(57)【要約】【課題】最冷点箇所の温度変動を抑制し、ランプ間におけるランプ特性にばらつきを生じさせず、かつランプ特性を向上することのできる低圧水銀蒸気放電ランプを得る。【解決手段】二重螺旋状の発光管２と、この発光管２の両端部を保持するホルダ３と、このホルダ３の反発光管側に設けられ内蔵される点灯回路４と、電球口金５を有しかつ、点灯回路４を覆うようにホルダ３に取り付けられたケース６と、発光管２を覆って設けられた外管７とからなる。発光管２の最冷点予定箇所である突出部９は熱伝導性媒体１０に埋設され熱的に接続されている。熱伝導性媒体１０としては、シリコーン樹脂とアルミニウム粉末とが混合されたものを用いている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部に一対の電極を有するとともに内部に一つの湾曲した放電路を有する発光管が外管内に設けられており、前記発光管は発光中に最冷点箇所となる最冷点予定箇所を備えているとともに、前記最冷点予定箇所と、この最冷点予定箇所と対向する前記外管の部分とが樹脂製の熱伝導性媒体を介して接続されており、前記熱伝導性媒体には金属粉体が混合されていることを特徴とする低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項２】
前記最冷点予定箇所が前記外管に直接接触していることを特徴とする請求項１記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項３】
前記最冷点予定箇所と、この最冷点予定箇所が直接接触する外管の部分とが嵌合して直接接触していることを特徴とする請求項１記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項４】
前記最冷点予定箇所と前記外管とが直接接触している箇所が溶着されていることを特徴とする請求項２〜請求項３のいずれかに記載の低圧水銀蒸気放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外管内に湾曲した発光管を備えた低圧水銀蒸気放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
外管内に湾曲した発光管を備えた低圧水銀蒸気放電ランプとして、例えば一般電球代替の電球形蛍光ランプが知られている。
【０００３】
従来の電球形蛍光ランプとしては、図４に示すように、外管７内に湾曲した発光管２が設けられた外管付きのものがある。この外管付きのものは、ホルダ３に立設保持された発光管２を、なす形のガラスからなる外管７によって覆ったものであり、ホルダ３の反発光管側に点灯回路４（図示せず）を設け、さらにこの点灯回路４を覆うように、一般電球と同じＥ形口金５が設けられたケース６がホルダ３に装着されている。
【０００４】
発光管２としては、二重螺旋形の発光管２が用いられており、この二重螺旋形の発光管２は直管状のガラス管を二重螺旋形に湾曲させたものである。そして、この管の両端部には電子放射物質が充填された一対のタングステンコイル電極が気密封止され、管内表面には蛍光体が塗布され、また、管内には水銀Ｈｇと緩衝ガスとしてアルゴンなどの希ガスが封入されている。
【０００５】
ところで、特に外管付きの電球形蛍光ランプにおいて、発光管内に封入される水銀は単体ではなく、Ｂｉ−Ｉｎ−Ｈｇ等のアマルガムの形態で封入されることはよく知られている。これは、ランプ定常点灯時において、外管を有しているが故、比較的高温となる発光管内における水銀蒸気圧を、ランプ効率が最も効率の良い最適範囲となるよう低減・調整するためである。
【０００６】
その他に、外管付きタイプでの水銀蒸気圧の上昇を抑制するために、外管付きでも基本的に発光管２の水銀は単体の形態で封入し、発光管２の最冷点箇所９と外管７との間を熱伝導性媒体１５により結合し、これによって最冷点箇所の温度を低下させるという手段が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【特許文献１】特開昭５８−１７８９５１号公報
【特許文献２】特開２００３−２６３９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
二重螺旋形等の湾曲ガラス管からなる発光管２を装備した低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、発光管２内に水銀を単体あるいは単体に近い形態で封入・存在させ、かつ発光管内径を５〜９ｍｍとし、発光管２の、発光中に最冷点箇所となる最冷点予定箇所９と外管７とをシリコーン樹脂からなる熱伝導性媒体１５により結合することにより、ランプ始動時の光束立上特性が一般蛍光ランプと同等レベルまで向上し、発光管２の最冷点箇所の温度を最大ランプ効率の得られる最適範囲６０〜６５℃に設定することが可能となり、よってランプ効率としても６３ｌｍ／Ｗ以上の高いレベルが達成されることが分かった。
