(57)【要約】【課題】本発明の目的は、蛍光ランプの寿命末期のフィラメント電極の異常温度上昇に伴って発生する不具合を抑制す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。【解決手段】、摂氏20℃から25℃の範囲におけるリード線の冷抵抗を８Ω以下となるようフィラメントメインワイヤ径を７mg／２０cm以下とすることで、寿命末期になると、電子放射物質が枯渇し、フィラメントは過熱されると、比較的容易にフィラメントが断線し、ランプ電流が流れなくなるのでインバータ回路が動作を停止する。したがって、フィラメントの熱影響を受け近接するガラスバルブが溶融、クラックするなどの熱損傷の発生を抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管外径５〜１０mmのガラスバルブにより屈曲した１本の放電路が形成され、内部に放電が生起可能な放電媒体が封入された発光管と；
互いの線間が２〜４mmの一対のリード線によって支持されて発光管の両端部に封止され、４mg／20cm〜7mg／20cmのメインワイヤーにて形成されて、摂氏20℃以上25℃以下の範囲における冷抵抗(Rc)が６〜8Ωであり、放射性物質が付着されたフィラメントコイルからなる一対の電極と；
一方側に口金を備え、他方側に前記蛍光ランプがそれぞれ取付けられたカバー体と；
前記カバー体内に収納されるとともに、前記蛍光ランプを0.41〜1.38W／cm3となるように点灯させる高周波を生成する回路を備える点灯装置と；
を具備していることを特徴とする電球形蛍光ランプ。
【請求項２】
請求項１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照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィラメント電極を備えた電球形蛍光ランプおよび照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光ランプとその蛍光ランプを点灯させる点灯装置を電球形のカバー体内に収容した電球形蛍光ランプが知られている。
【０００３】
このような電球形蛍光ランプは、細長いガラスバルブ内の両端に一対の電極が配設され、ガラスバルブ内に水銀および希ガスからなる放電媒体が封入されており、ガラスバルブの内面には蛍光体層が形成されている。そして、電極はガラスバルブ内に挿入された一対のリード線により支持され、リード線の先端間に継線されたタングステンフィラメントに電子放電物質を付着させて構成されている。
【０００４】
しかしながら、蛍光ランプの点滅を繰り返し、電子放射物質が消耗して寿命末期になると電極の温度が異常に上昇し、蛍光ランプ自体に予期せぬ熱変形や、電極の近傍に位置している合成樹脂などからなる口金などの部品が熱で溶融したりする不具合が発生するおそれがある。
【０００５】
このような不具合を防止するために、蛍光ランプのフィラメント電極近傍のバルブ部位に、他の部位に比べて肉厚が薄い薄肉部を設けた蛍光ランプが提案されている。
【特許文献１】特開平１０−３１９７５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この蛍光ランプは、寿命を迎えてフィラメント電極が断線した後、リード線間に異常放電が発生しつづけると電極温度が過剰に上昇するが、バルブの薄肉部が電極からの熱影響により破れ、蛍光ランプ内に外気が流入することで放電が停止し、高周波インバータの発振が停止するので口金の溶融などの不具合を防ぐことができる。
【０００７】
ところが、このような蛍光ランプのガラスバルブの一部に薄肉部を形成することは、バルブ加工温度や加工寸法、形成個所などを厳密に管理しなくてはならず、製造が煩雑になる。また、特に発光管を収容するグローブを有さないグローブレスタイプのランプの場合、バルブを握ってランプを取り外す際などの外部から圧力が加わることでガラスバルブが損傷するおそれがある。
【０００８】
