(57)【要約】【課題】コンパクト性を維持しながら、製造が容易でかつ信頼性の高い構造を有し、しかも始動電圧を大きく低下させることのできる蛍光ランプを得る。【解決手段】発光管２は、直状管２ａ，２ｂをブリッジ部２ｅで接続した２つのＵ字状管２ｆを平行にブリッジ部２ｇで接続した一つのガラス管６と、ガラス管６の両端部に設けられた電極４，５とからなり、内部に屈曲した放電路を形成している。口金ケース３は発光管２を保持するとともに口金ピンである給電部材１０が設けられている。発光管２の細管７ｃにはコイル状近接導体８が設けられている。コイル状近接導体８の一端部は電極４の一方のリード線９に接続され、他端部は導線１４を介して給電部材１０に接続されている。電極４の他方のリード線１１および電極５のリード線１２，１３は他の給電部材１０にそれぞれ直接接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＵ字状管がブリッジによって連結して一体となった一つのガラス管とこのガラス管の両端部に設けられた電極とを有する発光管と、この発光管を保持するとともに口金を有する口金ケースとを備え、前記発光管のうち、前記電極を有しない前記Ｕ字状管の端部にコイル状近接導体が設けられていることを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】
前記Ｕ字状管の端部には細管が設けられており、前記コイル状近接導体は前記細管に巻回されたように設けられていることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ。
【請求項３】
前記Ｕ字状管の端部には細管が設けられており、前記コイル状近接導体は前記細管に巻回されたように設けられているとともに、前記コイル状近接導体が設けられた前記細管内にアマルガムが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の蛍光ランプ。
【請求項４】
前記発光管と、内部に点灯装置を有する前記口金ケースとを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のＵ字状管がブリッジにより連結されて一体化されたガラス管とこのガラス管の両端部に電極が設けられ、これら電極間において内部に屈曲する一つの放電路を有する発光管を備えたコンパクト形蛍光ランプが知られている。
【０００３】
このようなコンパクト形蛍光ランプは、発光管径を細く、ブリッジ部を増やし、かつ屈曲した放電路を形成することで小型ながら放電路長を長く形成して、高出力化を実現したものである。
【０００４】
しかしながら、放電路長が長く、発光管径が細く、放電路が絞られたブリッジが増えるとともに、ランプの始動電圧は上昇してしまう傾向にある。そして、高い始動電圧を必要とするため、既存の点灯装置との互換性を保つことが困難となり、新規の点灯装置を用いる必要が生じるとともに、点灯装置が大型化、高コスト化する。以上のことから、コンパクト蛍光ランプにおいては始動電圧を低下させることが望まれている。
【０００５】
従来、始動電圧を低下させるものとして、補助電極を発光管内部に位置して設け、この補助電極を、一方の主電極の片方のリード線に接続し、ランプ始動時において補助放電を誘起させて始動電圧を低下させる技術や（例えば特許文献１参照）、発光管の外側に始動補助となる近接導体を設け、この近接導体をアマルガムを設けていない主電極の給電部材と電気的に接続した技術が知られている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−１４９８７６号公報
【特許文献２】特許第３３８７２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された技術は、発光管内部に補助電極を設ける必要があり、かつ、ランプ始動後の補助放電を抑制するために、主電極と補助電極との間に抵抗を接続する必要がある。このため蛍光ランプの構造が複雑となり、製造が困難で高コスト化してしまう。
【０００７】
また、特許文献２に開示された技術は、近接導体と主電極との間に抵抗を接続する必要がなくせるものの、最冷点制御方式の蛍光ランプに対する始動電圧低下効果が薄いという課題がある。
【０００８】
さらに特許文献１および特許文献２に開示された技術は、補助電極もしくは近接導体と主電極とを電気的に直接接続しているため、接続箇所が引っ張り強度等の外力に対して弱いという問題や、接触不良が生じると接触抵抗が高くなって、発熱や始動電圧が高くなってしまうという問題がある。
