JP2007095550A - 低圧放電灯および照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】始動補助用の導体をガラスバルブの外面に付設した蛍光ランプ等の低圧放電灯の始動性改善を図ったラピッドスタート形の低圧放電灯及びこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】一対の放電電極４が内装され、内部に放電媒体が封入された状態で気密封止されたガラスバルブ１と、ガラスバルブ１の周面長に対して６％以下の幅を有し、一対の放電電極４，４間に形成される放電路と並行して延在するようにガラスバルブ１の外表面上に密接された始動補助用の導体６と、を具備しているするラピッドスタート形の低圧放電灯。
【選択図】図２

Description

この発明は始動補助用の導体がガラスバルブの外面に付設されたラピッドスタート形の低圧放電灯およびこの低圧放電灯を用いた照明器具に関する。

近年、地球温暖化問題やエネルギー資源の有効利用の問題から、あらゆる分野で省エネルギーに多くの努力がなされている。蛍光ランプ等の低圧放電灯の照明に関しても、点灯回路のインバータ電子回路化による消費電力の低減化が進められている。しかしながら、旧来の銅鉄形安定器を内蔵した照明器具も経済的観点から依然使用されている。

特に、学校、体育館などの公共施設や、オフィス、倉庫、工場、駅舎などに多数使用されるラピッドスタート蛍光ランプでは、これらの銅鉄形安定器の照明器具が多用されている。

ここで、ラピッドスタート形の蛍光ランプは、ガラスバルブ内面に導電性被膜を施したもの、ガラスバルブの外面に付設される導体を設けたもの等に大別される。

ガラスバルブ内面に導電性被膜を施したものは、始動特性が使用環境の影響を受けにくく、相対的に始動特性が安定する利点を有する一方、内面に被着された導電性被膜が黒化し易い等の支障がある。

また、始動補助用の導体をガラスバルブの外面に付設したものとしては、主に１１０Ｗ型や４０Ｗ型の蛍光ランプで実用に供されることが多く、テープ状に形成されたアルミニウム等の金属の薄板をガラスバルブの外面に貼付したものが多用されており、また、このアルミテープは１２ｍｍ幅のものが広く採用されている。

このように、始動補助用の導体をガラスバルブの外面に付設したものは、ガラスバルブ内面の導電性被膜がないため、その黒化が生じない利点を有する。

しかしながら、始動補助用の導体をガラスバルブの外面に付設したものは、例えば以下の特許文献１に示されるように、特に低温状態での始動性が困難となる場合があることが報告されている。

このように、始動補助用の導体をガラスバルブの外面に付設したものについては、始動性のさらなる改善が求められている。
特開２００２−１７０５２５号公報（「発明が解決しようとする課題」の欄）

本発明は上記問題に鑑みなされたもので、始動補助用の導体をガラスバルブの外面に付設した蛍光ランプ等の低圧放電灯の始動性改善を図った低圧放電灯及びこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１記載の低圧放電灯は、一対の放電電極が内装され、内部に放電媒体が封入された状態で気密封止されたガラスバルブと、ガラスバルブの周面長に対して６％以下の幅を有し、一対の放電電極間に形成される放電路と並行して延在するようにガラスバルブの外表面上に密接された始動補助用の導体と、を具備していることを特徴とする。

本発明及び以下の発明において、低圧放電灯とは、代表的にはガラスバルブの内面に蛍光体が被着され、可視光を放射するように構成された蛍光ランプを包含するもので、所望に応じて、水銀低圧蒸気等による紫外線自体を放射するようにされた低圧紫外線ランプ等とすることもできる。

また、ガラスバルブの周面長とは、そのバルブ断面が略円形状のときは、放電電極間に位置するその外周面の長さをいい、同様に、断面が異型のときについても、その断面の外周面に沿って周回する長さを言う。ここで、放電電極の間で、バルブの断面が一様ではなく、例えばバルブの中央が縮経されているときなど、実質的な変化を有するものであるときは、放電電極の間に位置する周面長の最大値で定義される。

本発明の低圧放電灯をラピッドスタート方式の点灯装置によって点灯すると、供給される交流電力により、放電路に並行に延在した始動補助用の導体に沿いながら、交互に対応した放電電極から他方の電極に向かってグロー放電が伸長していき、やがては、放電電極間のアーク放電に成長する。

