(57)【要約】【課題】電源投入と同時に点灯して、かつ、点滅寿命が向上し、一般照明用の白熱電球との代替性を改善した電球形蛍光ランプを提供することを目的とする。【解決手段】電球形蛍光ランプは、蛍光ランプ本体１と、インスタントスタート方式によって蛍光ランプ本体１を始動して点灯するとともに、蛍光ランプ本体１の定格ランプ電流をＩａとし、グロー・アーク転移前に流れるグロー電流をＩｇとしたとき、数式１を満足する蛍光ランプ本体１と一体的に配設された点灯回路２とを具備する。【数１】Ｉｇ＞０．９Ｉａ【選択図】図５
2004119162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光ランプ本体と；
インスタントスタート方式によって蛍光ランプ本体を始動して点灯するとともに、蛍光ランプ本体の定格ランプ電流をＩａとし、グロー・アーク転移前に流れるグロー電流をＩｇとしたとき、数式１を満足する蛍光ランプ本体と一体的に配設された点灯回路と；
を具備することを特徴とする電球形蛍光ランプ。
【数１】
2004119162.tif 000004
【請求項２】
点灯回路は、低周波交流を整流平滑化する整流平滑回路、整流平滑回路から出力する直流を高周波に変換するインバータ、インバータの出力端および蛍光ランプ本体の間に介在する負荷回路、ならびに駆動信号を出力してインバータを駆動する制御手段を備え、制御手段は、始動からグロー・アーク転移後の所定時間の間は定格入力電力を超える大きさの入力電力が投入されるように制御するとともに、所定時間経過後は定格またはそれ以下の入力電力が投入されるようにインバータを駆動することを特徴とする請求項１記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項３】
制御手段はインバータを駆動するドライバＩＣおよび温度応動形回路を主体として構成され、温度応動形回路はドライバＩＣの基準抵抗器を接続する端子と駆動信号の周波数を決定するためのコンデンサを接続する端子との間に接続するとともに蛍光ランプ本体の点灯の影響を受ける部位の温度に感応するように構成されていることによって、制御手段は上記温度が所定値に満たないときには定格入力電力より大きな入力電力が投入されるようにインバータを駆動するとともに、所定値以上のときには定格またはそれ以下の入力電力が投入されるようにインバータを駆動することを特徴とする請求項１記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項４】
蛍光ランプ本体と；
静電容量が１５〜１８μＦの平滑コンデンサを含み交流電圧を倍電圧整流する倍電圧形の整流平滑回路、倍電圧形の整流平滑回路から出力する直流を高周波に変換するインバータ、インバータおよび蛍光ランプ本体の間に介在する負荷回路、ならびにインバータを駆動する制御手段を備え、制御手段は始動からグロー・アーク転移後の所定時間定格入力電力より大きな入力電力が投入されるようにインバータを駆動するとともに、所定時間経過後は定格ランプ電力またはそれ以下の入力電力が投入されるようにインバータを駆動する蛍光ランプ本体と一体的に配設された点灯回路と；
を具備し、定格入力電力が９〜１５Ｗであることを特徴とする電球形蛍光ランプ。
【請求項５】
点灯回路は、整流平滑回路を含み小形の第１の配線基板に実装された入力側回路部と、入力側回路部が出力する直流を高周波に変換するインバータ、負荷回路およびインバータを駆動する制御手段を含み第２の配線基板に実装された主回路部と、を備えており；
第２の配線基板を支持するとともに点灯回路の少なくとも主回路部を包囲するカバーと、カバーの基端に装着され、内部に点灯回路の第１の配線基板を支持するとともに入力側回路部と電気的に接続した口金とを具備している；
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の電球形蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光ランプ本体および蛍光ランプ本体を点灯する点灯回路を一体的に備えた電球形蛍光ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】電球形蛍光ランプにおいては、一般照明用の白熱電球との高い代替性を有していることが期待されている。そのために、（１）電源投入と同時に点灯し、（２）光束立上りが早くて、（３）白熱電球並みに小さいものが要求されている。
【０００３】
上記の（１）については、電球形蛍光ランプの始動方式として、電源投入後０．１秒程度で点灯するインスタントスタート方式と、電源投入後１秒程度で点灯するソフトスタート方式とがあるが、ほぼ瞬時に点灯する前者が多用されており、問題が解決している。しかしながら、インスタントスタート方式により後述する問題が派生している。
【０００４】
前記の（２）については、まだ十分に改善されていない。電球形蛍光ランプの場合、点灯してから安定時の光束の８０％にまで到達するのに数十秒を要している。これは電球形蛍光ランプの場合、蛍光ランプ本体内に封入されている水銀の蒸気圧の上昇が遅いからである。
【０００５】
これに対して特許文献１には、点灯回路またはその近傍のいずれかの温度に感応するサーミスタをドライバＩＣの電源回路に挿入して、ドライバＩＣの入力電流を制御することにより、インバータのドライブ周波数を上記の温度に応じて自動的に変化させて、点灯初期には定格入力電力より大きな入力電力が投入され、温度上昇を早くすることで、水銀蒸気圧の上昇を早めるようにした構成が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、ドライバＩＣの電源回路に積分回路を接続して、ドライバＩＣの入力電流を予め定められた期間積分出力に応じてドライバＩＣの入力電流を低い値から順次増加させていくことにより、点灯初期にはインバータのドライブ周波数を低くして電球形蛍光ランプに投入される入力電力を定格入力電力より大きくし、その後順次ドライブ周波数を高くして入力電力を減少させ、やがて定格入力電力に落ち着くようにした構成が記載されている。
【０００７】
前記の（３）については、小形化が進展しているものの、さらなる小形化が望まれている。すなわち、従来の電球形蛍光ランプは、点灯回路を配線基板に実装し、点灯回路を内部に収納し、かつ、基端に口金を装着したカバーの先端の開口端近傍において上記配線基板を支持している。また、点灯回路のうち整流平滑回路には、サイズの相対的に大きな電解コンデンサを用いる必要があるが、なるべく背の低いカバー内に点灯回路を干渉なく収納するために、電解コンデンサをカバーの中心位置に配置し、かつ、その頭部が口金の内部空間内に進入するようにしている。そのため、電解コンデンサに次いで大きいバラスト用の限流インダクタを上記電解コンデンサの横にずらして配線基板のオフセンター位置に配置している。さらに、蛍光ランプ本体の主要部がカバーの前方へ突出するように蛍光ランプ本体を点灯回路と一体的に配設している。（従来技術）
【特許文献１】特開平２００２−１５８８７号公報の図２
【特許文献】特開平２００２−１５８８８号公報の図５
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記の（１）については、インスタントスタート方式の電球形蛍光ランプは、点滅寿命が短いという問題がある。ソフトスタート方式の場合には、フィラメント電極を７００℃前後まで加熱してから、一対のフィラメント電極間に始動電圧を印加して始動させるので、フィラメント電極の損傷が少なく、数万回から数十万回に耐える。しかしながら、ソフトスタート方式の場合、電源投入から点灯するまで１秒程度を要するので、トイレや階段などの照明には不向きであり、したがって用途が限られるという問題がある。これに対して、インスタントスタート方式の場合、フィラメント電極が十分に加熱されない状態で高電圧が印加されることによって始動するために、フィラメント電極や電子放射性物質がスパッタして消耗しやすくなり、そのため数千回の点滅で寿命に至ってしまう。
【０００８】
したがって、たとえば一般家庭の階段やトイレなどにおいて比較的頻繁に点滅される場合には、インスタント方式は点滅寿命の点で問題になってくる。
【０００９】
また、前記の（２）に関し、特許文献１においては、サーミスタを経由して整流平滑回路の出力端をドライバＩＣの端子１３に接続している。また、従来技術２においては、ドライバＩＣの端子１１と１３の間に積分回路を接続するとともに、積分回路の抵抗およびコンデンサの直列回路の接続点を抵抗器を介して整流平滑回路の出力端に接続している。
【００１０】
特許文献１および２は、そのいずれにおいても、ドライバＩＣの入力電流を制御してドライブ周波数を変化させる回路構成を採用しているので、回路構成が複雑になって配線の引き回しに困難性が増し、配線基板の小形化延いては電球形蛍光ランプの小形化の障害になりやすいという問題がある。
【００１１】
さらに、前記の（３）に関し、従来技術においては、バラスト用の限流インダクタの肩部分とカバーの内壁面と干渉し合わないようにする必要があるために、カバーの胴部分の直径を太くせざるを得なくなり、その結果、白熱電球に接近させるように所望の程度まで小さくすることができないという問題がある。
【００１２】
従来の電球形蛍光ランプおよびその問題点について以上指摘したが、従来の電球形蛍光ランプより一般照明用の白熱電球との代替性が改善されたといえるためには、電源投入と同時に点灯して、かつ、点滅寿命が改良されているか、光束立上りが改良されていなければならない。また、これらが比較的少ないコストでともに改良されていれば、大変好ましいことといえる。さらに加えて、白熱電球並みの大きさにより接近していれば、白熱電球との代替性が極めて向上したといえる。
【００１３】
本発明は、一般照明用の白熱電球との代替性を改善した電球形蛍光ランプを提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、電源投入と同時に点灯して、かつ、点滅寿命が向上した電球形蛍光ランプを提供することを他の目的とする。
【００１５】
さらに、本発明は、光束立上りが早い電球形蛍光ランプを提供することを他の目的とする。
【００１６】
さらにまた、本発明は、加えて白熱電球並みの大きさにより一層接近したコンパクトな電球形蛍光ランプを提供することを他の目的とする。
【００１７】
【課題を達成するための手段】請求項１の発明の電球形蛍光ランプは、蛍光ランプ本体と；インスタントスタート方式によって蛍光ランプ本体を始動して点灯するとともに、蛍光ランプ本体の定格ランプ電流をＩａとし、グロー・アーク転移前に流れるグロー電流をＩｇとしたとき、数式１を満足する蛍光ランプ本体と一体的に配設された点灯回路と；を具備することを特徴としている。
【００１８】
【数１】
Ｉｇ＞０．９Ｉａ
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１９】
本発明は、電源投入と同時に点灯して、かつ、点滅寿命が向上する電球形蛍光ランプの構成を規定している。本発明は、上記のように蛍光ランプ本体および点灯回路を構成要素としている。以下、構成要素ごとに説明する。
