JPS60208047A - 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 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。

さて、かかる発光管１は、基本的には通常の螢光ランプ
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式である。つマリ、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、さらに外管グローイ゛２の内部に保持される
ため、発光管の温度が異常に高くなって水銀蒸気圧がラ
ンプ効率面での最適領域（６×１０−３〜１０Ｘ１０　
’Ｔｏｒｒ）より過度に上昇する。その結果、ランプ効
率は低下する。したがって、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７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とステム
１２，１３でもって保持されており、発光管１の内表面
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
れか一方のステム、たとえばステム１２の後方の細管１
６の内部に、Ｉｎ　、　Ｂ１ＩｎあるいはＢ１Ｐｂ５ｎ
　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。点灯時では、上記金属物質１６と水銀がアマルガ
ムを形成して、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４０１ル′Ｗと高く、また
ランプは電球用ソケットにその′１．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４００　
ｇｒ　と著しく重くなることがあげられる。これは、安
定器９のチョークコイルの重量が約２５０．９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
間にわたって光のチラッキが発生して不快感を覚える場
合がある。このチラッキ現象は、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
析結果では、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、チラッ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ッキを完全に
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、軽量でチラッキを完全に防止したコンパクト
形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、上記目的を満した螢光ランプ装置の構成に
ついて検討した。その結果、筐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交流点灯したときには、半サ
イクル毎の再点弧電圧が高くなり、前述のチラッキも発
ヰするので、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降下が大きくなる。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、それだけ損失が削減
された小形軽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ッキ現象も安全に防止でき
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。ちなみく通常の螢光ラン
プを直流点灯すると、いわゆる電気泳動にもとづくカタ
フォレシス現象が発生して水銀が陽極領域から陰極領域
へと片寄っていき、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ォレシス現象がない発光
管と点灯装置について検討した。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管端
部のいずれが一方の近傍に設けて、その金属物質を設け
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
、上記力タフプレシス現象と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
る検討を行なった。その結果、安定器としては電球が最
適であること、さらに電球の実装方法としてはとくに発
光管とともに外管グローブ内に組み込んで、他の主要な
点灯回路部品とは離して実装することが好ましいことが
明らかとなった。つまり、電球を安定器として採用する
と、■安定器が軽量となる、■熱放散の処理が容易とな
る、■ランプ装置の電源電圧変動特性がすぐれている、
ことがあげられる。また、電球安定器を外管グローブ内
に組み込むことによって、電球からの光出力をランプ装
置の光束に若干寄与せしめることができ、また他の点灯
回路部品から離して設けることによって回路部品の信頼
性を保証することができる。

以上のように、アマルガム封入発光管でカタフォレシス
現象を防止できる直流点灯方式と、電球安定器を外管グ
ローブ内に他の点灯回路部品から離して実装することに
よって、軽量で光のチラッキがなく、かつ総合効率が改
善され信頼性も高い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′ヲ直流点灯するとき、水銀とア
マルガムを形成するＩｎ　、　Ｂ１Ｉｎ　。

Ｂ１Ｐｂ５ｎ　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ォレシス現象が発生する
のが観測された。この場合、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。

ついで、直流電源の極性を逆転して、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、上記のカタフォ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°Ｃ近
傍の低いときでも発光管１′の全域にわたって均一な発
光状態が得られた。

この現象の解析結果では、電気泳動によるカタフォレシ
ス現象で水銀がイオンとして陽極から陰極へ移動して片
寄っていくのに対して、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陰極側に
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、カタ
フォレシス現象が捷す１す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
した軽量で光のチラッ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
装置の回路図を示す。同図において、安定器としてはフ
ィラメントコイル電球１７を従来のチョークコイルに代
って用いている。さらに、１８は整流ブリッジ、１９は
平滑用コンデンサ、２ｏは発光管始動用デバイスで６る
。

発光管始動用デバイス２０としては、たとえば第４図ニ
示すよりなノくルストランス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、始動ノくルスエネルギーが発光
管に最大限吸収されるように第４図に示すようにダイオ
ード２３を挿入するのが好ましい。

かかるランプ装置を組み立てた構造図全第５図に示す。

ここでは、フィラメントコイル電球１７は発光管１′と
ともに外管グローブ２の内に組み込まれており、一方他
の主要な点灯回路部品は口金５に近接して前記電球１７
から離して実装されている。なお、発光管始動用デバイ
ス２０の構成部品である抵抗およびコンデンサについて
は図示を省略している。上記のような本発明にかかるコ
ンパクト形螢光ランプ装置は、次のような利点を有する
。

（１）電球安定器ゆえに軽量である。

（２）　電球安定器を外管グローブ内に組み込んでいる
ので、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、装置の温度上
昇が軽減される。

また、他の点灯回路部品は電球から離して設けられてい
るので、ダイオード、コンデンサおよびサイリスタなど
の主要な点灯回路部品のランプ点灯時における温ｉ上昇
が緩和されて、それだけ点灯回路部品の信頼性が高めら
れる。かりに、抵抗安定器と主要な点灯回路部品が同一
基板上に実装されると、点灯回路部品の温度上昇が著し
くなるので、ケース４の容積を増大させるなどの他の対
策が必要となる。

（３）電球からの光出力もランプ装置の全光束に若干寄
与するので、その分総合効率が改善される。

（４）電球安定器であると、電源電圧変動によるランプ
入力および電流の変動率が小さい。

つぎに、上記実施例のコンパクト形螢光ランプ装置の仕
様と緒特性を従来装置と比較して示す。

来装置に近い約４０１ｊｍ／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ｅ　ｏ　１ｍの光束寄与がある
ことが企げられる。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、本発明にかかるコンパクト形螢光
ランプ装置は、軽量で光のチラッキがなく、しかも総合
効率も比較的高いという特長を有している。

なお、第２図において、アマルガム形成用の金属物質１
５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４図に関連したコンパクト形螢光ランプ装置
としては、発光管および電球安定器を組み込んだ発光管
部と他の点灯回路部と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に保持させた装
置でもよい。

発明の詳細 な説明したように、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
しめることによって、カタフォレシス現象を防止し、さ
らに安定器として電球を発光管とともに外管グローブ内
に他の主要な点灯回路部品から離して実装することによ
って、軽量で光のチラッキがなく、かつ総合効率が改善
され信頼性も高いコンパクト形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】

た螢光ランプの一部切欠斜視図、第３図は本発明にかか
るコンパクト形螢光ランプ装置の回路図、第４図は電子
スタータを用いた場合の回路図、第５図は本発明の一実
施例であるコンパクト形螢光１′・・・・・・発光管、
２・・・・・・外管グローブ、３・・・、・、白色拡散
物質、４・・・・・・ケース、６・・・・・・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、１６・・・・・
・細管、１６・・・・・・アマルガム形成用物質、１７
・・・・・・電球、１８・・・・・・整流ブリッジ、１
９・・・・・・干潮用コンデンサ、２０・・・・・・発
光管始動用デバイス、２１・・・・・・パルストランス
、２２・・・・・サイリスク、２３・・・・・・ダイオ
ード。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
２　図 第３図 第４図 ｎ １ 第　５　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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外管グローブ内に
   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前記外管グロー
   ブ内に他の主要な点灯回路部品から離して実装したこと
   を特徴とするコンパクト形螢光ランプ装置。