(57)【要約】  それぞれ異なる色を発する２つの発光部を有する低圧水銀放電ランプを動作させる安定器であって、前記安定器は、前記ランプに交流電流を供給する交流提供手段を有し、前記安定器は、前記ランプに直流電流を同時に供給する直流供給手段を更に有し、前記直流供給手段は、前記直流電流の大きさ及び／又は方向を変更する手段を有する、安定器。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる色を発光する２つの発光部を有する低圧水銀放電ランプを動作させる安定器であって、
前記安定器は、前記ランプに交流電流を供給する交流電流供給手段を有し、
前記安定器は、前記ランプに直流電流を同時に供給する直流電流供給手段を更に有し、
前記直流電流供給手段は、前記直流電流の大きさ及び／又は方向を変える手段を有することを特長とする、安定器。
【請求項２】
前記交流電流供給手段は、ハーフブリッジコンバーターを有する、請求項１記載の安定器。
【請求項３】
前記直流電流供給手段は、ハーフブリッジコンバーターのコンデンサーの１つに平行に接続されるスイッチを有し、前記スイッチが閉じられると、コンデンサーが短絡される、請求項２記載の安定器。
【請求項４】
前記並列接続は、インピーダンスを設けられる、請求項３記載の安定器。
【請求項５】
前記インピーダンスは、可変インピーダンスである、請求項４記載の安定器。
【請求項６】
前記スイッチはバイポーラスイッチであり、及び前記スイッチは第２の電極を通じてハーフブリッジの第２のコンデンサーと平行に接続され、前記スイッチが第２の電極で閉じられると、第２のコンデンサーは短絡される、請求項３乃至５の何れか１つに記載の安定器。
【請求項７】
前記スイッチは、コンデンサーが短絡されない第３の中立位置を有する、請求項６記載の安定器。
【請求項８】
前記直流供給手段は、ハーフブリッジコンバーターの第２のコンデンサーと並列に接続される第２のスイッチを有し、前記第２のスイッチが閉じられると、前記第２のコンデンサーは短絡される、請求項３又は４記載の安定器。
【請求項９】
前記２つのスイッチは、電気的に制御されるスイッチであり、ハーフブリッジコンバーターの電気的に制御されるスイッチと独立に動作できる、請求項８記載の安定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低圧水銀放電ランプを動作させる安定器に関し、前記安定器は、前記ランプに交流電流を供給する交流提供手段を有する。
【背景技術】
【０００２】
水銀放電ランプでは、水銀は、紫外線（ＵＶ）光の（効率的な）生成のための主要な構成要素である。発光物質（例えば、蛍光粉末）を有する発光層は、放電管（の一部）の内壁に存在し、ＵＶを他の波長、例えば、日焼けを目的として（太陽光パネルランプ）ＵＶ−Ｂ及びＵＶ−Ａに、又は一般の照明のための可視光に変換して良い。このような放電ランプは、従って、蛍光灯とも称される。低圧水銀放電ランプの放電管は、通常、環状であり、細長く小型の実施形態を有する。一般に、小型蛍光灯の管状の放電管は、比較的小さい直径を有する比較的短い直線部分の集合を有する。前記直線部分は、架橋部を用いて又は曲がった部分を経由して互いに接続される。小型蛍光灯は、通常、（統合された）ランプキャップを備えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、ランプの色温度を容易に調整できる、費用効率的な低圧水銀放電ランプシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