本発明の目的は、蛍光ランプの寿命末期のフィラメント電極の異常温度上昇に伴って発生する不具合を抑制す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】
【０００９】
請求項１記載の電球形蛍光ランプは、管外径５〜１０mmのガラスバルブにより屈曲した１本の放電路が形成され、内部に放電が生起可能な放電媒体が封入された発光管と；互いの線間が２〜４mmの一対のリード線によって支持されて発光管の両端部に封止され、４mg／20cm〜7mg／20cmのメインワイヤーにて形成されて、摂氏20℃以上25℃以下の範囲における冷抵抗(Rc)が６〜8Ωであり、放射性物質が付着されたフィラメントコイルからなる一対の電極と；一方側に口金を備え、他方側に前記蛍光ランプがそれぞれ取付けられたカバー体と；前記カバー体内に収納されるとともに、前記蛍光ランプを0.41〜1.38W／cm3となるように点灯させる高周波を生成する回路を備える点灯装置と；を具備していることを特徴とするものである。
【００１０】
発光管は、直管状ガラスバルブのほぼ中央部を加熱溶融し、屈曲するか、またはガラスバルブをモールド成形することによってＵ字状に屈曲した形状に形成される。ここで、「Ｕ字状に屈曲形成された」とは、放電路が屈曲部で折り返されて放電が屈曲するようにガラスバルブが形成されていることを意味し、屈曲部が湾曲状または円弧状に形成されたものに限定されず、屈曲部が角形状や尖鋭状に形成されたものも含むという意味である。要するに、放電路が屈曲するように直線部の一端同士が連続するように形成されたバルブを意味する。また、発光管を構成するバルブは、ほぼ平行な２本の直線部の一端同士を吹き破りなどによって形成された連通管によって接続されたものや、一端側に一対の端部が位置するとともに他端側である中間部の少なくとも一部が螺線状に形成されたいわゆるスパイラル状であってもよい。なお、バルブはガラス製でなくてもよく、透光性気密容器を形成可能なセラミックスなどの材質で形成することが許容される。
【００１１】
発光管は、屈曲バルブ単体で構成される他、複数の屈曲バルブの端部同士を連通管を介してつなぎ合わせることで内部に少なくとも一本の放電路が形成されるようにガラスバルブ間が連通するように並設されたものであってもよい。
【００１２】
発光管内面には直接または間接的に蛍光体層が被着されている。蛍光体層は、希土類金属酸化物蛍光体、ハロリン酸塩蛍光体などが挙げられるが、これに限らない。しかし、発光効率を向上させるためには赤、青、緑の各色に発光する蛍光体を混合した三波長発光形の蛍光体を使用するのが好ましい。
【００１３】
発光管内に封入された放電媒体は、水銀および希ガスの組み合わせまたは、キセノンなどの希ガスのみとすることもできる。希ガスの種類、封入圧は自由であり、水銀を封入するにあたっては、水銀を液体で封入する他に、アマルガムなどの形にして封入することもできる。
【００１４】
発光管には、内部に放電媒体が封入されている。放電媒体としては、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノンなどの不活性ガスおよび水銀からなる。
【００１５】
発光管の両端部に封着される電極は、電子放射物質が付着されたフィラメントからなり、フィラメントは２重コイル、３重コイルまたはスティックコイルなどが許容される。また、フィラメント電極の支持は限定されるものではなく、例えばフレアステム、ピンチシールなどによって支持されていても構わない。また、フィラメントを保持する一対のリード線（インナーリード）間は、好ましくは３〜４ｍｍである。リード線間が４ｍｍを超えるとバルブ内壁と近接するため、寿命末期にフィラメント電極が過熱された際、その熱影響を受けクラックの発生するおそれがあるためである。一方、インナーリード線が３mmより細くなると、フィラメントに付着する電子放射物質の付着量が十分に確保することが難しく、定格ランプ寿命を満足することが困難となる。また、インナーリードの線径は好ましくは0.35〜0.4mm程度である。
【００１６】
