JPS60143558A - コンパクト形螢光ランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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 ２１−ジ 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図に、その−例を示す。折り曲げら
れたガラス細管のＵ字形発光管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は図かられかるように空間的に導通状態にあ
って、内部には希ガスと水銀が封入されている。発光管
１．２の片側の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が塗布されており、水銀放電か
らの２５３．７ｎｍ紫外線で励起されて可視光を放射す
る。そして、螢光ランプ装置としては、ケース７と口金
８が設けられておシ、ケース７の内部には発光管点灯用
の安定器９が組込まれている。安定器９としては通常チ
ョークコイルが用いられる。

かかるコンパクト形螢光ランプ装置は総合効率（安定器
損失も含めたもの）が電球の３倍弱の約４　ｏ　１Ｊｒ
ｎ／Ｗ　と高く、まだ電球用ソケットにそのまま装着し
て使用できるという使用上の簡便さも備えている。

しかるに、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４００〜５ｏｏｔと著しく重いことがあげ
られる。これは、安定器９のチョークコイルの重量が２
５０〜３００ｆと大きいからであり、このようにコンパ
クト形螢光ランプ装置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。

かかるコンパクト形螢光ランプ装置の軽量化を図るのに
、安定器９として抵抗安定器を用いることが考えられる
。しかし、このときの総合効率は抵抗安定器損失が大き
くなるので、２０１　ｍ／Ｗ以下捷で低下する。さらに
、」二記のようにガラス細管が折り曲げられた発光管を
抵抗安定器で交流点灯したときは、異常な光のちらつき
が発生するために、実用に供することは不可能である。

これは、ランプの交流点灯時の各半サイクル毎の再点弧
時間が一定でなくたえず変動するからである。

現在のところ、軽くて安価で高効率のコンパクト形螢光
ランプ装置は実現されていない。

発明の目的 本発明の目的は、軽くて高効率であり、従来のものに比
べて普及性が高いコンパクト形螢光ランプ装置を提供す
ることにある。

発明の構成 発明者らは、上記目的を達成できる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
点灯で動作させることを案出した。

第１図に示すようなガラス細管を有する発光管を交流点
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。それゆえに
、安定器損失が犬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、電源電圧に対する管電圧比率を高
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達成される。

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々る。ちなみに、通常の螢光ラ
ンプを直流で点灯すると、いわゆるカタフォレシス現象
によシ水銀が陽極領域から陰極領域へと片寄っていき、
水銀放電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ということはよく知られてい
る。第２段階として、発明者らはこの現象について種々
検討した。その結果、第１図に示すような構造のものに
おいて発光管と外管グローブ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が導入されて、
安定器が小形軽量化されたコンパクト形螢光ランプ装置
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。

第２図は本発明のコンパクト形螢光ランプ装置の発光部
の一部切欠断面図を示す。球状の外管グローブ３の開口
部にはステンレス材料からなる金６、− 属基板１０がガラスフリット（図示せず）で気密に封着
されており、金属基板１ｏには、２つの電極コイル４，
６を保持したステム１１，１２が同じガラスフリット（
図示せず）で封着されている。

そして、Ｕ字形ガラス細管を再度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
ガラスフリット（図示せず）を用いて固定されている。

この場合、発光管１′の両端には電極コイル４，５が位
置するようになっている。発光管１′の内面には螢光体
６が塗布されている。まだ、発光管１′と外管グローブ
３の内部には水銀のほかに希ガスを数Ｔｏｒｒ封入して
いる。さらに、発光管１′には一方の電極４の近傍にお
いて外管グローブ３と空間的に導通する導通部分１３が
設けられている。この例では導通部分１３は孔からなっ
ている。なお、外管グローブ３として、球状のほかにド
ーム状などの種々の形状が用いられる。

さて、第２図に示した発光管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、すると、数分
のうちにカタフォレシス現象が発生７　＼− して他方の陽極領域に近い発光管部分の発光強度は著し
く低下する。なお、かかるカタフォレシス現象は周囲温
度が低くなる程顕著となる。

一方、電源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、上記力タフォレシス現象が
周囲温度が零度近傍に低下しても顕著に発生しないこと
が見い出された。発明者らは、この新しい現象の原因に
ついて調べたところ、これは動作時の発光管１′の温度
が外管グローブ３の温度約４０℃に比べて約１６０℃と
高くなるので、カタフォレシス現象で陽極から陰極へ移
動した水銀は上記の温度差による対流現象を通じて、内 陰極から陽極領域を経て外管グローブ３の件部に戻され
ていることがわかった。いわば、電気的なカタフォレシ
ス現象にもとづく水銀の移動が、温度差による対流現象
で相殺されているといえる。

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
っても水銀が陽極から陰極領域へと移動するので、ます
ますカタフォレシス現象が促進される結果となる。本発
明は、カタフォレシス現象が電源の極性を選ぶことによ
って防止できることを発明者らが見い出したことにある
。

前述したように、カタフォレシス現象は原則的に発光管
構造と電源の極性との２つの組み合わせで防止できるこ
とがわかった。ところで、発明者らは上記以外の二次的
にカタフォレシス現象ニ影響する因子をも調べた。その
結果、ひとつはすでに述べた周囲温度があり、もうひと
つは封入する希ガスの種類であることが判明した。つま
り、従来のコンパクト形螢光ランプでは希ガスとしてア
ルゴンを封入しているが、本発明にかかるランプにアル
ゴンのみを封入したときは、周囲温度が零度以下になる
と、程度の弱いカタフォレシス現象が発生するのが認め
られた。これに対して、ネオンガスを１ｏ％以上混合し
たネオンとアルゴンとの混合ガスを封入すると、零度以
下のたとえば一１０ｔｌ：の周囲温度でもカタフォレシ
ス現象が実用上問題とならない程度まで抑制されること
がわかった。これは、ネオンのようにアルゴンに比べ９
　＼− て軽い希ガスになると、前述、した水銀の陰極から陽極
への対流現象が助長されるからと考えられる。

