JPS60165037A - 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 本発明は蛍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
コンパクト形蛍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が塗布されておシ、外管グローブ
２の内部は外部大気と導通状態になっている。ランプ装
置としては、ケース４と口金５が設けられておシ、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
ースタータフが組み込まれている。そして、安定器６と
しては通常チョークコイルが用いられている。

かかるコンパクト形蛍光ランプ装置に用いられる発光管
１の構成は、基本的には通常の蛍光ランプの仕様に準じ
たものである。唯一の相違点は、点灯時の水銀蒸気圧の
規制方法にある。すなわち、蛍光ランプのランプ効率は
、点灯時の水銀蒸気圧が８Ｘ１０　’Ｔｏｒｒ近傍で最
大となる。そして、通常の蛍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
が上記最適範囲に々るように設計されている。一方、コ
ンパクト形蛍光ランプでは、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、す々わち水銀蒸気
圧が最適範囲よシ過度に上昇して、基本的にランプ効率
が低下する。したがって、このようなコンパクト形蛍光
ランプを製品化するには、何んらかの手段で水銀蒸気圧
を規制することが必要で１）、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１Ｑ、１１と
ステム１２，１３でもって保持されており、発光管１′
の内面には蛍光体１４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の後方の細管１６
の内部に、Ｉｎ、Ｂ１ＩｎまたはＢ１Ｐｂ５ｎ　などの
アマルガム形成用の金属物質１６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、たとえ最冷点箇所の温度が１０
０℃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蛍光ランプ装置の総合効率は
電球の３倍弱の約４０１ｍ／Ｗと高く、またランプは電
球用ソケッ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蛍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。この問題点は、電球に比べて蛍光ランプ
装置の重量が約４００ｇと著しく重くなることである。

これは、安定器９のチョークコイルの重量が約２６０ｇ
と重いからである。このように蛍光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
とつの要因に々っている。

このような問題点に対して、安定器として従来のチョー
クコイルに代って軽量の電子安定器を組み込んだ蛍光ラ
ンプ装置が提案されている。これは、装置全体の重量を
従来のものに比べて約捧まで減少することができるが、
電子安定器のコストが高くなるという別の問題点が発生
する。

発明の目的 本発明は軽量でしかも比較的低コストの蛍光ランプ装置
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蛍光ランプ装置について
種々検討した。その結果、従来の蛍光ランプのように半
サイクル毎の電流が対称であるいわゆる直流成分のない
交流で点灯するよりも、直流成分をもつ非対称の交流で
点灯する方が低コスト設計が可能であるというひとつの
基本的発想に着目した。

ところで、上記の発想を具現化するには、直流成分をも
つ交流で点灯できる蛍光ランプが必要となる。ちなみに
、通常の蛍光ランプを直流成分をもつ交流で点灯すると
、いわゆるカタフォレシス現象が発生し、これによって
水銀が直流成分面からは陰極として動作している一方の
電極へ片寄りていき、その電極に近い陽光柱領域のみが
明るく発光し、他方の電極側の陽光柱領域が暗くなる。

したがって、従来の蛍光ランプを単に用いるかぎりにお
いては上記の発想を具現できない。

発明者は、次の段階として、直流成分をもつ交流で点灯
してもカタフォレシス現象が発生しないランプについて
検討した。その結果、第２図に示す発光管について、ア
マルガム形成用の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直流成分
面から陽極として発光管を点灯するならば、直流成分を
もつ交流で点灯しても上記カタフォ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
にもとづいてランプを直流成分をもつ交流で点灯するこ
とが可能とな）、軽量で比較的低コストの蛍光ランプ装
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。

昌初に検討した蛍光ランプ装置は、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図に示し
だアマルガム封入方式の発光管１′を用いた。

点灯回路としては、第３図に示すように、直流成分をも
つ交流で点灯するチョッパ方式の回路を採用した。この
ような回路の動作を説明すると、まず整流ブリッジ１７
と平滑用コンデンサ１８によって交流力・ら直流に変換
される。ランプ始動時には、双方向２端子サイリスタ（
ダイアック）１９が動作してパワートランジスタ２０が
オン状態となり、ダイオード２１と双方向２端子サイリ
スタ（ＳＳＳ　）２２の動作により発光管１′の電極（
図示せず）に予熱電流が流れる。そうすると、パワート
ランジスタ２０が電流検出トランス２３からのフィード
バック信号によってカットオフされ、そのときチョーク
コイル２４とコンデンサ２６との直列共振回路によシ誘
起される電圧で発光管１′乃；点灯される。点灯後は、
パワートランジスタ２０、電流検出トランス２３．チョ
ークコイル２４゜コンデンサ２６およびダイオード２６
の機能によって直流成分をもつチョッパ動作が繰シ返え
されて、発光管１′には第４図に示すような非対称な放
電電流が流れる。この放電電流波形を番号２７で示す。

