(57)【要約】      （修正有）【課題】放電路長を短くすることなく一般白熱電球と同一外径寸法を有するとともに発光効率および直下照度を高めることができる電球形蛍光ランプおよび照明器具を提供する。【解決手段】直管部外径Ｄ、屈曲部外径ｄとしたとき0.5≦d/D≦0.8であるとともに、肉厚ｔとしたとき0.08≦t/D≦0.12でありとなるよう管外径が７〜8.9mmのガラス管を最大バルブ高さが40〜70mmの少なくとも３本以上のＵ字形屈曲バルブをそのＵ字面が互いに平行するとともに各端部が円周上に並設し連結管により340〜400mmの１本の放電路が形成され、発光管電力が７〜11.5Wで点灯したときの全光束が400〜900lm以上であり、口金を含む高さが白熱電球60W相当のランプでは109mm以下、40W相当のランプでは98mm以下とする。【選択図】図１
2005251636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管外径が7.0〜8.9mmの直管ガラスを屈曲させ最大高さが40〜70mmとなるよう直管部および屈曲部により構成され、直管部外径Ｄ、屈曲部最小外径ｄとしたとき0.5≦d/D≦0.8、肉厚ｔとしたとき0.05≦t/D≦0.12となるよう少なくとも３本以上の屈曲バルブをそのＵ字面が互いに平行するとともに、高さの異なるバルブの各端部が円周上に並設し屈曲部頂部を結ぶ仮想形状が略半弧状となるよう連結しており340〜400mmの１本の放電路が形成され、発光管電力が7〜12Ｗで点灯したときの全光束が400〜900lmの発光管と；
一方側に口金が他方側に前記発光管がそれぞれ取付けられているとともに、基板および基板に実装された電子部品を有し、高周波電力を発光管に出力する点灯装置を収容するカバー体と；
一端に開口部を有し、他端は略半球状に形成されるとともに発光管を覆うように開口部がカバー体に取付けられたグローブと；
口金を含む高さが白熱電球60W相当のランプは109mm以下、白熱電球40W相当のランプは98mm以下であることを特徴とする電球形蛍光ランプ。
【請求項２】
前記屈曲形バルブの一部の端部からカバー体内の口金側に向けて延在し、その一部の表面温度が通常点灯時に40〜75℃となる
ように構成された細管を具備してい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】
請求項１または２記載の電球形蛍光ランプと；
この蛍光ランプが装着された器具本体と；
を具備していることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小形で発光効率の高い発光管の構造を有する電球形蛍光ランプおよび照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、一般照明用電球のソケットに装着可能な口金を有するカバーを備え、このカバーの内側に点灯回路を収納するとともに、発光管を屈曲などしてグローブに収納した電球形蛍光ランプが知られている。
【０００３】
近年、点灯装置の電子回路化や、加工技術、材質改良などによって発光管である蛍光ランプの小形化、高効率化が進み、白熱電球60W相当サイズでありながら、光出力が同等であり、かつ高効率、長寿命という特徴を有する電球形蛍光ランプが知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２１３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の電球形蛍光ランプは、６０Ｗ形の白熱電球の外形寸法に略近似する程度まで小形化されてきているが、一般白熱電球の外形寸法よりも未だ大きいため、一般照明用電球に置き換えが完全ではなく、更なる小形化が望まれている。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、放電路長を短くすることなく一般白熱電球と同一外径寸法を有するとともに発光効率および直下照度を高めることができる電球形蛍光ランプおよび照明器具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】
