(57)【要約】【課題】蛍光ランプに用いる口金の材料を高い熱伝導性を有する樹脂とすることによって、質量が軽く、加工性にも優れ、口金部の放熱性を高めることにより高温領域での効率低下を防止することができる蛍光ランプを提供する。【解決手段】１本の放電路が形成されるように両端部にそれぞれ電極３が封装され、内面に蛍光体層が形成され、水銀を含む放電媒体が封入されたバルブ２と；熱伝導率  １０〜３０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導性樹脂を材料とし、バルブの端部２ｃに配設された口金４と；を具備することを特徴とする蛍光ランプ１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本の放電路が形成されるように両端部にそれぞれ電極が封装され、内面に蛍光体層が形成され、水銀を含む放電媒体が封入されたバルブと；
熱伝導率  １０〜３０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導性樹脂を材料とし、前記バルブの端部に配設された口金と；
を具備することを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】
前記熱伝導性樹脂が、樹脂成分に熱伝導性フィラーとＣｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、ＡｇおよびＢｉの少なくとも２種を含む合金とを混合したものであることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ。
【請求項３】
前記バルブが環状であって、このバルブの両端部に跨って口金が配設されていることを特徴とする請求項１または２記載の蛍光ランプ。
【請求項４】
前記口金の外表面の表面積が拡大するように多数のフィンが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の蛍光ランプ。
【請求項５】
前記電極の一端のフィラメント部が、他端のフィラメント部よりもバルブ端部からの離間距離が大きいハイマウント構造をとり、前記口金のハイマウント構造をとるバルブ端部側が熱伝導率  １０〜３０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導性樹脂で形成され、その反対側が熱伝導率１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の樹脂で形成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ランプに係り、特に、高熱伝導性樹脂を材料とする口金を具備する蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
環形蛍光ランプは、バルブの最冷部温度を所望にコントロールすることにより、バルブ内の水銀蒸気圧を適正な値に保ち、発光効率を向上させることができる。
【０００３】
従来から、最冷部は、バルブ端部、排気管または発光部の中央部付近などに形成されているが、これらの口金は樹脂を成形して製造されているために、口金内部にランプ熱がこもることから器具内の温度が上昇すると共に最冷部の温度も上昇してしまう問題があった。
【０００４】
そこで、この問題を解消するために最冷部が口金に形成される場合、直径２〜３ｍｍの通気孔を穿設し、この通気孔の投影位置にバルブの排気管が約１ｍｍ程突出するように形成して、この通気孔によって口金内を通気し、排気管またはバルブの端部を冷却して最冷部とすることができる発明（特許文献１参照）や口金を高熱伝導性の樹脂で形成し、さらにこの口金に高熱伝導性の樹脂で形成されたランプソケットを装着して放熱させることで最冷部温度の上昇を抑制できる発明（特許文献２参照）が知られている。
【特許文献１】特開２０００−５７９３８号公報