【００２０】
＜蛍光ランプ本体について＞　　蛍光ランプ本体は、透光性放電容器、蛍光体層、電極および放電媒体を備えている。
【００２１】
（透光性放電容器について）　　透光性放電容器は、内部に屈曲された放電路が形成されるようにコンパクトな形に形成されていて、より小形化のためには外径が１３ｍｍ以下、好ましくは８〜１１ｍｍ、さらに一層小形化を図るには３〜９ｍｍが好適である。たとえば、１本の細長いガラス管を鞍形に湾曲したり、Ｕ字状に屈曲した複数のＵ字状ガラス管を連結管により接続するとともに、各Ｕ字状ガラス管の部分を円周上に配列したり、Ｕ字状ガラス管の間に形成される空隙部分を一方向から見透せるように前後に揃えて配列することにより、さらにはガラス管をスパイラルに巻回することによっても、透光性放電容器をコンパクトな形に形成し、しかも内部に屈曲された放電路を形成することができる。なお、連結管は、吹き破り法により形成したり、別に用意した管を用いてガラス溶着して形成することができる。
【００２２】
また、透光性放電容器のより一層の小形化のための外径は、上記の数値範囲内で自由に選択できるが、外径が３ｍｍ未満であると、ランプ電流が絞られすぎてしまい、所望のランプ入力を確保するためには、ランプ電流が小さくなる分について放電路長を大きくして補わなければならなくなり、小形化を図れなくなる。また、これに伴いランプ電圧が高くなるから、始動電圧も高くなり、点灯回路も大形化するとともに、コストアップになる。反対に、透光性放電容器の外径が１３ｍｍを超えると、透光性放電容器が大きくなりすぎて、コンパクトな蛍光ランプを得にくくなる。なお、透光性放電容器の内径は、概ね外径に比例し、透光性放電容器の肉厚の２倍を外径から減算した値の平均値である。
【００２３】
さらに、透光性放電容器の少なくとも両端には、シール部たとえばピンチシール部が形成されていて、さらに要すれば、これに加えて中間にもピンチシール部が形成される。たとえば、複数のＵ字状ガラス管を連結管によって連結して透光性放電容器が形成される場合には、透光性放電容器の中間にもシール部を形成することができる。すなわち、各Ｕ字状ガラス管の両端部にシール部を形成し、端部に近い中間部同士を連結管によって連結して、１本の屈曲した放電路を形成する。
【００２４】
一方、透光性放電容器の長さ、したがって透光性放電容器の両端に封装した一対の電極の間に形成される放電路の長さすなわち放電路長は、外径が上記範囲内であれば、電球形蛍光ランプのランプ電力に応じて２５０〜５００ｍｍに設定することができる。
【００２５】
さらに、透光性放電容器は、上記の構造を備えていれば、その材料は制限されないが、一般的にはガラスを用いて構成することができる。この場合、ガラスとしてはソーダライムガラス、鉛ガラス、バリウムシリケートガラスなどの軟質ガラスを用いるのが経済的であるが、要すればホウケイ酸ガラスなどの硬質または半硬質ガラスを用いることもできる。
【００２６】
さらにまた、透光性放電容器の横断面形状は、通常円形にするのが一般的であるが、要すれば非円形たとえば楕円形その他任意の横断面形状にすることができる。
【００２７】
（蛍光体層について）　　蛍光体層は、放電によって発生した紫外線を波長変換して所望波長域の可視光を得るために用いる。用いる蛍光体の種類は限定されないが、３波長発光形蛍光体は、耐熱特性および負荷特性に優れたものを得ることができるとともに、演色性に優れているので、好適である。
【００２８】
また、本発明において、蛍光体層が「透光性放電容器の内面側に配設されている」とは、蛍光体層は透光性放電容器の内面に直接形成されていてもよいし、保護膜、反射膜などを介して間接的に形成してもよいことを意味している。
【００２９】
さらに、保護膜としては、Ａｌ２Ｏ３の微粒子を主体とする膜構成を用いることができる。
【００３０】
（電極について）　　透光性放電容器の両端には一対の電極がシール部を介して封装されるが、電極構造はフィラメント電極およびセラミックス電極などのいずれでもよい。
【００３１】
電極がフィラメント電極で、シール部がピンチシール構造の場合には、封着の際にフィラメントの形状が乱れるのを防止するために、ビードマウント構造を採用して透光性放電容器の両端にピンチシールすることができる。
【００３２】
セラミックス電極を用いる場合、セラミックス電極は以下に示す構成を備えている。すなわち、セラミックス電極は、複合酸化物や酸窒化物の焼結体と、この焼結体を担持する導電性基体とを備えている。焼結体は、アルカリ土類元素および遷移金属元素を主成分とする複合酸化物や酸窒化物の微粒子やその多孔質集合体からなる。また、焼結体の微粒子やその多孔質集合体の表面を炭化物たとえばＴａＣなどおよびまたは窒化物たとえばＴｉＮなどで被覆することができる。これらの被覆を表面に形成することにより、Ｂａなどの熱電子放出物質のスパッタリングを防止する作用がある。しかし、熱電子放出物質は、内部から熱拡散によって表面焼結体の温度が低いときに、電気伝導を補助する機能も有する。「導電性基体」とは、適度な導電性を備えていて、焼結体を担持する部材であればどのような材料によって構成されていてもよく、たとえばタングステンコイルに付着させて担持させたり、遷移金属または上記焼結体から形成したカップ状体の内部に収納して担持させたりすることができる。
【００３３】
（放電媒体について）　　放電媒体は、透光性放電容器内に封入されていて、広く普及している水銀および希ガスを用いる。
【００３４】
また、電球形蛍光ランプが点灯中高温になるので、高温下での水銀蒸気圧を最適に制御するために、アマルガムによって供給するのが一般的である。アマルガムを用いることにより、周囲温度の変化に対しても水銀蒸気圧を安定に制御でき、したがって安定した光出力を得ることができる。さらに、電極の近傍に補助アマルガムを配設することにより、点灯初期に水銀蒸気を供給して、光束立ち上がり特性を良好にすることができる。前者のアマルガムを補助アマルガムと区別するために、以下「主アマルガム」という。
【００３５】
主アマルガムは、低圧水銀蒸気放電に必要な水銀を放出して透光性放電容器内に水銀蒸気を供給するもので、好ましくは細管内に収納される。そして、主アマルガムはＢｉ−Ｉｎ−Ｈｇ、Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｇなどの組成であるとともに、光束立ち上がりを良好にするために、４．５質量％以上好適には６質量％の水銀を含むものを用いることができる。
【００３６】
しかし、水銀の含有量が上記含有量になると、水銀がアマルガムの表面に滲み出てべとつきを生じやすいので、配慮すべきである。すなわち、アマルガムを製造する際に、急冷して結晶粒子を小さくしたり、アマルガムの表面にべとつき防止処理をしたりすることができる。
【００３７】
また、主アマルガムの封入量は、４０〜１２０ｍｇ程度がよい。さらに、主アマルガムは、適当なサイズの粒子に加工して必要量が封入されるように複数の粒子を細管内に封入するのがよい。この場合、透光性放電容器の外径が小さくなるほど、点灯時に透光性放電容器の放電空間内の水銀蒸気圧が均一に分布するまでに時間がかかりやすくなり、光束立ち上がり特性が低下するので、これを改善するために主アマルガムを透光性放電容器の複数の位置で供給することができる。
【００３８】
補助アマルガムは、アマルガム形成金属たとえばインジウム（Ｉｎ）などを所要の位置に配設することにより、透光性放電容器内において水銀が移動してアマルガムを形成するように構成される。アマルガム形成金属は、ステンレスなどの金属基体に蒸着などによって被着させることができる。また、補助アマルガムは、電極の近傍に配設される場合には、電極の導入線に溶接により支持させることができる。また、電極とは遠隔した位置に補助アマルガムが配設される場合には、シール部に基端が封着された適当な導入線のような部材に支持させることができる。
【００３９】
希ガスは、アルゴン、クリプトン、キセノン、ネオンなどの一種または複数種を混合して数千〜数万Ｐａの圧力で封入することができる。
【００４０】
＜点灯回路について＞　　点灯回路は、インスタントスタート方式によって蛍光ランプ本体を始動して点灯するとともに、蛍光ランプ本体に流れるアーク電流であるところの定格ランプ電流をＩａとし、グロー・アーク転移前に流れるグロー電流をＩｇとしたとき、数式１を満足する蛍光ランプと一体的に配設されている。
【００４１】
【数１】
Ｉｇ＞０．９Ｉａ
「インスタントスタート方式」とは、本発明において、電源投入後約０．１秒で点灯する始動方式をいい、具体的な回路構成を問わない。たとえば、電源投入とほぼ同時に高電圧を一対の電極間に印加して点灯させるように構成する。蛍光ランプ本体を点灯する際に電極間に印加する交流電圧は、低周波および高周波のいずれでもよい。しかし、高周波交流を用いることにより、蛍光ランプ本体の発光効率が高くなるとともに、点灯回路を小形、軽量化することができるので、電球形蛍光ランプの白熱電球との代替性を向上するのに甚だ効果的である。なお、本発明において「高周波」とは、１０ｋＨｚ以上の周波数をいう。
【００４２】
インスタントスタート方式の場合、電極加熱回路の有無は問わない。すなわち、電極加熱回路には、たとえば一対のフィラメント電極およびバラストの直列回路により形成される蛍光ランプ本体に並列接続する電極およびインピーダンスの直列回路からなる構成や、フィラメント電極の一対の端子間にフィラメント加熱巻線を接続する構成などを用いることができる。なお、電極加熱回路は、一対の電極の双方またはいずれか一方に対して配設することができる。
【００４３】
そうして、インスタント方式において用いられる電極加熱回路は、主として蛍光ランプ本体の点灯中電極の温度を所定値範囲に維持するのに寄与する。
【００４４】
次に、グロー電流と定格ランプ電流との関係について説明する。一般に、蛍光ランプが始動するときには、放電空間の絶縁状態が破壊されて、最初にグロー放電が生起する。そのときにある程度のグロー電力が投入されて陰極附近の放電電流密度が増加していくと、グロー放電からアーク放電へ転移する。すなわち、グロー・アーク転移が生じる。そして、蛍光ランプと直列接続するバラストによりアーク電流が安定化されて安定点灯状態へと移行していく。したがって、安定点灯時の所定のアーク電流が定格ランプ電流として設定される。
【００４５】
インスタントスタート方式の場合、グロー電流の大きさが電球形蛍光ランプの点滅寿命に影響する。そこで、グロー電流を変化させて点滅寿命を調査した結果、本発明をなすに至った。すなわち、定格ランプ電流Ｉａに対してグロー・アーク転移前に流れるグロー電流Ｉｇが数式１の条件を満足すれば、点滅寿命が従来に比較して著しく延びる。特に、Ｉａ≧Ｉｇ＞０．９Ｉａの場合にはより一層点滅寿命が延びる。しかし、数式１の条件を満足しない、すなわちグロー電流Ｉｇが定格ランプ電流Ｉａの０．９倍以下の場合、点滅寿命の顕著な増加を得ることができない。
【００４６】