それぞれ異なる色を発する２つの発光部を有し、２つの電極を備え、直流条件下で動作する低圧水銀放電ランプの放電管は、放電空間の長さ方向に亘って水銀濃度に勾配を有する。この水銀濃度の勾配に従い、例えば、放電管の第１の部分は、第２の部分より多くの水銀（イオン）を有する。放電管の第１の部分の光出力は強められ、第２の部分の光出力は比較的低い。この状況では、本発明の低圧水銀放電ランプにより放出される光は、大体は、第１の部分により放出される電磁スペクトルに相当する。直流電流の極性が反転されると、他方の電極は陰極となり、水銀濃度の勾配は（徐々に）反転する。その結果、放電管の第１の部分の光出力の低下する代わりに、第２の部分の光出力は強められる。この状況では、本発明の低圧水銀放電ランプにより放出される光は、大体は、第２の部分により放出される電磁スペクトルに相当する。放電管の直流電流のレベルを調整することにより、本発明の低圧水銀放電ランプにより放出される光は、放電管の第１の部分と第２の部分から放出される電磁スペクトルの間で混合できる。この方法では、調整可能な光放出スペクトルを備える低圧水銀放電ランプは、２つの電極のみを有するよう実現される。
【０００５】
本発明によると、安定器は、ランプに直流電流を同時に供給する直流供給手段を更に有し、前記直流供給手段は、前記直流電流の大きさ及び／又は方向を変える手段を有する。従って、本発明は、ランプを流れる電流の直流電流成分の変化により、それぞれ異なる色を発する２つの発光部を有する放電ランプの色温度を変化する方法を提供する。一般に、交流電流を供給する手段は、ハーフブリッジコンバーターを有する。
【０００６】
望ましくは、直流供給手段は、ハーフブリッジコンバーターのコンデンサーの１つと並列に接続されたスイッチを有し、スイッチが閉じられた時、コンデンサーは短絡される。その結果、ランプを流れる直流電流が得られ、従って、ランプの色温度の変化を引き起こす。
【０００７】
前記並列接続は、望ましくはインピーダンス、望ましくは可変インピーダンスを有し、直流電流の大きさ、従ってランプの色温度の変化量を制御できるようにする。
【０００８】
第１の好適な実施例では、スイッチはバイポーラスイッチであり、スイッチは、ハーフブリッジコンバーターの第２のコンデンサーと、第２の電極を通じて並列に接続され、第２の電極でスイッチが閉じられた時、第２のコンデンサーは短絡される。望ましくは、スイッチは、コンデンサーが短絡されていない第３の中立位置を有し、安定器の通常の交流動作を得る。この方法では、費用効率的な３色ランプの安定器を得る。
【０００９】
本実施例は、多位置スイッチを用いることにより、及び中間の直流電流の異なるインピーダンスのセットを有することにより、更に拡張できる。
【００１０】
第２の好適な実施例では、直流供給手段は、ハーフブリッジコンバーターの第２のコンデンサーと並列に接続される第２のスイッチを有し、第２のスイッチが閉じられた時、第２のコンデンサーは短絡される。望ましくは、２つのスイッチは電気的に制御されるスイッチであり、ハーフブリッジコンバーターの電気的に制御されるスイッチと独立に動作できる。スイッチの開閉時間（デューティサイクル）は、ランプを流れる電流の実際の直流成分を決定する。この方法では、直流成分の調整は、−１００％から＋１００％まで連続的に行われ、連続的な色制御が達成される。
【００１１】
本発明の上記の及び多の特長は、以下に説明される実施例から明らかであり、これらを参照し説明される。
【実施例】
【００１２】
図は単に説明のためであり、正確な尺度で描かれていない。特に分かり易くするため、いくつかの次元は大きく強調されている。図中の類似の要素は、可能な限り同一の参照符号で示す。
【００１３】
