(57)【要約】【課題】蛍光ランプを高温となる環境で使用する場合、ランプ電圧の上昇を抑制するとともに、インバータ保護回路の動作による不点灯発生を防止する。【解決手段】アマルガム３１０を封入するＵ字型の発光管３００を備える蛍光ランプ１０において、発光管３００の端部を拡張して冷却部５００を設置する。高温状態で点灯中に、発光管３００内の水銀蒸気圧が上昇した場合に、冷却部５００は外気により冷却され、水銀蒸気が凝結して液状水銀を発生させ、ランプ電圧の上昇を防止する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アマルガムを発光管に封入した蛍光ランプにおいて、上記発光管は、点灯中に液状水銀が発生することを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】
上記発光管は、アマルガム温度よりも低温となる冷却部分を有し、
上記液状水銀は、アマルガム温度が高温状態の場合に、上記発光管内の水銀蒸気が上記冷却部分へ凝縮したことを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ。
【請求項３】
アマルガムを封入する発光管を備え、上記発光管の端部を突出させ、上記発光管の温度が最冷となる突出部を形成したことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項４】
発光管内の水銀蒸気圧を制御する第一の制御手段と、
上記第一の制御手段とは異なる手段を用いて、発光管内の水銀蒸気圧を制御する第二の制御手段とを備えることを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項５】
上記第一の制御手段は、固体の水銀を用いて発光管内の水銀蒸気圧を制御し、
上記第二の制御手段は、液体の水銀を用いて発光管内の水銀蒸気圧を制御することを特徴とする請求項４記載の蛍光ランプ。
【請求項６】
上記第一の制御手段は、発光管内に封入されたアマルガムであり、
第二の制御手段は、上記アマルガムが発光管へ配置された部分とは異なる発光管の部分であって、アマルガム温度が所定の温度を超えた場合に、水銀蒸気を凝結させる部分であることを特徴とする請求項４または５記載の蛍光ランプ。
【請求項７】
上記蛍光ランプは、アマルガム温度に基づいて、上記第一の制御手段と上記第二の制御手段との少なくともいずれか一方が発光管内の水銀蒸気圧を制御することを特徴とする請求項４から６いずれかに記載の蛍光ランプ。
【請求項８】
上記蛍光ランプは、片口金形蛍光ランプであることを特徴とする請求項１から７いずれかに記載の蛍光ランプ。
【請求項９】
アマルガムを封入した発光管を用いた蛍光ランプの水銀蒸気圧制御方法において、
アマルガム温度が所定の温度を超える場合に、水銀蒸気を凝結させて液状水銀を発生させることによって発光管内の水銀蒸気圧を制御することを特徴とする蛍光ランプの水銀蒸気圧制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、蛍光ランプの水銀蒸気圧の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、蛍光ランプは、低圧水銀蒸気圧放電であり、数μｍＨｇの蒸気圧で放電させる。しかし、その千倍のｍｍＨｇオーダーの水銀蒸気圧になると、ランプ電圧が再び上昇し出す。アマルガムを用いた蛍光ランプでは、水銀蒸気圧はアマルガム温度の上昇とともに上昇する。水銀蒸気圧が千倍のｍｍＨｇオーダーとなるアマルガム温度の領域は、高圧放電（ＨＩＤ：Ｈｉｇｈ  ＩｎｔｅｎｓｉｔｙＤｉｓｃｈａｒｇｅ）の領域であり、通常、蛍光ランプでは想定されないアマルガム温度の範囲である。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−７７３０７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