【０００６】
請求項１記載の電球形蛍光ランプは、管外径が7.0〜8.9mmの直管ガラスを屈曲させ最大高さが40〜70mmとなるよう直管部および屈曲部により構成され、直管部外径Ｄ、屈曲部最小外径ｄとしたとき0.5≦d/D≦0.8、肉厚ｔとしたとき0.05≦t/D≦0.12となるよう少なくとも３本以上の屈曲バルブをそのＵ字面が互いに平行するとともに、高さの異なるバルブの各端部が円周上に並設し屈曲部頂部を結ぶ仮想形状が略半弧状となるよう連結しており340〜400mmの１本の放電路が形成され、発光管電力が7〜12Ｗで点灯したときの全光束が400〜900lmの発光管と；一方側に口金が他方側に前記発光管がそれぞれ取付けられているとともに、基板および基板に実装された電子部品を有し、高周波電力を発光管に出力する点灯装置を収容するカバー体と；一端に開口部を有し、他端は略半球状に形成されるとともに発光管を覆うように開口部がカバー体に取付けられたグローブと；口金を含む高さが白熱電球60W相当のランプは109mm以下、白熱電球40W相当のランプは98mm以下であることを特徴とするものである。
【０００７】
管外径が7.0mm以下であると始動電圧が高くなりすぎるため、実用的ではないとともに、バルブ端部に封着する細管はさらに細径されるため排気作業およびアマルガムの封入する場合においては、アマルガム粒の封入が困難となるおそれがある。また、小形化するために一層細いバルブを使用しているため、ガラス管の肉厚を厚くすることで、発光管自体の強度は保てるものの、特に屈曲部において放電に必要なスペースを確保することが難しい。さらに、管内径が小さいガラス管を屈曲形成する際、管径が細すぎると、屈曲形成の際屈曲部の管径は一層細くなってしまうため、管内壁が接着し１本の放電路を確保することができない。したがって、屈曲バルブの肉厚、管外径等の寸法を規制した範囲とすることで十分に放電可能はスペースを確保することができるとともに、ある程度の強度を得ることができる。
【０００８】
また、屈曲バルブは、製造工程における加熱や点滅温度差によって変形しやすく、屈曲バルブを連結させる連結部の機械的強度が低くなる条件としては、バルブの管外径と肉厚との関係に大きく依存する。管外径が7mmよりも小さい場合、またはバルブ肉厚が0.05mmよりも小さい場合には、屈曲バルブの変形以外の要因に基づき発光管自体が破損しやすいため好ましくない。また、管外径が8.9mmを超えた場合、またはバルブ肉厚が1.5mmを超えた場合には、連結部の機械的強度がある程度確保できるものの、白熱電球相当に小形化することが困難となるため、管外径は７〜8.9mmである必要がある。
【０００９】
また、屈曲バルブの屈曲部を直管部径よりも縮径することで、屈曲部の電流密度が直管部よりも高くなるため、直線部と屈曲部が同一径である場合と比べて屈曲部の光出力が増加し、直下照度も向上する。
【００１０】
バルブ高さを40〜70mm、好ましくは中間に位置するバルブ最大高さを55mm程度にするとともに、両端に位置する屈曲バルブに向けてバルブ高さを低くし、各々の屈曲部頂部を結ぶ形状を略半円弧状とすることで後述する他端を略半円状に形成されたグローブ内に効率良く収容でき、口金を含む高さを白熱電球相当の外観寸法に形成することができる。中間に位置する最大バルブ高さを有する屈曲バルブは、両端に位置する電極を封装した屈曲バルブに比べて高く形成することで放電路長を長くでき、バルブ同士が当接することなくバルブの屈曲部側から見て各々のバルブが重なり合うように近接配置できる。したがって、コンパクトに構成された蛍光ランプにおいて、バルブ並設面積が狭小に制約される中で、発光管の放電路長を確保し、発光効率を向上させることができる。
【００１１】
発光管を構成するＵ字形屈曲バルブの屈曲部の形状はＨ字形、Ｕ字形、コ字形などに形成されているものを含む。しかし、鉛直下方向の照度を向上させるには、屈曲バルブの屈曲部の一部に非放電空間が形成されないすなわち、１本の屈曲バルブ全体の管径が略同一になるよう形成されたＵ字形であることが好ましい。なお、バルブ屈曲部の断面形状は、円径、楕円径、涙滴形、三角形など特に限定されない。