本発明の数式１を満足するための具体的な構成は問わない。たとえば、始動からグロー放電期間までの第１の放電期間中（始動時）に作用する第１の負荷特性と、アーク放電へ転移した後の第２の放電期間中（点灯時）に作用する第２の負荷特性とを点灯回路に付与する。第１の負荷特性は、その特性カーブが相対的に大きく膨らんでいる。第２の負荷特性は、その特性カーブが相対的に膨らみが小さい。なお、第１の負荷特性から第２の負荷特性への切り換えは、跳躍的であってもよいし、連続的に移行してもよい。
【００４７】
第１の負荷特性は、たとえば定格入力電力より大きな入力電力を投入し得るように点灯回路を設定することにより、実現することができる。定格入力電力より大きな入力電力を投入し得るようにするには、直流を高周波に変化するインバータの出力周波数を定格点灯時の出力周波数より負荷回路の共振周波数に接近するように変化させるか、負荷回路の共振周波数をインバータの出力周波数に接近するように変化させることにより、実現することができる。
【００４８】
前者は、たとえば自励発振形のインバータの場合、インバータのスイッチング素子を駆動するための帰還共振回路の共振周波数を感温素子または起動（電源投入）とともに計時開始するタイマによって第１の期間中上記のように変化させるか、負荷回路の共振周波数をインバータの出力周波数に接近するように変化させることにより、実現することができる。これに対して、他励発振形の場合、ドライブ信号発振回路の駆動回路の共振成分を時定数回路により切り換える構成において、時定数回路の動作時間をタイマによって制御したり、ドライバＩＣの基準インピーダンスをタイマによって変化させたりすることによって実現することができる。また、上記タイマに代えて蛍光ランプ本体の点灯の影響を受ける部位の温度に感応する温度応動形時定数回路を主体として構成された回路によって、ドライブ信号発振回路の駆動回路の共振成分を時定数回路により切り換える構成において、時定数回路の動作時間を制御したり、ドライバＩＣの基準インピーダンスを変化させたりすることによって実現することもできる。
【００４９】
前記後者は、負荷回路の共振コンデンサの静電容量をタイマによって切り換えて負荷回路の共振周波数を変化させることにより、実現することができる。
【００５０】
さらに、点灯回路は、電球形蛍光ランプを定格入力電力で点灯するだけでなく、所望により電球形蛍光ランプの許容範囲内で定格入力電力の上下の入力電力で点灯することもできる。すなわち、高出力点灯および調光点灯が許容される。
【００５１】
点灯回路により蛍光ランプ本体を高周波点灯する場合、インバータはどのような回路方式のものであってもよい。また、点灯回路の電源は、直流電源および交流電源のいずれであってもよい。直流電源がインバータの要求する入力電圧である場合には、直接的にインバータの電源側に接続することができる。しかし、両者の電圧が異なっている場合には、両者の間にチョッパなどの直流電圧変換回路を介在させることができる。これに対して、点灯回路の電源が交流電源の場合、ノイズフィルタ、電流ヒューズおよびサージ吸収素子などの保護回路ならびに整流平滑回路を両者の間に介在させることができる。
【００５２】
インバータを用いて蛍光ランプ本体を点灯する場合、インバータの出力端と蛍光ランプ本体との間に負荷回路を介在させる。負荷回路は、インバータの高周波出力により作動して蛍光ランプ本体を点灯するための回路手段である。蛍光ランプ本体を始動して点灯するために、バラストとして作用する限流インダクタおよび始動回路などを備えることができる。また、高周波インバータから直流成分が負荷回路に流入しないように直流カットコンデンサを含ませることができる。さらに、始動回路として、たとえば限流インダクタと直列共振回路を形成する共振コンデンサを蛍光ランプと並列的に接続することができる。さらにまた、蛍光ランプの一対の電極を所要温度に加熱するために、電極加熱回路を付設することができる。
【００５３】
次に、蛍光ランプと点灯回路の機械的な関係について説明する。両者が「一体的に配設されている」とは、一体不可分に結合されている場合だけでなく、所望時に分離可能な場合を含む意味である。たとえば、両者が着脱可能なコネクタにより結合しているような態様であってもよい。
【００５４】
＜本発明のその他の構成について＞　　本発明の必須構成要件ではないが、以下の構成を所望に応じて選択的に具備することにより、機能が追加されたり、性能が向上したりする。
１．カバーについて
カバーは、少なくともその内部に点灯回路を収納するとともに、蛍光ランプ本体を支持し、かつ、基端に口金を支持する。さらに、グローブを備えた電球形蛍光ランプにおいては、グローブをカバーに固定することもできる。
【００５５】
点灯回路をカバーの内部に収納し、かつ、定置するために、補助的な部材たとえば仕切り板を利用することができる。すなわち、仕切り板に配線基板を支持させるとともに、仕切り板をカバーの開口端を塞ぐようにカバーに装着することにより、配線基板をカバー内に収納させることができる。この場合、さらに仕切り板をグローブと一緒にカバーに固定することができる。しかし、要すれば、点灯回路の配線基板を直接カバー内に支持させて収納することができるのはいうまでもない。
【００５６】
また、蛍光ランプ本体をカバーに支持させるのにも仕切り板を用いることができる。すなわち、蛍光ランプ本体を仕切り板に支持させ、仕切り板をカバーの開口端に固定する。そうして、カバーの開口端に仕切り板を装着することによって、カバーに不要な開口ができないようにすることができる。
【００５７】
さらに、カバーは、前述したようにその基端に口金を支持するが、白熱電球用照明器具への電球形蛍光ランプの適合率を高めるために、中間部から基端部にかけて細く形成するのがよい。しかし、カバー全体の形状は、電球形蛍光ランプとしてのデザインを考慮して決定されるべきである。なお、後述するグローブを備える場合、カバーの形状は、蛍光ランプ本体が露出する場合とでは、主としてデザイン的配慮から、異なるのは当然である。たとえば、Ｇ形グローブの場合には、カバーをグローブと協働してＧ形バルブに近い形状になるように、球体の一部のような形状にすることができる。また、Ａ形グローブの場合にも、カバーをグローブと協働してなるべくＡ形バルブに近い形状になるような形状にすることができる。
２．グローブについて
グローブは、蛍光ランプ本体の外側を包囲する手段である。グローブを配設することにより、電球形蛍光ランプに種々の機能を付与することができる。
【００５８】
グローブは、カバーの開口端に仕切り板と一緒に、または別に固着することができる。
３．口金について
口金は、受電手段であるとともに、電球形蛍光ランプを機械的に支持する手段として機能する。そして、既知の口金を適宜選定して用いることができるが、電球形蛍光ランプとして多用されているＥ２６形ねじ口金が適当である。
【００５９】
また、口金をカバーに支持させるための手段は、特に制限されないので、既知の支持手段たとえばポンチによる機械的固着すなわち加締めや接着などによって支持すればよい。
【００６０】
＜本発明の作用について＞　　本発明においては、数式１を満足するように点灯回路で蛍光ランプ本体を点灯することによって、電球形蛍光ランプの点滅寿命が著しく改善される。すなわち、グロー電流が定格ランプ電流の０．９倍以下である従来の電球形蛍光ランプの場合には、点滅回数が５０００〜８０００回台であったのに対して、９０００回台以上になる。特に、Ｉａ≧Ｉｇ＞０．９Ｉａの場合には、１５０００回以上の点滅寿命が得られる。
【００６１】
したがって、本発明によれば、一般照明用の白熱電球との代替性を改善した電球形蛍光ランプが得られる。また、電源投入と同時に点灯して、かつ、点滅寿命が改良された電球形蛍光ランプが得られる
請求項２の発明の電球形蛍光ランプは、請求項１記載の電球形蛍光ランプにおいて、点灯回路は、低周波交流を整流平滑化する整流平滑回路、整流平滑回路から出力する直流を高周波に変換するインバータ、インバータの出力端および蛍光ランプ本体の間に介在する負荷回路、ならびに駆動信号を出力してインバータを駆動する制御手段を備え、制御手段は、始動からグロー・アーク転移後の所定時間の間は定格入力電力より大きな入力電力が投入されるように制御するとともに、所定時間経過後は定格またはそれ以下の入力電力が投入されるようにインバータを駆動することを特徴としている。
【００６２】
本発明は、点滅寿命とともに光束立上り特性をも改善するのに好適な構成を規定している。すなわち、請求項１の構成に基づいて蛍光ランプ本体が始動およびグロー・アーク転移後、さらに一定時間の間定格入力電力より大きな入力電力が投入されるように構成したものである。
【００６３】
本発明において、「所定時間」とは、所望の光束値に到達するまでをいう。たとえば、安定時に定格点灯を目指す場合、定格光束の８０％に到達するまでの時間を所定時間とすることができる。この所定時間は、固定的であってもよいし、可変であってもよい。すなわち、電球形蛍光ランプの光束立上りは、周囲温度の影響を受けるので、固定的な場合には、通常想定される範囲の周囲温度の変化を見込んで所定時間を設定するのがよい。可変的な場合、蛍光ランプ本体の点灯の影響を受ける部位の温度に感応する温度応動形時定数回路を主体として構成された回路手段をインバータの制御回路に付加して、定格を超える大きさのランプ電力が放電ランプに入力する時間を可変にするのがよい。なお、「蛍光ランプ本体の点灯の影響を受ける部位」とは、蛍光ランプ本体自体、蛍光ランプ本体から発生した熱が伝わる部位たとえばカバーまたはカバーの内部や配線基板など、ならびに蛍光ランプ本体の点灯に伴って発熱する回路部品たとえばスイッチング素子などをいう。
【００６４】
以下、点灯回路の構成要素ごとに詳細に説明する。
【００６５】
点灯回路は、蛍光ランプ本体を始動し、高周波点灯するための回路手段であるが、点灯は全光点灯および調光点灯のいずれの態様であってもよい。また、本発明において、点灯回路は、入力端、整流平滑回路、インバータ、負荷回路および制御手段を備えて構成されている。そして、必要に応じてその他の構成を具備することが許容される。なお、以上の回路要素は、一般的には配線基板に実装される。また、本発明において、「高周波」とは、周波数１０ｋＨｚ以上を意味し、好ましくは周波数２０〜２００ｋＨｚである。
【００６６】
＜整流平滑回路について＞　　整流平滑回路は、低周波交流を平滑化された直流に変換する手段であって、その交流入力端がノイズフィルタおよび口金などを介して低周波交流電源に接続され、直流出力端に平滑化直流を出力するもので、整流機能および平滑化機能を含んでいる。なお、「平滑化」とは、脈流を含んだ不完全な平滑化を許容する。整流機能については、各種整流回路を任意所望に採用することができる。たとえば、ブリッジ形全波整流回路、倍電圧形全波整流回路、センタータップ形全波整流回路、半波整流回路などを用いることができる。
【００６７】
また、平滑化機能については、種々の平滑回路を任意所望に採用することができる。しかし、電球形蛍光ランプの白熱電球との代替性を高めるためおよび高調波含有率を規格値内に収めるためには、平滑回路に用いる電解コンデンサの静電容量をなるべく小さく抑えて、電解コンデンサを小形化することが肝要であるが、一方で始動から所定時間定格入力電力より大きな入力電力を投入するためには、静電容量を大きくするのが効果的である。部分平滑回路は、請求項４に規定する発明が示すように、このような相反する要求に応えるのに効果的である。