アマルガムを用いた蛍光ランプを使用する場合、蛍光ランプを取り付ける照明器具の形状や蛍光ランプを使用する環境によっては、アマルガム温度が高温になる場合が発生する。アマルガム温度が高温になった場合、ランプ電圧の上昇、これに伴う発熱等により、蛍光ランプの不点灯が発生する場合があった。
【０００５】
この発明は、蛍光ランプの温度が上昇した場合に、ランプ電圧の上昇を抑制することを目的とする。
また、蛍光ランプの温度が上昇した場合に、インバータ保護回路の動作による不点灯の発生を防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る蛍光ランプは、アマルガムを発光管に封入した蛍光ランプにおいて、上記発光管は、点灯中に液状水銀が発生することを特徴とする。
【０００７】
上記発光管は、アマルガム温度よりも低温となる冷却部分を有し、
上記液状水銀は、アマルガム温度が高温状態の場合に、上記発光管内の水銀蒸気が上記冷却部分へ凝縮したことを特徴とする。
【０００８】
この発明に係る蛍光ランプは、アマルガムを封入する発光管を備え、上記発光管の端部を突出させ、上記発光管の温度が最冷となる突出部を形成したことを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る蛍光ランプは、発光管内の水銀蒸気圧を制御する第一の制御手段と、
上記第一の制御手段とは異なる手段を用いて、発光管内の水銀蒸気圧を制御する第二の制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
上記第一の制御手段は、固体の水銀を用いて発光管内の水銀蒸気圧を制御し、上記第二の制御手段は、液体の水銀を用いて発光管内の水銀蒸気圧を制御することを特徴とする。
【００１１】
上記第一の制御手段は、発光管内に封入されたアマルガムであり、
第二の制御手段は、上記アマルガムが発光管へ配置された部分とは異なる発光管の部分であって、アマルガム温度が所定の温度を超えた場合に、水銀蒸気を凝結させる部分であることを特徴とする。
【００１２】
上記蛍光ランプは、アマルガム温度に基づいて、上記第一の制御手段と上記第二の制御手段との少なくともいずれか一方が発光管内の水銀蒸気圧を制御することを特徴とする。
【００１３】
上記蛍光ランプは、片口金形蛍光ランプであることを特徴とする。
【００１４】
この発明に係る蛍光ランプの水銀蒸気圧制御方法は、アマルガムを封入した発光管を用いた蛍光ランプの水銀蒸気圧制御方法において、
アマルガム温度が所定の温度を超える場合に、水銀蒸気を凝結させて液状水銀を発生させることによって発光管内の水銀蒸気圧を制御することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１の蛍光ランプの一例を表した図である。
図１では、アマルガムを用いた蛍光ランプ１０の一例として片口金形蛍光ランプを表している。
図１（Ａ）は、蛍光ランプ１０の一部断面図の一例を示している。
口金ユニット１００は、蛍光ランプ１０をソケットへ接続させる部分である。
口金ユニット１００は、蛍光ランプ１０をソケットへ接続する口金１１０と、口金ケース２００と嵌合するケース嵌合部分１２０とから構成される。口金１１０は、ＪＩＳ規格によって規定されている部分である。
口金ケース２００は、口金ユニット１００と発光管３００とを接続する。
発光管３００は、電圧をかけられることによって、蛍光する部分である。また、図１（Ｂ）に示すように、発光管３００は、アマルガム３１０を配置するアマルガム配置部３２０を有する。アマルガム３１０は、水銀アマルガムを一例とする。この実施の形態では、Ｂｉ（ビスマス）：Ｚｎ（インジウム）：Ｈｇ（水銀）に比が、６４：３２：４の水銀アマルガムを用いた場合を一例として説明する。
ピン４００は、ソケットの電極に挿入される部分である。
【００１６】