摂氏２０℃以上２５℃以下の範囲におけるリード線間のフィラメント抵抗値を８Ω以下とするために一般的には、メインワイヤー径を太くするか、フィラメント長を長くすることが考えられる。しかし、フィラメント長を長くするには、限られた領域内でターン数を多くするかターン径を大きくする必要があるが、細径化されたバルブ内に封着させるにはどちらも適さない。次に、後者のメインワイヤー径を細くする方法を採用することを検討した。メインワイヤー径を７mg／２０cmを超えるメインワイヤーを採用するとメインワイヤー径が太くなる分点滅に対する寿命に優れた蛍光ランプとすることができる。しかし、前述のとおりフィラメント径を径大にすることで、寿命末期のフィラメント過熱により断線するまでに時間がかり、フィラメント温度は非常に高くなるのでフィラメントが断線前にバルブにクラックが発生したり、溶融するなどの問題が発生するおそれがある。メインワイヤー径を４mg／２０cmよりも細径すると、寿末時のフィラメント断線が容易となることが分かった。しかし、冷抵抗が高くなりすぎ、フィラメントロスが増大し、全光束は低下するおそれがある。したがって、メインワイヤー径は７mg／２０cm以下とする必要がある。なお、好ましくは５mg／２０cm〜７mg／２０cmである。
【００１７】
なお、上述のメインワイヤーにより形成されたリード線間のフィラメントコイルの冷抵抗は、摂氏20℃〜25℃において、好ましい値としては６〜８Ωであり、より好ましくは７〜８Ωである。冷抵抗が６Ωよりも低くなると、始動前予熱が不足または最適予熱に達する時間が長くなるなどの不具合が発生するおそれがある。
【００１８】
蛍光ランプを構成するバルブ管外径は、５〜１０ｍｍ、外内径は８〜９ｍｍ程度が好ましい。また、寿命末期時のフィラメント電極の熱影響を受け、ガラスバルブを破壊させないためには、バルブの肉厚を０．８〜１．１ｍｍ程度に形成するのが望ましい。また、フィラメントからバルブ内壁間の距離は１mm程度離間させることが望ましい。
【００１９】
口金の構造は、その用途によって複数の構造が使用されるが、本発明は、それぞれの用途に応じた口金構造を採用することができる。
【００２０】
カバー体は、例えば耐熱性樹脂により形成することが可能である。蛍光ランプを収容するグローブは、ガラスなどから形成されていても構わない。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１記載の電球形蛍光ランプによれば、摂氏20℃から25℃の範囲におけるリード線の冷抵抗を８Ω以下となるようフィラメントメインワイヤ径を７mg／２０cm以下とすることで、寿命末期にフィラメントに付着した電子放射物質が枯渇し、フィラメントが過熱されると、比較的容易に短時間でフィラメントが断線し、ランプ電流が流れなくなるのでインバータ回路が動作を停止する。したがって、フィラメントの熱影響を受け近接するガラスバルブが溶融、クラックするなどの熱損傷の発生を抑制することができる。
【００２２】
請求項２記載の照明器具は、請求項１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。
【００２３】
本発明請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の作用を有する電球形蛍光ランプを備えた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】
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は電球形蛍光ランプの断面図、図２は図１の電球形蛍光ランプの一部拡大断面図である。
【００２６】
図１および図２において、Ｌは電球形蛍光ランプで、この電球形蛍光ランプは、口金11を有するカバー体10、カバー体10一端側に取り付けられるとともに蛍光ランプ20を保持し、点灯回路を支持するホルダ備えて電球形蛍光ランプ装置を構成している。そして、白熱電球の規格寸法に近似する外形寸法で、口金11から発光管頂部までの高さが１１０ｍｍ以下に形成されている。そして、以下、カバー体10の一端側つまり口金11側を上側、他端側つまり発光管20側を下側として説明する。
【００２７】
