(57)【要約】  チョークコイルの大型化を招くことなく、より省電力化を図ることができる電球形蛍光ランプを提供する。  電球形蛍光ランプは、１本の放電路を構成するためのガラス管の両端に電極が封着されてなる発光管と、当該発光管を点灯させる点灯ユニットとを有する。点灯ユニットは、整流・平滑回路と、当該整流・平滑回路からの出力をスイッチングして前記発光管に高周波電力を印加するインバータ回路と、前記発光管に直列接続されたチョークコイルを用いた共振回路とを有し、前記発光管を６０Ｗ形電球と略同等の明るさで点灯させる。発光管の定常点灯時のインピーダンスは、１．０kΩ〜３．０kΩの範囲内に設定され、チョークコイルは、断面積が０．０２ｍｍ２以上  ０．０３ｍｍ２以下の範囲内の銅線からなる素線により構成されている。
2008018558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定常点灯時のインピーダンス値が１．０ｋΩ〜３．０ｋΩの範囲内に設定された発光管と、前記発光管を６０Ｗ形一般電球と略同等の明るさで点灯させる点灯ユニットとを備える電球形蛍光ランプであって、
前記点灯ユニットは、倍電圧整流回路と、当該倍電圧整流回路からの出力をスイッチングして前記発光管に高周波電力を印加するインバータ回路と、前記発光管に直列接続されたチョークコイルを用いた共振回路とを有し、
前記チョークコイルは、断面積が０．０２ｍｍ２〜０．０３ｍｍ２の範囲内の銅線が巻回されてなる
ことを特徴とする電球形蛍光ランプ。
【請求項２】
前記インバータ回路は、ハーフブリッジタイプである
ことを特徴とする請求項１に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項３】
前記発光管は、１本のガラス管の中央部から両端までの２領域が仮想旋回軸周りに旋回する２重螺旋形状であり、
前記発光管を前記仮想旋回軸上であってガラス管の端部側から見たときに、ガラス管の両端部が前記仮想旋回軸を通る線分上に略位置し、
前記点灯ユニットは、前記回路を構成する電子部品と、当該電子部品を実装する基板とを備え、
前記発光管の端部に設けられた各電極が、前記基板の略中央を挟んで対向する領域であって当該基板の周縁近傍の接続端子に接続されていると共に、共振コンデンサが基板上の前記接続端子近傍にリード線を介して接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項４】
前記発光管は、１本のガラス管の中央部から両端までの２領域が仮想旋回軸周りに旋回する２重螺旋形状であり、
前記発光管を前記仮想旋回軸上であってガラス管の端部側から見たときに、ガラス管の両端部が前記仮想旋回軸を通る線分上に略位置し、
前記点灯ユニットは、前記回路を構成する電子部品と、当該電子部品を実装する基板とを備え、
前記発光管の端部に設けられた各電極が、前記基板の略中央を挟んで対向する領域であって当該基板の周縁近傍の接続端子に接続されていると共に、共振コンデンサが基板上の前記接続端子近傍にリード線を介して接続されている
ことを特徴とする請求項２に記載の電球形蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電球６０Ｗを代替する省エネ光源である電球形蛍光ランプの構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般電球（以下、「電球」という。）の代替として省エネが期待される電球形蛍光ランプ（以下、「ランプ」という。）は、着実に小形化してきており、例えば、電球６０Ｗの代替用として、既に電球と略同等の大きさ（全長１１０（ｍｍ）、最大外径５５（ｍｍ））の製品が実用化されている(例えば、特許文献１参照)。
当該ランプの構成を簡単に説明する（このランプを「従来のランプ」とする。）。従来のランプは、発光管を構成するガラス管を細長くすると共に、発光管の形状を２重螺旋形状にすることで、発光管のコンパクト化を図っている。ここでいう「２重螺旋形状」とは、１本のガラス管の略中央部から端部までの２つの領域が、略一定の旋回半径で同一の仮想旋回軸周りを旋回する形状である。【０００３】
一方、ランプ効率は、点灯時の発光管の温度により定まり、ある温度で効率がピークとなる特性を示す。発光管の温度、つまりガラス管の温度は、ガラス管の径により定まり、従来のランプは、点灯時のガラス管の温度が、ランプ効率が略最高となる温度と略一致するように、ガラス管の径が定められている。
また、点灯ユニットは、整流・平滑回路、共振回路、インバータ回路を備えている。整流回路は、例えば、４個のダイオードを備えた全波型であり、共振回路は、チョークコイルと共振コンデンサとを備える。インバータ回路は、例えば、整流回路からの出力をスイッチングするためのスイッチング素子（例えばトランジスタ）を備える。【０００４】
これらの技術により、電球６０Ｗ代替用として実用化されたランプは、例えば、所謂Ａ形の外管バルブの外径（ランプの最大外径でもある。）が５５（ｍｍ）で、ランプ全長が１１０（ｍｍ）である。このサイズは電球と略同等である。そして、定格電力１２（Ｗ）で発光光束が８１０（ｌｍ）及び効率が６７．５（ｌｍ／Ｗ）という特性が得られている。【０００５】
なお、電球６０Ｗのランプ特性は、発光光束が８１０（ｌｍ）、ランプ効率が１３．５（ｌｍ／Ｗ）である。
【特許文献１】特開２００３−２６３９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように従来のランプは、電球６０Ｗと同じ大きさで略同じ明るさを、電球よりも省電力で実現しているものの、地球温暖化等の環境に対する関心の高まりから、より一層の省電力化が継続的に求められている。
省電力化の要求に対して、発光管の管壁負荷を低くすれば、ランプ効率が向上することは知られている。そこで、発明者らは、ランプ効率を向上させるべく管壁負荷を低く、具体的には、発光管を構成するガラス管をさらに細長くしたランプを製作したところ、電球よりも大型化するという問題が生じた。【０００７】
つまり、入力電力を一定とした場合に管壁負荷を低くすると、発光管のインピーダンス（発光管の電圧／発光管の電流）が管壁負荷の低下に対して略比例の関係で上昇し、これに伴ってチョークコイルのインダクタ値が上昇し、結果的にチョークコイルが大型化してしまうことが判明した。
本発明は、以上の状況を鑑み、チョークコイルの大型化を招くことなく、より省電力化を図ることができる電球形蛍光ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電球形蛍光ランプは、定常点灯時のインピーダンス値が１．０ｋΩ〜３．０ｋΩの範囲内に設定された発光管と、前記発光管を６０Ｗ形一般電球と略同等の明るさで点灯させる点灯ユニットとを備える電球形蛍光ランプであって、前記点灯ユニットは、倍電圧整流回路と、当該倍電圧整流回路からの出力をスイッチングして前記発光管に高周波電力を印加するインバータ回路と、前記発光管に直列接続されたチョークコイルを用いた共振回路とを有し、前記チョークコイルは、断面積が０．０２ｍｍ２〜０．０３ｍｍ２の範囲内の銅線が巻回されてなることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電球形蛍光ランプは、１.０ｋΩ〜３．０ｋΩの発光管を用いることで、管壁負荷が小さくなり、結果的にランプ効率を向上させることができる。しかも、１．０ｋΩ〜３．０ｋΩというようにインピーダンスの高い発光管及び倍電圧整流回路を利用しているので、チョークコイルに流れる電流を抑えることができ、これにより、発光管のインピーダンスの増大に伴ってチョークコイルのインダクタ値が大きくなっても、チョークコイルの素線を、断面積が０．０２ｍｍ２〜０．０３ｍｍ２の範囲内の太さにまで細くできる。この結果、チョークコイルのインダクタ値が大きくなっても、結果的にチョークコイルの大型化を防ぐことができる。さらに、断面積が０．０２ｍｍ２〜０．０３ｍｍ２の範囲の素線を用いることで、細線化に起因した素線の断線や定常点灯時のインダクタ値の変動を未然に防ぐことができる。【００１０】
一方、前記インバータ回路は、ハーフブリッジタイプであることを特徴としている。この構成によれば、点灯ユニットを簡易な構成にできる。
さらに、前記発光管は、１本のガラス管の中央部から両端までの２領域が仮想旋回軸周りに旋回する２重螺旋形状であり、前記発光管を前記仮想旋回軸上であってガラス管の端部側から見たときに、ガラス管の両端部が前記仮想旋回軸を通る線分上に略位置し、前記点灯ユニットは、前記回路を構成する電子部品と、当該電子部品を実装する基板とを備え、前記発光管の端部に設けられた各電極が、前記基板の略中央を挟んで対向する領域であって当該基板の周縁近傍の接続端子に接続されていると共に、共振コンデンサが基板上の前記接続端子近傍にリード線を介して接続されていることを特徴としている。【００１１】
この構成によれば、共振コンデンサの本体部を基板から遠ざけることができ、これによって、点灯時のコンデンサの温度を下げることができる。従って、例えば、基板近傍に実装した場合に耐熱性の点で問題があるコンデンサであっても、本構成にすることで使用することができる場合がある。
さらに、基板と共振コンデンサの本体部との接続にリード線を用いているので、基板に配線パターンを形成する必要が無くなり、基板上に配線パターンのスペースを確保する必要が無くなる。これにより結果的に基板の小型化を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係る電球形蛍光ランプの概略図である。
【図２】本実施の形態に係る発光管の概略図である。
【図３】点灯ユニットの回路図である。
【図４】点灯ユニットの斜視図である。
【図５】チョークコイルが実装されている側から点灯ユニットを見た平面図である。
【図６】放電路長と、発光管のインピーダンス値と管壁負荷との関係を示す図である。
【図７】インピーダンス値の異なる発光管を８１０（ｌｍ）となるように点灯させたときのチョークコイルの電流値とインダクタ値を示す図である。
【図８】１４０（℃）雰囲気中でのインダクタ値の変化特性を示す図である。
【符号の説明】
【００１３】
１    電球形蛍光ランプ
３    発光管
７    点灯ユニット
１３    ガラス管
５１    整流・平滑回路
５３    インバータ回路
５５    共振回路
Ｃ１，Ｃ２    平滑コンデンサ
Ｃ３，Ｃ４    結合コンデンサ
Ｃ５    共振コンデンサ
Ｌ１    チョークコイル
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る電球形蛍光ランプの概略図である。なお、図１では、ランプ内部の様子が分かるように、グローブ、ケース等の一部を切り欠いている。
ランプ１は、図１に示すように、発光管３と、発光管３を保持する保持部材５と、保持部材５における発光管３が位置する側と反対側に装着され且つ発光管３を発光（点灯）させるための点灯ユニット７と、点灯ユニット７を内部に収納すると共に口金８を有し且つ保持部材５に取着されているケース９と、発光管３を内部に収納するようにその開口部分が保持部材５或いはケース９に固着されているグローブ１１とを備える。【００１５】
発光管３は、後述するが、屈曲し且つ内部に放電空間を有するガラス管１３と、放電空間の端部に相当するガラス管１３の両端部に封着された電極とを備える。なお、ガラス管１３の端部に電極が封着されることにより、封止されたガラス管１３の内部に放電空間が形成される。また、発光管３は図１に示すような２重螺旋形状をしている。