【特許文献２】特開平１１−１６７８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの発明において高熱伝導樹脂としているのは、その熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ未満、例えば、１〜４Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、また、口金に通気孔を形成した場合でも、放熱が一部の孔のみで行われてしまい、口金自体が樹脂により形成されているため、やはり口金内部にランプ熱がこもってしまい冷却効率に影響を与える可能性があった。これにより、従来例では管壁負荷が増加するほど、最冷部温度が上昇して、特に器具内で光束低下が顕著になる問題があった。この口金の放熱性を高める別の手段として、金属製の口金とすることも考えられるが、加工性が樹脂に比べて劣るという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、蛍光ランプに用いる口金の材料を高い熱伝導性を有する樹脂とすることによって、加工性にも優れ、口金部の放熱性を高めることにより高温領域での効率低下を防止することができる蛍光ランプ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】
【０００７】
請求項１記載の蛍光ランプは、１本の放電路が形成されるように両端部にそれぞれ電極が封装され、内面に蛍光体層が形成され、水銀を含む放電媒体が封入されたバルブと；熱伝導率  １０〜３０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導性樹脂を材料とし、このバルブの端部に配設された口金と；を具備することを特徴とする。
【０００８】
バルブは、直管状バルブ、円、三角形、四角形などの環状バルブなどのようにその形状には特に限定はない。
【０００９】
バルブの管内径は、１２〜３０ｍｍの範囲内のものを用いることができ、１２〜２０ｍｍの範囲内であることが好ましく、ランプ効率などのランプ特性や製造条件を考慮した管内径の最適範囲は１４〜１８ｍｍである。なお、バルブの肉厚は約０．８〜１．２ｍｍ程度とするのがよい。
【００１０】
本発明では、直管部の管外径を普及している蛍光ランプを含む３０ｍｍ以下としているが、蛍光ランプは一般的にその管径を小さくすればランプ効率が向上することが知られており、直管部の管外径が２０ｍｍ以下であることが、細径蛍光ランプと同等のランプ効率を達成することが可能となる点で好ましい。一方、直管部の管外径を１２ｍｍ未満とすると、ガラスバルブとしての機械的強度を確保するのが困難となり、また発光量が充分に得られないので実用的ではない。
【００１１】
管外径が２９ｍｍである従来の環形蛍光ランプ（形名「ＦＣＬ」）のランプ効率を１０％以上向上させるためには、管外径を６５％以下に小さくする必要がある。すなわち、直管部の管外径は１８ｍｍ以下であればよい。この管外径であれば、蛍光ランプとしての薄形化も十分満足できる。また、発光量やランプ効率などの特性面を考慮すると、直管部の管外径は１４ｍｍ以上とするのが好ましい。
【００１２】
蛍光体層は、バルブの内面に形成されており、蛍光体とその溶剤であるバインダーとからなるものである。この蛍光体層は、その付着量が３．５〜８．０ｍｇ／ｃｍ２の範囲であることが蛍光ランプとして発光効率を高く維持する点から好ましい。
【００１３】
口金は、熱伝導率が１０〜３０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導性樹脂を材料としてなるものであって、この熱伝導率の高さから放熱性に優れたものである。したがって、蛍光ランプの点灯時にはバルブ内部の温度が高くなるが、口金の熱伝導性が高く、口金部分から熱が放出されるため、バルブ内部の温度の上昇を抑制し、最冷部温度も同様に抑制することができることから発光効率を高く維持することができる。
【００１４】
請求項２記載の蛍光ランプは、請求項１記載の蛍光ランプにおいて、熱伝導性樹脂が、樹脂成分に熱伝導性フィラーとＣｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、ＡｇおよびＢｉの少なくとも２種を含む合金とを混合したものであることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、熱伝導性樹脂として、従来用いられていた熱伝導性フィラーを混合した樹脂に、さらに低融点合金を混合したものであり、樹脂成分に低融点合金のみを混合したものと比べ、熱伝導率を効果的に高めることができる。
【００１６】