【００６８】
＜インバータについて＞　　インバータは、直流を交流に変換する手段であり、本発明においては各種回路方式のインバータを用いることができる。その中でも、コストが低くて小形化しやすいハーフブリッジ形インバータが好適である。また、インバータは、入力端、出力端および制御端を備えていて、入力端には直流電圧が印加され、出力端には出力の高周波電圧が現れる。制御端にはスイッチング素子を駆動するための後述する制御手段の出力が入力する。また、スイッチング素子は、電流駆動形のスイッチング手段たとえばバイポーラ形トランジスタ、ならびに電圧駆動形のスイッチング手段たとえば電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）などいずれの駆動形式のものであってもよい。
【００６９】
なお、スイッチング素子が高周波スイッチングを行なうために、起動回路および駆動回路などを高周波インバータに付設することができる。インバータの駆動は、他励式にて行われる。
【００７０】
次に、本発明において、インバータとして好適なハーフブリッジ形インバータの構成について説明する。ハーフブリッジ形インバータは、第１および第２のスイッチング素子を含んでいる。第１および第２のスイッチング素子は、整流平滑回路の平滑化直流電圧が印加されるように直列的に接続されていて、ハーフブリッジインバータの主体部分を構成する。そして、第１および第２のスイッチング素子の交互スイッチングにより高周波交流電圧を発生する。
【００７１】
また、スイッチング素子は、同一極性および相補形のいずれでもよい。なお、ＦＥＴは、電圧ドライブ形のスイッチング素子であるため、駆動が容易である。また、ＭＯＳＦＥＴは、安全動作領域による制約の少ない電力用のスイッチング素子として効果的である。さらに、エンハンスメント形ＭＯＳＦＥＴは、電源投入時の処理が容易で電力用のスイッチング手段として好適である。さらにまた、Ｎチャンネル形ＭＯＳＦＥＴが現状では商品ラインアップが豊富であるから、有利である。しかし、要すれば、Ｐチャンネル形ＭＯＳＦＥＴを用いることができる。さらに、一方のスイッチング素子にＮチャンネル形ＭＯＳＦＥＴを用い、他方のスイッチング素子にＰチャンネル形ＭＯＳＦＥＴを用いることにより、第１および第２のスイッチング素子を相補形に構成することができる。
【００７２】
ところで、スイッチング素子は、駆動端子を備えていることが許容される。そして、駆動端子に所定の極性の駆動信号が供給されたときに駆動すなわちオンされる。エンハンスメント形ＭＯＳＦＥＴにおいては、駆動端子であるところのゲートと、ソースとの間に駆動信号であるところのゲート電圧が印加されたときに、チャンネルが形成されてオン状態になる。したがって、ゲート電圧が印加されない状態ではオフ状態を維持する。
【００７３】
「平滑化直流電圧が印加されるように直列的に接続される」とは、整流平滑回路から見て第１および第２のスイッチング素子が直列的な接続関係にあることをいい、第１および第２のスイッチング素子と整流平滑回路との間に他の回路部品たとえばインダクタや抵抗器などが介在していてもよい。また、第１および第２のスイッチング素子段の間に回路部品が介在していてもよい。
【００７４】
＜負荷回路について＞　　負荷回路は、インバータから出力される高周波交流により作動して蛍光ランプ本体を安定に点灯する回路手段である。蛍光ランプ本体を始動して安定に点灯するために、限流インダクタおよび始動回路などを備えることができる。また、インバータから直流成分が負荷回路に流入しないように直流カットコンデンサを含ませることができる。さらに、始動回路として、たとえば限流インダクタと直列共振回路を形成する共振コンデンサを蛍光ランプ本体と並列的に接続することができる。さらにまた、蛍光ランプ本体の一対の電極を所要温度に加熱するために、電極加熱回路を付加回路に付設することができる。
【００７５】
＜制御手段について＞　　制御手段は、インバータのスイッチング素子を駆動する手段であるが、インバータを自励制御してもよいし、他励制御してもよい。自励制御は、インバータの高周波出力を帰還して駆動信号を形成し、インバータを駆動する。また、本発明において光束立上りを早くするために入力電力の投入を制御する手段は、その具体的な構成を問わないが、自励形および他励形のいずれにおいても、たとえばタイマにより所定時間の間、または蛍光ランプ本体の点灯の影響を受ける部位の温度が所定温度以下の間当該温度に応動して、駆動信号発生回路を制御し、駆動信号の周波数を負荷回路の共振周波数に接近するように変化させるように構成することにより実現できる。
【００７６】
また、自励形および他励形のいずれにおいても、たとえば負荷回路の共振周波数をインバータの出力周波数に接近するように制御するように構成することによっても実現できる。
【００７７】
自励形の場合、制御手段は、負荷回路に１次巻線が直列に挿入された帰還変圧器およびドライブ共振回路を含む帰還形駆動信号発生回路を主体とする構成を用いることができる。
【００７８】
他励形の場合、ドライバＩＣを主体とする構成を用いることができる。
＜本発明の作用について＞　　本発明においては、請求項１に規定する構成に基づいて電源投入と同時に点灯して、かつ、点滅寿命が改良されるとともに、請求項２における特有の構成に基づいて光束立上りが早くなる。
【００７９】
したがって、本発明によれば、一般照明用の白熱電球との代替性を一層向上した電球形蛍光ランプが得られる。
【００８０】
請求項３の発明の電球形蛍光ランプは、請求項１記載の電球形蛍光ランプにおいて、制御手段はインバータを駆動するドライバＩＣおよび温度応動形回路を主体として構成され、温度応動形回路はドライバＩＣの基準抵抗器を接続する端子と基準抵抗器と協働して駆動信号の周波数を決定するためのコンデンサを接続する端子との間に接続するとともに蛍光ランプ本体の点灯の影響を受ける部位の温度に感応するように構成されていることによって、制御手段は上記温度が所定値に満たないときには定格入力電力より大きな入力電力が投入されるようにインバータを駆動するとともに、所定値以上のときには定格またはそれ以下の入力電力が投入されるようにインバータを駆動する蛍光ランプ本体と一体的に配設された点灯回路と；を具備していることを特徴としている。
【００８１】
本発明は、光束立上り特性を改善するのに好適な構成を規定している。以下、構成要素ごとに説明する。
【００８２】
＜蛍光ランプ本体について＞　　蛍光ランプ本体は、請求項１におけるのと同様に構成することができる。
【００８３】
＜点灯回路について＞　　点灯回路は、制御手段を除いて請求項２に記載の手段を採用することができる。
【００８４】
（制御手段について）　　制御手段は、インバータのスイッチング素子を駆動する手段であり、ドライバＩＣおよび温度応動形回路を主体として構成されている。ドライバＩＣは、インバータを駆動する駆動信号を発生する手段であり、駆動信号をインバータのスイッチング素子の制御端へ供給する。また、ドライバＩＣには、蛍光灯専用ドライバを用いることができるが、上記の機能を有していればこれに限定されない。
【００８５】
温度応動形回路は、ドライバＩＣから出力される駆動信号の周波数を蛍光ランプ本体またはその点灯の影響を受ける部位の温度に感応して変化させる手段である。そして、抵抗器およびコンデンサからなる回路の抵抗器およびコンデンサの少なくともいずれか一方の回路定数が上記温度に感応して所望方向へ変化するように構成されている。また、温度応動形回路の抵抗器の一端は、ドライバＩＣの基準抵抗器を接続する端子に外付け接続される。温度応動形回路のコンデンサの一端は、基準抵抗器と協働して駆動周波数を決定するコンデンサを接続する端子に外付け接続される。上記温度応動形回路は、これ単独でドライバＩＣの端子にのみ接続していて、従来技術１におけるようにドライバＩＣの電源端子と整流平滑回路との間に接続するものとは構成が相違している。
【００８６】
温度応動形回路に用いる温度感応素子には、負特性サーミスタ、正特性サーミスタまたは非直線コンデンサなどの回路素子を用いることができる。温度感応素子は、温度応動形回路の抵抗器の抵抗値またはおよびコンデンサの静電容量を等価的に変化させるように接続される。たとえば、抵抗器の抵抗値を変化させる場合、一対の抵抗器を直列接続し、その一方の抵抗器に並列に負特性サーミスタを接続する。コンデンサの静電容量を等価的に変化させる場合、一対のコンデンサを並列接続し、その一方のコンデンサに対して正特性サーミスタを直列接続する。このように構成すれば、感応位置の温度が低いときには時定数が大きくなり、駆動信号の周波数が低下する。
【００８７】
また、温度応動形回路が蛍光ランプ本体の点灯の影響を受ける部位の温度に感応するためには、たとえば次のように構成される。すなわち、温度感応素子を蛍光ランプ本体のたとえば細管や管端部などに接近して配置する。これにより、蛍光ランプ本体の温度に感応する。また、点灯回路を収納するカバーまたはカバー内部の温度や点灯に伴う回路動作により発熱するインバータのスイッチング素子などの温度を感知するように温度感応素子を配置することができる。これにより、蛍光ランプ本体の点灯の影響を受ける部位の温度に感応する。
【００８８】
＜本発明の作用について＞
本発明においては、温度応動形回路が蛍光ランプ本体の点灯の影響を受ける部位の温度に感応して抵抗器の抵抗値またはコンデンサの静電容量が変化するので、ドライバＩＣから出力されるインバータの駆動信号の周波数が変化し、グロー・アーク転移後の所定時間が経過して蛍光ランプ本体の放電媒体の圧力が十分に高まるまで定格入力電力より大きな入力電力が電源から投入される。その結果、電球形蛍光ランプの光束立上りが早くなり、したがって白熱電球との代替性が向上する。ただし、この点については従来技術１とほぼ同様である。
【００８９】
しかしながら、本発明においては、温度応動形回路が基準抵抗器を接続する端子と基準抵抗器と協働して駆動信号の周波数を決定するコンデンサを接続する端子とに接続しているだけでよいので、回路構成が簡単になって配線の引き回しが容易であり、これに伴って配線基板の小形化延いては電球形蛍光ランプの小形化を進めやすい。したがって、参考文献１に見られるような問題がない。
【００９０】
また、始動からグロー・アーク転移までの間に蛍光ランプ本体に投入されるグロー電流が請求項１に規定する数式１の条件を併せて満足するように構成することが可能であるが、その際には光束立上りが早くなるのに加えて、電源投入と同時に点灯して、かつ、点滅寿命が改良されるので、なお一層白熱電球との代替性が向上する。
【００９１】