保持部材５は、周壁１５と、その一端を塞ぐ端壁１７とを備え、一端が塞がった筒状をしている。端壁１７には、発光管３の端部３ａ，３ｂ（図２参照）を保持部材５の内部に受け入れるための受入口が形成されている。【００１６】
発光管３の保持は、保持部材５の受入口から発光管３の端部３ａ，３ｂを内部に受け入れ、この状態で、発光管３の端部３ｂが固着剤（例えばシリコーン）１２により保持部材５の内面に固着されることで行われる。図１では、図面作成上、発光管の端部３ｂ側の固着剤１２だけを示している。
点灯ユニット７は、コンデンサ、チョークコイル等の複数の電子部品から構成されたシリーズインバータ方式であって、これらの電子部品を実装する基板２１が保持部材５の他端側（端壁１７と反対側）に取着されている。なお、点灯ユニット７については後述する。【００１７】
基板２１の保持部材５への取着は、ここでは端壁１７から保持部材５の軸心と平行な方向に周壁１５に沿って延出する複数の係止腕１５ａが基板２１の周縁に係合することで行われる。なお、係止腕１５ａは、ここでは、周壁１５の周方向に等間隔をおいて、例えば２個設けられている。
ケース９は、例えばコーン状をしており、大径部側に発光管３が取着された保持部材５が、また、小径部側にねじ込み型の口金２３、例えばＥ２６形がそれぞれ設けられる。【００１８】
ケース９と保持部材５との取着は、保持部材５の周壁１５の外面に形成された係合突部１５ｂが、ケース９の内周面に形成された係止凹部９ｄに係合することで行われる。なお、係合突部１５ｂ及び係止凹部９ｄは、ケース９或いは保持部材５にその周方向に等間隔を置いて複数個、例えば４個形成されている。この係合突部と係合凹部の関係は、ケースと保持部材とに設けられていれば良く、例えば、係合突部がケースに、係合凹部が保持部材に設けられていても良い。【００１９】
グローブ１１は、ここでは、例えばＡ形が利用され、グローブ１１の開口側の端部１１ａが、ケース９と保持部材５との間の隙間に挿入された状態で、当該隙間に充填されている固着剤２５、例えばシリコーンによりケース９及び保持部材５に固着されている。
グローブ１１の底（図１では下端部であり、開口と反対側の端部に相当する部位である。）１１ｂには、発光管３の先端部（この先端部は点灯時に最冷点箇所となる部分である。）３ｃと熱的に連結する熱連結部材２７が設けられている。この熱連結部材２７は、発光管３が点灯した際の熱をグローブ１１に伝えて、発光管３の温度を下げるためのものである。【００２０】
これは、発光管３から発せられる発光光束は、発光管３最冷点箇所の温度によって変化し、最冷点箇所の温度が所定温度になったときに発光光束が最高になる。従って、高効率のランプを得るために、発光管３の最冷点箇所の点灯時の温度を所定温度になるように発光管３の温度を調整しているのである。また、発光管３の最冷点箇所の温度をさらに下げるために、発光管３のグローブ１１との結合部には、図１に示すように凸部が形成されている。【００２１】
なお、グローブ１１の内表面には、例えば炭酸カルシウムを主成分とする拡散膜２８が塗布されている。
＜発光管＞  
図２は、本実施の形態に係る発光管の概略図である。なお、発光管３の内部の様子が分かるように、ガラス管１３の一部を切り欠いている。【００２２】
発光管３は、ガラス管１３を湾曲させてなる発光管本体３１と、この発光管本体３１の端部３ａ，３ｂに封着された電極３３，３４とを備える。
発光管本体３１は、１本のガラス管１３がその中央部１３ａから端部（発光管本体３１の端部３ａ，３ｂに相当する。）までの少なくとも１つ領域（ここでは２領域である。）が仮想旋回軸Ａの周りをＢ方向にそれぞれ旋回する２重螺旋形状をしている。また、発光管３を仮想旋回軸Ａ上であって発光管の端部３ａ，３ｂ側から見たときに、発光管３の各端部３ａ，３ｂが、仮想旋回軸Ａを挟んで対向する状態で仮想旋回軸Ａを通る直線（線分）上に略位置している。【００２３】
仮想旋回軸Ａの周りを旋回する旋回数は、ランプの仕様（定格電力等）により決定される。発光管本体３１の端部３ａ，３ｂに近い部分に相当するガラス管１３は、仮想旋回軸Ａの延伸する方向に隣合うガラス管１３との隙間が広くなるように旋回している。
この発光管本体３１（ガラス管１３）の内面には蛍光体層３５が形成されている。この蛍光体層３５は、１又は複数種類の蛍光体、例えば希土類の蛍光体を含んでいる。また、発光管本体３１の内部には、発光物質である水銀や、緩衝ガスとして希ガス等が封入されている。【００２４】
電極３３，３４は、図２に示すように、フィラメントコイル４１，４２と、このフィラメントコイル４１，４２を架持する（架設した状態に保持する）一対のリード線４３，４４，４５，４６とからなり、一対のリード線４３，４４及びリード線４５，４６がビーズガラス４７，４８により保持（ビーズガラスタイプ）されている。
電極３３は、図２に示すように、フィラメントコイル４１と、このフィラメントコイル４１を架持する（架設した状態に保持する）一対のリード線４３，４４とからなり、一対のリード線４３，４４がビーズガラス４７により保持（ビーズガラスタイプ）されている。同様に、電極３４も、同様に、フィラメントコイル４２と、このフィラメントコイル４２を架持する一対のリード線４５，４６とからなり、一対のリード線４５，４６がビーズガラス４８により保持されている。【００２５】
発光管本体３１の端部３ａには、図２に示すように、電極３３と共に、発光管本体３１の内部を排気するための排気管４９が封着されている。この排気管４９は、発光管本体３１内の排気、水銀、希ガス等を封入した後に、発光管本体３１の外部に位置する端部がチップオフ封止される。
上記構成の発光管３は、発光管に印加する電力（以下、「発光管電力」ともいう。）が９（Ｗ）の際のインピーダンス値が、１（ｋΩ）〜３（ｋΩ）の範囲内に、ランプ入力時の管壁負荷が０．０７（Ｗ／ｃｍ２）〜０．１０（Ｗ／ｃｍ２）の範囲内に設定されている。また、発光管３を構成するガラス管１７の外径は、５．５（ｍｍ）〜８．５（ｍｍ）の範囲内にある。【００２６】
＜点灯ユニット＞
１．回路構成
図３は、点灯ユニットの回路図である。
点灯ユニット７は、主に、整流・平滑回路５１、インバータ回路５３、共振回路５５、駆動回路５７から構成されている。なお、整流・平滑回路は、整流機能と平滑機能を有する回路であり、そのうちの、整流機能を有する回路を整流回路としても良いし、平滑機能を有する回路を平滑回路としても良い。【００２７】
整流・平滑回路５１は、商用低周波交流を整流、平滑して直流に変換して出力するものであり、口金８を介して商用電源に接続されている。整流・平滑回路５１は、２個のダイオードブリッジＤ１，Ｄ２及び２個の平滑コンデンサＣ１，Ｃ２から構成されている（所謂、倍電圧整流回路である。）。
なお、点灯ユニット７は、倍電圧方式の整流回路を採用しているため、整流・平滑回路５１の出力電圧は、入力電圧（実効値）の約２．６倍となる。例えば、商用電源の電圧（実効値）が１００（Ｖ）であれば、整流・平滑回路５１の出力電圧は約２６０（Ｖ）となる。【００２８】
インバータ回路５３は、１対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、２個の結合コンデンサＣ３，Ｃ４とで構成される、所謂ハーフブリッジタイプである。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、駆動回路５７により交互にオン・オフされ、これにより整流・平滑回路５１からの出力から高周波電力を得る。なお、得られた高周波電力は発光管３の電極３３，３４に印加される。【００２９】
共振回路５５は、電極３３，３４（フィラメントコイル４１，４２）に予熱電流を流すとともに、当該電極３３，３４間の電圧を増大させる機能を有し、チョークコイルＬ１と共振コンデンサＣ５とが直列接続されて構成されている。
次に、各回路を構成する電子部品の接続について説明する。
整流・平滑回路５１は、２個の平滑コンデンサＣ１、Ｃ２同士が、そしてダイオードＤ１，Ｄ２同士がそれぞれ直列に接続され、口金８に接続する一方の端子は、ダイオードＤ１のアノードに接続され、口金８に接続する他方の端子は、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点に接続されている。【００３０】
ダイオードＤ１，Ｄ２は同じ方向性に直列接続され、ダイオードＤ１のカソードが平滑コンデンサＣ１と接続され、ダイオードＤ２のアノードが平滑コンデンサＣ２に接続されている。
インバータ回路５３は、整流・平滑回路５１の出力側である２個の平滑コンデンサＣ１，Ｃ２が直列接続された両端に、ノイズ除去を目的としたインダクタＬ２と、２個の結合コンデンサＣ３，Ｃ４とが直列に接続され、直列接続の２個の結合コンデンサＣ３，Ｃ４の両端に、直列接続する２個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が並列に接続されている。【００３１】
結合コンデンサＣ３，Ｃ４の接続点とスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点との間には、発光管３と共振回路５５とが直列接続されている。なお、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、例えば、電解効果トランジスタ等が利用され、当該電解効果トランジスタのベースが駆動回路５７と接続され、所定周波数でオン・オフされる。
共振回路５５を構成するチョークコイルＬ１は、発光管３の一方の電極３４と、２個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点との間に接続され、また、共振コンデンサＣ５は、発光管３の電極３３，３４間に接続されている。【００３２】
２．電子部品の配置
図４は点灯ユニットの斜視図であり、図５は点灯ユニットをチョークコイルが実装されている側から見た平面図である。
点灯ユニット７の各電子部品は、図４及び図５に示すように、基板２１の１主面の略中央位置にチョークコイルＬ１が配されている。ここで、基板２１における口金８側の主面を基板２１の表面とし、発光管３が位置する側の主面を裏面とする。チョークコイルＬ１は、リード線が本体部から延出しており、このリード線の延出端が基板２１を貫通してその裏面に形成された配線パターンに半田接続されている。【００３３】
平滑コンデンサＣ１，Ｃ２は、本体部Ｃ１ａ，Ｃ２ａがチョークコイルＬ１の上方に位置するように配されている。このように平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の本体部Ｃ１ａ，Ｃ２ａをチョークコイルＬ１の上方に配置すると、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の本体部Ｃ１ａ，Ｃ２ａが、図１に示すように、口金８の内部に位置する。
平滑コンデンサＣ１，Ｃ２は、図４及び図５に示すように、一対のリード線が本体部Ｃ１ａ，Ｃ２ａからそれぞれ延出しており、このリード線の延出端が基板２１を貫通してその裏面に形成された配線パターンに半田接続されている。【００３４】
共振コンデンサＣ５は、本体部Ｃ５ａがチョークコイルＬ１の上方であって平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の本体部Ｃ１ａ，Ｃ２ａに近接する状態で配されている。共振コンデンサＣ５のリード線Ｃ５ｂ，Ｃ５ｃは、図５に示すように、基板７に設けられた発光管接続用の端子６１，６３及び端子６５，６７の近傍で基板７の貫通孔を挿通して裏面の配線パターンに半田接続されている。【００３５】
