JPS60202695A - 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っている。ランプ装
置としては、ケース４と口金６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グの仕ｍＫ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、螢光ランプのランプ効率は
、点灯時の水銀蒸気圧が６　Ｘ　１Ｏ−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（水銀蒸便圧を規定）が約４０ｔｌ’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。したがって、このようなコンパク
ト形螢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崗は、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
１１の両端部には、電極８，９がリード線１０．１１と
ステム１２，１３でもって保持されており、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まだはＢ１Ｐｂ５ｎ　などの
アマ／ｌｚ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１６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
１０ｏＣ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４０１ｍ／ｗと高く、またラングは電
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、解決すべき問題点
がある。この問題点は、電球に比べて螢光ラング装置の
重量が約４００ｐと著しく重くなることである。これは
、安定器６のチョークコイルの重量が約２５０ｙと重い
からである。

このように螢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なって
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螢光ラ
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ｙ２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ｄ１、上記目的を満たした螢光ラング装置につい
て種々倹約した。その結果、従来の螢光ランプのように
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螢光ランプが必要となる。ちなみに
、通常の螢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
の電極へ片寄っていき、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ｇ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グについて検討した。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
グをチョッパ回路を用いて直流成分をもつ交流で点灯す
ることが可能となり、軽量で比較的低コストの螢光ラン
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図に示し
たアマルガム封入方式の発光管１′を用いた。

点灯回路は、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回路を用いている。

なお、第３図では外管グローブの図示を省略している。

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によって交流から直流に変
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
がオン状態となシ、ダイオード２１と双方向２端子サイ
リスタ（ＳＳ　５）２２の動作によシ発光管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２５との直列共振回路により
誘起される電圧で発光管１１が点灯される。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
０機能によって直流成分をもつチョッパ動作が繰り返え
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、捷ず、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、カタフオ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、電極の極性を逆にして、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
（０〜１０Ｃ）でもほぼ完全に抑制されて、発光管１′
の全域にわたって←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、カタフオレ
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８０発光管端
部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、上記のカタフオ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１６が存在する発光管端部
側α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
動がともに電極９の領域から電極８の領域へと行われる
ので、カタフオレシス現象が１すます助長されるといえ
る。

次に、本発明にかかるアマルガム封入ランフ”−発光管
１′を用いたもの）と直流成分をもつ交流＼ で点灯するチョツノ（回路とを組み合わせた螢光ランプ
装置の仕様と緒特性を従来の螢光ランフ゛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％まで減少しており、総合効率も従来の３
９ρｍ／ｗから約５０１　ｍ７ｗのレベルが得られてい
る。

第３図に示す点灯回路は、たとえば従来螢光ランプの高
周波点灯に一般的に用いられているプッシュプル方式の
回路（第５図）に比へて、出カドランス２８が不要であ
り、まだパワートランジスタが一つですむなど、回路が
かなり簡易化できて低コスト化が実現されている。

また、本発明は、折り曲げられた発光管を用いたコンパ
クト形螢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、カタフン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
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本発明が目的とする軽量で比較的低
コストの螢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チョッ
パ回・弊を用いて直流成分をもつ交流で点灯することに
より、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
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だ螢
光ランプの一部切欠正面図、第３図は本発明の一実柿例
である螢光ランプ装置の店灯回路図、第４図はそのとき
の放電電流波形図、第６図は従来螢光ランプの高周波点
灯に広く用いられている点灯回路図である。 イ・・・・・・発光管、８，９・・・・・・電極、１５
・・・・・・金属物質、１７・・・・・・整流ブリッジ
、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
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガラ入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
   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
   して前記発光管をチョッパ回路を用いて直流成分をもつ
   交流で点灯することを特徴とする螢光ラング装置、