【００１２】
なお、バルブ高さとは、バルブの封止端部（細管などの突出長は含まない）から屈曲部の頂部までの長さを意味する。
【００１３】
さらに、放電路長を340〜400mmにするために、それぞれの屈曲バルブのＵ字面が平行になるとともに、バルブ端部がバルブ長手方向の軸を中心とする円周上の縁部に配置することで十分な放電路長を確保することが可能となり、所望の光出力が得られる。一方管外径が小さいバルブを使用することで、放電路長を400mm以上にすることは可能であるが、放電路長が400mmを超えるとランプ始動電圧が過度に高くなり、白熱電球と略同等の外観寸法内に収容される小形点灯装置では十分な始動電圧を発生させることが困難となるため、放電路長は340〜400mmである必要がある。
【００１４】
全光束は電球形蛍光ランプとして放射される値であり、グローブ付きのものはグローブを付けた状態で測定した値である。
【００１５】
請求項１記載の電球形蛍光ランプは、直管部外径Ｄ、屈曲部外径ｄとしたとき0.5≦d/D≦0.8であるとともに、肉厚ｔとしたとき0.05≦t/D≦0.15でありとなるよう管外径が７〜8.9mmの高さの異なるバルブの各端部が円周上に並設し屈曲部頂部を結ぶ仮想形状が略半弧状となるよう連結し340〜400mmの１本の放電路が形成され、発光管電力が７〜12Wで点灯したときの全光束が400〜900lm以上であり、口金を含む高さが白熱電球60W相当のランプでは109mm以下、40W相当のランプでは98mm以下とすることで、放電効率を向上するとともに、直下照度も向上がはかれ、一層小形化された電球形蛍光ランプを提供することができる。
【００１６】
請求項２記載の電球形蛍光ランプは前記屈曲形バルブの一部の端部からカバー体内の口金側に向けて延在し、その一部の表面温度が通常点灯時に40〜75℃となるように構成された細管を具備していることを特徴とするものである。
【００１７】
一般に蛍光ランプは、通常点灯時の発光管内の水銀蒸気圧が１〜2.4Paであるときに、発光効率が最大となる。純水銀を封入したランプでは、この蒸気圧を得るために発光管の一部を40〜75℃とさせることにより、管内の水銀蒸気圧を最適な状態に保つことができる。また、発光管の温度は、入力電力一定の場合、管径が細くなるにつれ管内の管壁負荷も高くなるため比例的アマルガムの最適水銀蒸気圧は高温側となる。したがって、バルブ端部に封着された細管を放電路から離間することで、点灯中発光管の一部の温度を40〜75℃とすることが可能となり、純水銀に近い蒸気圧特性を有するアマルガムを使用することができる。
【００１８】
発光管の一部を40〜75℃とすることで、点灯直後の水銀蒸気圧が純水銀または、純水銀に近い蒸気圧を有するアマルガムの使用が可能となるが、封入される水銀はこれに限定されない。さらに、発光管端部に封着された細管内に封入されるアマルガムは、発光管端部近傍に位置していても、口金側に延在する細管の中間付近および先端に位置していても構わず、その封入方法や位置決め手段なども特に限定されない。
【００１９】
なお、アマルガムを封入するにあたっては、点灯直後の水銀蒸気の拡散を補うため、通常補助アマルガムを発光管内に配置するが、この補助アマルガムは必須ではなく、点灯直後に発光管内に適度な水銀蒸気を供給可能な条件で発光管が構成されるものであれば本発明は適用可能である。
【００２０】
請求項２記載の電球形蛍光ランプによれば、細管を口金側に向けて突出させることによって、純水銀もしくは、純水銀とほぼ同等の水銀蒸気圧が高い主アマルガムを封入することが可能になる。その結果、従来の水銀蒸気圧が低いアマルガムを使用した場合に比べて、点灯直後の光束立上り特性が向上し、点灯中の発光効率が低下することも抑えられる。
【００２１】