一方、チョークコイルＬ１の近傍には、集積回路ＩＣが配されている。当該集積回路ＩＣは、図３に示すスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２等が組み込まれている。集積回路ＩＣは、リード挿入型であり、リード線が基板を貫通して基板７の裏面の配線パターンに接続されている。
基板２１は、図５に示すように、発光管３の電極３３との接続用の接続端子６１，６３を基板２１の周縁近傍の領域Ｘ内に、そして電極３４との接続用の接続端子６５，６７をその周縁近傍に領域Ｙ内にそれぞれ備える。ここで、領域Ｘと領域Ｙとは、基板２１の略中央位置Ｏを挟んで対向している。【００３６】
このように位置関係で接続端子６１，６３，６５，６７が基板２１に設けられているので、発光管３の端部３ａ，３ｂから延出するリード線４３，４４，４５，４６をそのまま引き伸ばして、基板２１の周縁で折り返して、接続端子６１，６３，６５，６７に接続できる。これにより、リード線４３，４４同士、リード線４５，４６同士が絡むのを防止できると共に、リード線４３，４４，４５，４６を短くできる。【００３７】
なお、領域Ｘ、Ｙ内には、電極３３，３４のリード線４３，４４，４５，４６用の接続端子６１，６３，６５，６７が設けられているだけでなく、共振コンデンサＣ５のリード線Ｃ５ｂ，Ｃ５ｃの接続部も設けられている。
３．実施例
（１）ランプ
ランプ１は、電球６０Ｗと同等の光束（８１０（ｌｍ））を発するランプであり、定格電力が１０（Ｗ）に設定されている。なお、点灯ユニット７の回路効率は約９０（％）であるので、発光管３への管入力は９（Ｗ）に設定されたことになる。【００３８】
ランプ１の全長Ｌ１（図１参照）は、１１０（ｍｍ）で電球と同じであり、また、ランプ（グローブ）の最大外径Ｄ１（図１参）が５５（ｍｍ）で電球と同じである。つまり、本ランプ１は電球と略同じ大きさをしている。また、このランプ１から発せられる光束は、８２０（ｌｍ）であり、電球よりも明るく、そしてランプ効率が８２．０（ｌｍ／Ｗ）である（当該特性値は、１０本のランプの平均値である。）。【００３９】
従背技術で説明した従来のランプは、定格電力１２（Ｗ）で光束が８１０（ｌｍ）及びランプ効率が６７．５（ｌｍ／Ｗ）であり、本発明に係るランプ１では、ランプ効率が従来のランプに対して１．２倍向上している。
なお、外管バルブ２２の内表面の拡散膜２８の透過率は９７（％）である。
（２）発光管
発光管３は、外径が７．５（ｍｍ）、内径が６．６（ｍｍ）のガラス管１３を用い、電極間距離を４８０（ｍｍ）に設定している。ガラス管１３が仮想旋回軸Ａの周りを旋回している巻層数は、ガラス管１３の中央部から各端部までの２領域を合計すると約５．３回となる。なお、ガラス管１３の寸法は、その中央部である折り返し部では、製造上、上記寸法よりも太くなってしまうが、本発明でのガラス管の寸法等は、ガラス管の中央部を除いた領域での寸法を指す。【００４０】
螺旋形状の発光管本体３１の外周径が３６．５（ｍｍ）で全長（高さ）が６６（ｍｍ）である。このとき、発光管３の管壁負荷は、約０．０９（Ｗ／ｃｍ２）で、そのインピーダンス値は２．０（ｋΩ）である。
参考までに、本実施例での発光管を用いて、発光管のインピーダンス値が１．０（ｋΩ）〜３．０（ｋΩ）の範囲で電球６０Ｗと略同等の明るさが得られるのは、発光管電力を８．５（Ｗ）〜１０（Ｗ）に設定した場合である。【００４１】
蛍光体層３５に含まれる蛍光体は、３種類の発光色（赤、緑、青）の蛍光体である。赤発光色の蛍光体はＹ２Ｏ３：Ｅｕ、緑発光色の蛍光体はＬａＰＯ４：Ｃｅで、青発光色の蛍光体はＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ，Ｍｎである。
発光管３内には、水銀（Ｈｇ）が約５（ｍｇ）と、緩衝ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスが約５５０（Ｐａ）で封入されている。なお、緩衝ガスとして、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）或いはアルゴンを含めた混合希ガスを封入してもよい。【００４２】
電極３３，３４のフィラメントコイル４１，４２には、タングステン材料が利用され、ＢａＯ−ＣａＯ−ＳｒＯを主成分とする電子放射物質が充填されている。
（３）点灯ユニット
整流・平滑回路（倍電圧整流回路）５１を構成する平滑コンデンサＣ１，Ｃ２は、リード線付アルミ電解コンデンサが用いられる。当該平滑コンデンサの仕様は、例えば、定格容量１１（μＦ）、定格電圧１６０（Ｖ）である。【００４３】
この平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の本体部Ｃ１ａ，Ｃ２ａの外径は、７（ｍｍ）〜８（ｍｍ）であり、この２つの平滑コンデンサＣ１，Ｃ２を本体部Ｃ１ａ，Ｃ２ａの外周同士を接触させた状態では、Ｅ２６形の口金８の内部に挿入できる大きさである。
なお、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２として、外径７（ｍｍ）〜８（ｍｍ）のものを利用することで、全波型の整流回路を備えた従来の点灯ユニットと略同じ大きさにすることができる。【００４４】
また、結合コンデンサＣ３，Ｃ４には、積層チップセラミックコンデンサが用いられており、当該コンデンサの仕様は、例えば定格容量１００（ｎＦ）、定格電圧２５０（Ｖ）であり、基板２１の裏面に実装されている。
駆動回路５７により決定するトランジスタのスイッチング周波数Ｆｍは、チョークコイルＬ１と共振コンデンサＣ５により決定される共振周波数をＦｒとすると、
０．９×Ｆｒ  ≦  Ｆｍ  ≦  １．１×Ｆｒ
の関係を満たすように設定されている。【００４５】
これは、共振周波数Ｆｒに比して、スイッチング周波数Ｆｍを大きくすると、発光管３の両端に印加している共振電圧が下がるが、スイッチング周波数Ｆｍが、共振周波数Ｆｒの１．１倍よりも大きくなると、発光管３の点灯を維持できなくなる場合が生じる。逆に、スイッチング周波数Ｆｍを小さくするとオン・オフのスイッチングがハードスイッチングとなり、共振周波数Ｆｒの０．９倍よりも小さくなるとトランジスタに急峻な異常電流が流れ損失が大きくなるためである。【００４６】
チョークコイルＬ１は、鉄心に巻回される素線として、断面形状が略円形の直径０．１８（ｍｍ）の絶縁加工が施された銅線を利用している。チョークコイルＬ１のインダクタ値は、３．９（ｍＨ）である。チョークコイルＬ１の全体形状は、四角柱状をし、その高さが１１（ｍｍ）で、四角形の１辺が約１４（ｍｍ）である。
また、共振コンデンサＣ５は、本体の損失（本体部内の損失に起因する損失であり、以下単に「損失」という。）の低いＰＰフィルムコンデンサを利用している。この共振コンデンサＣ５の仕様は、例えば、定格容量１．８（ｎＦ）、定格電圧８００（Ｖ）である。【００４７】
なお、ここで説明した電子部品の仕様は、発光管のインピーダンス値が２．０（ｋΩ）の場合であり、発光管のインピーダンスが変われば、当然電子部品の具体的仕様も変わる。
＜考察＞
１．ランプ効率とチョークコイルの大きさ
発明者らは、省電力化について検討を行った。省電力化の目標は、電球６０Ｗ品の代替品を対象とした、定格電力１０（Ｗ）の電球形蛍光ランプの実現とした。ここで、点灯ユニットの変換効率はおよそ９０（％）であるので、発光管に印加される電力（以下、「発光管電力Ｗｌａ」という。）を９（Ｗ）一定にして、各種の実験を行った。【００４８】
（１）放電路長の変化について
まず、発明者らは、発光管の管壁負荷を低減させることで、ランプ効率を向上させる検討を行った。具体的には、発光管を構成するガラス管の径を一定（内径が６．６ｍｍ）にして、放電路長（放電空間内の電極間距離）を３８０（ｍｍ）〜６８０（ｍｍ）に変化させた１０種類の発光管を製作し、各放電路長の発光管のインピーダンス値を測定した、なお、管壁負荷は計算により求めた。【００４９】
図６は、放電路長と、発光管のインピーダンス値と管壁負荷との関係を示す図である。
図６から、放電路長が長くなるに従って発光管のインピーダンス値が上昇しているのが分かり、また、発光管電力及びガラス管の内径が一定であることから、当然放電路長が長くなると管壁負荷は減少する。
（２）発光管のインピーダンス値とチョークコイルのインダクタ値・電流値
次に上記の放電路長の異なる発光管を用いて、発光管電力を９（Ｗ）で一定に保った状態で、発光光束が電球６０Ｗの発光光束と同じ８１０（ｌｍ）となるように、発光管に流れる電流と、チョークコイルのインダクタ値を調整・設定した。【００５０】
なお、チョークコイルＬ１は、発光管３に直列に接続しているため、発光管３に流れる電流と、チョークコイルＬ１に流れる電流とは略等しく、以下、発光管に流れる電流も、チョークコイルの電流として説明する。
ここで、発明者らの検討により、放電路長を長くすることで発光管のインピーダンス値が上昇し、この上昇に伴ってチョークコイルのインダクタ値が大きくなり、結果的に、チョークコイルが大型化することがわかった。【００５１】
なお、従来の全波整流回路とハーフブリッジのインバータ回路を備えた点灯ユニットと、従来の発光管（インピーダンス値は約５００（Ω）である。）を用いて、発光管電力を約１１（Ｗ）から９（Ｗ）に設定しただけで、発光管の電圧Ｖｌａが従来の点灯ユニットで点灯維持できる範囲を超えてしまい、チョークコイルの大きさに寄らず点灯が困難となった。【００５２】
そこで、発明者らは、平滑コンデンサを１つ用いた整流・平滑回路を有する従来の点灯ユニットから、発光管電流をもっと小さくするために、倍電圧整流回路を備えた本発明に係る点灯ユニットに切り換えて検討を進めた。
図７は、インピーダンス値の異なる発光管を８１０（ｌｍ）となるように点灯させたときのチョークコイルの電流値とインダクタ値を示す図である。【００５３】
なお、チョークコイルの電流値及びインダクタ値の測定は、倍電圧整流回路を有する点灯ユニットを利用して発光管電力を９（Ｗ）と一定にし、発光管の電気特性が安定した時の、発光管のインピーダンス値、チョークコイルのインダクタ値及び電流（発光管予熱時、一時的に電流値が上昇する場合を含む）を測定している。
図７から、発光管のインピーダンス値が上昇するに従って、チョークコイルの電流値が低下し、インダクタ値が上昇しているのが分かる。【００５４】
ここで、発明者らは、チョークコイルを構成する素線を細径化してチョークコイルの小型化を検討した。その結果、図７において、発光管のインピーダンス値が１０００（Ω）から３０００（Ω）までの範囲では、従来の点灯ユニットで使用したチョークコイルと同等或いは従来品よりも小型化できることが判明した。
なお、発光管のインピーダンス値が１０００（Ω）より小でも、チョークコイルを小型化できるが、逆にチョークコイルの電流が大きくなり、素線が断線する問題が生じた。【００５５】
以上のことから、発光管の管壁負荷を減少させて発光効率の向上を図る場合には、発光管のインピーダンス値が１（ｋΩ）〜３（ｋΩ）の範囲内であれば、チョークコイルの素線の細線化により、チョークコイルを従来と略同じ大きさにできることが判明した。
より具体的に説明すると、チョークコイルの素線の断面形状が円形状の場合、その径が、０．０１（ｍｍ）〜０．２０（ｍｍ）の範囲にあれば良い。これは、外径が０．０１（ｍｍ）より細くなると点灯時に素線が断線し、外径が０．２（ｍｍ）よりも太くなるとチョークコイルの小型化を図ることができないからである。【００５６】