冷却部５００は、アマルガム温度が高温になり、水銀蒸気圧が高くなった場合に、水銀蒸気を凝結させる手段の一例である。図１（Ａ）の例では、発光管３００の一部分を突出させ（拡張し）、発光管３００の面が外気に触れやすく、放電路から遠くなるようにした、冷却点（発光管３００の最冷点）を形成している。
図１では、発光管３００内の水銀蒸気圧の制御手段として、アマルガム３１０を第一の制御手段とし、冷却部５００を第二の制御手段とする例を示している。この点については、後述する。
【００１７】
図２は、温度と水銀蒸気圧との関係を液状水銀とアマルガムの場合について示した図である。
縦軸のＰ１で示した点は、蛍光ランプ１０の照度が最適な水銀蒸気圧の点である。
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は、任意の温度の点を示す符号である。横軸の温度は、液状水銀の場合は、発光管３００の温度であり、アマルガム３１０の場合は、アマルガム温度である。
アマルガム３１０では、温度が上昇するに従って、水銀蒸気圧は、実線で示した変化をする。また、Ｔ３の温度を超えると、温度の上昇に伴い、水銀蒸気圧も上昇する。
液状水銀では、温度の上昇に伴い、水銀蒸気圧も上昇する。
図２より、高温になると、液状水銀、アマルガムともに、水銀蒸気圧は上昇し続けることがわかる。
また、液状水銀とアマルガムを比較した場合、所定の温度における飽和蒸気圧は、液状水銀の方がアマルガムより低い。
なお、図２では、水銀蒸気圧と温度との関係について説明することが目的であるため、Ｐ１、及びＴ１〜Ｔ４については具体的な数値を示していない。ただし、温度に関しては、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４の関係にある。また、各温度の値は、固定された値であるとは限らず、ランプの点灯条件等によって異なる値を示す。
【００１８】
図３は、温度とランプ電圧の関係の一例を示した図である。
縦軸は、ランプ電圧（Ｖ：ボルト）を表し、横軸は、発光管３００の温度を表す。ランプ電圧は、温度Ｔ５を境に上昇し、発光管３００の温度が上昇するとともに上昇しつづける。ランプ電圧は、水銀蒸気圧に比例する。このため、発光管３００の温度が高温になった場合に、不点灯等の不具合を回避するため、水銀蒸気圧を抑制する必要が生じることになる。
【００１９】
一般に、コンパクト形蛍光ランプは管壁負荷が高く、照明器具内で点灯させた場合、温度が高くなる。あまり高くなるとランプ電圧が一度低下するが、その後上昇する。定電流形のインバータでは、この際、ランプ電圧が上昇し、従ってランプ電力が上昇し、これに伴い発熱が増す。従って、さらに温度が上昇し悪循環が起こり、最後にインバータの保護回路が働き点灯しなくなる。これは、インバータが動作しなくなるまでランプ電圧が上昇した場合に起こる。従って、温度が上昇した場合であっても、ランプ電圧を制御する必要がある。
【００２０】
アマルガム３１０は、液状水銀に比べ、発光管３００の温度が高温の場合に適切な水銀蒸気圧を保つことより、発光管３００の温度が高くなる蛍光ランプ１０に用いられていた。しかしながら、アマルガム３１０のアマルガム温度が所定の温度よりも高くなる場合であれば、アマルガム３１０でも適切な水銀蒸気圧を維持できない。アマルガム温度が高くなった場合、アマルガム３１０の飽和蒸気圧よりも、他の部分の液状水銀の蒸気圧の方が低くなるような部分（図１では冷却部５００）を設け、上記部分が水銀蒸気圧の支配権を持つようにすることが可能である。
【００２１】
そこで、発光管３００内の水銀蒸気圧を制御するため、水銀蒸気圧を制御する、異なる二つの制御手段を用い、少なくともいずれか一方の制御手段に水銀蒸気圧の支配権を持たせるようにする。通常は、いずれか一方が支配権を有することになる。このようにして、アマルガム温度が上昇した場合であっても、水銀蒸気圧の上昇を防止し、ランプ電圧が上昇しつづけることを防止することができる。
【００２２】