【０００８】
しかしながら、この構成によれば、量産において完成したランプ間における、ランプ効率のばらつき幅が比較的大きくなることがわかった。例えば、二重螺旋形の発光管を適用した一般電球６０Ｗ代替の１２Ｗ品種の量産ロットにおいて、ランプ効率が５８〜６８ｌｍ／Ｗというばらつき幅が確認された。
【０００９】
この要因を解析したところ、熱伝導性媒体であるシリコーン樹脂の充填量や充填形状のばらつきによって、最冷点箇所の温度が完成ランプ間で比較的大きく変動してしまっていることがわかった。そして、かかる最冷点温度の変動を抑制できれば、ランプ効率のばらつき幅を狭め、かつ平均値も上昇できることもわかった。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、最冷点箇所の温度変動を抑制し、ランプ間におけるランプ特性にばらつきを生じさせず、かつランプ特性を向上することのできる低圧水銀蒸気放電ランプを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の低圧水銀蒸気放電ランプは、両端部に一対の電極を有するとともに内部に一つの湾曲した放電路を有する発光管が外管内に設けられており、前記発光管は発光中に最冷点箇所となる最冷点予定箇所を備えているとともに、前記最冷点予定箇所と、この最冷点予定箇所と対向する前記外管の部分とが樹脂製の熱伝導性媒体を介して接続されており、前記熱伝導性媒体には金属粉体が混合された構成を有する。
【００１２】
これにより、熱伝導性媒体の熱伝導率を上昇でき、ランプ間における発光管の最冷点箇所の冷却効果を増大でき、よって量産ランプ間で結合距離がばらついても発光管の最冷点温度の変動を抑えることができる。さらに、ランプ効率のばらつき幅も縮小でき、かつその平均値を高めることができる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、前記最冷点予定箇所が前記外管に直接接触した構成を有する。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の構成において、前記最冷点予定箇所と、この最冷点予定箇所が直接接触する外管の部分とが嵌合して直接接触した構成を有する。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項２〜請求項３記載の構成において、前記最冷点予定箇所と前記外管とが直接接触している箇所が溶着された構成を有する。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、熱伝導性媒体の熱伝導率を上昇でき、ランプ間における発光管の最冷点箇所の冷却効果を増大でき、よって量産ランプ間で結合距離がばらついても発光管の最冷点温度の変動を抑えることができる。さらに、ランプ効率のばらつき幅も縮小でき、かつその平均値を高めることができる。
【００１７】
また、請求項２記載の発明により、最冷点箇所の熱を外管に伝えることができ、かつ金属粉体が混合された熱伝導性媒体の作用と相まって発光管の最冷点温度の変動を一層抑えることができる。
【００１８】
また、請求項３記載の発明により、接触面積が増える分、最冷点箇所の熱を外管に伝えることができ、かつ金属粉体が混合された熱伝導性媒体の作用と相まって発光管の最冷点温度の変動を、より一層抑えることができる。また、最冷点箇所と外管との溶着作業を容易に行うことができる。
【００１９】
また、請求項４記載の発明により、最冷点予定箇所と外管とが直接接触している箇所の強度を向上でき、ランプ輸送中の振動や衝撃に対する強度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００２１】
図１に示す本発明の第１の実施形態である一般電球６０Ｗ代替用の電球形蛍光ランプ１（以下、本発明品Ａという）は、二重螺旋状の発光管２と、この発光管２の両端部を保持するホルダ３と、このホルダ３の反発光管側に設けられ内蔵されるシリーズインバータ方式の点灯回路４（図中破線で示す）と、電球口金５を有しかつ、点灯回路４を覆うようにホルダ３に取り付けられた漏斗形状のケース６と、発光管２を覆ってかつ開口部がケース６の径大側開口部の内周面とホルダ３の外周面とで形成された間隙に接着剤によって固着されて設けられた、なす形状のガラス製の外管７とからなる。
