(57)【要約】凹入部１５を有する発光管１と、凹入部１５に挿入された誘導コイル３と、誘導コイル３に電気的に接続された点灯回路４と、口金７とを備え、発光管１と点灯回路４と口金７とが一体に構成された電球形無電極蛍光ランプであって、発光管１は、略球形の外管１２と内管１１とから構成されており、外管１２のうち少なくとも上半球表面には、光透過性のシリコーンゴム１０がコーティングされている、電球形無電極蛍光ランプである。
2004006288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ガスが封入され、凹入部を有する発光管と、
前記凹入部に挿入された誘導コイルと、
前記誘導コイルに電気的に接続された点灯回路と
前記点灯回路に電気的に接続された口金と
を備え、
前記発光管と前記点灯回路と前記口金とは一体に構成されており、
前記発光管は、略球形の外管と、前記凹入部を規定する内管とから構成されており、
前記外管のうち少なくとも上半球表面には、光透過性のシリコーンゴムがコーティングされていて、
前記シリコーンゴムの機械的物性値のうち、引張強度［ＭＰａ］と破断伸度［％］と１／２とを乗じたものとして定義されるレジリエンス値［ＭＰａ・％］をＲｅｓとし、前記シリコーンゴムがコーティングされている範囲の平均膜厚［μｍ］をＴａｖｅとしたとき、
−５８．２７１Ｌｎ（Ｔａｖｅ・Ｒｅｓ）＋７１１．０３＜１００
（ここで、Ｌｎは、自然対数を意味する）
の関係を満たす、電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項２】
発光ガスが封入され、凹入部を有する発光管と、
前記凹入部に挿入された誘導コイルと、
前記誘導コイルに電気的に接続された点灯回路と
前記点灯回路に電気的に接続された口金と
を備え、
前記発光管と前記点灯回路と前記口金とは一体に構成されており、
前記発光管は、略球形の外管と、前記凹入部を規定する内管とから構成されていて、電球１００Ｗ相当の定格光束を有する高ワット用の発光管であり、
前記外管のうち少なくとも上半球表面には、光透過性のシリコーンゴムがコーティングされていて、
前記シリコーンゴムの機械的物性値のうち、引張強度［ＭＰａ］と破断伸度［％］と１／２とを乗じたものとして定義されるレジリエンス値［ＭＰａ・％］をＲｅｓとし、前記シリコーンゴムがコーティングされている範囲の最低所要膜厚［μｍ］をＴｔｈｉｎとしたとき、
Ｔｔｈｉｎ≧−２６．４５３Ｌｎ（Ｒｅｓ）＋２６３．５４
（ここで、Ｌｎは、自然対数を意味する）
の関係を満たす、電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項３】
発光ガスが封入され、凹入部を有する発光管と、
前記凹入部に挿入された誘導コイルと、
前記誘導コイルに電気的に接続された点灯回路と
前記点灯回路に電気的に接続された口金と
を備え、
前記発光管と前記点灯回路と前記口金とは一体に構成されており、
前記発光管は、略球形の外管と、前記凹入部を規定する内管とから構成されていて、電球６０Ｗ相当の定格光束を有する低ワット用の発光管であり、
前記外管のうち少なくとも上半球表面には、光透過性のシリコーンゴムがコーティングされていて、
前記シリコーンゴムの機械的物性値のうち、引張強度［ＭＰａ］と破断伸度［％］と１／２とを乗じたものとして定義されるレジリエンス値［ＭＰａ・％］をＲｅｓとし、前記シリコーンゴムがコーティングされている範囲の最低所要膜厚［μｍ］をＴｔｈｉｎとしたとき、
Ｔｔｈｉｎ≧−２４．２３２Ｌｎ（Ｒｅｓ）＋２３８．５３
（ここで、Ｌｎは、自然対数を意味する）
の関係を満たす、電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項４】
−５８．２７１Ｌｎ（Ｔａｖｅ・Ｒｅｓ）＋７１１．０３＜７５
の関係を満たす、請求項１に記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項５】
前記シリコーンゴムは、前記外管表面の実質的に全面にコーティングされている、請求項１から４のいずれか一つに記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項６】
前記シリコーンゴムは、青色領域の可視光を吸収するための、芳香族系の官能基が導入されたシリコーンゴムである、請求項１から５の何れか一つに記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項７】
前記シリコーンゴムのコーティング上、または、前記シリコーンゴムのコーティングと前記外管表面との間に、カラーフィルタ機能を有する薄膜が形成されている、請求項１から６の何れか一つに記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項８】
前記シリコーンゴムのコーティング上、または、前記シリコーンゴムのコーティングと前記外管表面との間に、紫外線吸収機能を有する薄膜が形成されている、請求項１から６の何れか一つに記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項９】
前記シリコーンゴムのコーティング上には、光触媒機能を有する薄膜が形成されている、請求項１から６の何れか一つに記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項１０】
前記シリコーンゴムのコーティング上には、高分子樹脂からなる薄膜が形成されている、請求項１から６の何れか一つに記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項１１】
凹入部を有する発光管を備えた無電極放電ランプ点灯装置であって、
前記発光管の外表面には、シリコーンゴムからなる飛散防止膜が形成されている、無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項１２】
前記発光管の内表面の少なくとも一部には、蛍光体層が形成されている、請求項１１に記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項１３】
前記飛散防止膜の上、または、前記飛散防止膜と前記発光管の前記外表面との間に、蛍光体層が形成されている、請求項１１または１２に記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項１４】
前記シリコーンゴムは、蛍光体が混入されたシリコーンゴムである、請求項１１または１２に記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、無電極放電ランプ点灯装置に関し、特に、電球形無電極蛍光ランプに関する。
【背景技術】  近年、地球環境保護と経済性の視点から、白熱電球に比べて効率が約５倍高い有電極の電球形蛍光ランプが、住宅やホテルなどにおいて電球代替用として広く利用されてきている。このような有電極の電球形蛍光ランプは、例えば、特開２００１−１９６１９４号公報に開示されている。電球形蛍光ランプは、点灯回路を内蔵しており、そして口金も有しているので、白熱電球と直接代替可能な構造をしている。
さらに、最近、従来から存在する有電極の電球形蛍光ランプの他に、無電極の電球形蛍光ランプが普及し始めている。無電極蛍光ランプは、電極が無いことから、電極の損耗がなく寿命が有電極蛍光ランプに比べて更に長いことが特徴であり、今後ますます普及していくことが期待される。そのような電球形無電極蛍光ランプは、例えば、特開平９−３２０５４１号公報に開示されている。
無電極蛍光ランプは、従来は、主として公共照明用途（例えば、街路灯など）に用いられてきたが、電球形無電極蛍光ランプが開発された後は、ホテルなどにおいて電球代替用としての用途も広がっており、それゆえに、従来よりも万が一の破裂に備えて、飛散防止のことにより深く注意を払う必要が出てきた。
ここで、特開平９−３２０５４１号公報に開示された無電極の電球形蛍光ランプを図２０に示し、比較のため、特開２００１−１９６１９４号公報に開示された有電極の電球形蛍光ランプを図２１に示す。
図２０に示すように、球状のバルブ３０３の一部には、誘導コイル（３０６、３０７）を挿入するための凹入部が設けられており、そして、バルブ３０３の内部は、発光ガスが封入されているものの、数Ｐａ〜数百Ｐａの減圧状態となっている。なお、図２０中の膜３０１は導電膜であり、膜３０２は蛍光体である。ここで、仮にバルブ３０３の一部が破損すると、バルブ３０３の内部が減圧状態になっているがゆえに、管球の中心点に向かって一気に爆縮するので、有電極の電球形蛍光ランプと比較して、飛散する程度が大きくなると考えられる。
つまり、有電極の電球形蛍光ランプの場合、図２１に示すように、細長いバルブ７１の中が、通常の蛍光灯のように減圧状態になっているものの、細長いバルブ７１の周囲に空気が位置し、その周りにグローブ７５が位置しているので、仮にバルブ７１が破損したとしても、飛散物はグローブ７５内に収まってしまう。また、飛散物が与える衝撃を吸収したグローブ７５が破損しても、グローブ７５内は減圧状態でもないので、爆縮しない。もしグローブ７５がないタイプのランプだったとしても、有電極の電球形蛍光ランプの場合には、管の形状がチューブ状であるために、破損時に大気圧との差によって働く力が、幅広く管の中心軸に沿って分散し、それゆえ、球の中心に力が集中する無電極の電球形蛍光ランプよりも小さくなるので、飛散の程度は小さくてすむ。
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、万が一ランプが破損して飛散したときでも、その飛散を効果的に防止することができる電球形蛍光ランプおよび無電極放電ランプ点灯装置を提供することにある。
【発明の開示】
本発明の第１の電球形無電極蛍光ランプは、発光ガスが封入され、凹入部を有する発光管と、前記凹入部に挿入された誘導コイルと、前記誘導コイルに電気的に接続された点灯回路と前記点灯回路に電気的に接続された口金とを備え、前記発光管と前記点灯回路と前記口金とは一体に構成されており、前記発光管は、略球形の外管と、前記凹入部を規定する内管とから構成されており、前記外管のうち少なくとも上半球表面には、光透過性のシリコーンゴムがコーティングされていて、前記シリコーンゴムの機械的物性値のうち、引張強度［ＭＰａ］と破断伸度［％］と１／２とを乗じたものとして定義されるレジリエンス値［ＭＰａ・％］をＲｅｓとし、前記シリコーンゴムがコーティングされている範囲の平均膜厚［μｍ］をＴａｖｅとしたとき、−５８．２７１Ｌｎ（Ｔａｖｅ・Ｒｅｓ）＋７１１．０３＜１００（ここで、Ｌｎは、自然対数を意味する）の関係を満たす。
さらに、−５８．２７１Ｌｎ（Ｔａｖｅ・Ｒｅｓ）＋７１１．０３＜７５の関係を満たすことが好ましい。
本発明の第２の電球形無電極蛍光ランプは、発光ガスが封入され、凹入部を有する発光管と、前記凹入部に挿入された誘導コイルと、前記誘導コイルに電気的に接続された点灯回路と前記点灯回路に電気的に接続された口金とを備え、前記発光管と前記点灯回路と前記口金とは一体に構成されており、前記発光管は、略球形の外管と、前記凹入部を規定する内管とから構成されていて、電球１００Ｗ相当の定格光束を有する高ワット用の発光管であり、前記外管のうち少なくとも上半球表面には、光透過性のシリコーンゴムがコーティングされていて、前記シリコーンゴムの機械的物性値のうち、引張強度［ＭＰａ］と破断伸度［％］と１／２とを乗じたものとして定義されるレジリエンス値［ＭＰａ・％］をＲｅｓとし、前記シリコーンゴムがコーティングされている範囲の最低所要膜厚［μｍ］をＴｔｈｉｎとしたとき、Ｔｔｈｉｎ≧−２６．４５３Ｌｎ（Ｒｅｓ）＋２６３．５４（ここで、Ｌｎは、自然対数を意味する）の関係を満たす。
本発明の第３の電球形無電極蛍光ランプは、発光ガスが封入され、凹入部を有する発光管と、前記凹入部に挿入された誘導コイルと、前記誘導コイルに電気的に接続された点灯回路と前記点灯回路に電気的に接続された口金とを備え、前記発光管と前記点灯回路と前記口金とは一体に構成されており、前記発光管は、略球形の外管と、前記凹入部を規定する内管とから構成されていて、電球６０Ｗ相当の定格光束を有する低ワット用の発光管であり、前記外管のうち少なくとも上半球表面には、光透過性のシリコーンゴムがコーティングされていて、前記シリコーンゴムの機械的物性値のうち、引張強度［ＭＰａ］と破断伸度［％］と１／２とを乗じたものとして定義されるレジリエンス値［ＭＰａ・％］をＲｅｓとし、前記シリコーンゴムがコーティングされている範囲の最低所要膜厚［μｍ］をＴｔｈｉｎとしたとき、Ｔｔｈｉｎ≧−２４．２３２Ｌｎ（Ｒｅｓ）＋２３８．５３（ここで、Ｌｎは、自然対数を意味する）の関係を満たす。
前記シリコーンゴムは、前記外管表面の実質的に全面にコーティングされていることが好ましい。前記シリコーンゴムは、前記外管の前記上半球表面とともに、前記外管の下半球表面にもコーティングされていることが好ましい。
ある実施形態において、前記シリコーンゴムは、青色領域の可視光を吸収するための、芳香族系の官能基が導入されたシリコーンゴムである。
ある実施形態において、前記シリコーンゴムのコーティング上、または、前記シリコーンゴムのコーティングと前記外管表面との間に、カラーフィルタ機能を有する薄膜が形成されている。
ある実施形態において、前記シリコーンゴムのコーティング上、または、前記シリコーンゴムのコーティングと前記外管表面との間に、紫外線吸収機能を有する薄膜が形成されている。
ある実施形態において、前記シリコーンゴムのコーティング上には、光触媒機能を有する薄膜が形成されている。
ある実施形態において、前記シリコーンゴムのコーティング上には、高分子樹脂からなる薄膜が形成されている。
本発明の無電極放電ランプ点灯装置は、凹入部を有する発光管を備えた無電極放電ランプ点灯装置であり、前記発光管の外表面には、シリコーンゴムからなる飛散防止膜が形成されている。