そして、カバー体10は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの白色の耐熱性合成樹脂などにて、発光管20側の下方に拡開する略円筒状に形成されている。
【００２８】
また、口金11は、エジソンタイプのＥ２６型で、点灯回路との配線後にカバー体10の上端部に被せられ、接着剤またはかしめなどにより固定されている。
【００２９】
また、ホルダは、カバー体10の下端の開口部に取り付けられるもので、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。ホルダには、発光管20端部が挿通される複数の取付孔が形成され、発光管20の端部が挿通された状態で例えばシリコーン樹脂などの接着剤で固定される。
【００３０】
また、発光管20は、ガラス製のバルブ体21を有し、このバルブ21内面に例えば３波長形の蛍光体が形成され、バルブ21の内部にアルゴン（Ar）およびクリプトン（Kr）などの希ガスや水銀などを含む封入ガスが封入され、バルブ21の両端に一対の電極30がピンチシールによって封装されている。クリプトンの混合分圧比は、３〜７５％であって、好ましくは５〜５０％としている。
【００３１】
各Ｕ字形屈曲バルブは、例えば、管外径が５〜１０ｍｍのガラス製の断面略円筒状の管が、中間部で湾曲されて頂部を有する略Ｕ字状に形成されている。すなわち、各Ｕ字形屈曲バルブは、湾曲する屈曲部と、この屈曲部に連続する互いに平行な対の直管部とを備えている。中央のＵ字形屈曲バルブの高さをh1、両側のＵ字形屈曲バルブの高さをh2とした場合、h1、h2は６０〜７０ｍｍの範囲で、h1＞h2の関係を有している。中央のＵ字形屈曲バルブの高さh1および両端のＵ字形屈曲バルブの高さh2は、バルブ封止端部から屈曲部の頂部までの長さを意味する。
【００３２】
両側のＵ字形屈曲バルブの電極30が封装されない側の各端部と中央のＵ字形屈曲バルブの各端部とが連通管21で順次接続されて放電路長が３００〜５００ｍｍ、好ましくは３００〜４００ｍｍで、本実施の形態では３４０ｍｍの１本の連続した放電路が形成されている。各連通管は、各Ｕ字形屈曲バルブの接続する端部近傍を加熱溶融した後、吹き破ることによって形成された開口同士をつなぎ合わせて形成されている。
【００３３】
各Ｕ字形屈曲バルブの各端部には、各Ｕ字形屈曲バルブの各端部を加熱溶融した後にピンチすることにより、つまりピンチシールにより封止されたピンチシール部が形成されている。
【００３４】
両側のＵ字形屈曲バルブの両端に位置する各端部には各電極がピンチシールによって封装されている。電極は、フィラメントコイルを有し、このフィラメントコイルは一対（２本）のインナーウェルズに支持されている。なお、一対のインナーウェルズ31間距離D1は約３．０〜４．０ｍｍ、本実施の形態では３．５ｍｍ、インナーウェルズとガラスバルブ内壁間距離D2は約0.5〜１ｍｍ、本実施の形態では、0.7ｍｍになるようにビードガラス33で固定されている。インナーウェルズ31の先端部には、バルブ内で放電を生じさせるフィラメント電極32が上述の距離を保ち、クランプされ支持されている。
【００３５】
フィラメント電極32は、例えばタングステンワイヤーすなわち、タングステン線を三重に巻回したいわゆるトリプルコイル部32aを中央領域に形成し、その両端は直線状に配置された一対のレグ部32bとなり、各レグ部32bの所定位置が一対のインナーウェルズ31に保持される被クランプ部32cとなっている。
【００３６】
また、電子放射物質は、熱電子放射性物質あるいはエミッタなどとも呼ばれるもので、バリウム、ストロンチウム、カルシウムの酸化物を主体として構成されている。そして、この電子放射物質は、フィラメント電極32のインナーウェルズ31間に位置する領域に付着している。
【００３７】
そして、この電極32は摂氏２０℃以上２５℃以下の範囲における被クランプ部間の抵抗値が7.5Ω、被クランプ間のインサイド距離D1は3.7ｍｍとなるよう形成されている。
【００３８】