請求項３記載の照明器具は、請求項１または２記載の電球形蛍光ランプと；この電球形蛍光ランプが装着された器具本体と；を具備していることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の作用を有する照明器具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態である電球形蛍光ランプを図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は本実施の形態の電球形蛍光ランプを示す斜視図、図２は図１のグローブを外した状態を示す斜視図、図３は蛍光ランプの展開図である。
【００２５】
図に示す電球形蛍光ランプは、定格電力60W相当の一般白熱電球の規格寸法に類似する外形で、口金30からグローブ40頂部までの高さ方向の寸法が109mm以下であって、本実施の形態では約105mm程度、グローブ40の最大外径は35〜45mm程度に形成されている。カバー体10は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの耐熱性合成樹脂などにて、蛍光ランプ20方向へ向かって拡開する略円錐状に形成されている。
【００２６】
蛍光ランプ20は、ガラス製の屈曲バルブ21,22,23,24を有し各バルブ21,22,23,24の内面には、例えば図示しない３波長発光形の蛍光体層が形成され、アルゴンなどの希ガスが封入圧力300〜800Paで封入される。
【００２７】
４本の屈曲バルブ21,22,23,24は、それぞれ管外径5〜8.9mmの直管形バルブを屈曲部21a,22a,23a,24aがＵ字状となるよう形成している。なお、屈曲部21a,22a,23a,24aは直管部21b,22b,23b,24bに比べて縮径されている。
【００２８】
蛍光ランプ10は、４本の屈曲バルブ21,22,23,24のＵ字状をなす面が互いに平行に対向するとともに、ランプ長手方向の中心軸を中心とする円周上に各バルブ端部が並設した状態で連結管25により連結されている。各屈曲バルブのうち、中央に位置する屈曲バルブ22,23の直線部22b,23b最大外径は約8.65mm程度、管内径が7mm程度、屈曲部22a,23aは楕円形状に形成され、内径の短径は5.2mm、長径は7mmであり、バルブ全体の肉厚は0.8mm程度ｍ高さ55mmに形成されている。
【００２９】
一方、両端に位置するバルブ21,24は電極が封装50され、高さ52mmに形成され、隣接する屈曲バルブ22,23と連結管25により連結されている。両端に位置する屈曲バルブ21,24に連結された中間に位置する２本の屈曲バルブ22,23は、バルブＵ字面の延長方向からみて２mm程度の隙間を有するよう互いは連結管25により連結されている。なお、中間バルブ22,23と電極50が封装された両端に位置するバルブ21,24は、バルブＵ字面の延長方向から見て隙間なく重なり合うよう配置されている。すなわち、各バルブの一対の直線部21b,22b,23b,24bは蛍光ランプ長手方向中心軸を中心とする円周上に配置可能なように一対の直線バルブの間隔および屈曲部21a,22b,23b,24bの曲率を規制し成形している。
【００３０】
両端の屈曲バルブ21,24に封装された一対の電極50は、フィラメントコイルを有し、このフィラメントコイルが一対の線状のウェルズに支持され、ジュメット線を介して外部に導出されて点灯装置に接続されている。
【００３１】
蛍光ランプ20は、中央の屈曲バルブ22,23の高さが35〜70mm、両端の屈曲バルブ21,24の高さが35〜60ｍｍ、かつ略H1＞H2の関係を有して構成されている。中央の屈曲バルブ22,23の高さおよび両端の屈曲バルブ21,24の高さは、バルブ端部から屈曲部の頂部までの長さを意味する。
【００３２】
この４本の屈曲バルブ21,22,23,24は、連結管25で順次接続され、放電路長が340〜400mmの１本の連続した放電路が形成される。
【００３３】
