は、図１５及び図１
６に示すように、電極３として、電子放射性物質を担持
し点灯寿命をまっとうする主電極３ａと、電子放射性物
質を担持すると共に始動時に通電加熱されて主電極３ａ
よりも先に十分な温度に達して放電を開始する低熱容量
の始動用電極３ｂとが直列に接続されてなる電極３を備
えた低圧放電灯を先に提案した。この低圧放電灯は、始
動時には熱容量の小さい始動用電極３ｂで始動させ、そ
の後にエミッションポイントを主電極３ａに移動させる
ものである。

【００１１】しかしながら、このような低圧放電灯は電
極３に点灯後も電極３を加熱する電流が流れ、その電流
により主電極３ａが適度な温度に保たれるように設計さ
れているが、点灯後には電流を流す必要のない始動用電
極３ｂにも電流が流れ、始動用電極３ｂにより数Ｗ（約
１，２Ｗ）の電力が消費されることになり、省エネルギ
ーという観点から望ましくないという問題点があった。

【００１２】また、この低圧放電灯を調光機能をもつ高
周波点灯装置５ｂで点灯すると、調光点灯時には、放電
電流が減少して電極３の温度が低下するのを補うため
に、電極３を加熱する電流が増加する。この電極３を加
熱する電流は、放電灯の調光割合が大きくなる程放電電
流が減少するために増加することになり、上述のように
始動用電極３ｂは熱容量を小さく設計しているために、
点灯中に過度の電流を流すと、その温度が上がり過ぎて
電子放射性物質が蒸発したり、始動用電極３ｂが断線し
てしまう恐れが生ずるという問題点があった。

【００１３】本発明は、上記問題点に鑑みてなされもの
であり、その目的とするところは、始動後の始動用電極
での無駄な電力消費をなくした低圧放電灯を提供するこ
とにあり、また別の目的とするところは、調光点灯時の
電極の断線の恐れを少なくした低圧放電灯を提供するこ
とにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため、請求項１記載の発明にあっては、端部に口
金１を有する透光性のバルブ２の内部に、電子放射性物
質を担持し点灯寿命をまっとうする主電極３ａと電子放
射性物質を担持すると共に始動時に通電加熱されて放電
を開始する低熱容量の始動用電極３ｂとが直列に接続さ
れてなる電極３を備えた低圧放電灯であって、前記始動
用電極３ｂに、該始動用電極３ｂを短絡する短絡手段７
を設けたことを特徴とするものである。

【００１５】請求項２記載の発明にあっては、請求項１
記載の低圧放電灯において、前記短絡手段７が、放電灯
の始動後に短絡されることを特徴とするものである。

【００１６】請求項３記載の発明にあっては、請求項１
記載の低圧放電灯において、前記短絡手段７が、放電灯
に電源を投入した所定時間後に短絡されることを特徴と
するものである。

【００１７】請求項４記載の発明にあっては、請求項１
記載の低圧放電灯において、前記短絡手段７が、放電灯
の調光点灯時に短絡されることを特徴とするものであ
る。

【００１８】請求項５記載の発明にあっては、請求項４
記載の低圧放電灯において、前記短絡手段７が、放電灯
の調光比が６０％以下とされたときに短絡されることを
特徴とするものである。

【００１９】請求項６記載の発明にあっては、請求項
１、乃至請求項５のうちの１つの請求項記載の低圧放電
灯において、前記短絡手段７を、前記口金１の内部に収
納させたことを特徴とするものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１乃至図５は、本発明の低圧放
電灯の第１の実施の形態を示すものであり、この低圧放
電灯は蛍光ランプであって、主に口金１と、バルブ２、
電極３、導入線４、及び短絡手段７とを有して構成され
ている。そして、図３に示すように、両端に始動用のコ
ンデンサＣが接続されてなる高周波点灯装置５ｂに接続
されて点灯される。

【００２１】口金１は、略直管状のバルブ２の両端に配
設されてなり、その端部には照明器具のソケット（図示
せず）に保持されて外部の点灯回路と電気的に接続され
る一対のランプピン１ａが突設されている。また、バル
ブ２は、ガラス等の透光性部材で形成され、両端部がス
テム８により気密に封止されると共に、内壁には蛍光体
が塗布されて構成され、内部の気密空間には、例えば水
銀ガスやアルゴンガスを含む放電ガスが封入されてい
る。

