(57)【要約】【課題】液水銀を使用する８本柱以上のコンパクト形蛍光ランプにおいて、点灯時に約５０℃となる最冷点となる部分を発光管先端部につくり、更に口金付近の温度を下げることができるコンパクト形蛍光ランプを提供することを目的とする。【解決手段】Ｕ字管で構成される発光管が８本柱以上で、水銀蒸気圧規制を行わないコンパクト形蛍光ランプにおいて、Ｕ字管の中の少なくとも１個の頂部の断面を、Ｕ字管の股部近傍に幅広部があり、幅広部から頂部の先端部に向って先細りの形状とし、  頂部の管軸方向内寸法Ｌ１を、  １１≦Ｌ１≦１７（単位は［ｍｍ］）              （１）  Ｕ字管の股部近傍の幅広部と頂部の先端部との管軸方向の寸法Ｌ２を、  Ｌ１−７≦Ｌ２≦Ｌ１−２（単位は［ｍｍ］）      （２）とすることを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｕ字管で構成される発光管が８本柱以上で、水銀蒸気圧規制を行わないコンパクト形蛍光ランプにおいて、
前記Ｕ字管の中の少なくとも１個の頂部の断面を、前記Ｕ字管の股部近傍に幅広部があり、該幅広部から前記頂部の先端部に向って先細りの形状とし、
前記頂部の管軸方向内寸法Ｌ１を、
１１≦Ｌ１≦１７（単位は［ｍｍ］）              （１）
前記Ｕ字管の股部近傍の幅広部と前記頂部の先端部との管軸方向の寸法Ｌ２を、
Ｌ１−７≦Ｌ２≦Ｌ１−２（単位は［ｍｍ］）      （２）
とすることを特徴とするコンパクト形蛍光ランプ。
【請求項２】
前記全てのＵ字管の管軸方向の長さを略同一とすることを特徴とする請求項１記載のコンパクト形蛍光ランプ。
【請求項３】
前記全てのＵ字管の股部の位置が略同一であることを特徴とする請求項１記載のコンパクト形蛍光ランプ。
【請求項４】
対向する前記Ｕ字管の形状が同一であることを特徴とする請求項２又は請求項３記載のコンパクト形蛍光ランプ。
【請求項５】
Ｕ字管で構成される発光管が８本柱以上で、液水銀を封入するコンパクト形蛍光ランプにおいて、
フィラメントと口金ベースラインとの距離をＬｆ、前記Ｕ字管同士の接合部と口金ベースラインとの距離をＬａとすると、
１１≦Ｌｆ≦１７（単位は［ｍｍ］）              （４）
Ｌｆ−１９≦Ｌａ≦Ｌｆ−１３（単位は［ｍｍ］）  （５）
を満たすことを特徴とするコンパクト形蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、８本柱以上のコンパクト形蛍光ランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
６本柱のコンパクト形蛍光ランプの中で、７０Ｗ、光束５２００ｌｍ（ルーメン）のものは、長さが２２０ｍｍになり、実使用上狭い所に適さない等の課題がある。即ち、縦型の埋め込み形のダウンライトでは天井裏の高さが問題で、ランプが２１０ｍｍを超えると、それに合わせて設計した照明器具が天井に設置できない場合があるという課題があり、２１０ｍｍというのが一つの上限と考えられている。そのため、６本柱に代えて８本柱にし、長さを短くすることが検討されている。
【特許文献１】特開２００５−２０９５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電力が大きいランプでは温度が上がる傾向があり、このため、最冷点温度が上がり、水銀蒸気圧が発光の最適値より高くなる。この水銀蒸気圧を発光にとっての最適値に合わせるため、水銀アマルガムをランプの適当な位置に設けるという方法がとられる。
【０００４】
アマルガムを使用するものについては、空調や外気の影響で、ランプの温度が上がらなくなり、アマルガムを用いた場合の最適値よりかなり低い状態にとどまってしまうことがある（過冷却と呼ぶ）。また、アマルガムでの最適値が高いため、点灯後、その最適温度に達するまでの時間がかかり、光束の立上りが遅いという課題がある。
【０００５】
８本柱のコンパクト形蛍光ランプでは、６本柱に比べてランプの温度が高くなる傾向がある。これは、８本柱の発光管の容積密度が、６本柱に比べ大きくなるためである。
【０００６】