両側のＵ字形屈曲バルブの電極が封装されていない側の各端部、および中央のＵ字形屈曲バルブの一端には、ピンチシールによって封装されて排気管とも呼ばれる円筒状の細管が連通状態に突設されている。
【００３９】
中央のＵ字形屈曲バルブの細管には、その細管を封止する際にアマルガムとしての主アマルガムが封入されている。この主アマルガムは、ビスマス、インジウムおよび水銀にて構成される合金であり、略球形状に形成され、バルブ体内の水銀蒸気圧を適正な範囲に制御する作用を有している。なお、主アマルガムとしては、ビスマス、インジウムの他に、スズ、鉛などを組み合わせた合金によって形成したものを用いてもよい。また、両端の各Ｕ字形屈曲バルブの電極のインナーウエルズ31には、主としてインジウムからなる水銀吸着放出作用を有する補助アマルガムが取り付けられて封入されている。さらに、中央のＵ字形屈曲バルブの細管が封装されていない側の端部には、主アマルガムおよび補助アマルガムと同様の水銀蒸気圧特性を有する補助アマルガムがサポートワイヤによって封入されている。
【００４０】
そして、発光管20の各Ｕ字形屈曲バルブの各端部が仕切体各取付孔に挿入されるとともに、仕切体の内側から例えばシリコーン樹脂などの接着剤が充填されることにより、各Ｕ字形屈曲バルブの端部と仕切体とが互いに固定されている。
【００４１】
また、図示しない点灯回路は、カバー体10内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側の一面、あるいは口金11側と発光管20側との両面に、複数の電気部品が実装されて、発光管を高周波点灯させるインバータ回路つまり高周波点灯回路が構成されている。
【００４２】
回路基板の両面に電気部品を実装する場合、口金側には、比較的熱に弱く、大形の電解コンデンサ、フィルムコンデンサなどの電気部品が配置されるとともに、発光管側には、比較的熱に強く、高さ寸法の小さい整流素子やダイオードブリッジなどのＲＥＣ、トランジスタ、抵抗などのチップ状の電気部品が配置される。
【００４３】
このインバータ回路は、蛍光ランプをインスタントスタート方式で始動点灯させるように構成されている。
【００４４】
このように構成された点灯回路は、１００Ｖの商用電源により、ランプ電圧が１００Ｖ以下、ランプ電力が１４Ｗ以下で蛍光ランプを点灯させたときのランプ効率が６０lm／Ｗ以上となるように点灯させる。
【００４５】
そして、電球形蛍光ランプ11の蛍光ランプは、管外径が５〜１０ｍｍ、高さh1、h2が６０〜７０ｍｍであるＵ字形屈曲バルブを並列に並べて接続することにより、３００〜５００ｍｍの十分な長さの放電路長を確保し、ランプ効率を向上できる。この発光管内に３〜７５％の混合分圧比のクリプトンを封入することにより、ランプ電圧を１００Ｖ以下にできる。そのため、ランプ電圧が１００Ｖ以下、ランプ電力が１４Ｗ以下で点灯したときのランプ効率が６０lm／Ｗ以上となるように構成できる。
【００４６】
発光管内に封入するクリプトンは、アルゴンに比べて、原子量が大きいので電子の弾性衝突ロスが減り、電離電圧が低いので電極降下電圧が低下する点において有利になる特性を有しているが、電子温度が低下するために水銀の高準位への励起確率が下がり、電離電圧が低いので水銀に代わって陽光柱にて電離を起し、ストライエーションと呼ばれる縞状の放電となりやすい特性も有しているため、最適な混合分圧比の範囲を取得する必要がある。
【００４７】
発光管にクリプトンを封入し、ランプ電圧を１００Ｖ以下にすることにより、１００Ｖの商用電源で蛍光ランプの点灯維持が容易になるが、ランプ電圧が７０Ｖ以下ではランプ効率が低下するので、７０〜１００Ｖの範囲が好ましい。
【００４８】
なお、Ｕ字形屈曲バルブの管外径は、１０ｍｍを超えると、十分な長さの放電路長が得られず、管外径を５ｍｍ未満とすると、始動電圧が上昇するとともにランプ効率が低下し、また発光管の製造上も困難になるため、５〜１０ｍｍの範囲が好ましい。
【００４９】
Ｕ字形屈曲バルブの高さh1、h2は、７０ｍｍを超えると、白熱電球と同等の寸法を実現するのが困難であり、６０ｍｍ未満では、所望の放電路長を確保することが困難となるとともに製造が困難になるため、６０〜７０ｍｍが好ましい範囲としている。