【０００９】
また、近年、コンパクト形蛍光ランプにおいては、高出力化がさらに進んでいるため、始動電圧はますます上昇しており、特許文献１，２に開示された技術では始動電圧低下の効果が不十分となってきており、このため点灯装置も大型化となってしまう。
【００１０】
また、大型化、高コスト化した点灯装置をいわゆる電球形蛍光ランプのように、口金を有するケース内に内蔵したものでは、ランプが大型化、高コスト化し、また重量も増加してしまう。
【００１１】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、コンパクト性を維持しながら、製造が容易でかつ信頼性の高い構造を有し、しかも始動電圧を大きく低下させることのできる蛍光ランプを得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の蛍光ランプは、複数のＵ字状管がブリッジによって連結して一体となった一つのガラス管とこのガラス管の両端部に設けられた電極とを有する発光管と、この発光管を保持するとともに口金を有する口金ケースとを備え、前記発光管のうち、前記電極を有しない前記Ｕ字状管の端部にコイル状近接導体が設けられた構成を有する。
【００１３】
請求項２記載の蛍光ランプは、請求項１記載の構成において、前記Ｕ字状管の端部には細管が設けられており、前記コイル状近接導体は前記細管に巻回されたように設けられた構成を有する。
【００１４】
請求項３記載の蛍光ランプは、請求項１または請求項２記載の構成において、前記Ｕ字状管の端部には細管が設けられており、前記コイル状近接導体は前記細管に巻回されたように設けられているとともに、前記コイル状近接導体が設けられた前記細管内にアマルガムが設けられた構成を有する。
【００１５】
請求項４記載の蛍光ランプは、請求項１〜請求項３記載の構成において、前記発光管と、内部に点灯装置を有する前記口金ケースとを備えた構成を有する。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の構成により、予熱電流としてコイル状近接導体に商用電流あるいは高周波電流が通電されることで、近接導体近傍に磁界の変化が生じ、誘導起電力により発光管内の荷電粒子にエネルギーが与えられるため、絶縁破壊しやすい状態となる。さらに、ランプ電極間に始動電圧が印加されると、一方の電極とコイル状近接導体とが同電位となり、他方の電極との電位勾配が急になることから、電極間のグロー放電が拡大しやすくなり、アーク放電への移行が容易になる。また、高周波電流が通電された場合には、コイル状近接導体近傍に生じる磁界の変化が一層増大して誘導起電力が増加する。その結果、荷電粒子に与えられるエネルギーが増加することにより、大幅に始動電圧を低下できる。
【００１７】
請求項２記載の構成により、予熱電流としてコイル状近接導体に商用電流あるいは高周波電流が通電されることで、近接導体近傍に磁界の変化が生じ、誘導起電力により発光管内の荷電粒子にエネルギーが与えられるため、絶縁破壊しやすい状態となる。さらに、ランプ電極間に始動電圧が印加されると、一方の電極とコイル状近接導体とが同電位となり、他方の電極との電位勾配が急になることから、電極間のグロー放電が拡大しやすくなり、アーク放電への移行が容易になる。また、高周波電流が通電された場合には、コイル状近接導体近傍に生じる磁界の変化が一層増大して誘導起電力が増加する。その結果、荷電粒子に与えられるエネルギーが増加することにより、大幅に始動電圧を低下できる。また、細管に巻回するように設けていることから、巻き数の調整が可能となり、巻き数の増減調整が可能となる。また、細管は細いので同じ巻き数ならば磁界を密にでき、始動電圧低下の効果を大とすることができる。
【００１８】
請求項３記載の構成により、予熱電流としてコイル状近接導体に交流が通電されることで、近接導体近傍に磁界の変化が生じ、誘導起電力によりアマルガム中の電子にエネルギーが与えられる。その結果、予熱時にアマルガムの温度が上昇し、発光管内の水銀蒸気圧が高くなり、始動電圧が低下する効果が得られる。さらに、点灯電流としてコイル状近接導体に商用電流あるいは高周波電流が通電されることで、始動点灯後においてもアマルガムの温度上昇が早くなり、蛍光ランプの光束立ち上がりを早くすることができる。
【００１９】