従って、過冷却という課題と、点灯直後の光束立上りが遅いという課題の二つの課題を解決するために、アマルガムに代えて水銀蒸気圧の高い液水銀を使用することを前提にして、６本柱に代えてランプ温度が高くなる８本柱へ移行するには、アマルガムタイプには存在しない発光管の最冷点となる部分をつくる必要がある。
【０００７】
また、口金は樹脂製であるので、温度が高くなると樹脂が劣化するという課題がある。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、液水銀を使用する８本柱以上のコンパクト形蛍光ランプにおいて、点灯時に約５０℃となる最冷点となる部分を発光管先端部につくり、更に口金付近の温度を下げることができるコンパクト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】
【０００９】
この発明に係るコンパクト形蛍光ランプは、Ｕ字管で構成される発光管が８本柱以上で、水銀蒸気圧規制を行わないコンパクト形蛍光ランプにおいて、Ｕ字管の中の少なくとも１個の頂部の断面を、Ｕ字管の股部近傍に幅広部があり、幅広部から頂部の先端部に向って先細りの形状とし、
頂部の管軸方向内寸法Ｌ１を、
１１≦Ｌ１≦１７（単位は［ｍｍ］）              （１）
Ｕ字管の股部近傍の幅広部と頂部の先端部との管軸方向の寸法Ｌ２を、
Ｌ１−７≦Ｌ２≦Ｌ１−２（単位は［ｍｍ］）      （２）
とすることを特徴とする。
【００１０】
また、この発明に係るコンパクト形蛍光ランプは、全てのＵ字管の管軸方向の長さを略同一とすることを特徴とする。
【００１１】
また、この発明に係るコンパクト形蛍光ランプは、全てのＵ字管の股部の位置が略同一であることを特徴とする。
【００１２】
また、この発明に係るコンパクト形蛍光ランプは、対向するＵ字管の形状が同一であることを特徴とする。
【００１３】
また、この発明に係るコンパクト形蛍光ランプは、Ｕ字管で構成される発光管が８本柱以上で、液水銀を封入するコンパクト形蛍光ランプにおいて、
フィラメントと口金ベースラインとの距離をＬｆ、Ｕ字管同士の接合部と口金ベースラインとの距離をＬａとすると、
１１≦Ｌｆ≦１７（単位は［ｍｍ］）              （４）
Ｌｆ−１９≦Ｌａ≦Ｌｆ−１３（単位は［ｍｍ］）  （５）
を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に係るコンパクト形蛍光ランプは、その頂部を断面楔状に形成し、（１）乃至（２）を満たすことにより、点灯時に約５０℃となる最冷点となる部分を発光管先端部につくることができる。
【００１５】
また、この発明に係るコンパクト形蛍光ランプは、対向するＵ字管を同一形状にすることにより、光束を確保することができる。
【００１６】
また、この発明に係るコンパクト形蛍光ランプは、（４）、（５）式を満たすことにより、放電路の長さが短くならず、また最冷点がＵ字管頂部から口金側に変わり、且つ最冷点温度が最適でなくなる恐れもなく、口金付近の温度を下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実施の形態１．
図１乃至６は実施の形態１を示す図で、図１はコンパクト形蛍光ランプ１の全体構成を示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図）、図２は口金ケース平面図、図３はＵ字管２の部分縦断面図、図４はＵ字管２のＵ字管頂部２ａの断面図、図５は形状の異なるＵ字管２０とＵ字管２１とを組み合わせる第１の変形例を示す図、図６は形状の異なるＵ字管２０とＵ字管２２とを組み合わせる第２の変形例を示す図である。
【００１８】
図１に示すように、コンパクト形蛍光ランプ１は、四つのＵ字管２（ガラスバルブ）を、端部の側壁同士（接合部２ａ）で互いに溶融接合し、８本のガラスバルブにより内部に全体として１本の蛇行形の放電路を形成した発光管５と、この発光管５が接着等により固定される平坦部３ｂとこの平坦部３ｂに連なる横断面が八角形状の側壁３ａとを有する口金ケース３と、この口金ケース３に嵌合し、発光管５からのリード線に電気的に接続される口金ピン４ａを有する口金４とを備える。
【００１９】
放電路の両端部となる二つのＵ字管２には、図示はしないが、フィラメントが設けられる。フィラメントには、電子放射物質が塗布される。二つのフィラメント間に放電路が形成される。
