(57)【要約】【課題】器具の薄形化に対応でき、かつ従来の点灯装置を利用できる高効率な蛍光ランプおよびこの蛍光ランプを用いた照明器具を提供することを目的とする。【解決手段】  管外径が１５〜１８ｍｍであり内面側に蛍光体が塗布され、水銀およびクリプトン（Kr）が５０vol％とアルゴン（Ａｒ）が５０vol％含まれる希ガスからなる放電媒体が封入された発光管と；ビスマス(Bi)、インジウム(In)、鉛(Pb)、錫(Sn)、カドミウム(Cd)、銀(Ag)などの中から選ばれた少なくとも１種と水銀(Hg)との合金であって、前記発光管内壁に固着されたアマルガムと；を具備していることを特徴とする蛍光ランプ。【選択図】図１
2007109580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管外径が１５〜１８ｍｍであり内面側に蛍光体層が形成され、クリプトン（Kr）、キセノン（Ｘｅ）のうち少なくとも一種が５０vol％以上とアルゴン（Ａｒ）またはネオン（Ｎｅ）のうち少なくとも一種が５０vol％以下含まれる希ガスからなる放電媒体が封入された発光管と；
ビスマス(Bi)、インジウム(In)、鉛(Pb)、錫(Sn)、カドミウム(Cd)、銀(Ag)などの中から選ばれた少なくとも１種と水銀(Hg)との合金であって、前記発光管内に固着されたアマルガムと；
前記発光管内に放電を生起させるように発光管の両端にそれぞれ封装された電極と；
を具備していることを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２】
前記希ガスは、分子量をＭ（g/mol）、ガス圧をＰ(Torr)、粘性をη(10-6・P・s)とするとＭ×Ｐ/ηが０．４２７以上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】
前記発光管の少なくとも一方の端部には細管が配設されており、前記アマルガムは、前記細管から封入された複数のアマルガムペレットの全体が前記発光管内で溶融し一体となって前記発光管内に固着したものであり、その体積が前記細管の内径の８０％の寸法を直径とした球体の体積よりも大きい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】
請求項１ないし請求項３いずれか１記載の蛍光ランプと；
この蛍光ランプが取付けられた照明器具と；
を具備したことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ランプおよびこの蛍光ランプを用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、住居空間における視環境を快適にするため、インテリア用品の小形化、薄形化が望まれる傾向にある。照明器具もインテリアの一部として位置づけられているとともに、天井面を高く見せることができるなどの理由によって、薄形化の要求が高まっている。
【０００３】
このニーズに応えるために、細径の環形蛍光ランプが実現されている。この細径環形蛍光ランプは、従来の環形蛍光ランプと環外径がほぼ同サイズでありながら、管外径が１５１〜１８と細く、かつ従来の環形蛍光ランプと同等以上のランプ効率を確保することが可能なものである（例えば特許文献１参照）。この細径環形蛍光ランプの導入によって、省資源、省エネルギーのニーズを満足させることが可能となった。
【特許文献１】特開平９−３２０５２６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の細径環形蛍光ランプは普及が進んでおり、省資源、省エネルギー化の促進に大きく貢献しているが、さらなる省電力化を図った新しい蛍光ランプの開発が望まれている。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、薄形器具に対応でき、高効率かつ従来の点灯装置を利用できる蛍光ランプおよびこの蛍光ランプを用いた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】
本発明の蛍光ランプは、管外径が１５〜１８ｍｍであり内面側に蛍光体層が形成された発光管には、クリプトン（Kr）、キセノン（Ｘｅ）のうち少なくとも一種が５０vol％以上とアルゴン（Ａｒ）またはネオン（Ｎｅ）のうち少なくとも一種が５０vol％以下含まれる希ガス、好ましくクリプトン（Kr）、キセノン（Ｘｅ）のうち少なくとも一種が７５〜９５vol％とアルゴン（Ａｒ）またはネオン（Ｎｅ）のうち少なくとも一種が５〜２５vol％である希ガス、からなる放電媒体が封入されており、発光管内には、ビスマス(Bi)、インジウム(In)、鉛(Pb)、錫(Sn)、カドミウム(Cd)、銀(Ag)などの中から選ばれた少なくとも１種と水銀(Hg)との合金、好ましくはBi−Pb−Sn−(8%)Hgからなるアマルガムが固着されていることを特徴とする。
【０００７】
また本発明の蛍光ランプは、発光管に封入される希ガスが、分子量をＭ（g/mol）、ガス圧をＰ(Torr)、粘性をη（10-6・P・s)とするとＭ×Ｐ/ηが０．４２７以上となるように設定されている。