請求項４の発明の電球形蛍光ランプは、蛍光ランプ本体と；静電容量が１５〜１８μＦの平滑コンデンサを含み交流電圧を倍電圧整流する倍電圧形の整流平滑回路、倍電圧形の整流平滑回路から出力する直流を高周波に変換するインバータ、インバータおよび蛍光ランプ本体の間に介在する負荷回路、ならびにインバータを駆動する制御手段を備え、制御手段は始動からグロー・アーク転移後の所定時間の間は入力電力が定格入力電力より大きくなるようにインバータを駆動するとともに、所定時間経過後は入力電力が定格ランプ電力またはそれ以下になるようにインバータを駆動する蛍光ランプ本体と一体的に配設された点灯回路と；を具備し、定格入力電力が９ないし５Ｗであることを特徴としている。
【００９２】
本発明は、光束立上り特性を改良するとともに、点灯回路の小形化を図り、かつ、高調波規格を満足するのに好適な構成を規定している。
【００９３】
光束立上り特性を向上するために、始動時からグロー・アーク転移後の所定時間定格入力電力より大きな入力電力が投入される構成において、整流平滑回路が全波整流回路を採用する場合、高調波対策回路を採用しないでも高調波の規格を満足する範囲で取り出せる最大電力は、電球形蛍光ランプ体の定格入力電力の凡そ１．１倍程度である。これでは所望の光束立上り特性を得ることができない。
【００９４】
そこで、平滑コンデンサの静電容量をさらに増加した場合の電球形蛍光ランプに投入可能な最大入力電力を調査した。その結果、静電容量を２倍に増加した場合、最大入力電力は定格入力電力の１．３倍であった。さらに、３倍の場合、最大入力電力は１．５倍であった。この程度の最大入力電力では、光束立上りの観点からは未だ物足りない。光束立上りの観点から望ましい最大電力は、１．６〜２．５倍程度である。
【００９５】
上記のように、平滑コンデンサの静電容量が大きくなると、これに比例的にコンデンサの物理的なサイズが増大し、電球形蛍光ランプが大きくなってしまう。また、平滑コンデンサの静電容量が増加すると、これに伴って高調波が多くなり、高調波規格を満足するためには、高調波対策回路を付加する必要が生じる。そのためコストが高くなっていしまうとともに、点灯回路の大形化を招いてしまい、白熱電球との代替性が低下するばかりか、高価になるという問題が出てくる。
【００９６】
本発明において、電球形蛍光ランプは、定格入力電力が９〜１５Ｗ、好ましくは１０〜１４Ｗ、より好ましくは１０〜１３Ｗである。これは電球６０Ｗタイプを中心とする電球形蛍光ランプに相当する。
【００９７】
本発明においては、上記のように整流平滑回路として倍電圧形の整流平滑回路を用いるとともに、平滑コンデンサの静電容量を合計で１５〜１８μＦ、好ましくは１５〜１７μＦの範囲に設定するものである。
【００９８】
「倍電圧形の整流平滑回路」とは、交流電圧を整流して入力実効電圧の√２倍より高い直流電圧を得る回路であり、具体的には２つの回路方式がある。第１の回路方式は、複数の平滑コンデンサを直流出力端間に対して直列接続するとともに、交流入力端に対してそれぞれダイオードを介して各コンデンサを並列的に、かつ、その充電電圧が同極性になるように接続する。第２の回路方式は、交流電源に対して第１のダイオードおよび第１の平滑コンデンサの直列回路を接続し、第１の平滑コンデンサの両端に第２のダイオードおよび第２の平滑コンデンサの直列回路を接続する。必要に応じて第２の平滑コンデンサの両端にさらに第３のダイオードおよび第３の平滑コンデンサの直列回路を接続するといった具合に複数の直列回路を用いて多段に構成することができる。
【００９９】
そうして、第１および第２の回路方式のいずれにおいても、平滑コンデンサおよびダイオードの組を複数用いることによって、多倍電圧の直流電圧を取り出すことができる。また、得られた直流電圧は、非平滑直流電圧の谷の部分を埋めて部分的な平滑電圧となっていることを許容する。たとえば、電球形蛍光ランプが１００Ｖ交流電源に接続される場合に、２つの平滑コンデンサおよび２つのダイオードを用いた２倍のピーク値の直流電圧が得られる平滑回路であれば、一つの平滑コンデンサはピーク値が約７１Ｖになる。同様に３つの平滑コンデンサの場合、ピーク値は約４７Ｖになる。このように多段構成であると、平滑コンデンサの充電電流すなわち入力電流のピーク値を小さくすることができ、したがって高調波が低減する。たとえば３段構成で、白熱電球１００Ｗ相当の電球形蛍光ランプ（定格消費電力２０〜２３Ｗ）を構成した場合、入力電流が最大で０．４Ａになる。
【０１００】
始動からグロー・アーク転移後の所定時間の間電球形蛍光ランプに投入される入力電力を定格入力電力より大きくする手段は、その具体的な構成を問わない。請求項１ないし３において説明したのと同様な構成を採用することを許容する。
【０１０１】
そうして、本発明においては、前述した静電容量の平滑コンデンサを用いた倍電圧形の整流平滑回路を用いることによって、定格入力電力の１．６〜２．０倍程度の最大入力電力を投入することが可能になる。その結果、点灯回路の大形化を伴うことなく、始動からグロー・アーク転移後の所定時間の間定格入力電力より大きな所要の入力電力を投入して光束立上りを早めることができる。このため、上述した従来の問題を解決して電球形蛍光ランプの白熱電球との代替性を向上させることができる。
【０１０２】
請求項５の発明の電球形蛍光ランプは、請求項１ないし４のいずれか一記載の電球形蛍光ランプにおいて、点灯回路は、整流平滑回路を含み小形の第１の配線基板に実装された入力側回路部と、入力側回路部が出力する直流を高周波に変換するインバータ、負荷回路およびインバータを駆動する制御手段を含み第２の配線基板に実装された主回路部と、を備えており；第２の配線基板を支持するとともに点灯回路の少なくとも主回路部を包囲するカバーと、カバーの基端に装着され、内部に点灯回路の第１の配線基板を支持するとともに入力側回路部と電気的に接続した口金とを具備している；ことを特徴としている。
【０１０３】
本発明は、点灯回路の実装の好適な構成を規定している。
【０１０４】
すなわち、点灯回路は、第１および第２の配線基板に分けて実装される。点灯回路のうち整流平滑回路を含む入力側回路部は、第１の配線基板に実装される。そして、第１の配線基板は、口金に支持される。したがって、第１の配線基板は、口金に支持される関係で、第２の配線基板に比較して小さく形成されている。また、入力回路部は、カバーに支持される口金に接続される。さらに、入力回路部は、整流平滑回路に加えてノイズフィルタを好ましくは整流平滑回路の前段側に含むことができる。
【０１０５】
これに対して、インバータ、負荷回路および制御手段を含む主回路部は、第２の配線基板に実装される。そして、第２の配線基板は、カバーに直接的または間接的に支持される。また、第２の配線基板は、一般的には単一に形成されるが、所望により複数に分割して形成することが許容される。
【０１０６】
以上のように入力側回路部と主回路部とに分離する点灯回路には、請求項１ないし４のいずれかの構成を採用することができる。第１の配線基板と第２の配線基板との間の電気接続は、絶縁被覆または非絶縁被覆の導体あるいはフレキシブル配線基板などの接続手段を用いて行うことができる。
【０１０７】
カバーは、上記のように第２の配線基板を支持するとともに、少なくとも主回路部を包囲する。また、第１の配線基板に実装された入力側回路部の一部または殆ど全部がカバーの内部に包囲されることを許容する。さらに、カバーは、一般的にはカップ状に形成されるが、所望によりその他の形状に形成することを許容する。カバーが第２の配線基板を支持するための具体的な構成は問わないが、たとえばカバーの開口端近傍において係着、接着など適当な手段により支持するように構成することができる。
【０１０８】
口金は、カバーの基端に加締め、接着などの適当な手段によって装着される。また、口金は、その内部に第１の配線基板を支持するとともに、点灯回路の入力側回路部の入力端に電気的に接続する。第１の配線基板を支持するための具体的な構成は問わないが、たとえば口金の開口端部近傍に係着、接着などの固着手段を用いることができる。また、口金のセンターコンタクトと第１の配線基板との間を比較的太い導体を用いて接続することにより、電気的な接続と口金による第１の配線基板の支持とを一緒に行うこともできる。
【０１０９】
そうして、本発明においては、第１の配線基板を口金内部に支持し、第１の配線基板に入力側回路部を実装したので、入力側回路部の主要構成要素である整流平滑回路の平滑コンデンサとしての電解コンデンサを第１の配線基板の中心部において第２の配線基板に向かって延在するように実装するとともに、第２の配線基板の中央位置にバラストとして作用する限流インダクタを配設することが可能になる。
【０１１０】
したがって、この場合、平滑コンデンサとインダクタとは上下に重ねて配置される。その結果、実装密度を高くして、点灯回路をコンパクトにまとめることができるとともに、点灯回路とカバーとの間の干渉が少なくなるので、カバーの小径化が可能となり、電球形蛍光ランプを小形化して白熱電球への代替性を一層向上させることができる。
【０１１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【０１１２】
図１ないし図６は、請求項１、２および５の発明の電球形蛍光ランプにおける第１の実施の形態を示し、図１は一部断面正面図、図２はグローブを透視した平面図、図３は第２の配線基板と平滑コンデンサの相対的な配置を説明する略図、図４は点灯回路のブロック回路図、図５は点灯回路の回路図、図６は蛍光ランプ本体および点灯回路の負荷特性図である。各図において、１は蛍光ランプ本体、２は点灯回路、３はカバー、４は口金、５はグローブ、６は仕切り板である。
【０１１３】
蛍光ランプ本体１は、透光性放電容器１ａ、蛍光体層、放電媒体および電極１ｂを備えている。
【０１１４】
透光性放電容器１ａは、４本の外径１０ｍｍのＵ字状ガラス管１ａ１を３つの連結管１ａ２によって連結し、かつ、各Ｕ字状ガラス管１ａ１が円周上に等配されるように形成されている。各Ｕ字状ガラス管１ａ１は、その両端にシール部１ａ３が形成されているとともに、それぞれ１個の細管１ａ４が一つのシール部１ａ３から外部へ突出している。細管１ａ４は、透光性放電容器１ａの内部に連通している。そして、透光性放電容器１の内部を排気し、主アマルガム（図示しない。）の収納や希ガスの封入する際に利用する。連結管１ａ２は、吹き破り法によって形成されている。
【０１１５】
蛍光体層は、図示を省略しているが、３波長発光形蛍光体を主体として構成されており、透光性放電容器１ａの内面側に図示を省略しているアルミナ微粒子を主体とする保護膜を介して形成されている。
【０１１６】
放電媒体は、アルゴンおよび水銀からなる。水銀は、アマルガムおよびアルゴンから供給される。アマルガムは、主アマルガムおよび補助アマルガムからなる。主アマルガムは、透光性放電容器１の細管１ａ４内に収納されている。そして、主アマルガムは、Ｈｇが６重量％のＢｉ−Ｉｎ−Ｈｇからなり、粒径約２．５ｍｍの粒子３個を封入している。補助アマルガム（図示しない。）は、ステンレス鋼の薄板にインジウム（Ｉｎ）を鍍金してなり、主アマルガムの近傍に位置するように導入線に溶接されている。
【０１１７】
電極１ｂは、フィラメント電極によって構成されている。そして、電極１ｂは、タングステン線からなる２重コイルにアルカリ土類金属からなる電子放射物質の酸化物を塗布してなる。