ここで用いる樹脂成分としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの従来から口金の材料として用いられていた樹脂成分を挙げることができる。
【００１７】
また、ここで用いる熱伝導性フィラーとしては、アルミニウム粉末／銅粉末／窒化ホウ素、窒化アルミニウム、アルミナなどの熱伝導性を高めるために樹脂に含有させるものとして従来から用いられている熱伝導性フィラーを挙げることができる。
【００１８】
また、低融点合金としては、ハンダ、鉛フリーハンダなどを挙げることができ、環境への影響を考慮して鉛フリーハンダを用いることが好ましい。鉛フリーハンダは、銀（Ａｇ）、ビスマス（Ｂｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、リチウム（Ｌｉ）などから２種以上の金属を混合した合金であり、特に、樹脂の熱伝導率を高くし、かつ、製造および取扱いが容易であることからアルミニウム−マグネシウム合金であることが好ましい。
【００１９】
この熱伝導性樹脂は、樹脂材料に熱伝導性フィラーおよび低融点合金を混合したものであり、これを材料として成形された口金は低融点合金が熱伝導性フィラー同士を接続するようにネットワーク構造を形成しているため、熱伝導性が極めて良好となると考えられる。
【００２０】
請求項３記載の蛍光ランプは、請求項２記載の蛍光ランプにおいて、バルブが環形であって、このバルブの両端部に跨って口金が配設されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明は、蛍光ランプのバルブが環状となっており、その形状は円または三角形、四角形などの直管部と屈曲部から構成される多角形状として形成することができる。
【００２２】
この環状バルブは、両側に位置するバルブの端部に電極が封装され、この一対の端部が互いに対向するように形成されている。ここでいう「一対の端部が互いに対向する」とは、各バルブ端部を構成するバルブの管軸を同一軸線上に位置させて各バルブ端部の端面同士が互いに向き合うような形態のほか、端面同士が互いに正対して向き合っていないが各バルブ端部を構成する直管部の管軸同士が交わってなす角度が、例えば、略９０°となるように端面同士が互い角度を有して対向しているものであってもよい。
【００２３】
請求項４記載の蛍光ランプは、請求項１乃至３のいずれか１項記載の蛍光ランプにおいて、口金の外表面の表面積が拡大するように多数のフィンが設けられていることを特徴とする。
【００２４】
本発明は、口金の外表面に多数のフィンを設けているため、その外表面における表面積が大きく、外気と接する部分が多く設けられている。口金は、外気と接することで、バルブ内に生じている熱を放出することができるため、本発明に用いている口金は、高熱伝導性樹脂を材料とし、さらにフィンを設けた形状であるため、非常に放熱性に優れたものである。この口金の形状としては、フィンをバルブの軸方向に形成したものや、フィンをバルブの軸に対して垂直方向に形成したものなどを挙げることができる。
【００２５】
請求項５記載の蛍光ランプは、請求項１乃至４のいずれか１項記載の蛍光ランプにおいて、電極の一端のフィラメント部が、他端のフィラメント部よりもバルブ端部からの離間距離が大きいハイマウント構造をとり、この口金のハイマウント構造をとるバルブ端部側の口金が熱伝導率  １０〜３０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導性樹脂で形成され、その反対側が熱伝導率  １０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の樹脂で形成されたことを特徴とする。
【００２６】
本発明は、口金部分の放熱によって、より効果的に発光効率を改善することができる構成としたものであり、蛍光ランプの最冷部をバルブ端部に形成したものである。口金に最も近いバルブ端部は蛍光ランプの使用時に温度変化を少なくするのに適しており、ここに最冷部を形成することで最冷部温度のコントロールがし易くなり、安定した点灯を行うことができる。最冷部をバルブ端部に形成するには、バルブ端部に設けた一対の電極のうち、一方のフィラメント部を、他端のフィラメント部よりも口金からの離間距離を大きくとるハイマウント構造とすることにより達成される。このとき、最冷部は、口金からの離間距離の大きいハイマウント側のバルブ端部に形成される。