ある好適な実施形態において、前記発光管の内表面の少なくとも一部には、蛍光体層が形成されている。前記発光管の外管の内表面の実質的に全面に蛍光体層が形成されていることが好ましい。
ある実施形態において、前記飛散防止膜の上、または、前記飛散防止膜と前記発光管の前記外表面との間には、蛍光体層が形成されている。
前記シリコーンゴムは、蛍光体が混入されたシリコーンゴムであってもよい。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の実施形態１にかかる電球形無電極蛍光ランプの構成を模式的に示す断面図である。
図２は、落下試験を説明するための図である。
図３は、各種シリコーン薄膜の平均膜厚（Ｔｈｉｎ）と飛散度（ｄ）の関係を示すグラフである。
図４は、電球形無電極蛍光ランプの各部位を説明するための断面図である。
図５（ａ）は、膜によってガラスの飛散を抑制した図であり、図５（ｂ）は、膜を突き破ってガラスが飛散した図である。
図６（ａ）から図６（ｃ）は、それぞれ、高Ｗの場合のサンプルａ〜ｃについて封止部強制破壊試験の結果を示すグラフである。
図７（ａ）から図７（ｃ）は、それぞれ、低Ｗの場合のサンプルａ〜ｃについて封止部強制破壊試験の結果を示すグラフである。
図８は、“応力σ”と“ひずみγ”の関係を表すグラフである。
図９は、膜強度［Ｎ・％／ｍ］とガラス破片の最大飛散半径（ｃｍ）との関係を示すグラフである。
図１０は、レジリエンス値と所要膜厚との関係を示すグラフである。
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、それぞれ、硬度、引張強度、破断伸度について経時変化を示すグラフである。
図１２は、レジリエンスの経時変化を示すグラフである。
図１３は、シミュレーション結果と加速度試験結果とを比較するためのグラフである。
図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、それぞれ、低Ｗおよび高Ｗ用発光管におけるシミュレーション結果と加速試験結果とを比較するためのグラフである。
図１５は、引張強度の試験片厚み依存性を示すグラフである。
図１６は、破断伸度の試験片厚み依存性を示すグラフである。
図１７は、本発明の実施形態１にかかる電球形無電極蛍光ランプの外観を示す図である。
図１８は、電球形無電極蛍光ランプの分解図である。
図１９は、本発明の実施形態２にかかる電球形無電極蛍光ランプの一例を模式的に示す断面図である。
図２０は、従来の無電極の電球形蛍光ランプの構成を模式的に示す断面図である。
図２１は、従来の有電極の電球形蛍光ランプの構成を模式的に示す断面図である。
図２２は、落下試験に用いたシリコーンの物性値を示す図表である。
図２３は、ヒートショック強制破壊試験に用いたシリコーンの物性値を示す図表である。
図２４は、サンプルＦの点灯３０，０００時間後の物性値の予測値を示す図表である。
図２５は、低Ｗの発光管における耐熱加速試験後の落下試験結果を示す図表である。
図２６は、高Ｗの発光管における耐熱加速試験後の落下試験結果を示す図表である。
図２７は、低Ｗの発光管における耐熱寿命試験後のヒートショック封止部強制破壊試験結果を示す図表である。
図２８は、高Ｗの発光管における耐熱寿命試験後のヒートショック封止部強制破壊試験結果を示す図表である。
【発明を実施するための最良の形態】  本願発明者は、電球形無電極蛍光ランプが破損して飛散したときに、その飛散を効果的に防止するために、電球形無電極蛍光ランプの発光管の表面に、樹脂製薄膜を形成することを思い付いた。電球形無電極蛍光ランプ以外の直管・丸管の蛍光ランプにおいて、発光管（バルブ）にコーティングを施すことがあるが、電球形無電極蛍光ランプにどのようなコーティングを施していいか、開発当初は全く見当が付かなかった。それは次のような理由による。
直管・丸管の蛍光灯においては、熱収縮タイプのポリエステル系樹脂、塩化ビニル系のフィルムからなる熱収縮チューブを外管表面に被せて、それを加熱により密着加工することがある。しかし、これでは、形状自由度が小さく、また、耐熱寿命が短いという問題が生じる。ランプの寿命末期まで飛散防止膜の機能を保証するとすると、一般の有電極の蛍光ランプと比べて長寿命な電球形無電極蛍光ランプでは発光管が略球形であるとともに、点灯時に発光管が高温となるので、形状自由度が小さいフィルムは使用できず、また、耐熱寿命が短いものを用いることは無理である。
また、電球形無電極蛍光ランプが公共照明用途として使用される場合、屋外にも取り付けられることになるが、直管・丸管の蛍光灯に用いられる当該熱収縮チューブは、耐候性に劣るため、その点でもこの熱収縮チューブを電球形無電極蛍光ランプに用いることには問題が生じる。さらに塩化ビニル系の材料を用いることは、環境公害の観点からも問題がある。なお、直管・丸管の蛍光灯についてはウレタン樹脂を用いてコーティングすることも検討されているが、これについても、電球形無電極蛍光ランプに用いるとなると、耐熱性が低く、耐候性が劣るという問題から、寿命末期まで性能を保証することは困難である。
耐熱性・耐候性に優れる材料としてはテフロン（登録商標、「ＰＴＦＥ」とも称する）を挙げることができる。しかし、テフロンは、ガラスの表面に糊であるプライマーをスプレー塗布した後、粉体のテフロンをスプレーで吹き付け、かつ、電気炉にて粉体のテフロンを溶かして、ガラス表面にコーティングを行う必要があるため、加工が困難であり、それゆえ、電球形無電極蛍光ランプのコーティングには向かない。また、コストが高くなるという欠点もある。光源ということを無視して、単に、電球形無電極蛍光ランプのバルブを保護するのであれば、適当な樹脂を厚く塗ったり、金属等の材料を周囲に配置したりすることも可能かもしれないが、電球形無電極蛍光ランプの配光性およびデザイン性を損なわないように、また光束をできるだけ落とさないようにするには、そのような手法は適さない。
さらに、電球形無電極蛍光ランプの特有の問題にも注意しなければならない。誘導コイルを挿入するための凹入部を有する電球形無電極蛍光ランプ（または無電極放電ランプ）は、凹入部を構成するための内管と、バルブの外形となる外管とを封着することによって形成されているので、封着部周辺に加工時の歪みや微小なキズ（マイクロクラック）が残りやすく、それゆえに、熱または物理的な衝撃を受けることにより、内管と外管との封着部が破損しやすくなっている。
また、バルブ（発光管）が破損した場合、管内圧が外圧（大気圧）と比べて極端に低いため、いわゆる「爆縮」現象を起こして、その際、凹入部（内管）が外管を突き破り、ガラスが飛散してしまう現象が本願発明者の実験で確認された。この現象は、同じ電球形であっても、有電極の蛍光ランプには見られないものである。有電極の電球形蛍光ランプは、バルブが内管と外管とにより構成されていないこと、内管による凹入部がないことに加えて、バルブの周囲にはグローブが設けられているからである。つまり、無電極の電球形蛍光ランプは、内管と外管との構成、発光管が剥き出しになっていること等の特殊性に起因して、破損時に飛散防止に独特の保護をしてやらないといけない。また、電球形無電極放電ランプは、無電極蛍光ランプの特徴である長寿命の特性を有しているので、破損時の飛散を防止するためにコーティングされた膜（飛散防止膜）には、優れた耐熱寿命特性が要求される。もちろん、上述したように、加工が比較的容易で、形状自由度も確保できるものでなければならない。
つまり、開発当初においては、飛散防止膜に要求される材料物性が全く明らかにされておらず、何を基準に最適な材料開発を行うかの判断ができなかったのである。このような状況下で、本願発明者は、材料開発の基準を明確化することを実践し、試行錯誤を重ねた後、ついに、電球形無電極放電ランプに適した飛散防止膜およびそれに要求される材料物性の条件を見出すことに成功し、本発明に至った。
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
（実施の形態１）
図１から図３を参照しながら、本発明の実施形態１にかかる無電極放電ランプ点灯装置および電球形無電極蛍光ランプを説明する。
図１は、本実施形態の無電極放電ランプ点灯装置（電球形無電極蛍光ランプ）の構成を模式的に示している。本実施形態の無電極放電ランプ装置は、凹入部１５を有する発光管（バルブ）１を備えており、発光管１の外表面には、透光性のシリコーンゴム１０がコーティングされている。また、発光管１の内表面の少なくとも一部には、蛍光体層２が形成されている。
図１に示した無電極放電ランプ装置は、発光管１と点灯回路４と口金７とが一体に構成された電球形無電極蛍光ランプであり、発光管１の外表面の略全面にシリコーンゴムからなる飛散防止膜１０が形成されている。発光管１は、誘導コイル３が挿入される凹入部１５を構成する内管１１と、発光管１の外表面となる外管１２とから構成されており、そして、略円筒状の内管１１の端部と、略球形の外管１２の端部とは、封止部（封着部）１３で封着されている。なお、封止部１３の周囲には、ネック部１４が位置している。なお、発光管１のガラス部の厚さは、０．８〜２．０ｍｍの範囲で分布し、発光管１が電球１００Ｗ相当の高ワット用の発光管の場合、そのガラス肉厚は、上半球側（口金７とは反対の側）の平均で１．０±０．２ｍｍであり、そして、発光管１が電球６０Ｗ相当の低ワット用の発光管の場合、そのガラス肉厚は、上半球側の平均で１．３±０．２ｍｍである。
誘導コイル３は、フェライトからなるコア３ａと、コア３ａに巻かれた巻線３ｂとからなり、巻線３ｂは、点灯回路４に電気的に接続されている。点灯回路４の周囲にはカバー５が設けられており、カバー５の下部には、点灯回路４と電気的に接続された口金７が設けられている。なお、図１に示した例では、発光管１と点灯回路５との間に、ホルダー６がある。ホルダー６は、発光管１との嵌合により発光管１を固定保持し、そして、ホルダー６は、カバー５との嵌合により固定保持されている。
飛散防止膜１０は、内管１１と外管１２との封止部の破損を起因として、内管１１（凹入部）が外管１２を突き破ってしまうことを防止するために、少なくとも外管１２の頭頂部（または頂点部１ａ）を覆うことが必要となる。ここで、「頭頂部」の範囲は、内管１１の先端部を略中心にして左右４５度の角度に入る外管１２表面と規定してもよい。また、頂点部１ａを中心にして半径２５ｍｍの範囲の外管１２の一部としてもよい。飛散防止膜１０は、外管１２の上半球（発光管１の外管１２を地球に見立てると「北半球」）部分を覆うことが好ましい。ここで、「上半球」の部分は、外管１２の高さの半分より上の範囲とみなしてもよく、外管１２が球形または実質的に球形とみなせるときには、大円（赤道）を含んでそれより上方の範囲である。そして、外からの衝撃を外管１２の全面にわたって防止するには、発光管１の外管１２外表面を実質的に全面覆うことが更に好ましい。
次に、飛散防止膜１０の材料として、透光性のシリコーンゴムを選択した理由を述べると、有電極・無電極の電球形蛍光ランプ、直管・丸管蛍光ランプのいずれにおいても飛散防止膜１０としてシリコーンゴムが使用されたことはなかったのであるが、各種材料を選定する上で、耐熱性・耐候性の観点からこの材料に注目したものである。
シリコーンゴムの機械的強度特性として、例えば、硬度、引張強度、破断伸度、せん断接着を挙げることができる。これらの特性の中、どのパラメータが飛散防止膜１０として機能のために重要であるか、飛散防止機能とこれらの物性値との関連性は、全くの未知であった。したがって、電球形無電極蛍光ランプ用の飛散防止膜に要求される所要物性を解明することが必要となった。本願発明者は、数多くの実験を行うことによって、「引張強度」と「破断伸度」の２つの材料パラメータと、「膜厚（分布）」という１つの設計パラメータとのみで、飛散防止膜１０として必要な条件を導き出すことに成功した。その条件とは、以下のようなものである。なお、「Ｌｎ」は、自然対数を意味する。
（１）発光管が電球１００Ｗ相当の高ワット用の発光管（以下、「高Ｗ」と称する）である場合に、シリコーンゴムの機械的物性値のうち、引張強度［ＭＰａ］と破断伸度［％］と１／２とを乗じたものとして定義されるレジリエンス値［ＭＰａ・％］をＲｅｓとし、頭頂部または上半球（頂点部から側面部の範囲（図４参照））におけるシリコーンゴムの最低所要膜厚［μｍ］をＴｔｈｉｎとしたとき、
Ｔｔｈｉｎ≧−２６．４５３Ｌｎ（Ｒｅｓ）＋２６３．５４
を満たすこと。
（２）発光管が電球６０Ｗ相当の低ワット用の発光管（以下、「低Ｗ」と称する）である場合には、
Ｔｔｈｉｎ≧−２４．２３２Ｌｎ（Ｒｅｓ）＋２３８．５３
を満たすこと。
あるいは、次のような条件であってもよい。
（３）シリコーンゴムが外管表面の実質的に全面にコーティングされており、シリコーンゴムがコーティングされている範囲の平均膜厚［μｍ］をＴａｖｅとしたとき、
−５８．２７１Ｌｎ（Ｔａｖｅ・Ｒｅｓ）＋７１１．０３＜１００
を満たすこと。この場合、発光管は高Ｗ、低Ｗの何れであってもよい。
さらに好ましくは、
（４）  −５８．２７１Ｌｎ（Ｔａｖｅ・Ｒｅｓ）＋７１１．０３＜７５
を満たすこと。
これらの条件を求めるために本願発明者が行った実験および検討を以下に説明する。
〔飛散防止膜の材料についての実験および検討〕
まず、飛散防止膜として好適な条件を求めるためには、実際の使用状態を想定した上で、品質評価の判断基準を定めることが好ましい。そのために、発光管の“割れ”に対して、“その原因”と“その割れかた”との関係を明確にする必要がある。ランプが割れる原因としては、外部から機械的・熱的な衝撃を受けることによりガラス管が破損することが考えられる。
機械的な衝撃としては、点灯中、出荷搬送時、製造アセンブル中における落下や、物を直接ぶつけた際に起こり得る破損などが挙げられる。そして、熱的な衝撃としては、屋外使用中に点灯して熱くなった発光管に雨がかかるような場合や、点灯、消灯による熱膨張と収縮の繰り返しストレスによるマイクロクラックの成長による破損が考えられる。