【０１１８】
点灯回路２は、その回路構成の詳細については後述するが、図１および図３に示すように、入力側回路部２ａおよび主回路部２ｂからなり、それぞれ第１の配線基板ＰＢ１および第２の配線基板ＰＢ２に実装されている。
【０１１９】
第１の配線基板ＰＢ１は、小径の円形をなし、口金４の内部に収納されるとともに、センターコンタクト４ａに導線ｃｗ１によって電気的に接続することにより口金４に支持されている。また、第１の配線基板ＰＢ１は、入力側回路部２ａを主として第２の配線基板ＰＢ２に向けて実装している。第１および第２の配線基盤ＰＢ１、ＰＢ２の間は導線ｃｗ２によって電気的に接続している。倍電圧形の整流平滑回路ＲＳの詳細については後述するが、その２つの平滑コンデンサＣ３、Ｃ４が第１の配線基板ＰＢ１の中心部に、図３の略図に示すように、輪郭線Ｃの円内に位置するように実装している。
【０１２０】
第２の配線基板ＰＢ２は、図３に示すように相対的に大径の円形をなし、図１に示すように仕切り板６を介してカバー３の開口端近傍に支持されている。主回路部２ｂの詳細については後述するが、負荷回路ＬＣのバラストとして作用する限流インダクタＬ２は、第２の配線基板ＰＢ２の中心部に実装されている。
【０１２１】
カバー３は、白色の遮光性の耐熱性合成樹脂をカップ状の筒体に成形して構成されている。そして、基端３ａが細く絞られ、先端３ｂが開口し、内部が空洞を形成していて、点灯回路２の殆どを包囲している。
【０１２２】
口金４は、Ｅ２６形ねじ口金からなり、カバー３の基端３ａにポンチによる加締めによって装着されている。なお、点灯回路２の入力側回路部２ａの入力端は口金４のセンターコンタクト４ａに導線ｃｗ１により、また口金シェル４ｂに図示を省略した導体を介して、それぞれ接続されている。
【０１２３】
グローブ５は、透明ガラスバルブの内面に形成された光拡散性微粒子を含む塗付膜によって乳白色の光拡散性を備え、Ａ形をなしていて、蛍光ランプ１を包囲している。そして、グローブ５の基端がカバー３の先端の開口に接続して、グローブ５およびカバー３は、外囲器ＡＪを形成している。
【０１２４】
仕切り板６は、蛍光ランプ本体１および第２の配線基板ＰＢ２を支持しているとともに、外囲器ＡＪ内を発光室Ａと点灯回路収納室Ｂとに区分している。また、仕切り板６は、蛍光ランプ本体１および点灯回路２を支持するとともに、グローブ５と一緒にカバー３に固定するために、以下の構造を備えている。
【０１２５】
すなわち、仕切り板６は、図１に示すように、下方に開放した頂部が閉塞した筒部６ａおよび筒部６ａの外側に突出した鍔部６ｂを備えている。そして、筒部６ａの頂面６ａ１に蛍光ランプ本体１の透光性放電容器１ａのＵ字状ガラス管１ａ１の両端のシール部近傍を挿入する挿入孔６ａ２を形成していて、Ｕ字状ガラス管１ａ１のシール部近傍を挿入し、シリコーン接着剤（図示しない。）により接着して、蛍光ランプ本体１を仕切り板６に支持し、固定している。また、仕切り板６の筒部６ａの下端内部に第２の配線基板ＰＢ２を挿入して支持している。さらに、仕切り板６の鍔部６ｂがカバー３の開口部近傍の内面に当接するように仕切り板６がカバー３内に挿入され、上からグローブ５の開口端がカバー３の開口端に挿入した状態でシリコーン接着剤（図示しない。）によって固着されている。
【０１２６】
次に、図４および図５を参照して点灯回路２の構成を説明する。点灯回路２は、前述のように入力側回路部２ａおよび主回路部２ｂからなるが、入力側回路部２ａは、図４に示すように、保護回路Ｐおよび倍電圧形の整流平滑回路ＲＳからなる。主回路部２ｂは、インバータＩＮＶ、負荷回路ＬＣおよび制御手段ＣＣからなる。
【０１２７】
さらに、図５を参照して点灯回路２の構成を詳細に説明する。入力側回路部２ａは、保護回路Ｐおよび倍電圧形の整流平滑回路ＲＳからなる。保護回路Ｐは、電流ヒューズｆ、サージ吸収素子ＳＡおよびノイズフィルタＮＦからなる。主回路部２ｂは、インバータＩＮＶ，負荷回路ＬＣおよび制御手段ＣＣからなる。以下、各回路の構成について説明する。
【０１２８】
電流ヒューズｆは、第１の配線基板ＰＢ１に一体に形成された細幅の導電パターンからなり、入力端ａに接続する線路に直列に挿入されている。
【０１２９】
サージ吸収素子ＳＡは、電流ヒューズｆを介して入力端ａ、ｂの間に接続されている。
【０１３０】
ノイズフィルタＮＦは、低周波交流電源ＡＳと整流平滑回路ＲＳとの間において線路に直列に挿入されるインダクタＬ１および線路間に並列的に接続されたコンデンサＣ１からなる。そして、インバータＩＮＶのスイッチングによって発生する高周波ノイズを低周波交流電源ＡＳ側に流出しないように除去する。なお、低周波交流電源ＡＳは、商用１００Ｖ交流電源からなる。
【０１３１】
倍電圧形の整流平滑回路ＲＳは、ダイオードＤ１、Ｄ２および平滑コンデンサＣ２、Ｃ３の倍電圧整流回路からなる。すなわち、ダイオードＤ１のアノードとダイオードＤ１のカソードをインダクタＬ１および電流ヒューズｆを介して入力端ａに接続している。平滑コンデンサＣ２、Ｃ３を直列接続してインバータＩＮＶの入力端間に接続している。ダイオードＤ１のカソードを平滑コンデンサＣ１とインバータＩＮＶの入力端との接続点に接続し、ダイオードＤ２のアノードを平滑コンデンサＣ２とインバータＩＮＶの入力端との接続点に接続している。
【０１３２】
インバータＩＮＶは、ハーフブリッジ形インバータからなり、第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を主体として構成されている。第１のスイッチング素子Ｑ１は、Ｎチャンネル形ＭＯＳＦＥＴからなる。そして、第１のスイッチング素子Ｑ１のドレインが倍電圧形の整流平滑回路ＲＳの正極に接続している。第２のスイッチング素子Ｑ２は、Ｐチャンネル形ＭＯＳＦＥＴからなる。そして、第２のスイッチング素子Ｑ２のソースが第１のスイッチング素子Ｑ１のソースに接続し、ドレインが倍電圧形の整流平滑回路ＲＳの負極に接続することにより、第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の直列回路の両端間すなわちインバータＩＮＶの入力端に倍電圧形の整流平滑回路ＲＳから出力される平滑化直流電圧が印加される。
【０１３３】
負荷回路ＬＣは、直流カットコンデンサＣ４、限流インダクタＬ２および共振コンデンサＣ５の直列回路によって構成されていて、インバータＩＮＶの出力端間すなわちスイッチング素子Ｑ２のソース・ドレイン間に接続している。そして、直流カットコンデンサＣ４の静電容量が相対的に大きいので、主として限流インダクタＬ２および共振コンデンサ５が負荷共振回路を形成している。
【０１３４】
蛍光ランプ本体１は、負荷回路ＬＣの共振コンデンサＣ５に並列的に接続されている。すなわち、図５において上方の電極１ｂは、その一方の端子が共振コンデンサＣ５の一端に接続し、他方の端子が開放状態になっている。図５において下方の電極１ｂは共振コンデンサＣ５と直列接続されている。
【０１３５】
制御手段ＣＣは、帰還形駆動信号発生回路ＦＤＧおよび起動回路ＳＴからなる。帰還形駆動信号発生回路ＦＤＧは、帰還変圧器ＮＳＴ、ドライブ共振回路ＤＲＣ、タイマＴＭおよびドライブ保護回路ＤＰからなる。
【０１３６】
帰還変圧器ＮＳＴは、コア、１次巻線ｗｐおよび２次巻線ｗｓからなる。コアは、ドラム形のフェライトコアによって構成されており、磁路が開放している。１次巻線ｗｐは、負荷回路ＬＣの直流カットコンデンサＣ４と限流インダクタＬ２の間に挿入されている。２次巻線ｗｓは、その一端が第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のソースに接続されている。
【０１３７】
ドライブ共振回路ＤＲＣは、帰還変圧器ＮＳＴの２次巻線ｗｓおよびドライブ共振コンデンサＣ６、Ｃ７を並列的に接続することにより、２次巻線ｗｓのインダクタンスとドライブ共振コンデンサＣ６およびＣ７の実効的な合成静電容量とで形成された直列共振回路である。ドライブ共振コンデンサＣ７は、タイマＴＭを介してコンデンサＣ６および２次巻線ｗｓに並列接続している。そして、ドライブ共振回路ＤＲＣの共振出力は、結合コンデンサＣ８を介してインバータＩＮＶの制御端である第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のゲートとソースの間に印加されている。タイマＴＭは、正特性サーミスタからなり、ドライブ共振コンデンサＣ７に直列接続している。そうして、２次巻線ｗｓに誘起される帰還電圧は、ドライブ共振回路ＤＲＣにおいて直列共振する。
【０１３８】
ドライブ保護回路ＤＰは、一対のツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２の逆直列回路からなり、第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のゲート・ソース間に接続されていて、所要の駆動電圧を越える電圧を吸収して、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のゲートを課電圧から保護する。
【０１３９】
起動回路ＳＴは、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびコンデンサＣ９からなる。抵抗器Ｒ１は、第１のスイッチング素子Ｑ１のドレインとゲートとの間に接続している。抵抗器Ｒ２は、結合コンデンサＣ８に並列接続している。抵抗器Ｒ３およびコンデンサコンデンサＣ９は、第２のスイッチング素子Ｑ２のソース・ドレイン間に並列接続している。
【０１４０】
次に、回路動作について説明する。低周波交流電源ＡＳを入力端ａ、ｂに接続して電源を投入すると、倍電圧形の整流平滑回路ＲＳにより倍電圧の脈流状に平滑化された直流電圧がインバータＩＮＶの入力端間に印加される。しかし、インバータＩＮＶの第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、ゲート電圧が印加されていないので、オフ状態のままである。
【０１４１】
一方、低周波交流電圧は、上記と同時に起動回路ＳＴにも印加される。これにより、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびコンデンサＣ９を介してドライブ保護回路ＤＰの両端に交流電圧が分圧されて現れる。その結果、ドライブ保護回路ＤＰに生じる電圧降下が第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のゲート・ソース間に対して順方向になるスイッチング素子がオンする。図５においては、第１のスイッチング素子Ｑ１がオンする。すると、第２のスイッチング素子Ｑ２は、ドライブ保護回路ＤＰの電圧降下が逆方向なので、オフ状態を維持する。そうして、インバータＩＮＶが起動し、以後は制御手段ＣＣの帰還形駆動信号発生回路ＦＤＧから発生する駆動信号によってインバータＩＮＶが駆動される。
【０１４２】
インバータＩＮＶが駆動されると高周波電圧が発生し、その出力端に現れる。その結果、高周波電圧が負荷回路ＬＣの直流カットコンデンサＣ４および限流インダクタＬ２を経由して蛍光ランプ本体１の一対の電極１ｂ、１ｂ間に限流インダクタＬ２と共振コンデンサＣ５との直列共振により高められた高周電圧が印加される。