【００２７】
さらに、本発明は、ハイマウント構造をとる蛍光ランプにおいて、口金のハイマウント側を熱伝導率が１０〜３０Ｗ／ｍ・Ｋの高熱伝導性樹脂、その反対側を熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の樹脂で形成するものであって、最冷部の温度変化をより効果的に抑制する構成としたものである。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１の蛍光ランプは、口金の熱伝導率が高い熱伝導性樹脂を材料としているので、ガラス管端部の温度上昇を防止して最冷部温度を安定して形成することができ、特に管壁負荷が高く最冷部温度に影響を受けやすい細経管バルブにおいても温度上昇を効果的に防止することができ、蛍光ランプの発光効率を改善することができる。なお、この効果は最冷部が口金部分に近いほど大きく、最冷部がバルブ端部にある場合に顕著である。
【００２９】
また、本発明の口金はその材料が樹脂であるため、加工性が高く、製品の質量が軽く、かつ、安価な口金を提供することができる。
【００３０】
請求項２の蛍光ランプは、熱伝導性樹脂として、熱伝導性が良好となる具体的な構成を示したものであり、この熱伝導性樹脂を材料に用いて口金とすることにより、最冷部の温度上昇をより効果的に防止することができる。
【００３１】
請求項３の蛍光ランプは、環状に形成されたバルブ両端にそれぞれ封装された電極からの熱影響を受けても、熱伝導性が良好な口金を用いることで最冷部温度の上昇を効果的に防止することができる。
【００３２】
請求項４の蛍光ランプは、口金にフィンを加工成形し、口金の外表面の表面積を大きくすることで放熱性を高めたものであり、口金部分の冷却性能が高まることにより発光効率を効果的に改善することができる。
【００３３】
請求項５の蛍光ランプは、ハイマウント構造をとるバルブ端部側の口金に高熱伝導性の樹脂を用い、その反対側に熱伝導性の小さい樹脂を用いることにより、最冷部の温度を安定して保って、蛍光ランプの点灯を安定に、かつ、発光効率を高く維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の蛍光ランプの実施形態について図面を参照して説明する。図１および図２は本発明の第１の実施の形態を示し、図１は蛍光ランプの平面図、図２は図１の蛍光ランプに用いた口金の正面図および側面図である。
【００３５】
図１において、１は蛍光ランプで、直線部が略正方形を形成する矩形状の環状ガラスバルブ２を有している。この環状ガラスバルブ２内にはアルゴン、ネオンまたはクリプトンなどの希ガスおよび水銀からなる放電媒体が封入される。本実施形態における希ガスはアルゴン（Ａｒ）ガスであり、封入圧力は約３２０Ｐａである。
【００３６】
環状ガラスバルブ２は、５本の直管部２ａおよび４箇所の屈曲部２ｂを有しており、５本の直管部２ａが略正方形を形成するように同一平面状に連接配置されている。このときのガラスバルブ２の１辺の長さは２００ｍｍ以上とするのが好ましく、本実施形態の場合、１辺の長さは約３００ｍｍである。直管部２ａの管外径は１２〜３０ｍｍ、肉厚は０．８〜１．５ｍｍであることが好ましく、本実施形態の場合は管内径が約１４ｍｍ、肉厚が約１．２ｍｍである。
【００３７】
バルブ２は、ソーダライムガラスや鉛ガラスなどの軟質ガラスで形成されることが好ましいが、ほうケイ酸ガラスや石英ガラスなどの硬質ガラス製であってもよい。
【００３８】
ガラスバルブ２の内面には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）などの金属酸化物またはリン酸ストロンチウム（Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７）などのアルカリ土類金属リン酸塩の微粒子からなる保護膜が形成されており、この微粒子としては平均粒径が１０ｎｍ〜１０μｍのものを用いることができ、１０〜１００ｎｍであることが好ましい。平均粒径が１０〜１００ｎｍの微粒子を用いた場合、屈曲部形成時に微粒子がガラスにめり込みにくく、また、直管状バルブを曲成するときに微粒子がガラス表面と一緒に移動するため、屈曲部におけるひび割れや剥れが生じるのを抑制することができる。