【００５０】
発光管の放電路長は、白熱電球と略同等の光出力とするためには３００ｍｍ以上必要であることが実験により確認された。すなわち、放電路長が３００ｍｍ未満であると、所望の光出力が得られず、また、発光に寄与しない電極損失部分の放電路長に占める割合が大きくなるため、所望のランプ効率が得られない。放電路長が５００ｍｍ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形寸法内に収容される小形インバータ回路では十分な始動電圧を発生させるのが困難なことから、放電路長は３００〜５００ｍｍとしている。なお、放電路長が４００ｍｍを超えると、３本のＵ字形屈曲バルブでその放電路長を得るのは難しく、４本以上のＵ字形屈曲バルブを接続する必要があるが、設計が難しくなるため、設計の容易性を考慮すれば放電路長は３００〜４００ｍｍとすることが好ましい。
【００５１】
こうして、蛍光ランプの発光管は、Ｕ字形屈曲バルブの管外径、高さh1、h2、放電路長、蛍光体層、封入ガス種およびガス圧等を適宜考慮することにより、発光管の電極間に入力されるランプ電力が１４Ｗ以下で点灯したときに、全光束が７２０lm以上、ランプ効率が６０lm／Ｗ以上となるように構成できる。
【００５２】
上記のように組み立てられた電球形蛍光ランプは、口金を介して点灯装置に給電されると、点灯装置が作動して商用電源からの交流電圧を整流平滑し、高周波電圧に変換して蛍光ランプに出力し、蛍光ランプをインスタントスタート方式により始動すると、フィラメント電極間に電圧が印加される。これにより、フィラメント電極間にグロー放電が生起されると、フィラメント電極が加熱されて電子放射物質から熱電子が放出されることによって、瞬時にアーク放電に移行する。この放電によって、バルブ内に封入された水銀原子と電子とが衝突し、電子のエネルギーを受けて水銀原子から紫外線が発生し、蛍光体層が紫外線を受けて励起し可視光を発生する。
【００５３】
長期間点滅を繰り返し行なうと、フィラメント電極に塗布された電子放射物質が次第に消耗し、寿命末期になると蛍光ランプの点灯中、充分な電子放射が困難となり、陰極降下電圧が上昇することで、イオン衝撃によるスパッタが大きくなり異常加熱さる。しかし、フィラメントコイルを、摂氏20℃から25℃の範囲におけるリード線の冷抵抗を８Ω以下となるようフィラメントメインワイヤ径を７mg／２０cm以下と設計しているので、フィラメントに近接するバルブ端部が熱劣化する前に、フィラメント電極が確実に切断することができる。断線によりランプ電流が流れなくなるので、インバータ点灯回路は動作を停止し、放電は問題なく消灯することができるので、寿命末期のフィラメント過熱による不具合を抑制し、予期せぬ危険性を防止させ、安全性を高めることができる。
【００５４】
このように構成された蛍光ランプを備えた電球形蛍光ランプは、白熱電球と同等の光出力で、略同サイズの光源とすることが可能となる。
【００５５】
したがって、このように構成された電球形蛍光ランプによれば、口金を含んだ高さが１１０ｍｍ以下とすることにより、発光効率が高く、白熱電球と同等の形状にできる。
【００５６】
次に本発明の一実施形態である照明器具を図３を用いて説明する。図３は本発明の照明器具の第１の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、40は埋め込み形照明器具本体である。器具本体40は、基体41と反射板42などより構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態の電球形蛍光ランプを示す一部切欠側面図。
【図２】図１の蛍光ランプの電極付近の拡大断面図。
【図３】本発明の照明器具の第１の実施形態を示す断面概略図。
【符号の説明】
【００５８】
10…カバー体、20…発光管、30…電極、32…フィラメント電極、
32a…トリプルコイル部、32b…レグ部
【図１】
2005322499.tif 000003
【図２】
2005322499.tif 000004
【図３】
2005322499.tif 000005