これらのことを想定して、機械的な衝撃に対する破損は、実用上から考えても落下試験による評価が妥当であり、一般蛍光灯規格であるＪＩＳ  Ｃ  ７６０１−１９９７の３ｍ天井高さからのランプの落下試験の基準に準拠すべきであると考えた。また、熱的な衝撃に関しては、ガラス加工時の残留ひずみがありマイクロクラックの入り易い封止部（封着部）にヒートショックをかけて破壊した際に、ガラス破片が膜を突き破って飛散しないことが不可欠であると考えられる。
＜評価結果＞
まず、落下試験について説明する。落下試験（ＪＩＳ  Ｃ  ７６０１−１９９７）は、図２に示すように、３ｍの天井高さより発光管１を自然落下させ、落下地点より飛散したガラスの最大飛散距離（半径）を測定する。なお、ＪＩＳでは、１ｍ以内が一般の飛散防止膜付蛍光灯の規格として定められている。なお、３ｍ高さが公共施設等の建築物の一般的な高さである（住宅は３ｍ以下）こと、及び、ガラスの最大飛散距離が１ｍ以下であれば人間の視線の高さを考慮すると破片が目に入る等して重傷を引き起こす危険性は極めて低いことの２点から、本評価基準は日本のみならす全世界において一般的な安全性の一つの指標になると考える。
飛散防止膜として要求される所要物性を明確にするために、各物性値の異なる数種のシリコーンゴムからなる薄膜を、発光管の外表面の全面に形成して、その落下試験を行った。落下試験に用いたシリコーンゴムおよびその物性を図２２に示す。サンプルＡ〜Ｆは、すべて、ＧＥ東芝シリコーン（株）から購入した。
落下試験の結果である、各種シリコーン薄膜の膜厚と飛散度の関係を図３に示す。図３中の横軸は、発光管１に形成された薄膜の平均膜厚を表している。そして、縦軸は、発光管１が割れ、最も遠方に飛散したガラス破片の飛距離を表している。
ここで、平均膜厚とした理由は、落下試験では、床面と衝突する発光管１の破損部が一定せず、発光管１の頂上部から封止部（図４参照）にかけて、広く分布しているからであり、それゆえ、膜厚の平均値を取るのが妥当だと考えたからである。また、同一平均膜厚で、頂上部〜封止部にかけての膜厚分布を変化させてもバラツキの範囲内で有意差は見受けられなかった。加えて、低Ｗと高Ｗとでガラスの肉厚が異なるものの、両者の間に有意差は無く、評価結果のバラツキに含まれてしまう程度であったため、図３中のデータ（点）は低Ｗ、高Ｗの双方を混合してプロットしている。
図３から分かるように、ガラス破片の飛散の程度は、シリコーンの機械的物性の内、破断伸度と引張強度（＋膜厚）の影響が大きく、引張強度と伸び（破断伸度）とに優れたサンプルＦが最も良好な結果を示した。
次に、ヒートショック強制破壊試験について説明する。封止部（図４参照）にマイクロクラックを施し、ホットプレートで封止部を加熱した状態から氷水にて強制冷却し、封止部を破損させる。この際、爆縮により内管が外管を直撃しガラスを破損させるが、膜によってガラスの飛散を抑制できれば、“ＯＫ″とし（図５（ａ）参照）、膜を突き破りガラスが飛散すれば”ＮＧ“と判断する（図５（ｂ）参照）。
封止部の破損を原因として、弾丸のように発射された内管が外管を突き破り、ガラス破片が飛散しないようにするためのシリコーンの所要物性、膜厚を明確にするために、物性値の大きく異なる３種類のシリコーンを用いて飛散防止膜を形成し、強制破壊試験を行った。使用した３種のシリコーンおよびその物性を図２３に示し、そして、強制破壊試験の結果を、図６および図７に示す。
図６は、高Ｗ（電球１００Ｗ相当）の発光管についてのグラフであり、図７は、低Ｗ（電球６０Ｗ相当）の発光管についてのグラフである。サンプルａ〜ｃの物性値は図２３に示す。サンプルａ〜ｃは、すべて、ＧＥ東芝シリコーン（株）から購入した。なお、サンプルａは、上記サンプルＦと同じものであり、サンプルｂは上記サンプルＥと同じものである。
図６および図７においては、横軸に発光管１個あたりの塗布量を示し、縦軸にはヒートショック強制破壊試験により破損したガラスの破断面におけるシリコーン被膜の膜厚を表している。同じ塗布量であっても、破断面の膜厚が異なっているのは、内管が飛び出した衝撃で破損した発光管の部位が異なっており、各部位によって膜厚の分布が異なっているためである。また、塗布量での評価は平均膜厚での評価と等価であり、同一塗布量でも“ＯＫ”と”ＮＧ”に判定がまたがっている事から、平均膜厚よりも最小膜厚を設定することが重要であることを意味している。
サンプルａについては、高Ｗが３５μｍ、低Ｗが３０μｍに”ＯＫ”と”ＮＧ”の境界値が存在しており、膜厚分布の最小の膜厚を規定することになる。サンプルｂについても同様に、高Ｗが６５μｍ、低Ｗが５５μｍに”ＯＫ”と”ＮＧ”の境界値が存在しており、サンプルｃについては、高Ｗが９５μｍ、低Ｗが８５μｍに”ＯＫ”と”ＮＧ”の境界値が存在している。
初期での内管が飛び出し、ガラスが飛散するという“割れ”に対しては、上記の材料を選択すれば、おのずと所要の膜厚が決定される。しかしながら、ランプの寿命末期までガラス飛散の防止効果を発揮しようとすれば、採用するシリコーン材料の経時変化（劣化）を考慮して、初期強度を高めに設計する必要がある。そのためには、物性値として要求されるファクターと数値を明確にしなければならない。そこで、これら物性の異なるシリコーンの試験結果を元に、所要物性値の考察を更に続けた。
上記の実験結果より、飛散防止膜として材料に要求される物性としては、“引張強度”および“破断伸度“の２つの材料パラメータと”膜厚（分布）“という１つの設計パラメータにより表記できることがわかった。ここで、引張強度と膜厚については、膜の強度を意味し、破断伸度については、材料の”弾性“を意味するところから、外部からの衝撃を吸収する役割を呈する。これらの要素とガラスの飛散度合いを相関づけることにより、物性値から“割れの度合い”を導き出すことが可能となる。
引張強度と伸び（伸度）については、材料レオロジー特性の一つである“レジリエンス”として関連付けることができる。レジリエンスとは、弾性エネルギーとして蓄積される最大限界の仕事量で、外力を取り去るとともに消える弾性エネルギーを指し、物体が弾性エネルギーを蓄えうる能力を計る目安となる数値である。
弾性がフックの法則（Ｈｏｏｋｅ’ｓ  Ｌａｗ）に従うとする場合、“応力σ”と“ひずみγ”の関係をグラフで表せば、図８のような直線になり、応力σに対するレジリエンスは△ＯＡＢの面積で与えられる［以上、共立出版株式会社“化学大辞典７”，Ｐ８８７より］。ゴム弾性体については、厳密には非線形であり、直線にはならないが、定性的な挙動をマクロ的にとらえると、ほとんど直線に近く、理想的弾性を示すフックの法則に従うと仮定しても問題ない。
そこで、材料物性の（引張強度）＝（応力）、（伸び）＝（破断伸度）と等価であるから、“（レジリエンス）＝（引張強度［ＭＰａ］）×（破断伸度［％］）×１／２［ＭＰａ・％］”という定義を導入して、上記データの解析を行った。
＜落下試験の解析＞
落下試験のデータを元に、レジリエンスという概念を導入し、飛散度の解析を行った。上述の各種シリコーン材料の“引張強度”および“破断伸度”より“レジリエンス”を計算し、横軸に（レジリエンス［ＭＰａ・％］）×（平均膜厚［μｍ］）＝（膜強度［Ｎ・％／ｍ］）とし、縦軸には、ガラスの最大飛散距離（ｃｍ）をとる。図９に結果を示す。
ガラスの飛散度合いを対数関数でフィッティングすると次式で近似される。
ｄ＝−５８．２７１Ｌｎ（Ｓ）＋７１１．０３  …………（式１）
ｄ：ガラス破片の最大飛散距離［ｃｍ］、
Ｓ：膜強度＝（レジリエンス）×（平均膜厚）［Ｎ・％／ｍ］
式１によって、材料物性（レジリエンス）と平均膜厚が分かれば、落下時のガラス飛散の程度を予測することができる。つまり、材料が経時変化し、熱、紫外線、湿度や繰り返しストレスによる疲労で劣化した場合の前記レジエンスの変化を見越した上で、必要とされる膜厚を、容易に初期設計へとフィードバックすることが可能となる。
ＪＩＳ規格に準拠すれば、ｄ＜１００となるように膜強度の設計を行わなければならない。レジリエンスについては、材料固有の物性値であるから、材料の選択によって決定される。つまり、材料を選択した上で、設計者は膜厚を設計しなければならない。破壊試験のため、数値的なバラツキが約±２５％程度あることを考慮すると、ｄ＜７５〜５０となるように設計すれば良い。
なお、上記実験では、発光管単体で落下実験を行ったが、回路ケースと一体化されたものでも同様の実験を行ったところ、同様の結果を示した。これは、ケースと発光管がしっかりと接着されているため、重量的には重くなるものの、飛散物がケースの影響でかえって飛びにくくなっているからと考えられる。つまり、使用点灯中に、何らかの要因で天井からランプが落下する場合、発光管のみが落ちてくる場合と、ケース（点灯回路を含む）と一体化した状態で落ちてくるものと２通り考えられるが、後者の場合も、前記発光管単体で落下させる試験を類推して適用することができる。
＜ヒートショック強制破壊試験の解析＞
内管と外管との封止部に対してのヒートショック強制破壊試験においても、同様に“レジリエンス”という概念を導入して、材料固有の物性値（レジリエンス）に対して、無電極蛍光ランプの飛散防止膜に要求される強度を得るための最小膜厚（所要膜厚）を導出した。その結果を図１０に示す。
内圧と外圧との差による“爆縮現象”で飛び出した内管が外管を破壊し、ガラスが破損しても、飛散防止膜によりガラスの飛散を抑制するのに必要な膜厚を、レジリエンスと所要膜厚の関係として下記の対数関数で近似した。
高Ｗ：Ｔｔｈｉｎ＝−２６．４５３Ｌｎ（Ｒｅｓ）＋２６３．５４  …………（式２）
低Ｗ：Ｔｔｈｉｎ＝−２４．２３２Ｌｎ（Ｒｅｓ）＋２３８．５３  …………（式３）
Ｔｔｈｉｎ：飛散防止のための所要膜厚［μｍ］
Ｒｅｓ：レジリエンス＝（引張強度）×（破断伸度）×１／２［ＭＰａ・％］
式２および式３によって、ガラス肉厚の異なる高Ｗおよび低Ｗの所要膜厚を決定することができ、材料物性（レジリエンス）の経時変化（熱、紫外線、湿度や繰り返しストレスによる疲労で劣化した場合）のレジエンス値を見越した上で、必要とされる膜厚を、初期設計へとフィードバックすることが可能となる。
電球形無電極蛍光ランプ用の飛散防止膜に要求される材料物性を、“落下試験”と“ヒートショック強制破壊試験”に基づいて検討した結果、膜の強度設計に必要なファクターは“レジリエンス”であることを本願発明者が初めて見出した。
具体的に、飛散防止膜を設計する場合には、膜厚はできるだけ薄い方が良いため、引張強度および破断伸度の双方が最も優れた材料（サンプルＦ、サンプルａ）を、飛散防止膜の材料として選択することが好ましく、膜厚については、サンプルＦ（サンプルａ）のレジリエンスの経時変化（熱・紫外線・湿度・ストレスによる劣化）の程度を見極めた上で決定することになるが、経時変化後のレジリエンスが上記の式１、２、３のいずれかを満たし、かつ、材料性能のバラツキやプロセス条件のバラツキを踏まえた上で、その設計をすることが望ましい。例えば、サンプルＦ（サンプルａ）の場合、経時変化によりレジリエンスが３割減少し、初期の材料性能のバラツキで３割減、プロセス条件（製造）バラツキで２割の膜厚バラツキ等が発生したとする場合、高Ｗ：Ｍｉｎ．３５μｍ、低Ｗ：Ｍｉｎ．３０μｍの条件から、初期設計の膜厚としては、高Ｗ：Ｍｉｎ．９０μｍ、低Ｗ：Ｍｉｎ．８０μｍとすることができる。
＜飛散防止膜の信頼性・寿命評価＞
次に、本願発明者は、電球形無電極蛍光ランプ用飛散防止膜（シリコーン薄膜）について、周囲（使用）環境との関わりにおけるガラス飛散防止機能の維持確認を行うため、飛散防止膜材料の経時変化（物性値変化）を予測し、さらには、寿命加速試験により飛散防止膜の機能を確認した。
電球形無電極蛍光ランプは定格寿命が２０，０００時間と、有電極の電球形蛍光ランプに比べ約３倍の寿命となっている。しかしながら、すべてのランプが定格どおり２０，０００時間で不点灯状態になるわけでなく、中には、２５，０００〜３０，０００時間にも到達するランプがあることは容易に推定できる。飛散防止膜は、ランプの製造過程から出荷搬送、点灯期間中から寿命によって廃棄されるまで、ガラス飛散防止の機能を発揮しなければならない。
しかしながら、現実には、３０，０００時間の実使用状態でのライフ試験を行い、性能を維持確認をして、さらに強度設計へとフィードバックかけることは困難である。そのためには、通常の速度以上に経時変化（劣化反応）を促進（加速）し、同一モードの故障を短期間のうちに再現し、確認する必要がある。そのためには、故障のメカニズムを把握した上で試験を行わなければ、加速試験にならず、単なる破壊試験となってしまう。それゆえ、十分に考慮した上で試験を行った。
寿命加速試験と予想される故障モードとを次に述べる。加速試験として、一定ストレス試験（故障期間の分布）を行う場合、高温放置、高温・高湿放置、紫外線暴露を行うことが考えられ、そして、サイクリック試験（ストレス繰り返しの影響）を行う場合、ヒートショックを加えることが考えられる。予想される故障モードは、（Ｉ）劣化（熱、紫外線）による性能低下、着色等、および（ＩＩ）性能を発揮できない、例えば、膜の剥離、成形不良（気泡・未塗布・設計ズレ）、他の物質との反応による変性／変質、を想定することができる。
ここで、（Ｉ）の劣化に関しては、熱や紫外線により影響を受ける固体分子間の反応を考えた“化学反応論モデル”と、ヒートショック試験のような繰り返しストレスによる劣化“ストレス−強度モデル”がある。飛散防止膜についても上記試験により、寿命末期の性能確認を行った。
−耐熱物性変化−
飛散防止膜に使用しているシリコーンゴムの耐熱物性変化を測定し、３０，０００時間後の発光管の“割れ”をシミュレートし，機能の維持確認を行った。図１１（ａ）〜（ｃ）に、飛散防止膜に採用しているサンプルＦ（サンプルａ）の耐熱物性変化を示す。図１１（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、硬度、引張強度、破断伸度についてのグラフである。なお、１．０Ｅ＋Ｘは、１．０×１０のＸ乗を意味し、例えば、１．０Ｅ＋２は、１．０×１０２を意味する。