【００３９】
この保護膜の内面には蛍光体層が形成されており、光束維持率やバルブ加工時の膜剥がれなどの不具合が問題にならないようであれば、保護膜を介在させることなくバルブ２の内面に蛍光体層を直接形成することもできるが、この不具合を有効に防止する観点から保護膜を設けることが好ましい。この保護膜の塗布量は、０．０１〜０．８ｍｇ／ｃｍ２であり、蛍光ランプ全体に渡って少なくとも０．１ｍｇ／ｃｍ２以上であることが好ましい。
【００４０】
蛍光体層は、屈曲部形成前の直管状バルブの内面に塗布、形成されるものである。蛍光体層を構成する蛍光体は、三波長発光形蛍光体、ハロ燐酸塩蛍光体など周知の蛍光体で構成することができ、発光効率の観点から三波長発光形蛍光体の使用が好ましい。三波長発光形の蛍光体としては、４５０ｎｍ付近に発光ピーク波長を有する青系蛍光体としてＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋、５４０ｎｍ付近に発光ピーク波長を有する緑系蛍光体として（Ｌａ，Ｃｅ，Ｔｂ）ＰＯ４、６１０ｎｍ付近に発光ピーク波長を有する赤系蛍光体としてＹ２Ｏ３：Ｅｕ３＋などを適用することができるが、これらに限定されるものではない。
【００４１】
蛍光体層の単位面積当たりの付着量は３．５〜８．０ｍｇ／ｃｍ２の範囲内で形成され、このときの膜厚は約１５〜３０μｍである。本実施形態では、蛍光体層は、三波長発光形で相関色温度５０００Ｋとなる蛍光体微粒子を、塗布し、乾燥・焼成工程を経て単位面積当たりの付着量が５．５ｍｇ／ｃｍ２である。
【００４２】
ガラスバルブ２の両端部２ｃは互いに近接配置されており、この両端部２ｃにはエミッタ物質が塗布されたトリプルコイルからなるフィラメント電極３，３がそれぞれ封装されている。一対の電極３，３は、図示しないフレアステムに封着された一対のリード線に支持され、このフレアステムが両端部２ｃに封着されることでフィラメント電極３，３はバルブ内に封装される。フレアステムには、排気用細管２ｄが取付けられており、この細管２ｄ内にアマルガム２ｅが収容されている。
【００４３】
アマルガム２ｅは、バルブ内に封入されるものであり、配設位置は排気用細管２ｄに限らず、例えばフレアステムの溶着部分に固着させてもよい。アマルガムは、溶融、機械的保持などの手段によってこれらいずれかの位置に固定または収納される。また、アマルガムはバルブ内を移動可能に収容されていてもよく、例えば蛍光体層が形成されているバルブ２の内面部分を移動可能に封入されていてもよい。
【００４４】
アマルガムは、水銀と合金を作る物質と水銀との合金であり、ペレット状、柱状、板状などどのような形状であってもよい。例えば、水銀の定量封入のために亜鉛−水銀などのアマルガムを封入してもよい。水銀蒸気圧制御用のアマルガムをバルブ内に配設すると、周囲温度が比較的高くなっても最適な水銀蒸気圧を保つため、安定した点灯を行うことができる。なお、本実施形態のアマルガム２ｅは、定量封入用の亜鉛アマルガムである。
【００４５】
直管部２ａは、屈曲部２ｂを介して内部が連通されており、一対の電極３，３間に直管部２ａが形成する略正方形の中心を囲むように１本の放電路が形成される。
【００４６】
一対の電極３，３は、フィラメントにエミッタ物質が塗布された熱陰極形の電極が適用可能であるが、他の電極であってもよい。なお、ランプを高出力点灯させる必要がある場合には、熱陰極形の電極３にトリプルコイルを用いることが好ましい。電極３を支持するリードワイヤはボタンステム、ビードステム、ピンチシール部などによって封装支持されていてもよい。
【００４７】
蛍光ランプ１は、ガラスバルブ２の直管部２ａがなす略正方形状の対角線位置に屈曲部２ｂが４箇所形成され、ガラスバルブ２の一対の端部２ｃ，２ｃには口金４が両端部２ｃ，２ｃを跨ぐように設けられ構成されている。口金４は、一対の電極３，３と電気的に接続された４本のピンからなる給電部である口金ピン５を備えており、互いの管軸がほぼ同一線状に位置するように対向配置された両端部２ｃ，２ｃの間に掛け渡されており、略四角形状のバルブ２の一辺の略中央に位置している。
【００４８】
口金４の４本のピンからなる口金ピン５は、ソケットなどの給電手段と接続する電気接続手段であるが、この電気接続手段は、バルブの両端部２ｃ，２ｃから離れた位置に設けられていてもよい。また、口金４は、ソケットなどの給電手段との機械的接続によって保持手段としての機能を発揮するような構成であってもよい。