なお、素線の断面形状は、円形状に限定するものでなく、他の形状、例えば、三角形状、四角形状等の多角形状、或いは楕円形状等であっても良い。この場合、素線は、その断面積により規定することができ、具体的には、素線の断面積が０．０２（ｍｍ２）〜０．０３（ｍｍ２）の範囲内にあれば良い。
（３）実使用について
次に、ランプの実使用を考慮すると、ランプ点灯時に、チョークコイルのインダクタの変化が大きくなると、点灯ユニットを構成する電子部品に過電流が流れ、誤作動等が発生するおそれがある。【００５７】
そこで、図６で示した、素線の細線化を図ることで従来の大きさにすることができるインダクタ値のチョークコイル（発光管のインピーダンス値が１（ｋΩ）〜３（ｋΩ）の範囲に対応し、素線径を０．０１（ｍｍ）〜０．０２（ｍｍ）の範囲にあるチョークコイルであり、以下、これらのチョークコイルを「検討用チョークコイル」という。）を用い、実使用に近い条件で、インダクタ値の変化率を測定した。【００５８】
なお、ここでの実使用に近い条件は、従来品のチョークコイルの温度に基づいている。具体的には、電源電圧１００（Ｖ）／６０（Ｈｚ）、雰囲気温度４０（℃）、ランプの温度が上昇しやすい器具（照明装置）を用いて従来のランプを点灯させた環境下で、チョークコイルの温度が１４０（℃）であった。つまり、ランプ点灯時におけるチョークコイルの最高温度が１４０（℃）である。【００５９】
従って、実使用を考慮して、１４０（℃）雰囲気中で、検討用チョークコイルに電流を流し、そのときのインダクタ値の変化率を測定した。
図８は、１４０（℃）雰囲気中でのインダクタ値の変化特性を示す図である。
なお、図８では、電流値が０（Ａｒｍｓ）の場合のインダクタ値を１００とし、この値を基準に電流値を変化させたときのインダクタ値の比を示している（このため、図８では、縦軸をインダクタ維持率としている。）。【００６０】
図８に示す特性は、インダクタ値が、３．０（ｍＨ）、３．９（ｍＨ）、４．４（ｍＨ）、４．６５（ｍＨ）の４種類であり、全てのチョークコイル（インダクタ値）において、電流値を上げていくと、所定の電流値で急激にインダクタ値が変化している（インダクタ値を維持できなくなっている。）。
そして、インダクタ値の小さいチョークコイルほど、インダクタ値の変化が急激に変化するときの所定の電流値が高くなっている。つまり、インダクタ値の小さいチョークコイルほど、インダクタ維持率と電流値の特性曲線が、電流値が大きい側に位置している。【００６１】
ここで、発明者らは、従来からチョークコイルのインダクタ値の維持率は、１４０（℃）の雰囲気中でも９０（％）以上としているので、今回も、維持率が９０（％）以上のものを合格品として評価した。
具体的に、インダクタ値が４．６５（ｍＨ）のチョークコイルを例にして説明すると、図７において、発光管のインピーダンス値が約３５００（Ω）の際のインダクタ値が４．６５（ｍＨ）のチョークコイルを用いて試験した結果が、図８の「×」である。【００６２】
このチョークコイルを用いてランプを８１０（ｌｍ）で点灯させるには、図７に示すように、チョークコイルに０．２７４（Ａｒｍｓ）の電流を流す必要があり、この０．２７４（Ａｒｍｓ）の電流を１４０（℃）雰囲気中でチョークコイルに流したときのインダクタ値の維持率が９０（％）以上か否かで判定している。図８では、インダクタ値が４．６５（ｍＨ）では、維持率が９０（％）を下回っている。【００６３】
次に、インダクタ値が４．４（ｍＨ）のチョークコイルを例にして説明する。図７において、発光管のインピーダンス値が約３０００（Ω）の際のインダクタ値が４．４（ｍＨ）のチョークコイルを用いて試験した結果が、図８の「△」である。
このチョークコイルを用いてランプを８１０（ｌｍ）で点灯させるには、図７に示すように、チョークコイルに０．２７４（Ａｒｍｓ）の電流を流す必要がある。一方、図８より、１４０（℃）雰囲気中でチョークコイルに流したときのインダクタ値の維持率が９０（％）より小となるのが、約０．３１（Ａｒｍｓ）である。従って、インダクタ値が４．４（ｍＨ）では、１４０（℃）雰囲気中でチョークコイルに０．２７４（Ａｒｍｓ）の電流が流れても、インダクタ値の維持率が９０（％）以上であり、合格となる。【００６４】
以上のことから、チョークコイルの大きさを従来品より大きくせずに、１４０（℃）雰囲気中でもインダクタ値が９０（％）以上となるインダクタ値の範囲は３．０（ｍＨ）〜４．４（ｍＨ）となる。そして、インダクタ値がこの範囲である時の、発光管のインピーダンス値は図７より１．０（ｋΩ）〜３．０（ｋΩ）となる。
２．その他の電子部品等
平滑コンデンサと同様に共振コンデンサも体積の大きな電子部品であり、点灯ユニットの大きさを現状以下に保つ為には、その形状、大きさ、配置等も重要である。共振コンデンサとしては、リード線付きのものとして、その材質にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用いたものや、ＰＰ(ポリプロピレン)フィルムを用いたものが既に実用化されている。【００６５】
しかしながら、本発明における検討は、ＰＥＴフィルム製のコンデンサに比べて、損失の低いＰＰフィルムを用いたリード線付きフィルムコンデンサを用いた。
これは、実施の形態で説明したような、放電路長が従来に比べて長い発光管を採用した場合、発光管と並列に接続される共振コンデンサの損失により、放電路長を長くすることで生じる発光効率の向上分が相殺されるのを防ぐためである。【００６６】
しかし、ＰＰフィルムコンデンサは、耐熱温度が１２５（℃）と低いため、基板のすぐ上（本体部が基板の主面に近接する場合）には配置が困難であった。
そこで、発明者らは、ＰＰフィルムコンデンサを利用できる方法について検討した結果、リード線付のコンデンサを用いてコンデンサの本体部を基板から離すことにより、コンデンサ本体の過度な温度上昇を防止できることを見出した。【００６７】
特に、口金内に、外径７（ｍｍ）〜８（ｍｍ）である平滑コンデンサを配置したところ、空間的な余裕がまだあり、その隙間に共振コンデンサの本体部を配置して、点灯ユニットの小型化及びＰＰフィルムコンデンサの耐熱に対する課題を共に解決した。なお、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２及び共振コンデンサＣ５が口金８内に収納されている状態とは、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２及び共振コンデンサＣ５のリード線を除く本体部の基板７側の端面が、ランプとして組み立てられた状態で、口金８の基板７側の端面よりも、基板７から遠く離れている状態をいい、これによりケース9内の空間を小さくできる効果が得られる。【００６８】
さらに、共振コンデンサにリード線付きコンデンサを用いたため、図４及び図５に示すように、コンデンサと基板（電極につながる配線パターン）との接続位置（コンデンサＣ５のリード線Ｃ５ｃ，Ｃ５ｄと基板の接続位置）を、発光管と基板とを接続する接続端子６１，６３，６５，６７に近づけることができ、基板上の配線パターンにおけるこの間の配線を短くできる。【００６９】
具体的には、図５に示すように、基板の平面視において基板２１の略中央に相当する中央位置Ｏを通る２本の仮想線Ｘ１，Ｘ２から構成される扇状領域Ｘ内に、共振コンデンサＣ５のリード線Ｃ５ｃを基板２１に接続する位置と、発光管（電極）のリード線を基板２１に接続するための接続端子６１，６３とが位置するようにしている。
同様に、基板の平面視において基板２１の中央位置Ｏを通る２本の線Ｙ１，Ｙ２から仮想構成される扇状領域Ｙ内に、共振コンデンサＣ５のリード線Ｃ５ｂを基板２１に接続する位置と、発光管（電極）のリード線を基板２１に接続するための接続端子６５，６７とが位置するようにしている。【００７０】
そして、扇状領域Ｘと扇状領域Ｙは、基板２１の中央位置Ｏを挟んで対向する位置にある。特に、扇形状を構成する２直線Ｘ１，Ｘ２の頂角をα、同じく扇形状を構成する２直線Ｙ１，Ｙ２の頂角をβとするとき、α＋β≦９０（°）の範囲であるときには、共振コンデンサＣ５の接続のためだけに基板２１の表面に設けられた配線パターンを除去することができるため、その分基板の径を小さくできる。【００７１】
さらに、今回、２重螺旋形状の発光管３を有し、発光管３の端部３ａ，３ｂに設けられた各電極３３，３４が、基板２１の略中央位置Ｏを挟んで対向する領域（扇状領域Ｘ，Ｙ）であって当該基板２１の周縁近傍の接続端子６１，６３，６５，６７に接続されている場合、点灯ユニット７の共振コンデンサＣ５として、リード線付ＰＰフィルムコンデンサを使用したが、発光管と基板との接続点が基板の略中央を挟んで対向しない場合には、共振コンデンサ（のみ）用の配線パターンを必要としないため、ＰＰフィルムコンデンサと同程度以下の損失を有し、比較的耐熱温度の高い積層チップセラミックコンデンサに置き換えることも可能である。【００７２】
また対向する箇所で接続される場合であって、積層チップフィルムコンデンサを使用し
て共振コンデンサの接続のみに必要なパターンが生じた場合でも、ＰＰコンデンサの代わりにその他の部品を口金に挿入すれば、同じく基板面積が大きくなるのを防止できる。
＜その他＞
上記実施の形態では、発光管の形状は２重螺旋形状をしていたが、他の形状であっても良い。例えば、「Ｕ」字状に屈曲させた１本のガラス管を複数本（３本、４本等）連結させた形状や、１重螺旋形状であっても良い。この場合でも、発光管のインピーダンス値は、発光管の入力電力が９（Ｗ）に設定されたときに、１．０（ｋΩ）〜３．０（ｋΩ）の範囲内あれば、実施の形態で説明したように、チョークコイルの大型化を招かずに、ランプ効率を向上させることができる。【００７３】
なお、例えば、発光管として、「Ｕ」字状に屈曲させた１本のガラス管を複数本（３本、４本等）連結させた形状を採用した場合、発光管の端部（放電空間の端部に対応するガラス管の端部）に設けられる電極は、実施の形態で説明した、発光管の形状として２重螺旋形状を採用した場合の電極位置よりも、近接することになる。
このような場合、例えば、共振コンデンサに、結合コンデンサで使用したセラミックチップコンデンサを利用することもできる。セラミックチップコンデンサは、ＰＰフィルムコンデンサに比べて耐熱性が高く、基板に直接実装することもできる。また、このセラミックチップコンデンサは、ＰＰフィルムコンデンサに比べて小さく、基板に直接実装しても基板自体が大きくなることもない。【００７４】
また、本実施の形態は、商業電源が１００（Ｖ）を想定したものであり、当然商業電源が１１０（Ｖ）の場合は、当然、発光管のインピーダンス値、チョークコイルの電流値やインダクタ値等が変わり、チョークコイルの素線の断面積等が、本発明の範囲から外れる場合も生じ得るが、この場合、上記で説明した方法で適宜決定できる。
最後に、本明細書中にて、Ａ〜Ｂ等の記載により範囲を規定している場合は、Ａ及びＢの数値は含まれるとする。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、大型化することなく、高効率を得ることができ電球形蛍光ランプに利用できる。
【図１】
2008018558.tif 000003
【図２】
2008018558.tif 000004
【図３】
2008018558.tif 000005
【図４】
2008018558.tif 000006
【図５】
2008018558.tif 000007
【図６】
2008018558.tif 000008
【図７】
2008018558.tif 000009
【図８】