また、レジリエンスの経時変化は、定義上、引張強度と破断伸度との物性値から算出することができる。ここで、サンプルＦ（サンプルａ）の引張強度および破断伸度の経時変化（図１１）に基づいた、レジリエンスの経時変化を図１２に示す。発光管の最高到達温度は、高Ｗで１２５〜１３０℃、低Ｗで９０〜１００℃となる。したがって、専ら、１２５℃の耐熱寿命性を参考にすると良い。なお、９０〜１００℃の場合は、若干、劣化の程度が軽減される。図１１において、２３０℃および２５０℃の耐熱物性変化の挙動が、１２５℃〜２００℃と明かに異なっているのは、熱分解が起こっているためである。
電球形無電極蛍光ランプの高Ｗ発光管の最高到達温度はネック部付近で、約１２５℃〜１３０℃となる。ただし、試験条件は、システム入力電圧１１０Ｖ、周囲温度３０〜４０℃、アルミ製の開口径１００ｍｍφのダウンライト器具（松下電工製「白熱灯器具  品番ＮＬ７０１５３Ｔ−Ｒ５０」）内点灯である。なお、本器具は、市販されている器具の中で最も温度条件が厳しいものである。これらのことを考慮して、３０，０００時間後の１２５℃におけるサンプルＦ（サンプルａ）の物性変化を予測する。
ゴム・エラストマーの寿命推定において、破断伸度および硬度については、アーレニウスプロットを一般に適用することができる。引張強度についても１２５℃〜１５０℃の範囲内については変化分が小さいことから適用できると考えられるが、２，０００時間後の実測値の低下程度を考慮して、値を減少方向でフィッティングした。上記のデータを元に、図２４に、３０，０００時間後のサンプルＦ（サンプルａ）の物性値の予測を示す。
現実の使用条件で考えうる最高到達温度１２５℃（１３０℃であっても物性値は１２５℃の場合とほとんど変化しないと考えられる）の温度条件下で３０，０００時間経過後の物性値の変化程度は、２００℃／４８ｈの物性変化とほぼ同程度となる。製品ベースにおける材料の性能バラツキを考慮して、つまり、物性値の最低保証値を考慮して、４０％程度のマージンをとるという前提に立てば、２００℃／２４０ｈのまで物性を変化させた場合が相当する。
したがって、現実の膜厚設計において、２００℃／２４０ｈで暴露した発光管で、“３ｍ高さ落下試験”と“封止部ヒートショック強制破壊試験”の双方をクリアーすれば熱劣化に対しては問題ない。図２５および図２６に、破壊試験の結果を示す。
図２５および図２６は、それぞれ、低Ｗおよび高Ｗの耐熱加速試験後の３ｍ高さ落下試験結果である。上記の結果からわかるように、落下試験に関しては，飛散防止膜材料が１２５℃／３０，０００時間の経時劣化後もガラス破片の最大飛散距離（半径）が５０ｃｍ以内に収まっており、さらに、材料の性能バラツキによるマージンを４０％見込んだ場合も、最大飛散距離（半径）が５０ｃｍ以内に収まっている。
また、図１３に示すように、シミュレーション実験によって求めた膜材料の物性値とガラス破片の最大飛散距離との関係式上のグラフに図２５、図２６の結果をプロットすると、シミュレーション実験の結果をほぼ再現することから、前述の式１に基づくシミュレーション実験の妥当性を示していることがわかる。
−耐熱寿命試験後のヒートショック封止部強制破壊試験−
次に、耐熱寿命試験後のヒートショック封止部強制破壊試験結果を説明する。図２７および図２８は、耐熱寿命試験後の封止部ヒートショック強制破壊試験の結果を示している。
図２７および図２８から、高Ｗおよび低Ｗいずれの場合も、１２５℃／３０，０００時間の耐熱経時劣化後もガラス破片の飛散を抑止することが可能であることが理解できる。また、図１４（ａ）および（ｂ）に、シミュレーション実験によって求めた膜材料の物性値限界曲線上に耐熱経時劣化後の物性値の変化を示す。
図１４に示されているように、“ＯＫ”領域にあるプロットの点である図２７、図２８に示される結果全てが“合格”したことから、前述の式２、式３で示される実験シミュレーションの妥当性を示すことも確認した。以上のことから、耐熱寿命加速試験においては問題ないことから、１２５℃／３０，０００時間の使用環境に耐えうることが導き出された。
なお、紫外線による物性変化についても実験により調べたが、実用上問題はなかった。また、３０分間１５０℃放置、３０分間室温放置、３０分間−２０℃放置を１サイクルとしてそれを１０００サイクル行うサイクルヒートショック試験も行ったが、実用上問題なかった。
また、引張強度および破断伸度の測定方法は、ＪＩＳ  Ｋ  ６２４９におけるゴムの力学試験方法に基づくが、試験片の厚みについては、飛散防止膜として使用する範囲での膜厚においては、引張強度および破断伸度の厚み依存は小さいため、引張強度および破断伸度の測定は必ずしもこれに限定されるものではなく、薄膜にて測定しても良い。一例として、引張強度および破断伸度の試験片厚み依存性を図１５および図１６に示す。
本実施形態の電球形無電極蛍光ランプによれば、発光管１の外管１２のうち少なくとも上半球表面に、光透過性のシリコーンゴム１０がコーティングされているので、万が一ランプが飛散したときでも、その飛散を効果的に防止することができる。
発光管１が高Ｗである場合、Ｔｔｈｉｎ≧−２６．４５３Ｌｎ（Ｒｅｓ）＋２６３．５４の関係を満たすことが好ましく、そして、発光管１が低Ｗである場合には、Ｔｔｈｉｎ≧−２４．２３２Ｌｎ（Ｒｅｓ）＋２３８．５３の関係を満たすことが好ましい。また、高Ｗ、低Ｗに関わらず、−５８．２７１Ｌｎ（Ｔａｖｅ・Ｒｅｓ）＋７１１．０３＜１００の関係を満たすことが好ましく、さらには、−５８．２７１Ｌｎ（Ｔａｖｅ・Ｒｅｓ）＋７１１．０３＜７５の関係を満たすことがより好ましい。その場合、シリコーンゴム１０は、外管１２の外表面の実質的に全面にコーティングされていることが好適である。
本実施形態の電球形無電極蛍光ランプの外観は、高Ｗである場合も低Ｗである場合も図１７に示す通りである。ここで、高Ｗの場合の発光管１の寸法は、最大外径６５〜９０ｍｍ、ガラス肉厚０．８〜２．０ｍｍ、そして、上半球のガラス肉厚の平均１．０±０．２ｍｍである。低Ｗの場合の発光管１の寸法は、最大外径６０〜８０ｍｍ、ガラス肉厚０．８〜２．０ｍｍ、そして、上半球のガラス肉厚の平均１．３±０．２ｍｍである。ここで、形状的には双方とも略球形であるため、前記高Ｗと低Ｗとの最低所要膜厚の差は、ガラス肉厚の差を表していることになる。
図１７に示した電球形無電極蛍光ランプを分解すると、図１８に示すようになる。この例では、ホルダー６は、巻線３ｂのボビン（６ａ）も兼ねており、ボビン３ｂの管内にコア３ａが位置している。コア３ａの一端には、放熱用のヒートシンク８が設けられている。また、ヒートシンク８および点灯回路載置用ホルダー６ｂが、ホルダー６の内部に収納できるようになっており、それらを固定することが可能な構造となっている。図１の構成で説明したように、発光管１はホルダー６を介してカバー８に固定できるようになっている。
（実施の形態２）
上記実施形態１の電球形無電極蛍光ランプは、次のような改変を行っても良い。
まず、シリコーンゴムのコーティングは、ゴムのようなべとつく感じがあるので、汚れやすい。それゆえ、酸化チタン（ＴｉＯ２）のような光触媒機能を有する物質を混入した薄膜を飛散防止膜１０に設けて、汚れ防止、殺菌等の効果を付与するのもよい。さらには、ゴムのようなべとつく触感を取り去るために、高分子樹脂からなる薄膜を上層に形成して、つるつる感を出すのも良い。このようにすれば、汚れにくくなり、また、汚れを取るのも容易となる。
また、飛散防止膜１０の上に、カラーフィルタ機能を有する薄膜をコーティングして、多層膜にしてもよい。これにより、蛍光体では調整不可能な色へ可変することも可能となる。また、有害紫外線が放射させることを防止するために、飛散防止膜１０の上に、紫外線吸収機能を有する薄膜を形成してもよい。これらの薄膜は、発光管の外表面と飛散防止膜１０との間に介在させてもよい。
本発明の実施形態において、発光管１の内表面の少なくとも一部には、蛍光体層２が形成されているが、蛍光体層２は、外管１２だけ形成してもよいし、外管１２と内管１１の両方の表面に形成してもよい。また、飛散防止膜１０の上、または、飛散防止膜１０と発光管１の外表面との間に、蛍光体層を形成してもよいし、あるいは、飛散防止膜１０を構成するシリコーンゴムに蛍光体を混入させてもよい。このようにすれば、ランプの消灯後、しばらくの間、蛍光体が光るような電球形無電極蛍光ランプとすることができる。このランプは、例えば、非常灯などの用途にも利用することができる。
発光管１は、きれいな球形に限らず、ほぼ球形であれば、図１９に示すような構成であってもよい。ここで、発光管１に点灯回路４が印加する高周波電圧の周波数について説明する。本発明の実施形態における当該周波数は、実用的に一般的に使用されているＩＳＭ帯の１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚと比べると、１ＭＨｚ以下（例えば、４０〜５００ｋＨｚ）の比較的低い周波数の領域となっている。この低周波数領域の周波数を使用する理由を述べると、次の通りである。まず、１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚのような比較的高い周波数領域で動作させる場合、点灯回路（回路基板）内の高周波電源回路から発生するラインノイズを抑制するためのノイズフィルタが大型となり、高周波電源回路の体積が大きくなってしまう。また、ランプから放射または伝播されるノイズが高周波ノイズの場合、高周波ノイズには非常に厳しい規制が法令にて設けられているため、その規制をクリアーするには、高価なシールドを設けて使用する必要があり、コストダウンを図る上で大きな障害となる。一方、４０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の周波数領域で動作させる場合には、高周波電源回路を構成する部材として、一般電子機器用の電子部品として使用されている安価な汎用品を使用することができるとともに、寸法の小さい部材を使用することが可能となるため、コストダウンおよび小型化を図ることができ、利点が大きい。ただし、本実施形態の構成は、１ＭＨｚ以下の動作に限らず、１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚ等の周波数の領域においても動作させ得るものである。
また、飛散防止膜１０を構成するシリコーンゴムとして、芳香族系の官能基が導入されたシリコーンゴムを使用してもよい。そのようなシリコーンゴムを用いると、青色領域の可視光を吸収することができるからである。この構成すると、器具内点灯時の発光管の温度が上昇して高温になったときに、封入水銀蒸気圧が上昇して水銀輝線の青色領域の発光が生じて、それにより、高色温度側へ色ズレが生じたとしても、その青色領域の発光を当該シリコーンゴムで吸収して、その結果、色ズレを直すことができるという効果が得られる。
さらに、飛散防止膜１０を構成するシリコーンゴムとして、白色粉体が混入された白色化シリコーンゴムを用いても、レジリエンス値及びシリコーンゴム膜厚が上記所定の関係を満たせば良い。このようにすることにより、振動等の衝撃によって蛍光体層２が部分的に剥がれても、その剥がれが外観から分からないようにすることができ、歩留まりを向上させることができる。加えて、塗りムラを目立たなくする効果もある。
また、飛散防止膜１０を構成するシリコーンゴムとして、金属粉体が混入されたシリコーンゴムを用いても、レジリエンス値及びシリコーンゴム膜厚が上記所定の関係を満たせば良い。例えば、アルミ、銅、銀などの金属粉体を微量、シリコーンゴムに混入すれば、電球形無電極蛍光ランプから発せされる輻射ノイズ等を抑制する電磁シールド効果を持たせることができる。なお、酸化すると性能が低下する金属については酸化防止の処理を施すことが好ましい。ただし、白色粉体や金属粉体などの粉体を混入させると、シリコーンゴムの膜の強度が下がること、粉体が凝集してコーティング時に膜ムラとなること及び粉体の混合されたコーティング液の保管管理が難しいことなど課題も多いので、コーティング液は、高分子材料のみであることが好ましく、従って飛散防止膜１０も高分子材料のみからなることが好ましい。
なお、本発明の実施形態では、電球形無電極蛍光ランプの形態の構成を示したが、蛍光体を有していない電球形無電極放電ランプの形態にしてもよい。すなわち、殺菌ランプのように放電バルブに蛍光体を塗布しない放電ランプであってもよい。また、用途は、一般照明用に限定されず、例えば紅斑効果やビタミンＤの生成に有効な作用スペクトルを有する健康線ランプや、植物の光合成や形態形成に有効な作用スペクトルを有する植物育成用ランプを点灯するものであっても良い。さらに、発光管１の飛散防止を目的としているので、本発明の実施形態の構成は、電球形に限らず、発光管１と点灯回路４とが別々になっているような放電ランプ点灯装置（無電極放電ランプ点灯装置）であってもよい。
本発明によれば、発光管を構成する外管のうち少なくとも上半球表面に、レジリエンス値と膜厚が所定の関係を満たす光透過性のシリコーンゴムがコーティングされているので、万が一ランプが飛散したときでも、その飛散を効果的に防止することができる。
【産業上の利用可能性】  本発明は、落下やヒートショックにより万が一発光管が割れた場合でも、破片の飛散を効果的に防止することができるので、安全性の高い電球形無電極蛍光ランプおよび無電極放電ランプ点灯装置を実用化できる点で産業上の利用可能性は高い。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2004006288.tif 000014
【図１３】
2004006288.tif 000015
【図１４】
2004006288.tif 000016
【図１５】
2004006288.tif 000017
【図１６】
2004006288.tif 000018
【図１７】
2004006288.tif 000019
【図１８】