【００４９】
本発明の口金４は、樹脂成分と、合金および熱伝導性フィラーを混合して熱伝導性の樹脂材料とするものであるが、これらを混合するには、粉体混合、溶液混合、溶融混合、ロール混練などの従来からよく知られた方法により行うことができるが、同容量の熱伝導性フィラーを用いても混合の仕方により熱伝導率が変わるため、熱伝導率をより高くすることができる観点から粉体混合を用いることが好ましい。
【００５０】
本実施形態においては、口金の材料として、ポリブチレンテレフタレート樹脂、熱伝導性フィラーとしてアルミニウム粉末／銅粉末／窒化ホウ素、合金としてアルミニウム−マグネシウム合金を混合して熱伝導率２８．５Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導性樹脂を製造し、この樹脂を用いて押し出し成形により口金とした。
【００５１】
ちなみに、従来用いられていたポリブチレンテレフタレートなどの樹脂のみでは０．１〜０．４Ｗ／ｍ・Ｋ、樹脂と熱伝導性フィラーを混合した場合でも１〜４Ｗ／ｍ・Ｋ程度の熱伝導率しかなく、口金部分の放熱性を高めるのには限界があった。
【００５２】
なお、本発明における熱伝導率は、直径５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円盤を試験片として用い、試験片の下部を一定の温度に保ち、上部にヒートシンクを配して試験片の下部から上部に熱を流し、下部と上部の温度差と時間当たりに流れる熱量、試験片の厚みから熱伝導率を算出する定常熱流計法により測定した。
【００５３】
また、本発明における口金は高い熱伝導性の樹脂をその材料として用いているため、そのほとんどが導電性をも有しており、この口金と、口金ピンなどが接触してしまうと短絡するため、口金ピンと口金が接触する部分には絶縁性とすることが好ましい。
【００５４】
また、口金ピン５は、バルブ２がなす平面に対して約４５°傾いてバルブ２中心側を向いて突設され、バルブ端部２ｃ，２ｃの管軸を中心として約±４５°回動するように回動規制手段とともにバルブ端部２ｃ，２ｃに取付けられている。この回動規制手段は、ある回動角を超えると口金４側とバルブ端部２ｃ，２ｃ側とが相対的に干渉して回動できなくなるように口金４の内側面とバルブ端部２ｃ，２ｃの外面との所定位置に突部をそれぞれ設けることなどによって実現することができるが、回動規制手段はこれに限らない。
【００５５】
口金４が所定角度を超えて回動可能に構成されていると、口金ピン５と電極３とを接続するアウターリード線が張力によって変形し、口金４内部でアウターリード線同士が接触して短絡するおそれがあるため、所定回動角度以下で回動するように規制する必要がある。
【００５６】
バルブ２は、蛍光ランプの点灯時に最冷部が少なくとも１つの屈曲部に形成されるように構成されていてもよい。最冷部は、蛍光ランプ１の点灯時にバルブの最も温度の低い部位に形成されるものであり、屈曲部の形状を点灯時に温度上昇しにくいように形成すればよい。例えば、放電路から離れた空間を形成する構造や、表面積が他の部位よりも大きく放熱効果に優れた構造などである。
【００５７】
また、電極３，３の配設位置をバルブ端部２ｃから所定長さ以上離すことで、バルブ端部２ｃに最冷部を形成することも可能である。例えば、少なくとも一方の電極高さ（バルブ端部から電極配設位置までの長さ）を３０ｍｍ以上にすることで、最冷部をバルブ端部の所望箇所に形成することが可能となる。最冷部を所望の温度に制御することが可能であれば、周囲温度が高くても水銀蒸気圧制御用のアマルガムを使用することなく最適な水銀蒸気圧を確保することが可能となり、ランプ効率を一層向上させることが可能となる。
【００５８】
屈曲部２ｂは、直管部２ａとほぼ同様の略円管形状の断面形状を有している。屈曲部２ｂは、屈曲部２ｂの内側面と外側面との曲率半径の中心が略同一位置となるように形成されている。
【００５９】
本実施形態の蛍光ランプ１に使用されるガラスバルブ２は、内面に蛍光体層を形成した直管状バルブを用い、両端部２ｃ，２ｃに排気管２ｄを備え、一対のリード線を導入するフレアステムを介して電極３，３をバルブ内に装着し、屈曲部形成予定部をガスバーナーで加熱軟化し、直管部２ａ同士のなす角度が約９０°となるように曲げ加工を行った後、モールド成形などにより所定の形状に第１の屈曲部を形成し、これを繰り返して４箇所の屈曲部を形成したところで、排気管２ｄから排気を行い、水銀を封入して製造される。