請求項４に記載の構成により、始動電圧を低下できるため、内蔵する点灯装置を小型化、低コスト化できるので、全体として例えば電球形蛍光ランプ等のコンパクト化、低コスト化を行うことができる。また、軽量化も実現できるので、安全性や商品価値を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態である蛍光ランプについて図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１および図２に示す本発明の第１の実施形態である蛍光ランプ１は、発光管２と、この発光管２に電力を供給するための口金ピンである給電部材１０を有し、かつ発光管２を保持する口金ケース３とからなる。
【００２２】
発光管２は、外径１７ｍｍ、内径１５ｍｍ、長さ１００ｍｍのガラス製の直状管２ａ，２ｂをブリッジ部２ｅで接続した２つのＵ字状管２ｆを、平行にブリッジ部２ｇで接続した一つのガラス管６と、このガラス管６の両端部に設けられた電極４，５とからなり、この電極４，５間において内部に一つの屈曲した放電路を形成している。
【００２３】
発光管２には内面に蛍光体（図示せず）が塗布され、放電空間にはアルゴン等の封入ガスと水銀が封入されている。口金ケース３は発光管２を立設して保持するとともに発光管２に電力供給のための口金ピンである給電部材１０が４本（手前の２本を図示）設けられている。
【００２４】
Ｕ字状管２ｆの端部には細管７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄがそれぞれ設けられており、電極４，５の配置されていない長さ約８ｍｍ、外径約５ｍｍの細管７ｃには７回巻きのコイル状近接導体８が設けられ、このコイル状近接導体８の一端部は電極４の一方のリード線９に接続され、コイル状近接導体８の他端部は導線１４を介して口金ケース３に設けられた口金ピンである給電部材１０の一つに接続されている。電極４の他方のリード線１１および電極５のリード線１２，１３は他の三つの口金ピンである給電部材１０にそれぞれ直接接続されている（図２参照）。
【００２５】
蛍光ランプ１は、予熱電流として交流が通電されると、電極４，５が通電予熱されるとともに、コイル状近接導体８にも通電される。コイル状近接導体８に交流が通電されることにより、コイル状近接導体８が設けられたＵ字状管２ｆの端部に磁界の変化が生じ誘導起電力が発生する。これにより、コイル状近接導体８が設けられたＵ字状管２ｆの端部の近傍に存在する封入ガスまたは水銀からなる荷電粒子にエネルギーが与えられ、発光管２内は絶縁破壊しやすくなり、放電開始が容易になる。加えて、蛍光ランプ１は、始動電圧が印加されると、電極４とコイル状近接導体８とが同電位となるため、電極５とコイル状近接導体８との電位勾配が急になり、電極４，５間のグロー放電が拡大しやすくなり、放電開始が容易になる。これらの相乗作用により始動電圧を大きく低下することができる。
【００２６】
また、コイル状近接導体８に交流が通電されることにより発生する誘導起電力は、交流の周波数に比例するため、蛍光ランプ１を高周波点灯させることによって、始動電圧低下の効果はさらに大きくなる。
【００２７】
図１および図２に示すように、コイル状近接導体８は細管７ｃを軸として直径約０．５ｍｍの導線である金属線を巻き付けたように設けられており、製造しやすい構造となっている。すなわち、あらかじめコイル状に巻回したものを細管７ｃ等に挿入して設けてもよく、あるいは細管７ｃ等に巻き付けて設けてもよい。細管７ｃ等に巻き付けて設ける場合、細管７ｃにあらかじめ、ねじ状の溝を設けておくことで、コイル状近接導体８の素材である金属線を巻き付けることが容易となりコイル状近接導体８を形成しやすくなる。なお、コイル状近接導体８を設ける細管としては排気細管であってもよい。また、細管を備えていない発光管２の場合、コイル状近接導体８は例えばＵ字状管の本体端部外面に巻き付けるように設けてもよい。なお、細管等に巻き付ける場合、細管の先端部を太くしたり、細管を湾曲したりすることにより、コイル状近接導体８は抜け落ちにくくなるという効果を得ることができる。
【００２８】
コイル状近接導体８は、一回巻きでもよく、また金属線以外でも例えば金属板や金属ペーストでもよく、またＵ字状管の端部に金属蒸着等によって螺旋状に導電経路をプリントすることも可能である。また、金属以外でも導電物質であれば例えば導電性プラスチックや導電性セラミックでもよい。コイル状近接導体８のコイル形状は円柱状でなくても角柱状でも錘状でもよく、磁界が発生すればよい。
【００２９】
また、電極４のリード線９として長めのものを用い、細管７ｃに直接巻き付けてから口金の給電部材１０と接続してもよい。これによりコイル状近接導体８とリード線９との電気接点およびコイル状近接導体８と導線１４との電気接点が無くなり、電気接続の強度が高くなり、また製造が容易で、かつ信頼性を高くすることができる。