【００２０】
尚、口金ケース３の材質は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等である。
【００２１】
図２に示すように、口金ケース３は、側壁３ａの一方の端部に連なる平坦部３ｂに８本柱の発光管５を接着等により固定するための８個の開口部３ｃが設けられている。
側壁３ａの他方の端部は開口しており、ここに口金ピン４ａを有する口金４が嵌合する。
【００２２】
ここでは、８本柱のコンパクト形蛍光ランプ１を用いて説明するが、１０本柱、１２本柱等の８本柱以上のものにも本発明は適用される。
【００２３】
図１のコンパクト形蛍光ランプ１は、アマルガムを使用しないタイプのもので、液水銀を発光管内に導入する。これは、アマルガムを使用するものについては、空調や外気の影響で、ランプの温度が上がらなくなり、アマルガムを用いた場合の最適値よりかなり低い状態にとどまってしまうことがある（過冷却と呼ぶ）。また、アマルガムでの最適値が高いため、点灯後、その最適温度に達するまでの時間がかかり、光束の立上りが遅いという課題がある。これらの課題を解決するためである。
【００２４】
液水銀を発光管内に導入する方法としては、下記のものがあり、少なくとも動作中に水銀が独立して動作するものを指す。
（１）高純度の液体水銀をそのまま入れる方法。
（２）Ｈｇ（水銀）をＴｉＺｎあるいはＦｅ中に含浸させた形で封入し、点灯や加熱によりＨｇがＴｉＺｎあるいはＦｅの構体と独立して動作させるようにした方式。
本実施の形態では、（２）の方式を採用している。
【００２５】
アマルガムを用いた方式は、水銀蒸気圧がアマルガムの温度の他に、アマルガムを構成する元素の比率を調整することによっても変えることができる。さらにアマルガムはチップ管に固定したり、フィラメントを支えるリード線に固定したりすることによって、位置も固定することができる。このことを「水銀蒸気圧規制をおこなっている」という。これに対して、液水銀を導入した場合、点灯中液で残っている水銀の温度のみで水銀蒸気圧が決まり、かつ、液水銀は動くため、最も温度の低い位置に自由に動き、位置を固定することができない。これを「水銀蒸気圧規制をおこなわない」という。
【００２６】
発光管５を構成する四つのＵ字管２は、同一形状である。Ｕ字管２の管外径は１０〜１５ｍｍ、コンパクト形蛍光ランプ１の長さＬ（口金ピン４ａの根元と発光管５の先端との距離（図１参照））は１５０〜２１０ｍｍであるが、１８０ｍｍを一例とする。
【００２７】
コンパクト形蛍光ランプ１の長さＬは、長いと縦型の天井埋め込み形のダウンライトでは天井裏と干渉する恐れがある。従って、２１０ｍｍを上限とする。また、短いと発光効率が小さくなる。従って、１５０ｍｍを下限とする。
【００２８】
Ｕ字管２の管外径は、細いと効率が小さくなり、放電電圧が高くなりすぎて、インバータの設計に制限が大きくなる。従って、１０ｍｍを下限とする。また、太いと、発光管５の径方向のサイズが大きくなり、器具の設計が難しくなる。電流も大きくなりすぎて、インバータのコストに課題が出てくる。従って、１５ｍｍを上限とする。
【００２９】
既に述べたように、７０Ｗの６本柱コンパクト形蛍光ランプの長さは２２０ｍｍであるから、約４０ｍｍ短縮される。
【００３０】
発光管５が８本柱になることにより、同一ワット数の６本柱のものよりも発光管５の温度が上がる。一例では、その差は約５Ｋ（ケルビン）である。
【００３１】
８本柱にすると６本柱より発光管５の温度が高くなる上に、液水銀を使用するので、Ｕ字管２の形状が６本柱（Ｕ字管２頂部断面が円形）のままでは、水銀蒸気圧を適正値に制御する最冷点が形成されず、所望の光束が得られない。
【００３２】
そこで、Ｕ字管２の頂部に最冷点が形成されるような、Ｕ字管２の頂部の形状を検討する。Ｕ字管２の頂部も放電路の一部となる。放電路の温度は、放電路とならない部分より温度が高くなる。そこで、例えば、図４に示すように、Ｕ字管頂部２ａの断面形状を、Ｕ字管２の股部近傍に幅広部２ｂがあり、幅広部２ｂからＵ字管頂部２ａの先端部に向って先細りの形状にする。即ち、先端になるほど細くなり、Ｕ字管２の股部近傍が太くなるようにする。これにより、Ｕ字管２の股部近傍の幅広部２ｂが放電路となる。先端付近は、放電路とならないので、股部近傍の幅広部２ｂより温度は低くなる。