中央の屈曲バルブ23端部および電極近傍のウエルズには補助アマルガム51が設けられている。中央の屈曲形バルブ23に設けられた補助アマルガム51は、ピンチシールなどにより封着されたウエルズに取付けられており、放電路の中間位置に配設される。補助アマルガム51は、縦2mm、横7mm、厚さ40μmのステンレスの基板に金（Au）または銀（Ag）を約3mgメッキした形成されたものである。
【００３４】
４本のバルブ端部のうち、電極が封装されない中間バルブ22の一つの端部には、管外径2.5〜2.7mm、管内径1.5〜1.7mmのガラス製バルブからなる細管22cが封着されている。この細管22cは、水銀封入用であるとともに、排気管としても使用される。この細管22cは、その先端がカバー体10内の口金側に位置するように屈曲形バルブ22の端部からの突出長は35〜45mmの長さでするのが好ましく、本実施形態では直線長さにして約40mmで突出している。
【００３５】
細管22cは、カバー体10の内壁に当接しないように先端がやや内側に位置するように１箇所で屈曲された屈曲形状を有しており、屈曲形バルブ22の端部から細管22c先端までの突出高さは約17mmである。
【００３６】
主アマルガム52は、ビスマス（Bi）が50〜65質量％、錫（Sn）が35〜50質量％からなる合金を基体とし、この合金に対して水銀を12〜25質量％含有させたものである。
【００３７】
このように製造された蛍光ランプ20を保持するホルダは、カバー体10の下端の開口部に取付けられるもので、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの耐熱性合成樹脂材料にて円板状に形成されている。このホルダ11には、蛍光ランプ20が挿通される図示しない複数の取付孔が形成され、これら取付孔に蛍光ランプ20端部が挿通された状態で例えば図示しないシリコーン樹脂などの接着剤で固定される。これにより蛍光ランプ20がホルダ11に支持される。ホルダ11の蛍光ランプ非装着側には、点灯装置が配置されている。
【００３８】
この点灯装置は、蛍光ランプ20の長手方向と直行する平行な面に配置される略円板状の回路基板を備え、この回路基板の口金30側の一面と蛍光ランプ20側の両面には、複数の電気部品が実装されて、蛍光ランプ20を高周波点灯させるインバータ回路である高周波点灯装置が構成されている。
【００３９】
このように構成された電球形蛍光ランプLは、入力電力定格13Wで、３波長発光形蛍光体の使用により、810lmの全光束が得られる。
【００４０】
以上のような電球形蛍光ランプによれば、本実施の形態のように一般白熱電球の外観類似するような形状の頂部球形状のグローブ40により蛍光ランプを囲んだ場合には、このグローブ40の高さが最も高くなる頂部下方に、中間バルブ22,23の頂部が位置し、グローブ湾曲に沿って両端バルブが中間バルブ22,23と段違いに配置しているので、グローブ40と蛍光ランプ20の隙間を均一に形成することで鉛直下方向の配光が均一となる。さらに、蛍光ランプ長手軸方向中心とした円周縁部にバルブ端部を配置しているので、バルブ対角線方向の幅が均一になり、回転方向の配光も均一となる。またＵ字形屈曲バルブを連結するバルブ端部がそれぞれ近接しているので、接続加工を容易に行なうことができるとともに接続強度が向上するとともに、一層小形化された限られたスペースにバルブを配置することで容積収容率が向上し、ランプ全体を小形化しつつ一層の発光効率の向上が図れる。
【００４１】
本実施の形態において電球形蛍光ランプを形成するバルブは４本であったがこれに限らず、３本以上であれば同様の作用効果が得られる。
【００４２】
次に本発明第２の実施形態を図４を参照して説明する。
【００４３】
図４は、本発明第２の実施の形態における電球形蛍光ランプのグローブを外した状態を示す側面図、図５は図４の電球形蛍光ランプの上面図である。
【００４４】
図において図１または図２と同一部分については同一符号を付して説明する。
【００４５】
