JPS60202654A - 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０ランプ装置
としては、ケース４と口金５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７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プの仕様に
準じだものである。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６ｘ１０−３Ｔｏｒｒ近傍
で最大となる０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（水銀蒸気圧を規定）が約４０’Ｃ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装置では、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る過度に上昇して、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
クト形螢光ランプ装置を製品化するには、何らかの手段
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１０．１１と
ステム１２，１３でもって保持されておシ、発光管１′
の内面には螢光体１４が被着されている。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だめに、いずれか一方
のステム，たとえばステム１２の後方のガラス細管１６
の内部に，Ｉｎ，ＢｉＩｎまたはＢｉＰｂＳｎなどのア
、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１
００゜Ｃ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４０Ｒ．ｍ／Ｗと高く、まだランプは
電球用ソケソトにその捷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、解決すべき種々の
問題点がある。第１の問題点は、電球に比べて螢光ラン
プ装置の重量が約４００ｙと著しく重いことである。こ
れは、安定器６のチョークコイルの重量が約２５０１と
重いからである。このように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。第２の問題点は、特に周囲温度が０
〜１０’Ｃの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ツキが発生して不快感を覚
える場合があることである。これは、かかる折シ曲げら
れた細い発光管を用いたランプで顕著に発生する現象で
ある。発明者の解析結果によると、このチラッキ現象は
、ランプを通常の交流で点灯した場合、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、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にランプ電圧を低いレベルに
設計しているが、完全には防止できていない。

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、基本的に光のチラッキがなく軽量化でき、さ
らに構成が簡単でかつ安価な螢光ランプ装置を提供する
ものである。

発明の構成 発明者は、上記目的を満たした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で点
灯することを案出した。すなわち、第１図および第２図
に示す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るので、発光管のラン
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、基本的に安定
器損失が大きく大形で重い安定器となっている。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
基本的に存在しなくなるので、電源電圧に対するランプ
電圧の比率を高めることが可能となり、それだけ安定器
損失が削減されて、安定器の小形軽量化を図ることがで
きる。さらに、直流点灯であれば、光のチラッキの発生
も完全に防止することができる。

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。ちなみに、通常の螢光ラ
ンプを直流点灯すると、いわゆるカタフォレシス現象が
発生し、これにょ９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
近い発光管部分のみに存在して、陽極に近い部分が暗く
なることはよく知られている。

発明者は、次の段階として、直流点灯でもカタフォレシ
ス現象が発生しない発光管と点灯装置について種々検討
した。その結果、゛第２図に示す発光管において、水銀
とアマルガムを形成する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陽
極として直流で発光管を点灯するならば、上記力タフォ
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直流で点灯することが可能
となり、軽量な抵抗安定器が使用でき、また光のチラツ
キのない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、丑だ発光管としては第２図に示し
たアマルガム封入方式の発光管１′を用いた。

さて、第２図に示す発光管１′を直流点灯するとき、水
銀とアマルガムを形成するＩｎ，ＢｉＩｎ，ＢｉＰｂＳ
ｎなどの金属物質１５が設けられている発光管端部側の
電極８を陰極として点灯すると、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
タフォレシス現象の発生は周囲温度が低くなる程顕著に
なる。たとえば、０〜１０’Ｃの周囲温度状態では点灯
後数分でカタフォレシス現象が発生し、しかも発光管１
′の全域の％以上の部分において発光が暗くなるような
顕著なカタフォレシス現象が見ラれた。

ついで、直流電源の極性を逆にして、発光管１′の金属
物質１６が設けられている発光管端部側の電極８を陽極
として点灯すると、上記のカタフォレシス現象の発生が
ほとんど抑制されることが発見された。発明者の観測結
果では、周囲温度がＯ゜Ｃ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。発明者がこの新しい現
象の機構について検討した結果では、カタフォレシス現
象の発生で水銀がイオンとして陽極領域から陰極領域へ
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１５が存在すると、発光管１′内の水
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領域から陽極領域への水銀の拡
散現象が起こる。その結果、上記のカタフオレシス現象
の発生による陽極領域から陰極領域への水銀の移動が、
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。

ところが、先に述べたように、金属物質１６が存在する
発光管端都側の電極８を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
がともに陽極領域から陰極領域へと行われるので、カタ
フオレシス現象が一層促進されるものと考えられる。

第３図は本発明の一実施例である螢光ランプ装置の点灯
回路図を示す。この螢光ランプ装置は、第１図に示すも
のに準じて構成されている。すなわち、第１図において
、発光管１の代わりに発光、管１′が用いられており、
アマルガム形成用の金属物質１６が存在する発光管端部
側の電極（図示せず）が陽極となるように構成されてい
る。なお、第３図では外管グローブの図示を省略してい
る。

また、安定器としては抵抗安定器１７が用いられている
。同図において、１８は整流ブリッジ、１９は平滑用コ
ンデンサ、２０はたとえば電子スタータからなる発光管
始動用デバイスである。

上記の螢光ランプ装置の仕様と諸特性を従来の螢光ラン
プ装置（第１図に示すもの）と比較して下表に示す。

上記の結果において注目すべきことは、本発明にかかる
螢光ランプのランプ効率そのものが従来のものに比べて
約２０係高くなっていることである。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。他の
理由は、直流点灯方式では再点弧電圧が基本的に存在し
ないので、ランプ電圧を約ｓｏＶと高く設計でき、それ
ゆえ発光管を長くすることができ、かつランプ電流を低
く設定することができるからである。ランプ効率は、長
い発光管と低ランプ電流の設計によってさらに約１０％
上昇している。このように、かかるコンパクト形螢光ラ
ンプを直流で点灯することのもうひとつの利点がこの点
にある。この結果、上表に示すとおり、抵抗安定器１７
を用いた螢光ランプ装置でも３７．６ｆｉｍ／Ｗという
従来ビベルに近い総合効率が得られている。さらに、も
ちろん本発明が目的とする螢光ランプ装置の軽量化と、
光のチラツキの完全防止という２つの課題も、解決され
ている。

本発明は、折り曲げた発光管を用いたコンパクト形螢光
ランプ装置にのみ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のいずれか一方の端部の近傍に
設け、これを設けた側の電極を陽極として直流点灯した
場合、カタフォレン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
必要がなく、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、本発明が目的とする軽量で光のチラ
ッキのない螢光ランプ装置が実現されるものであそ・ 発明の効果 以上説明したように、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、前記アマノレガム形成用物質が存在する側の電極を
陽極として抵抗安定器を用いて前記発光管を直流で点灯
することにより、カタフオレシス現象の発生を著しく抑
制することができ、また軽量化・構成の簡素化を図るこ
とができ、安価なものとすることができ、さらに光のチ
ラツキを防止す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図は本発明の一実施例
である螢光ランプ装置の点灯回路図である。 １′・・・発光管、８，９・一電極、１４・螢光体、１
５一金属物質、１７・・・・・抵抗安定器、１８第１図
・・・・整流ブリッジ、１９・・平滑用コンデンサ、２
０一・発光管始動用デバイス。

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
   が存在する発光管端部側の電極を陽極として抵抗安定器
   を用いて前記発光管を直流で点灯することを特徴とする
   螢光ランプ装置。