【００６０】
蛍光ランプ１は、以下の寸法とすることができる。従来の３０Ｗ形の環形蛍光ランプに相当するものは、ガラスバルブ２の全長が２２５ｍｍ、内側最大幅が１９２ｍｍ、管外径が１６ｍｍ、ガラスバルブ２の肉厚が１．０ｍｍに形成される。この蛍光ランプの定格ランプ電力は２０Ｗ、高出力特性のランプ電力２７Ｗで点灯される。従来の３２Ｗ形の環形蛍光ランプに相当するものは、ガラスバルブ２の全長が２９９ｍｍ、内側最大幅が２６７ｍｍ、管外径が１６ｍｍ、ガラスバルブ２の肉厚が１．０ｍｍに形成される。この蛍光ランプの定格ランプ電力は２７Ｗ、高出力特性のランプ電力３８Ｗで点灯される。従来の４０Ｗ形の環形蛍光ランプに相当するものは、ガラスバルブ２の全長が３７３ｍｍ、内側最大幅が３４１ｍｍ、管外径が１６ｍｍ、ガラスバルブ２の肉厚が１．０ｍｍに形成される。この蛍光ランプの定格ランプ電力は３４Ｗ、高出力特性のランプ電力４８Ｗで点灯される。
【００６１】
このような高出力特性を有する蛍光ランプは、管壁負荷の値が大きいほど発熱量が多くなるため、バルブ内部の温度が高くなって最冷部温度が影響を受けるため、本発明は、特に高出力特性を有する蛍光ランプにおいてその効果が顕著である。
【００６２】
本実施形態の蛍光ランプ１は、直管部２ａの管外径が１２〜２０ｍｍであり、管内面に照射される紫外線量が多くなる傾向があるので、蛍光体微粒子の付着量を３．５〜８．０ｍｇ／ｃｍ２としている。塗布量が３．５ｍｇ／ｃｍ２未満であると、発光量を充分に得ることができず、発光量向上は、蛍光体微粒子の付着量を６．５〜７．５ｍｇ／ｃｍ２とすると著しい効果が得られる。また、蛍光体微粒子の付着量が８．０ｍｇ／ｃｍ２を超えると蛍光体層の膜厚を大きくしたことによる発光量向上の効果は顕著に現れない。
【００６３】
次に、本実施形態の作用について説明する。蛍光ランプ１は、口金６から高周波電力が入力され、バルブ２内の低圧水銀蒸気放電により点灯する。蛍光ランプ１は、ランプ入力電力が２０Ｗ以上、ランプ電流は２００ｍＡ以上、管壁負荷が０．０５Ｗ／ｃｍ２以上、ランプ効率が５０１ｍ／Ｗ以上となるように点灯される。また、直管部２ａの断面積当たりのランプ電流であるランプ電流密度は、７５ｍＡ／ｃｍ２以上である。本実施形態の場合には、ランプ入力電力は５０Ｗ、ランプ電流は３８０ｍＡ、ランプ効率は９０１ｍ／Ｗである。
【００６４】
なお、本実施形態の場合には、ガラスバルブ２が１本の直管状バルブを局部的に曲成することで形成したが、ガラスバルブ２はＬ字状に曲成された２本のバルブの端部同士をつないで１個の屈曲部を形成してガラスバルブ２を構成しても構わない。
【００６５】
ところで、ガラスバルブ２は、実質的に鉛成分を含まず、酸化ナトリウムの含有量が１．０質量％以下であり、軟化温度が７２０℃以下のものを使用することができる。ここで、「鉛成分を実質的に含まない」とは、不純物程度であれば含まれていてもよいことを意味し、好ましくは０．１質量％以下をいう。最も好ましいのは、全く鉛成分を含有していないガラスであることはいうまでもない。酸化ナトリウムの含有量が０．１質量％以下とは、酸化ナトリウムがガラスに含有されていない場合も含まれるものとする。また、酸化ナトリウムの含有量が０．１質量％以下と規定したのは、前記数値を上回るとガラスバルブ２の内面に析出するナトリウム成分によって蛍光ランプ１の発光量に影響するからである。実質的に鉛を含まない組成で、酸化ナトリウムの含有量が１．０質量％以下とし、軟化温度が７２０℃以下のガラスとしては、Ｋ２ＯおよびＬｉ２Ｏの含有量とＣａＯ、ＭｇＯ、ＢａＯおよびＳｒＯの含有量とを調整して得ることができる。ここで、軟化温度とは、ガラスの粘度η＝１０７．６５ｄＰａ・ｓとなる温度である。
【００６６】
ガラスバルブ２に酸化ナトリウムが０．１質量％を超えると点灯中にアルカリ成分としてナトリウムがガラスバルブ２内面に多く析出する。このナトリウムがガラスバルブ２の内面に析出すると、ナトリウムとガラスバルブ２内に封入された水銀蒸気とが反応して、ガラスバルブ２が着色して可視光透過率を低下したり、ナトリウムが蛍光体層の蛍光体物質と反応して蛍光体物質が劣化し、可視光の出力が低下するという問題を引き起こす。特に、従来のソーダライムガラスは、酸化ナトリウムを１５〜１７質量％含有しているため、可視光の出力低下が著しい。