具体的には、第一の制御手段として、アマルガム３１０を用い、第二の制御手段として、発光管３００の端部を突出させ、アマルガム温度が高温になっても冷却される部分となる冷却部５００（図１は一例）を設置する。
第二の制御手段は、発光管３００内の温度が上昇し、アマルガム温度が高くなった場合、このアマルガム３１０の飽和蒸気圧よりも、水銀蒸気圧が低く、かつ、液状水銀の蒸気圧の飽和蒸気圧よりも低くなる冷却部分である。アマルガム温度が高温になった場合に、上記冷却部分が発光管３００内の水銀蒸気圧の支配権を持つようにする。
【００２３】
図２において、◆と点線の矢印で示した部分は、水銀蒸気圧の制御が第一の制御手段であるアマルガム３１０から第二の制御手段である冷却部５００へ移行する状況を示している。アマルガム３１０のアマルガム温度が高温状態であっても、冷却部５００の温度が液状水銀の飽和蒸気圧の温度より低い場合、冷却部５００では、水銀蒸気が凝結して液状水銀が発生する。従って、アマルガム温度に依存することなく、発光管３００内の水銀蒸気圧は、Ｐ３からＰ２へ低下する。水銀蒸気は、冷却部５００の温度が液状水銀の飽和蒸気圧の温度よりも低い場合に継続して凝結し続ける。
このように、蛍光ランプ１０の発光管３００に水銀蒸気圧を制御する、異なる二つの制御手段を備えることにより、ランプの点灯状態によって、二つの制御手段を使い分けることが可能になる。
【００２４】
図４は、冷却部５００の形状の一例を示した図である。
冷却部５００は、発光管３００内で、温度が低くなる部分を設置することによって可能である。そのため、温度が高くなる放電路から少しでも遠い部分を設置することによって、発光管３００が外気により冷やされて放電路の部分よりも温度が低くなる。
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、Ｕ字状の発光管３００において、アマルガム３１０が配置された部分とは反対側の端部の部分を突出させ（拡張し）、広げることによって、放電路から遠くなる空間を形成した例を示している。図４（Ａ）〜（Ｃ）それぞれは、Ｕ字状の発光管（一部分）を示し、左側は、外観図、右側は、断面図を示している。断面図は、（Ａ）は、Ｘ−Ｘ’，（Ｂ）は、Ｙ−Ｙ’，（Ｃ）は、Ｚ−Ｚ’の断面を示した。また、放電路から遠い部分に液状水銀６００が凝結した状態を示している。断面図中、点線で囲む範囲は、放電路として想定される範囲５１０を示している。
【００２５】
図１、図４では、Ｕ字状の底部に冷却部５００を設置した例を示している。ここでは、Ｕ字状の底部は、発光管３００のＵ字状となる屈曲部であり、アマルガムを配置した端部とは反対側の端部が相当する。
また、発光管３００のＵ字状の底部となる部分すべてに冷却部５００を設置してもよいし、発光管３００のＵ字状が複数ある場合に一部のＵ字状の底部に冷却部５００を設置してもよい。さらに、Ｕ字状の底部に冷却部５００を設置する場合に限られることはない。発光管３００の一部分であって、水銀蒸気が凝結する冷却点となる部分であれば発光管の他の部分であってもよい。
また、冷却部５００は、発光管３００の一部分を突出させ、冷却される部分（例えば、突出部）であればよく、冷却部５００の形状は、図４に示した形状に限られず、細い管状、突起した円柱状や球状等、発光管３００内の水銀蒸気が冷却される部分となればよい。
【００２６】
図５は、蛍光ランプが高温になる設置環境の一例を表した図である。
図５は、下面開放形器具の一例であり、矩形の箱状の形状をした照明器具９１０へ蛍光ランプ１０を四本設置した例である。図５（Ａ）は、一部断面図を示し、図５（Ｂ）は、照明器具９１０と蛍光ランプ１０との斜視図を示している。また、図５（Ｂ）は、照明器具９１０の側面の一方から蛍光ランプ１０及び照明器具９１０内を透視した図を表している。