2008018558.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月11日(2008.12.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定常点灯時のインピーダンス値が１．０ｋΩ〜３．０ｋΩの範囲内に設定された発光管と、前記発光管を６０Ｗ形一般電球と略同等の明るさで点灯させる点灯ユニットとを備える電球形蛍光ランプであって、
前記点灯ユニットは、倍電圧整流回路と、当該倍電圧整流回路からの出力をスイッチングして前記発光管に高周波電力を印加するインバータ回路と、前記発光管に直列接続されたチョークコイルを用いた共振回路とを有し、
前記チョークコイルは、断面積が０．０２ｍｍ２〜０．０３ｍｍ２の範囲内の銅線が巻回されてなる
ことを特徴とする電球形蛍光ランプ。
【請求項２】
前記インバータ回路は、ハーフブリッジタイプである
ことを特徴とする請求項１に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項３】
前記発光管は、１本のガラス管の中央部から両端までの２領域が仮想旋回軸周りに旋回する２重螺旋形状であり、
前記発光管を前記仮想旋回軸上であってガラス管の端部側から見たときに、ガラス管の両端部が前記仮想旋回軸を通る線分上に略位置し、
前記点灯ユニットは、前記回路を構成する電子部品と、当該電子部品を実装する基板とを備え、
前記発光管の端部に設けられた各電極が、前記基板の略中央を挟んで対向する領域であって当該基板の周縁近傍の接続端子に接続されていると共に、共振コンデンサが基板上の前記接続端子近傍にリード線を介して接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項４】
前記発光管は、１本のガラス管の中央部から両端までの２領域が仮想旋回軸周りに旋回する２重螺旋形状であり、
前記発光管を前記仮想旋回軸上であってガラス管の端部側から見たときに、ガラス管の両端部が前記仮想旋回軸を通る線分上に略位置し、
前記点灯ユニットは、前記回路を構成する電子部品と、当該電子部品を実装する基板とを備え、
前記発光管の端部に設けられた各電極が、前記基板の略中央を挟んで対向する領域であって当該基板の周縁近傍の接続端子に接続されていると共に、共振コンデンサが基板上の前記接続端子近傍にリード線を介して接続されている
ことを特徴とする請求項２に記載の電球形蛍光ランプ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電球６０Ｗを代替する省エネ光源である電球形蛍光ランプの構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般電球（以下、「電球」という。）の代替として省エネが期待される電球形蛍光ランプ（以下、「ランプ」という。）は、着実に小形化してきており、例えば、電球６０Ｗの代替用として、既に電球と略同等の大きさ（全長１１０（ｍｍ）、最大外径５５（ｍｍ））の製品が実用化されている(例えば、特許文献１参照)。
当該ランプの構成を簡単に説明する（このランプを「従来のランプ」とする。）。従来のランプは、発光管を構成するガラス管を細長くすると共に、発光管の形状を２重螺旋形状にすることで、発光管のコンパクト化を図っている。ここでいう「２重螺旋形状」とは、１本のガラス管の略中央部から端部までの２つの領域が、略一定の旋回半径で同一の仮想旋回軸周りを旋回する形状である。
【０００３】
一方、ランプ効率は、点灯時の発光管の温度により定まり、ある温度で効率がピークとなる特性を示す。発光管の温度、つまりガラス管の温度は、ガラス管の径により定まり、従来のランプは、点灯時のガラス管の温度が、ランプ効率が略最高となる温度と略一致するように、ガラス管の径が定められている。
また、点灯ユニットは、整流・平滑回路、共振回路、インバータ回路を備えている。整流回路は、例えば、４個のダイオードを備えた全波型であり、共振回路は、チョークコイルと共振コンデンサとを備える。インバータ回路は、例えば、整流回路からの出力をスイッチングするためのスイッチング素子（例えばトランジスタ）を備える。
【０００４】
これらの技術により、電球６０Ｗ代替用として実用化されたランプは、例えば、所謂Ａ形の外管バルブの外径（ランプの最大外径でもある。）が５５（ｍｍ）で、ランプ全長が１１０（ｍｍ）である。このサイズは電球と略同等である。そして、定格電力１２（Ｗ）で発光光束が８１０（ｌｍ）及び効率が６７．５（ｌｍ／Ｗ）という特性が得られている。
【０００５】
なお、電球６０Ｗのランプ特性は、発光光束が８１０（ｌｍ）、ランプ効率が１３．５（ｌｍ／Ｗ）である。
【特許文献１】特開２００３−２６３９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように従来のランプは、電球６０Ｗと同じ大きさで略同じ明るさを、電球よりも省電力で実現しているものの、地球温暖化等の環境に対する関心の高まりから、より一層の省電力化が継続的に求められている。
省電力化の要求に対して、発光管の管壁負荷を低くすれば、ランプ効率が向上することは知られている。そこで、発明者らは、ランプ効率を向上させるべく管壁負荷を低く、具体的には、発光管を構成するガラス管をさらに細長くしたランプを製作したところ、電球よりも大型化するという問題が生じた。
【０００７】
つまり、入力電力を一定とした場合に管壁負荷を低くすると、発光管のインピーダンス（発光管の電圧／発光管の電流）が管壁負荷の低下に対して略比例の関係で上昇し、これに伴ってチョークコイルのインダクタ値が上昇し、結果的にチョークコイルが大型化してしまうことが判明した。
本発明は、以上の状況を鑑み、チョークコイルの大型化を招くことなく、より省電力化を図ることができる電球形蛍光ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電球形蛍光ランプは、定常点灯時のインピーダンス値が１．０ｋΩ〜３．０ｋΩの範囲内に設定された発光管と、前記発光管を６０Ｗ形一般電球と略同等の明るさで点灯させる点灯ユニットとを備える電球形蛍光ランプであって、前記点灯ユニットは、倍電圧整流回路と、当該倍電圧整流回路からの出力をスイッチングして前記発光管に高周波電力を印加するインバータ回路と、前記発光管に直列接続されたチョークコイルを用いた共振回路とを有し、前記チョークコイルは、断面積が０．０２ｍｍ２〜０．０３ｍｍ２の範囲内の銅線が巻回されてなることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電球形蛍光ランプは、１.０ｋΩ〜３．０ｋΩの発光管を用いることで、管壁負荷が小さくなり、結果的にランプ効率を向上させることができる。しかも、１．０ｋΩ〜３．０ｋΩというようにインピーダンスの高い発光管及び倍電圧整流回路を利用しているので、チョークコイルに流れる電流を抑えることができ、これにより、発光管のインピーダンスの増大に伴ってチョークコイルのインダクタ値が大きくなっても、チョークコイルの素線を、断面積が０．０２ｍｍ２〜０．０３ｍｍ２の範囲内の太さにまで細くできる。この結果、チョークコイルのインダクタ値が大きくなっても、結果的にチョークコイルの大型化を防ぐことができる。さらに、断面積が０．０２ｍｍ２〜０．０３ｍｍ２の範囲の素線を用いることで、細線化に起因した素線の断線や定常点灯時のインダクタ値の変動を未然に防ぐことができる。
【００１０】
一方、前記インバータ回路は、ハーフブリッジタイプであることを特徴としている。この構成によれば、点灯ユニットを簡易な構成にできる。
さらに、前記発光管は、１本のガラス管の中央部から両端までの２領域が仮想旋回軸周りに旋回する２重螺旋形状であり、前記発光管を前記仮想旋回軸上であってガラス管の端部側から見たときに、ガラス管の両端部が前記仮想旋回軸を通る線分上に略位置し、前記点灯ユニットは、前記回路を構成する電子部品と、当該電子部品を実装する基板とを備え、前記発光管の端部に設けられた各電極が、前記基板の略中央を挟んで対向する領域であって当該基板の周縁近傍の接続端子に接続されていると共に、共振コンデンサが基板上の前記接続端子近傍にリード線を介して接続されていることを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、共振コンデンサの本体部を基板から遠ざけることができ、これによって、点灯時のコンデンサの温度を下げることができる。従って、例えば、基板近傍に実装した場合に耐熱性の点で問題があるコンデンサであっても、本構成にすることで使用することができる場合がある。
さらに、基板と共振コンデンサの本体部との接続にリード線を用いているので、基板に配線パターンを形成する必要が無くなり、基板上に配線パターンのスペースを確保する必要が無くなる。これにより結果的に基板の小型化を図ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本実施の形態に係る電球形蛍光ランプの概略図である。なお、図１では、ランプ内部の様子が分かるように、グローブ、ケース等の一部を切り欠いている。
ランプ１は、図１に示すように、発光管３と、発光管３を保持する保持部材５と、保持部材５における発光管３が位置する側と反対側に装着され且つ発光管３を発光（点灯）させるための点灯ユニット７と、点灯ユニット７を内部に収納すると共に口金８を有し且つ保持部材５に取着されているケース９と、発光管３を内部に収納するようにその開口部分が保持部材５或いはケース９に固着されているグローブ１１とを備える。
【００１３】
発光管３は、後述するが、屈曲し且つ内部に放電空間を有するガラス管１３と、放電空間の端部に相当するガラス管１３の両端部に封着された電極とを備える。なお、ガラス管１３の端部に電極が封着されることにより、封止されたガラス管１３の内部に放電空間が形成される。また、発光管３は図１に示すような２重螺旋形状をしている。
保持部材５は、周壁１５と、その一端を塞ぐ端壁１７とを備え、一端が塞がった筒状をしている。端壁１７には、発光管３の端部３ａ，３ｂ（図２参照）を保持部材５の内部に受け入れるための受入口が形成されている。
【００１４】
発光管３の保持は、保持部材５の受入口から発光管３の端部３ａ，３ｂを内部に受け入れ、この状態で、発光管３の端部３ｂが固着剤（例えばシリコーン）１２により保持部材５の内面に固着されることで行われる。図１では、図面作成上、発光管の端部３ｂ側の固着剤１２だけを示している。
点灯ユニット７は、コンデンサ、チョークコイル等の複数の電子部品から構成されたシリーズインバータ方式であって、これらの電子部品を実装する基板２１が保持部材５の他端側（端壁１７と反対側）に取着されている。なお、点灯ユニット７については後述する。
【００１５】
基板２１の保持部材５への取着は、ここでは端壁１７から保持部材５の軸心と平行な方向に周壁１５に沿って延出する複数の係止腕１５ａが基板２１の周縁に係合することで行われる。なお、係止腕１５ａは、ここでは、周壁１５の周方向に等間隔をおいて、例えば２個設けられている。
ケース９は、例えばコーン状をしており、大径部側に発光管３が取着された保持部材５が、また、小径部側にねじ込み型の口金２３、例えばＥ２６形がそれぞれ設けられる。
【００１６】
ケース９と保持部材５との取着は、保持部材５の周壁１５の外面に形成された係合突部１５ｂが、ケース９の内周面に形成された係止凹部９ｄに係合することで行われる。なお、係合突部１５ｂ及び係止凹部９ｄは、ケース９或いは保持部材５にその周方向に等間隔を置いて複数個、例えば４個形成されている。この係合突部と係合凹部の関係は、ケースと保持部材とに設けられていれば良く、例えば、係合突部がケースに、係合凹部が保持部材に設けられていても良い。