【０１４３】
ところが、蛍光ランプ本体１が始動するときには、電球形蛍光ランプの温度が低くなっている。そのため、タイマＴＭの温度も低いので、正特性サーミスタの抵抗値が小さく、したがってドライブ共振回路ＤＲＣのキャパシタンスはドライブ共振コンデンサＣ６とＣ７の静電容量をほぼ加算した値となるので、そのためドライブ共振周波数が低下し、発生する高周波の周波数も低下する。
【０１４４】
その結果、インバータＩＮＶの高周波出力の周波数が負荷回路ＬＣの共振周波数に接近するので、共振コンデンサＣ５の両端には共振度合いの強い高電圧が現れる。この高電圧は、そのまま蛍光ランプ本体１の一対の電極１ｂ、１ｂ間に印加されるので、蛍光ランプ本体１はインスタントスタートし、グロー放電が生起する。引き続き高周波電圧が高い状態が継続しているので、この際に流れるグロー電流Ｉｇを定格ランプ電流Ｉａの９０％より大きくすることができる。すなわち、グロー電流Ｉｇが数式１を満足するように設定することが可能になる。次いで、グロー放電からアーク放電へと転移する。上記の回路動作が行なわれることにより、結果として電球形蛍光ランプの点滅寿命が延びる。
【０１４５】
そうして、蛍光ランプ本体１の始動以降にドライブ共振電流の一部がタイマＴＭ中を流れることによって、タイマＴＭを構成している正特性サーミスタが自己発熱するので、その抵抗値が急速に増加し、ドライブ共振コンデンサＣ７が実効的にＣ６から切り離される。その結果、ドライブ共振回路ＤＲＣのキャパシタンスはドライブ共振コンデンサＣ６のみの静電容量の値により決定することになる。そのため、ドライブ共振周波数が高くなり、発生する高周波の周波数も上昇し、負荷回路ＬＣの共振点から離れる。これに伴い、共振コンデンサＣ５の両端間の電圧が低下するので、アーク放電中を流れる電流が定格ランプ電流に落ち着く。なお、タイマＴＭの温度の時定数を大きくして始動からグロー・アーク転移後の所定時間の間定格入力電力より大きな入力電力が投入されるように構成すれば、光束立上り特性も併せて改善される。
【実施例】
以上説明した本発明の第１の実施の形態において、定格点灯時のランプ電圧が６０Ｖ、定格ランプ電流Ｉａが１９０ｍＡの電球６０Ｗ形の電球形蛍光ランプの実施例（サンプルＮｏ．１〜３）を比較例（サンプルＮｏ．４〜６）とともに表１に示す。なお、比較例は、グロー電流Ｉｇが数式１を満足しない以外は実施例と同じ仕様の電球形蛍光ランプである。
【０１４６】
【表１】
2004119162.tif 000003
表１から理解できるように、本発明によれば、点滅寿命が比較例より明らかに延びている。
【０１４７】
次に、図６を参照して蛍光ランプ本体および点灯回路の負荷特性について説明する。図において、横軸は電流（ｍＡ）を、縦軸は電圧（Ｖ）を、それぞれ示す。また、曲線Ｌｇは蛍光ランプ本体のグロー放電時の負荷特性、曲線Ｌａは同じくアーク放電時の負荷特性、曲線Ｉｓはインバータの始動時の負荷特性、曲線Ｉｏは同じく点灯時の負荷特性である。
【０１４８】
本発明においては、始動時の動作点は図の交点Ａに示す位置であり、安定点灯時の動作点は交点Ｂに示す位置である。すなわち、本発明によれば、インバータＩＮＶは、始動時（グロー転移まで）の負荷特性と安定点灯時の負荷特性とが図６に示すように異なっているため、始動時のグロー電流を数式１を満足させることが可能になる。
【０１４９】
これに対して、従来の電球形蛍光ランプの場合、インバータＩＮＶの負荷特性が単一であるため、始動時の動作点が交点Ｃとなり、グロー電流が数式１を満足していない。なお、安定点灯時の動作点は本発明と同じ交点Ｂである。
【０１５０】
図７ないし図１１は、請求項３の発明の電球形蛍光ランプにおける第１の実施の形態を示し、図７は回路図、図８は負特性サーミスタの温度−抵抗特性のグラフ、図９は基準抵抗器の温度−抵抗特性のグラフ、図１０はインバータの温度−周波数特性のグラフ、図１１は電球形蛍光ランプの温度−ランプ電力特性のグラフである。なお、図７において、図５と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本実施の形態は、インバータＩＮＶが他励形で、光束立上り特性の改善が得られる構成である。
【０１５１】
ノイズフィルタＮＦには、図１の構成に加えて線路に直列の抵抗器Ｒ４が接続している。
【０１５２】
インバータＩＮＶは、第１および第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２がともにＮ形ＦＥＴからなるハーフブリッジ形インバータである。
【０１５３】
制御手段ＣＣは、ドライバＩＣＣＣ１および温度応動形回路ＴＴＣを主体として構成されて、インバータＩＮＶを他励形の駆動を行う。ドライバＩＣＣＣ１は、蛍光灯専用ＩＣ（フィリップス社製ＵＢＡ２０２１形）からなる。
【０１５４】
ドライバＩＣＣＣ１に対する電源は、電源端子５およびグランド端子７の間にインバータＩＮＶの出力端に接続されたスナッバ回路ＳＣの電圧と、起動回路ＳＴの出力電圧とがそれぞれ印加されることによって供給される。スナッバ回路ＳＣは、インバータＩＮＶの出力端間に接続した一対のコンデンサＣ１０、Ｃ１１の直列回路と、コンデンサＣ１１に並列接続した図示極性のダイオードＤ３と、コンデンサＣ１０、Ｃ１１の接続点およびドライバＩＣＣＣ１の電源端子５の間を接続する図示極性のダイオードＤ４と、電源端子５およびグランド端子７の間に接続したコンデンサＣ１２とからなる。
【０１５５】
起動回路ＳＴは、整流平滑回路ＲＳの平滑コンデンサＣ３に並列された抵抗器Ｒ５、Ｒ６からなる分圧回路により構成され、平滑コンデンサＣ３の端子電圧が分圧されて起動電圧としてドライバＩＣＣＣ１に印加される。
【０１５６】
スイッチング素子Ｑ１に対する駆動信号は、ハイサイド端子２からスイッチング素子Ｑ１のゲートに供給され、そのゲート・ソース間に印加される。
【０１５７】
スイッチング素子Ｑ２に対する駆動信号は、ローサイド端子６からスイッチング素子Ｑ２のゲートに供給され、そのゲート・ソース間に印加される。
【０１５８】
負荷回路ＬＣには、抵抗器Ｒ７が直列に挿入され、その両端間に現れる降下電圧が保護端子９に印加され、過電流が流れたときにドライバＩＣＣＣ１は、保護動作を行う。
【０１５９】
温度応動形回路ＴＴＣは、抵抗器Ｒ８、Ｒ９の直列回路とコンデンサＣ１３との直列回路からなり、抵抗器Ｒ８側の一端が周波数決定用回路の基準抵抗器端子１０に接続し、コンデンサＣ１３側の他端が周波数決定用回路のコンデンサ端子１２に接続している。また、抵抗器Ｒ９と並列に負特性サーミスタＲＴが接続し、かつ、負特性サーミスタＲＴは蛍光ランプ本体１の点灯の影響を受ける部位の温度に感応するように配置されている。さらに、抵抗器Ｒ９およびコンデンサＣ１３の接続点は、端子７に接続して接地されている。
【０１６０】
シーケンス決定端子８および接地間には、コンデンサＣ１４が接続して、予熱時間および始動時間のシーケンスを決定する。
【０１６１】
スムーサ端子１４および接地間には、コンデンサＣ１５が接続して、ドライバＩＣＣＣ１の出力周波数のシフトを滑らかにする。
【０１６２】
次に、回路動作について説明する。低周波交流電源ＡＳを入力端子ａ、ｂ間に接続して電源を投入すると、起動回路ＳＴにより制御手段ＣＣのドライバＩＣＣＣ１が動作してインバータＩＮＶのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を交互に駆動するので、インバータＩＮＶが作動を開始して、その出力端に高周波電圧が現れる。
【０１６３】
インバータＩＮＶは、ドライバＩＣＣＣ１に組込まれたプログラムのシーケンスにしたがって高周波出力電圧の周波数を順次変化する。その結果、蛍光ランプ本体１は、まず電極が予熱され出すのとほぼ同時に始動電圧が印加されてインスタントスタート形の始動を行う。そして、最初にグロー放電が生起して点灯し、次いでグロー・アーク転移が生じてアーク放電へと移行し、安定点灯になっていく。なお、プログラムのシーケンスを変更して、ソフトスタート形の始動を行うように構成することも可能である。
【０１６４】
次に、図７とともに図８ないし図１１を参照しながら光束立上り改善動作について説明する。すなわち、蛍光ランプ本体１は、冷却した状態で始動し、点灯する。したがって、負特性サーミスタＲＴの抵抗値は、図８に示す負特性サーミスタＲＴの温度−抵抗特性のカーブにおいて左側の抵抗値が高い状態にある。このため端子１０から見た基準抵抗値は、抵抗器Ｒ８とＲ９の抵抗値が加算されるので、図９に示す基準抵抗値の温度−抵抗特性のカーブにおいて左側の抵抗値が高い状態になっている。その結果、出力周波数を決定する時定数が大きくなるので、駆動信号の発振周波数が低くなり、これに伴ってインバータＩＮＶから発生する高周波の周波数も図１０に示すインバータの温度−周波数特性のカーブにおいて左側の低い状態になる。
【０１６５】
インバータＩＮＶの出力周波数が低下すると、負荷回路ＬＣの共振周波数に接近するので、電球形蛍光ランプに投入される入力電力が図１１に示す電球形蛍光ランプの温度−ランプ電力特性のカーブにおいて左側の定格入力電力レベルＲＰより大きな入力電力レベルＨＰの状態になる。なお、図８ないし図１１において、温度Ｔｘは所定温度への到達を判断する検知温度である。
【０１６６】
そうして、蛍光ランプ本体１が点灯すると、負特性サーミスタＲＴが点灯の影響を受ける部位に配置されているので、時間の経過とともに温度が上昇していく。温度上昇に伴って負特性サーミスタＲＴの抵抗値が低下していき、検知温度Ｔｘ近傍になると、基準抵抗器の抵抗値が図９に示すように急激に低下する。これに伴って図１０に示すようにインバータＩＮＶの出力周波数が上昇するので、図１０に示すように電球形蛍光ランプに投入される入力電力が急激に低下していき、ほどなく定格入力電力に落ち着く。
【０１６７】
以上説明した理解できるように、蛍光ランプ本体１の点灯の影響を受ける部位の温度が所定値になるまで、電球形蛍光ランプに投入される入力電力が定格入力電力より大きくなるので、電球形蛍光ランプの光束立上りが早くなる。
【０１６８】
図１２および図１３は、請求項４の発明の電球形蛍光ランプにおける点灯回路の平滑コンデンサの静電容量の範囲を説明する静電容量−高調波含有率の関係を示すグラフを示し、図１２は静電容量−第３高調波含有率を、図１３は静電容量−第５高調波含有率を、それぞれ示す。
【０１６９】
すなわち、図１２および図１３は、図７に示す回路構成で、かつ、定格入力電力が１２Ｗの電球６０Ｗタイプの電球形蛍光ランプにおいて、平滑コンデンサＣ２、Ｃ３の静電容量を変化させた場合の定格入力電力および定格入力電力の２倍の入力電力のときの図１２は第３高調波含有率を、図１３は第５高調波含有率を、それぞれ示している。なお、図中、曲線Ａは定格入力電力のとき、曲線Ｂは定格入力の２倍のとき、をそれぞれ示す。また、各図中で横軸と平行な直線は、高調波を規制する規格の限界値を示している。
【０１７０】