【００２２】
発光管２は、直管ガラスをいわゆるスパイラル状に成形加工した湾曲したガラス管からなり、両端部には電極（図示せず）が封止されている。発光管２の内表面には蛍光体が塗布され、管内には水銀が約５ｍｇのほかに、緩衝ガスとしてアルゴンが５５０Ｐａ封入されている。蛍光体としては三波長域蛍光体を用いた。また、発光管２内に封入された水銀は、発光管２の動作時における水銀蒸気圧がほぼ水銀単体の蒸気圧値を呈するような形態で存在することが基本である。従って、発光管２の製造工程において上記水銀は単体か、その他に上記動作時の水銀蒸気圧が水銀単体に近い値を呈する例えば亜鉛水銀や錫水銀などの形態で封入してもよい。
【００２３】
発光管２の内径は８．２ｍｍ、電極間距離は４００ｍｍ、発光管２が二重螺旋形状の約４．５ターンとし、管内には上記のように水銀が単体あるいは単体に近い形態で封入されている。また、発光管２のホルダ３とは反対側の先端部８に発光中（動程中）に最冷点箇所となる最冷点予定箇所として突出部９が形成されており、これにより水銀の動作時における蒸気圧は一義的にその最冷点箇所の温度により規定されることとなる。
【００２４】
外管７は外径５５ｍｍで、約１．３ｍｍの厚さである。また、外管７の内表面には炭酸カルシウムを主成分とする全拡散透過率約９７％の拡散膜（図示せず）が塗布されている。
【００２５】
発光管２の最冷点予定箇所である突出部９は高さ約３ｍｍで、厚さ約０．０６ｍｍであり、発光管２の突出部９と、この突出部９と対向する外管７の部分とは約１．７ｍｍ離間しているとともに、この突出部９は熱伝導性媒体１０に埋設されている。この熱伝導性媒体１０は発光管２の突出部９と対向する外管７の部分に充填され接触しており、従って、発光管２の突出部９と外管７とは熱伝導性媒体を介して熱的に接続された構成となっている。
【００２６】
また、熱伝導性媒体１０としては、シリコーン樹脂と金属粉末例えばアルミニウム粉末とが混合されたものを用いている。
【００２７】
金属粉末としてアルミニウム粉末が混合された熱伝導性媒体１０は、シリコーン樹脂に平均粒径１０〜５０μｍのアルミニウム粉体を混合・攪拌したものを用いている。
【００２８】
次に、上記本発明品Ａと、図４に示す後述の比較品との比較を行った。
【００２９】
図４に示す比較品１４は、熱伝導性媒体として透光性のシリコーン樹脂１５を外管７と発光管２の最冷点予定箇所である突出部９との間に介在させ、発光管２の突出部９と外管７とをシリコーン樹脂１５を介して熱的に接続した構成を有している。また、発光管２の突出部と外管７との間には約１．７ｍｍの間隙が開けられ、この間隙にはシリコーン樹脂１５が充填されている。このような構成の比較品１４を５０個作製し、それらのランプ特性を測定した。その結果、ランプ効率の平均値が６３ｌｍ／Ｗに対して、そのばらつき幅は５８〜６８ｌｍ／Ｗの範囲であった。
【００３０】
これに対して、本発明品Ａにおけるランプ効率のばらつき幅は６３〜６９ｌｍ／Ｗの範囲に縮小され、かつランプ効率の平均値も比較品の６３ｌｍ／Ｗから６６．５ｌｍ／Ｗに向上することが分かった。その他、ランプ光束の立上特性も、始動３秒後のランプ光束値が室温２５℃で定常点灯時の４０％以上のレベルまで向上することが分かった。
【００３１】
以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、熱伝導性媒体１０の熱伝導率を上昇でき、ランプ間における発光管２の最冷点箇所の冷却効果を増大でき、よって量産ランプ間で結合距離がばらついても発光管２の最冷点温度の変動を抑えることができ、さらに、ランプ効率のばらつき幅も縮小でき、かつその平均値を高めることができ、ランプ特性が一層優れ、かつ安定した品質の低圧水銀蒸気放電ランプを得ることができる。
【００３２】
なお、熱伝導性媒体１０としては、上記シリコーン以外に例えばシリカを用いても良く、また、アルミニウム粉末以外の例えばニッケル、酸化鉄等の金属粉末を用いてもよい。また、本実施形態では熱伝導性媒体としてシリコーン樹脂を約３ｇ使用し、その重さに対してアルミニウム粉末を約５０％混合している。
【００３３】
なお、金属粉末を極端に入れすぎると直下照度の低下や光束の低下、またランプ重量が重くなったり、コストも高くなってしまう。また逆に少なすぎると効果が得られにくいこととなるため、金属粉末の封入量においてはランプの大きさや形態によって、これらの課題を鑑みた上適宜封入すればよい。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施形態について図面を用いて説明する。