【００１７】
グローブ１１は、ここでは、例えばＡ形が利用され、グローブ１１の開口側の端部１１ａが、ケース９と保持部材５との間の隙間に挿入された状態で、当該隙間に充填されている固着剤２５、例えばシリコーンによりケース９及び保持部材５に固着されている。
グローブ１１の底（図１では下端部であり、開口と反対側の端部に相当する部位である。）１１ｂには、発光管３の先端部（この先端部は点灯時に最冷点箇所となる部分である。）３ｃと熱的に連結する熱連結部材２７が設けられている。この熱連結部材２７は、発光管３が点灯した際の熱をグローブ１１に伝えて、発光管３の温度を下げるためのものである。
【００１８】
これは、発光管３から発せられる発光光束は、発光管３最冷点箇所の温度によって変化し、最冷点箇所の温度が所定温度になったときに発光光束が最高になる。従って、高効率のランプを得るために、発光管３の最冷点箇所の点灯時の温度を所定温度になるように発光管３の温度を調整しているのである。また、発光管３の最冷点箇所の温度をさらに下げるために、発光管３のグローブ１１との結合部には、図１に示すように凸部が形成されている。
【００１９】
なお、グローブ１１の内表面には、例えば炭酸カルシウムを主成分とする拡散膜２８が塗布されている。
＜発光管＞  
図２は、本実施の形態に係る発光管の概略図である。なお、発光管３の内部の様子が分かるように、ガラス管１３の一部を切り欠いている。
【００２０】
発光管３は、ガラス管１３を湾曲させてなる発光管本体３１と、この発光管本体３１の端部３ａ，３ｂに封着された電極３３，３４とを備える。
発光管本体３１は、１本のガラス管１３がその中央部１３ａから端部（発光管本体３１の端部３ａ，３ｂに相当する。）までの少なくとも１つ領域（ここでは２領域である。）が仮想旋回軸Ａの周りをＢ方向にそれぞれ旋回する２重螺旋形状をしている。また、発光管３を仮想旋回軸Ａ上であって発光管の端部３ａ，３ｂ側から見たときに、発光管３の各端部３ａ，３ｂが、仮想旋回軸Ａを挟んで対向する状態で仮想旋回軸Ａを通る直線（線分）上に略位置している。
【００２１】
仮想旋回軸Ａの周りを旋回する旋回数は、ランプの仕様（定格電力等）により決定される。発光管本体３１の端部３ａ，３ｂに近い部分に相当するガラス管１３は、仮想旋回軸Ａの延伸する方向に隣合うガラス管１３との隙間が広くなるように旋回している。
この発光管本体３１（ガラス管１３）の内面には蛍光体層３５が形成されている。この蛍光体層３５は、１又は複数種類の蛍光体、例えば希土類の蛍光体を含んでいる。また、発光管本体３１の内部には、発光物質である水銀や、緩衝ガスとして希ガス等が封入されている。
【００２２】
電極３３，３４は、図２に示すように、フィラメントコイル４１，４２と、このフィラメントコイル４１，４２を架持する（架設した状態に保持する）一対のリード線４３，４４，４５，４６とからなり、一対のリード線４３，４４及びリード線４５，４６がビーズガラス４７，４８により保持（ビーズガラスタイプ）されている。
電極３３は、図２に示すように、フィラメントコイル４１と、このフィラメントコイル４１を架持する（架設した状態に保持する）一対のリード線４３，４４とからなり、一対のリード線４３，４４がビーズガラス４７により保持（ビーズガラスタイプ）されている。同様に、電極３４も、同様に、フィラメントコイル４２と、このフィラメントコイル４２を架持する一対のリード線４５，４６とからなり、一対のリード線４５，４６がビーズガラス４８により保持されている。
【００２３】
発光管本体３１の端部３ａには、図２に示すように、電極３３と共に、発光管本体３１の内部を排気するための排気管４９が封着されている。この排気管４９は、発光管本体３１内の排気、水銀、希ガス等を封入した後に、発光管本体３１の外部に位置する端部がチップオフ封止される。
上記構成の発光管３は、発光管に印加する電力（以下、「発光管電力」ともいう。）が９（Ｗ）の際のインピーダンス値が、１（ｋΩ）〜３（ｋΩ）の範囲内に、ランプ入力時の管壁負荷が０．０７（Ｗ／ｃｍ２）〜０．１０（Ｗ／ｃｍ２）の範囲内に設定されている。また、発光管３を構成するガラス管１７の外径は、５．５（ｍｍ）〜８．５（ｍｍ）の範囲内にある。
【００２４】
＜点灯ユニット＞
１．回路構成
図３は、点灯ユニットの回路図である。
点灯ユニット７は、主に、整流・平滑回路５１、インバータ回路５３、共振回路５５、駆動回路５７から構成されている。なお、整流・平滑回路は、整流機能と平滑機能を有する回路であり、そのうちの、整流機能を有する回路を整流回路としても良いし、平滑機能を有する回路を平滑回路としても良い。
【００２５】
整流・平滑回路５１は、商用低周波交流を整流、平滑して直流に変換して出力するものであり、口金８を介して商用電源に接続されている。整流・平滑回路５１は、２個のダイオードブリッジＤ１，Ｄ２及び２個の平滑コンデンサＣ１，Ｃ２から構成されている（所謂、倍電圧整流回路である。）。
なお、点灯ユニット７は、倍電圧方式の整流回路を採用しているため、整流・平滑回路５１の出力電圧は、入力電圧（実効値）の約２．６倍となる。例えば、商用電源の電圧（実効値）が１００（Ｖ）であれば、整流・平滑回路５１の出力電圧は約２６０（Ｖ）となる。
【００２６】
インバータ回路５３は、１対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、２個の結合コンデンサＣ３，Ｃ４とで構成される、所謂ハーフブリッジタイプである。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、駆動回路５７により交互にオン・オフされ、これにより整流・平滑回路５１からの出力から高周波電力を得る。なお、得られた高周波電力は発光管３の電極３３，３４に印加される。
【００２７】
共振回路５５は、電極３３，３４（フィラメントコイル４１，４２）に予熱電流を流すとともに、当該電極３３，３４間の電圧を増大させる機能を有し、チョークコイルＬ１と共振コンデンサＣ５とが直列接続されて構成されている。
次に、各回路を構成する電子部品の接続について説明する。
整流・平滑回路５１は、２個の平滑コンデンサＣ１、Ｃ２同士が、そしてダイオードＤ１，Ｄ２同士がそれぞれ直列に接続され、口金８に接続する一方の端子は、ダイオードＤ１のアノードに接続され、口金８に接続する他方の端子は、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点に接続されている。
【００２８】
ダイオードＤ１，Ｄ２は同じ方向性に直列接続され、ダイオードＤ１のカソードが平滑コンデンサＣ１と接続され、ダイオードＤ２のアノードが平滑コンデンサＣ２に接続されている。
インバータ回路５３は、整流・平滑回路５１の出力側である２個の平滑コンデンサＣ１，Ｃ２が直列接続された両端に、ノイズ除去を目的としたインダクタＬ２と、２個の結合コンデンサＣ３，Ｃ４とが直列に接続され、直列接続の２個の結合コンデンサＣ３，Ｃ４の両端に、直列接続する２個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が並列に接続されている。
【００２９】
結合コンデンサＣ３，Ｃ４の接続点とスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点との間には、発光管３と共振回路５５とが直列接続されている。なお、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、例えば、電解効果トランジスタ等が利用され、当該電解効果トランジスタのベースが駆動回路５７と接続され、所定周波数でオン・オフされる。
共振回路５５を構成するチョークコイルＬ１は、発光管３の一方の電極３４と、２個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点との間に接続され、また、共振コンデンサＣ５は、発光管３の電極３３，３４間に接続されている。
【００３０】
２．電子部品の配置
図４は点灯ユニットの斜視図であり、図５は点灯ユニットをチョークコイルが実装されている側から見た平面図である。
点灯ユニット７の各電子部品は、図４及び図５に示すように、基板２１の１主面の略中央位置にチョークコイルＬ１が配されている。ここで、基板２１における口金８側の主面を基板２１の表面とし、発光管３が位置する側の主面を裏面とする。チョークコイルＬ１は、リード線が本体部から延出しており、このリード線の延出端が基板２１を貫通してその裏面に形成された配線パターンに半田接続されている。
【００３１】
平滑コンデンサＣ１，Ｃ２は、本体部Ｃ１ａ，Ｃ２ａがチョークコイルＬ１の上方に位置するように配されている。このように平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の本体部Ｃ１ａ，Ｃ２ａをチョークコイルＬ１の上方に配置すると、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の本体部Ｃ１ａ，Ｃ２ａが、図１に示すように、口金８の内部に位置する。
平滑コンデンサＣ１，Ｃ２は、図４及び図５に示すように、一対のリード線が本体部Ｃ１ａ，Ｃ２ａからそれぞれ延出しており、このリード線の延出端が基板２１を貫通してその裏面に形成された配線パターンに半田接続されている。
【００３２】
共振コンデンサＣ５は、本体部Ｃ５ａがチョークコイルＬ１の上方であって平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の本体部Ｃ１ａ，Ｃ２ａに近接する状態で配されている。共振コンデンサＣ５のリード線Ｃ５ｂ，Ｃ５ｃは、図５に示すように、基板７に設けられた発光管接続用の端子６１，６３及び端子６５，６７の近傍で基板７の貫通孔を挿通して裏面の配線パターンに半田接続されている。
【００３３】
一方、チョークコイルＬ１の近傍には、集積回路ＩＣが配されている。当該集積回路ＩＣは、図３に示すスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２等が組み込まれている。集積回路ＩＣは、リード挿入型であり、リード線が基板を貫通して基板７の裏面の配線パターンに接続されている。
基板２１は、図５に示すように、発光管３の電極３３との接続用の接続端子６１，６３を基板２１の周縁近傍の領域Ｘ内に、そして電極３４との接続用の接続端子６５，６７をその周縁近傍に領域Ｙ内にそれぞれ備える。ここで、領域Ｘと領域Ｙとは、基板２１の略中央位置Ｏを挟んで対向している。
【００３４】
このように位置関係で接続端子６１，６３，６５，６７が基板２１に設けられているので、発光管３の端部３ａ，３ｂから延出するリード線４３，４４，４５，４６をそのまま引き伸ばして、基板２１の周縁で折り返して、接続端子６１，６３，６５，６７に接続できる。これにより、リード線４３，４４同士、リード線４５，４６同士が絡むのを防止できると共に、リード線４３，４４，４５，４６を短くできる。
【００３５】
なお、領域Ｘ、Ｙ内には、電極３３，３４のリード線４３，４４，４５，４６用の接続端子６１，６３，６５，６７が設けられているだけでなく、共振コンデンサＣ５のリード線Ｃ５ｂ，Ｃ５ｃの接続部も設けられている。
３．実施例
（１）ランプ
ランプ１は、電球６０Ｗと同等の光束（８１０（ｌｍ））を発するランプであり、定格電力が１０（Ｗ）に設定されている。なお、点灯ユニット７の回路効率は約９０（％）であるので、発光管３への管入力は９（Ｗ）に設定されたことになる。