【００６７】
そこで、酸化ナトリウムの含有率が０．１質量％以下で軟化温度が７２０℃以下、例えば６９２℃のガラスからなる直管状バルブに蛍光体を塗布し、その後に屈曲部を形成すると、バルブ内面に析出するナトリウムが極めて少なくなり、ナトリウムの反応による可視発光量の低下が抑制される。また、軟化温度が７２０℃以下であるので、屈曲部形成時の加熱温度が低く抑えられ、周辺の蛍光体の熱劣化が少なくなり、発光量が向上する。
【００６８】
図３は、本発明の第２の実施形態である蛍光ランプの口金３の正面図および側面図である。口金３の外表面には、バルブの軸方向に沿ってフィン６を形成して表面積を拡大しており、このフィン６の断面は三角形である。この口金の形状以外は、第１の実施形態と同一である。
【００６９】
図４は、本発明の第３の実施形態である蛍光ランプの口金３の正面図および側面図である。口金の外表面には、バルブの軸に対して垂直方向にフィン６を形成して表面積を拡大しており、このフィンの断面は四角形である。この口金の形状以外は、第１の実施形態と同一である。
【００７０】
第２および第３の実施形態においては、口金３の外表面における表面積が拡大されており、通常用いられている形状の口金と比較して放熱しやすいため、より最冷部温度の上昇を抑制する効果が高く、安定した発光量を得ることができるものである。
【００７１】
図５は、本発明の第４の実施形態である蛍光ランプの口金３の正面図および側面図である。図５は、ハイマウント構造をとる蛍光ランプにおいて、ハイマウント側の口金８を熱伝導率が１０〜３０Ｗ／ｍ・Ｋの高熱伝導性樹脂を材料とし、他端の口金９を熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の樹脂を材料として一体成形されたものである。このように口金の材料として熱伝導率の異なるものを使用して、最冷部側を高熱伝導率の材料とすることによって、他端側の電極からの熱が口金９から口金８に伝導しにくくなり、もともと熱影響を受けにくいハイマウント側の口金８の放熱効率が向上するので最冷部温度が安定したものとなり、蛍光ランプの発光効率を最適なものとすることができる。
【００７２】
このように熱伝導率の異なる樹脂を用いて口金を作る場合には、同じ樹脂成分または一体成形可能な樹脂成分を用いていれば、先に一方の樹脂を用いて口金を部分的に成形し、この樹脂が完全に硬化する前に、他方の樹脂を用いて口金の残りの部分を続けて成形することにより口金を一体として成形することができる。また、このように一体成形しない場合や樹脂成分が異なり一体成形が難しい場合などは、それぞれの口金部分を別々に成形し、結合位置につめなどを形成することで互いに連結することができるようにしておくこともできる。
【００７３】
第１の実施形態の蛍光ランプ、第４の実施形態の蛍光ランプについて、これらの蛍光ランプを１時間連続点灯した後の最冷部温度を測定したところ、第１の実施形態では４３℃、第４の実施形態では４０℃であった。
【００７４】
比較として、ポリブチレンテレフタレートにアルミ粉／銅粉／窒化ホウ素を熱伝導性フィラーとして混合した従来の熱伝導性樹脂を用いて成形した口金を具備する蛍光ランプについても同様にして測定したところ、最冷部温度は５０℃であり、本発明の蛍光ランプが最冷部温度の上昇を効果的に抑制することができ、これにより発光量を安定して確保できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施形態を表した蛍光ランプの平面図である。
【図２】図１に示した蛍光ランプの口金の正面図および側面図である。
【図３】第２の実施形態である蛍光ランプの口金を示した図である。
【図４】第３の実施形態である蛍光ランプの口金を示した図である。
【図５】第４の実施形態である蛍光ランプの口金を示した図である。
【符号の説明】
【００７６】
１…蛍光ランプ、２…ガラスバルブ、２ａ…直管部、２ｂ…屈曲部、２ｃ…端部、３…電極、４…口金、５…口金ピン、６…フィン、７…最冷部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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