さて、第３図に示す点灯回路で第２図に示す発光管１′
を点灯する場合、まず、アマルガム形成用の金属物質１
６を設けた発光管端部側の電極８を直流成分面からは陰
極として点灯すると、カタフォレシス現象が発生するこ
とが観測された。かかるカタフォレシス現象は、周囲温
度が低くかつ放電電流のうちの直流成分が増加する程顕
著となった。

ついで、電極の極性を逆転して、アマルガム形成用の金
属物質１６を設けた発光管端部側の電極８を陽極として
点灯すると、上記カタフォレシス現象の発生が低温領域
（Ｑ〜１０′ｃ）でもはぼ完全に抑制されて、発光管１
′の全域にわたって均一の発光状態が得られた。発明者
はこの新しい現象の機構について検討した結果、カタフ
ォレシス現象の発生で水銀がイオンとして直流成分面か
らの陽極（電極８）領域から陰極（電極９）領域へと片
寄っていくのに対して、上記陽極としての電極８の発光
管端部側にアマルガム形成用の金属物質１６が存在する
と、発光管１′内の水銀蒸気圧が上記陰極としての電極
９の側に比べて電極８の側で低くなり、この水銀蒸気圧
差による電極９の領域から電極８の領域への水銀の拡散
現象が起こる。

その結果、上記のカタフォレシス現象の発生による電極
８の領域から電極９の領域への水銀イオンの移動が、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。

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を直流成分面から陰極として点灯させたとき
は、カタフォレシス現象と拡散現象の発生による水銀の
移動がともに電極９の領域から電極８の領域へと行われ
るので、ますますカタフォレシス現象が助長されるとい
える。

次に、本発明にかかるアマルガム封入ランプと直流成分
をもつ交流で点灯する回路とを組み合わせた蛍光ランプ
装置の仕様と緒特性を従来の蛍光ランプ装置（第１図に
示すもの）と比較して下表に示す。

上表から明らかなように、本発明の装置は従来装置に比
べて重量が約汐まで減少しておシ、総合効率も従来Ｃ１
３９１ｍ／Ｗ　カら約６０１１ＩＩ／Ｗルヘルが得られ
ている。

また、本発明は、折り曲げられた発光管を用いたコンパ
クト形蛍光ランプ装置のみに適用されるものでなく、通
常の直管形および環形などの蛍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
複写用蛍光ランプに関して、アマルガム形成用金属物質
を発光管端部のいずれか一方に設け、これを設けた側の
電極を直流成分面から陽極として、直流成分をもつ交流
で点灯した場合、カタフォ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図において、アマルガム形成用の金属物質
１６を設ける箇所は、必ずしも電極の後方である必要は
なく、要は直流成分面から陽極として動作する電極の近
傍であればよい。

また、第１図に関連したコンパクト形蛍光ランプ装置と
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
保持させた装置でも発明が目的とする軽量で比較的低コ
ストの蛍光ランプ装置が実現されるものである。

発明の詳細 な説明したように、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スを封入し、かつ前
記ガラス管の内面に蛍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設けられた発光管端部側
の電極を直流成分面から陽極として前記発光管を直流成
分をもつ交流で点灯することによシ、カタフォレシス現
象の発生を抑制することができ、また軽量化およびコス
トの低減化を図ることのできる蛍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蛍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蛍
光ランプの一部切欠正面図、第３図は本発明の一実施例
である蛍光ランプ装置の点灯回路図、第４図はそのとき
の放電電流波形図である。 １′・・・・・・発光管、８．９・・・・・・電極、１
５・・・・・・金属シ′ 物質、１７・・・・・・整流プリッ嬌、１８−＝・−平
滑用コンデンサ、１９・・・・・・双方向２端子サイリ
スタ、２０・・・・・・パワートランジスタ、２１・・
・・・・ダイオード、２２・・・・・・双方向２端子サ
イリスタ、２３・・・・・・電流検出トランス、２４・
・・・・・チョークコイル、２５・・・・・・コンデン
サ、２６・・・・・・ダイオード。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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蛍光体を
   被着した発光管のいずれが一方の端部の近傍にアマルガ
   ム形成用物質を設けてなう、前記アマルガム形成用物質
   が設けられた発光管端部側の電極を直流成分面から陽極
   として前記発光管を直流成分をもつ交流で点灯すること
   を特徴とする蛍光ランプ装置。