【００３６】
ランプ１の全長Ｌ１（図１参照）は、１１０（ｍｍ）で電球と同じであり、また、ランプ（グローブ）の最大外径Ｄ１（図１参）が５５（ｍｍ）で電球と同じである。つまり、本ランプ１は電球と略同じ大きさをしている。また、このランプ１から発せられる光束は、８２０（ｌｍ）であり、電球よりも明るく、そしてランプ効率が８２．０（ｌｍ／Ｗ）である（当該特性値は、１０本のランプの平均値である。）。
【００３７】
従背技術で説明した従来のランプは、定格電力１２（Ｗ）で光束が８１０（ｌｍ）及びランプ効率が６７．５（ｌｍ／Ｗ）であり、本発明に係るランプ１では、ランプ効率が従来のランプに対して１．２倍向上している。
なお、外管バルブ２２の内表面の拡散膜２８の透過率は９７（％）である。
（２）発光管
発光管３は、外径が７．５（ｍｍ）、内径が６．６（ｍｍ）のガラス管１３を用い、電極間距離を４８０（ｍｍ）に設定している。ガラス管１３が仮想旋回軸Ａの周りを旋回している巻層数は、ガラス管１３の中央部から各端部までの２領域を合計すると約５．３回となる。なお、ガラス管１３の寸法は、その中央部である折り返し部では、製造上、上記寸法よりも太くなってしまうが、本発明でのガラス管の寸法等は、ガラス管の中央部を除いた領域での寸法を指す。
【００３８】
螺旋形状の発光管本体３１の外周径が３６．５（ｍｍ）で全長（高さ）が６６（ｍｍ）である。このとき、発光管３の管壁負荷は、約０．０９（Ｗ／ｃｍ２）で、そのインピーダンス値は２．０（ｋΩ）である。
参考までに、本実施例での発光管を用いて、発光管のインピーダンス値が１．０（ｋΩ）〜３．０（ｋΩ）の範囲で電球６０Ｗと略同等の明るさが得られるのは、発光管電力を８．５（Ｗ）〜１０（Ｗ）に設定した場合である。
【００３９】
蛍光体層３５に含まれる蛍光体は、３種類の発光色（赤、緑、青）の蛍光体である。赤発光色の蛍光体はＹ２Ｏ３：Ｅｕ、緑発光色の蛍光体はＬａＰＯ４：Ｃｅで、青発光色の蛍光体はＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ，Ｍｎである。
発光管３内には、水銀（Ｈｇ）が約５（ｍｇ）と、緩衝ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスが約５５０（Ｐａ）で封入されている。なお、緩衝ガスとして、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）或いはアルゴンを含めた混合希ガスを封入してもよい。
【００４０】
電極３３，３４のフィラメントコイル４１，４２には、タングステン材料が利用され、ＢａＯ−ＣａＯ−ＳｒＯを主成分とする電子放射物質が充填されている。
（３）点灯ユニット
整流・平滑回路（倍電圧整流回路）５１を構成する平滑コンデンサＣ１，Ｃ２は、リード線付アルミ電解コンデンサが用いられる。当該平滑コンデンサの仕様は、例えば、定格容量１１（μＦ）、定格電圧１６０（Ｖ）である。
【００４１】
この平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の本体部Ｃ１ａ，Ｃ２ａの外径は、７（ｍｍ）〜８（ｍｍ）であり、この２つの平滑コンデンサＣ１，Ｃ２を本体部Ｃ１ａ，Ｃ２ａの外周同士を接触させた状態では、Ｅ２６形の口金８の内部に挿入できる大きさである。
なお、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２として、外径７（ｍｍ）〜８（ｍｍ）のものを利用することで、全波型の整流回路を備えた従来の点灯ユニットと略同じ大きさにすることができる。
【００４２】
また、結合コンデンサＣ３，Ｃ４には、積層チップセラミックコンデンサが用いられており、当該コンデンサの仕様は、例えば定格容量１００（ｎＦ）、定格電圧２５０（Ｖ）であり、基板２１の裏面に実装されている。
駆動回路５７により決定するトランジスタのスイッチング周波数Ｆｍは、チョークコイルＬ１と共振コンデンサＣ５により決定される共振周波数をＦｒとすると、
０．９×Ｆｒ  ≦  Ｆｍ  ≦  １．１×Ｆｒ
の関係を満たすように設定されている。
【００４３】
これは、共振周波数Ｆｒに比して、スイッチング周波数Ｆｍを大きくすると、発光管３の両端に印加している共振電圧が下がるが、スイッチング周波数Ｆｍが、共振周波数Ｆｒの１．１倍よりも大きくなると、発光管３の点灯を維持できなくなる場合が生じる。逆に、スイッチング周波数Ｆｍを小さくするとオン・オフのスイッチングがハードスイッチングとなり、共振周波数Ｆｒの０．９倍よりも小さくなるとトランジスタに急峻な異常電流が流れ損失が大きくなるためである。
【００４４】
チョークコイルＬ１は、鉄心に巻回される素線として、断面形状が略円形の直径０．１８（ｍｍ）の絶縁加工が施された銅線を利用している。チョークコイルＬ１のインダクタ値は、３．９（ｍＨ）である。チョークコイルＬ１の全体形状は、四角柱状をし、その高さが１１（ｍｍ）で、四角形の１辺が約１４（ｍｍ）である。
また、共振コンデンサＣ５は、本体の損失（本体部内の損失に起因する損失であり、以下単に「損失」という。）の低いＰＰフィルムコンデンサを利用している。この共振コンデンサＣ５の仕様は、例えば、定格容量１．８（ｎＦ）、定格電圧８００（Ｖ）である。
【００４５】
なお、ここで説明した電子部品の仕様は、発光管のインピーダンス値が２．０（ｋΩ）の場合であり、発光管のインピーダンスが変われば、当然電子部品の具体的仕様も変わる。
＜考察＞
１．ランプ効率とチョークコイルの大きさ
発明者らは、省電力化について検討を行った。省電力化の目標は、電球６０Ｗ品の代替品を対象とした、定格電力１０（Ｗ）の電球形蛍光ランプの実現とした。ここで、点灯ユニットの変換効率はおよそ９０（％）であるので、発光管に印加される電力（以下、「発光管電力Ｗｌａ」という。）を９（Ｗ）一定にして、各種の実験を行った。
【００４６】
（１）放電路長の変化について
まず、発明者らは、発光管の管壁負荷を低減させることで、ランプ効率を向上させる検討を行った。具体的には、発光管を構成するガラス管の径を一定（内径が６．６ｍｍ）にして、放電路長（放電空間内の電極間距離）を３８０（ｍｍ）〜６８０（ｍｍ）に変化させた１０種類の発光管を製作し、各放電路長の発光管のインピーダンス値を測定した、なお、管壁負荷は計算により求めた。
【００４７】
図６は、放電路長と、発光管のインピーダンス値と管壁負荷との関係を示す図である。
図６から、放電路長が長くなるに従って発光管のインピーダンス値が上昇しているのが分かり、また、発光管電力及びガラス管の内径が一定であることから、当然放電路長が長くなると管壁負荷は減少する。
（２）発光管のインピーダンス値とチョークコイルのインダクタ値・電流値
次に上記の放電路長の異なる発光管を用いて、発光管電力を９（Ｗ）で一定に保った状態で、発光光束が電球６０Ｗの発光光束と同じ８１０（ｌｍ）となるように、発光管に流れる電流と、チョークコイルのインダクタ値を調整・設定した。
【００４８】
なお、チョークコイルＬ１は、発光管３に直列に接続しているため、発光管３に流れる電流と、チョークコイルＬ１に流れる電流とは略等しく、以下、発光管に流れる電流も、チョークコイルの電流として説明する。
ここで、発明者らの検討により、放電路長を長くすることで発光管のインピーダンス値が上昇し、この上昇に伴ってチョークコイルのインダクタ値が大きくなり、結果的に、チョークコイルが大型化することがわかった。
【００４９】
なお、従来の全波整流回路とハーフブリッジのインバータ回路を備えた点灯ユニットと、従来の発光管（インピーダンス値は約５００（Ω）である。）を用いて、発光管電力を約１１（Ｗ）から９（Ｗ）に設定しただけで、発光管の電圧Ｖｌａが従来の点灯ユニットで点灯維持できる範囲を超えてしまい、チョークコイルの大きさに寄らず点灯が困難となった。
【００５０】
そこで、発明者らは、平滑コンデンサを１つ用いた整流・平滑回路を有する従来の点灯ユニットから、発光管電流をもっと小さくするために、倍電圧整流回路を備えた本発明に係る点灯ユニットに切り換えて検討を進めた。
図７は、インピーダンス値の異なる発光管を８１０（ｌｍ）となるように点灯させたときのチョークコイルの電流値とインダクタ値を示す図である。
【００５１】
なお、チョークコイルの電流値及びインダクタ値の測定は、倍電圧整流回路を有する点灯ユニットを利用して発光管電力を９（Ｗ）と一定にし、発光管の電気特性が安定した時の、発光管のインピーダンス値、チョークコイルのインダクタ値及び電流（発光管予熱時、一時的に電流値が上昇する場合を含む）を測定している。
図７から、発光管のインピーダンス値が上昇するに従って、チョークコイルの電流値が低下し、インダクタ値が上昇しているのが分かる。
【００５２】
ここで、発明者らは、チョークコイルを構成する素線を細径化してチョークコイルの小型化を検討した。その結果、図７において、発光管のインピーダンス値が１０００（Ω）から３０００（Ω）までの範囲では、従来の点灯ユニットで使用したチョークコイルと同等或いは従来品よりも小型化できることが判明した。
なお、発光管のインピーダンス値が１０００（Ω）より小でも、チョークコイルを小型化できるが、逆にチョークコイルの電流が大きくなり、素線が断線する問題が生じた。
【００５３】
以上のことから、発光管の管壁負荷を減少させて発光効率の向上を図る場合には、発光管のインピーダンス値が１（ｋΩ）〜３（ｋΩ）の範囲内であれば、チョークコイルの素線の細線化により、チョークコイルを従来と略同じ大きさにできることが判明した。
より具体的に説明すると、チョークコイルの素線の断面形状が円形状の場合、その径が、０．０１（ｍｍ）〜０．２０（ｍｍ）の範囲にあれば良い。これは、外径が０．０１（ｍｍ）より細くなると点灯時に素線が断線し、外径が０．２（ｍｍ）よりも太くなるとチョークコイルの小型化を図ることができないからである。
【００５４】
なお、素線の断面形状は、円形状に限定するものでなく、他の形状、例えば、三角形状、四角形状等の多角形状、或いは楕円形状等であっても良い。この場合、素線は、その断面積により規定することができ、具体的には、素線の断面積が０．０２（ｍｍ２）〜０．０３（ｍｍ２）の範囲内にあれば良い。
（３）実使用について
次に、ランプの実使用を考慮すると、ランプ点灯時に、チョークコイルのインダクタの変化が大きくなると、点灯ユニットを構成する電子部品に過電流が流れ、誤作動等が発生するおそれがある。
【００５５】
そこで、図６で示した、素線の細線化を図ることで従来の大きさにすることができるインダクタ値のチョークコイル（発光管のインピーダンス値が１（ｋΩ）〜３（ｋΩ）の範囲に対応し、素線径を０．０１（ｍｍ）〜０．０２（ｍｍ）の範囲にあるチョークコイルであり、以下、これらのチョークコイルを「検討用チョークコイル」という。）を用い、実使用に近い条件で、インダクタ値の変化率を測定した。
【００５６】
なお、ここでの実使用に近い条件は、従来品のチョークコイルの温度に基づいている。具体的には、電源電圧１００（Ｖ）／６０（Ｈｚ）、雰囲気温度４０（℃）、ランプの温度が上昇しやすい器具（照明装置）を用いて従来のランプを点灯させた環境下で、チョークコイルの温度が１４０（℃）であった。つまり、ランプ点灯時におけるチョークコイルの最高温度が１４０（℃）である。
【００５７】
従って、実使用を考慮して、１４０（℃）雰囲気中で、検討用チョークコイルに電流を流し、そのときのインダクタ値の変化率を測定した。
図８は、１４０（℃）雰囲気中でのインダクタ値の変化特性を示す図である。