図３に示す電球形蛍光ランプを構成する５本の屈曲バルブ21,22,23,24,26のうち中間に位置する３本の屈曲バルブ22,23,24の屈曲部21a,26aの形状はＵ字状に形成されている。一方、両端に位置する２本の屈曲バルブ21,15の屈曲部21a,26aの形状はコ字状に形成されている。なお、コ字状バルブの直線部21b,26bの内径をD1、屈曲部21a,22aの頂部の内径をD2、直線部と屈曲部頂部の中間の内径をD3としたとき、D2＜D1＜D3なる関係となるよう形成されている。
【００４６】
蛍光ランプ20は、５本の屈曲バルブ21,22,23,24,26がそのＵ字状およびコ字状をなす面が互いに平行に対向するとともに、ランプ長手方向の中心軸を中心とする円周上に各バルブ端部が並設した状態で連結管25により連結されている。中間に位置する３本の屈曲バルブ22,23,24は、本実施形態では管外径は約5.5mm程度、管内径が4.5mm程度、バルブ全体の肉厚は0.5mm程度、屈曲部の最小管外径は6.8mm、管内径は楕円形状であるため、短径5.2mm、長径7mmに形成されている。なお、３本のＵ字状バルブ22,23,24のうち両側に位置し、後述する電極を有するコ字状バルブ21,26と連結する２本のＵ字状バルブ22,24の高さは54mmに形成されている。この２本のＵ字状バルブ22,24に挟まれるよう配置される１本の屈曲バルブ23の高さは58mmに形成されている。
【００４７】
電極を有するバルブ21,26は、中間に位置する屈曲バルブ22,24と同一径であるとともに、同一肉厚の断面略円筒状のバルブにより屈曲部21b,26bはコ字状に高さ50mm程度に形成されている。これら５本のバルブは連結管25により連結され、バルブ屈曲部の延長方向から見て全てのバルブは隙間なく重なり合うよう配置されている。すなわち、各バルブの一対の直線部が蛍光ランプ長手方向中心軸を中心とする円周上に配置している。
【００４８】
この５本の屈曲バルブ21,22,23,24,26は、連結管25で順次接続され、放電路長が340〜400mmの１本の連続した放電路が形成される。なお、本実施の形態においては240mm程度となるよう形成されている。
【００４９】
蛍光ランプ20内には、純水銀または、純水銀と同等の水銀蒸気圧特性を有する図示しないZn-Hgからなる水銀ペレットが封入されている。なお、本実施形態においては、水銀ペレットを封入しているが、最冷部温度、入力電力などにより点灯中の管内の蒸気圧を最適に制御可能であれば、アマルガムの封入や、補助アマルガムを使用してもよく、特に限定されない。
【００５０】
このように製造された蛍光ランプ20は、消灯時最も温度の低下が早い両端に位置するコ字状バルブ21,26の角部に水銀が付着する。点灯時には、比較的水銀蒸気圧の高いアマルガムを使用しているので蛍光ランプ内の浮遊水銀も比較的多く、さらに電極を有するコ字状バルブの屈曲部角部にそれぞれ水銀が付着しているため、点灯直後水銀は比較的早いうちに温まるので、光束立ち上がりが良好となる。
【００５１】
次に本発明の一実施形態である照明器具を図６を用いて説明する。図６は本発明の埋め込み形照明器具の一実施形態を示す断面概略図である。図においてＬは電球形蛍光ランプ、器具本体60は、基体61と反射板62などより構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施の形態の電球形蛍光ランプを示す斜視図。
【図２】図１のグローブを外した状態を示す斜視図。
【図３】図１の蛍光ランプの展開図。
【図４】本発明第２の実施の形態における電球形蛍光ランプのグローブを外した状態を示す側面図。
【図５】図４の電球形蛍光ランプの上面図。
【図６】本発明埋め込み形照明器具の一実施形態を示す側面一部断面図。
【符号の説明】
【００５３】
10…カバー体、20…蛍光ランプ、21〜24…屈曲バルブ、
21a〜24a…屈曲部、21b〜24b…直線部、25…連結管、
30…口金、40…グローブ
【図１】
2005251636.tif 000003
【図２】
2005251636.tif 000004
【図３】
2005251636.tif 000005
【図４】
2005251636.tif 000006
【図５】
2005251636.tif 000007
【図６】
2005251636.tif 000008