【００３３】
具体的な数値で、Ｕ字管頂部２ａの形状を示す。図３に示すように、Ｕ字管頂部２ａの管軸方向内寸法Ｌ１は、
１１≦Ｌ１≦１７（単位は［ｍｍ］）              （１）
とする。
また、図４に示すように、Ｕ字管２の股部近傍の幅広部２ｂとＵ字管頂部２ａの先端部との管軸方向の寸法をＬ２とすると、
Ｌ１−７≦Ｌ２≦Ｌ１−２（単位は［ｍｍ］）      （２）
を満たすようにする。
尚、図４に示すように、Ｕ字管２の股部近傍の幅広部２ｂとＵ字管２の股部との管軸方向の寸法をＬ３とすると、
２≦Ｌ３≦７（単位は［ｍｍ］）                  （３）
となる。
【００３４】
Ｕ字管頂部２ａを、上記のような形状とすることにより、Ｕ字管２の股部近傍の幅広部２ｂ付近が放電路となる。Ｕ字管頂部２ａの先端部は、放電路とならないので、Ｕ字管２の股部近傍の幅広部２ｂより温度は低くなり、ここに最冷点が形成される。周囲温度２５℃における、点灯時の最適な最冷点温度は５０℃であるが、Ｕ字管頂部２ａを、上記のような形状とすることにより、Ｕ字管頂部２ａ先端部をその温度に制御することができる。
【００３５】
８本柱のコンパクト形蛍光ランプ１は、４個のＵ字管２を備える。全てのＵ字管２を、（１）〜（３）式を満たす形状にしてもよいが、一部のＵ字管２を（１）〜（３）式を満たす形状にしてもよい。１本または２本のＵ字管２を（１）〜（３）式を満たし、他のＵ字管２はその頂部の管軸方向内寸法Ｌ１が短いものにする方が、効率については良くなる。以下、その変形例を説明する。
【００３６】
図５に示す第１の変形例は、頂部が（１）〜（３）式を満たす形状のＵ字管２０と、頂部の管軸方向内寸法Ｌ１がＵ字管２０よりも短いＵ字管２１とを組み合わせるものである。Ｕ字管２０とＵ字管２１は、管軸方向の長さは同じである。４個のＵ字管の中の少なくとも１個をＵ字管２０とし、他をＵ字管２１とすればよい。４個のＵ字管の中の２個をＵ字管２０とする場合は、Ｕ字管２０が対向するように配置するのが好ましい。コンパクト形蛍光ランプ１を水平に使用する場合にこの形状が適する。最冷点の温度が、コンパクト形蛍光ランプ１の取り付け方による変化が少ないからである。
【００３７】
ここで、Ｕ字管頂部２ａの管軸方向内寸法Ｌ１が長いＵ字管２０と、短いＵ字管２１との組み合わせ方で、放電長と効率がどのように変化するか、一例を示す。
（１）Ｕ字管２０は、Ｌ１＝１４ｍｍ、Ｌ２＝８ｍｍである。
（２）Ｕ字管２１は、Ｌ１＝９ｍｍ、Ｌ２＝４ｍｍである。
【００３８】
（１）Ｕ字管２０が１個、Ｕ字管２１が３個で構成されるコンパクト形蛍光ランプ１は、Ｕ字管２０が４個で構成されるコンパクト形蛍光ランプ１よりも、放電長が２４ｍｍより長くなり、発光効率が２％上がった。
（２）Ｕ字管２０が２個、Ｕ字管２１が２個で構成されるコンパクト形蛍光ランプ１は、Ｕ字管２０が４個で構成されるコンパクト形蛍光ランプ１よりも、放電長が１６ｍｍより長くなり、発光効率が１．５％上がった。
尚、Ｕ字管２０が３個、Ｕ字管２１が１個で構成されるコンパクト形蛍光ランプ１は、上記（１）、（２）よりも、更に放電長及び発光効率は小さくなることは明らかである。
【００３９】
上記のように、Ｕ字管２０を１個使用し、他の３個はＵ字管２１を使用するコンパクト形蛍光ランプ１が、特性上は最も好ましいと言える。
【００４０】
図６に示す変形例も、頂部が（１）〜（３）式を満たす形状のＵ字管２０と、頂部の管軸方向内寸法Ｌ１がＵ字管２０よりも短いＵ字管２２とを組み合わせるものである。図５と異なるのは、Ｕ字管２０とＵ字管２２は、管軸方向の長さが異なり、Ｕ字管２０の股部の位置が略同一である点である。図６の場合も、４個のＵ字管の中の少なくとも１個をＵ字管２０とし、他をＵ字管２２とすればよい。また、４個のＵ字管の中の２個をＵ字管２０とする場合は、Ｕ字管２０が対向するように配置するのが好ましい。コンパクト形蛍光ランプ１を水平に使用する場合にこの形状が適する。最冷点の温度が、コンパクト形蛍光ランプ１の取り付け方により変化しないからである。
【００４１】
実施の形態２．