ここで、従来は、照明学会誌 昭和３５年第４５巻第５号の「けい光灯の起動電圧に及ぼす電源周波数の影響について」と題する論文等により広く知られているように、放電容器、換言すればバルブの管壁抵抗が低い程、始動性が向上すると考えられていたため、始動補助用の導体による遮光が実質的な問題とならない程度に、幅の広いアルミニウムテープが使用されていた。

しかしながら、本発明者らの最近の研究によれば、導電率の要因よりも、ガラスバルブの周面長に対する始動補助用の導体の相対的な幅が放電灯の始動性に大きな影響を与えていることを究明した。

つまり、本発明者らは、始動補助用の導体として作用するアルミニウムテープの幅を種々変化させたときの低圧放電灯の始動性の変化を解明するために、低圧放電灯の高温再始動時の点灯所要時間を繰り返し計測したところ、図１に近似特性を示す結果を得た。

同図に示されるように、始動補助用の導体がないとき（横軸上０％のとき）には、点灯所要時間が大きな数値を示すが、導体の幅が相対値で６％以下の範囲において、点灯時間の顕著な低下が表れる現象を見出した。

この理由は十分に解明されていないが、ガラスバルブと始動補助用の導体で構成される容量性成分による放電エネルギーの漏出が一因と推定される。

すなわち、この種のラピッドスタート形の低圧放電灯の模式的な電気等価回路は、放電電極間の放電インピーダンスＺＤと、放電電極からガラスバルブ内面までの間の管壁インピーダンスＺＴとガラスバルブを誘電体とし始動補助用の導体を電極としたときの容量性成分によるインピーダンスＺＣとにより構成される直列インピーダンスＺＬとの並列回路で代用できるが、一般的に、容量性成分によるインピーダンスＺＣは、管壁インピーダンスＺＴよりも圧倒的に大きく直列インピーダンスＺＬを支配するため、始動補助用の導体の幅が大きくなることにより、インピーダンスＺＣが小さくなると、本来放電インピーダンスＺＤで消費されるべき放電エネルギーの外部への漏出が相対的に増加してしまうことに起因するものと推察している。

一方、始動補助用の電極の幅が小さくなり過ぎると、放電電極と始動補助用の導体との間でのグロー放電が伸長する放電エネルギーが不足し易くなるために、始動の促進が阻害されてしまうものと推察される。

以上より、始動補助用の導体の幅が、ガラスバルブの周面長に対して、６％以下のときに、良好な始動特性が期待でき、さらに好ましくは２％以上の範囲とすべきであるとの知見を得たものである。

なお、従来多用されていた１１０Ｗ型及び４０Ｗ型の蛍光ランプのバルブ外径は、通常３８ｍｍ及び３２ｍｍであり、双方１２ｍｍ幅のアルミニウム導体が用いられていたため、前者の相対比率は約１０％、後者は１２％に相当する。

本発明の請求項２記載の照明装置は、請求項１記載の低圧放電灯と、この低圧放電灯を収容すると共に、低圧放電灯の放射光を外部に照射する照明器具本体と、この低圧放電灯を付勢するラピッドスタート方式の点灯装置とを具備していることを特徴とする。

請求項１又は２記載の本発明によれば、低圧放電灯にはガラスバルブの周面長に対して６％以下の幅となっている始動補助用の導体が、放電電極間の放電路に並行するように延在して密接されているため、その放電灯の始動特性をより改善することができる低圧放電灯又は照明装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図２ないし図５を参照して説明する。図２はＦＬＲ１１０Ｈの品種で称される管外径が３８ｍｍの直管形ラピッドスタート形蛍光ランプＬを示した概略図であり、図中１はソーダライムガラスなどを材料とした円筒形のガラスバルブである。図３は、この蛍光ランプＬの中央付近での断面を模式的に示す拡大概念図である。

このバルブ１の両端はフレアステム２、２により気密に閉塞されており、これらステム２、２にはそれぞれ一対のリード線３・・・が気密に貫通されている。

両ステム２、２の各リード線３、３間にはタングステン等からなる放電電極、すなわちコイル状のフィラメント４、４が掛け渡されている。なお、フィラメント４、４には図示しないが酸化バリウムなどの電子放射物質が塗布されている。

また、ガラスバルブ１の内面には、膜厚が約２０〜３０μｍ程度のけい光体被膜５が形成されている。このけい光体被膜５は３波長発光形希土類けい光体が用いられており、赤色系けい光体にはＹ₂Ｏ₃ ：Ｅｕ（赤色）、青色系けい光体にはＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ、および緑色けい光体には（Ｒｅ，Ｔｂ，Ｃｅ）・（Ｐ，Ｓｉ）Ｏ₄ が用いられ、これら３種のけい光体粉末を混合して構成されている。