したがって、第３および第５高調波の規格を満足するためには、平滑コンデンサの静電容量が１７μＦ以下でなければならない。しかしながら、本発明においては、平滑コンデンサの静電容量を１５〜１８μＦの範囲に規定しているのは、回路設計如何で高周波含有率を各図より低減させることが可能なので、これを見込んだ値としているからである。
【０１７１】
図１４は、請求項３の発明の電球形蛍光ランプにおける第２の実施の形態を示す回路図である。図において、図７と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本実施の形態は、温度応動形回路ＴＴＣの回路構成が異なる。
【０１７２】
すなわち、温度応動形回路ＴＴＣは、抵抗器Ｒ８と、コンデンサＣ１３およびコンデンサＣ１６の並列回路とからなり、コンデンサＣ１６と直列に正特性サーミスタＲＰおよび抵抗値補正用の抵抗器Ｒ１０が挿入されている。また、正特性サーミスタＲＰは、蛍光ランプ本体１の点灯の影響を受ける部位の温度に感応するように配置されている。
【０１７３】
そうして、蛍光ランプ本体１の点灯の影響を受ける部位の温度が低いときには、正特性サーミスタＲＰの抵抗値が小さいので、コンデンサＣ１３およびＣ１６の静電容量が加算され、抵抗器Ｒ８の抵抗値とで決定する時定数が大きくなっている。その結果、インバータＩＮＶの出力周波数が低くなっているので、電球形蛍光ランプに投入される入力電力が定格入力電力より大きくなり、光束立上りが早くなる。
【０１７４】
蛍光ランプ本体１の点灯の影響を受ける部位の温度が検出温度近傍まで上昇すると、正特性サーミスタＲＰの抵抗値が急激に大きくなるので、コンデンサＣ１６の静電容量が実効的に温度応動形回路ＴＴＣから除外され、温度応動形回路ＴＴＣにおけるコンデンサの静電容量が小さくなる。その結果、インバータＩＮＶの出力周波数が高くなるので、負荷回路ＬＣの共振周波数から相対的に大きくずれるため、電球形蛍光ランプに投入される入力電力が急激に低減して定格入力電力になる。
【０１７５】
図１５は、請求項２の発明の電球形蛍光ランプにおける第２の実施の形態を示す回路図である。図において、図５と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本実施の形態は、自励形のインバータにおいて、始動からグロー・アーク転移後の所定時間の間定格入力電力より大きい入力電力を投入し、かつ、所定時間経過後に定格入力電力またはそれ以下にするために、帰還形駆動信号発生回路ＦＤＧのドライブ共振回路ＤＲＣのコンデンサの静電容量をタイマＴＭで切り換えるように構成したものである。
【０１７６】
ノイズフィルタＮＦは、そのインダクタＬ１が全波整流回路ＦＢＲの直流出力端に接続している。
【０１７７】
整流平滑回路ＲＳは、全波整流回路ＦＢＲおよび単一の平滑コンデンサＣ２から構成されている。
【０１７８】
タイマＴＭは、スイッチＱ３および時定数回路ＴＣからなる。時定数回路ＴＣは、第１のスイッチング素子Ｑ１の両端間に接続した抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２を直列接続した分圧器と、抵抗器Ｒ１２に並列接続した抵抗器Ｒ１３およびコンデンサＣ１４の直列回路とからなり、コンデンサＣ１４の端子電圧をスイッチＱ３の制御端間に接続している。
【０１７９】
そうして、電球形蛍光ランプの低周波交流電源ＡＳを投入したとき、タイマＴＭはオンしている。したがって、制御手段ＣＣの駆動信号発生回路ＤＳＧのドライブ共振回路ＤＲＣは、コンデンサＣ６とＣ７とが並列接続しているので、ドライブ共振周波数が低くなっていて、負荷回路ＬＣの共振周波数に接近している。
【０１８０】
この状態で蛍光ランプ本体１は、インバータＩＮＶの高い高周波出力電圧の印加によりインスタントスタート方式によって始動する。そして、グロー・アーク転移後所定時間が経過すると、タイマＴＭの時定数回路ＴＣからの遅延出力によりスイッチＱ３がオフする。これにより、コンデンサＣ７ドライブ共振回路ＤＲＣから開放されるので、ドライブ共振周波数が高くなり、負荷回路ＬＣの共振周波数から高い方向へシフトするので、インバータＩＮＶから発生して、蛍光ランプ本体１の一対の電極１ｂ、１ｂ間に印加される高周波電圧が低下し、電球形蛍光ランプに定格入力電力が投入される。
【０１８１】
図１６は、請求項２の発明の電球形蛍光ランプにおける第３の実施の形態を示す回路図である。図において、図１５と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本実施の形態は、負荷回路ＬＣの共振コンデンサの静電容量を変化させることによって入力電力を制御するように構成している。
【０１８２】
すなわち、負荷回路ＬＣの静電容量を共振コンデンサＣ５、Ｃ１５の並列回路によって大きくして、負荷回路ＬＣの共振周波数をインバータＩＮＶが発生する高周波電圧の周波数に接近させる。その結果、蛍光ランプ本体１の印加電圧が高くなり、入力電力が増大する。
【０１８３】
また、コンデンサＣ１５を開放してコンデンサＣ５のみが共振回路に加わることで静電容量を小さくして、負荷回路ＬＣの共振周波数をインバータＩＮＶが発生する高周波電圧の周波数から高い方へ離反させる。その結果、蛍光ランプ本体１の印加電圧が低くなり、入力電力が低減する。
【０１８４】
コンデンサＣ１５の接離は、図１５の実施の形態におけるのとほぼ同様なタイマＴＭによって自動的に制御する。なお、スイッチＱ４には電流容量がスイッチＱ３より大きなものを用いている。
【０１８５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、インスタントスタート方式によって蛍光ランプ本体を始動して点灯するとともに、蛍光ランプ本体の定格ランプ電流をＩａとし、グロー・アーク転移前に流れるグロー電流をＩｇとしたとき、数式１を満足する蛍光ランプ本体と一体的に配設された点灯回路を具備することにより、電源投入と同時に点灯して、かつ、点滅寿命が改良されるので、一般照明用の白熱電球との代替性を改善した電球形蛍光ランプを提供することができる。
【０１８６】
【数１】
Ｉｇ＞０．９Ｉａ
請求項２の発明によれば、加えて点灯回路が、整流平滑回路、インバータ、負荷回路、ならびに駆動信号を出力してインバータを駆動する制御手段を備え、制御手段は、始動からグロー・アーク転移後の所定時間の間は定格入力電力を超える大きさの入力電力が投入されるように制御するとともに、所定時間経過後は定格またはそれ以下の入力電力が投入されるようにインバータを駆動することにより、電源投入と同時に点灯して、かつ、点滅寿命が改良されるとともに、光束立上り特性が向上し、一般照明用の白熱電球との代替性を一層向上した電球形蛍光ランプを提供することができる。
【０１８７】
請求項３の発明によれば、加えて制御手段がインバータを駆動するドライバＩＣおよび温度応動形回路を主体として構成され、温度応動形回路はドライバＩＣの基準抵抗器を接続する端子と基準抵抗器と協働して駆動信号の周波数を決定するための回路を形成するコンデンサを接続する端子との間に接続するとともに蛍光ランプ本体の点灯の影響を受ける部位の温度に感応するように構成されていることによって、制御手段は上記温度が所定値に満たないときには定格入力電力より大きな入力電力が投入されるようにインバータを駆動するとともに、所定値以上のときには定格またはそれ以下の入力電力が投入されるようにインバータを駆動することにより、電球形蛍光ランプの光束立上りが早くなり、白熱電球との代替性が向上するとともに、回路構成が簡単になって配線の引き回しが容易で、小形化を進めやすい電球形蛍光ランプを提供することができる。
【０１８８】
請求項４の発明によれば、静電容量が１５〜１８μＦの平滑コンデンサを含む倍電圧形の整流平滑回路、インバータ、負荷回路、ならびにインバータを駆動する制御手段を備え、制御手段は始動からグロー・アーク転移後の所定時間定格入力電力より大きな入力電力が投入されるようにインバータを駆動するとともに、所定時間経過後は定格ランプ電力またはそれ以下の入力電力が投入されるようにインバータを駆動する蛍光ランプ本体と一体的に配設された点灯回路とを具備し、定格入力電力が９ないし５Ｗであることにより、光束立上り特性を改良するとともに、点灯回路の小形化を図り、かつ、高調波規格を満足する電球形蛍光ランプを提供することができる。
【０１８９】
請求項５の発明によれば、加えて点灯回路が、整流平滑回路を含み小形の第１の配線基板に実装された入力側回路部と、入力側回路部がインバータ、負荷回路および制御手段を含み第２の配線基板に実装された主回路部と、を備えており、第２の配線基板を支持するとともに点灯回路の少なくとも主回路部を包囲するカバーと、カバーの基端に装着され、内部に点灯回路の第１の配線基板を支持するとともに入力側回路部と電気的に接続した口金とを具備していることにより、実装密度を高くして、点灯回路をコンパクトにまとめることができ、点灯回路とカバーとの間の干渉が少なくなり、カバーの小径化が可能で、小形化によって白熱電球への代替性を一層向上した電球形蛍光ランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１、２および５の発明の電球形蛍光ランプにおける第１の実施の形態を示す一部断面正面図
【図２】同じくグローブを透視した平面図
【図３】同じく第２の配線基板と平滑コンデンサの相対的な配置を説明する略図
【図４】同じく点灯回路のブロック回路図
【図５】同じく点灯回路の回路図
【図６】同じく蛍光ランプ本体および点灯回路の負荷特性図
【図７】請求項３の発明の電球形蛍光ランプにおける第１の実施の形態を示す回路図
【図８】同じく負特性サーミスタの温度−抵抗特性のグラフ
【図９】同じく基準抵抗器の温度−抵抗特性のグラフ
【図１０】同じくインバータの温度−周波数特性のグラフ
【図１１】同じく電球形蛍光ランプの温度−ランプ電力特性のグラフ
【図１２】請求項４の発明の電球形蛍光ランプにおける点灯回路の平滑コンデンサの静電容量の範囲を説明する静電容量−第３高調波含有率の関係を示すグラフ
【図１３】同じく静電容量−第５高調波含有率の関係を示すグラフ
【図１４】請求項３の発明の電球形蛍光ランプにおける第２の実施の形態を示す回路図
【図１５】請求項２の発明の電球形蛍光ランプにおける第２の実施の形態を示す回路図
【図１６】請求項２の発明の電球形蛍光ランプにおける第３の実施の形態を示す回路図
【符号の説明】
１…蛍光ランプ本体、Ｃ２…平滑コンデンサ、Ｃ３…平滑コンデンサ、Ｃ４…直流カットコンデンサ、Ｃ５…共振コンデンサ、Ｃ６…ドライブ共振コンデンサ、Ｃ７…ドライブ共振共振コンデンサ、ＣＣ…制御手段、ＤＰ…ドライブ保護回路、ＤＲＣ…ドライブ共振回路、ＦＤＧ…帰還形駆動信号発生回路、ＩＮＶ…インバータ、Ｌ２…限流インダクタ、ＬＣ…負荷回路、ＮＦ…ノイズフィルタ、ＮＳＴ…帰還変圧器、Ｐ…保護回路、ＲＳ…整流平滑回路、ＴＭ…タイマ
【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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