2004006288.tif 000020
【図１９】
2004006288.tif 000021
【図２０】
2004006288.tif 000022
【図２１】
2004006288.tif 000023
【図２２】
2004006288.tif 000024
【図２３】
2004006288.tif 000025
【図２４】
2004006288.tif 000026
【図２５】
2004006288.tif 000027
【図２６】
2004006288.tif 000028
【図２７】
2004006288.tif 000029
【図２８】
2004006288.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成16年5月10日(2004.5.10)
【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】
発光ガスが封入され、凹入部を有する発光管と、
前記凹入部に挿入された誘導コイルと、
前記誘導コイルに電気的に接続された点灯回路と
前記点灯回路に電気的に接続された口金と
を備え、
前記発光管と前記点灯回路と前記口金とは一体に構成されており、
前記発光管は、略球形の外管と、前記凹入部を規定する内管とから構成されており、
前記外管のうち少なくとも上半球表面には、光透過性のシリコーンゴムがコーティングされていて、
前記シリコーンゴムの機械的物性値のうち、引張強度［ＭＰａ］と破断伸度［％］と１／２とを乗じたものとして定義されるレジリエンス値［ＭＰａ・％］をＲｅｓとし、前記シリコーンゴムがコーティングされている範囲の平均膜厚［μｍ］をＴaveとしたとき、
−５８．２７１Ｌｎ（Ｔave・Ｒｅｓ）＋７１１．０３＜１００
（ここで、Ｌｎは、自然対数を意味する）
の関係を満たす、電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項２】
−５８．２７１Ｌｎ（Ｔave・Ｒｅｓ）＋７１１．０３＜７５
の関係を満たす、請求項１に記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項３】
前記シリコーンゴムは、前記外管表面の実質的に全面にコーティングされている、請求項１または２に記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項４】
前記シリコーンゴムは、青色領域の可視光を吸収するための、芳香族系の官能基が導入されたシリコーンゴムである、請求項１から３の何れか一つに記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項５】
前記シリコーンゴムのコーティング上、または、前記シリコーンゴムのコーティングと前記外管表面との間に、カラーフィルタ機能を有する薄膜が形成されている、請求項１から４の何れか一つに記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項６】
前記シリコーンゴムのコーティング上、または、前記シリコーンゴムのコーティングと前記外管表面との間に、紫外線吸収機能を有する薄膜が形成されている、請求項１から４の何れか一つに記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項７】
前記シリコーンゴムのコーティング上には、光触媒機能を有する薄膜が形成されている、請求項１から４の何れか一つに記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項８】
前記シリコーンゴムのコーティング上には、高分子樹脂からなる薄膜が形成されている、請求項１から４の何れか一つに記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【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、無電極放電ランプ点灯装置に関し、特に、電球形無電極蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護と経済性の視点から、白熱電球に比べて効率が約５倍高い有電極の電球形蛍光ランプが、住宅やホテルなどにおいて電球代替用として広く利用されてきている。このような有電極の電球形蛍光ランプは、例えば、特許文献１に開示されている。電球形蛍光ランプは、点灯回路を内蔵しており、そして口金も有しているので、白熱電球と直接代替可能な構造をしている。
【０００３】
さらに、最近、従来から存在する有電極の電球形蛍光ランプの他に、無電極の電球形蛍光ランプが普及し始めている。無電極蛍光ランプは、電極が無いことから、電極の損耗がなく寿命が有電極蛍光ランプに比べて更に長いことが特徴であり、今後ますます普及していくことが期待される。そのような電球形無電極蛍光ランプは、例えば、特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１９６１９４号公報
【特許文献２】特開平９−３２０５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
無電極蛍光ランプは、従来は、主として公共照明用途（例えば、街路灯など）に用いられてきたが、電球形無電極蛍光ランプが開発された後は、ホテルなどにおいて電球代替用としての用途も広がっており、それゆえに、従来よりも万が一の破裂に備えて、飛散防止のことにより深く注意を払う必要が出てきた。
【０００５】
ここで、特許文献２に開示された無電極の電球形蛍光ランプを図２０に示し、比較のため、特許文献１に開示された有電極の電球形蛍光ランプを図２１に示す。
【０００６】
図２０に示すように、球状のバルブ３０３の一部には、誘導コイル（３０６、３０７）を挿入するための凹入部が設けられており、そして、バルブ３０３の内部は、発光ガスが封入されているものの、数Ｐａ〜数百Ｐａの減圧状態となっている。なお、図２０中の膜３０１は導電膜であり、膜３０２は蛍光体である。ここで、仮にバルブ３０３の一部が破損すると、バルブ３０３の内部が減圧状態になっているがゆえに、管球の中心点に向かって一気に爆縮するので、有電極の電球形蛍光ランプと比較して、飛散する程度が大きくなると考えられる。
【０００７】
つまり、有電極の電球形蛍光ランプの場合、図２１に示すように、細長いバルブ７１の中が、通常の蛍光灯のように減圧状態になっているものの、細長いバルブ７１の周囲に空気が位置し、その周りにグローブ７５が位置しているので、仮にバルブ７１が破損したとしても、飛散物はグローブ７５内に収まってしまう。また、飛散物が与える衝撃を吸収したグローブ７５が破損しても、グローブ７５内は減圧状態でもないので、爆縮しない。もしグローブ７５がないタイプのランプだったとしても、有電極の電球形蛍光ランプの場合には、管の形状がチューブ状であるために、破損時に大気圧との差によって働く力が、幅広く管の中心軸に沿って分散し、それゆえ、球の中心に力が集中する無電極の電球形蛍光ランプよりも小さくなるので、飛散の程度は小さくてすむ。
【０００８】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、万が一ランプが破損して飛散したときでも、その飛散を効果的に防止することができる電球形蛍光ランプおよび無電極放電ランプ点灯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の電球形無電極蛍光ランプは、発光ガスが封入され、凹入部を有する発光管と、前記凹入部に挿入された誘導コイルと、前記誘導コイルに電気的に接続された点灯回路と前記点灯回路に電気的に接続された口金とを備え、前記発光管と前記点灯回路と前記口金とは一体に構成されており、前記発光管は、略球形の外管と、前記凹入部を規定する内管とから構成されており、前記外管のうち少なくとも上半球表面には、光透過性のシリコーンゴムがコーティングされていて、前記シリコーンゴムの機械的物性値のうち、引張強度［ＭＰａ］と破断伸度［％］と１／２とを乗じたものとして定義されるレジリエンス値［ＭＰａ・％］をＲｅｓとし、前記シリコーンゴムがコーティングされている範囲の平均膜厚［μｍ］をＴaveとしたとき、−５８．２７１Ｌｎ（Ｔave・Ｒｅｓ）＋７１１．０３＜１００（ここで、Ｌｎは、自然対数を意味する）の関係を満たす。
【００１０】
さらに、−５８．２７１Ｌｎ（Ｔave・Ｒｅｓ）＋７１１．０３＜７５の関係を満たすことが好ましい。
【００１１】
本発明の第２の電球形無電極蛍光ランプは、発光ガスが封入され、凹入部を有する発光管と、前記凹入部に挿入された誘導コイルと、前記誘導コイルに電気的に接続された点灯回路と前記点灯回路に電気的に接続された口金とを備え、前記発光管と前記点灯回路と前記口金とは一体に構成されており、前記発光管は、略球形の外管と、前記凹入部を規定する内管とから構成されていて、電球１００Ｗ相当の定格光束を有する高ワット用の発光管であり、前記外管のうち少なくとも上半球表面には、光透過性のシリコーンゴムがコーティングされていて、前記シリコーンゴムの機械的物性値のうち、引張強度［ＭＰａ］と破断伸度［％］と１／２とを乗じたものとして定義されるレジリエンス値［ＭＰａ・％］をＲｅｓとし、前記シリコーンゴムがコーティングされている範囲の最低所要膜厚［μｍ］をＴthinとしたとき、Ｔthin≧−２６．４５３Ｌｎ（Ｒｅｓ）＋２６３．５４（ここで、Ｌｎは、自然対数を意味する）の関係を満たす。
【００１２】
本発明の第３の電球形無電極蛍光ランプは、発光ガスが封入され、凹入部を有する発光管と、前記凹入部に挿入された誘導コイルと、前記誘導コイルに電気的に接続された点灯回路と前記点灯回路に電気的に接続された口金とを備え、前記発光管と前記点灯回路と前記口金とは一体に構成されており、前記発光管は、略球形の外管と、前記凹入部を規定する内管とから構成されていて、電球６０Ｗ相当の定格光束を有する低ワット用の発光管であり、前記外管のうち少なくとも上半球表面には、光透過性のシリコーンゴムがコーティングされていて、前記シリコーンゴムの機械的物性値のうち、引張強度［ＭＰａ］と破断伸度［％］と１／２とを乗じたものとして定義されるレジリエンス値［ＭＰａ・％］をＲｅｓとし、前記シリコーンゴムがコーティングされている範囲の最低所要膜厚［μｍ］をＴthinとしたとき、Ｔthin≧−２４．２３２Ｌｎ（Ｒｅｓ）＋２３８．５３（ここで、Ｌｎは、自然対数を意味する）の関係を満たす。
【００１３】
前記シリコーンゴムは、前記外管表面の実質的に全面にコーティングされていることが好ましい。前記シリコーンゴムは、前記外管の前記上半球表面とともに、前記外管の下半球表面にもコーティングされていることが好ましい。
【００１４】
ある実施形態において、前記シリコーンゴムは、青色領域の可視光を吸収するための、芳香族系の官能基が導入されたシリコーンゴムである。
【００１５】
ある実施形態において、前記シリコーンゴムのコーティング上、または、前記シリコーンゴムのコーティングと前記外管表面との間に、カラーフィルタ機能を有する薄膜が形成されている。
【００１６】
ある実施形態において、前記シリコーンゴムのコーティング上、または、前記シリコーンゴムのコーティングと前記外管表面との間に、紫外線吸収機能を有する薄膜が形成されている。
【００１７】
ある実施形態において、前記シリコーンゴムのコーティング上には、光触媒機能を有する薄膜が形成されている。
【００１８】
ある実施形態において、前記シリコーンゴムのコーティング上には、高分子樹脂からなる薄膜が形成されている。
【００１９】
本発明の無電極放電ランプ点灯装置は、凹入部を有する発光管を備えた無電極放電ランプ点灯装置であり、前記発光管の外表面には、シリコーンゴムからなる飛散防止膜が形成されている。
【００２０】
ある好適な実施形態において、前記発光管の内表面の少なくとも一部には、蛍光体層が形成されている。前記発光管の外管の内表面の実質的に全面に蛍光体層が形成されていることが好ましい。
【００２１】
ある実施形態において、前記飛散防止膜の上、または、前記飛散防止膜と前記発光管の前記外表面との間には、蛍光体層が形成されている。
【００２２】
前記シリコーンゴムは、蛍光体が混入されたシリコーンゴムであってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、発光管を構成する外管のうち少なくとも上半球表面に、レジリエンス値と膜厚が所定の関係を満たす光透過性のシリコーンゴムがコーティングされているので、万が一ランプが飛散したときでも、その飛散を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本願発明者は、電球形無電極蛍光ランプが破損して飛散したときに、その飛散を効果的に防止するために、電球形無電極蛍光ランプの発光管の表面に、樹脂製薄膜を形成することを思い付いた。電球形無電極蛍光ランプ以外の直管・丸管の蛍光ランプにおいて、発光管（バルブ）にコーティングを施すことがあるが、電球形無電極蛍光ランプにどのようなコーティングを施していいか、開発当初は全く見当が付かなかった。それは次のような理由による。
【００２５】
直管・丸管の蛍光灯においては、熱収縮タイプのポリエステル系樹脂、塩化ビニル系のフィルムからなる熱収縮チューブを外管表面に被せて、それを加熱により密着加工することがある。しかし、これでは、形状自由度が小さく、また、耐熱寿命が短いという問題が生じる。ランプの寿命末期まで飛散防止膜の機能を保証するとすると、一般の有電極の蛍光ランプと比べて長寿命な電球形無電極蛍光ランプでは発光管が略球形であるとともに、点灯時に発光管が高温となるので、形状自由度が小さいフィルムは使用できず、また、耐熱寿命が短いものを用いることは無理である。
【００２６】