なお、上記３波長発光形けい光体に加えてさらに、例えば３．５ＭｇＯ、０．５ＭｇＦ₂ 、ＧｅＯ₂ ：Ｍｎ（深赤）および３（Ｂａ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｅｕ）Ｏ・８Ａｌ₂ Ｏ₃（青緑）などを混合した５波長発光形としても良く、さらにはハロ燐酸化カルシウム（白色）など汎用の蛍光体材料を用いたものであっても良い。

さらに、バルブ１内には、放電媒体として、液状や合金化した水銀ＨｇおよびアルゴンＡｒ、クリプトンＫｒやネオンＮｅなどの希ガスが単独または混合して常温時に２５０〜３６０Ｐａ（パスカル）程度の圧力となるように封入されている。

そして、ガラスバルブ１の外面には、放電電極間に形成される放電路と並行して延在するように０．１ｍｍ程度の厚みのアルミニウムテープからなる始動補助用の導体６が貼付されている。

ここで、フィラメントから生起したグロー放電が導体６の平面部に沿って伸長することを妨げないようにするため、図示のとおり、始動補助用の導体６を、その平面部が一対のフィラメント４，４で囲まれる仮想の平面に並行するようにバルブ１の外面に貼付することが最も好ましい。

また、この導体６の幅は６ｍｍに設定されており、本形態のガラスバルブの周面長（１１９ｍｍ）に対する比率は、略５％に相当するものである。

このように構成されたラピットスタート形の蛍光ランプＬは、これに適合するラピットスタート方式の点灯装置（図示せず）により、点灯電力が供給されて付勢され、始動補助用の導体６に沿いながら、交互に対応したフィラメント４から他方のフィラメント４に向かってグロー放電が伸長していき、やがては、フィラメント４，４間のアーク放電に移行して安定点灯する。

次に、図４に本発明による照明装置の実施の一形態を示し、図中、上述の図面と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

前述の実施形態で示した低圧放電灯である蛍光ランプＬは、ランプＬと対向する面が乳白色の反射面が形成されている照明器具本体１０の両端部に位置するソケット１１、１１により装着されている。この照明器具本体１０の中央内側にはこのランプＬを付勢するラピッドスタート方式の点灯装置１２が組み込まれている。

この点灯装置１２は、例えば図５に示す回路構成となっているが、これに限られるものではない。

このように、本発明による低圧放電灯とラピットスタート方式の点灯装置とを有する照明装置を構成すれば、低圧放電灯の始動性の改善が期待できる。

なお、本各発明は上述した実施の形態に限るものではない。例えば、ガラスバルブ１は、横断面が円形に限らず長円形や角形などの管（筒）形をしたものあるいは平板形や偏平形などをしたものを用いた場合でも本発明を適用することができる。

また、照明装置も図示したものに限らず、蛍光ランプや器具の種類、大きさや用途などに対応した種々構造や形態のものに適用できる。また、照明装置はランプ保護や配光制御のためのカバー体や反射体などは付加したものであっても良い。

始動補助用の導体の幅を変化させたときの始動特性の変化を示す特性図。 本発明の一実施態様における蛍光ランプを示す概略図。 図２の蛍光ランプの中央付近での断面を示す拡大概念図。 本発明の一実施態様における照明装置を示す概略図。 ラピットスタート方式の点灯装置の回路構成を示す概略図。

符号の説明

Ｌ：蛍光ランプ（低圧放電灯）
１：ガラスバルブ
２：フレアステム
３：リード線
４：フィラメント（放電電極）
５：けい光体被膜
６：始動補助用の導体
１０：照明器具本体
１１：ソケット
１２：点灯装置

Claims (2)

1. 一対の放電電極が内装され、内部に放電媒体が封入された状態で気密封止されたガラスバルブと；
   ガラスバルブの周面長に対して６％以下の幅を有し、一対の放電電極間に形成される放電路と並行して延在するようにガラスバルブの外表面上に密接された始動補助用の導体と；
   を具備していることを特徴とするラピッドスタート形の低圧放電灯。
2. 請求項１記載の低圧放電灯と；
   この低圧放電灯を装着する照明器具本体と；
   この低圧放電灯を付勢するラピッドスタート方式の点灯装置と；
   を具備していることを特徴とする照明装置。

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