図７は実施の形態２を示す図で、コンパクト形蛍光ランプ１の口金ベースライン付近を示す図である。
【００４２】
発光管５が８本柱になることにより、同一ワット数の６本柱のものよりも発光管５の温度が上がる。従って、口金４の温度も上がる。口金ケース３の材質はＰＥＴ等であるから、口金４の温度が高くなると劣化する恐れがある。そこで、本実施の形態では、口金４の温度を下げることを検討する。
【００４３】
口金４の温度に関係する部分は、フィラメント６（図７）と、Ｕ字管２同士の接合部２ｃ（図７）である。放電の始点となるフィラメント６と、放電路となるＵ字管２同士の接合部２ｃは共に高温になる。口金４の温度を下げるには、フィラメント６とＵ字管２同士の接合部２ｃを口金４から離すことが有効となる。しかし、余り離すと、全体の放電路の長さが短くなるため効率が低下すること、また最冷点がＵ字管頂部２ａから口金４側に変わり、且つ最冷点温度が最適でなくなる恐れがあるのでおのずと限界がある。なお、最冷点をこの口金側ではなく、先端側に設けた第１の理由は、先端側の方が、温度が下がりやすく、先端側に最冷点をもっていった方が全体として、放電路の長くすることができることによる。第２の理由は、照明器具に装着した場合に、口金側の方が温度の変化が大きく、照明器具の違いや雰囲気の違いにより、光束などが大きく変化するが、このような変化を小さくするためである。
【００４４】
図７に示すように、フィラメント６と口金ベースラインとの距離をＬｆ、接合部２ｃと口金ベースラインとの距離をＬａとすると、口金４の温度を下げ、且つ放電路の長さが短くならず、また最冷点がＵ字管頂部２ａから口金４側に変わり、且つ最冷点温度が最適でなくなる恐れがないＬｆ、Ｌａは、
１１≦Ｌｆ≦１７（単位は［ｍｍ］）              （４）
Ｌｆ−１９≦Ｌａ≦Ｌｆ−１３（単位は［ｍｍ］）  （５）
となる。
【００４５】
フィラメント６と、Ｕ字管２同士の接合部２ｃの位置を、（４）、（５）式を満たすようにすれば、口金４の温度が下がり、且つ放電路の長さが短くならず、また最冷点がＵ字管頂部２ａから口金４側に変わり、且つ最冷点温度が最適でなくなる恐れもない。
【００４６】
この実施の形態２においては、先端側を実施の形態１と同様としている。この先端側を実施の形態１と同様にすることによって、実施の形態２の条件で、確実に最冷点が先端側に設けられ、かつ、先端側の最冷点温度が最適な条件になり、また、放電路の長さが十分に長くなる。しかしながら、先端部分を実施の形態１とことなるような適切な条件を作り上げることができれば、口金側に関する実施の形態２の条件を満たすことは効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施の形態１を示す図で、コンパクト形蛍光ランプ１の全体構成を示す図。
【図２】実施の形態１を示す図で、口金ケース３の平面図。
【図３】実施の形態１を示す図で、Ｕ字管２の部分縦断面図。
【図４】実施の形態１を示す図で、Ｕ字管２のＵ字管頂部２ａの断面図。
【図５】実施の形態１を示す図で、形状の異なるＵ字管２０とＵ字管２１とを組み合わせる第１の変形例を示す図。
【図６】実施の形態１を示す図で、形状の異なるＵ字管２０とＵ字管２２とを組み合わせる第２の変形例を示す図。
【図７】実施の形態２を示す図で、コンパクト形蛍光ランプ１の口金ベースライン付近を示す図。
【符号の説明】
【００４８】
１  コンパクト形蛍光ランプ、２  Ｕ字管、２ａ  Ｕ字管頂部、２ｂ  幅広部、２ｃ  接合部、３  口金ケース、３ａ  側壁、３ｂ  平坦部、３ｃ  開口部、４  口金、４ａ  口金ピン、５  発光管、６  フィラメント。
【図１】
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【図２】
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【図７】
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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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