図１は、低圧水銀放電ランプを有する小型蛍光灯を示す。前記低圧水銀放電ランプは、約１０ｃｍ３から１００ｃｍ３の容積を有する、放電空間３を取り囲む耐ガス構造の光透過放電管１を備える。放電管１は、少なくとも断面が実質上円形であり、（実効的に）約１０ｍｍから２５ｍｍの内径を有するガラス管である。放電管１は、第１の部分１１及び第２の部分２１を有する。図１の例では、第１及び第２の部分１１、２１は、チャネル又は架橋部２０を経由して相互接続される。別の実施例では、放電管１は折り畳まれ、例えば曲がった部分を有する。放電管１の第１の部分１１は、放電空間３内に配された第１の電極１２を設けられる。放電管１の第１の部分１１の内壁に、発光層１６が設けられる。動作中、第１の部分１１は、電磁スペクトルの第１の範囲１００から１０００ｎｍで発光する。一例として、第１の範囲は、例えば２７００Ｋである第１の色温度に対応して良い。放電管１の第２の部分２１は、放電空間３内に配された第２の電極２２を設けられる。図１の例では、放電管１の第２の部分２１の内壁に、更なる発光層２６が設けられる。動作中、第２の部分２１は、電磁スペクトルの第２の範囲１００から１０００ｎｍで発光する。一例として、第２の範囲は、例えば６５００Ｋである第２の色温度に対応して良い。別の実施例では、更なる発光層は省略される。この場合、放電管の第２の部分の壁は、望ましくは、ＵＶ透過性のガラスで構成され、前記第２の部分は、例えばＵＶ−Ｃを発光する。更に別の例では、第１の部分の１つは、ＵＶ−Ａを発行し、第２の部分はＵＶ−Ｂを発光する。当業者は、低圧水銀放電ランプの放電管の第１及び第２の部分により発光される発光スペクトルの、本発明の範囲内での更なる変化を容易に理解するだろう。
【００１４】
電極の対１２；２２は、一般に、電子放射物質で被覆されたタングステンの巻線であり、この場合、酸化バリウム、酸化カルシウム及び酸化ストロンチウムの混合物である。電極１２；２２のそれぞれは、放電管１の（狭い方の）端部により支持される。電流供給導体１２Ａ、１２Ｂ；２２Ａ、２２Ｂは、電極対１２；２２から放電管１の端部へ延び、外部へ出る。電流供給導体１２Ａ、１２Ｂ；２２Ａ、２２Ｂは、電源と接続される。電極へ直流電流を流す場合、基本的には、電流供給導体１２Ａ及び２２Ａ又は電流供給導体１２Ｂ及び２２Ｂの何れかで充分である。低圧水銀放電ランプが直流動作のみで動作する場合、電流供給導体の半数は省略できる。
【００１５】
低圧水銀放電ランプの放電管１０は、光透過型エンベロープ（図１中に示されない）により囲まれ、ランプハウジング７０に固定される。光透過型エンベロープは、一般につや消しの外観を有する。
【００１６】
図１の例では、水銀は放電空間３だけでなく、放電管１の第１及び第２の部分１１、２１の間の領域に設けられたアマルガム４の中にも存在する。別の実施例では、アマルガムは最も低い色温度を有する放電管の部分の電極の領域に設けられる。
【００１７】
更に別の実施例では、アマルガムは、第１の電極の領域に設けられ、更なるアマルガムは第２の電極の領域に設けられる。動作中、アマルガム４は放電空間３と通じる。別の実施例では、放電管は、所謂、補助アマルガム（図１に示されない）を更に設けられる。
【００１８】
図２Ａは、水銀濃度ｍＨｇを放電管１内の位置ｌｄｖの関数として示す。図２Ｂは、放電管１内の対応する光出力ｊを、放電管内の位置ｌｄｖの関数として示す。放電ランプが（電気回路と共に）直流電流で動作する場合、水銀イオンは、ランプの陰極へ向かってドリフトする。これは、水銀分布に勾配を生じ、従って、図２Ａ及び２Ｂに示されるように、光出力に勾配を生じる。電極１２が陰極の場合（図２Ａで「１２−」により示される）、光出力は、放電管１の第１の部分１２に対応する発光スペクトル、例えば第１の色温度、を有する。第２の電極２２が陰極の場合（図２Ａで「２２−」により示される）、光出力は、放電管１の第２の部分２２による発光スペクトル、例えば第２の色温度、を有する。電流の直流レベルを調整することにより、放電ランプの発光スペクトル、例えば第２の色温度、を調整できる。アマルガム４は、放電管の中央に位置するので、アマルガムにかかる水銀の圧力は、一定であり、直流の極性に依存しない。これは、色が変化する間の最小時間を保証する。
【００１９】