【０００８】
希ガスが２種類以上からなる混合気体の場合、その粘性はそれぞれの気体の粘性η/10-6とそれぞれのvol%との積を総和したもので表される。
【０００９】
また本発明の蛍光ランプは、発光管の少なくとも一方の端部には細管が配設されており、この細管から封入された複数のアマルガムペレットが発光管内で外部からの熱によって、相互に接触し発光管内の一箇所に固着して形成されるアマルガムを具備している。さらに、発光管内の一箇所に固着して形成されたアマルガムはその体積が細管の内径の８０％の寸法を直径とした球体の体積よりも大きいことを特徴とする。
【００１０】
ここで、発光管の形状は特に限定されるものでは無く環形、直管形、コンパクト形などの形状であってもよい。
【００１１】
アマルガムは、封入される前のペレット状のアマルガムが外部からの熱により、全体が溶融し一体となって発光管内に固着したものであるが、アマルガムペレットの一部が溶融し相互に接着したものであってもよいし、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。
【００１２】
また、本発明の照明装置は、請求項１ないし請求項３いずれか１記載の蛍光ランプと；この蛍光ランプが取付けられた照明器具と；を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の蛍光ランプによれば、放電媒体の希ガスとして、クリプトン（Kr）、キセノン（Ｘｅ）のうち少なくとも一種が５０vol/％以上封入されるので、電極損失が低減されてランプ効率が改善される。また、水銀蒸気圧をアマルガムによって制御するので、温度特性が改善されて高効率になるとともに、３５０ｍＡ〜４１０ｍＡの範囲内のランプ電流で点灯するように構成されているので従来の点灯装置が使用可能となる。
【００１４】
また、希ガスの分子量をＭ（g/mol）、ガス圧をＰ(Torr)、粘性をη(10-6・P・s)とするとＭ×Ｐ/ηが０．４２７以上であるように希ガスの条件を設定すると、エミッタの蒸発やスパッタリングによる消耗を同程度にする事ができ、ランプ効率を改善するとともに、ランプの寿命を一定に保つ事が可能になる。つまり、希ガスの分子量を増やすと、ガス圧を下げることができるので、ランプ電圧が下がりその結果ランプ効率が上がる。
【００１５】
また、アマルガムは、細管から封入した複数のアマルガムペレットを発光管内に全体が溶融し一体となって固着したものであってもよい。管外径が１５〜１８ｍｍの発光管の細管は管外径が２９ｍｍの従来発光管の細管よりも細いので、封入されるアマルガムも小さくする必要がある。本発明者らが実験したところ、内径２．８ｍｍの８０％を超える直径を有するアマルガムペレットは細管の途中で細管の屈曲部に引っかかり、封入することが困難であった。ところが、所定量の水銀を発光管内に封入するために細管の内径に対して８０％以上の直径を持つようなアマルガムペレットを封入しなければならない場合がある。こうした課題を解消するために本発明者らは細管を介して封入することが可能な大きさに形成したアマルガムペレットを複数個封入することを検討した。すなわち、発光管内に封入された複数のアマルガムペレットは全体を溶融させて１箇所に集合化された一体のアマルガムとして形成することによって、発光管内壁に接触する面積を大きくして強固に固着させることが可能になるとともに、発光管内に一定量の水銀を封入しつつ、ランプ点灯時に発光管内の水銀蒸気圧を制御することができる。発光管内の水銀蒸気圧は発光管内に封入されたアマルガムの温度に依存するため、ランプの使用目的に合わせてアマルガムを固着させる場所を発光管の最冷部や高温部など自由に設定することで、ランプの温度特性を変化させることができる。また、複数個のアマルガムペレットが一体となって固着されているため、一つのアマルガムとして水銀蒸気圧制御ができる。
【００１６】
本発明による照明装置によれば、上記蛍光灯の特徴を兼ね備えた照明装置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】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本発明による実施形態の蛍光ランプの構成を示す断面図である。
【００１９】
蛍光ランプ５０は、円環状で管外径が１５〜１８ｍｍの発光管１と、この発光管１の端部２a、２ｂに封装される電極３、３と、発光管１の端部２aから発光管１を延長するように形成された管内径が２．８ｍｍの細管４と、発光管１の端部２a、２ｂには発光管１を曲げ加工する場合に曲げベンディング装置のチャック部が掴み易くなるように、モールド成形により縮径加工された節部５a、５ｂと、節部５a、５ｂよりも発光管１の端部２a、２ｂ側に位置する節部５a、５ｂを形成したことにより形成された凹部６a、６ｂと、凹部６ｂに固着されたアマルガム７と、発光管１の内面に塗布された蛍光体層８と、を備えている。
【００２０】