【００３０】
コイル状近接導体８に交流が通電されることにより発生する誘導起電力は、コイルの巻き数に比例するため、コイル状近接導体８の巻き数により、始動電圧低下の効果が変わる。よって、細管７ｃを軸として導線を巻回することにより、巻き数を増大できるので始動電圧を大きく低下させることができるとともに、細管７ｃの長さで巻き数を調整できることから、始動電圧を調整することも可能となる。また、絶縁被覆した金属線を巻き付けてコイル状近接導体８とすることによって、金属線を密に巻回、あるいは重ねて多重に巻回できるので、巻き数を一層増大でき、始動電圧を大幅に低下させることができる。
【００３１】
また、図１および図２に示す上記第１の実施形態の蛍光ランプにおいては、コイル状近接導体を１箇所設けることによって、商用電圧１００Ｖに対し電圧が８５％でも点灯が確認できたが、コイル状近接導体を設けなかったものでは電圧が９０％以下では点灯しなかった。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態である蛍光ランプについて説明する。
【００３３】
図３に示す本発明の第２の実施形態である蛍光ランプは、上記第１の実施形態の蛍光ランプと同じ基本構造を有し、異なるのは、電極５の一方のリード線１３と口金ピンである給電部材１０に接続された導線１６とが細管７ｂに設けられたコイル状近接導体１５を介して接続されており、二つのコイル状近接導体８，１５を備えることである。
【００３４】
これにより、誘導起電力が細管７ｂ，７ｃの両方で生じるとともに、コイル状近接導体８，１５をそれぞれ反対側の電極と接続したことによって、両方の電極４，５でグロー放電拡大の効果が生じるため、始動電圧が大幅に低下する。
【００３５】
次に、本発明の第３の実施形態である蛍光ランプについて説明する。
【００３６】
図４に示す本発明の第３の実施形態である蛍光ランプは、上記第１の実施形態の蛍光ランプと同じ基本構造を有し、異なるのは、コイル状近接導体８によって覆われた細管７ｃ内にアマルガム１７が設けられていることである。
【００３７】
これによって、コイル状近接導体８に予熱電流として交流が通電されることにより誘導起電力が生じ、アマルガム１７内に存在する自由電子にエネルギーが与えられる。その結果、予熱時からアマルガム１７の温度が上昇し、発光管２内の水銀蒸気圧が高まるため、始動電圧を低下することができる。
【００３８】
そして、このような蛍光ランプ１を高周波点灯させることにより、予熱電流としてコイル状近接導体８に交流が通電されることで、コイル状近接導体８近傍に磁界の変化が生じ、誘導起電力によりアマルガム１７中の電子にエネルギーが与えられる。その結果、予熱時にアマルガム１７の温度が上昇し、発光管２内の水銀蒸気圧が高くなり、始動電圧を低下する効果が得られる。さらに、このような水銀蒸気圧がアマルガム制御方式である蛍光ランプ例えばコンパクト形蛍光ランプあるいは電球形蛍光ランプ等では、コイル状近接導体近傍にアマルガムを配置することにより、光束の立ち上がりを早くすることができる。これは図４に示すように、コイル状近接導体８を設けた細管７ｃにアマルガム１７が配置されているため、コイル状近接導体８に予熱電流および点灯電流として交流が通電されることにより誘導起電力が生じ、アマルガム１７内に存在する自由電子にエネルギーが与えられる。その結果、予熱時からアマルガム１７の温度上昇が始まるとともに、始動点灯後の温度上昇も早くなるため、蛍光ランプの光束立ち上がりが早くなるという効果が得られる。
【００３９】
次に、本発明の第４の実施形態である蛍光ランプについて説明する。
【００４０】
図５に示す本発明の第４の実施形態である蛍光ランプ３１は、３つのＵ字状管がブリッジ接続され一体となったガラス管２１の両端部に電極１８，１９を設け、内部に屈曲した放電路を備えた発光管２０と、この発光管２０を立設して保持する口金ケース２２とを有する。なお、図５は発光管２０を立設した口金ケース２２の底面断面図である。
【００４１】
発光管２０は口金ケース２２において周状に立設されて保持されており、コイル状近接導体２３，２４，２５，２６は、電極１８，１９が設けられていないＵ字状管の細管２７，２８，２９，３０に設けられている。
【００４２】