【００２２】電極３は、電子放射性物質を塗布し活性化
処理してなり、点灯寿命をまっとうする主電極３ａと、
始動時に通電加熱されて主電極３ａよりも先に十分な温
度に達して放電を開始する低熱容量の始動用電極３ｂと
を有して構成されている。そして、その主電極３ａと始
動用電極３ｂとを、その両端で、ステム８を貫通させて
設けた４本の導入線４によりバルブ２の内面側両端に支
持させると共に、主電極３ａに接続された導入線４の一
端と始動用電極３ｂに接続された導入線４の一端とを接
続して、主電極３ａと始動用電極３ｂとを直列接続し、
電極３の両端である主電極３ａと始動用電極３ｂとに接
続された導入線４の他端が、それぞれランプピン１ａに
接続されるように構成されている。

【００２３】短絡手段７は、トライアックＱ（ＢＣＲ１
ＡＭ）を始動用電極３ｂと並列に接続させると共に、そ
のゲートに、トランジスタＴｒ（２ｓｃ２００１）と、
ショットキーダイオードＤ（ＳＣ８０２−０４）、セラ
ミックコンデンサＣ1 （０．１μＦ）、及び約１０ＫΩ
の３つの抵抗Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 とを備えた回路を接続し
て、トライアックＱを導通制御させて始動用電極３ｂを
短絡させるようにされている。そして、このように構成
された短絡手段７は、バルブ２の端部に設けられた口金
１の内部に収納されている。

【００２４】以下、図３乃至図５を参照して、この短絡
手段７の動作について詳述する。一般に、図３に示すよ
うな高周波点灯装置５ｂでは、始動前には電極３は、始
動（点灯）後に比べて大電流で予熱されるため、図５に
示す電源投入後、時間ｔが始動時間ｔ１に至るまでの始
動前領域では、始動用電極３ｂの両端の電圧Ｖ１は、ｔ
１の直前で、その最高値が波高値で約Ｖ_0-P＝８Ｖまで
増加する。そして、放電灯が始動（点灯）すると電極３
を流れる電流が減少するため、時間ｔがｔ1 以降の始動
後領域では、始動用電極３ｂの両端の電圧Ｖ1 は、最高
値が波高値で約Ｖ_0-P＝４Ｖと始動前領域に比べて減少
する。始動前領域では、ダイオードＤを介して抵抗Ｒ1
、Ｒ2 、及びコンデンサＣ1 の方向に電流Ｉ1 が流
れ、コンデンサＣ1 に電荷が蓄えられる。この抵抗Ｒ2
の両端は、トランジスタＴｒのベース−エミッタ間に接
続されており、その電流Ｉ1 により抵抗Ｒ2 の両端に電
圧が生ずるが、始動前領域では抵抗Ｒ2 の両端の電圧は
トランジスタＴｒを動作させる電圧と逆方向であるた
め、この間はトランジスタＴｒはオフ状態であってトラ
イアックＱもオフ状態を保つ。しかしながら、放電灯が
始動（点灯）する時間ｔ1を境として始動用電極３ｂの
両端電圧が低下するため、コンデンサＣ1 に蓄えられた
電荷が、抵抗Ｒ2 、Ｒ3 を介する方向に流れ、次式に
示す電流Ｉ2 が流れる。

【００２５】

【数１】

【００２６】この電流により抵抗Ｒ2 の両端に次式に
示す電圧Ｖ_BEが生じ、この電圧Ｖ_BEにより放電灯が始動
した時点でトランジスタＴｒがオンし、その結果トライ
アックＱがオンして始動用電極３ｂの両端が短絡され、
点灯中は電極３を加熱する電流は、始動用電極３ｂを通
らず、主電極３ａからトライアックＱを介して流れるよ
うになるのである。

【００２７】

【数２】

【００２８】ちなみに、このトライアックＱは、そのト
リガー電圧（抵抗Ｒ3 の両端にかかる電圧）が２Ｖ以上
あればオンし、したがって、４Ｒ3 ／（Ｒ1 ＋Ｒ3 ）≧
２とすれば、トライアックＱは導通する。

【００２９】このように構成されているため、本実施の
形態における低圧放電灯においては、放電灯の始動時に
は電極３が予熱されることにより、主電極３ａよりも先
に低熱容量の始動用電極３ｂが十分な温度に達して、放
電灯が始動用電極３ｂで容易に始動して長寿命化が図
れ、始動（点灯）時には、その始動による始動用電極３
ｂの両端電圧の変化により、始動用電極３ｂに接続され
た短絡手段７がオンされて、始動用電極３ｂの両端が短
絡される。このため、放電灯の始動（点灯）後には、始
動用電極３ｂを電流が流れなくなって、点灯後に、始動
用電極３ｂで無駄な電力が消費されることがなくなる。
また、短絡手段７が口金１の内部に設けられているた
め、低圧放電灯の点灯回路に変更を加える必要もない。