また、電球形無電極蛍光ランプが公共照明用途として使用される場合、屋外にも取り付けられることになるが、直管・丸管の蛍光灯に用いられる当該熱収縮チューブは、耐候性に劣るため、その点でもこの熱収縮チューブを電球形無電極蛍光ランプに用いることには問題が生じる。さらに塩化ビニル系の材料を用いることは、環境公害の観点からも問題がある。なお、直管・丸管の蛍光灯についてはウレタン樹脂を用いてコーティングすることも検討されているが、これについても、電球形無電極蛍光ランプに用いるとなると、耐熱性が低く、耐候性が劣るという問題から、寿命末期まで性能を保証することは困難である。
【００２７】
耐熱性・耐候性に優れる材料としてはテフロン（登録商標、「ＰＴＦＥ」とも称する）を挙げることができる。しかし、テフロンは、ガラスの表面に糊であるプライマーをスプレー塗布した後、粉体のテフロンをスプレーで吹き付け、かつ、電気炉にて粉体のテフロンを溶かして、ガラス表面にコーティングを行う必要があるため、加工が困難であり、それゆえ、電球形無電極蛍光ランプのコーティングには向かない。また、コストが高くなるという欠点もある。光源ということを無視して、単に、電球形無電極蛍光ランプのバルブを保護するのであれば、適当な樹脂を厚く塗ったり、金属等の材料を周囲に配置したりすることも可能かもしれないが、電球形無電極蛍光ランプの配光性およびデザイン性を損なわないように、また光束をできるだけ落とさないようにするには、そのような手法は適さない。
【００２８】
さらに、電球形無電極蛍光ランプの特有の問題にも注意しなければならない。誘導コイルを挿入するための凹入部を有する電球形無電極蛍光ランプ（または無電極放電ランプ）は、凹入部を構成するための内管と、バルブの外形となる外管とを封着することによって形成されているので、封着部周辺に加工時の歪みや微小なキズ（マイクロクラック）が残りやすく、それゆえに、熱または物理的な衝撃を受けることにより、内管と外管との封着部が破損しやすくなっている。
【００２９】
また、バルブ（発光管）が破損した場合、管内圧が外圧（大気圧）と比べて極端に低いため、いわゆる「爆縮」現象を起こして、その際、凹入部（内管）が外管を突き破り、ガラスが飛散してしまう現象が本願発明者の実験で確認された。この現象は、同じ電球形であっても、有電極の蛍光ランプには見られないものである。有電極の電球形蛍光ランプは、バルブが内管と外管とにより構成されていないこと、内管による凹入部がないことに加えて、バルブの周囲にはグローブが設けられているからである。つまり、無電極の電球形蛍光ランプは、内管と外管との構成、発光管が剥き出しになっていること等の特殊性に起因して、破損時に飛散防止に独特の保護をしてやらないといけない。また、電球形無電極放電ランプは、無電極蛍光ランプの特徴である長寿命の特性を有しているので、破損時の飛散を防止するためにコーティングされた膜（飛散防止膜）には、優れた耐熱寿命特性が要求される。もちろん、上述したように、加工が比較的容易で、形状自由度も確保できるものでなければならない。
【００３０】
つまり、開発当初においては、飛散防止膜に要求される材料物性が全く明らかにされておらず、何を基準に最適な材料開発を行うかの判断ができなかったのである。このような状況下で、本願発明者は、材料開発の基準を明確化することを実践し、試行錯誤を重ねた後、ついに、電球形無電極放電ランプに適した飛散防止膜およびそれに要求される材料物性の条件を見出すことに成功し、本発明に至った。
【００３１】
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００３２】
（実施の形態１）
図１から図３を参照しながら、本発明の実施形態１にかかる無電極放電ランプ点灯装置および電球形無電極蛍光ランプを説明する。
【００３３】
図１は、本実施形態の無電極放電ランプ点灯装置（電球形無電極蛍光ランプ）の構成を模式的に示している。本実施形態の無電極放電ランプ装置は、凹入部１５を有する発光管（バルブ）１を備えており、発光管１の外表面には、透光性のシリコーンゴム１０がコーティングされている。また、発光管１の内表面の少なくとも一部には、蛍光体層２が形成されている。
【００３４】
図１に示した無電極放電ランプ装置は、発光管１と点灯回路４と口金７とが一体に構成された電球形無電極蛍光ランプであり、発光管１の外表面の略全面にシリコーンゴムからなる飛散防止膜１０が形成されている。発光管１は、誘導コイル３が挿入される凹入部１５を構成する内管１１と、発光管１の外表面となる外管１２とから構成されており、そして、略円筒状の内管１１の端部と、略球形の外管１２の端部とは、封止部（封着部）１３で封着されている。なお、封止部１３の周囲には、ネック部１４が位置している。なお、発光管１のガラス部の厚さは、０．８〜２．０ｍｍの範囲で分布し、発光管１が電球１００Ｗ相当の高ワット用の発光管の場合、そのガラス肉厚は、上半球側（口金７とは反対の側）の平均で１．０±０．２ｍｍであり、そして、発光管１が電球６０Ｗ相当の低ワット用の発光管の場合、そのガラス肉厚は、上半球側の平均で１．３±０．２ｍｍである。
【００３５】
誘導コイル３は、フェライトからなるコア３ａと、コア３ａに巻かれた巻線３ｂとからなり、巻線３ｂは、点灯回路４に電気的に接続されている。点灯回路４の周囲にはカバー５が設けられており、カバー５の下部には、点灯回路４と電気的に接続された口金７が設けられている。なお、図１に示した例では、発光管１と点灯回路５との間に、ホルダー６がある。ホルダー６は、発光管１との嵌合により発光管１を固定保持し、そして、ホルダー６は、カバー５との嵌合により固定保持されている。
【００３６】
飛散防止膜１０は、内管１１と外管１２との封止部の破損を起因として、内管１１（凹入部）が外管１２を突き破ってしまうことを防止するために、少なくとも外管１２の頭頂部（または頂点部１ａ）を覆うことが必要となる。ここで、「頭頂部」の範囲は、内管１１の先端部を略中心にして左右４５度の角度に入る外管１２表面と規定してもよい。また、頂点部１ａを中心にして半径２５ｍｍの範囲の外管１２の一部としてもよい。飛散防止膜１０は、外管１２の上半球（発光管１の外管１２を地球に見立てると「北半球」）部分を覆うことが好ましい。ここで、「上半球」の部分は、外管１２の高さの半分より上の範囲とみなしてもよく、外管１２が球形または実質的に球形とみなせるときには、大円（赤道）を含んでそれより上方の範囲である。そして、外からの衝撃を外管１２の全面にわたって防止するには、発光管１の外管１２外表面を実質的に全面覆うことが更に好ましい。
【００３７】
次に、飛散防止膜１０の材料として、透光性のシリコーンゴムを選択した理由を述べると、有電極・無電極の電球形蛍光ランプ、直管・丸管蛍光ランプのいずれにおいても飛散防止膜１０としてシリコーンゴムが使用されたことはなかったのであるが、各種材料を選定する上で、耐熱性・耐候性の観点からこの材料に注目したものである。
【００３８】
シリコーンゴムの機械的強度特性として、例えば、硬度、引張強度、破断伸度、せん断接着を挙げることができる。これらの特性の中、どのパラメータが飛散防止膜１０として機能のために重要であるか、飛散防止機能とこれらの物性値との関連性は、全くの未知であった。したがって、電球形無電極蛍光ランプ用の飛散防止膜に要求される所要物性を解明することが必要となった。本願発明者は、数多くの実験を行うことによって、「引張強度」と「破断伸度」の２つの材料パラメータと、「膜厚（分布）」という１つの設計パラメータとのみで、飛散防止膜１０として必要な条件を導き出すことに成功した。その条件とは、以下のようなものである。なお、「Ｌｎ」は、自然対数を意味する。
【００３９】
（１）発光管が電球１００Ｗ相当の高ワット用の発光管（以下、「高Ｗ」と称する）である場合に、シリコーンゴムの機械的物性値のうち、引張強度［ＭＰａ］と破断伸度［％］と１／２とを乗じたものとして定義されるレジリエンス値［ＭＰａ・％］をＲｅｓとし、頭頂部または上半球（頂点部から側面部の範囲（図４参照））におけるシリコーンゴムの最低所要膜厚［μｍ］をＴthinとしたとき、
Ｔthin≧−２６．４５３Ｌｎ（Ｒｅｓ）＋２６３．５４
を満たすこと。
【００４０】
（２）発光管が電球６０Ｗ相当の低ワット用の発光管（以下、「低Ｗ」と称する）である場合には、
Ｔthin≧−２４．２３２Ｌｎ（Ｒｅｓ）＋２３８．５３
を満たすこと。
【００４１】
あるいは、次のような条件であってもよい。
【００４２】
（３）シリコーンゴムが外管表面の実質的に全面にコーティングされており、シリコーンゴムがコーティングされている範囲の平均膜厚［μｍ］をＴaveとしたとき、
−５８．２７１Ｌｎ（Ｔave・Ｒｅｓ）＋７１１．０３＜１００
を満たすこと。この場合、発光管は高Ｗ、低Ｗの何れであってもよい。
【００４３】
さらに好ましくは、
（４）  −５８．２７１Ｌｎ（Ｔave・Ｒｅｓ）＋７１１．０３＜７５
を満たすこと。
【００４４】
これらの条件を求めるために本願発明者が行った実験および検討を以下に説明する。
【００４５】
〔飛散防止膜の材料についての実験および検討〕
まず、飛散防止膜として好適な条件を求めるためには、実際の使用状態を想定した上で、品質評価の判断基準を定めることが好ましい。そのために、発光管の“割れ”に対して、“その原因”と“その割れかた”との関係を明確にする必要がある。ランプが割れる原因としては、外部から機械的・熱的な衝撃を受けることによりガラス管が破損することが考えられる。
【００４６】
機械的な衝撃としては、点灯中、出荷搬送時、製造アセンブル中における落下や、物を直接ぶつけた際に起こり得る破損などが挙げられる。そして、熱的な衝撃としては、屋外使用中に点灯して熱くなった発光管に雨がかかるような場合や、点灯、消灯による熱膨張と収縮の繰り返しストレスによるマイクロクラックの成長による破損が考えられる。
【００４７】
これらのことを想定して、機械的な衝撃に対する破損は、実用上から考えても落下試験による評価が妥当であり、一般蛍光灯規格であるJIS C 7601-1997の３ｍ天井高さからのランプの落下試験の基準に準拠すべきであると考えた。また、熱的な衝撃に関しては、ガラス加工時の残留ひずみがありマイクロクラックの入り易い封止部（封着部）にヒートショックをかけて破壊した際に、ガラス破片が膜を突き破って飛散しないことが不可欠であると考えられる。
【００４８】
＜評価結果＞
まず、落下試験について説明する。落下試験（JIS C 7601-1997）は、図２に示すように、３ｍの天井高さより発光管１を自然落下させ、落下地点より飛散したガラスの最大飛散距離（半径）を測定する。なお、JISでは、１ｍ以内が一般の飛散防止膜付蛍光灯の規格として定められている。なお、３ｍ高さが公共施設等の建築物の一般的な高さである（住宅は３ｍ以下）こと、及び、ガラスの最大飛散距離が１ｍ以下であれば人間の視線の高さを考慮すると破片が目に入る等して重傷を引き起こす危険性は極めて低いことの２点から、本評価基準は日本のみならす全世界において一般的な安全性の一つの指標になると考える。
【００４９】
飛散防止膜として要求される所要物性を明確にするために、各物性値の異なる数種のシリコーンゴムからなる薄膜を、発光管の外表面の全面に形成して、その落下試験を行った。落下試験に用いたシリコーンゴムおよびその物性を図２２に示す。サンプルＡ〜Ｆは、すべて、ＧＥ東芝シリコーン（株）から購入した。
【００５０】
落下試験の結果である、各種シリコーン薄膜の膜厚と飛散度の関係を図３に示す。図３中の横軸は、発光管１に形成された薄膜の平均膜厚を表している。そして、縦軸は、発光管１が割れ、最も遠方に飛散したガラス破片の飛距離を表している。
【００５１】
ここで、平均膜厚とした理由は、落下試験では、床面と衝突する発光管１の破損部が一定せず、発光管１の頂上部から封止部（図４参照）にかけて、広く分布しているからであり、それゆえ、膜厚の平均値を取るのが妥当だと考えたからである。また、同一平均膜厚で、頂上部〜封止部にかけての膜厚分布を変化させてもバラツキの範囲内で有意差は見受けられなかった。加えて、低Ｗと高Ｗとでガラスの肉厚が異なるものの、両者の間に有意差は無く、評価結果のバラツキに含まれてしまう程度であったため、図３中のデータ（点）は低Ｗ、高Ｗの双方を混合してプロットしている。
【００５２】
図３から分かるように、ガラス破片の飛散の程度は、シリコーンの機械的物性の内、破断伸度と引張強度（+膜厚）の影響が大きく、引張強度と伸び（破断伸度）とに優れたサンプルＦが最も良好な結果を示した。
【００５３】
次に、ヒートショック強制破壊試験について説明する。封止部（図４参照）にマイクロクラックを施し、ホットプレートで封止部を加熱した状態から氷水にて強制冷却し、封止部を破損させる。この際、爆縮により内管が外管を直撃しガラスを破損させるが、膜によってガラスの飛散を抑制できれば、“ＯＫ"とし（図５（ａ）参照）、膜を突き破りガラスが飛散すれば”ＮＧ“と判断する（図５（ｂ）参照）。
【００５４】
封止部の破損を原因として、弾丸のように発射された内管が外管を突き破り、ガラス破片が飛散しないようにするためのシリコーンの所要物性、膜厚を明確にするために、物性値の大きく異なる３種類のシリコーンを用いて飛散防止膜を形成し、強制破壊試験を行った。使用した３種のシリコーンおよびその物性を図２３に示し、そして、強制破壊試験の結果を、図６および図７に示す。
【００５５】
図６は、高Ｗ（電球１００Ｗ相当）の発光管についてのグラフであり、図７は、低Ｗ（電球６０Ｗ相当）の発光管についてのグラフである。サンプルａ〜ｃの物性値は図２３に示す。サンプルａ〜ｃは、すべて、ＧＥ東芝シリコーン（株）から購入した。なお、サンプルａは、上記サンプルＦと同じものであり、サンプルｂは上記サンプルＥと同じものである。
【００５６】
図６および図７においては、横軸に発光管１個あたりの塗布量を示し、縦軸にはヒートショック強制破壊試験により破損したガラスの破断面におけるシリコーン被膜の膜厚を表している。同じ塗布量であっても、破断面の膜厚が異なっているのは、内管が飛び出した衝撃で破損した発光管の部位が異なっており、各部位によって膜厚の分布が異なっているためである。また、塗布量での評価は平均膜厚での評価と等価であり、同一塗布量でも“ＯＫ”と”ＮＧ”に判定がまたがっている事から、平均膜厚よりも最小膜厚を設定することが重要であることを意味している。