このようにコイル状近接導体２３，２４，２５，２６を複数箇所に設けることにより、誘電起電力の生じる箇所が増加するため、始動電圧低下の効果も増大する。また、コイル状近接導体が設けられた細管におけるそれぞれの磁界の相乗効果が得られるようにコイル状近接導体が設けられるとさらに良い効果が得られる。なお、使用するコイル状近接導体が増えることで、コイル状近接導体同士や配線が接触してしまうおそれがあるが、コイル状近接導体を複数箇所に設ける場合、コイル状近接導体およびリード線を絶縁被覆することにより電気的接触を防止することができる。また、口金ケース２２内に点灯装置を内蔵する場合においても、コイル状近接導体と点灯装置の配線等とが電気的接触することを防止することができる。なお、図３に示す本実施形態において、細管７ｂ，７ｃ内にアマルガムをそれぞれ配置することで蛍光ランプの光束立ち上がりを一層早くすることができる。
【００４３】
水銀蒸気圧がアマルガム制御方式である蛍光ランプでは、コイル状近接導体近傍にアマルガムを配置することにより、始動電圧低下の効果が得られる。
【００４４】
このように３本のＵ字状管をブリッジした発光管を有する出力４２Ｗ相当の高周波蛍光ランプは、高出力でかつブリッジ箇所が多いことから、近接導体を全く設けない場合、周囲温度２５℃で点灯させるためには５５０Ｖ程度の高電圧を必要とするが、図５に示すようにコイル状近接導体を設けたものは４５０Ｖ程度に低下することができた。ここで、口金ピンと電極のリード線とを接続した給電部材と、発光管のブリッジ部外面近傍に設けた近接導体とを接続した従来の蛍光ランプでは始動電圧が４８０Ｖであった。
【００４５】
以上のことから、本発明に係る蛍光ランプは誘導起電力と近接導体の相乗作用により、始動電圧を大幅に低下できることが確認できた。
【００４６】
本発明に係る蛍光ランプは始動電圧を低下することができるため、銅鉄型の点灯装置を使用する場合は大型の新規な点灯装置を用いる必要がなく既存の銅鉄型の点灯装置を用いることができる。さらに高周波点灯装置を使用する場合は高電圧を発生させるための点灯装置の大型化、高コスト化を防止できる。点灯装置としては、より高電圧を発生させる必要がないため、本発明の第５の実施形態である図６に示す点灯装置３２内蔵型の蛍光ランプ３５において、点灯装置３２が小型化、低コスト化できるため、発光管３４を保持した口金ケース３３内に点灯装置３２を内蔵する蛍光ランプ３５をコンパクト化、低コスト化することができる。また、コイル状近接導体は細管に巻回しているので、従来のように直接電極と口金ピンとを接続したものとは異なるので引っ張り強度等も強化され信頼性も高く、また、高い始動電圧を発する大きな点灯装置の使用を不要にできるので、軽量化が可能となり、安全性や商品価値を向上することができる。
【００４７】
なお、本発明の蛍光ランプにおいては、コイル状近接導体の形状、配置箇所等において、また、発光管の構成、点灯装置の有無等において、発明の実施の形態、実施例、図面等で開示したものに限定されるものではなく、任意に選択できる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、始動電圧の低下、小型化、低コスト化、軽量化、信頼性を安定して維持でき、かつ、製造が容易で光束立ち上がりを早くすることのできる蛍光ランプに有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態である蛍光ランプの一部切欠正面図
【図２】同じく図１におけるＡ−Ａ断面底面図
【図３】本発明の第２の実施形態である蛍光ランプの一部切欠正面図
【図４】本発明の第３の実施形態である蛍光ランプの一部切欠正面図
【図５】本発明の第４の実施形態である蛍光ランプの発光管を立設した口金ケースの底面断面図
【図６】本発明の第５の実施形態である蛍光ランプの一部切欠正面図
【符号の説明】
【００５０】
１，３１，３５  蛍光ランプ
２，２０，３４  発光管
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  直状管
３，２２，３３  口金ケース
４，５，１８，１９  電極
６，２１  ガラス管
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，２７，２８，２９，３０  細管
８，１５，２３，２４，２５，２６  コイル状近接導体
９  電極のリード線
１０  給電部材
１１，１２，１３  リード線
１４，１６  導線
１７  アマルガム
３２  点灯装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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