なお、図８では、電流値が０（Ａｒｍｓ）の場合のインダクタ値を１００とし、この値を基準に電流値を変化させたときのインダクタ値の比を示している（このため、図８では、縦軸をインダクタ維持率としている。）。
【００５８】
図８に示す特性は、インダクタ値が、３．０（ｍＨ）、３．９（ｍＨ）、４．４（ｍＨ）、４．６５（ｍＨ）の４種類であり、全てのチョークコイル（インダクタ値）において、電流値を上げていくと、所定の電流値で急激にインダクタ値が変化している（インダクタ値を維持できなくなっている。）。
そして、インダクタ値の小さいチョークコイルほど、インダクタ値の変化が急激に変化するときの所定の電流値が高くなっている。つまり、インダクタ値の小さいチョークコイルほど、インダクタ維持率と電流値の特性曲線が、電流値が大きい側に位置している。
【００５９】
ここで、発明者らは、従来からチョークコイルのインダクタ値の維持率は、１４０（℃）の雰囲気中でも９０（％）以上としているので、今回も、維持率が９０（％）以上のものを合格品として評価した。
具体的に、インダクタ値が４．６５（ｍＨ）のチョークコイルを例にして説明すると、図７において、発光管のインピーダンス値が約３５００（Ω）の際のインダクタ値が４．６５（ｍＨ）のチョークコイルを用いて試験した結果が、図８の「×」である。
【００６０】
このチョークコイルを用いてランプを８１０（ｌｍ）で点灯させるには、図７に示すように、チョークコイルに０．２７４（Ａｒｍｓ）の電流を流す必要があり、この０．２７４（Ａｒｍｓ）の電流を１４０（℃）雰囲気中でチョークコイルに流したときのインダクタ値の維持率が９０（％）以上か否かで判定している。図８では、インダクタ値が４．６５（ｍＨ）では、維持率が９０（％）を下回っている。
【００６１】
次に、インダクタ値が４．４（ｍＨ）のチョークコイルを例にして説明する。図７において、発光管のインピーダンス値が約３０００（Ω）の際のインダクタ値が４．４（ｍＨ）のチョークコイルを用いて試験した結果が、図８の「△」である。
このチョークコイルを用いてランプを８１０（ｌｍ）で点灯させるには、図７に示すように、チョークコイルに０．２７４（Ａｒｍｓ）の電流を流す必要がある。一方、図８より、１４０（℃）雰囲気中でチョークコイルに流したときのインダクタ値の維持率が９０（％）より小となるのが、約０．３１（Ａｒｍｓ）である。従って、インダクタ値が４．４（ｍＨ）では、１４０（℃）雰囲気中でチョークコイルに０．２７４（Ａｒｍｓ）の電流が流れても、インダクタ値の維持率が９０（％）以上であり、合格となる。
【００６２】
以上のことから、チョークコイルの大きさを従来品より大きくせずに、１４０（℃）雰囲気中でもインダクタ値が９０（％）以上となるインダクタ値の範囲は３．０（ｍＨ）〜４．４（ｍＨ）となる。そして、インダクタ値がこの範囲である時の、発光管のインピーダンス値は図７より１．０（ｋΩ）〜３．０（ｋΩ）となる。
２．その他の電子部品等
平滑コンデンサと同様に共振コンデンサも体積の大きな電子部品であり、点灯ユニットの大きさを現状以下に保つ為には、その形状、大きさ、配置等も重要である。共振コンデンサとしては、リード線付きのものとして、その材質にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用いたものや、ＰＰ(ポリプロピレン)フィルムを用いたものが既に実用化されている。
【００６３】
しかしながら、本発明における検討は、ＰＥＴフィルム製のコンデンサに比べて、損失の低いＰＰフィルムを用いたリード線付きフィルムコンデンサを用いた。
これは、実施の形態で説明したような、放電路長が従来に比べて長い発光管を採用した場合、発光管と並列に接続される共振コンデンサの損失により、放電路長を長くすることで生じる発光効率の向上分が相殺されるのを防ぐためである。
【００６４】
しかし、ＰＰフィルムコンデンサは、耐熱温度が１２５（℃）と低いため、基板のすぐ上（本体部が基板の主面に近接する場合）には配置が困難であった。
そこで、発明者らは、ＰＰフィルムコンデンサを利用できる方法について検討した結果、リード線付のコンデンサを用いてコンデンサの本体部を基板から離すことにより、コンデンサ本体の過度な温度上昇を防止できることを見出した。
【００６５】
特に、口金内に、外径７（ｍｍ）〜８（ｍｍ）である平滑コンデンサを配置したところ、空間的な余裕がまだあり、その隙間に共振コンデンサの本体部を配置して、点灯ユニットの小型化及びＰＰフィルムコンデンサの耐熱に対する課題を共に解決した。なお、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２及び共振コンデンサＣ５が口金８内に収納されている状態とは、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２及び共振コンデンサＣ５のリード線を除く本体部の基板７側の端面が、ランプとして組み立てられた状態で、口金８の基板７側の端面よりも、基板７から遠く離れている状態をいい、これによりケース9内の空間を小さくできる効果が得られる。
【００６６】
さらに、共振コンデンサにリード線付きコンデンサを用いたため、図４及び図５に示すように、コンデンサと基板（電極につながる配線パターン）との接続位置（コンデンサＣ５のリード線Ｃ５ｃ，Ｃ５ｄと基板の接続位置）を、発光管と基板とを接続する接続端子６１，６３，６５，６７に近づけることができ、基板上の配線パターンにおけるこの間の配線を短くできる。
【００６７】
具体的には、図５に示すように、基板の平面視において基板２１の略中央に相当する中央位置Ｏを通る２本の仮想線Ｘ１，Ｘ２から構成される扇状領域Ｘ内に、共振コンデンサＣ５のリード線Ｃ５ｃを基板２１に接続する位置と、発光管（電極）のリード線を基板２１に接続するための接続端子６１，６３とが位置するようにしている。
同様に、基板の平面視において基板２１の中央位置Ｏを通る２本の線Ｙ１，Ｙ２から仮想構成される扇状領域Ｙ内に、共振コンデンサＣ５のリード線Ｃ５ｂを基板２１に接続する位置と、発光管（電極）のリード線を基板２１に接続するための接続端子６５，６７とが位置するようにしている。
【００６８】
そして、扇状領域Ｘと扇状領域Ｙは、基板２１の中央位置Ｏを挟んで対向する位置にある。特に、扇形状を構成する２直線Ｘ１，Ｘ２の頂角をα、同じく扇形状を構成する２直線Ｙ１，Ｙ２の頂角をβとするとき、α＋β≦９０（°）の範囲であるときには、共振コンデンサＣ５の接続のためだけに基板２１の表面に設けられた配線パターンを除去することができるため、その分基板の径を小さくできる。
【００６９】
さらに、今回、２重螺旋形状の発光管３を有し、発光管３の端部３ａ，３ｂに設けられた各電極３３，３４が、基板２１の略中央位置Ｏを挟んで対向する領域（扇状領域Ｘ，Ｙ）であって当該基板２１の周縁近傍の接続端子６１，６３，６５，６７に接続されている場合、点灯ユニット７の共振コンデンサＣ５として、リード線付ＰＰフィルムコンデンサを使用したが、発光管と基板との接続点が基板の略中央を挟んで対向しない場合には、共振コンデンサ（のみ）用の配線パターンを必要としないため、ＰＰフィルムコンデンサと同程度以下の損失を有し、比較的耐熱温度の高い積層チップセラミックコンデンサに置き換えることも可能である。
【００７０】
また対向する箇所で接続される場合であって、積層チップフィルムコンデンサを使用し
て共振コンデンサの接続のみに必要なパターンが生じた場合でも、ＰＰコンデンサの代わりにその他の部品を口金に挿入すれば、同じく基板面積が大きくなるのを防止できる。
＜その他＞
上記実施の形態では、発光管の形状は２重螺旋形状をしていたが、他の形状であっても良い。例えば、「Ｕ」字状に屈曲させた１本のガラス管を複数本（３本、４本等）連結させた形状や、１重螺旋形状であっても良い。この場合でも、発光管のインピーダンス値は、発光管の入力電力が９（Ｗ）に設定されたときに、１．０（ｋΩ）〜３．０（ｋΩ）の範囲内あれば、実施の形態で説明したように、チョークコイルの大型化を招かずに、ランプ効率を向上させることができる。
【００７１】
なお、例えば、発光管として、「Ｕ」字状に屈曲させた１本のガラス管を複数本（３本、４本等）連結させた形状を採用した場合、発光管の端部（放電空間の端部に対応するガラス管の端部）に設けられる電極は、実施の形態で説明した、発光管の形状として２重螺旋形状を採用した場合の電極位置よりも、近接することになる。
このような場合、例えば、共振コンデンサに、結合コンデンサで使用したセラミックチップコンデンサを利用することもできる。セラミックチップコンデンサは、ＰＰフィルムコンデンサに比べて耐熱性が高く、基板に直接実装することもできる。また、このセラミックチップコンデンサは、ＰＰフィルムコンデンサに比べて小さく、基板に直接実装しても基板自体が大きくなることもない。
【００７２】
また、本実施の形態は、商業電源が１００（Ｖ）を想定したものであり、当然商業電源が１１０（Ｖ）の場合は、当然、発光管のインピーダンス値、チョークコイルの電流値やインダクタ値等が変わり、チョークコイルの素線の断面積等が、本発明の範囲から外れる場合も生じ得るが、この場合、上記で説明した方法で適宜決定できる。
最後に、本明細書中にて、Ａ〜Ｂ等の記載により範囲を規定している場合は、Ａ及びＢの数値は含まれるとする。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、大型化することなく、高効率を得ることができ電球形蛍光ランプに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本実施の形態に係る電球形蛍光ランプの概略図である。
【図２】本実施の形態に係る発光管の概略図である。
【図３】点灯ユニットの回路図である。
【図４】点灯ユニットの斜視図である。
【図５】チョークコイルが実装されている側から点灯ユニットを見た平面図である。
【図６】放電路長と、発光管のインピーダンス値と管壁負荷との関係を示す図である。
【図７】インピーダンス値の異なる発光管を８１０（ｌｍ）となるように点灯させたときのチョークコイルの電流値とインダクタ値を示す図である。
【図８】１４０（℃）雰囲気中でのインダクタ値の変化特性を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１    電球形蛍光ランプ
３    発光管
７    点灯ユニット
１３    ガラス管
５１    整流・平滑回路
５３    インバータ回路
５５    共振回路
Ｃ１，Ｃ２    平滑コンデンサ
Ｃ３，Ｃ４    結合コンデンサ
Ｃ５    共振コンデンサ
Ｌ１    チョークコイル
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
2008018558.tif 000012
【図３】
2008018558.tif 000013
【図４】
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【図５】
2008018558.tif 000015
【図６】
2008018558.tif 000016
【図７】
2008018558.tif 000017
【図８】
2008018558.tif 000018
【国際調査報告】
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2008018558.tif 000020
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