発光管１には、水銀およびクリプトン（Kr）５０vol％とアルゴン（Ａｒ）５０vol％とで構成された希ガスからなる放電媒体が封入されている。電極３は、タングステンワイヤを２重または３重コイルに形成して構成されており、図示しないエミッタが塗布されている。ランプの高効率化のために発光管１の外径は従来のランプに比べ小さくなっている。このためタングステンワイヤの長さを確保することができないためエミッタの塗布量が減ってしまうが、ランプの寿命が短くなるのを防止するために、タングステンワイヤを２重または３重にすることでエミッタの塗布する量を確保している。発光管１の内壁に固着されるアマルガム７は、直径２ｍｍ程度の複数のアマルガムペレットが細管４を通じて発光管１内に投与され、外から加熱することにより過剰水銀を放出すると同時に、全体が溶融し一体となって発光管１の内壁に固着されて形成される。一体となったアマルガム７は、略球状に再形成すると直径が２．２ｍｍ以上となる。アマルガムペレットは、水銀と合金を作る物質であるビスマス(Bi)、インジウム(In)、鉛(Pb)、錫(Sn)、カドミウム(Cd)、銀(Ag)などの中から選ばれた少なくとも１種と水銀(Hg)との合金、好ましくは水銀を８質量％含む、ビスマス(Bi)−鉛(Pb)−錫(Sn)−水銀(Hg)からなる水銀合金、がペレット状に形成されたものであり、水銀蒸気圧制御を目的としている。また、アマルガムペレットは溶融して一体のアマルガムに形成されるため、アマルガムペレットの融点は、ランプ点灯時の発光管内の温度よりも高く、発光管１の形成温度よりも低いことが好ましい。
【００２１】
図２は、本発明による実施形態の蛍光ランプの構成を示す一部断面図である。
【００２２】
図に示すように、アマルガム７は発光管１の内壁に一体的に固着されている。周囲温度が比較的高くなっても最適な状態で蛍光ランプを点灯させるために、アマルガムはランプ点灯中に最冷部となる凹部６aに配設している。またアマルガムは、発光管１の内壁で蛍光体層８が形成されていない場所に固着するのが望ましい。
【００２３】
次に本実施形態の作用について説明する。管外径が１５〜１８ｍｍの発光管１を用いた蛍光ランプは高効率ランプとして知られているが、従来のこの種ランプは、発光管内の一部に最冷部を設けて水銀蒸気圧の制御が行われている。この方式は、周囲温度が上昇すると水銀蒸気圧が上昇してランプ電力が低下するため、それを見込んだ電流−電圧特性で電力を供給するように、点灯装置のインバータが設計されている。そのため、温度特性が改善するために発光管１の水銀蒸気圧をアマルガムで制御すると周囲温度が比較的高い環境下で点灯してもランプ電力がそれほど低下しないので、点灯装置が不具合を起こしやすくなる。したがって、従来の点灯装置ではアマルガムを使用した発光管１を点灯させることが困難である。ここで、発光管１に希ガスとして、クリプトン(Kr)を５０vol%以上封入すると、ランプ電力が低下する。つまり、もともとランプ電力が低い発光管に周囲温度が比較的高い環境下で点灯することによって、ランプ電力がそれほど低下しなくても、点灯装置が不具合を起こすことを抑制でき、さらにクリプトン(Kr)は従来ランプで使用されていたアルゴン(Ar)に比べ電極損失が低下しランプ効率が上がる。しかし、クリプトン(Kr)はアルゴン(Ar)に比べ、ペニング効果が期待できないために、始動電圧が上がる。ここで、希ガスのガス圧を低下させると、始動電圧を低下させるとともに、発光管内の電子温度が上がるため全光束が上がり、さらに高効率になる。しかし、ガス圧を下げすぎると電極３に塗布されたエミッタが蒸発やスパッタリングによって消耗されやすくなり、その結果ランプの寿命が短くなる。ここで、希ガスのガス圧をＰ(Torr)、分子量をＭ(g/mol)、粘性をη/10-6(P・s)とすると、Ｐ×Ｍ/ηはランプの寿命に依存し、この値が０．４２７以上になるように設定すれば従来と同程度かそれ以上の寿命が期待できる。
【００２４】
また、水銀蒸気圧制御を目的としたアマルガムは、水銀の定量封入を目的とした亜鉛―水銀などのアマルガムに比べ、水銀の含有比率が小さく、比較的大きなアマルガムを封入する必要がある。しかし、管外径が２０ｍｍ以下の細いランプでは、発光管外径の細径化にともない細管も細くなり、細管からアマルガムを封入する工程で、アマルガムが細管を通過しない可能性がでてきた。そこで、直径２ｍｍ程度の複数のアマルガムペレットを２．８ｍｍの細管から封入し、外部から高温気体を吹き付け、全体を溶融させ一体となったアマルガムを発光管内壁に固着する。アマルガム全体を溶融させて発光管内壁に固着させるので、アマルガムがより強固に固着される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による実施形態の蛍光ランプの構成を示す断面図である。
【図２】本発明による実施形態の蛍光ランプの構成を示す一部断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  発光管
３  電極
４  細管
７  アマルガム
【図１】
2007109580.tif 000003
【図２】
2007109580.tif 000004