直流電流のレベルを減少させることにより、放電管１内の出力は減少し、従ってアマルガム４の温度は低下し、全体の水銀濃度は低下する。第１及び第２の部分１１；２１の両方の光出力は、光出力対水銀濃度の曲線上を左に移動することを示唆する。これは高い色温度を有する部分の低光出力、及び低い色温度を有する部分の光出力の増加を生じる。調光により、通常の白熱電灯の場合のように、色温度は低温へ移行する。別の実施例では、アマルガムの代わりに所謂、コールドスポットが用いられる。
【００２０】
図２Ａはまた、交流電流条件下で動作する低圧水銀放電ランプ内の状況を示す。この状況では、両方の部分からの光は、ほぼ第１及び第２の色温度の間の色温度で混ざる。
【００２１】
図３は、ランプ１が接続される安定化回路の第１の実施例を示す。安定器はランプ１に交流電流を提供する手段３０を有する。交流供給手段は、従来知られているハーフブリッジコンバーターであり、コイルＬballast、２つのコンデンサーＣｂ１、Ｃｂ２及び高周波数で交互に開閉する電気的に動作するスイッチ３１、３２を備えるＬＣ共振回路を有し、これにより直流電源（図示されない）により提供される直流電流をランプ１への高周波の交流電流に変換する。
【００２２】
本発明によると、手段４０は、ランプ１へ直流電流成分を同時に提供するために設けられる。これらの手段は、一端はインピーダンスＺＤＣを通じてランプの電極の１つに接続され、またコンデンサーＣｂ１、Ｃｂ２も接続されるバイポーラスイッチ４１を有する。スイッチ４１の２つの電極は、それぞれ直流電源の電極に接続される。スイッチ４１は、第３の中立位置を取る。この位置では、図３に示されるように、コンデンサーＣｂ１は短絡され、直流電流成分はランプ１を流れる。スイッチ４１が他の端子へ切り替えられると、コンデンサーＣｂ２は短絡され、直流電流成分はランプ１を別の方向に流れる。中立位置では、安定器は通常の交流モードで動作する。直流電流成分の大きさは、適切なＺＤＣの値を選択することにより制御できる。ＺＤＣは、望ましくは、ユーザーにより設定できるように可変である。
【００２３】
図４によると、直流電流供給手段４０は、２つの電気的に制御されるスイッチ４２、４３を有する。これらのスイッチ４２、４３は、ハーフブリッジのスイッチ３１、３２のように交互に動作せず、互いに独立に動作する。それらは、両方とも開放でき、又はそれらのうち１つを恒久的に閉じることができ、又はスイッチ周波数で開閉を切り替えることができる。スイッチ４２、４３の開閉時間により決定される、所望のデューティサイクルを達成する事が目的なので、この周波数は非常に高い必要はない。このように、ランプ１を流れる直流電流成分の大きさと方向、及びその結果として色温度は、正確な方法で設定できる。
【００２４】
当業者により、本発明の範囲内で多くの変形例が考案できることは明らかである。
【００２５】
本発明の範囲は、実施例に制限されるものではない。本発明は、新しい特長及び新しい特長の組み合わせのそれぞれに存在する。如何なる参照符号も請求項の範囲を制限するものではない。「有する」という語は、請求項に列挙されていない他の構成要素又は段階の存在を排除するものではない。構成要素に付される「１つの」という語は、そのような構成要素の複数の存在を排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】低圧水銀放電ランプを有する小型蛍光灯の実施例の断面図である。
【図２Ａ】ランプの放電管内の位置に対する水銀濃度のグラフである。
【図２Ｂ】ランプの放電管内の位置に対する光出力のグラフである。
【図３】本発明の安定化回路の第１の実施例のブロック図である。
【図４】本発明の安定化回路の第２の実施例のブロック図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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