【００５７】
サンプルａについては、高Ｗが３５μｍ、低Ｗが３０μｍに”ＯＫ”と”ＮＧ”の境界値が存在しており、膜厚分布の最小の膜厚を規定することになる。サンプルｂについても同様に、高Ｗが６５μｍ、低Ｗが５５μｍに”ＯＫ”と”ＮＧ”の境界値が存在しており、サンプルｃについては、高Ｗが９５μｍ、低Ｗが８５μｍに”ＯＫ”と”ＮＧ”の境界値が存在している。
【００５８】
初期での内管が飛び出し、ガラスが飛散するという“割れ”に対しては、上記の材料を選択すれば、おのずと所要の膜厚が決定される。しかしながら、ランプの寿命末期までガラス飛散の防止効果を発揮しようとすれば、採用するシリコーン材料の経時変化（劣化）を考慮して、初期強度を高めに設計する必要がある。そのためには、物性値として要求されるファクターと数値を明確にしなければならない。そこで、これら物性の異なるシリコーンの試験結果を元に、所要物性値の考察を更に続けた。
【００５９】
上記の実験結果より、飛散防止膜として材料に要求される物性としては、“引張強度”および“破断伸度“の２つの材料パラメータと”膜厚（分布）“という１つの設計パラメータにより表記できることがわかった。ここで、引張強度と膜厚については、膜の強度を意味し、破断伸度については、材料の”弾性“を意味するところから、外部からの衝撃を吸収する役割を呈する。これらの要素とガラスの飛散度合いを相関づけることにより、物性値から“割れの度合い”を導き出すことが可能となる。
【００６０】
引張強度と伸び（伸度）については、材料レオロジー特性の一つである“レジリエンス”として関連付けることができる。レジリエンスとは、弾性エネルギーとして蓄積される最大限界の仕事量で、外力を取り去るとともに消える弾性エネルギーを指し、物体が弾性エネルギーを蓄えうる能力を計る目安となる数値である。
【００６１】
弾性がフックの法則（Hooke's Law）に従うとする場合、“応力 σ”と“ひずみ γ”の関係をグラフで表せば、図８のような直線になり、応力 σに対するレジリエンスは△OABの面積で与えられる[以上、共立出版株式会社“化学大辞典 7”，P887より]。ゴム弾性体については、厳密には非線形であり、直線にはならないが、定性的な挙動をマクロ的にとらえると、ほとんど直線に近く、理想的弾性を示すフックの法則に従うと仮定しても問題ない。
【００６２】
そこで、材料物性の（引張強度）＝（応力）、（伸び）＝（破断伸度）と等価であるから、“（レジリエンス）＝（引張強度［ＭＰａ］）×（破断伸度［％］）×１／２［ＭＰａ・％］”という定義を導入して、上記データの解析を行った。
【００６３】
＜落下試験の解析＞
落下試験のデータを元に、レジリエンスという概念を導入し、飛散度の解析を行った。上述の各種シリコーン材料の“引張強度”および“破断伸度”より“レジリエンス”を計算し、横軸に（レジリエンス［ＭＰａ・％］）×（平均膜厚［μｍ］）＝（膜強度［Ｎ・％／ｍ］）とし、縦軸には、ガラスの最大飛散距離（ｃｍ）をとる。図９に結果を示す。
【００６４】
ガラスの飛散度合いを対数関数でフィッティングすると次式で近似される。
【００６５】
d =−58.271 Ln (S)+711.03    ・・・・・・・・・・・・（式１）
d：ガラス破片の最大飛散距離 [cm]、
S：膜強度＝（レジリエンス）×（平均膜厚） [N・%/m]
【００６６】
式１によって、材料物性（レジリエンス）と平均膜厚が分かれば、落下時のガラス飛散の程度を予測することができる。つまり、材料が経時変化し、熱、紫外線、湿度や繰り返しストレスによる疲労で劣化した場合の前記レジエンスの変化を見越した上で、必要とされる膜厚を、容易に初期設計へとフィードバックすることが可能となる。
【００６７】
JIS規格に準拠すれば、ｄ＜１００となるように膜強度の設計を行わなければならない。レジリエンスについては、材料固有の物性値であるから、材料の選択によって決定される。つまり、材料を選択した上で、設計者は膜厚を設計しなければならない。破壊試験のため、数値的なバラツキが約±25%程度あることを考慮すると、ｄ＜７５〜５０となるように設計すれば良い。
【００６８】
なお、上記実験では、発光管単体で落下実験を行ったが、回路ケースと一体化されたものでも同様の実験を行ったところ、同様の結果を示した。これは、ケースと発光管がしっかりと接着されているため、重量的には重くなるものの、飛散物がケースの影響でかえって飛びにくくなっているからと考えられる。つまり、使用点灯中に、何らかの要因で天井からランプが落下する場合、発光管のみが落ちてくる場合と、ケース（点灯回路を含む）と一体化した状態で落ちてくるものと２通り考えられるが、後者の場合も、前記発光管単体で落下させる試験を類推して適用することができる。
【００６９】
＜ヒートショック強制破壊試験の解析＞
内管と外管との封止部に対してのヒートショック強制破壊試験においても、同様に“レジリエンス”という概念を導入して、材料固有の物性値（レジリエンス）に対して、無電極蛍光ランプの飛散防止膜に要求される強度を得るための最小膜厚（所要膜厚）を導出した。その結果を図１０に示す。
【００７０】
内圧と外圧との差による“爆縮現象”で飛び出した内管が外管を破壊し、ガラスが破損しても、飛散防止膜によりガラスの飛散を抑制するのに必要な膜厚を、レジリエンスと所要膜厚の関係として下記の対数関数で近似した。
【００７１】
高W：Tthin =−26.453 Ln (Res)+263.54    ・・・・・・・・・・・・（式２）
低W：Tthin =−24.232 Ln (Res)+238.53    ・・・・・・・・・・・・（式３）
Tthin：飛散防止のための所要膜厚 [μm]
Res：レジリエンス=（引張強度）×（破断伸度）×１/２ [MPa・%]
【００７２】
式２および式３によって、ガラス肉厚の異なる高Ｗおよび低Ｗの所要膜厚を決定することができ、材料物性（レジリエンス）の経時変化（熱、紫外線、湿度や繰り返しストレスによる疲労で劣化した場合）のレジエンス値を見越した上で、必要とされる膜厚を、初期設計へとフィードバックすることが可能となる。
【００７３】
電球形無電極蛍光ランプ用の飛散防止膜に要求される材料物性を、“落下試験”と“ヒートショック強制破壊試験”に基づいて検討した結果、膜の強度設計に必要なファクターは“レジリエンス”であることを本願発明者が初めて見出した。
【００７４】
具体的に、飛散防止膜を設計する場合には、膜厚はできるだけ薄い方が良いため、引張強度および破断伸度の双方が最も優れた材料（サンプルＦ、サンプルａ）を、飛散防止膜の材料として選択することが好ましく、膜厚については、サンプルＦ（サンプルａ）のレジリエンスの経時変化（熱・紫外線・湿度・ストレスによる劣化）の程度を見極めた上で決定することになるが、経時変化後のレジリエンスが上記の式１、２、３のいずれかを満たし、かつ、材料性能のバラツキやプロセス条件のバラツキを踏まえた上で、その設計をすることが望ましい。例えば、サンプルＦ（サンプルａ）の場合、経時変化によりレジリエンスが３割減少し、初期の材料性能のバラツキで３割減、プロセス条件（製造）バラツキで２割の膜厚バラツキ等が発生したとする場合、高Ｗ：Ｍｉｎ．３５μｍ、低Ｗ：Ｍｉｎ．３０μｍの条件から、初期設計の膜厚としては、高Ｗ：Ｍｉｎ．９０μｍ、低Ｗ：Ｍｉｎ．８０μｍとすることができる。
【００７５】
＜飛散防止膜の信頼性・寿命評価＞
次に、本願発明者は、電球形無電極蛍光ランプ用飛散防止膜（シリコーン薄膜）について、周囲（使用）環境との関わりにおけるガラス飛散防止機能の維持確認を行うため、飛散防止膜材料の経時変化（物性値変化）を予測し、さらには、寿命加速試験により飛散防止膜の機能を確認した。
【００７６】
電球形無電極蛍光ランプは定格寿命が20,000時間と、有電極の電球形蛍光ランプに比べ約3倍の寿命となっている。しかしながら、すべてのランプが定格どおり20,000時間で不点灯状態になるわけでなく、中には、25,000〜30,000時間にも到達するランプがあることは容易に推定できる。飛散防止膜は、ランプの製造過程から出荷搬送、点灯期間中から寿命によって廃棄されるまで、ガラス飛散防止の機能を発揮しなければならない。
【００７７】
しかしながら、現実には、30,000時間の実使用状態でのライフ試験を行い、性能を維持確認をして、さらに強度設計へとフィードバックかけることは困難である。そのためには、通常の速度以上に経時変化（劣化反応）を促進（加速）し、同一モードの故障を短期間のうちに再現し、確認する必要がある。そのためには、故障のメカニズムを把握した上で試験を行わなければ、加速試験にならず、単なる破壊試験となってしまう。それゆえ、十分に考慮した上で試験を行った。
【００７８】
寿命加速試験と予想される故障モードとを次に述べる。加速試験として、一定ストレス試験（故障期間の分布）を行う場合、高温放置、高温・高湿放置、紫外線暴露を行うことが考えられ、そして、サイクリック試験（ストレス繰り返しの影響）を行う場合、ヒートショックを加えることが考えられる。予想される故障モードは、（Ｉ）劣化（熱、紫外線）による性能低下、着色等、および（II）性能を発揮できない、例えば、膜の剥離、成形不良（気泡・未塗布・設計ズレ）、他の物質との反応による変性／変質、を想定することができる。
【００７９】
ここで、（Ｉ）の劣化に関しては、熱や紫外線により影響を受ける固体分子間の反応を考えた“化学反応論モデル”と、ヒートショック試験のような繰り返しストレスによる劣化“ストレス-強度モデル”がある。飛散防止膜についても上記試験により、寿命末期の性能確認を行った。
【００８０】
−耐熱物性変化−
飛散防止膜に使用しているシリコーンゴムの耐熱物性変化を測定し、30,000時間後の発光管の“割れ”をシミュレートし,機能の維持確認を行った。図１１（ａ）〜（ｃ）に、飛散防止膜に採用しているサンプルＦ（サンプルａ）の耐熱物性変化を示す。図１１（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、硬度、引張強度、破断伸度についてのグラフである。なお、１．０Ｅ＋Ｘは、１．０×１０のＸ乗を意味し、例えば、１．０Ｅ＋２は、１．０×１０2を意味する。
【００８１】
また、レジリエンスの経時変化は、定義上、引張強度と破断伸度との物性値から算出することができる。ここで、サンプルＦ（サンプルａ）の引張強度および破断伸度の経時変化（図１１）に基づいた、レジリエンスの経時変化を図１２に示す。発光管の最高到達温度は、高Ｗで１２５〜１３０℃、低Ｗで９０〜１００℃となる。したがって、専ら、１２５℃の耐熱寿命性を参考にすると良い。なお、９０〜１００℃の場合は、若干、劣化の程度が軽減される。図１１において、２３０℃および２５０℃の耐熱物性変化の挙動が、１２５℃〜２００℃と明かに異なっているのは、熱分解が起こっているためである。
【００８２】
電球形無電極蛍光ランプの高Ｗ発光管の最高到達温度はネック部付近で、約125℃〜130℃となる。ただし、試験条件は、システム入力電圧 110V、周囲温度 30〜40℃、アルミ製の開口径１００ｍｍφのダウンライト器具（松下電工製「白熱灯器具  品番ＮＬ７０１５３Ｔ−Ｒ５０」）内点灯である。なお、本器具は、市販されている器具の中で最も温度条件が厳しいものである。これらのことを考慮して、30,000時間後の125℃におけるサンプルＦ（サンプルａ）の物性変化を予測する。
【００８３】
ゴム・エラストマーの寿命推定において、破断伸度および硬度については、アーレニウスプロットを一般に適用することができる。引張強度についても125℃〜150℃の範囲内については変化分が小さいことから適用できると考えられるが、2,000時間後の実測値の低下程度を考慮して、値を減少方向でフィッティングした。上記のデータを元に、図２４に、30,000時間後のサンプルＦ（サンプルａ）の物性値の予測を示す。
【００８４】
現実の使用条件で考えうる最高到達温度125℃（130℃であっても物性値は125℃の場合とほとんど変化しないと考えられる）の温度条件下で30,000時間経過後の物性値の変化程度は、200℃/48hの物性変化とほぼ同程度となる。製品ベースにおける材料の性能バラツキを考慮して、つまり、物性値の最低保証値を考慮して、40%程度のマージンをとるという前提に立てば、200℃/240hのまで物性を変化させた場合が相当する。
【００８５】
したがって、現実の膜厚設計において、200℃/240hで暴露した発光管で、“３ｍ高さ落下試験”と“封止部ヒートショック強制破壊試験”の双方をクリアーすれば熱劣化に対しては問題ない。図２５および図２６に、破壊試験の結果を示す。
【００８６】
図２５および図２６は、それぞれ、低Ｗおよび高Ｗの耐熱加速試験後の３ｍ高さ落下試験結果である。上記の結果からわかるように、落下試験に関しては，飛散防止膜材料が125℃/30,000時間の経時劣化後もガラス破片の最大飛散距離（半径）が50cm以内に収まっており、さらに、材料の性能バラツキによるマージンを40%見込んだ場合も、最大飛散距離（半径）が50cm以内に収まっている。
【００８７】
また、図１３に示すように、シミュレーション実験によって求めた膜材料の物性値とガラス破片の最大飛散距離との関係式上のグラフに図２５、図２６の結果をプロットすると、シミュレーション実験の結果をほぼ再現することから、前述の式１に基づくシミュレーション実験の妥当性を示していることがわかる。
【００８８】
−耐熱寿命試験後のヒートショック封止部強制破壊試験−
次に、耐熱寿命試験後のヒートショック封止部強制破壊試験結果を説明する。図２７および図２８は、耐熱寿命試験後の封止部ヒートショック強制破壊試験の結果を示している。
【００８９】