【００３０】図６及び図７は、本発明の低圧放電灯の第
２の実施の形態を示すものであり、前記第１の実施の形
態と異なる点は、高周波点灯装置５ｂが、図７に示すよ
うに電極３の予熱巻線を有する点と、短絡手段７であ
り、他は前記第１の実施の形態と同様に構成されてい
る。

【００３１】短絡手段７は、電源投入後の所定時間に放
電灯が点灯するものとして、電源投入後の所定時間後に
短絡手段７をオンさせるようにされたもので、トライア
ックＱ（ＢＣＲ１ＡＭ）を始動用電極３ｂと並列に接続
させると共に、そのゲートに、ショットキーダイオード
Ｄ（ＳＣ８０２−０４）、コンデンサＣ2 （１μＦ）、
及び５．６ＫΩの抵抗Ｒ4 と、１．３ＭΩの抵抗Ｒ5 と
を備えた回路を接続して、トライアックＱを導通制御さ
せて始動用電極３ｂを短絡させるようにされている。こ
の短絡手段７は、コンデンサＣ2 と２つの抵抗Ｒ4 、Ｒ
5 との回路の時定数を略１．２秒に設定し、トライアッ
クＱのゲート接続された抵抗Ｒ5 の電圧が、電源投入後
の所定時間である略１．２秒後にトライアックＱを導通
させるトリガー電圧に至るようにしたものである。な
お、この所定時間である略１．２秒は、点灯回路の設計
等により異なり、何秒に設定されても良い。

【００３２】以下、本実施の形態の短絡手段７の動作に
ついて詳述する。一般に、図７に示すような高周波点灯
装置５ｂでは、電源を投入した直後から電極３には実効
値で約４Ｖの電圧が、始動用電極３ｂの両端には波高値
Ｖ_0-Pで約３Ｖの電圧がかかっている。したがって、電
源を投入した直後から抵抗Ｒ5 には次式に示す電流Ｉ
3 が流れる。

【００３３】

【数３】

【００３４】したがって、抵抗Ｒ5 の両端の電圧Ｖ_R5は
次式に示すようになり、この電圧Ｖ_R5が所定時間であ
る略１．２秒後にトライアックＱのトリガー電圧である
２Ｖ以上となるように設定されているのである。

【００３５】

【数４】

【００３６】このように構成しても、前記第１の実施の
形態と略同様の効果を奏すると共に、短絡手段７を構成
する部品数を削減できて、短絡手段７が容易に、かつ安
価に形成できる。

【００３７】図８は本発明の低圧放電灯の第３の実施の
形態を示すものであり、前記第１、または第２の実施の
形態と異なる点は、電極３を始動用電極３ｂの両端に主
電極３ａをそれぞれ接続すると共に、その始動用電極３
ｂの両端に第１、または第２の実施の形態と同様の短絡
手段７を設けた点であり、他は前記第１、または第２の
実施の形態と同様に構成されている。このように構成し
ても、前記第１、または第２の実施の形態と同様の効果
を奏する。

【００３８】図９は、本発明の低圧放電灯の第４の実施
の形態を示すものであり、前記第２実施の形態と異なる
点は、第２の実施の形態の短絡手段７と同様の回路構成
とし、２つの抵抗Ｒ6 とＲ7 の比を変えて、調光点灯時
に始動用電極３ｂに流れる電流が増加し、その電流によ
り始動用電極３ｂの両端電圧が上昇したときに、トライ
アックＱがオンして始動用電極３ｂの両端が短絡される
ようにした点であり、他は前記第２実施の形態と同様に
構成されている。

【００３９】一般には、高周波点灯装置５ｂでは、調光
点灯は周波数を増加させることにより行われる。そし
て、例えば１００％点灯時が５０ｋＨｚのとき、６０％
点灯時には７５ｋＨｚまで上昇し、電極３を流れる電流
も１００％点灯時の約１．５倍流れる。主電極３ａはこ
の電流が流れても特に問題はないが、始動用電極３ｂは
熱容量が小さく設計されるため、この程度の電流値を超
えた電流を長時間流すと断線等の問題を生ずる恐れがあ
る。そこで、例えば、放電灯が６０％以上調光されたと
きに、電極３を流れる電流を検知させてトライアックＱ
をオンさせるように設定することもできる。