なお、ネオンの混合比率を増加させるに従って、カタフ
ォレシス現象は抑制されるが、あまシ増加させると、電
極物質の飛散が顕著となって寿命中の光束劣化が大きく
なるので好ましくない。この場合、封入圧力を高めて電
極物質の飛散を抑制することができるが、あま９封入圧
力を高めるとランプ効率が低下するという欠点を伴う。

発明者らの検討結果では、ネオンとアルゴンとの混合ガ
スで封入圧力を５Ｔｏｒｒ４で高めた場合でも、寿命６
０ｏＯ時間を達成するにはネオン組成比率は７゜チ以下
にすることが必要である。

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、トで固定せずに開
放状態としたものでよい。

また、導通部分１３の位置は、必らずしも陽極に極めて
接近したところでなくてもよい。通常の室温状態では、
陽極コイル前方から７ｍ程和船て設置ｏ　＼ けた場合でも、陽極と導通部分１３ではさまれた発光管
領域は比較的に明るい発光状態を示した。

これは、比較的短かい距離であるならば、水銀粒子の密
度差にもとづく拡散現象によって、導通部分１３から陽
極へと水銀が移動して、その結果上記力タフォレシス現
象による水銀の片寄りが緩和されてい５乙といえる。

次の段階として、第２図に示したランプ構造で封入希ガ
スとしてネオンとアルゴンとの混合ガスを封入したラン
プを用いて本発明にかかるコンパクト形螢光ランプ装置
を試作した。第３図に安定器として抵抗１４を用いて小
形軽量化を図った装置の構成を示す。ここで、１５は整
流ブリッジ、平 １６は６０μＦの傘滑用コンデンサ、１７は始動用デバ
イスである。始動用デバイスとしては、たとえば、小形
のコイルとグロースイッチとを直列に接続したものを用
いる。下表に、試作装置の仕様と緒特性を従来装置と比
較して示す。

（以　下　余　白う １１ページ 上表かられかるように、本装置は従来のものに比べて小
形軽量化が図られている。もちろん、直流点灯で警冒タ
フォレシス現象の発生は防止されている。さらに、ラン
プ効率そのものが従来に比べて約２０％高いことが注目
される。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。もうひとつの理由は、直流点灯方式
では同一ランプ入力に対して低ランプ電流でもって設計
されており、これによってもランプ効率が約１０％上昇
していることである。このように、コンパクト形螢光ラ
ンプを直流点灯することの利点は、装置の軽量化が図ら
れることのほかに、ランプ効率そのものが上昇すること
にある。これによって、抵抗安定器で動作させたときで
も約４０７１　ｍ／Ｗ　の従来装置とほぼ同じ総合効率
が得られている。

本発明にかかる装置のその他の利点としては、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
。

１３　＼− 先 なお、装置としては、発生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
照明器具などに保持させた場合でも、本発明が目的とし
た軽くて高効率でかつ光チラッキのないコンパクト形螢
光ランプ装置の利点を活かしたひとつの応用例といえる
。

発明の詳細 な説明したように、本発は、直流点灯時におけるカタフ
ォレシス現象を防止するために、発光管の陽極として動
作させる電極の近くに外管グローブと空間的に導通する
部分を設け、発光管内にネオンとアルゴンとを主成分と
する混合希ガスと水銀を封入し、この発光管を適正な電
源極性でもって直流で点灯することにより、軽くて高効
率で光のちらつきのな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装置の一部切欠
断面図、第２図は本発明のコンパクト形螢光ランプ装置
の発光部の一部切欠断面図、第３１４　＼− 図は本発明の一実施例であるコンパクト形螢光ランプ装
置の点灯回路図である。 属基板、１１．１２・・・・・・ステム、１３・・・・
・導通部分、１４・・・・・抵抗、１６・・・・・・整
流ブリッジ、１６・・・・・・平滑用コンデンサ、１７
・・・・・・始動用デバイス。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名−（
Ｄ　”’） 第３図 手続補正書 昭和６０年３　月２６日 特許庁長官殿 ２発明の名称 コンパクト形螢光ランプ装置 ３補正をする者 事件との関係　特　許　出　願　人 任　所　大阪府門真市大字門真１００６番地名　称　（
５８４）松下電子工業株式会社代表者　藤　本　夫 ４代理人　〒５７１ 住　所　大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器産
業株式会社内 ２へ−７ ６、補正の内容 （１）明細書の特許請求の範囲の欄における記載１ンノ
４ｈづ辷７ を峠のとおりに補正します。 （２）明細書第１３ページ第８行目の「本発は」を「本
発明は」と補正します。 ２、特許請求の範囲 気密に封着されている外管グローブの内部に発光管が保
持され、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、さらに前記外管グローブ
および前記発光管の内部に希ガスおよび水銀が封入され
、前記発光管の一方の電極に近い領域に前記外管グロー
ブと空間的に導通ずる部分を設け、かつ前記希ガスがネ
オンとアルゴンとを主成分とする混合希ガスからなり、
前記導通部分に近い電極を陽極として直流で点灯するこ
とを特徴とするコンパクト形螢光ランプ装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 気密に封着されている外管グローブの内部に、范 折り曲げられた細管の発生管が保持され、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、さらに前記外管グローブおよび前記発光管の内
   部に希ガスおよび水銀が封入され、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、かつ前記希ガスがネオンとアルゴンとを主
   成分とする混合希ガスからなり、前記導通部分に近い電
   極を陽極として直流で点灯することを特徴とするコンパ
   クト形螢光ランプ装置。