照明器具９１０は、天井９４０に設置されている。照明器具９１０は、蛍光ランプ１０に対する面へ、反射板が設置され、蛍光ランプ１０と反射板との間の距離が狭くなっている。さらに、照明器具９１０には通気孔がなく、蛍光ランプ１０が点灯している場合に、ランプ発熱が照明器具９１０内にこもってしまい、蛍光ランプ１０が点灯している雰囲気温度が上昇してしまうものである。
【００２７】
図６は、図５に示した照明器具９１０の下面をふさいだ例を示した図である。照明器具９１０の下面を蓋９３０でふさいだ場合、さらに、温度が上昇する。
【００２８】
蛍光ランプ１０の発光管３００の温度は、照明器具の形状によっても上昇が著しくなる。ここで、発光管３００の温度は、アマルガム温度、冷却部５００の温度も含み、発光管３００のそれぞれの場所によって異なる温度を示す。特に、図５、図６に示したように、照明器具の形状によって、アマルガム配置部３２０が発光管３００からの発熱が溜まる場所に近い場合、アマルガム温度の上昇は著しいものとなる。
また、蛍光ランプ１０を使用する屋内の環境によっても、発光管３００の温度が上昇する場合がある。例えば、屋内のスポーツ施設、あるいは、サウナ等の施設において、屋内の温度が上昇する場合が考えられる。
さらに、屋内の温度が上昇する環境に加え、照明器具の形状が温度の上昇を助長するという要因が重なる場合も考えられる。
このような場合に、冷却部５００を備えることによって、水銀蒸気圧の上昇を抑制することが可能となる。
【００２９】
実施の形態２．
実施の形態１では、蛍光ランプ１０の一例として片口金形蛍光ランプを一例として説明したが、これ以外の蛍光ランプであってもよい。アマルガム３１０を用いた蛍光ランプであって、高温となる環境で使用する蛍光ランプであれば、この発明を適用することができる。例えば、他のコンパクト形蛍光ランプであってもよい。
【００３０】
また、実施の形態１では、第一の制御手段は、アマルガムとし、第二の制御手段は、最冷点となる発光管の部分（冷却部）とする場合を説明したが、これ以外の手段を用いて、水銀蒸気圧を制御する場合であってもかまわない。異なる二つの制御手段であればよい。また、水銀蒸気圧を、異なる飽和蒸気圧の値を用いて制御する二つの制御手段であればよい。
例えば、実施の形態１では、第一の制御手段では、固体の水銀を用い、第二の制御手段では、液体の水銀を用いている。このように、水銀の異なる形態等を用いて制御する場合であれば、アマルガムや発光管の形状（冷却点）に限られるわけではない。
【００３１】
また、実施の形態１では、Ｕ字状の発光管３００を有する蛍光ランプを一例としたが、Ｕ字状の発光管３００に限られることはない。発光管の形状は、他の形であってもよい。発光管に、水銀蒸気圧を制御する二つの制御手段が設置される場合であれば、発光管の形状は問わない。
【００３２】
【発明の効果】
この発明によれば、水銀蒸気圧の制御を二つの水銀の形態を用いて実施するため、蛍光ランプを高温状態で利用する場合にも、ランプ電圧の上昇を抑制するとともに、インバータ保護回路の動作による不点灯発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の蛍光ランプの一例を表した図。
【図２】温度と水銀蒸気圧との関係を液状水銀とアマルガムの場合について示した図。
【図３】温度とランプ電圧の関係の一例を示した図。
【図４】冷却部５００の形状の一例を示した図。
【図５】蛍光ランプが高温になる設置環境の一例を表した図。
【図６】図５に示した照明器具９１０の下面をふさいだ例を示した図。
【符号の説明】
１０  蛍光ランプ、１００  口金ユニット、１１０  口金、１２０  ケース嵌合部分、２００  口金ケース、３００  発光管、３１０  アマルガム、３２０  アマルガム配置部、５００  冷却部、５１０  放電路として想定される範囲、６００  液状水銀、９１０  照明器具、９３０  蓋、９４０  天井。
【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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