図２７および図２８から、高Ｗおよび低Ｗいずれの場合も、125℃/30,000時間の耐熱経時劣化後もガラス破片の飛散を抑止することが可能であることが理解できる。また、図１４（ａ）および（ｂ）に、シミュレーション実験によって求めた膜材料の物性値限界曲線上に耐熱経時劣化後の物性値の変化を示す。
【００９０】
図１４に示されているように、“OK”領域にあるプロットの点である図２７、図２８に示される結果全てが“合格”したことから、前述の式２、式３で示される実験シミュレーションの妥当性を示すことも確認した。以上のことから、耐熱寿命加速試験においては問題ないことから、125℃/30,000時間の使用環境に耐えうることが導き出された。
【００９１】
なお、紫外線による物性変化についても実験により調べたが、実用上問題はなかった。また、３０分間１５０℃放置、３０分間室温放置、３０分間−２０℃放置を１サイクルとしてそれを１０００サイクル行うサイクルヒートショック試験も行ったが、実用上問題なかった。
【００９２】
また、引張強度および破断伸度の測定方法は、ＪＩＳ  Ｋ  ６２４９におけるゴムの力学試験方法に基づくが、試験片の厚みについては、飛散防止膜として使用する範囲での膜厚においては、引張強度および破断伸度の厚み依存は小さいため、引張強度および破断伸度の測定は必ずしもこれに限定されるものではなく、薄膜にて測定しても良い。一例として、引張強度および破断伸度の試験片厚み依存性を図１５および図１６に示す。
【００９３】
本実施形態の電球形無電極蛍光ランプによれば、発光管１の外管１２のうち少なくとも上半球表面に、光透過性のシリコーンゴム１０がコーティングされているので、万が一ランプが飛散したときでも、その飛散を効果的に防止することができる。
【００９４】
発光管１が高Ｗである場合、Ｔthin≧−２６．４５３Ｌｎ（Ｒｅｓ）＋２６３．５４の関係を満たすことが好ましく、そして、発光管１が低Ｗである場合には、Ｔthin≧−２４．２３２Ｌｎ（Ｒｅｓ）＋２３８．５３の関係を満たすことが好ましい。また、高Ｗ、低Ｗに関わらず、−５８．２７１Ｌｎ（Ｔave・Ｒｅｓ）＋７１１．０３＜１００の関係を満たすことが好ましく、さらには、−５８．２７１Ｌｎ（Ｔave・Ｒｅｓ）＋７１１．０３＜７５の関係を満たすことがより好ましい。その場合、シリコーンゴム１０は、外管１２の外表面の実質的に全面にコーティングされていることが好適である。
【００９５】
本実施形態の電球形無電極蛍光ランプの外観は、高Ｗである場合も低Ｗである場合も図１７に示す通りである。ここで、高Ｗの場合の発光管１の寸法は、最大外径６５〜９０ｍｍ、ガラス肉厚０．８〜２．０ｍｍ、そして、上半球のガラス肉厚の平均１．０±０．２ｍｍである。低Ｗの場合の発光管１の寸法は、最大外径６０〜８０ｍｍ、ガラス肉厚０．８〜２．０ｍｍ、そして、上半球のガラス肉厚の平均１．３±０．２ｍｍである。ここで、形状的には双方とも略球形であるため、前記高Ｗと低Ｗとの最低所要膜厚の差は、ガラス肉厚の差を表していることになる。
【００９６】
図１７に示した電球形無電極蛍光ランプを分解すると、図１８に示すようになる。この例では、ホルダー６は、巻線３ｂのボビン（６ａ）も兼ねており、ボビン３ｂの管内にコア３ａが位置している。コア３ａの一端には、放熱用のヒートシンク８が設けられている。また、ヒートシンク８および点灯回路載置用ホルダー６ｂが、ホルダー６の内部に収納できるようになっており、それらを固定することが可能な構造となっている。図１の構成で説明したように、発光管１はホルダー６を介してカバー８に固定できるようになっている。
【００９７】
（実施の形態２）
上記実施形態１の電球形無電極蛍光ランプは、次のような改変を行っても良い。
【００９８】
まず、シリコーンゴムのコーティングは、ゴムのようなべとつく感じがあるので、汚れやすい。それゆえ、酸化チタン（ＴｉＯ2）のような光触媒機能を有する物質を混入した薄膜を飛散防止膜１０に設けて、汚れ防止、殺菌等の効果を付与するのもよい。さらには、ゴムのようなべとつく触感を取り去るために、高分子樹脂からなる薄膜を上層に形成して、つるつる感を出すのも良い。このようにすれば、汚れにくくなり、また、汚れを取るのも容易となる。
【００９９】
また、飛散防止膜１０の上に、カラーフィルタ機能を有する薄膜をコーティングして、多層膜にしてもよい。これにより、蛍光体では調整不可能な色へ可変することも可能となる。また、有害紫外線が放射させることを防止するために、飛散防止膜１０の上に、紫外線吸収機能を有する薄膜を形成してもよい。これらの薄膜は、発光管の外表面と飛散防止膜１０との間に介在させてもよい。
【０１００】
本発明の実施形態において、発光管１の内表面の少なくとも一部には、蛍光体層２が形成されているが、蛍光体層２は、外管１２だけ形成してもよいし、外管１２と内管１１の両方の表面に形成してもよい。また、飛散防止膜１０の上、または、飛散防止膜１０と発光管１の外表面との間に、蛍光体層を形成してもよいし、あるいは、飛散防止膜１０を構成するシリコーンゴムに蛍光体を混入させてもよい。このようにすれば、ランプの消灯後、しばらくの間、蛍光体が光るような電球形無電極蛍光ランプとすることができる。このランプは、例えば、非常灯などの用途にも利用することができる。
【０１０１】
発光管１は、きれいな球形に限らず、ほぼ球形であれば、図１９に示すような構成であってもよい。ここで、発光管１に点灯回路４が印加する高周波電圧の周波数について説明する。本発明の実施形態における当該周波数は、実用的に一般的に使用されているＩＳＭ帯の１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚと比べると、１ＭＨｚ以下（例えば、４０〜５００ｋＨｚ）の比較的低い周波数の領域となっている。この低周波数領域の周波数を使用する理由を述べると、次の通りである。まず、１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚのような比較的高い周波数領域で動作させる場合、点灯回路（回路基板）内の高周波電源回路から発生するラインノイズを抑制するためのノイズフィルタが大型となり、高周波電源回路の体積が大きくなってしまう。また、ランプから放射または伝播されるノイズが高周波ノイズの場合、高周波ノイズには非常に厳しい規制が法令にて設けられているため、その規制をクリアーするには、高価なシールドを設けて使用する必要があり、コストダウンを図る上で大きな障害となる。一方、４０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の周波数領域で動作させる場合には、高周波電源回路を構成する部材として、一般電子機器用の電子部品として使用されている安価な汎用品を使用することができるとともに、寸法の小さい部材を使用することが可能となるため、コストダウンおよび小型化を図ることができ、利点が大きい。ただし、本実施形態の構成は、１ＭＨｚ以下の動作に限らず、１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚ等の周波数の領域においても動作させ得るものである。
【０１０２】
また、飛散防止膜１０を構成するシリコーンゴムとして、芳香族系の官能基が導入されたシリコーンゴムを使用してもよい。そのようなシリコーンゴムを用いると、青色領域の可視光を吸収することができるからである。この構成すると、器具内点灯時の発光管の温度が上昇して高温になったときに、封入水銀蒸気圧が上昇して水銀輝線の青色領域の発光が生じて、それにより、高色温度側へ色ズレが生じたとしても、その青色領域の発光を当該シリコーンゴムで吸収して、その結果、色ズレを直すことができるという効果が得られる。
【０１０３】
さらに、飛散防止膜１０を構成するシリコーンゴムとして、白色粉体が混入された白色化シリコーンゴムを用いても、レジリエンス値及びシリコーンゴム膜厚が上記所定の関係を満たせば良い。このようにすることにより、振動等の衝撃によって蛍光体層２が部分的に剥がれても、その剥がれが外観から分からないようにすることができ、歩留まりを向上させることができる。加えて、塗りムラを目立たなくする効果もある。
【０１０４】
また、飛散防止膜１０を構成するシリコーンゴムとして、金属粉体が混入されたシリコーンゴムを用いても、レジリエンス値及びシリコーンゴム膜厚が上記所定の関係を満たせば良い。例えば、アルミ、銅、銀などの金属粉体を微量、シリコーンゴムに混入すれば、電球形無電極蛍光ランプから発せされる輻射ノイズ等を抑制する電磁シールド効果を持たせることができる。なお、酸化すると性能が低下する金属については酸化防止の処理を施すことが好ましい。ただし、白色粉体や金属粉体などの粉体を混入させると、シリコーンゴムの膜の強度が下がること、粉体が凝集してコーティング時に膜ムラとなること及び粉体の混合されたコーティング液の保管管理が難しいことなど課題も多いので、コーティング液は、高分子材料のみであることが好ましく、従って飛散防止膜１０も高分子材料のみからなることが好ましい。
【０１０５】
なお、本発明の実施形態では、電球形無電極蛍光ランプの形態の構成を示したが、蛍光体を有していない電球形無電極放電ランプの形態にしてもよい。すなわち、殺菌ランプのように放電バルブに蛍光体を塗布しない放電ランプであってもよい。また、用途は、一般照明用に限定されず、例えば紅斑効果やビタミンＤの生成に有効な作用スペクトルを有する健康線ランプや、植物の光合成や形態形成に有効な作用スペクトルを有する植物育成用ランプを点灯するものであっても良い。さらに、発光管１の飛散防止を目的としているので、本発明の実施形態の構成は、電球形に限らず、発光管１と点灯回路４とが別々になっているような放電ランプ点灯装置（無電極放電ランプ点灯装置）であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は、落下やヒートショックにより万が一発光管が割れた場合でも、破片の飛散を効果的に防止することができるので、安全性の高い電球形無電極蛍光ランプおよび無電極放電ランプ点灯装置を実用化できる点で産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施形態１にかかる電球形無電極蛍光ランプの構成を模式的に示す断面図である。
【図２】落下試験を説明するための図である。
【図３】各種シリコーン薄膜の平均膜厚（Ｔhin）と飛散度（ｄ）の関係を示すグラフである。
【図４】電球形無電極蛍光ランプの各部位を説明するための断面図である。
【図５】（ａ）は、膜によってガラスの飛散を抑制した図であり、（ｂ）は、膜を突き破ってガラスが飛散した図である。
【図６】（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、高Ｗの場合のサンプルａ〜ｃについて封止部強制破壊試験の結果を示すグラフである。
【図７】（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、低Ｗの場合のサンプルａ〜ｃについて封止部強制破壊試験の結果を示すグラフである。
【図８】“応力 σ”と“ひずみ γ”の関係を表すグラフである。
【図９】膜強度［Ｎ・％／ｍ］とガラス破片の最大飛散半径（ｃｍ）との関係を示すグラフである。
【図１０】レジリエンス値と所要膜厚との関係を示すグラフである。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、硬度、引張強度、破断伸度について経時変化を示すグラフである。
【図１２】レジリエンスの経時変化を示すグラフである。
【図１３】シミュレーション結果と加速度試験結果とを比較するためのグラフである。
【図１４】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、低Ｗおよび高Ｗ用発光管におけるシミュレーション結果と加速試験結果とを比較するためのグラフである。
【図１５】引張強度の試験片厚み依存性を示すグラフである。
【図１６】破断伸度の試験片厚み依存性を示すグラフである。
【図１７】本発明の実施形態１にかかる電球形無電極蛍光ランプの外観を示す図である。
【図１８】電球形無電極蛍光ランプの分解図である。
【図１９】本発明の実施形態２にかかる電球形無電極蛍光ランプの一例を模式的に示す断面図である。
【図２０】従来の無電極の電球形蛍光ランプの構成を模式的に示す断面図である。
【図２１】従来の有電極の電球形蛍光ランプの構成を模式的に示す断面図である。
【図２２】落下試験に用いたシリコーンの物性値を示す図表である。
【図２３】ヒートショック強制破壊試験に用いたシリコーンの物性値を示す図表である。
【図２４】サンプルＦの点灯30,000時間後の物性値の予測値を示す図表である。
【図２５】低Ｗの発光管における耐熱加速試験後の落下試験結果を示す図表である。
【図２６】高Ｗの発光管における耐熱加速試験後の落下試験結果を示す図表である。
【図２７】低Ｗの発光管における耐熱寿命試験後のヒートショック封止部強制破壊試験結果を示す図表である。
【図２８】高Ｗの発光管における耐熱寿命試験後のヒートショック封止部強制破壊試験結果を示す図表である。
【符号の説明】
【０１０８】
１    発光管（バルブまたは放電容器）
１ａ  頂点部
２    蛍光体層
３    誘導コイル
３ａ  コア（フェライトコア）
３ｂ  巻線（励起コイル）
４    点灯回路（高周波電源）
５    ケース
６    ホルダー
７    口金
１０  飛散防止膜（シリコーンゴム）
１１  内管
１２  外管
１３  封止部（封着部）
１４  ネック部
１５  凹入部
７１  バルブ（蛍光ランプ）
７２  口金
７３  回路基板
７４  カバー
７５  グローブ
７６  回路部品
【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】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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