【００４０】このように構成すれば、調光点灯時に放電
電流が減少して電極３を流れる電流が増加した場合に
は、始動用電極３ｂが短絡手段７によって短絡されて始
動用電極３ｂには電流は流れなくなり、過度な電流が流
れることにより電子放射性物質が蒸発したり、始動用電
極３ｂが断線してしまう恐れがなくなる。特に、短絡手
段７を、放電灯が６０％以上調光されたときにオンさせ
るようにすると、その効果はさらに顕著となる。

【００４１】

【発明の効果】このように構成されているため本発明
は、請求項１記載の発明にあっては、放電灯の始動時に
は電極が予熱されることにより、始動用電極が主電極よ
りも先に十分な温度に達して放電灯が容易に始動して長
寿命化が図れ、始動（点灯）後には短絡手段により始動
用電極を適宜短絡させることができて、放電灯の始動後
に始動用電極で無駄な電力が消費されることがなくな
る。

【００４２】請求項２記載の発明にあっては、請求項１
記載の発明の効果に加えて、短絡手段が放電灯の始動
（点灯）により動作して、始動後には電流を流す必要の
ない始動用電極には始動と同時に電流が流れなくなっ
て、始動後には始動用電極で無駄な電力が消費されるこ
とを確実に防止できる。

【００４３】請求項３記載の発明にあっては、請求項１
記載の発明の効果に加えて、短絡回を構成する部品数を
削減できて、短絡回路が容易に、かつ安価に形成でき
る。

【００４４】請求項４、及び請求項５記載の発明にあっ
ては、請求項１記載の発明の効果に加えて、調光点灯時
に放電電流が減少して電極を流れる電流が増加した場合
には、始動用電極が短絡手段によって短絡されて始動用
電極には電流は流れなくなり、放電灯の調光点灯中に始
動用電極に過度な電流が流れることにより電子放射性物
質が蒸発したり、始動用電極が断線してしまう恐れがな
くなる。

【００４５】請求項６記載の発明にあっては、請求項
１、ないし請求項５のうちの１つの請求項記載の発明の
効果に加えて、短絡手段が口金の内部に設けられている
ため、低圧放電灯の点灯回路に変更を加える必要もな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の低圧放電灯の第１の実施の形態を示す
要部の斜視図である。

【図２】同上の模式図である。

【図３】同上の点灯回路図である。

【図４】同上の構成図である。

【図５】同上の始動用電極の両端の電圧波形を示す特性
図である。

【図６】本発明の低圧放電灯の第２の実施の形態を示す
要部の構成図である。

【図７】同上の点灯回路図である。

【図８】本発明の低圧放電灯の第３の実施の形態を示す
要部の模式図である。

【図９】本発明の低圧放電灯の第４の実施の形態を示す
要部の構成図である。

【図１０】従来の低圧放電灯の要部を示す斜視図であ
る。

【図１１】同上の点灯回路図である。

【図１２】同上の点灯回路による始動状態を説明する斜
視図である。

【図１３】同上の別の点灯回路図である。

【図１４】同上の点灯回路による始動状態を説明する斜
視図である。

【図１５】本願発明者等が先に提案した低圧放電灯の電
極を示すもので、(a) は接続回路図、(b) は概略斜視図
である。

【図１６】同上の異なる電極を示すもので、(a) は接続
回路図、(b) は概略斜視図である。

【符号の説明】

１口金２バルブ３電極３ａ主電極３ｂ始動用電極７短絡手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】端部に口金を有する透光性のバルブの内
部に、電子放射性物質を担持し点灯寿命をまっとうする
主電極と電子放射性物質を担持すると共に始動時に通電
加熱されて放電を開始する低熱容量の始動用電極とが直
列に接続されてなる電極を備えた低圧放電灯であって、
前記始動用電極に、該始動用電極を短絡する短絡手段を
設けたことを特徴とする低圧放電灯。
【請求項２】前記短絡手段が、放電灯の始動後に短絡
されることを特徴とする請求項１記載の低圧放電灯。
【請求項３】前記短絡手段が、放電灯に電源を投入し
た所定時間後に短絡されることを特徴とする請求項１記
載の低圧放電灯。
【請求項４】前記短絡手段が、放電灯の調光点灯時に
短絡されることを特徴とする請求項１記載の低圧放電
灯。
【請求項５】前記短絡手段が、放電灯の調光比が６０
％以下とされたときに短絡されることを特徴とする請求
項４記載の低圧放電灯。
【請求項６】前記短絡手段を、前記口金の内部に収納
させたことを特徴とする請求項１、乃至請求項５のうち
の１つの請求項記載の低圧放電灯。