【００３５】
図２に示す本発明の第２の実施形態である一般電球６０Ｗ代替用の電球形蛍光ランプ１１（以下、本発明品Ｂという）は上記本発明品Ａと同じ構成であるが、発光管２の突出部９とこの突出部９に対向する外管７の部分が当接して直接接触した点で異なる。突出部９は上記実施形態同様、金属粉末が混合された熱伝導性媒体１０によって埋設されている。
【００３６】
このような構成とすることで、最冷点箇所の熱を外管７に直接伝えることができるとともに、金属粉体が混合された熱伝導性媒体１０によって熱伝導率を上昇できるので、発光管の最冷点温度の変動を一層抑えることができる。
【００３７】
また、本発明品Ｂにおいては、ランプ効率のばらつき幅が６７〜７１ｌｍ／Ｗの範囲まで一層縮小でき、かつ平均値も６９ｌｍ／Ｗへと一層上昇することを確かめた。また、ランプ光束の立上特性も、本発明品Ａと同様のレベルまで向上することが分かった。
【００３８】
次に、本発明の第３の実施形態について図面を用いて説明する。
【００３９】
図３に示す本発明の第３の実施形態である一般電球６０Ｗ代替用の電球形蛍光ランプ１２（以下、本発明品Ｃという）は上記本発明品Ａ，Ｂと同じ構成であるが、外管７のうち、発光管２の突出部９が当接する部分に外方に向かって約１．０ｍｍ窪んだ窪部１３を形成しており、発光管２の突出部９がこの窪部１３にはめ込まれて嵌合し、最冷点予定箇所である突出部９と外管７とが熱的に直接接触している点で異なる。突出部９は上記各実施形態同様、金属粉末が混合された熱伝導性媒体１０によって埋設されている。なお、外管７の窪部１３の外表面は外方に向かって約１〜２ｍｍ突出している。
【００４０】
この本発明品Ｃにおいては、ランプ効率のばらつき幅が６７〜７１ｌｍ／Ｗの範囲まで一層縮小され、かつ平均値も６９ｌｍ／Ｗへと一層上昇することを確かめた。また、ランプ光束の立上特性も、本発明品Ａと同様のレベルまで向上することが分かった。また、後述の発光管２の突出部９と外管７との溶着を比較的容易に行うことができる。
【００４１】
上記本発明品ＢおよびＣにおいては、それぞれ発光管２の最冷点予定箇所である突出部９と外管７とが当接によって直接接触したものであるが、当接する部分において溶着した構成としても同様の効果を得ることができる。さらにこの場合、この溶着した部分において強度が増し、ランプ輸送中の振動や衝撃に対する強度を向上することができる。
【００４２】
発光管２の突出部９は外管７に直接接触し溶着したものは、従来、発光管２の突出部９と外管７とを直接接触させると、外的な衝撃等により発光管２が割れやすくなると考えられていたが、予想を反して強度が向上していることが分かった。これは、発光管２の突出部９と外管７とが直接接触し、かつ溶着され、さらに樹脂製の熱伝導性媒体により覆われているため、その直接接触している箇所においてガラスの肉厚が厚くなることとなり強度が保たれ、かつ樹脂製の熱伝導性媒体が衝撃等を和らげる作用を生じさせるためであると考えられる。
【００４３】
本発明は、二重螺旋形の発光管はもちろん、例えば３本のＵ字管または４本のＵ字管を連結した発光管を用いた電球形蛍光ランプにも適用でき、さらには、最冷点箇所を有する発光管とこの発光管を覆う外管を備えたランプであって、特に最冷点箇所の温度制御を必要とする低圧水銀蒸気放電ランプにおいて有効に適応できる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、二重螺旋形の発光管はもちろん、例えば３本のＵ字管または４本のＵ字管を連結した発光管を用いた電球形蛍光ランプにも適用でき、さらには、最冷点箇所を有する発光管とこの発光管を覆う外管を備えたランプであって、特に最冷点箇所の温度制御を必要とする低圧水銀蒸気放電ランプにおいて有効に適応できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態である電球形蛍光ランプの一部切欠正面図
【図２】本発明の第２の実施形態である電球形蛍光ランプの一部切欠正面図
【図３】本発明の第３の実施形態である電球形蛍光ランプの一部切欠正面図
【図４】従来の電球形蛍光ランプの一部切欠正面図
【符号の説明】
【００４６】
２  発光管
３  ホルダ
４  点灯回路
５  口金
６  ケース
７  外管
９  突出部
１０  熱伝導性媒体
１３  窪部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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